Brevet FR2633777A1 — publié le 19900105

Cellule EPROM utilisant un isolement de tranchée et son procédé de fabrication. La présente invention a trait à une cellule EPROM utilisant un isolement de tranchée et à son procédé de fabrication, et plus particulièrement à une cellule EPROM possédant une couche polycristalline I (ci-après appelée "poly") en tant que grille flottante et possédant également une zone de diffusion de type N qui est reliée à une couche poly-II par l'intermédiaire d'un contact enterré en tant que grille de commande. La cellule EPROM peut être utilisêeen tant que cellule de mémoire utilisant deux états ; l'un est l'état 0 dans lequel des électrons sont accumulés dans une grille flottante en programmant la cellule, l'autre est l'état 1 dans lequel des électrons sont libérés dans une grille flottante en effaçant la cellule en utilisant de la lumière ultraviolette. D2 façon détail lee, pour programmer la cellule, des'électrons chauds engendrés depuis la zone de drain d'un transistor utilisé en tant que cellule de mémoire sont injectés dans une grille flottante qui est introduite dans une couche d'oxyde (l'injection est commandée par une grille de commande), et pour effacer la cellule, des électrons sont libérés à partir de la grille flottante par irradiation à la lumière ultraviolette à travers la fenêtre sur la partie supérieure du module. Une cellule EPROM classique, qui est conçue pour avoir les fonctions précitées, est constituée de couches poly doubles comme représenté sur la Figure 1. Une disposition d'une cellule classique est représentée sur la Figure 2, et les vues en coupe selon les lignes a-a' et b-b' sont représentées sur la Figure 1(A) et la Figure 1XB) respectivement. Dans cette-structure, la première couche poly 1 et la seconde couche poly 2 sont utilisées en tant que grille flottante et en tant que grille de commande respectivement, et les cellules sont divisées par un oxyde de champ 5 qui est habituellement déposé entre les deux cellules. Egalement une source 6 et un drain 7 sont représentés sur la Figure 1(B). Par conséquent, la fiabilité de la cellule classique dépend de la qualité et de l'épaisseur de la première couche d'oxyde de grille 3 et de la couche d'oxyde interpoly 4 sur la Figure 1. Généralement, deux états sont utilisés dans une cellule EPROM ; le premier état présente une tension de seuil faible (VT) avant programmation de la cellule, et le second état présente une tension de seuil élevée (VT) ensuite. Afin de programmer la cellule, une tension élevée est appliquée à la grille de commande 2 et à l'électrode de drain 7, de sorte que des électrons sont accumulés dans la grille flottante 1 par injection par avalanche d'électrons chauds autour du drain canalisé de la cellule. Lorsque des électrons sont accumulés de cette manière, la cellule est programmée, et à cet instant, la tension de seuil de la cellule devient élevée. Ainsi il existe une différence de tension de seuil entre l'avant-programmation et l'apres-programma- tion, et cette différence de tension permet à la cellule d'être utilisée en tant que cellule de mémoire. Dans la cellule EPROM précitée, il est important de commander la croissance d'un oxyde interpoly de bonne qualité 4 du fait que l'épaisseur de l'oxyde interpoly est liée à la capacitance de la première couche poly et de la seconde couche poly. Egalement, la croissance d'oxyde interpoly détermine simultanément la croissance du second oxyde de grille. Par conséquent, il est difficile de commander la croissance de l'oxydeinterpoly 4. Et la fiabilité de la cellule est réduite par le courant de fuite généré depuis le bord de la première couche poly vers la seconde couche poly. Le but de la présente invention est de résoudre les problèmes précités et de proposer une cellule EPROM de fiabilité élevée et son procédé de fabrication. Les vues en coupe de la cellule EPROM de la présente invention sont représentées sur la Figure 3. En référence à la Figure 3, cette nouvelle EPROM divisée par un oxyde de champ 5 est caractérisée par une grille de commande 11 dans la zone de canal divisée par un isolement de tranchée 10 et est également caractérisée par une grille flottante 13 constituée par une unique couche poly-I réalisée sur un premier oxyde de grille et un oxyde interpoly 12. Une cellule EPROM de haute fiabilité est fabriquée en utilisant l'isolement de tranchée en faisant croître simultanément le premier oxyde de grille et l'oxyde interpoly lors d'une étape de procédé et en faisant croître également l'oxyde épais entre la couche poly-I et la couche poly-II. Comme représenté sur la Figure 3, un silicium de type N fortement dopé est utilisé en tant que grille de commande 11 et une couche poly-I est utilisée en tant que grille flottante 13. Et la zone de tranchée est remplie d'oxyde épais et est transformée en isolateur de tranchée. Par conséquent, la zone de canal 14 de la cellule est complètement isolée de la grille de commande et d'un oxyde mince 12 qui est utilisé en tant que premier oxyde de grille et est également réalié en tant qu'oxyde interpoly. Sur l'oxyde mince est déposée la couche poly-I utilisée en tant que grille flottante. Sur la couche poly-I, l'oxyde épais est déposé et un contact enterré 20 est également réalisé dans une partie de la grille de commande pour constituer une ligne de transmission de mots appliquée à une cellule de mémoire. Une cellule est réalisée en déposant une couche poly-II 22 sur ledit oxyde épais. Les Figures 1(A) (B) représentent des coupes à grande échelle d'une cellule EPROM classique. La Figure 2 représente une vue en plan à grande échelle d'une cellule EPROM classique. Les Figures 3 (A) (B) représentent des vues en coupe à grande échelle de la cellule EPROM selon la présente invention. La Figure 4 représente une vue en plan à grande échelle de la cellule EPROM selon l'invention. Les Figures 5 (A)-5(G) représentent des vues en coupe à grande échelle qui illustrent les étapes de fabrication de la cellule EPROM selon la présente invention. Les Figures 1(A) (B) sont des vues en coupe de la cellule de la Figure 2, prises selon les lignes a-a , b-b respectivement. Les Figures 3(A) (B) sont des vues en coupe de la cellule de la Figure 4, prises selonsles lignes a-a, b-b respectivement. Pour programmer la cellule EPROM de la présente invention, une tension élevée, de préférence d'environ 12 V, est appliquée à la grille de commande 11 constituée par une couche poly-II reliée à la zone de diffusion de type N par l'intermédiaire du contact enterré, et une tension élevée est également appliquée à un drain 7 sur la Figure 3 de sorte que des électrons sont accumulés sur la grille flottante 13 par injection par avalanche des électrons chauds autour du drain canalisé de la cellule. Par conséquent, une cellule de mémoire est produite en utilisant deux états différents, l'un est une tension de seuil élevée de la cellule pro grammée, et l'autre est la tension de seuil faible de la cellule non programmée. Du fait que la croissance d'oxyde entre la couche poly-I et la couche poly-II peut être augmentée indépendamment de l'épaisseur du second oxyde, cette nouvelle cellule EPROM peut résoudre complètement les problèmes qui se posent par suite d'un courant de fuite depuis le bord de la première couche poly vers la seconde couche poly dans une cellule classique. Conformément à la présente invention, une cellule EPROM de fia bilité élevée peut être réalisée, et une cellule de mémoire et logique de haute fiabilité peut également être fabriquée avec cette cellule EPROM Pour réaliser la nouvelle cellule EPROM, les étapes de fabrication suivantes sont nécessaires. Selon les techniques de fabrication classique, un oxyde tampon 31 et une couche de nitrure 3? sont déposés sur le ou les substrats (s) qui possèdent une zone de cellule divisée par un oxyde de champ pour réaliser une cellule telle que représentée sur la Figure 5(A). Une gravure de tranchée avec un masque de tranchée est effectuée en se référant à la structure telle que représentée sur la Figure 5(B). La zone de tranchée est remplie d'une couche d'oxyde et la couche d'oxyde est gravée jusqu'au point terminal (P) de la couche de nitrure tel que représenté sur la Figure 5(B). Après que la couche d'oxyde ait atteint le même niveau que l'oxyde tampon 31, la couche de nitrure est éliminée comme représenté sur la Figure 5(C). Ultérieurement, la grille de commande de la cellule est fortement dopée pour être de type N avec le masque de cellule comme représenté sur la Figure 5(D). En référence à la Figure S(E), (F), l'oxyde tampon est éliminé, et l'oxyde de grille 12 et la couche poly-I sont déposes, et la zone de couche poly-I est délimitée en masquant la couche poly-I, et l'on fait croître un oxyde épais sur la couche poly-I entre la couche poly-I et la couche poly-II afin de résoudre le problème du courant de fuite. Ensuite, la couche poly-II est déposée avec le contact enterré 20, et la zone de la grille de commande pour le fil de mot de la cellule de mémoire est délimitée en masquant la couche poly-II. Par con séquent, une source/drain dopés de type N sont réalisés par une implantation ionique N avec un masque N . Un oxyde BPSG 23 est formé, et après masquage de contact, une couche de métal 24 est déposée et une couche de passivation 25 est réalisée. La cellule EPROM de l'invention avec la structure telle que représentée sur la Figure 5(G) est réalisée. REVENDICATIONS 1. Cellule EPROM divisée par un oxyde de champ et fabriquée e# utilisant un isolement par tranchée, comportant a) une grille de commande (11) réalisée en silicium de type N fortement dopé dans la zone de canal divisée par un isolateur de tranchée, b) une grille flottante (13) réalisée par une seule couche poly-I formée sur un premier oxyde de grille et un oxyde interpoly (12) que l'on fait croître simultanément. 2. Procédé de fabrication d'une cellule EPROM utilisant un isolement par tranchée, qui comprend les étapes consistant à a) déposer un oxyde tampon (31) et une couche de nitrure (32) sur le substrat qui possède une zone de cellule divisée par un oxyde de champ et une gravure de tranchée avec un masque de tranchée pour diviser une zone de canal de la cellule depuis une grille de commande, b) remplir avec une couche d'oxyde la zone de tranchée et graver la couche d'oxyde jusqu'au point terminal de la couche de nitrure et l'amener au même niveau que la couche tampon, c) doper fortement une grille de commande pour la rendre de type N de la cellule et éliminer -ledit oxyde tampon et déposer une couche poly-I, d) faire croître un oxyde épais sur la couche poly-I et déposer une couche poly-II avec un contact en terre(20) dans la zone de la grille de commande et impianter des ions N avec un masque N pour former une source/drain dopés de type N et réaliser un oxyde BPSG (23) et une couche de métal (24).