FR2463509A1 - Procede de fabrication de dispositifs semi-conducteurs et dispositifs obtenus par ce procede - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF SEMI-CONDUCTEUR ET LE DISPOSITIF OBTENU PAR CE PROCEDE. CE PROCEDE COMPREND LA FORMATION SUR LA SURFACE PRINCIPALE 2 D'UN SUBSTRAT 1 SEMI-CONDUCTEUR D'UNE COUCHE 5 DE PHOTORESIST MINERAL COMPRENANT UNE PREMIERE COUCHE 3 AMORPHE QUI CONTIENT DU SELENIUM COMME COMPOSANT DE LA MATRICE ET COMPREND DES IMPURETES POUR FOURNIR UN TYPE DONNE DE CONDUCTIVITE ET UNE SECONDE COUCHE 4 EN ARGENT OU CONTENANT DE L'ARGENT FORMEE SUR LA PREMIERE COUCHE 3; L'EXPOSITION DE LA COUCHE DE PHOTORESIST MINERAL AVEC UN MOTIF D'EXPOSITION 6; LE DEVELOPPEMENT DE LA COUCHE DE PHOTORESIST MINERAL EXPOSEE POUR FORMER UNE COUCHE 7 DE PHOTORESIST MINERAL CONTENANT DES IMPURETES SELON LE MOTIF COMME COUCHE DE SOURCE D'IMPURETES; LA FORMATION D'UNE COUCHE 8 DE REVETEMENT THERMIQUEMENT RESISTIVE SUR LA SURFACE PRINCIPALE DU SUBSTRAT SEMI-CONDUCTEUR TOUT EN COUVRANT LA COUCHE 7 DE SOURCE D'IMPURETES; ET LA FORMATION D'UNE REGION DOPEE EN DIFFUSANT LES IMPURETES DE LA COUCHE DE SOURCE D'IMPURETES 7 DANS UNE REGION DU SUBSTRAT SOUS-JACENTE A LA COUCHE FORMANT SOURCE D'IMPURETES. CETTE REGION DOPEE EST FORMEE PLUS FACILEMENT ET DE MANIERE PLUS PRECISE AVEC UN NOMBRE MOINS IMPORTANT D'ETAPES ET AVEC UN MOTIF CORRESPONDANT AU MOTIF D'EXPOSITION ENVERS LA COUCHE DE PHOTORESIST MINERAL.
Description
I La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de
fabrication de dispositifs semi-conducteurs ayant une région semiconductrice dopée qui est formée dans un substrat semi-conducteur par diffusion d'un dopant en fournissant un type de conductivité donné à partir de la surface principale du substrat ainsi que les dispositifs
semi-conducteurs obtenus par ce procédé. Plus particuliè-
rement, l'invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs dans lesquels une région d'impuretésdiffusée est formée avec un nombre inférieur d'étapes de procédé et avec une exactitude ou précision
élevée en employant un photorésist minéral.
De façon à former une région du type p ou n d un endroit donné d'un substrat semi-conducteur, une technique conventionnelle dans ce domaine a employé principalement une diffusion solide sélective d'un dopant avec l'emploi d'un masque de diffusion. Dans cette techniq.e conventionnelle, une couche de SiO2 ou analogue est formée comme couche formant masque de diffusion sur le substrat semi-conducteur. On ouvre une fenêtre désirée dans le
masque de diffusion par une photolithographie convention-
nelle. Un dopant est sélectivement diffusé dans le substrat semiconducteur par la fenêtre. La technique conventionnelle exige la formation du masque de diffusion et le modelage
ou calibrage de celui-ci. Ceci présente divers inconvé-
nients qui sont principalement la nécessité de nombreuses étapes de procédé et de nombreux paramètres de contrôle de la diffusion. En outre, dans la plupart des cas, la couche de SiO2 formant masque de diffusion doit être relativement épaisse. Il en résulte qu'il est difficile de déterminer avec une exactitude ou précision élevée la dimension de la fenêtre formée dans la couche formant masque de diffusion à cause d'un problème tel que la modification de la dimension par transformation du modèle ou calibre et ainsi il se présente alors également un
inconvénient qui consiste en ce que l'exactitude ou préci-
sion dimensionnelle de la région de diffusion n'est pas suffisante. D'autre part, Yoshikawa et al a révélé dans la
description du brevet américain NI 4 127 414 un photorésist
minéral en employant un film ou pellicule mince en verre de chalcogénure de sélénium et un résist de faisceau électronique minéral. Le photorésist minéral offre de nombreux avantages; une résolution élevée, la capacité du procédé à développement à sec, une résistance forte contre les solution de décapage d'acide fort, une uniformité et une formation homogène d'un film ou pellicule amorphe mince sur une grande surface. Les présents inventeurs ont concentré leurs recherches sur le photorésist minéral et ont reconnu que la diffusion d'impureté par le photorésist
minéral est efficace pour la microfabrication d'un disposi-
tif semi-conducteur. La présente invention est réalisée à
partir de la mise en évidence des résultats empiriques.
Ainsi, un but de la présente invention est de fournir un nouveau procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur dans lequel on forme une région d'impuretés diffusée avec des étapes de procédé moins nombreuses et
simples et avec une exactitude dimensionnelle élevée.
Un autre but de la présente invention est de
fournir un procédé de fabrication d'un dispositif semi-
conducteur dans lequel on diffuse un dopant en employant
directement un photorésist minéral comme source de diffu-
sion. Encore un autre but de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur dans lequel on connecte ou lie une couche conductrice à une région dopée par des étapes simples et
moins nombreuses.
Encore un but de la présente invention est de
fournir un procédé de fabrication d'un dispositif semi-
conducteur dans lequel une couche conductrice est électri-
quement connectée à une région d'impuretés diffusée, suivant l'étape de former une région dopée en diffusant un dopant à partir d'un photorésist minéral -employé comme
source de diffusion.
Selon une caractéristique de la présente invention, on fournit un procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur comprenant les étapes de: former sur la surface principale d'un substrat semi-conducteur une couche de photorésist minéral ayant une première couche amorphe, qui contient du sélénium comme composant de la matrice et comprend un dopant pour fournir un type de conductivité donné et une seconde couche formée sur la première couche, qui est une couche d'argent ou une couche contenant de l'argent; exposer la couche de photorésist minéral avec un motif d'exposition donné; développer la couche de photorésist minéral exposée pour former une couche de photorésist minéral contenant des impuretés ayant un motif correspondant au motif d'exposition; former une couche de revêtement thermiquement résistive sur la surface principale du substrat semi-conducteur, avec la couche de revêtement thermiquement résistive sur la surface principale du substrat semi-conducteur avec la couche de revêtement thermiquement résistive couvrant la couche de photorésist minéral contenant des impuretés; et former une région semi-conductrice dopée en diffusant le dopant à partir de la couche de photorésist minéral contenant des impuretés dans une région du substrat sous-jacente de la couche de
photorésist minéral contenant des impuretés.
La première couche peut être une couche mince de chalcogénure amorphe ayant un système binaire contenant du sélénium et du germanium comme composants de la matrice, de préférence, 75 à 95 atomes % de sélénium et de 5 à 25 atomes % de germanium, et un dopant tel que l'arsenic (As),
le phosphore (P), le bore (B), l'aluminium (Al), l'anti-
moine (Sb), le gallium(Ga), l'indium (In) ou analogues dans le cas o le substrat semi-conducteur est un substrat de silicium. Une telle couche mince à multi-composants peut facilement être formée, par projection radio fréquence
avec une cible d'un lingot ayant une composition donnée,.
par co-projection d'un matériau en système binaire et d'un dopant ou des dopants, ou par un procédé d'évaporation sous vide. La seconde couche peut être formée surJa première couche par évaporation sous vide ou projection d'argent, d'un alliage contenant de l'argent ou d'un composé contenant de l'argent, ou par immersion du spécimen dans une solution contenant un ion d'argent, par exemple, une solutionaqueuse de nitrate d'argent (AgNO3), de sorte que la seconde couche peut être déposée sur la première couche comme couche d'argent, couche d'alliage d'argent, couche de chalcogénure
d'argent, ou couche d'halogénure d'argent.
La couche de photorésist minéral ayant les première et seconde couches est exposée à la lumière, à un faisceau électronique, ou à un faisceau ionique avec un motif d'exposition donné. Comme résultat de l'exposition,- la
partie exposée devient une région dopée à l'argent pres-
qu'insoluble dans un système développant, par exemple, une solution aqueuse d'une base, telle que la diméthylamine ( (CH3)2N), l'hydroxyde de potassium (KOH), l'hydroxyde de sodium (NaOH) ou analogues. Ensuite, la couche d'argent ou la couche contenant de lèrgent aux zones non-exposées est dissoute par décapage avec une solution d'acide telle
que de l'eau régale diluée, de l'acide nitrique ou analogues.
Subséquemment, la couche de photorésist minéral aux zones non-exposées autres que la région exposée est enlevée du substrat par le système développant. Dans l'étape suivante, la surface principale du substrat semi-conducteur et la couche de photorésist minéral contenant l'impureté également sont couvertes par une couche de revêtement thermiquement résistive réalisée en un matériau d'isolation tel que l'oxyde de silicium (SiO2), du nitrure de silicium (Si3N4) ou du silicium (Si), du titane (Ti) , du platine (Pt) ou analogues par un procédé de projection ou par un procédé
d'évaporation par faisceau électronique.
Ensuite, le sous-assemblage, dans lequel le substrat semi-conducteur et la couche photorésist inorganique contenant les impuretés sur celui-ci sont couverts par la couche de revêtement thermiquement résistive, est soumis à un traitement thermique pour diffuser le dopant dans la couche de photorésist minéral contenant les impuretés pour former ainsi une région d'impuretés diffusée. Dans cette étape de traitement thermique, il peut arriver que le matériau constituant la couche de photorésist minéral contenant les impuretés fonde partiellement ou totalement dans la couche de revêtement thermiquement résistive, selon la nature du matériau employé pour la couche de
revêtement thermiquement résistive.
Ensuite, la couche de revêtement thermiquement résistive et la couche de photorésist minéral contenant les impuretés restantes sont enlevées du substrat. Par exemle, lorsque la couche du revêtement thermiquement résistive est du SiO2, la couche est décapée par la solution de HF tamponnée La couche de photorésist minéral contenant des impuretés est dissoute par décapage avec une solution mixte d'acide sulfurique (H2S04) et de peroxyde d'hydrogène (H202). De cette manière, on enlève la couche de revêtement thermiquement résistive et la couche de photorésist minéral contenant des impuretés, de sorte qu'on obtient un dispositif semiconducteur ayant une région d'impuretés diffusée. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on fournit un procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur comprenant les étapes de
former sur la surface principale d'un substrat semi-
conducteur une couche de photorésist minéral ayant une première couche amorphe, qui contient du sélénium comme composant de la matrice et comprend un dopant pour fournir un type de conductivité donné,une seconde couche formée sur la première couche, qui est une couche d'argent ou une couche contenant de l'argent; exposer la couche de photorésist minéral avec un motif d'exposition donné; développer la couche de photorésist minéral exposée pour former un photorésist minéral contenant des impuretés ayant un motif correspondant au motif d'exposition; former une couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive sur la surface principale du substrat semi-conducteur, la couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive couvrant la couche de photorésist minéral contenant les impuretés; former une région semi-conductrice dopée en diffusant le dopant à partir de la couche de photorésist minéral contenant les impuretés dans une région du substrat sous-jacente de la couche de photorésist minéral contenant les impuretés; ouvrir dans la couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive une fenêtre pour permettre à la région semi-conductrice de communiquer avec l'extérieur; et former sur la couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive une couche conductrice liée à la couche semi-conductrice par la fenêtre et s'étendant par-dessus la couche d'isolation de revêtement
thermiquement résistive.
Dans ce mode de réalisation, on peut employer le SiO2 ou le Si3N4, par exemple comme couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive. Les étapes précitées et les matériaux sont applicables de manière correspondante au procédé de fabrication depuis l'étape de départ jusqu'à
l'étape de formation de la région semi-conductrice dopée.
Après que la région semi-conductrice dopée soit formée, on applique la technique de photodécapage conventionnelle au substrat semi-conducteur et la couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive par-dessus le substrat semi-conducteur en formant ainsi une fenêtre pour permettre
àla région semi-conductrice de communiquer avec l'extérieur.
Dans l'étape suivante, on dépose un métal pour électrode tel que de l'aluminium (Al) ou du molybdène (Mo) sur la surface totale de la couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive. La couche métallique ainsi déposée est ensuite soumise à une procédé de photodécapage en sformant ainsi une couche conductrice ayant un motif donné comme couche de montage, qui est électriquement connecté à la région semi-conductrice par la fenêtre. Dans ce cas, parmi la couche disolation de revêtement thermiquement résistive, une partie souhaitée autre que la partie formant fenêtre reste non décapée et employée pour isoler électriquement le substrat semi-conducteur de la couche conductrice. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la
description explicative qui va suivre faite en référence
aux dessins annexés représentant divers modes de réalisation du procédé selon l'invention actuellement préférés, donnés à titre d'exemple et qui ne sauraient donc en aucune façon
en limiter la portée.
Dans les dessins
- les figures 1 à 7 sont des vues en coupe trans-
versale schématiques illustrant un mode de réalisation d'une séquence d'étape de fabrication d'un dispositif semi-conducteur selon la présente invention; - les figures 8 à 10 sont des vues en coupe transversale schématiques d'un mode de réalisation d'une
partie des procédés de fabrication d'un dispositif semi-
conducteur selon l'invention; et
- les figures 11 et 12 sont des graphes caractéris-
tiques montrant les caractéristiques de courant en ordonnées par rapport au voltage en abscisses de deux types de diodes
fabriqués par le procédé oelon la présente invention.
Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur selon la présente invention
sera maintenant décrit en référence aux dessins annexés.
Un substrat semi-conducteur 1 du type n, par exemple un substrat de silicium, comme montré à la figure 1, est
préparé. Sur la surface principale 2 du substrat semi-
conducteur 1, comme montré à la figure 2, on forme une couche 5 de photorésist minéral ayant une première couche 3 qui contient, comme composants principaux de la matrice, du sélénium et du germanium ou du sélénium, du germanium et du soufre et comprend en outre un dopant ou des dopants, par exemple, un dopant du type p tel que B, Al, Ga ou In, et une seconde couche 4 comme couche d'argent ou couche contenant de l'argent, qui est formée sur la première couche 3. Dans le cas de l'exposition à un faisceau lumineux, il est souhaitable que le composant de la matrice de la première couche 3 soit une couche de chalcogénure amorphe ayant une composition chimique comprenant 75 à 95 atomes % de sélénium et 5 à 25 atomes % de germanium, selon l'expérience 1 révélée dans le brevet américain précité N0 4 127 414. En outre, les composants de la matrice
incorporent une quantité exigée d'impuretées dopantes.
Dans le cas de l'exposition à un faisceau électronique, il est préférable qu'une couche de matrice de chalcogénure amorphe comme composant principal de la première couche 3 contienne 75 à 85 atomes % de sélénium et 15 à 25 atomes % de germanium, conformément à l'expérience 2 révélée dans le brevet américain NO 4 127 414. La couche de chalcogénure amorphe 3 peut facilement être formée par projection radio fréquence avec un lingot ayant une composition chimique donnée comme cible, par co- projection d'un matériau à système binaire contenant du sélénium et du germanium, et un dopant ou des dopants à diffuser, ou par un procédé d'évaporation sous vide. Le procédé de projection est plutôt préférable- que le procédé d'évaporation sous vide en vue de la reproductibilité de la composition et de l'adhésivité au substrat. Lorsque la concentration du dopant tel que B, Al, Ga ou In est de 10 atomes % ou moins, les caractéristiques d'un film obtenu comme la couche de photorésist minéral est facilement inchangée de celle du composant de la matrice correspondante. Il en résulte que les compositions chimiques précitées révélées dans le brevet américain NO 4 127 414 peuvent être employées comme compositions des composants de la matrice de la première couche 3. Incidemment, la quantité totale du
dopant ou des dopants peut être contrôlée par la composi-
tion de la cible pour le procédé de projection et on peut former une épaisseur de la couche 3 égale par exemple à 0,05 à 0,5 et-. Ainsi, la concentration en impuretés
peut être bien contrôlée.
Pour la formation de la couche 5 de photorésist minéral, la seconde couche 4 est ensuite formée sur la première couche 3, sous la forme d'une couche d'argent,
d'une couche d'alliage d'argent, d'une couche de chalco-
génure d'argent (Ag2S, Ag2Se, AgSe, AgTe), un halogénure d'argent (AgCl, AgBr, AgI) ou analogues par un procédé d'évaporation sous vide, un procédé par projection, ou par immersion dans une solution contenant un ion argent de la première couche 3, par exemple, une solution aqueuse de nitrate d'argent (AgNO3à, ou une solution de placage ou déposition non électronique consistant principalement de cyanure d'argent (AgCN) ou analogues. L'épaisseur de la seconde couche 4 est inférieure à 100 Angstrbms,
habituellement 20 à 50 Angstrëms.
A l'étape suivante, comme montré à la figure 3, on expose la couche 5 de photorésist minéral sur le côté
de la seconde couche 4 à la lumière, un faisceau électro-
nique, un faisceau ionique ou analogues comme montré par le numéro de référence 6. Il en résulte qu'on forme une couche 7 de chalcogénure amorphe dopée à l'argent correspondant au motif désiré comme région de la région exposée ou photodopée des couches 3 qui est difficilement soluble dans un système développant consistant en une solution aqueuse d'une base, par rapport à des zones non exposées ou non photodopées 3a de la couche 3. Le système développant peut être par exemple, la diméthylamine ( (CH3) 2NH), l'hydroxyde de sodium (NaOH), l'hydroxyde
de potassium (KOH) ou analogues.
La couche d'argent ou la couche contenant de l'argent restante dans la région non-exposée est dissoute par une solution acide, par exemple, de l'eau régale, ou de l'acide nitrique. Ensuite, ces couches sont soumises à un procédé développant employant la solution alcaline par laquelle les zones non exposées 3a et 4a des couches 3 et 4 sont enlevées du substrat 1, tandis que la région exposée 7 montrée à la figure 4 est maintenue. De cette manière, la région exposée 7, qui contient un dopant du type p, est formée comme couche de photorésist minéral contenant des impuretés par la couche de photorésist minéral 5 et a un motif du relief correspondant au motif donné. La région exposée 7 est employée comme source de diffusion dans une étape ultérieure. En outre, le procédé de décapage par plasma peut être employé avec un gaz CF4,
au lieu du traitement développant précité.
Dans l'étape suivante, une couche 8 de revêtement thermiquement résistive réalisée en un matériau d'isolation tel que de l'oxyde silicium (SiO2), du nitrure de silicium (Si3N4) ou du silicium, du titane, du platine ou analogues est déposée par un procédé de projection ou un procédé d'évaporation par faisceau électronique, de façon à couvrir la couche ou région 7 de photorésist minéral contenant les impuretés, en évitant ainsi que la couche 7 fonde ou s'évapore, comme montré à la figure 5. Cette couche 8 de revêtement thermiquement résistive est employée pour la prévention de la sublimation de la couche 7 de photorésist minéral contenant les impuretés dans l'étape
suivante de traitement thermique. Le substrat semi-
conducteur 1 et la couche 7 de photorésist minéral contenant le dopant sur la surface principale 2 du substrat 1 est ensuite soumise à traitement thermique sensiblement à une température allant de 800 à 11000C, tandis que le substrat 1 et la couche 7 sont couverts par la couche 8 de revêtement
thermiquement résistive pour former une. région 9 semi-
conductrice de type p dans laquelle le dopant de type p est thermiquement diffusé à partir de la couche 7 de photorésist minéral contenant les impuretés. La profondeur de cette région 9 de type p, ou la profondeur de diffusion et la concentration des impuretés en surface peut facilement être contrôlée en changeant la durée du traitement thermique d'environ 10 minutes à plusieurs heures et en modifiant la température de diffusion. Dans la diffusion de la région 9, qui peut être réalisée dans une atmosphère d'oxygène ou d'azote, la diffusion a lieu indépendamment de l'ambiance puisque la couche 7 de photorésist minéral contenant les impuretés est couverte par la couche 8 il
de revêtement thermiquement résistive.
En outre, au cours du traitement thermique pour la formation de la région 9 semi-conductrice, il peut arriver que le matériau de la couche 7 de phororésist minéral contenant les impuretés telles que Se, Ge ou analogues forme partiellement ou complètement dans, ou fusionne avec, la couche 8 de revêtement thermiquement résistive, bien que cela dépende du matériau employé pour la couche de revêtement 8, de sorte que la couche 7 de
photorésist minéral contenant des impuretés peut complète-
ment disparaître ou peut réduire son volume comme montré
à la figure 6.
L'étape suivante consiste à enlever la couche 8 de revêtement thermiquement résistive et la couche 7 de
photorésist minéral contenant les impuretés du substrat 1.
Par exemple, lorsque la couche 8 de revêtement thermiquement résistive est réalisée en SiO2, cette couche 8 peut être décapée par une solution mixte d'acide sulfurique (H2S04) et de peroxyde d'hydrogène (H202). Lorsque la couche 7 de
photorésist minéral contenant des impuretés est complète-
ment fondue ou a complètement fusionné avec la couche 8.
de revêtement thermiquement résistive, l'étape d'enlèvement précitée de la couche 7 de photorésist minéral contenant
des impuretés n'est pas exigée ou nécessaire.
De cette façon, on obtient le dispositif semi-
conducteurayant la région 9 semi-conductrice dopée, dans laquelle le dopant du type p est diffusé dans le substratl
semi-conducteur du type n à partir de sa surface princi-
pale 2.
L'explication à suivre consiste pour un mode de réalisation de la présente invention dans laquelle une
couche conductrice est connectée à une région semi-
conductrice 9 ainsi formée, tandis que la couche conduc-
trice est isolée de la surface principale 2 du substrat 1.
Egalement dans ce mode de réalisation, la région de diffusion 9 est formée par le traitement thermique tandis que le substrat 1 et la couche 7 de photorésist minéral contenant les impuretés sont couverts par la couche 8 de revêtement thermiquement résistive, par le procédé déjà explicité en référence aux figures 1 à 6, sauf que la couche de revêtement 8 thermiquement résistive employée dans le présent mode de réalisation est réalisée en matériau ayant des propriétés de résistivité thermique et d'isolation électrique, tel que SiO2, Si3N4 ou analogues. Comme montré à la figure 8, l'étape de décapage conventionnel est appliquée à la partie de la couche 8 d'isolation de revêtement thermiquement résistive qui correspond à la région 9 semi-conductrice dopée, pour former une fenêtre ou ouverture 10 pour exposer la région 9 semi-conductrice dopée à l'extérieur. Si la couche 7 de photorésist minéral contenant des impuretés est laissée non décapée sur la région 9 semi-conductrice, comme montré, elle est enlevée de la partie de la région 9 par traitement thermique ou procédé de décapage ou analogues, comme montré à la figure 9, de façon à exposer la région 9 à l'extérieur par la fenêtre 10. Si le SiO2 est employé pour la couche 8 d'isolation de revêtement thermiquement résistive, la partie de la couche 8 par-dessus la couche 7 de photorésist minéral contenant des impuretés, après le procédé de diffusion, est dissoute à un taux de décapage légèrement supérieur que la partie lestante. Ainsi, si on emploie un tel matériau pour la couche 8, la surface de la région dopée 9 peut être exposée tandis qu'une partie de la couche 8 autre que la partie sur la région dopée 9 est laissée non décapée. Par conséquent, ceci est
très satisfaisant pour former la fenêtre 10.
A la suite de cette étape, une couche métallique pour électrode telle que aluminium est déposée sur la surface totale de la couche 8 d'isolation de revêtement thermiquement résistive et ensuite la couche métallique ainsi formée est soumise à un procédé de photodécapage pour former une couche conductrice 11 comme couche de montage ayant un motif désiré et électriquement connecté
à la région 9 semi-conductrice dopée par la denêtre 10.
De cette manière la couche conductrice 11 est formée sur
la surface principale 2 du substrat semi-conducteur 1.
La couche 11 conductrice est connectée à la région 9 semi-
conductrice dopée et s'étend par-dessus la couche 8 d'isolation de revêtement thermiquement résistive qui
isole la couche conductrice 11.
On comprendra que les modes de réalisation spécifi-
ques décrits ci-dessus peuvent subir de nombreuses modifi-
cations et changements tout en restant dans le cadre de la présente invention. Par exemple, la conductivité de type n peut être remplacée par l'autre type p. Le type de conductivité de la région semi-conductrice dopée peut être la même que celle du substrat semi-conducteur0 L'invention sera maintenant décrite plus en détail en référence aux exemples suivants d'une diode B p4n dopée au bore et une diode nôp dopée à l'arsenic (As), qui
sont fabriquées en employant le procédé selon l'invention.
Exemple 1.-
Le substrat employé est un disque ou une pastille de silidum de type n ayant une résistivité égale à 0,5 Ohm.cm. Une première couche 3 est formée sur la surface principale polie au miroir ayant une épaisseur égale à 0,2,"- par un procédé de projection par radio fréquence avec un matériau à système ternaire de Se-Ge-B o le bore B est une impureté. Dans la composition chimique de la première couche 3, le bore B est à une teneur égale à 5 atomes % et les composants de la matrice Se et Ge de la première couche 3 ont une composition chimique de 75 atomes % de sélénium et de 25 atomes % de germanium; c'est-à-dire, le rapport du sélénium au germanium est de Se: Ge = 3: 1. Le film ou la pellicule mince de Se-Ge-B ainsi formée sur le substrat est immergée dans une solution de placage ou de déposition d'argent non électronique pendant 4 minutes, lavée avec de l'eau et séchée pour
former une couche d'argent ayant une épaisseur approxima-
tivement égale à 50 Angstrbms comme seconde couche 4 sur la première couche 3. De cette façon, on obtient la couche 5 de photorésist minéral. Ensuite on amène un masque ayant un motif circulaire de 140 14- de diamètre en contact proche avec la couche d'argent comme seconde couche 4, on expose la couche 5 de photorésist minéral à une lumière 6 ayant une intensité lumineuse de 60 mW/cm2 sur la surface de la couche d'argent exposée pendant 30 secondes. La lumière est émise par une lampe à mercure de 200 watts. Après l'irradiation à la lumière, on immerge l'échantillon ainsi obtenu dans une eau régale maintenue à la température ambiantependant 150 secondes, et ensuite on lave avec de l'eau. Pour l'enlèvement complet de la partie non-exposée
de la couche de photorésist minéral, on immerge l'échantil-
lon dans un système développant contenant une solution
mixte d'une solution aqueuse à 50% en poids de diémthyl-
amine et d'eau avec un rapport volumique de 1: 1 pendant secondes, grâce auquel on dissout complètement l'aire non-exposée. Ainsi un motif circulaire ayant un diamètre de 140/-4- est formé comme couche 7 de photorésist minéral contenant des impuretés. Ensuite, on forme la couche 8 de revêtement thermiquement résistive ayant une épaisseur égale 0,2 ie- et réalisée en SiO2 par projection radio fréquence. L'échantillon résultant est soumis à un traitement thermique dans une atmosphère d'azote à une température égale 10500C pendant 90 minutes, en formant ainsi les région diffusée 9 ayant une profondeur de diffusion égale à 0, 8fr-. L'étape suivante consiste à immerger la couche 8 de SiO2 dans une solution de HF tamponné à la température ambiante pendant 4 minutes de sorte que la couche 8 soit décapée. L'échantillon est soumis à un traitement de surface avec une solution mixte consistant de H2S04 et H202 ayant un rapport égal à 3: 1 à la température ambiante pendant 3 minutes. La diode de silicium p-n ainsi construite fournit une courbe
caractéristique courant-voltage montrée à la figure 11.
Cette diode a des bonnes caractéristiques de jonction et est comparable à une diode conventionnelle préparée par un procédé de diffusion conventionnel, en termes de voltage de rupture et de courant de fuite dans la direction
de blocage de la diode.
Exemple 2.-
Le substrat employé est un disque ou une tablette
de silicium de type p ayant une résistivité de 0,5 Ohm.cm.
On forme sur la surface principale polie au miroir une première couche 3 ayant une épaisseur égale à 0,2/,4i- par un procédé de projection radio fréquence avec un matériau à système ternaire de sélénium-germaniumarsenic dans lequel l'arsenic As est une impureté. La composition chimique de la première couche 3 et la suivante Se: Ge: As = 70: 20: 10 (atomes %). Ici, les composants de la matrice Se et Ge de la première couche 3 ont une composition chimique de 70 atomes X de sélénium et 22 atomes % de germanium. Le sous-assemblage ainsi obtenu
est traité comme à l'exemple 1. Dans le procédé de diffu-
sion, le sous-assemblage est soumis à un traitement thermique à une température égale à 1000 OC pendant 50 minutes. Le procédé ultérieur est réalisé comme dans l'exemple 1. La diode de silicium n-p ainsi fabriquée
a une courbe caractéristique représentée à la figure 12.
Cette diode a des caractéristiques sensiblement égales à celles d'une diode conventionnelle fabriquée par un
procédé de diffusion habituel.
Exemple 3.-
Suite au traitement thermique dans le procédé de fabrication d'une diode p+n de l'exemple 1, la surface
totale de la couche 8 de SiO2 couvrant la surface princi-
pale 2 du substrat 1 en silicium et la couche 7 de photorésist minéral contenant les impuretés et revêtue par un photorésist de type négatif OSR (produit fabriqué par Tokyo OkA Co Limited.) On emploie un photomasque ayant un motif circulaire de 120 /A de diamètre pour ouvrir une fenêtre ayant un diamètre égal à 120rA- à une partie de la couche 8 de SiO2 pardessus la région 9 diffusée ayant un diamètre de 140 r par un traitement de décapage
conventionnel. La partie de la couche 8 de SiO2 correspon-
dant à la fenêtre est décapée par une solution de HF tamponné à la température ambiante pendant 3 minutes. Le sous-assemblage est soumis à un traitement de surface avec une solution mixte consistant de H2S04 et H202 ayant un rapport égal à 3: 1 à la température ambiante, lavée avec de l'eau et ensuite séchée. Subséquemment, on dépose de l'aluminium à une épaisseur égale à 0,7..,- par-dessus
la surface totale de la couche 8 de SiO2 ayant des fenêtres.
La couche d'aluminium ainsi déposée est photodécapée par un photomasque ayant un motif de montage d'une électrode désiré d'une manière conventionnelle de façon à former la couche conductrice 11 comme couche de montage de la diode
p+n fabriquée à l'exemple 1.
Selon la présente invention, on obtient les effets avantageux suivants: 1) Le procédé de diffusion est simplifié puisque les étapes pour former la couche de masque de diffusion et son traitement de formation de motif sont éliminés et la région de photorésist minéral contenant des impuretés comme source de diffusion peut être formée dans la couche
de photorésist minéral elle-même par l'exposition du motif.
2) La diffusion est réalisé directement à partir de la couche de photorésist minéral contenant les impuretés comportant le motif comme couche de source d'impuretés, de sorte que le procédé ne peut pas comprendre le problème de la modification de la dimension par la transformation du motif provoquée lorsque la couche de masque de diffusion est formée par un procédé conventionnel. Par conséquent, on améliore la précision dimensionnelle de la région diffusée. En outre, le photorésist minéral en soi a une
résolution élevée. Ce fait contribue également à l'amélio-
ration de la précision de la région diffusée. Il en résulte qu'on peut former une région très finement diffusée selon
l'invention.
3) Puisque la couche de photorésist minéral contenant les impuretés, c'est-à-dire la source dopante, est couverte par la couche de revêtement thermiquement résistive, l'atmosphère de diffusion n'a aucun effet sur
la diffusion des impuretés de sorte qu'il n'est pas néces-
saire de contrôler l'atmosphère de diffusion. Ce fait contribue également à la simplification des étapes dans
le procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs.
4) La concentration en impuretés dans la couche de photorésist minéral peut être contrôlée avec une précision élevée. La couche de revêtement thermiquement résistive réduit de manière remarquable la vaporisation des impuretés, en comparaison à un procédé de fabrication conventionnel. Cette caractéristique fournit un contrôle
précis du dopage par impureté et des dispositifs semi-
conducteurs peuvent être fabriqués avec une reproducti-
bilité élevée sur la base d'une production en masse.
) Si deux impuretés, par exemple l'arsenic et le phosphore, sont incluses dans la première couche, les deux impuretés peuvent être diffusées simultanément. Il en résulte que le nombre des étapes de diffusion est réduit
et ainsi on diminue l'endommagement du substrat.
6) Dans le traitement thermique, la couche de photorésist minéral contenant les impuretés est encapsulée dans la couche de revêtement thermiquement résistive. Ceci permet à la fois de diffuser des impuretés p et n simultanément dans le même traitement thermique. Comme résultat on obtient l'amélioration de la productivité des dispositifs semiconducteurs dans le cas d'une production
en masse.
7) Dans le cas de composés semi-conducteurs III-V le sélénium peut être employé directement comme impureté de type n sans avoir besoin de contenir en outre un troisième élément d'impureté dans la couche de photorésist minéral. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises
en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
R E v E N D I C A T I 0 N S
1.- Procédé de fabrication d'un dispositif semi-
conducteur caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de - former sur la surface principale d'un substrat semi-conducteur une couche de photorésist minéral comprenant une première couche amorphe qui contient du sélénium comme composant de la matrice et comprend une impureté pour fournir un type donné de conductivité et une seconde couche formée sur ladite première couche, ladite seconde couche étant réalisé en argent ou contenant de l'argent; - exposer ladite couche de photorésist minéral avec un motif d'exposition; - développer la couche de photorésist minéral exposée pour former une couche de photorésist minéral contenant des impuretés ayant un motif correspondant au motif d'exposition; - former une couche de revêtement thermiquement
résistive sur la surface principale du substrat semi-
conducteur, tandis que ladite c)ouche de photorésist minéral contenant les impuretés est recouverte par ladite couche de revêtement thermiquement résistive; - former une région semi-conductrice dopée en diffusant ladite impureté à partir de ladite couche de photorésist minéral contenant des impuretés dans une région dudit substrat semi- conducteur sous-jacente de ladite
couche de photorésist minéral contenant les impuretés.
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat semi-conducteur est un substrat en silicium, l'impureté précitée est choisie parmi le groupe' consistant de l'arsenic, du phosphore, du bore, de l'aluminium, de l'indium, du gallium et de l'antimoine,
et un matériau de la couche précitée de revêtement thermi-
quement résistive est choisi parmi le groupe consistant d'oxyde de silicium, de nitrure de silicium, de silicium,
de titane et de platine.
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche contient du
sélénium et du germanium comme composants de la matrice.
4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'un matériau de la seconde couche précitée est choisi parmi le groupe consistant d'argent, d'alliage d'argent, de chalcogénure d'argent et d'halogénure d'argent. 5.- Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les composants de la matrice de la première couche précitée ont une composition chimique comprenant de 75 à 95 atomes % de sélénium et de 5 à
atomes % de germanium.
6.- Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les composants de la matrice de la première couche précitée ont une composition chimique consistant de 75 à 85 atomes % de sélénium et de 15 à atomes % de germanium. 1
7.- Procédé de fabricatkn d'un dispositif semi-
conducteur comprenant les étapes de: - former sur la surface principale d'un substrat semi-conducteur une couche de photorésist minéral comprenant une première couche amorphe qui contient du sélénium comme composant de la matrice et comprend une impureté pour fournir un type donné de conductivité et une seconde couche formée sur la première couche, ladite seconde couche étant réalisée en argent ou contenant de l'argent; exposer ladite couche de photorésist minéral avec un motif d'exposition; développer la couche de photorésist minéral exposée pour former une couche de photorésist minéral contenant des impuretés ayant un motif correspondant audit motif d'exposition; - former une couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive sur ladite surface principale dudit substrat semi-conducteur, tandis que ladite couche de photorésist minéral contenant les impuretés est couverte ou revêtue par ladite couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive; - former une région semi-conductrice dopée en diffusant ladite impureté à partir de ladite couche de photorésist minéral contenant des impuretés dans une région dudit substrat semi-conducteur sous-jacente de la couche de photorésist minéral contenant les impuretés; - ouvrir dans la couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive une fenêtre pour permettre à ladite
région semi-conductrice dopée de communiquer avec l'ex-
térieur; et - former sur ladite couche d'isolation de revêtement thermiquement résistive une couche conductrice liée ou connectée à ladite région semi-conductrice dopée par ladite fenêtre et s'étendant par-dessus ladite couche d'isolation
de revêtement thermiquement résistive.
8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat semi-conducteur est un substrat de silicium, l'impureté précitée est choisie parmi un groupe consitant d'arsenic, de phosphore, de bore, d'aluminium, d'indium, de gallium ou d'antimoine, et un
matériau de la couche d'isolation de revêtement thermique-
ment résistive est choisi parmi le groupe consistant
d'oxyde de silicium et de nitrure de silicium.
9.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la première couche précitée contient
du sélénium et du germanium comme composants de la matrice.
10.- Procédé selon l'une des revendications 7 à 9,
caractérisé en ce qu'un matériau de la seconde couche précitée est choisi parmi le groupe consistant d'argent, d'alliage d'argent, de chalcogénure d'argent et d'halogénure d'argent. 11.- Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les composants de la matrice de la première couche précitée ont une composition chimique comprenant 75 à 95 atomes % de sélénium et 5 à 25 atomes %
de germanium.
12.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce que les composants de la matrice de la première couche précitée ont une composition chimique comprenant de 75 à 85 atomes % de sélénium et de 15 à 25 atomes % de germanium. 13.- Dispositif semiconducteur caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque
des revendications précédentes.
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