CH502047A - Procédé de fabrication d'un corps de matériau semi-conducteur, corps de matériau semi-conducteur résultant de ce procédé - Google Patents

Procédé de fabrication d'un corps de matériau semi-conducteur, corps de matériau semi-conducteur résultant de ce procédé

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Description


  
 



  Procédé de fabrication d'un corps de matériau semi-conducteur, corps de matériau
 semi-conducteur résultant de ce procédé
 La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un corps de matériau semi-conducteur comprenant, sur un support fait d'un premier matériau semiconducteur, une couche épitaxiale d'un deuxième matériau semi-conducteur; elle concerne également le corps semi-conducteur résultant de ce procédé.



   L'invention concerne notamment le dépôt d'une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur  gallium arsenide-gallium phosphide  sur un support de matériau semi-conducteur constitué par de l'arséniure de gallium (gallium arsenide), pour usage en tant que diode électroluminescente à jonction p-n à injection.



   Le but de la présente invention est de fournir un procédé pour la production d'une couche épitaxiale de matériau semi-conducteur sur un support de matériau semi-conducteur de composition différente tout en réduisant au minimum les tensions qui, du fait des constantes de structure cristalline différentes, tendent à se présenter entre le support et la couche épitaxiale.



   Conformément à l'invention, le procédé de fabrication d'un corps de matériau semi-conducteur comprenant, sur un support fait d'un premier matériau semiconducteur, une couche épitaxiale d'un second matériau semi-conducteur, est caractérisé en ce qu'on dépose sur une surface du dit support une première couche du dit premier matériau semi-conducteur, en ce qu'on dépose sur cette première couche une seconde couche incluant le dit premier matériau semi-conducteur et une portion fractionnaire du dit second matériau semi-conducteur, et en ce qu'on dépose sur cette seconde couche une troisième couche du dit second matériau semi-conducteur.



   Le corps de matériau semi-conducteur résultant de ce procédé est, conformément à l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte un support monocristallin fait d'un premier matériau semi-conducteur, une première couche épitaxiale du dit premier matériau semi-conducteur sur la surface du dit support, un seconde couche épitaxiale sur la dite première couche épitaxiale et ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite première couche épitaxiale jusqu'à une composition incluant le dit premier matériau semi-conducteur et une première portion fractionnaire sélectionnée d'un second matériau semi-conducteur, et une troisième couche épitaxiale sur la dite seconde couche épitaxiale,

   ayant une composition substantiellement uniforme avec l'épaisseur et qui inclue le dit premier matériau semi-conducteur et la dite première portion fractionnaire sélectionnée du dit second matériau semi-conducteur.



   En éliminant les transitions abruptes que   l'on    rencontre habituellement entre les constantes de structure cristalline des deux différents matériaux, une diffusion frontale à l'intérieur de la couche épitaxiale est produite plus uniformément et l'électroluminescence au front de diffusion se trouve ainsi considérablement plus efficace que dans les structures conventionnelles. Cette transition entre les constantes de structure cristalline se trouve réalisée en rendant graduelle la transition depuis le matériau du support jusqu'à la couche épitaxiale du matériau désiré, ceci par le moyen de plusieurs couches ayant chacune une composition sélectionnée.



   Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution du matériau faisant l'objet de l'invention; son unique figure représente en coupe un corps de ce matériau constituant une diode électroluminescente à jonction p-n à injection.



   Sur cette figure, on voit un corps 7 comportant un support 9 d'arséniure de gallium sur lequel se trouvent plusieurs couches de compositions variées. Ce corps est préparé de manière classique, par exemple en plaçant un support d'arséniure de gallium (gallium arsenide) monocristallin près de l'extrémité à température la plus basse d'un tube à réaction de quartz dans un four à gradient de température allant d'environ 750 à 9000 C.



  Une source de gallium est disposée près de l'extrémité à température la plus élevée de ce tube de réaction à une température d'environ 800 à 10000 C. De l'arsenic est d'abord introduit dans le gaz porteur qui comprend de l'hydrogène et de l'hydrogène chloré de manière à former sur le support 9 une couche épitaxiale 11 d'arsé  niure de gallium ayant une épaisseur d'environ 3 microns ou davantagc. Tandis que cette couche continue de croître, du phosphore est introduit à petites doses dans le gaz proteur afin de produire la composition graduelle de la couche 13 jusqu'à ce que celle-ci ait une épaisseur d'environ 3 microns ou plus.

   Lorsque la teneur en gallium phosphore de cette couche atteint une   valeur d'environ 10 à 15 " 0, une couche homogène 15    présentant cette teneur de gallium phosphoré par unité de volume est amenée à croître jusqu'à une épaisseur de 2 à 10 microns.



   Tandis que la croissance épitaxiale est continuée, des apports additionnels de phosphore sont introduits à petites doses afin de produire la couche 17 de composition graduellement modifiée et ayant une épaisseur de 3 microns ou plus. Lorsque la teneur en gallium phosphoré de cette couche atteint la valeur désirée, c'est-àdire 40   "10,    la couche 19 est amenée à croître jusqu'à toute épaisseur désirée, typiquement entre 5 microns et 20 mils avec la composition désirée (60   ntO    d'arséniure de gallium - 40   o;    de phosphore) dans toute son épaisseur.

   La surface 21 du corps ainsi formée est alors préparée par des moyens classiques chimiques et mécaniques, et du zinc ou un autre dopage accepteur, comme par exemple le cadmium ou certains éléments de transition comme le manganèse, est diffusé dans la surface préparée 21 pour former une région 23 de jonction p-n diffusée. La région 22, autour de la surface 24 sélectionnée où du zinc a été diffusé, est attaquée chimiquement jusqu'à une profondeur correspondant à la limite 26 de diffusion du zinc afin d'exposer la tranche de la jonction p-n ainsi formée.



   Des électrodes 25 et 27 peuvent être fixées par des moyens classiques, d'une part, au support 9 et, d'autre part, à la surface 24 de diffusion du zinc, de telle sorte qu'un circuit extérieur 29 puisse être connecté pour alimenter en énergie le dispositif ainsi formé de manière à lui faire émettre des radiations à une longueur d'onde du spectre visible, typiquement à environ 645 millimicrons.



   REVENDICATION I
 Procédé de fabrication d'un corps de matériau semiconducteur comprenant, sur un support fait d'un premier matériau semi-conducteur, une couche épitaxiale d'un second matériau semi-conducteur, caractérisé en ce qu'on dépose sur une surface du dit support une première couche du dit premier matériau semi-conducteur, en ce qu'on dépose sur cette première couche un seconde couche incluant le dit premier matériau semiconducteur et une portion fractionnaire du dit second matériau semi-conducteur, et en ce qu'on dépose sur cette seconde couche une troisième couche du dit second matériau semi-conducteur.



   SOUS-REVENDICATION
 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que, en plus, on dépose entre les dites première et seconde couches une première couche intermédiaire ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite première couche jusqu'à la composition de la dite seconde couche, et on dépose entre la dite seconde couche et la dite troisième couche une seconde couche intermèdiaire ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite seconde couche jusqu'à la composition de la dite troisième couche.



   REVENDICATION Il
 Corps de matériau semi-conducteur résultant du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte un support monocristallin fait d'un premier matériau semi-conducteur, une première couche épitaxiale du dit premier matériau semi-conducteur sur la surface du dit support, une seconde couche épitaxiale sur la dite premiére couche épitaxiale et   avant    une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite première couche épitaxiale jusqu'à une composition incluant le dit premier matériau semi-conducteur et une première portion fractionnaire sélectionnée d'un second matériau semiconducteur, et une troisième couche épitaxiale sur la dite seconde couche épitaxiale,

   ayant une composition substantiellement uniforme avec l'épaisseur et qui inclut le dit premier matériau semiconducteur et la dite première portion fractionnaire sélectionnée du dit second matériau semi-conducteur.



   SOUS-REVENDICATIONS
   7.    Corps de matériau semi-conducteur selon la revendication   II,    caractérisé en ce qu'il comprend une quatrième couche épitaxiale sur la dite troisième couche épitaxiale et ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite troisième couche épitaxiale jusqu'à une composition incluant le dit premier matériau semi-conducteur et une seconde portion fractionnaire sélectionnée et plus grande que la première du dit second matériau semi-conducteur, une cinquième couche épitaxiale sur la dite quatrième couche épitaxiale, ayant une composition substantiellement uniforme avec l'épaisseur, et qui inclut le dit premier matériau semi-conducteur et la dite seconde portion fractionnaire plus grande du dit second matériau semi-conducteur,

   et des moyens sur la dite cinquième couche pour former avec elle une jonction électriquement redresseuse.



   3. Corps de matériau semi-conducteur selon la revendication II, caractérisé en ce que le dit premier matériau semi-conducteur est l'arséniure de gallium, et en ce que le dit second matériau semi-conducteur est l'arséniure de gallium phosphoré.



   4. Corps de matériau semi-conducteur selon la sousrevendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens formant un circuit connecté au dit support et aux dits moyens situés sur la dite cinquième couche pour faire agir un potentiel opérationnel sur la dite jonction.



   5. Corps de matériau semi-conducteur selon la sousrevendication 2, caractérisé en ce que les dits moyens comprennent une région de diffusion incluant un dopage d'impuretés d'un matériau sélectionné dans le groupe formé par le zinc, le cadmium et les éléments de transition incluant le manganèse.



   6. Corps de matériau semi-conducteur selon la sousrevendication 3, caractérisé en ce que la composition que comprend la dite seconde portion fractionnaire plus grande du dit second matériau semi-conducteur est 60   oi,    d'arséniure de gallium et 40   O/o    de phosphore.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. niure de gallium ayant une épaisseur d'environ 3 microns ou davantagc. Tandis que cette couche continue de croître, du phosphore est introduit à petites doses dans le gaz proteur afin de produire la composition graduelle de la couche 13 jusqu'à ce que celle-ci ait une épaisseur d'environ 3 microns ou plus. Lorsque la teneur en gallium phosphore de cette couche atteint une valeur d'environ 10 à 15 " 0, une couche homogène 15 présentant cette teneur de gallium phosphoré par unité de volume est amenée à croître jusqu'à une épaisseur de 2 à 10 microns.
    Tandis que la croissance épitaxiale est continuée, des apports additionnels de phosphore sont introduits à petites doses afin de produire la couche 17 de composition graduellement modifiée et ayant une épaisseur de 3 microns ou plus. Lorsque la teneur en gallium phosphoré de cette couche atteint la valeur désirée, c'est-àdire 40 "10, la couche 19 est amenée à croître jusqu'à toute épaisseur désirée, typiquement entre 5 microns et 20 mils avec la composition désirée (60 ntO d'arséniure de gallium - 40 o; de phosphore) dans toute son épaisseur.
    La surface 21 du corps ainsi formée est alors préparée par des moyens classiques chimiques et mécaniques, et du zinc ou un autre dopage accepteur, comme par exemple le cadmium ou certains éléments de transition comme le manganèse, est diffusé dans la surface préparée 21 pour former une région 23 de jonction p-n diffusée. La région 22, autour de la surface 24 sélectionnée où du zinc a été diffusé, est attaquée chimiquement jusqu'à une profondeur correspondant à la limite 26 de diffusion du zinc afin d'exposer la tranche de la jonction p-n ainsi formée.
    Des électrodes 25 et 27 peuvent être fixées par des moyens classiques, d'une part, au support 9 et, d'autre part, à la surface 24 de diffusion du zinc, de telle sorte qu'un circuit extérieur 29 puisse être connecté pour alimenter en énergie le dispositif ainsi formé de manière à lui faire émettre des radiations à une longueur d'onde du spectre visible, typiquement à environ 645 millimicrons.
    REVENDICATION I Procédé de fabrication d'un corps de matériau semiconducteur comprenant, sur un support fait d'un premier matériau semi-conducteur, une couche épitaxiale d'un second matériau semi-conducteur, caractérisé en ce qu'on dépose sur une surface du dit support une première couche du dit premier matériau semi-conducteur, en ce qu'on dépose sur cette première couche un seconde couche incluant le dit premier matériau semiconducteur et une portion fractionnaire du dit second matériau semi-conducteur, et en ce qu'on dépose sur cette seconde couche une troisième couche du dit second matériau semi-conducteur.
    SOUS-REVENDICATION 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que, en plus, on dépose entre les dites première et seconde couches une première couche intermédiaire ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite première couche jusqu'à la composition de la dite seconde couche, et on dépose entre la dite seconde couche et la dite troisième couche une seconde couche intermèdiaire ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite seconde couche jusqu'à la composition de la dite troisième couche.
    REVENDICATION Il Corps de matériau semi-conducteur résultant du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte un support monocristallin fait d'un premier matériau semi-conducteur, une première couche épitaxiale du dit premier matériau semi-conducteur sur la surface du dit support, une seconde couche épitaxiale sur la dite premiére couche épitaxiale et avant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite première couche épitaxiale jusqu'à une composition incluant le dit premier matériau semi-conducteur et une première portion fractionnaire sélectionnée d'un second matériau semiconducteur, et une troisième couche épitaxiale sur la dite seconde couche épitaxiale,
    ayant une composition substantiellement uniforme avec l'épaisseur et qui inclut le dit premier matériau semiconducteur et la dite première portion fractionnaire sélectionnée du dit second matériau semi-conducteur.
    SOUS-REVENDICATIONS 7. Corps de matériau semi-conducteur selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comprend une quatrième couche épitaxiale sur la dite troisième couche épitaxiale et ayant une composition qui varie avec l'épaisseur depuis la composition de la dite troisième couche épitaxiale jusqu'à une composition incluant le dit premier matériau semi-conducteur et une seconde portion fractionnaire sélectionnée et plus grande que la première du dit second matériau semi-conducteur, une cinquième couche épitaxiale sur la dite quatrième couche épitaxiale, ayant une composition substantiellement uniforme avec l'épaisseur, et qui inclut le dit premier matériau semi-conducteur et la dite seconde portion fractionnaire plus grande du dit second matériau semi-conducteur,
    et des moyens sur la dite cinquième couche pour former avec elle une jonction électriquement redresseuse.
    3. Corps de matériau semi-conducteur selon la revendication II, caractérisé en ce que le dit premier matériau semi-conducteur est l'arséniure de gallium, et en ce que le dit second matériau semi-conducteur est l'arséniure de gallium phosphoré.
    4. Corps de matériau semi-conducteur selon la sousrevendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens formant un circuit connecté au dit support et aux dits moyens situés sur la dite cinquième couche pour faire agir un potentiel opérationnel sur la dite jonction.
    5. Corps de matériau semi-conducteur selon la sousrevendication 2, caractérisé en ce que les dits moyens comprennent une région de diffusion incluant un dopage d'impuretés d'un matériau sélectionné dans le groupe formé par le zinc, le cadmium et les éléments de transition incluant le manganèse.
    6. Corps de matériau semi-conducteur selon la sousrevendication 3, caractérisé en ce que la composition que comprend la dite seconde portion fractionnaire plus grande du dit second matériau semi-conducteur est 60 oi, d'arséniure de gallium et 40 O/o de phosphore.
CH431969A 1966-06-22 1969-03-21 Procédé de fabrication d'un corps de matériau semi-conducteur, corps de matériau semi-conducteur résultant de ce procédé CH502047A (fr)

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