L'invention concerne un procédé de fabrication d'un corps semi-conducteur, en particulier destiné à des systèmes d'électrodes semi-conducteurs tels que des diodes à cristal, des transis-
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comportant une ou plusieurs impuretés actives. Par impuretés actives, il y a lieu d'entendre des accepteurs et des donneurs, ainsi que d'autres d'éléments ou composés qui influencent les propriétés électriques, par exemple la durée de vie des porteurs de charges minoritaires de la matière.dont est constitué le corps..
Il est connu de soumettre un tel corps à un traitement thermique dans une ambiance comportant une concentration telle de ces impuretés que celles-ci se diffusent dans le corps d'une manière telle que la concentration d e ces impuretés dans ce corps présente un gradient; voir par exemple W.C. Dunlap,"Physical Re-
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variation déterminée de ces concentration, ce dont résultent
à nouveau certaines propriétés électriques.
L'invention fournit entre autres un procédé permettant d'assurer au gradient une autre forme. Elle fournit également un procédé permettant de réaliser de manière très simple une jonction p-n dans le corps. Cette jonction peut être réalisée en un endroit du corps où la concentration des impuretés est très basse, ce qui communique au système d'électrodes une très grande résistance à la disruption.
Suivant l'invention; le corps est soumis à un traitement thermique dans une ambiance comportant une concentration si basse de l'une de ces impuretés qu'au moins une impureté se diffuse hors du corps d'une manière telle que la concentration de cette impureté dans le corps présente un gradient.
Il y a lieu de noter qu'il est connu de chauffer un tel corps dans une ambiance telle et pendant un temps tel qu'une impureté se diffuse entièrement hors du corps sans qu'il se produise donc un gradient notable de la concentration.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on soumet au traitement thermique un corps tel qu'au moins dans une partie de son volume il comporte deux impuretés dont l'une est prédominante et détermine le type de conduction de cette partie du corps, alors qu'une des impuretés est diffusée hors du corps d'une manière telle que l'on obtienne un gradient de concen-
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diffusée hors du corps d'une manière telle que l'autre impureté prédomine dans cette partie du corps et forme une douche d'arrêt.
De plus, on peut également appliquer sur la surface du corps une matière, soumettre l'ensemble à un traitement thermique et la concentration d'impuretés dans cette matière d'une part et dans le corps d'autre part sont telles qu'une ou plusieurs impure.
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On obtient une tension d'arrêt particulièrement élevée, lorsqu'on provoque localement une basse concentration d'impuretés et qu'en cet endroit on réalise une couche d'arrêt.
Toutefois, la couche d'arrêt peut également être réalisée en un endroit où la différence des concentrations est petite. Comme il a déjà été mentionné, la diffusion de l'impureté peut s'effectuer hors du corps dans une matière qui est appliquée sur la surface, mais également directement dans l'ambiance qui peut être, par exemple, un gaz inerte ou le vide.
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fondue mais cela n'est pas nécessaire. Lorsque le corps est constitué par du germanium comportant des impuretés, la matière peut également être du germanium. Lorsque la matière est fondue, on peut introduire dans cette matière, pendant le traitement thermique une impureté qui peutae diffuser dans le corps. Cette impureté peut être amenée de l'ambiance dans la matière fondue.
L'invention concerne également des corps obtenus par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, ainsi que des dispositifs serai-conducteurs utilisant de tels corps.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant,'bien entendu, partie de l'invention-
Ces figures sont toutes des représentations graphiques
des concentrations des impuretés dans le corps semi-conducteurs; la concentration est portée en ordonnées, et en abscisses est portée la distance jusqu'à la surface du corps où s'effectue la dif-fusion.
La figure 1 est une représentation schématique d'une partie 1 d'un corps semi-conducteur à proximité d'une surface 2 qui coïncide avec l'axe Y. Le reste du corps n'est pas représenté sur le dessin et la diffusion d'impuretés peut être considérée comme s'effectuant uniquement dans une direction perpendiculaire à la surface 2. Soit le cas où le corps est constitué par du sili-
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est du type de conduction n. Les concentrations sont indiquées successivement par les lignes horizontales 3 et 4.
Le corps est chauffé dans le vide, ce qui entraîne une rapide diffusion du bismuth, dont la vitesse de diffusion est
la plus grande. Après un certain temps, les concentrations seront telles que représentées sur la figure 2. A proximité de la surface 2, il se forme une partie 5 dans laquelle la concentration du boré domine, tandis que plus profondément dans le corps, le bismuth domine encore dans la partie 6. Ces parties sont séparées par une couche d'arrêt représentée par une ligne en traits mixtes. Cet exemple sert uniquement à illustrer le principe
de l'invention. Etant donné que la diffusion d'une impureté
dans le vide n'est pas toujours possible, voici encore quelques autres possibilités.
La figure 3 représente une partie d'un corps 11 constituée par du germanium du type n avec une concentration d'antimoine indiquée(par la ligne 13 et une concentration d'indium telle que représentée par la ligne 14. A proximité de la surface 12 se trouve une couche 15 constituée par du germanium à même concentration d'indium 14, voir la figure 4. Cette couche 15 sera enlevée par la suite, de sorte que la structure cristalline n'a guère d'importance.
Le corps 11 et la couche 15 sont ensuite chauffés, ce qui provoque la diffusion de l'antimoine hors du corps dans la couche 15, tendis que la concentration de l'indium reste constante Le résultat est représenté sur la figure 5. La couche 15 peut
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biance n'exerce pratiquement aucune influence sur la concentration d'indium. Lorsqu'on utilise une couche 15 plus mince, il peut être désirable d'admettre dans l'ambiance une certaine quantité d'indium à l'état de vapeur.
Il se produit, dans ce cas, dans le corps, deux parties
16 et 17, qui sont séparés par une couche d'arrêt 18. Comme le montre la figure 6, cette couche d'arrêt se trouve à proximité
de la surface 12. La figure 7 montre un corps 21 constitué par du germanium du type. p comportant une concentration de gallium indiquée par la ligne en pointillés 23 et une concentration d'antimoine
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partie du plomb se dissout dans le germanium et se cristallisesous forme d'une couche 26. La. concentration d'antimoine 24 diminue progressivement dans la direction de la surface limite 27 entre la couche 26 et le corps original. La concentration- de gal-
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nait du gallium, la. diffusion est faible. Une déformation de la ligne.2$ se produit uniquement après la solidification de la couche 26. La partie 28 du corps 21, qui n'est pas fondue, est donc du type de conduction n. On constate que la différence des concentrations 23 et 24, indiquée par la. distance 29, diminue à mesure que la distance jusqu'à la couche de plomb 25 augmente. De ce fait la résistivité de la matière, qui est proportionnelle à, l'inverse de cette différence, augmente avec la distance jusqu'à la couche
25.
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poids 1% d'arsenic. Ce contact n'est pas représenté sur le dessin. Il, est appliqué par fusion, par un chauffage pendant 5 minutes à
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la disruption, étant donné que la résistivité du germanium est élevée à proximité du contact plomb-arsenic, tandis que la résistance en série de la diode est néanmoins basse, vue que la résisti
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La figure 9-montre uns partie 31 d'un corps constitué par du germanium du type n avec une concentration d'antimoine indiquée par la ligne 33 et une concentration de gallium indiquée par la ligne 34. Sur la surface 32 est appliquée une certaine quantité de plomb pur 35 et on chauffe pendant une heure, dans <EMI ID=13.1>
manium, qui, pendant le refroidissement, se cristallise en une couche 36 (voir la fig.10). La ligne 33, qui représente la concentration d'antimoine, est progressivement tombante tandis que la concentration 34 du gallium, qui se diffuse beaucoup moins vite,
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couche une partie 39 du type p. La couche recristallisée 36 tend vers le type n, mais, lorsqu'une tension positive est appliquée au plomb 35, il se produit, dans cette couche 36, lé phénomène di
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active.
La figure 11 montre une modification du procédé décrit à l'aide des figure 9 et 10. Pendant que le plomb 35 et le germanium y dissous sont encore liquides, on introduit de la vapeur d'arse- <EMI ID=16.1>
cure. Cet arsenic se diffuse dans le plomb fondu et dans le germenium. La concentration de l'arsenic est indiquée par la ligne
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