Brevet FR2080988A1 — publié le 19711126

i 2080988 L'invention concerne une diode à semiconducteur comportant une première zone d'un type de conductivité ménagée dans la surface d'une seconde zone d'un autre type de conductivité, et une jonction pn disposée entre la zone du premier type 5 de conductivité et celle du second type de conductivité, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette diode à semiconducteur. Il est connu que des diodes à semiconducteur doivent être munies d'un anneau de garde, lorsque la zone dans laquelle se produit le claquage dû à la tension inverse doit être déplacée 10 de la surface du corps semiconducteur à l'intérieur de ce dernier. Si le corps du semiconducteur présente par exemple une conductivité du type n, on produit à cet effet, par diffusion à travers une fenêtre de diffusion en forme d'anneau, une zone annulaire conductrice du type p, et de ce fait, la zone aimu-15 laire conductrice du type p entoure une zone conductrice du type p disposée dans la surface du corps semiconducteur conducteur du type n. Dans ce cas, la profondeur de pénétration de la zone conductrice du type p est sensiblement inférieure à celle de la zone annulaire. De ce fait, il apparaît dans l'ensemble du 20 corps semiconducteur à conductivité du type n, une zone conductrice du type p, dans la partie centrale de laquelle, la jonction pn est disposée parallèlement à la surface du corps semiconducteur, cette partie centrale étant entourée d'une zone conductrice du type p d'une profondeur de pénétration supérieure à celle de 25 la partie centrale. Les profondeurs de pénétration de la partie centrale et de la zone annulaire, sont choisies de telle façon qu'un claquage électrique se produit uniquement dans la partie centrale plane, donc à l'intérieur du corps semiconducteur et non pas à la surface de celui-ci. Contrairement à une diode à 30 semiconducteur ou diode planar sans anneau de garde, dans laquelle aussi bien le rebord convexe de la jonction pn, que la partie centrale plane, participent au claquage électrique, l'effet d'une jonction pn convexe participant au claquage»est totalement exclue dans la diode à semiconducteur connue avec 35 anneau de garde, décrite ci-dessus. Il s'est avéré que cela se répercute de façon désavantageuse sur différentes données caractéristiques d'une diode à semiconducteur. A titre d'exemples, on peut citer la plus grande résistance dynamique de la caractéristique de claquage, et la grandeur de la tension de bruit. 40 La présente invention a donc pour but, de réaliser une 71 04733 2 2080988 dicâe à sesîieŒtisâtïcteyr &wec &aaettu de garde, ne comportant pas ces inconvénients„ Conformément à l'invention, ce problème est résolu par ie fait que la surface formée par la jonction pn, est constituée 5 par une partie centrale disposée parallèlement, ou à peu près parallèlement à la surface, par une partie recourbée vers la surface et entourant la partie centrale, ainsi que par une partie marginale affleurant à la surface et entourant la partie recourbée, et que les régions voisines de la partie marginale 10 de la zone du premier type de conductivité et/ou de la zone du second type de conductivité9 sont conçues de telle façon qu'un claquage électrique se produit uniquement dans la partie centrale et/ou dans la partie recourbée de la jonction pn. Les diodes à semiconducteur suivant l'invention, 15 présentent aussi bien les caractéristiques favorables des diodes à semiconducteur connues avec- anneau de garde, que les données caractéristiques améliorées par rapport aux diodes connues. Un perfectionnement de l'invention consiste dans le fait que la région voisine de la partie marginale% de la zone 20 du premier type de conductivité, se compose d'un anneau de garde entourant la partie centrale et la partie recourbée, l'anneau de garde présentant «ne profondeur de pénétration de la zone de deisièiae type de conductivité dans la zone du premier type du conductivité s qui est inférieure à la profondeur de pénétration ~ 25 de la partie centrale., et que le gradient de dopage de l'anneau de garde est suffi samment petit par rapport au gradient de dopage de la région restante de la zone de l'autre type de conductivité, pour qu'un claquage électrique se produise uniquement dans la partie centrale et/ou dans la partie recourbée de 30 la jonction pn. Une autre forme de réalisation avantageuse suivant 1'invention consiste en ce que la partie annulaire voisine de la partie marginale 9 de la zone du deuxième type de conductivité - est plus fortement dopée que l'autre partie de la zone du deuxiè-25 me type de conductivités et que la région annulaire voisine de la partie marginale de la sone du premier type de conductivité est plus faiblement dopée que l'autre partie de la zone du preoier type de conductivité. À titre d'exemple5 ©n a décrit ci-dessous et repré-40 sente sefcématiquement au dessin annexé, deux formes de réalisa- 71 04733 3 2080988 ticm de la diode suivant l'invention. La figure 1 représente une coupe de la diode suivant l'invention, dans une première forme de réalisation. Les figures 2 et 3 illustrent à l'aide de deux coupes, 5 tin procédé de fabrication de la diode de la figure 1. La figure 4 représente une coupe de la diode de l'invention, suivant une deuxième forme de réalisation. Dans la figure 1 on désigne par 1, une zone conductrice du type n d'un corps semiconducteur, dans la surface 2 de 10 laquelle on incorpore une zone 3 fortement dopée du type p. La zone conductrice 3 du type p, se compose d'une partie centrale circulaire 4 et d'une région annulaire 5 qui l'entoure. La région annulaire 5, fait fonction d'anneau de garde de la partie centrale circulaire 4. Le gradient de dopage de la zone annulaire 15 5 est choisi suffisamment petit pour qu'un claquage électrique ne se produise que dans la partie centrale circulaire 4. Toutefois, cette dernière présente une jonction pn convexe 6. De ce fait, le diode à semiconducteur représentée dans la figure 1, fonctionne également comme une jonction pn convexe participant au 20 claquage électrique, ce qui se répercute favorablement sur les données caractéristiques mentionnées. Le gradient de dopage souhaité pour la région circulaire 5 peut par exemple être obtenu par diffusion avec une faible concentration superficielle ou par diffusion d'une 25 source de substance dopante n'agissant qu'au début de la diffusion. Le corps semiconducteur 1 peut également être conducteur du type p, si la région 3 est conductrice du type n. La diode à semiconducteur qui en résulte, présente les mêtaes carac-30 téristiques favorables, que la diode à semiconducteur décrite ci-dessus, à l'aide de la figure 1. Les figures 2 et 3 illustrent en outre, un procédé de fabrication de l'objet de la figure 1. Ainsi, dans les figures 2, 3 et 4, les mènes parties sont désignées par les mêmes 35 chiffres de référence que dans la figure 1. Au moyen de la technique de niasquage habituelle, on pratique d'abord dans la surface 2 du ccrps semiconducteur 1 conducteur de type n, une zone circulaire 4 dopée en type p. Ensuite, on recouvre la surface 2 avec une autre couche de mas-40 quage qui, pour plus de clarté, n'est pas représentée dans les 71 04733 4 2080988 figures 2 et 3. Bans cette autre couche de masquage, on pratique une fenêtre annulaire, à travers laquelle on réalise, par diffusion, la zone annulaire 5, comme représenté dans la figure 3. De ce fait, la zone 4 et la zone annulaire-5, également 5 dopée en type p, se recouvrent dans la partie de la zone 5 désignée par 7, dans la figure 3. La figure 4 représente une autre forme de réalisation avantageuse suivant l'invention, expliquée plus en détail ci-dessous. 10 Dans la surface 2 d'un corps semiconducteur 1 dopé du type n, on prévoit une zone 3 fortement dopée du type p, composée d'une partie centrale 4 et d'une partie présentant une j onction pn recourbée 6. Comme dans le premier exemple de réalisation, la jonction pn recourbée pn 6 entoure ainsi la partie 15 centrale 4 sous la forme d'un anneau. Une zone 9 est un peu plus fortement dopée en type p que la partie centrale 4, la zone 10 est tin peu plus faiblement dopée en type n que le corps semiconducteur 1. Les zones 9 et 10 entourent, sous forme d'anneaux, la surface 2 de la partie médiane 4. Le dopage du type n un peu 20 plus faible de la zone 10, empêche un claquage électrique à proximité de la surface 2, c'est-à-dire dans la partie marginale de la jonction pn. Ci-dessous, on décrit brièvement un procédé de fabrication de l'objet représenté en figure 4. 25 On incorpore d'abord une zone annulaire 8 dans la surface 2 du corps semiconducteur 1. Ainsi, la zone 8 doit présenter les mêmes forme "et configuration que la zone annulaire 5 de la figure 3 ou les zones 9- et 10 de la figure 4-. Cependant, contraireaEesat à la zone 5, la zone 8 n'est pourvue que faible-30 ment d'impuretés de dopage du type p. De ce fait, le degré de dopage de la zone 8 est plus faible que celui du corps semiconducteur 1, de sorte que le dopage net de toute la zone 8 reste toujours conducteur du type n. Dans une autre phase du procédé, on réalise par diffusion, la partie centrale 4 fortement dopée 35 du type p, à 1'intérieur de 1'anneau formé par la zone 8, et recouvrant cette dernière dans la zone 9. De ce fait, la zone 9 est un peu plus fortement dopée en type p que la partie centrale 4s tandis que la partie 10 de la zone 8 reste dopée en type n un peu plus faiblement que le reste du corps semiconducteur 1. 71 04733 5 2G8098Ô REVEND ICAT IONS 1. Diode à semiconducteur comportant une première zone d'un type de conductivité ménagée dans la surface d'une seconde zone d'un autre type de conductivité, et. une jonction pn disposée entre la zone du premier type de conductivité et celle du second 5 type de conductivité, caractérisée par le fait que la surface formée par la jonction pn, est constituée par une partie centrale disposée parallèlement» ou à peu près parallèlement à la surface, par une partie recourbée vers la surface et entourant la partie centrale, ainsi que par une partie marginale affleurant à la 10 surface et entourant la partie recourbée, et que les régions, voisines de la partie marginale, de la zone du premier type de conductivité et/ou de la zone du second type de conductivité, sont conçues de telle façon qu'un claquage électrique se produit uniquement dans la partie centrale et/ou dans la partie re-15 courbée de la jonction pn. 2. Diode à semiconducteur suivant la revendication 1r caractérisée par le fait que la région, voisine de la partie marginale, de la zone du premier type de conductivité, se compose d'un anneau de garde entourant la partie centrale et la partie 20 recourbée, l'anneau de garde présentant une profondeur de pénétration de la zone du deuxième type de conductivité dans la zone du premier type de conductivité, qui est inférieure à la profondeur de pénétration de la partie centrale, et que le gradient de dopage de l'anneau de garde est suffisamment petit par rapport 25 au gradient de dopage de la région restante de la zone de l'autre type de conductivité, pour qu'un claquage électrique se produise uniquement dans la partie centrale et/ou dans la partie recourbée de la fonction pn. 3. Diode à semiconducteur suivant la revendication 1, 30 caractérisée par le fait que la partie annulaire voisine de la partie marginale, de la zone du deuxième type de conductivité est plus fortement dopée que l'autre partie de la zone .lu deuxième type de conductivité, et que la région annulaire voisine de la partie marginale, de la zone du premier type de conductivité est 35 plus faiblement dopée que l'autre partie de la zone du premier type de conductivité. 4. Diode à semiconducteur suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que la 71 04733 6 2080988 partie centrale est circulaire et que la partie recourbée et la partie marginale sont annulaires. 3. Procédé de fabrication de la diode à semiconduct eu r suivant la revendication 2, caractérisé par le-fait qu'une zone 5 du premier type de conductivité est incorporée dans un corps semiconducteur de 16autre type de conductivité, de sorte que la surface de la jonction pn qui en résulte, présente une partie centrale disposée parallèlement à la surface du corps semiconducteur,, et une partie recourbée vers la surface, affleurant à 10 la surface et entourant la partie médiane, et qu'une zone annulaire du premier type de conductivité est incorporée dans les Eones du corps semiconducteur et dans la zone du deuxième type de conductivité qui sont voisines de la jonction pn affleurant à la surfaces le gradient de dopage de cette zone annulaire étant 15 si petit qu'il se produit un claquage électrique dans la partie médiane et/ou dans la partie recourbée de la jonction pn. 6. Procédé de fabrication de la diode à semiconducteur suivant la revendication 3S caractérisé par le fait qu'une zone du premier type de conductivitê est incorporée dans un corps 20 semiconducteur de l'autre type de conductivité, de sorte que la surface de la jonction pn qui en résulte, présente une partie centrale disposée parallèlement à la surface du corps semiconducteur p et une partie recourbée vers la surface, affleurant à la surface et entourant la partie médiane, et qu'une zone annu-25 laire du. premier type de conductivité est incorporée dans les sones du corps semiconducteur et dans la zone du deuxième type de conductivité qui sont voisines de la jonction pn affleurant à la surfaces le degré de dopage de la zone annulaire du deuxième type de conductivité étant choisi si petit que les zones 30 du corps semiconducteur, voisines de la jonction pn affleurant à la surfacej présentent seulement un dopage net plus faible du premier type de conductivité, par rapport aux autres zones du corps semiconducteur.