Brevet FR2536587A1 — publié le 19840525

? La présente invention concerne un procédé pour la production d 9 un transistor à effet de champ, permettant la production facile de transistors à effet de champ ayant une faible longueur de canal. i Ls TEC à très grande vitesse exigent de façon connue un court teps de propagation dans le canal ou une faible fréquence de r 2 ansition o De courts temps de propagation dans le canal ne peuvent dt.ra obtenus qu Vavec de très faibles longueurs du canal, inférieures au aicromètre (> 05 pm), et des vitesses très élevées de dérive des Z.cztrons (> 2 o 10 cm/s)o W O Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un cais- _= eau V est produit qui, b partir de la surface de la couche épltaxiée î% b travers cette dernière 9 s'étend dans le substrat, et une zone est produite par implantation dans une -egion gcitue en avant du cais= son N Vo il$ Le substrat est par exemple constitué par un matériau seati- isolant ou un matériau semiconducteur 9 dz type opposé à celui de la couech e pitaxiéeo La zone implantée est du meme type que la couche pipaxiée O La forme en V du caisson, la profondeur de pénétration de ce dernier et l'épaisseur de la zone implantée sont choisies de Qfa Gon b obtenir une longueur de canal déterminéeo La partie de la zone implantée se trouvant dans la couche épitaxiée estg de préfé- ience éliminée ensuite O Avant l Vimplantation, une couche de passivation est avantageu- semant produite sur la couche épitaxiéeo La zone implantée est act-eive par recuit après la production de la couche de passivati ono Ceo-te dernière est avantageusement renforcée avant le recuito Apres le recuit et ltactivation de la couche implantée, la couche de passivation est avantageusement supprimée, puis une nouvelle couche de passivation est produite, qui recouvre la paroi du caisson en V à l'exception de la région du caisson située dans le subatrat O Dautres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris b liaide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels g la fig-ure ' représente un substrat portant une couche épltaxiée; la figure 2 représente un caisson en V gravé dans la couche épitaxiée 9 la figure 3 représente l'ensemble après implantation d'une zone et dépôt d'une couche de passivation; la figure 4 représente l'ensemble après dépôt d'une couche d'oxyde; la figure 5 représente l'ensemble après dépôt d'une couche métallique sur toute la surface; la figure 6 représente le métal de l'électrode de grille restant anrès l'élimination de la couche métallique; et la figure 7 représente le transistor à effet de champ flnio La production d'un transistor à effet de champ selon l'invention 1 se fait par e sele liscon figure h à partir d'un substrat semi-isolant ? siu lequel est produite une couche épitaxiée 2 de type no Un cais- son 3 e, V est gravé selon figure 2 dans la couche épitariée 2 Urm cc Uce de phlotorésist contitue le masque de gravureo Lamaesure du courant dans la couche épitaxiée permet de controler la profondeur 93 du cisonl orsquea la courant mesuré dans le canal atteint un valeur nulle, la gravure trayerse exactement la couche épitaxige 2 et la base du caisson 3 atteint le substrat 1 o Dans le transistor h effet de chaep selon l'invention, li caisson 3 en V ne doit toutefois pas s étendre jusqu au substrat 1 seulement, mais pénétrer partiellement dans ce derniero Des solutions de gravure lente (exemp Ie: acide citrique + H+ 20) permettent d'ajuster facilement la profondeur a (profondeur de pénétration du caisson 3 dans le substrat 1) h 0,1 um par exempleo Les fluctuations de cette profondeur de pénétration n'interviennent toutefois pas dans l'épaisseur de la zone active du canal G produireo une orientation cristalline appropriée et le choix rt c de la solution de gravure permettent d'ajuster l'angle d'inclinaison des parois du caisson gravé 3 Dans l'exemple de réalisation décrit, les deux parois du caissons forment par exemple un angle de 50 à 55 o Le canal implanté est réalisé après la production du caisson gravé 3 Auparavant, la couche de photorésist est toutefois éliminée de la surface de la couche épitaxiée 2, la surface est nettoyée, puis une couche de passivation 4, en Si 3 N 4 par exemple, est déposée selon figure 3 sur la surface nettoyée de la couche épitaxiée 20 Une zone 5, du mgme type que la couche épitaxiée 2, est ensuite implantée dans toute la surface Après renforcement de la passivation (ou une nouvelle passivation), la zone implantée 5 est recuite à température élevée ( 800 'C environ) et activée. L'implantation et l'activation produisent dans le substrat 1 un canal implanté 6, dont la profondeur (et la tension de pincement) est déterminée uniquement par le profil implanté La longueur du canal est déterminée par la profondeur a et est d'environ 0,3 + 0,15 Pm pour a = 0,1 + 0,05 Pm. Après la production du canal implanté 6, la couche de passivation 4 est éliminée, puis toute la surface est oxydée dans un électrolyte et dans l'obscurité Selon figure 4, l'oxyde 7 ne croît que dans des régions déterminées, car le processus d'oxydation anodique exige des trous libres Dans le cas considéré, la tension appliquée doit être supérieure à la tension de claquage de la diode formée par la couche épitaxiée et l'électrolyte Lorsqu'il en est ainsi, un oxyde croit sur la région N 2 (couche épitaxiée) sous une faible tension appliquée, tandis que la zone superficielle de la région 6 active du canal demeure exempte d'oxyde L'épaisseur de la couche d'oxyde sélective 7 dépend de la tension de claquage de la diode à électrolyte, équivalant à une diode de Schottky Pour un dopage de 1 à 2 1017 cm 3 du canal, l'épais- seur de la couche d'oxyde est par exemple de 200 à 300 A et correspond à une tension de claquage de 10 à 15 V. Après la production de la couche d'oxyde 7, une couche métallique 8, en matériau de l'électrode de grille, est déposée par évaporation sur toute la surface, selon figure 5 Le Ti Au, Mo AU ou Tadb par exemple convient comme matériau pour la couche 8 Après le dépôt de la couche métallique 8, la partie de cette dernière se trouvant sur la couche d'oxyde 7 est éliminée avec ladite couche 7 Cette opération s'effectue par exemple par pelage Après le pelage, effectué dans du HCI par exemple, il ne reste de la couche métallique 8 que l'électrode de grille 9 selon figure 6 La figure 7 représente le transistor à effet de champ fini qui, outre l'électrode de grille,,- cosporte l'électrode de source 10 et l'électrode de drain 11. Bien entendu, diverses modifications peuvent entre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS -1 Procédé pour la production d'un transistor à effet de champ avec un substrat ( 1) portant une couche épitaxiée ( 2), ledit procédé étant caractérisé par la production d'un caisson en V ( 3) qui, à partir de la surface de la couche épitaxiée ( 2) et à travers cette dernière, s'étend jusque dans le substrat ( 1), par la production par implantation d'une zone ( 5) dans une région située en avant du caisson en V ( 3): l'élimination consécutive de la partie de la zone implantée ( 5, 6) située dans la couche épi- taxiée ( 2), la production d'une couche de passivation qui recouvre la paroi du caisson ( 3) en V, à l'exception de la région du caisson située dans le substrat, et, ensuitea, la réalisation de l'électrode de grille. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat ( 1) est constitué par un matériau semi=isolant ou un matériau semi- conducteur de type opposé à celui de la couche épitaxiée ( 2). 3 Procédé selon une des caractéristiques 1 ou 2, carac- térisé en ce que la zone implantée ( 5) est du même type que la couche épitaxiée ( 2). 4 Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la forme en V du caisson ( 3)> la profondeur de pénétration de ce dernier et l'épaisseur de la zone implantée ( 5) sont choisies de façon à obtenir une longueur de canal ( 6) déter- minée dans le substrat ( 1). *^ 25 5 Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4: caractérisé par la production avant l'implantation d'une couche de passivation ( 4) sur la couche épitaxiée ( 2). 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la zone implantée ( 5) est activée par recuit après la production de la couche de passivation ( 4). 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le recuit s'effectue à une température de l'ordre de 800 C. 8 Procédé selon une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la couche de passivation ( 4) est renforcée avant le recuit ou qu'une nouvelle couche de passivation est produite. Procédé salon une quelconque des revendications 6 à 8, aractérise par l'limination de la couche de passivation ( 4) a p'res le recuit et l'activation de la sone implantée ( 5 >. I 9 Oo Procédé selon une quelconque des revendicatiors I à 9 carac 2 érisê en ce que la couche de passivation est produite par oxydation dans un électrolyteo 11 Procédé selon la revendication 105 caractérisé en ce que oxydation s'effectue dans l'obscurité. 12 Procédé selon la revendication O 10 ou 11 l caractérisé an ce que la tension appliquée pour l'oxydation est supirieure a 1 te Gnuaon de claquage de la diode forméc par la couche épitaxiée ( 2) cl ldlectrolyte. 13 Procédé selon la revendication 10 ou 11 $ caractérisé ren ce que la tension appliquée pour toxydation est choisie de façon qu'une couche d'oxyde ( 7) soit produite urniquement sur la couche épitaxiée ( 2). 1.4 'Procédé selon une quelconque des revendications 10 a 13, caractérisé par le dépôt du mtal de l'électrode de grille ( 9) apres la production de la couche d'oxyde ( 7). Procédé selon la revendication 14, caractérisé par lem ploi de T'Lhu, Mo Au ou Ta Mo comme métal pour l'électrode de grille ( 9). 16 Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'électrode de grille ( 9) est déposée par Évaporation. 17 Procédé selon la revendication,16, caractérisé en ce que le métal de l'électrode de grille ( 9) est déposé par évaporation sur toute la surface; et la région de la couche métallique déposée et non destinée à l'électrode de grille est éliminée avec la couche d'oxyde ( 7) sous-jacente.