Brevet FR2024104A1 — publié le 19700828

La présente invention concerne, dans son ensemble, des constituants électroniques déposés sous la forme de pellicules et trouve sa plus grande application dans des dispositifs de commutation à semi-conducteurs déposés sous la forme de pellicu-5 les et. analogues à ceux décrits dans le brevet • f'r'anç ai s No. 1 39S 32„î;. Dans les dispositifs de commutation à mémoire et à seuil à semi-conducteurs décrits dans ce brevet français et appelés respectivement : dispositif "à mécanisme" et dispositif "Hi-Lonf les matières semi-conductrices actives sont essen-10 tiellement en désordre et il s ' agit généralement de matières amorphes qui, lorsqu'une tension égale ou supérieure à une valeur de tension de seuil est appliquée aux bornes de deux électrodes en contact avec la matière semi-conductrice active, forment une trajectoire conductrice filamenteuse pour modifier la partie de la matière occupée par la trajectoire à partir d'une condition de blocage de courant à grande résistance initiale vers line condition de conduction de courant à résistance faible. Dans les dispositifs de commutation à seuil, la condition de conduction du dispositif impliqué persiste jusqu'à ce que le cou-20 rant soit réduit en dessous d'une valeur de courant de maintien donnée et dans le dispositif de commutation à mémoire, la matière semi—conductrice reste dans une condition de conduction à résistance faible même lorsque le courant et la tension appliqués sont interrompus. La dernière matière semi-conductrice est rame-25 née vers un état non conducteur par application d'un courant de déaexcitation. Une augmentation dans la tension appliquée au dispositif de commutation à mémoire ou à seuil augmente le passage de courant et la résistance faible du dispositif diminue pour maintenir une chute de tension presque constante aux bornes de* 30 la matière semi-conductrice par l'agrandissement du diamètre de la trajectoire filamenteuse à travers laquelle le courant circule dans la matière. Il est naturellement important d'obtenir des dispositifs de commutation avec un courant de fuite très faible dans sa condi-35 tion à résistance élevée et une valeur de tension de seuil presque compatible et on a trouvé qu'il a été particulièrement difficile de l'obtenir avant les réalisations remarquables de l'invention. Les valeurs de tension de seuil de ces dispositifs de commutation à mémoire et à seuil sont principalement déterminées 69 37761 2 2024104 par l'épaisseur de la matière semi-conductrice interposée entre les électrodes en contact avec elle. Toutefois, on a trouvé que des variations significatives dans les valeurs de tension de seuil peuvent apparaître dans un dispositif de commutation don-5 né. On suppose que cette variation peut être.due à la formation de trajectoires de courant filamenteuses dans des zones très différentes de la matière semi-conductrice lorsqu'elle est commutée à différents moments vers sa condition de conduction. Suivant un mode de réalisation de l'invention, chaque dispositif de 10 commutation à semi-conducteur est fabriqué de façon à présenter une très petite étendue en coupe transversale de la matière semi-conductrice pour le passage du courant afin de réduire les trajectoires de courant de fuite et pour que les trajectoires de courant filamenteuses formées soient disposées dans la même sone $-5* de la matière semi-conductrice chaque fois que le dispositif est commuté depuis sa condition de non-conduction vers sa condition de- conduction. Cette étendue de la coupe transversale est effectuée au diamètre de la trajectoire de courant la plus importante qui est envisagée pour y être formée. Pour un dispositif de com-20 mutation à mémoire ou à seuil portant un courant d'environ 5 milliampèrés et une épaisseur de la matière semi-conductrice d'environ 1,2 micron, la coupe transversale préférée de la matière semi-conductrice disponible pour le passage du courant est une de celles qui présentent environ un corps cylindrique d'un 25 diamètre de 10 microns de cette matière. Des diamètres allant jusqu'à environ 40 microns se sont .révélés être utilisés avec satisfaction pour des courants du même ordre de grandeur. Ce petit corps de matière semi-conductrice disponible pour la circulation du courant est le mieux obtenu par dépôt d'une couche de 30 matière isolante sur une surface conductrice formant l'une des électrodes du dispositif de commutation, par l'attaque acide d'un petit pore d'un diamètre désiré dans la couche de matière isolante puis en déposant ensuite sur la couche isolante la matière semi-conductrice active de façon à ce qu'elle s'étende 35 dans au moins le pore partiellement rempli. Un dépôt de matière formant électrode est ensuite réalisé sur la matière semi-conductrice» les matières utilisées pour les électrodes pour les dispositifs de commutation à mémoire et à seuil décrits doivent être 69 37761 3 2024104 choisies avec minutie pour éviter la contamination des matières-semi-conductrices mentionnées. Bien que l'aluminium soit un conducteur du courant très efficace pour des circuits imprimés conduisant à ces dispositifs, on a trouvé qu'il était très insatis-5 faisant comme matière formant électrode car l'aluminium migre dans les matières semi-conductrices lorsque la circulation du courant est établie depuis une électrode d'aluminium vers la matière semi-conductrice active. Le passage du courant dans la direction opposée c'est-à-dire à partir des matières semi-con-10 ductrices vers l'aluminium, ne provoque pas une telle migration de l'aluminium» Ce problème de la migration de l'aluminium est pallié, en utilisant des matières réfractaires telles que du molybdène comme matière formant électrode des dispositifs de commutation car le molybdène isole l'aluminium de la matière semi-conductrice. Les. dispositifs à semi-conducteur à mémoire et à • seuil du brevet français mentionné plus haut sont des dispositifs bidirectionnels et lorsqu'ils sont utilisés ainsi, leurs deux électrodes doivent être produites en matières essentiellement réfractaires et amorphes. Dans le cas où les matières seni-20 conductrice sont, comme ces matières, des matières ssmi-conduc-trices généralement amorphes et essentiellement en désordre, la matière réfractaire formant électrode doit être déposée dans un état essentiellement amorphe de telle sorte qu'elle ne nuise pas à la condition généralement amorphe et essentiellement en désordre 25 de la matière semi-conductrice. Des matières formant électrodes essentiellement cristallines tendent à cristalliser les matières semi-conductrices désirées généralement amorphes lorsqu'elles sont en contact direct avec elles. On entend par l'expression "essîjntiellement amorphe" des matières microcristallines qui, en 30 utilisant un appareil spectrographique classique, ne montrent pas de structures cristallines. D'autres substances conductrices réfractaires, comme du tantale, du niobium, du tungstène, essentiellement amorphes et des oxydes de matières réfractaires, des carbures et des sulfures peuvent être substituées par le molyb-35 dène essentiellement amorphe. Lorsque des dépôts relativement épais de matières semi-conductrices doivent être utilisés, et que ces dépôts s'étendent à l'extérieur des pores mentionnés plus haut des dispositifs de commutation pour former des bords épais, le dépôt des revê 69 37761 4 2024104 tements forçant électrode en métal réfractaire amorphe qui peut être appliqué aisément seulement sous la forme de très minces revêtements (comme cela est le cas avec le molybdène) ne peut pas recouvrir de façon satisfaisante les bords de la couche semi-5 conductrice et ainsi isoler efficacement un revêtement d'aluminium. On remédie à ce problème en remplissant seulement partiellement chaque pore avec la matière semi-conductrice active de ' façon à ce qu'il n'y ait pas de bords épais actifs de matière semi-conductrice. Dans ce cas, tout dépôt de la matière formant 10 électrode dans ]e pore isole la matière semi-conductrice du revêtement d'aluminium. lorsque les dispositifs de commutation à mémoire et à seuil sont déposés sur des substrats semi-conducteurs formant des circuits intégrés ou des substrats analogues et que les électrodes de 15 base des dispositifs sont utilisées pour réaliser un contact physique et électrique avec les matières des substrats semi-conducteurs comme le silicium, on a trouvé que- le molybdène et d'autres matières analogues formant électrodes donnent une médiocre liaison vis-à-vis du substrat semi-conducteur au silicium. 20 Toutefois, l'aluminium s'est révélé être une matière de liaison extrêmement bonne entre les matières réfractaires formant électrodes, comme le molybdène, et le substrat semi-conducteur, à condition que l'oxydation du côté supérieur de l'aluminium tou-• chant la matière formant électrode puisse être réduite pendant 25 son dépôt. L'aluminium est une matière très facilement oxydable et on a trouvé qu'il est difficile de déposer de l'aluminium sans que sa surface extérieure devienne oxydée. Cette oxydation réduit naturellement l'aptitude de l'aluminium à conduire le courant entre l'électrode de recouvrement et le substrat. L'in-30 vention crée un agencement perfectionné d'un dispositif de commutation déposé sous la forme d'une pellicule lorsque la surface supérieure de l'aluminium ou de tout autre dépôt oxydé sur un substrat semi-conducteur ne forme pas une partie de l1interface portant le courant. 35 L'invention est représentée, à titre d'exemples non limita tifs aux dessins annexés. La fig. 1" est une vue en plan partielle montrant une partie d'un dispositif de commutation à semi—conducteur réalisé conformément à l'invention. BAD ORIGINAL f 69 37761 5 2024104 la fig. 2 est uns coupe du dispositif de commutation de la fig. 1 prise suivant la ligne 2-2 de cette figure. les fig. 3A à 3J représentent une série d'opérations uti- j- lisées pour fermer Nun dispositif de commutation analogue à 5 . celui'représenté à la fig. 2. La fig. 4 est une coupe prise suivant la ligne 4-4 de la fig. 3J• La fig. 5 est une vue en plan d'une autre variante du dispositif de commutation conforme à l'invention. 10 La fig. 6 est une coupe du dispositif de commutation de la fig. 5 prise suivant la ligne 6-6 de cette figure. La fig. 7 est une vue éclatée des diverses couches constituant le dispositif de commutation de la fig. 5.' La fig. 8 est une coupe d'un substrat fours nt un circuit 15 intégré avec un dispositif de commutation conformément à l'invention qui y est déposé. La fig. 9 est une vue en plan du substrat de la fig. 8 montrant la réalisation perfectionnée du dispositif de comiautation déposé. 20 La fig. 10 est une vue. en plan montrant une variante de la réalisation du dispositif de commutation sur un substrat formant un circuit intégré. La fig. 11 est une coupe latérale prise suivant la ligne 11-11 de la fig. 10. 25 Aux fig. 3A à 3J, les références suivantes désignent res pectivement : ME... molybdène évaporé EIA...électrode inférieure attaquée AE... alumine évaporée 30 EDA., renforcement diélectrique attaqué PIA.. pore et ilôt attaqués DÎ£A . dépôt de matière active attaquée IIAA . matière active attaquée SSA . électrode supérieure attaquée 35 Les fig..12 à 14 illustrent trois opérations dans le pro cédé de fabrication remarquable de l'un des dispositifs de commutation des fig. 1, 2 et 5 à 11. Aux fig. 1 et 2, on a représenté un dispositif de commutation 10 à se^i-conducteur comprenant un pore 12 formé BA0 ORIGINAL j 69 37761 6 2024104 danij une couche 14 de matière isolante qui est de préférence un dépôt de matière isolante formé sur une surface 16 constituant une électrode. Un dépôt -18 de matière semi-conductrice active s'étend dans le pore 12 et remplit au moins sa partie 5 de base et fait contact électrique avec la surface 16 formant électrode sur une étendue limitée par la surface du pore 12. La surface 16 formant électrode constitue la surface e xtérieure d'une couche 20 réalisée le plus avantageusement en une matière réfractaire conductrice comme du molybdène, du tantale, du 10 niobium, du tungstène, du carbure de molybdène de sulfure -de vanadium amorphes ou d'autres métaux réfractaires analogues, ou leurs carbures, leurs sulfures ou leurs oxydes déposés sur une surface 21 qui, dans certains cas, peut être une couche isolante ou corps 23 -analogue à du verre et dans d'autres cas une 15 couche ou corps conducteur tel que l'électrode d'un circuit inté-■ gré formant une diode ou un transistor dans un copeau de silicium ou d'une substance analogue. Le dispositif semi-conducteur 10 comporte également une couche supérieure 22 formant électrode le plus avantageusement en matière conductrice réfractaire comme 20 du molybdène déposé sur la matière semi-conductrice 18 qui s'étend généralement sur une partie de la couche isolante 14 pour recouvrir le dépôt 18 de matière semi-conductrice.- Eien" que la couche formant électrode 22 recouvre le d épôt 18 de matière semi-conductrice, la partie active ou utile de la matière 25' semi-conductrice est celle dans le . pore. Etant donné que l'épaisseur du dépôt de matière semi-conductrice peut varier dans une large mesure pour des dispositifs de commutation à. mémoire çt à seuil analogues à ceux décrits dans le brevet-français. Ho. 1 35H"321 on utilise en général dans l'invention des épaisseurs comprises 30 dans la gamme de 1 à 15 microns suivant la valeur de t ension de seuil désirée. Dans chaque cas, la ."trajectoire de conduction du courant dans la matière semi'-conductrice active est limitée à une étendue définie par le pore 12, ce qui assure la caractéristique courant-tension plus uniforme pour chaque opération 35 successive du dispositif à semi-conducteur ainsi formé. Cette étendue limitée assure également une petite trajectoire de courant de fuite lorsque le dispositif de commutation à semi-conducteur impliqué est dans sa condition à résistance élevée. Un procédé pour obtenir le dispositif à semi-conducteur de bad original 69 37761 7 2024104 structure à pore 10' analogue à celui des fig. 1 et 2 est re-' présenté par la série des diagrammes (fig. 3A à 3J). fig. 4 est une coupe prise le long de la ligne 4-4' du dispositif à semi-conducteur fini 10' illustré à la fig. 3J. A la fig. 3A 5 un dépôt 24 de matière réfractaire formant électrode, de préférence en molybdène, est tout d'abord déposé cornue par pulvérisation ou évaporation complète sur un substrat isolant 23 tel que du.verre ou une matière analogue. Les substances comme le molybdène peuvent être déposées efficacement seulement généralement 10 dans de minces couches représentant environ 0,0254 mm. Le dépôt de l'électrode est ensixite attaqué pour laisser une ou plusiexirs étendues limitées de cette matière formant l'électrode de base 20' d'un ou plusieurs dispositifs de commutation 10' (fig. 5B) qui représentent -un ou plusieurs des dispositifs à semi-con,ducteurs 1£v10' qui peuvent être formés sur un seul substrat 23. Toutefois. • à des fins de simplicité on a représenté seulement un de ces dispositifs à semi-conducteur 10'. Le dépôt de la matière formant électrode doit, pour des raisons qui seront expliquées ci-après, être mis en oeuvre avec des conditions qui permettent un dépôt 20 dans un état essentiellement amorphe. Ceci est généralement obtenu lorsque la température du substrat est maintenue à la température ambiante ou à une température inférieure. Le procédé d'attaque peut être conduit à travers un cacheP disposé sur le dépôt isolant ou, de préférence, par l'application 25 "d'un résist photosensible (non représenté) hors du contact d'étendues choisies qui sont exposées à travers un négatif de pellicules ayant la configuration désirée des étendues destinées à être attaquées afin qi'un allégement sur les étendues désirées formant des caches pour protéger ceux-ci vis-à-vis des agents 30 chimiques comme cela est bien connu dans la "technique, qui décolorent ou attaquent leurs étendues non exposées. Ensuite, les étendues non exposées du résist sont éliminées sélectivement avec ces agents chimiques. Un autre agent chimique d'attaque est ensuite appliqué sur le substrat qui attaque seulement la matière ré-35 fractaire formant électrode et non le résist photosensible fixé qui est ensuite retiré par un autre agent chimique. On se référa ci-après à l'attaque sélective d'un revêtement dont on suppose qu'elle est réalisée par le procédé mentionné plus haut. Dans le mode de réalisation illustré aux fig. 3A à 3J, une 69 37761 8 2024104 couche de matière isolante 25, de préférence en alumine ou en une matière analogue, est déposée sur tout le substrat 23 (fig. 3C) et est ensuite attaquée pour former un bord de renforcement diélectrique 26 (fig. 3D) pour recouvrir totalement les parties 5 marginales 20a et 20b de la couche formant électrode 20. 'Toutefois, dans certains cas, le bord de renforcement diélectrique 26 n'a pas besoin d'être présent et, par conséquent, on peutigliminer à partir du procédé représenté aux fig. 3 A à 3J. Ceci signifie que lorsque l'épaisseur de la matière isolante est 10 suffisante pouf recouvrir les parties marginales 20a et 20b de la couche formant électrode 20 pour empêcher une rupture de tension entre les couches formant électrodes, on n'a pas besoin du bord de renforcement diélectrique 27- Après la formation du bord de renforcement 26 une seconde 15 couche 28 de matière isolante est dépesée sur tout le corps 23 (fig. 3E). La couche 28, qui est de préférence également en alumine est attaquée pour former un ilôt isolant 14' ayant un pore 12 qui y est formé, le pore 12 étant essentiellement au centre de l'ilôt 14'. 20 Ensuite le substrat traité au préalable est levêtu avec une couche 27 de matière semi-conductrice active (fig. 3G) de manière à remplir totalement ou partiellement le pore 12 et à l'attaquer sélectivement ensuite (fig. 3H) pour laisser au-dessus de la partie contenant le pore de chaque ilôt isolant 14' un 25 petit dépôt 18 de matière semi-conductrice active ayant des parties 1-Ja s 1 étendant au-delà des parois latérales du pore 12. Ceci est représenté le mieux à la fig. 4 qui montre le d épôt 18 de matière semi-conductrice s'étendant dans le pore 12 destiné à un bon contact électrique avec la surface formant l'élec-3° trode 16 et qui montre, de plus, les parties 18a s"étendant radialement vers l'extérieur du pore 12 sur la partie supérieure de l'ilôt 141 - Après le dépôt de la matière semi-conductrice active et de son attaque décrits ci-dessus, une couche supérieure 29 for-55 niant électrode (fig. 13) de préférence en molybdène amorphe ou en une autre matière réfractaire analogue conductrice est formée en déposant tout d'abord sur le substrat tout-entier préalablement traité une substance réfractaire conductrice essentiellement amorphe qui est, de préférence, du même type que la matière BAD ORIGINAL 69 37761 2024104 réfractaire qui constitue la couche de base 20 forçant électrode et qui attaque ensuite sélectivement la couche 29 laissant une électrode supérieure 22 de la forme désirée sur la partie supérieure de? chaque ilôt isolant 14' (fig. 3J). les di-5 verses opérations de dépôts mentionnées ci-dessus peuvent être mises en oeuvre en utilisant des techniques bien connues d'éva-poration ou de pulvérisation. Dans la plupart des cas, la matière semi-conductrice active est une substance essentiellement en désordre et généralement a- * 10 morphe analogue à celle décrite dans le brevet -f f*a nç.a i s Ko. 4 396 321* Comme on l'a déjà mentionné, lorsque l'aluminium forme une électrode en- contact direct avec la matière semi-conductrice active, cette dernière devient contaminée par la migration de l'aluminium dans la matière semi-conductrice lorsque 15 du courant positif passe depuis l'aluminium vers la matière semi-conductrice. Des matières réfractaires comme du molybdène sont relativement inertes aux températures auxquelles les dispositifs de commutation agissent ainsi il n'y a pas de migration aisée dans les matières semi-conductrices adjacentes avec lesquelles 20 Ha sont en contact. Ces matières semi-conductrices actives sont également affectées de façon nuisible par contact direct avec les matières formant électrodes qui sont des matières macrocris-taïlines étant donné que ceci peut modifier le caractère désirable essentiellement amorphe de la matière semi-conductrice. Com-25- me les couches inférieure et supérieure formant électrodes 20 et 22 sont réalisées en matière réfractaire amorphe, elles ne nuisent pas au caractère amorphe de la matière, semi-conductrice 18 et isolent celle-ci de toutes les couches adjacentes en aluminium qui peuvent être utilisées comme conducteurs portant du 30 courant à recouvrement ou sous-jacents. les électrodes inférieure et supérieure espacées 20 et 22. du dispositif de coaimutation 10' de la fig. 4 ont leurs surfaces supérieures exposées pour la liaison aux bornes au soiamet du dispositif ainsi formé. Etant donné que les matières, comme 35 ie molybdène, ne sont pas de très bons conducteurs lorsqu'elles sont utilisées sous la forme ae minces couches comme cela est décrit ici on peut déposer- une matière très conductrice analogue à 1'aluminium sur la partie supérieure de chaque surface des électrodes 20 et 22., comae dans le cas du dispositif de • BAD ORIGINAL i 69 37761 10 2024104 commutation'modifié et amélioré 10" représenté aux fig. 5 à 7 auxquelles on se référera maintenant. Ce dispositif de commutation présente une couche de base formant électrode 40 de forme allongée rectangulaire ménagée sur un .substrat 23'. Sur la cou-5 che formant électrode 40 est formée une couche ou ilôt 42 de matière isolante analogue à l'alumine, de configuration rectangulaire et qui a tin pore 43 qui y est formé par tout procédé d'attaque convenable. La couche 42 de matière isolante s'étend au-delà d'une des parties marginales 40a de la couche formant élec-10 trode tO et se termine près de la partie marginale opposée 401a, ainsi la surface supérieure de la partie 40_c est totalement ex- . posée. Sur la couche 42 de matière isolante se.trouve une petite étendue de matière semi-conductrice active 46 qui. s'étend dans le pore 43 et qui procure tin bon contact mécanique et 15 électrique avec la surface de la couche foimant électrode 40 exposée par le pore 43. Comme dans le cas du dispositif de commutation 10* décrit précédemment lorsque la couche 42 de matière isolante ne recouvre pas totalement la partie marginale 40a de la couche formant 20 électrode, il est désirable d'incorporer une couche de renforcement diélectrique 44 recouvrant et isolant totalement la partie marginale 40a de la couche formant électrode 40 à partir d'une " couche supérieure 47 formant électrode. À la différence du dispositif de commutation 10', la couche de renforcement 44 est 25- appliquée après la couche isolante 42. Les couches conductrices 48 et 49 formant bornes de préférence en aluminium ou en une matière analogue, sont ensuite formées sur la surface supérieure de la partie 40£ de la couche de base formant électrode et sur la couche supérieure 47 formant électrode. De préférence, la 30 couche 49 formant borne recouvrant la couche supérieure 47 formant électrode est une couche en forme de T comprenant une partie analogue à une patte ^ 49 a s'étendant sur la matière semi-conductrice active 46 et une partie à tête importante 49b pour fournir une étendue extensible à des fins de soudage ou 35 d'une autre liaison pour un conducteur extérieur. La couche supérieure formant électrode 47 est de la même façon une couche en forme de T coextensible avec la couche de recouvrement 49 formant borne en forme de T. La couche formant borne 48 présente une forme rectangulaire allongée et a environ la même BAD ORIGINAL 37761 2024104 dimension que la partie à tête 49b de la couche formant borne 49. Les dimensions convenables pour le dispositif de commutation 10" sont les suivantes, à savoir : - dimension des dispositifs à mémoire : 5 à 50 microns - dimensions occupées par la diode : 25 à 130 microns - étendues occupées par les transistors : 25 x 5 à 150 x 200 microns. - épaisseur des dépôts d'aluminium : 1 à 5 microns - épaisseur des couches de molybdène : 0,3 à 1 micron - épaisseur de la couche isolante : 1 à 2 microns - épaisseur de la matière semi-conductrice à mémoire : O, 5 à 1 micron. Les dispositifs de commutation. 10' et 10" mentionnés ci-dessus sont déposés sur un substrat analogue à du verre et sont conçus pour présenter des liaisons extérieures à partir de leur sommet. Pour une application dans laquelle le dispositif de commutation doit être déposé sur une liaison électrique avec tin substrat à copeau de silicium ou une substance analogue et dans laquelle le dispositif de commutation implique une réalisation quelque peu différente, on se référera maintenant aux fig. 8 et 9 dans lesquelles un dispositif de commutation 10"' à pellicules déposées est formé sur un substrat 62 à .copeatix en silicium dopé ou un- substrat analogue qui a été formé immédiatement en dessous de la surface supérieure du conducteur 63 espacé et isolé d'un transistor 64» Le copeau de silicium illustré aux dessins est du type à conduetivité P lorsque le conducteur 63 est dans une zone dopée N+. Le substrat à semi-conducteur 62 bien qu'il puisse être considéré comme étant conducteur aux fins de l'action du transistor du dispositif à semi-conducteur 64, est essentiellement un isolateur par rapport à la zone îï+ adjacente t>3. Le substrat &d comporte une couche isolante ou pellicule a'oxyde 66 qui est formée par un procédé d'attaque convenable avec des cuvez--tures ou fenêtres 67a et 67 b afin d'exposer là sone dopée supérieure du type P 64a du transistor 64 et la sone 63 formant conducteur H+. Dans la fenêtre 67b est déposée une couche 68 .en aluminium ou en une matière analogue qui procure une bonne liaison vis-à-vis du conducteur de baëe 63 BAD ORIGINAL 69 37761 12 2024104 ■^e dispositif de com.:.Ubati on 10"' est ensuite formé sur la' pellicule isolante 66 et la fenêtre remplie d1 aluminium 67b, • Le dispositif de commutation 10'" comporte une couche de -base 68' formant électrode en une matière réfractaire amorphe 5 analogue à du molybdène qui recouvre la couche d'aluminium 68 et qui s'étend au-delà de celle-ci sur la pellicule isolante 66. Un ilôt isolant 69 est appliqué sur la couche formant électrode 68', l'ilôt isolant ayant un pore 69a seulement partiellement rempli avec une mince couche de matière semi-conductrice active 10 70 qui est- elle-raê::,e déposée sous la forme d'une mince couche autour et à l'intérieur du pore 69a. Le remplissage partiel du pore élimine toute liaison de la matière semi-conductrice active 70 dans le pore 69a jusqu'à la partie annulaire 70a à l'extérieur du pore. En conséquence, lorsqu'une couche supérieure 71 15^-'formant électrode, de préférence en molybdène ou en une matière ; analogue, est déposée sur la matière semi-conductrice active sous la forme d'une couche relativement mince de la matière formant électrode et qui ne recouvre pas les bords 70b de la matière semi-conductrice on constate la migration de l'aluminium dans les 20 parties marginales exposées de la partie annulaire 70a, si cette migration apparaît, il n'y a pas d'effet nuisible sur la partie de semi-conducteur actif dans le pore 69a. Dans chaque cas, la matière formant électrode recouvrant la partie active de la substance semi-conductrice dans le pore isole complètement cette paï-25 " tie de la matière semi-conductrice à partir d'une couche de recouvrement 71 en aluminium. La couche de recouvrement 72 en aluminium, telle qu'elle est illustrée, s'étend vers le transistor 64 à travers la fenêtre 67a pour toucher l'électrode P exposée 64a du transistor 64. 30 Le dispositif de commutation 10'" présente un problème de fabrication car il est difficile de déposer de l'aluminium dans les fenêtres 67b sans que la surface supérieure devienne oxydée et ceci réduit naturellement la conductivité électrique du contact entre l'aluminium et la couche 68' formant électrode au-3? dessus de celui-ci. Ensuite, lorsqu'on désire réaliser une liaison électrique entre l'électrode de base du dispositif de commutation à semi-conducteur déposé et d'un substrat ou d'un autre élément électrique au-dessous de celui-ci on préfère utiliser la réalisation perfectionnée' 10a du dispositif de commutation des fi- BAD ORIGINAL 69 37761 13 2024104 gures 10 et 11. Ainsi, une couche formant électrode 74 en » molybdène ou en une substance analogue est formée sur la pellicule isolante 66 à un côté d'une ouverture à peliieule 67b ' illustrée con...e étant une ouverture allongée. Un ilôt isolant 5 de forme rectangulaire 76 avec un pore 76a est ensuite formé sur la couche formant électrode 74 de façon à se terminer près du bord 74a pour exposer sa surface supérieure 74b. Une .couche 77 de matière seni-conductrice active est déposée sur l'ilôt isolant 76 à 11 alignement avec le pore 76a pour rem-IO plir celui-ci (en supposant que les épaisseurs relatives des couches semi-conductrices et des couehes formant électrodes de recouvrement 78 n'engendrent pas de bords exposés nécessitant la réalisation à pore partiellement rempli des fig.-8 et 9) et pour permettre une bonne liaison électrique avec la partie de la 15/,;couche 74 formant électrode exposée par le pore 76a . Les ^ couches 79 et 80 en aluminium ou en une autre matière condactrice analogue sont ensuite déposées pour être en contact avec les surfaces supérieures exposées'des couches supérieure et inférieure formant électrodes 74 et 78, la couche 80 s'étendant 20 dans l'ouverture allongée 67b' pour fournir un contact électrique avec la zone 63V N+ dans le substrat 62. La couche conductrice 80 forme ainsi un corps de matière conductrice 80ç qui relie l'espace entre la couche formant électrode 74 et la zone N+ 631. Dans le mode de réalisation perfectionné de l'in-25 • vention, 1'oxydation de la surface supérieure de la couche de liaison 80 de la matière conductrice n'a pas d'effet nuisible sur le dispositif de commutation ainsi formé» car il n'y a pas d'interface portant du courant au sommet de la couche 80. Bien qu'on se soit référé aux fig. 8 à 11 pour les zones du type 30 et du type P, ces zones peuvent être du type à conductivité opposée qui sont différentes de celles illustrées. Les procédés de fabrication des dispositifs de commutation -à semi-conducteurs 10, 10', 1i>" et 10MI comme décrits ci-dessus sont pour la plus grande partie satisfaisants et periaet-35 teht d'obtenir'de façon effective des dispositifs de commutation ayant des caractéristiques électriques désirées. ïoutef ois, on doit prendre un très grand soin pour empêcher des impuretés d'atteindre les interfaces critiques entre les électrodes des dispositifs de commutation et la matière semi-conductrice active. BAD ORIGINAL 69 37761 14 2024104 Pour remédier à ce problème, les dispositifs de coe .utation du type décrit peuvent être réalisés comme cela est indiqué aux fig. 12, 13 et 14. -&H. outrer comme on l'a décrit précédemment, une électrode de T.ase 90 en molybdène ou en une matière analogue 5 amorphe et un ilôt isolant y2 avec un pore 93 sont formés de toute manière convenable sur le substrat 91 comme indiqué plus haut. Si le substrat 91 doit comporter plusieurs dispositifs :xe commutation déposés, la configuration désirée des électrodes 90 et des ilôts isolants 92 des dispositifs de commu-10 tation est formée sur le substrat. Le substrat résultant est ensuite placé dans un dispositif à vide de préférence dans une chambre de pulvérisation où il constitue la cathode dans un procédé de pulvérisation RP dans lequel les surfaces exposées du substrat sont soumises à un 15 bombardement ionique pour éliminer toutes les surfaces contaminés du substrat 91 de. l'électrode de base 90 et de l'ilôt isolant 32. Ensuite, sans rupture, les couches successives d'étanchéifi-cation au vide 94 et ■ 95 des matières semi-conductrices et des matières formant électrodes sont ensuite évaporées ou pul-20 vérisées dans.toute la surface du substrat pour remplir totalement ou partiellement les.pores -93 de tous les dispositifs de - commutation impliqués avec la matière semi-conductrice active et pour recouvrir cette matière avec la matière formant électrode. Les interfaces critiques entre les matières semi-conductrices et 25 les matières formant électrodes sont complètement isolées de leur milieu environnant et, en conséquence, le substrat peut être ensuite retiré de la chambre de pulvérisation. On dépose alors un photo-résist sur toute la surface de la couche formant électrode et par des techniques photographiques convenables d'étendues 30 choisies précises comme l'étendue 96a âe la couche 96 t on effectue une exposition pour fixer le photorésist et ce sont ces étendues du photorésist recouvrait les parties des couches semi-conductrices et des couches formant électrodes qui- constituent le dispositif de commutation impliqué. Les étendues non exposées 35 du photorésist sont ensuite retirées en laissant le substrat tel que celui représenté à la fig. 12. Un procédé d'attaque sélectif est ensuite suivi en utilisant des agents chimiques appropriés qui agissent, de préférence, tout d'abord seulement sur la matière formant électrode puis sur BAD original t 69 37761 15 2024104 la matière semi-conductrice comme cela est illustré aux fig. 13 et 14 où les parties non recouvertes par le résist sont éliminées. Par conséquent/■ les différents modes de réalisation des 5 dispositifs semi-conducteurs à structure à pores décrits dans l'invention présentent de l'utilit-5 lorsqu'ils sont utilisés pour former un seul dispositif ou plusieurs petits dispositifs sur des substrats qui peuvent en être séparés ou en utilisant de tels substrats pour former des circuits électroniques intégrés 10 complets comme la i^atrice ou une partie analogue. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite'endétail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 6AD ORIGINAL 69 37761 16 2024104 REVE I B I C A I ..I ON S 1 - Dispositif à semi-conducteur déposé sous la forme de pellicules, caractérisé en ce qu'il comporte une surface conductrice formant électrode, un dépôt de matière isolante sur une 5 étendue limitée de cette surface formant électrode et ayant un pore qui y est formé afin d'exposer une petite étendue de la surface formant électrode, un dépôt de matière semi-conductrice active capable d'être modifiée entre un état essentiellement conducteur et un état essentiellement non conducteur et un rem-10 plissage au moins delà partie intérieure des pores pour être en contact avec l'étendue de cette matière conductrice formant électrode ainsi qu'un dépôt de matière conductrice formant électrode sur ce dépôt de matière semi-conductrice active et en contact électrique avec elle pour constituer une seconde électrode pour 15 la matière semi-conductrice» 2 - Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pore a une largeur d'environ 5 à 40 microns et en ce que la matière semi-conductrice active est un dépôt dans les limites du dépôt de la matière isolante et qui 20 s'étend dans le pore pour remplir celui-ci au moins partiellement . 3 - Dispositif à semi-conducteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière semi-conductrice active est un corps de matière semi-conductrice essentiel- 2 5 lement amorphe et en désordre dont seulement des parties sont commutées vers un état conducteur, au moins l'une des surfaces formant électrode et un dépôt de matière conductrice formant électrode étant constituée d'une matière essentiellement amorphe, la surface formant électrode et le dépôt de la matière conduc-30 trice formant électrode étant essentiellement des matières amorphes. 4 - Dispositif à semi-conducteur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière semi-conductri-ce a une résistance généralement élevée pour bloquer le passage 35 du courant à travers elle et dans lequel la partie de la matière semi-conductrice modifiée vers cet état conducteur comprend une trajectoire filamenteuse entre les électrodes du dispositif qui sont formées en réaction à une tension au-dessus d'une valeur de BAD ORIGINAL 69 37761 17 2024104 tension de seuil appliquée aux bornes de cette matière, la trajectoire filamenteuse de la résistance faible étant amenée vers une condition de blocage à résistance élevée lorsque le courant circulant à travers la matière semi-conductrice décroit en des-5 sous d'une valeur de courant minimale. 5 - Dispositif à semi-conducteur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'une des surfaces formant électrode et du dépôt de matière formant électrode sépare la matière semi-conductrice active d'une couche principale 10 conductrice du courant d'une matière non réfractaire qui, autrement, nuirait au dépôt de la matière semi-conductrice active, au moins une des surfaces formant électrodes ou du dépôt étant en une substance réfractaire choisie notamment dans le groupe constitué de tantale, de niobiua, de tungstène, de molybdène et 15 d'oxydes, de carbures, et de sulfures de métaux. 6 - Dispositif à semi-conducteur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque surface formant électrode et chaque dépôt de matière formant électrode séparent une surface différente de la matière semi-conductrice active à 20 partir d'une couche principale conductrice du courant d'une matière conductrice non réfractaire qui nuirait autrement au dépôt de la matière semi-conductrice active si elle était en contact direct avec lui, au moins une des surfaces ou dépôt formant électrode étant en une matière réfractaire conductrice. 25 7 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendi cations 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un oorps de substance ayant une surface isolante sur lequel une couche de base d'une natière formant électrode est déposée en formant la surface formant électrode, cette couche de matière formant élec-30 trode ayant un bord élevé sur lequel ce dépôt de matière isolante s'étend, ce dépôt de matière formant électrode constituant la deuxième électrode qui recouvre également et qui s'étend au delà du dépôt de matière isolante au bord élevé de la couche, ainsi qu'une couche de renforcement de matière isolante entre le dépôt 55 de recouvrement de la matière formant électrode et la couche de base de la matière formant électrode et qui recouvre ce bord élevé afin de l'englober et de l'isoler. 8 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la surface formant électrode s'étend au-delà du dépôt de la matière isolante de telle 69 37761 18 2024104 sorte qu'une partie de sa surface supérieure est exposée pour la liaison aux bornes et sépare les couches oxydées de matière conductrice recouvrant respectivement la partie exposée de la surface formant électrode et le dépôt de matière constituant une élec-5 trode, la couche de matière oxydée recouvrant la partie exposée de la surface formant électrode s'étendant au-delà de celle-ci pour procurer le contact électrique sur sa surface de base avec un élément de circuit extérieur du dispositif à. semiconducteur» . 9 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revend!-10 cations 1 à 8, caractérisé en ce que la couche de matière oxydée est tin métal non réfractaire, cette surface formant électrode étant constituée par une couche de matière réfractaire sur une pellicxile isolante sur un substrat semiconducteur dont une partie forme les éléments du circuit et/ou cette partie formant élément 15 de circuit de la couche de matière réfractaire doit y être reliée mais.qui ne constitue pas une liaison sûre lorsqu'elle est appliquée directement, la couche de matière oxydée recouvrant la partie exposée de la surface formant électrode s'étendant vers cette partie formant élément de circuit du substrat pour réaliser une 20 liaison électrique sûre. 10 - Dispositif à semiconducteur suivant, l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la surface formant électrode est constituée par une couche de matière formant électrode ayant une partie s'étendant au delà du dépôt de la matière isolan— 25 te ainsi que par un dépôt de matière formant une borne recouvrant . cette partie de la matière formant électrode. 11 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendications 1 à 10, "caractérisé en ce que la trajectoire de courant filamenteuse augmente en dimension.avec le courant impliqué et en 30 ce que le pore à une dimension qui est d'un ordre de grandeur de la coupe transversale maximale de cette trajectoire filamenteuse lorsque "le passage du courant, est à sa valeur- envisagée la plus importante, la trajectoire du courant filamenteuse augmentant en dimension-avec le- courant impliqué et en ce que le pore a une.di-35 menàion qui est à.'-un ordre de grandeur, de la coupe transversale de la'trajectoire filamenteuse. - . . 12 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendications - 1và- 1 1 , caractérisé, ence que t la surf ace. f or mant électrode-est. une couche de cette matière déposée; sur une pellicule de COP"f 69 37761 19 2024104 matière isolante sur un.corps de matière constituant unélément de circuit électrique, une. ouverture dans ce corps exposant la pellicule isolante de la matière formant élément de circuit électrique et un moyen conducteur reliant cette couche de matière 5 formant électrode au corps de la matière formant élément de circuit électrique à travers cette ouverture. 13 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendi cations 1 à 12, caractérisé en ce que la couche de matière formant électrode est une matière réfractaire choisie dans le grou- 10 pe comprenant le tantale, le niobium, le tungstène, le molybdène, et des oxydes, carbures et sulfures de métaux, et en ce que le moyen conducteur est un dépôt d'une matière conductrice non réfractaire. 14 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendi-15 cations 1 à 13, caractérisé en ce qu'on prédit un conducteur extérieur qui doit être maintenu en dehors du contact physique direct avec la matière semiconductrice mais qui doit y être relié électriquement, ce dépôt de matière semiconductrice actif remplissant seulement partiellement le pore, ce dépôt de matière conduc-20 trice formant électrode constituant cette deuxième électrode qui s'étend dans le pore pour faire contact avec la matière semiconductrice active dans le pore et qui est recouvert par ce conducteur extérieur, ce conducteur extérieur étant de l'aluminium. 15 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendi-25 cations 1 à 14-, caractérisé en ce qu'un corps de matière semi- conductrice recouvre la couche de matière isolante autour de ce pore et s'étend dans celui-ci et en ce que le corps de matière semiconductrice conduit le courant dans l'une ou l'autre direction, le niveau de tension de seuil étant indépendant de la pola-30 rité de la tension appliquée. 16 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendications -1 à 15, caractérisé en ce qu'une partie de la surface formant électrode et du dépôt de la matière conductrice formant électrode est respectivement recouverte par des couches facile- 35 ment oxydables en matière conductrice, oxydée seulement sur leurs surfaces extérieures, la couche de matière .conductrice oxydée recouvrant "cette partie oxydée de la surface formant électrode s'étendant au-delà-de celle-ci pour faire contact électrique avec un élémént de circuit extérieur au dispositif à semiconduc-4-0 teur. COPY 69 37761 iO 2024104 17 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la couche de matière conductrice oxydée est un métal non réfractaire, cette surface formant électrode étant formée par une couche de matière formant 5 électrode qui est déposée sur une pellicule isolante recouvrant un substrat semiconducteur dont une partie forme un élément du circuit et auquel la dernière couche de la matière formant électrode doit être reliée »cette dernière couche de la matière formant électrode étant incapable de donner une bonne liaison lors-10 qu'elle y est appliquée directement et cette matière conductrice oxydée à l'air recouvrant cette surface formant électrode s'étendant vers la partie formant élément de circuit du substrat semiconducteur. 18 - Dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendi-15 cations 1 à 17, caractérisé en ce que la seconde électrode et le dépôt de matière isolante sont de forme, de configuration et de position identique» 15 - Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur caractérisé en ce qu'il consiste à déposer une couche de matière 20 isolante sur une surface conductrice formant une électrode intérieure pour le dispositif, à former un.pore dans cette couche de mai'ière isolante pour exposer une étendue désirée de cette surface conductrice, à former une couche de matière semiconductrice active dans les limites de la couche isolante et sur le pore de 25 façon à ce que la matière semiconductrice circule dans ce pore pour être en contact avec le pore de la surface conductrice exposée et à former une couche de matière formant électrode sur cette couche de matière semiconductrice active dans le pore pour réaliser une électrode extérieure pour le dispositif. 30 20 - Procédé de fabrication suivant la revendication 19, ca ractérisé en ce que la matière semiconductrice active est une matière essentiellement amorphe et en ce-qu'au moins l'une des électrodes est déposée dans une condition essentiellement amorphe, au moins l'une des électrodes étant constituée d'une couche de 35 matière, réfractaire ■ choisie à partir du. groupe comprenant le tantale, le niobium, le tungstène, le molybdène, les carbures de métaux réfractaires ainsi q ue.'les oxydes et les sulfures de ces métaux. CÔPY 69 37761 2024104 21 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 19 et 20, caractérisé en ce que la surface formant électrode s'étend au-delà de la couche de matière isolante pour avoir une partie de la surface supérieure exposée et en ce qu'il consiste à 5 déposer simultanément les bornes conductrices sur les parties exposées de la premièreèfcde ia seconde électrode, les bornes déposées étant en aluminium. 22 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 19 à 21 caractérisé en ce que la matière semiconductrice active 10 est déposée de façon à remplir seulement partiellement le pore et en ce que la matière conductrice formant électrode qui constitue l'électrode extérieure, s'étend dans le pore pour faire contact avec la matière semiconductrice active dans ce pore. 23 - Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur suivant l'une des revendications 19 à 22, comprenant une matière semioo nductrice active déposée sur au moins une couche formant électrode sur la surface d'un substrat, caractérisé en ce qu'il consiste à placer le substrat dans un espace exempt d'impuretés, éliminer les parties superficielles exposées de la couche formant 20 électrode, à déposer en général sur le substrat et sur la couche formant électrode cette matière semiconductrice active, à appliquer un cache sur des étendues choisies de cette matière semiconductrice active pour recouvrir seulement leurs surfaces qui doivent être occupées de cette façon dans le dispositif complet et à 25 retirer sélectivement les parties non cachées de la matière semi-conductrice active la surface exposée étant éliminée par bombardement avec des ions. 24- - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 19 à 23, caractérisé en ce qu'il consiste, de plus, à former une 30 matière isolante sur au moins me couche formant électrode avant de la placer dans l'espace exempt d'impuretés, cette couche de matière isolante recouvrant line étendue limitée du substrat et comportant un pore exposant une petite étendue de la couche conductrice, la matière semiconductrice active étant déposée sur un 35 substrat pour recouvrir également cette couche de matière isolante, à déposer dans cette espace exempt d'impuretés et sur cette couche semiconductrice active,une second_e couche de matière conductrice formant électrode, le cache étant appliqué sur des étendues choisies de la partie de la seconde couche formant électrode copy 69 37761 22 2024104 et une couche semiconductrice active recouvrant au moins la partie contenant le pore de la couche isolante et à éliminer les parties de cette seconde couche formant électrode non recouvertes par le cache» 5 25 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 19 à 24, caractérisé en ce qu'au moins une couche conductrice formant électrode sur le substrat et une seconde couche conductrice de recouvrement formant électrode sont à base de la même matière, l'élimiaation des parties non cachées de la couche de matière 10 semiconductrice active et de la couche conductrice de recouvrement formant électrode étant réalisée à l'aide d'une opération d'attaque à:deux étapes dans laquelle le première étape d'attaque affecte seulement la couche conductrice de recouvrement formant électrode et l'étape d'attaque subséquente seulement la couche 15 semiconductrice active.