Brevet FR2072084A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne les dispositifs semiconducteurs à vitesse de commutation élevée et leurs procédés de fabrication. Dans la fabrication des circuits intégrés monolithiques, on forme un sous collecteur dans une couche ayant la même conductivité que le sous collec-5 teur mais de concentration inférieure. Cette couche est formée sur une couche de conductivité apposée, qui est formée sur la surface supérieure du substrat ayant la même conductivité que le sous collecteur. Si le substrat doit être de conductivité opposé à la région sous collecteur, alors la couche de conductivité opposée est supprimée, et la couche de concentration inférieure au 10 sous collecteur est formée sur la surface supérieure du substrat, Le sous collecteur est utilisé pour réduire la résistance en série du collecteur à une valeur relativement faible et est utilisé pour augmenter la vitesse de commutation du transistor en fournissant un gradient relativement important à la jonction collecteur/base. Ce gradient plus important à la jonction col-15 lecteur base est nécessaire pour donner une capacité de transport de courant supérieure au transistor. Le sous collecteur a précédemment été développé au-dessous de la zone inférieure entière de la région base du transistor pour éviter toute perforation de la base à la couche ou au substrat, qui a la même conductivité que 20 la région basB, sur laquelle le sous collecteur est formé. Si la perforation se produit, le transistor est court-circuité, et ne peut être utilisé. Bien que l'utilisation du sous collecteur réduise la résistance collecteur et apporte une capacité de transport de courant supérieure afin d'augmenter la vitesse de commutation du transistor, une zone de jonction relativement 25 importante existe entre le sous collecteur et la base. Cette zone de jonction produit une capacité collecteur-base parasite, qui dépasse normalement la capacité parasite entre le collecteur et la région d'isolement. Cette capacité a un effet sur la vitesse de commutation du transistors ainsi, même malgré qu'une résistance en série affaiblie et une capacité de transport de courant 30 augmentée due au sous collecteur, qui forme le collecteur du transistor, per~ mettant d'augmenter de façon substantielle la vitesse de commutation du transistor, la capacité du collecteur à la base a encore un effet significatif sur la vitesse de commutation du transistor. La présente invention permet de surmonter avec satisfaction le problème 35 précédent de la capacité collecteur relativement importante tout en obtenant encore une résistance collecteur relativement faible et une capacité de transport de courant améliorée de telle sorte que la vitesse de commutation du transistor puisse être augmentée de façon substantielle. Dans la présente invention on réduit la surface du sous collecteur pour diminuer la capacité 40 du collecteur à la base et la capacité collecteur à l'isolement. Dans la 70 41265 2 2072084 présente invention, on peut réduire la capacité collecteur/base d'environ 40%, et la capacité collecteur à l'isolement peut 6tre diminuée d'environ 30%. Par conséquent, cette diminution importante dans la capacité du sous collecteur a un effet significatif sur la vitesse de commutation du transistor. 5 Ainsi, les réductions précédentes dans la capacité peuvent produire une augmentation de la vitesse de commutation du transistor d'environ 20%. On réduit de façon satisfaisante avec la présente invention la zone de jonction entre la base et le sous collecteur du transistor en diminuant la surface du sous collecteur sans permettre la perforation entre la base 10 et la couche du même type de conductivité que la base sur la surface supérieure du substrat lorsque le substrat est de conductivité opposé à la base ou entre la base et le substrat lorsque le substrat est du même type de conductivité ' que la base. On réalise cela dans la présente invention en formant une couche du même type de conductivité que le sous collecteur sur la surface de la 15 couche de type de conductivité opposée sur le substrat lorsque le substrat est du même type de conductivité que le sous collecteur ou sur la surface supérieure du substrat lorsque le substrat est de type de conductivité opposé au sous collecteur et en choisissant l'épaisseur et la concentration de cette couche du même type de conductivité que le sous collecteur de telle sorte 20 que la couche soit suffisante ainsi que la distance du bas de la région base au sommet *de cette couche pour soutenir le potentiel de perforation. En plus de ne pas affecter nuisiblement le potentiel de perforation, une réduction dans la zone de jonction entre la base et le sous collecteur ne doit pas aussi affecter nuisiblement les autres paramètres du transistor. 25 Par exemple, le potentiel de claquage et la capacité de transport de courant du transistor ne doit pas être affecté par la réduction de la zone de jonction» En disposant la région sous collecteur directement au-dessous de la région émetteur entière, on n'obtient aucun effet sur la capacité de transport de courant du transistor ou sur le potentiel de claquage. 30 La présente invention a une utilité particulière lorsque la région base comprend deux contacts ohmiques puisque cela nécessite que la région base s'é» tende sur une distance substantielle des cfltés opposés de la région émetteur. Bien que l'utilisation de deux contacts ohmiques pour la région base ait pour action d'augmenter la vitesse de commutation du transistor, cela néces-35 sitait précédemment une zone sous collecteur augmentée oe qui augmentait les capacités parasites pour réduire la vitesse de commutation du transistor de telle sorte que l'effet maximum d'amélioration de la vitesse de cotrmutation due aux deux contacts ohmiques avec la région base n'est pas obtenu. Cependant, avec la présente invention, il n'est pas nécessaire que la surface du sous 40 collecteur soit la même que la surface de la région base. Par conséquent» 7Q 41265 3 2072084 la présente invention permet d'obtenir les avantages à la fois dusous collecteur et des deux contacts ohmiques pour la région base et l'on obtient ainsi un transistor à commutation plus rapide. Puisqu'il est seulement nécessaire que la région sous collecteur soit disposée au-dessous de la région émetteur pour que l'écoulement de courant désiré .sa fasse entre l'émetteur, la base et 1s sous collecteur, il n'est cas nécessaire que le scus collecteur s'étends sur la largeur de la région base sauf dans- la zone dans laquelle le sous collecteur est Disposée au-dessous de la région émetteur et dans la zone dans laquelle le sous collecteur est développé jusqu'à la surface du dispositif pour un contact ohmique. En conséquence, la zone de jonction entre la Dase et le sous collecteur peut être réduite encore en n'utilisant qu'une partie de connexion étroite du sous collecteur entre la partie de la région sous collecteur au-dessous de la région émetteur et la partie, de la région sous collecteur qui permet la réalisation d'un contact ohmique- Cela aboutit à une diminution supplémentaire dans les capacités parasites collecteur/base et collecteur/isolement. Bien que cette réduction dans la largeur de la région sous collecteur antre la partie de la région sous collecteur au-dessous de la région émetteur st la partie de la région sous collecteur utilisée pour le contact ohmique aboutisse à une diminution; dans la capacité, elle entraîne une augnentation dans la résistance en série du sous collecteur. Cela est du au fait que la résistance du sous collecteur est.directement proportionnelle à sa résistivi-té de feuille et à sa longueur et est inversement proportionnelle à sa surface, de telle sorte qu'une diminution dans la surface, due à la diminution de la largeur de la région sous collecteur entre Ses extrémités, produit une augmentation dans la résistance en série puisque la longueur dé la région sous collecteur ne change pas. Cependant, l'augmentation dans la résistance en série ne réduit pas la vitesse de commutation du transistor-de la même valeur dont elle est-augmentée.par l'abaissement de la capacité abaissée parasite oravenant de la surface de jonction plus petite entre la base et le scus collecteur. 2n a précéd.:r.ment-suggéré d'utiliser une structure-à socle pour obtenir la conrrutation à vitesse élevée d'un transistor. Dans la structure à socle, il est nécessaire de former de secondes régions sous collecteur se développant vers le haut à partir de la région sous collecteur principale, l'une des secondes râpions sous collecteur formant la.jonction avec la région base et l'autre des secondes régions sous collecteur se développant jusqu'à la surface du dispositif pour le contact ohmique. Cela forme une surface de jonction très petite entre le sous collecteur et la base, de telle sorte que la capacité parasite collecteur à la base 70 41265 4 2072084 est réduite de façon importante. Cependant, cela nécessite une seconde diffusion pour le sous collecteur. En outre, cela nécessite une seconde diffusion pour la région d'isolement. Par conséquent, des étapes de traitement suoplé-mentaires sont nécessaires pour former la structure à socle. Celle-ci augmen-5 te à la fois le coOt et le temps de fabrication. Dans la présente invention on élimine les étapes de traitement supplémentaires de la structure à socle tout en obtenant encore une capacité collecteur réduite en formant une structure, semblaole à une structure à Socle, dans laquelle le dispositif a la même capacité que'la structure à: socle sans le 10 besoin d'étapes de traitement supplémentaires. On réalise cela dans la présente invention en formant la région émetteur adjacente à un côté de la région base et le plus près de la partie de la région sous collecteur ayant le contact ohmique. Du fait que la région sous collecteur n'est pas'disposée au-dessous de la partie de la région base se développant au-delà de la région émetteur 15 sur le c8té écarté de la partie de la région sous collecteur comprenant le contact ohmique, il n'existe eulement qu'une zone de jonction petite entre la région base et la région sous collecteur. Cela donne le même type de réduction capacité collecteur oue dans une structure socle sans les étapes de traitement supplémentaires. 20 On peut aussi utiliser la présenté invention dans divers autres types de circuits intégrés compliqués. Par exemple, la surface de jonction entre le sous collecteur et la base peut Être réduite dans un dispositif semiconducteur du type comprenant un condensateur de découplage enterrés et des canaux pour distribution d'énergie. Dans ce type de structure, il serait seulement 25 nécessaire de changer la moitié supérieure de la couche épitaxiale telle qu'elle est déposée sur le condensateur de découplage enterré à l'intérieur du substrat. Cela apporterait la couche désirée pour éviter la perforation. Lin objet de la présente invention est de réaliser un dispositif de circuits intégrés ayant une vitesse de commutation élevée et son procédé de 30 fabrication. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un transistor ayant une capacité collecteur faible et son procédé de fabrication, zzz D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référençe aux dessins annexés 35 à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Dans les dessins: La figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'une structure semiconduc-trice monolithique formée selon la présente invention. La figure 2 représente une vue de dessus d'une partie de la structure 40 semiconductrice de la figure 1. - j&ii. 43Wyf- BAD ORIGINAL 70 41265 5 2072084 La figure 3 représente une vue en coupe d'une autre forme de la structure semiconductrice monolithique de la présente invention. La figure 4 représente une vue de dessus d'une partie de la structure semiconductrice de la figure 3. 5 La figure 5 représente une vue en coupe d'une autre forme de la structure semiconductrice monolithique de la présente invention. La figure 6 représente une vue de dessus de la structure semiconductrice de la figure 5. La figure 7 représente une vue en coupe d'une autre forme de la structure 10 semiconductrice monolithique de la présente invention. On se réfère aux dessins et particulièrement aux figures i et 2. on représente un substrat 10 constitué de silicium monocristallin. Le substrat ^ a a 10 est de préférence dopé à l'arsenic avec une concentration de 5 x 10 3 atomes par cm afin d'avoir une conductivité de type N+. 15 La surface supérieure du substrat 10 comprend une couche 11 de conducti** vité de type P- obtenue par croissance de façon à être épitaxiale et par conséquent elle a la même orientation cristalline que le substrat 10. On peut utiliser tout procédé bien connu pour former la couche épitaxiale 11 avec une épaisser d'environ 3 à 3,5 microns « 20 Comme exemple spécifique, on peut faire croître la couche épitaxiale 11 à 1150°C par l'introduction de.diborane et de silana dans un réacteur épitaxial. Puisque les impQretés de type N* dans le substrat 10 diffusent vers l'extérieur dans la couche 11 et ont tendance à convertir la couche P- 11 en N-, il est nécessaire de contrSler l'introduction du diborane. 25 Une couche 12 de conductivité N- est formée sur le sommet de la couche 11. La couche 12 est obtenue par croissance épitaxiale de telle sorte qu'elle ait la m6me orientation cristalline que le substrat 10. L'épaisseur de la couche épitaxiale 12 est d'nviron 2 à 2,5 microns. Les couches 11 et 12 peuvent être formées simultanément si on le désire. 30 Pour réaliser cela, il sera nécessaire de contrôler le niveau de diborane à l'intérieur du réacteur épitaxial de telle sorte que le rapport du bore -4 -5 au silicium soit initialement de l'ordre de 10 à 10 . Après une durée prédéterminée l'alimentation de diborane est réduite de telle sorte que le rapport du bore au silicium soit de l'ordre de 10 à 10 35 En réalisant cela, on obtient la croissance d'une couche épitaxiale unique dont la partie inférieure est de type de conductivité P- et la partie supérieure est du type de conductivité N- du fait de la réduction de l'alimentation du diborane et du dopage de la couche épitaxiale due à l'obtensibilité des impûretés N+ provenant du substrat 10. Les impQretés N+ se dégagent du 40 substrat 10 dans le réacteur. En commandant le rapport du bore au silicium 1 BAD ORIGINAL 70 41265 2072084 la régulation de l'introduction du diborane dans le réacteur épitaxial, l'épaisseur totale de la couche obtenue par croissance épitaxiale peut être de 6 microns et la couche 11 ayant une épaisseur de 3 à 3,5 microns et la couche 12 ayant une épaisseur de 2,5 à 3 microns. L'éoaisseur de la couche 11 est déterminée par la durée prédéterminée pendant laquelle le diborane est envoyé à un taux supérieur par rapport à l'alimentation du silane. En outre, dans une autre réalisation, la couche épitaxiale peut être obtenue par croissance initiais d'un type de conductivité P» pour l'épaisseur totale des deux couches 11 et 12. Ensuite, Dar diffusion, les. 2,5 à 3 microns supérieurs de la couche obtenue par croissance épitaxiale peuvent être convertis en un type de conductivité N~ pour former la couche 12, On peut réaliser cela en diffusant une impQreté de dopage de type N telle que du phosphore ou de l'arsenic, par exemple, avec un niveau de concen-19 3 tration de 10 atomes/cm et à une température comprise entre 1000 et 12Q0cC. Ensuite, un cycle de pénétration à 1000°C durant 5 à B heures dans de l'oxygène sec ou un gaz inerte peut, suivre cette diffusion. Après la formation des couches 11 et 12 sur. la surface supérieure du substrat 10, un masque isolant, qui est constitué de préférence de dioxyde de silicium, est obtenu par croissance sur la surface supérieure de la couche 12. On peut obtenir cela par oxydation à 970°C durant BO minutes dans la vapeur afin de former une couche ayant approximativement 0,5 microns de dioxyde de silicium sur la couche 12. En formant une ouverture appropriée dans le masque à 15 aide de moyens convenables tels que la technique photorésistante, par exemple, on forme une région sous collecteur 15 de conductivité N+ dans la couche 12. De l'arsenic, par exemple, peut §tre utilisé comme impQreté N+ pour diffusion pour former la région sous-collecteur 15 dans la couche N~ 12. On peut effectuer cette diffusion à une température de 1105°C pour produire une concentration ?1 3 de surface de 10" atomes/ cm dans la région 15, la région 15 ayant une profondeur approximative de 1,2 microns. On réalise ensuite la réoxydation à 970°C pour fermer l'ouverture qui a été formée dans la couche d'oxyde pour diffusion ds la région 15. On forme alors une ouverture appropriée dans la couche d'oxyde, qui agit comme un masque, à l'aide de moyens convenables, tels que la technique photorésistante, par exemple. Une région d'isolement 14 de conductivité P+ est alors formée dans les couches 11 et 12. La région P+ 14 est formée par diffusion de bore, par exemple, à travers l'ouverture dans le masque isolant à une température de 1105°C. La diffusion est commandée de telle sorte que la concentration de surface de la région 20 3 14 soit de 4 x 10 atomes/cm , la région 14 ayant une profondeur de 3 microns. r.m BAD ORIGINAL 70 41265 7 2072084 A la fin de diffusion de la région 14, on réalise une réoxydation à 970°C. Comme on le comprendra, l'ouverture dans le masque isolant est telle que la région 14 est produite avec une forme rectiligne ou curviligne. On doit comprendre que chacun des sites de dispositif dans le substrat 10 comprendra 5 l'une des régions 14 bien qu'un seul dispositif soit représenté dans les • figures 1 et 2. Comme cela est bien connu à un spécialiste de l'art, cela constitue une diffusion d'isolement entourant tout dispositif qui aoit être isolé ces autres. Après suppression de la couche a'oxyde, une couche épitaxiale 1B de conducti-10 vite N- est obtenue par croissance sur la couche 12 de la structure semiconductrice. La couche épitaxiale 16 est fabriquée de façon à avoir une concen- 15 3 tration de surface de l'ordre 10 atomes/cm . On peut réaliser cela au moyen d'une réduction d'halogènure ou d'un procédé semblable. Par exemple, la couche épitaxiale 16, qui a une épaisseur d'environ 2 microns, peut être 15 3 15 fabriquée pour avoir une concentration de surface de l'ordre de 10 atomes/cm en utilisant la réduction par l'hydrogène de SiCl^ à une température de 1150°C, durant 18 minutes avec une vitesse de croissance de 0,1' micron par minute. Ensuite, le substrat 10 est oxydé à 970°C pour former la couche masque ayant une épaisseur approximative de 0,5 microns de dioxyde de silicium. 20 En formant une ouverture appropriée dans le masque isolant à l'aide d'un moyen convenable tel que la technique photorâsistante, par exemple, on forme alors une région 17 de conductivité de type P+ dans la couche 16 pour terminer le canal d'isolement pour le dispositif par coopération avec la région 14. 25 La région 14 a diffusé vers l'extérieur à travers une partie de la couche 16 durant la croissance épitaxiale de la couche 16. La région 17 est formée, par exemple, par diffusion du bore à une température de 1000°C. La concentra- 20 3 tion de surface de la région diffusée 17 est de 2 x 10 atomes/cm . Après la diffusion de la région 17 dans la couche 16 et la réoxydation 30 à 970°C, une région N+ 18 est formée par diffusion d'un dopant de type N à travers une autre ouverture dans le masque isolant dans la couche 16 afin d'atteindre ou rejoindre la région sous collecteur N+ 15. Cela est du à la rétrodiffusion des impQretés provenant de la région sous collecteur 15 dans la couche épitaxiale 16 durant la croissance de la couche épitaxiale 16 et 35 durant la diffusion de la région 18, ce qui entraîne une fusion entre la région d'atteinte 18 et la région sous collecteur N+ 15. La création de la région 18, qui a une profondeur d'environ 0,8 micron et 19 3 une concentration de surface de 4 x 10 atomes/cm , est obtenue de préférence par diffusion de phosphore à partir d'une source en poudre à une température 40 de 1050°C. Ensuite, une étape d'oxydation vapeur de 60 minutes à 970°C ferme BAD ORIGINAL; 70 41265 20^2084 ces ouvertures et forme la couche d'oxyde pour des ouvertures dé diffusion ultérieures. On réalise ensuite une étape de diffusion, semblable à celle déjà décrite, dans laquelle une région basé 19 est formée. Les paramètres sont choisis 5 de telle sorte que la région base 19 atteigne"la rëtro-dxffùsion de la région sous collecteur-15-pdur définir la jonction collecteur bas'e."La concentration ae surface-des impQretés-dans les régions base '19 "'est •"àpircxi.f^i'ivs'nsnt de 19 3 - - 3 x 10 atomes/cm la diffusion du bore se produisant'à une tê'rntérature de 105Q°C pour produire une diffusion ayant'line profondeur d'environ.0,6 10 micron. La rédxydation a alors lieu à 970°C. • • Après formation de-la région base 19, on forme une région émetteur du type l\l+ 21 dans-la région base f9 à l'aide d'une autre oiffùsriôn. La formation de la-régi-an émetteur 21 est obtenue•de préférence par la diffusion d'arsenic - à partir d'une source en poudre à une température de l0000'C pour produire . _ . 21 3 , , . - 15 une cohcsntration de surface de 10 atomes/cm aveb ijne profondeur de jonction d'approximativement 0,4' micron. - . : -r. ï - 'i-. Ensuite, par métallisation; bn "forme Uner paire de'contacts ohmiques 22 et 23 en engagement avec la -région base 19- sur les" c6tés: opposés de la région émetteur 21. Un contact ohmique 24 est formé sur la région émetteur 20 21, et un contact ohmique 25 est formé sur la région sous collecteur 15 par •engagement avec la région 10. Tous les'contacts ohmiques 22'à 25 sont formés à travers -les ouvertures dans une couche dé dioxyde de silicium'26 sur le substrat 10. La couche 26 est la cou&he qui" était sur-le substrat 10 lorsque la région émetteur a été diffusée. * ' - - 25 Gomme on le montre dans la figure 1, la diffusion de la région sous collecteur 15 est commandée de telle sorts que la longueur de la région sous collecteur 15 ne se développe que légèrement'aû-délà "du cBté de la région émetteur 21 éloigné de la région I\H-. Par conséquent, la surface de jonction entre la-région sous collecteur 15 et la région base "19 est réduite substan-30 tiellement- puisque la région-sous collecteur 15 ne se développe pas au-dessous de la part-ie dé la région base- 19 qui est à droite de la région émetteur 21 de la figure -1. • ; En conséquence, le- courant^ peut circuler de la région émetteur 21 vers la région sous collecteur 15 à travers la région base 19, puisque la région 35 sous collecteur 15 est disposée complètement' au-dessous de la région émetteur 21i En conséquence, il n'y a aucun effet nuisible sur les capacités de transport de courant du transistor formé à l'aide de la présente invention. Du fait que la couche épitaxiale 12 a son épaisseur choisie selon sa 15 3 concentration, qui est de l'ordre de 2 x 10 atomes/cm , et que le bas de 40 ■ la région base 19 est au moins à 1 micron du sommet de la couche 12, il se BAD ORIGINAL 70 41265 9 2072084 trouve suffisamment de matériau de type N- pour éviter la perforation de la région base 19 vers la couche épitaxiale de type P- 11. Si l'épaisseur de la couche 12 est augmentée, alors sa concentration devrait être réduite. De façon semblable, la distance du bas de la région base 19 au sommet de 5 la couche 12 peut Être modifiée selon la concentration d'impQreté de la couche 16. En d'autres termes, si la distance du bas de la région base 19 au sommet de la couche est augmentée, alors la concentration de la couche 16 peut être réduite. Dans des buts pratiques, la couche 12 ne peut pas avoir une concentration 15 3 10 dépassant approximativement 2 x 10 atomes/cm . Par conséquent, il serait nécessaire d'augmenter l'épaisseur de la couche 12 si l'on réduit la concentration. Avec une concentration de la couche 12 approximativement de 2 x 15 3 10 atomes/cm et une épaisseur de 2,5 microns, le potentiel de claquage se trouve dans le domaine de 10 à 12 volts. Cela est suffisant pour assurer 15 qu'il n'y a aucune perforation de la région base 19 à la couche 11 qui pourrait entraîner la mise en court circuit du transistor. La couche 12 doit pouvoir soutenir un potentiel de claquage minimum de 4 volts. Par conséquent, toute réduction dans l'épaisseur de la couche 12 doit Être choisie de façon appropriée en accord avec le potentiel de cla-20 quage minimum et/ou la concentration d'impQreté de la couche 12. On se réfère aux figures 3 et 4, on y représente une autre forme de la structure semiconductrice dans laquelle un substrat 30 ds conductivité de type P- comprend une couche 31 de conductivité de type N- sur sa surface supérieure. Ainsi, dans cette réalisation, il n'y a aucun besoin d'une couche 25 épitaxiale de conductivité de type P- sur le sommet de la surface supérieure du substrat 30 si le substrat 30 est de conductivité de type P~. La couche N- peut 6tre obtenue par croissance épitaxiale sur le substrat 30 de telle sorte qu'elle ait la même structure cristalline que le silicium monocristallin du substrat 30. La couche épitaxiale 31 peut être obtenue 30 par croissance au moyen d'une réduction dshalogènura ou d'un procédé semblable, par exemple. Dans un exemple spécifique de réduction d'halogènure, on fabrique la couche épitaxiale 31 de telle sorte qu'elle ait une concentration 15 3 de l'ordre de 2 x 10 atomes/cm en utilisant la réduction par l'hydrogène de SiCl^ à une température de 1150°C avec une vitesse de croissance de 0,7 35 micron/minute. Ensuite, on oxyde le substrat 30 à 970°C pour former une couche de dioxyde de silicium qui fonctionne comme masque. Cette couche a une épaisseur approximative de 0,5 micron. Au lieu de faire croître épitaxialement la couche 31 de conductivité de type N- sur le substrat 30 de conductivité de type P-, la partie supérieure 40 du substrat 30 peut être convertie de conductivité de type P- en conductivité BAD original] 70 41265 1° 2072084 de type N- par diffusion. On réalise cette diffusion en diffusant une impQreté N telle que du phosphore ou de l'arsenic, par exemple, avec un niveau de 19 3 concentration de 10 atomes/cm et à une température de 1000°C à 1200°C. Après diffusion, on effectue un cycle de pénétration à 1000°C dans de l'oxygène 5 sec ou dans une atmosphère inerte durant 5 à 6 heures. Cela donne la couche N- 31 avec une épaisseur de 2 à 3 microns. Après la formation de la couche N-31 sur le substrat 30, on forme une région d'isolement 32 de conductivité P+ dans la couche 31 de la mime façon que la région 14 a été formée dans les couches 11 et 12 des figures 1 et 10 2. Une région sous collecteur 33 de conductivité de type N* est ensuite formée dans la couche N- 31 de la même façon que la région sous collecteur 15 a été formée dans les figures 1 et 2. Ensuite, une couche épitaxiale 34 de conductivité de type N-est obtenue par croissance sur la couche 31. La couche 34 sera obtenue par croissance de la même façon qu'a été obtenue la couche 15 16 dans les figures 1 et 2. Après la croissance de la couche 34 sur la couche 31, une région 37 de type P+, qui rejoint la région 32 pour former le canal d'isolement du transistor est diffusée dans la couche 34. On réalise cela de la même façon que la région 17 a été réalisée dans les figures 1 et 2. 20 On diffuse ensuite une région N+ 35, qui atteint la région sous collecteur 33 et qui est de conductivité de type N+, dans la couche 34. On réalise cela de la même façon qui a été précédemment décrite pour la région N* 16 dans les figures 1 et 2. Ensuite, on diffuse une région base 36 dans la couche 34 de la mime 25 façon que la région base '19 dans les figures 1 et 2. Une région émetteur 36 de conductivité de type N+ est alors diffusée dans la région base 36 de la même façon que la région émetteur 21 des figures 1 et 2. En formant la région sous collecteur 33, on construit le masque à travers lequel se produit la diffusion avec une ouverture de telle sorte que la région 30 sous collecteur 33 soit formée avec la forme représentée dans la figure 4. Ainsi, la région sous collecteur 33 comprend une partie réduite 39 reliant las parties d'extrémité 40 et 41, qui sont plus larges que la partie 39, l'une à l'autre. La partie 39 de la région sous collecteur 33 est substantiellement plus petite que la largeur de la région base 36. 35 La partis 40 fait contact avec la région d'atteinte 35. La partie 40 a substantiellement la mime largeur que la région d'atteinte 35 et la région base 36. La partie 41, qui est disposée au-dessous de la région émetteur 38, a une surface légèrement plus importante que la surface de la région émetteur 40 38. Cela compense le mauvais alignement dans les procédures photolithographiques BAD ORIGINAL 70 41265 n 2072084 entre la région émetteur 38 et la partie 41 et permet d'obtenir cependant la région 38 entièrement dans la partie 41. Cependant, la largeur de la partie 41 est inférieure à la largeur de la région base 36. En conséquence, cette forme de la récrion sous collecteur 33 réduit de 5 façon substantielle la surface de jonction entre la région base 36 et la région sous collecteur 33. En conséauencs, la capacité narasite collecteur s case est réduite en comparaison de la cacacité de la structure semiconductrice des figures 1 et 2. Naturellement, la résistance en série de la région sous collecteur 33 augmente par rapport à la structure semiconductrice des 10 figures 1 et 2 du fait de la diminution de la surface totale de la région sous collecteur 33. Cependant, cette augmentation dans la résistance de la région sous collecteur 33 ne réduit pas la vitesse de commutation de la même valeur dont cette dernière est augmenté du fait de la capacité collecteur base plus petite. 15 La région base 36 comprend des contacts ohmiques 42 et 43 disposés sur les côtés opposés de la région émetteur 38. La région émetteur 38 comprend un contact ohmique 44, et la région d'atteinte 35 comprend un contact ohmique 45. Tous les contacts ohmiques 42 à 45 peuvent être formés par métallisation de façon bien connue à travers dès ouvertures dans une couche de dioxyde 20 de silicium 46 sur le substrat 30. La couche 46 est la couche quiétait sur le substrat 30 lorsque la région émetteur 44 a été diffusée. On se réfère aux figures 5 et 6, on y représente une autre forme de structure semiconductrice. Sur un substrat 50, qui est constitué de silicium monocristallin et qui a la même conductivité et concentration que le substrat 25 30, on forme uhe couche 51 de conductivité de type N- de la même façon dont on a décrit la formation de la couche 31 sur le substrat 30. Le reste des étapes dans la formation de la structure semiconductrice des figures 5 et 6 est semblable à celle de la formation de la structure semiconductrice des figures 3 et 4", sauf qu'une région sous collecteur 52 30 et une région basB 53 sont plus petites puisque la région base 53 ne nécessite qu'un contact ohmique unique." Ainsi, la surface de jonction de recouvrement entre la région base 53 et la région sous collecteur 52 n'est que légèement plus importante que la région émetteur 54 comme on le montre dans la figure 6. ■ 35 La région émetteur 54 comprend un contact ohmique 55, la région base 53 comprend un contact ohmique 56 sur le côté de la région émetteur 54 éloignée d'une région d'atteinte 57 pour la région sous collecteur 52, et la région d'atteinte 57 comprend un contact ohmique 58. Les contacts ohmiques 55, 56 et 58 peuvent être formés par métallisation de façon bien connue à travers 40 les ouvertures dans une couche de dioxyde de silicium 59 sur le substrat BA£> 70, 41265 12 2072084 50. La couche 59 est la couche qui a été formée sur le substrat'50 lorsque la région émetteur 54 a été diffusée. • L'arrangement de*la structure semiconductrice des figures 5 et 6 donne tous les avantages d'une structure à socle sans les étapes de traitement supplémentaire des secondes diffusions qui sont nécessaires pour le sous collecteur et l'es canaux d'isolement au-delà des diffusions utilisées dans la formation de là structure dès figures 5 et B'; Aussi,5 la très- petite surface de jonction entre la région base 53 et là région'sous-"Collecteur "52 diminue la capacité parasites collecteur base. - : '• ' On se réfère à la figure 7, 'qui représente une "autre structure semicon-tjuctfice de la' présente invention. -La structure comprend un substrat 60, qui est constitué de silicium mono-cristallin et qui a la même conductivité et concentration que le substrat 10. " Après la formation d'une couché' de dioxyde ds silicium'sur la surface du substrat 60' et la formation d'une ouverture, une région N+ 6T,"qui fonctionne comme partie d'un canal de puissance, est formée dans"le substrat BO par diffus-ion de phosphore, par exemple, à travers l'ouverture darts lé masque à une-température de 370°C. Le phosphore^ est di-ff'ùsB- dé préférence à partir de P0C1 dans un' appareil rie Réaction à tube' ouverte On obtient ainsi la région"61 ayant une profondeur approximative de' 1 micron- dans le substrat . , . 20. 3 BO avec une concentration de surface d'environ 3 '*• 10 atomes/cm . On effectue alcîrs' la' réaoxydation à 970°C pour fermer'l'ouverture "dans la couche de dioxyde de silicium. :; " On forme alors une ouverture tiâns le masque isolant' a l'aide des techniques photorésistantes, par exemple', et "du bore, par exemple, est diffusé à travers une température tie J11Û5°C- polir former uhe région 'de condensateur de découplage 62 de' conductivité de type P+ dans le 'susbtrat de "type N+- • 60. La région de ... *] 9 condensateur de découplagë' B2 a une;cohcent'ràtion de surface de-Ô x 10 3 ...... atomes/cm et une profondeur approximative de 1,5 micron. ■" Après la diffusion des régions 61 et 62 dans le substrat 60, une couche de conductivité de type P- 63 es't obtenue par croissance sur là surface supérieure du substrat 60 avec une couche 64 de conductivité de type N- sur le sommet de la couche 63. Les couches 63 et B4 peuvent être obtenues par croissance épitaxiale d'une façon semblable à celle décrite pour les couches 11 et 12 de la "figure 1, par exemple. Cependant,"il "est nécessaire que le-rapport du bore au silicium ne soit que de l'ordre de 10 ^ à 10**® durant la croissance de la couche épitaxiale, qui forme les couches 63 et 64, du fait de la rétro-diffusion des impQretés P provenant de la région P+ 62. Après la croissance des couches épitaxiales 63 et 64 sur le substrat 60, une couche de' dioxyde de silicium ayant une épaisseur d'environ 0,5 micron bad original 70 41265 13 2072084 est obtenue par croissance thermique à une température de 970°C. Ensuite, on forme une région N+ 65 par diffusion à travers une ouverture dans la couche de dioxyde de silicium sur le substrat dans la couche N- 64 et qui fait contact avec la région N+ 61 du à la rétrodiffuçion de la région N+ 61 orovenant 5 du substrat 60 à travers la couche 63 de conductivité de type P-, On doit comprendre que la région 6.1 rétrodiffuse durant la croissance de la couche 63 aussi bien que durant la diffusion de la région N+ 65 et tout autre trai« tement thermique ultérieur, La région N+ 65 est formée par diffusion de phosphore, par exemple à 10 une température de 970°CJ et de préférence à partir de POCl^ de la même façon dont a été obtenu la région N+ 61. La concentration de surface du phosphore 21 3 dans la région N+ 65 est de 1,2 x 10 atomes/cm . La profondeur de la régiors N+ 65 est approximativement de 3 microns. Après diffusion de la région N+ 65, on effectue la réoxydation à 1050°C. 15 Ensuite, on diffuse une région sous collecteur 66 dans la couche 64. On peut réaliser cette diffusion de la môme façon décrite pour la diffusion de la région sous collecteur 15 de la couche épitaxiale 12 des figures 1 et 2. Après la réoxydation suivant la formation de la région sous collecteur 66, on forme une ouverture dans la couche d'oxyde à l'aide d'une technique 20 photorésistante, par exemple, par laquelle du bore, par exemple, peut être diffusé dans la couche N- 64 pour former une région d'isolement 67 de conductivité de type P+. La diffusion est effectuée à une température de 1105°C 20 3 et produit une concentration de surface de 4 x 10 atomes/cm dans la région 67. La région 67 a une profondeur de 3 microns et contacts la région de con-25 densateur. de découplage 62, qui rétrodiffuse durant la diffusion de la région d'isolement 67 aussi bien que durant la formation de la couche 64, durant la croissance épitaxiale de la couche N- 68 et durant les diffusions N+ des régions 65 et 66. A la fin de la diffusion de la région 67, on effectue une réoxydation à 970°C. 30 La couche épitaxiale 68 de conductivité N- est alors obtenue par crois sance sur la couche 64 de conductivité de type N-. La croissance de la couche 68 s'effectue de la môme façon que celle décrite pour la couche 16 des figures 1 et 2. On diffuse alors une région d'isolement 69 dans la couche 63 en formant 35 une ouverture dans la couche de dioxyde de silicium, qui a été obtenue par croissance sur la couche 68 après formation de la couche 68, à l'aide d'une technique photorésistante, par exemple. On peut former la région d'isolement 69 par diffusion de bore, par exemple, à une température de 1000°C pour produi- 20 3 re une concentration de surface de 2 x 10 atomes/cm . La région d'isolement 40 69 ds conductivité P+ fait contact avec la région d'isolement 67 du à la BAD 70 41265 14 2072084 rêtrodiffusion de cette dernière durant la croissance de la couche N- B8 et la diffusion de la région d'isolement 69. Après réoxydation à 970°C, on forme des ouvertures dans la couche de dioxyde de silicium, qui agit comme un masque, pour amener des diffusions 5 simultanés de phosphore pour former bne région d'atteinte 70 et une région de canal de puissance 71 de conductivité de type N+. Les diffusions de la région d'atteinte 70 et de la région du canal de puissance 71 sont effectuées à une température de 1050°C et donnent une concentration de surface dans 19 3 chacune des régions de 4 x 10 atomes/cm . Chacune des régions 70 et 71 10 a une profondeur d'environ 0,8 micron. La région sous collecteur 66 rétrodiffuse de la couche 64 dans la couche 68 durant la croissance de la couche 68 et durant la diffusion de la région d'atteinte 70. En conséquence, un contact est réalisé entre la région sous collecteur 66 et la région d'atteinte 70. T5 Durant la croissance de la couche N- 68, la région de canal de puissance 65 rétrodiffuse de la couche 64. En outre, il se produit uns rêtrodiffusion de la région du canal de puissance 65 durant la diffusion de la région canal de puissance 71 dans la couche 68. En conséquence, la région canal de puissance 71 fait contact avec la région canal de puissance 65 durant la diffusion 20 de la région canal de puissance 71. Après diffusion de la région d'atteinte 70 et de la région de canal de puissance 71, la réoxydation est effectuée à 970°C. Une ouverture est alors formée dans la couche, qui fonctionne comme masque» à l'aide d'une technique photorésistante convenable, par exemple. On diffuse alors une région 25 base 72 à travers l'ouverture de la même façon dont à été diffusé la région base 19 dans les figures 1 et 2. Après cela, une région émetteur 73 est diffusée dans la région base 72 de la même façon dont on a décrit cette opération pour les figures 1 et 2. La région sous collecteur 66 est disposée de telle sorte qu'elle ne se 30 développe que légèrement au-delà du côté de la région émetteur 73, qui est éloignée de la région d'atteinte 70. Ainsi, la" même disposition de surface de jonction collecteur/ base que dans la structure des figures 1 et 2 existe dans cette structure. La région base 73 comprend des contacts ohmiques 74 et 75 disposés sur 35 les cStés opposés de la région émetteur 73. La région émetteur 73 comprend un contact ohmique 76, et la région d'atteinte 70 comprend un contact ohmique 77. Tous les contacts ohmiques 74 à 77 peuvent être formés par métallisation de façon bien connue à travers des ouvertures dans une couche de dioxyde de silicium 78 sur le substrat 60. La couche 78 est la couche qui était sur 40 le substrat 60 lors de la diffusion de la région émetteur 73. BAD ORIGINAL 70 41265 15 2072084 Bien que l'on ait représenté la structure semiconductrice de la figure 1 comme ayant le substrat 10 de conductivité de type N+ on doit comprendre que le substrat peut Être de conductivité de type P« de la même façon que les structures semiconductrices des figures 3, 4 et des figures 5, 6. Lorsque 5 cela se produit, il ne sera pas nécessaire que la -structure des figures 1 et 2 comprennent la couche 11 de conductivité de type P- sur la surface supérieure du substrat. On fera croître la couche épitaxiale N- sur le substrat de conductivité P- de la façon représentée, par exemple, dans les figures 3 et 4. 10 De même, il n'est pas nécessaire que la structure semiconductrice des figures 3, 4 et des figures 5, B comprennent un substrat formé d'une conductivité de type.P-. Au lieu de cela, il pourrait être de conductivité de type N+ de la même façon que dans la figure 1. Dans cet arrangement, il serait nécessaire qu'il y ait une couche épitaxiale de conductivité de type P- sur 15 lui de la façon représentée et décrite pour la structure semiconductrice des figures 1 et 2. Comme pour la structure de la figure 7, le substrat 60 peut être de conductivité P-. Cependant, cela pourrait nécessiter que le canal de puissance ait le même type de conductivité que le substrat. Ainsi, la couche 63 serait 20 supprimée et la couche 64serait obtenue par croissance directement sur la surface supérieure du substrat qui aurait la même conductivité que la région base. Cependant, dans une telle structure, on ne pourrait pas obtenir le condensateur de découplage 62. Bien que l'on ait représenté la formation que d'un canal de puissance 25 par les régions 61, 65 et 71, on doit comprendre que le substrat 60 peut comprendre plusieurs canaux de puissance séparés. Ainsi, il y aurait plusieurs régions 61 formées simultanément par des ouvertures séparées dans la couche de dioxyde de silicium. On peut aussi appliquer cela aux régions 65 et 71. On doit comprendre que chacun des substrats comprend de préférence une 30 couche épitaxiale intrinsèque ayant une épaisseur d'environ 1 micron obtenue par croissance sur la surfac,e opposée à la surface sur laquelle les diverses couches épitaxiales sont formées et où se produit la diffusion. Cette couche épitaxiale intrinsèque est utilisée pour éviter le dégazage des impQretés du substrat dans le réacteur durant les diverses étapes de traitement thermique. 35 Bien que la présente invention ait été décrite comme la formation d'un dispositif semicodnucteur avec un substrat monocristallin de silicum, on doit comprendre que le substrat monocristallin peut être formé de tout matériau . semiconducteur. Naturellement, cela nécessiterait des étapes de traitement différentes en ce qui concerne la formation des diverses régions. 40 Dans les revendications, l'utilisation du terme "région en extension" 70 41265 du substrat se réfère sait à la partie supérieure du substrat lors que le substrat est du même type de conductivité que la région base où à la couche épitaxiale ds conductivité opposée sur la surface supérieurè du substrat lorsque le substrat est d'un type de conductivité différent de celui de la 5 région base. Un avantage de la présente invention est qu'elle augmente la vitesse de commutation d'un dispositif semiconducteur. Un autre avantage de la présente invention est que l'on peut produire une structure à socle avec moins d'étapes de traitement lorsque seulement un contact ohmique est nécessaire pour la 10 région base. Un autre avantage de la présente invention est que lés capacités collecteur parasite d'un transistor sont réduites". Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'horrme de l'art peut 15 y apporter toutBS modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 2072084 70 41265 17 2072084 REVENDICATIONS 1.** Dispositif semiconducteur caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat monocristallin ayant au moins une région s*étendant à travers une surface dudit substrat et d'un type de conductivité, 5 une première couche au-dessus de cette région s'étendant à travers le substrat et de conductivité opposée à cette région, cette première couche ayant la même structure cristalline que le substrat, une seconde couche au-dessus de la première couche et de la même conductivité que la première couche, cette seconde couche ayant la même structure 10 cristalline que le substrat, une région sous collecteur dans la première et la seconde couche ayant une partie s*étendant jusqu'à la surface de cette seconde couche, cette région sous-collecteur ayant la même conductivité que la première couche mais avec une concentration en impQreté plus élevée, 15 une région base dans cette seconde couche ayant une jonction avec la région sous-collecteur, une région émetteur dans la région base ayant une jonction avec cette région base, la région sous-collecteur étant disposée au moins au-dessous de cette 20 région émetteur, le c8té de cette région sous collecteur éloigné de la partie de la région sous-collecteur s'étendant à la surface de la seconde couche, se terminant approximativement dans le même plan vertical que le cSté de la région émetteur éloigné de la partie de la région sous collecteur s'étendant jusqu'à la surface de cette seconde couche, de telle façon que la surface 25 de la jonction collecteur-base soit substantiellement moindre que la surface de la région base, et la première couche ayant une épaisseur et une concentration en impQreté choisies en accord avec la distance entre le fond de la région base et le sommet de cette première couche pour éviter tout court^circuit entre la région 30 base et la région s'étendant au travers dudit substrat. 2.- Procédé pour former un dispositif semiconducteur caractérisé en ce qufil comprend les étapes suivantes: formation d'une première couche sur une région s'étendant dans un substrat de structure monocristalline de conductivité opposée à cette région s*é-35 dantant dans le substrat et avec la même structure cristalline que le substrat, formation d'une région sous-collecteur dans la première couche et de la même conductivité que cette première couche mais de concentration plus élevée, BAD ORIGINAL ! 70 41265 18 2072084 formation d'une seconde couche sur la première couche, comprenant la région sous-collecteur avec la seconde couche de la même conductivité que la première couche et avec la même structure cristalline que le substrat, formation d'une région base dans la seconde couche de conductivité oppo-5 sée à la région sous collecteur et ayant une jonction avec la région sous collecteur, formation d'une région émetteur dans la région base de la même conductivité que la région sous collecteur, extension d'une partie de la région sous collecteur jusqu'à la surface 10 de la seconde couche, formation d'une jonction collecteur base avec une surface plus petite que la région de base par le contrôle de la surface de la région sous «-collecteur par rapport aux surfaces des régions émetteur et base de telle façon que le côté de la région sous collecteur éloignée de la partie de cette région 15 sous collecteur s'étendant à la surface de la seconde couche se termine à peu près dans le même plan vertical que le côté de la région émetteur éloigné de la partie de la région sous collecteur s'étendant jusqu'à la surface de la seconde couche et par l'extension de la région base au delà de la région sous collecteur de façon à fournir une surface au sommet de cette seconde 20 couche pour un contact ohmique à cette région base au-delà du côté dyla région émetteur éloigné de la portion de la région sous-collecteur s'étendant jusqu'à la surface de la seconde couche, et sélection de la concentration de la première couche en accord avec son épaisseur et la distance entre le fond de la région base st le sommet 25 de la première couche de telle façon que les court-circuits entre la région base et la région s'étendant dans le substrat soient évités là où la région base n'a pas de jonction avec la région sous collecteur. 3.- Dispositif ou procédé suivant les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que: 30 la largeur de la région sous-collecteur est réduite antre la région émetteur et la partie de cette région sous-collecteur s'étendant jusqu'à ' la surface de cette seconde couche et la largeur de cette région sous-collecteur est au moins la largeur de la région émetteur en dessous de cette région émetteur, 35 4.- Dispositif ou procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que la première couche a une épaisseur d'approximativement 2 15 3 à 2,5 microns et une concentration de l'ordre de 2 x 10 atomes/cm , et le fond de la région base est au moins à 1 micron du sorrmet de cette première i j . bad original 70 41265 19 2072084 couche. 5.» Dispositif ou procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 dans lequel la région base a des contacts ohmiques des cfités opposés de la région émetteur. 5 6.- Dispositif ou procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que la région s'étendant dans le substrat est une couche sur le sommet de la surface dudit-substrat et ledit substrat est de la conductivité opposée. 7.- Dispositif ou procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 carac-10 térisé en ce quelle substrat est d'un type dé conductivité et la région s'étendant dans le substrat est une partie dudit substrat. 8.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que: la région émetteur est disposée adjacente à une extrémité de la région base de telle façon que, la région base peut avoir seulement un contact ohmique, 15 et la région émetteur est disposée plus près de la partie de la région sous-collecteur s'étendant. jusqu'à la surface de la seconde couche que ne l'est le contact ohmique de la région base. 9.- Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend en outre: 20 la formation d'un substrat de la mSme conductivité que la première couche et la formation de la région s'étendant dans le substrat par formation d'une couche sur la surface supérieure du substrat avant que la première couche soit formée. 10.- Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend 25 en outre la formation du substrat de la conductivité opposée à la première couche et la formation de la région s'étendant dàns le substrat comme une partie intégrale du substrat. 1 bad ORIGINAL