Brevet FR2111761A1 — publié le 19720609

L'invention concerne un composant à semiconducteur possédant les effets électriques d'un transistor. On sait fabriquer à l'aide de la technique planar des composants à semiconducteurs qui peuvent être utilisés 5 dans des circuits intégrés. Une couche semiconductrice est déposée de façon épitaxiale sur un substrat. Différentes zones possédant des types de conductivité différents sont incorporées par diffusion dans cette couche à l'aide de la technique de masquage usuelle. Des zones incorporées par diffusion de façon appropriée 10 forment par exemple des transistors bipolaires npn ou pnp ou des diodes pn. En outre on sait également disposer dans une couche épitaxiale des composants sans jonction pn tels que des transistors à effet de champ ou des diodes métal-semiconducteur. Des composants possédant les caractéristiques 15 d'un transistor sont basés soit sur les effets de deux jonctions p-n montées en série soit, comme dans les transistors à effet de champ, sur la commande de la conductivité d'un canal par une électrode, séparée du canal par une couche isolante et à laquelle est appliquée une tension électrique. 20 La présente invention a pour but de réaliser un composant d'un type nouveau, qui possède les effets d'un transistor et dont la fabrication est tout à fait compatible avec les différentes phases opératoires de la fabrication de circuits intégrés suivant la technologie planar. Ce nouveau composant doit en 25 particulier présenter moins de jonctions p-n diffusées qu'un transistor normal et posséder des caractéristiques électriques appropriées telles que par exemple un bref temps de commutation. Ce problème est résolu grâce au fait qu'au moins une des deux jonctions p-n formant un transistor bipolaire 30 est remplacée par un contact métal-semi-conducteur. ' " Ce nouveau composant présente vis-à-vis des composants connus, tels que par exemple des transistors p-n-p latéraux, des caractéristiques électriques appropriées : il possède une tension de seuil et une tension résiduelle plus faibles et 35 des temps de commutation plus brefs. Il peut être fabriqué de façon simple et rationnelle au moyen des procédés usuels employés dans la fabrication de circuits intégrés. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on prévoit comme contact métal-semiconducteur un -40 contact siliciure de métal-semiconducteur. COPY 71 37436 2 2111761 A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. Sur la figure on a représenté en coupe un 5 transistor diffusé et le nouveau composant suivant deux formes de réalisation différentes. Une couche épitaxiale 2 à dopage de type n est prévue sur un substrat 1 à faible dopage de type p. Le substrat 1 est constitué par du silicium monocristallin et présente une résistance spécifique de 8J2.cm. L'épaisseur de la 10 couche épitaxiale 2 est de 5/*, sa résistance spécifique est de 0,8 JL cm. Des zones 3, 4 fortement dopées, possédant une conductivité du type n, sont prévues entre la couche épitaxiale 2 et le substrat 1. Les zones 3, 4, qui habituellement sont désignées sous l'appellation de couches enrobées, forment aux endroits 15 souhaités des voies de faible valeur ohmique pour en réduire la résistance. Les zones 3, 4 peuvent être dopées par de l'arsenic, de l'antimoine ou du phosphore. Des parois isolantes 6, 7, 8, 9 à fort dopage du type p s'étendent de la surface 5 de la couche épitaxiale 2 jusqu'au substrat 1. Les parois isolantes 6, 7, 8, 9 20 séparent les zones en forme de cuvette et possédant une conductivité du type n de la couche épitaxiale 2. Des zones 10, 11 à fort dopage du type n réalisent les connexions électriques de faible valeur ohmique entre la surface 5 et les zones 3, 4. 25 II est prévu dans la cuvette limitée par les parois isolantes 6, 7 une zone 13 à conductivité de type p et, dans celle-ci à nouveau une zone 14 à forte conductivité de type n. La zone 14 forme l'émetteur et la zone 13 forme la base d'un transistor n p n. La zone 10 constitue un raccord de 30 collecteur de faible valeur ohmique. La surface 5 de la couche épitaxiale 2 est recouverte à l'exception des trous de contact 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 par une couche isolante 16 en bioxyde de silicium. Il est prévu dans le trou de contact 20 le métal de contact 30 35 comme connexion électrique pour la zone 13 jouant le rôle de base tandis que le métal de contact 31 dans le trou de contact 21 forme le raccord d'émetteur externe du transistor n p n diffusé. Un métal de contact 32 sert de raccord de collecteur externe dans le trou de contact 22. 40 La cuvette de la couche épitaxiale 2 délimitée 71 37436 3 2111761 par les parois isolantes 7, 8 comporte les trous de contact 23, 24, 25. Le métal de contact 35 dans le trou de contact 25 forme une connexion ohmique de la zone 11. Le métal de contact 33, 34 prévu dans les trous de contact 23, 24 forme avec la surface 5 5 de la couche épitaxiale 2 le contact métal-semiconducteur 43, 44. Le métal de contact 38 dans le trou de contact 28 représente une connexion ohmique externe de la paroi isolante 9. La cuvette isolante de la couche épitaxiale 2, formée par les parois isolantes 8, 9, comporte les trous de contact 26, 27. Il 10 est prévu dans cette cuvette et sous le trou de contact 27 une zone 15 à forte conductivité de type n. Le métal de contact 37 dans le trou de contact 27 représente une connexion ohmique de la zone 15. Enfin, le métal de contact 36 dans le trou de contact 26 forme un contact métal-semiconducteur avec la surface 5 de la 15 couche épitaxiale. Le métal de contact doit être choisi de telle sorte que des contacts ohmiques soient assurés avec la paroi isolante 9 et les zones 10, 11, 13, 14, 16 et que des contacts métal-semiconducteur soient formés dans les trous de contact 23, 24, 26 20 avec la couche épitaxiale 2 à faible dopage de type n. Ces conditions sont remplies par exemple avec de l'aluminium, du titane, du platine, du palladium, du rhodium, du cobalt ou de leurs sili-ciures de sorte que ces métaux sont utilisables comme métaux de contact 30 à 38. 25 Le métal de contact 33 dans le trou de contact 23 forme l'émetteur et le métal de contact 34 dans le trou de contact 24 forme le collecteur du nouveau composant. Les jonctions p-n d'un transistor normal sont remplacées par les contacts métal-semiconducteur 43, 44. La largeur de la base de ce compo-30 sant agissant comme un transistor est déterminée par la distance entre les trous de contact 23 et 24. Le contact 35 constitue le raccord de base du composant. Il est prévu uniquement un contact métal-semiconducteur 46 pour le nouveau composant prévu entre les pa-35 rois isolantes 8, 9 et qui présente les mêmes effets électriques qu'un transistor. Le métal de contact 36 forme l'émetteur tandis que le raccord de collecteur avec la paroi isolante est réalisé par le métal de contact 38 dans le trou de contact 28. Enfin, le métal de contact 37 dans le trou de contact 27 représente 40 le raccord de base de ce composant qui ne possède aucune couche 71 37436 4 2111761 enrobée et qui peut être utilisé comme transistor-substrat. Enfin on va expliquer de façon détaillée un procédé de fabrication du dispositif représenté sur la figure. Dans le substrat 1 monocristallin, à faible 5 dopage de type p, en silicium, les zones 3, 4 à conductivité du type n et à fort dopage sont incorporées par diffusion, au moyen du procédé connu de la technique planar au silicium, aux endroits souhaités en vue de réduire les résistances des voies. La couche épitaxiale 2 à dopage de type n est ensuite déposée. Les parois 10 isolantes 6, 7, 8, 9 sont fabriquées par des diffusions d'isolant à une grande profondeur dans le substrat 1. Une diffusion de contact à fort dopage de type n réalise les zones 10, 11 qui constituent respectivement les connexions électriques à faible valeur ohmique des zones 3, 4. La zone 15 à conductivité du type n et à 15 fort dopage est ensuite déposée par diffusion. Il importe peu pour le nouveau composant proposé de savoir si l'on a procédé auparavant encore dans le cas d'un circuit intégré, à la diffusion pour d'autres composants tels que la diffusion pour la fabrication de la zone 13 et simultanément la diffusion de la zone 20 15 et la diffusion de la zone 14. Enfin les trous de contact pour les connexions des composants intégrés usuels et simultanément les trous de contact 23, 24, 26 sont mis à nu dans la couche isolante 16. Ensuite le métal choisi approprié comme par exemple le platine, le titane, 25 le palladium, le rhodium, le cobalt ou l'aluminium est déposé par vaporisation sous vide ou par pulvérisation cathodique ou par un procédé semblable, et les structures des contacts et des voies conductrices sont gravées selon le procédé usuel et ces contacts et ces voies conductrices sont soumis le cas échéant à un traite-30 ment thermique (frittage). 71 37436 5 2111761 REVENDICATIONS 1. Composant à semiconducteur agissant électriquement comme un transistor caractérisé par le fait qu'au moins une des deux jonctions p-n formant un transistor bipolaire est 5 remplacée par un contact métal-semiconducteur. 2. Composant à semiconducteur suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on prévoit comme contact métal-semiconducteur un contact siliciure de métal-semiconducteur . 10 3. Composant à semiconducteur suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il est prévu sur une couche épitaxiale d'un type de conductivité disposée sur un substrat d'un autre type de conductivité, un contact métal-semiconducteur ou un contact siliciure de métal-semiconducteur 15 jouant le rôle d'émetteur. 4. Composant à semiconducteur suivant les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait qu'il est prévu en plus du contact métal-semiconducteur jouant le rôle d'émetteur, un autre contact métal-semiconducteur jouant le rôle de collec- 20 teur. 5. Composant à semiconducteur suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il est prévu sur une couche épitaxiale d'un type de conductivité disposée sur un substrat d'un autre type de conductivité, un contact métal- 25 semiconducteur jouant le rôle de collecteur. 6. Composant à semiconducteur suivant l'une des revendications 1, 2 et 3 caractérisé par le fait qu'il est prévu comme raccord de base un contact ohmique sur la couche épitaxiale et comme raccord de collecteur un contact ohmique sur une 30 zone d'un type de conductivité, qui s'étend de la surface de la couche épitaxiale à travers cette couche jusqu'au substrat. 7. Composant à semiconducteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé par le fait qu'il est prévu comme métal de contact de l'aluminium, du titane 35 du platine, du rhodium, du palladium, du cobalt ou les siliciures de ces métaux.