Brevet FR2589004A1 — publié le 19870424

DISPOSITIF A TRANSFERT DE CHARGES ET PROCEDE DE REALISATION D'UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif à transfert de charges et son procédé de réalisation. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs à transfert de charges possédant deux niveaux d'élec- trodes. Le dispositif à transfert de charges obtenu permet de contrôler le potentiel sur toute la superficie du dispositif. De plus, le procédé de réalisation de ce dispositif à transfert de charges n'exige pas le recouvrement des électrodes des deux niveaux d'élec- trodes et ne nécessite donc pas une précision de fabrication rigou- reuse. Les dispositifs à transfert de charges actuellement fabriqués doivent de plus en plus obéir aux normes de fabrication des circuits intégrés haute densité (VLSI = Very Large Scale Integration en terminologie anglo-saxonne). Les dimensions de plus en plus petites des circuits intégrés haute densité imposent non seulement des performances de réso- lution de photolithographie importantes mais également de très bonnes précisions de positionnement. Pour les dispositifs à transfert de charges à deux niveaux d'électrodes, le positionnement du deuxième niveau d'électrodes par rapport au premier niveau est essentiel pour un fonctionnement correct du dispositif. Cette préci- sion de positionnement est d'autant plus difficile à obtenir qu'on augmente la dimension des plaques utilisées. Le dispositif à transfert de charges de l'invention permet de pallier cette difficulté de positionnement. C'est pourquoi l'invention concerne un dispositif à transfert de charges comportant une face d'un substrat en semiconducteur dopé et revêtu d'un matériau isolant, au moins deux électrodes inférieures séparées par un espace et recouvertes d'un matériau isolant, carac- térisé en ce qu'il comporte également au moins une électrode supérieure recouvrant une première partie de l'espace, et une partie de l'une desdites électrodes inférieure, ainsi qu'un élément en matériau conducteur recouvrant une deuxième partie de l'espace situé entre ladite électrode supérieure et la couche d'isolant de l'autre électrode inférieure. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif à transfert de charges comportant les différentes phases successives suivantes: - une première phase de réalisation d'une couche d'un matériau isolant sur une face d'un substrat en matériau semi-conducteur dopé; - une deuxième phase de dépôt sur la couche de matériau isolant d'une première couche d'un matériau conducteur; - une troisième phase de gravure dans ladite première couche de matériau conducteur d'au moins deux électrodes inférieures séparée par un espace; - une quatrième phase de réalisation sur les électrodes infé- rieures d'une couche d'un matériau isolant; - une cinquième phase de réalisation sur l'ensemble ainsi obtenu d'une couche d'un matériau conducteur; - une sixième phase de gravure, dans la couche de matériau conducteur, d'au moins une électrode supérieure caractérisé en ce que l'électrode supérieure réalisée au cours de la sixième phase recouvre une première partie de l'espace et une partie d'une électrode inférieure, et en ce qu'il comporte une septième phase de réalisation d'une couche de matériau conducteur sur l'ensemble des électrodes supérieure et inférieures, suivie d'une huitième phase d'attaque de la couche de matériau conducteur de façon à réaliser des éléments en matériau conducteur recouvrant une deuxième partie du canal. Les différents objets et caractéristiques de l'invention appa- raîtront plus clairement dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple, en se reportant aux figures annexées qui représen- tent: - les figures 1, 2, 4, 5 et 6, les différentes phases du procédé de réalisation selon l'invention; - la figure 3, un dispositif à transfert de charges de type connu; - la figure 7, un dispositif à transfert de charges selon l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes éléments portent les mêmes repères. La figure 3 représente un dispositif à transfert de charges connu dans la technique. Un substrat I en matériau semiconducteur, tel que du silicium monocristallin par exemple, est recouvert d'une couche d'un maté- riau isolant 2 telle qu'une couche d'oxyde. Sur la couche 2 sont disposées des électrodes 3 et 3' (grilles de stockage par exemple) que nous appellerons électrodes inférieures dans la suite de la description. Ces électrodes sont par exemple en silicium polycristallin. Elles sont recouvertes d'une couche 4 et 4' d'un matériau isolant tel qu'un oxyde. Ces électrodes sont espacées l'une de l'autre et déterminent un espace inter-électrode 5. Une électrode 6 (ou grille de transfert par exemple), que nous appellerons électrode supérieure dans la suite de la- description, recouvre l'espace 5 ainsi qu'une partie des électrodes supérieures 3 et 3' de part et d'autre de l'espace 5. La réalisation du dispositif à transfert de charges de la figure 3 peut poser des problèmes pour obtenir une électrode supérieure 6 qui recouvre les électrodes inférieures 3 et 3'. L'invention concerne donc un procédé permettant de réaliser aisément un tel dispositif à transfert de charges. Lors d' une première phase, on réalise sur une face 10, d'un substrat 1, une couche 2 d'un matériau isolant. Ce matériau peut être un oxyde tel que de la silice. Sur la couche 2, on dépose ensuite une couche d'un matériau conducteur tel que du silicium polycristallin. Dans cette dernière couche, on grave par photolithogravure, ou tout autre procédé de gravure, des électrodes inférieures 3 et 3'. On obtient ainsi une structure telle que représentée en figure 1 avec des électrodes relativement étroites et peu espacées. C'est ainsi qu'on peut réaliser des électrodes de largeur environ 2,5!im et espacées d'environ 2,5 lim. Les électrodes 3 et 3' sont ensuite recouvertes à leur partie supérieure et sur leurs flancs, d'une couche d'un matériau isolant. L'électrode 3 est recouverte d'une couche 4, tandis que l'électrode 3' est recouverte d'une couche 4'. On obtient ainsi une structure telle que représentée en figure 2. L'ensemble ainsi obtenu est recouvert d'un matériau conduc- teur tel que du silicium polycristallin. Cette couche est gravée, par photolithogravure par exemple, pour obtenir des électrodes supé- rieures telle que 6 qui recouvrent les espaces tel que 5 situés entre les électrodes inférieures 3 et 3'. Ce procédé devrait permettre d'obtenir un dispositif à transfert de charges comme représenté en figure 3. Cependant, cela nécessite une grande précision pour l'opération de gravure. En effet, l'électrode supérieure 6 aura une largeur très peu supérieure à la largeur de l'espace, soit environ 2,5 lm. Une erreur de positionnement peut donc conduire à une réalisation telle que représentée en figure 4 avec un non recouvrement pouvant atteindre une valeur de 0,5 lim. L'électrode supérieure recouvre la zone 51 de l'espace 5 tandis que la zone 52 n'est pas recouverte et constitue une zone non contrôlée par les électrodes et peut empêcher un transfert correct des charges. Selon l'invention, on prévoit donc une phase de dépôt d'une couche 8 de même nature que la couche 6 sur l'ensemble de la figure 4, comme cela est représenté en figure 5. La couche 8 est ensuite attaquée ou oxydée, de façon à séparer les électrodes supérieures 6, tout en assurant le recou- vrement total de l'espace inter-électrodes 5 par l'apport d'un élé- ment 9 recouvrant la zone 52 et faisant partie intégrante de l'électrode supérieure 6. Le procédé de l'invention supprime la nécessité actuellement rencontrée de prévoir un recouvrement afin de pallier à d'éventuels dépositionnements de niveaux d'électrodes. Ceci permet une réduc- tion sensible des dimensions et une diminution importante des capacités parasites dues aux recouvrements. Dans le cas particulier des dispositifs à transfert de charges fonctionnant suivant le mode deux phases, il est préférable de privilégier les électrodes de stockage par rapport aux électrodes de transfert. Les anciens procédés, du fait des recouvrements nécessaires entre niveaux d'électrodes conduisent à réaliser des électrodes inférieures 3, 3' plus larges que les électrodes supérieures 6. C'est pourquoi les électrodes inférieures sont affectées au stockage et les électrodes supérieures au transfert des charges. Dans ce procédé, la largeur des électrodes inférieures 3, 3' tend à se réduire en cours de fabrication (surgravure, oxydation...) ce qui entraîne une augmentation de la largeur des électrodes supérieures 6. Ceci nous conduit à inverser dans ce cas les fonctions affectées aux deux niveaux d'électrodes. REVENDICATIONS 1. Dispositif à transfert de charges comportant une face (10) d'un substrat (1) en semiconducteur dopé et revêtu sur sa face (10) d'un matériau isolant (2), au moins deux électrodes inférieures (3, 3') séparées par un espace (5) et recouvertes d'un matériau isolant (4, 4'), caractérisé en ce qu'il comporte également au moins une électrode supérieure (6) recouvrant une première partie (51) de l'espace (5), et une partie de l'une desdites électrodes inférieures (3'), ainsi qu'un élément (9) en matériau conducteur (8) partie intégrante de l'électrode supérieure (6) recouvrant une deuxième partie (52) de l'espace (5) situé entre l'électrode supérieure et l'isolant de l'autre électrode inférieure (3). 2. Procédé de réalisation d'un dispositif à transfert de charges selon la revendication 1, comportant les différentes phases succes- sives suivantes: - une première phase de réalisation sur une face (10) d'un substrat (1) en matériau semi conducteur amorphe dopé d'une couche d'un matériau isolant (2); - une deuxième phase de réalisation sur la couche de matériau isolant (2) d'une première couche d'un matériau conducteur; - une troisième phase de gravure dans ladite première couche de matériau conducteur des électrodes inférieures (3, 3') séparée par un espace (5); - une quatrième phase de réalisation sur les deux électrodes inférieures d'une couche d'un matériau isolant (4, 4'); - une cinquième phase de réalisation sur l'ensemble ainsi obtenu d'une couche d'un matériau conducteur; - une sixième phase de gravure, dans la couche de matériau conducteur déposée lors de la cinquième phase, des électrodes supérieures (6) caractérisé en ce que l'électrode supérieure (6) réalisée au cours de la sixième phase recouvre une première partie (51) de l'espace (5) et une partie d'une électrode inférieure (3'), et en ce qu'il comporte une septième phase de réalisation d'une couche (8) de même matériau que dans la cinquième phase sur l'ensemble des électrodes supérieures et inférieures, suivie d'une huitième phase d'attaque ou d'oxydation de la couche (8) de fTçon à réaliser des éléments (9) en matériau conducteur recouvrant la deuxième partie (52) du canal (5).