Brevet FR2412165A1 — publié le 19790713

L'invention concerne les circuits intégrés à semi-conducteurs monolithiques, et plus précisément, un procédé de fabrication de circuits intégrés à semi-conducteurs réalisés sur un substrat diélectrique, et un circuit intégré produit par ce procédé, ce circuit intégré pouvant être utilisé pour la réalisation des circuits intégrés à grande échelle, dits LSI, possédant des caractéristiques améliorées, ainsi que pour la réalisation des circuits intégrés travaillant dans les gammes de fréquences hautes. On connaît un procédé de fabrication de circuits intégrés à semi-conducteurs à substrat diélectrique suivant lequel on fait croître, sur un substrat de départ, une couche semi- conductrice monocristalline, on forme sur sa première face un substrat de base isolé de la couche semi-conductrice, et on forme successivement, sur sa deuxième face, après enlèvement du substrat de départ, des régions diélectriques et conductrices de configuration prédéterminée. Comme les régions conductrices et diélectriques, représentant dans leur ensemble les éléments d'un circuit intégré à semiconducteurs. ne se situent que sur l'une des faces de la couche semi-conductrice, cette couche comprend des zones passives exemptes d'éléments de circuit intégré. Ces zones passives constituent des capacités parasites qui exercent un effet négatif sur la vitesse de réponse des circuits. De plus, la disposition des éléments de circuit intégré sur une face seulement de la couche semi-conductrice limite le degré d'intégration du circuit intégré à obtenir. L'invention vise à fournir un procédé de fabrication de circuits intégrés à semi-conducteurs et à substrat diélectrique, et un circuit intégré produit par ce procédé, dans lequel la zone passive de la couche semi-conductrice monocristalline est réduite ce qui permet d'augmenter la vitesse de réponse et le degré dtin- tégration du circuit intégré final. L'invention propose dans ce but un procédé de fabrication de circuits intégrés à semi-conducteurs à substrat diélectrique suivant lequel on fait croître, sur un substrat de départ, une couche semi-conductrice monocristalline, on forme sur sa première face un substrat de base isolé de la couche semi-conductrice,et on forme sur sa deuxième face,successivement, des régions diélectriques et conductrices ayant la configuration requise, (le substrat de départ étant enlevé au moment approprié, procédé caracté risé notamment en ce qu'on forme, successivement, sur la première face de la couche semi-conductrice, avant de constituer par croissance le substrat de base, des régions diélectriques et conductrices de configuration appropri#ée. L'invention propose également un circuit intégré à semiconducteurs à substrat diélectrique dont la couche semii-conductri- ce monocristalline comporte sur une face des régions diélectriques et conductrices de configuration requise, circuit caractérisé notamment en ce qu'il comporte sur la face opposée de la couche semi-conductrice monocristalline, au moins une région diélectrique et, disposée sur celle-ci, au moins une région conductrice de configuration prédéterminée. Ce procédé et ce circuit intégré à semi-conducteurs à substrat diélectrique permettent en particulier de réaliser des circuits intégrés à semi-conducteurs à intégration très poussée servant de mémoires, utilisables dans des microprocesseurs à rendement élevé, ainsi que des circuits intégrés travaillant dans les gammes de fréquences hautes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après de modes de réalisation donnés à titre d'exemples et des dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: -la figure 1 représente un circuit intégré à semi-conducteurs à substrat diélectrique selon un premier mode de réalisation de l'invention, en coupe transversale, -la figure 2 représente un autre mode de réalisation du circuit intégré à semi-conducteurs à substrat diélectrique selon l'invention, en coupe transversale. Le procédé de fabrication est le suivant: Sur un substrat de départ on fait croître par épitaxie une couche semi-conductrice monocristalline d'épaisseur prédéterminée. Sur la première face de cette couche semi-conductrice(opposée au substrat de départ) on forme successivement des régions diélectriques et conductrices constituant des éléments de circuit intégré, et on fait ensuite rostre un substrat principal isolé. Puis on enlève le substrat de départ et sur la deuxième face ainsi mise à nu on forme des régions diélectriques et conductrices constituant des éléments de circuit intégré. Lé circuit intégré à semi-conducteurs à substrat diélectrique terminé comporte une couche semi-conductrice monocristalline ayant des régions diélectriques et conductrices sur l'une de ses faces. Sur la face opposée de ladite couche semi-conduc trice monocristalline est disposée au moins une région diélectrique, et, sur celle-ci, au moins une région conductrice de configuration déterminée. L'invention sera expliquée ci-dessous à l'aide d'exemples concrets de mise en oeuvre. EXEMPLE 1#- Sur un substrat de départ 1 en silicium tfig.1) à conduction de type p on forme par croissance épitaxiale une couche semi-conductrice monocristalline 2 d'épaisseur déterminée à conduction de type n, présentant la concentration d'impuretés nécessaire. On forme ensuite une couche 3 d'oxyde de protection dans laquelle on forme, par attaque chimique, des domaines correspondant à des transistors MOS (métal-oxyde-semi-conduçteur), par déiimitation de régions diélectriques présentant la configuration exigée. Sur les parties mises à nu de la couche monocristalline 2 on fait croître d'autres régions diélectriques pour former une couche mince de diélectrique 4 de grille. par dépôt à basse température sur la couche 4 d'une couche 5 en matériau conducteur (silicium polycristallin) on forme des régions conductrices de configuration détermine, Puis, par implantation ionique de bore, on introduit des impuretés pour former superficiellement dans la couche 2 des zones formant source 5 et drain 7 et pour former des régions conductrices.Enfin on-forme, par dépôt pyrolytique, une couche d'oxyde 8 et, par dépôt à basse température une couche de silicium polycristallin 9 constituant le substrat principal. o n arrive à une structure à semi-conducteurs du genre illustré en figure 1. Le substrat de silicium de départ 1 est alors enlevé par rodage mécanique et par décapage. EXEMPLE 2.- Pour réaliser la structure semi-conductrice illustrée en figure 2, on crée, sur la surface de la couche 2 monocristalline mise à nu après enlèvement du substrat de départ 1 par oxydation locale, des régions diélectriques 10. Puis on forme, sur les parties non oxydées de la surface de la couche monocristalline 2, des régions de grilles 11 en diélectrique et des grilles 12 en silicium polycristallin. A l'étape suivante on forme des régions "sources" 13 et des régions "drains" 14; on dépose ensuite une couche de diélectrique 15; on l'enlève localement par attaque chimique aux endroits destinés aux contacts et on dépose une couche d'aluminium 16 qu'on soumet à photogravure pour former le câblage. Le circuit intégré à semi-conducteurs fini est enfin revêtu d'une couche de protection 17. - -REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de circuits intégrés à semi-conducteurs à substrat diélectrique suivant lequel on fait croître, sur un substrat de départ, une couche semi-conductrice monocristalline, on forme sur sa première face un substrat de base isolé de la couche semi-conductrice , et on forme sur sa deuxième face le substrat de départ étant enlevé à un moment approprié successivement, des régions diélectriques et conductrices de configuration prédéterminée, caractérisé en ce qu'on forme sur la première face de la couche# semi-conductrice, avant de faire croître le substrat de base sur ladite première face, des régions diélectriques# et conductrices de configuration requise. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on enlève le substrat de départ avant formation des régions sur la deuxième face de la couche semi-conductrice. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on enlève le substrat de départ après formation des régions sur la deuxième face, les dites régions étant alors formées par implantation ionique. 4.- Circuit intégré à semi-conducteurs à substrat diélectrique produit par le procédé selon la revendication dans lequel sur une des faces de la couche semi-conductrice monocristalline sont disposées des régions diélectriques et conductrices de configuration requise, caractérisé en ce que sur la face opposée de la couche semi-conductrice monocristalline est disposée au moins une région diélectrique, et sur cette dernière se trouve au moins une région conductrice de configuration prédéterminée.