Brevet FR2011965A1 — publié le 19700313

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs ayant dès doublés couches de diffusion. Dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, le 5 procédé de diffusion à l'état gazeux,: dans lequel des masses semi-conductrices sont chauffées dans- des gaz de substances d'impuretés, est classiquement adopté pour diffuser des donneurs ou des accepteurs dans la masse. lorsqu'une des matières d'impuretés est l'aluminium dans le procédé de diffusion à l'état gazeux, un 10 autre élément, tel que du bore, est souvent diffusé simultanément dans la masse de semi-conducteur pour obtenir la-co.uche à concentration élevée à la surface, parce que les couches' dans lesquelles seul l'aluminium a diffusé, bien que cette diffusion sait profonde, ne peuvent pas fournir une concentration élevée à la 15 surface. Selon ce procédé de diffusion simultanée, une couchte dans laquelle l'aluminium a diffusé est formée en profondeur à partir de la surface, alors qu'une autre couche diffusée à concentration élevée, peu profonde, est formée juste sous la surface. Dans des 20 réalisations classiques de ce procédé de double diffusion, l'impureté aluminium est diffusée en chauffant une petite masse d'aluminium contenue dans une enceinte de source d'impureté, avec d'autres impuretés telles que du bore, ou bien elle est diffusée par chauffage de masses semi-conductrices, qui sont revêtues au 25 préalable avec une couche d'aluminium déposée sous vide, dans nn tube à diffusion, avec l'autre impureté, la première manière exige une pesée individuelle et une insertion individuelle.dans le tube de diffusion de l'aluminium et de l'autre impureté, et la dernière manière exige une étape préliminaire de dépôt d'alu-30 minium. Ainsi, il est difficile et ennuyeux de fabriquer3e dispositif semi-conducteur avec un bon contrôle des caractéristiques au moyen du procédé classique de diffusion simultanée. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication de dispositifs semi-35 conducteurs ayant deedoubles couches de diffusion. Plus particulièrement, l'objet de la présente invention est de prévoir un procédé de diffusion simultanée de l'aluminium et d'une autre impureté dans une niasse semi-conductrice, d'une manière simplifiée. 40 Dans le procédé selon des caractéristiques de la présente ÔAD ORIGINAL 69 20352 2 2011965 invention, l'aluminium et une autre matière d'impureté sont simultanément diffusés à la surface d'un substrat semi-conducteur à'partir d'une source chauffée d'impuretés composées, comprenant une enceinte d'aluminium-et une autré matière d'impureté enfer-5 mée dans cette enceinte. L'enceinte d'aluminium est de préférence constituée par un morceau de feuille mince d'aluminium, ayant une épaisseur spécifiée .uniforme et précise, afin de fournir facilement la pesée précise en mesurant sa -surface. " 10 Lorsque, la matière d'impureté enfermée est celle contenant une impureté qui donne un niveau d'accepteur au substrat semi-. , conducteur, il se forme simultanément une couche profonde à dif-fusionâ'aluminium,de type p, ainsi qu'une*couche peu profonde de type p+, dans laquelle la matière d'impureté enfermée a diffusé 15 fortement. * Lorsque la matière d'impureté enfermée est Celle contenant une impureté qui donne-un niveau de donneur au substrat semi-conducteur, il se forme simultanément une couche profondé à diffu-. sion d'aluminium, de type, p, ainsi - qu'une couche peuprofonde de 20 . type n, à forte diffusion avec'l'impureté enfermée. Les détails de la présente invention peuvent être mieux compris d'après la description suivante, en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple présen-25 tant.une étape pour enfermer la matière d'impureté enfermée*dans un.morceau de. feuille d'aluminium, et ■ La figure 2 est une vue en coupe d'un four électrique pour chauffer un tube à diffusion. D'abord, la feuille d'aluminium est préparée avec une épais-30 seur spécifiée uniforme et précise, afin de permettre le calcul de la masse d'une pièce par la surface de cette pièce. Une piêoe est alors coupée à partir de la feuille d'aluminium, suivant*une dimension- calculée d'après la quantité nécessaire. Sur la pièce coupée de feuille d'aluminium, on place une quantité nécessaire 35 d'une autre matière d'impureté 2, telle qu'une poudre de silicium dopé au bore. Ensuite, la matière d'impureté'2 est enveloppée par la pièce 1 de la feuille d'aluminium. Ainsi, la seconde matière d'impureté 2 est enfermée dans l'enceinte d'aluminium cons-- tituée par le pièce '1, en formant une source d1 impuretés compo-4-0 sées, facile à manier. De cette manière, les deux genres dfim- bad original 69 20352 3 2011965 puretés peuvent être pesés facilement ainsi que précisément. Ensuite, comme le représente la figure 2, la source d'impuretés composées 1* est placée dans un espace sous vide 8 d'un tube à diffusion, tel qu'un tube en quartz 4-, qui contient éga-5 lement des masses semi-conductrices , telles que des masse de silicium 3, sur une console 7 dans l'espace sous vide 8. Lorsque le tube de quartz 4 est chauffé dans un four éleotrique 5 ayant un dispositif de chauffage électrique 6, à la température de 1150*C pendant deux heures^ les impuretés dans la source d'impure-10 tés composées 1' sont vaporisées et diffusent dans les masses de silicium 3 • Sans ce procédé de diffusion, les deux impuretés, c'est-à-dire l'aluminium et le bore, diffusent simultanément dans la masse de silicium 3» en formant des doubles couches de diffusion comprenant une couche profonde de type p à diffusion d'a-15 luminium,et une couche peu profofade, de type p+, à diffusion de bore. Sans un exemple, la couche de type p à diffusion d'aluminium a une concentration de 101®em~^et a son front de diffusion à la profondeur d'environ 20 J* , à partir de la surface de la masse 5» tandis que la couche de type p* à diffusion de bore a 1Q —% 20 une concentration d'environ 10 Jom et a son front de diffusion à une profondeur d'environ 10 |* , à partir de la surface. Dans une autre exemple, si la matière d'impureté enfermée 2 est une matière contenant un donneur, telle qu'une poudre de silicium dopé au phosphore, les doubles eouc&esifediffusion compre-25 nant la couche profonde de type p(à diffusion d'aluminium, et la couche peu profonde de type n, à diffusion de phosphore, sont formées dans la masse semi-conductrice 3 • Selon des caractéristiques du procédé de la présente invention, uite jonction p+-p-n peut être fabriquée lorsque la matière 30 d'impureté d'accepteur, contenant un élément d'impureté tel que l'indium ou le gallium, chacun appartenant au groupe III de la classification périodique des éléments, est enfermée dans l'enceinte d'aluminium pour doper de manière préliminaire la substance semi-conductrice de type n, faisant partie du groupe IV 35 de la classification périodique des éléments, telle que le silicium ou le germanium. En outre, un dispositif semi-conducteur du type n-p-n peut être fabriqué lorsqu'une matière d'-impureté du type donneur, contenant unéLément d'impureté tel que l'arsenic, le phosphore, l'antimoine, chacun appartenant au groupe 7 de la 40 classification périodique des éléments, est enfermée dans l'en- 69 20352 4- 2011965 ceint* d'aluminium pour diffuser d'une manière préliminaire une substance semi-conductrice de type n,telle que le silicium ou le germanium. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de ré-5 aliaation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modification qui apparaîtront à l'homme de l'art. 69 20352 5 2011965 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs ayant des doubles couches de diffusion,dans lequel au moins deux impuretés sont simultanément diffusées dans la surface d'un substrat semi-conducteur à partir d'une source d'impuretés composées 5 chauffée, caractérisé en ce que la source d'impuretés composées se compose d'une enceinte d'aluminium et de l'autre matière d'impureté contenue dans l'enceinte. • 2 - Procédé selon, la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte d'aluminium se compose d'une feuille mince d'alumi- 10 nium ayant une épaisseur uniforme et précise pour permettre le caloul de la quantité nécessaire d'aluminium par la surface et l'autre matière d'impureté qui y est contenue. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre matière d'impureté est une impureté qui donnera un niveau 15 d'accepteur au substrat semi-conducteur, pour former une couche profonde de type p, à diffusion d'aluminium, et une couohe peu profonde de type p+, à diffusion avec l'autre matière d'impureté. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre matière d'impureté est une impureté qui donnera un ni- 20 veau d'accepteur au substrat semi-conducteur, pour former une couche profonde de type p, à diffusion d'aluminium, et une couche peu profonde de type p+, à diffusion avec l'autre matière d'impureté . 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 l'autre matière d'impureté est une impureté qui donnera un niveau de donneur au substrat semi-conduoteur, pour former une couche profonde de type p, à diffusion d'aluminium, et une couche peu profonde de type n, à diffusion avec l'autre matière d'impureté. 6 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 30 que l'autre matière d'impureté est une impureté qui donnera un niveau de donneur au substrat semi-conducteur, pour former une couche profonde de type p, à diffusion d'aluminium, et une couche peu profonde de type n, à diffusion avec l'autre matière d'impureté. PAD ORIGINAL