Brevet FR2036702A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne un procédé pour la préparation de jonctions métal/semi-conducteur à barrière de potentiel à l'aide de semi-conducteurs ou semi-isolants polycrisallins sur des supports isolants tels que par exemple le verre ou lacéramique. Une diode à couche mince est constituée dune couche semiconductrice ou isolante qui possède sur une face un contact injecteur et sur l'autre face un contact à barrière de potentiel. la fabrication d'un contact injecteur ne présente pas de difficultés particulières, mais la préparation d'une jonction métal/semi-conducteur à effet de barrière satisfaisant pose des problèmes plus compliqués. le contact à barrière de potentiel peut en principe être mis en place sur le substrat soit avant soit après le semi-conducteur0 En particulier avec les semi-conducteurs à plusieurs constituants, le dépôt qui s'effectue de façon non stoechiométrique, et qui par exemple est d'abord seulement le dépôt d'un constituant, peut empêcher la formation d'un contact à barrière à moins que, par exemple par vaporisation dans un dispositif de vaporisation pratiquement clos, on obtienne un dépit stoechiométrique. L'inconvénient de ce procédé est que la commande contrôlée de l'opération de vaporisation, le masquage du substrat et le changement de substrat présentent des difficultés dans leur réalisation technique. On contact un autre procédé qui permet de réaliser le contact à barrière sous un semi-conducteur à deux constituants en appliquant en couche très mince sur un support refroidi et muni d'un métal approprié, le composant qui se condense tout d'abord plus faiblement, en empochant ainsi une nouvelle vaporisation de ce constituant en le recouvrant d'une couche très mince du semi-conducteur proprement dit et en déposant le semi-conducteur après avoir chauffé à la température nécessaire. Mais on a constaté que les couches très minces qui doivent être mises en place dans ce procédé ne peuvent que difficilement être réalisées de façon reproduisable et que ce procédé nécessite en outre une dépense technologique supplémentaire. Enfin, il est également possible de réaliser la jonction à effet de redressement après avoir mis en place le semi-conducteur, et par conséquent sur le semi-conducteur. L'avantage que présente ce procédé est de permettre d'améliorer les propriétés électriques de la couche de semi-conducteur par un traitement ultérieur. Irais dans ce cas il est nécessaire, en choisissant de façon favorable le contact injecteur, placé par dessous, d'éviter que les propriétés a'injection du contact ne soient affaiblies par la formation d'alliage ou par diffusion. Les procédés suivant lesquels le contact à barrière est réalisé sur le semi-conducteur limitent le nombre de métaux susceptibles d'être utilisés comme contacts injecteurs, car seuls les métaux présentant par exemple un point de fusion relativement élevé ou une diffusion pas trop forte résistent au traitement ultérieur avec le semi-conducteur sans rendre ce dernier inutilisable ou sans perdre leur caractère injecteur. En outre, il est absolument nécessaire d'observer avec une grande précision certaines conditions lors de la préparation de la surface de semi-conducteur et celle de l'électrode de recouvrement, de façon à obtenir des éléments reproduisables. En outre, dans les procédés dits procédés batch", l'aération intermédiaire entratne une contamination de la surface du semi-conducteur, ce qui rend ces éléments inutilisables. La présente invention se propose d'éliminer les inconvénients des procédés connus lors de la préparation de contacts à barrières des-éléments à couche mince et, en particulier, d'abaisser la proportion de mises au rebut tout en utilisant une technologie simple. le problème qui se pose consiste à réaliser un procédé pour la préparation de jonctions métal/semi-conducteur à barrière de po- tentiel pour la fabrication de composants à couche mince dont les opérations qui sont déterminantes pour la qualité permettent une reproduction dans les meilleures conditions possibles. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu dufait que le métal disposé entre le substrat et le semi-conducteur et jouant le rôle de contact à barrière est soumis en même temps que le semi-conducteur à un traitement de recuit. Dans un premier temps, le métal qui forme le contact à barrière est déposé sur la couche de base isolante, puis le semi-conducteur est mis en place à une température qui permet d'escompter des propriétés électriques favorables de la part du semi-conducteur. Immédiatement après la fin de cette opération effectuée à une température supérieure appropriée, on procède à une opération de recuit sous vide.On a constaté que pour un dispositif semi-conducteur utilisant l'or comme contact à barrière et le sulfure de cadmium comme matériau semi-conducteur, l'opération de recuit devra avoir avantageusement une durée a'au moins 5 minutes, lorsqu'il s'agit d'une température de l'ordre de 500oC. De cette façon, d'une part il est porté remède aux défauts de construction dans le semi-conducteur et d'autre part, grâce à la diffusion du métal dans le semi-conducteur, les imperfections qui proviennent par exemple des écarts de stoechiométrie au moment de la condensation sont compensées au moins dans la couche limite du semi-conducteur, ce qui permet la formation d'une jonction métal/semi-conducteur à barrière de potentiel. Pour assurer de façon voulue le déroulement de l'opération, il est nécessaire de maintenir le système à l'abri des substances réactives. En particulier la présence d'oxygène provoque la formation d'oxyde de cadmium. Or ce corps empêche la formation du contact à barrière. Suivant une variante du procédé proposé par l'invention, on effectue en conséquence l'opération de recuit sous atmosphère de gaz inerte, par exemple N2. Enfin, de façon connue en soi, un contact injecteur est déposé sur le semi-conducteur. le procédé suivant l'invention permet également la préparation de jonctions à barrières dans des circuits intégrés comportant des éléments à couche mince et/ou des diodes à couche mince. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la préparation de jonctions métal/semiconducteur à barrière de potentiel lors de la fabrication de composants à couche mince de structure polycristalline à configuration en sandwich ou à clivage dans lequel ie contact à barrière se compose d'un métal appliqué sur le substrat aval. le semi-conducteur et le contact injecteur est réalisé de façon connue en soi, caractérisé en ce que le contact à barrière et le semi-conducteur sont soumis à un traitement thermique commun. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise l'or comme métal pour le contact à barrire et, comme semi-conducteur, le sulfure de cadmium métallisé sous vide, l'opération de requit s'effectuant immédiatement après la mise en place de la couche de semi-conducteur sous vende poussé à une température d'environ 500 C pendant une durée d'au moins 5 minutes. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de recuit s'effectue sous atmosphère de gaz inerte. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour la préparation de jonctions à barrières dans des circuits intégrés avec composants à couche mince et/ou diodes à couche mince.