Brevet FR2614731A1 — publié le 19881104

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une cellule de mémoire de capacité élevée, ayant un condensateur en tranchée, et plus précisément un procédé de fabrication d'un condensateur en tranchée destiné à une cellule de mémoire. On consacre beaucoup d'efforts à l'accroissement de la capacité des mémoires par augmentation de la densité des cellules de mémoire. A cet effet, il est important de réduire la surface de l'arrangement des cellules de mémoire car la surface d'une pastille est limitée. En général, on utilise une cellule de mémoire comportant un transistor et un condensateur. Cependant, dans ce cas, les condensateurs occupent la plus grande partie de la surface de la cellule si bien que l'échelle d'intégration lors de la réalisation de mémoires dynamiques à accès direct DRAM de l'ordre du mégabit est limitée car la capacité doit occuper suffisamment d'espace pour que la fiabilité soit accrue compte tenu du rapport signal-sur-bruit du signal de lecture et des erreurs temporaires.On utilise, pour la résolution de ces problèmes, un condensateur en tranchée qui permet une augmentation de la surface efficace du condensateur avec une réduction de la surface occupée, dans la cellule de mémoire d'une mémoire dynamique à accès direct de l'ordre du mégabit. Le procédé de fabrication d'un condensateur en tranchée est le suivant. Un motif d'oxyde constituant un matériau de masquage pour l'attaque par des ions réactifs (RIE) de la tranchée est délimité sur le substrat de silicium. Après attaque du substrat de silicium par les ions réactifs, l'oxyde du condensateur est formé par croissance sur la paroi de la tranchée. Celle-ci est remplie de silicium polycristallin par le procédé classique de dépôt chimique en phase vapeur à basse pression LPCVD. Après remise sous forme plate par attaque du silicium polycristallin, le motif des électrodes de silicium polycristallin est formé. La figure 1 représente un condensateur en tranchée idéal de type MOS n'ayant pas d'évidement dans le profil de la tranchée. Cependant, habituellement, un évidement est dû à des étapes supplémentaires de traitement qui sont nécessaires pour l'arrondissement des bords de la tranchée. Lorsque le condensateur en tranchée est réalisé avec la tranchée classique qui a un évidement comme représenté sur la figure 2, des cavités sont formées dans la tranchée à cause du comportement cinématique du dépôt de silicium polycristallin dans le procédé de dépôt chimique LPCVD. Pendant le procédé d'attaque ultérieure, les défauts formés pas les cavités de la tranchée sont révélés si bien que des produits chimiques d'attaque qui y sont contenus ont posé un problème dans les étapes ultérieures de traitement. L'invention concerne essentiellement la mise à disposition d'un procédé de fabrication d'un condensateur en tranchée qui ne forme pas de cavité dans la tranchée pendant le dépôt du silicium polycristallin malgré le profil évidé de la tranchée. Dans un mode de réalisation de l'invention, un procédé de fabrication d'un tel condensateur comprend une première étape de formation d'une première tranchée par attaque par des ions réactifs du substrat de silicium, une seconde étape de réalisation d'une seconde tranchée par dépôt de silicium polycristallin après croissance de l'oxyde du condensateur sur la paroi de la tranchée, une troisième étape de formation d'une troisième tranchée par attaque du silicium polycristallin déposé précédemment, une quatrième étape de dépôt d'une seconde couche de silicium polycristallin sur la troisième tranchée, et une cinquième étape de formation d'une électrode par un troisième dépôt de silicium polycristallin, après attaque de régularisation de la seconde couche de silicium polycristallin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un condensateur idéal en tranchée sans évidement les figures 2A et 2B sont des condensateurs clas siques en tranchée réalisés avec des tranchées qui ont des évidements ; et les figures 3A à 3E sont des schémas illustrant le procédé de fabrication selon l'invention. On se réfère aux figures 3A à 3E qui illustrent le procédé de fabrication d'un condensateur en tranchée selon l'invention. La figure 3A représente la formation d'une première tranchée 12 dans un substrat de silicium 10 par attaque par des ions réactifs. Après revêtement du matériau de réserve photographique sur l'oxyde 11 formé par croissance sur le substrat 10 de silicium, des motifs ou dessins de tranchée sont formés sur un substrat 10 de silicium par des techniques photolithographiques classiques. La première tranchée 12 est formée par attaque par des ions réactifs. Les 3 conditions de cette attaque sont un débit de 5 à 25 cm de BCl31 un débit de 30 à 55 cm de Cl2, ces valeurs étant considérées dans les conditions normales, une pression de 10 à 30 mtorr et une tension continue comprise entre -200 et -300 V. La figure 3B représente l'opération de dépôt d'une première couche de silicium polycristallin 14 sur la paroi de la tranchée après la formation de l'oxyde 13 du condensateur. L'oxyde 13 a une épaisseur de 100 à 250 Â et est formé par croissance thermique. Ensuite, la première couche 14 de silicium polycristallin dont l'épaisseur est comprise entre 0,3 et 0,4 fois la largeur de l'ouverture de la tranchée, est déposée par le procédé de dépôt chimique LPCVD. Pendant cette opération, la seconde tranchée 15 garde la forme évidée de la première tranchée car la première couche de silicium polycristallin est déposée uniformoment sur la surface exposée. La figure 3C représente la réalisation de la troisième tranchée 16 par attaque de la première couche 14 de silicium polycristallin. Plus précisément, après le dépôt de cette première couche de silicium polycristallin, le silicium de la couche dont l'épaisseur est comprise entre 0,2 et 0,3 fois la largeur de l'ouverture de la tranchée, est attaqué dans les conditions suivantes d'attaque : 45 à 3 3 60 cm de He, et 170 à 180 cm de SF6, ces valeurs étant données dans les conditions normales, une pression de 800 à 950 mtorr et une puissance de 45 à 55 W. La troisième tranchée 16 n'a pas l'évidement de la première tranchée. La figure 3D représente le dépôt de la seconde couche 17 de silicium polycristallin sur la troisième tranchée 16. Le silicium polycristallin, qui forme une couche dont l'épaisseur est comprise entre 0,6 et 0,8 fois la largeur de l'ouverture de la tranchée afin qu'il remplisse celle-ci, est déposé sur la troisième tranchée 16 par le procédé de dépôt chimique LPCVD. La figure 3E représente la fabrication de l'è'lec- trode formée par une troisième couche de silicium polycristallin, sur la tranchée. La mise de la surface sous forme plane est réalisée par attaque de la seconde couche de silicium polycristallin 17, dans les mêmes conditions d'attaque que décrit précédemment en référence à la figure 3C. Le motif formé par les électrodes est réalisé par dépôt d'une troisième couche 18 de silicium polycristallin par le procédé de dépôt chimique LPCVD. Comme décrit précédemment, l'invention permet la suppression des défauts dus à des cavités dans la tranchée, provoqués par l'évidement, à la suite du remplissage de la tranchée par la seconde couche de silicium polycristallin, après formation de la troisième tranchée par attaque de la première couche de silicium polycristallin. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un condensateur en tranchée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes une première étape de formation d'une tranchée (12) par attaque par des ions réactifs d'une couche d'oxyde (11) formée par croissance sur un substrat de silicium (10), une seconde étape de dépôt de silicum polycristallin (14) avec une certaine épaisseur, après la formation de la couche d'oxyde (13) du condensateur sur la paroi de la tranchée (12) formée dans la première étape, une troisième étape de formation d'une tranchée (16) sans l'évidement de la tranchée (12) de la première étape, par attaque de la couche de silicium polycristallin (14) formée dans la seconde étape, une quatrième étape de dépôt de silicium polycristallin (17) sur la tranchée (16) formée dans la troisième étape, et une cinquième étape de formation d'une électrode (18) de silicium polycristallin, après mise de la surface à plat par attaque du silicium polycristallin (17) déposé dans la quatrième étape. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conditions d'attaque utilisées pour la formation 3 de la première tranchée (12) sont des débits de 5 à 25 cm 3 de BCl et 30 à 55 cm de Cl2, dans les conditions nor 3 males, une pression de 10 à 30 mtorr, et une tension continue de polarisation comprise entre -200 et -300 V pour une attaque par des ions réactifs. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de silicium polycristallin de la seconde étape est comprise entre 0,3 et 0,4 fois la largeur de l'ouverture de la première tranchée. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du silicium polycristallin (14) après la troisième étape est comprise entre 0,2 et 0,3 fois la largeur de l'ouverture de la tranchée. 5. procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la seconde couche (17) de silicium polycristallin après la quatrième étape est comprise entre 0,6 et 0,8 fois la largeur de l'ouverture de la tranchée. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les conditions d'attaque du silicium polycristallin 3 (14) dans la troisième étape sont des débits de 45 à 60 cm 3 de He et de 170 à 180 cm de SF dans les conditions nor 6 males, une pression de 800 à 950 mtorr, et une puissance de 45 à 55 W.