Brevet FR2090381A1 — publié le 19720114

L'invention est relative à un montage in tégré à transistor comportant un collecteur sur champs limités désigné par montage Schottky dans la suite. Ce montage se prête particulièrement bien à la réalisation de montages numériques à grandc vitesse de commutation. L'invention concerne, également, un procédé pour la fabrication de ce montage. Des modèles de construction de transistors bipolaire s à barrière métal semi-conducteur et champs limités ou à transition pn hétérogène au lieu d'une transition pn collecteur base homogène, ont été proposés à plusieurs reprises. Ces composants se distinguent par une vitesse de commutation élevée car, en fonctionnement à saturation, on évite toute accumulation de charge dans le champ du collecteur et le retour en arrière du collecteur vers le champ de la base. Dans un montage qui a été proposé, il est déposé une couche épitactique formant base sur un corps semi-conducteur de grande surface agissant comme émetteur, et il est établi sur ce corps un contact d'arrêt métal-semi conducteur. Ce montage possède une forte capacité parasitaire émetteur-base. Dans un perfectionnement de ce montage, la surface de l'émetteur est limitée, sur la transition émetteur base par des couches d'oxyde et des champs de semi-conducteurs polycristallins. On doit alors s'attendre à des perturbations de la transition émetteur-base dues aux zones polycristal lines des bords de la couche épitactique. tes deux montages ne se prêtent pas à lé- tablissement de montages semi-conducteurs intégrés. Dans les montages semi-conducteurs intégrés, on se sert jusqu'à présent de diodes Schottky. Celles-ci sont aussi utilisées comme diodes de jonction provisoire pour la transition collecteur-base de transistors. On peut aussi éviter alors dans une large mesure une surmodulation du transistor. Ces montages possèdent de fortes capacités collecteur-base et prennent beaucoup de place. Il a, d'autre part, été proposé de réaliser des transistors à collecteur Schottky intégrés au moyen de montages à transistors latéraux. Il ne peut être obtenu ici que de très faibles amplifications. D'un autre côté, on a proposé, pour la fabrication de montages à transistors bipolaires intégrés, des procédés dont on peut poursuivre le développement pour arriver à un procédé pour la fabrication de montages Schottky transistor-collecteur intégrés. Dans ce procédé, les zones des composants sont produites à l'intérieur d'un corps semi-conducteur monocristallin par des techniques de diffusion et d'épitaxie et sont pourvues sur leurs faces supérieures de contacts métalliques; ce corps semi-conducteur est enlevé, après jonction avec un corps porteur, sur la face inférieure jusqu'à dégagement des champs inférieurs des composants, et les champs des composants sont munis de contacts sur cette face. L'invention a pour objet de fabriquer d'une façon simple des montages transistor-collecteur Schottky intégrés qui se prêtent à la réalisation de montages numériques très rapides et qui puissent être montés sur un ou plusieurs plans. te but de l'invention est d'indiquer un montage transistor-collecteur Schottky intégré qui possède des temps de commutation très brefs et une amplification de courant importante. Il doit, en outre, être indiqué, à cet effet, un procédé simple qui permette de réaliser ces montages, en commun avec des résistances et des diodes, en un ensemble très compact. t'invention concerne, à cet effet, un montage du type ci-dessus, caractérisé en ce que sur une couche semi-conductrice, mince et monocristalline, recouverte partiellement des deux côtés de couches isolantes, des champs de base sont entourés de séparations annulaires dopées, par un type de dopage qui est celui du champ émetteur, ces champs de base recevant, sur un des côtés, des champs émetteur dopés en sens opposé, et, sur l'autre côté, sur la couche semi-conductrice, dans des fenêtres d'une couche de passivation, en tant que collecteur, des zones de matière conductrice de l'électricité, différente de la matière semi-conductrice de départ, ces zones recouvrant complètement les champs de base, et recouvrant partiellement les séparations dopées en formant des transitions d'arrêt vers les champs de base et des transistors ohmiques vers les champs de séparation, les champs d'émetteur, les champs de base, et les champs de séparation étant munis d'un contact ohmique sur le côté émetteur. Avant le dépôt de la couche formant le collecteur, on peut enlever, par rongeage, la couche d'épitaxie à l'intérieur de la fenêtre de la couche de passivation9 de sorte que l'on peut régler l'étendue de la base. Au lieu d'une couche polycristalline, on peut aussi déposer une couche dlhtroépitaxie monocristalline. En outre, le collecteur peut être réalisé en une matière conductrice laissant passer la lumière. Ensuite, il est rapporté, sur la couche de passivation, une couche de liaison9 et le corps semi-conducteur est relié avec un corps porteur au moyen de cette couche, ou en remplacement. il peut être établi par dépôt une couche porteuse épaisse, que l'on enlève ensuite par abrasion ou par rongeage jusqu'à dégagement du champ émetteur enfoui. Après dépôt d'une couche de passivation, et rongeage de fenêtres de contact les champs émetteur, base et collecteur, sont raccordés galvaniquement à un plan conducteur métallique. invention permet aussi l1établissement de résistances à partir de la couche d'épitaxie9 résistances qui seront limitées par un champ isolant qui sera formé par la diffusion de l'émetteur et de la séparationb Pour diminuer les résistances de contact, on peut, en supplément, avant ou après la diffusion des champs de l'émetteur enfoui, exécuter dans la zone de contact du champ de la base et dans les zones de contact des champs de résistance, une diffusion fortement dopée par un type de dopage qui est celui du champ de la base. L'invention s'étend à un procédé dans lequel on produit d'abord, par diffusion et épitaxie, les champs de dopage dans un corps semi-conducteur monocristallin ou dans une couche nonocristalline de semi-conducteur posé sur un substrat de constitution différente, ce corps semi-conducteur étant enlevé après avoir été uni avec un corps porteur ou après avoir reçu une couche porteuse épaisse, sur la face inférieure, jusqu'à dégagement des zones inférieures du composant, et est muni, sur cette face, de contacts après dépôt d'une couche de passivation et rongeage de fenetres de contact9 procédé caractérisé sé en ce que l'on fait diffuser dans ce corps semi-conducteur des champs émetteur fortement dopés par un type de dopage qui est celui du champ de base et, par suite, en même temps, autour de ces champs, l'on fait diffuser la partie inférieure de champs de séparation annulaires, que l'on produit sur le corps semiconducteur une mince couche d'épitaxie du type de dopage qui est celui du champ de base, et par dessus une couche de passi ovation9 que l'on fait diffuser ensuite, dans la couche dépita xie, des champs de séparation supérieurs annulaires du type de dopage de l'émetteur, au-dessus des champs de séparation annu- laires enfouis, à une profondeur telle qu'ils rejoignent ceuxci et forment une limitation latérale du champ de base, et qu'après ouverture de fenêtres dans la couche de passivation, on forme dans celles-ci des champs collecteurs par dépôt d'une couche conductrice de l'électricité différente de la matière du semi-conducteur de départ, collecteur qui recouvre les champs de base complètement, et partiellement les champs de séparation, et qui forme des transitions d'arrêt par rapport au champ de base et ohmique par rapport aux champs de séparation. Les champs collecteur peuvent ici être constitués de métal ou aussi d'une couche conductrice monocristalline d'une autre constitution, Avec le procédé suivant l'invention, on peut établir des montages transistor-collecteur Schottky intégrés avec deux ou trois étapes de diffusion. On paut ici arriver à de faibles étendues de base avec des tolérances étroites, car l'étendue de la base dépend de l'épaisseur de la couche d'épitaxie et de la diffusion à partir du champ de l'émetteur, et non de la précision de l'enlèvement mécanique et chimique pratiqué sur la plaquette semi-conductrice de départ. En outre, il est possible de disposer des montages transistor-collecteur Schottky intégrés sur plusieurs plahs. te montage transistor-collecteur Schottky intégré suivant l'invention se distingue des montages connus par les faibles capacités parasitaires émetteur base et collecteur-base, et par une amplification élevée. te montage ne contient, en outre, aucune zone semi-conductrice polycristalline. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés9 représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe de la tranche d'épitaxie avec les champs émetteurs enfouis ainsi que les champs de contact de base et de résistance, - la figure 2 est une vue en coupe de cette tranche après dépôt du champ collecteur, - la figure 3 est mie vue en coupe de lten- semble terminé. Dans le dessin, la direction verticale est fortement agrandie. Suivant la figure 1, dans une plaquette de silicium 1 de type n monocristalline, on fait diffuser des champs émetteurs 2 type p+ et, en même temps, par suite des zones inférieures des zones de séparation 3 annulaires destinées à limiter les champs de base 5 qui se formeront plus tard et les zones inférieures des champs isolants 4 destinées à limiter les résistances 6 qui se formeront plus tard. Dans la zone des contacts de base~7, et de résistance 8, il est produit, par diffusion dans la plaquette de silicium 1 9 des champs n+. Après dépot d'une mince couche d'épitaxie n9 99 il est formé sur cette dernière, par oxydation thermique, une couche dDoxyde 10.Celleci sert de masque de diffusion au cours de la diffusion subséquente des zones de séparation 11 de type p+ supérieures destinées à limiter le champ de base 5 et des zones isolantes 12 supérieures de la résistance 6. Après que l'on a pratiqué par rongeage des fenêtres 13 dans la couche d'oxyde 10 au-dessus des champs, de base 5 et de séparation 3, 11, on ronge dans les fenêtres 13 des cavités 14 dans la couche d'épitaxie 9, et l'on dépose dans celles-ci des champs collecteurs d'une autre constitution, en aluminium par exemple. Ensuite, on unit, d'une façon connue, au moyen d'une couche de verre 16, la plaquette semi-conductri- ce 1, 9, avec un corps support 17, une plaquette de silicium oxydée par exemple, par thermocompression, et l'on enlève, par abrasion et rongeage, la plaquette semi-conductrice 1, jusqu'à ce que les champs émetteur 2, de séparation 3, d'isolement 4 et de contact 7, 8 soient dégagés. Il se forme ainsi des champs émetteurs iso 5%s z .~1 l'intéricur des champs de base 5 des transistor-collecteur Schottky. La face inférieure dégagée est recouverte du côté émetteur d'une couche de passivation 18, par les fenêtres 19 de laquelle les champs émetteur 2, base 5, et de sépa rat#ou #, et les résistances 6 sont raccordés galvaniquement à un plan conducteur 20 métallique. La figure 3 montre cette construction. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus decrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVL'NDICATI0NS 1.- Montage intégré à transistor comportant un collecteur sur champs limités, montage caractérisé en ce que, sur une couche semi-conductrice, mince et monocristalline, recouverte partiellement des deux côtés de couches isolantes, des champs de base sont entourés de séparation annulaires dopées par un type de dopage qui est celui du champ émetteur, ces champs de base recevant, sur un des côtés, des champs émetteur dopés en sens opposé et, sur autre côté, sur la couche semi-conductrice, dans des fenêtres d'une couche de passiva- tion, en tant que collecteur, des zones de matière conductrice de l'électricité différente de la matière semi-conductrice de départ, ces zones recouvrant complètement les champs de base et recouvrant partiellement les séparations dopées en formant des transitions d'arrêt vers les champs de base et des transitions ohmiques vers les champs de séparation, les champs d'émetteur, les champs de base et les champs de séparation étant munis d'un contact ohmique sur le côté émetteur. 2.- Montage intégré à transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur est constitué par un métal. 3. Montage intégré à transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur est constitué par une matière mono-cristalline, conductrice de l'é- lectricité, différente de la matière semi-conductrice de départ. 4.- Montage intégré à transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur est constitué par une matière conductrice de l#électricité, laissant passer la lumière. 5.- Procédé pour la fabrication de montai ges intégrés à transistor suivant la revendication 1, procédé dans lequel on produit d'abord, par diffusion et épitaxie, les champs de dopage dans un corps semi-conducteur monocristallin ou dans une couche monocristalline de semi-conducteur posé sur un substrat de constitution différente, ce corps semi-conducteur étant enlevé après avoir été uni avec un corps porteur ou après avoir reçu une couche porteuse épaisse, sur la face inférieure, jusqu'à dégagement des zones inférieures du composant, et étant muni, sur cette face, de contacts après dépôt d'une couche de passivation et rongeage de fenêtres de contact, procédé caractérisé en ce que " on fait diffuser dans ce corps semi-conducteur des champs émetteur fortement dopés par un type de dopage qui est celui du champ de base et, par suite, en même temps, autour de ces champs, l'on fait diffuser la partie inférieure de champs de séparation annulaires, que l'on produit sur le corps semiconducteur une mince couche d'épitaxie du type de dopage qui est celui du champ de base, et par dessus une couche de passivation, que l'on fait diffuser ensuite, dans la couche d'épitaxie, des champs de séparation supérieurs annulaires du type de dopage de l'émetteur, au-dessus des champs de séparation annulaires enfouis, à une profondeur telle qu'ils rejoignent ceuxci et forment une limitation latérale du champ de base, et qu'après ouverture de fenêtres dans la couche de passivation, on forme dans celles-ci des champs collecteurs par dépôt d'une couche conductrice de l'électricité différente de la matière du semi-conducteur de départ, collecteur qui recouvre les champs de base complètementp et partiellement les champs de séparation, et qui forme des transitions d'arrêt par rapport au champ de base et ohmique par rapport aux champs de séparation. 6. Procédé pour la fabrication de montages intégrés à transistor, suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on forme les champs collecteurs par dépôt d'une couche de métal. 7.- Procédé pour la fabrication de montages intégrés à transistor, suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on forme les champs collecteurs par le dépôt épitaxial d'une matière monocristalline conductrice de l'électri- cité d'une autre constitution. 8.- Procédé pour la fabrication de montage ;~-~ rés à- transistor suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'avant de déposer la couche formant le collecteur, on constitue par attaque dans la couche d'épitaxie, une cavité dans la zone du collecteur. 9.- Procédé pour la fabrication de montages intégrés à transistor suivant l'une quelconque des revendi- cations 5 à 8, caractérisé en ce qu'avant ou après la diffusion des champs émetteurs enfouis, on réalise dans la zone de contact des champs de base, une diffusion fortement dopée, du type de dopage du champ de base, dans le corps semi-conducteur. 10. Procédé pour la fabrication de montages intégrés à transistor suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'on établit supplémentaireS ment dans la couche d'épitaxie des résistances qui sont isolées par une zone isolante qui est formée par la diffusion de l'émetteur et la diffusion de séparation. 11.- Procédé pour la fabrication de monta ges intégrés à transistor suivant la revendication 9 caractérisé en ce que dans les zones de contact des résistances, on fait diffuser, avant ou après la diffusion des champs émetteurs enfouis des zones fortement dopées par un type de dopage qui est celui du champ de base.