Brevet FR2058238A1 — publié le 19710528

Jusqu'à présent, on a déposé des couches* métalliques en -lolybdène, tungstène, or ou nickel sur la surface d'une pastille d'arséniure de gallium à dopage de type N, l'opération étant réalisée essentiellement à température ambiante. Le dispositif 5 qui en résulte est une diode de Schottky utilisable comme commutateur rapide ou comme 'détécteur à micro-ondes. L'un des problêmes posés par ces diodes de Schottky connues consiste en l'existence d'états de densité, superficielle élevée à la surface de séparation du GaAs et du métal limitant la stabilité et la durée de vie 10 du dispositif. Par conséquent,"on éprouve le besoin de disposer d'une diode de Schottky dont la jonction est améliorée et qui présente une plus grande stabilité. L'Invention a donc pour but de fournir : une diode de schottky au GaAs perfectionnée et un procédé 15 pour la fabriquer ; • ' une jonction à bannière de Schottky réalisée entre une couche métallique consistant en un alliage d'argent, de zinqfet d'indium d'une part et de l'arséniure de gallium (GaAs) du type N d'autre part, cette jonction formée par un traitement à chaud cons-20 tituant une jonction à barrière de Schottky sous-jacente ayant une stabilité plus grande ; une diode de Schottky ayant une couche d'alliage métallique comprenant en poids environ 95 % d'argent, 3 % de zinc et 2 % d'indium ? 25 une telle diode dans laquelle la couche métallique'subit un traitement à chaud sur un élément semiconducteur du type N afin de former la jonction ; une telle diode dans laquelle le traitement à chaud est effectué à 650°C sous atmosphère réductrice. • >- 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront au cours de-la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : la Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'une diode de Schottky suivant l'invention ; 35 la Fig. 2 est un graphique du courant I en fonction de la tension V montrant la caractéristique courant-tension de la diode de la Fig. 1 ; la Fig. 3 est un diagramme montrant les stades de fabrication des diodes de Schottky suivant l'invention. 40 La Fig. 1 montre une diode de Schottky 1, suivant l'invention 28142 2 -2058238 comprenant'lin' corps principal (pastille formant "substrat) 2 en un matériau de type N, tel que l'arséniure de gallium. Dans un exemple, le substrat 2'a une épaisseur d'environ"'0,13 mm et comprend de l'arséniure de gallium dopé avec un matériau de 5 dopage donneur tel que du silicium ou de l'étain pour créer une ' 16**3 concentration de porteurs de charge d'environ 10 par cm , un tel matériau ayant une résistivité de 0,1 ohm-centimètre. Une couche métallique 3 traitée à chaud est formée sur le substrat 2 pour constituer une jonction a barrière de Schottky 10 entre la couche et le substrat. La caractéristique de conduction directe de' la jonction"qui en résulte est montrée sur la Fig. 2. Une extrapolation de cette caractéristique pour une valeur nulle du courant donne une hauteur de barrière évaluée à 0,7 volt environ comme l'indique la Fig. 2 . La couche métallique traitée à chaud 15 a une épaisseur de plusieurs milliers d'Ângstrôms èt est constituée * d'ion composé d'argent, de zinc, d'indium, de gallium et d'arsenic. Dans un exemple, l'alliage initialement déposé comprend en poids environ 95 % d'argent, 3 % de zinc et 2 % d'indium. Un contact ohmique or-germanium 4 est formé sur le côté opposé à la couche 3, 20 de la pastille semiconductrice 2 du type N. Des couches d'or 5 et 6, respectivement, sont forrtiëes sur la couche 3 et le contact 4 pour y fixer des conducteurs 7 et 8 menant à la diode 1. La diode est du type mésa et est obtenu par le décapage chimique à travers la couche d'or/ la couche 3 et dans la couche 2 de type N. 2 5 On ne connaît pas exactement la nature delà jonction entre là couche 3 et la pastille 2 de type N. Il est possible qu'un composé so'i't formé à la jonction entre la couche 3 et le matériau 2 de type N. Ce composé étant dénaturé métallique. Suivant une .autre théorie, il est possible qu'une jonction hétérogène est 3 0 formée entre la couche 3 et le matériau de type N., cette jonction comprenant par exemple un alliage d'arsêniure d'indium et d'arséniu re de gallium provenant du matériau de type N. La Fig. 3 représente schématiquement les stades du procédé de fabrication de la diode de la Fig. 1. A u cours du stade A, 35 la pastille du type N en arséniure de gallium est nettoyée et placée dans un évaporateur qui est un dispositif pour déposer des matériaux par évaporation, pulvérisation, sublimation etc. La pastille peut être nettoyée par divers processus connus, tels que le décapage chimique suivi de rinçages à l'eau très pure ou par 40 un décapage au gaz à haute température à l'aide d'hydrogène ou 70 28142 3 2058238 10 d'acide chlorhydrique, ou encore par nettoyage à l'aide d'une pulvérisation à haute fréquence sous atmosphère gazeuse inerte- Dans le stade B, un métal ternaire composé de 95 % d'argent, de 2 % d'indium et de 3 % de zinc est déposé thermiquement à ~6 une pression de 10 mm Hg sur l'un des côtés de la pastille 2 jusqu'à obtention d'une épaisseur de quelques milliers d' Angstroms. Au cours du stade C une couche d'or et de germanium est appliquée par évaporation, de manière connueen soi, sur le côté opposé de la pastille 2 afin de former un contact ohmique 4 classique» Pendant le stade D, la pastille 2 et les couches déposées sont traitées à chaud à 650°C sous une atmosphère sèche d'hydrogène pendant 3 minutes afin de former une jonction à barrière de Schottky sousjacente entre la couche 3 et la pastille 15 2 de type N. Pendant le stade E, on applique une couche d'or sur la pastille par une technique de dépôt électrolytique. Au cours di stade F, la portion mësa de la diode est formée à l'aide de techniques classiques de réserve photographique 20 et de décapage chimique. Pendant le stade G, les diodes individuelles 1 sont tracées et la pastille 2 est cassée afin de fermer des diodes suivant la Fig. 1. Dans la présente description, on entend par "diode de 25 Schottky" un dispositif métal-semiconducteur comprenant une pastille de type N sur laquelle est formée une couche métallique afin de former entre elles une jonction à barrière de Schottky. 70 28142 4 2058238 REVENDICATIONS 1/ Diode de schottky comprenant des moyens formant un substrat en un matériau semiconducteur de type N en arséniure de gallium, des moyens formant une couche métallique adjacente audit 5 substrat semiconducteur afin de définir une barrière de Schottky à la jonction dudit matériau de type N et de ladite couche métallique et une paire de bornes pour appliquer une tension sur ladite barrière de jonction, cette diode étant caractérisée en ce que ladite couche métallique est constituée drun alliage d'argent, 10 de zinc et d'indium. 2/ Diode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'alliage comprend moins de 10 % en poids de zinc et d'indium. 3/ Diode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche métallique comprend en poids environ 95 % d'argent, 15 3 % de zinc et 2 % d'indium. 4/ Procédé de fabrication d'une diode de Schottky, caractérisé en ce que l'on dépose une couche métallique formée de plusieurs matériaux sur la surface d'un substrat en un matériau semiconducteur de type N, on chauffe le substrat et la couche 20 métallique pour former une jonction à barrière entre la couche et le substrat. 5/ Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau de la couche déposée comprend de l'argent, du zinc et de l'indium et en ce que le stade de chauffage consiste 25 à chauffer à environ 650°C sous une atmosphère 5d'hydrogène sec. 6/ Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le substrat est en arséniure de gallium; 7/ Procédé suivant la révendication 4, caractérisé en ce que le matériau de type N est de l'arséniure de gallium, la 30 couche métallique est constituée d'argent, de zinp et d'indium avec moins de 10 % en poids de zinc et d'indium. original