FR 2017385 A1 19700522 FR 6930206 A 19690904 69 30206 -î- 2017385 L'invention ooncerne un dispositif semiconductetir contenant un corps semiconducteur comportant au moins une jonction entre des parties constituées par deux composés semiconducteurs différents; l'invention a trait, par ailleurs, à des procédés de fabrication 5 de ce dispositif semiconducteur. Une jonction entre deux substances semiconductrices différentes, dans un corps semiconducteur est dénommée "hétéro-jonction1* pour la distinguer d'une jonction entre deux parties en une même substance semiconductrice, dopées différemment. Dans des disposi-10 tifs semiconducteurs comportant une telle hétéro jonction, on peut mettre avantageusement à profit la différence qui existe entre les matériaux adjacents, quant à leurs propriétés électriques et/ou optiques provenant, par exemple d'une différence de largeur de bandes. 15 Lors de l'utilisation de dispositifs semiconducteurs connus,du genre envisagé, il peut se produire, surtout à des températures élevées, des instabilités qui peuvent être imputées à la contamination par diffusion d'éléments de l'un des composés dans l'autre et inversement. 20 Par ailleurs, la fabrication de dispositifs semiconducteurs connus, du genre envisagé est assez compliquée. On élabore en premier lieu un cristal de l'un des composés, qu'on applique ensuit© sur le cristal de l'autre composé. Au cours de cette opération les composés sont dopés. Les circonstances différentes dans lesquelles 25 les deux composés sont réalisés sont liées à la différence de propriétés de ces composés. De ce fait, la température et la pression lors de la préparation, ainsi que l'appareillage dans lequel se fait la préparation, doivent être différents pour les deux composés. De plus, il est généralement difficile d'éviter des conta-30 minations indésirables notamment de l'un des composés par des éléments ou des éléments dopants de l'autre composé et inversement L'invention a notamment pour but de fournir un dispositif semiconducteur ne présentant pas les inconvénients précités et pouvant être élaboré de façon simple 0 35 Lfinvention repose sur l'idée d'utiliser une jonction entre des parties qui, aux températures de préparation et d'utilisation peuvent être en équilibre du point de vue thermodynamique, de sorte que les deux parties ne se contaminent pas mutuellement . Un dispositif semiconducteur du genre spécifié ci-dessus, con-40 forme à l'invention, est caractérisé en ce que les composés semi- bad original 69 30206 -2- 2017385 conducteurs sont constitués par les deux mêmes éléments en ce qu'ils diffèrent quant au rapport stoéchiométrique de leurs éléments et en ce qu'ils forment ensemble un système stable du point de vue thermodynamique» 5 le dispositif semiconducteur conforme à l'invention offre l'a vantage qu'il peut être fabriqué en un petit nombre d'opération du fait que des cristaux des deux composés peuvent se former pendant une même étape de préparation. Du fait que les deux parties sont en équilibre du point de vue 10 thermodynamique, on évite l'apparition de modifications irréversibles provoquées par le dopage, à l'aide d'éléments du composé situé de l'autre côté de l'hétérojonction. De ce fait, on peut admettre des températures de fonctionnement situées au-dessus de la limite à laquelle peut se produire 15 la diffusion. On a ainsi, d'une part, la possibilité d'atteindre des températures de fonctionnement relativement élevées; d'autre part, on n'est pas spécialement forcé de choisir des composés ayant un point de fusion élevé. On obtient un système très stable du point de vue thermodyna-20 mique, avec une forme de réalisation du dispositif semiconducteur conforme à l'invention, selon laquelle les composés semiconducteurs présentent des différences quant à leurs rapports stoéchiométrique s, ces différences étant constituées par le fait que l'un des composés renferme un excès de l'élément dont l'autre composé 25 renferme une quantité relativement plus élevée et cet autre composé un excès de l'élément dont le premier composé renferme une quantité relativement plus grande. Le terme "relativement " indique ici une comparaison entre les deux composés. Ces différences ont pour conséquence que la jonction est une 30 jonction pn. Ce phénomène sera expliqué plus en détail par la suite. Suivant une autre forme d^téalisation du dispositif semiconducteur conforme à l'invention, le corps semiconducteur présente au moins deux de ces jonctions, lesquelles sont parallèles entre elles. Ceci peut notamment se produire lorsqu'au moins les cristaux 35 d'un composé ont la forme d'unê plaque ou d'une lamelle® La concept "jonctions parallèles" doit être pria ici dans le sens le plus large; il englobe notamment des jonctions dans des corps semiconducteurs dont au moins les cristaux d'un composé sont présents sous la forme de prismes allongés, de fils ou d'aiguilles,orientés BAD ORIGINAL 69 30206 2017385 de la aiâme façon, «sa gëasral âoas Ses erists&s. dont les axes sont parallèles entre eux e-c qui forment' er^emble une structure ©rien-tée» les jonctions parallèle psuven-s àtre désaxes par interconnexion, de façon à foras®?:- - plus grandes ru-^ctions» ce qui peut, 5 " par: - exemple, s s faira à !.. surface -du eorpe semiconducteur à l'aidé de couches âs contact. Ça peut relier entre eux des cristaux du même composé â 15 aide d'une couche de contact placée transversalement sur les faces des cristaux en forme de plaque ou de lamelle ou transversalement par 10 rapport à l'axe longitudinal de cristaux en forme de fils ou d'aiguilles, dans un. corps semiconducteur., lorsque la couche de contact forme un contact ofemique avec des cristaux dsim. composé et est isolée des cristaux d® l'autre composé ou fosse airee ceits-ei un contact redresseur® On peut placer en un autre endroit sur le 15 corps semiconducteur une couche de contact de se genres qp± faim© un contact redresseur avec des cristaux du preaier composé ou qui est isolé par rapport à ces cristaux et un contact ohmique avec des cristaux de l'autre composé» Ses couches de contact avec des contacts ohmiques, des contacts redresseurs ou des contacts iso-20 lants sont notamment utilisés dans des dispositifs semiconducteurs présentant de très longues jonctions, comme on 13expliquera plus en détail par la suite. Suivant une forme de réalisation préférée du dispositif semiconducteur conforme à 1* lavent ion,, le eorps ees&csnàueteur est 11-25 mité, au moins d*an eêié par une souehe de esntact qui est constituée par l'un des deux composés et qui relie entre elles,, dans le 1 corps, les parties constituées par ce composé,, Sur me telle couche de coif&aspbfse trouve un contact électrique, par exemple une couche métallique, en vue de l'application de conducteurs de con-30 aexion. De plus, le corps semiconducteur peut être limité d'un autre côté par une deuxième couche de contact^ constituée par 1®autre composé, qui relie entre elles, dans le corps, les parties constituées par ce composé. Ses contacts électriques peuvent par ailleurs se trower par 35 exemple s\tr les faces des cristaux-en forme de plaque on â® lamelle e De tels contacts sont par exemple appliqué®-sur les surfaces terminales de•corps semiconducteurs comportant "de'nombreuses jonctions»-. Des- dispositifs semiconducteurs csiiteasat des corps semiconducteurs de ce genre peuvent' par exemple être utilisés e©zsse 11-40 aiteuar? de tension, somme éléments pnpn ou éléments aulti-couches, BAD ORIGINAL 69 30206 v . 2017385 par exemple•des thyristors symétriques '©u asymétriques$ ©a comme dispositifs semiconducteurs à résistance négative0 Un procédé particulièrement approprié pour la fabrication d8un dispositif semiconducteur conforme à 1*invention consiste à élabo-5 rer le corps semiconductetir en faisant refroidir et se cristalliser suivant une direction déterminée (cristallisation orientée)un système renfermant les deux éléments» Le système peut par exemple être constitué par un gaz, par un gaz et un liquide ou par un gaz et une substance solide0La cosapo-10 sition du système se situe évidemment entre les compositions des deux composés. Avec la cristallisation orientée, la cristallisation ne se fait que dans un sens. Des corps semiconducteurs appartenant à des dispositifs semiconducteurs qui sont réalisés suivant le procédé spécifié ci-dessus, présentent souvent des jonc-15 tions parallèles» Oes fonctions sont également parallèles à la direction de cristallisation. Ces cristaux sont en équilibre entre eux» tandis qu1 ils présentent généralement des différences quant à leurs compositions stoéchiométriques. Oes différences sont souvent telles que l'un des composés renferme un excès de l'élément 20 dont l'autre composé renferme une quantité relativement plus grande et que l'autre composé contient un excès de 1'élément dont le premier composé renferme line quantité relativement plus grandea Si lors de la cristallisation, il se forme des jonctions parallèles* on peut observer à l'endroit du front de solidification 25 c'est-à-dire à l'endroit du plan de séparation, transversal à la direction de cristallisation, entre le système et les composés qui se cristallisent, que les deux composés se cristallisent si-mult anément. Cette cristallisation simultanée ne se produit cependant pas 30 toujours» Il est possible que, par exemple, un des composés se cristallise d'abord et qu'il se forme ensuite, entre les cristaux ainsi formés, un mélange de cristaux du premier composé et de cristaux de 1'autre composé, tandis que les jonctions entre les cristaux du mélange ne sont souvent pas parallèles à la direction 35 de cristallisation,. Cette cristallisation non simultanée est évitée avec une forme de mise en oeuvre préférée du procédé conforme à 1'invention selon laquelle le rapport entre le gradient de température utilisé pour le refroidissement orienté et la vitesse de cristallisation 40 est tellement élévé que les deux composés semiconducteurs se cris- bad original 69 30206 5- 2017385 tallisent simultanément à partir du système» Avec cette méthode il se forme simultanément au front de solidification des cristaux du premier composé et des cristaux de l'autre composé, les uns à côté des autres» 5 Le gradient de température et la vitesse de cristallisation peuvent être ajustés indépendamment l'un de l'autre. Le gradient de température est ajusté à l'aide d'une source de chaleur appropriée et la vitesse de cristallisation, à l'aide de la vitesse avec laquelle le système et les composés se cristallisant, sont 10 déplacés par rapport à la source de chaleur. En général, les vitesses de cristallisation sont tellement faibles que l'évacuation de la chaleur de solidification se fait tellement rapidement que la vitesse de cristallisation est égale à la vitesse à laquelle le système est déplacé (on a déjà étudié l'influence du rapport du 15 gradient de température et de la vitesse de cristallisation sur les phénomènes de cristallisation. Yoir notamment SoR» Mollard et M„C« Hemmings. Trans Met. Soc» A»I» M E» Vol» 239, pages 1534 à 1546, (1967) pour le système étain-plomb)„ Suivant une autre forme préférée de mise en oeuvre du procédé 20 conforme à l'invention, les quantités des éléments, dans le système, sont telles que le rapport minimal entre le gradient de température et la vitesse de cristallisation à laquelle les composés se cristallisent encore simultanément est pratiquement égal à zéro. Cela signifie que, par exemple, lors du refroidissement d'un. 25 bain de fusion, les quantités des éléments correspondent pratiquement à la composition de l'eutectique des deux composés et que, lors du refroidissement d'une substance solide qui, au-dessous d'une température déterminée, se décompose péritectiquement pour former le composé semiconducteur, les quantités des éléments cor-30 respondent pratiquement à la composition du composé qui se décompose» Avec cette forme de mise en seuvre préférée, le gradient de température peut être choisi petit, sans que la vitesse de cristallisation doive être petite, ce qui, en pratique, peut avoir une grande importance pour la fabrication. 35 La dimension moyenne des cristaux, perpendiculairement à la direction de cristallisation est tributaire de la vitesse de cristallisation; en général, plus grande est la vitesse de cristallisation, plus petite est cette dimension, et inversement • Des contacts métalliques peuvent être appliqués de façon usuel— 40 le sur des surfaces de cristaux en forme de plaque par exemple, à BAD ORIGINAL 69 30206 -6- 2017385 l'aide d'une pâte à l'argent» Si l'on applique un contact par exemple sur un cristal en forme d'aiguille ou transversalement à une face d'un cristal en forme de plaque, on obtient, de préférence, la couche de contact du 5 fait qu'une couche superficielle du corps semiconducteur est transformée en couche de contact, la couche superficielle étant amenée en contact à température élevée, inférieure toutefois à la température eutectique, avec de la vapeur d'un mélange de phases condensées qui se trouve en équilibre à cette température et qui est 10 constitué par les deux éléments et qui, de ces deux éléments ne contient que le composé des parties qui sont reliées entre elles, jusqu'à ce que la couche superficielle soit complètement transformée en la couche de contact, après quoi celle-ci est mise en contact à line température analogue avec de la vapeur d'un mélange de 15 cristaux des deux composés jusqu'à ce que la couche de contact ait la composition des parties reliées par la couche de contacto Le mélange de phases condensées a donc une composition qui, par rapport à la composition de l'autectique des deux composés,se situe dans le diagramme de phases des éléments de l'autre côté de 20 la composition du composé des parties qui sont reliées entre elles. On peut appliquer ensuite tin contact électrique sur la couche de contact. La couche de contact est donc obtenue à l'aide de deux traitements thermiques, le premier transformant une douche superficiel-25 le du corps semiconducteur en un composé et le deuxième traitement thermique donnant au composé de la couche de contact la composition d'équilibre exacte avec l'autre composé. Les traitements thermiques peuvent être effectués dans un récipient fermé; on peut également ajuster l'atmosphère autour du 30 corps semiconducteur en noyant le corps semiconducteur à chauffer, dans les mélanges en question, avant de procéder aux traitements thermiques o Une autre possibilité pour relier entre eux des cristaux de même genre peut être utilisée lorsque les cristaux qui sont trans-35 formés présentent une réduction de volume pendant le premier traitement thermique. Une telle réduction de volume se produit lorsque, par exemple, par suite de l'évacuation par diffusion d'un élément, le nouveau cristal a tin volume plus faible que le cristal primitif* Les trous ou les rainures obtenus de cette façon dans la surface, 40 peuvent alors être remplis à l'aide d'une substance isolante,après BAD ORIGINAL 69' 30206 quoi la surface est reeouverte d3irae couche métallique» Si l'on applique des couches de contact sur les faces situées à l'opposé l'une de l'autre du corps semiconducteur,, elles sont obtenues de préférence en traagsfaEaaat une première couche superfi-5 cielle du corps -seaiconduotsur en toae preisière couche de contact constituée par le premier composé, oui relie des parties constituées par ce premier composé, la première couche superficielle étant amenée en contact, à température élevée, inférieure toutefois à la température eutectique, avec de la vapeur d'un Mélange 10 de phase condensées qui, à cette température, se trouve en équilibre, qui est constitué par les deux éléments et quis des deux composés, ne contient que le premier? ;]usqus à ce que la première couche superficielle soit -orasisfôssaée en la première couch® de contact, et en ce qusune d-aïasièsae couche superficielle du corps semi-15 conducteur est transformée en la deuxième couche de contact constituée par l'autre composé, qui relie des parties constituées par l'autre composé, la deuxième couche superficielle étant amenée, à une température analogue, en contact avec de la vapeur d'ui/autre Mélange de phases condensées qui se trouve en équilibre à cette 20 température, qui. est constitué par les deux éléments et qui ne contient que l'autre composé, jusqu'à ce que la deuxième couche saperficielle soit transformée en la deuxième couche de contact, après quoi le corps semiconducteur est chauffé à nouveau à une température analogue jusqu'à ce que chacune des eoucheâ" de contact 25 ait la composition des parties qui soat reliées satre elles par la couche de contact correspondant©,» Au lieu d'appliquer séparément un deuxième traitement thermique pour chacune des couches de contact séparément, on combine dans ce cas ces traitements thermiques, ce qui est possible du 30 fait que la deuxième traitement thermique est le même pour les deux couches de contact. Le traitement thermique combiné peut alors être réalisé dans de la vapeur formée par le corps semiconducteur lui-même, Be préférence cette vapeur est cependant formée à l'aide d3une charge 35 séparée d'un mélange de cristaux des deux composés® Bans ce cas, les-deux composés ont leurs compositions marginales qui se trouvent-, en. équilibre entre elles à la température de chauffages La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée0 BAD ORIGINAL 69 30206 2017385 La figo la est ua diagramme de phases &sim système à deux composantes; on a porté le long de l'abscisse, la composition en rapports atomiques des deux éléments et le long de l'ordonnée, la températureo 5 La figo 1b est un diagramme pour lequel on a porté le long de l'abscisse la composition donnée sur la figure la et le long de l'ordonnée, la tension de Tapeur partielle correspondante de l'un des éléments à une température déterminée0 les figs. 2, 3 et 4 sont des coupes schématiques d'une partie 10 d'un dispositif semiconducteur conforme à l'invention,représenté à des stades successifs de sa fabrication» La figo 5 est une section schématique d'un dispositif pour la fabrication d'un corps semiconducteur d'un dispositif semiconducteur conforme à 1'invention. 15 La figo la est un diagramme de phase d'un système de deux élé ments A et B entre lesquels peuvent être formés deux composés cristallins AB et ABg. Dans le cas envisagé, ces composés sont des substances à fusion congruente. le composé AB forme des mélanges eutectiques, aTec l'élément A et aTec le composé AB5, ce dernier 20 composé formant encore un mélange eutectique aTec l'élément B. Les phases cristallines AB et ABg ont, pour toutes les températures, des régions d'existence stables du point de vue thermodynamiques, à l'intérieur desquelles la teneur des éléments peut Tarier0 La largeur de cette région d'existence est tributaire de 25 la température et du composé en question. Pour le CUgS, le domaine d'existence a, par exemple, à 600°C , une largeur de 3»2 ato $ et le CdTe a, par exemple, à 750°C , une largeur de 0,0003 at. %. La forme du domaine d'existence est également tributaire du composé envisagé. Cette forme est souvent asymétrique et peut même se 30 situer par rapport à la composition stoéchiométrique, dans une gamme de températures se situant entièrement d'un côté de cette composition. Les compositions marginales des composés AB et ABg» c9est-à-dire les compositions les plus extrêmes dans lesquelles les compo-35 ses sont encore stables, est tributaire de la température, et sont, pour le composé AB, indiquées par les lignes (1) et (2) et pour le composé ÂBg par les lignes (3) et (4). Â la température la composition de AB Tarie entre les compositions marginales s-, et xA et J r la composition de ABg entre les compositions marginales x^ et 69 30206 -9- 2017385 Dans un mélange de cristaux de AB et ABg qui, à la température se trouvent en équilibre entre eux les cristaux de AB ont la composition x^ et les cristaux de AB^ , la composition x^ . Les composés AB et ABg représentent par exemple deux composés 5 semiconducteurs différents qui forment des parties d'un corps semiconducteur d'un dispositif semiconducteur conforme à l'invention» Les composés ont un rapport stoéchiométrique différent des deux mêmes éléments et peuvent former ensemble un système stable du point de vue thermodynamique. 10 D'autre part, à l'équilibre, par exemple à la température , le composé AB présente un excès de l'élément (B) dont le composé ABg contient une quantité relativement plus grande et le composé ABg un excès de l'élément (A) dont le composé AB renferme une quantité relativement plus grande. 15 Des composés semiconducteurs sont en général constitués par des éléments qui diffèrent quant à leur éleetronégativité» Si l'élément B est plus électronégatif que l'élément A, l'addition d'un excès de B aux cristaux AB peut conférer à ces cristaux la conduction du type p et l'addition d'un excès de A aux cristaux ABg peut 20 conférer à ces cristaux la conduction de type n„ Les jonctions entre des parties du corps semiconductetir sont, dans ce cas, des jonctions pn» On obtient, par exemple, des jonctions en refroidissant et en cristallisant un système, par exemple, un bain de fusion ayant la 25 composition eutectique (x^) 0I1 se forme alors, simultanément des cristaux adjacents du composé AB et du composé ABg» Ces jonctions sont alors surtout parallèles lorsque le refroidissement se fait dans un seul senso Les jonctions sont alors parallèles à la direction de cristallisation» 30 La figure 2 représente une section du corps semiconducteur ain si obtenu» Le cristal AB est désigné par 21 et le cristal ABg par 22 . La composition du bain de fusion à refroidir dans un sens ne doit pas nécessairement être identique à la composition eutecti-35 que. La composition peut s'écarter de la composition eutectique mais doit se situer entre Xg et x^ c'est-à-dire les compositions marginales de AB et AB2 qui sont en équilibre entre elles à la température eutectiqueo 69 30206 -10- 2017385 Si la composition du bain de fusion se situe entre Xg et x^ et si elle est, par exemple , x^q , un gradient de concentration s'ajuste dans le bain, à l'endroit du front de solidification à l'état stationnaire de la cristallisation, car si l'on considère 5 par exemple l'élément B, sa concentration à cet état stationnaire est inférieure dans le bain de fusion à ce qu'elle est au front de solidification où elle est environ égale à celle de 1'eutectique. Le gradient de concentration est proportionnel à la vitesse de cristallisation, ce qui peut être déduit de considérations sur la 10 diffusion de l'élément B dans le bain de fusion, mais qui découle du fait que lorsque la vitesse de cristallisation augmente,une quantité supérieure de l'élément B doit être évacuée par unité de temps, du front de solidification, ce qui exige un plus grand gradient de concentration. Outre le gradient de concentration, il 15 existe également, dans le bain de fusion, un gradient de température. Si le rapport entre le gradient de température et le gradient de concentration est supérieur à la pente de la courbe CE au point E, les composés AB et AB2 se cristallisent simultanément. Par contre, si le rapport entre le gradient de température et le gra-20 dient de concentration est inférieur à la pente de la courbe CE au point E, les composés AB et AB^ né se cristallisent pas simultanément | il se forme d'abord des cristaux de AB et ensuite entre les premiers cristaux, un mélange de cristaux des deux composés, les jonctions entre les cristaux dans le mélange n'étant souvent 25 pas parallèles à la direction de cristallisation. Le gradient de concentration est tributaire de la concentration (x^) dans le bain de fusion et comme on l'a déjà mentionné, il est proportionnel à la vitesse de cirstallisation. Pour une composition- donnée du système, le rapport entre le gradient de tempé-50 rature dans le bain de fusion et la vitesse de cristallisation doit dépasser une valeur minimale pour que les deux composés se cristallisento Sur la fig. lb la tension de vapeur de B est donnée dans la phase gazeuse pour les compositions correspondantes des phases 35 comme indiqué sur la fig. la . Dans les domaines à deux phases solides, entre x^-, et x^, entre x^ et Xç et- entre Xy et x^ » la tension de vapeur de B est indépendante de la composition à une température déterminée. Au-dessous de x-, -,, entre x^ et x^ , entre x^ et x^ et aû-40 dessus de x^, où il n'y a qu'une seule phase solide, la tension 69 30206 2017385 de vapeur de B augmente, à une température déterminée, ea fonction de x« Si l'on veut munir le corps semiconducteur d'une couche de contact qui relie entre elles, dans le corps, des parties consti-5 tuées par le composé envisagé, on chauffe le corps semiconducteur par exemple à la température 2?^ dans de la vapeur d'un mélange des substances A et AB à composition moyenne Xg ce mélange étant en équilibre à la température « Des parties de AB dans le cristal prennent alors la composition et ne subissent donc pas de modi-10 fication de phase, mais des parties de AB^ sont transformées en des parties AB avec la composition Ensuite, le corps semiconducteur est chauffé dans de la vapeur d'un mélange, des cristaux de AB et de ABg à une température analogue, qui se situe au-des-sous de la température eutectique T-g , mais qui est suffisamment 15 élevée pour que l'équilibre s'ajuste en un temps convenable en pratique. De ce fait, il se forme une couche de contact en AB,qui relie entre eux les cristaux de AB et qui a la composition x^.Sur la figure 3, les références 31 et 32 désignent respectivement des cristaux du composé AB et les cristaux de ABg. Par suite de la 20 foBaation de la couche de contact 33 une surface texminale transversale à la direction de cristallisation s'est transformée complètement en composé AB. La surface 35 de la couche de contact 33 présente à l'endroit du composé transformé, des renfoncements 34® De tels renfoncements se forment par exemple par évaporation d'un 25 élément ce qui a pour effet que les nouveaux cristaux ont par exemple un volume plus petit que les cristaux primitifs. Il est évident qu'il peut également se former, selon le système, par exemple par condensation d'un élément lors de la transformât!on, des renflements. Parfois il ne se produit aucune modification de 30 forme» De manière analogue on peut élaborer une deuxième couche de contact 36 • Le corps semiconductetir est alors amené, à une température inférieure à , en contact avec de la Tapeur dsim mélange en équilibre, à composition Xg et après ajustage de 18équilibre,à 55 une température analogue, avec de la vapeur d'im mélange qui est constitué par des cristaux de AB et de ABg, qui sont en équilibre à cette température. Le deuxième traitement thermique appliqué séparément aux deux couches de contact est le même et peut être siHQltanéo ?AD ORIGINAL 69- 30206 -12- 2017385 Avec cette méthode de formation de contacts on obtient de très longues jonctions pn comme le montre la fig. 3 , en 37» l'exemple décrit ci-après a trait à un dispositif semiconducteur comportant un corps semiconducteur renfermant au moins 5 une jonction pn entre des parties constituées par du SnSe et du SnSe,,. Pour la fabrication du corps semiconducteur, on utilise au départ, tin bain de fusion ayant environ la composition de 1'eutectique des composés SnSe et SnSeg • Cette composition se situe à 10 environ 61 at. i» de Se. La température eutectique pour des pressions usuelles est d'environ 640°C„ Lors du refroidissement orienté, il se forme, à partir du bain de fusion, un corps semiconducteur à cristaux lamellaires, qui sont constitués par du SnSe et du SnSe2 . 15 Le refroidissement orienté (voir fig. 5) se fait dans un four tabulaire, vertical 51 à l'aide d'éléments de chauffage 52; dans ce four est ajusté, en direction axiale, un gradient de température de 30°C/cm« Une ampoule de quartz fermée 53 de 10 cm de longueur et de 1 em de section intérieure, remplie d'un mélange des 20 éléments Sn et Se dans un rapport égal à la composition de 1*eutectique de SnSe et de SnSe2 , est porté dans le four 51 à une température supérieure à 640°C. Après que le contenu de l'ampoule de quartz 53 ait fondu jusqu'à former le bain de fusion 54 on laisse descendre celle-ci à une vitesse de 10"*^ cm/s dans le 25 four 51 ; le contenu de l'ampoule est progressivement refroidi par suite de la baisse de température le long du four, jusqu'à une température Tg inférieure à 640° et il se cristallise. La descente de l'ampoule 53 dans le four 51 se fait à l'aide d'un fil 57 qui est -relié à l'ampoule 52 et par l'intermédiaire d'un disque 58 30 avec un dispositif de déroulement 59 monté sur l'axe d'un moteur électrique 60 . Le corps solidifié est constitué par des lamelles de SnSe 56 @t Sn.S@2 55 à diamètre moyen d'environ 3 p- , dirigées suivant l'axe du eorpsa Transversalement à l'axe du corps on découpe des 55 plaques d'environ 1 mm d'apaisseur„ Sur les faces d'une plaque, on applique des couches de contact. A cet effet, on recouvre une face et le côté de la plaque en y appliquant de façon usuelle par exemple par volatilisation ionique, 'une couche de SiOg .Ensuite, on chauffe la-.plaque dans BAD ORIGINAL 69 30206 -13- 2017385 tua. récipient fermé, pendant quelques heures, à une température de 500°C en présence de vapeur d'un mélange de phases, qui se trouve en équilibre à la température de chauffage et qui est constitué par 73 at 56 de Sn et 27 at. $> de Se. Le mélange est constitué, à 500°C, 5 par du SnSe et par un liquide riche en étain, saturé de SnSe. Lors de ce traitement, la surface qui n'est pas recouverte de SiOg est transformée en composé SnSe avec une composition qui, dans le diagramme de phases, se situe du côté de Sn. Ensuite la couche de SiOg est enlevée de façon usuelle et la 10 surface déjà traitée ainsi que le côté sont recouverts d'une couche de SiOg. La plaque est alors placée dans un récipient fermé et chauffé , pendant quelques heures, à une température de 500°C„ en présence de vapeur d'un mélange de phases qui est en équilibre à la température de chauffage, et qui est constitué par 15 at. % de 15 Sn et 85 at. ia de Se. Le mélange est constitué , à 500°C, par àu SnSeg et un liquide riche en sélénium, saturé en SnSe^ » Lors de ce traitement, la surface non recouverte de SiOg est transformée en composé SnSeg avec ime composition. qu±9 dans Xs diagramme de phases, se situe du côté du Se. 20 On enlève ensuite la couche de SiOg et la plaque est chauffés pendant quelques heures à 500°0 , dans de la vapeur àeun mélange de cristaux de SnSe et de SnSeg qui., à cette température » sont es équilibre, les couches de contact en SnSe et SnSe g prenant les compositions marginales qui correspondent à l'équilibre entre las deras 25 composés. Pour le SnSe , cela signifie qu'il renferme un excès de Se et pour SnSeg t qu'il renferme un excès de Sna Sur les couchas de contact 33 et 36 (voir fig. 4) on applique, de façon usuelle,des couches métalliques 41 constituées par de 1*argent9 ces couches sont munies de conducteurs de contact 42. Le dispositif semieondme-30 teur ainsi obtenu peut ensuite être monté et éventuellement être muni d'une enveloppe. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit® Par exemples le four tubulaire décrit, dans lequel est ajusté le gradient de température, peut être remplacé par une autre soures de chaleur® 35 C'est ainsi que le gradient de température peut être obtenu à 13aide d'un laser ou d'un faisceau électronique, focalisé de manière à former un point ou une ligne sur le matériau ayant la composition requise, de sorte que l'on peut réaliser la microstructure orientée désirée à l'échelle microscopique,avec de très grands gradients de 40 température par la fusion par zone . 3AD ORIGINAL 69 30206 -14- 2017385 - REVENDICATIONS - 1„- Un dispositif semiconducteur contenant un corps semiconductetir comportant au moins une jonction entre des parties constituées par deux composés semiconducteurs différents, ce dispositif étant caractérisé en ce que les composés semiconducteurs sont constitués 5 par les deux mêmes éléments en ce qu'ils diffèrent quant au rapport stoéchiométrique de leurs éléments et en ce qu'ils forment ensemble un système stable du point de vue thermodynamique « 2.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composés semiconducteurs présentent des diffé-10 rences quant à leurs rapports stoéchiométriques, ces différences étant constituées par le fait que l*un des composés renferme un excès de l'élément dont l'autre composé renferme une quantité relativement plus élevée et cet autre composé un excès de l'élément dont le premier composé renferme une quantité relativement plus 15 grandeo 3»- Dispositif semiconducteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps seraieonduct eur présente au moins deux de ces jonctions, lesquelles sont parallèles entre elles. 4.- Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications 2D précédentes9 caractérisé en ce que le eorps semiconducteur est limité, au moins d'un côté, par une couche de contact qui est constituée par lsun des deux composée et qui relie entre elles, dans le corps, les parties constituées par ee composé. 5.™ Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que les éléments sont du Sn et du Se, les composés étant constitués par du séléniure d'étain SnSe et du biséléniure d'étain (SnSeg)o 6o- Procédé de fabrication d'un dispositif s em i c onduc t eur se4 Ion l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 30 l'on élabore le corps semiconducteur en faisant refroidir et se cristalliser suivant une direction déterminée (cristallisation orientée) un système renfermant les deux éléments,, 7a- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport entre le gradient de température utilisé pour le refroidis-35 sement orienté et la vitesse de cristallisation est tellement élevé que les deux composés semiconducteurs se cristallisent simultanément à partir du système „ ÔAD ORIGINAL 69 30206 """ 2017B8S 80- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les quantités des éléments, dans le système, sont telles que le rapport minimal entre le gradient de température et la vitesse de cristallisation à laquelle les composés se cristallisent encore 5 simultanément est pratiquement égal à zéro. 9.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé eh ce que le système que l'on utilise est un "bain de fusion dont la composition est pratiquement identique à la composition de 1'eutectique des deux composés. 10 10.- Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur se lon la revendication 4, caractérisé en ce que, on obtient, la couche de contact du fait qu'une couche superficielle du corps semiconducteur est transformée en couche de contact, la couche superficielle étant amenée en contact à température élevée, infé-15 rieure toutefois à la température eutectique, avec de la vapeur d'un mélange de phases condensées qui se trouve en équilibre à cette température et qui est constitué par les deux éléments et qui, de ces deux éléments, ne contient que le composé des parties qui sont reliées entre elles, jusqu'à ce que la couche superfi-20 eielle soit complètement transformée en la couche de contact, après quoi celle-ci est mise en contact à une température analogue avec de la vapeur d'un mélange de cristaux des deux composés jusqu'à ce que la couche de contact ait la composition des parties reliées par la couche de contact0 25 11o- Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur se lon la revendication 4» caractérisé en ce que l'on élabore deux de ces couches de contact en transformant une première couche superficielle du corps semiconducteur en une première couche de contact constituée par le premier composé qui relie des parties cons-30 tituées par ce premier composé, la première couche superficielle étant amenée en contact, à température élevée, inférieure toutefois à la température eutectique, avec de la vapeur d!un mélange de phases condensées qui, à cette températuret se trouve en équilibre, qui est constitué par les deux éléments et qui,, des deux 35 composés, ne contient que le premier, jusqu'à ce que la première couche superficielle soit transformée en la première couche de contact, at en ee qu'une deuxième couche superficielle du corps semiconducteur sst transformée en la deuxième couche de contact constituée par l'autre composé qui relie des parties constituées 69 30206 =16- 2017385 par l'autre composé, la deuxième couche superficielle étant amenée , à une température analogue, en contact avec de la vapeur d'un autre mélange de phases condensées qui se trouve en équilibre à cette température, qui est constitué par les deux éléments 5 et qui ne contient que l'autre composé, jusqu'à ce que la deuxième couche superficielle soit transformée en la deuxième couche de contact, après quoi le corps semiconducteur est chauffé à nouveau à line température analogue jusqu'à ce que chacune des couches de contact ait la composition des parties qui sont reliées entre el-10 les par la couche de contact correspondante. 12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on applique un traitement thermique postérieur en présence dsune charge séparée d'un mélange de cristaux des deux composés» 13»- Dispositif semiconducteur obtenu par la mise en oeuvre 15 d'un procédé selon l'une des revendications 6 à 12»