Brevet FR2533752A1 — publié le 19840330

Transistor à effet de champ du type à appauvrissement et procédé pour sa fabrication. L'invention se rapporte å un transistor à effet de champ du type à appauvrissement, constitué par une zone de source et une zone de drain qui sont insérées dans un corps semiconducteur d'un premier type de conductibilité et qui sont du second type de conductibilité, et par une électrode de grille qui recouvre la zone de canal entre la zone de source et la zone de drain et qui est séparée de la zone de drain par une mince couche électriquement isolante. De tels transistors sont par exemple montés comme éléments de charge et sont insérés dans les branches de courant de cellules statiques de mémoires qui sont constituées sous la forme de circuits représentant des multivibrateurs bistables. Le problème de l'invention est d'indiquer un transistor à effet de champ du genre indiqué plus haut, dont la résistance du canal est supérieure à celle de transistors comparables, sans que l'on soit obligé, à cet effet, de prendre des mesures de circuiterie#oné- reuses ou d'augmenter la surface nécessaire pour le semiconducteur. Selon l'invention, ce problème est résolu grâce au fait que la zone de canal est subdivisée longitudinalement dans le sens source-drain de façon que se présente au moins une première zone partielle d'un type de conductibilité opposé au type de conductibilité du corps semiconducteur et qu'en outre une seconde zone partielle possède le même type de conductibilité que le corps semiconducteur. Une première forme de réalisation d'un transistor à effet de champ selon l'invention est caractérisée par le fait que sont prévues deux premières zones partielles qui se situent sur les bords latéraux de la zone de canal, lesquelles premières zones partielles sont séparées entre elles par une seconde zone partielle. Suivant une autre variante, la zone de canal est subdivisée en une première zone partielle et en une seconde zone partielle. Une autre forme de réalisation du transistor à effet de champ conforme à l'invention est caractérisée par le fait qu'au-dessus de la zone de source est prévu un trou de contact ménagé dans la couche mince électriquement isolante, lequel trou de contact est au moins partiellement comblé par l'électrode de grille. L'invention porte également sur un procédé pour la fabrication d'un transistor à effet de champ selon l'invention. Ce procédé est essentiellement caractérisé par le fait que l'on dépose sur le corps semiconducteur qui est pourvu d'un dopage de base, au niveau d'une surface-limite, une couche électriquement conductrice qui est constituée par une zone à couche mince et une zone à couche épaisse, la zone à couche mince présentant une partie en forme de bande, que l'on procède à un premier dopage de surface totale, avec une substance de dopage qui produit une première conductibilité qui correspond au dopage de base, que l'on procède ensuite à un second dopage avec une substance de dopage qui produit une seconde conductibilité,un masque de dopage étant utilisé qui recouvre une zone partielle, s'étendant en direction longitudinale, de la partie en forme de bande de la zone à couche mince, que l'on dépose une couche d'un seul tenant constituée par du silicium polycristallin et qui est fortement dopée en substance de dopage, que lton détermine, à partir de la couche mentionnée en dernier lieu, et par des phases opératoires de photolithographie, audessus de la partie en forme de bande, l'électrode de grille et que l'on procède finalement à un dopage, sur toute la surface, avec une substance de dopage qui produit le second type de conductibilité, en vue de former les zones de source et de drain. Une variante de ce procédé selon l'invention est caractérisée par le fait qu'après le second dopage, on prévoit un trou de contact dans la partie, en forme de bande, de la zone à couche mince, et que le fort dopage de-la couche polycristalline est opéré avec une substance de dopage qui produit le second type de conductibilité L'avantage que l'on obtient avec l'invention réside en particulier dans le fait que la région qui est prévue dans la zone du canal, et qui présente un dopage qui augmente le dopage de basé-du corps semiconducteur (dopage à enrichissement) n accroît pas la surface dont a besoin le transistor à effet de champ et peut être prévue, de façon simple, cgest-à- dire à l'aide d'une phase opératoire de dopage supplémentaire et d'une modification du masque de dopage d'une autre phase opératoire de dopage qui en est indépendante. A titre d'exemple, l'invention sera explicitee dans ce qui suit, avecréférence au dessin dans lequel la figure 1 montre la conception d'un transistor à effet de champ réalisé selon l'invention, et qui est monté en tant qu'élément de charge, la figure 2 est une coupe de la figure 1 le long de la ligne II-II, la figure 3 est une coupe le long de la ligne III-II de la figure 1, et les figures 4 à 6 montrent les différentes phases opératoires de la fabrication d'un transistor conforme à l'invention. Dans la figure 1, on a représenté un corps semiconducteur dopé 1, qui est constitué, par exemple par du silicium du type p. Ainsi que cela ressort de la figure 2, sa surface-limite la est recouverte d'une couche d'un matériau électriquement isolant, par exemple en SiO2, couche qui est subdivisée en une zone a couche mince 2a et en une zone à couche épaisse 2b. La limite entre les deux passe le long de la ligne 3 dans la figure 1. Dans le cas Qu ladite couche est constituée par du Si02, on désigne 2a également par le terme oxyde de grille, et 2b par le terme oxyde de champ. En-dessous de 2b, le corps semiconducteur 1 est pourvu, au niveau de sa surface-limite la, d'un dopage qui renforce son dopage de base, par exemple d'un dopage désigné par implantation de champ 4. Dans le corps semiconducteur 1 sont insérées les zones semiconductrices 5 et 6 qui sont dopées en sens opposé au dopage de base de 1 Dans le cas présent, ces zones sont donc du type n. Pour une meilleure visibilité, elles sont représentées dans la figure 1 avec des hachures. 5 et 6 forment la zone de drain et la zone de source d'un transistor à effet de champ, étant noté qu'un prolongement Sa de la zone de drain peut être considéré comme une amenée qui est insérée dans 1. La zone 2a de la couche isolante est pourvue d'un trou de contact 7 de forme rectangulaire et dont la dimension verticale est désignée par a dans la figure 1. Sur la zone 2a est disposée une électrode de grille 8 qui est constituée par du silicium polycristallin.Ses dimensions dans le sens source-drain, y compris une zone marginale qui contacte la zone de source, sont désignées par b t'électrode de grille comble avec cette zone marginale une partie du trou de contact 7 et contacte la zone de source 6 qui s'étend jusqu'au bord supérieur de 7. La figure 3 montre de façon plus nette que la zone de source 6 est constituée par une première partie 6a qui est située en--dessous du trou de contact 7, et par une seconde partie 6b qui fait suite à la première et qui se situe en-dessous de la couche 2a. La zone de canal du transistor à effet de champ se situe entre les zones hachurées 5 et 6, et possède une longueur c (figure 1) Elle est constituée par deux parties latérales 9a et 9b qui sont du type p, et par une partie médiane 9c du type p. Cette dernière partie ne contribue pas au passage du courant par le canal, en sorte que la largeur efficace du canal n'est calculée qu'en fonction des deux parties 9a et 9b mentionnées en premier lieu. On obtient ainsi que la résistance du canal du transistor à effet de champ ou de l'élément de charge, #est notablement aug mentée. La figure 4 montre le résultat d'une première partie du procédé de fabrication pour l'élément de charge conforme à l'invention, tel que représenté dans la figure 1. On y a représenté un corps semiconducteur 1 en silicium de conductibilité p, lequel corps semiconducteur est recouvert dsune zone en couche mince 2a qui est située à l'intérieur de la ligne 3 et d'une zone de couche épaisse 2b qui se situe à l'exte- rieur de 3, lesdites zones 2a et 2b faisant partie d'une couche électriquement isolante. En outre, le corps semiconducteur 1 comporte, en-dessous de 2b, une implantation de champ. En partant de cette constitution, on procède, à l'aide d'une première phase opératoire de dopage, à un accroissement du dopage de base en-des-sous de 2a (dopage à enrichissement). Ce faisant, la zone à couche épaisse 2b forme un masque de dopage. Y fait suite une seconde phase opératoire de dopage (figure 5), avec une substance de dopage qui produit une conductibilité qui est opposée à celle du dopage de base. Pour ce faire, on utilise un masque de dopage 10 qui a pour conséquence qu'à l'intérieur de la ligne 10 tracée en traits interrom- pus le dopage à enrichissement obtenu par la phase opératoire antérieure de dopage, ne soit pas influencée. Il se forme les parties 9a et 9b du canal, qui sont de conductibilité n.Selon la figure 6 y fait suite la réalisation du trou de contact 7 et un dépôt, sur toute la surface, d'une couche de silicium polycristallin qui est fortement dopée en n et qui est finalement définie, à l'aide de phases opératoires photolithographiques connues, selon la ligne 11, en sorte que se forme l'électrode de grille 8 (figure 1). Déjà pendant le premier dopage prononcé en n, il se forme, en-dessous du trou de contact 7, la première partie 6a de la zone de grille 6 (figure 3). La phase opératoire suivante consiste alors en un dopage prononce en n et sur toute la surface, du type n, dopage grâce auquel se forment la zone de drain 5 et la partie restante de la zone de source 6. Selon une autre forme de réalisation de ltele- ment de charge selon la figure 1, on utilise, à la place du masque de dopage 10, un masque de dopage 10' qui est indiqué en traits mixtes dans la figure 5. Ce masque recouvre sur un côté la zone de canal, en sorte que seule se forme une partie gauche 9a du canal, dont la largeur est déterminée par le bord gauche du masque 10', alors que la partie droite du canal 9b est supprimée. Il en résulte l'avantage supplémentaire qui réside dans le fait que le masque 10' (par exemple avec son bord droit) peut être utilisé pour la même phase opératoire lors de la réalisation d'autres éléments de charge qui sont disposés sur le même corps semiconducteur 1, et qui sont voisins de l'élé- ment de charge considéré. Le transistor a effet de champ selon l'invention peut également être réalisé sans trous de contact 7, et dans ce cas, la grille 8 possèdeune longueur c comme cela est indiqué en traits interrompus dans la figure 1. La partie 6a de la zone de source e#st supprimée et elle est remplacée par une partie 6b qui est augmentée de façon correspondante et qui occupe la totalité de la partie de la surface qui est désignée par 6 dans la figure 1 et qui est représentee avec des hachures. REVENDICATIONS 1. Transistor à effet de champ du type à appauvrissement, constitué par une zone de source et une zone de drain qui sont insérées dans un corps semiconducteur d'un premier type de conductibilité et qui sont du second type de conductibilité, et par une électrode de grille qui recouvre la zone de canal entre la zone de source et la zone de drain et qui est séparée de la zone de drain par une mince couche élec- triquement isolante, caractérisé par le fait que -la zone de canal est subdivisée longitudinalement dans le sens source-drain de façon que se présente au moins une première zone partielle (9a, 9b) d'un type de conductibilité opposé au type de conductibilité du corps semiconducteur (1) et qu'en outre une seconde zone partielle (9c) possède le même type de conductibilité que le corps semiconducteur (1). 2. Transistor à effet de champ selon la revendication l, caractérisé par le fait que sont prévues deux premières zones partielles (9a, 9b) qui se situent sur les bords latéraux de la zone de canal, lesquelles premières zones partielles sont séparées entre elles par une seconde zone partielle (9c). 3. Transistor à effet de champ selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la zone de canal est subdivisée en une première et en une seconde zones partielles. 4. Transistor à effet de champ selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'au-dessus de la zone de source (6) est prévu un trou de contact (7) ménagé dans la couche mince électriquement isolante, lequel trou de contact est au moins partiellement comblé par l'électrode de grille (8). 5. Procédé pour la fabrication d'un transistor à effet de champ selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dépose sur le corps semiconducteur (1) qui est pourvu d'un dopage de base, au niveau d'une surface-limite (la), une couche électriquement conductrice qui est constituée par une zone à couche mince (2a) et une zone à couche épaisse (2b), la zone à couche mince (2a) présentant une partie en forme de bande, que l'on procède à un premier dopage de surface totale, avec une substance de dopage qui produit une première conductibilité qui correspond au dopage de base, que l'on procède ensuite à un second dopage avec une substance de dopage qui produit une seconde conductibilité, un masque de dopage (10) étant utilisé qui recouvre une zone partielle, s'étendant en direction longitudinale, de la partie en forme de bande de la zone à couche mince (2a),que l'on dépose une couche d'un seul tenant constituée par du silicium polycristallin et qui est fortement dopée en substance de dopage, que l'on détermine, à partir de la couche mentionnée en dernier lieu, et par des phases opératoires de photolithographie, au-dessus de la partie (2a) en forme de bande, l'électrode de grille et que l'on procède finalement à un dopage, sur toute la surface, avec une substance de dopage qui produit le second type de conductibilité, en vue de former les zones de source et de drain (5 et 6#. 6. Procédé selon la revendication 5 pour la fabrication d'un transistor à effet de champ selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'après le second dopage, on prévoit un trou de contact (7) dans la partie, en forme de bande, de la zone à couche mince (2a), et que le fort dopage de la couche polycristalline est opéré avec une substance de dopage qui produit le second type de conductibilité.