Brevet FR2068815A1 — publié le 19710903

La présente invention concerne les procédés de fabrication de dispositifs semiconducteurs et plus particulièrement les techniques de fabrication de transistors permettant de mesurer le gain de chaque transistor au cours de la fabrication. 5 Dans l'industrie des semiconducteurs on utilise actuellement une grande variété de procédés de fabrication de transistors. Toutefois, plusieurs de ces procédés sont semblables en ce qu'avant la métallisation et le découpage du support semiconducteur en transistors individuels, le support porte une couche collectrice 10 d'épaisseur uniforme, une couche de base d'épaisseur uniforme adajcentes à la couche collectrice, et une pluralité de zones émettrices espacées diffusées dans la couche de base. Etant donné que le gain d'un transistor fabriqué par ces procédés et dû à la profondeur de diffusion.de l'émetteur dans 15 la couche de base, il est avantageux de mesurer le gain de chaque dispositif avant de métalliser et découper le support. Ainsi, Si le gain est trop faible, les émetteurs peuvent être rediffusés jusqu'à l'obtention du gain recherché. Toutefois, dans les procédés décrits ci-dessus, il est difficile de mesurer le gain, car tout 20 défaut ou court-circuit à la jonction de collecteur et de base fausse la mesure pour tous les transistors formés dans le support. Il est par conséqjait avantageux d'isoler électriquement la zone active de cartains ou de tous les transistors, de manière que le gain puisse être mesuré après la diffusion de l'émetteur. L'une des 25 techniques d'isolement utilisées actuellement pour permettre la mesure du gain durant la fabrication consiste à ménager par attaque ou gravure un "fossé" autour d'un transistor se trouvant sur le support, jusqu'à la jonction de collecteur et de base. Bien que ce procédé procure l'isolement recherché pour déterminer le gain, il 30 nécessite souvent la destruction des dispositifs qui sont adjacents au transistor à vérifier et exige en outre des étapes de fabrication additionnelles. Il serait par conséquent plus pratique d'utiliser une technique d'isolement qui permettrait de mesurer le gain durant la fabrication, ne diminuerait pas le taux de rendement 35 d'un support donné et ne nécessiterait pas les étapes de fabrication additionnelles. La présente invention comprend un procédé pour 3? fabrication 70 41962 2 2068815 d'une pluralité de transistors à partir d'un corps de matériau semi-conducteur: comportant, dans ledit corps,une couche•collectrice d'un premier type de conduction et une couche de base d'un deuxième type de conduction, adjacente à la couche collectrice. Le procédé 5 comporte la diffusion d'une pluralité de zones éneHaâQSsdu premier type de conduction dans la couche de "base et la diffusion d'une zone contigue du premier type de conduction dans la couche de \ "base et entre.lès zones émettrices adjacentes. Cette zone contigue sert à isoler électriquement chaque zCne émettrice et une partie ' 10 de la couche de "base, voisine de chaque zone émettrice, de manière que chaque zdne émettrice isolée, chaque partie isolée correspondante de la couche de base et une partie correspondante de la couche collectrice forment un transistor dans le corps précité. On détermine ensuite un coefficient de qualité pour l'un ou pour plusieurs 15 des transistors ; si le gain est trop faible, les zones émettrices sont rediffusées jusqu'à ce que le gain voulu soit obtenu". Chaque transistor est ensuite séparé du corps. » L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la descri-20 ption explicative qui va suivre, en se reportant auxdessins schéma-, tiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels les figures 1 à 6 représentent des vues en coupe transversale d'un corps semiconducteur durant les différentes étapes de fabrication confor-25 mément à la présente invention. Un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention est décrit ci-après en se reportant aux figures 1 à 6 qui*illustrent les différentes étapes d'un procédé de base épitaxial pour la fabrication de transistors à partir d'un corps semi-conducteur . 30 Ainsi qu'il ressort de la figure 1, le matériau de départ formant le corps 10 comprend un support semi-conducteurs 12 d'un premier type de conduction, comportant une surface supérieure et une surface inférieure opposées,, respectivement 14 et 16. Des parties du support 12 formeront subséquemment des- zones collectrices pour 35 chacun des transistors formé# dans le corps 10. Les dimensions, la forme, la composition et la conductivité du support 12 nront pas- 70 41962 3 2068815 une importance critique. Dans ce mode de réalisation, le support 12 comprend un disque classique en silicium du type N, d'un diamètre de 3,17 cm et d'une épaisseur de 203 microns, dont la résistivité es.t de 0,015 cm. 5 " On fait pousser d'une couche de base 18 ( figure 2) constituée par le même matériau semiconducteur que celui du support 12, mais du deuxième type de conduction, d'une manière épitaxiale sur la surface supérieure 14 du support, en formant ainsi une jonction Pif (19) de collecteur et de "base entre la couche 18 et le support 12. 10 Ii'épaisseur de la couche de base 18 n'est pas critique ; dans l'exemple considéré, la couche de base comprend une couche de silicium du type P dont l'épaisseur est d'environ 15 microns. Un procédé épitaxial approprié quelconque peut être appliqué pour déposer la couche de base Î8. 15 Un revêtement isolant 20 est ensuite déposé sur la surface supérieure exposée 22 de la couche de base 18. le revêtement 20 peut avoir une composition appropriée quelconque, par exemple le dioxide de silicium et la nitrure de silicium. L'épaisseur du o revêtement est de préférence comprise entre 8000 et 10000Â. 20 Sur les figures 3 et 4, une pluralité de zones émettrices séparées 24 du premier type de conduction sont diffusées à travers la surface 22 dans la couche de "base 18. Durant la diffusion de 3.'émetteur, une grille contigue 26 du premier type de conduction est aussi diffusée à travers la surface 20 dans la, couche de base 18 et 25 entre les zones émettrices adjacentes 24. La profondeur de diffusion des zones émettrices 24 et de la grille 26 n'est pas critique, car cette profondeur peut être réglée par la suite avec plus de précision, de la manière qui sera décrite ci-après. Les autres dimensions des zones émettrices 24 et de la grille 26 n'ont pas, 30 elles non plus, une importance critique ; toutefois, la largeur de la grille 26 est de préférence de 150 microns. Dans ce mode de réalisation, aussi bien les zones émettrices 24 que la grille contigîie 26 sont du type îî. Il est à noter sur la figure 3 que la diffusion des zones 35 émettrices 24 et de la grille 26 est réalisée en effectuant une séquence photolithographique dans, laquelle le revêtement isolant 20 est traité au moyen d'une couche photorésistan e et masqué par un 70 41962 4 2068815 motif comprenant les émetteurs et la grille. La couche photorésistante est ensuite exposée et développée-et le revêtement est attaqué pour éliminer les parties non protégées de la couche photorésistante et du revêtement,en siénageant ainsi des ouvertures 28 5 d'émetteurs et des ouvertures 30 de grille". Le corps 10.est ensuite placé dans un four de diffusion et traité avec un dopant du type ET tel que 1'oxychlorure de phosphore, afin de diffuser les zones émettrices 24 et la grille 26 s à travers les ouvertures respectives 28, 30, dans la couche de base 18. Durant cette étape 10 de diffusion, le dioxyde de silicium reste déposé dans les ouvertures d'émetteurs et de grille 28 et 30 et sur les parties restantes du revêtement isolant 20. 1 Comme montré sur la figure 4, la grille contigue 26 sert à isoler électriquement chaque zone émettrice 24 et une partie 15 correspondante 32 de la couche de base 18, voisine de chaque zone émettrice 24s des zones adjacentes similaires. Un tel isolement se produit du fait que la grille 26 réduit sensiblement l'épais- « seur de la zone de base 18 entre chaque partie 32 de cette zone, en diminuant ainsi l'aire de section transversale et augmentant 20 considérablement la résistance entre chaque partie 32„ La résistance accrue entre chaque partie 32 de la zone de base assure ainsi l'isolement recherché. Par conséquents chaque zone émettrice isolée 24, chaque partie isolée correspondante 32 de la zone de base 18 et une partie correspondante de la couche collectrice 12 forment 25 un transistor 34 dans le corps 10. Après la diffusion des zones émettrices 24 et de la grille d'isolement 26, on détermine un coefficient de qualité du gain pour un ou plusieurs transistors 34. Ceci est obtenu en traitant d'abord le revêtement isolant 20 par une séquence photolithogra-30 , phique afin de réouvrir les ouvertures 28 d'émetteurs et d!ouvrir initialement les ouvertures 36 de base. Chaque ouverture 36 de base expose une partie 32 de la couche de base à la surface 22 (figure 5). Une sonde métallique est ensuite placée en contact électrique avec chaque zone semi-conductrice de l'un des transis-35 tors 34= Sur la figure 5» la sonde 38 est mise au contact d'une zone émettrice 24, la sonde 39 est au contact de la partie 32 correspondante de la base et la sonde 40 se trouve au contact du support collecteur 12. La sonde d'émetteur 38 est ensuite polarisée 7Q 41962 5 2068815 négativement par rapport à la sonde 39 de "base, la sonde 40 de collecteur est polarisée positivement par rapport à la sonde 39 de "base et un signal de courant constant est appliqué à la sonde 38 d'émetteur. Sur la figure 5, le circuit extérieur utilisé pour 5 une polarisation correcte et pour la production du signal est représenté sans chiffre de référence. Le gain entre l'émetteur et le collecteur peut alors être mesuré, d'une manière bien connue en soi, en appliquant d.es signaux d'entrée et de sortie à un dispositif traceur de courbes et en déterminant la variation du 10 courant de collecteur par rapport à la variation du courant de "base (Alc/^>I=|). Si le gain mesuré est inférieur au minimum requis, on place à nouveau le corps 10 dans un four de diffusion pour rediffuser les zones émettrices jusqu'à l'obtention du gain recherché. 15 Sur la figure 6, un contact 42 d'émetteur et un contact 44 de base sont déposés dans les ouvertures, respectivement 28 et 36, de contactsd'émetteurs et de contacts de bases, de manière à réaliser des contacts ohmiquesdans ces zones. Une couche métallique 46 déposée sur la surface inférieure 16 du support collecteur 12 forme 20 un contact de collecteur. Le corps 10 est ensuite attaqué suivant le procédé mésa à travers la grille d'isolement 26 jusqu'à la jonction 19 de collecteur et de base-. Le corps 10 est ensuite soumis à un traçage et à un découpage en transistors individuels, et la partie 32 de la zone de base de chaque transistor 34 est 25 passivéeà ses bords avec un matériau isolant tel que celui du revêtement isolant 20. Bien que le mode d'isolement est été décrit ci-dessus- relativement au procédé épitaxial de fabrication des transistors, il est bien entendu que ce mode d'isolement peut-être utilisé dans 30 tout procédé dans lequel, durant la fabrication, le support comprend une couche collectrice d'épaisseur uniforme et une couche de base d'épaisseur uniforme adjacente à la couche collectrice. En outre, le procédé conforme à l'invention permet d'effectuer l'isolement des transistors durant la fabrication de manière que le 35 gain de chaque dispositif puisse être mesuré et réglé avant le découpage final du support. Ce mode d'isolement n'affecte pas les caractéristiques du dispositif ni le taux de rendement d'un support donné et ne nécessite pas . d'étapes de fabrication additionnelles. 70 41962 6 2068815 Bien entendu,l1invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à.titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 70 41962 7 2068815 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pluralité de transistors à partir d'un corps de matériau semi-conducteur, comportant une couche collectrice d'un premier type de conduction dans ledit corps, une couche de base d'un deuxième type de conduction dans 5 ledit corps, adjacente à ladite couche collectrice, et une pluralité de zones émettrices séparées du premier type de conduction dans ladite couche de basas caractérisé en ce qu'il consiste à diffuser une zone contigïie du premier type de conduction dans ladite couche de base et entre les zones émettrices adjacentes afin •)0 d'isoler électriquement chaque zone émettrice et une partie correspondante de ladite couche d.e base3 voisine de chaque zone émet- / - trice, de manière que chaque zone émettrice isolée, chaque partie isolée correspondante de-ladite couche de base et une partie correspondante de ladite couche collectrice forment un transistor 5 dans ledit corps, à déterminer un coefficient de qualité du gain de chacun desdits transistors et à séparer ensuite chaque transistor dudit corps. 2. Procédé suivant la revendication i , caractérisé en ce qu'il comprend, une étape additionnelle consistant à rediffuser les-20 dites sone-s émettrices avant 1 'étape de séparation précitée, au cas où le gain mesuré samtinférieur au minimum requis. 3.Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à diffuser ladite zone contigue durant ladite étape de diffusion de l'émetteur. 25 4. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche collectrice., lesdites zones émettrices, et ladite zone contigiie sont du type N tandis que ladite couche de base est du type P. 5. Procédé auivarit la revendication 4, caractérisé en ce •jq que ladite étape de mesure du gain consiste à polariser l'une desdites zones émettrices négativement par rapport à la partie isolée correspondante de la couche de base, à polariser ladite couche collectrice positivement par l'apport à ladite partie de couche de base, à appliquer un signal de courant constant à ladite zone 25 émettrice et à mesurer le gain entre ladite zone émettrice et ladite 70 41962 8 2068815 couche collectrice. 6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de base comprend une couche épitaxiale sur ladite couche collectrice.