Brevet FR2167872A1 — publié le 19730824

L'invention concerne une cible sensible au rayonnement et à balayer par un rayon d'électrons provenant d'une source d'électrons pour un tube de prise de vues, ainsi qu'un procédé permettant de réaliser une telle cible pour un tube de prise de vues. Un tel tube de prise de vues, qui est connu du brevet français N0 1 478 461, présente une cible, qui est réalisée en silicium de type de conduction n, qui est transformé en silicium de type de conduction p suivant une trame d'îlots, d'un diamètre de 5 à 10/um, par diffusion de bore, le sifl licium de type n se trouvant hors de la trame, étant blindé par Si02 d'une épaisseur de, par exemple, 0,7 m. Pour assurer un bon fonctionnement de la cible, il est essentiel que le faisceau d'électronsincident atteigne sans déviation notable la trame de diodes. Une déviation intense du faisceau d'é lectrons est provoquée par charge négative de dioxyde de silicium.Il existe quelques réalisation. alternatives assurant une indicence d1électrons sans perturbations, (voir Electro-Optical Systems Design, Janvier 1971, pages 16 à 19, le Royal Television Society Journal 13 (1970), pages 53 à 38 et Beil Systemi Technical Journalsmå/åuin 1960, page 1481). Suivant l'une de ces réalisations alternatives, les diodes séparées sont recouvertes d'une mince couche métallique de façon qu'une surface légè- rement supérieure à celle de la diode soit recouverte, la distance minimale entre deux faces métalliques voisines étant de 2 à 3/um. Cette réalisation est difficile à effectuer, étant donné les complications se produisant en ce qui concerne le positionnement dans la technique de photodécapage utilisée à cet effet. De pl#s, il se produit le phénomène de décapage marginal du métal, ce qui est nuisible. Une autre réalisation connue est celle selon laquelle toute la surface est recouverte d'une couche en, par exemple, trisulfure d'antimoine présen tdnt une valeur ohmique rigoureusement limitée. Cette réalisation n'est guère reproductible, du fait que le procédé est très critique et présente en outre l'inconvEnient l'inconvenient que les couches ne doivent pas être chauffes à une température supérieure à 150 ou 200#C. L'invention fournit une cible, pour un tube de prise de vues qui assure une incidence sans perturbation des électrons et qui se prote à une réalisation simple et reproductible. Cette cible, qui est en silicium de type de conduction n, dans laquelle peuvent être présents, selon une trame, des flot8 en silicium de type p, d'une profondeur comprise entre 0,5 et 5/um alors que le silicium de type n, situé hors de ladite trame est blihdé par du Si02 adhésif, d'une épaisseur comprise entre 0,2 et 2 m, est caractérisé en ce que les surfaces des îlots en silicium de type p sont enfoncées jusqu'à une profondeur com prise entre 0,1 et 1 /um par rapport au silicium de type n, et en ce que cet enfoncement s'étend dans la direction horizontale sur à peu près la même distance au-dessous du Si02 et qu'une couche métallique adhésive se trouve sur les îlots en silicium de type p, qui est ancrée entre 1 et 5 /umt ce métal étant plus précieux que le cadmium. La description ci-apres, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure représente en section une partie d'une cible pour le tube de prise de vues conforme à l'invention. Sur cette figure, le chiffre de référence 1 désigne la plaque de base en silicium de type de conduction n, dans laquelle est effectuée à l'endroit 2, par diffusion, une conduction de type p, par exemple par une substance de dopage constituée par B. Les parties 3 sont en Si02 et les parties 4 sont des recouvrements métalliques, qui sont ancrés au-dessous du Si02 par décap#ages marginaux. Une image optique est projetée dans la direction des flèches 5 sur la cible. De l'autre côté, le faisceau d'électrons balaie la surface dans la direction 6. Du brevet britmnique n0 1 200 123, on connaît un procédé permettant de déposer du nickel sur des surfaces semi-conductrices. Ce procédé vise essentiellement à appliquer un contact conducteur soudable sur de telles surfaces en vue d'appliquer une connexion électrique externe. Â cet effet, une couche intermédiaire en nickel est déposée entre la surface semi-conductrice et le contact conducteur par réduction chimique d'une solution d'un sel de nickel par hydrure de bore sur une surface semi-conductrice activée. L'activation est provoquée par une solution aqueuse contenant de l'acide fluorhydrique et des ions d'un métal actif catalytique et est établie à une valeur de pH comprise entre 4 et 5. Toutefois, pour une application sélective convenablement adhérente de couches métalliques épaisses sur la surface en silicium dopée suivant une configuration d'une cible d'un tube de prise de vues conforme à l'invention, ce procédé ne donne en général pas entière satisfaction. La couche de blindage des parties situées hors de la configuration voulue est constituée par du dioxyde de silicium obtenu par oxydation naturelle ou électrochimique à partir du substrat. Il se présente le phénomène que les germes peuvent également se former sur la couche de blindage et risquent d'y provoquer un dépôt métallique pendant la métallisation. Une autre élaboration de l'invention fournit un procédé selon lequel des configurations métalliques en silicium de type n ou p, qui sont blindées les unes des autres, s'obtiennent à l'aide de Si02 sans traces de dépôt métallique à des endroits non désirés. Ce procédé est caractérisé en ce qu'avant de munir, d'une façon sélective connue en soi, la surface à l'aide d'une solution d'ions cuivre ou d'ions d'un métal plus précieux que le cuivre, de germes constitués par ledit matériau et de renforcer ensuite les germes ainsi obtenus à l'aide d'un bain de métallisation contenant des ions d'un métal plus précieux que le cadmium et un réducteur, la surface de silicium est maintenue en contact avec un liquide de décapage susceptible d'attaquer sélectivement le silicium par rapport au Si02, de façon qu'il se produise un décapage marginal du dioxyde de silicium masqué et que la solution des ions du métal précieux, qui en contient 0,1 x 10 3 - 10 x 10 -3 moles par litre, contienne également HF dans une quantité comprise entre 0,1 et 5 moles par litre et un acide oxydant dans une quantité comprise entre 2 et 7 moles par litre. La présence d'un acide oxydant dans la solution des ions du métal précieux entre les limites de concentration indiquées ci-dessus a pour effet qu'il ne se roduit aucun dépôt de germes sur le dioxyde de silicium. On suppose que le silicium et les ions métalliques formateurs de germes, par exemple des ions Pd, réagissent avec l'ion fluorure de la façon sui vante Si + 6HF H2SiF6 + 4E + 4e 4e + 2Pd++ 2Pd La formation de flou est probablement due à l'absorption d'ions formateurs de germes par le Si02 et, atparemment, cette absorption est empêchée par la présence de l'acide oxydant dans le bain formateur de germes. La durée pendant laquelle du silicium masqué par Si02 suivant une configuration négative est mis en contact avec le bain de décapage est choisie de façon à obtenir quelque décapage marginal le long des contours du Si02. Cela a pour effet que le métal déposé est ancré par le bord saillant du Si02. Il en résulte une adhérence si convenable qu'à l'opposé des procédés connus, il ne faut pas de traitement thermique. Il est possible de doper la surface du silicium avant le décapage par diffusion. Toutefois, il est préférable de n'utiliser un dopage éventuellement nécessaire qu'après le décapage, du fait que le risque de court-circuit des diodes est ainsi réduit. Ensuite, après le rinçage, la surface du silicium est mise en contact avec la solution contenant HF, et l'acide oxydant, tel que HN03 ou HClOd et l'ion métallique formateur de germes, qui réagit suivant la susdite réaction. Finalement, il se produit le reforcement des germes à l'aide d'un bain de métallistion contenant les ions d'un métal plus précieux que le cadmium et un réducteur pour lesdits ions métalliques. Ainsi, tout métal couvant être déposé sals courant peut être dépose. Ce procédé, qui est utilisé pour la réalisation de cibles destinées à des tubes de prise de vues, est très simple et fournit une plaque pouvant être chauffée sans inconvénients jusqu'à une température de 4000C, ce qui est nécessaire pour obtenir un vide efficace dans le tube. De plus, il n'est pas nécessaire d'établir le pH de la solution de germination dans des limites déterminées. L'invention sera expliquée ci-après en détails, à l'aide du dessin et de quelques exemples. Eiemtle I Une plaque circulaire en silicium de type n, qui présente des ouvertures circulaires d'un diamètre de 10 /um, écartées les unes des autres d'une distance de 10 /um, dans une couche en Si02, d'une épaisseur de 0,7 P m, appliquée sur ladite plaque, est soumise, à l'endroit des ouvertures, à une diffusion connue en soi avec du bore, diffusion qui ne sera pas décrite en détails. Ainsi, on y obtient des endroits de type de conduction p d'une profondeur de 1,5 /ut. La plaque est maintenue immergée pendant 30 secondes à la température ambiante normale dan une solution aqueuse contenant par litre 10 moles 3 moles H3P04 et 0,5 mole RF. Ainsi, une couche d'une épaisseur inférieure à 0,3 /um de silicium de type p est enlevée par décapage et on obtient un décapage marginal au-dessous du Si02 sur la même distance. Après rinçage dans de l'eau désionisée, la plaque est maintenue immergée pendant 30 secondes dans une solution aqueuse contenant par litre 1,5 x 10 3 mole de PdCl2, 2 moles de RF, 7 " de HN03 et 0,05 mole de HCl Ensuite, la plaque est maintenue immergée, après rinçages répétés dans de l'eau désionisée, dans un bain de nickelage sans courant porté à une température comprise entre 80 et 850C et contenant par litre 0,13 mole de #iCl2. 6H20, 0,09 mole de NaH2PO2.R20 et 0,4Q mole d'acide amino-acétioue de façon que l'écart entre les couches métalliques voisines soit de 1,5 /um. On obtient une cible pou un tube de prise de vues du genre vidicon de qualité supérieure. Un résultat analogue s'obtient en mettant la plaque germée en contact avec un bain de cobaltage au lieu d'un bain de nickelage. Ce bain contient par litre, en solution gueuse : 0,04 mole de CoCl2.6H20; 0,05 mole de NaH2PO2.R20, 0,2 mole de 1XH4Cl, 0,09 mole d'acide citrique, 0,5 mole d'acide borique. Le Ph du bain est porté à 8,0 à l'aide de NaOH et le bain est utilisé à une température de 8000. Au lieu de ce bain, on peut utiliser, avec le même résultat, un bain de cuivrage aqueux sans courant contenant par litre 0,03 mole de CuS04.5H20, 0,03 mole de sel tétrasodique d'acide éthylènediaminetétra-acétioue, 0,15 mole de NaOH, 0,10 mole de formaldéhyde et 0, 1 ffi de glycol de polyéthylène H(OC2H4)a+cOH, la valeur a + c étant comprise entre 68 et 84 et à poids moléculaire compris entre 3000 et 3700 que l'on peut se procurer dans le commerce sous la dénomination Oarbowax 4000 de la société Union Carbide Chemicals Co. Ce bain est utilisé à une température de 600C. Finalement, il est possiblè, avec le même résultat, de mettre la plaque germée en contact avec un bain de dorage sans courant. Ce bain, qui est utilisé à une température de 750C, contient par litre 0,02 mole de Evu (ON)2, 0,2 mole de KCN, 0,2 mole de EOH, 0,4 mole de KBH4. Dans le dernier cas, il est même possible d'omettre le traitement d'activation spéciale, du fait que l'or peut être déposé d'une façon directe sans courant sur le silicium. Toutefois, il est préférable d'effectuer un tel traitement d'activation. La présence de l'acide fluorhydriaue dans le bain offre l'avantage de pouvoir enlever la mince couche en Si02 présente sur le silicium, ce qui permet un meilleur contact entre le bain de dorage et la surface du silicium. Le bain d'activation mentionné ci-dessus et contenant les ions Pd++ peut être remplacé, avec le même résultat, par un bain contenant, par litre de solution aqueuse, les composants suivants 2,0 x 10 -3 mole de PtCl4 et 4,0 moles de HF, 2,0 moles de Dans quelques cas, le EN03 peut être omis. Au lieu de Pd, Pt ou Au comme métaux activants, on peut également utiliser Cu, qui peut être déposé sur la surface du silicium, soit par une réaction d'échange, soit par un bain de cuivrage sans courant. Ensuite, ce cuivre peut être renforcé davantage à l'aide d'un bain de cuivrage sans courant ou d'un bain sans courant permettant de déposer un autre métal. Un inconvénient inhérent à la présence du cuivre sur le silicium réside dans le fait que le cuivre réagit avec le silicium aux températures plus élevées et détériore ainsi l'effet diode. C'est pour cette raison qu'il est recommandable d'appliquer d'abord par échange une couche intermédiaire plus épaisse en un autre métal (par exemple en Pt) et de déposer ensuite sur la couche ainsi obtenue d'une façon directe le cuivre à l'aide d'un bain de cuivrage sans courant. L'acide oxydant contenu dans le bain d'activation peut etre constitué, outre par SiO3, également par HCl04 dans la même concentration. Exemple 2. Une plaque circulaire en silicium de type n, qui présente des ouver tures circulaires d'un diamètre de 10 P m, écartées les unes des autres d'une distance de 10 /um, dans une couche de 5102 d'une épaisseur dé 0,7 P m, est maintenue immergée pendant 30 secondes, à la température ambiante normale dans une solution aqueuse contenant par litre : 10 moles de HN03, 3 moles de R PO et 4 0,5 mole de RF. Ainsi, une couche d'une épaisseur inférieure à 0,3 P m est décapée du silicium de type n et l'on obtient un décapage marginal au-dessous du 5102 sur la même distance. après rinçage dans de l'eau désionisée et séchage, la plaque ainsi traitée est soumise à une diffusion de bore, traitement lors duquel le silicium de type n est transformé sur une profondeur de 1,5 /um en type p. Après rinçage dans de l'eau désionisée, la plaque est immergée dans le bain d'activation mentionné dans l'exemple 1 et ensuite métallisée à l'aide des bains sans courant décrits dans ledit exemple, de façon que l'écart entre les couches métalliques voisines soit de 1,5 /um. REVENDICATIONS : 1. Cible en silicium de type n pour un tube de prise de vues, dans laquelle peuvent être présents, selon une trame, des îlots en silicium de type p, d'une profondeur comprise entre 0,5 et 5 /um alors que le silicium de type n situé hors de ladite trame est blindé par du SiO2 adhésif, d'une épaisseur comprise entre 0,2 et 2/um, caractérisé en ce que les surfaces des îlots en silicium de type p sont enfoncées jusqu'à une profondeur comprise entre 0,1 et 1 /um par rapport au silicium de type n, et ne ce que cet enfoncement s t étend dans la direction horizontale sur à peu près la même distance au-dessous du SiO2 et qu'une couche métallique adhésive se trouve sur les îlots en silicium de type p, qui est ancrée entre 1 et 5 /um, ce métal étant plus précieux que le cadmium.