Brevet FR2303385A1 — publié le 19761001

On sait qu'un grand nombre de détécteurs de rayonnements est obtenu à partir d'un matériau semiconducteur du type P, notamment à partir de silicium ou de germanium dopé au gallium, dans lequel on diffuse du lithium, pour obtenir une mince région de type N fortement dopée et une région la plus épaisse possible, intrinsèque par compensation. Le lithium peut être déposé sur une face de la plaque du semiconducteur par évaporation, et pour éviter son oxydation au cours du traitement de diffusion, on dépose immédiatement après la couche de lithium une couche d'aluminium qui ultérieurement servira de contact. Le lithium peut également être déposé sous forme d'un composé dissous ou suspendu que l'on décompose thermiquement par exemple pour libérer le lithium avant d'effectuer le dépôt d'aluminium. Or a préconisé également d'introduire dans la plaquette une partie du lithium dès l'instant du dopage du gallium par introduction, au cours de cette opération, de ladite plaquette dans une atmosphère comportant une quantité définie d'hydrure de lithium, ce qui n'exclut pas les opérations ultérieures de création de la jonctior et du contact. Tous ces procédés sont longs et coûteux du fait qu'-ils comportent plusieurs phases et les hautes températures utilisées présentent de nombreux inconvénients. La présente invention apporte une solution à ces problèmes. Elle prend en considération que les deux métaux que l'on désire introduire par l'une des faces de ladite plaquette pour y jouer des rôles différents existent tous deux dans un dérivé ternaire décomposable par la chaleur. En effet, la présente invention concerne un procédé de réali sation de détecteurs semiconducteurs PIN compensés au lithium, caractérisé en ce que l'on crée, sur au moins l'une des faces du cristal semiconducteur, une couche dé lthydrure complexe alanate de lithium, LiAlH4, puis en ce que, par voie thermique, on décompose ledit alanate et enfin, en ce que, par voie thermique également, on diffuse le lithium dans ledit cristal. La présente invention présente de nombreux avantages. En effet, elle ne nécessite qu'une seule opération de dépôt et celle ci peut être particulierement simple puisque l'alanate de lithium est s#!Lflb-le#dans de nombreux composés organiques, notamment dans l'éther. Par ailleurs, la présence de l'aluminium dès le début de l'opération évite l'oxydation du lithium. Enfin, ltexpérience montre que le contact ohmique obtenu en utilisant la couche d'aluminium subsistante est excellent et très supérieur à celui que l'on obtenait par le procédé de l'art antérieur. De plus, ce procédé présente 11 avantage général des procédés comportant des hydrures, résultant du haut niveau de pureté sous lequel on peut obtenir ces produits. Il est à remarquer que les aptitudes -au dépôt et à la décomposition des alanates ont déjà été utilisées, soitpourfaire des couches dites d'aluminium, le second métal étant inutile une fois déposé, comme dans le brevet américain 2.804.397, ou des couches dites du second métal, l'aluminium une fois déposé étant inutile, soit pour faire des couches mixtes comme dans le brevet anglais 1.252.842, ou des couches alliées comme dans le brevet anglais 1.286.426 où l'aluminium et le second métal, le titane et l'argent en l'occurence, sont alliés après dépôt pour constituer un contact. Mais, le procédé selon la présente invention est particulièrement original en ce que ledit alanate est utilisé comme source de création simultanée de deux métaux ayant des vocations différentes et en ce qu'il permet la séparation du lithium et de l'aluminium, le lithium étant diffusé dans le cristal tandis que l'aluminium reste en surface pour, dans une première phase, protéger le lithium contre l'oxydation et, dans une seconde phase, servir de contact. La description qui va suivre en regard desdessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. -La figure 1 représente schématiquement et en coupe un détecteur obtenu par le procédé selon l'invention. La figure 2 représente en coupe une étape de la fabrication dudit détecteur. Le détecteur selon l'invention montré par la figure 1 comporte un corps semiconducteur 1 dont la région superficielle infé rieure 2 est de type N et la région superficielle 3 est de type P, la région intermédiaire étant compensée au lithium par le procédé selon l'invention. Dans la face destinée S recevoir les rayonnements figurés par la flèche F, on a réalisé par rodage un évidement 4 dont le fond atteint généralement la région intermédiaire compensée. Sur le pourtour dudit évidement 4 est formé un premier contact 5 qui est donc situé sur la partie restante de la région 3 de type P, un autre contact 6 étant par ailleurs réalisé sur la région 2Ide type N par le procédé selon l'invention. Un tel dispositif est obtenu (fig. 2) à partir d'un substrat 1 de silicium, de type P par exemple, sur une surface 7 convenablement préparée duquel, on dépose une couche d'une solution de LiAlH4 dans de l'éther par exemple à 30 grammes pour 100 cm3 d'éther. Après évaporation de l'éther, on chauffe le LiAlH4 à une température comprise entre 100 et 1500C, #ar exemple 1250C, pour le décomposer, et pendant un temps compris entre 5 et 30 minutes. On sépare ainsi le lithium devant donner le type de conduction N -oppo- sé à celui du substrat 1 et l'aluminium-destiné aux prises de contact. Le lithium ains-i séparé est diffusé dans le cristal à une température et pendant une durée déterminées par la profondeur de diffusion choisie. Généralement, cette température est comprise entre 300 et 4000C et la durée de l'opération n'excède pas 30 minutes. La couche de lithium formant la région 2 engendre avec la région de type P une jonction J. Dans une étuve régulée en température au voisinage d'une centaine de degrés, on polarise en inverse ladite jonction J, ce qui a pour effet de créer, de part et d'autre de cette dernière, une zone désertée où règne un champ électrique intense. Ce champ électrique entraine vers la région P les ions de lithium en excès dans ladite zone désertée, qui se lient avec les ions accepteurs de ladite région P en formant ainsi une région compensée 8. Cette opération n'est arretée que lorsque l'épaisseur de la région 3 non compensée ntest plus égale qu'à quelques microns. La figure 2 représente le détecteur à ce stade de la fabrication. On réalise ensuite l'évidement 4 dont la profondeur est telle que le fond dudit évidement se trouve dans la région compensée 8. L'aluminium désolidarisé du lithium constitue la couche de prise de contact 6. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation de détecteurs semiconducteurs PIN compensés au lithium, caractérisé en ce que l'on crée, sur au moins l'une des faces du cristal semiconducteur, une couche de l'hydrure complexe alanate de lithium, LiAlH4, puis en ce que, par voie thermique, on décompose ledit alanate, et enfin en ce que, par voie thermique également, on diffuse le lithium dans le cristal. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que -la couche de l'hydrure complexe alanate de lithium est obtenue par dépôt à partir d'une solution de ce corps. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le solvant de ladite solution est un liquide organique. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit liquide organique est de l'éther. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite décomposition est effectuée à une température comprise entre 100 et 1500C. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite opération de décomposition dure entre 5 et 30 minutes. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diffusion du lithium dans le cristal est réalisée comme suit: - Température ~ 300 - 400 OC - Durée 5 à 30 minutes. 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la couche d'aluminium subsistant sur le cristal, on crée un contact. 9.- Détecteur réalisé par le procédé selon la revendication 1.