Brevet FR2077621A1 — publié le 19711029

i 2077621 L'invention concerne un composant semiconducteur dans le-,. ; quel-1'élément doté de semiconductivité contient une couche à gradation inverse. L'invention concerne également un procédé par lequel peut être fabriqué un tel composant semiconducteur. 5 On sait qu'il est possible de former un élément semicon ducteur ou une couche semiconductrice qui contient une concentration nette d'impureté uniforme sur toute son étendue. Par exemple, un élément semiconducteur peut croître sous forme de monocristal à partir d'une fusion dans laquelle une impureté 10 est distribuée uniformément. Une couche à concentration d'impureté ..uniforme peut être formée par alliage ou par dépôt épi-taxi que. D'autre part, il est possible de former des éléments et couches semiconducteurs présentant une gradation dans la con-15 centrâtion d'impureté. Par exemple, lorsqu'une impureté est introduite par diffusion dans un élément semiconducteur à partir de l'une de ses faces principales, la concentration d'impureté atteint un maximum au voisinage immédiat de la surface principale €çt décroît progressivement vers l'intérieur de 90 l'élément semiconducteur. Si l'élément semiconducteur a un premier type de conductivité et qu'une impureté de type opposé de conductivité y est diffusée, la couche formée par diffusion entre la surface et la jonction est qualifiée dans la technique de couché à. gradation, afin de la distinguer d'une couche dans ?5 laquelle la concentration nette d'atomes d'impureté d'un type donné est répartie uniformément. Une telle couehe sera ci-après appelée couche "à gradation normale", eu égard au fait que la concentration nette d'impureté est, dans tous les cas, maximale au voisinage de la surface à partir de laquelle se produit la 30 diffusion. Antérieurement à la présente invention, personne n'a entrepris de former des éléments semiconducteurs contenant une couche dotée d'un profil à gradation inverse de la concentration nette d'impureté. Dans la présente acception, le terme "à gra-35 dation inverse" signifie que le profil de concentration nette d'impureté de la couche présente une concentration nette plus élevée en un point plus éloigné d'une surface principale con-tiguë qu'en un autre point plus proche de ladite surface principale contiguë. Par exemple, dans un mode de réalisation de-40 réalisation de l'invention facilement réalisable, le profil de BAD ORIGINAL 71 02558 2077621 concentration nette d'impureté d'une couche à gradation inverse peut avoir uniforme qui est l'opposé de celle -que -l'on observe dans une couche à gradation normale formée par- diffusion. L'invention concerne un composant semiconducteur et un 5 procédé pour sa -fabrication, ce composant 'semiconducteur contenant une couche qui présente un profil net d'impureté à gradation -inverse. Il a été découvert que de tels composants semiconducteurs offrent toute une gamme d'avantages par rapport aux .semiconducteurs dont les couches ont une gradation normale 10 et sont uniformes. L'un des buts de l'invention est de fournir un procédé pour la formation d'une couche à gradation inverse pour un élément semiconducteur. Un autre but est de réaliser une diode à barrière de 15 Schottky ayant une résistance réduite à la conduction dans le sens direct, sans qu'il en résulte un amoindrissement de son aptitude à bloquer le courant inverse. L'invention a pour but complémentaire de fournir un transistor qui présente un gain amélioré aux faibles densités de 20 courant. Un autre but additionnel est de fournir un thyristor qui - soit plus facilement susceptible d'ouverture par l'électrode de commande. • Un autre but encore .de l'invention est de fournir un thy-25 ristor comportant une jonction émetteur capable de bloquer de hautes tensions, inverses de crête. L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que-des 'dessins ci-annexês, lesquels complément et dessins, sont rela-30 tifs à des modes de réalisation préférés qui sont» bien entendu, donnés"surtout■à titre d'indication. La fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un thyristor. La fig. 2 est le tracé de la concentration nette d'impureté én-fonction de-la distance-à partir d'une surface princi-35 pale,, relatif à un élément semiconducteur de thyristor, la concentration .nette d'une impureté de'type N étant portée au-dessus de l'axe horizontal et croissant :dans le sens de la flèche N, la concentration nette d'une impureté de type P étant portée au-dessous de.l'axe horizontal et croissant dans le sens 40 de la flèche P; :et la-distance à partir de-la surface principale BAD ORIGINAL • 71: 02558 ? 2077621 augmentant de gauche à droite dans le sens de la flèche X. La- fig. 3 est une coupe schématique d'un transistor. lia fig. 4 est un tracé graphique du gain en fonction de la densité de courant, le gain croissant en direction verticale 5 dans le sens de la flèche G et la densité de courant augmentant en direction horizontale dans le sens de la flèche J. ; La fig. 5 est une vue schématique en coupe,d'une diode à barrière de Schottky. La fig. 6 enfin est un tracé graphique de la concentration 10 nette d'impureté en fonction de la distance à partir de la surface redresseuse de l'élément semiconducteur, la concentration d'impureté croissant dans le sens de la flèche N et la distance augmentant dans le sens de la flèche X. Sur la fig. 1 est représenté schématiquement un thyristor 15 100 qui contient un élément semiconducteur monocristallin 102 ayant une première face principale 104 et une seconde face principale 106. L'élément semiconducteur contient quatre zones ou couches successives à types de conductivité alternés 108, 110, 112 et 114. La couche 108 est contiguë à la première face 20 principale. La couche 110 en est immédiatement voisine et forme une jonction 116 avec celle-ci. Une partie centrale 118 de la couche 110 se prolonge jusqu'à la première face principale, tandis qulune partie périphérique 120 est sous-jacente à la couche d'extrémité 108. La couche 112 est contiguè* à la couche 25 110 et forme une jonction 122 avec celle-ci. La couche 112 forme aussi une jonction 124 avec la couche d'extrémité 114 qui est contiguè" à la seconde face principale. Les couches d'extrémité 108 et 114 constituent les couches émetteur de l'élément semiconducteur, tandis que les couches moyennes 110 et 112 for-30 ment les couches base de celui-ci. Les jonctions 116 et 124 sont des jonctions émetteur, tandis que la jonction 122 est ute jonction collecteur. Un premier contact principal 126, de forme annulaire, est associé à la première face principale, en rapport de conduction 35 ohmique avec la couche émetteur 10.8. Le premier contact principal peut être aussi contigu à la couche base 110, mais il est de préférence maintenu à distance de cette couche base au niveau de son bord interne, afin d'éviter la perte de sensibilité du composant aux signaux de porte. Un second contact principal 128 40 recouvre la seconde face principale et est en rapport de BAD ORIGINAL 71 02558 4 2077621 conduction ohmique avec la couche émetteur 114. Un conducteur de porté 130 est en rapport de conduction ohmique avec la partie centrale de la couche base 110. Les concentrations nettes d'impureté, des couches de l'élé-5 ment semiconducteur sont représentées sur la fig. 2. Les lignes verticales 104 et 106 correspondent aux faces principales de l'élément semiconducteur. Une concentration nette d'impureté de type N de conductivité est portée au-dessus de l'axe horizontal, tandis qu'une concentration nette d'impureté de type P de con-10 ductivité est portée au-dessous de l'axe horizontal. La courbe 132 représente un tracé graphique de concentration nette d'impureté, obtenu le long d'une coupe passant par la couche émetteur 108, les mesures étant prises normalement de la première face principale à la seconde face principale de l'élément semi-15 conducteur. On notera que la courbe traverse l'axe horizontal en trois points 116, 122 et 124, correspondant aux jonctions de l'élément semiconducteur. Il ressort du tracé graphique que la partie de la courbe 132 qui représente la concentration nette d'impureté de la 20 couche émetteur 108 est située entre l'axe vertical ou face principale 104 et le point ou jonction 116. Il est donc clair que la couche émetteur 108 présente une gradation normale, la concentration.nette d'impureté étant du type N et diminuant progressivement entre la première face principale et la jonction 25 116. Il est évident qu'il s'agit du profil de concentration nette d'impureté caractéristique de couches formées par diffusion. La couche base 110 de l'élément semiconducteur est dépeinte par la partie de la courbe 132 qui est comprise entre les 30 jonctions 116 et 122. Selon ce qui a été représenté, la couche base 110 est formée avec une concentration nette d'impureté de type P de conductivité qui a une gradation inverse. C'est-à-dire que la concentration nétte d'impureté augmente progressivement à partir de la jonction 116, qui est la plus voisine de la face 35 principale 104, jusqu'à ce que la jonction 122 soit atteinte : à ce point, la concentration nette d'impureté de l'élément semiconducteur change en un passage très brusque. Il y a lieu de noter que le profil net d'impureté de la couche base est l'opposé de celui que l'on pourrait attendre si. la couche base 110 40 était formée par diffusion. BAD ORIGINAL 71 02558 5 2077621 La couche base 112, qui s'étend entre les jonctions 122 et 124, a une concentration pratiquement uniforme d'impureté de type N de conductivité, sauf au voisinage immédiat des jonctions où des intrusions d'impureté en provenance des couches voisines 5 sont manifestes. La couche base 112 a une concentration nette d'impureté inférieure à celle des autres couches. La couche émetteur 114, qui s'étend entre la jonction 124 et la seconde face principale .106, a une concentration d'impureté à gradation normale. La couche émetteur 114, de type P de conductivité, 10 présenté une concentration nétte d'impureté qui est maximale au niveau de la seconde face principale et qui diminue progressivement vers la jonction 124, ce qui est typique des couches formées par diffusion. La courbe 134 en traits discontinus indique le profil net 15 d'impureté que l'on observerait si les impuretés des différentes couôhes étaient mesurées normalement entre les faces principales, le long d'une coupe passant par la région centrale 118 de la couche base 110, à distance latérale de la couche émetteur 108. Dans ce cas, la couche base 110 s'étend de la jonction 122 20 à la première face principale. Comme on l'a indiqué, une partie seulement de la couche base 110 présente une gradation inverse de sa concentration nette d'impureté. La région centrale de la couche base 110 contiguè* à la première face principale présente une gradation normale de son profil net d'impureté. ?5 On peut procéder facilement à la fabrication du thyristor 100 en commençant par prendre un élément semiconducteur dont les dimensions correspondent à celles des couches 112 et 114 et qui présente une concentration uniforme d'impureté nette du type N de conductivité, correspondant à celle de la couche 112. 30 Bien que cela n'apparaisse pas sur la figure schématique, la couche 112 à typiquement une épaisseur beaucoup plus grande que les autres couches du thyristor. En conséquence, l'élément sëmlconducteur choisi initialement aura une taille voisine de celle de l'élément semiconducteur final. La couche émetteur 114 35 à gradation normale et la jonction 124 peuvent être formées dans l'élément semiconducteur initial en diffusant une impureté de type P de conductivité dans l'élément cristallin qui a primitivement une concentration d'impureté nette uniforme. Le reste de l'élément semiconducteur est obtenu en déposant par 40 épitaxie, sur l'autre face principale de l'élément semiconducteur BAD ORIGINAL 71 02558 6 2077621 initial, opposée à celle sur laquelle la couche émetteur 114 a été formée^ une couche dont l'épaisseur correspond à celles des'couches 110* et 108 combinées. En réglant la proportion d'impuretés présentes pendant le dépôt épitaxique ou en appli-5 quant le procédé de l'invention qui sera décrit ci-après, on peut déposer la couche épitaxique avec une concentration nette d'impureté a gradation inverse. Cette couche épitaxique a un type de conductivité qui correspond à celui de la couche base 110. Puis la couche épitaxique est subdivisée en couche base 10 110 et en couche émîattëur 108 par diffusion, dans la couche épitaxique, à partir de là première face principale, d'une impureté dont le type de conductivité correspond à celui de la couché ématteur 108. Cela donné lieu à la concentration d'impureté à gradation normale de la couche émetteur 108. La région 15 centrale à gradation normale 118 de la couche base, contiguë à la première face principale, peut être formée en diffusant une impureté de type P dans l'élément semiconducteur à partir de la première face principale. Cela peut être effectué avant, après ou pendant la diffusion de la couche émetteur 108. Par 20 ailleurs, il n'est pas nécessaire que la couche émetteur 108 soit réduite à une zone limitée de la première face principale, comme on l'a représenté. Au lieu de cela, on peut avoir recours à la diffusion de l'impureté de type P de conductivité à partir de la première face principale pour réconvertir la région cen-25 traie de l'élément semiconducteur en concentration d'impureté nette de type P de conductivité. Au cas où le thyristor 100 doit être utilisé dans une ambiance où des mesures spéciales sont prises pour éliminer l'humidité et autres contaminants, il peut être mis en oeuvre '30 sous la forme représentée-. Dans la plupart des applications, il est toutefois nécessaire de protéger les jonctions du thyristor contre les effets de contaminants. À cette fin, le thyristor peut être encapsulé dans des passivants connus, tels que le verre-et/ou les matières plastiques, et/ou placé dans une enve-35 loppe hermétiquement close, de façon connue en-soi. En service, lorsque le thyristor 100 comprend les couches de l'élément semiconducteur 102 ayant les types de conductivité indiqués sur la fig; 2, le premier contact principal 126 sert dé cathode pour le composant, tandis- que le second contact prin-40 cipal 128 sert d'anode.^Lorsqu'un potentiel négatif est appliqué BAD ORIGINAL 71 02558 7 2077621 à l'anode par rapport à la cathode, le composant est dans son mode de blocage du courant inverse. Les jonctions émetteur 124 et 116 sont toutes deux polarisées en sens inverse, de sorte que le passage de courant à travers le composant semiconducteur 5 est pratiquement interdit. Selon la structure de tels composants classiques, la jonction émetteur d'anode est chargée de bloquer les tensions inverses de crête, tandis que la jonction émetteur de cathode n'est pas conçue pour être en mesure de bloquer notablement les tensions inverses. L'une des caractéristiques 10 importantes de l'invention tient au fait que la jonction 116 peut être formée en vue de présenter une aptitude notable au blocage des tensions inverses, aptitude qui peut dépasser celle de la jonction émetteur d'anode 124 et qui peut déterminer la tension inverse de crête que le thyristor est susceptible de 15 bloquer. Si l'on considère la structure d'un thyristor classique, la jonction émëtteur de cathode présente typiquement une faible aptitude à bloquer la tension, car une forte concentration totale d'impureté - c'est-à-dire une faible résistance 20 propre - est présente au voisinage immédiat de cette jonction, en comparaison de la jonction émetteur d'anode. Par exemple, lorsqu'on produit la couche base de cathode dans l'élément semiconducteur d'un thyristor classique par diffusion à partir de sa première face principale, une concentration importante d'im-25 puretés de type P de conductivité est laissée nécessairement au voisinage de la jonction émetteur de cathode et la concentration augmente vers la première face principale. La couche émafcteur de cathode et la jonction émetteur de cathode peuvent être alors formées par diffusion d'impuretés de type N de conductivité à 30 partir de la première face principale. Pour compenser les impuretés de type P de conductivité déjà introduites par diffusion et pour établir une concentration nette d'impuretés de type N de conductivité, la concentration d'impuretés de type N de conductivité doit être supérieure à celle des impuretés de type P 35 de conductivité. Cela signifie qu'il existe une concentration très élevée d'impuretés au voisinage immédiat de la jonction émetteur de cathode d'un thyristor classique, bien que la concentration nette d'impuretés à proximité d'une jonction de couches formées par diffusion soit évidemment toujours équili-40 brée approximativement, étant donné que la jonction est située BAD ORIGINAL 71 02558 8 2077621 là où se produit une transition entre une concentration nette d'impureté de l'un des types et une concentration du type opposé. Lorsque la jonction émetteur de cathode 116 est formée dans le thyristor 100, il n'y a aucune nécessité d'introduire une 5 forte concentration d'impureté au niveau ou à proximité de la jonction. Etant donné que la concentration d'impureté de la couche base 110 présente une gradation inverse, la concentration d'impureté décroît progressivement entre la jonction base 122 et la première face principale. Lors de la formation ulté-10 rieure de la couche émetteur de cathode et de la jonction émetteur de cathode, il n'y a donc pas une forte proportion d'impureté de type P de conductivité au voisinage de l'endroit où la couche émetteur de cathode, de type N de conductivité, doit 'être formée. D'autre part, la concentration des impuretés intro-15 duites lors de la formation de la couche émetteur de cathode diminue progressivement vers la jonction émetteur de cathode. Dans ces conditions, la concentration nette d'impureté présente au voisinage de la jonction émetteur de cathode peut approcher du nombre total d'impuretés introduites pour doper les couches, 20 étant donné qu'il n'y a aucune nécessité d'introduire une forte concentration d 'impureté afin de compenser la présence d'une concentration d'impuretés déjà présentes et de type opposé à celles que l'on cherche à obtenir. Lorsque le sens du potentiel appliqué entre les contacts 25 principaux est inversé, si bien que l'anode est polarisée positivement par rapport à la cathode, en l'absence d'un signal de porte, le thyristor reste pratiquement à l'état non conducteur, c'est-à-dire dans son mode de blocage dans le sens direct. Le passage de courant à travers l'élément semiconducteur est 30 bloqué par la polarisation inverse de la jonction base 122. Le thyristor peut être activé par la simple application, à la ligne de porte 130, d'un potentiel positif par rapport au potentiel de la cathode. Afin d'assurer un bon contact ohmique entre la ligne de porte et la région centrale 118 de la couche base 35 110 au niveau de la première face principale, une forte concentration d'impureté est prévue de préférence dans cette région. Peu importe s'il s'agit d'une forte concentration nette d'impureté ou simplement d'une forte concentration totale d'impureté, car le résultat - à savoir une conductivité élevée - peut être 40 atteint d'une manière ou de l'autre. Lorsque la couche base de BAD ORIGINAL ,7 V 02558 9 2077621 cathode est entièrement formée d'une concentration d'impureté à gradation inverse, la résistance propre de la couche^base à proximité immédiate de la première face principale peut être très,élevée, ce oui donne lieu ? une forte résistance de porte 5 et permet difficilement d'obtenir une bonne fixation du métal h la surface de l'élément semiconducteur. Une diffusion locale d'impureté de type P de conductivité dans la région centrale de la couche base élimine effectivement ces inconvénients. Il y a toutefois lieu de reconnaître qu'à titre d'autre solution pos-10 sible, on connaît des techniques pour fixer des contacts ohmi-' ques sur des surfaces de semiconducteurs à haute résistance propre et qu'elles peuvent être appliquées, plutôt que de prévoir un profil à gradation normale dans la région centrale de la couche base contiguè" à la première face principale. 15 Typiquement, une fois qu'un thyristor a été fermé, il reste à l'état de conduction à basse impédance-jusqu'à ce que le courant qui le traverse tombe au-dessous d'une valeur minimale prédéterminée, appelée courant de maintien. Après que le courant est tombé au-dessous de la valeur de. maintien, le thy-2,0 ristor reprend son état de forte impédance et il est nécessaire d'appliquer un nouveau signal de porte ou de réactiver autrement le composant pour rétablir la conduction du courant à travers celui-ci. Dans de nombreuses applications courantes, il s'est révélé 25 indésirable de réduire à une certaine valeur minimale prédéterminée le courant de charge qui traverse un thyristor, en vue d'interrompre la conduction à travers celui-ci. Pour répondre à cette exigence, il a été proposé de construire des thyristors de sorte qu'ils puissent être ouverts en soutirant simplement 30 un courant à partir du thyristor par la ligne de porte. L'une des difficultés que l'on a rencontré dans la construction de tels composants tient à la forte résistance transversale de la couche base de cathode à laquelle la ligne de porte est fixée. La forte résistance transversale de la couche base de 35 cathode dans le thyristor classique peut être attribuée au fait que cette couche base est typiquement formée par diffusion, si bien qu'elle présente un profil -net d'impureté à gradation normale. Etant donné que la concentration nette d'impureté décroît progressivement depuis la première face principale, à ho partir de laquelle se produit la diffusion, jusqu'à la jonction BAO ORIGINAL ^ 71 02550 10 ' 2077621 - collecteur et étant donné qu'une seconde diffusion est entreprise à partir de la première face principale pour former la couche émetteur de cathode qui recouvre la région à concentration maximale d'impureté de la diffusion initiale, la couche base de 5 c-athodé est formée par la région à concentration en impureté relativement faible de la première diffusion, située entre la jonction base et la jonction émetteur de cathode formée par la seconde diffusion. En' formant un thyristor selon l'invention, avec une couche 10 base de cathode à gradation inverse entre les jonctions émetteur de cathode et base, on évite l'inconvénient d'une forte résistance transversale dans la couche base de cathode. En conséquence, lorsqu'une diffusion est entreprise à partir de la première face principale pour former la couche émetteur de cathode, c'est ■'15 la région- à. conductivité la plus élevée de la couche base de cathode qui reste et la région à moindre conductivité est réservée pour la formation de la couche émetteur de cathode. C'est la raison pour laquelle l'invention convient particulièrement pour la fabrication d'un thyristor à ouverture par l'électrode 20 de commande, présentant une faible résistance transversale dans la couche base de cathode. Si l'on augmente encore la concentration d'impureté de la couche base de cathode à proximité de la fixation de la ligne de porte, la résistance que le courant de porte doit traverser dans la couche base de cathode est enco-25 re plus faible. Bien que lé thyristor 100, tel que décrit ci-dessus, constitue un mode de réalisation préféré de thyristor selon l'invention, il est bien entendu que celle-ci pourrait facilement être 'appliquée à d'autres modèles de thyristor. Par exemple, bien '30 que le thyristor 100 ait été décrit comme comportant des couches émetteur diffusées à gradation normale, il est envisageable de former ces couches par dépôt épitaxique ou par alliage. Bien que la couche base d'anode 112 ait été décrite comme ayant une concentration nette d'impureté uniforme, on pourra, si on le désire, 35 donner à cette couche un profil net d'impureté à gradation normale, par diffusion à partir de la seconde face principale. Alors que les couches 108, 110, 112 et 114 aient été décrites comme se succédant dans l'ordre N-P-N-P, leurs concentrations nettes d'impureté pourraient être inversées pour donner lieu à 40 une* séquence P-N-P-N de couches. Dans un tel cas, le contact BAD ORIGINAL 71 02558 ii 2077621 principal 126 servirait d'anode pour le composant et le contact principal 128 serait la cathode, la ligne de porte étant rapportée à l'anode plutôt qu'à la cathode. Tandis que le-thyristor 100 a été représenté comme ayant une structure à porte centrale, 5 l'invention pourra être aussi bien appliquée à des thyristors ayant une quelconque autre disposition classique de portes et de couches émetteur. L'invention peut aussi être appliquée utilement à des structures de transistor. Le transistor 200, représenté schéma-10 tiquement sur la fig. 3> est constitué par un élément semiconducteur monocristallin 202 formé d'une couche collecteur 204, d'une couche base 206 et d'une couche émetteur 208. Une jonction émetteur 210 est formée entre les couches base et émetteur, tandis qu'une jonction collecteur 212 est formée entre les 15 couches base et collecteur. Un contact d'émetteur 214 recouvre une première face principale 216, en rapport de conduction ohmique avec la couche émetteur qui est située au centre de cette face. Un contact de base 218, de forme annulaire, est contigu à la première face principale, en rapport de conduction 20 ohmique avec la région extérieure 220 de la couche base. Une ligne de base 222 est associée au contact de base. Un contact de collecteur 224 est en rapport avec la couche collecteur, sur une seconde face principale 226, parallèle et opposée à la première face principale. 25 De façon connue en soi dans la technique, le transistor peut être formé d'une séquence P-N-P ou N-P-N de couches. Dans la forme préférée, la couche collecteur a une haute concentration nette d'impureté, uniformément distribuée, pour donner une conductance élevée à cette couche. La couche base 206 a une 30 concentration nette d'impureté à gradation inverse. C'est-à-dire que la couche base présente une concentration nette d'impureté qui est maximale au voisinage immédiat de la jonction collecteur et qui diminue progressivement vers la jonction émetteur 210 et la première face principale 216. Afin de faciliter la 35 fixation du contact de base 218, la région périphérique 220 de -la couche base peut, si on le désire, présenter une gradation normale au niveau de la première face principale. Dans la forme d'exécution préférée, la couche émetteur 208 est dotée d'une concentration nette d'impureté à gradation normale. C'est-à-dire 40 que la concentration nette d'impureté de la couche émetteur est 71 02558 12 2077621 maximale au niveau de la première face principale et diminue progressivement vers la jonction émetteur 210. Il est commode de construire le transistor^200 en-utilisant la couche collecteur comme substrat, en déposant par épitaxie 5 sur celle-ci la couche base à gradation inverse et en diffusant à partir de la première face principale pour former la couche émetteur. Cela peut être effectué de façon généralement analogue au procédé utilisé pour la formation de la couche base 110 et de la couche émetteur 10$ du thyristor 100. 10 L'avantage du transistor 200 par rapport à des transistors classiques consiste en ce qu'il présente un gain amélioré pour de moindres densités du courant émetteur-collecteur. On s'en rendra parfaitement compte en considérant la fig. 4, dans laquelle la courbe 230 est un tracé caractéristique du gain en 15 fonction de la densité de courant pour un transistor classique, tandis que la courbe 232 est une courbe caractéristique que l'on peut obtenir avec un transistor construit selon l'invention. L'amélioration du gain de courant aux faibles densités élargit la plage de densités de courant dans les limites de laquelle 20 le gain est quasiment uniforme. Cela permet d'étendre la gamme utile de fonctionnement du transistor. Sur la fig. 5 est représentée une diode à barrière de Schottky 300, construite selon l'invention. La diode est constituée par un élément semiconducteur monocristallin 302 qui 25 comporte une première face principale 304 et une seconde face principale 306. L'élément semiconducteur est constitué par une couche 308 de substrat à faible résistance propre et par une couché 310 dont la concentration nette d'impureté présente une gradation inverse. Les deux couches sont du même type de conduc-30 tivité et elles peuvent être du type N ou P. C'est-à-dire que la couche 310 présente, à proximité immédiate de la couche de substrat, un maximum dé concentration nette drimpureté qui diminue progressivement vers la première face principale. Bien que la'couche 310 ait le même type de conduetivité 35 que le substrat et qu'elle puisse se fondre progressivement dans celle-ci, on a tracé une ligne 312 qui marque la limite des deux couches. Le profil de concentration nette d'impureté d'une coupe passant par la diode à barrière de Schottky est représenté sûr là fig. 6. Les lignes verticales 304 et 306 cor-40 respondent aux faces principales, tandis que la ligne discontinue 71 02558 13 2077621 312 correspond à l'intersection des couches. Il est visible que la concentration nette d'impureté de la couche de substrat est relativement élevée et distribuée uniformément, tandis que la concentration nette d'impureté de la couche à gradation inverse 5 décroît pour atteindre une faible valeur au niveau de la première face principale. Des couches de conduction 314 et 316 sont respectivement fixées à la première et à la seconde faces principales. La couche de conduction 316 forme un contact ohmique avec la couche 10 de substrat. La couche de conduction 314 forme une couche- barrière de redressement avec la couche 310 à gradation inverse. Le choix des métaux pour la formation du contact ohmique et du contact redresseur avec les faces principales de l'élément semiconducteur est connu en soi et n'entre pas dans le cadre de 15 l'invention. Un avantage principal des diodes à barrière de Schottky par rapport aux diodes à jonction réside dans la chute de conduction en sens direct qui est relativement faible pour les premières de ces diodes aux faibles densités de courant. Une telle chute de 20 conduction dans le sens direct est évidemment encore réduite par une augmentation de la conductivité de l'élément semiconducteur. Toutefois, on a observé qu'une augmentation de la concentration d'impureté de l'élément semiconducteur au niveau de la couche-barrière exerce une influence nuisible sur l'aptitude 25 de la diode à bloquer la tension inverse. Pour trouver un compromis entre une faible chute de conduction en sens direct et une aptitude acceptable de blocage des tensions inverses, on a l'habitude de former, dans les diodes à barrière de Schottky, une couche de substrat à conductivité élevée et une couche à 30 forte résistance propre, située au voisinage immédiat de la couche-barrière de métal. L'un des avantages de l'invention tient au fait qu'il est possible d'établir une surface à haute résistance propre pour l'élément, semiconducteur, au voisinage immédiat de sa première 35 face principale qui reçoit la couche-barrière, tout en évitant d'avoir recours à une couche à résistance élevée contiguè' à cette face. Par la formation d'une couche à gradation inverse, la conductivité de la couche contiguè* à la face principale peut correspondre s celle de la couche de substrat au niveau de 40 l'intersection de ces couches, tandis qu'une concentration BAD ORIGINAL 71 02558 ?:t « 2077621 Il a été découvert qu'un procédé par lequel des couches à gradation inverse d'un élément semiconducteur peuvent être formées consisté à déposer par épitaxie la couche qui doit présenter la gradation inverse et à régler en même temps la con-10 centration d'impureté ambiante de sorte qu'elle donne à la couche le profil voulu de concentration nette d'impureté. Par exemple, lors du dépôt épitaxique d'une couche, une impureté de type N ou P de conductivité peut être présente initialement dans l'atmosphère ambiante, sa concentration étant progressive-15 ment réduite au fur et à mesure que se déroule le dépôt épitaxique. Dans un tel cas, la partie de la couche épitaxique qui est déposée en premier lieu a un maximum de concentration nette d'impureté, tandis que la partie de la couche déposée en fin d'opération a la plus faible concentration nette d'impureté. 20 Etant donné que la concentration nette d'impureté décroît entre un point situé à distance de la surface de l'élément semiconducteur et la face principale formée à la phase finale du dépôt, la couche présente une gradation inverse. On a également découvert un autre procédé qui peut être 25 appliqué alternativement à la place du précédent pour former des couches à gradation inverse pour des éléments semiconducteurs. Ce procédé est un perfectionnement de celui qui est décrit dans le Brevet des Etats-Unis n° 3 316 130 à Dash et al. dont le mémoire descriptif figure parmi la bibliographie ci-30 annexée. Selon le procédé Dash et al., on peut provoquer la croissance épitaxique d'une couche sur un substrat semiconducteur de silicium ou de germanium en plaçant une plaquette-source de la même matière, parallèlement et à distance du substrat. Puis la source et le substrat sont tous deux chauf-35 fés, le substrat" à une température plus élevée que la source. Tout en maintenant les conditions de chauffage de la source et le substrat, une atmosphère de vapeurs d'iode est introduite entre ces deux éléments. Le matériau semiconducteur de la source est alors transféré de la source au substrat par transport par 40 les vapeurs et dépôt épitaxique. BAD ORIGINAL 71 02558 15 2077621 Il a été découvert qu'une couche à gradation inverse peut être déposée par épitaxie s'il existe, dans la plaquette-source, une concentration d'impureté à gradation normale. C'est-à-dire que si la surface de la plaquette-source voisine du substrat 5 présente un maximum de concentration nette d'impureté, qui diminue vers l'intérieur de cette plaquette-source, il est possible de former sur le substrat une couche épitaxique à gradation Inverse. Il a été découvert que la couche épitaxique déposée sur le substrat par la technique de Dash et al. préci-10 tée aura une concentration nette d'impureté qui est l'image dans un miroir de la concentration d'impureté de la partie de la plaquette-source transportée. Autrement dit, les rapports entre les concentrations forte et faible d'impureté et la face principale voisine seront inversés, mais la forme du profil de 15 concentration nette d'impureté restera par ailleurs semblable. Pour former une plaquette-source ayant une concentration d'impureté à gradation normale, à partir de laquelle une couche à gradation inverse pourra être formée selon le procédé de l'invention, il suffit de diffuser dans la plaquette-source, à 20 partir de la face principale qui sera placée en regard du substrat, un profil de concentration nette d'impureté qui est l'image symétrique ou l'opposé de celui que l'on cherche à obtenir. Dans l'application pratique du procédé, on peut utiliser des impuretés de l'un et l'autre types, N ou P. 25 . Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 71 02558 16 2077621 REVENDICATIONS 1.- Thyristor comprenant : un élément semiconducteur qui présente une première et une seconde faces principales opposées et contient au moins quatre couches successives entre ces faces, 5 des couches contiguè's ayant des types opposés de conductivité et formant entre elles des jonctions P-N; ces couches comprenant une première couche émetteur contiguë à la première face principale et une première couche base qui lui est contiguè'; cette première couche base ayant un profil net d'impureté à gradation 10 inverse; et un premier et un second contacts principaux en rapport de conduction avec la première et la seconde faces principales . 2.- Thyristor selon la revendication 1, dans lequel une jonction émetteur est formée entre les premières couches émetteur 15 et base, caractérisé par le fait que ces premières couches émetteur et base ont une résistance élevée au voisinage immédiat de la jonction émetteur, et que la première jonction émetteur présente un pouvoir de blocage des tensions inverses de crête qui est supérieur à celui des autres jonctions de l'élé-20 ment semiconducteur. 3.- Thyristor selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première couche base présente une résistance minimale au voisinage immédiat de la première couche émetteur. 4.- Thyristor à ouverture par l'électrode de commande, com-25 prenant : un élément semiconducteur qui présente une première et une seconde faces principales opposées et contient au moins quatre couches successives situées entre ces faces, des couches contiguè's ayant des types opposés de conductivité et formant entre elles des jonctions P-N; ces couches comprenant une pre-30 mière couche émetteur contiguè' à la première face principale et une première couche base contiguè' à la première couche émetteur ; la première couche base ayant un profil net d'impureté à gradation inverse; un premier et un second contacts principaux en rapport de conduction avec les première et seconde faces 35 principales; et des moyens de porte associés à la première couche base. 5.- Thyristor à ouverture par l'électrode de commande selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une partie de la première couche base associée aux moyens de porte est conti-40 guè* à la première face principale et présente, au voisinage de 71 02558 17 2077621 celle-ci, un profil net d'impureté à gradation normale. 6.- Transistor comprenant : un élément semiconducteur qui contient une couche collecteur, une couche base et une couche émetteur disposées successivement et formant des jonctions P-N entre 5 elles; la couche base ayant un profil net d'impureté à gradation inverse, avec un maximum de concentration nette d'impureté au voisinage immédiat de la couche collecteur et un minimum de concentration nette d'impureté au voisinage immédiat de la couche émetteur; un contact d'émetteur associé à la couche émet- 10 teur; un contact de collecteur associé à la couche collecteur; et un contact de base associé à la couche base. 7.- Transistor selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les couches émetteur et base s'étendent l'une et l'autre jusqu'à une première face principale de l'élément semicon- 15 ducteur, le contact de base est en rapport avec la première face principale, et la couche base présente un profil net d'impureté à gradation normale au voisinage du contact de base. 8.- Diode à barrière de Schottky comprenant : un élément semiconducteur qui présente une première et une seconde faces prin- 20 cipales opposées et contient une couche de substrat à basse résistance en rapport avec la seconde face principale et une couche barrière d'interface, formée sans solution de continuité avec la couche de substrat et en rapport avec la première face principale; la couche-barrière d'interface ayant un profil net 25 d'impureté à gradation inverse, avec un maximum de concentration nette d'impureté et de conductivité au voisinage immédiat de la couche de substrat et un minimum de concentration nette d'impureté et de conductivité au voisinage de la première face principale; un contact ohmique en rapport avec la couche de substrat 30 à basse résistance contiguë à la seconde face principale; et des moyens métalliques qui forment un contact redresseur avec l'élément semiconducteur, au niveau de la première face principale. 9.- Diode à barrière de Schottky selon la revendication 8, caractérisée par le fait que l'épaisseur de la couche de subs- 35 trat est supérieure à celle de la couche-bart'ière d'interface. 10.- Diode à barrière de Schottky selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la conductivité de la couche-barrière d'interface approche de celle de la couche de substrat au voisinage immédiat de celle-ci et diminue progressivement 40 vers la première face principale. BAD ORIGINAL 71 02558 18 2077621 11.- Perfectionnement apporté â un composant semiconducteur, caractérisé par le fait qu'un élément semiconducteur contient une couche dont la concentration nette en impureté est plus faible en un point voisin d'une face principale qu'en un point 5 plus central. 12.- Procédé pour la fabrication d'un élément semiconducteur qui comprend une couche à profil net d'impureté à gradation inverse, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant : à préparer un élément-source en un matériau semi- 10 conducteur choisi dans le groupe constitué par le silicium et le germanium, cet élément-source ayant, à proximité immédiate d'une première face principale, un profil net d'impureté à gradation normale qui est une image dans un miroir du profil net d'impureté à gradation inverse que l'on cherche à obtenir; 15 à placer une partie de substrat de l'élément semiconducteur, formé du même matériau semiconducteur que la source, parallèlement et à distance de la première face principale; à chauffer la source et la partie de substrat, cette dernière étant chauffée à une température plus élevée que la source; et à introduire une 20 atmosphère de vapeurs d'iode entre la source et la partie de substrat, tout en maintenant le chauffage, afin que le matériau semiconducteur de la source, en même temps que les impuretés associées, soit déposé par épitaxie sur la partie de substrat pour former la couche à profil net d'impureté à gradation in- 25 verse que l'on cherche à obtenir. 13.- Procédé de fabrication d'un élément semiconducteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'opération consistant à diffuser une impureté dans la couche à gradation inverse après que celle-ci a été formée par 30 épitaxie sur la partie de substrat. 14.- Procédé de fabrication d'un élément semiconducteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'opération consistant à diffuser, dans la couche à gradation inverse, une impureté dont le type de conductivité 35 correspond à celui de l'impureté incorporée au moment du dépôt épitaxique de la couche. 15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait qu'un contact métallique est associé à une partie au moins de la couche déposée par épitaxie dans laquelle l'impu- 40 reté est diffusée. bad original 71 02558 19 2077621 16.- Procédé de fabrication d'un élément semiconducteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'opération consistant à diffuser, dans la couche à gradation inverse, une impureté dont le type de conductivité est 5 opposé à celui de l'impureté incorporée au moment du dépôt épitaxique de la couche. 17.- Procédé de fabrication d'un élément semiconducteur selon la revendication 12, dans lequel le profil d'impureté à gradation normale est formé dans l'élément-source par diffusion. 10 18.- Procédé de fabrication d'un élément semiconducteur avec un profil net d'impureté à gradation inverse, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant : à préparer un élément semiconducteur qui présente une face principale destinée à recevoir une couche déposée par épitaxie; à déposer 15 par épitaxie un matériau semiconducteur qui correspond à celui de l'élément semiconducteur; et à régler sélectivement la concentration nette d'impureté relative au matériau semiconducteur au fur et à mesure que celui-ci est déposé épitaxiquement, de manière à obtenir un profil net d'impureté à gradation inverse.