Brevet FR2115369A1 — publié le 19720707

420W 1 2115369 La présente invention est relative à une diode à "barrière de Schottky qui conserve la conduction des porteurs majoritaires dans le sens direct tout en maintenant une tension de claquage élevée dans le sens inverse. 5 Une diode à barrière de Schottky est une diode semiconductrice ayant une jonction redresseuse de barrière entre un métal et la surface du matériau semiconducteur. Une telle diode comprend généralement une pellicule métallique située directement sur la surface d* un corps de matériau semiconducteur, comme par exemple du silicium, 10 du germanium ou tan composé semiconducteur des groupes III-V. Un problème soulevé par de telles diodes est que des champs électriques élevés sont engendrés au bord de la couche métallique. Ces champs électriques élevés donnent naissance à des courants de fuite excessifs et entraînent par suite un abaissement de la tension de claqua-15 ge dans le sens inverse. Une technique qui a été mise au point pour remédier au problème de l'effet de bord consiste à fournir un anneau de garde constitué par une jonction PÎT dans le corps semiconducteur qui entoure le bord de la pellicule métallique. L'anneau de garde est constitué 20 par une région étroite de type de conductivité opposé à celui du corps semiconducteur et formée dans celui-ci et au niveau de sa surface en diffusant généralement dans le corps une impureté modifiant la conductivité. L'anneau de garde s'étend sur toute la longueur du bord de la pellicule métallique et est en contact avec elle. Bien 25 que cet anneau de garde à jonction PJSf élimine de façon satisfaisante les effets de bord engendrés par des champs électriques élevés, elle produit un autre effet qui peut agir défavorablement sur le fonctionnement de la diode. Une des caractéristiques les plus importantes d'une diode à 30 barrière de Schottky est qu'elle présente une durée d'emmagasinage voisine de zéro du fait que la conduction dans le sens direct est due principalement aux porteurs majoritaires. Les diodes à barrière de Schottky sont donc très rapides. Toutefois, lorsque la diode est munie d'un anneau de garde à jonction PN pour éliminer les effets 35 de bord dûs aux champs électriques élevés et pour maintenir une tension de claquage élevée, la jonction Plî est polarisée en sens direct en même temps que la jonction de barrière de surface. Ainsi, le 71 42040 2 2115369 courant circulant dans la diode est dû aux porteurs minoritaires fournis par la jonction PN ainsi qu'aux porteurs majoritaires fournis par la jonction constituant la barrière de surface. Il a été découvert que lorsque la polarisation directe est supérieure à un cer-5 tain niveau, dépendant de la dimension de l'anneau de garde à jonction PN, les porteurs minoritaires fournis par la jonction PN introduisent une durée d'emmagasinage significative. Ainsi, l'anneau de garde à jonction PN peut détruire la caractéristique importante de la diode de Schottky qui est une durée d'emmagasinage nulle. 10 Suivant l'invention, une diode semiconductrice comprend un corps de matériau semiconducteur d'un premier type de conductivité ayant une surface plane. Une région d'anneau de garde de type de conductivité opposé à celui du corps est située dans ce dernier au niveau de sa surface et s'étend suivant une configuration fermée à la 15 surface du corps. Une pellicule métallique recouvre la surface du corps. La pellicule métallique comprend une première partie qui est en contact avec la surface du corps à l'intérieur de la région d'anneau de garde afin de former une jonction redresseuse de barrière de surface et une seconde partie qui entoure la première et s'étend de 20 façon espacée par rapport à la surface du corps jusqu'à la région d' anneau de garde au moins. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin, annexé qui représente 25 une vue en coupe d'une forme d'exécution de diode à barrière de Schottky suivant lêinvention. En se référant au dessin, la diode a barrière de Schottky de 1' invention porte la référence générale 10. La diode 10 comprend un corps 12 en matériau semiconducteur, comme par exemple du silicium, 30 du germanium pu un composé semiconducteur des groupes III-V, d'un premier type de conductivité, c'est à dire de type P ou de type N. Un anneau de garde 14 est formé dans le corps semiconducteur. 12 au niveau d'une surface 12a de celui-ci. L'anneau de garde 14 est constitué par line région étroite de type de conductivité opposé à celui 35 du corps semiconducteur 12, afin de constituer une jonction PN entre les deux. L'anneau de garde 14 s'étend le long de la surface 12a du corps 12 suivant un parcours fermé, comme par exemple un 71 42040 3 2115369 parcours circulaire, rectangulaire, ou ayant une autre forme fermée désirée, afin de constituer une zone à la surface 12a du corps et située à l'intérieur de l'anneau de garde. Une couche 16 en matériau électriquement isolant tel que du 5 bioxyde de silicium, du nitrure de silicium, de l'oxyde de silicium ou leurs combinaisons, recouvre la surface 12a du corps semiconducteur 12. Une ouverture 18 est ménagée dans la couche isolante 16 et s'étend jusqu'à la zone de la surface 12a du corps semiconducteur qui est située à l'intérieur de l'anneau de garde 14. L'ouverture 10 18 ménagée dans la couche isolante 16 présente une dimension et une position telles que son bord est espacé de l'anneau de garde 14. La partie 16a de la couche isolante 16 allant du bord de l'ouverture 18 à l'anneau de garde 14 est de préférence plus mince que le reste de la couche isolante. 15 Une pellicule métallique 20 est disposée sur le corps semicon ducteur 12. Cette pellicule métallique 20 comporte une première partie 20a qui est située à l'intérieur de l'ouverture 18 dans la couche isolante 16 et est en contact avec la partie à découvert de la partie 12a du corps semiconducteur, et une seconde partie 20b qui 20 recouvre la couche isolante 16. La seconde partie 20b de la pellicule métallique 20 recouvre la première partie 20a et s'étend sur l'anneau de garde 14. La pellicule métallique 20 est constituée par l'un quelconque des métaux bien connus constituant une jonction redresseuse formant barrière de surface avec le matériau semiconduc-25 teur du corps 12, de sorte qu'il est formé une jonction de barrière de surface entre la première partie 20a de la pellicule métallique et le corps semiconducteur 12. Par exemple, si le corps semiconducteur 12 est en silicium, la couche métallique 20 peut être en aluminium, en chrome ou en rhodium; si le matériau semiconducteur est 30 du germanium, la couche métallique 12 peut être en or ou en chrome et si le matériau conducteur est constitué par un composé semiconducteur des groupes III-V, tel que de l'arséniure de galllium, la pellicule métallique 12 peut être en aluminium ou en or. Lors du fonctionnement de la diode à barrière de Schottky 10, 35 lorsque la diode est polarisée en sens inverse, pour une tension d' amorçage prédéterminée, la polarisation appliquée à la seconde partie 20b de la couche métallique 20 provoque la formation d'un canal 71 4204Û 4 2115369 de conduction dans le corps semiconducteur 12 le long de la partie de la surface 12a située entre la première partie 20a de la couche métallique et l'anneau de garde 14. Ce canal de conduction connecte, l'anneau de garde 14 à la pellicule métallique 20a, afin de faire 5 circuler un courant en travers de la jonction PN de l'anneau de garde 14 et d'éliminer ainsi l'effet de bord qui est produit normalement par le bord de la jonction de barrière de surface. Toutefois, lorsque la diode 10 est polarisée en sens direct, aucun canal de conduction n'est formé à la surface 12a du corps semiconducteur 12, 10 de sorte que l'anneau de garde 14 n'est pas connecté à la jonction de barrière de surface et qu'aucun courant ne circule à travers la jonction PN entre l'anneau de garde et le corps semiconducteur. Ainsi la diode 10 de l'invention maintient une tension de claquage élevée lorsqu'elle est polarisée dans le sens inverse du fait qu'une 15 circulation de courant est assurée en travers de la jonction PN de l'anneau de garde 14 afin d'éliminer l'effet de bord dû aux champs électriques élevés, la diode maintenant toutefois sa caractéristique de durée d'emmagasinage nulle lorsqu'elle est polarisée dans le sens direct du fait qu'aucun courant ne circule à' travers la jonc-20 tion PN de l'anneau de garde 14 pour produire un courant constitué par des porteurs minoritaires. la diode à barrière de Schottky 10 peut se former en appliquant d'abord la couche 16 en matériau isolant sur la surface 12a du corps semiconducteur 12. Ceci peut être effectué en décomposant pyrolyti-25 quement un gaz contenant les éléments du matériau isolant particulier pour former le matériau isolant qui se dépose sur le corps semiconducteur. Par exemple, on peut former du bioxyde de silicium à partir d'un mélange de silane et d'oxygène, du nitrure de silicium à partir d'un mélange de silane et de vapeur d'ammoniaque et de 1' 30 oxyde d'aluminium à partir d'un mélange de chlorure d'aluminium, de gaz carbonique et d'hydrogène. Si le corps semiconducteur 12 est en silicium, la couche isolante 16 peut être formée par oxydation thermique ou anodique. On forme ensuite une ouverture dans la couche isolante sur la zone de la surface du corps semiconducteur dans lequel 35 l'anneau de garde 14 doit être formé. Ceci peut être effectué en disposant une couche de masquage en matériau de réserve photographique sur la couche de matériau isolant, sauf à l'endroit où 1'ouver- 71 4204Û 5 2115369 ture doit être formée à l'aide de techniques photolithographiques classiques. La partie à découvert de la couche isolante est ensuite éliminée par décapage au moyen d'un décapant convenant pour le matériau isolant particulier utilisé. On peut par exemple éliminer le 5 "bioxyde de silicium avec de l'acide fluorhydrique et le nitrure de silicium ainsi que l'oxyde d'aluminium peuvent être aussi éliminés avec de l'acide phosphorique chaud. On forme ensuite l'anneau de garde 14 en diffusant une impureté modifiant la conductivité de type désiré dans la zone à décou-10 vert de la surface 12a du corps semiconducteur. Ceci peut s'effec -tuer en chauffant le corps semiconducteur et en l'exposant à des vapeurs de l'impureté particulière modifiant la conductivité ou en modifiant la zone à découvert de la surface du corps semiconducteur avec un verre, tel que du bioxyde de silicium, qui contient l'impu-15 reté modifiant la conductivité et en chauffant le corps pour diffuser l'impureté. Si on fait appel à cette dernière technique, après diffusion, on élimine le verre au moyen d'un décapant convenable. Le dopant approprié peut également être diffusé dans le corps semiconducteur par implantation des ions afin de former l'anneau de 20 garde. La partie plus mince lba de la couche isolante peut être formée ensuite en décapant la couche épaisse 16 à l'épaisseur désirée ou en éliminant d'abord complètement la partie de la couche isolante qui recouvre la zone de la surface du corps semiconducteur situ-25 ée à l'intérieur de l'anneau de garde, au moyen d'un décapant convenable par exemple. Dans ce dernier cas,, la zone ainsi mise à découvert de la surface du corps semiconducteur est ensuite recouverte de nouveau par le matériau isolant liant l'épaisseur désirée. L'ouverture 18 est ensuite formée dans 1a. partie plus mince 16a de la 30 couche isolante. Ceci peut s'effectuer en disposant une couche de masquage en matériau de réserve sur la couche isolante sauf à l'endroit où l'ouverture 18 doit être formée. La partie à découvert de la couche isolante est ensuite éliminée, par décapage par exemple, au moyen d'un décapant convenable. La pellicule métallique 20 est en 35 suite disposée sur la zone à découvert de la surface 12a du corps semiconducteur dans l'ouverture 18 ménagée dans la couche isolante et sur celle-ci, comme par exemple au moyen de l'une quelconque des 71 42040 6 2115369 techniques bien connues d'évaporation du métal sous vide et de condensation des vapeurs métalliques sur la surface du corps semiconducteur et sur la couche isolante, en décomposant pyrolytiquement un gaz contenant un métal et en déposant le métal sur la surface du corps semiconducteur et sur la couche isolante, ou en déposant le métal par pulvérisation. 71 42040 7 2115369 RBVEItDICATIOHS 1.- Diode semiconductrice, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps en matériau semiconducteur d'un type de conductivité ayant une surface, une région d'anneau de garde du type de conductivité 5 opposé à celui du corps et disposée dans le corps au niveau de ladite surface, la région d'anneau de garde s'étendant suivant un parcours fermé situé le long de ladite surface, et une pellicule métallique disposée sur la surface du corps et comportant une première partie en contact avec la surface à l'intérieur de l'anneau de gar-10 de pour former une jonction redresseuse de barrière de surface, et une seconde partie entourant la première partie et étant espacée par rapport aux surfaces jusqu'à la région d'anneau de garde au moins. 2.- Diode semiconductrice suivant la revendication 1, caracté-15 risée en ce que la première partie de la pellicule métallique est espacée de la région d'anneau de garde. 3.- Diode semiconductrice suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche de matériau électriquement isolant située entre la surface du corps et la seconde partie de la 20 pellicule métallique.