FR2484140A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITE DEVICE, OF THE METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR TYPE, CONTROL ELECTRODE WITH LOW SUPERFICIAL RESISTIVITY, AND DEVICE OBTAINED - Google Patents

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Abstract

PROCEDE DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF COMPOSITE, DU TYPE METAL-OXYDE-SEMICONDUCTEUR, D'ELECTRODE DE COMMANDE A FAIBLE RESISTIVITE SUPERFICIELLE, ET DISPOSITIF OBTENU. SUR SUBSTRAT DE SI, ON FORME UNE MINCE COUCHE ISOLANTE 10 SUR LAQUELLE ON DEPOSE UNE PREMIERE COUCHE 14 DE SILICIUM POLYCRISTALLIN, PUIS UNE COUCHE D'UNE MATIERE ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE 16; METAL OU ALLIAGE POUVANT REAGIR AVEC SI, PAR CHAUFFAGE, POUR FORMER UN SILICIURE CONDUCTEUR, PUIS UNE SECONDE COUCHE 18 DE SILICIUM POLYCRISTALLIN. UN CHAUFFAGE DIFFUSION DE SI DANS 16, ET DES OPERATIONS CLASSIQUES DE PHOTOLITHOGRAPHIE, D'ATTAQUE ET D'OXYDATION DONNENT UNE ELECTRODE DE COMMANDE. APPLICATION A LA REALISATION DE CIRCUITS INTEGRES AVEC DIVERSES MEMOIRES.METHOD OF MANUFACTURING A COMPOSITE DEVICE, OF THE METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR TYPE, OF A LOW SURFICIAL RESISTIVITY CONTROL ELECTRODE, AND THE DEVICE OBTAINED. ON SUBSTRATE OF SI, A THIN INSULATING LAYER 10 IS FORMED ON WHICH A FIRST LAYER 14 OF POLYCRYSTALLINE SILICON IS DEPOSED, THEN A LAYER OF AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIAL 16; METAL OR ALLOY THAT MAY REACT WITH IF, BY HEATING, TO FORM A CONDUCTIVE SILICIDE, THEN A SECOND LAYER 18 OF POLYCRYSTALLINE SILICON. A DIFFUSION OF SI IN 16, AND CLASSIC PHOTOLITHOGRAPHY, ATTACK AND OXIDATION OPERATIONS GIVE A CONTROL ELECTRODE. APPLICATION TO THE REALIZATION OF INTEGRATED CIRCUITS WITH VARIOUS MEMORIES.

Description

La présente invention concerne de façonThe present invention relates in a

générale des dispositifs du type MOS (métal/oxyde/semi-  MOS devices (metal / oxide / semis)

conducteur) et, plus particulièrement, des dispositifs  conductor) and, more particularly, devices

du type MOS à électrode de commande ou porte en silicium.  from MOS type to control electrode or silicon gate.

Des dispositifs de type MOS à porte en  MOS type devices with door in

silicium, dans lesquels une couche de silicium polycris-  silicon, in which a polycrystalline silicon layer

tallin dopé, ou "polysilicium", sert d'électrode de commande, sont largement utilisés dans des circuits intégrés très divers du type MOS, comme des mémoires mortes ou des mémoires vives. La vitesse des dispositifs du type MOS à porte de silicium a jusqu'à présent été  doped tallin, or "polysilicon", serves as a control electrode, are widely used in very diverse integrated circuits of the MOS type, such as read-only memories or RAMs. The speed of silicon-gate MOS type devices has so far been

limitée,notamment par la résistivité superficielle relati-  limited, in particular by the relative surface resistivity

vement forte du silicium polycristallin, qui est typique-  strong polycrystalline silicon, which is typically

ment de l'ordre de 15 à 40 ohms par carré. Puisque la vitesse de fonctionnement d'un circuit MOS dépend des constantes de temps RC (résistance-capacité) au sein du circuit, le niveau relativement élevé de résistivité superficielle des dispositifs classiques à porte de silicium limite la vitesse de fonctionnement des circuits  from 15 to 40 ohms per square. Since the operating speed of an MOS circuit depends on the RC (resistance-capacitance) time constants within the circuit, the relatively high level of surface resistivity of conventional silicon gate devices limits circuit operating speed.

intégrés qui contiennent ces dispositifs.  embedded that contain these devices.

L'industrie des semiconducteurs admet depuis  The semiconductor industry has since admitted

longtemps l'intérêt qu'il y aurait à diminuer la résis-  long interest in reducing the resistance

tivité superficielle des dispositifs MOS à porte de silicium pour en augmenter la vitesse de fonctionnement, mais un moyen pratique, et couronné de succès, pour diminuer la résistivité superficielle, ce qui diminue la  the surface speed of silicon gate MOS devices to increase its operating speed, but a practical and successful way to decrease surface resistivity, which decreases

constante de temps RC et augmente la vitesse de fonction-  RC time constant and increases the speed of

nement, n'a pas été obtenu jusqu'à présent.  has not been obtained so far.

Pour tenter de diminuer la résistivité superficielle de la matière utilisée pour l'électrode de commande ou porte dans des dispositifs MOS, on a envisagé d'utiliser des métaux réfractaires ou des siliciures de métaux réfractaires comme du molybdène, du disiliciure de titane, du disiliciure de tantale, et du disiliciure de molybdène comme matière dans les structures  In an attempt to reduce the surface resistivity of the material used for the control electrode or gate in MOS devices, it has been envisaged to use refractory metals or silicides of refractory metals such as molybdenum, titanium disilicide, disilicide of tantalum, and of molybdenum disilicide as matter in the structures

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des portes des circuits intégrés du type MOS. Des rapports  doors of integrated circuits of the MOS type. Reports

sur ces études ont été présentés, par exemple par A.T.  on these studies were presented, for example by A.T.

Sinha et al.en avril 1980 au Symposium IEEE (Institut des Ingénieurs Electriciens et Electroniciens) sur la physique de la fiabilité dans un mémoire intitulé "Generic MOS Reliability of the High Conductivity TaSi2/n+ Poly-Si Gate Structure"/Fiabilité générale de la structure à haute conductivité TaSi2/n+ porte en silicium polycristallin/ et, à la Réunion Internationale de décembre 1979 de l'IEEE sur les dispositifs électroniques, S.P. Murarka a présenté  Sinha et al. In April 1980 at the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) Symposium on the Physics of Reliability in a thesis entitled "Generic MOS Reliability of the High Conductivity TaSi2 / n + Poly-Si Gate Structure" / General Reliability of the high-conductivity structure TaSi2 / n + polycrystalline silicon gate / and, at the December 1979 IEEE International Meeting on Electronic Devices, SP Murarka presented

un mémoire intitulé "Refractory Silicides for Low Resis-  a memoir entitled "Refractory Silicides for Low Resis-

tivity Gates and Interconnects" /Siliciures réfractaires  tivity Gates and Interconnects "/ Refractory silicides

pour des portes à faible résistivité et des intercon-  for low-resistivity doors and intercon-

nexions7. L'utilisation des matières proposées dans ces rapports dans des dispositifs de type MOS procure une  nexions7. The use of the materials proposed in these reports in MOS devices

diminution de la résistivité superficielle, en comparai-  reduction of the surface resistivity, in comparison

son de celle d'un silicium polycristallin fortement dopé, mais ces matières sont souvent difficiles à déposer et à attaquer de façon précise et, en introduisant des  of a highly doped polycrystalline silicon, but these materials are often difficult to deposit and attack precisely and, by introducing

mécanismes nuisibles supplémentaires, comme des insta-  additional harmful mechanisms, such as

bilités, dans les circuits intégrés MOS dont la structure d'électrode de commande comporte de telles matières, elles provoquent souvent une dégradation des caractéristiques  In MOS integrated circuits whose control electrode structure includes such materials, they often cause a degradation of the characteristics of the MOS integrated circuits.

électriques de ces circuits intégrés et dispositifs.  these integrated circuits and devices.

L'invention vise donc à proposer un  The invention therefore aims to propose a

dispositif MOS à électrode de commande ou porte en sili-  MOS device with control electrode or silicone door

cium, capable de fonctionner à de plus grandes vitesses  cium, able to operate at higher speeds

que celles possibles jusqu'à présent.  than those possible so far.

L'invention vise également à proposer une structure MOS du type décrit et qui peut être fabriquée sans nécessiter des opérations photolithographiques supplémentaires. L'invention vise en outre à proposer une matière conductrice perfectionnée pour porte, pouvant être formée par des techniques de dépôt et d'attaque, dont les caractéristiques sont connues et comprises des  The invention also aims at providing a MOS structure of the type described and which can be manufactured without requiring additional photolithographic operations. It is another object of the invention to provide an improved conductive gate material which can be formed by deposition and etching techniques, the characteristics of which are known and understood from

ingénieurs en technologie MOS.MOS technology engineers.

L'invention vise de façon générale à proposer une structure MOS présentant les avantages de la technologie classique des portes en silicium tout en assurant une diminution importante de la résistivité superficielle et une augmentation simultanée de la vitesse  The aim of the invention is generally to propose a MOS structure presenting the advantages of conventional silicon door technology while ensuring a significant reduction in surface resistivity and a simultaneous increase in speed.

de fonctionnement de ces dispositifs.  of these devices.

Selon l'invention, une couche conductrice d'un métal ou alliage métallique est interposée ou "mise en sandwich" entre deux couches pour former une  According to the invention, a conductive layer of a metal or metal alloy is interposed or "sandwiched" between two layers to form a

électrode composite de commande ou de porte d'un dispo-  composite electrode for controlling or

sitif MOS. Lorsque la matière de cette couche intermé-  MOS. When the material of this intermediate layer

diaire est un métal, le composite ou "sandwich" est chauffé de façon que le métal de la couche intermédiaire réagisse avec les couches sus-jacente et sous-jacente de silicium polycristallin pour former un siliciure du métal. La structure-d'électrode de commande fabriquée de  The diary is a metal, the composite or "sandwich" is heated so that the metal of the intermediate layer reacts with the overlying and underlying polycrystalline silicon layers to form a silicide of the metal. The control electrode structure made of

cette façon, dans laquelle un siliciure de métal conduc-  this way, in which a silicide of conductive metal

teur est interposé entre deux couches de silicium polycristallin, présente une résistivité superficielle  is interposed between two layers of polycrystalline silicon, has a surface resistivity

nettement réduite.markedly reduced.

Pour parvenir aux buts précités et à d'au-  To achieve the above goals and to

tres encore, l'invention propose un transistor MOS à électrode de commande au silicium ainsi qu'un procédé pour sa réalisation. Selon ses caractéristiques essentielles, le transistor MOS de l'invention comprend un substrat à la surface duquel sont formées des régions espacées de source et de drain. Entre ces régions s'étend une couche d'oxyde qui enrobe la surface du substrat et qui est  Still further, the invention provides a silicon control electrode MOS transistor and a method for producing it. According to its essential characteristics, the MOS transistor of the invention comprises a substrate on the surface of which are formed spaced regions of source and drain. Between these regions extends an oxide layer which coats the surface of the substrate and which is

surmontée d'une structure d'électrode de commande compre-  surmounted by a control electrode structure comprising

nant une première couche de silicium polycristallin dopé surmontant la couche d'oxyde, une couche conductrice  a first layer of doped polycrystalline silicon overlying the oxide layer, a conductive layer

d'électricité qui surmonte cette première couche de sili-  electricity that overcomes this first layer of silicon

cium polycristallin avec laquelle elle est en contact et une seconde couche de silicium polycristallin qui surmonte  polycrystalline metal with which it is in contact and a second polycrystalline silicon layer

la couche conductrice avec laquelle elle est en contact.  the conductive layer with which it is in contact.

La couche conductrice est formée d'un siliciure d'un métal chois-i parmi le titane, le tantale, le tungstène,  The conductive layer is formed of a silicide of a metal selected from titanium, tantalum, tungsten,

le platine et le molybdène.platinum and molybdenum.

Pour fabriquer un tel dispositif ou transis-  To manufacture such a device or to

tor MOS, l'invention propose un procédé selon lequel on forme à la surface d'un substrat une mince couche isolante puis l'on dépose sur cette couche isolante une première couche de silicium polycristallin, sur laquelle on dépose une couche, conductrice d'électricité, d'une matière capable de réagir avec du silicium polycristallin par chauffage à une température élevée pour former un siliciure conducteur; on dépose sur cette couche conductrice une seconde couche de silicium polycristallin, puis l'on chauffe cette structure pour provoquer la réaction du silicium polycristallin des première et seconde couches de silicium polycristallin avec la matière de la couche conductrice afin de former un siliciure de la matière de cette couche conductrice. Le procédé consiste encore à oxyder ce substrat pour former une couche épaisse d'oxyde  tor MOS, the invention provides a method according to which a thin insulating layer is formed on the surface of a substrate and then deposited on this insulating layer a first polycrystalline silicon layer, on which is deposited a conductive layer, electricity, a material capable of reacting with polycrystalline silicon by heating at an elevated temperature to form a conductive silicide; a second layer of polycrystalline silicon is deposited on this conductive layer, and this structure is then heated to cause the polycrystalline silicon of the first and second polycrystalline silicon layers to react with the material of the conductive layer in order to form a silicide of the material of this conductive layer. The process further comprises oxidizing this substrate to form a thick oxide layer

qui entoure la couche conductrice et les première et se-  surrounding the conductive layer and the first and second

conde couches de silicium polycristallin.  conde layers of polycrystalline silicon.

Selon une variante, le procédé de l'inven-  According to a variant, the process of the invention

tion consiste à former sur un substrat en silicium une  tion consists in forming on a silicon substrate a

mince couche d'oxyde, à déposer sur cette couche d'oxyde-  thin layer of oxide, to be deposited on this layer of oxide-

une première couche de silicium polycristallin dopé; à déposer sur cette première couche une couche conductrice; à déposer sur la couche conductrice une seconde couche  a first layer of doped polycrystalline silicon; depositing on said first layer a conductive layer; to deposit on the conductive layer a second layer

de silicium polycristallin dopé; et à retirer sélecti-  doped polycrystalline silicon; and to withdraw selectively

vement des parties de la couche d'oxyde, de la couche conductrice et des première et seconde couches de silicium polycristallin,afin de former une structure  components of the oxide layer, the conductive layer and the first and second polycrystalline silicon layers to form a

composite en trois couches de porte ou électrode de com-  three-layer composite door or electrode

mande dans laquelle la couche conductrice est interposée  in which the conductive layer is interposed

entre les première et seconde couches de silicium poly-  between the first and second layers of polysilicon

cristallin. La couche conductrice est formée d'un siliciure de métal. Lorsque cette couche conductrice est formée d'un métal, le procédé comprend l'étape supplémentaire consistant à chauffer la structure de la porte ou électrode de commande dans un milieu ambiant inerte pour provoquer la réaction de ce métal avec le silicium polycristallin des première et seconde couches de silicium polycristallin pour former un siliciure de  lens. The conductive layer is formed of a metal silicide. When this conductive layer is formed of a metal, the method comprises the additional step of heating the structure of the gate or control electrode in an inert environment to cause the reaction of this metal with the polysilicon of the first and second polycrystalline silicon layers to form a silicide of

ce métal. Le procédé comporte également l'étape consis-  this metal. The method also includes the step of

tant à oxyder le substrat pour former une couche épaisse d'oxyde qui entoure la couche conductrice et les première  both to oxidize the substrate to form a thick oxide layer that surrounds the conductive layer and the first

et seconde couches de silicium polycristallin.  and second layers of polycrystalline silicon.

Dans les deux formes de réalisation du procédé de l'invention, le métal de la couche conductrice est choisi parmi le titane, le tantale, le tungstène, le  In both embodiments of the process of the invention, the metal of the conductive layer is selected from titanium, tantalum, tungsten,

platine et le molybdène.platinum and molybdenum.

Des exemples non limitatifs de l'invention seront maintenant décrits plus en détail en regard du dessin annexé sur lequel la figure l est une coupe d'un dispositif M4OS pendant un stade intermédiaire de sa fabrication selon la présente invention, la figure 2 est une coupe du dispositif MOS de la figure 1 à un stade ultérieur de sa fabrication; et la figure 3 est une coupe du dispositif à  Non-limiting examples of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing in which FIG. 1 is a cross-section of an M4OS device during an intermediate stage of its manufacture according to the present invention, FIG. the MOS device of Figure 1 at a later stage of its manufacture; and FIG. 3 is a sectional view of the device

un stade ultérieur encore de sa fabrication.  a later stage of its manufacture.

La figure 1 montre un dispositif MOS  Figure 1 shows a MOS device

après l'achèvement d'un stade précoce de sa fabrication.  after the completion of an early stage of its manufacture.

On y voit une mince couche isolante 10 (dont l'épaisseur est typiquement de 1000 A) de bioxyde de silicium formée de manière classique sur un substrat 12 en silicium,  It shows a thin insulating layer 10 (typically of a thickness of 1000 A) of silicon dioxide formed in a conventional manner on a substrate 12 made of silicon,

présentée ici à titre illustratif comme ayant une conduc-  shown here for illustrative purposes as having a

tivité du type p. Une couche 14 de silicium polycristallin  type of activity p. A layer 14 of polycrystalline silicon

fortement dopé est déposée sur la mince couche 10 d'oxyde.  heavily doped is deposited on the thin layer of oxide.

L'épaisseur de cette couche 14 se situe typiquement entre  The thickness of this layer 14 is typically between

2484 41402484 4140

O OO O

500 A et 2500 A et le silicium est typiquement dopé à l'aide d'impuretés du type n comme de l'arsenic ou de l'antimoine. Puis, une mince couche 16, dont l'épaisseur se situe avantageusement entre 500 A et 1500 A, d'un métal tel que le titane, le tantale, le tungstène, le platine ou le molybdène est déposée sur la couche 14 de silicium polycristallin. La matière choisie pour servir de couche 16 est àe préférence un métal ayant la propriété de pouvoir se combiner à des températures élevées avec du  500 A and 2500 A and silicon is typically doped with n-type impurities such as arsenic or antimony. Then, a thin layer 16, the thickness of which is advantageously between 500 A and 1500 A, of a metal such as titanium, tantalum, tungsten, platinum or molybdenum is deposited on the polycrystalline silicon layer 14 . The material chosen to serve as layer 16 is preferably a metal having the property of being able to combine at high temperatures with

silicium polycristallin pour former un siliciure conduc-  polycrystalline silicon to form a conductive silicide

teur. La matière de la couche 16 peut également être un alliage ou un composé d'un métal, commedu disiliciure de titane, ayant des caractéristiques comparables, mais quine nécessite pas de réaction supplémentaire avec le  tor. The material of the layer 16 may also be an alloy or a compound of a metal, such as titanium disilicide, having comparable characteristics, but which requires no further reaction with the

silicium polycristallin pour former le siliciure du métal.  polycrystalline silicon to form the silicide of the metal.

Dans la forme de réalisation de l'invention ici décrite, la matière de la couche 16 est du titane qui peut être déposé sur la couche 14 de silicium polycristallin par  In the embodiment of the invention described herein, the material of the layer 16 is titanium which can be deposited on the polycrystalline silicon layer 14 by

évaporation à l'aide d'un faisceau d'électrons.  evaporation using an electron beam.

Immxédiatement après le dépôt de la couche  Immediately after the deposition of the layer

16 en titane, une seconde couche 18 de silicium polycris-  16 made of titanium, a second polycrystalline silicon layer 18

tallin, qui peut être dopé à l'aide d'une impureté de type n comme de l'arsenic, de l'antimoine ou du phosphore, est déposée sur la couche 16 de titane, d'une façon classique, jusqu'à une épaisseur de l'ordre de 2000 A, après quoi une couche 20 de nitrure de silicium de masquage, d'une épaisseur de l'ordre de 1500 A, est déposée sur la  tallin, which can be doped with an n-type impurity such as arsenic, antimony or phosphorus, is deposited on the titanium layer 16, in a conventional manner, until a thickness of the order of 2000 A, after which a layer 20 of silicon nitride masking, a thickness of about 1500 A, is deposited on the

couche de silicium polycristallin en appliquant des tech-  polycrystalline silicon layer by applying

niques de dépôt à l'aide d'un plasma à des températures  deposits with a plasma at temperatures

inférieures à 5000C.less than 5000C.

Après le dépôt de la couche 20 de nitrure,  After the deposition of the nitride layer 20,

une couche de matière de réserve photographique (non repré-  a layer of photographic resist material (not shown

sentée) est déposée sur la structure à couches multiples et est ensuite exposée et développée, en utilisant des techniques classiques de photolithographie, pour l'obtention d'un tracé voulu. Puis, en utilisant comme masque la réserve photographique ainsi traitée, on attaque la couche sous-jacente 20 de nitrure de silicium par des techniques classiques d'attaque chimique ou de décapage en présence d'un plasma, et l'on enlève ensuite le reste de la matière de réserve photographique. Puis; en utilisant comme masque la couche traitée de nitrure  felt) is deposited on the multilayered structure and is then exposed and developed, using conventional photolithography techniques, to obtain a desired pattern. Then, using the photographic resist thus treated as a mask, the underlying layer 20 of silicon nitride is attacked by conventional etching or stripping techniques in the presence of a plasma, and then the remainder is removed. of the photographic reserve material. Then; using the treated nitride layer as a mask

de silicium, on enlève par attaque les couches sous-  of silicon, the underlying layers are removed by etching.

jacentes de silicium polycristallin, de titane, de silicium polycristallin et de bioxyde de silicium, une ou-plusieurs à la fois, en utilisant des techniques classiques d'attaque chimique, de décapage en présence d'un plasma ou de traitement par faisceau ionique, en descendant jusqu'au substrat 12 de silicium. La structure obtenue à la suite de ces étapes est représentée sur la figure 1. Lorsqu'on utilise des'techniques de traitement par faisceau ionique, il peut s'avérer souhaitable de soumettre la structure à des températures élevées (pouvant provoquer la formation du siliciure) avant de mettre en  polycrystalline silicon, titanium, polycrystalline silicon and silicon dioxide, one or more at a time, using conventional techniques of etching, plasma etching or ion beam treatment, down to the silicon substrate 12. The structure obtained as a result of these steps is shown in FIG. 1. When using ion beam treatment techniques, it may be desirable to subject the structure to elevated temperatures (which can cause silicide formation). ) before putting

oeuvre les opérations de traitement par faisceau ionique.  the ion beam treatment operations.

La structure représentée sur la figure 1 est ensuite soumise à une opération de diffusion ou  The structure shown in FIG. 1 is then subjected to a diffusion operation or

d'implantation dans laquelle la structure à couches mul-  in which the multilayer structure

tiples de la figure 1 joue le rôle d'un masque pour  Figure 1 plays the role of a mask for

l'obtention d'une structure d'électrode de commande auto-  obtaining an automatic control electrode structure

alignée, avec formation à la surface supérieure du substrat 12 de régions espacées 22 et 24 de source et de  aligned with formation on the upper surface of the substrate 12 of spaced regions 22 and 24 of source and

drain de type n+, comme représenté sur la figure 2.  drain type n +, as shown in Figure 2.

Pendant, ou avant, cette opération, la structure est typiquement exposée à des températures excédant 7000C dans un milieu ambiant inerte, comme de l'azote sec, pendant un temps suffisant pour permettre au métal de la couche intermédiaire 16, dans ce cas du titane, de réagir avec la matière du silicium polycristallin se trouvant directement au-dessus et audessous de la couche 16 pour former un siliciure du métal, dans ce cas, du  During, or before, this operation, the structure is typically exposed to temperatures exceeding 7000C in an inert ambient, such as dry nitrogen, for a time sufficient to allow the metal of the intermediate layer 16, in this case titanium to react with the polycrystalline silicon material directly above and below the layer 16 to form a silicide of the metal, in this case, the

disiliciure de titane 26 (figure 3).  disilicide of titanium 26 (Figure 3).

Si l'on utilise comme matière de départ pour la couche 16 du disiliciure de titane ou un autre disiliciure ou alliage de métal conducteur, il ne se produira pas de réaction supplémentaire importante entre cette matière et les couches de silicium polycristallin, bien que la structure résultante soit comparable du  If a starting material for titanium disilicide layer 16 or another disilicide or conductive metal alloy is used as the starting material, there will be no significant additional reaction between this material and the polycrystalline silicon layers, although the structure resultant is comparable to

fait qu'elle va comprendre la couche de siliciure conduc-  that it will understand the conductive silicide layer

teur recouvrant une couche de silicium polycristallin et  covering a polycrystalline silicon layer and

recouverte par une couche de silicium polycristallin.  covered by a polycrystalline silicon layer.

Dans l'électrode de commande résultante en "sandwich", la couche 26 de disiliciure de titane est avantageuse du fait qu'elle se comporte de manière semblable à un métal réfractaire, qu'elle est fortement conductrice et s'oxyde à une vitesse comparable au  In the resulting "sandwich" control electrode, the titanium disilicide layer 26 is advantageous in that it behaves similarly to a refractory metal, is highly conductive and oxidizes at a comparable rate. the

silicium polycristallin.polycrystalline silicon.

La structure de la figure 2 est ensuite soumise à une opération d'oxydation locale dans laquelle la couche 20 de nitrure de silicium sert de masque. Dans cette opération, là substrat 12 de silicium est oxydé de manière à former une épaisse couche 28 d'oxyde, d'une on épaisseur de l'ordre de 10 000 A,qui s'étend au-dessous de l'électrode composite de commande ou porte conductrice et entoure cette électrode composite. Les parois latérales de la matière composite conductrice sont également oxydées  The structure of FIG. 2 is then subjected to a local oxidation operation in which the silicon nitride layer 20 serves as a mask. In this operation, the silicon substrate 12 is oxidized to form a thick oxide layer 28, having a thickness of the order of 10,000 A, which extends below the composite electrode. control or conductive door and surrounds this composite electrode. The side walls of the conductive composite material are also oxidized

pendant cette opération.during this operation.

La couche 20 de nitrure de silicium est ensuite enlevée, ce qui donne la structure représentée sur la figure 3. Cette structure comprend une électrode composite de commande en trois couches formée des deux  The layer 20 of silicon nitride is then removed, giving the structure shown in FIG. 3. This structure comprises a three-layer composite control electrode formed of two

couches de silicium polycristallin et de la couche inter-  layers of polycrystalline silicon and the

médiaire de disiliciure de titane. De préférence, une diffusion supplémentaire peut être ensuite réalisée dans la surface supérieure (silicium polycristallin) exposée  mediator of titanium disilicide. Preferably, additional diffusion can then be performed in the exposed upper surface (polysilicon)

de la couche composite, et une étape d'oxydation supplé-  of the composite layer, and an additional oxidation step

mentaire peut être réalisée sur la surface supérieure de la couche de silicium polycristallin, afin d'obtenir une  may be made on the upper surface of the polycrystalline silicon layer, in order to obtain a

mince couche d'oxyde (non représentée) assurant l'isole-  thin oxide layer (not shown) ensuring the isolation

ment électrique entre la couche de silicium polycristallin et une couche d'interconnexion de métal sus-jacent formée par la suite (et également non représentée)O En variante, une couche d'oxyde semblable, mais plus épaisse, peut  electrically between the polycrystalline silicon layer and an overlying metal interconnection layer subsequently formed (and also not shown). Alternatively, a similar but thicker oxide layer may

être chimiquement déposée afin d'assurer ce rôle d'isole-  to be chemically deposited in order to ensure this role of isolation

ment électrique. La structure MOS résultante est ensuite  electricity. The resulting MOS structure is then

achevée selon des techniques classiques de fabrication.  completed according to conventional manufacturing techniques.

Le dispositif MOS construit selon la présen-  The MOS device built according to the present

te invention, comme décrit dans l'exemple ci-dessus de réalisation, constitue une électrode composite de commande  the invention, as described in the above embodiment, constitutes a control composite electrode

à faible résistivité superficielle qui équivaut sensible-  low surface resistivity which is equivalent to

ment, à tous autres égards, à une électrode de commande classique en silicium polycristallin.L'électrode composite de commande selon l'invention comprend une couche fortement conductrice de siliciure de métal interposée en sandwich entre des couches de silicium polycristallin. Cependant, elle diffère du dispositif classique MOS à électrode de commande en silicium du fait qu'elle présente une valeur remarquablement faible de la résistivité superficielle, de l'ordre de 0,5 à 5,0 ohms par carré, en comparaison des structures classiques d'électrode de commande à silicium  The control composite electrode according to the invention comprises a highly conductive layer of metal silicide sandwiched between polycrystalline silicon layers. However, it differs from the conventional silicon control electrode MOS device in that it exhibits a remarkably low value of surface resistivity, of the order of 0.5 to 5.0 ohms per square, compared with conventional structures. Silicon control electrode

polycristallin dopé dans lesquelles la résistivité superfi-  doped polycrystalline in which the surface resistivity

cielle du silicium polycristallin dopé se situe typique-  of doped polycrystalline silicon is typically

ment entre 15 et 40 ohms par carré. La diminution de résistivité superficielle obtenue dans le dispositif MOS de la présente invention améliore grandement la vitesse de  between 15 and 40 ohms per square. The reduction in surface resistivity obtained in the MOS device of the present invention greatly improves the speed of

ce dispositif MOS qui peut ainsi être utilisée très avanta-  this MOS device which can thus be used very advantage-

geusement pour de nombreuses applications de tels dispositifs MOS, comme les mémoires vives, dans lesquelles la vitesse de fonctionnement présente une importance  many applications of such MOS devices, such as RAMs, where the speed of operation is important

particulière.special.

En outre, l'interface isolant-porte de  In addition, the insulation-door interface

commande entre la première couche 14 de silicium polycris-  control between the first polycrystalline silicon layer 14

tallin et la couche 10 d'oxyde est une interface de silicium polycristallin/SiO2, et tous les contacts réalisés avec la porte ou électrode de commande con- ductrice se feront avec la couche supérieure 18 de  and the oxide layer 10 is a polycrystalline silicon / SiO 2 interface, and all contacts made with the conductive control gate or electrode will be made with the top layer 18 of

silicium polycristallin. Puisque l'ingénieur en technolo-  polycrystalline silicon. Since the engineer in technology

gie MOS connaît bien les caractéristiques de l'interface porte/isolant silicium polycristallin/SiO2 et celles des connexions de l'aluminium avec la couche sus-jacente de silicium polycristallin, le fabricant de dispositifs et transistors MOS peut facilement utiliser la structure d'électrode de commande perfectionnée selon l'invention sans qu'il soit nécessaire d'émettre ou de présenter des  MOS is well aware of the characteristics of the polycrystalline silicon / SiO2 gate / insulator interface and those of the aluminum connections with the polycrystalline silicon overlying layer, the device manufacturer and MOS transistors can easily use the electrode structure control system according to the invention without it being necessary to transmit or present

considérations supplémentaires.additional considerations.

L'invention a été spécifiquement décrite dans le cas d'un exemple dans lequel le titane a servi de matière de départ pour la couche conductrice interposée entre les deux couches de silicium polycristallin. Cependant, on peut également utiliser d'autres métaux et alliages qui répondent aux spécifications énoncées, comme indiqué ci-dessus, pour cette matière. Il va de soi que, sans  The invention has been specifically described in the case of an example in which the titanium served as a starting material for the conductive layer interposed between the two polycrystalline silicon layers. However, it is also possible to use other metals and alloys which meet the stated specifications, as indicated above, for this material. It goes without saying that without

sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifica-  out of the scope of the invention, many modifications

tions peuvent être apportées au transistor MOS et à son  can be made to the MOS transistor and its

procédé de fabrication, décrits et représentés.  manufacturing process, described and shown.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un dispositif de type métal/oxyde/semiconducteur (MOS), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à former à la surface d'un substrat une mince couche isolante, à déposer sur cette couche une première couche de silicium - polycristallin puis, sur cette première couche, à déposer une couche, conductrice de l'électricité et constituée  1. A method for manufacturing a device of the metal / oxide / semiconductor (MOS) type, characterized in that it comprises the steps of forming on the surface of a substrate a thin insulating layer, to deposit on this layer a first layer of silicon-polycrystalline then, on this first layer, to deposit a layer, conductive of electricity and constituted d'une matière pouvant réagir, par chauffage à une tempé-  of a material that can react, by heating at a temperature rature élevée, avec le silicium polycristallin pour former un siliciure conducteur, à déposer sur cette couche conductrice une seconde couche de silicium polycristallin puis à chauffer la structure ainsi obtenue pour provoquer la réaction du silicium polycristallin des première et seconde couches de silicium polycristallin avec la matière de la couche conductrice afin de former un siliciure de la  high polarity with the polycrystalline silicon to form a conductive silicide, to deposit on said conductive layer a second polycrystalline silicon layer and then to heat the structure thus obtained to cause the reaction of the polycrystalline silicon of the first and second polycrystalline silicon layers with the material of the conductive layer to form a silicide of the matière de cette couche conductrice.  material of this conductive layer. 2. Procédé pour fabriquer un dispositif du type métal/oxyde/semiconducteur (MOS), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à former sur un substrat en silicium une-mince couche d'oxyde, à déposer  2. Process for manufacturing a device of the metal / oxide / semiconductor (MOS) type, characterized in that it comprises the steps of forming on a silicon substrate a thin oxide layer, to be deposited. sur cette couche une première couche de silicium polycris-  on this layer a first polycrystalline silicon layer tallin dopé, à déposer sur cette première couche de silicium une couche conductrice, à déposer sur la couche conductrice une seconde couche de silicium polycristallin dopé, et à enlever sélectivement des parties de cette couche d'oxyde, de la couche conductrice et des première et seconde couches de silicium polycristallin, afin de former une structure composite à trois couches de porte  doped tallin, depositing on said first silicon layer a conductive layer, depositing on the conductive layer a second layer of doped polycrystalline silicon, and selectively removing portions of said oxide layer, the conductive layer and the first and second layers of polycrystalline silicon, to form a composite structure with three layers of door ou électrode de commande dans laquelle la couche conduc-  or control electrode in which the conductive layer trice est interposée entre les première et seconde couches  trice is interposed between the first and second layers de silicium polycristallin.of polycrystalline silicon. 3. Procédé selon l'une des revendications  3. Method according to one of the claims 1 et 2, caractérisé en ce que la couche conductrice est  1 and 2, characterized in that the conductive layer is formée d'un métal.formed of a metal. 4. Procédé selon les revendications 2 et  4. Process according to claims 2 and 4 3 prises ensemble, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire consistant à chauffer la structure d'électrode de commande dans un milieu ambiant inerte pour provoquer la réaction du métal de la couche conductrice avec le silicium polycristallin des.première et seconde couches de'silicium polycristallin afin de former  3 taken together, characterized in that it comprises the further step of heating the control electrode structure in an inert ambient medium to cause the metal of the conductive layer to react with the polycrystalline silicon of the first and second layers. polycrystalline silicon to form un siliciure de ce métal.a silicide of this metal. 5. Procédé selon l'une des revendications  5. Method according to one of the claims 3 et 4, caractérisé en ce.que le métal de la couche conductrice est choisi parmi le titane, le tantale, le  3 and 4, characterized in thatthe metal of the conductive layer is selected from titanium, tantalum, tungstène, le platine et le molybdène.  tungsten, platinum and molybdenum. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche conductrice est formée  6. Method according to claim 2, characterized in that the conductive layer is formed d'un siliciure de métal.of a metal silicide. 7. Procédé selon l'une des revendications  7. Method according to one of the claims 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplé-  1 and 2, characterized in that it comprises the additional step mentaire consistant à oxyder le substrat pour former une couche épaisse d'okyde qui entoure la couche conductrice  of oxidizing the substrate to form a thick layer of okyde which surrounds the conductive layer et les première et seconde couches de silicium polycris-  and the first and second polycrystalline silicon layers tallin.  Tallin. 8. Dispositif de transistor du type métal-oxyde-semiconducteur (MOS), comprenant un substrat (12), à la surface duquel sont formées des régions espacées (22,24) de source et de drain entre lesquelles s'étend une couche (28) d'oxyde surmontant la surface (12) du substrat, et une structure d'électrode de commande surmontant cette couche (28) d'oxyde, Je dispositif étant caractérisé en ce que la structure de l'électrode de commande comprend une première couche (14) de silicium polycristallin dopé surmontant la couche d'oxyde (28) et qui est surmontée d'une couche (26) électriquement conductrice qui est auA metal-oxide-semiconductor (MOS) transistor device comprising a substrate (12), on the surface of which spaced source and drain regions (22, 24) are formed between which a layer ( 28) of oxide surmounting the surface (12) of the substrate, and a control electrode structure overlying said oxide layer (28), the device being characterized in that the structure of the control electrode comprises a first layer (14) of doped polycrystalline silicon surmounting the oxide layer (28) and which is surmounted by an electrically conductive layer (26) which is contact de la première couche (14) de silicium polycris-  contact of the first layer (14) of polycrystalline silicon tallin, ainsi qu'une seconde couche (18) de silicium polycristallin qui recouvre la couche conductrice (26)  tallin, and a second layer (18) of polycrystalline silicon which covers the conductive layer (26) avec laquelle elle est en contact.with which she is in contact. 9. Dispositif de transistor métal-oxyde-  9. Metal-Oxide Transistor Device semiconducteur (MOS) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche conductrice (26) est formée d'un siliciure d'un métal choisi parmi le titane, le tantale,  semiconductor (MOS) according to claim 8, characterized in that the conductive layer (26) is formed of a silicide of a metal selected from titanium, tantalum, le tungstène, le platine et le molybdène.  tungsten, platinum and molybdenum.
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