Brevet FR2341198A1 — publié le 19770909

L'invention concerne un procédé de fabrication de diodes "Schottky" à faible capacité parasite, et les dispositifs semiconducteurs comportant lesdites diodes. On sait que, dans les diodes à jonction de type 'Schottky", la jonction semiconductrice est du type "métal-semiconducteur". On trouve par exemple la structure suivante (figure 1) - un substrat 1 de matériau semiconducteur dopé N+ d'une épaisseur relativement grande, par exemple supérieure à une centaine de microns ; - une couche semiconductrice 2, déposée par épitaxie, dopée N, d'une épaisseur beaucoup plus petite, par exemple de l'ordre du micron ; - une couche d'isolant 3, de ltordre du micron, dans laquelle est ouverte une fenêtre 30, par exemple de forme circulaire, d'un rayon de quelques microns dans le cas de diodes destinées à fonctionner à des fréquences de ltordre du gigahertz, et d'un rayon de tordre de grandeur du micron en ondes millimétriques ;; - un dépôt métallique 4 qui recouvre le matériau semiconducteur dans l'ouverture de la fenêtre 30, c'est le contact Schottky proprement dit. Le dépôt 4 déborde sur la couche 3, pour permettre une bonne fiabilité, surtout en ondes millimétriques étant donné les faibles dimensions de la jonction Schottky dans ce dernier cas. Or, en technologie hyperfréquences, on observe une capacité parasite gênante provenant du condensateur ayant pour armatures la partie du dépôt 4 entourant la fenêtre 30, d'une part et, d'autre part les couches dé matériau semiconducteur plus ou moins dopé, notamment la couche NS de forte conductivité. Cet inconvénient est d'autant plus important que les fréquences d'utilisation sont plus élevées, en particulier au dessus de 30 GHz, domaine des ondes millimétriques. En outre, l'utilisation de dispositifs du type "diode soudée à ltenversfl sur un socle conducteur, et diode à "connexion par micro poutre (beam-lead de la terminologie anglaise) est interdite par suite du même inconvénient en très haute fréquence. L'invention permet de remédier à cet inconvénient. Suivant l'invention, un procédé de fabrication de diodes Schottky, comportant un dépôt de métal sur une première région de matériau semiconducteur, est caractérisé en ce qutil comporte une étape au cours de laquelle on transforme, par bombardement à l'aide de particules d'énergie prédéterminée, ledit matériau en matériau semiisolant, dans une deuxième région dudit matériau, délimitée par une barrière de protection. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description qui suit, et des dessins qui l'accompagnent, parmi lesquels La figure 1, déjà mentionnée, est relative à l'art connu ; Les figures 2 et 3 représentent deux étapes du procédé de fabrication selon l'invention ; Les figures 4 et 5 sont des coupes de dispositifs semiconducteurs. comportant une diode selon l'invention. En prenant pour exemple une structure de même type que celle de la figure 1, on décrit ci-après les étapes successives de fabrication lorsqu'on met en oeuvre le procédé selon l'invention. Première étape : Fabrication d'un substrat 1, dopé par exemple N+, constitué par exemple par une rondelle d'arséniure de gallium capable de recevoir une multitude de diodes Schottky séparées en diodes individuelles en fin de fabrication. Deuxième étape : Formation d'une couche épitaxiale 2 par croissance cristalline du substrat avec dopage à l'aide d'impuretés de type N. Ce type de dopage, compatible avec celui du substrat, permet d'obtenir une plus grande mobilité des porteurs de charge dans le fonctionnement de la diode que dans le cas du dopage de type P. Troisième étape : (figure 2) Dépôt localisé à l'emplacement de la future jonction Schottky, d'une barrière de protection 20, constituée par exemple à l'aide d'une mince couche de métal déposé par évaporation sous vide. On forme autant de dépôts qu'il y a de diodes à réaliser sur le substrat. La surface de la barrière est égale à celle de la future jonction Schottky, Quatrième étape : Bombardement de la rondelle à l'aide de par ticules dotées d'une énergie déterminée dans des limites précises par un dispositif tel qu'un canon à ions, lançant par exemple des protons suivant les fléches F, figure 2.Ces particules sont captées par le matériau semiconducteur après désorganisation du réseau-cris- tallin et création de défauts qui constituent des pièges pour les charges électriques5 transformant ainsi une région 21 du matériau en semi-isolant, jusqu'à une profondeur uniforme égale à h, Cinquième étape : Elimination de la barrière de protection 20 par attaque chimique ou rodage mécanique (non représentée)# Sixième étape : Métallisation de la zone du contact Schottky en débordant largement sur la région semi-isolante (dept 5, figure 3) afin de faciliter la brasure ou soudure de connexions de raceordement de la diode avec les circuits d'utilisation. Septième étape (en cas de fabrication collective) ; Séparation des diodes individuelles et finition. Les diodes ainsi réalisées peuvent recevoir des connexions soudées sur des surfaces très larges par rapport à celle du contact Schottky, ce qui accot leur fiabilité. Dans une première variante de l'invention, représentée figure 4 la métallisation effectuée en sixième étape recouvre la- surface maximale opposée à la grande face libre du substrat. On soude à cette métallisation 30 (comprenant par exemple une première couche dite d'arrêt, en chrome, et une deuxième couche#en or) un socle 31, par exemple en cuivre. Le socle, ainsi dénommé car il reçoit le dispositif préalablement placé à l'envers, sert à la fois de masse éleetrique et de dissipateur thermique. Cette solution est avantageuse en cas de puissance dissipée relativement importante au niveau de la jonction Schottky, car elle diminue la résistance thermique du dispositif. Dans une deuxième variante de lT.invention, représentée figure 5, la métallisation effectuée en sixième étape prend la forme d'une nmicropoutre" 40 en matériau conducteur déposé suivant un tracé matérialisé dans une résine par un procédé photolithographique, Bien entendu on peut réaliser des diodes Schottky conformes à l'invention en partant d'un substrat dopé P+ revêtu d'une couche dopée P. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de diodes Schottky, comportant un dépôt métallique en contact avec une première région d'un matériau semiconducteur, caractérisé en ce qu il comporte une étape au cours de laquelle on transforme ledit matériau en semi-isolant par un bombardement de particules dans une deuxième région prédéterminée dudit matériau délimitée par une barrière de protection, afin de diminuer la capacité parasite apportée par les conducteurs destinés au raccordement des diodes aux circuits d'utilisation. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites particules sont constituées par des protons. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est du type collectif, étant effectué à partir d'une rondelle de matériau semiconducteur permettant la formation d'une multitude de diode Schottky. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce quil comporte les étapes suivantes - fabrication d'un substrat fortement dopé ; - formation d'une couche superficielle moins fortement dopée que ledit substrat ; - dépôt sur ladite couche d'une barrière protègeant la surface de ladite couche à l'emplacement de ladite première région ; - bombardement de ladite deuxième région par lesdites particules ; - élimination de ladite barrière ; - métallisation de ladite première région - finition comportant la métallisation de la face du substrat opposée auxdites première et deuxième régions. 5. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire de séparation des diodes Schottky. 6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau semiconducteur est constitué par de l'arséniure de gallium, ladite barrière étant constituée par un métal déposé par évaporation. 7. Dispositif semiconducteur, caractérisé en ce qu il comporte une diode fabriquée par un procédé suivant l'une des revendications précédentes. B Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite diode comporte une métallisation recouvrant la totalité des première et deuxième régions, soudée à un socle bon conducteur de la chaleur et de l'électricité. 9. Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que ladite diode comporte une métallisation recouvrant une partie des première et deuxième régions, et formant une micropoutre destinée au raccordement du dispositif à un circuit d'utilisation.