Brevet FR2067382A1 — publié le 19710820

-1- 2067382 : La présente invention concerne des procédés de fabrieatL on d'un dispositif semiconducteur et se rapporte aussi à des dispositifs semiconducteurs fabriqués suivant ces procédés. Des procédés d'implantation d'ions d'un élément dans tin 5 corps semiconducteur par bombardement direct de ce corps au moyen de faisceaux d'ions énergétiques de l'élément sont connus. De tels procédés d'implantation sont actuellement utilisés dans la fabrication de dispositifs semiconducteurs à l'effet de modifâac la oonductivité et/ou le type de conductivité de parties de sur-10 face du corps semiconducteur. On peut utiliser à cet effet une source d'ions à haute fréquence alimentée au moyen de composés gazeux contenant l'élément considéré. Un faisceau d'ions accélérés provenant d'une telle source comprend des genres d'ions autres que le genre d'ion que l'on désire implanter de sorte qu'il 15 est nécessaire d'analyser magnétiquement le faisceau et de séHœ-tionner le genre d'ions désiré avant que le faisceau ionique ne pénètre dans une chambre cible où le corps est bombardé. Des difficultés peuvent se présenter si 011 veut obtenir d'une telle source d'ions un faisceau ionique suffisamment pur et/ou un cai-20 rant ionique suffisamment grand en vue de l'implantation dans le corps conformément à un tel procédé connu. En outre, il est souvent nécessaire, par exemple lors d£l'implantation d'ions de datation dans un corps semiconducteur, d'implanter deux genres d'ions de dotation dans des parties de surface différentes du 25 solide. Dans ce cas, il peut être nécessaire d'utiliser deux bombardements ioniques séparés et peut-être même deux sources d'ions différentes. Selon la présente invention, dans un procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur, une couche préparée sur une str-30 face de corps semiconducteur est bombardée par des ions afin que, par transfert d'énergie, des atomes d'un élément de la couche pénètrent dans une partie de surface sous-jacente du corps et s'implantent dans cette partie à l'effet de modifier de façon désirable des caractéristiques électriques de la partie de surface 35 considérée, la composition et l'épaisseur de la matière de la surface du corps semiconducteur se trouvant sur la trajectoire des ions de bombardement étant telles que la majorité des ions bombardant la couche soit absorbée sans pénétrer dans le corps semiconducteur. 40 Un tel procédé d'implantation suivant lequel une couche est 70 41506 -2- 2067382 ' bombardée par des ions de façon que, par transfert d'énergie, des atomes d'un élément de la couche pénètrent dans -une partie de surface sous-jacente, peut être défini comme une "implantation de frappe". On comprendra qu'à la suite du bombardement par les 5 ions, certains des atomes pénétrant dans la partie de surface précitée peuvent être des atomes ionisés de l'élément considéré. La couche préparée sur la surface du corps semiconducteur peut consister en une couche constituée en substance uniquement par l'élément considéré ou bien en une couche dotée d'une forte 10 concentration dudit élément ou encore en une couche d'un alliage ou d'un composé de cet élément. Une telle "implantation de frappe" suivant laquelle au moins la majorité des ions bombardant la couche est absorbée sans pénétrer dans le corps semiconducteur fournit un processus d'itttro-15 duction d'atomes d'un élément dans une partie de surface d'un corps semiconducteur présentant certains des avantages de l'implantation d'ions comparativement à la diffusion thermique, puis-qu'il ne faut pas effectuer de traitements thermiques à haut e température, tandis qu'en outre les atomes implantés au-dessous 20 d'une couche de masquage couvrant la surface du corps semiconducteur ne subissent qu'unfëible éparpillement. D'autre part, comparativement à l'implantation d'ions, le procédé de l'invention permet ion certain relâchement quant aux exigences imposées aux ions de bombardement de sorte qu'en de nombreux cas, l'ap-25 pareillage requis pour le bombardement peut être plus simple et moins coûteux. En outre, de tels procédés peuvent s'avérer avantageux par l'implantation, dans une partie d'une surface d'un corps semiconducteur, d'atomes de certains éléments avec lesquels il est difficile d'obtenir des faisceaux ioniques accélérés pré-30 sentant une pureté suffisamment grande ou un courant ionique suffisamment élevé pour permettre uneimplantation directe conformément au procédé connu dont il a été question ci-dessus. L'expérience montre d'une façon générale que la pénétration ionique est plus sensible à la masse de la cible que ne l'est le 35 rendement du transfert d'énergie. Par conséquent, en choisissant convenablement la composition et 1'épaisseur de la matière se trouvant sur la trajectoire des ions de bombardement sur la surface du corps semiconducteur, il est possible d'implanter d'une façon relativement simple des atomes de l'élément dans la partie 40 de surface du corps semiconducteur sans y implanter des ions de 70 41506 -3- 2067382 .bombardement. Par conséquent, en substance tous les ions bombardant 3a couche peuvent être absorbés sans pénétrer dans le corps semiconducteur. Cette absorption de la majorité ou en substance de tous les 5 ions bombardant la couche est intéressante dans de nombreux cas. Par exemple, les ions qui sont absorbés sans pénétrer dans le corps semiconducteur ne contribuent pas à détériorer la densité déterminée dans le corps semiconducteur par l'implantation. En outre, le choix du genre d'ions de bombardement ne doit pas être 10 limité de façon sévère par la nature de l'élément particulier à implanter (ce qui est le cas pour le procédé d'implantation direct) ni par.1'influence des ions sur les propriétés de la partie de surface du corps semiconducteur. On peut choisir tin genre d'ion au moyen duquel on peut obtenir un courant ionique suffi-15 samment élevé à partir d'une source d'ions comparativement simple et ayant une masse permettant un transfert d'énergie convenable aux atomes de l'élément. En choisissant de façon appropriée la masse et l'énergie cinétique des ions de bombardene nt comparativement aux atomes de 20 l'élément, il est possible de régler le transfert d'énergie dln ion à un atome de l'élément et, de cette façon, il est possible de régler la profondeur d'implantation des atomes de l'élément dans le corps semiconducteur. Une telle sélection d'ions de bombardement peut être basée sur des expériences simples et/ou des 25 calculs simples, puisque les masses des ions et des atomes et, dans de nombreux cas, la force de pénétration des ions et des atomes dans des matières déterminées sont bien connues. Les masses relatives des ions et des atomes sont choisies de manier e à obtenir un transfert d'énergie convenable d'un ion à un atome, 30 et l'énergie de l'ion est choisie en fonction de la profondeur désirée d'implantation des atomes de l'élément dans le corps semiconducteur. L'épaisseur de la couche est choisie en fonction de la profondeur d'implantation désirée de ces atomes dans le corps semi-35 conducteur et en fonction de la force de pénétration des ions de bombardement et des atomes précités dans diverses matières présentes. D'une façon générale, ces dimensions sont comparativement faibles, de sorte que l'épaisseur de la couche peut atteindre au maximum, par exemple, 0,1 micron. 40 Dans une forme d'exécution de l'invention, la composition et 70 41506 2067382 l'épaisseur de la couche sont telles qu'au/moins la majorité des ions bombardant la couche soit absorbée dans la couche, sans pénétrer dans le corps semiconducteur. Dans ce cas, l'épaisseur de la couche peut atteindre au moins 0,05 micron, par exemple; La 5 couche peut recouvrir toute la surface du corps semiconducteur, protégeant ainsi toute la surface contre l'implantation d'ions de bombardement. Si on désire implanter sélectivement des atomes de l'élément dans la surface du corps semiconducteur, la couche comprenant l'élément peut être prévue de façon sélective sur la sur-10 face à hauteur d'une ouverture pratiquée dans une couche de masquage relativement épaisse qui sert à protéger d'autres parties sous-jacentes de la surface contre l'implantation des ions de bombardement. Dans une autre forme d'exécution de 11 invention, la couche 15 précitée est prévue sur une autre couche recouvrant la surface du corps semiconducteur, la composition et l'épaisseur des deux couches étant telles que la majorité des ions bombardant la couche soit absorbée sans pénétrer dans le corps semiconducteur, tandis que les atomes de l'élément de la première couche traversent l'au-20 tre couche et pénètrent dâns le corps semiconducteur. Les ions peuvent consôs ter en un gaz inerte, par exemple de l'argon ou du krypton et peuvent provenir d'une décharge gazeuse. Dans ce cas, l'absorption d'au moins la majorité ou en substance de tous les ions de bombardement sans que ceux-ci ne pénètrent 25 dans le corps semiconducteur s'est avérée une caractéristique importante du fait qu'on évite ainsi de fortes concentrations, de néon par exemple, dans le corps semiconducteur. L'expérience montre que, par exemple, lorsqu'on implante des doses d'ions de néon 17 dépassant 10 ions de néon par centimètre carré dans le cas de 30 l'implantation directe, il se forme une zone amorphe dans le corps semiconducteur et la recristallisation de cette zone est empêchée par précipitation du néon implanté sous forme de bulles. Un autre genre d'ions peut aussi être utilisé, par exemple des ions d'un élément d'impureté déterminant le type de conducti-35 vité. Les ions de bombardement peuvent avoir des énergies allant de 10 keV à 100 keV. Durant le bombardement par de fortes doses d'ions, l'épaisseur de la couche diminue par effet de crachotement (sputtering). *10 La couche peut être enlevée de la surface du corps semicon 70 41506 -5- 2067382 ducteur après implantation des atomes. Dans une variante d'exécution de l'invention, au moins line partie de la couche est présente dans le dispositif fabriqué. Par exemple, la couche peut être une couche métallique et au moins une partie de cette couche me-5 tallique peut demeurer dans le dispositif fabriqué, sous forme d'une électrode du dispositif. La couche métallique peut être de l'aluminium, élément utilisé pour les -connexions d'électrodes dans la technologie connue des semiconducteurs, l'aluminium étant à la fois un élément d'impureté preneur dans le aLicium et un mé-10 tal présentant peu d'effet de crachotement. L'électrode peut faire un contact ohmique ou un contact redresseur avec la surface du semiconducteur. Le dispositif semiconducteur peut consister en une diode à barrière de Schottky, la couche étant une électrode à couche mé-15 tallique formant une jonction du type Schottky avec la surface du corps semiconducteur tandis que les atomes provenant de la couche métallique et pénétrant dans la surface du corps semiconducteur forment, à la surface, un contact redresseur intime entre l'électrode à couche métallique et le corps semiconducteur. 20 Les diodes à barrière de Schottky présentent des temps de ré cupération inverse très courts comparativement à des diodes à jonction p-n, du fait que l'emmagasinage de porteurs minoritaires à hauteur de la jonction métal-semiconducteur est très faible. Par conséquent, de telles diodes sont intéressantes dans de nom-25- breuses applications industrielles pour des opérations à grande vitesse. Il est cependant difficile de fabriquer, à l'aide des procédés de aépôt simple connus, des diodes à barrière de Schottky présentant des caractéristiques reproductibles comme la tension de seuil, le courant de fuite et la résistance série, en parti-30 culier dans le cas de jonctions métal-semiconducteur à grande superficie. Il semble que ces difficultés proviennent en partfe de la présence d'une pellicule contaminante de matière étrangère, par exemple la présence d'espèces adsorbées et de produits dé féaction de surface sur la surface du corps semiconducteur. Uib 35 telle pellicule contaminante empêche un contact intime entre l'électrode à couche métallique et le corps semiconducteur de sorte que la barrière de potentiel à hauteur de la jonction varie d'une façon erratique. Cependant, si l'on bombarde l'électrode à couche métallique à l'side d'ions, des atomes du métal traversent la 40 pellicule contaminante et pénètrent dans la surface du corps 70 41506 -6- 2067382 semiconducteur de manière à former, sur cette surface, un contact intime entre l'électrode à couche métallique et le corps semiconducteur. De cette manière, il est possible de fabriquer des diodes à barrière de Schottky ayant une jonction de grande 5 superficie ainsi que des caractéristiques reproductibles. Des procédés qui présentent une importance particulière sont les procédés selon la présente invention suivant lesquels on utilise le procédé d'implantation de frappe pour introduire des atomes de l'élément d'impureté déterminant le type de conductivité 10 dans la partie de surface du corps semiconducteur. C'est ainsi que l'élément peut consister en un élément d'impureté caractéristique d'un type de conductivité de la matière du corps semiconducteur, l'élément pouvant être implanté pour former une région semiconductrice du premier type de conductivité dans le corps s e-15 miconducteur. On peut obtenir une forte concentration en cet élément d'impureté du premier type de conductivité à la surface do. corps semiconducteur. En fin de pénétration des atomes de l'élément d'impureté - dans le corps semiconducteur, un atome peut subir un nombre de 20 collisions à forte diffusion produisant des défauts de Prenkel, amenant l'atome à l'état de repos, habituellement dans une position interstitielle. Pour reconstituer la forme cristalline du semiconducteur et pour amener les atomes de l'élément d'impureté dans des positions de substitution, il faut faire appel à un trai-25 tement de recuit. Des études montrent que les défauts cristallins peuvent être pratiquaient entièrement -recuits à une température modérée inférieure à la température de diffusion classique de, par exemple, environ 600°C dans le silicium. Le traitement de recuit peut être appliqué après le bombardement par ions provo-30 quant 1 'introduction d'atomes de l'élément d'impureté dans la surface du corps semiconducteur, et/ou le corps peut être chauffé durant le bombardement par ions. Dans ce dernier cas, il s'avère que la pénétration des ions et des atomes dans la couche et dans le corps semiconducteur est modifiée par la température. La de-35 manderesse entend que l'expression "un procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur selon lequel des atomes d'un élément sont implantés dans une partie de surface d'un corps semiconducteur pour modifier les caractéristiques électriques de la partie de surface" comprend un traitement de recuit quand cela 4-0 est nécessaire. En outre, il est clair que l'étendue définitive 70 41506 -7- Î06T382 des régions et l'emplacement final des jonctions formées dans le corps semiconducteur par implantation peuvent être déterminées dans certains cas uniquement au cours d'un traitement de recuit. Les atomes de l'élément d'impureté du premier type de con-5 ductivité peuvent pénétrer dans une partie du corps semiconducteur de ce premier type de conductivité. Une telle implantation a pour effet d'augmenter la concentration en impuretés de surface de ce premier type ae conductivité et, par conséquent, la conductivité de la partie du corps semiconducteur. Par conséquent, 10 dans une forme d'exécution de l'invention, lorsque la couche est une couche métallique dont une partie au moins constitue une é-lectrode du dispositif, on peut obtenir un bon contact ohmique entre cette électrode et la partie du corps semiconducteur du premier type de conductivité. Dans une autre forme d'exécution, 15 le dispositif semiconducteur est une photocathode semiconductri-ce et les atomes implantés provenant de l'élément d'impureté augmentent la concentration en impureté preneuse d'une faible ré-gion de surface de la partie du corps semiconducteur à 1'effet de renforcer la photo-émissivité de celle-ci„ 20 Les atomes de l'élément d'impureté du premier type de conduc tivité peuvent pénétrer dans une partie du corps semiconducteur ayant le type de conductivité opposé, afin de former avec le corps une jonction p-n. Le dispositif semiconducteur peut consister en un dispositif 25 servant à détecter et/ou mesurer des radiations, la couche pouvant recouvrir l'entièreté d'une grande face du corps semiconducteur du type de conductivité opposé tout en étant bombardée à l'aide d'ions afin que des atomes de l'élément d'impureté pénètrent dans la totalité de la grande face précitée, ceci à l'ef-30 fet de former dans le corps semiconducteur une région de faible épaisseur voisine de la surface du premier type de conductivité formant avec la partie adjacente du corps semiconducteur ayant le type de conductivité opposé une jonction p-n sensible aux radiations . 35 0*1 peut prévoir sur la surface du corps semiconducteur une couche de masquage d'une forme particulière, la couche px-ecitée étant prévue sur la couche de masquage et sur au moins une partie non masquée de la surface du corps semiconducteur, la composition et l'épaisseur de la couche de masquage étant telles que 40 quand des ions sont dirigés sur toute la surface du corps semi 70 41506 8 2067382 conducteur, des atomes provenant de la couche et pénétrant dans la couche de masquage ne pénètrent pas dans la surface du corps semiconducteur, afin d'obtenir une implantation sélective dans la surface du corps semiconducteur. 5 Dans une forme d'exécution de l'invention, la couche de mas quage est une matière isolante, par exemple de la silice, et au moins une partie de la couche de masquage demeure dans le dispositif fabriqué, sous la forme d'une couche isolante et/ou de pas-sivation sur la surface du corps semiconducteur» Dans ce cas, 10 lorsque l'élément est un élément d'impureté du premier type de conductivité, le dispositif semiconducteur peut comporter une diode à jonction p-n, tandis que les atomes de l'élément d'impureté sélectivement implantés dans la surface du corps semiconducteur forment une région voisine de la surface ayant le premier type de 15 conductivité et formant avec la partie adjacente du corps semiconducteur ayant le type de conductivité opposé une jonction p-n, cette jonction p-n s'arrêtant sur la surface du corps semiconducteur au-dessous de la couche de masquage en silice» Dans -une autre forme d'exécution, la couche de masquage est 20 du métal et au moins une partie de la couche de masquage demeure dans le dispositif fabriqué, sous la forme d'une électrode du dispositif» L'électrode peut faire contact avec la surface du corps semiconducteur ou peut être séparée de celle-ci, par exemple par une couche isolante relativement mince. 25 Lorsque l'élément est un élément d'impureté du premier type de conductivité dont âes atomes pénètrent dans une partie du corps semiconducteur ayant le type de conductivité opposé, le dispositif semiconducteur peut consister en un transistor à effet de champ avec porte isolée, la couche métallique de masquage constituant une 30 électrode-porte métallique située sur une couche isolante relativement mince de la surface du corps semiconducteur, tandis que les atomes de l'élément d'impureté ayant le premier type de conductivité et implantés sélectivement dans la surface du corps semiconducteur forment des régions de source et de drain du premier type 35 de conductivité dans le voisinage de la surface, la partie de la surface du corps semiconducteur masquée et donc protégée contre l'implantation par l'électrode-porte métallique constituant la région de canal du transistor à effet de champ avec porte isolée. Par conséquent, les extrémités adjacentes de la région de BAD ORIGINAL, 70 41506 9 2067382 source et de la région de drain et la région de canal intermédiaire véhiculant le courant peuvent être automatiquement mis en coïncidence avec l'électrode-porte métallique en utilisant un tel"procédé d'implantation® Un transistor à effet de champ avec porte iso-5 lée fabriqué de cette manière peut présenter une capacité porte-drain faible, du fait que le chevauchement entre l'électrode-drain et l'électrode porte est faible comparativement à un transistor à effet de champ avec porte isolée dans lequel les régions de source et de drain sont obtenues uniquement par des techniques de dif-10 fusion. En outre, le même procédé permet d'obtenir des régions de canal ayant des dimensions contrôlées avec précision et d'une faible longueur» On peut, en outre, appliquer sélectivement une couche de masquage isolante relativement épaisse sur la surface du corps semiconducteur avant l'application de la couche comprenant 15 l'élément d'impureté. Dans ce cas, au cours du bombardement par ions, la couche de masquage supplémentaire protège contre l'implantation de l'élément d'impureté afin de définir le pourtour extérieur le plus éloigné du canal des régions de source et de drain. La couche métallique de masquage peut, en outre, comprendre des élec-20 trodes métalliques de source et de drain sur la surface du corps semiconducteur de régions de contact de source et de drain semi-conductrices à forte conductivité préalablement formées sur le corps semiconducteur. Lorsque l'élément en question est un élément d'impureté 25 caractéristique du premier type de conductivité de la matière du corps semiconducteur, on peut prévoir sur la surface du corps semiconducteur une autre couche comprenant un élément d'impureté caractéristique du type de conductivité opposé, les deux couches étant bombardées simultanément par des ions qui, par transfert d'énergie, ^Oforcent des atomes des deux éléments d'impureté à pénétrer dans la surface du corps semiconducteur afin de modifier de façon voulue la conductivité et/ou le type de conductivité des parties de surface correspondantes du corps semiconducteur» Dans ce cas, la couche comprenant l'élément d'impureté caractéristique du premier type de 35conductivité peut être appliquée sur ladite autre couche à l'endroit d'une partie du corps semiconducteur ayant le type de conductivité opposé. Le dispositif semiconducteur peut constituer un transistor bipolaire ayant une région d'émetteur du type de conductivité opposé et une région de base du premier type de conductivité, des 70 41506 10 2067382 atomes de l'élément d'impureté caractéristique du premier type de conductivité pénétrant, durant le bombardement par ions, dans le corps semiconducteur en partant d'une couche afin de former une région du premier type de conductivité associée à la région de base 5 du transistor, tandis que des atomes plus lourds de l'élément d'impureté caractéristique du type de conductivité opposé pénètrent moins profondément dans le corps semiconducteur en partant de l'autre couche afin de former une région du type de conductivité opposé associée à la région d'émetteur du transistor® 10 Un tel dispositif semiconducteur-peut consister en un transistor bipolaire constituant un élément de circuit séparé Dans une autre forme d'exécution de l'invention, le dispositif semiconducteur est un circuit intégré contenant le transistor bipolaire et au moins un autre élément de circuit, les atomes des 15 deux éléments d'impureté étant implantés sélectivement dans la surface du corps semiconducteur afin de former simultanément des régions semiconductrices du transistor bipolaire et de 11 autre ou des autres éléments de circuit. Les deux couches peuvent recouvrir l'entièrité de la sur-20 face du corps semiconducteur précité et peuvent être balayées par un faisceau d'ions à énergie modulée, la modulation énergétique étant telle que les atomes des deux éléments d'impureté soient implantés sélectivement dans la surface du corps semiconducteur afin de former des régions semiconductrices de la forme voulue sur le 25 dispositif semiconducteurs De cette manière, puisque les deux couches ont des sections de collision différentes, il est possible de fabriquer des diodes, des résistances, des condensateurs, des transistors bipolaires et à effet de champ sur la surface du corps semiconducteur, en modulant l'énergie du faisceau ionique. 30 Le dispositif semiconducteur peut consister en un circuit intégré et la surface du corps semiconducteur peut être une grande face d'une couche semiconductrice qui est au moins en majeure partie du type de conductivité opposé et se trouve sur tin substrat semiconducteur du premier type de conductivité» La couche peut être une 35 mince couche épitaxiale se trouvant sur le substrat semiconducteur. Les éléments du circuit intégré peuvent être isolés entre eux en établissant les éléments du circuit dans des îlots de la couche qui sont séparés entre eux par une région isolante du type de conductivité opposé allant de la surface du corps semiconducteur jusqu'à 70 41506 ii 2067382 la couche» La région d'isolement peut pénétrer dans la couche à la même profondeur que la région de base. Dans ce cas, l'isolement est obtenu fonctionnellement dans le circuit par polarisation inverse de la jonction p-n séparant la région d'isolement de la 5 couche, ceci de telle façon que la couche de raréfaction formée occupe l'épaisseur restante de la couche entre la région d'isolement et la surface de séparation du substrat. Dans une autre forme d'exécution, la région d'isolement traverse toute l'épaisseur de la couche et peut être prévue dans la couche avant l'implanta-10 tion des éléments d'impureté» Le dispositif semiconducteur peut consister en un circuit intégré dont divers éléments de circuit sont mutuellement isolés par des canaux d'isolement formés par après dans le corps semiconducteur. Les canaux d'isolement peuvent être en une matière 15 diélectrique isolante au moins dans le voisinage des éléments de circuit, ou bien les canaux peuvent être à isolement par l'air. Dans une forme d'exécution de ce dernier cas, les éléments de circuit peuvent être entièrement séparés par de l'air et réunis •uniquement par les interconnexions électriques de la couche métal-20 lique, sous la forme de ce que l'on nomme un circuit intégré à "beam-lead"» Dans une autre forme d'exécution, les canaux à isolement par l'air peuvent séparer des îlots semiconducteurs comprenant des régions d'éléments de circuit et situés sur un substrat semiconducteur du type de conductivité opposé ou encore sur un 25 support isolant. Le corps semiconducteur peut être en silicium, en germanium, en une matière semiconductrice à composé A^^-By ou même en une matière semiconductrice à composé Il va de soi que, dans la fabrication de dispositifs 30 semiconducteurs, l'implantation de frappe peut être combinée avec de nombreuses autres techniques connues pour les semiconducteurs, par exemple l'implantation par ions, la croissance épitaxiale et la diffusion thermique, et il est évident aussi que la couche précitée contenant l'élément d'impureté ne doit pas consister né-35 cessairement en une couche de cet élément, par exemple une couche d'or, antimoine ou aluminium, mais peut aussi être une couche ayant une forte concentration de l'élément, par exemple une couche de silice dopée au bore. On décrira ci-après plusieurs formes d'exécution de l'in-40 vention à titre d'exemple avec référence aux dessins schématiques 70 41506 12 2067382 annexés, dans lesquels : Les figures 1 à 3 sont des vues en coupe transversale d'un corps semiconducteur d'une diode à jonction p-n montrant différentes étapes de la fabrication.* 5 La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un corps semiconducteur d'uné diode à barrière de Schottky se trouvant à un certain stade de sa fabrication» Les figures 5 à 10 sont des figures en coupe transversale d'un corps semiconducteur d'un transistor à effet de champ avec 10 porte isolée montrant différents stades de sa fabrication. Les figures 11 à 13 sont des vues en coupe transversale d'un corps semiconducteur d'un circuit intégré montrant différents stades de sa fabrication, et Les figures 14 et 15 sont des vues en coupe transversale 15 d'un corps semiconducteur d'une photocathode à différents stades de sa fabrication. Selon les procédés de fabrication d'un dispositif semiconducteur décrit ci-après avec référence aux dessins annexés, une couche prévue sur une surface d'un corps semiconducteur est bom-20 bardée par des ions de façon que, par transfert d'énergie, des atomes d'un élément de la couche pénètrent dans une partie de surface sous-jacente du corps et soient implantés dans cette partie de surface afin de modifier de façon désirable les caractéristiques électriques de la partie de surface considérée, la composi-25 tion et l'épaisseur de la matière sur la surface du corps semiconducteur se trouvant dans la trajectoire des ions de bombardement étant telles qu'au moins la majorité des ions bombardant la couche soit absorbée sans pénétrer dans le corps semiconducteur. On fabrique un grand nombre de dispositifs semiconducteurs 30 à partir d'une plaquette semiconductrice commune en formant simultanément sur la plaquette un ensemble de dispositifs élémentaires et en découpant ensuite la plaquette de manière à obtenir des corps semiconducteurs séparés pour chaque dispositif semiconducteur. Les dessins annexés relatifs à chaque forme d'exécution ne 35 représentent, en coupe transversale, qu'une partie de la plaquette semiconductrice, habituellement la partie constituant le corps semiconducteur d'un seul dispositif semiconducteur et les différents stades de fabrication sont décrits ci-après en se référant uniquement au corps semiconducteur- d'un seul dispositif semicon-40 teur plutôt' qu'à la plaquette entière. Il est évident que lorsqu' 70 41506 13 2067382 on décrit des stades de fabrication comme des techniques photolithographiques et des techniques de décapage, ou encore une implantation sélective d'atomes suivie d'un r«ouit, ces opérations se font soit simultanément en plusieurs endroits de la plaquette 5 soit sur toute la surface de la plaquette de manière à fabriquer plusieurs dispositifs élémentaires différents qui sont ensuite séparés en découpant la plaquette à un stade ultérieur de la fabrication. Exemple 1, 1° Il s'agit de la fabrication d'une diode à jonction p-n dont plusieurs stades de fabrication sont représentés aux figures 1 à 3. La matière de départ est un corps en silicium de type-n 1 faisant partie d'une plaquette de silicium monocristallin de type-no Les grandes faces opposées de la plaquette et le corps en sili-15 cium 1 sont parallèles aux plans cristallographiques du silicium o La résistivité du corps en silicium 1 est de 15 ohms-cm tout au moins dans le voisinage d'une surface du corps en silicium 2 { 111^ . Une couche de silicium d'une épaisseur de 3.000 angstrSms 20 (0,3 micron) est obtenue par croissance sur la surface 2 du corps en silicium ^,111^ en maintenant le corps à 1100°C dans un courant d'oxygène humide pendant environ vingt minutes. On pratique, par un procédé photo-lithographique suivi d'une opération de décapage, une ouverture carrée d'une largeur de 200 microns dans la couche de 25 silicium afin de mettre à nu une partie 4 de la surface 2 du corps en silicium. De cette manière, voie couche de masquage 3 en silice d'une épaisseur comparativement grande et d'une forme déterminée recouvre sélectivement la surface 2 du corps.en silicium. Dans une autre forme d'exécution, une couche de masquage 3 en silice 30 d'une épaisseur relativement grande et d'une forme déterminée est formée sélectivement sur la surface 2 du corps en silicium en protégeant de façon sélective la surfacé 2 contre l'oxydation à l'aide, par exemple, d'une couche de masquage en nitrure de silicium relativement mince que l'on enlève par la suite. 35 Le corps en silicium 1 pourvu de la couche de masquage en silice 3 est introduit dans un appareil d'évaporation sous vide et on dépose, simultanément sur la couche de masquage en silice 3 ainsi que sur la partie non masquée 4 de la surface 2 du corps en silicium, une couche d'aluminium 5 ayant une épaisseur de 750 40 angstroms (0,075 micron). Le pourtour extérieur de la couche 70 41506 14 2067382 d'aluminium 5 est déterminé sur la couche de masquage en silice 3 par décapage» On introduit ensuite le corps en silicium 1 portant la couche de masquage en silice 3 et la couche d'aluminium 5 dans la 5 chambre-cible d'un appareil de bombardement par ions et on bombarde à l'aide d'ions la couche d'aluminium 5 comme cela est indiqué par les flèches sur la figure 2. La source d'ions est un dispositif à décharge d'argon gazeux relativement simple permettant d'obtenir un faisceau ionique 10 d'argon accéléré ayant une pureté relativement grande et un courant ionique élevé. On veille à réduire au minimum la quantité de gaz organiques secondaires provenant des pompes en plaçant des pièges sur les tuyauteries d'amenée et en utilisant des pompes de diffusion à azote liquide de piégeage pour le tube accélérateur. 15. De cette manière, la couche d'aluminium 5 est bombardée par un faisceau d'ions d'argon'ayant une masse ionique dé 40 a.m.u. une dose ionique de 2 x ÎO1^ ions/cm2 et une énergie ionique de 60 keV. Les ions d'argon, par leur bombardement, forcent les atomes d'aluminium, grâce au transfert de l'énergie, à pénétrer dans la 20 couche de masquage en silice 3 et dans la partie non masquée 4 de la surface 2 du corps en siliciumo La composition et l'épaissèur de la couche de masquage en silice 3 sont telles que, lorsque les ions sont dirigés.sur la totalité de la surface 2 du corps en silicium, des atomes d1 aluminium pénétrant dans la couche de masquage 3 25 n'atteignent pas la surface 2 du corps en silicium. De cette manière, 11 aluminium est implanté sélectivement dans la surface 2 du corps en silicium. La pénétration moyenne d'ions d'argon de 60 keV dans de l'aluminium est d'environ 525 angstroms et en substance tous les 30 ions d'argon bombardant la couche d!aluminium 5 sont absorbés par la couche 5 et n'atteignent pas la surface 2 du corps en silic±um0 Approximativement 96 % de l'énergie des ions d'argon sont transférés aux atomes d'aluminium dans le cas d'une collision frontale et la pénétration résultante des atomes d'aluminium dans l'alumi-35 nium ou dans le silicium est d'environ 900 angstroms. Par conséquent, les atomes d'aluminium pénètrent à une profondeur modérée dans le corps en silicium 1. Comme l'aluminium est un élément d'impureté preneur dans le silicium, les atomes d'aluminium sélectivement implantés dans 40 la surface 2 du corps en silicium de type-n forment dans le corps 70 41506 15 2067382 !■ une région voisine de la surface de type-p et constituant une jonction p-n avec la partie voisine du corps en silicium à conductivité de type-n. Comme précité, un traitement de recuit est nécessaire dans certains cas pour rendre au semiconducteur sa forme 5 cristalline ainsi que pour faire passer des atomes de l'élément d'impureté de positions interstitielles à des positions de substitution dans le réseau cristallin. Sur la figure 2, l'étendue de la région intéressée par les atomes d'aluminium implantés et de la jonction formée avec la partie voisine du corps en silicium est 10 indiquée en traits interrompus ; en effet, l'étendue définitive de la région et l'emplacement final de la jonction sont déterminés durant un tel traitement de recuit. Dans le cas considéré, le traitement de recuit se fait à basse température afin d'éviter la formation d'un eutectique alu-15 minium-silicium qui se produit à des températures dépassant approximativement 550°C. On effectue un traitement de recuit à basse température aux environs de 500°C pendant 30 minutes dans une atmosphère d'azote. De cette manière, on forme une région anodique de type-p et à haute conductivité 6 qui est interressée par les 20 atomes d'aluminium implantés et dont la profondeur est d'environ 0,015 micron. La jonction p-n 7 entre la région 6 de type-p et la partie voisine du corps en silicium de type-n s'arrête à la surface 2 du corps en silicium, c'est-à-dire au-dessous de la couche de masquage en silice 3<> 25 La couche d'aluminium 5 recouvrant la couche de masquage en silice 3 et la partie mise à nu 4 de la surface 2 du corps en silicium fait un bon contact ohmique avec la région de type-p 6 et est conservée comme anode. Un contact de cathode est établi sur la partie voisine du corps en silicium de type-n. La plaquette 30 en silicium est subdivisée en différents corps semiconducteurs, c'est-à-dire autant de corps semiconducteurs qu'il y a de diodes à jonction p-n (voir figure 3J° Dans le dispositif achevé, la couche de masquage en silice 3 demeure sous la forme d'une couche isolante servant isoler une partie de l'anode 5 de la partie du 35 corps en silicium de type-n, tout en servant aussi de couche de passivation sur la surface 2 * l'euuroit où aboutit la jonction p-n 7. On a fabriqué' des diodes à jonction p-n ayant une tension de disruption de 15 volts en utilisant un procédé semblable à 4o celui décrit dans le présent exemple. 70 41506 16 2067382 Exemple 2. Il s'agit de la fabrication d'une diode à barrière de Schottky. Une couche de silice à forme déterminée ayant une épaisseur d'environ 0,5 micron est formée sur une surface d'un corps 5 en silicium. La couche de silicium comporte une ouverture mettant à nu une partie de la surface du corps en silicium à conductivité de type-n» Une électrode à couche d'or ayant une épaisseur d'environ 500 angstroms (0,05 micron), est obtenue par dépôt sélectif d'or sur la partie mise à nu de la surface du corps en sili-0 cium ainsi que sur des parties adjacentes de la couche de silice. L'électrode à couche d'or forme une jonction de type Schottky avec la partie de surface mise à nu du corps en silicium de type-no Cependant, une pellicule contaminante de matières étrangères, par exemple des matières absorbées et des produits de réaction .5 de surface, est souvent présente sur la surface du corps en silicium et empêche un contact intime entre l'électrode à couche d'or et la surface du corps en silicium. La figure 4 montre un stade suivant de la fabrication de la diode à barrière de Schottky. A ce stade, comme les flèches le ÏO montrent, des ions sont dirigés sur la surface 12 du corps en silicium afin de bombarder l'électrode à couche d'or 15» On utilise à cet effet des ions d'un gaz inerte lourd, par exemple du xénon provenant d'un dispositif à décharge de xénon gazeux. Les ions de xénon forcent les atomes, au cours du bombardement et 25 ceci par transfert d'énergie, à traverser la pellicule contaminan-et te/a pénetrer dans la partie 14 de la surface 12 du corps en silicium non recouverte par la coùche de silice 13* L'énergie des ions de xénon de bombardement est telle que les atomes d'or pénétrant dans la surface 12 du corps en silicium forment à la surface un JO contact redresseur intima entre l'électrode à couche d'or 15 at le corps en silicium de type-n ; cependant, ces atomes ne pénètrent pas profondément au point de constituer une région dans le corps. La composition et l'épaisseur de l'électrode à couche d'or 15 sont telles eue les ions de xénon bombardant la couche d'or sont absor-ne 35 bés et/pénètrent pas dans la surface 12 du corps en silicium. Les ions qui bombardent des parties de la couche de silice 13 non recouverte par l'électrode à couche d'or 15* sont absorbés par la couche de silice. Il ne faut pas de traitement de recuit à haute température dans cet exemple. 70 41506 17 2067382 Exemple 3» Il s'agit ici de la fabrication d'un transistor à effet de champ avec porte isolée dont plusieurs stades de la fabrication sont représentés aux figures 5 à 10. Une couche de silice ayant 5 une épaisseur d'environ 1 micron est obtenue par croissance sur une surface 22 d'un corps en silicium de type-n 21. Par des techniques de photo-lithographie et de décapage, on pratique deux ouvertures 20 dans la couche de silice afin de mettre à nu des parties de la surface du corps en silicium à l'endroit où des régions 10 de contact à haute conductivité, respectivement de source et de drain, doivent être prévues (voir figure 5). On forme des régions P+ de contact de source et de drain à haute conductivité par diffusion de bore dans les parties mises à nu de la surface du corps en silicium. Durant l'opération de 15 diffusion, la silice se reforme de manière à recouvrir les ouvertures 20 d'une mince couche tandis que la couche de silice 23' s'épaissit. Le résultat est montré à la figure 6. On pratique une ouverture d'une largeur de 40 microns dans la couche de silice 23' en ayant recours à des téchniques de 20 photo-lithographie et de décapage, afin de mettre à nu une partie de 2a surface 22 du corps en silicium contenant les régions de contact P+. De cette manière, la surface 22 du corps en silicium est recouverte d'une couche de masquage en silice relativement épaisse 2_5«, 25 On forme ensuite par croissance une couche de silice d'une épaisseur de moins de 1000 angstroms sur la partie mise à nu de la surface 22 du corps en siliciuiîi en maintenant le corps 21 à 1000°C dans un courant d'oxygène humide. L'épaisseur de la couche de masquage en silice relativement épaisse 23 augmente au 30 cours de cette opération. On forme ensuite, par des techniques de photo-lithographie et de décapage", des ouvertures d'une largeur d'environ 5 microns dans la mince couche de silice afin de mettre à nu les parties 25 et 26 de la surface 22 du corps en silicium, c'est-à-dire là où 35 les électrodes de source et de drain viendront en contact avec les régions de contact de source et de drain P du transistor. De cette manière, on obtient une couche de silice de forme déterminée et relativement mince 24 (voir figure 7). Du nickel ést déposé de façon sélective sur la couche 40 de silice relativement mince 24 entre la région de contact de * ** bad original 70 41506 18 2067382 drain P+ afin de former des électrodes de source et de drain 27' du transistor. L'électrode-porte métallique 27 a une largeur dé 5 microns et comme cela ressortira clairement ci-après, cette largeur détermine la longueur du canal porteur de courant du transistor. Le résultat est montré à la figure 8. De l'aluminium est déposé sur les couches de silice 23 et 24 ainsi que sur les électrodes en nickel 27 et 27* afin de former une couche d'aluminium 28 ayant une épaisseur de 600 angstrô'ms (0,06 micron). La limite extérieure de la couche d'aluminium 28^ est définie par des techniques de photo-lithographie et de décapage sur la couche de masquage en silice relativement épaisse 23» Comme les flèches de la figure 9 l'indiquent, des ions sont dirigés sur la surface 22 du corps en silicium afin de bombarder la couche d'aluminium 28» Un faisceau d'ions de krypton à 160 keV est utilisé. Les ions de krypton transfèrent pendant le bombardement de l'énergie cinétique aux atomes d1 aluminium qui, de ce fait, pénètrent dans les couches de silice 23 et 24, dans l'électrode-porte en nickel 27 et dans les électrodes en nickel de source et de drain 27*• Les atomes en aluminium pénétrant dans les électrodes en nickel relativement denses 27* 27' et dans la couche de silice 23 sont absorbés et n'atteignent pas la surface 22 du corps en silicium. Les atomes d'aluminium pénétrant dans la couche de silice relativement mince 24 traversent celle-ci et pénètrent dans la surface 22 du corps en silicium. De cette manière, les atomes d'aluminium sont implantés sélectivement dans la surface 22 du corps en silicium comme cela est indiqué par le contour en traits interrompus de la figure 9» Durant le bombardement par ions, le corps 21 est porté à une température de 450°Cf afin d'effectuer un traitement de recuit à une température modérée. Les ions de krypton bombardait la couche d'aluminium 28 sont absorbés sans pénétrer dans le corps en silicium. Cette absorption a lieu dans la matière se trouvant sur la surface 22 du corps en silicium et sur la trajectoire des ions de bombardement, notamment la combinaison de la couche d'aluminium 28 et des couches de silice 23, 24 ou des électrodes en nickel 27 et 271. Les atomes d'aluminium sélectivement implantés dans la surface 22 du corps en silicium de type-n élargissant latéralement les régions de contact de diffusion P+ afin de former des . régions de source 29 et de drain 30 près de la surface 22 tandis » BAD ORIGINAL, 70 41506 19 2067382 que la partie de la surface 22 qui est masquée de façon à être protégée contre l'implantation par lrélectrode-porte en nickel 27 constitue le canal porteur de courant 31 du transistor à effet de champ avec porte isolée. Par conséquent, les extrémités adjacentes 5 de la région de source 29 et de la région de drain 30 et l'emplacement intermédiaire de la région de canal 31 sont automatiquement alignés sur l'électrode-porte en nickel 27 avec un très léger chevauchement, de sorte que la largeur de l'électrode-porte 27 détermine la longueur de la région de canal 31 entre la région de 10 source 29 et la région de drain30. Le pourtour extérieur le plus éloigné de la région de canal 31* de la région de source et de la région de drain est défini par l'effet de masquage de la couche de masquage en silice relativement épaisse 23<> Lorsqu'on choisit l'épaisseur de l'électrode-porte en 15 nickel 27* on tient compte de l'effet de cette épaisseur sur les caractéristiques du dispositif fabriqué du point de vue de la dégradation des propriétés de la partie de la couche de silice 24 se trouvant directement au-dessous de 1'électrode-porte 27. Unè telle dégradation peut résulter en une implantation d'atomes 20 d'aluminium par implantation de frappe. Par conséquent, les électrodes en nickel 27 et 27* ont une épaisseur suffisamment grande pour réduire cette dégradation à un niveau admissible. L'épaisseur de la couche de silice 24 est choisie de manière à obtenir des caractéristiques de porté admissibles pour 25 le dispositif, ce qui permet la pénétration d'atomes d'aluminium par implantation de frappe afin d'obtenir une concentration admissible dans les parties élargies de la région de source 29 et de la région de drain 30 tout en faisant absorber en combinaison avec la couche d'aluminium 28 au moins la majorité des ions de 30 krypton de bombardement. La couche d'aluminium 28 vient en contact avec la région de source 29 et la région de drain 30 à hauteur des parties 25 et 2ô de la surface 22 du corps en silicium au travers des électrodes en nickel 27', c'est-à-dire à l'endroit des ouvertures pratiquées 35 dans la couche de silice 24. Il s'ensuit T BAD original 70 41506 20 2067382 Au moins une partie centrale de la couche d'aluminium 28 est enlevée à l'aide de techniques de photo-lithographie et de décapage de sorte que les parties restantes 32 et 33 de la couche d'aluminium 28 constituent des connexions d'électrode de source 5 et d'électrode de drain isolées entre elles et faisant partie du transistor à effet de champ avec porte isolée. Dans le présent exemple, la plaquette est ensuite subdivisée de manière à obtenir différents corps semiconducteurs ayarr, la structure représentée à la figure 8, des conducteurs d^alimen-10 tëion S, G et D étant reliés aux électrodes de source, de porte et de drain» Dans une variante du présent exemple, la dispositif est; un circuit intégré comprenant vua corps semiconducteur à plusieurs régions de différents transistors à effet de champ avec porte iso-15 lée formés comme décrit dans le présent exemple. Après le bombardement par ions, des parties de la couche d'aluminium 28 sont enlevées tandis que les parties restantes de la couche d'aluminium 28 et les électrodes 27 et 27' constituent des connexions d'électrode et des interconnexions entre les différents transistors à 20 effet de champ. On obtient ainsi un circuit intégré en recouvrant la surface d'un corps semiconducteur d'une couche d'isolement et de passivation (23 et 24), en appliquant ensuite une couche métallique (27, 27' et 28) afin d'obtenir un dessin de contacts et d'interconnexions sur la couche d'isolement et de passivation ainsi que 25 sur les parties mises à nu de la surface du corps semiconducteur, les régions semiconductrices du circuit intégré étant ensuite formées sur la surface du corps semiconducteur par introduction d'atomes d'un élément d'impureté dans le corps semiconducteur, ces atomes provenant de la couche métallique. La couche métallique es:, 30 une couche multiple et les parties épaissies 27 et 27* de la coucn--métallique et 23 de la couche isolante sont utilisées pour protéger par masquage des parties de la surface du corps semiconducteur- contre l'implantation. Aussi bien dans le présent exemple que dans sa variante* 35 la couche d'aluminium 28 constitue, au cours du bombardement par ions, une couche conductrice continue recouvrant la couche isolante 23 et 24 et interconnectant les électrodes en nickel 27 et 27' de manière à porter celles-ci à un potentiel commun. Ceci peut être intéressant du fait qu'on diininue les fortes concentrations de char-40 ge locales qui peuvent provenir du bombardement par ions et qui BAD ORIGINAL 70 41506 21 2067382 peuvent provoquer une disruption de la couche d'isolement ainsi que des effets de surface indésirables. La couche conductrice continue maintient les parties de surface voisines à un potentiel en substance égal et peut être aisément reliée à une source de poten-5 tiel oppropriée, par exemple en reliant la couche à un point de mise à la terre sur l'accélérateur d'ions» Exemple 4. Il s'agit ici de la fabrication d'un circuit intégré à isolement par l'air, dont plusieurs stades de fabrication sont 10 représentés aux figaires 11 à 13» ha matière de départ est un corps en silicium de type-n 71 faisant partie d'une plaquette en silicium de type-n constituée par une couche épitaxiale recouvrant un substrat à haute conductivité de type-n+. Les dessins annexés ne montrent que la partie du corps 71 qui comprend des régions d' 15 un transistor bipolaire, d'une diode à jonction et d'une résistance du circuit intégré. Les autres parties du corps 71 qui ne sont pas représentées comprennent des régions d'autres éléments du circuit intégré complet. De l'antimoine est déposé sur toute la surface 72 du corps 20 en silicium 71 de manière à obtenir une couche d'antimoine relativement mince (0,03 micron) 73» La surface 72 du corps en silicium est une surface de la couche épitaxiale de type-n. De l'aluminium est déposé sur toute la couche d'antimoine 73 de manière à obtenir une couche d'aluminium relativement mince (0,05 micron)74. 25 Comme les flèches de la figure 11 le montrent, des ions sont dirigés sur la surface 72 du corps en silicium afin de bombarder la couche d'aluminium 74 et la couche d'antimoine 73* Par transfert d'énergie, des atomes d'antimoine et d'aluminium pénètrent dans la surface 72 du corps en silicium. Les ions de bombar-30 dement sont des ions de krypton et proviennent d'un dispositif à décharge de krypton gazeux de manière à constituer un faisceau ionique à énergie modulée. Un traitement de recuit simultané est réalisé à 450°C. L'énergie du faisceau varie antre un bas niveau Ej_ et un niveau haut E^ en passant par un niveau intermédiaire Eg. 35 Les ions de krypton à énergie élevée E^ ont assez d'énergie pour traverser la couche d'aluminium 74 et pénétrer dans la couche d' antimoine 73, de sorte que des atomes d'aluminium de la couche 74 et des atomes d'antimoine de la coucle 73 pénètrent dans la sur-" face 72 du corps en silicium. Les ions de krypton de bombardement BAD ORIGINAL 70 41506 22 2067382 à énergie intermédiaire Eg ont une énergie suffisante pour forcer des atomes d'aluminium de-la couche 74 à pénétrer dans la surface 72 du corps en silicium tout en ayant'une énergie insuffisante pour traverser la couche d'aluminium 7^ et pour forcer des atomes 5 d'antimoine à pénétrer dans la surface'72. Parmi les atomes d'aluminium pénétrant dans la couche d'antimoine 74, un petit nombre seulement atteint la surface 72 du corps en silicium. Les ions de krypton à faible énergie E-^ n'ont pas une énergie suffisante pour que soit des atomes d'aluminium soit des atomes d'antimoine attei-10 gnent la surface 72 du corps en silicium et, dans certains cas, le niveau de faible énergie E-^ peut être en substance zéro. Dans ce dernier cas, en substance aucun ion de krypton ne bombarde les couches 73 et 74. Les coùches 73 et 74 sont balayées par le faisceau à éner-15 gie modulée de la manière indiquée à la figure 11. L'énergie E des ions de bombardement est donnée en fonction de la position x sur la section transversale du corps en silicium où des ions déterminés sont dirigés. Comme cela est indiqué, la modulation dféner-gie du faisceau ionique est telle que des atomes d'aluminium et 20 d'antimoine sont sélectivement implantés dans la surface du corps semiconducteur afin de former des régions de forme désirée, régions qui sont représentées par un contour en traits interrompus sur la figure 11. De cette manière, l'information contenue dans le faisceau à énergie modulée se traduit par un dessin d'implantation 25 dans le corps en silicium 71* Les couches 73 et 74 soat enlevées par décapage et on peut ensuite avoir recours à un traitement de recuit. Les atomes d'aluminium implantés forment dans la anche épitaxiale de type-n des régions de type-p constituant la région de base 75 d'un transistor 30 bipolaire T, la région J6 d'une diode à jonction' D et une région d'isolement 77 d'une résistance R. Les atomes d'antimoine implantés forment une région d'émetteur de type-n J8 dans, la région de base 75 du transistor T et une région de résistance de type-n 79 dans la région d'isolement 77» Le corps est chauffé à approxima-35 tivement 450°C dans une atmosphère TEOS (tétra-éphoxy-silane) afin de déposer une couche de silice 80 sur l'ensemble de la surface 72 du corps en silicium. Des ouvertures sont pratiquées dans la couche 80 par décapage afin de mettre à nu des régions en silicium sous-jacentes BAD ORIGINAL 70 41506 23 2067382 licium de manière à former une couche d'aluminium à laquelle on donne ensuite le dessin voulu par décapage afin d'établir des contacts et des interconnexions entre les différents éléments de circuit, par exemple le transistor T, la diode D et la résistance 5 R du circuit intégré» La couche en aluminium de contact et d'interconnexion cte forme déterminée porte la référence 8l sur la figure 12» L'isolement dans l'air est utilisé pour isoler électriquement des éléments de circuit» Du verre est appliqué à la surface 10 du corps portant la couche de silice 80 et la couche d'aluminium 81 de manière à constituer un support isolant rigide 82» Le corps en silicium 71 est ensuite aminci en utilisant un procédé de meu-lage mécanique à l'effet d'enlever de la matière de la grande face du corps opposée à la face 72» De cette manière, on enlève la 15 majeure partie du substrat n+ du corps 71» Des canaux à air d'isolement sont ensuite pratiqués dans le corps aminci 71 par décapage anisotropique dans la surface du corps opposée à la surface J2 à l'effet de séparer les parties du corps semiconducteur associés aux divers éléments de circuit. Une partie de la structure résul-20 tante est représentée à la figure 13 où un canal à air d'isolement 83 sépare une partie du corps du transistor T d'une partie du corps associée à la diode D et la résistance R. Exemple 5» Il s'agit de la fabrication d'une photocathode à arséniure 25 de gallium. La description est donnée avec référence aux figures 14 et 15» La matière de départ est ion substrat en arséniure de gallium de type-p de haute qualité 91 ayant une concentration en impuretés preneuses de lO1^ atomes/cm3» On sait qu'en associant l'arséniure de gallium au césium, 30 on obtient un produit photo-émissif» Des radiations électromagnétiques supérieures à 1,4 eV produisent des paires électrons-lacunes dans l'arséniure de gallium et les électrons se trouvant dans une longueur de diffusion de la surface peuvent s'échapper de la surface. Afin d'obtenir des rendements quantiques raisonnables, il 35 faut que la courbure des bandes d'énergie à la surface de l'arséniure de gallium se fasse sur une très courte distance. Il faut pour cela disposer d'une forte concentration en impureté d'arséniure de gallium, par exemple une concentration en preneurs d'au moins 5 x 10-^ atomes/cm3» Cependant, la durée de vie des porteurs 40 de charge minoritaires et, par conséquent, les longueurs de diffu- BAD 0RK3NAb 70 41506 24 2067382 sion des porteurs minoritaires sont plus courtes dans des substrats à forte concentration en impureté que dans des substrats àfâLble concentration en impureté, de sorte que l'utilisation de substrafcâ à forte concentration en impureté dégrade le rendement quantique et 5 ne convient pas pour cette raison. Dans le procédé utilisé dans l'exemple considéré pour la fabrication d'une photocathode en arséniure de gallium, on a recours à l'implantation de frappe pour obtenir une forte concentration en preneurs dans une très faible couche sur une grande face d'un sub-10 strat de type-p 91 ayant une faible concentration en preneurs de 10 atomes/cm3® De cette manière, la courbure des bandes d'énergie se produit sur une très courte distance à la surface alors que la. .masse du substrat présente une grande longueur dé diffusion pour les électrons et une plus grande quantité d'électrons peut s'échap-15 per par photo-émissivité« Le procédé est exécuté de la façon suivante. Sous un vide d'environ 10"10 torrs, le substrat en arséniure de gallium de type-p de haute qualité 91 est clivé et du zinc est déposé par évaporation sur une grande face de clivage 92 du 20 substrat 91 afin de constituer une couche 93 ayant une épaisseur d'environ 550 angstroms. Le substrat 91 est placé avec la couche 93 dans une chambre d'ionisation et, comme les flèches de la figure 14 le montrent, la couche 93 est bombardée par des ions de xénon à 100 keV afin que, 25 par transfert d'énergie, des atomes de zinc provenant de la couche 93 pénètrent dans la partie de surface sous-jacente du substrat 91 de manière à s'y implanter. Des ions de xénon de bombardement sont absorbés dans la couche de zinc 93* Le zinc est une impureté preneuse pour l'arséniure de gallium.. Des atomes de zinc implantés aug-30 mentent notablement la concentration en preneurs d'une couche de surface 94 du substrat 91* cette couche de surface 94 ayant une épaisseur'plus faible que 200 angstroms. De cette manière, on obtient une couche très mince à forte ôoncentration en preneurs 94 sur tme grande face 92 d'un substrat d'arséniure de gallium de 35 type-p à faible concentration en impuretés 91. Après le bombardement, le substrat 91 est soumis par tram-page très court à un décapage dans l'acide chlorhydrique à l'effet d'enlever le zinc en excès, le substrat étant ensuite placé dans une chambre sous vide. Le substrat 91 est purifié thermiquement sous 40 vide à 600°G pendant cinq à dix minutes. Tout zinc en excès restant BAD ORIGINAL 70 41506 25 2067382 s'évapore de la surface 92 et le substrat 91 subit un recuit, rendant ainsi le zinc introduit par implantation de frappe électriquement actif. Ensuite, sous le même vide, du césium et de l'oxygène sont déposés alternativement sur la surface 92 du substrat 91 à la 5 température ambiante de manière à obtenir une couche 95 (voir figure 15)î tandis que la photo-émissivité de la surface 92 est continuellement contrôléeo La surface 92 est traitée de cette manière à l'aide de césium et d'oxygène jusqu'à ce que la photo-émissivité passe par un maximum. 10 II va de soi que de nombreuses modifications sont possibles sans sortir du cadre de l'invention, tel qu'il est défini dans les revendications annexées. Si, dans les procédés décrits, une partie de la couche comprenant l'élément précité est soumise à un seul bombardement par ions à l'aide d'un seul genre d'ions, différentes par-15 ties de telles couches peuvent être soumises à différents bombardements à l'aide de différents genres d'ions, éventuellement avec des énergies différentes. En outre, l'énergie des ions bombardant une partie de la couche peut varier au cours de la période de bombardement afin d'obtenir un profil de concentration après implantation 20 désiré dans la partie de la masse solide au-dessous de la partie de la couche considérée. Dans les procédés de fabrication de dispositifs semiconducteurs décrits, il va de soi.que l'on peut utiliser d'autres techniques conventionnelles et/ou d'autres matières appropriées, par exemple d'autres matières semiconductrices, d'autres . 25 matières d'isolement et/ou de passivation et aussi d'autres matières conductrices, d'autres éléments d'impureté et d'autres genres d'ions. La demande de brevet de même date de la Demanderesse intitule "Procédés de fabrication d'un composant électrique" décrit des procédés de fabrication d'un composant électrique, en particulier mais 350 pas exclusivement un dispositif semiconducteur, selon lesquels une couche métallique est déposée sur un substrat et est mise au moins partiellement en contact avec une partie de la surface du substrat, la couche métallique étant bombardée par ions afin que, par transfert d'énergie, des atomes de la couche métallique pénètrent dans 35 ladite partie de surface du substrat et s'y implantent afin de modifier de façon désirée les caractéristiques électriques de cette partie de la surface, au moins une partie de la couche métallique faisant partie du composé fabriqué à titre de connexion d'électrode en contact avec au moins une fraction de cette partie de surface. BAD ORIGINAL 70 41506 36 2067382 REVENDICATIONS. lo Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur, caractérisé en ce qu'une couche déposée sur une surface d'un corps semiconducteur est bombardée par ions afin que, par transfert d'é-5 nergie, des atomes d'un élément de la couche pénètrent dans une partie de surface sous-jacente du corps et s'implantent dans cette partie afin de modifier les caractéristiques électriques de la partie de surface considérée, la composition et l'épaisseur de la matière recouvrant la surface du corps semiconducteur sur la tra-10 jectoire des ions de bombardement étant telles que la majorité des ions bombardant la couche soit absorbée sans pénétrer dans le corps semiconducteur. 2. Procédé suivant la revendicâion 1-, caractérisé en ce que la couche ne comprend essentiellement que ledit élément. 15 3* Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition et l'épaisseur de la couche sont telles que la majorité des ions bombardant la couche soit absorbée par la couche et ne pénètre pas dans le corps semiconducteur. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, carac-20 térisé en ce que les ions sont des ions à gaz inerte et proviennent d'un dispositif à décharge gazeuse. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément est un élément d'impureté caractéristique d'un type de conductivité de la matière du corps semiconducteur. 25 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5* caractérisé en ce qu'une couche de masquage déformé déterminée est formée sélectivement sur la surface du corps semiconducteur et en ce que ladite couche est déposée sur la couche de masquage et sur au moins une partie non masquée de la surface du corps semiconduc-50 teur, la composition et l'épaisseur de la couche de masquage étant telle que, lorsque des ions sont dirigés sur toute la surface du corps semiconducteur, les atomes provenant de la couche précitée pénètrent dans la couche de masquage sans pénétrer dans la surface du corps semiconducteur afin d'obtenir -une implantation sélective 35 dans la surface du corps semiconducteur. 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une autre couche comprenant un élément d'impureté caractéristique du type de conductivité opposé est formée sur la surface du corps semiconducteur et en ce que les deux couches sont bombardées par BAD ORIGINAL 70 41506 27 2067382 ions simultanément de sorte que, par transfert d'énergie, des atomes des deux éléments d'impureté pénètrent dans la surface du corps semiconducteur afin de modifier de façon désirée les caractéristiques électriques relatives à des parties de surface du corps 5 semiconducteur. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la couche contenant l'élément d'impureté caractéristique du premier type de conductivité est formée sur ladite autre couche, sur une partie du corps semiconducteur de type de conductivité opposé. 10 9. Procédé suivant l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les deux couches recouvrent entièrement ladite surface du corps semiconducteur et sont balayés par un faisceau ionique à énergie modulée, la modulation de l'énergie étant telle que des atomes des deux éléments d'impureté soient sélectivement 15 implantés dans la surface du corps semiconducteur afin de former des régions semioonductrioes du dispositif semiconducteur ayant la forme désirée. 10. Dispositif semiconducteur fabriqué par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9»