Brevet FR2108101A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un phot-otransistor du type comprenant une zone de canal dopée en sens inverse du corps semi-conducteur dans lequel elle est introduite et dont les extrémités sont reliées par des contacts non-redresseurs avec des électrodes de source et de drain, ainsi qu'une électrode de porte disposée au-dessus du canal. A l'heure actuelle, les phototransistors à effet de champ sont presque exclusivement fabriqués suivant le procédé planar sur un substrat en silicium. Les jonctions pn qui sont nécessaires pour le fonctionnement-sont formées par diffusion de bore ou de phosphore. Les phototransistors à diffusion double connus possèdent les inconvénients suivants a) Le silicium est fortement dopé dans le voisinage de la sur face. Cela conduit à la formation d'une couche dite "couche morte" (dead layer) dans laquelle la durée de vie des por teurs de charge minoritaires est très faible. Ceci conduit à une chute importante du rendement quantique dans la plage spectrale des longueurs d'ondes courtes (mauvaise "sensibi lité au bleu"). b) Dans de nombreuses utilisations telles que par exemple l'idenr tification de la couleur, l'enregistrement d'images de télé vision électroniques etc, la sensibilité aux infra-rouges est très gênante. Ainsi, la photosensibilité spectrale par exem ple du convertisseur photoélectrique utilisé dans la produc tion d'images de télévision, doit à peu près correspondre à la sensibilité de l'oeil. Pour obtenir ce résultat, il faut supprimer, par des filtres supplémentaires, la partie infra rouge du rayonnement. c) La surface photosensible est partiellement masquée par de#s dépôts métalliques absorbants réalisés par évaporation, tels que des plages de contact et des pistes conductrices en alu minium. Ceci conduit à une diminution de la photosensibilité qui est particulièrement -gSnante dans des structures mosaïques à haut pouvoir de résolution. La présente invention a pour objet un phototransistor à propriétés photoélectriques améliorées et ne présentant pas les inconvénients sus-mentionnés. Le phototransistor conforme à l'invention, qui est du genre sus-mentionné, est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte entre l'électrode de porte et le canal, une mince couche transparente et anti-reflet faite avec une matière semiconductrice qui forme avec la matière semi-conductrice du canal une hétérojonction de redressement. Les phototransistors conformes à l'invention possèdent une meilleure sensibilité dans la plage spectrale des ondes courtes ("bleues"), et par des mesures à prendre lors de leur fabrication, mesures qui seront indiquées plus loin, on peut abaisser la sensibilité dans la plage des grandes longueurs. De plus, il est inutile de prévoir des dépôts métalliques opérés par évaporation et qui diminuent la sensibilité. Comme cela vient d'être indiqué, le phototransistor conforme à l'invention présente une hétérojonction de redressement qui améliore les propriétés photoélectriques du transistor. A cet effet on dépose sur un substrat de préférence- fait avec du silicium, du germanium ou de l'arséniure de gallium, une mince couche semi-conductrice présentant de bonnes caractéristiques de la transmission de la lumière et une bonne conductibilité. Cette couche est de préférence constituée par l'une des matières suivantes : Oxyde d'étain (Sn02), SnO2 dopé à l'antimoine, oxyde d'indium (In203) ou oxyde d'indium dopé à étain, au titane ou au cadmium. 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 considèrera, à titre d'exemple, un phototransistor comportant une hétérojonction silicium/oxyde d'étain. La figure montre schématiquement un phototransistor du type à effet de champ conforme à l'invention et comportant une hétérojonction. Le phototransistor conforme à l'invention est constitué par un corps semi-conducteur dopé 1. Dans l'exemple d'exécution, le corps semi-conducteur est fait avec du silicium et il présente une conductibilité du type p. Dans le corps semiconducteur 1 est introduite une zone de canal 2 dopée en sens inverse ; dans cet exemple, le canal présente donc une conduc tibilité du type n, et il est avantageusement produit par diffusion d'atomes formant des donneurs, par exemple d'atomes de phosphore dans le cristal semi-conducteur en silicium de conductibilité p.Aux extrémités du canal 2 sont--reliées, par des contacts non-redresseurs, l'électrode de source 3 et l'électrode de drain 4. Au-dessus du canal 2 est disposée une électrode de porte 5 au moyen de laquelle la conductibilité du canal est commandée par un effet de champ. Entre l'électrode de porte 5 et la couche de silicium de conductibilité n formant le canal, est prévue une couche semi-conductrice 6 réalisée sous la forme d'une couche anti-réfléchissante et qui, dans l'exemple représenté, est réalisée avec de l'oxyde d'étain et forme, avec la substance semi-conductrice en silicium du canal, une hétérojonction de redressement.La surface du corps semi-conducteur 1 est recouverte, en dehors de l'hétérojonction silicium/oxyde d'étain, d'une couche de protection 7 en oxyde de silicium entourant l'électrode de drain 4 et l'électrode de source 3. Le phototransistor conforme à l'invention est de préférence réalisé à l'aide de la technique planar. Le dépôt de la couche d'oxyde d'étain 6 et, par voie de conséquence, la réalisation de la jonction hétérogène, se font d'après l'un des procédés connus dit des "surfaces vitreuses conductrices". 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 qui se trouve à une température d'environ 4000C. Si de la lumière (hot) tombe sur la Jonction hétérogène, des paires de porteurs de charge sont produites dans le canal 2, et un courant photonique passe dans le circuit de ltélectrode de porte. Ce courant photonique modifie, par l'intermédiaire de la résistance de l'électrode de porte, la polarisation de celle-ci et exerce ainsi une influenc#e sur la conductibilité du canal 2. La couche d'oxyde d'étain 6 n'est pratiquement pas absorbante pour la plage spectrale dans l1ultra-violet, dans la zone visible et dans celle qui est voisine de l'infra-rouge. 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 en même temps une couche anti-reflet. Si la couche d'oxyde d'étain est dopée pendant sa fabrication, de préférence à l'antimoine, il est possible de rétrécir la plage de la sensibilité spectrale. Pour une concentration d'antimoine croissante, la limite de la transmission, de la couche d'oxyde d'étain dans la plage des grandes longueurs d'ondes, se déplace du domaine spectral infra-rouge au domaine spectral visible, et pour une teneur en antimoine de 3 à 4 % environ, la couche ne laisse plus passer que de la lumière bleue. De cette manière on peut rétrécir la plage de sensibilité du phototransistor conforme à l'invention, sans que l'on soit obligé d'utiliser des filtres supplémentaires. REVENDICATIONS 1. Phototransistor du type comprenant une zone de canal dopée en sens inverse du corps semi-conducteur dans lequel elle est introduite et dont les extrémités sont reliées par des contacts non-redresseurs avec des électrodes de source et de drain, ainsi qu'une électrode de porte disposée au-dessus de la zone de canal, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre l'électrode de porte et la zone de canal, une couche mince transparente faite avec une substance semi-conductrice et réalisée sous la forme d'une couche anti-réfléchissante, la substance semi-conductrice de cette couche mince formant avec la matière semi-conductrice de la zone de canal une hétérojonction de redressement. 2. Phototransistor suivant la revendication 1, carac térisé 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 couche semiconductrice constituant la couche anti-reflet est faite avec de l'oxyde d'étain ou de l'oxyde d'indium. 4. Phototransistor suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la couche semiconductrice formant la couche anti-reflet est faite avec de l'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 la couche semiconductrice formant couche anti-reflet est réalisée 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 semi-conducteur est de conductibilité p et le canal de conductibilité n.