Brevet FR2093964A1 — publié le 19720204

i 2093964 Dans la technique des semiconducteurs, il est connu d'améliorer les propriétés de diodes de commutation par incorporation à la pastille semiconductrice d'impuretés créant des centres de recombinaison, telles que l'or. On sait que cette mesure rend les diodes de commutation "plus rapides". L'invention repose sur la constatation suivante : la même mesure, c'est-à-dire la production de centres de recombinaison dans la pastille semiconductrice, permet d'améliorer des diodes semiconductrices totalement différentes, à savoir des diodes Zener, dont on sait que l'utilisation et le fonctionnement diffèrent entièrement de ceux des diodes de commutation. L'amélioration porte sur le tracé de la caractéristique dans la région d'avalanche. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la pastille semiconductrice d'une diode Zener est munie de centres de recombinaison. Il est important que les centres de recombinaison se trouvent au voisinage de la jonction pn de la diode Zener. Les centres de recombinaison nécessaires dans la pastille semiconductrice de la diode Zener s'obtiennent par exemple par l'incorporation d'impuretés telles que l'or ou le cuivre. L'incorporation des impuretés produisant des centres de recombinaison dans la pastille semiconductrice s'effectue par exemple par diffusion. L'invention permet d'obtenir l'amélioration suivante de la caractéristique d'une diode Zener dans la région d'avalanche, qui correspond au domaine d'emploi d'une diode Zener. La caractéristique d'une diode Zener selon l'invention est beaucoup moins "bruyante" que celle d'une diode Zener classique, comme le montre nettement la comparaison des caractéristiques des figures 1 et 2. Alors que la caractéristique de la figure 2, correspondant à une diode Zener sans centre de recombinaison, est nettement bruyante dans la région d'avalanche, la caractéristique de la figure 1 n'est pas bruyante, car elle correspond à une diode Zener selon l'invention, c'est-à-dire dotit la pastille semiconductrice comporte des centres de recombinaison produits par exemple par incorporation d'impuretés telles que l'or. On sait que les diodes Zener sont des diodes semiconductrices devant présenter un claquage sous une tension bien déterminée et rigoureusement définie. La définition de cette tension de claquage est d'autant meilleure que la caractéristique est moins "bruyante" dans la région d'avalanche. Les diodes de commutation sont par contre des diodes semiconductrices dans 19798 2 2093964 lesquelles les centres de recombinaison incorporés à la pastille semi-conductrice produisent une décroissance rapide de la charge emmagasinée, lors de l'inversion du sens direct au sens inverse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1, précédemment décrite, représente la caractéristique d'une diode Zener selon l'invention; la figure 2, précédemment décrite, représente la caractéristique d'une diode Zener classique; la figure 3 représente une diode Zener classique et la figure 4 représente une diode Zener selon l'invention. La figure 3 représente une diode Zener dont la pastille semiconductrice ne contient pas d'impuretés produisant des centres de recombinaisor Elle est constituée par une pastille semiconductrice 1 d'un type donné, dans laquelle est introduite une région semiconductrice 2 de type o La jonction pn 3, nécessaire au fonctionnement de la diode Zener, apparatt-à l'interface entre la pastille semiconductrice 1 et la région semiconductrice 2. La diode Zener de la figure 3 est plus particulièrement une diode planar dont la surface semiconductrice porte une couche isolante 4. Afin d'interdire un claquage dans la zone superficielle de la jonction pn, la région semiconductrice 2 est entourée par un anneau de garde 5, assurant que le claquage se produit à l'intérieur de la pastille semiconductrice. Le contact avec la région semiconductrice 2 est établi par l'électrode 6. Afin d'améliorer la caractéristique de la diode Zener selon la figure 3, des impuretés produisant des centres de recombinaison sont introduites dans la pastille semiconductrice 1, selon la figure 4. Une couche 7 d'or est par exemple disposée sur la pastille semiconductrice 1, dans laquelle elle diffuse ensuite partiellement. La diffusion s'effectue par exemple à une température de 900°C, dans le cas d'une pastille semi-conductrice en silicium. La durée de diffusion est alors de 30 mn par exemple. La diode Zener produite selon l'invention présente une caractéristique d'avalanche, telle que celle de la figure 1. L'incorporation des centres de recombinaison supprime pratiquement toutes les déformations que présente la caractéristique d'une diode Zener classique, selon figure 2. 71 19798 3 2093964 Les courants de claquage sont par exemple compris entre 10 et 1000 jiA et les tensions de claquage entre 5 et 30 V. L'effet obtenu par l'invention est surprenant car l'état de la technique dans le domaine des diodes de commutation ne permettait absolument 5 pas de prévoir que la production de centres de recombinaison dans la pastille semiconductrice améliorerait la caractéristique d'une diode Zener de façon aussi décisive dans la région d'avalanche. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé qui vient d'être décrit uniquement à titre 10 d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 19798 4 2093964 Revendications 1. Diode Zener, caractérisée en ce que la pastille semiconductrice comporte des centres de recombinaison. 2. Diode Zener selon revendication, caractérisée en ce que les centres de recombinaison sont présents au voisinage de la jonction pn. 3. Diode Zener selon revendication 1 ou 2, caractérisée par le fonctionnement dans la région d'avalanche. 4. Procédé pour la production d'une diode Zener selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des impuretés sont introduites dans la pastille semiconductrice pour produire des centres de recombinaison. 5. Procédé selon revendication 4, caractérisé en ce que les impuretés créant des centres de recombinaison sont introduites par diffusion dans la pastille semiconductrice. 6. Procédé selon revendication 5, caractérisé par le dépôt sur la pastille semiconductrice d'une couche constituée par des impuretés formant des centres de recombinaison, lesdites impuretés diffusant dans la pas-tille semiconductrice, à partir de cette couche. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par l'emploi d'or ou de cuivre comme impureté produisant des centres de recombinaison.