Brevet FR2497405A1 — publié le 19820702

DIODE SCHOTTKY A ANNEAU DE GARDE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne une diode Schottky à anneau de garde et son procédé de fabrication. Les diodes Schottky sont des diodes utilisant comme phé nomène redresseur la barrière de potentiel créée par un contact entre un métal et un semiconducteur faiblement dopé. On s 'intéressera plus particulièrement ici aux diodes Schottky réalisées sur une couche de silicium, couramment une couche épitaxiée formée sur un substrat. Dans de telles diodes, le contact métalsemiconducteur est couramment un contact entre un siliciure du métal et le semiconducteur, le siliciure résultant d'un traitement thermique. L'un des inconvénients de ces diodes est que leur tension de claquage est très faible. Dans l'art antérieur, pour augmenter cette tension de claquage inverse, une solution couramment utilisée a consisté à entourer la zone où la diode Schottky proprement dite est réalisée d'un anneau de garde constitué d'une zone diffusée selon un type de conductivité opposé à celui du substrat, par exemple un anneau de garde de type P dans le cas d'un substrat constitué d'une couche épitaxiée de type N. Néanmoins, quand la température de fonctionnement de telles diodes s'élève jusqu'à des valeurs de 1250C le courant inverse prend des valeurs importantes, et peut atteindre 10 à 20 fois les valeurs correspondantes à 250 C. Un objet de la présente invention est de réduire le courant inverse traversant une diode Schottky à anneau de garde à tension inverse donnée et à température élevée. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit une nouvelle structure de diode Schottky à anneau de garde et un procédé particulier de réalisation d'une telle structure. Une diode Schottky à anneau de garde selon la présente invention dans laquelle la barrière de Schottky existe entre un siliciure d'un métal choisi et une couche de silicium comprend, à la surface de l'anneau de garde, une couche de siliciure de platine. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le métal choisi est du titane mais peut etre tout autre métal couramment utilisé dans la fabrication des diodes Schottky, par exemple du chrome ou du molybdène. Le procédé de fabrication d une diode Schottky selon la présente invention comprend les étapes consistant à - former un anneau de garde à faible niveau du dopage par implantation ou diffusion d'un dopant du second type de conductivité dans une couche de silicium du premier type de conductivité, et ce dans une zone délimitée par un masque d'oxyde; - déposer une couche de platine; - recuire pour former un siliciure de platine dans les ouvertures du masque au-dessus de la zone implantée ou diffusée; - enlever les portions restantes de la couche de platine; - enlever la portion du masque recouvrant la surface de silicium entourée de l'anneau de garde;; - déposer un métal choisi formant directement ou sous forme de siliciure une barrière de Schottky avec le silicium, et achever le processus de fabrication d'une diode Schottky de maniè- re classique. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - les figures 1 à 5 représentent schématiquement des étapes successives du procédé de la présente invention; - la figure 6 illustre schématiquement les caractéristi- ques principales d'une diode Schottky selon la présente invention. De façon générale, on notera que, conformément d l'habitude dans le domaine de la représentation des semiconducteurs, les épaisseurs et dimensions relatives des diverses couches ne sont pas représentées à l'échelle à l'intérieur d'une figure donnée ni méme éventuellement d'une figure à l'autre. Pour les valeurs de ces épaisseurs, on se référera aux connaissances habituelles dans le domaine considéré. Les formes des diverses couches sont également fortement schématiques et, notamment, on ne retrouvera pas aux frontières des diverses couches d'angles droits mais des arêtes relativement arrondies. La figure 1 représente une première étape, classique, de fabrication d'une diode Schottky. Sur un substrat de silicium 1, par exemple du type N, on forme une couche de masquage en silice 2 munie d'ouvertures. Cette surface de masquage reçoit un bombardement d'ions dopants de type de conductivité inverse de celui du substrat, c'est-à-dire P dans l'exemple choisi, par exemple du bore, pour former des zones implantées 3. Un recuit thermique permet de faire pénétrer les atomes dopants de la quantité choisie, ce recuit étant effectué immédiatement ou au cours d'une étape ultérieure de fabrication.L'implantation d'atomes dopants est effectuée sur les zones où le silicium est nu; ou bien, si une couche d'oxyde mince, plus mince que la couche d'oxyde 2, est maintenue dans les zones où est effectuée l'implantation, cette couche d'oxyde est éliminée après implantation pour atteindre finalement une structure du type de celle représentée en figure 1. La figure 2 illustre la première étape spécifique à la présente invention. Au-dessus de la structure représentée en figure 1, est déposée, par exemple par évaporation, une couche de platine 4. Après cela la plaquette semiconductrice est soumise à un traitement thermique pour faire pénétrer le platine dans le silicium au niveau des fenêtres de la couche de masquage pour obtenir, comme cela est illustré schématiquement en figure 3, une couche de siliciure de platine 5 au-dessus de l'anneau de garde, ctest-à-di- re des zones dans lesquelles on a procédé à une implantation. Pendant le recuit thermique servant à assurer la pénétration du platine dans le silicium, ou immédiatement après cette étape, un traitement oxydant est effectué pour former une couche mince d'oxyde de silicium 6 au-dessus du siliciure de platine.Lors d'une étape suivante, la couche de platine 4 restant sur le masque d'oxyde est éliminée, par exemple par immersion dans de l'eau régale. Le but de la couche de silice 6 est essentiellement d'éviter que l'eau régale attaque simultanément le siliciure de platine qui, selon l'invention, doit rester en place. Après cela, on procède aux étapes classiques de fabrication d'une diode Schottky comme l'illustre schématiquement la figure suivante. La figure 4 représente le dépot d'une couche de résine 7 destinée à permettre l'élimination sélective des couches de silice 2 et 6 dans la région cernée par l'anneau de garde et sur une partie au moins de la face supérieure de la couche de siliciure de platine 5. Théoriquement, le masque 7 pourrait être aligné sur la limite de la couche de silice 2 à ltextérieur de l'anneau de garde. Néanmoins, en pratique, en raison des toléran- ces de positionnement et d'attaque, le masque destiné à ouvrir la couche de résine de masquage 7 tombera sensiblement au milieu de l'anneau de garde. Comme l'illustre la figure 5, après enlèvement de la partie centrale de la couche de masquage de silice 2 et d'une portion de la couche de silice mince 6, une couche 8 d'un métal approprié à l'obtention de la diode Schottky souhaitée, par exemple du titane, est déposée à la surface de la plaquette de façon à recouvrir toute la partie interne de l'anneau de garde plus une portion au moins de cet anneau de garde. On procède ensuite comme le représente la figure 6 à un traitement thermique pour former une couche 9 constituée d'un siliciure du métal choisi, par exemple un siliciure de titane, dans la partie interne a l'anneau de garde, après avoir enlevé la partie de la couche 8 en débordement par tout procédé connu par exemple par attaque chimique avant formation du siliciure ou bien par le procédé dit de lift off qui consiste à déposer la couche mé talque 8 sur la couche de résine 7. Bien entendu on aura procédé préalablement ou on procédera ultérieurement aux métallisations nécessaires,#en déposant par exemple d'abord une couche de métal barrière, tel que du tantale, puis une couche de contact proprement dite, par exemple une argenture, cette argenture pouvant être effectuée par voie électrolytique. On a décrit ci-dessus la fabrication d'une diode Schottky individuelle nais, bien entendu, conformément à la pratique courante dans le domaine des semiconducteurs, un grand nombre de diodes identiques seront fabriquées simultanément sur une plaquette de silicium. Les expériences effectuées par la demanderesse ont montré que l'on obtenait bien en prévoyant la couche de siliciure de platine 5 au-dessus de l'anneau de garde 3 les avantages recherchés de la présente invention à savoir une réduction du courant de fuite inverse à température élevée. Pour une diode de structure donnée, par exemple une diode pouvant supporter 60 A de courant direct et 40 V de tension inverse, on obtient sans la couche de siliciure de platine selon l'invention un courant inverse à l250C de l'ordre de 300 mA pour une tension inverse de 40 volts alors que, avec la couche de siliciure de platine selon l'invention, le courant inverse était environ 20 fois plus faible.Les résultats indiqués ci-dessus résultent de moyennes statistiques sur un grand nombre d'échantillons; et, si l'on considère les avantages de la présente invention d'un autre point de vue, on peut diye que, pour une chaîne de fabrication de diodes pour lesquelles on recherche une tenue en tension inverse supérieure à 40 volts quand le courant est de 20 mA, la présente invention permet d'obtenir un meilleur rendement de fabrication. Un autre avantage de la présente invention ressort quand on s'intéresse aux caractéristiques en direct de diodes Schottky à anneau de garde faiblement dopé (1015 à 1016 at/cm3) ce qui est le cas pour les diodes rapides de détection. Avec une diode classique un courant direct de l'ordre de 35 mA correspond habituellement à une chute de tension directe supérieure au volt. Par contre avec la couche de siliciure de platine selon l'invention on tombe à des valeurs de l'ordre de 0,85 V. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits en détail. Elle en englobe les diverses variantes et généralisations incluses dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS I. Diode Schottky a anneau de sarde dans laquelle la bar rière Schottky existe entre un siliciure (9, d'un métal choisi et une couche de silicium (1); caractérisée en ce que la surface de l'anneau de garde ~3) es recou#e-t# d#'#-t- silici- e de platine (5). 2. Diode Schottky selon la revendication 5 caractérisée en ce que le métal choisi est du titane. 3. Diode Schottky selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre plusieurs couches mé- talliques de prise de contact recouvrant la surface de la couche de siliciure du métal choisi et au moins une partie de la couche de siliciure de platine. 4. Procédé de fabrication d'une diode Schottky à anneau de garde, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes a) former un anneau de garde (3) par implantation d'un dopant du second type de coaductivité dans une couche de silicium (1) du premier type de conductivité dans une zone délimitée par un masque d'oxyde (2); b) déposer une couche de platine (4); c) recuire pour former un siliciure de platine (5) dans les ouvertures du masque au-dessus de la zone implantée; d) enlever les portions restantes de la couche de platine; e) enlever la portion du masque recouvrant la surface de silicium entourée par l'anneau de garde; ; f) déposer un métal choisi (8) formant, directement ou sous forme de siliciure, une barrière Schottky avec le silicium et achever le processus de fabrication de manière classique 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lors de l'étape c), il est formé une couche d'oxyde de silicium (6) au-dessus du siliciure de platine et en ce que, lors de l'étape e), une partie périphérique interne de cette couche d'oxyde est enlevée. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le métal choisi est du titane.