Brevet FR2471050A1 — publié le 19810612

I La présente invention concerne un dispositif semi-conducteur à effet de champ, et plus particulière- ment un dispositif semi-conducteur à effet de champ se composant d'une couche d'un semi-conducteur ayant une résistivité relativement élevée comme un type P-, N ou I et une couche active du type N adjacente à la couche du semi- conducteur faite du même matériau que le semi-conducteur, et servant de canal, une cathode et une anode disposées à une distance prédéterminée à la surface de la couche active et un moyen pour faire varier le courant d'électrons s'écoulant à travers la couche active, en imprimant une tension entre la cathode et l'anode afin de faire varier le courant à travers la couche active, la cathode étant en contact ohmique avec la couche active. Parmi les dispositifs semi-conducteurs du type indiqué ci-dessus, on peut mentionner un type à trois bornes tel qu'un type à jonction, un type MIS (semi- conducteur isolé au métal) et un type MES (semi-conducteur en métal), et un type à deux bornes comme une diode Gunn du type planar. Les problèmes décrits ci-après se présentent dans chacun des types indiqués ci-dessus, mais pour la facilité de la description, on se réfèrera, comme exemple typique,à une diode Gunn du type planar. Comme cela est décrit dans un article de Masakazu Shoji intitulé "Improvement of Reliability of Gunn Diodes', Proceedings of the IEEEFévrier 1969, pages 250 and 251, dans une diode Gunn du type planar, on utilise, pour la couche active du canal, des composés semi-conducteurs des groupes III à V comme le gallium- arseniure et l'indium-phosphore, et une cathode et une anode sont connectées à la couche active du canal par un contact ohmique, la cathode et l'anode étant placées à un espacement défini sur la couche active. Cette diode Gunn présente généralement la caractéristique selon laquelle, lors de l'application d'une tension de polarisation entre l'anode et la cathode, le courant augmente proportionnellement à la tension appliquée quand le champ est faible, mais tandis que le champ dans la couche active augmente au-delà du seuil pour un effet Gunn de l'ordre de 3,5 KV/cm, le courant se sature avec une oscillation instantanée de courant. Le mécanisme de l'oscillation ci-dessus peut s'expliquer comme suit: un cycle de lbscillation correspond (i) à une nucléation du domaine de Gunn autour de la zone de la cathode, (ii) à son transit à travers le canal et (iii) à sa disparition autour de la zone de l'anode. Une répétition du cycle ci-dessus est le changement oscillatoire du courant à la sortie sous forme d'un courant de sortie à haute fréquence. Comme l'impédance du domaine de Gunn est forte de façon inhérente, le courant à travers le canal diminue avec la nucléation du domaine de Gunn et ce niveau inférieur du courant (niveau des vallées) est maintenu jusqu'à ce que le domaine de Gunn diminue; c'est-à-dire que le courant augmente jusqu'au niveau saturé précédent à l'instant o le domaine de Gunn disparaît autour de la zone de l'anode. Si une diode de Gunn est polarisée juste en dessous du seuil (juste en dessous du niveau de courant saturé) pour l'effet Gunn, une entrée d'une impulsion de déclenchement, pouvant augmenter le champ dans la couche active au-delà du champ de seuil pour l'effet Gunn, produira le domaine de Gunn. Le fonctionnement ci-dessus en mode de déclenche- ment d'une diode de Gunn peut accomplir une certaine régénération de l'impulsion utilisable dans un dispositif de traitement de signaux numériques. Si une diode de Gunn est polarisée à une valeur si élevée que le champ dans le canal actif est au-dessus du champ de seuil pour l'effet Gunn, la diode fonctionne comme un oscillateur d'onde continue. Dans la description ci-dessus, le fonctionnement en mode de déclenchement et le fonctionnement en mode d'oscillation continuesont expliqués pour une diode de Gunn. Pour ces deux modes de fonctionnement, le courant à haute fréquence à la sortie est obtenu par la différence des niveaux de courant entre le niveau de courant saturé et le niveau de courant des vallées ci- dessus mentionné. Le rapport de la différence ci-dessus entre les deux niveaux de cuurant au niveau de courant saturé lui-même est ppelé le rapport de chute de courant. Cependant, une diode Gunn planar traditionnelle a une sortie à haute fréquence plus faible en comparaison avec la valeur théorique et par ailleurs, son spectre de fréquence contient une fraction considérable de bruit. Par ailleurs, la tension de poladsation nécessaire pour l'effet Gunn est plus importante que la valeur à laquelle on peut s'attendre selon la théorie, et cette tension de polarisation trop importante peut provoquer un phénomène de brûlure autour de l'anode, en particulier entre l'anode et la couche active située juste en dessous. On notera que les écarts caractéristiques ci-dessus mentionnés d'une diode Gunn du type planar traditionnelle par rapport aux caractéristiques théoriquement attendues, deviennent encore plus importants pour un fonctionnement avec polarisation en courant continu en comparaison au cas d'un-fonctionnement à polarisation pulsée. Pour cette raison, on s'attendait à ce qu'une telle diode de Gunn soit utile comme élément à haute fréquence opérant à de hautes fréquences supérieures aux fréquences des micro-ondes, mais elle est difficiLe à utiliser dans la pratique. DiveLms analyses ont été faites pour résoudre ces problèmes et les deux phénomènes qui suivent ont été notés. Selon le premier phénomène, lors de l'application d'une tension entre l'anode et la cathode, un domaine stable de Gunn reste autour de la zone de l'anode, là o des électrons s'écoulent de la couche de canal actif du type N à la zone N+ sous l'anode o les électrons se concentrent. La production d'un tel phénomène est indiquée par Shinya Hasuo et autres dans l'article intitulé "Influence of Carrier Diffusion on an Anode Trapped Domain Formation in a Transferred Electron Devicell I.E.E.E. Transaction Electron Devices, ED-23, 1976, pages 1063-1069. La production de ce phénomène signifie une augmentation de la résistance interne du dispositif. Selon l'autre phénomène, la couche de charge spatiale d'une région de transition NN ou NP ou NI, formée entre un substrat semi-isolant et une couche active par dessus, lorsqu'une tension de polarisation normale, est imprimée entre l'anode et la cathode, a tendance à augmenter. Plus particulièrement, à proximité de l'anode, là ou le flux électrique croise l'interface de la couche active au substrat semi-isolant, il se forme une couche de charge spatiale chargée de façon positive consistant en donneurs seuls, du côté de la couche active de la région de transition, tandis que du côté du substrat semi-isolant, il se forme une couche de charge spatiale chargée de façon négative. La cause de laproduction d'une charge spatiale négative du côté du substrat semi-isolant faisant face à la charge spatiale positive du côté de la couche active est naturelle dans le cas d'une combinaison NP pour la structure couche active-substrat semi-isolant, parce que la polarisation entre l'anode et la cathode a pour résultat l'application d'une polarisation inverse sur la jonction NP à proximité de l'anode, là o le flux électrique envahit le substrat semiisolant. Mais si le substrat semi-isolant est du type N ou I, la cause de la production de la charge spatiale négative dans le substrat semiisolant n'est pas nécessairement directe. On peut expliquer la tendance à une charge négative d'un substrat du type N ou I, par l'existence de centres piégeant les électrons contenus dans un cristal réel, et ce phénomène de la charge négative dans des substrats a été décrit par T. Itoh et autres dans l'article intitulé "Interface Effects on Drain Current Instabilities in GaAs MESFETs with Buffer Layer", Digest of Technical Papers, 11 ème conférence sur les dispositifs à l'état solide, Tokyo, 1979, pages 85 et 86. Pour cette raison, un certain nombre des électrons envahissant le substrat semi-isolant peuvent être piégés par la couche de charge spatiale formée dans le substrat semi-isolant. La croissance ci-dessus de la charge négative du coté substrat semi-isolant favorise la croissance d'une charge spatiale positive du côté couche active situé en face. Pour cette raison, la résistance interne du dispositif augmente. Ce dernier phénomène rend plus étroit le trajet d'écoulement des électrons dans la couche active près et en dessous de l'anode, favorisant ainsi une augmentation de la résistanoeinterne de la couche active. Du fait de la présence concurrente de ces deux phénomènes, toute la couche active à proximité de l'anode devient une couche de charge spatiale, ainsi même si la tension imprimée entre l'anode et la cathode devient supérieure, son incrément contribue simplement à la croissance de la couche de charge spatiale avec pour résultat qu'il devient impossible d'empêcher une- augmentation rapide du champ dans la couche active, et ainsi de réaliser un état de déplacement d'électrons suffisamment accélérés. Pour cette raison, la valeur de saturation du courant prélevé à l'extérieur est limitée. En même temps, la croissance de cette couche de charge spatiale augmente extrêmement le champ à proximité de l'anode, provoquant ainsi une rupture ultime du dispositif. En conséquence, la présente invention a pour objet principal un dispositif semi-conducteur à effet de champ pourvu d'une couche active formée sur un substrat semi- isolant, pouvant servir de canal et pouvant augmenter le courant à haute fréquence à la sortie, par rapport à un dispositif selon l'art antérieur. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ permettant d'utiliser efficacement la couche active même à une forte intensité du champ. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ ne pouvant se rompre même en fonctionnant à une inbnsité de champ en courant continu très forte. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ ayant une gamme dynamique plus large qu'un dispositif selon l'art antérieur. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ dont la dimension puisse être diminuée par élimination d'un domaine de Gunn à champ électrique de forte intensité, formé à proximité d'une anode. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ permettant de produire une oscillation par effet Gunn, qu'il soit attaqué par un courant continu ou par une impulsion. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ permettant de former un oscillateur de micro-ondes opérant à de plus hautes fréquences qu'un dispositif selon l'art antérieur. La présente invention a pour autre objet un dispositif semi-conducteur à effet de champ pouvant former un oscillateur à micro-ondes capable de fonctionner à une fréquence souhaitée avec une tension d'attaque inférieure à celle d'un dispositif selon l'art antérieur. Selon l'invention, on prévoit un dispositif semi- conducteur à effet de champ du type comprenant une couche semi-isolante composée d'un matériau semi-conducteur ayant une résistivité relativement élevée, une couche active de conductivité du type N contiguë à la couche semi-isolante et faite du même matériau que le matériau semi-conducteur, la couche active de conductivité du type N servant de canal, une cathode et une anode disposées sur une surface de la couche active avec une distance prédéterminée entre elles, la cathode étant en contact ohmique avec la couche active, uw.tension étant appliquée entre l'anode et la cathode pour provoquer une variation du courant d'électrons s'écoulant à travers la couche active, et selon l'invention, il y a de plus une région de conductivité du type P, d'un type différent de celui de la couche active, la région du type P s'étendant à partir d'une surface de la couche active en dessous de lanode jusque dans la couche active, sur une profondeur prédéterminée. La couche semi-isolante est du type Ni, P ou-I et la région de conductivité du type P atteint ou pénètre dans la couche semi-isolante. Une jonction PN formée entre la couche active et la région de conductivité du type P est formée pour accepter facilement les électrons provenant de la cathode, c'est-à-dire se déplaçant dans une direction tendant à diminuer la concentration des électrons autour de l'anode par recombinaison électron-trou, afin qu'il soit possible d'empêcher une croissance d'une couche de charge spatiale et d'empêcher l'augmentation de la résistance interne provoquée par une tension de polarisation imprimée entre l'anode et la cathode. Tant que la région de. conductivité du type P est formée à une profondeur telle que les trous dans cette région du type P puissent se diffuser jusqu'à l'interface entre la couche active et la couche semi- isolante à travers la partie de la couche active en dessous de la région du type P, une région de la couche de semi-conducteur qui est chargée de façon négative au moment de l'application de la tension de polarisation peut être neutralisée par les trous. Pour cette raison, la région du type P peut se terminer à une courte distance de l'interface entre la couche active et la couche semi- isolante, ou atteindre cette interface, ou pénétrer dans l'interface. Avec cette construction, les défauts ci-dessus décrits de l'art antérieur peuvent être éliminés. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une coupe montrant un mode de réalisation du dispositif semi-conducteur à effet de champ selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan du dispositif représenté sur la figure 1; - la figure 3 est un graphique.montrant les courbes tension-courant du dispositif selon l'invention et d'un dispositif selon ltart antérieur; - la figure 4 est un graphique montrant la relation entre la longueur de la région du type N de la couche active du dispositif semi-conducteur selon l'invention et la valeur du courant de sortie à la saturation; - les figures 5a et 5b montrent des formes d'ondes d'entrée et de sortie du dispositif semi-conducteur selon l'invention; - les figures 6, 7 et 8 montrent d'autres modes de réalisation de l'invention, respectivement; - les figures 9a et 9b sont des graphiques montrant respectivement les courbes tension-courant du dispositif selon l'invention et d'un dispositif selon l'art antérieur; et - la figure 10 est une coupe montrant une autre modification du dispositif semi-conducteur à effet de champ selon l'invention. En se réfèrant maintenant aux dessins joints, la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif semi-conducteur à effet de champ selon l'invention, et plus particulièrement une diode Gunn du type planar. Le dispositif semi-conducteur 10 qui est illustré comprend un substrat semi-isolant de forte résistance 11 du type N-, P ou I, composé d'un cristal en masse d'un composé de gallium-arseniure dopé de chrome. Sur le substrat semi-isolant 11 se trouve une couche active 14 formée par une technique de croissance par épitaxie en phase vapeur, et elle est composée d'un cristal du type gallium-arseniure dopé de silicium, pour servir de canal. La concentration en électrons est de l'ordre de 1015 _ 1017 cm 3 et l'épaisseur de la couche active est de l'ordre de 0,1 - 2,0 x 10 4cm. Quand elle est formée par lanéthode de croissance en phase vapeur, la couche active 14 se forme sur toute la surface du substrat 11 et elle est ensuite enlevée par attaque, à l'exception d'une partie sur- laquelle doit être formé un dispositif selon l'invention. En conséquence, la couche active 14 représentée sur la figure 1 a la forme d'une structure mesa. Des ions de beryllium sont alors implantés dans une partie o une anode doit être formée sous une tension d'accélération de 100 keV et à une dose de 5 x 104 cm-2 Alors, le substrat est recuit à 700WC pendant 20 minutes afin de former une région 16 du type P qui s'étend de la surface principale dans le substrat semi- isolant 11 à travers la couche active 14. Dans ce cas, la concentration de crête des trous dans la région 16 du type P est de 2 x 1019cm 3. On comprendra qu'il n'est pas nécessaire que la région 16 du type P pénètre profon- dément dans le substrat 11 et qu'il est simplement suffisant qu'elle atteigne la surface du substrat 11. Même avec cette dernière construction, il est possible d'empêcher la formation d'une couche de charge spatiale chargée négativement. Par ailleurs, dans certains cas, il n'est pas nécessaire que la région 16 du type P atteigne la surface du substrat semi-isolant. Ainsi, tant que la surface du substrat semi-isolant est présente dans la longueur de diffusion des trous, les trous injectés dans une partie de la couche active 14 entre la région 16 du type P et le substrat semi-isolant 11 atteindront le même niveau, neutralisant ainsi la région chargée de façon négative. Alors, un alliage de Au-Ge-Ni est déposé pour former une cathode 18 et une anode 19. L'anode 19 est formée dans la région 16 du type P de façon à ne pas s'étendre au-delà d'elle tandis que la cathode 18 est formée sur la surface principale en un point qui est espacé de l'anode 19, d'une distance prédéterminée, par exemple de 55 x 10 4cm. Alors, l'alliage déposé est fritté pendant 10 secondes à5C00C pour former des régions de contact 20 et 21 de forte concentration en dessous des régions de cathode et d'anode 18 et 19, respectivement. La distance entre la cathode 18 et la région 16 du type P (jonction PN) ainsi formée, c'est-à- dire la longueur 1 de la région du type N est, par exemple, de 40 x 104cm et la largeur de la couche active 14 est de 40 x 1074 cm, par exemple. Comme la région 16 du type P est formée en dessous et près de l'anode 19, en d'autres termes, comme une partie ayant une forte concentration en accepteurs est formée, les électrons s'écoulant de la cathode peuvent facilement être régulièrement absorbés selon la région du type P. En d'autres termes, les électrons se recombinent aixtroutà proximité de la région 16 du type P ou s'écoulent dans la région du type P pour atteindre l'anode 19. En conséquence, il est possible d'empêcher le domaine de Gunn à champ élevé de rester à la partie située en dessous et près de l'anode 19, afin de ne pas augmenter la résistance interne du dispositif, contrairement à l'art antérieur. Par ailleurs, comme la région 16 du type P atteint le substrat semi-isolant en dessous de la couche active, l'interface du substrat semi-isolant ne peut être charge de façon négative comme dans une construction selon l'art antérieur. Cela empêche efficacement une augmentation de la résistance provoquée par la couche de charge spatiale entre le substrat semi-isolant 11 et la couche active 14 en une partie située en dessous et à proximité de l'anode 19. Quand-on empêche, à la façon ci-dessus, le domaine de Gunn à champ élevé de rester en une partie située en dessous et à proximité de l'anode, le niveau du courant de saturation augmente presque à la valeur théorique, avec pour résultat que, quand on utilise le dispositif semi-conducteur en mode oscillant, le courant à haute fréquence de sortie peut être accru, ce qui améliore l'efficacité de courant. Ainsi, le taux de la chute de courant qui est exprimé par le rapport du niveau de courant de saturation à la différence entre le niveau de courant de saturation (courant de crête) et un courant de vallée augmente. - Dans la vue en plan du dispositif semi-conducteur de la figure 2, avec la construction selon l'art antérieur, le trajet de courant est élargi à proximité de l'anode comme cela est représenté en pointillés. En adoptant cette structure s'élargissant, cela diminue un risque d'une collision directe avec l'anode du domaine de Gunn à champ élevé allant de la zone de la cathode, ce qui empêche une rupture de l'anode. Ce phénomène est révélé dans un article de M. Shoji et autres, intitulé "Improvement of Reliability of Gunn Diodes", Proceedings of I.E.E.E. Février 1969, Pages 250 - 251. Au contraire, selon l'invention, comme l'anode 19 est formée à la surface de la région 16 du type P et que le domaine de Gunn se déplaçant disparaît avant d'atteindre la Do région du type P, il n'est pas nécessaire de prévoir un moyen pour empêcher la collision directe du domaine de Gunn à champ élevé comme dans une construction selon l'art antérieur. En conséquence, la forme du dispositif peut être proportionnée comme cela est indiqué par les traits pleins sur la figure 2, pour miniaturiser ainsi le dispositif 10. Le dispositif semi-conducteur à effet de champ 10 ainsi obtenu a les courbes tension-courant représentées en a et b sur la figure 3, la courbe a montrant le cas o une tension continue de polarisation a été appliquée entre l'anode 19 et la cathode 18 du dispositif semi-conducteur 10, tandis que la courbe b montre le cas o une tension pulsée de polarisation ayant un gradient de montée de l'ordre de 20 V/20 ns, et une fréquence de récurrence de 100 kHz, a été imprimée entre l'anode et la cathode. La figure 3 montre également les courbes tension-courant c et d d'un dispositif semi-conducteur à effet de champ selon l'art antérieur, ne comportant pas la région 16 du type P, la courbe c montrant le cas o une tension continue de polarisation a été imprimée entre les électro- des, tandis que la courbe d montre un cas o la même ten- sion pulsée de polarisation que celle décrite ci-dessus a été imprimée entre les électrodes. Comme on peut clairement le voir sur la figure 3, les courbes a et b selon l'invention présentent un courant bien plus important que les courbes c et d avec le dispositif semi-conducteur à effet de champ selon l'art antérieur n'ayaripas la région du type P, et la différence du courant à haute fréquence de sortie (diffé- rence entre les niveaux des courants de saturation Pas, Pbs et les courants des valLées Pav, Pbv, c'est-à-dire (Pas-Pav) et (Pbs-Pbv)), entre la condition de polarisa- tion en courant continu et la condition de polarisation pulsée n'est pas très importante et la valeur du courant à haute fréquence de sortie est raisonnablement égale à la valeur théoriqueque le dispositif semiconducteur soit attaqué par un courant continu ou une impulsion. Par ailleurs, dans le cas de l'attaque en courant continu, il était difficile de forcer un dispositif selon l'art antérieur à osciller, tandis qu'avec le dispositif semi- conducteur selon l'invention, il est facile de le forcer à osciller soit avec un courant continu ou avec une attaque pulsée. De plus, la tension de seuil de l'oscillation peut être fortement réduite par rapport à l'art antérieur, et cependant le courast à hmte f6quce ee sOE4ie peut Otre foetment anê Uré. 24-710500 L'analyse des courbes de différents pointsde vue, montre que la différence de la valeur du courant de saturation, (le courant à'.la tension de seuil) dMe à la présence ou à l'absence de l'augmentation de la résistance dûe à la présence et à l'absence du domaine de Gunn à champ électrique élevé qui apparaît à proximité de l'anode d'un dispositif semi- conducteur selon l'art antérieur, est représentée par la différence entre les courbes b et d et que la diminution de la valeur du courant de saturation provoquée par l'action combinée du phénomène décrit ci-dessus et d'une couche de charge spatiale formée entre le substrat semi-isolant et la couche active est représentée par la différence entre les courbes a et c. La figure 4 montre une courbe des valeurs du courant de saturation quand la distance 1 (appelée ci-après longueur de la région du type N) entre la cathode 18 et la région 16 du type P dans la couche active 14 du dispositif semi-conducteur ci-dessus 10 varie. La tension continue de polarisation imprimée entre l'anode 19 et la cathode 18 à ce momentest la tension correspondant à la valeur du courant de saturations Comme on peut le noter sur la figure 4, la valeur du courant de saturation est sensiblement constante jusqu'à ce que la longueur 1 de la région du type N soit réduite à environ 24 X 10-4 cm, et la valeur du courant de saturation ne dépend pas de la longueur 1 de la région du type N, c'est-à-dire la distance entre les électrodes, et ce niveau du courant de saturation est dominé par la saturation à la vitesses des électrons pour le champ de seuil de l'effet Gunn, c'est-à- dire que la propriété intrinsèque de la couche active du type N donne le niveau de la saturation du courant. Cependant, quand la longueur 1 de la région du type N diminue encore, - 35 la valeur du courant de saturation augmente rapidement. On peut supposer qu'il se produit ce qui suit dans la couche active 14. Plus particulièrement, si la longueur 1 de la région du type N est plus importante qu'environ 24 X 10 4 cm, le courant de saturation de sortie est sensiblement constant. En conséquence, dans cette région, les trous sont forcés à s'injecter dans la couche active du type N par la tension imprimée entre la cathode et l'anode 18 et 19 et ilsse déplacent vers la cathode mais diminuent avant d'atteindre la cathode 18;.ils n'ont donc pas d'influence sur le courant de saturation, parce que la saturation du courant dans la couche active se produit à la partie de cette couche du côté cathode,que les trous injectés à partir du côté anode n'atteignent pas. Ce fait peut être prouvé par les formes d'onde d'entrée-sortie représentées sur les figures 5a et 5b. Ainsi, quand une tension pulsée positivedadéclenchement,comme on peut le voir sur la figure 5a, est appliquée à l'anode 19 en superposition sur le niveau de polarisation en courant continu, on peut obtenir la forme d'onde de courant de sortie représentée sur la figure 5b. Cette forme d'onde de courant de sortie à haute fréquence montre que le domaine de Gunn produit à proximité de la cathode au moment de l'application de la tension pulsée de déclenchement, se déplace vers l'anode et que le domaine diminue sans perturber la forme d'onde même en présence d'un grand nombre de trous. L'amplitude de la chute de courant associée à la maturation des domaines de Gunn est de l'ordre de 4mA. La diminution pulsée du courant est de l'ordre de 30% du niveau de saturation, en effet le rapport de la chute de courant est de l'ordre de 30% ce qui est satisfaisant pour un fonctionnement avec polarisation en courant continu. Quand la longueur 1 de larégion du type N est plus courte que 24 X 10-4 cm, le courant de saturation commence à augmenter graduellement, c'est-àdire exponentiellement. Cela signifie qu'avec une longueur de la région du type N plus courte qu'environ 24 X 10-4cm, on peut considérer que les trous dans la région 16 du type P se déplacent à travers la région du type N et atteignent la cathode 180 Cela signifie que l'on peut considérer quela courbe a de la figure 4 peut être modifiée pour la courbe b en pointillés en diminuant la quantité d'impureté dopée dans la région du type P ou en augmentant la quantité d'impureté dopée dans la région du type N 14a. Cela signifie qu'il est possible de miniatu- riser le dispositif semi-conducteur à effet de champ pour obtenir un dispositif semi-conducteur de petites dimensionspouvant être utilisé comme -un oscillateur de micro-ondes à haute tension. Bien que dans le mode de réalisation qui précède, une couche active du type N utilisée comme canal ait été formée directement sur un substrat semi-isolant, un substrat semi-isolant composé de GaAs, par exemple, contient généralement une grande quantité de chrome et des défautsDsa qualité ntest donc pas excellente. En conséquence, une dispersion des électrons est provoquée par des défauts du réseau ou des ions d'impureté, il y a donc une tendance à une diminution de la mobilité des électrons qui se déplacent à proximité de l'interface entre la couche active et le substrat isolant. En conséquence,il est avantageux de former une couche semi- isolante de très bonne.qualité, ou une couche tampon 30 sur le substrat semi-isolant 11, composée d'un cristal en masse de GaAs dopé de chrome. La couche tampon 30 peut être du type N, P ou I, et il est préférable qu'elle ait une concentration en électrons ou trous de moins de 1014cm 3O Par exemple, cette couche tampon de forte résistivité peut être formée par technique de croissance en phase vapeur par épitaxie. A ce moment, il faut prendre soin que GaAs ne contienne pas ou peu d'impurete, Tandis que le mode de réalisation ci-dessus a été décrit en terme d'un dispositif semi-conducteur à effet de champ à deux bornes, on comprendra qu'elle s'applique également à un dispositif semi-conducteur à trois bornes ayant une électrode de commande. Les figures 7 et 8 illustrent de telles modifications, la première d'entre elles montrant un transistor à effet de champ du type MES ou à jonction, la seconde montrant un transistor à effet de champ du type MIS. Ces transis- tors sont semblables à celui de la figure 1 à l'exception que sur la figure 7, une électrode de commande 35 est prévue et que am la figure 8, une électrode de commande 38 est prévue sur une pellicule isolante 37. Dans le cas du type à jonction, l'électrode de-commande est prévue sur la région du type P qui ne se trouve que dans la surface en dessous de l'électrode de commande. Les courbes tension-courant de tels transistors à effet de champ à trois bornes sont représentées sur la figure 9a tandis que la figure 9b montre les courbes tension-courant d'un dispositif semi-conducteur traditionnel à trois bornes n'ayant pas la région du type P autour de l'anode. Ces courbes ont été obtenues pour des transistors à effet-de champ à canal du type N, o l'épaisseur de la couche active était de 0,5 >I, la concentration en donneurs de 8,2 X 1016cm-3, la distance entre la cathode 18 (c'est-à-dire la source dans le cas d'un transistor à effet de champ à canal du type N) et la région 16 du type P. de 16 l, en utilisant la tension VGS entre l'électrode de commande 35 (porte dans le cas d'un transistor à effet de champ du type N) et la cathode 18 (source) comme paramètre. Sur les figures 9a et 9b, l'axe des abscisses représente la tension VDS entre l'anode 19 (drain dans le cas d'un transistor à effet de champ à canal du type N) et la cathode (source), tandis que l'axe des ordonnées représente le courant de sortie ID en mA O Une comparai- son de ces courbes montre quele dispositif semi-conduc- teur a une plus forte transconductance et une plus large gamme dynamique qu'undispositif selon l'art antérieur. Quand la présente invention est appliquée à un dispositif semi-conducteur à effet de champ à trois bornes du type à jonction ou à une construction du type MES, les trous injectés de la région du type P peuvent s'écouler jusqu'à l'électrode de commande 35. Cela peut être empoché en interposant un isolant37enrte l'électrode de commande 35 et la couche active 14 ou en diminuant la concentration en accepteurs dans la région du type P. On comprendra que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et qu'elle s'applique à divers types de transistors à effet de champ comme du type à jonction, du type MIS ou du type MES à trois bornes. Bien que dans lesmodesde réalisation qui précèdent, la couche active ait été tirée par une technique en phase vapeur sur le substrat semi-isolant, comme on peut le voir sur la figure 10, il est également possible de former une couche active 41 du type N ayant une concentration en électrons de 1 x 1015_3 X 1017cm 3 sur la couche semi-isolante 40a, en implantant des ions d'un donneur tel que du silicium, dont le substrat semi-isolant 40 a une tension d'accélération de 200 KeV, puis de former une région 42 du type P ayant une concen- tration de crête de l'ordre de 1 X 1019cm en implantant des ions d2un accepteur tel que du beryllium, dans une partie choisie de la couche active 41, à une tension d'accélération de 100 keV, puis de former une cathode 44 sur la couche active 41 sur la surface principale du substrat 40, et une anode 45 sur la région 42 du type P0 Si on le souhaite, une électrode de commande 46 peut également être formée, directement sur la couche active 41 ou avec interposition d'une couche isolante. LVimplan- tation d'ions peut être accomplie par une ou plusieurs étapes. Le mode de réalisation modifié et représenté sur la figure 10 présente les mêmes avantages que ceux des modes de réalisation qui précèdent. Dans les modes de réalisation ci-dessus décrits, l'anode était formée de façon à ne pas s'étendre au-delà du pourtour de la région 16 du type P. Cependant, l'anode peut s'étendre jusqu'à la région du type N au-delà du pourtour de la région du type P tant que la chute de tension dans la région du type N en dessous de l'anode ainsi échelonnée, est plus petite que celle (environ 1 volt) à la jonction PN entre la région du type P et la région du type N. L'étendue de profondeur de l'anode doit être inférieure à-3 O Comme on l'a décrit-ci-dessus, dans le dispositif semiconducteur à effet dd champ selon l'invention, la présence du domaine de Gunn à champ élevé à proximité de l'anode et la formation d'une couche de charge spatiale entre la couche active et la couche semi-isolante peuvent être efficacement empêchées, ce qui augmente le courant de sortie. Par ailleurs, il est possible d'utiliser, à une haute fréquence, la couche active, même à une forte intensité du champ, ce qui permet d'éviter une rupture du champ continu élevé. De plus, il est possible non seulement de rendre plus large la gamme dynamique par rapport à un transistor à effet de champ selon l'art antérieur, mais également de faire fonctionner le dispositif sous forme d'un oscillateur, du fait de l'effet Gunn aussi bien pour une attaque pulsée que pour une attaque en courant continu à une plus basse tension. Par ailleurs, selon l'invention, il est possible de miniaturiser le dispositif semi-conducteur afin de construire.ainsi un oscillateur de micro-ondes pouvant fonctionner à une plus forte fréquence avec une plus petite dimension qu'un dispositif selon l'art antérieur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple0 En particulier, elle comprend tous les moyens-constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S Dispositif semi-conducteur à effet de champ du type comprenant une couche semi-isolante composée d'un matériau semi-conducteur ayant une résistivité relative- ment élevée, une couche active de conductivité du type N formée contiguë à la couche semi-isolante et faite du même matériau que ledit matériau semi-conducteur, ladite couche active du type N servant de canal, une cathode et une anode disposées sur une surface de ladite couche active avec une distance prédéterminée entre elles, ladite cathode étant en contact obmique avec ladite couche active, une tension étant appliquée entre leanode et la cathode pour faire varier le courant d'électrons se déplaçant à travers ladite couche active, caractérisé par une région de conductivité du type P, d'un type différent de conductivité que la couche active, ladite région de conductivité du type P s'étendant à partir d'une surface de ladite couche active en dessous de ladite anode dans ladite couche active, sur une profondeur prédéterminée. 2. Dispositif semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour faire varier le courant d'électrons se compose d'une porte disposée à la surface de la couche active précitée entre la cathode précitée et l'anode précitée. 3. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région de conduction du type P s'étend afin d'atteindre le substrat semi-isolant précité0 4. Dispositif semii-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région de conductivité du type P précitées?étend afin d'atteindre une interface entre la couche active précitée et le substrat semi-isolant précité. 5. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région conduc- tricedu type P précitéen'est formée que dans la couche active précitéeo 6. Dispositif semi-conducteur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la couche semi-isolante précitée comprend un substrat semi-isolant. Dispositif semi-conducteur selonla revendica- tion 1, caractérisé en ce que la couche semi-isolante précitée se compose d'un cristal en masse de gallium- arsenic dopé de chrome. 8. Dispositif semi-conducteur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la couche semi-isolante précitée comprend une partie du substrat semi-isolant précité et en ce que la couche active précitée est formée en implantant des ions d'une certaine impureté dans ledit substrat semi-isolanto