Brevet FR2097136A1 — publié le 19720303

t 2097136 La présente invention concerne un procédé pour la production d'une région dans une plaquette semiconductrice par une diffusion composite, comprenant une première et une seconde diffusion avec, pendant la première diffusion, une couche de matériau à diffuser tant sur la couche isolante, 5 arrêtant la diffusion, que sur la zone de la surface semiconductrice, dégagée par une fenêtre de diffusion dans la couche isolante. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la couche de matériau à diffuser est éliminée de la surface de la couche isolante après la première diffusion, de sorte que pendant la seconde diffusion, la couche de matériau 10 à diffuser ne recouvre que la surface semiconductrice dégagée et au maximum une partie de la couche isolante. On appelle première diffusion une diffusion au cours de laquelle le matériau n'est pas diffusé jusqu'à la profondeur finale dans la plaquette semiconductrice; cette profondeur finale n'est atteinte qu'au cours de la seconde diffusion. La couche de 15 matériau à diffuser, se trouvant à la surface et constituée par exemple par un verre dopé, tel que verre au phosphore ou au bore, est généralement produite pendant la première diffusion. L'invention présente l'avantage d'interdire des canaux gênants dans la plaquette semiconductrice et, lors de la production d'une jonction 20 pn par diffusion, une forme intempestive de cette jonction. L'invention est avantageusement appliquée par exemple à la diffusion de l'émetteur de diodes ou de transistors, bien qu'elle soit naturellement avantageuse aussi pour la production d'autres régions semiconductrices. L'invention permet par exemple la production de très bons transistors de puissance. •25 Pour éliminer la couche de matériau à diffuser, on utilise de pré férence un masque de photogravure, dont la section est supérieure à celle de la fenêtre à travers laquelle s'effectue la diffusion dans la plaquette semiconductrice. Lors de la production de la région émetteur d'un transistor par exemple, la section du masque de photogravure servant à 30 éliminer la couche de matériau à diffuser est, d'après cette condition, supérieure à celle de la fenêtre de diffusion d'émetteur, de façon que suffisamment d'impuretés atteignent aussi le bord de la région semiconductrice diffusée. Le masque de photogravure ne recouvre donc pas la couche de matériau à diffuser uniquement dans la zone de la fenêtre de 35 diffusion d'émetteur, mais partiellement aussi dans la zone de la couche isolante contiguë. La dimension du masque de photogravure, posé après la première diffusion d'émetteur lors de la production d'un transistor par 71 24166 2 2097136 exemple et constitué par une couche de vernis photosensible par exemple, est toutefois choisie de façon à ne pas atteindre la future fenêtre de connexion de la base. Il est toutefois possible aussi de limiter la couche de matériau à diffuser à la zone dégagée de la surface semiconductrice et de l'éliminer ainsi de l'ensenible de la couche isolante. Le masque de photogravure est choisi dans ce cas de même section que la fenêtre de diffusion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous de la production d'un transistor planar et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une pastille semiconductrice après diffusion de la « région de base; la figure 2 réprésente la pastille après ouverture d'une fenêtre pour la diffusion de l'émetteur; la figure 3a représente en coupe et la figure 3b en perspective la pastille après la première diffusion de 1'émetteur ; la figure 4a représente en coupe et la figure 4b en perspective la pastille après dépôt d'un masque sur la couche de matériau à diffuser; la figure 5a représente en coupe et la figure 5b en perspective la pastille après élimination par attaque chimique de la plus grande partie de la couche de matériau à diffuser; la figure 6a représente en coupe et la figure 6b en perspective la pastille après la seconde diffusion de 1'émetteur ; la figure 7a représente en coupe et la figure 7b en perspective la pastille après l'ouverture d'une fenêtre pour l'établissement des connexions de base et d'émetteur; ia figure 8a représente en coupe et . la figure 8b en perspective la pastille après la production des électrodes de base et d'émetteur. La production d'un transistor planar se fait , selon la figure 1, à partir d'une pastille semiconductrice 1, de même type que la région collecteur et sur une face de laquelle est déposée une couche isolante 2, arrêtant la diffusion et constituée par de l'oxyde ou du nitrure de siiicium par exemple. Une fenêtre 3 est ensuite ouverte dans cette couche 71 24166 3 2097136 isolante 2 pour la diffusion de la région de base 4 dans la pastille semiconductrice 1. La fenêtre 5, nécessaire à la diffusion de l'émetteur est ouverte après la diffusion de la base, selon la figure 2, dans une couche isolante 2', produite pendant ou après la diffusion de la base dans la zone de la fenêtre 3. La couche isolante 2' est également en oxyde ou nitrure de silicium par exemple. Les figures 3a et 3b représentent la première diffusion d'émetteur, au cours de laquelle la région d'émetteur 6 n'est d'abord diffusée que jusqu'à une profondeur relativement faible dans la pastille semiconductrice 1. La diffusion proprement dite ne s'effectue que par la seconde diffusion, qui peut aussi être appelée diffusion principale. La première diffusion d'émetteur produit sur la surface une couche 7, qui contient le matériau diffusé et n'existait pas encore au début de la première diffusion dans l'exemple de réalisation décrit. La couche de matériau à diffuser 7, recouvrant les couches isolantes 2 et 2' ainsi que la surface semiconductrice dégagée, est par exemple en verre au phosphore quand la région d'émetteur est du type n. Une couche de matériau à diffuser sur la surface s'obtient par.exemple au moyen d'une diffusion en phase gazeuse effectuée dans une atmosphère oxydante. Une couche de verre cohérente 7, contenant le matériau à diffuser, se forme ainsi sur les couches isolantes 2 et 2', ainsi qu'au voisinage de la fenêtre 5 de diffusion d'émetteur. Dans le cas particulier d'emploi de phosphore comme matériau à diffuser, on obtient le verre au phosphore précité. Après la formation de la couche de verre, la diffusion ne s'effectue plus en phase gazeuse, mais à partir de cette couche de verre. La couche 7 de matériau à diffuser peut toutefois être présente aussi au début de la première diffusion, de sorte qu'il s'agit dès le départ d'une diffusion à partir d'une couche du matériau à diffuser. Selon la caractéristique essentielle de l'invention,, la couche 7 contenant le matériau à diffuser ne demeure toutefois pas sur les couches isolantes, mais est éliminée en grande partie pour la seconde diffusion. On dépose dans ce but sur la couche 7 de matériau à diffuser, comme le nontrent les figures 4a et 4b, un masque de photogravure. 8. qui recouvre cette couche non seulement au voisinage de la fenêtre de diffusion de l'émetteur, mais légèrement au-delà. La section du masque de photogravure 8, constitué par une couche de vernis photosensible par exemple, est donc supérieure à celle de la fenêtre de diffusion de l'émetteur, de façon 71 24166 4 2097136 que suffisamment d'impuretés (matériau à diffuser) atteignent aussi le bord de la région d'émetteur pendant la seconde diffusion. La plus grande partie de la couche 7 de matériau à diffuser est déjà éliminée sur la pastille représentée aux figures 5a et 5b; elle ne recouvre plus que la surface semiconductrice, au voisinage de la fenêtre de diffusion de l'émetteur, et une partie de la couche isolante 2T contiguë. La diffusion proprement dite de l'émetteur ne s'effectue qu'après cette élimination partielle de la couche 7 de matériau à diffuser, comme le montrent les figures 6a et 6b, sous forme d'une seconde diffusion au cours de laquelle la région d'émetteur 6 est diffusée jusqu'à la profondeur voulue dans la pastille semiconductrice 1. Une fenêtre 9 de connexion de la base est ouverte dans la couche isolante 2' et une fenêtre 10 de connexion de l'émetteur est ouverte dans la couche isolante 2", produite pendant la diffusion de l'émetteur, comme le montrent les figures 7a et 7b. L'électrode de base 11 et l'électrode d'émetteur 12 sont produites enfin par dépôt d'un matériau de contact dans ces deux fenêtres, comme le montrent les figures 8a et 8b. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'honme de l'art au procédé qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 71 24166 5 2097136 Revendications 1. Procédé pour la production d'une région dans une pastille semiconductrice par une diffusion composite, comprenant une première et une seconde diffusion avec, pendant la première diffusion, une couche de 5 matériau à diffuser tant sur la couche isolante, arrêtant la diffusion, que sur la région de la surface semiconductrice dégagée par une fenêtre de diffusion dans la couche isolante, ledit procédé étant caractérisé en ce que la couche de matériau à diffuser est éliminée de la surface de la couche isolante après la première diffusion, de sorte que pendant la 10 seconde diffusion, la couche de matériau à diffuser ne recouvre que la surface semiconductrice dégagée et au maximum une partie de la couche isolante. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par l'emploi, pour l'élimination de la couche de matériau à diffuser, d'un masque de photogravure 15 dont la section est supérieure à celle de la fenêtre à travers laquelle s'effectue la diffusion dans la pastille semiconductrice. 3. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé par la production de la couche de matériau à diffuser pendant la première diffusion. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 20 en ce que la couche de matériau à diffuser est une couche de verre, produite par une diffusion en phase gazeuse dans une atmosphère oxydante. 5. Application du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4 à la production de la région émetteur d'un transistor. 6. Procédé selon revendication 5, caractérisé par l'emploi, pour l'éli-25 mination de la couche de matériau à diffuser, d'un masque de photogravure dont la section est supérieure à celle de la fenêtre de diffusion de l'émetteur, de sorte que ledit masque recouvre la couche de matériau à diffuser non seulement au voisinage de la fenêtre de diffusion de l'émetteur, mais partiellement aussi dans la zone de la couche isolante contiguë. 30 7. Procédé selon revendication 6, caractérisé en ce que la section du masque de photogravure, servant à éliminer la couche de matériau à diffuser, est choisie de façon que ledit masque n'atteigne pas la future fenêtre de connexion de la base. 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé 35 en ce que le masque de photogravure est une couche de vernis photosensible. 9. Application du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8 pour une diffusion de phosphore.