Brevet FR2618942A1 — publié le 19890203

! "Procédé de fabrication de silicium polycristallin possédant une résistance élevée' La présente invention a trait. à un procédé de fabrication de silicium polycristallin possédant une résistance élevée. Le silicium polycristallin possédant une résistance élevée est largement utilisé en tant que matériau pour des dispositifs semiconducteurs et en particulier pour des mémoires à accès sélectif statistique (SRAM). La figure 1 représente une structure de cellule de SRAM qui est couramment largement utilisée, dans laquelle deux paires de résistances élevées (R1 et R2) et des transistors MOS (T1 et T2) en serie sont couplés entre une source de tension d'alimentation Vcc et un potentiel de masse Vss. Les noeuds (1) et (2) entre les résistances élevées et les transistors MOS sont respectivement couplés aux électrodes de commande des transistors MOS (T2) et (T1) en une connexion croisée. Entre ces points nodaux (1), (2) et les fils de bit (BL) (BL) sont connectés, des transistors MOS T3 et T4, dont les électrodes de commande sont reliées au fil de mot (WL). Pour la SRAM, le silicium polycristallin possédant normalement une résistance de 200-300 GA- est utilisé. Avec le silicium polycristallin, une information chargée aux points nodaux (1), (2) rend possible de complémenter un courant de fuite issu des transistors (T1, T2, T3 et T4). Plus l'intégration des dispositifs de mémoire devient élevée, plus on a besoin de silicium polycristallin possédant une résistance supérieure à 200-300 Gl. De nombreuses recherches ont été menées ces temps-ci sur des procédés de fabrication de silicium polycristallin possédant une résistance élevée. Dans l'art antérieur, la résistance élevée dans le silicium polycristallin a été obtenue en réduisant l'épaisseur du silicium polycristallin ou en implantant des impuretés telles que l'arsenic (As), du phosphore (P) et du bore (B), à une concentration de 101 -1014 /cm2. Bien que la résistance de silicium polycristallin pourrait être accrue en utilisant les procédés précités, des difficultés surgissent dans les conditions de processus ou des limitations spécifiques à l'accroissement de la résistance nécessaire dans une SRAM à densité élevée. Par conséquent, le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication du silicium polycristallin à résistance élevée à l'aide d'un processus de fabrication simple, en obtenant ainsi l'intégration élevée de dispositifs semiconducteurs. Afin d'atteindre ces buts ainsi que d'autres de la présente invention, le procédé de fabrication du silicium polycristallin de résistance élevée est. caractérisé en ce qu'il comporte: une première opération de dépôt d'une couche de silicium polycristallin pour réaliser une aire résistante au-dessus d'un substrat semiconducteur en silicium; une seconde opération en vue de faire croître une première couche d'oxyde thermique possédant une première profondeur spécifiée au-dessus de la couche de silicium polycristallin, une implantation ionique d'azote sur celle-ci, et pour faire croitre une seconde couche d'oxyde thermique possédant une seconde profondeur spécifiée sur la couche à implantation d'ions; une troisième opération en vue de réaliser un motif de résistance du silicium polycristallin à l'aide d'un procédé de photogravure; et une quatrième opération d'implantation ionique d'impuretés afin de diminuer la résistance du silicium polycristallin dans des régions de contact destinées à être utilisées en tant que contacts résistants avec une région semiconductrice déterminée sur le substrat. L'invention sera mieux comprise en se référant à la descrition détaillée qui va suivre en regard des dessins annexes. la Figure 1 représente une structure de cellules de SRAM, les Figures 2A à 2E sont des vues en coupe représentant séquentiellement les stades de fabrication d'un mode de réalisation selon l'invention, la Figure 3 représente des variations de valeurs de résistance dans le silicium polycristallin selon la quantité d'implantation d'ions azote. Une description détaillée de la présente invention sera faite ci-après en se référant aux dessins. Les Figures 2A à 2E représentent les vues en coupe illustrant séquentiellement les opérations de fabrication d'un mode de réalisation préféré selon l'invention. On se réfère à la Figure 2A, du silicium polycristallin 15 en vue de constituer une résistance est déposé selon le procédé de dépôt de vapeur chimique (CVD) sur une profondeur de 500-10000 A au dessus du substrat de silicium 10 o sont formées une couche d'oxyde de champ 11, une couche d'oxyde d'électrode de commande 12 et une électrode de commande 13 en silicium polycristallin. Une première couche d'oxyde 14 sépare l'électrode de commande 13 en silicium polycristallin du silicium polycristallin 15. L'électrode de commande 13 en silicium polycristallin et le silicium polycristallin 15 en vue de réaliser une résistance sont reliés entre eux par la région 16. En référence à la Figure 1, la région 16 peut correspondre au point nodal (1) entre l'électrode de commande (3) du transistor (T2) et la résistance (R1). Après le dépôt de ladite couche de silicium polycristallin, une première couche d'oxyde thermique 17 est développée avec une profondeur de 100-500 A sur la couche de silicium polycristallin afin d'empêcher celle-ci d'être endommagée au cours d'opérations de fabrication ultérieures. Ensuite, l'implantation d'ions azote (N2) est effectuée sur toute la surface de la première couche d'oxyde avec une énergie de 30-100 KeV. A ce stade, différentes valeurs de résistance du silicium polycristallin peuvent être obtenues selon la quantité d'azote implanté, comme représenté sur la Figure 3. Après l'implantation d'ions azote au cours de ladite opération, et après croissance d'un second oxyde thermique 18 à une O profondeur de 500-10000 A à 800-1200'C, le silicium polycristallin et l'azote réagissent l'un sur l'autre à l'intérieur de la couche de silicium polycristallin 15, formant ainsi une couche de composant nitrure de formule (Si)x.Ny. Au cours de l'opération suivante, un motif de silicium polycristallin 15' possédant une résistance élevée est réalisé en utilisant un photomasque, comme représenté sur la Figure 2C. Après formation du motif de silicium polycristallin 15' possédant une résistance élevée, un motif de photorésist 19 est formé pour diminuer la résistance dans la région 16 de contact de l'électrode de commande et/ou dans la région d'application de la source de tension Vcc, puis une implantation d'ions arsenic (As), phosphore (P) et bore (B) est effectuée avec une concentration de lx1015 à 1x1016/cm2. Lorsque le photorésist 19 est retiré après achèvement de ladite implantation d'ions, une couche de silicium polycristallin possédant une zone de résistance élevée 15' et des zones de faible résistance 20 et 20' est formée comme représenté sur la Figure 2E. En référence à la Figure 1, l'électrode de commande 13 de silicium polycristallin peut être considérée comme l'électrode de commande 3 du transistor (T2), la zone 20' comme le point nodal (1), la zone 15' comme la résistance R1, et la zone 20 comme une zone o la source de tension d'alimentation Vcc est appliquée. La Figure 3 représente des variations de valeurs de résistance dans le silicium polycristallin selon la quantité d'implantation d'azote, dans lequel le silicium polycristallin utilisé possède une largeur de 1,3"/m et une longueur de 6pm. Comme représenté sur la Figure 3, les valeurs de résistance varient de façon significative selon la quantité d'azote implantée. Lorsque la quantité implantée est inférieure à 5x1013 ions/cm2 il n'existe pas une différence notable de valeurs de résistance en comparaison du cas o aucun azote n'est implanté. Lorsque la quantité implantée, cependant, dépasse 5x1013 ions/cm2 la différence commence à croitre brusquement. Ainsi, la résistance augmente à plus du double des valeurs initiales si la quantité implantée dépasse lxlO 15ions/cm2. Dans le cas o le silicium polycristallin ainsi formé comporte une implantation d'arsenic (As), de phosphore (P) ou de bore (B), avec une concentration de xl015ions/cm2, la valeur de résistance du silicium polycristallin à implantation d'azote ne présente pas de différence par rapport aux valeurs en comparaison sans implantation d'azote. Comme exposé ci-dessus, la présente invention rend possible d'utiliser des couches de silicium polycristallin possédant une faible résistance ou une résistance élevée selon un certain nombre de façons selon les buts recherchés. En particulier, l'invention possède un avantage en ce qu'elle peut être appliquée largement dans des dispositifs SRAM à haute intégration qui utilisent le silicium polycristallin à résistance élevée en tant que matériau résistant. REVEND CATT ONS 1. Procédé de fabrication de silicium polycristallin possédant une résistance élevée, caractérisé en ce qu'il comporte: une.première opération de dépôt d'une couche de silicium polycristallin pour constituer une surface résistive au-dessus d'un substrat semiconducteur en silicium (10); et une seconde opération de développement d'une première couche d'oxyde thermique (17) possédant une première profondeur spécifiée au-dessus de la couche de silicium polycristallin (15), implantation d'ions azote sur celle-ci, et développement d'une seconde couche d'oxyde thermique (18) possédant une seconde profondeur spécifiée sur la couche à implantation d'ions. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: une troisième opération de formation d'un motif de résistance (15') du silicium polycristallin selon un procédé de photogravure; et une quatrième opération d'implantation ionique d'impuretés afin de diminuer la résistance du silicium polycristallin dans des régions de contact (20) et (20') destinées à être utilisées en tant que contacts résistants avec une région semiconductrice fixée sur le substrat. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde opération, après ladite première opération, est effectuée sans réaliser la première couche d'oxyde thermique. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde opération est effectuée avec un traitement thermique différent du développement de la seconde couche d'oxyde thermique. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde opération est effectuée en implantant des gaz inertes différents de l'ion azote.