Brevet FR2026656A1 — publié le 19700918

La présente invention concerne un procédé pour getteriser des impuretés à diffusion rapide dans des cristaux semiconducteurs» consistant à déposer des couches de getter sur la face arrière de pastilles cristallines destinées à la fabrication de composants à semiconducteurs* 5 Une densité variable de dislocation dans des pastilles monocristalli- nes peut influer très fortement sur la reproductibilité ou 1*efficacité des différentes étapes de la fabrication des composants à semi-conducteurs. Il faut en trouver la raison principalement dans le rôle de réservoir que ces défauts de réseau jouent pour des impuretés à diffusion rapide* De tels phénomènes re— 10 vêtent une importance toute particulière lorsque 1»impureté considérée intervient activement dans le bilan des porteurs de charge du corps à semi-conducteurs* C'est le cas par exemple lorsque du cuivre est présent dans des cristaux d'arséniure de germanium ou de gallitmU Convention concerne un procédé pour supprimer d'une façon simple et 15 rapide d'influence incontrôlable de telles impuretés* L'invention du fait que» pour obtenir une grande surface interne lors du dépôt d'une couche de getter sur la face arrière des pastilles cristallines prévues pour la fabrication des composants à semi-conducteurs, les impuretés diffusant rapidement (atomes étrangers , de cuivre par exemple) sont 20 obligatoirement éliminées si le refroidissement des composants à semiconducteurs est effectué de manière correcte, après la dernière phase du procédé réalisée à une tenpérature élevée. C'est pourquoi le traitement thermique des cristaux se produit dans un intervalle «ie températures, dans lequel la diffusion des défauts introduits par substitution (jonctions pn) est négligeable et dans 25 lequel la diffusion de défauts interstitiels migratoires est cependant encore suffisante pour assurer le passage de ces derniers de la couche limite opposée dans la couche du getter* C'est pourquoi on propose, conformément à l'invention, de fabriquer les couches de getter sous forme microcristalline très pure, pouvant aller 30 jusqu'à la forme amorphe, comme couche mince constituée par une substance spécifique, à partir de produits de réaction de cette substance avec différents métalloïdes ou par une substance spécifique dans laquelle sont incorporés des produits de réaction de ce type. Il est important que de bonnes conditions d'adhérence existent entre la substance de la couche du getter et le substrat semi-35 conducteur, ce qu'on peut obtenir par un traitement préalable approprié de la surface correspondante du substrat. Suivant un exemple de réalisation conforme à l'invention les couches de getter sont obtenues par vaporisation sous vidé* Lorsqu'on utilise des composés binaires comne par exemple des compo-40 sés d'éléments appartenant aux groupes III et V de la classification périodique 69 43692 2 2026656 des élânents, on emploie à cet effet deux sources distinctes de vaporisation pour les différents éléments. Une autre façon de déposer une couche de gette? sous vide poussé (10~^ mng Hg) est celle qui consiste à utiliser le procédé de la "vaporisation—éclair*, c'est-à-dire à vaporiser complètement et instar.---5 tanânent de petites quantités de la substance du composé semiconducteur* Mais on peut choisir aussi un procédé utilisant un gaz réactionnçî pur, par exemple par pyrolyse de composés initiaux décomposables de façon appropriée et facilement volatilisables* Il est possible également d'utiliser une réaction chimique de transfert à des températures du substrat relativerr 10 basses* La substance formant la couche du getter, par exemple le siliciun est transférée d'un corps semiconducteur servant de source sur le substrat, au moyen d'un ga? de transport, par exemple l'iode* L'invention est également caractérisée par le fait qu'on fabrique les couches de getter par une réaction interfaciale entre la substance semi» con^ 15 ductrice et la phase gazeuse. Cette méthode est utilisée notamment dans le cae où les couches de gétter formées sont obtenues à partir d'une phase étran» gère microcristalline, pouvant aller jusqu'à être amorphe, mais ne doivent cependant introduire aucune nouvelle impureté* On réalise , à cet effet, avantageusement sur l'envers de la pastille de cristal semiconducteur des couches 20 minces formées de nitrures, d'oxydes ou de carbures de la substance senicon*» ductrice correspondante ou des inclusions de ces derniers dans un matériau particulier* On outre, on peut encore obtenir 1A couche ou le revêtement de geteex-par bombardement ionique de la surface de la pastille de semiconducteur* Il 25 se forme ainsi, dans la profondeur de pénétration des particules chargées, une couche superficielle perturbée sur la pastille cristalline de semiconducteur par laquelle on créé une plus grande surface interne pour capter les atomes étrangers* Conformément à l'invention, la dimension des grains de la substance 30 constituant la couche raince ne doit pas dépasser 1 y . L* effet de getter de la couche est d'autant plus favorisé que l'on s'approche de l'état amorphe* Pour une épaisseur de 200 u de la pastille de substance semi-conductrice, on a trouvé qu'une épaisseur de la couche du getter comprise entre 500 et O 50 000 A, était avantageuse selon la concentration d'impuretés dans le subs» 35 trat et la surface interne de la zone du getter* On peut utiliser indifféremment le procédé conforme à l'invention pour la fabrication de tous les composants à semiconducteurs tels que les transistors, les diodes ou les circuits intégrés, qu'ils soient fabriqués suivant la technique par alliage, la technique mosa ou planar. Le procédé ne tient 40 pas compte du type de substance utilisé et on peut 1* employer aussi bien pour BAD ORIGINAL 43692 3 2026656 "des composés de silicitn, de genaanium, des composés d'élénents des groupes III et V de la classification périodique des éléments ou des composés d1éléments des groupes II et VI de cette classification* K titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif résultant de la mise en oeuvre du procédé* La figure représentée sur le dessin est une coupe d'un cristal de ssmi-conducteur muni d'une couche mince* La référence 1 désigne un cristal semi-conducteur en silicium ayant une épaisseur de 200 u«t la référence 2 désigne la couche de getter ayant une épaisseur de 1/lOv et formée suivant le procédé conforme à l'invention, par example par une décomposition thezaiqae d'un monosiland* 69 43692 4 2026656 REVENDICATICKS 1. Procédé pour getteriser des impuretés à diffusion rapide dans des cristaux semi-conducteurs» consistant à déposer des couches de getter sur la face arrière de pastilles cristallines destinées à la fabrication de composants à semi-conducteurs, caractérisé par le fait qu'on fabrique les couches de getter 5 sous foxme microcristalline, très pure, pouvant aller jusqu'à la forme amorphe comme une couche mince constituée par une substance spécifique» à partir de produits de réaction de cette substance avec différents métalloïdes ou par une substance-spécifique dans laquelle sont incorporés des produits de réaction de ce type» 10 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on fabrique les couches de getter par tue réaction interfaciale entre la substance serai» conductrice et la phase gazeuse* 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'on réalise la couche du getter par dépôt sous vide poussé* 15 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2» 3 caractérisé' par le fait qu'on réalise les couches du getter par pyrolyse de composés appropriés* 5r. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 caractérisé par le fait qu'on réalise les couches du getter au moyen d'une réaction chi» 20 inique de transport à une température du substrat relativement basse* 6* Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5f carae» térisé par le fait qu'on réalise la couche de getter avee un nitrure, un oxyde ou un carbure de la substance saai-conducjbrice appropriée. 7* Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3» 4, 5» 6 carae» 25 térisé par le fait qu'on réalise une couche de getter par bombardement ionique de la pastille de cristal semi-conducteur* 8* Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4» 5, 6, 7 caractérisé par le fait que la grosseur du grain de la substance constituant la couche de getter est inférieure à 1 * 30 9*. Procédé suivant l'une quelconque "des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 caractérisé p#r le fait qu'on dépose la couche de getter sur une épaisseur comprise entre 500 et 50 000 & pour une pastille cristalline de substance de départ de 200 u d'épaisseur. 10* Composant à semi-conducteurs comportant sur sa face arrière une couche de ^ getter réalisé -conformément au procédé suivant l'une quelconque des revendi» cations 1» 2» 3» 4» 5» 6, 7» 8, 9* COPYj