Brevet FR2235493A1 — publié le 19750124

la pressente invention concerne un semi-conducteur notamment applicable à un circuit intégré. Dans un circuit intégré, semiconducteur, classique, lorsque les éléments de circuit ayant des--caractdristiques de comniutation diffe9rentes sont formés sur un substrat semi-conducteur commun, il existe un procédé pour diffuser de façon sélective une impureté telle que de l'or (Au) comme destructeur de porteurs, dans une partie caractéristique où on forme un élément de circuit dont on veut augmenter la vitesse de commutation. Cependant dans ce cas, comme on ajoute une phase de procédé pour diffusion sélective de l'impureté, on gene considérablement la fabrication en grande série.En outre, comme le coefficient de difEu- sion de l'impureté telle que l'or, est relativement important, il est difficile de réaliser un circuit intégré ayant une reproductibilité améliorée des caractéristiques uniformes. La présente invention a pour but de créer un semi-conducteur remédiant à ces inconvénients et comportant des éléments à caractéristiques de commutation différentes, réalisés sur un mdme substrat semi-conducteur, sans que les phases du procédé de fabrication ne soient augmen- tées et dont les caractéristiques de reproductibilité soient augmentées. Â cet effet, l'invention concerne un semi-conducteur comprenant une première région d'un premier type de conductivité, une seconde région d'un second type de conductivité au voisinage de la première région et une région à forte concentration en impureté correspondant au premier type de conductivité, au voisinage de la première région, semi-conducteur caractérisé en ce qu'il comporte une électrode en contact ohmique avec la région à forte concentration en impureté et en contact avec la première région pour former une barrière de Schcttky. Lnsi, gràce à l'invention, on aboutit à un semi-conducteur permettant de réduire considérablement le courant de Suite dans la région d 'isolation, les éléments. du circuit étant séparés électriquement l'un de l'autre, par un transistor parasitaire réalisé entre la région d'isolation et les éléments du cirlit. La présente Invention sera décrite plus en détail à 1 laide des dessins annexés, dans lesquels : - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe, schématiques, à échelle agrandie représentant chacune un exemple de semi-conducteur selon l'invention. Selon-la figure 19 on décrira ci-après un mode de réalisation de l'invention, composé de deux diodes Da et Db ayant des vitesses de commutation diffé- rentes l'un de l'autre et réalisées sur un substrat semiconducteur S, commun. Selon ce mode de réalisation, le substrat S se compose d'un substrat i, à semi-conductivité de type P et une couche semi-conductrice 2 de type N, différent du précédent et déposé sur une croissance épitaxiale sur la couche 1. On forme sélectivement sur la couche sem.-eon- ductrice 2, une région de diffusion 3 de mme type de conductivité que le substrat i, par exemple so'us la forme dtun réseau, pour réaliser une région d1 isolation 4 à 19aide de la région 3 du substrat 1. La couche semi-conductrice 2 et la région d'isolation 4 forment entre elles une jonction d'isolation PN, référencée Ji, et qui se compose d'un ensemble de régions d'ilotes (au nombre de deux à la figure i) Sa et Sb de type N, séparées électriquement lune de l'autre. Une partie de ces régions 5a et 5b, forme une premibre région 6 d'un premier type de conductivi;bé ou de conductivité N dans cet exemple. On diffuse de façon sélective des régions d'îlots 5a et 5b à travers une surface principale a du substrat S, les impureté étant de conductivité différente de celle de la précédente diffusion pour former les secondes régions 7 d'un second type de conductivité ou type P, chacune en contact avec la précédente pour former des jonctions PN ou des jonctions de redressement J. On diffuse sélectivement à travers la surface principale de la première région 6, une impureté de même type de conductivité que la précé- dette , au contact d'électrodes, pour former une région de concentration en impureté élevée 8. Lea réf érence 9,S rapporte à une couche isolante telle que Si02 formée sur la surface du substrat S. La couche isolante 9 sert de masque pour la diffu- sion sélective des diverses régions 39 7 et 8 ainsi que lorsqu'on diffuse ces régions 3 7 et 8 Puis, on réalise des fenêtres pour les électrodes, à travers la couche isolante 9 sur la région d'ilots 5a et un groupe de deux électrodes c'est-à-dire une anode 10a et une cathode 11a déposées respectivement par contact ohmique sur les régions 7 et 8.En même temps, on réalise des fenêtres pour électrodes à travers la couche isolante 9, sur llautr région d'ilotes 5b et on forme une paire d'électrodes 10b et 11b en contact chmique avec respectivement la région 7 et la région 8. Cependant en partiaulier dans ce cas, la fenêtre de la seconde électrode 11b est formée non seulement sur la région 8, mais également sur l'autre partie de la première région 6, de sorte que l'électrode 11b déposée s'étend sur une partie de la première région 6 sh il n'y a pas de région 8. En outre, l'électrode tlb est déposée sur la région 6 voisine de la région 8 pour former une barrière de Schottky référencée Selon l'invention, dans le cas du dispositif décrit ci-dessus, les diodes Da et Db ayant des jonctions de redressement J, sont respectivement formées dans les régions d'îlots Sa et 5b séparées électriquement lSune de l'autre par la région d'isolation 4. Cependant dans ce cas, les deux diodes Da et Db ont des caractéristiques de commuta- tion différentes l'une de l'antre. En d1autres termes, la diode Da réalisée sur la région d'foots 5a a une structure normale et dans ce cas le temps de réponse à la commutation est relativement long. Cela résulte du fait puisque l'on a une région à forte concentration en impuretés 8 dans la première région 6 à la partie de contact de l'électrode lia, et une jonction ou ou une jonction JL appelée I-R entre ees deux régions 6 et 8, les porteurs minoritaires (dans ce mode de réalisa- tion, il s'agit de trous) dans la première région 6, et qui sont injctés à partir de la seconde région 7 à travers la fonction J dans la région 6, sont repoussés et sont ramendes par le champ électrique9 engendré par la jonction L-H ; ; ainsi, la longueur de diffusion Lp de ces porteurs, est augmentée. On augmente ainsi la quantité de porteur emmagasinés et par suite le temps nécessaire pour la dissipation des porteurs, à l'état d'ouverture. Par ailleurs, dans l'autre diode Db9 comme la première région 6 comporte une barrière de Schottky Js placée entre les régions 7 et 8, les porteurs (ou trous) injectés par la seconde région 7, sont ainsi absorbés. Il en résulte que le temps de stockage des porteurs est nué et le temps de commutation est plus rapide. En d'autres termes, les deux diodes Da et Db ont des caractéristiques de commutation différentes et la vitesse de commutation de la diode Db est plus grande que oelle de la diode Sa. Comme décrit ci-dessus gr ace l'invention, il n'est pas nécessaire de faire des diffusions partielles- d'impureté , pour détruire des porteurs dans le substrat semi-conducteur commun , ce qui facilite la fabrication et améliore lès possibilités de reproductibilité. De plus, selon la structure décrite ci-des,sus de l'invention, lé seul choix du métal de 11 électrode permet de réaliser un contact ohmique à concentra tion en impureté, > élevée 8, mais permet également de réaliser la barrière de Schottky JS avec une région de faible concentra- tion 6 dans laquelle la région 8 n'est pas formée.' Il en r6- suIte que la diode Db ayant une vitesse de commutation rapide, peut se réaliser par le même procédé que la diode Da sans augmenter le nombre de phases du procédé.Cela permet d'amé- liorer la production en grande série. Pans ce contexte, la région à forte concentration en impureté 8, assure générale- ment un meilleur contact de 11 électrode avec la région 6. Pans le mode de réalisation décrit ci-dessus, l'invention est appliquée à un circuit in tégré9 comportant deux diodes à caractéristiques de commuta- tion différentes, réalisées sur un même substrat semi-conducteur S. Cependant, il est évident que l'invention s'applique éga lement à un circuit intégré composé d'autres éléments comme par exemple des transistors. De plus, l'invention permet d éviter efficacement les - courants de fuite dans la région d'isolation 4 par un transistor parasitaire réalisé entre la région 4 et une partie du circuit. En d'autres termes,si les éléments du circuit sont séparés électriquement par une jonction d'isolation PN, cette jonction d'isolation PN est toujours polarisée en inverse0 De la m8me façon, lorsque la région d'isolation est par exemple de type P et que l'on a une région d'fiots séparée, de type Es la région d'isclation reçoit le plus faible potentiel du cirt. Dans ce cas9 si un transistor est formé dans la région d'isolation, distincte comme élément de circuit9 dans les conditions de fonctionnement normales, ce transistor est séparé électriquement des autres0 Cependant dans ce cas, lorsque le composant est par exemple utilisé comme élément de commutation, une tension de déblocage est souvent appliquée entre la base et le collecteur du transistor, comme élément de circuit polarisé en inverse ; la jonction de collecteur entre la base et le collecteur fonctionne comme une jonction d'émetteur et la jonction isolante polarisée en inverse PN fonctionne comme une jonction de collecteur, ce qui constitue un transistor parasitaire. Il en résulte que le courant de fuite passe dans la région d'isolation, comme résultant d'un incident tel qu'un fonctionnement accidentel, d'un endommagement ou analogues. La présente invention permet d'éviter cet inconvénient. Selon la;figure 2, on décrira un exemple de l'invention dans lequel le transistor NPN est réalisé comme élément de circuit. Â la figure 2, on a référencé de la même façon les éléments correspondant à ceux de la figure 1 et leur description ne sera pas reprIse. Dans ce cas, la région dttlots 5 séparée par la région d' isolation 4 appelée première région 6 de la même manière que dans l'exemple ci-dessus, comporte la seconde région 7. Cette seconde région 7 contient une troisième région 129 ce qui constitue un transistor Tr de type NFN fonctionnant avec les régions respectives 6, 7 et 12 servant de collecteur, base et émetteur. la jonction J est la jonction de collecteur et la jonction Jo de type PN entre les régions 12 et 7 forme la jonction d d'émetteur. Pans la partie de la région de collecteur 6 correspondant au déptt de l'électrode de collecteurs on forme comme décrit ci-desas, inie région 8 à forte concentration en impureté , ayant la mOme conductivité que la région 6. Sur cette région 89 on dépose une électrode de collecteur 13c en contact ohmique avec la région alors que sur les régions 7 et 129 on dépose respectivement l'électrode de base 13b et l'électrode d'émetteur 13e par contact ohmique. En particulier selon l'invention, l'électrode de collecteur 13e, est en outre déposée sur une partie de la région de collecteur 6, ne comportant pas la région 8 à forme concentra- tion en impureté ; la barrière de Sch@ttky JS est formée entre l'électrode de collecteur 13c et la région 6 dans la partie mentionnée ci-dessus. A l'aide du montage cidessus, mme si on applique entre les électrodes 13e et 13b une tension rendant positive 1 électrode i 3c9 de façon à former un transistor parasitaire tel que la jon'--Ion de collecteur J soit polarisée dans le sens passant et que cette jonction J fonctionne comme une jonction d'émetteur, la joncw tion d'isolation Ji agissant comme jonction de collecteur, latérale, les porteurs (ou trous) injectés à travers la jonction J à partir de la région 7, sont toutefois pour la plupart absorbés dans la barrière de Schottky, sur le chemin vers l'électrode 13e et c'est pourquoi, on évite efficacement la fuite de ce courant de trous dans la région d1 isolation 4. Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, on évite efficacement la fuite de courant dans la région d'isolation et les incidents liés à une telle fuite. Les divers modes de réalisation représentés ci-dessus9 correspondent au cas d'une région d'plots de type N9 la région d'isolation étant de type P ; toutefois, on peut i@@@sr le type de conductivité de chaque région En outre dans les exemples représentés, la région d'îlots est isolée sur toute sa surface par la jonction di d'isclation de type PN. Cependant, il est évident que cette invention est applicable non seulement à un cireuit intégré dont une partie peut être utilisée par une jonction PN mais s'applique également au cas où l'on utilise une couche d'isolation. la description a eté faite ci-dessus dans le cas d'un circuit intégré étant entendu que linvention s'applique égalenient à des semi-conducteurs discrêts. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée sax exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS i O) Semi-conducteur comprenant une première région d'un premier type de conductivité, une seconde région d'un second type de conductivité au voisinage de la première région et une région à forte concentration en impuretés co=espondant au premier type de conductivité, au voisinage de la première région, semi-conducteur caractérisé en ce qu'il comporte une électrode en contact ohmique avec la région à forte concentration en impuretés et en contact avec la première région pour former une barrière de Schottky. 2 ) S,emi-conducteur selon la revendication i e caractérisé en 'ce qu'il comprend un élément de commutation à vitesse de commutation élevée. 30) Semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barrière de Schottky et placée entre la région à forte concentration en impuretés et la seconde région. 40) Semi-conducteur selon la revendication lo caractérisé en ce qu'il comporte une isolation PN et le courant de fuite résultant d'un transistor parasitaire traverse une jonction d'isolation de type PN.