Brevet FR2812970A1 — publié le 20020215

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur, et plus particulièrement un procédé de fabrication d'un contact de corps d'un transistor à effet de champ du type métal-oxyde- semiconducteur à silicium sur isolant (désigné ci-après "transistor SOI MOSFET"). Des contacts de corps sont destinés à empêcher l'effet de corps flottant dans un transistor. L'effet de corps flottant est un phénomène dans lequel la tension de seuil du transistor varie du fait que le corps du transistor ne possède pas une certaine valeur de tension fixe pendant le fonctionnement. L'effet de corps flottant est particulièrement important dans les techniques analogiques à MOS. Un noeud portant une tension continue (CC) prédéterminée est connecté au corps d'un transistor lors de la conception de circuits analogiques MOS afin d'empêcher l'effet de corps flottant. La source de tension basse ou la source de tension haute d'une puce est connectée au corps d'un transistor suivant le type (type p- ou type n-) du corps dans un circuit numérique. Même dans le cas de transistors SOI MOSFET, des tensions prédéterminées sont appliquées aux corps des transistors afin que l'effet de flottement du substrat n'apparaisse pas. On décrira ci-après la technique antérieure en référence aux dessins annexés et décrits plus en détail ci- après. Les mêmes références numériques désignent sur les dessins les mêmes éléments. La figure 1 est une vue en plan d'un transistor SOI MOSFET ayant un contact de corps selon un procédé à tranchée classique. En référence à la figure 1, le transistor SOI MOSFET comprend un anneau isolant 11 à tranchée extérieure, un anneau 12 d'application d'énergie au corps ayant une région p+ (p plus), un anneau isolant 13 en tranchée partielle isolée d'une région périphérique active, une région active 14, par exemple un drain d'un transistor, une région active 15, par exemple une source du transistor, une grille 16 entre le drain et la source, une fenêtre 17 de contact en contact avec l'anneau 12 d'alimentation en énergie, et une région périphérique active 19. La figure 2 est une vue en coupe transversale du transistor SOI MOSFET montré sur la figure 1, suivant la ligne X-X'. La figure 2 montre un substrat semiconducteur 20 de type p-, une couche d'oxyde enterrée 21 sur le substrat semiconducteur 20 de type p-, des corps 14 et 15 de type p- sur la couche d'oxyde enterrée 21, un anneau isolant 13 en tranchée partielle autour des corps 14 et 15 de type p-, un anneau 12 d'alimentation en énergie du corps p+ à côté de l'anneau isolant 13 en tranchée partielle, un anneau isolant 11 en tranchée extérieure à côté de l'anneau 12 de l'alimentation en énergie du corps p+, une couche 18 d'oxyde de grille sur les corps 14 et 15 de type p-, une grille 16 sur la couche 18 d'oxyde de grille, et une région périphérique active 19. La figure 3 est une vue en coupe transversale du transistor SOI MOSFET montré sur la figure 1, suivant la ligne Y-Y'. La figure 3 montre un substrat semiconducteur 20 de type p-, une couche d'oxyde enterrée 21 sur le substrat semiconducteur 20 de type p-, un drain 14 et une source 15 sur la couche d'oxyde enterrée 21, une grille 16 entre le drain 14 et la source 15, une couche d'oxyde de grille 18 en dessous de la grille 16, un anneau isolant 13 en tranchée partielle autour du drain 14 et de la source 15, un anneau 12 d'alimentation en énergie du corps, qui est situé à côté de l'anneau isolant 13 en tranchée partielle, pour fournir de l'énergie à un corps, c'est-à- dire une région de type p+, un anneau isolant 11 en tranchée extérieure, et une région 22 de type p- en dessous de l'anneau isolant 13 en tranchée partielle. Il existe une capacité parasite aux contacts 100 et 110 entre la région p+, c'est-à-dire le contact 12 du corps, et la région p-, c'est-à-dire les corps 14 et 15 du transistor du type SOI MOSFET montré sur les figures 1, 2 et 3. La capacité parasite peut limiter les performances du transistor, en particulier la vitesse et la fréquence de fonctionnement d'un circuit. Il n'est pas aisé de former une ligne métallique d'interconnexion qui nécessite une grande étendue dans l'agencement lorsqu'une tension, par exemple une tension de masse, doit être appliquée à un corps. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, un objet de l'invention est de proposer un transistor du type SOI MOSFET pouvant réduire un effet de corps flottant sans capacité parasite à un contact et une ligne d'interconnexion métallique supplémentaire fournissant de l'énergie au contact. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de fabrication de ce transistor. En conséquence, pour réaliser le premier objet ci- dessus, il est proposé un transistor à effet de champ du type métal-oxyde-semiconducteur à silicium sur isolant (SOI MOSFET). Le transistor SOI MOSFET comprend un substrat semiconducteur, une couche d'oxyde enterrée, un corps, une couche d'oxyde de grille, une grille et un contact de corps. Le substrat semiconducteur peut être une tranche de semiconducteur. La couche d'oxyde enterrée est une couche d'oxyde qui est formée sur le substrat semiconducteur. Le corps est une région active d'un transistor qui est formée sur la couche d'oxyde enterrée. La couche d'oxyde de grille est formée sur le corps, et la grille est formée sur la couche d'oxyde de grille. Le contact du corps fournit de l'énergie au corps pour empêcher un effet de corps flottant. Le contact de corps est formé en réalisant une tranchée perforant une région isolante entourant le corps, le corps et la couche d'oxyde enterrée, puis en remplissant la tranchée d'une matière conductrice afin que le corps soit connecté électriquement au substrat semiconducteur. La matière conductrice peut être formée de l'une d'une couche métallique, d'une couche de tungstène, d'une couche épitaxiale de silicium et d'une combinaison d'au moins deux des couches ci-dessus. La grille peut être formée d'un métal ou de polysilicium. Le transistor SOI MOSFET comprend en outre une région dans laquelle des ions d'une impureté prédéterminée sont implantés et générés sur le substrat semiconducteur en contact avec la partie inférieure du contact de corps afin qu'un contact ohmique soit formé entre le contact de corps et le substrat semiconducteur. Dans une forme de réalisation, la tranchée diminue de largeur en même temps qu'elle devient plus profonde. En variante, la tranchée diminue de largeur par gradin au fur et à mesure qu'elle devient plus profonde. Conformément à l'invention, il est également proposé un procédé de fabrication d'un transistor SOI MOSFET. Dans le procédé, une couche d'oxyde enterrée est formée sur un substrat semiconducteur. Un corps de silicium est formé sur la couche d'oxyde enterrée. Le corps de silicium est défini comme étant une région de canal, un contact de corps, une région isolante, une région de couche d'oxyde épais, une région périphérique et la région isolante et la couche d'oxyde épais sont soumises à une attaque chimique. La région isolante est en outre soumise à une attaque chimique jusqu'à ce que la couche d'oxyde enterrée soit mise à nu. Des couches d'oxyde sont formées dans la région isolante et dans la région de la couche d'oxyde épais. Une couche d'oxyde de grille est formée sur une région prédéterminée sur le corps et une grille est formée sur la couche d'oxyde de grille. Le substrat semiconducteur est attaqué chimiquement depuis une partie supérieure vers une partie inférieure afin que le corps et la couche d'oxyde enterrée soient perforés pour former une tranchée. Des ions d'une impureté prédéterminée sont implantés dans une région prédéterminée du substrat semiconducteur pour former un contact ohmique. La tranchée est remplie d'une matière conductrice. Dans une forme de réalisation, la région prédéterminée du substrat semiconducteur dans laquelle les ions d'une impureté sont implantés est le fond de la tranchée. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un transistor SOI MOSFET ayant un contact de corps selon un procédé à tranchée classique ; la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne X-X' du transistor SOI MOSFET représenté sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne Y-Y' du transistor SOI MOSFET représenté sur la figure 1 ; la figure 4 est une vue en plan d'un transistor SOI MOSFET ayant un contact de corps selon une forme de réalisation de la présente invention. la figure 5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne X-X' du transistor SOI MOSFET représenté sur la figure 4 ; les figures 6 à 9 sont des vues en coupe transversale montrant des étapes de fabrication du transistor SOI MOSFET représenté sur les figures 4 et 5, selon la présente invention ; et la figure 10 montre en coupe une tranchée ayant la forme d'un trapèze inversé ; et la figure 11 montre une tranchée ayant une forme en gradins. La figure 4 est une vue en plan d'un transistor SOI MOFSET ayant un contact de corps selon une forme de réalisation de l'invention, et la figure 5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne X-X' du transistor SOI MOSFET représenté sur la figure 4. En référence aux figures 4 et 5, le transistor SOI MOSFET selon la présente invention comprend une grille 46, une source 45, un drain 44, des régions isolantes 41, un corps 440 de type p-, une région de couche d'oxyde épais 441 et un contact de corps 442. Ici, le contact de corps 442 est formé dans la région 441 de la couche d'oxyde épais pour connecter directement un corps divisé en la source 45 et le drain 44 à un substrat semiconducteur 50 de type p-. Une région périphérique active 49 constitue une région active. La figure 5 montre un substrat semiconducteur 50 de type p-, une couche d'oxyde enterrée 51 sur le substrat semiconducteur p- 50, un corps p- 440 sur la couche d'oxyde enterrée 51, des régions isolantes 41 à côté du corps p- 440, une couche d'oxyde de grille 48 sur le corps p- 440, une grille 46 sur la couche d'oxyde de grille 48, une région 441 d'une couche d'oxyde épais sur un côté du corps p- 440, un contact 442 de corps en contact avec la région 441 de la couche d'oxyde épais, une région p+ 443 dans laquelle des ions d'une impureté sont implantés pour former un contact ohmique lorsque le corps p- 440 est connecté au substrat semiconducteur p- 50, un métal 446 avec lequel le contact de corps 442 est dopé, et du tungstène 444 sur le métal 446. Ici, une région 445 est un contact qui connecte le corps p- 440 à la région p+ 443. Une région périphérique active 49 est une région extérieure active. En référence aux figures 4 et 5, dans le transistor SOI MOSFET selon l'invention, l'énergie destinée au substrat semiconducteur 50 est fournie au corps p- 440 par l'intermédiaire du contact de corps 442, qui est rempli de matières, c'est-à-dire de tungstène 444 et d'un métal 446, ayant une conductivité électrique élevée. Ainsi il n'est pas nécessaire d'utiliser une ligne métallique supplémentaire pour empêcher un effet de corps flottant sur le corps p- 440. De plus, aucune capacité parasite n'apparaît dans la région 445. Pour empêcher l'effet de corps flottant, le contact 442 de corps présente une aire inférieure à celle d'une ligne métallique. Les dimensions de la puce sont ainsi réduites. Les figures 6 à 9 sont des vues en coupe transversale montrant des étapes de la fabrication du transistor SOI MOSFET représenté sur les figures 4 et 5 selon une forme de réalisation de l'invention. En référence à la figure 6, une couche d'oxyde enterrée 51 et un corps de silicium 52 sont formés sur un substrat semiconducteur 50. En référence à la figure 7, une couche 53 de masque en tranchée est formée sur le corps de silicium 52 et un photorésist (non représenté) est déposé sur la couche 53 de masque en tranchée. Le corps de silicium 52 est attaqué chimiquement pour former des régions isolantes 41, un corps ou une région de canal 440 de type p-, une région 441 d'une couche d'oxyde épais, un corps de contact 442 et une région périphérique active 49 en utilisant le photorésist comme masque. Ici, les régions isolantes 41 et la région 441 de la couche d'oxyde épais sont attaquées chimiquement à des profondeurs prédéterminées. La couche de masque en tranchée 53 peut être une couche d'oxyde tampon, une couche de nitrure tampon ou une couche de masque dur. En référence à la figure 8, les régions isolantes 41 sont soumises à une attaque chimique jusqu'à la couche d'oxyde enterrée 51. Ici, un photorésist 54 est déposé pour protéger les autres régions contre l'attaque chimique. En référence à la figure 9, des couches d'oxyde (régions indiquées par des hachures) sont formées dans les régions isolantes 41 et dans la couche 441 d'oxyde épais. Une couche 48 d'oxyde de grille et une grille 46 sont formées successivement sur la région de canal 440 et sur des parties des couches d'oxyde formées dans les régions isolantes 41 et dans la région 441 de la couche d'oxyde épais en contact avec les deux cetés de la région de canal 440. Ici, les couches d'oxyde (régions indiquées par des hachures) sont avantageusement réalisées par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les couches d'oxyde sont complétées par un processus d'aplanissement, tel qu'une contre-attaque chimique ou un polissage mécanique et chimique. La couche d'oxyde de grille 48 est une couche d'oxyde thermique. La grille 46 est avantageusement un empilage d'une couche conductrice (non représentée) et d'un isolant de coiffage (non représenté). Cependant, la grille 46 peut n'être qu'une couche conductrice. La couche conductrice est formée de polysilicium ou de métal, et l'isolant de coiffage est formé d'oxyde ou de nitrure de silicium déposé par dépôt chimique en phase vapeur. En référence à la figure 9, une couche d'oxyde 55 est formée sur une surface entière de la tranche. Une tranchée est formée à partir du corps de contact 442 jusqu'au substrat semiconducteur 50, puis des ions d'une impureté prédéterminée sont implantés dans une région prédéterminée du substrat, c'est-à-dire dans le fond de la tranchée, formant ainsi une région ohmique 60. La couche d'oxyde 55 sert de tampon et élimine les contraintes dans le processus d'implantation ionique. La tranchée est remplie de matières conductrices sur lesquelles une couche d'oxyde 57 est formée. Les matières conductrices sont avantageusement formées d'un métal, de tungstène, d'une couche épitaxiale de silicium et d'une combinaison d'au moins deux de ceux-ci. La figure 10 montre une tranchée ayant la forme d'un trapèze inversé. En référence à la figure 10, la tranchée diminue de largeur en même temps qu'elle augmente de profondeur, empêchant ainsi la présence d'espaces vides entre les matières conductrices et la couche d'oxyde 57 formée sur les matières conductrices. La figure 11 montre une tranchée ayant une forme en gradins. En référence à la figure 11, au fur et à mesure que la profondeur de la tranchée augmente, sa largeur diminue par gradin, empêchant ainsi la présence d'espaces vides entre les matières conductrices et la couche d'oxyde 57 formée sur les matières conductrices. Une première tranchée est formée à une profondeur prédéterminée, puis une seconde tranchée plus petite que la première tranchée est formée en dessous de la première tranchée. Comme décrit précédemment, le transistor SOI MOSFET selon l'invention n'a pas besoin d'une ligne d'interconnexion métallique supplémentaire pour alimenter un corps en énergie. Par conséquent, l'aire utilisée est réduite et le mauvais fonctionnement d'un circuit dû à une capacité parasite d'un contact est évité. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au transistor et au procédé décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Transistor à effet de champ du type métal-oxyde- semiconducteur à silicium sur isolant (SOI MOSFET), caractérisé en ce qu'il comporte un substrat semiconducteur (50) une couche d'oxyde enterrée (51) formée sur le substrat semiconducteur ; un corps (440) sur la couche d'oxyde enterrée, le corps étant une région active d'un transistor ; une couche d'oxyde de grille (48) formée sur le corps ; une grille (46) formée sur la couche d'oxyde de grille ; et un contact (442) de corps alimentant en énergie le corps, le contact de corps étant réalisé en formant une tranchée perforant une région isolante (41), le corps et la couche d'oxyde enterrée et en remplissant la tranchée d'une matière conductrice afin que le corps soit connecté électriquement au substrat semiconducteur. 2. Transistor SOI MOSFET selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille est formée d'au moins l'un d'un métal et du polysilicium. 3. Transistor SOI MOSFET selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière conductrice est formée de l'une d'une couche métallique (446), d'une couche de tungstène (444), d'une couche épitaxiale de silicium et d'une couche combinée d'au moins deux d'une couche métallique, d'une couche de tungstène et d'une couche épitaxiale de silicium. 4. Transistor SOI MOSFET selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une région (443) dans laquelle des ions d'une impureté prédéterminée sont implantés et générés sur le substrat semiconducteur en contact avec la partie inférieure du contact du corps afin qu'un contact ohmique soit formé entre le contact du corps et le substrat semiconducteur. 5. Transistor SOI MOSFET selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la tranchée diminue en même temps que sa profondeur augmente. 6. Transistor SOI MOSFET selon la revendication 5, caractérisé en ce que la largeur de la tranchée diminue par gradin en même temps que sa profondeur augmente. 7. Procédé de fabrication d'un transistor soi MOSFET, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une couche d'oxyde enterrée (51) sur un substrat semiconducteur (50) ; la formation d'un corps de silicium (52) sur la couche d'oxyde enterrée la définition du corps de silicium sous la forme d'une région de canal (440), d'un contact de corps (442), d'une région isolante (41), d'une région (441) de couche d'oxyde épais, d'une région périphérique active (49) et l'attaque chimique de la région isolante et de la couche d'oxyde épais ; l'attaque chimique en outre de la région isolante jusqu'à ce que la couche d'oxyde enterrée soit mise à nu ; la formation de couches d'oxyde dans la région isolante et dans la région de la couche d'oxyde épais ; la formation d'une couche d'oxyde de grille (48) sur une région prédéterminée du corps et la formation d'une grille (46) sur la couche d'oxyde de grille ; l'attaque chimique du substrat semiconducteur d'une partie supérieure vers une partie inférieure afin que le corps et la couche d'oxyde enterrée soient perforés pour former une tranchée ; l'implantation d'ions d'une impureté prédéterminée dans une région prédéterminée du substrat semiconducteur pour former un contact ohmique ; et le remplissage de la tranchée avec une matière conductrice (444, 446). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la région prédéterminée du substrat semiconducteur est le fond de la tranchée.