Brevet FR2081702A1 — publié le 19711210

L'invention concerne un procédé perfectionné pour la formation de diodes à jonction en carbure de silicium, et en particulier de diodes émettrices de lumière. La portée de l'invention s'étend plus particulièrement à des 5 dispositifs à jonction en carbure de silicium et à leur production. Dans un mode de réalisation préféré, une diode à jonction émettrice de lumière est formée en faisant croître par épitaxie une couche n sur la surface d'un cristal n+, puis en formant une couche p sur la couche n. 10 Une diode à jonction en carbure de silicium est utilisable comme source électroluminescente de lumière. En vue d'une telle u tilisation, il est désirable que la jonction possède la plus petite résistance électrique possible dans le sens conducteur. Il est hautement désirable aussi que la couche formée par épitaxie 15 soit monocristalline et exempte de défauts cristallins, ceci é-tant plus particulièrement vrai lorsqu'une autre couche doit être formée par épitaxie sur la première couche formée par épitaxie. Un but essentiel de l'invention est de réaliser des diodes telles qu'elles possèdent un haut rendement en lumière visible 20 à partir d'une couche transparente, extrêmement mince, formée par épitaxie et constituant une jonction p-n avec au moins un de deux éléments, à savoir une couche de base opaque et une couche opaque de faible résistance électrique, déposée par épitaxie sur la couche transparente. 25 Un autre but de l'invention est de réaliser des modes opéra toires perfectionnés pour la production de diodes avec un haut deqré de perfection cristalline et de maîtrise de la teneur en impuretés. Un autre but particulier de l'invention est de réaliser un 30 procédé pour la formation d'un transistor p-n-p ou n-p-n en faisant croître des couches par épitaxie sur un cristal de base en carbure de silicium. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un procédé pour la production d'une diode à jonction en carbure de sili-35 cium possédant dans le sens conducteur une résistance électrique extrêmement faible. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un procédé pour la production de diodes électroluminescentes en carbure de silicium, de telles diodes étant très intéressantes à utili 40 ser pour l'enregistrement de données telles qu'un son sur une 70 41349 2 2081/02 pellicule photographique. Ces différents buts et avantages de l'invention, et d'autres encore, apparaîtront à la lecture du complément de description qui suit et à l'examen du dessin ci-annexé, lesquels complément et 5 dessin concernent différents modes de réalisation de l'invention choisis à titre d'exemples non limitatifs et sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La figure unique, de ce dessin, représente schématiquement, en coupe verticale longitudinale axiale, un dispositif propre à 10 permettre la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La portée de l'invention s'étend à un procédé pour faire croître par épitaxie une couche de carbure de silicium sur un cristal de carbure de silicium, ce cristal étant admis au contact d'une surface de carbone qui peut être ou peut ne pas être mouil-15 lée par le silicium, ledit procédé consistant essentiellement : à mouiller ladite surface de carbone avec du silicium avant ou après la susdite mise en contact, de façon telle que ledit silicium existe sous la forme d'une couche fondue en contact avec ledit cristal servant de germe et avec ladite surface de carbone; 20 et à établir un gradient de température entre ledit cristal et ladite couche fondue, le cristal de carbure de silicium, la surface de carbone et la couche de silicium étant maintenus à une température suffisamment élevée (comprise entre environ 2200°C et 2600°C) pour qu'il intervienne une dissolution de carbone à la-25 dite surface de carbone et un dépôt par épitaxie de carbure de silicium sur une surface dudit cristal. En particulier, l'invention porte sur le perfectionnement consistant à chauffer la surface de carbone et le cristal à cette température élevée dans une zone de réaction où se trouve établi un gradient de température 30 inférieur à environ 4°C/cm. Par conséquent, dans un premier mode de réalisation de l'invention, une diode à jonction en carbure de silicium est préparée à partir d'un seul et unique cristal-support de carbure de silicium d'un premier type d'impureté et en faisant croître une 35 couche de carbure de silicium d'un autre type d'impureté sur une surface du cristal-support, cependant que les impuretés interdiffusent. Quand la matière première est un cristal de carbure de silicium du type p comportant une très haute concentration d'aluminium, par exemple, ce cristal est bleu foncé et à peu 40 près opaque en lumière visible. Si ce cristal est soumis à un 70 41349 3 7Q31702 traitement de croissance par épitaxie avec diffusion au cours duquel une couche de type n est admise à croître sur une surface du cristal, il se trouve formé une jonction p-n. Si la couche n n'est que légèrement dopée, elle est relativement transparente. 5 Conformément à l'invention, la zone de réaction dans laquelle s'effectue ce traitement de croissance d'une couche comporte un faible gradient de température (inférieur à environ 4°C/cm). Dans un autre mode de réalisation, on prépare une diode à jonction en carbure de silicium à trois couches en partant d'un 10 seul et unique cristal-support de carbure de silicium d'un premier type d'impureté et en faisant croître une couche de carbure de silicium contenant une moindre concentration du même type d'im pureté sur une surface du cristal-support. La croissance se poursuit ensuite avec une haute concentration d'un autre type d'impu-15 reté pour former la jonction p-n. Si le cristal initiai comporte un haut degré de dopage "n", il est relativement opaque. Quand il est soumis à un traitement de croissance par épitaxie avec dif fusion au cours duquel une couche de type n est admise à croître sur une surface du cristal, la couche n peut être relative-20 ment transparente si elle n'est que légèrement dopée. Si la croissance par épitaxie est ensuite poursuivie avec production ri' ne couche p hautement dopée et par conséquent opaque, il se trouve produit une jonction p-n entre la couche n transparente et la couche p opaque que l'on a fait croître par dessus. La 25 couche transparente mince sert de fenêtre très étroite au travers de laquelle la lumière sort de la jonction. Selon l'invention, la couche "n" légèrement: dopée est formée en amenant du silicium pratiquement pur entre le cristal de base "n" et un socle en carbone qui supporte le cristal dans la 30 zone de croissance. Une autre amenée de silicium contenant de l'aluminium et du bore est prévue dans une rainure entourant le susdit socle. La couche légèrement dopée formée par épitaxie est admise à croître par chauffage dans la zone de réaction à une température relativement basse d'environ 1d00-170C°C pendant un 35 bref laps de temps (l-15minutes), après quoi la température de la zone est élevée jusqu'à environ 240C°C pendant un autre bref laps de temps (environ 5 minutes) pour réaliser une croissance rapide d'une couche p fortement dopée à la suite d'un mouillage de la partie supérieure du socle par eu silicium fortement dopé 40 provenant de la rainure. BAD ORIGNAL 70 41349 4 2081702 Pour permettre une meilleure compréhension de l'invention, on renvoie à la figure unique et aux exemples suivants, bien entendu non limitatifs. Exemple 1.- On se procure, en s'adressant à l'Ultra Carbon 5 Corporation, un petit creuset 10 en graphite de haute pureté (moins de 5 ppm de cendres) et ayant la forme générale représentée sur la figure unique ; il comporte un socle 12 mesurant environ 11,1 mm de diamètre, et une rainure 14 d'environ 9,5 mm de profondeur. 10 Le creuset est muni d'un couvercle 26 en graphite et est sup porté à l'intérieur d'une chambre 28 mesurant 44,5 mm de diamètre et 31,8 mm de diamètre.. Cette chambre est munie d'un couvercle 30 en graphite et est placée à l'intérieur d'un écran thermique fendu 32 en graphite équipé d'un couvercle 34. Cet ensemble est en-15 touré par un tube 36 en quartz mesurant environ 610 mm de longueur et 63,5 mm de diamètre. Autour et à l'extérieur du tube 36 est enroulé ui bobinage d'induction 38 excité par un générateur de courant de haute fréquence d'une puissance de 50 kW. Le creuset 10 en graphite et le socle 12, utilisés pour la 20 croissance de couches sont prétraités par du silicium à environ 1900°C, afin d'imprégner la surface interne en y formant, une couche de carbure de silicium qui leur permet de supporter des températures beaucoup plus élevées au cours de leur utilisation ultérieure. Un tel creuset peut servir plusieurs fois au cours d'ex 25 périences ultérieures. Après ce traitement, un cristal-support 24 en carbure de silicium est placé de la manière représentée et une deuxième charge de silicium est placée dans le creuset. Le cristal—support 24 contient plus de 2000 parties par million (ppm) d'azote ; il est vert foncé et opaque. La surface inférieure du 30 cristal-support a été polie avec une pâte au diamant de 0,25 micron. Le cristal a été attaqué dans K0H fondu à 600°C pendant environ 2 minutes. La face "lisse" est placée vers le dessous sur le socle. La résistivité du cristal est d'environ 0,05 ohm- 2 cm et la mobilité est d'environ 30 cm /V-sec. 35 Le tube 36 est ensuite balayé pendant 5 minutes par un cou rant d'hélium, après quoi le débit d'hélium gazeux est réglé à 56,6 litres/heure et la température est éle\'ée jusqu'à environ 2400°C pendant environ 5 minutes. Quand on se sert d'un tel creuset, dans les conditions de 40 température sus-spécifiées, avec 250 milligrammes de silicium, BAD ORJGINAl 70 41349 2031702 une couche de carbure de silicium transparent de type "n" peut être admise à croître sur le cristal-support 24 n+. La durée du temps pendant lequel le creuset doit être maintenu à haute température est d'environ 5 à 30 minutes et dépend largement de la 5 température à laquelle on opère. A la fin de ce temps, le creuset ne contient pas de silicium libre et on peut enlever le cristal de son socle. Ceci est le contraire de ce qui se passe lors d'une opération classique où la croissance en solution laisse le cristal en contact intime avec le graphite, ce qui rend nécessaire 10 de détacher le cristal du graphite par découpage, puis de polir le cristal. De plus, l'existence du couvercle 26 sur le creuset 10 établit une zone de réaction enclose qui minimise l'échappement de vapeurs de silicium à partir de l'intérieur du creuset. La cham-15 bre 28 avec son couvercle 30, conjointement avec l'écran thermique extérieur 32 et son couvercle 34, contribue au maintien d'un gradient de température minimum à l'intérieur du creuset 10. Au cours de la partie de l'opération qui s'effectue à haute température, on enregistre la température aux points indiqués 20 (voir figure unique) à l'aide d'un pyromètre optique étalonné ; on obtient ainsi les résultats suivants : Point A Point B Point C 2400°C 2405°C 2410°C Ces lectures s'effectuent en visant sur la chambre 28 au travers 25 d'une fente ménagée dans l'écran thermique fendu 32. Les lectures sont corrigées par addition de 80°C à la lecture mesurée pour compenser l'absorption par le tube en quartz 36. Le cristal résultant comporte une couche n transparente d'environ 0,05 mm d'épaisseur. Cette couche n est ensuite rec-30 tifiée et polie avec de la pâte de diamant de 0,25 micron jusqu'à une épaisseur d'environ 0,025 mm. La couche ainsi obtenue par croissance est cristaltographi-quement excellente et est dotée des propriétés optiques désirées. Sans la combinaison d'un très faible gradient de température-(in-35 férieur à environ 4°C/cm) dans la zone de croissance et de la température très élevée (environ de 2200°C à 2600°C), la couche obtenue contiendrait de nombreuses imperfections cristaliogra-phiques et serait solidement liée au socle en carbone sur lequel s'est effectuée la croissance de la couche. 40 Exemple 2.- On effectue une deuxième expérience en opérant â 70 41349 6 2081702 à peu près comme dans l'exemple 1, sauf que dans ce cas le cristal initial est un cristal p contenant plus de 200 ppm d'aluminium. Dans ce cas, le cristal de base est bleu foncé et est pratiquement opaque. On fait croître une couche n transparente sur 5 ce cristal en opérant de la même manière que celle décrite dans l'exemple 1 ; on obtient ainsi une diode p-n. Les diodes produites dans les deux exemples ci-dessus sont polies et montées dans une caméra ; on constate qu'elles conviennent très bien en vue de l'enregistrement d'une piste sonore. 10 Dans les exemples 1 et 2 ci-dessus, le procédé de croissance à haute température compris dans la portée de l'invention a été décrit conjointement à la croissance d'une couche n. XI peut également être mis en oeuvre pour produire une couche p par addition de bore, d'aluminium ou d'une autre impureté de type p 15 au silicium utilisé lors de l'opération de croissance, en opérant de la manière décrite dans les exemples suivants. Exemple 3.- On effectue une troisième expérience analogue aux exemples 1 et 2 avec un cristal initial contenant environ 200 ppm d'azote (type n). On fait croître sur ce cristal une 20 couche foncée de type p par mise en oeuvre d'un mode opératoire analogue à ceux des exemples 1 et 2, à l'exception des modifications suivantes : (1) on ajoute 1 mg de bore et 5 mg d'aluminium à environ 600 mg de silicium pour former la charge initiale. 25 (2) La température utilisée est de 2480°C (corrigée) ; la durée de l'opération est de 5 minutes. A la fin de l'opération, on enlève les cristaux du socle ; une bonne couche foncée p s'est formée par épitaxie sur le cristal initial de type n , de façon à constituer une jonction p-n. 30 Après découpage en cubes, la jonction donne les caracté ristiques suivantes pour une lamelle de 1 mm x 1 mm : 1. Résistance électrique dans le sens conducteur R =10 ohms 2. Claquage dans le sens non-conducteur - 20 V pour 1 mA 3. Qe pour la lumière jaune - 2 x 10-^. 3 5 On utilise les quantités sus-spécifiées de bore et d'alu minium pour diminuer la résistance électrique, dans le sens conducteur, à partir de la valeur d'environ 100 ohms que l'on obtient communément pour une lamelle d'une dimension similaire si l'on n'utilise que du bore. 40 Exemple 4.- Cette expérience est identique à celle de 70 41349 7 2081702 l'exemple 3, à ceci près que l'on ajoute seulement 5 mg d'aluminium au silicium, le bore étant complètement absent. La diode résultante possède une couche "p" de couleur bleu foncé et émet de la lumière dans la région bleu verdâtre du spectre. La résis-5 tance électrique de la diode est comparable à celle de l'exemple 3. L'utilisation d'aluminium seul comme dopant "p" (exemple 4) donne une lumière bleuâtre parce que l'aluminium a un niveau accepteur moins profond que celui du bore dans l'intervalle de 10 la bande interdite du carbure de silicium, et donne donc naissance à une photo-émission dotée d'une plus grande énergie et à une plus haute fréquence. On pense aussi qu'il est important, pour un meilleur rendement quantique dans une diode émettant du bleu, de partir d'une couche "n" ayant une teneur en azote 15 relativement basse (inférieure à 100 ppm). En ce qui concerne l'utilisation de bore comme dopant, il semble important de maintenir à une valeur relativement basse la concentration de bore dans le silicium. Si l'on n'opère pas ainsi, le cristal peut avoir tendance à coller au socle. A la suite 20 d'une étude du système de phases pour Si-C-B, il semble probable que, à une plus forte concentration de bore, des carbures de bore puissent avoir tendance a se séparer à partir de la masse en fusion et à lier la masse en fusion et les cristaux au socle. Outre les exemples 1 à 4, la portée de l'invention s'étend 25 aussi, par exemple, à une modification de la concentration d'une impureté active dans la zone de croissance confinée pendant la croissance de la couche par épitaxie de façon à modifier la concentration d'impureté dans cette couche en voie de croissance. Ainsi, par exemple, une couche n peut être admise à croître sur 30 une base p et, après ur, laps de temps d'une durée prédéterminée, de l'azote peut être introduit dans l'hélium normalement utilisé afin d'y accroître la concentration d'azote ou pour effectivement remplacer entièrement l'hélium. Ceci a pour effet de transformer la couche en voie ce croissance par épitaxie qui alors 35 n'est plus une couche n, mais une couche opaque r.+ . Par cette technique, il est possible de faire croître une très mince couche transparente entre deux couches opaques. En modifiant le gradient de température de façon telle que la surface supérieure du cristal-support soit plus chaude que la 40 surface inférieure, on peut également former la couche en voie de 70 41349 8 2081702 croissance sur la surface supérieure au lieu de la former sur la surface inférieure comme cela a été décrit dans les exemples précédents. Dans ce cas, il est également important que le gradient de température soit maintenu à une valeur inférieure à 4°C/cm. 5 Exemple 5«- On conduit une cinquième expérience dans le dis positif décrit ci-dessus en se référant à la figure unique. On place un petit fragment (30 mg) de silicium pur sur la surface supérieure du socle prétraité, et sur la surface supérieure de ce fragment de silicium, on place un cristal-support 24 de car-10 bure de silicium (environ 10 mg). Une deuxième charge de silicium (600 mg) contenant 5 mg d'aluminium et 2 mg de bore est placée dans la rainure 14. Le cristal-support 24, comme dans l'exemple 1, contient plus de 2000 ppm d'azote et est opaque, de couleur vert foncé. La surface inférieure du cristal-support a été polie 15 avec de la pâte de diamant à 0,25 micron. Le cristal a été attaqué dans KOH fondu à 600°C pendant environ 2 minutes. La face "lisse" est placée vers le bas sur le socle. La résistivité du cristal est d'environ 0,05 ohm-cm, et la mobilité est d'environ 30 cm'VV-sec. 20 On balaie le tube 36. en y faisant passer un courant d'hé lium pendant 5 minutes, après quoi on règle le débit d'hélium à 56,6 litres/heure et on élève la température jusqu'à environ 1600°C pendant environ 5 minutes. On élève ensuite la température jusqu'à environ 2400°C pendant environ 5 minutes. 25 Pendant la partie de l'expérience s'effectuant à haute tem pérature, on enregistre cette température à nouveau aux points indiqués (voir la figure unique) a l'aide de mesures au pyromètre optique (corrigées) ; on obtient ainsi les valeurs suivantes : Point A Point B Point C 2400°C 2405°C 2410°C Le cristal résultant comporte une couche n transparente d'environ 0,005 mm (mesurée en lumière transmise) qui s'est formée à 1600°C, le léger dopage n de cette couche provenant 35 de la faible pression partielle d'azote existant inévitablement dans la zone de réaction. Une deuxième couche d'environ 0,0 5 mm d'épaisseur est admise à croître sur la couche n pendant la partie à haute température (2400°C) du cycle. Cette deuxième couche est du type p et est très opaque en raison de l'addition 40 de bore et d'aluminium au silicium dans la rainure 14. Le produit BAD ORJGINAt 70 41349 9 2081702 résultant est une diode comportant une couche n+ opaque, une couche n transparente très mince (environ 0,005 mm d'épaisseur) et une couche p+ pratiquement opaque recouvrant la couche n transparente. Les deux couches n+ et p+ sont pourvues de contacts. 5 Un certain nombre de diodes produites en découpant la jonc tion n+-n-p+ de l'exemple 5 possèdent les caractéristiques suivantes pour une plaquette mesurant 1 mm x 1 mm. 1. Résistance électrique dans le sens conducteur Rs=l-10 ohms 2. Claquage dans le sens non-conducteur -20-40 V pour 1 mA — 5 10 3. Qe pour la lumière jaune - 1-2 x 10 Dans l'exemple ci-dessus, il convient de remarquer plus particulièrement les moyens simples et très efficaces permettant d'isoler les deux masses de silicium différemment dopées à l'intérieur de la même zone de réaction. Le silicium pur qui était 15 placé sur le dessus du socle au-dessous du cristal de base fournit une lente croissance par épitaxie à 1600°C. Cette allure de croissance est environ dix fois plus lente que celle obtenue à 2400°C au cours du deuxième stade. Ceci fournit une méthode très commode pour régler l'épaisseur de la couche initiale admise à 20 croître à la température moins élevée. Ceci est particulièrement important lorsque l'on désire que la diode résultante émette de la lumière dans une bande très étroite. Le réglage précis de l'épaisseur de la couche initiale peut aussi être extrêmement important dans d'autres dispositifs tels que des transistors et 25 analogues. On pense que l'isolement complet effectivement observable entre les deux masses de silicium est dû à l'allure de mouillage beaucoup plus lente du silicium sur le socle qui intervient à la température moins élevée. A la température de 1600°C, il faut un 30 temps très appréciable (bien supérieur à 5 minutes) pour que le silicium se trouvant dans la rainure mouille les côtés du socle et grimpe jusqu'à la partie supérieure du creuset où ses impuretés peuvent diffuser jusque dans la couche de silicium liquide existant entre le haut du socle et la partie inférieure du cris-35 tal de carbure de silicium servant de germe. Par contre, à la température plus élevée, l'action de mouillage est très rapide et la diffusion des impuretés à partir de la masse éloignée de silicium jusque dans le silicium se trouvant sur le dessus du socle est elle aussi très rapide et cette couche de silicium, à 40 partir de laquelle intervient la croissance par épitaxie,atteint CAS 70 41349 10 2081702 rapidement une concentration d'impureté proche de celle existant dans la masse de silicium se trouvant dans la rainure 14. Un autre avantage du présent exemple réside dans le fait que la croissance à basse température initiale de la couche par 5 épitaxie s'effectue à une température suffisamment basse (par exemple, de 1600°C) pour que la diffusion d'impuretés à partir du cristal de base jusque dans la couche en voie de croissance par épitaxie soit relativement minime. Par conséquent, cette couche peut servir de support de haute pureté sur lequel une struc-10 ture de dispositif peut être édifiée par l'opération ultérieure de croissance à une température plus élevée au cours du deuxième stade du procédé. Dans l'exemple 5, c'est bien cela qui se produit puisqu'une mince couche n est formée sur une couche n+, après quoi une couche p+ est admise à croître à la température 15 plus élevée sur la couche n. Ceci laisse un choix beaucoup plus large de cristaux servant de germe, et on peut les choisir pour leur perfection cristalline plutôt que pour leur pureté uniquement, étant bien entendu admis que le cristal devant servir de germe ne contient ni impuretés hautement mobiles, ni impuretés 20 volatiles telles que fer, cuivre ou phosphore qui diffuseraient jusque dans la couche admise à croître initialement par épitaxie a basse température et même à la température relativement basse de 1600°C. Un autre important aspect de 1'invention apparaissant dans 25 l'exemple 5 est la très faible résistance électrique dans le sens conducteur obtenue avec les diodes produites par mise en oeuvre du mode opératoire décrit dans cet exemple. On pense que cela est dû au fait que la couche p+ est formée à 2400°C. A cette température plus élevée, on pense que la concentration du bore 30 dans la couche qui a été admise à croître par épitaxie a été accrue jusqu'à la limite de saturation (plus de 5 x 10^ atomes 3 de bore par cm ). Cette plus forte concentration de bore dans la couche p+ formée par épitaxie permet un accroissement de co- aopage à l'aluminium aussi dans cette couche, étant estimé que 19 2o 35 la concentration d'aluminium est d'environ 5 x 10 à 1 x 10 3 atomes d1 aluminium/cm . Cette concentration relativement haute d'aluminium (qui n'est encore que de 1/5 à 1/10 de la concentration de bore) confère à la couche de type p+ la très faible ré-sistivité permettant d'aboutir à de nombreuses diodes n'ayant '*0 une résistance électrique que de 1 ou 2 ohms. Il convient de 70 41349 ii 2081702 noter que l'on ajoute considérablement plus d'aluminium que de bore au silicium fortement dopé provenant de la rainure, ceci é-tant nécessaire en raison des pertes d'aluminium à partir de la masse fondue, pertes dues à la haute tension de vapeur de l'alu-5 minium à la température de 2400°C à laquelle s'effectue l'opération. On peut, bien entendu, faire subir des modifications considérables aux conditions spécifiées dans l'exemple 5. Il convient que l'intervalle de température pour la croissance à basse tempé-10 rature soit de l'ordre de 1500°C à 1700°C, tandis que la durée du laps de temps pour cette croissance est de l'ordre de 1 minute (à 1700°C) à environ 15 minutes (à 1500°C). Similairement, la croissance à haute température est réalisable à une température comprise entre environ 2200°C et 2600°C. Lorsque la température 15 est élevée jusqu'à une valeur supérieure à 2400°C, il convient généralement que le laps de temps soit notablement plus bref que 5 minutes. Lorsque la température est abaissée au-dessous de 2400°C, le laps de temps, pour une épaisseur équivalente de la couche, doit être prolongé d'une manière correspondante. De plus, 20 il convient que le gradient de température dans la zone de réaction soit inférieur à 4°C/cm. Exemple 6.- On opère de la même manière que dans l'exemple 5, à l'exception du fait que le cristal initial est un cristal p+ contenant environ 1000 ppm d'aluminium, et que le silicium 2 5 dans la rainure 14 contient de l'azote comme dopant n*. Un mode opératoire préféré pour incorporer l'azote consiste à utiliser du nitrure de silicium (Si^N^). On obtient ainsi une diode p+ n-+ n . Exemple 7.- On opère comme dans l'exemple 6, mais en pla-30 çant dans la rainure 14 du silicium contenant du bore et/ou de l'aluminium comme dopant p. On aboutit ainsi à une structure p-n-p à trois couches dont on peut former un transistor après l'établissement de contacts adéquats sur les couches individuelles. 35 Exemple 8.- On opère comme dans l'exemple 5, mais à l'ex ception du fait que le silicium placé entre le cristal servant de germe et le socle contient du bore ou de l'aluminium comme dopant p, et que le silicium placé dans la rainure 14 contient de l'azote comme dopant n. On obtient ainsi une structure n-p-n 40 utilisable aussi pour constituer un transistor. BAD ORIGINAL^ 70 41349 12 2031702 Exemple 9.- On met en oeuvre un mode opératoire très analogue à celui de l'exemple 5, mais en utilisant dans la rainure 14 du silicium ne contenant pas du tout de bore. On obtient ainsi + / x une diode n -n-p qui est dopee seulement a l'aluminium. Une telle 5 diode émet de la lumière dans la région bleue du spectre, avec O un maximum à environ 5000 A. Exemple 10.- Il s'agit ici d'un mode opératoire analogue à celui décrit dans l'exemple 7, en ce que l'on aboutit à une structure p-n-p. Toutefois, dans le présent cas, le silicium se 10 trouvant dans la rainure 14 contient à la fois du bore et de l'aluminium. Des contacts sont ensuite établis avec les deux couches p extérieures et avec la couche n centrale. Quand la diode à jonction, comprenant le cristal de base p+ (dopé à l'aluminium) et la couche n formée par épitaxie, est polarisée 15 dans le sens conducteur, elle émet une lumière bleue. Quand la diode à jonction, comprenant la couche n formée par épitaxie et la couche p formée par épitaxie (bore plus aluminium), est polarisée dans le sens conducteur, elle émet une lumière jaune. Par conséquent, une seule et unique petite structure permet donc 20 de constituer deux sources de lumière possédant des longueurs d'onde différentes. Un tel dispositif est utilisable comme indicateur ou enregistreur à double fonction ou comme commutateur à double fonction lorsqu'on s'en sert conjointement avec des détecteurs sélectivement sensibles à une lumière des deux lon-25 gueurs d'ondes différentes. Au lieu d'un contact électrique avec la couche n centrale, il suffit de prévoir des contacts avec seulement les deux couches p extérieures. Dans ce cas, une tension électrique suffisante est appliquée entre Les deux couches p (y compris au travers de la couche n) de façon telle 30 qu'une des deux jonctions p-n soit polarisée dans le sens conducteur et l'autre dans le sens non-conducteur, la tension totale excédant la tension de claquage de la diode polarisée dans le sens non-conducteur, ce qui permet le passage d'un courant dans le sens conducteur au travers de la première des diodes. 35 Une inversion de la tension électrique a pour effet de faire passer un courant dans le sens conducteur au travers de l'autre diode. 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 BAD ORIGINAL 70 41349 13 2081702 ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 41349 14 2081702 REVENDICATIONS 1. Procédé pour faire croître par épitaxie une couche de carbure de silicium sur un cristal de carbure de silicium, ce cristal étant admis au contact d'une surface de carbone qui peut être 5 ou peut ne pas être mouillée par le silicium, ledit procédé consistant essentiellement : à mouiller ladite surface de carbone a-vec du silicium avant ou après la susdite mise en contact, de façon telle que ledit silicium existe sous la forme d'une couche fondue en contact avec ledit cristal servant de germe et avec la-10 dite surface de carbone ; et à établir un gradient de température entre ledit cristal et ladite couche fondue, le cristal de silicium, la surface de carbone et la couche de silicium étant maintenue à une température suffisamment élevée (comprise entre environ 2200°C et 2600°C) pour qu'il intervienne une dissolution de car-15 bone à ladite surface de carbone et la formation d'un dépôt de carbure de silicium par épitaxie sur une surface dudit cristal, lequel procédé est caractérisé en ce que ladite surface de carbone et ledit cristal sont chauffés a ladite température élevée, dans une zone de réaction où se trouve établi un gradient de tem-20 pérature inférieur à environ 4°C/cm. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit silicium dans ladite couche fondue contient une concentration appréciable de bore comme impureté de type "p", et caractérisé en ce que l'on ajoute- de l'aluminium comme, codopant audit silicium, 25 la concentration d'aluminium étant sensiblement supérieure à la concentration de bore. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite région contient une impureté pour déterminer le type de conductivité de la couche formée par épitaxie. 30 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite impureté est une impureté déterminant la conductivité, et en ce que l'opération de modification de la concentration de ladite impureté déterminant la conductivité s'effectue dans ladite zone au cours de.la croissance de ladite couche formée par épi-35 taxie. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on maintient ladite température élevée à environ 2400°C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé-40 dentes caractérisé en ce que l'on maintient ladite température 70 41349 15 2031702 élevée jusqu'à ce que la région située entre ledit cristal de carbure de silicium et ladite surface de carbone ne contienne pratiquement plus de silicium libre. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 5 l'on met en oeuvre les opérations élémentaires préliminaires consistant à établir une première masse de silicium ayant une première concentration d'impureté immédiatement entre la surface de carbone et un cristal de base de carbure de silicium supporté sur ladite surface de carbone, à établir une deuxième masse de 10 silicium contenant une concentration d'impureté différente dans une portion plus éloignée de ladite zone de réaction et à faire croître par épitaxie une couche sur ledit cristal de carbure de silicium à partir de ladite première masse de silicium à une température de l'ordre de 1500°C à 1700°C, pour former un cris-15 tal à deux couches de carbure de silicium, toutes ces opérations avant de faire croître par épitaxie une couche sur ledit cristal servant de germe à partir de ladite deuxième masse de silicium à une température plus élevée (comprise entre environ 22C0°C et 2600°C) dans une dite zone de réaction où règne un gradient de 20 température inférieur à environ 4°C/cm. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite deuxième masse de silicium contient une concentration appréciable de bore comme impureté de type "p lequel procédé est caractérisé en ce que l'on ajoute de l'aluminium comme codopant à 25 la deuxième masse de silicium, la concentration d'aluminium é-tant sensiblement supérieure à la concentration de bore. 9. Procédé selon la revendication 7 pour former une diode à jonction en carbure de silicium comprenant un cristal de base n+, une mince couche n transparente sur une surface dudit cristal de 30 base et une couche p+ recouvrant ladite couche n ayant dans le sens conducteur une résistance électrique (mesurée sur une diode ayant une superficie de 1 mm x 1 mm) inférieure à 5 ohms, lequel procédé est caractérisé en ce eue ladite couche n est: ad mise à croître par épitaxie à partir de ladite première masse ce 35 silicium jusqu'à une épaisseur inférieure à environ 0,0127 -mm, ladite couche p+ est admise à croître par épitaxie à partir de ladite deuxième masse de silicium, et ladite deuxième masse de silicium contient de l'aluminium et du bore comme impureté en proportions suffisantes pour fournir, dans ladite couche p+, 20 3 19 40 plus de 1 x 10 atomes de bore/cm et plus de 1 x lO atomes 1r BAD ORIGINAL 16 70 41349 2001702 3 d'aluminium/cm , la concentration de bore étant au moins cinq fois aussi grande que la concentration d'aluminium. 10. Procédé selon la revendication 7 pour former un dispositif émetteur de lumière, caractérisé en ce que ledit cristal de 5 carbure de silicium comporte une première impureté prédominante de type p et ladite deuxième masse de silicium comporte une deuxième impureté prédominante de type p qui est différente de ladite première impureté de type p, afin que la couche n admise a croître par épitaxie sensiblement à partir de ladite pre-10 mière masse de silicium forme avec ledit cristal de carbure de silicium une première jonction p-n émettrice de lumière possédant une première longueur d'onde caractéristique de lumière émise, et forme avec la couche p admise à croître par épitaxie sensiblement à partir de ladite deuxième masse de silicium une deuxiè-15 me jonction p-n émettrice de lumière possédant une deuxième longueur d'onde caractéristique de lumière émise, ladite deuxième longueur d'onde caractéristique étant différente de ladite première longueur d'onde caractéristique. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que 20 ledit cristal de base contient de l'aluminium comme impureté prédominante de type p,et ladite couche p formée par épitaxie contient du bore comme impureté prédominante de type p. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7, 8, 9, 10, il, caractérisé en ce que la deuxième masse de silicium 25 est séparée de la première masse de silicium par une surface mouillable constituant un parcours pour un déplacement de ladite deuxième masse vers ladite première masse à la température plus élevée mais constituant une barrière substantielle pour un tel déplacement à la température moins élevée. 30 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7, 8, 9, 10, 11, 12, caractérisé en ce que ladite température plus é-levée pour faire croître par épitaxie une couche à partir de ladite deuxième masse de silicium est maintenue à environ 2400°C. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré-35 cédentes, caractérisé en ce que ladite zone de réaction est pratiquement entièrement close afin de minimiser un échappement de vapeurs de silicium à partir de ladite zone. 15. Diode à jonction en carbure de silicium, caractérisée en ce qu'elle est formée par mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 9- 16. dispositif émetteur le lumière,caractérisé en. ce ^u'il est for®4, par mise en oeuvre 11 un procédé selon la revendication 10. BAD ORIGINAL