Brevet FR2108097A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un phototransistor du type comprenant un corps semi-conducteur dopé, pourvu d'un contact, une première zone dopée en sens inverse et disposée sur ledit corps semi-conducteur ainsi qu'unie seconde zone disposée sur la première, isolée par rapport au corps semi-conducteur dopé et pourvue d'un contact. Jusqu'à ce jour, les phototransistors bipolaires ont presque exclusivement été fabriqués suivant le procédé planar sur un substrat en silicium. Les jonctions pn nécessaires pour le fonctionnement, sont réalisées par diffusion de bore ou de phosphore. On sait que les phototransistors à double diffusion possèdent les inconvénients suivants a) Le silicium est fortement dopé dans le voisinage de la sur face. Il en résulte la formation d'une couche dite "couche morte" (dead layer), dans laquelle la durée de vie des por teurs de charge minoritaires et très faible. Ceci conduit à une chute importante du rendement quantique dans le domaine spectral des ondes courtes (mauvaise "sensibilité au bleu"). b) Dans de nombreuses utilisations, telles que la détermination de la couleur, ltenregistrement d'images de télévision élec troniques etc, la sensibilité à l'infra-rouge est très gênante. La photosensibilité spectrale du convertisseur photoélectrique par exemple dans la réalisation des images de télé-couleur, doit correspondre sensiblement à la sensi bilité de ltoeil. Pour obtenir ce résultat, la partie infra rouge du rayonnement doit être supprimée par des filtres sup plémentaires. c) La surface photosensible est partiellement recouverte par des dépôts métalliques absorbants réalisés par évaporation, par exemple par les plages de contact et les pistes conductrices en aluminium. Ceci conduit à une diminution de la photosensi bilité, ce qui est particulièrement gênant dans les structures mosalques à haut pouvoir de résolution. La présente invention a pour objet un phototransistor bipolaire présentant des propriétés photoélectriques améliorées, et ne comportant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Le phototransistor conforme à l'invention, et qui est du type rappelé ci-dessus, est essentiellement caractérisé par le fait que la seconde zone est formée par une couche mince anti-réfléchissante et transparente à la lumière et réalisée avec une matière semi-conductrice qui forme une hétérojonction de redressement avec la substance semi-conductrice de la première zone. Les phototransistors bipolaires conformes à l'invention possèdent une meilleure sensibilité dans le domaine spectral des ondes courtes ("bleues"), et grâce à des mesures utilisées pour sa fabrication et qui seront mentionnées ci-dessous, on peut réduire la sensibilité dans le domaine des grandes longueurs d'ondes. De plus, il n'est pas nécessaire de procéder à des dépôts métalliques par évaporation qui diminuent la sensibilité. Ainsi que cela a été indiqué ci-dessus, le phototransistor conforme à l'invention présente une hétérojonction de redressement qui améliore ses propriétés photoélectriques. A cet effet on dispose sur un corps semi-conducteur dopé, de préférence en silicium, en germanium ou en arséniure de gallium, une couche inversement dopée faite avec la méme matière semiconductrice que le corps semi-conducteur, et on dispose sur cette couche une couche semi-conductrice mince, isolée par rapport au corps semi-conducteur, par exemple une couche de bioxyde de- silicium, présentant une bonne transparence et une bonne conductibilité. Cette couche est faite de préférence avec l'un des matériaux suivants : oxyde d'étain (Sn02), SnO2 dopé à l'antimoine, oxyde d'indium (In203) ou encore oxyde d'indium dopé à l'étain, au titane ou au cadmium.Cette seconde couche qui forme la seconde zone du phototransistor, est une couche semi-conductrice mince, bonne conductrice et présentant une bonne transmission, et elle forme avec la substance semi-conductrice de la première zone déposée sur le corps semi-conducteur, une hétérojonction de redressement, la couche en cause devant posséder un indice de réfraction optique ainsi qu'une épaisseur optique lui conférant en même temps des propriétés anti-réfléchissantes. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme d'exécution d'un phototransistor conforme à l'invention. Dans ce qui suit, on explicitera, à titre d'exemple, un phototransistor comportant une jonction hétérogène silicium/ oxyde d'etain. La figure montre schématiquement et en coupe un phototransistor bipolaire conforme à l'invention possédant une hétérojonction. Parmi les modes d'exécution qui sont possibles, le dessin représente une exécution dans laquelle la couche de SnO2 agit comme collecteur. La base est réalisée par exemple par une épitaxie sélective. Le phototransistor conforme à l'invention est constitué par un corps semi-conducteur dopé 1, qui est pourvu d'un contact 2. Dans l'exemple d'exécution, le corps semi-conducteur est fait avec du silicium; il présente une conductibilité p et forme la zone d'émetteur d'un transistor bipolaire, alors que le contact 2 représente le contact d'émetteur. Sur le corps semi-conducteur 1 est prévu une zone 3 présentant un dopage opposé. Dans ce mode d'exécution, la première zone 3 est donc de conductibilité n, et elle est réalisée, comme cela a déjà été indique, par une épitaxie sélective. La première zone 3 forme dans ce mode d'exécution la zone de base du transistor bipolaire. Sur la première zone 3 est disposée une seconde zone 6 pourvue d'un contact et isolée par rapport au corps semiconducteur dopé 1 par une couche isolante 4 faite par exemple avec du SiO2.La seconde zone 6 qui forme, dans l'exécution présente, le collecteur du phototransistor bipolaire, est réali- sée avec de l'oxyde d'étain qui forme une hétérojonction de redressement avec la substance semi-conductrice de la première zone 3. Le dépôt de la couche d'oxyde d'étain 6 et par voie de conséquence la réalisation de l'hétérojonction se font d'après l'un des procédés connus dit des "surfaces vitreuses conductri ces". A cet effet, on évapore par exemple du chlorure d'étain (SnCl2), et on le fait passer, avec de l'air comme gaz-véhicule, sur la surface de silicium 3 qui est à une température de l'ordre de 4000C. La couche d'oxyde d'étain 6 ne présente pratiquement aucun caractère d'absorption dans le domaine spectral de l'ultraviolet, du visible et dans le domaine spectral voisin de l'infrarouge. De ce fait le phototransistor conforme à l'invention ne comporte aucune "couche morte", c'est-à-dire que sa sensibilité au bleu est très bonne. Par ailleurs, le rendement quantique se trouve amélioré par le fait que la couche d'oxyde d'étain 6 forme, suivant l'invention, une couche anti-reflet. Si, pendant sa fabrication, la couche d'oxyde d'étain 6 est dopée à l'antimoine, il est possible de rétrécir la plage de la sensibilité spectrale. Pour une concentration d'antimoine croissante, la transmission de la couche d'oxyde d'étain, dans la plage des grandes longueurs d'ondes, se déplace de l'infra-rouge vers la plage spectrale visible, et pour une teneur en antimoine d'environ 3 à 4 %, la couche ne laisse plus passer que de la lumière bleue. On peut ainsi rétrécir la plage de sensibilité du phototransistor bipolaire conforme à l'invention, sans faire appel à des filtres supplémentaires. REVENDICATIONS 1. Phototransistor du type comprenant un corps semiconducteur dopé et pourvu d'un contact, une première zone dopée en sens inverse et disposée sur ledit corps semi-conducteur et une seconde zone pourvue d'un contact et disposée sur la première zone en étant isolée par rapport au corps semi-conducteur dopé, caractérisé par le fait que la seconde zone est constituée par une couche mince transparente à la lumière et réalisée de manière à constituer une couche anti-reflet, ladite seconde zone étant faite avec une substance semi-conductrice qui forme avec la matière semi-conductrice de ladite première zone une hétérojonction de redressement. 2. Phototransistor suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps semi-conducteur est fait avec du silicium, du germanium ou de l'arséniure de gallium. 3. Phototransistor suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la seconde zone réalisée de manière à former une couche anti-reflet, est faite avec de l'oxyde d'étain ou de l'oxyde d'antimoine. 4. Phototransistor suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la seconde zone réalisée pour constituer une couche anti-reflet est faite avec de oxyde d'indium dopé à l'étain, au titane ou au cadmium. 5. Phototransistor suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite seconde zone formée de manière à constituer une couche anti-reflet est faite avec de l'oxyde d'étain dopé à l'antimoine. 6. Phototransistor suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le corps semiconducteur présente une conductibilité du type p et la première zone une conductibilité du type n.