Brevet FR2132754A1 — publié le 19721124

L'invention concerne une diode à arret oubarrière de Schottky,et plus particulièrement une telle diode dont la hauteur de l arrêt est élevée, et son procédé de fabrication. Une diode à arrêt de Schottky est une diode semi-conductrice ayant une jonction redresseuse à arr8t de surface en matériau métal-semiconducteur. Ces diodes comportent généralement une pellicule métallique déposée directement sur la surface d'un corps en matériau semi-conducteur. Une caractéristique d'une diode à arrêt de Schottky qui affecte certaines propriétés de fonctionnement de la diode, telles que le courant de fuite et la tension de mise en circuit, est la hauteur de l'arrêt de Schottky. Cette hauteur est la distance en électrons volts entre le niveau de Fermi et la bande de conduction du matériau semi-conducteur de la diode à la jonction de l'arrêt de surface métal-semi-conducteur. Plus I'arret de Schottky est hauL, plus le courant de fuite est faible et plus la tension de mise en circuit est élevée. On a découvert que les diodes à arrêt de Schottky en matériaux semi-conducteurs du type de conductivité N avaient une hauteur dtarrêt supérieure aux diodes en matériaux semi-conducteurs de conductivité de type P. Par exemple, lorsque le matériau semi-conducteur est du silicium cristallin, la hauteur la plus grande de l'arrêt de Schottky pour du silicium de conductivité N est d'environ 0,85 électrons volts, et la hauteur la plus importante pour le silicium de type P est d'environ 0,45 électrons volts. Etant donné cette grande différence entre les hauteurs des arrêts de Schottky des matériaux semi-conducteurs de types N et P, les diodes à arrêt de surface Schottky ont généralement été fabriquées en des matériaux semi-conducteurs de type N pour utiliser l'avantage du meilleur fonctionnement que permet une plus grande hauteur de l'arrêt de Schottky. Ceci a souvent limité l'utilisation des diodes à arrêt de surface Schottky. L'invention propose une diode semi-conductrice comportant un corps en matériau semi-conducteur de type de conductivité P, une surface de ce corps comportant une couche métallique, et formant une jonction redresseuse à barrière de surface avec le corps. La couche est en un métal qui permet d'obtenir une hauteur d'arrêt d'approximativement 0,90 électrons volts. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé qui représente une forme de la diode à barrière de surface Schottky conforme à l'invention. Sur la figure, la diode conforme à l'invention est représentée en 10. Cette diode à arrêt de surface-Schottky comporte un corps 12 en silicium monocristallin de conductivité de type P dont une surface est recouverte d'une couche métallique 14 en hafnium. La couche d'hafnium 14 est déposée sur la surface du corps 12 en silicium, pour obtenir une jonction redresseuse à arrêt de surface avec le corps. La demanderesse a découvert que la diode 10 à arrêt de surface Schottky formée par la couche d'hafnium 14 sur le corps 12 cristallin de conductivité de type P a une hauteur de barrière d'approximativement 0,90 électrons volts Par conséquent, la diode 10 a une hauteur d'arrêt très supérieure à celle des diodes à arrêt de surface Schottky précédemment mentionnées, constituées d'un matériau semi-conducteur à conductivité de type P. En fait, la diode 10 a une hauteur d'arrêt au moins égale et en fait légèrement supérieure à celle des diodes à arret de surface Schottky mentionnées précédemment, réalisées en un matériau semi-conducteur de conductivité de type N.Par conséquent, la diode 10 conforme à l'invention a des caractéristiques de courant de fuite et de tension de mise en circuit bien supérieures à celles des diodes mentionnées précédemment en matériau semi-conducteur de conductivité de type P, et qui sont aussi bonnes que celles des diodes à arrêt de surface Schottky mentionnées précédemment en matériau semi-conducteur de conductivité de type N. Puisque la diode 10 conforme à l'invention permet de former des diodes en matériau semi-conducteur de type P dont les caractéristiques sont complémentaires des diodes formées en un matériau semi-conducteur de type N, les nombreuses limitations à l'utilisation de ces diodes sont supprimées. La diode 10 conforme à l'invention peut etre réalisée tout d'abord en nettoyant la surface d'un corps en silicium cristallin de conductivité de type P. Ce corps peut etre nettoyé en utilisant toute technique connue permettant de supprimer les couches parasites et autres produits de contamination du corps. L'une de ces techniques consiste à immerger le corps tout d'abord dans du trichloroéthylene, puis dans l'acétone. Après avoir lavé le corps avec de l'eau dé-ionisée, ce corps est immergé dans de l'acide sulfurique, puis dans de l'acide nitrique. Puis, après avoir lavé le corps avec de l'eau dé-ionisée, ce corps est immergé dans une solution à 10% d'acide fluorhydrique pendant environ 1 mn. Après un lavage final du corps avec de l'eau dé-ionisée, il est ensuite suffisamment nettoyé pour appliquer la couche d'hafnium sur sa surface. La couche d'hafnium peut être déposée sur une surface du corps par l'une des techniques bien connues de pulvérisation dans un vide partiel ou d'évaporation dans le vide à l'aide d'un faisceau d'électrons La couche d'hafnium est ensuite recuite dans une atmosphère d'hélium sec à une température comprise entre 450"C et 550oC. Ceci permet d'obtenir la diode 10 à arret de surface Schottky conforme à l'invention, dont l'arrêt a une hauteur approximativement égale à 0,90 électrons volts. I1 va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS I - Dispositif semi-conducteur comportant un corps en matériau semi-conducteur de conductivité de type P dont une surface est recouverte d'un métal permettant de former une jonction redresseuse à arret de surface avec le corps, ce dispositif étant caractérisé en ce que le métal permet d'obtenir une hauteur d'arrêt d'approximativement 0,90 électrons volts. 2 - Diode semi-conductrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le métal est de 1'hafnium (Hf), de préférenoesous la forme d'une pellicule. 3 - Diode semi-conductrice selon la reveadication 2, caractérisée en ce que le corps est en silicium monocristallin. 4 Procédé de fabrication d'une diode à arret de surface Schottky, caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir au soins une partie d'une surface d'un corps en silicium de type P d'une couche de métal pour obtenir une jonction redresseuse à arrêt de surface entre la couche et le corps, la couche de métal contenant de l'hafnium. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérise en ce qu'il consiste en outre à recuire la couche d'hafnium dans une atmosphère d'hélium sec à une température comprise entre 4500C et 5500C. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à nettoyer la surface du corps avant dewecouvrtr cette surface de la couche d'hafnium. 7 - Diode de Schottky caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 6.