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.
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