Brevet FR2113761A1 — publié le 19720630

On saint qu'il est difficile de fabriquer des diodes de type varactorp ctest à dire des diodes polarisées dans la direction non passante (en inverse) dont la loi de variation de la capacité en fonction de la tension appliquée soit de la forme C = Co V -&alpha; avec supérieur à 1 2 En effet, il est nécessaire de réaliser une concentration décroissante en atomes dtimpuretés dans la région s'étendant entre la jonction et l'extrémité atteinte par la zone de déplétion au claquage. Il est difficile d'obtenir ce profil de façon reproductible par les procédés connus (double diffusion par exemple). le procédé selon l'invention permet d'obtenir le profil recherché de façon relativement simple. Selon l'invention, le procédé de fabrication de jonction à profil de concentration décroissantese caractérise par les étapes suivantes Fabrication par tirage d'un monocristal de semiconducteur très dopé en impuretés d'un premier type de conductivité et nettement moins dopé en impuretés d'un deuxième type de conductivité opposé au premier, le semiconducteur étant tel que les impuretés du pre mier type diffusent beaucoup moins vite que celle du second type. Epitaxie sur ce monocristal d'urecouche dopée en impuretés du deuxième type de conductivité et de dopage moins élevé que le dopage dudit monocristal, en impuretés du deuxième type. Traitement thermique pour permettre la diffusion des impuretés des deux types du monocristal vers ladite couche. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après en se référant aux dessins annexés parmi lesquels la figure 1 représente le profil de concentration recherché. La figure 2 représente une structure obtcnue par le procédé selon l'invention. la figuro D représente lo profil obtenu par le procédé suivant l invention. Sur la figure 1 est représenté le profil de concentration dtimpuretés qu'il est nécessaire d'obtenir, pour avoir une diode à jonction P - N, dont la capacité en polarisation inverse varie se lon la loi : C = Co V -&alpha; avec &alpha; > 1 2 En abscisses est portée la distance à la jonction. En ordonnécs est portée la concentration en atome/cm3. On constate qu'il y a au voisinage de la jonction, une variation très marquée de la concentration N. Si on prcnd pour variable x la distance à la jonction, on montre que N(x) doit varier suivant la formule N(x) = Kx (2 - I) On sait qu'une telle variation est difficile à obtenir par les les procédés connus. le procédé suivant l'invention consiste à tirer un monocristal 1 de matériau semiconducteur très dopé en impuretés de type N (par exemple une concentration de l'ordre de 1019 at/cm3), et moins dopé en impuretés de type P (par exemple une concentration de l'or- dre de 1017 at/cm3). le dopage qui en résulte est un dopage de type N. (Fig1)On dépose par épitaxie sur le monocristal une couche 2 de type P, moins dopée en impuretés de type P que le monocristal 1 (par exemple une concentration de l'ordre de 1015 atomes/cm3). Après un traitement thermique de durée choisie à l'avance, les impuretés N et P de la couche 1 diffusent dans la couche 2, mais le semiconducteur est choisi de façon que les coefficients de diffusion des deux sortes d'impuretés soient très différents. En fait, à partir d'une distance xo à la jonction, on ne trouve plus d'impuretés N diffusées. les impuretés P provenant de la zone N n'ont une concentration négligeable qu'à partir de l1abr:- cisse x1 > X0. Le semiconducteur utilisé est par exemple le silicium, le profil de concentration obtenu est représenté figure 3. Dans la couche 2, les deux courbes N et P se croisent en un point m d'abscisse x2 ( xO correspondant à la jonction. le profil obtenu est sensiblement celui de la figure 1. lie procédé selon l'invention permet une production très homogène puisque le produit de base est un monocristal obtenu par tirage. La tension de claquage et le coefficient t sont obtenus par un choix convenable des deux dopages du monocristal, et de la durée du traitement thermique. R E V E fi D I C A T I O N S 1. Procédé de fkabrication de jonction à profil de concentration décroissante d'impretés, caractérisé par les étc1pes suivantes : a) Fabrication par tirage d'un monocristal de semiconducteur ayant un dopage très élevé en impuretés d'un premier type de conductivité un dopage moins élevé en impuretés d'un second de type de conductivité opposé au premier, le semiconducteur étant tel que les impuretés du premier type y diffusent beaucoup moins vite que celles du second type. b) épitaxie sur ce monocristal d'une couche de même semiconducteur à dopage du second type de conductivité, ce dopage étant moins élevé que le dopage dudit second type dudit monocristal. c) Traitement thermique pour permettre la diffusion des impuretés du monocristal vers ladite couche. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dopage dudit monocristal est de l'ordre de 1019 at/cm3 en impuretés N, 1017 at/cm3 en impuretés P, celui de la couche épitaxiée de l'ordre de 1015 at/cm3 en impuretés P. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le monocristal est fait de silicium.