Brevet FR2269772A1 — publié le 19751128

La présente invention concerne une mémoire dtinfor- mations à transfert de charge, comportant une organisation gauchedroite pour le fonctionnement à deux phases et dans laquelle sur un substrat constitué par un matériau semiconducteur dopé est déposée au moins une première couche électriquement isolante sur laquelle est placé au moins un dispositif à électrodes constitué par différentes électrodes disposées en forme de matrice suivant des lignes et des colonnes et séparées les unes des autres par des espaces intercalaires en forme de fentes, le nombre des lignes étant au moins égal à deux tandis que le nombre des colonnes est un nombre pair. Dans les mémoires d'informations un premier but principal de développement consiste à obtenir un temps d'accès bref aux données mémorisées. Dans le cas des mémoires d'informations du type indiqué plus haut, ceci est atteint grace au fait qu'on laisse circuler l'information dans des sens opposés, dans des canaux voisins d'informations (organisation gauche-droite). De telles mémoires sont réalisées par exemple suivant la technique connue Si-AI- électrode ou suivant la technique connue Al-Al2#3-Al. La direction de transmission est fixée par un oxyde étagé. L'inconvénient dans de telles mémoires d'informations réside dans le fait que les couples d'électrodes de canaux d'information voisins doivent être reliés par des voies conductrices se croisant, ce qui est dû au procédé de fabrication.Ces croisements nécessitent une place disproportionnée. Cela représente un obstacle important pour un autre but principal de développement dans les mémoires d'informations, à savoir l'obtention d'une densité élevée d'éléments (densité élevée d'intégration). Dans le cas de la fabrication de mémoires d'informations suivant la technique Si-Al-électroda ou suivant la technique Al-A1203-Al, en partant d'un substrat constitué an un matériau semiconducteur dopé, sur lequel est déposée une couche électriquement isolante, on dépose tout d'abord des électrodes à une distance égale à environ une largeur d'électrode. La surface apparaissant est recouverte par une seconde couche électriquement isolante, tandis qu'on dépose ensuite d'autres électrodes sur la seconde couche au-dessus de zones intercalaires au-dessous desquelles ne se trouve aucune électrode.Des électrodes voisines sont situées dans 2SJas p1aa & ifférents au-dessus de couches isolantespossé- dant des épaisseurs différentes, ce qui détermine de façon connue le sens de transmission. Deux électrodes respectivement voisines constituent un couple d'électrodes, qui est raccordé à un conducteur commun d'amenée de la cadence. Des couples d'électrodes voisins sont raccordés à deux conducteurs differents d'amenée de la cadence (fonctionnement à deux phases). Dans les mémoires d'infor- mations possédant une organisation gauche-droite, des couples d'électrodes voisins situés dans des canaux d'information voisins sont raccordés également à un conducteur commun d'amenée de la cadence.Cependant étant donné que l'information est transmise dans des canaux d'informations voisins dans des sens opposés, respectivement une électrode est située au voisinage et au-dessous de la seconde couche isolante et une électrode est située au voisinage et au-dessus de cette seconde couche isolante, dans le cas de canaux d'informations de ce type. Afin de pouvoir relier de telles électrodes par un matériau conducteur, il faudrait percer des trous de contact, qui compliqueraient de façon disproportionnée la fabrication.Pour cette raison, lors de la fabrication, on procède de la façon suivante : on relie des électrodes voisines dans des canaux d'informations voisins de telle manière que des électrodes situées respectivement au-dessous et au-dessus de la seconde couche isolante soient reliées entre elles (voir Solid State Circuits Conference, 72 Record NEREM p.157, fig. 1). Le procédé de fabrication se simplifie considérablement étant donné que les liaisons conductrices peuvent autre réalisées en meme temps que les électrodes et que donc aucune phase opératoire supplémentaire n'est nécessaire. D'autre part les croisements encombrants des liaisons conductrices apparaissent cependant comme un inconvénient important. La présente invention a pour but de fournir des mémoires d'informations du type indiqué plus haut, dans lesquelles les croisements encombrants des lignes conductrices peuvent être évités et permettent donc d'obtenir une densité plus importante d'éléments et dont la fabrication se différencie par une dépense supplémentaire aussi faible que possible en phases opératoires, par rapport à celles de l'état de la technique. Ce problème est résolu conformément à l'invention gce au fait que dans chaque ligne les zones sws#rees du ##ib###t possè- dent des dopages alternativement plus élevés et plus faibles et que dans chaque ChiLllcltcolonne et dans les colonnes qui lui sont voisines, les zones sous-jacentes duaibsttst auxcolonnesvoisinespossedent, ligne par ligne, des dopages alternativement plus élevés et plus faibles par rapport à la zone du substrat sous-jacente à ladite colonne. Une première forme de réalisation de la mémoire d'informations conforme à l'invention est caractérisée par le fait que dans chaque seconde colonne, les zones du substrat sous-jacentes possèdent exclusivement le dopage du substrat et que dans les autres colonnes, les zones du substrat sous-jacentes possèdent un dopage alternativement plus élevé et plus faible que le substrat. Une autre forme de réalisation préférée de la mémoire d'informations conforme à l'invention est caractérisée par le fait que dans chaque colonnes, les zones du substrat sous-jacentes possèdent alternativement le même dopage et un dopage plus élevé que le substrat. Une autre forme de réalisation de la mémoire d'informations conforme à l'invention est caractérisée par le fait que dans chaque colonne, les zones du substrat sous-jacentes possèdent alternativement le même dopage et un dopage plus faible quelea#### L'avantage de la mémoire d'informations conforme à l'invention par rapport à celle de l'état de la technique réside dans le fait que d'une part les croisements encombrants des liaisons conductrices sont évités, ctest-a-dire que les électrodes peuvent être reliées entre elles dans chaque colonne, ce qui permet d'obtenir une densité d'éléments accrue d'au moins 30 % (article TI makes 4096-bit CCD shift register" Electronics, ler mars, 1973, page 42), et que d'autre part la fabrication exige tout au plus quatre phases opératoires supplémentaires (2 attaques chimiques, 2 implantations) et tout au plus deux masques supplémentaires. Le c blage rectiligne signifie simultanément un rendement supérieur. Les phases opératoires supplémentaires nécessaires ne sont pas critiques du point de la précision d'ajustement. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation d'une mémoire d'informations. La figure l montre une vue en plan du dispositif à électrodes, muni des-liaisons conductrices d'une mémoire d'infor- mations suivant l'état de latechnique. La figure 2 montre une vue en plan du dispositif à électrodes comportant les liaisons conductrices d'une première forme de réalisation préférée de la mémoire a'informations conforme à l'invention, avec la caractérisation des zones sous-jacentes du substrat possédant des dopages différents. La figure 3 montre une coupe transversale schématique de la première forme de réalisation préférée de la mémoire d'informations conforme à l'invention, prise suivant une ligne qui contient des zones sous-jacentes du substrat possédanttndopageplus Sdble w lesubghnt ainsi que, indiquéeau-dessous, la variation qualitative du potentiel de surface en fonction de tensions de cadence. La figure 4 représente une coupe transversale schématique prise suivant une ligne, qui contient des zones possédant un dopage plus élevé que le substrat, ainsi que, au-dessous la variation qualitative du potentiel de surface en fonction de tensions de cadence. La figure 5 représente une vue en plan du dispositif à électrodes d'une autre forme de réalisation de l'invention, avec la caractérisation des zones sous-jacentes du substrat, possédant des dopages différents. En figure 1 on a représenté une vue en plan d'une mémoire d'informations suivant l'état de la technique. Des rangées d'électrodes parallèles 11 et 12 sont disposées sur une couche électriquement isolante étagée. Les électrodes 12 sont situées à une profondeur plus importante que les électrodes 11. Dans la technique Si-Al-électrode ou dans la technique A1-Al203-Al, les bords des électrodes 11 recouvrent légèrement les électrodes 12. De ce fait les bords des électrodes 12 sont situés au-dessous des électrodes il. Sur la figure 1 on a donc représenté en pointillés les bords des électrodes 12. En outre les électrodes 12 sont situés au-dessous d'une seconde couche isolante qui n'est pas représentée ici, à titre de simplification.Les électrodes Il'et 12 de rangées d'électrodes voisines sont reliées par couples par des bandes 111 et 121 en matériau conducteur. Les bandes 121 passent au-dessous des bandes 111 et sont séparées les unes#des autres par la seconde couche électriquement isolante. La seconde couche électriquement isolante est constituée par du SiO2, dans le cas de la technique Si-Alélectrode, et par du A1203, dans la technique Al-Al2 03-Aî. Les flèches indiquent la direction de transmission de l'information pour le cas où dans la rangée supérieure, respectivement une électrode li etune électrode 12 voisines, située à droite de ladite électrode 11, sont raccordées à la même phase. En figure 2 on a représenté une vue en plan d'une partie d'une première forme de réalisation préférée de la mémoire d'informations conforme à l'invention. Les électrodes 21 et 22 sont disposées en orme de matrice suivant des colonnes (du haut vers le bas) et suivant des lignes (horizontalement) et sont séparées les unes des autres par des espaces intercalaires en forme de fentes 23. Les électrodes de chaque colonne sont reliées entre elles par des bandes 24 en matériau conducteur. Comme matériau on utilise à cet effet de préférence le meme matériau que pour les électrodes, ce qui simplifie la fabrication, étant donné que les liaisons conductrices n'ont pas besoin d'être fabriquées séparément.Les électrodes 21, représentées avec des hachures obliques slét3xint du haut à gauche vers le bas à droite,indiquentqielazone sous XszntA cXest-àre la zone du substrat au-dessous de l'électrode, possède un dopage plus faible que le substrat. Les électrodes 21, représentées avec des hachures obliques s'étendant du bas à gauche vers le haut à droite, indiquent que la zone sous-jacente possède un dopage plus élevé que le substrat. Les flèches indiquent à nouveau la direction de transmission des informations lorsque respectivement une électrode 21 et une électrode 22, située à droite de cette électrode 21, sont à la même phase. En figure 3 on a représenté schématiquement la coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 2 et, au-dessous, la variation qualitative du potentiel de surface en fonction des tensions de cadence 1 et. La première couche électriquement isolante 32 est déposée sur le substrat 31. Les électrodes 21 et 22 sont situées sur la surface de cette couche. Les zones 33 situées au-dessous des électrodes possèdent un dopage inférieur à celui du#substrat. Cela signifie que dans ces zones, le potentiel de surface possède une valeur plus élevée que dans les zones voisines de droite.Par conséquent, dans le cas d'un substrat dopé du type n, le potentiel de surfacedeviert#i#négatif. Lors du fonctionnement de la mémoire d'informations, deux colonnes voisines sont raccordées à un même conducteur d'amenée de la cadence. Des tensions de cadence 1 et P2 sont appliquées aux deux conducteurs d'amenée de cadence (fonctionnement à deux phases). La courbe de signaux rectangulaires 34 représente les tensions de cadence associées aux différents couples d'électrodes.La courbe 35 représente la variation associée du potentiel de surface (en supposant un dopage de type n dans le substrat), la ligne de référence 36 repré self.arit la # & e-#r de potentiel O tandis que la flèche dirigée vers le haut représente le sens positif. La courbe en tirets représente la variation de potentiel, si le substrat ne possédait pas un dopage différent. La direction préférentielle du transfert de charge, qui steffectue ici de la droite vers la gauche, résulte de l'allure dissymétrique de la courbe 35.Dans le cas de l'utilisation d'un substrat dopé de type P, on obtient pour la variation de potentiel, une courbe qui est obtenue à partir de la courbe 35 représentée, par symétrie par rapport à la ligne de référence 36. En figure 4 on a représenté schématiquement la coupe transversale prise suivant la ligne IV-EV de la figure 2, et à nouveau, au-dessous, de la même façon qu'en figure 3, la variation qualitative du potentiel de surface en fonction des tensions de cadence P1 et +2 La différence par rapport à la figure 3 réside uniquement dans le fait que maintenant les zones 43 possèdent un dopage plus élevé que le substrat, ce qui conduit à la variation du potentiel de surface, représenté par la courbe 45 (en supposant un dopage de type n > . Le potentiel de surface passe à une valeur plus faible, dans le cas d'un dopage plus élevé. La courbe se rapproche donc plus de la ligne de référence 36. Le transfert de charge s'effectue maintenant de la gauche vers la droite. En figure 5 on a représenté une vue en plan d'une partie de l'autre forme de réalisation préférée de la mémoire d'informations conforme à l'invention. La différence par rapport à la mémoire d'informations représentée en figure 2 réside uniquement dans le dopage des zones sous-jacentes du substrat.Les électrodes représentées hachurées indiquent que Ieszonessou#-jacentsposs#un dopage plus élevé que le reste du substrat. Il apparaft donc une subdivision en forme d'échiquier, an zones possédant des dopages différents. Les zones sous-jacents du substrat possèdent le niame dopage- ou un dopage plus élavé que le substrat. #Ceci présente l'avantage qu'on ne doit réaliser qu une seule implantation. Naturellement on pourrait donner aux zones hachurées de la figure 5 non pas un dopage plus élevé, mais un dopage plus faible que le substrat, ce qui conduit à une autre forme de réalisation La technique Al-AI203-Al et la technique#Si-Al- électrode sont particulièrement appropriées pour la fabrication d'une mémoire d'information conforme à l'invention. On notera que la surface de lc première couche électriquement isolante n'a pas besoin d'etre plane, que les électrodes n'ont pas besoin d'être situées dans un plan. Il est tout à fait possible d'inverser par exemple par dopage la direction préférentielle fixée par une couche isolante étagée.Alors, lors de la fabrication, la technique usuelle Si-Al-électrode, selon laquelle des électrodes voisines sont déposées sur un oxyde possédant une épaisseur variable, est également appropriée. De memo la méthode du dépôt par vaporisation en oblique convient alors pour la fabrication de la mémoire. Les phases opératoires, qui diffèrent par rapport à la fabrication connue suivant la technique Si-Al-électrode ou la technique Al-A1203-Al sont, pour la première forme de réali sation-préférée > les suivantes Après la fabrication des colonnes sous -la forme de voies continues avec les électrodes 22 et après la fabrication de la seconde couche électriquement isolante, les zones entre ces colonnes sont recouvertes (par exemple 'par une laque photosensible ou par du polysilicium) pour réaliser une protection contre un dopage, hormis aux emplacements auxquels doivent apparaître les zonessous-jacentes du substrat, dopées plus (moins)fortement.Ensuite les zones libres sont dopées de telle manière qu'il apparaisse, à cet endroit, un dopage plus fort (plus faible).Au cours d'une phase ultérieure, le revêtement est éliminé et ltensemble de la surface est dope de manière à produire un dopage plus faible (plus important) dans les zones initialement recouvertes situées entre les colonnes Les colonnes munies des électrodes 22 constituent une protection contre le dopage pour les zones sous-jacentes du substrat. Naturellement la série des phases opératoires peut etre inversée en ce sens que le revêtement pour réaliser une protection contre un dopage peut être déposé seulement lorsque toutes les zonessousjacentes ont été dopées au cours d'une première phase opératoire. Pour le dopage plus important on prend, en supposant un substrat du type n, par exemple du phosphore, tandis qu'on prend du-bore pour le dopage le plus faible. Dans le cas de la fabrication de l'autre forme de réalisation préférée (figure 5), la surface de la première couche électriquement isolante est recouverte par une couche protectrice qui laisse à nu uniquement les zones devant être dopées. Ces zones sont dopées plus fortement ou plus faiblement que le substrat. Après enlèvement de la couche de protection, les électrodes sont dEpusées selorXle procède con (par exemple s'=4. va..t la technique Si-Al-électrode, la technique Al-A12Ô3-Al, le dépit par vaporisation en oblique). REVENDICATIONS 1. Mémoire d'informations à transfert de charge, comportant une organisation gauche-droite pour le fonctionnement à deux phases et dans laquelle sur un substrat constitué par un matériau semiconducteur dopé est déposée au moins une première couche électriquement isolante sur laquelle est placé au moins un dispositif à électrodes constitué par différentes électrodes disposées en forme de matrice suivant des lignes et des colonnes et séparées les unes des autres par des espaces intercalaires en forme de fentes, le nombre des lignes étant au moins égal à deux tandis que le nombre des colonnes est un nombre pair, caractérisée par le fait que dans chaque ligne les zones sous-jacentes du substrat possèdent des dopages alternativement plus élevés et plus faibles et que dans chaque colonne et dans les colonnes qui lui sont voi sines, les zones du substrat sous-jacentes aux colonnes voisines possèdent, ligne par ligne, des dopages alternativement plus élevés et plus faibles par rapport à la zone sous-jacente à ladite colonne 2. Mémoire d'informations suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que dans chaque seconde colonne, les zones sous-jacentes du substrat possèdent exclusivement le dopage du substrat et que dans les autres colonnes, les zones sousjacentes du substrat possèdent un dopage alternativement plus élevé et plus faible que le substrat. 3. Mémoire d'informations suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que dans chaque colonne, les zones sous-jacentes du substrat possèdent alternativement le meme dopage et un dopage plus élevé que le substrat. 4. Mémoire d'informations suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que dans chaque colonne, les zones du dusubstrat possèdent alternativement le même dopage et un dopage plus faible que le substrat.