FR 2064348 A1 19710723 FR 7037171 A 19701014 70 37171 1 2064348 La présente invention concerne un procédé pour régler et favoriser la diffusion des atomes dans un substrat solide en utilisant un faisceau de protons ou d'autres particules pour augmenter la température apparente du substrat, et plus spécialement, 5 l'utilisation d'un tel procédé pour la formation de jonctions PN, de contacts alliés et de contacts ohmiques dans un substrat solide, et la régulation des effets de surface et la réduction des défauts superficiels. Dans la technique antérieure, la diffusion d'atomes déposés 10 préalablement sur une surface de semi-conducteur a en général été mise en oeuvre à des températures assez élevées. Par conséquent, cela provoquait l'apparition de lésions et de défauts, dans les couches diffusées et ailleurs dans le substrat, lesdits dommages ou lésions et défauts ayant une action nuisible sur les caractéris-15 tiques des dispositifs obtenus par le procédé de diffusion classique. La présente invention permet cette diffusion sans chauffer le substrat à des températures élevées ayant une action nuisible. La diffusion d'atomes dans un substrat pour former une jonction ou un contact ohmique est en général liée au mouvement des atomes 20 dans le réseau cristallin du substrat. En général les atomes d'impuretés restent dans des sites de substitution du réseau du cristal porteur ou substrat. Pour que les atomes diffusent en direction d'un point voisin du réseau, les atomes du substrat occupant cet amplacement doivent être éloignée afin de créer un emplacement 25 vacant dans le réseau (lacunes) et on doit fournir à l'atome d'impureté (ou de dopant) une énergie suffisante pour pénétrer dans l'emplacement vacant du réseau. Deux énergies différentes correspondent à ces deux phénomènes : l'atome du substrat doit absorber une énergie E^ pour s'échapper de son emplacement dans le réseau J>0 et l'atome de dopant doit absorber une énergie Em pour migrer de sa position originelle en direction d'une lacune nouvellement formée . On peut montrer que, dans une opération de diffusion à ac-tivation thermique, la probabilité pour qu'un atome du substrat 35 absorbe une énergie E^ est proportionnelle à : exp(-Ef/kT) dans laquelle k est la constante de Boltzmann et T est la température absolue; et de même, que la probabilité pour qu'un atome d'impureté absorbe une énergie Em est proportionnelle à ^0 exp(-Effl/kT) 70 37171 2064348 20 La probabilité P que ces deux événements se produisent est proportionnelle au produit des probabilités individuelles, soit : ^ "te • -E„/kT Q -E/kT Pc .x.e f e m/ Le coefficient de diffusion pour l'impureté est proportionnel à 5 la probabilité P calculée ci-dessus et peut être exprimé par la formule : D - Dc e "VkT a A titre d'exemple, dans une diffusion classique du bore dans le 10 silicium, les constantes ont les valeurs ci-après: Dq = 10^ yu^/h, Ef - 3 e? et Em ~ 0,J> eV. Par conséquent, il est nécessaire de chauffer le silicium à 1 100°C pour obtenir une p constante de diffusion D = 0,16 (yU )/h. Des valeurs de la constante D de cet ordre sont essentiel-15 les pour une fabrication avec un bon rendement de dispositifs à semi-conducteur par diffusion , puisque la profondeur à laquelle les atomes d'impureté diffusent d'une surface est donnée par: V>= 5 F* dans laquelle D est le coefficient de diffusion et t est le temps en h. Pour réaliser un dopage par le bore jusqu'à une profondeur d de un micron dans un substrat de silicium, il faut donc maintenir le silicium à 1 100°C pendant 1,5 h. Si une température nettement plus basse est utilisée, par exemple 700°C, la valeur de D donnée par l'équation (1) devient si petite que les duré Il est évident d'après l'exposé ci-dessus que de grandes valeurs de D sont utiles si l'opération de diffusion doit avoir une durée raisonnable. Il est également évident que,si la diffusion est activée par la chaleur, des grandes valeurs de D ne peuvent être atteintes qu'avec des valeurs de T élevées. Ceci est admissible dans certains cas ,bien que cela présente de nombreux inconvénients. Par exemple, des défauts du cristal se forment plus facilement, et les boucles résiduelles de dislocation augmentent plus rapidement de dimensions aux températures élevées qu'aux basses températures. Par conséquent, dans une diffusion à activa-tion thermique, l'opération qui permet aux atomes choisis de diffuser crée également des défauts indésirables dans le cristal.Ces défauts peuvent avoir une influence fâcheuse sur la diffusion des espèces d'atomes choisies et peuvent également agir comme centres 40 de capture pour les porteurs. Ces centres de capture conduisent à. bad original 70 37171 3 2064348 des durées de vie courtes des porteurs et, en général, ont une action nuisible sur le comportement de dispositifs tels que les transistors et les circuits intégrés, et en particulier des photodiodes, phototransistors et vidicons au silicium. 5 De plus, la réalisation de diodes électroluminescentes au carbure de silicium nécessite la formation de jonctions PN qui doivent être diffusées à des températures de 1 800 et 2 000°C, étant donné les valeurs très élevées de qui caractérisent cette matière. Ces très hautes températures sont difficiles à atteindre. 10 Ceci rend difficile une fabrication précise et, de plus, conduit à des dispositifs dont les propriétés sont souvent commandées par les défauts du cristal introduit pendant les opérations de diffusion à température élevée et non le dopant introduit. La présente invention a pour objets: d'une manière générale, 15 un procédé favorisant la diffusion des atomes désirés dans un substrat solide; un procédé de diffusion des espèces d'atomes désirées dans un substrat solide à température relativement basse;un procédé de formation de jonctions PN, de contacts ohmiques et alliés dans un substrat solide en favorisant la diffusion par l'uti-20 lisation d'un faisceau de protons ou d'autres particules de haute énergie; un procédé de traitement d'un substrat semi-conducteur pour agir sur les propriétés électroniques caractérisant les' in-' tersurfaces entre le substrat et les couches d'oxyde eh contact avec lui; un procédé dans lequel des protons et d'autres particules 25 à haute énergie créent des lacunes dans le réseau pour favoriser la diffusion. Ces objets ainsi que d'autres de l'invention sont atteints en soumettant le substrat solide, recouvert d'une mince pellicule superficielle contenant l'espèce d'atome choisie à diffuser dans le 30 substrat à un bombardement par des particules à haute énergie telles que des protons qui créent des lacunes dans le réseau et favorisent la diffusion de ladite espèce d'atomes dans ledit substrat dans les zones de ce dernier où la diffusion de cette espèce d'atomes dans ledit substrat est désirée. 35 D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux com pris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels : Les figures 1A, 1B, 1C, 1D représentent les opérations de 40 formation d'une jonction PN selon, l'invention. 70 37171 4 2064348 La figure 2 représente la courbe de concentration des lacunes pour deux énergies du faisceau de particules. La figure 3 représente la courbe de concentration des impuretés dopantes pour la diffusion du bore dans une plaquette de sili-5 cium semi-conducteur, pour des protons ayant des énergies de 10 keV. La figure 4 représente la courbe de concentration des impuretés pour la diffusion du bore dans une plaquette de silicium semiconducteur avec des protons d'énergie 50 keV. 10 Les figures 5A à 5C représentent la formation d'une région d'insertion dans un substrat semi-conducteur. Les figures 6a à 6C représentent une application d'un procédé utilisant un masque ou cache pour délimiter la région de diffusion. 15 Les figures 7A à 7E représentent les phases de la formation d'un dispositif NPN selon l'invention. Les figures 8A et 8b représentent les phases de la formation d'un dispositif NPN en utilisant une seule pellicule ou couche avec deux espèces d'atomes différentes. 20 Les figures 9A à 9E représentent les opérations de formation d'une région d'insertion avec une jonction protégée par un oxyde. Les figures 10A à 10C représentent les phases de la formation d'une région d'insertion dans un dispositif dans lequel l'espèce d'atomes considérée est retenue par une pellicule protectrice. 25 Les figures 11A à 11F représentent les opérations de réalisa tion d'un transistor à effet de champ (TEC) à jonction. Le procédé selon l'invention est décrit tout d'abord à propos de la formation d'une jonction PN dans un substrat semi-.conducteur. Comme l'indique la figure 1A, le substrat peut être par exemple 30 une plaquette de silicium contenant des impuretés caractérisant un matériau semi-conducteur du type N. Cette plaquette est mordue (attaquée chimiquement) de manière appropriée et traitée de manière à obtenir une surface supérieure 11 propre. Ensuite, par dépôt à chaud, évaporation à partir d'une source de l'élément, dépôt 35 par voie chimique, implantation d'ions ou par tout autre procédé bien connu des spécialistes, une mince pellicule d'une matière 12 contenant les espèces d'atomes à diffuse? dans la plaquette de semi-conducteur est appliquée sur la surface supérieure de celle-ci, figure 1B. Pour former une jonction PN dans le silicium, la 40 couche de matière 12 peut être par exemple, une couche relative 70 37171 5 2064348 ment mince de bore qui est un dopant du type P pour le silicium. Cette plaquette est ensuite placée dans une enceinte où règne le vide et les moyens nécessaires pour élever la température du semi-conducteur sont introduits dans ladite chambre, figure 1C. De 5 préférence, la- plaquette est chauffée à une température à laquelle les atomes interstitiels du réseau et les lacunes dudit réseau se déplacent relativement librement, qui est généralement bien inférieure aux températures types de diffusion, étant comprises entre 450 et 700°C, ou plus pour le silicium, et 560 et 500°C, ou 10 plus pour le germanium. Ensuite, la surface du dispositif est bombardée par des protons en utilisant un équipement classique séparateur d'isotopes qui projette sur la plaquette des protons ayant une énergie choisie dans un intervalle étendu, par exemple entre 1 keV et plusieurs centaines de keV. Les particules de haute 15 énergie créent des lacunes dans le réseau, lesquelles tendent à diffuser à travers l'ensemble et à favoriser la diffusion des atomes de bore (type P) dans la plaquette pour former la jonction PN 13 (figure 1D). Le bombardement par les protons est poursuivi pendant un 20 temps suffisant pour que l'espèce d'atome déposé à la surface, du bore dans le cas présent, diffuse jusqu'à la profondeur choisie formant ainsi la jonction PN 13 dans ledit substrat en silicium du type N. Le temps nécessaire peut par exemple être de 0,5 à 1,5 h, ou même moins. 25 II est naturellement évident que si l'on part d'un substrat du type P et met en place une couche du type N et chauffe puis bombarde la plaquette, on forme une jonction PN ayant une région diffusée du type N dans un substrat du type P. De plus, en appliquant une couche contenant l'espèce d'atome caractérisant le type 30 de conductivité de la plaquette, on peut réaliser une connexion ohmique à la surface supérieure de la plaquette. Ce contact ohmi-que peut contenir des impuretés à une concentration assez élevée, réalisant ainsi un contact ohmique de très faible résistance électrique. 35 La manière dont l'invention favorise la diffusion peut être expliquée qualitativement comme suit. Les protons de haute énergie pénètrent dans la cible où ils heurtent à l'occasion des atomes du cristal porteur (substrat) et les délogent de leur position dans le réseau. Les atomes du substrat délogés et les lacunes 40 résultantes dans le cristal porteur diffusent en s'éloignant de 70 37171 6 2064348 leur point de formation, étalant (propageant) une région ayant une concentration élevée en défauts vers la surface et, aussi plus profondément dans la masse du cristal. Une propagation suffisante peut être obtenue en maintenant le cristal (substrat) 5 à température élevée. La température nécessaire dépend du substrat et est de l'ordre de 450 à 700°C et plus pour le silicium, 350 à 500°C et plus pour le germanium. Cette propagation est nécessaire puisque, dans le cas contraire, les atomes du substrat peuvent simplement revenir aux emplacements du réseau d'où ils pro-10 viennent, avec aucun effet résultant; ou, éventuellement, dans les lacunes produites par les groupes de lésions, les boucles de dislocations et d'autres défauts du cristal. Cependant, si les conditions de propagation des lacunes produites par le bombardement sont favorables, la concentration 15 des lacunes dans les couches superficielles du substrat peut être multipliée par plusieurs puissances de 10 par rapport à la valeur qu'elle aurait à la température du substrat en l'absence de bombardement protonique. Du point de vue qualitatif, l'augmentation de la concentration des lacunes dans les couches' superficielles ' 20 peut être considérée comme une augmentation de la température superficielle du substrat. Des résultats expérimentaux décrits ci-après indiquent que la température équivalente des couches superficielles peut être comprise entre 1000 et 1200°C dans une cible de silicium dont la masse est maintenue à une température de 700° 25 seulement. Ceci permet aux atomes préalablement déposés à la surface de diffuser rapidement dans le semi-conducteur-jusqu'à ce qu'ils atteignent les parties "réfrigérantes " de la cible„ Le résultat final est le suivant : la diffusion des impuretés.peut être réalisée jusqu'à une profondeur déterminée par l'énergie du 30 faisceau de protons. A noter qu'en principe une diffusion ne se produit pas à des profondeurs nettement supérieures à la longueur du parcours des protons, ni ne se produit sur les parties de ladite surface qui ont été masquées par des techniques connues ou sur celles que 35 le faisceau ne peut atteindre, du fait de la focalisation des ions. Divers courbes, ou profils, d'impuretés différentes peuvent être obtenus par un choix approprié de l'énergie du faisceau de protons, l'intensité du rayonnement et la durée de diffusion,comme indiqué ci-après. Dans tous les cas, on évite des lésions perma-40 nentes de la masse de la cible, si bien que les propriétés élec 70 37171 7 2064348 10 15 20 25 troniques et la résistance mécanique du matériau en dehors de la région de diffusion sait bien supérieures à ce qu'on obtiendrait si l'espèce d'atome préalablement déposé était introduite dans la cible par un procédé de diffusion classique activé par une température élevée. Par conséquent, les protons de haute énergie créent les lacunes du réseau nécessaires pour la diffusion. Du point de vue mathématique, on peut dire que l'exponentielle contenant E^ est supprimée dans l'équation 1, avec le résultat ci-après: D Ctax D0 a -VkT T(je) (2) formule dans laquelle V(x) est la loi de concentration des lacunes produites par le bombardement protonique. Ceci est un changement très important, puisque c'est la grande valeur de E^ dans l'exponentielle correspondante de l'équation 1 qui impose une température élevée pour atteindre des valeurs pratiques du coefficient de diffusion. En agissant sur V(x), D peut être ajusté sans porter le substrat à des températures créant des défauts ou à des températures de diffusion difficiles à atteindre pour certains matériaux tels que le carbure de silicium. La fonction V(x) peut être calculée théoriquement. La Demanderesse a observé que de nombreuses formes différentes de V(x) peuvent être obtenues, suivant l'énergie initiale du faisceau de protons, la nature du substrat utilisé et la température à laquelle le substrat est maintenu pendant l'opération. En première approximation, V(x) prend la forme : -(x-/u )2/2. ~r V (x) =a_±_5é (5) A + B formule dans laquelle A et B sont des constantes en rapport avec 30 . l'efficacité avec laquelle les protons à haute énergie créent des lacunes, yU est la distance moyenne parcourue par un proton jusqu'à l'arrêt dans le cristal et cfest la dispersion statistique du parcours, bien connue dans la physique des particules, qui tient compte du fait que tous les protons ne subissent pas exactement la 35 même série de collisions, si bien qu'il existe une dispersion, par rapport à la moyenne, des points d'arrêt des protons. Une forme plus précise de V(x) peut être obtenue en corrigeant les valeurs de yu et ç> pour tenir compte de la diffusion des lacunes. Des calculs précis des courbes de concentration des lacunes, 40 tenant compte de tous les phénomènes de diffusion des lacunes ont 70 37171 8 2064348 été effectués pour une cible de silicium bombardée par des protons de deux énergies différentes, avec les résultats indiqués sur la figure 2. Dans le cas de protons de 10 keV, le parcours ju des protons est court (0,15 micron) si bien que les lacunes sont tou-5 tes produites à proximité de la surface. La courbe marquée 50 keV représente V(x) pour un faisceau de protons d'énergie plus élevée, pour laquelle le parcours des protons est plus long (environ 0,55 micron). On peut obtenir une représentation mathématique précise du 10 coefficient de diffusion D en portant ces formes de V(x) dans l'équation 2. Il est alors possible de résoudre l'équation de diffusion des impuretés en utilisant ces constantes de diffusion variant dans l'espace pour obtenir des données exactes concernant les courbes de.dopage par les impuretés. Cependant, dans le cas pré-15 sent, une représentation qualitative doit suffire. Si l'en emploie un faisceau de protons d'énergie relativement faible , de manière que V(x) prenne la forme désignée par 10 keV sur la figure 2, seule la concentration des lacunes dans les couches superficielles de la cible doit acquérir une valeur net-20 tement différente de celle correspondant à l'équilibre thermique. Si la concentration des lacunes est élevée, la constante de diffusion doit acquérir une grande valeur. Par conséquent, les atomes de dopage préalablement déposés à la surface doivent diffuser rapidement en direction des couches superficielles jusqu'à ce qu'ils 25 atteignent une profondeur telle que V(x) revienne rapidement à sa valeur correspondant à l'équilibre thermique. En première approximation, la concentration élevée des lacunes dans les couches superficielles équivaut à une température très élevée de*celles-ci. Des atomes peuvent diffuser rapidement à travers cette région très 30 agitée, mais ils s'arrêtent brusquement lorsqu'ils atteignent les parties "réfrigérantes" de la cible (c'est-à-dire les parties non affectées par le faisceau de protons. . Des courbes expérimentales typ^s de concentration des impuretés pour une diffusion favorisée par un bombardement du bore 35 dans le silicium sont représentées sur la figure 3 pour un faisceau de protons de 10 keV, 40 nanoampères et plusieurs durées de diffusion différentes. Il est évident pour les personnes qualifiées que la constante de diffusion du bore dans le silicium a été multipliée par plusieurs puissances de 10 par rapport à sa 40 valeur à la température , 700°C, du substrat. 70 37171 9 2064348 Une étude semblable peut être effectuée pour une courbe de concentration des lacunes ayant la forme indiquée sur la figure 2 pour un faisceau de protons de 50 keV. Dans ce cas, la couche à température équivalente élevée est à l'intérieur du cristal et 5 non sur sa surface, si bien que la constante de diffusion est beaucoup plus élevée à l'intérieur du substrat qu'à sa surface. Ceci conduit à des courbes de concentration d'impureté variant très progressivement, comme celles représentées sur la figure 4. A noter que des courbes de concentration d'impureté à va-10 riation de pente rapide, .comme celles de la figure 3, et des courbes de concentration d'impureté à pente variant progressivement comme celles de la figure 4 ont de l'importance dans l'industrie des semi-conducteurs; et, de plus, qu'on peut engendrer des courbes très diverses, en plus de celles représentées, en ayant recours à 15 une série de cycles différents de bombardement protonique et de températures du substrat. Ce plus, il n'est pas indispensable que les particules utilisées pour le bombardement soient des protons (par exemple, on peut utiliser des électrons,des neutrons, des atomes d'hélium ou d'autres espèces de particules),cependant les 20 protons présentent l'avantage de créer plus efficacement en pratique des lacunes à des profondeurs intéressantes que d'autres types de particules utilisées pour le bombardement. La description et les figures ci-après sont divers exemples d'utilisation du procédé pour la réalisation de dispositifs à se-25 mi-conducteur. Elles servent simplement à indiquer les applications très diverses du procédé, que l'homme de l'art peut adapter très facilement à d'autres opérations de diffusion. La figure 5 représente la formation d'une jonction PN par insertion dans un substrat. Ce substrat du type N (figure 5) com-30 porte une couche contenant des atomes des espèces à diffuser dans le substrat, par exemple une couche d'un matériau du type P tel que le bore. Le substrat est chauffé à une température à laquelle les atomes interstitiels du réseau et les lacunes du réseau se déplacent librement et est ensuite bombardé par des particules à 35 haute énergie, telles que les protons, dans la zone 14 choisie,par exemple en agissant sur le faisceau de protons de manière qu'il atteigne seulement la zone choisie par mise en place d'un masque comme décrit ci-après ou d'autres moyens appropriés. Ce bombardement provoque une élévation de la température apparente dans la ré-40 gion 14 choisie, si bien que les atomes provenant de la couche du 70 37171 10 2064348 type P diffusent dans le substrat jusqu'à une profondeur correspondant en général à la profondeur de pénétration des protons ou particules utilisées. Ensuite, le substrat peut être traité par morsure (cas non représenté) pour éliminer ladite couche et lais-5 ser une jonction PN, plané (planar) dans le dispositif. La figure 6 représente l'opération ci-dessus ainsi que l'utilisation d'un masque pour délimiter l'aire bombardée. La figure 6a représente un substrat comportant une couche contenant l'espèce choisie d'atome à diffuser. La figure 6b représente un masque avec 10 une ouverture 15 appliqué sur la couche du type N. Ge masque peut être constitué par une couche assez épaisse d'oxyde, métal ou analogue empêchant la pénétration des particules du faisceau dans le substrat, dans l'aire se trouvant au-dessous de lui. Ensuite, le substrat est chauffé et toute la surface est bombardée d^6ianière,à 15 obtenir la zone diffusée du type N représentée sur la figure 6c. La figure 7 représente schématiquement l'emploi du procédé selon l'invention pour la formation d'une couche NPN. Par conséquent, la figure 7A représente un substrat convenablement traité avec une couche du type P. Ce substrat est ensuite chauffé et 20 bombardé dans une zone choisie de manière à former une région 16 d'insertion du type P. Ensuite, on ajoute une couche contenant des atomes d'impuretés de conductivité opposée, par exemple des atomes de phosphore, figure 7c. La plaquette est à nouveau chauffée et bombardée dans une région plus petite de manière à former une au-?5 tre région 17 par insertion. La plaquette peut être traitée ensuite, par exemple par morsure, pour éliminer les couches superficielles et laisser un dispositif du type représenté sur la figure 7E. La figure 8A représente un substrat du type N recouvert d'une couche contenant deux espèces d'atomes ayant des constantes 30 de diffusion différentes. Ensuite , ce substrat est chauffé et une zone choisie est bombardée par des particules de haute énergie et les deux espèces d'atomes diffusent dans le substrat du type N à des vitesses différentes pour former des régions d'insertion N et P dans le substrat, formant ainsi un dispositif NPN. 35 Les figures 9A à 9E représentent le procédé en liaison avec un dispositif à semi-conducteur comportant une jonction protégée par un oxyde. La figure 9A représente un substrat du type N. Ensuite, on dépose une couche d'oxyde 21, figure 9B, sur le substrat» Cette couche d'oxyde est attaquée chimiquement pour former une 40 fenêtre ou ouverture 22, figure 9c, et ensuite on dépose une couche 70 37171 n 2064348 du type P qui peut, par exemple, être du bore et recouvre l'oxyde 21 en étant en contact avec le substrat dans la fenêtre 22. La plaquette ou substrat est ensuite chauffée et bombardée de manière à provoquer une diffusion dans le substrat pour former une région 5 23 par insertion du type P. La plaquette peut être ensuite convenablement attaquée chimiquement et diffusée de manière à former un dispositif PNP avec des jonctions protégée^ar un oxyde. La figure 10 représénte un autre mode d'exécution de l'invention. Dans certaines applications, par exemple la réalisation 10 de contacts ohmiques et.de jonctionsPN sur des matériaux tels que des composés semi-conducteurs III-V et II-VI, certaines espèces d'atomes du réseau, peuvent avoir une tension de vapeur si élevée que lesdites espèces s'échappent de la surface pendant le traitement, si bien que cette surface doit être protégée. Dans l'exemple 15 représenté sur la figure 10, on a appliqué sur le substrat 24 une couche contenant les atomes choisis de dopant 25. Ensuite, une couche 26, qui peut être une couche protectrice d'oxyde ou analogue , relativement épaisse, est déposée sur la couche de dopant 25 pour éviter l'évasion des espèces constituant le réseau. Le 20 dispositif est ensuite chauffé et bombardé par des particules appropriées de haute énergie, par exemple des protons, pour provoquer une diffusion de la couche 25 dans la région 25a sous-jacente de la plaquette. Par conséquent, le faisceau de protons traverse complètement la couche protectrice et élève la température de la 25 zone choisie de manière à favoriser la diffusion de l'impureté de la couche 25 dans le matériau, tandis que , en même temps, la couche protectrice empêche l'évasion des atomes de constituants du réseau ayant des tensions de vapeur élevées. Il va de soi que le procédé selon l'invention peut égale-30 ment être appliqué à la réalisation de transistors à effet de champ et analogues. Un exemple d'application dudit procédé à la formation de transistors à effet de champ est représenté sur les figures 11A à 11F. Une couche P, 26, est tout d'abord formée sur un substratN 35 27 légèrement dopé, comme indiqué sur la figure 6. Un masque 28 . d'oxyde ou d'une autre matière protectrice est placé sur des zones choisies de la surface (figure 11B),puis une couche 29 contenant des atomes de dopant du type P est déposée. Le matériau est ensuite chauffé et bombardé de manière à diffuser le dopant du type 40 P dans la couche P diffusée antérieurement, produisant ainsi des 70 37171 12 2064348 J. contacts P fortement dopés de source 30 et de plaque 31 . L'oxyde et le dopant résiduel superficiel sont ensuite éliminés par morsure, et une seconde couche d'oxyde 32 est placée sur la surface, dans la position représentée sur la figure 11E. Une couche 33 con-5 tenant des atomes de dopant du type N est ensuite déposée et le matériau est chauffé et bombardé de manière à obtenir un contact 34,N+ de grille fortement dopé, et on obtient ainsi le transistor à effet de champ à jonctions représenté sur la figure 11F. En variante, on peut réaliser un transistor à effet de champ à mode 10 par appauvrissement, du type métal-oxyde semi-conducteur (MOS) par dépôt d'une couche d'oxyde sur l'ensemble représenté sur la figure 11D en laissant des fenêtres au-dessus des régions P+ pour réaliser des contacts ohmiques avec les régions de la source et de la plaque et, ensuite, en utilisant des techniques bien connues 15 d'utilisation d'un masque et d'évaporation, on met en place une électrode grille métallique de manière qu'elle soit parallèle aux contacts de source et de plaque au-dessus de la couche d'oxyde , dans la région entre lesdits contacts de source et de plaque. D'après l'exposé et les explications ci-dessus, il est 20 évident pour les spécialistes que des dopants des types N et P peuvent être diffusés dans un substrat semi-conducteur de conduc-tivité N ou P. On peut également utiliser le procédé selon l'invention pour réaliser à la fois des jonctions PN, des résistances et des contacts ohmiques par diffusion dans des matériaux semi-25 conducteurs très divers. Des matières telles que le cuivre, l'or, le platine, le lithium et le chrome, qui sont couramment introduites dans des semi-conducteurs pour ajuster la durée de vie ou pour obtenir un matériau de haute résistivité par compensation des dopants, peuvent être diffusées jusqu'à des profondeurs précises 30 dans des zones choisies en utilisant le procédé de diffusion favorisée selon l'invention. Ce procédé peut être mis en oeuvre plusieurs fois avec des dopants différents pour former plusieurs couches des types N et P qui sont nécessaires pour la fabrication des transistors, des circuits intégrés, des redresseurs commandés 35 au silicium (thyristors) et analogues. Des caches classiques d'oxyde ou de nitrure peuvent être placés sur la plaquette avant le dépôt du dopant de manière à limiter le dépôt préalable et la diffusion du dopant aux zones choisies, ou, finalement, le faisceau d'ions ou de particules peut être focalisé sur des zones 40 choisies des plaquettes de manière que la diffusion sélective BÀD ORIGINAL 70 37171 13 2064348 puisse être obtenue sans avoir à confectionner des caches. De plus, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour favoriser la diffusion des atomes dans les métaux et les semi-conducteurs . 5 Le procédé selon l'invention peut également être utilisé pour réparer les graves dommages qui peuvent se produire pendant l'implantation d'ions d'un atome lourd. Par exemple, si l'on implante du bore dans du silicium avec une énergie de 80 keV et si le matériau est recuit à 625°C, pendant ou après l'implantation, 10 seulement 10# des atomes de bore auront été recuits dans les points de substitution du réseau du cristal, où ils créent une conductivité électrique. Si le silicium est chauffé à 1 100°C, la quasi-totalité des atomes de bore seront recuits à leur point de substitution et par conséquent, seront électriquement actifs dans 15 le cristal. Cependant, un des principaux avantages recherchés dans le procédé d'implantation des ions est la possibilité de traiter des plaquettes de semi-conducteur à des températures relativement basses. Par conséquent, le recuit du cristal à 1 100°C élimine une 20 des raisons majeures d'introduction d'atomes de dopant par implantation d'ions. Il va de soi, d'après l'exposé précédent, que la présente invention peut être utilisée en même temps qu'un procédé d'implantation d'ions à basse température pour obtenir une température 25 élevée de recuit équivalente dans les couches qui contiennent les espèces implantées, sans porter le substrat à des températures élevées. Par exemple, une implantation de bore à 80 keV peut être réalisée dans une plaquette de silicium maintenue à 700°C. Si suffisamment d'ions bore ont été implantés pour atteindre la con-30 ductivité désirée, le faisceau d'atomes de bore peut être coupé et remplacé pa:çûn faisceau de protons, la dose et l'énergie de ces protons étant choisies de manière à réaliser une température équivalente d'environ 1 100°C dans la région où se trouvent les atomes de bore implantés. Le faisceau de protons est appliqué 35 pendant un temps suffisant (environ 30 mn) pour être certain que les atomes de bore ont été amenés par recuit dans leur position appropriée dans le réseau. Une autre application du même genre concerne la réparation des dommages ou lésions produits à 1'intersurface entre le sili-40 cium et le bioxyde de silicium pendant la préparation de l'oxyde. 70 37171 14 2064348 Les spécialistes de la technologie "Planar" du silicium savent que lorsqu'une couche superficielle de bioxyde de silicium Si02 est formée sur un substrat de silicium par un procédé classique, des états de surface indésirables subsistent jusqu'à ce que la couche 5 d'oxyde ait été recuite à une température élevée de l'ordre de 1 050°C. En utilisant le procédé selon l'invention, la zone de 1'intersurface entre le silicium et le bioxyde de silicium, qui comporte des états de surface indésirables, peut être recuite sans porter le substrat aux températures élevées qui provoquent des 10 défauts dans le cristal-substrat. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 70 37171 15 2064348 revendications 1 - Procédé favorisant la diffusion d'une espèce d'atome dans un substrat solide , caractérisé en ce qu'on chauffe ledit substrat jusqu'à une température permettant aux atomes intersti-5 tiels et aux lacunes du réseau cristallin dudit substrat de se déplacer librement dans ledit substrat, et en ce qu'on bombarde au moins une surface dudit substrat par un faisceau de particules destinées à favoriser la création, dans le réseau:, de lacunes se déplaçant librement dans le substrat à ladite température élevée. 10 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite température est inférieure à celle qui produirait une diffusion importante de l'espèce atomique dans le substrat solide. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une opération additionnelle de dépôt préliminaire 15 sur ladite surface d'une couche de matériau contenant des espèces d'atomes à diffuser dans le substrat de manière à favoriser la diffusion de ladite espèce d'atomes dans ledit substrat. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit substrat est un matériau semi-conducteur. 20 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit substrat est du silicium et ladite température prédéterminée est comprise entre 450 et 700°C. 6 - Procédé selon la revendicatinn 4, caractérisé en ce que ledit substrat est du germanium et la température élevée est 25 comprise entre 360 et 500°C. 7 - Procédé selon la revendication 3> caractérisé en ce que ladite couche préalablement déposée est déposée sur des zones choisies de la surface. 8 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 30 qu'il comprend la mise en place d'un masque avec une ou plusieurs fenêtres sur ladite surface, de manière que lesdites particules puissent passer à travers lesdites fenêtres pour bombarder des aires choisies dudit substrat. 9 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 35 que des zones choisies sont bombardées par focalisation et orientation du faisceau de particules. 10 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit faisceau de particules est constitué par un faisceau de protons d'énergie supérieure à 1 keV. 40 11 - Procédé favorisant la diffusion d'espèces d'atomes 70 37171 16 2064348 choisis dans un substrat semi-conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations ci-après : dépôt préalable sur au moins une surface dudit substrat d'une couche de matière contenant l'espèce d'atome choisie, chauffage du substrat à une température, 5 permettant aux atomes interstitiels et aux lacunes du réseau de se déplacer librement dans le substrat, ladite température étant inférieure à la température qui provoquerait une diffusion appréciable de l'espèce d'atome choisie/dans le substrat, et bombardement d'aires choisies sur ladite surface par un faisceau de par-10 ticules de manière à créer dans le réseau des lacunes qui se déplacent librement dans le substrat à ladite température élevée pour favoriser la diffusion de l'espèce d'atome choisie dans le substrat à partir de sa surface. 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce 15 que ledit substrat est un matériau semi-conducteur possédant un type de conductivité déterminé et en ce que ladite couche contient une espèce d'atome possédant une conductivité de type opposé de manière à former dans ledit substrat une région définissant une jonction redresseuse dans ledit substrat. 20 13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit substrat est un matériau semi-conducteur possédant un premier type de conductivité et ladite couche contient une espèce d'atome possédant ledit type de conductivité. 14 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en 25 ce que ledit substrat est un matériau semi-conducteur possédant un premier type de conductivité et ladite couche contient des espèces d'atomes possédant ledit premier type de conductivité et d'autres espèces ayant une deuxième conductivité de type opposé, "ladite espèce d'atome de conductivité opposée ayant un coefficient 30 de diffusion supérieur à celui de ladite espèce d'atome ayant ledit premier type de conductivité, de manière que ladite espèce d'atome ayant ladite seconde conductivité de type opposé diffuse plus profondément dans ledit substrat que l'espèce d'atome ayant ledit premier type de conductivité, de manière à former deux jonc-35 tions redresseuses dans ledit substrat. 15 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite couche est appliquée sur des aires choisies de ladite surface. 16 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en 40 ce qu'un'masque est placé sur ladite couche,'ledit masque conte 70 37171 17 2064348 nant des fenêtres dans les régions où une diffusion dans ledit substrat doit être réalisée et étant destiné à empêcher la pénétration desdibes particules dans ledit substrat dans d'autres régions. 5 17 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit bombardement est concentré et dirigé sur des zones choisies de ladite surface. 18 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que de plus, on applique une seconde couche ayant ledit type de 10 conductivité sur ledit substrat, on chauffe du substrat et, ensuite, on bombarde ledit substrat de manière à obtenir une seconde région formant une jonction redresseuse avec la première région. 19 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on réalise ensuite une couche ayant ladite conductivité de type 15 opposé, on élève la température puis bombarde la surface de manière à former une connexion ohmique dans ladite région. 20 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ériergie dudit faisceau est réglée de manière à provoquer des diffusions à différentes profondeurs dans ledit substrat. 20 21 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un .revêtement ... protecteur est appliqué sur ladite couche et l'énergie du faisceau utilisé pour le bombardement est choisie de manière à traverser ladite couche pour pénétrer dans ledit substrat, afin d'empêcher l'évasion par la surface d'une espèce d'atome préalable- 25 ment déposé ou faisant partie du réseau du semi-conducteur au cours de la diffusion favorisée. 22 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche de matière préalablement déposée contient des espèces d'atomes qui agissent sur la durée de vie des porteurs dans ledit 30 semi-conducteur. 23 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche préalablement déposée de matière contient des espèces d'atomes qui agissent de manière à compenser le dopage provoqué par une espèce d'atome introduite antérieurement dans le semi-con- 35 ducteur. 24 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les lésions ou défauts existant antérieurement dans le semi-conducteur sont soumis à un recuit du fait de la diffusion favorisée. 25 - Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que 40 la lésion ou le défaut ont pour origine l'introduction d'atomes 70 37171 18 2064348 étrangers par la technique dite d'implantation d'ions. 26 - Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que la lésion est créée pendant la formation d'une couche d'oxyde ou d'un autre enduit protecteur sur ladite surface du semi-conducteur. 27 - Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'une couche protectrice est appliquée sur ledit semi-conducteur pour empêcher que diverses espèces d'atomes constitutifs ne s'échappent par la surface au cours de la diffusion favorisée.