Brevet FR2088067A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne les dispositifs à semiconducteurs, et plus précisément les procédés pour l'obtention d'une jonction p-n profilée dans les lames de matériauxsemiconducteurs, utilisées pour la fabrication des dispositifs à semi-conducteurs dotés d'anneaux de garde" prévus pour supprimer les phénomènes de percement superficiel. On connaît déjà un procédé pour obtenir une jonction p-n profilée dans une lame en matériau semi-conducteur, possédant une jonction p-n, procédé qui consiste à déposer avec un pinceau sur les bords de la lame une solution d'une substance capable de former dans le matériau de la lame une jonction p-n à un niveau différant de celui de la jonction p-n existante, puis à soumettre la lame à un traitement thermique entraînant la diffusion de la solution dans le matériau de la lame. (Voir la revue soviétique Electritchestvo NO 7, année 966, pp. 56-69). L'inconvénient de ce procédé connu réside dans le fait qu'il est impossible d'obtenir une jonction p-n profilée dans les lames dont le diamètre est inférieur à 5-7 mm. La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient indiqué ci-dessus. L'invention est basée sur le problème de la mise au point d'un procédé permettant d'obtenir, avec une précision suffisante, une jonction p-n profilée dans les lames semiconductricesde faible dimension (0 Ce prdDème est résolu du fait que dans le procédé d'obtention d'une jonction profilée p-n dans une lame en matériau semi-conducteur, du type consistant à déposer à la surface de la lame possédant une- jonction p-n une solution d'une substance capable de former dans le matériau de la lame une jonction p-n, puis à soumettre la lame à un traitement thermique, selon l'invention, avant de déposer ladite solution à la surface de la lame, on dépose, suivant le profil requis de la jonction p-n, une couche de substance protectrice insoluble iwans ladite solution, et après avoir dépose ladite solution sur la lame on sèche celle-ci, puis on dissout la couche protectrice dans un solvant non susceptible de dissoudre ladite substance capable de former une jonction p-n dans la lame. Si la jonction p-n profilée doit être créée dans une lame de atriau seni-conducteur ne possédant pas déjà une jonction p-n, il convient de déposer à la surface de la lame avant de déposer la couche protectrice précitée, une solution d'une substance qui soit capable de former dans la lame une jonction p-n, qui soit insoluble dans le solvant destiné à dissoudre la couche protectrice, et qui possède un coefficient de diffusion différant du coefficient de diffusion de la solution de substance déposée sur la couche protectrice. d'il s'agit d'une lame de silicium à jonction p-n formée par diffusion de bore, il est avantageux de déposer à la surface de ladite lame une couche protectrice de bitume, puis une solution aqueuse de nitrate d'aluminium, puis, après échage de la lame, d'enlever le bitume avec du tétrachlorure de carbone et de soumettre enfin la lame à un traitement thermique. S'il sta-git d'une lame semi-conductrice en silicium ne posst pas de jonction p-n, il est avantageux, avant d'appliquer le bitume, de déposer une solution aqueuse d'acide borique. Le présent procédé permet d'obtenir, avec une haute précision, une jonction p-n profilée dans les lames semiconductrices dont le diamètre est inférieur à 5-7 mm. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et faiteen se référant aux dessins qui représentent: - la figure a une vue en plan de la lame semionductrice à la surface cte laquelle est déposée une couche protectrice, selon l'invention; - la figure b, une lame semi-conductrice à la surface de laquelle est portée une couche protectrice, vue en coupe transversale, selon l'invention; - les figura ; , les lames semi-conductrices après leur traitement thermique selon l'invention, vues en coupe transversale. Dans la description suivante du procédé de l'invention, on suppose, à titre d'exemple, que la lame semi-conductrice traitée est une lame de silicium. A la surface de la lame semi-conductrice au silicium dégraissée et polie 1 (figure - profu 'eur par rapport à la surface de la lame, on dépose au moyen d'un masque métallique correspondant au profil assigné de la jonction p-n, une couche protectrice 2, de préférence de bitume. Fuis on enlève le masque de la surface de la lame 1 et on dépose sur la lame, du côté du bitume, par exemple avec un pulvérisateur, une solution aqueuse à 3-5 % de Al (NO3)3. Ensuite, on sèche la lame à une température ne dépassant pas la température de fluage du bitume (J#OoC). La figure 1 représente la coupe transversale de la lame semi-conduct-##ce 1 possédant une jonction p-n 3, et à la surface de laquelle est déposée la couche protectrice 2 de bitume. Après le séchage de la lame, on en vue le bitume de sa surface en la faisant bouillir dans du tétrachlorure de carbone, dans lequel le nitrate d'aluminiurr est insoluble. En conséquence, la surface de la lame semi-conductrice se trouve recouverte d'une couche de Al(NO ) seulement sur les parties où le bitume n'a pas été dépose . Puis la lame est soumise à un traitement thermique, qui s'accompagne d'une diffusion de l'aluminium. Lors de sa diffusion l'aluminium ne pénètre en profondeur dans la lame que sur les tarties recouvertes de Al(NO3)3; en conséquence, il se forme sur la lame une jonction p-n profilée 4 présentant la forme voulue, qui est montrée sur la coupe transversale de la lame 1, représentée sur la figure 1c. Pour obtenir une jonction p-n profilée dans une lame semi-conductrice au silicium ne possédant pas de jonction p-n, on dépose sur la surface préalablement polie et dégraissée de la lame une solution saturée d'acide borique H 3B03 ou d'anhydride de bore B203, puis on traite cette lame selon le procédé décrit plus haut. Après l'enlèvement de la couche de bitume, les parties de la surface de la lame qui ont été protégées par le bitume se trouvent recouvertes d'une substance contenant du bore, tandis que le reste de la surface se trouve recouverte d'une substance contenant de l'aluminium. Au cours du traitement thermique l'aluminium est diffusé à l'intérieur de la lame plus rapidement que le bore, ce qui entraîne la formation, dans la lame, d'une jonction p-n 4 analogue à celle représentée ur la figure Ic. i l'on veut obtenir une jonction p-n profilée 4 formant l'image reflétée de celle décrite plus haut et représentée sur la figure w., il faut modifier l'ordre d'apport des solutions H3B03 et A1(.;L,)3: avant de déposer la couche de bitume à la surface de la lame, on doit déposer la solution de Al(NO#)#, j, et après avoir appliqué le bitume on dépose le H3B03. Le traitement subséquent est analogue au traitement indiqué ci-dessus. Four la mise en oeuvre du présent procédé on peut utiliser également d'autres paires de solutions de substances capables de former une jonction p-n, mais il faut que les substances choisies possedent des coefficients de diffusion différents. Lors du choix-de la substance de protection (le bitume dans l'exemple décrit ci-dessus), il faut tenir compte de ce qu'il doit être soluble dans un solvant dans lequel les substances formant la jonction p-n dans la lame sont insolubles. Le présent procédé permet de réaliser l'apport local et la diffusion de n'importe quelle substance soluble en utilisant la différence de solubilité de la substance de protection et des substances à diffuser. L'un des avantages du procédé de l'invention réside dans le fait qu'il permet d'élargir les limites des paramètres des jonctionsp-n profilées, qui peuvent être atteintes au point de vue de la profondeur, de la concentration superficielle et du gradient de concentration des impuretés formant la jonction p-n profilée. Le présent procédé peut être utilisé avec succès pour obtenir des jonctions p-n profilées dans les lames semiconductrices dont le diamètre dépasse 0,1 mm. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention d'une jonction p-n profilée dans une lame de matériau semi-conducteur, du type consistant à déposer à la surface de la lame possédant déjà une jonction p-n, une solution de substance capable de former dans le matériau de la lame une jonction p-n à un niveau différant du niveau de la jonction p-n existant déjà dans la lame, et à soumettre ensuite ladite lame à un traitement thermique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'avant de déposer ladite solution à la surface de la lame on y dépose, suivant le profil requis de le jonction p-n, une couche protectrice de substance insoluble dans ladite solution, après quoi on sèche la lame, puis on dissout ladite couche protectrice avec un solvant dans lequel ladite substance capable de former une jonction p-n dans la lame est insoluble. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour créer une jonction p-n profs'zée dans une lame en matériau semi-conducteur, on dépose à sa surface, avant d'appliquer la couche protectrice précite, une solution d'une substance qui soit capable de former une jonction p-n dans la lame, qui soit insoluble dans le solvant destiné à dissoudre la couche protectrice, et quipossède un coefficient de diffusion différant du coefficient de diffusion de la solution de substance déposée sur la couche protectrice. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsqu'il est appliqué à une lame semi-conductrice au silicium comportant une jonction p-n formée par diffusion du bore, on dépose à la surface de ladite lame une couche protectrice de bitume, puis une solution aqueuse de Al(N03)3, puis on fait sécher la lame, on enlève le bitume avec du CCl4 et on soumet la lame à un traitement thermique. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que pour créer une jonction p-n profilée dans une lame au silicium, on dépose à sa surface, avant d'appliquer le bitume, une solution aqueuse d'acide borique. 5. Une lame de matériau semi-conducteur, caractérisé en ce qu'elle comporte une jonction p-n profilée obtenue par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 4 ci-dessus.