Brevet FR2037281A1 — publié le 19701231

i 2037281 La présente invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs semiconducteurs et plus particulièrement un procédé perfectionné de diffusion sélective d'une impureté déterminant le type de conduction dans un semiconducteur cristallin afin de for-5 mer des régions diffusées, deux d'entre elles au moins étant différentes quant à la profondeur de diffusion; l'invention concerne aussi les produits obtenus par cette méthode• Le procédé de diffusion d'impureté, et plus particulièrement le procédé dans lequel une impureté déterminant le type de conducti-10 vité est diffusée sélectivement dans un substrat est très important dans la fabrication de dispositifs semiconducteurs tels que les dispositifs de circuits intégrés à semiconducteurs dans lesquels de nombreux éléments de circuits tels que transistors, diodes, résistances et condensateurs sont formés.dans un substrat 15 monocristallin commun. Par exemple il peut être nécessaire de pouvoir former des régions diffusées à profondeur de diffusion différentes dans un même substrat semiconducteur. Bar exemple pour la fabrication d'un premier transistor pour signal de haute fréquence et d'un 20 second transistor à puissance de sortie importante dans un même substrat, il peut être désirable de former le premier transistor avec une largeur de base beaucoup plus faible que la largeur de base du second transistor. De plus, lors de la fabrication de région à résistance multi-25 pie avec des valeurs de résistance différentes dans un substrat semiconducteur commun, il peut être désirable de réaliser des profondeurs de diffusion différentes, dans la région résistive, ceci afin d'utiliser plus efficacement l'aire de la surface du substrat semiconducteur. 30 De plus, plus particulièrement dans les circuits intégrés à semiconducteurs, on sait que des régions à isolation diffusée, doivent être formées plus profondément que les autres régions diffusées. Avec les procédés connus, plusieurs étapes de diffusion sont employées pour former ces régions diffusées avec des profon-35 deurs différentes mais les conditions de diffusion doivent être contrôlées à chaque étape ce qui rend le procédé compliqué et coûteux. On a aussi proposé un procédé de bombardement ionique pour obtenir des régions diffusées à profondeur variable. Cette méthode 40 conduit cependant à des dispositifs présentant des caractéristiques 70 11143 2 2037281 électriques défectueuses dûes en particulier aux défauts du réseau. cristallin formées dans le corps semiconducteur. Un des buts principaux de l'invention est de proposer une méthode perfeetionnée pour, la fabrication de dispositifs semicon-5 ducteurs. . Un autre but est*de proposer une méthode perfectionnée pour diffuser sélectivement une impureté dans un semiconducteur cristallin. Un autre but de l'invention est de proposer tin procédé de fa-10 brication d'au moins deux régions de. profondeur différente dans un corps semiconducteur commun et les produits obtenus avec ce procédé. Un autre but de la présente invention est un procédé de fabrication d'au moins deux transistors dans lesquels les largeurs de 15 base entre la région émettrice et la région collectrice sont différentes l'une de l'autre, et les transistors produits selon cette méthode. . Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé de fabrication d'au moins deux résistances diffusées, la profondeur de 20^ diffusion de l'une étant différente de la profondeur de l'autre, et des résistances obtenues par ce procédé. Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé de fabrication de régions diffusées pour isoler des éléments les uns des autres dans tin dispositif semiconducteur intégré.. 25 Ces buts ainsi que d'autres et les avantages de la. présente invention seront évidents à l'homme de l'art à la lecture de la description et des revendications ci-dessus se référant aux dessins annexés. Selon la présente invention une région diffusée dans un semi-30 conducteur est obtenue par les étapes suivantes a) un élément qui n'affecte pas le type de conductivité d'un substrat semiconducteur et qui a tin rayon cristallin différent de celui de 1'élément formant la structure.cristalline cubique du substrat semicondueteur, est diffusée dans le substrat semiconduc- 35 teur pour former une première région diffusée. b) une impureté déterminant, le type de conductivité est diffusée dans là première^ régiôn diffusée., . : . / , Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, un élément de la Colonne IV (sauf le silicium) de la table périodique, tel 40 que le germanium, l'étain, le. titanium, le zirconium, le hafnium 70 11143 3 2037281 ou ie plomb est sélectivement diffusé dans un corps monocristallin de silicium jusqu'à une profondeur prédéterminée pour former une première région diffusée et ensuite une impureté active ou déterminant le type de conductivité telle que le bore, l'aluminium, 5 le gallium, l'indium, l'arsenic, l'antimoine ou le phosphore est diffusé dans ladite première région diffusée avec un élément de la Colonne IV de la table périodique et aussi en même temps dans une seconde région du corps en silicium ou l'élément de la Colonne IV n'a pas été diffusé. Dans ce procédé la diffusion de l'im-10 pureté active est favorisée par l'existence de l'élément de la Colonne IV diffusé dans la première région ce qui fait que l'impureté active est diffusée plus profondément dans la première région que dans la deuxième région du corps en silicium. L'explication ci-dessous est présentée comme hypothèse pour 15 expliquer ce phénomène sans que l'inventeur ne soit lié par la véracité d'une explication théorique quelconque : O Le rayon ionic du silicium est 1,7 Angstroms (A), les rayons ioniques du germanium, étain, titanium, zirconium, hafnium et o o o o piomb étant respectivement égaux à 1,22 À, 1,40 A, 1,44 A, 1,58 A, © O 20 1,56 A. et 1,44 A. La différence entre les rayons ioniques et celui du silicium est donc +0,05A, +0,23A, +0,27A, +0,4LA, +0,39A et Oe +0,27A respectivement. Lorsqu'un tel élément est introduit dans un corps monocristallin en silicium avec une certaine concentration, il se produit dans ce corps une tension interne avec expansion, 25 contraction, dilatation ou gonflement du réseau cristallin de la structure cubique de silicium. L'énergie d'activation pour la diffvision d'une impureté dans un corps cristallin est définie comme une fonction de la constante dé réseau du corps. De même la vitesse de diffusion- d'une impureté 30 dépend de la constante de réseau. XL est par conséquent possible de contrôler la vitesse de diffusion d'une impureté ou encore de rendre la vitesse de diffusion d'une impureté différente partiellement dans un corps monocristallin par le contrôle de la constante de réseau ou en rendant la constante de réseau partiellement 35 différente dans le corps. La diffusion de germanium ou d'étain dans un corps monocristallin de silicium favorise la diffusion ultérieure d'une impureté active grâce aux contraintes internes qui résultent de la première diffusion. 40 Ces buts, caractéristiques et avantages seront maintenant 70 11143 4 2037281 décrits avec plus de détails avec référence aux dessins annexés concernant des modes préférés de réalisation pratique de l'invention. Parmi ces dessins : Les figures l(a) à l(e) sont des vues en coupe représentant 5 une portion d'une série de dispositifs à semiconducteur au cours des étapes de fabrication par le procédé selon l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe illustrant des variantes du procédé selon l'invention. La figure 4 est une courbe illustrant la distribution de la 10 concentration d'impureté dans un dispositif selon l'invention. Les figures 5, 6(a) et 7 sont des vues schématiques montrant un appareil convenant à la mise en oeuvre de l'invention. La figure 6(b) est un graphique illustrant la distribution désirable de la température de chauffage dans l'appareil selon la 15 figure 6(a). La figure 8 est une vue en perspective d'un dispositif semiconducteur selon l'invention. . ~ \ • Les figures 9(a) à 9(f) et 10(a) à 10(e) sont des vues en coupe représentant respectivement une portion d'un circuit intégré 20 et un transistor PNP, durant les phases de fabrication selon ' l'invention. • • " La figure Ï14a) est une vue schématique d'un circuit montrant un dispositif à effet de champ du type porte isolée muni de moyens de protection 25 et la figure lï(b) est une vue en coupe d'un transistor à effet de champ du type à porte isolée, produit selon l'invention. Exemple 1 : les phases principales de la fabrication de dispositifs semiconducteurs selon l'invention avec un mode de réalisation particulier pour des transistors NPN à silicium formés dans 30 un substrat monocristallito commun sont • illustrées par les figures l(a) à l(e). . r - Au début, comme le montre la figure l(a) un substrat de silicium monocristallin 12 .comporte une surface principale recouverte d'un film isolant de protection 14, par exemple un.film d'oxyde O 35 de silicium d'épaisseur de 50.000 à 60.000 A, avec une ouverture \ 16 permettant d'exposer Une partie de la face principale du substrat 12. Le film 14, en oxyde de silicium par exemple, peut être réalisé par divers moyens bien connus dans l'art, par exemple par traitement électrochimique ou par chauffage du substrat à une 40 tempérât lire comprise entre 900"°C et 1300°C en atmosphère oxydante. 70 11143 5 2037281 L'ouverture 16 peut être formée dans le film 14 par une technique classique de photogravure. Ensuite, comme montré par la figure l(b), un élément de la Colonne IV de la classification périodique des éléments, par exem-5 pie du germanium, du titanium, de 1*étain, du zirconium, du haf-nium ou du plomb est diffusé sélectivement dans le substrat 12 à travers l'ouverture 16 pour former une première région diffusée 18, cette diffusion pouvant être réalisée par diverses méthodes mentionnées ci-dessus. Dans cette phase de diffusion* un nouveau 10 film fin d'oxyde consistant essentiellement d'oxyde de silicium (non représenté sur la figure l(b)) est formé sur la surface de la première région 18. La région 18 a un type de conductivité identique, de type N, que celui du substrat 12 car un tel élément n'affecte pas le type de conduction de la région dans laquelle il 15 est diffusé. H est désirable que la concentration superficielle d'un tel élément dans la première région diffusée 18 ne soit pas inférieure à 10 atomes par car. Selon de nombreuses expériences, il a été trouvé qu'une concentration superficielle de plus de 10"'"8 atomes/cm^ est encore pré-20 férable. Dans la figure 10(b) la ligne en pointillé 20 représente l'interface entre le substrat 12 et la région diffusée 18 qui est définie comme étant la limite dans laquelle un tel élément est inclu avec une concentration de 10^ atomes/cm^. 25 Dans ce mode de réalisation particulier, du germanium est diffusé dans le substrat 12 pour former la région diffusée 18 avec une concentration superficielle d'environ 102"*" atomes/cm^, la limite 20 se trouvant à environ 5 microns sous la surface principale du substrat. Ainsi la profondeur de la région diffusée 18 est de 30 l'ordre de 5 microns. XL faut aussi noter que le film d'oxyde de O silicium 14 doit avoir une épaisseur d'au moins 40.000 A pour masquer la diffusion de germanium. Ainsi, comme le montre la figure l(c), les ouvertures 22 et 24 sont formées dans le film 14, comprenant le nouveau film d'oxyde de silicium, à l'aide de tech-35 niques de photo-gravure classiques, dans le but d'exposer partiellement la surface de la première région diffusée .(18) et une autre région de la face principale du substrat 12 dans laquelle la première région 18 n'a pas été diffusée. Comme le montre la figure l(d) une impureté déterminant une 40 conductivité du type P, telle que par exemple le bore, est diffusée 70 11143 6 2037281 dans la première région diffusée 18 et dans le substrat 12 à travers les ouvertures 22 et 24 pour former les régions 26 et 28 du type P, ce par des méthodes classiques de diffusion. Dans cette phase, l'iapureté telle que le bore est diffusée 5 beaucoup plus profondément dans la première région 18 que dans l'autre région du substrat 12 grâce à 1-'existence d'un élément tel que lé gexroanium ou l'étain qui favorisent la diffusion du bore ainsi qu'expliqué plus haut. Au cours de cette phase aussi, de nouveaux films d'oxyde 34 et 36, consistant essentiellement 10 en oxyde de silicium, sont formés sur la surface exposée par les ouvertures 22 et 24. Dans la figure l(d), 30 et 32 montrent les jonctions P-N définies entre les régions diffusées de type P et le substrat 12 de type N, montrant la différence entre la profondeur de diffu-15 sion des régions 26 et 26. Dans cet exemple particulier, du bore a été diffusé dans le substrat 12 chauffé à une température de l'ordre de 1200°C Jusqu'à une profondeur d'environ 2 microns dans la région 28 et à une profondeur d'environ 5 microns dans la région 26, la différence étant d'environ 3 microns, la concentra-20 tion superficielle étant d'environ ÎCT^ atomes/cm^. Ensuite des ouvertures (non illustrées sur les figures) sont de nouveau formées dans le film comportant ces couches d'oxyde nouvellement formées 34 et 36, afin d'exposer partiellement la surface principale des régions diffusées 26 et 28 du type P, et 25 par des méthodes de diffusion classiques, une impureté du type N, telle que par exemple le phosphore, l'antimoine ou l'arsenic, est diffusée sélectivement dans lesdites régions P 26 et 28 à travers les ouvertures pour former des régions 38 et 40 de type N comme le montre la figure l(e). Dans cette phase de diffusion, il faut 30 remarquer que les régions 38 et 40 du type N sont formées avec substantiellement les mêmes profondeurs .tandis que la région 38 comporte un élément tel que le germanium. . L'hypothèse suivante est présumée être une des raisons principales des phénomènes observés : puisque le bore et le germanium 35 sont déjà inclus dans la région 26 dans la phase de la figure * O l(d) et que le rayon, ionique du bore est égal- à 0,88 A c'est-à- o dire une différence de -0,34 & par rapport au silicium. Le réseau expansé résultant de la diffusion du germanium est contracté par la diffusion du bore. 40 En d'autres tenues, le réseau expansé est compensé par la dif 70 11143 7 2037281 fusion du bore et la constante de réseau dans la région 26 devient presque la- même que celle du substrat de silicium, flans ce mode de réalisation le phosphore est diffusé dans les régions 26 et 28 du type P à travers les ouvertures et les régions 38 et 40 5 du type N d'épaisseur d'environ un micron sont ainsi formées. Finalement, des ouvertures sont réalisées dans le film 14, comportant le film d'oxyde nouvellement' formé, pour exposer partiellement la surface des régions 38, •26, 40 et 28, et des contacts métalliques, par exemple des contacts en aluminium &2, 44» 10 46 et 48 sont déposés, comme le montre la figure l(e), par des méthodes classiques d'évaporation de métal et de photo-gravure. Ainsi, deux transistors T-^ et du type NPN sont fabriqués dans le substrat semiconducteur commun 12, et comportant des régions émettrices 38 et 40 du type N, des bases 26 et 28 du type P et 15 des collecteurs 50 et 52 du type N. Gomme le montre la figure l(e), il faut remarquer que les transistors et ont dés largeurs de base et Wg différentes, c'est-à-dire que le transistor a une' base de largeur d'environ 4 microns tandis que le transistor T2 a une base de largeur W2 d'environ 1 micron. peut 20 être utilisé comme transistor dé puissance tandis que T2 peut être employé en tant que transistor pour' signaux de haute fréquence. Bien que dans ce mode de réalisation, les moyens pour isoler les transistors l'un de l'autre, ne sont pas illustrés en vue de simplifier la description, de tels moyens peuvent être formés-25 dans le substrat 12 entre, les collecteurs 50 et 52 par utilisation de techniques classique ou des techniques mentionnées ci-dessus. Par exemple on peut employer une isolation diélectrique ou une isolation par jonction PN. Les méthodes de diffusion d'un élément de la Colonne IV, tel 30 que le germanium ou 1*étain, dans un substrat de silicium seront décrites ci-après en se référant aux figures 5 à 7* H est très pratique d'utiliser des halogénures de silicium tels que le GeCl^, GeBr^ ou encore les oxydes, par exemple du Ge02 ou GeSi, en tant que source d'impureté pour diffuser le germanium dans le 35 substrat de silicium, et d'utiliser les halogénures d'étain tels que le SnCl^ pour diffuser 1'étain dans le substrat de silicium. A - Un appareil convenable pour diffuser le germanium ou l'é-tain, par utilisation de GeCl^, GeBr^ °u le SnCl^ en tant que source d'impureté, est illustré par la figure 5. -40 L'appareil comporte un four 60 à tube de diffusion ouvert, 70 11143 8 2037281 contenant un tube de quartz allongé 62, l'extrémité gauche du tube étant montrée en tant qu'extrémité d'entrée. Un réservoir 66 contenant du GeCl^, GeBr^ ou du SnCl^ est maintenu à une température d'environ 0°C par un isolant thermique. L'azote gazeux est 5 fourni dans le réservoir et le gazeux saturé par le GeGl^, GeBr. ou le SnCl, est introduit dans le tube 62 avec un gaz por-4 4 teur comportant de l'azote et de l'oxygène. Dans le tube 62 des plaquettes semiconductrices sont disposées sur un support en quartz 64 et ces plaquettes sont chauffées à une température com-10 prise entre 1050°G et 1300°C. Avec ces conditions, par exemple, le germanium est diffusé dans la plaquette de silicium avec une concentration de surface en impuretés d'environ 10^" atomes/cm^. Sources d'impureté GeCl^ 15 Gaz porteur ) Ng •"4 litres/mn = ) 02 ?. 0,4 litre/mn Source de gaz 20 à 50 cc/min température des plaquettes 1200°C temps de diffusion 1 heure 20 Ces conditions doivent être modifiées en fonction de la concentration de surface désirée et/ou en fonction de la profondeur de diffusion. B - L'appareil convenable pour la diffUsio.n de germanium, en utilisant du GeO^ en tant que source d'impureté, est illustré par 25 les figures 6(a) et 6(b). La source d'impureté GeOg est chargée sur une nacelle en quartz 68 et un porteur gazeux comportant un mélange de Ng et 0^ est soufflé dans l'extrémité ouverte du tube de quartz 62. Il est souhaitable de garder dans le tube 62 une distribution de tempéra-30 ture telle que celle illustrée par la figure £(b). La partie où se trouve la nacelle 68 est chauffée à une température de l'ordre de 600°C par un premier dispositif de chauffage, l'autre partie où sont disposées les plaquettes semiconductrices étant chauffée à une température de l'ordre de 1200°Û par un second dispositif de 35 chauffage. • C - Un appareil convenant pour la diffusion du- germanium avec utilisation d'une poudre, consistant essentiellement en alliage de GeSi en tant que source d'impureté, est illustré par la figure 7. 40 Le four comporte un tube fermé 70. La poudre consistant essen 70 11143 9 2037281 tiellement en alliage de GeSi et les plaquettes de semiconducteur sont disposées dans des nacelles 72 et 74 respectivement. Il est préférable de garder la pression de vapeur dans le tube 70 à une valeur d'environ 10"*^ mmHg et de chauffer les plaquettes à 5 environ 1200 °C. XL est à remarquer que la composition de la source d'impureté GeSi peut être changée en fonction de la concentration de surface désirée pour la région diffusée comme indiqué par le tableau suivant ; Concentration de surface de 1'impureté ^ (atomes/cnr) Composition du GeSi [% atomique) Ge Si 1021 1020 1019 10 1 0,1 90 99 99,9 Exemple Z : Se référant maintenant aux figures 2» 3 et 4 oh va décrire une * variante du procédé selon l'invention. Le procédé de fabrication selon l'exemple n® 2 est le même 20 que celui de l'exemple n° 1 sauf en ce qui concerne la phase de diffusion du bore illustrée par la figure l(d). Dans la phase de diffusion du bore dans l'exemple n® 1 le bore est diffusé dans le substrat 12 jusqu'à une profondeur de l'ordre de 2 microns et dans la preaière région 18 jusqu'à une profondeur 25 de .l'ordre de 5 microns. Dans le présent exemple 2 le bore est diffusé plus profondément ou moins profondément que dans 1'exemple 1. Comme indiqué par la figure 2, lorsque le bore est diffusé dans le substrat 12 jusqu'à une profondeur de 1 micron, le bore est 30 diffusé dans la région 18 jusqu'à uns profondeur de 4 microns. D'autre part, comme indiqué par la figure 3, lorsque le bore est diffusé dans le substrat 12 jusqu'à une profondeur de 4 microns, ce bore est diffusé dans la région 18 jusqu'à une profondeur de 6 microns. 35 La différence D^ (= 2 microns) est inférieure à la différence ,0g (= 3 microns) de la figure 2. Selon ces expériences, il est à noter que la différence D peut être contrôlée en diffusant une impureté telle que le bore dans le substrat 12 ou la première région 18 jusqu'à îme profondeur déterminée. XL est aussi à noter 40 que si on désire une plus grande différence de profondeur de 70 11143 10 2037281 diffusion, une impureté telle que le bore doit être diffusée dans la région 18 jusqu'à la profondeur de la limite 20 pour le germanium ou avec substantiellement la même profondeur que pour la première région. Cette description sera aisément comprise en se 5 référant à la figure 4 qui illustre la distribution de la concentration d'impureté dans la première région dans laquelle un élément tel que le germanium ou 1'étain a déjà été diffusé. Dans la figure 4 les points E, S et T désignent les positions de la jonction FH formée par la diffusion de bore dans la première région 10 18 du type N et le point Q désigne la position de la limite pour la première région 18 où.le germanium est en quantité non inférieure à 10^ atomes/cm^. Exemple } : Des résistances diffusées multiples, au moins deux de ces résistances ayant des profondeurs de diffusion différentes, 15 sont fabriquées dans un substrat commun par des phases identiques à celles de l'exemple 1 (figures l(a) à l(d)). Plus précisément, au lieu de la phase de diffusion d'émetteur (figure l(e)), deux ouvertures sont formées séparément dans chacun des films d'oxyde 34 et 36 nouvellement formés (figure l(d)} 20 et des contacts métalliques sont alors disposés pour obtenir deux résistances diffusées 26 et 28 qui sont à profondeur de diffusion différente. Exemple 4 : En se référant à la figure 8 on va décrire la fabrication selon l'invention d'un transistor PNF latéral. Le transis-25 tor latéral PNP est aussi fabriqué selon les phases des figures l(a) à l(d) de l'exemple 1 sauf en ce qui concerne'la forme de la première région diffusée 18. Dans la figure l(a) une ouverture 16 est réalisée avec une forme annulaire dans le film 14 et alors le germanium ou 1*étain est diffusé dans le substrat 12 par cette 30 ouverture 16 pour former une première région annulaire 18 illustrée par la figure 8. Des ouvertures 22 et 24 sont alors formées dans le film 14 sur la première région diffusée 18 et sur la face principale du substrat entourée par la première région annulaire 18 respectivement. 35 Après cela une électrode d'émetteur 80 et Une électrode de collecteur 82 sont réalisées par des techniques connues de photogravure et évaporation de métal. Une électrode de base peut être formée sur la surface du fond ou sur la face principale du substrat 12. Le transistor ainsi produit présenter de bonnes caracté-40 ristiques électriques et en particulier un fort coefficient 70 11143 n 2037281 d'amplification de courant. Exemple 5 î. Une variante de procédé selon l'invention pour la fabrication d'un circuit intégré semiconducteur va maintenant être décrit avec référence aux figures 9(a) à 9(f)« 5 Au début, ime face principale d'un substrat monocristallin 90 en silicium à conductivité du type P est recouverte par un film isolant 92 tel que par exemple un film d'oxyde de silicium o de 5000 à 7000 A d'épaisseur. Une ouverture 94 ayant la forme d'un réseau est formée dans le film 92 et du germanium ou de l'é-10 tain est diffusé sélectivement dans le substrat 90 pour former une première région diffusée 96 ayant une profondeur d'environ 3 microns avec une concentration de surface non inférieure à 10^ atomes/cm^ (figure 9(a))• Dans cette étape de diffusion un nou--• veau fin film d'oxyde est formé sur la surface du substrat exposé 15 par l'Ouverture 94» Le film isolant 92 comportant le film d'oxyde nouvellement formé est ensuite enlevé par décapage et la face principale du substrat est nettoyée. Une couche épitaxiale 100 de silicium du type N d'environ 10 microns d'épaisseur est déposée sur la surface principale comme le montre la figure l(b). 20 Dans cette étape la diffusion de l'élément précédemment diffusé tel que le germanium ou l'étain peut avoir lieu dans la région à l'intérieur de la couche épitaxiale 100. Un film isolant 102 tel qu'un film d'oxyde de silicium est de nouveau formé sur la surface de la couche épitaxiale 100 avec une épaisseur de l'or- O 25 dre de 5000 à 7000 A. Ensuite, comme le montre la figure 9(a.) une ouverture 104 est formée dans le film 102 avec la forme d'un réseau pour exposer partiellement la surface de la couche épitaxiale juste au-dessus de la première région diffusée 96 et à travers l'ouverture 104 un élément tel que le germanium ou 1'étain est 30 diffusé dans la couche épitaxiale 100 pour faire une seconde région diffusée 106 avec une concentration de surface non inférieure à 10^8 atomes/cm^ pour prendre contact avec la première région 96. Dans l'étape de diffusion un nouveau film d'oxyde 108 est formé sur la surface de la seconde région. Ainsi on crée une ré-35 gion épitaxiale 107 de type N entourée par la première région 96 et la deuxième région 106. Ensuite, comme le montre la figure 9(d), des ouvertures 109 et 111 sont formées dans le film d'oxyde, qui comprend le nouveau film d'oxyde, pour exposer partiellement une partie de la surfa-40 ce de la couche épitaxiale 100 entourée par l'ouverture 109. Une 70 11143 2037281 impureté du type P telle que le bore est diffusée sélectivement dans le matériau semiconducteur à travers ces ouvertures 109 et 111. H est noté que dans cette étape de diffusion le bore est diffusé beaucoup plus profondément dans la deuxième région diffu-5 sée 106 que dans la couche épitaxiale 100, de manière que la région 110 du type P d'environ 13 microns en contact avec le substrat 90 du type P et une région 112 du type P d'environ 3 microns soient formées dans la même phase. Dans cette étape de fins films d'oxyde sont réalisés sur la surface exposée des matériaux semi-10 conducteurs. Comme le montre la figure 9(e), des régions 116, 118, 120 et 122 sont alors formées par diffusion sélective de phosphore à travers les ouvertures nouvellement formées dans le film 102. Finalement, comme illustré par la figure 9(f), des contacts métal-15 liques par exemple des contacts en aluminium 124, 126, 128, 130, 132 et 134, sont réalisés sur les régions diffusées 120, 116, 112, 122., 118 et 114 respectivement à l'aide de techniques d'évapora-tion de métal, formant ainsi deux transistors. La région diffusée 110 du type P sert à isoler les transistors 20 l'un de l'autre. Si on désire une faible résistance de collecteur, une couche enterrée 98 de type N doit être réalisée dans le substrat ainsi qu'illustré par les figures 9(a) à 9(f). Exemple 6 : Les figures 10(a) à 10(e) illustrent un procédé de fabrication d'un transistor PNP selon l'invention. 25 Comme le montre la figure 10(a), une couche épitaxiale 142 de type P~ est d'abord réalisée avec une épaisseur d'environ 5 microns sur une surface de substrat monocristallin 140 de silicium du type P"; un film isolant 144* un film d'oxyde de silicium par O exemple d'environ 5000 à 8000 A d'épaisseur, est réalisé sur la 30 surface principale de la couche épitaxiale 142 avec une ouverture annulaire 146. Comme le montre la figure 10(b) du germanium ou de 1'étain est ensuite diffusé sélectivement dans la couche 142 à travers l'ouverture 146 pour former une première région diffusée 148 d'épaisseur de 7 microns environ et de concentration de sur- n Û o 35 face non inférieure à 10 atomes/çm . Au cours de cette phase un nouveau film fin 150 d'oxyde est formé sur la surface de cette région. Alors, comme le montre la figure 10(c-) une ouverture 152 est réalisée dans le film 144 pour exposer la partie centrale de la face principale de la couche 40 épitaxiale 142 et une impureté du type N, l'arsenic ou l'antimoine 70 11143 13 2037281 par exemple, est alors diffusée à travers l'ouverture 152 pour former une région diffusée 154 de type N ayant une épaisseur d'environ 2,5 microns. Un nouveau film mince d'oxyde de silicium 156 recouvre la surface de la région 154» Deux ouvertures 158 et 160 5 sont réalisées dans le film 144 pour exposer la surface de la première région 148 ayant une forme annulaire et la surface 154 du type N. Ensuite du bore est diffusé à travers les- ouvertures 158 et 160 pour former en même temps d'une part une région diffusée 162 10 du type P+ et d'épaisseur d'environ 7 microns et d'autre part une région émettrice 164 du type P d'épaisseur d'environ 7 microns. Au cours de la même étape de nouveaux films minces d'oxyde de silicium sont formés sur la surface de la région du' type P+ • 15 Enfin, ainsi que le montre la figure 10(e), une électrode métallique formant collecteur 166, une électrode métallique formant émetteur 168 et une électrode métallique 170 formant base sont obtenues pour former un contact ohmique avec respectivement les régions 162, I64 et 154. 20 Dans une telle structure de transistor "PNPg la région annulaire 162 du type P+ empêche la couche canal formée par le film 144 d'influer défavorablement sur les caractéristiques électriques variées du transistor. De plus toutes les électrodes» métalliques peuvent être obtenues sur une surface principale commune puisque 25 la région 162 du type P+, reliée au substrat 140, est" obtenue très facilement par le procédé selon l'invention. Exemple 7 ï La figure 11(a) montre un circuit d'un transistor à effet de champ du type à porte isolée, muni de moyens de protection. Le procédé et le produit obtenu seront décrits sise réfé» 30 rant à la figure 11(b). Le transistor est fabriqué selon les étapes suivantes : " - recouvrement d'une face principale d'un substrat 180 de silicium du type N par un film isolant 182, par exemple'un film d'oxy- O : de de silicium d'environ 5000 A; 35 - réalisation d'une paire d'ouvertures pour une source et une région d'écoulement dans le film; - diffusion de germanium ou d'étain dans le substrat 180 à travers lesdites ouvertures et formation d'une paire de premières régions 184 et 186 d'environ 3 microns de profondeur; 40 - recouvrement des ouvertures par tin mince film d'oxydé; 70 11143 u 2037281 - formation de trois ouvertures dans le film qui comporte un nouveau film d'oxyde, pour exposer partiellement la surface de ladite paire de régions diffusées 184 et 186 et une autre portion de la principale face du substrat où les premières régions n'ont pas 5 été formées; - diffusion de bore.à travers les ouvertures dans la paire de régions 184 et 186 et dans l'autre portion en même temps réalisant ainsi des régions diffusées du type P, respectivement 188, 190 et 192; 10 - réalisation d'électrodes métalliques 194, 196, 198, 200 et 202 à des emplacements prédéterminés; - liaison électrique d'une électrode de commande avec l'électrode métallique 200 formée sur la région 192. Dans ce mode de réalisation il est fortement préférable de réa-15 liser la région 192 de type P avec une profondeur très faible, par exemple non supérieure à 0,5 micron, dans le but d'abaisser la tension de claquage de la jonction FN 193» tension pouvant Ôtre de 20 à 40 volts par exemple. Le bore est diffusé très profondément dans les régions 184 et 186 diffusées avec du germanium 20 ou de 1*étain (profondeur de 2,5 à 3 microns par exemple) et moins profondément (0,3 à 0,5 micron par exemple) dans le substrat. Ainsi que mentionné plus haut, des régions diffusées à profondeurs différentes peuvent être aisément obtenues au même moment 25 par la même étape du procédé; la différence entre les profondeurs de diffusion est gardée égale à une valeur prédéterminée par fixation de la quantité de la profondeur et/ou de la surface de l'impureté ne déterminant pas le type de conductivité. De plus, il faut noter que l'impureté déterminant le type de 30 conductivité ne doit pas être obligatoirement diffusée sélectivement dans la région diffusée. Par exemple, dans le cas où une seconde impureté déterminant le type de conductivité est diffusée dans la surface principale d'un substrat semiconducteur comportant la surface de la région 35 diffusée par l'élément, une jonction PN ayant des profondeurs différentes suivant les endroits et formée entre la région du second type de conductivité et le substrat. Pour simplifier la description, les exemples spécifiques présentés ci-dessus, comportaient un corps cristallin en silice 40 utilisé pour former le substrat; dans le cas où le substrat est 70 11143 15 2037281 un corps en germanium, lTimpureté non-déterminante du type de conductivité peut être le silicium, le carbone, 1 *étain,. le_tItanium, le zirconium, le plomb ou le hafnium ou tout élément de la Colonne IV de la table de classification périodique des éléments (sauf le germanium). H va de soi que 1*on peut, sans sortir du cadre de la présente invention, apporter toute modification aux formes de réalisation qui viennent dfêtre décrites. 70 11143 16 2037281 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant les étapes suivantes : a) diffusion dans ion corps semiconducteur monocristallin d'un 5 élément chimique qui n1affecte pas le type de conductivité dudit corps et qui présente un rayon ionique différent des rayons ioniques des éléments constituant ledit corps, afin, de former une première région diffusée dans ce corps; et b) diffusion d'une impureté, déterminant le. type d.e conductivité, 10 dans ladite première région diffusée pour former une seconde région diffusée. 2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la première région diffusée a une concentration de surface de cet élément non ni A inférieure à 10 atomes/cnr. • 15 3 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la seconde région diffusée a substantiellement la même profondeur que la première région diffusée. 4 - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant les étapes suivantes ï 20 a) formation d'une première région diffusée par diffusion sélective dans une portion d'un corps semiconducteur cristallin d'un élément chimique choisi parmi les éléments du groupeIV de la table de classification périodique. b) formation d'une seconde et d'une troisième région diffusée par 25 diffusion d'une impureté déterminant le type de conductivité respectivement dans ladite première région diffusée et dans une autre portion dudit corps différente de la portion comportant ladite première région. 5 - Procédé selon la revendication 4 dans lequel la première 30 région diffusée présente une concentration de surface dudit élé- -ï A O ment non inférieure à 10 atomes/cnr. 6 - Procédé selon la revendication 4 dans lequel la seconde région diffusée présente substantiellement la même profondeur que la première région diffusée. 35 7 - Procédé selon la revendication 4 dans lequel ledit corps \ semiconducteur a un premier type de conductivité, ladite impureté présentant un second type de conductivité, des jonctions PN étant définies entre lesdites première et seconde régions diffusées et ledit corps. 40 8 - Procédé selon la revendication 7 comportant en outre lés 70 11143 17 2037281 étapes suivantes : c) diffusion sélective d'une impureté déterminant le type de conductivité dans lesdites seconde et troisième régions pour y former respectivement une quatrième et une cinquième région diffu-5 sée, des jonctions PN étant ainsi formées entre lesdites quatrième et cinquième régions diffusées et lesdites seconde et troisième régions diffusées. 9 - Procédé selon la revendication 4 dans lequel ledit corps semiconducteur consiste essentiellement en silicium, ledit élé- 10 ment chimique étant choisi dans le groupe formé par le germanium et 1'étain. 10 - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur à partir d'un corps cristallin semiconducteur présentant une face principale recouverte d'un film isolant, comportant les étapes 15 suivantes : a) formation d'une première ouverture pour exposer partiellement une première portion de ladite face principale du corps. b) diffusion dans, ledit corps à travers la dite première ouverture d'un élément chimique choisi dans le groupe IV de la table 20 de classification périodique des éléments, pour former dans ce corps une première région diffusée, la surface exposée étant alors recouverte aussi d'un second film isolant nouvellement formé. c) formation d'une seconde et d'une troisième ouverture dans ledit film isolant comportant ledit second film isolant pour expo- 25 ser. partiellement, respectivement la surface de ladite première région diffusée et une seconde,portion de la face principale dudit corps à l'endroit où ladite première région n'a pas été formée; et d) diffusion d'une impureté déterminant le type de conductivité 30 dans ledit corps à; travers lesdites seconde et troisième ouvertures pour y former une seconde et une troisième régions diffusées, la surface desdites seconde et troisième régions diffusées étant alors couvertes respectivement avec un troisième et un quatrième films nouvellement formés. 35 11 - Procédé selon la revendication 10 dans lequel lédit corps consiste essentiellement en silicium, ledit film isolant comportant un second film isolant consistant essentiellement en oxyde de silicium et ledit élément chimique est choisi dans le groupe formé par le germanium et 1'étain. 40 12 - Procédé selon la, revendication 10 dans lequel la première 70 11143 18 2037281 région diffusée a une concentration de surface dudit élément non inférieure à 10^"® atomes/cm^ et la seconde région diffusée a substantiellement la même profondeur que la première région diffusée. 13 - Procédé selon la revendication 10 comportant en outre les 5 étapes suivantes î e) formation d'une quatrième et d'une cinquième ouverture dans ledit film comportant lesdits second et troisième films pour exposer partiellement la surface respectivement de ladite seconde région et la surface de ladite troisième région. 10 f) diffusion d'une impureté déterminant un type de conductivité, différente de l'impureté de l'étape (d), dans lesdites seconde et troisième régions à travers lesdites quatrième et cinquième ouvertures pour former une quatrième et une cinquième régions, g) réalisation de contacts ohmiques reliés aux surfaces desdites 15 seconde, troisième, quatrième et cinquième régions diffusées. 14 - Procédé selon la revendication 13 dans lequel ledit corps consiste essentiellement en silicium, ledit film isolant comportant lesdits second et troisième films consiste essentiellement en oxyde de silicium et ledit élément chimique est choisi parmi 20 le groupe formé par le germanium et 1'étain. 15 - Procédé selon la revendication 13 dans lequel la première région diffusée a une concentration de surface dudit élément non inférieure à 1018 atomes/cm^, la seconde région diffusée a substantiellement la même profondeur que la première région diffusée 25 et les quatrième et cinquième régions diffusées ont substantiellement la même profondeur. 16 - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant les étapes suivantes î a) dépôt d'une couche semiconductrice épitaxiale sur la face prin- 30 cipale d'un substrat cristallin semiconducteur. b) formation d'une première région diffusée par diffusion sélective dans ladite couche d'un élément chimique choisi dans le groupe Fî de la table de classification périodique des éléments sauf l'élément constituant ladite couche sémiconductrice. 35 c) formation d'une seconde région diffusée s'étendant à la face principale dudit substrat, par diffusion dans ladite première région d'une impureté déterminànt le type dé conductivité. 17 - Procédé selon la revendication 16 dans lequel la première région diffusée a substantiellement la même profondeur que celle 40 de la couche sémiconductrice déposée. 70 11143 2037281 18 - Procédé selon la revendication 16 dans lequel ledit substrat semiconducteur et la couche semiconductrice consistant essentiellement en silicium et ledit élément chimique est choisi dans le groupe formé par le germanium et 1*étain. 5 19 - Procédé selon la revendication 16 dans lequel la première région diffusée a une concentration de surface dudit élément non inférieure à.; ÎO"1"8 atomes/cm^ et a substantiellement la même profondeur que celle de la couche semiconductrice. 20 - Procédé selon la revendication 16 dans lequel on ajoute 10 les étapes suivantes ; d) diffusion sélective de ladite impureté déterminant le type de conductivité dans la surface de ladite couche semiconductrice dans une portion différente de ladite première région diffusée pour former une troisième région diffusée, les étapes (c) et (d) 15 étant réalisées simultanément. 21 - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant les étapes suivantes : a) dépôt d'une couche semiconductrice superficielle sur la face principale d'un substrat monocristallin semiconducteur. 20 b) formation d'une première région diffusée par diffusion sélective dans ladite couche semiconductrice d'un élément chimique, choisi parmi les éléments du groupe IV de la table de classification périodique des éléments. . c) recouvrement par un film isolant de la surface de ladite cou-25 che semiconductrice y compris la surface de ladite première région diffusée. d) formation d'une première et d'une seconde ouverture dans ledit film pour exposer partiellement la surface de ladite première région diffusée et l'autre surface de ladite couche semiconduc- 30 trice différente en aire de la surface de ladite première région diffusée. e) formation d'une seconde région et d'une troisième région diffusées. par diffusion dans ladite couche semiconductrice d'une impureté déterminant le type de conductivité, à travers lesdites 35 première et seconde ouvertures, ladite seconde région s'étendant jusqu'à la face principale dudit substrat. 22 - Procédé selon la revendication 21 dans lequel ledit substrat semiconducteur et ladite couche semiconductrice consistent essentiellement en silicium, ledit film isolant consistant essen- 40 tiellement en oxyde de silicium, ledit élément chimique est choisi 70 11143 2037281 dans le groupe formé par le germanium et l'étain, ladite première région diffusée ayant une concentration de surface dudit élément non inférieure à 10"1"8 atomes/cm^. 23 - Procédé de fabrication d'un intégré semiconducteur compor-5 tant les étapes suivantes : a) diffusion sélective d'un élément chimique, choisi dans le groupe IV de la table de classification périodique des éléments, dans la face principale d'un substrat semiconducteur ayant un premier type de conductivité pour former une première région dif-10 fusée ayant une structure de réseau sur la face principale dudit substrat. b) dépfit épitaxial d'une couche semiconductrice d'un second type de conductivité, opposé audit premier type de conductivité, sur la face principale dudit substrat, ladite première région à 15 structure de réseau étant recouverte par ladite couche semiconductrice. c) diffusion sélective d'un élément, choisi parmi les éléments du groupe IV de la table de classification périodique des éléments sauf l'élément constituant ladite couche, dans une portion de 20 ladite couche disposée au-dessus de ladite première région à structure de réseau, pour former une seconde région diffusée à structure de réseau reliée à ladite première région dans cette couche semiconductrice, ce qui pewnet de séparer par ladite seconde région à structure de réseau des régions multiples du se-25 cond type de conductivité dans lesquelles ladite seconde région n'a pas été formée. d) diffusion sélective d'une impureté déterminant le premier type de conductivité, dans ladite seconde région diffusée à structure en réseau, ceci pour former une troisième région diffusée, ayant 30 le premier type de conductivité, s'étendant, jusqu'audit substrat, dans ladite couche d'où lesdites régions multiples du second type de conductivité sont électriquement isolées les unes des autres par ladite troisième région à structure en réseau et par ledit substrat du premier type de conductivité. 35 24 - Procédé selon la revendication 23 dans lequel lesdites première et seconde régions diffusées ont une concentration de surface dudit élément non inférieure à 10^ atomes/cm^ et 1018 atomes/cm^ respectivement. 25 - Procédé selon la revendication 24 dans lequel ledit subs-40 trat et ladite couche semiconductrice sont composés de silicium 70 11143 2037281 et ledit élément chimique est choisi dans le groupe formé du germanium et de 1*étain. 26 - Procédé selon la revendication 23 dans lequel l'impureté diffusée dans l'étape (d) est aussi sélectivement diffusée dans 5 les régions séparées du second type de conductivité de ladite couche. 27 - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant les étapes suivantes ; a) préparation d'un substrat semiconducteur d'un premier type de 10 conductivité ayant une résistivité relativement faible et présentant une face principale. b) dépôt épitaa&gl d'une couche semiconductrice du premier type de conductivité- ayant une résistivité relativement forte sur la face principale dudit substrat. 15 c) diffusion sélective dans ladite couche d'un élément chimique du groupe IV de la classification périodique des éléments, sauf l'élément dont est faite la couche semiconductrice, pour former Une première région diffusée s'étendant jusqu'à la face principale dudit substrat. 20 d) diffusion sélective d'une impureté, déterminant un second type de conductivité, dans une portion de la surface de ladite couche, ayant une aire différente de celle de la première région diffusée, formant ainsi une seconde région diffusée dans ladite couche et ayant un second type de conductivité. 25 e) diffusion sélective d'une impureté, déterminant le premier type de conductivité, dans ladite première région pour former une troisième région diffusée ayant le premier type de conductivité et s'étendant jusqu'audit substrat, et dans ladite seconde région pour former une quatrième région diffusée ayant le premier type 30 de conductivité. 28 - Procédé selon la revendication 27 dans lequel la couche déposée est en silicium, l'élément chimique est choisi dans le groupe formé par le silicium et 1'étain et la première région diffusée a une concentration de surface dudit élément non infé- 35 rieûre à 10"*"8 atomes/cm^. 29 - Structure semiconductrice comportant un corps semiconducteur présentant une face principale et une région semiconductrice formée par diffusion d'une impureté déterminant un type de conductivité dans la face principale dudit*corps, ladite région compor- 40 tant un élément chimique diffusé qui'ne modifie pas le type de 70 11143 22 2037281 conductivité dudit corps et qui possède yn rayon ionique différent du rayon de 1*élément constituant le corps. 30 - Structure semiconductrice selon la revendication 29 dans lequel le corps semiconducteur est essentiellement du silicium, 5 l'élément chimique est du germanium ou de 1'étain, ledit élément étant présent dans ladite région avec une concentration non inférieure à ÎQ1^ a tomes/cm-*. 31 - Structure semiconductrice comportant un substrat semiconducteur d'un premier type de conductivité et présentant une face 10 principale, une pranière région diffusée d'un second type de conductivité formée dans une portion de ladite face principale et comportant un élément chimique du groupe 17 de la classification périodique sauf l'élément dont est constitué ledit substrat, et une seconde région diffusée d'un second type de conductivité for-15 mée dams une autre portion de ladite face principale, différente en aire de la première portion, lesdites première et seconde régions définissant des jonctions FN entre ces régions et le substrat. 32 - Structure semiconductrice selon la revendication 31 dans 20 laquelle ledit substrat est en silicium, ledit élément est le germanium ou 1'étain, la concentration de cet élément étant non 1 f\ Q inférieure à 10 atomes/cm-. 33 - Structure semiconductrice selon la revendication 31 comportant en outre une troisième région diffusée du premier type de 25 conductivité formée dans ladite première région et une quatrième région diffusée du premier type de conductivité formée dans ladite seconde région, la profondeur de ladite première région étant supérieure à la profondeur de la seconde région et la profondeur de la troisième région est substantiellement égale à la profon-30 deur de la quatrième région. 34 - Circuit intégré semiconducteur comportant un substrat semiconducteur d'un premier type de conductivité présentant une face principale, une couche semiconductrice d'un second type de conductivité déposée épitaxialement sur ladite face principale, une 35 première région du premier type de conductivité à structure de réseau diffusée dans ladite couche et comportant un élément chimique choisi dans le groupe IV de la classification périodique des éléments sauf l'élément constituant ladite couche, ladite première région s'étendant de la surface de ladite couche à la 40 face principale dudit substrat, ce qui permet d'obtenir une couche 70 1V143 2037281 divisée en régions multiples du second type de conductivité isolés électriquement les unes des autres par ladite première région et ledit substrat du premier type de conductivité; et une deuxième région diffusée du premier type de conductivité formée dans 5 au moins une des régions divisées du second type de conductivité. 35 - Circuit intégré selon la revendication 34 dans lequel ledit substrat et ladite couche sont essentiellement en silicium, 1 Z. la concentration dudit élément étant non inférieure à 10 atomes/ 3 cnr # 10 36 - Dispositif semiconducteur comportant tin substrat semiconducteur d*un premier type de conductivité et de résistivité relativement faible, présentant une face principale, une couche semi-conductrice du premier type de conductivité et de résistivité relativement forte déposé épitaxialement sur la face principale 15 dudit substrat; une première région diffusée du premier type de conductivité et de résistivité relativement faible formée dans ladite couche et comportant un élément chimique choisi dans le groupe IV de la table de classification périodique des 'éléments, sauf l'élément constituant ladite couche, ladite première région 20 diffusée s'étendant de la surface de ladite couche à la face principale dudit substrat; une seconde région diffusée d'un second type de conductivité formée dans une portion de la surface de ladite couche et ayant une aire différente de l'aire de la première région; une troisième région diffusée du premier type de con-25 ductivité formée dans l*dite seconde région et dès électrodes en contact ohmique auxdites première, seconde et troisième régions respectivement• 37 - Dispositif semiconducteur selon la revendication 36 dans lequel ledit substrat est essentiellement en silicium et ledit 30 élément chimique est présent avec une concentration non inférieure à 10*** atomes/cm^ dans la première région diffusée.