Brevet FR2880191A1 — publié le 20060630

REALISATION DE TRANCHEES OU PUITS AYANT DES DESTINATIONS DIFFERENTES DANS UN SUBSTRAT SEMICONDUCTEUR Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale la fabrication de circuits intégrés actifs et/ou passifs, et plus particulièrement la réalisation de tranchées et/ou de puits ayant des destinations différentes dans un substrat semiconducteur. Dans la présente description, on entend par tranchées un creusement ayant en vue de dessus une forme allongée, par exemple une forme de bande se prolongeant éventuellement selon un contour fermé, et par puits un creusement ayant en vue de dessus une forme compacte, par exemple un carré ou un cercle. L'invention s'applique à la réalisation, dans un même substrat, par exemple de silicium, d'au moins deux éléments, tels que des contacts vers des couches enterrées, des contacts substrat, des zones d'isolement diélectrique, des capacités tridimensionnelles, etc. Exposé de l'art antérieur Dans l'art antérieur, quand on souhaitait par exemple réaliser un puits pour un contact vers une couche enterrée et une tranchée pour une capacité tridimensionnelle dans un même substrat, les gravures correspondantes étaient réalisées séparé- ment en raison de l'incompatibilité des traitements effectués dans ces puits et tranchée après gravure. Plus généralement, pour réaliser des dopages ou des oxydations différentes dans deux groupes de tranchées ou de puits, on devrait graver, doper ou oxyder puis remplir séparé-ment les deux groupes effectués de ces tranchées et trous. Résumé de l'invention La présente invention vise à réaliser, dans un même substrat semiconducteur, des puits et/ou tranchées ou analogues ayant des destinations différentes en évitant une gravure complètement séparée de ces puits ou tranchées. L'invention vise également à proposer une solution qui soit compatible avec la réalisation de puits ou tranchées conducteurs ou isolants. L'invention vise également à permettre la réalisation de puits ou de tranchées ayant des profondeurs différentes. Pour atteindre tout ou partie de ces objets, la présente invention prévoit un procédé de réalisation, dans un substrat semiconducteur, de puits et/ou de tranchées ayant des destinations différentes, comportant au moins les étapes de gravure simultanée des tranchées et/ou puits; bouchage des ouvertures des creusements par au moins une première couche épaisse déposée de façon non conforme; et ouverture sélective de la première couche épaisse en fonction des traitements ulté- rieurs. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une couche de nitrure de silicium est déposée, après gravure et avant dépôt de ladite première couche épaisse, sur l'ensemble de la structure, y compris dans les creusements. Selon un mode de réalisation de la présente invention, tous les creusements sont formés en une seule étape de gravure, leurs profondeurs étant fixées par leurs largeurs respectives. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un premier groupe de creusements s'étend jusqu'à une couche isolante enterrée, un deuxième groupe de creusements étant d'une profondeur inférieure. Selon un mode de réalisation de la présente invention, des étapes de fabrication dédiées à un premier groupe de creuse- ments sont effectuées en ouvrant ladite première couche épaisse au droit de ces creusements uniquement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une deuxième couche isolante épaisse est déposée de façon non conforme sur l'ensemble de la structure pour reboucher temporai- rement les creusements du premier groupe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un groupe de creusements sert à former une capacité multidimensionnelle. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 15 la ou les couches épaisses sont en oxyde de silicium. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures 1 à 8 jointes qui illustrent, par des coupes schématiques, différentes étapes de réalisation de tranchées et de puits dans un substrat de silicium selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, canule cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. De plus, seules les étapes utiles à la compréhension de l'invention ont été représentées aux figures et seront décrites par la suite. En particulier, la réalisation d'éventuels circuits actifs n'a pas été détaillée, l'invention étant compatible avec toute technique classique. Description détaillée La présente invention sera décrite par la suite en 35 relation avec un exemple de réalisation d'une capacité tridimen- sionnelle, d'un puits ou tranchée constituant une zone de reprise de contact substrat et d'une tranchée d'isolement diélectrique dans un substrat de type silicium sur isolant (SOI). Toutefois, la présente invention s'applique plus généralement quel que soit le type de substrat concerné (massif ou non) et quelles que soient les destinations des puits et/ou tranchées (isolantes ou conductrices) formés dans ce substrat, pourvu qu'au moins deux de ces puits ou tranchées aient des destinations différentes requérant, après gravure, des étapes distinctes. Les figures 1 à 8 sont des vues en coupe très schéma-tiques d'étapes de fabrication de tranchées et puits dans un substrat SOI selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. On part d'un substrat 1 de silicium monocristallin mince, par exemple de type N, sur une couche isolante 2 (par exemple, en oxyde de silicium) portée par une plaquette W (par exemple, en silicium). Des zones actives (non représentées) sont susceptibles d'avoir été préalablement formées dans le substrat 1. Dans un première étape (figure 1), une couche isolante 3, par exemple en oxyde de silicium (SiO2), est déposée (ou obtenue thermiquement) sur la face supérieure du substrat 1. Puis, on effectue un masquage et une gravure profonde pour creuser des puits et tranchées 4, 5 et 6. Par exemple, le puits 5 et la tranchée 6 ont une même profondeur, dl, allant jusqu'à la couche 2 tandis que les tranchées 4 ont une profondeur inférieure, d2. De telles profondeurs différentes peuvent être obtenues au cours d'une même étape de gravure anisotrope en prévoyant que les tranchées 4 ont une largeur L2 inférieure à la largeur L1 des puits et tranchée 5 et 6. Par exemple, les largeurs L1 et L2 sont respectivement de l'ordre de 1,2 pm et de 0,8 pm. Les tranchées 4 sont par exemple destinées à former une capacité tridimensionnelle; en vue de dessus ce pourra être des tranchées en forme de bandes parallèles ou un réseau de puits. Le puits 5 est destiné à une reprise de contact subs- trat; en vue de dessus ce pourra être un puits localisé, une tranchée en forme de bande ou encore une tranchée périphérique. La tranchée 6 est destinée à former une zone d'isolement diélectrique; en vue de dessus ce sera une tranchée périphérique. Dans une deuxième étape (figure 2), on réalise une oxydation (par exemple, une oxydation thermique) de façon à former une couche d'oxyde 7 dans les parois des puits et tranchées. Cette couche d'oxyde se trouve également formée dans le fond des tranchées 4 qui n'atteignent pas la couche 2. A titre d'exemple particulier de réalisation, la couche 7 a une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 0,2 pm. Dans une troisième étape (figure 3), on dépose sur toute la structure une couche 8 de nitrure de silicium (Si3N4). Cette couche 8 servira de couche d'arrêt aux différentes gravures ultérieures et recouvre les parois et le fond des creusements 4, 5 et 6. L'épaisseur de la couche de nitrure de silicium est, par exemple, d'environ 0,01 m. Dans une quatrième étape (figure 4), une couche 9 d'oxyde de silicium, relativement épaisse par rapport aux couches 3 et 7, est déposée par un procédé de dépôt non conforme sur l'ensemble de la structure. L'épaisseur de la couche 9 est au moins égale à la demi largeur, de préférence approximative-ment égale à la largeur, des tranchées et puits les plus larges (puits 5 et tranchée 6 dans cet exemple). La couche 9 forme des opercules ou bouchons en haut de toutes les tranchées et puits, sans toutefois les remplir. De préférence, les creusements réalisés selon l'invention ont une largeur maximale d'environ 2 pm et la couche 9 est alors déposée avec une épaisseur légère-ment supérieure à 1 pm. Toute technique de dépôt non conforme convient pour mettre en oeuvre cette quatrième étape, par exemple un dépôt en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) ou en phase physique (PVD). Dans un cinquième groupe d'étapes (figure 5), on ouvre 35 la couche épaisse 9 au droit du puits 5 afin de le rendre acces- sible. On élimine ensuite par voie humide la couche de nitrure 8 des parois et fond du puits 5 ainsi que la couche d'oxyde 7 des parois du puits 5. Puis, les parois sont dopées, par exemple par diffusion de phosphore, pour former une couche 10 fortement dopée de type N. Dans une sixième étape (figure 6) , on dépose de façon non conforme une nouvelle couche 11 d'oxyde épais pour refermer le puits 5. Dans une septième étape (figure 7), la couche 11 au- dessus du puits 5 et les couches 9 et 11 au-dessus de la tranchée 6 sont gravées pour rendre le puits 5 et la tranchée 6 accessibles. On pourrait ouvrir directement la couche 9 à l'aplomb de la tranchée 6 sans refermer le trou 5. Toutefois, la gravure de l'oxyde de silicium 9 attaquerait également l'oxyde de silicium 3 du fond du trou qui ne serait alors plus protégé. On préfère donc refermer le puits 5 par la couche 11 pour préparer une gravure simultanée sans aller trop loin. A cette étape, on peut éventuellement retirer le nitrure de silicium par voie humide. On remplit ensuite intégralement par un dépôt conforme le puits 5 et la tranchée 6 pour obtenir dans ce puits et cette tranchée des remplissages 15 et 16. Le matériau de remplissage 16 de la tranchée 6 pourrait indifféremment être conducteur ou isolant, l'isolement étant réalisé par les couches 7 et éventuellement 8. Toutefois, le matériau de remplissage 15 du puits 5 devant être conducteur, on utilise un même matériau conducteur, par exemple du silicium polycristallin dopé au phosphore. La localisation en surface de ce silicium polycristallin peut être réalisée par une technique de planarisation. On a ainsi terminé la réalisation d'une tranchée 30 d'isolement et d'une prise de contact substrat. Dans une huitième étape (figure 8), les couches d'oxyde épais 9 et 11 sont gravées à l'aplomb de la zone des tranchées 4. La couche 8 de nitrure de silicium sert de couche d'arrêt de gravure protégeant les tranchées et est ôtée une fois l'oxyde de silicium complètement éliminé. 2880191 7 La réalisation de la capacité est classique. Par exemple, la première électrode est formée par une première couche 12 de silicium polycristallin déposée sur les parois et le fond des tranchées 4. Cette couche 12 est recouverte d'une couche isolante 13, par exemple en nitrure de silicium. Puis, une couche 17 de silicium polycristallin est de nouveau déposée pour former la deuxième électrode, et remplir la tranchée. On obtient ainsi une capacité multidimensionnelle 18. Selon une variante, la couche 9 d'oxyde épais, déposée à la quatrième étape (figure 4) de la séquence décrite ci-dessus, sert également de masque de gravure pour le cas où les gravures respectives des tranchées et des puits n'ont qu'une portion couunune en raison d'une différence de profondeur trop importante. Un avantage d'un dépôt non conforme dans les tranchées et puits à boucher est d'éviter les étapes de nettoyage pour désoxyder les tranchées et puits profonds. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle permet de réaliser au moins une portion couunune de gravure qui constitue une étape particulièrement longue dans la formation de tranchées et de puits, alors que ces tranchées et puits ont des destinations finales différentes. La présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, on a décrit ici trois types particuliers de puits et de tranchées ayant des fonctions spécifiques. On pourra prévoir des puits et tranchées ayant d'autres fonctions, d'autres types de couches de parois et d'autres types de remplissage. La mise en oeuvre pratique de l'invention à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus et en utilisant des techniques habituellement utilisées dans l'industrie micro-électronique est à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation, dans un substrat semiconducteur (1), de puits et/ou de tranchées (4, 5, 6) ayant des destinations différentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes de: gravure simultanée des tranchées et/ou puits; bouchage des ouvertures des creusements par au moins une première couche épaisse (9) déposée de façon non conforme; et ouverture sélective de la première couche épaisse en 10 fonction des traitements ultérieurs. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une couche (8) de nitrure de silicium est déposée, après gravure et avant dépôt de ladite première couche épaisse (9), sur l'ensemble de la structure, y compris dans les creusements (4, 5, 6). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel tous les creusements (4, 5, 6) sont formés en une seule étape de gravure, leurs profondeurs (dl, d2) étant fixées par leurs largeurs respectives (L1, L2). 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un premier groupe (5, 6) de creusements s'étend jusqu'à une couche isolante (2) enterrée, un deuxième groupe de creusements (4) étant d'une profondeur (d2) inférieure. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel des étapes de fabrication dédiées à un premier groupe de creusements sont effectuées en ouvrant ladite première couche épaisse (9) au droit de ces creusements uniquement. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel une deuxième couche (11) isolante épaisse est déposée de façon non conforme sur l'ensemble de la structure pour reboucher temporai- rement les creusements (5) du premier groupe. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un groupe de creusements (4) sert à former une capacité multidimensionnelle (18). 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ou les couches épaisses (9, 11) sont en oxyde de silicium.