BE536986A

BE536986A -

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Publication number: BE536986A
Authority: BE
Priority date: 1954-04-01
Also published as: FR1129942A

Description

L'invention concerne la fabrication de corps semi-conducteurs pour des dispositifs électriques à conduction asymétrique, par exemple des redresseurs et des transistors. En général, la matière semi-conductrice doit être chauffée jusqu'au delà du point de fusion, pendant ou après l'ad-

la concentration des électrons ou des trous, ou d'impuretés qui influencent la durée de vie des porteurs de charge minoritaires, pour obtenir la conductibilité et le type de conduction désirés. Ce chauffage s'effectue dans le vide ou dans une atmosphère gazeuse protectrice, par exemple un courant d'azote, d'hydrogène, ou de gaz rare purifiés.

Dans certains cas, les impuretés déterminant les propriétés de conduction sont très volatiles pendant le chauffage de substances semiconductrices qui ne se décomposent pas ou ne vaporisent pas fortement elles-mêmes, par exemple le germanium, le silicium et des composés tels que le InSb. C'est ainsi que pendant la fusion de germanium, contenant comme impureté de l'As, l'évaporation de l'As entraîne une variation notable des propriétés de conduction. Cet inconvénient est particulièrement gênant pour le dosage des impuretés dans le cas de fusion par zones. Dans ce cas, les concentrations d'impuretés et partant les propriétés de conduction varient d'une manière continue dans la direction longitudinale de la charge semiconductrice traitée.

De plus, déjà pour un chauffage à une température inférieure au point de fusion, on peut obtenir des différences de concentration dans la direction transversale dues au fait qu'il se produit à la surface une vaporisation telle que le manque d'impuretés qui en résulte est insuffisamment compensé par la diffusion.

Suivant l'invention, on peut obvier à cet inconvénient en chauffant, pour la fabrication de corps semi-conducteurs constitués par des substances qui peuvent être chauffées sans se décomposer et dont les propriétés de conduction sont réglées par l'addition des impuretés volatiles, sous une tension de vapeur de l'impureté volatile.

De cette façon, il est possible de faire absorber par la matière semi-conductrice la quantité nécessaire d'impuretés pour régler les propriétés de conduction. De plus, il est possible de fondre à nouveau une charge de la matière semi-conductrice à laquelle on a ajouté d'avance une impureté ou de la chauffer à une température inférieure au point de fusion sans qu'il se produise une variation des propriétés de conduction.

Le réglage de la tension de vapeur de l'impureté volatile peut s'effectuer de façon très simple en procédant au chauffage dans un récipient fermé, en y introduisant, séparément de la charge de matière semiconductrice à traiter, une certaine quantité d'impureté volatile ou d'un composé qui, porté à cette température, fournit de la vapeur de cette impureté, et en chauffant cette impureté ou ce composé à une température au maximum égale, mais de préférence inférieure à celle des autres parties du récipient, qui assure à l'impureté volatile la tension de vapeur désirée. On peut pratiquer le vide dans le récipient. Au besoin, la vaporisation

de la matière semi-conductrice à traiter peut être contrecarrée par la présence d'un gaz inerte.

L'opération peut également s'effectuer dans un récipient ouvert, dans lequel la tension de vapeur de l'impureté volatile est réglée à l'aide d'un courant de gaz, qui comporte ladite impureté ou un composé fournissant cette impureté.

Dans le procédé, une interaction se produit entre la matière semi-conductrice et la vapeur de l'impureté. En vue de la reproductibilité du produit, on s'efforce d'obtenir un état d'équilibre ou un état stationnaire.

Pour la mise en oeuvre du procédé, dans le cas d'emploi d'un récipient fermé, celui-ci doit être en une matière résistant aux températures élevées mises en jeu; de plus, il doit être imperméable au gaz et ne pas réagir avec les substances utilisées. D'une façon générale, le quartz donne toute satisfaction, mais pour l'emploi aux basses températures on peut se contenter de verre. Afin d'éviter la réaction de la matière semiconductrice avec la matière du récipient, on peut utiliser une couche protectrice, par exemple une couche de graphite, ou bien les substances à traiter peuvent être introduites dans une cuvette, par exemple en graphite ou en oxyde d'aluminium, que l'on place dans le récipient.

Lorsqu'on utilise un récipient ouvert, celui-ci ne doit pas nécessairement être en une matière imperméable au gaz, il peut être par exemple en graphite, bien que dans ce cas également, on préfère généralement une matière imperméable au gaz.

EXEMPLE 1.-

Dans un récipient de quartz 1, affectant la forme représentée schématiquement sur la fig. 1, on introduit une certaine quantité de germanium pur 2, contenant une légère concentration d'indium et, dans l'enceinte 3, on introduit une certaine quantité d'arsénium 4. Le vide étant

cure. Après environ une demi-heure, on obtient un équilibre entre la vapeur et le germanium fondu. Ensuite, on procède à un refroidissement ra-

EXEMPLE 2.-

On introduit dans une cuvette d'oxyde d'aluminium fritte une quantité de InSb et on place le tout dans un récipient de quartz 1, tel que représenté sur la fig. 1. Dans l'enceinte 3 se trouve une certaine quan-

atm.. A l'aide d'une bobine haute fréquence, on fond (530[deg.]C) une zone à une extrémité de la charge de InSb, et on déplace cette zone à travers toute la charge à une vitesse de 2 mm par minute. Le produit obtenu après le refroidissement présente, par suite de l'absorption d'Ag, la conduction

EXEMPLE. 3.-

que représenté sur la fig. 2. Le Si, indiqué par 11, se trouve dans un creuset 12 en silice fondue, qui est placé dans le creuset de graphite 13. Le tout est entouré d'un four au graphite 14, et est placé sur un socle calorifuge 15. Le four 14 est entouré d'écrans de radiation 16 et 17. Le socle 15 est traversé par des fils d'alimentation 18 pour le four, ainsi

une cloche 20, qui est munie d'une fenêtre 21 et d'une amenée de gaz 22; dans cette cloche est monté un axe rotatif 23, auquel on peut également communiquer un mouvement de montée et de descente. A l'extrémité de cet axe est fixée une amorce. Un refroidissement par eau 25 permet d'éviter un échauffement excessif de la cloche 20. L'enroulement 26 permet de régler

La charge de silicium, qui à la température ambiante normale est du type de

ce mélange est maintenue à 20 mm de mercure. En même temps, à l'aide du refroidissement par eau 25 et de l'enroulement de chauffage 26, on fait

en sorte qu'en aucun point de la cloche, la température ne soit inférieure à 150[deg.]C. En maintenant le silicium à l'état fondu, pendant une demiheure, dans ladite atmosphère, il s'établit une distribution d'équilibre du phosphore entre la vapeur et le bain. Ensuite, on introduit dans le bain une amorce 24 et on sort ce cristal du bain, tout en le faisant tourner

à une vitesse de 20 tours par minute, à une vitesse d'environ 1 mm par minute. A l'amorce se forme un cristal, qui, à la température ambiante normale, est de conduction n sur toute sa longueur et dont la résistivité est de 0,1 A. cm.

Claims

RESUME.

1.- Procédé de fabrication de corps semi-conducteurs en des matières qui peuvent être chauffées sans se décomposer, et dans lequel les propriétés de conduction sont réglées par l'addition d'impuretés volatiles, caractérisé en ce que la matière semi-conductrice est chauffée sous une tension de vapeur de l'impureté volatile.

2.- Des formes de réalisation du procédé spécifié sous 1, pouvant présenter en outre les particularités suivantes, prises séparément

ou selon les diverses combinaisons possibles;

a) pour régler les propriétés de conduction, on fait en sorte que la matière semi-conductrice fondue absorbe des impuretés de la vapeur; b) pour contrecarrer les variations des propriétés de conduction, la matière semi-conductrice contenant une impureté volatile est chauffée sous une tension de vapeur de l'impureté volatile; c) le chauffage s'effectue dans un récipient fermé, et l'on y introduit, séparément de la charge à traiter de matière semi-conductrice,. une certaine quantité d'une impureté volatile ou d'un oomposé qui, chauffé, fournit de la vapeur de cette impureté et on chauffe'à une température au maximum égale, mais de préférence inférieure, à celle des autres parties du récipient;

d) on pratique le vide dans le récipient; <EMI ID=10.1> f) le chauffage s'effectue dans un récipient ouvert dans lequel la pression de la vapeur de l'impureté Volatile est réglée à l'aide d'un courant d'un gaz inerte, qui comporte l'impureté ou un composé fournissant cette impureté.

3.- Corps semi-conducteur obtenu suivant le procédé spécifié sous 1 et 2.