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"Procédé de fabrication des éléments semiconducteurs"
Il est usuel d'aplanir un corps semiconducteur par rodage avant d'introduire par diffusion les substan*. ces de dopage et d'introduire par alliage des électrodes de contact dans un corps semiconducteur en forme de pastille, par exemple, dans un monocristal en silicium ou en germanium. Ce rodage entraîne cependant une perturbation de la structure cristalline sur les deux faces planes de la pastille précitée jusqu'à une profondeur de l'ordre de grandeur de 50 microns. Afin d'enlever cette couche de structure cristalline perturbée, on soumet souvent le corps semiconducteur en forme de pastille après rodage à une attaque chimique dans un fluide décapant acide, pouvant consister en un mélange d'acide fluorhydrique à 40 % et d'acide nitrique fumant dans le rapport 1:1.
On
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peu%. ensuite introduire par diffusion des substances de dopage et introduire par alliage des électrodes de contact dans le corps précité, ce qui nécessite un chauffage de ce corps à la température de diffusion.
On a constaté des perturbations impossibles à prédéterminer des propriétés électriques des redresseurs au silicium commandés ou non commandés, fabriqués de la manière décrite ci-dessus. Ces perturbations proviennent des atomes d'impuretés parasites, qui se déposent de préférence pendant l'attaque chimique par des fluides décapants acides à la surface du corps semiconducteur et qui, lors du chauffage ultérieur, sont introduits par diffusion dans ce corps pendant l'opération de la diffusion. Ces atomes sont généralement constitués par des métaux lourds qui présentent dans le silicium une vitesse de diffusion considérablement supérieure à celle des substances de dopage comme l'aluminium, le bore ou le gallium. C'est pourquoi ils pénètrent pendant la diffusion profondément dans le corps précité.
Les atomes d'impuretés parasites, ayant pénétré dans le corps semiconducteur d'un redresseur, peuvent former dans le réseau du cristal semiconducteur des cen- tres de recombinaison, responsables d'une résistance in- terno des redresseurs dans le sens de passage qui est supérieure à la valeur prévue. Ces atomes peuvent, en outre, former des défauts imprévus, qui entraînent une modification de la résistance du semiconducteur initial.
Dans le cas d'un redresseur commandé, par exemple, l'épais- seur de la couche de base n'étant pas en contact avec l'électrode de commande, accordée avec la résistance initiale de la matière semiconductrice de départ, ne cor- respond plus aux conditions modifiées. C'est pourquoi on ne peut pas obtenir les propriétés électriques opti- @
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maies désirables sous forme, par exemple, d'un certain pouvoir de blocage du redrbsseur,
Les atomes précités présentent aussi généralement une solubilité dans la matière semiconductrice qui diminue fortement avec la température. Cela conduit, pendant le refroidissement succédant à la diffusion, à des séparations indésirables des atomes dans le cristal.
En particulier, les séparations dans la régions des jonctions pn perturbent notablement leur pouvoir de blocage.
L'invention a donc pour objet d'éliminer avant le début de la diffusion les atomes d'impuretés qui se déposent à la surface du semiconc-.teur après rodage et pendant l'attaque chimique dans un fluide décapant acide.
La présente invention vise, par conséquent, un procédé de fabrication d'un élément semiconducteur comportant un corps semiconducteur monocristallin, en particulier en silicium, suivant lequel après un traitement mécanique et une attaque chimique à l'aide d'un fluide décapant acide, des impuretés d'un type prédéterminé sont introduites par diffusion jusqu'à une profondeur limite prescrite. L'invention est caractérisée par le fait, que la surface du corps semiconducteur est nettoyée entre les deux opérations (l'attaque chimique et la diffusion) à l'aide d'une lessive alcaline, de préférence d'une solution concentrée aqueuse d'hydroxyde de potassium ou d'hydroxyde de sodium.
La mise en oeuvre du procédé, conforme à l'invention, sera mieux comprise à l'aide d'un exemple non limitatif représenté schématiquement sur le dessin annexé.
Le redresseur commandé à semiconducteur, représenté sur la figure, est constitué par une pastille circulaire
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semiconductrice 2, par exemple en silicium monocristallin n-conducteur, obtenu par sciage d'un barreau semiconducteur cylindrique. Ensuite, des faces planes de la pastille 2 sont aplanies par une machine de rodage, la pastille ayant, par exemple, un diamètre de 20 mm et une épaisseur de 300 microns. La couche cristalline, perturbée par ce rodage et disposée immédiatement à la surface des faces planes de la pastille 2, est éliminée par attaque chimique.
Cette couche cristalline présente une épaisseur de l'ordre de grandeur de 50 microns, On peut utiliser, comme fluide décapant, un mélange d'acide fluorhydrique et d'acide nitrifie fumant dans le rapport 1: 1 ou un mélange d'acide fluorhydrique, d'acide nitrique fumant et d'acide acétique glacial dans le rapport de 1: 1: 1P:. Un tel fluide décapant élimine la couche cristalline, perturbée à la surface, pendant une période relativement brève, en formant des couches lisses de façon uniforme jusqu'à la profondeur finale désirée.
Cette profondeur finale étant atteinte, le décapage est arrêté et les atomes d'impuretés parasites, déposés à la surface du semiconducteur, sont éloignés, conformément à l'invention, par nettoyage de la surface à l'aide d'une lessive alcaline, par exemple, d'une solution aqueuse concentrée d'hydroxyde de potassium ou de sodium à la température ambiante. Lorsque la couche cristalline perturbée à la surface n'est pas particulièrement épaisse, on peut l'éliminer même sans dépôt d'atomes précités, en ne traitant la pastille semiconductrice 2 après le rodage qu'avec una lessive alcaline que l'on chauffe, le cas échéant.
On introduit ensuite par diffusion dans la pastil- le 2 en silicium n-conducteur de tous les cotés une
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matière engendrant la "p-conductibilité, par exemple de l'aluminium ou du gallium. On peut,à cet effet,par exemple, chauffer la pastille 2 et faire passer la substance de dopage en un courant gazeux au-dessus de la pastille chauffée pour l'introduire par diffusion à une température élevée (diffusion par gaz porteur). Une autre possibilité réside dans le fait de disposer la substance de dopage sous forme d'une couche sur la pastille semiconductrice, par exemple en forme de pâte ou d'une couche vitreuse et de l'introduire ensuite par diffusion dans la pastille après avoir chauffé cette dernière (diffusion d'une pâte).
On peut, enfin, disposer également la pastille précitée dans un espace fermé, par esempe dans une ampoule en quartz, et placer dans ce même espace indépendamment de ladite pastille une source de la substance de dopage. On chauffe cette pastille et cette substance, la concentration périphérie que des défauts dans ladite pastille étant fonction de a température de la source de dopage (procédé d'ampoule).
La température de la diffusion dépasse dans tous les cas 10000 0 et elle est gardée pendant plusieurs heures.
Après la fin de la diffusion, la pastille 2 en silicium est constituée par un noyau n-conducteur entouré de tous les côtés d'une zone p-conductrice se trouvant directement sous la surface de la pastille.
On introduit par alliage sur une face plane de la pastil- le 2 une pastille annulaire en or, contenant de l'antiomine, pour former une électrode 7 et une zone n-conductrice 6 de recristallisation, contenant égale- ment de l'antimoine, ainsi qu'une pastille d'or, conte- nant du bore et présentant une faible face, qui forme un contact 8 de base au centre de l'électrode 7. La
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jonction entre ce contact 8 et la zone p-conductrice 4 n'est pas bloquée. On introduit par alliage sur l'autre face plane de la pastille 2 une pastille en aluminium, en formant une électrode 9, On élimine enfin de la surface latérale de la pastille 2 la zone p-conductrice 4 par fraisage ou par jet de sable, de sorte que l'élément fini présente la forme définitive d'un tronc de cône indiquée en trait mixte 4a.