FR2487575A1 - Procede pour fabriquer des transistors de puissance a parametres modifies par irradiation d'electrons - Google Patents

Abstract

LE PROCEDE POUR REDUIRE LE TEMPS DE STOCKAGE DES CHARGES AINSI QUE LES PARAMETRES DE GAIN DANS UN TRANSISTOR SEMI-CONDUCTEUR COMPREND, CONFORMEMENT A LA PRESENTE INVENTION, UNE PHASE D'IRRADIATION DU TRANSISTOR AVEC UNE DENSITE DE FLUX D'ELECTRONS PREDETERMINE POUR OPTIMISER LA RELATION ENTRE LE GAIN ET LE TEMPS DE STOCKAGE.

Description

Procédé pour fabriquer des transistors de puissance à

paramètres modifiés par irradiation d'électrons.

La présente invention concerne les transistors irradiés par des électrons et elle a trait, plus particulièrement, à des transistors de puissance. Parmi les paramètres de performance importants compris dans les cahiers des charges pour les transistors de forte puissance à semi-conducteurs on trouve le temps ts de stockage de charges et le gain hfe* Le paramètre t5 relatif au temps de stockage est une fonction de la durée de vie r des porteurs de courant dans la matière semi-conductrice qui comprend le collecteur métallurgique du transistor. La durée de vie r

est la caractéristique d'une région semi-

conductrice désignée couramment comme étant le temps moyen du-

rant lequel un porteur de courant excédentaire existe dans

une région avant de cesser d'être un porteur de courant excé-

dentaire (de façon caractéristique par recombinaison).

Dans les procédés de traitement actuel,il est difficile de régler la durée de vie dansles collecteurs des transistors de puissance. De façon caractéristique, 7Y varie de plus d'un facteur de 2, par exemple de 20ps à 40 psmême dans un groupe de plaquettes semi-conductrices ayant subi les mêmes phases de traitement. Cette variation de 1r traduit une variation du temps de stockage ts. La variation de ts est néfaste dans de nombreusE applications o des règlages de circuit peuvent être nécessaire:

pour compenser les variations de ts d'un dispositif à l'autre.

De plus, de nombreuses applications exigent des limites en ce qui concerne le temps de stockage maximal ts conjointement avec des limites en ce qui concerne le gain minimal hfe'

La présente invention a pour objet de modifier les para-

mètres de transistors par irradiation.

La présente invention réside, d'une façon générale, dans un procédé de fabrication de transistors dont les paramètres électriques ont été modifiés par rapport à ceux des transistors initiaux, ce procédé consistant: à déterminer un dosage de radiation d'électrons au cours d'un premier lot d'essais des transistors pour satisfaire à des caractéristiques données de gain et de temps de stockage en mesurant au moins une des caractéristiques des transistors du premier lot; à positionner une surface d'au moins un des dispositifs semi-conducteurs d'un second lot de transistors initiaux en vue d'une exposition à la radiation; et -à irradier le dispositif semi-conducteur précité ou chaque dispositif semi-conducteur dudit second lot avec des électrons portés au niveau d'énergie de radiation tel que

fixé au cours de la phase de détermination.

Selon les enseignements de la présente invention, on peut améliorer la relation qui existe dans un transistor à semi-conducteurs entre le gain hfe et le temps de stockage ts

de manière à situer cette relation dans des limites de spéci-

ficationsprédéterminées(maxima et minima). Si le transistor peut être caractérisé grâce à une durée de vie r, une variation de cette durée de vie OY entraîne une variation du gain hfe ainsi que du temps de stockage t suivant une fonction prédéterminée de cette durée de vie 'Y. En particulier, on peut obtenir une réduction du temps de stockage ts (et du gain h fe) en irradiant le transistor avec une densité de radiation prédéterminée, ce niveau de densité de radiation étant proportionnel au produit

de l'intensité du flux par le temps total d'exposition.

Plus particulièrement, le transistor peut être caractérisé par un gain h0 et un temps de stockage t 0 et si une application fe sMi de conception particulière exige un gain minimal hmin et un temps de stockage maximal tmax (h0 > hmin et tÄ >tMax), alors s fe fe s s l'irradiation du transistor avec un niveau prédéterminé de densité d'électrons déterminée et spécifiée par les enseignements du procédé de la présente invention, on peut réduire le temps de stockage du transistor jusqu'à une valeur inférieure ou *gale a tma' tout en maintenant une valeur de gain supérieure ou égale à h.in De plus, en irradiant le transistor avec un niveau prédéterminé de densité d'électrons tel que déterminé et spécifié par les enseignements de la présente invention, on peut réduire

à un minimum les temps de charges de stockage du transistor tout en main-

min tenant les contraintes relatives au gain spécifié minimal h fe Toutefois, en général, le procédé de la présente invention concerne n'importe quel procédé au moyen duquel on désire

diminuer le gain ou diminuer le temps de stockage d'une quan-

tité déterminée.

En outre, ce procédé peut être utilisé pour diminuer la plage des valeurs de temps de stockage dans un groupe ou une série de transistors fabriqués. Une série particulière de transistors peut être caractérisée par une plage At0 de valeur s de temps de stockage comprise entre une valeur inférieure t0 et une valeur supérieure th. Si une application de s sMa conception particulière exige une plage maximale Atsax de valeursde temps de stockage parmi une série de transistors, on peut alors, en irradiant les transistors avec un niveau de densité d'électrons déterminé et spécifié par les enseignements

du procédé de la présente invention, réduire la plage des valeur.

du temps de stockage jusqu'à ce qu'elle soit inférieure ou égale àà tmax tout en maintenant une valeur de gain de transistor supérieure ou égale à hmfen On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un graphique montrant la relation entre la durée de vie et la densité des électrons; la figure 2 est une vue isométrique d'un transistor, auquel est appliqué le procédé de la présente invention; la figure 3 est un graphique de la concentration en impuretés en fonction de la distance par rapport à la jonction p-n base-collecteur dans le collecteur du transistor de la figur 2; la figure 4 est une vue en coupe du transistor de la figure 2; la figure 5 est un circuit servant à déterminer le temps de stockage du transistor des figures 2 et 4;

la figure 6 est un diagramme de temps pour le fonction-

nement du circuit de la figure 5; la figure 7 est un graphique montrant la relation entre la durée de vie et le gain encourant; la figure 8 est un graphique montrant la relation entre la durée de vie et le temps de stockage; et la figure 9 montre un appareil particulier destiné à

être utilisé avec le procédé de la présente invention.

la figure 1 est un graphique log-log montrant la rela-

tion entre la durée de vie effective t des porteurs de courant dans un transistor bipolaire et la densité ou dosage e des électrons auquel est exposé le transistor pour diverses durées de vie initiale j/. Cette relation est bien connue et est

représentée et expliquée dans un article rédigé par P. Rai-

Choudbury et al, "Electron-Minority Carrier Lifetime Control" dans "IEEE Transactions in Electron Devices", Volume ED-23,

No 8, Aoft 1976.

Cette relation peut être écrite comme suit: Te1 10 K- 0e# (1) e o: 7 est la durée de vie en secondes (s) après irradiation; e est la durée de vie en secondes (s) avant l'irradiation; K' est le coefficient en cm (e-S) d'endommagement par les radiations;

2

2e est la densité des électrons en e/cm2.

Plus directement: te = (2) 1+ K'ee o e peut être exprimé comme une fonction du produit du temps t (en secondes) durant lequel le transistor est exposé à la radiation par la densité de flux e de cette radiation, de sorte que: Xe = f(le t) (3)

La figure 1 comprend plusieurs courbes de 11 à 19 mon-

trant, pour divers dosages ou densités de flux Xe, la variation ;o dans le cas d'un transistor ayant une durée de vie initiale te des porteurs de courant. Par exemple, la courbe 11 de la figure 1 montre la variation de 2 dans le cas d'un transistor présentant une durée de vie initiale0 r1 de 10 s. Après avoir lao/ir été exposeeà une densité de flux de de 1013 électrons/cm2, la durée de vie' 1l des porteurs d'électrons est de 5, 501Ps comme e représenté par la courbe 11. Comme autre exemple, la courbe 19 de la figure 1 montre les variations de 7v pour un transistor présentant une durée de vie initiale '9 de 100 ps. Après exposition à une densité de flux 95 de 10 électrons/cm2 19 e la durée de vie-I desporteursde courant est de 10,701s comme représenté. par la courbe 19. Les diverses autres courbes 12 à 18 représentées sur la figure 1 montrent en outre l'effet de l'expositionà une gamme de densités d' électrons, d'un transistor bipolaire présentant des durées de vie initiale différentes. On peut mir d'après les courbes 11 à 19 de la figure 1 que plus la durée de vie initiale 0 est faible pour un transistor donné, plus est faible la réduction (?w - te) de

la durée de vie des porteurs de courant.

Le glossaire des variables et des constantes ainsi que l'index des relations et des équations que l'on a donnés ci-après seront utilisés pour faciliter la compréhension des relations et des équations expliquant le procédé de la présente

invention.

Glossarpe des variables et des constantes AB surface de base métallurgique (en cm2 A = surface d'émetteur métallurgique (en cm 2 DB = coefficient effectif de diffusion des électrons dans la base métallurgique (sans dimension) DC = coefficient de diffusion des porteurs majoritaires aux hauts niveaux dans le collecteur (en cm /seconde) DCo = coefficient de diffusion des porteurs majoritaires aux bas niveaux dans le collecteur (en cm 2/seconde) D = coefficient de diffusion des électrons, d'une façon n générale, dans une couche semi-conductrice D = DB dans la couche 114 de base Dn = DCo dans la couche 120 de collecteur aux bas niveaux D = DC dans la couche 120 de collecteur aux hauts niveaux hB = paramètre de recombinaison pour la base (en cm 4/sec) hC = paramètre de recombinaison pour le collecteur (en cm 4/sec) hE = paramètre de recombinaison pourl'émetteur (en cm4 /sec) hFEO = gain er courant de crête (montage en émetteur commun) (sans dimension) hfey= gain limité utile ou de rendement d'émetteur IB = courant de base (en ampères (A)) IBF = courant de base direct (en ampères (A)) IBR = courant de base inverse (en ampères (A)) IC = courant de collecteur (en ampères (A)) k = la constante de Boltzmann = 8,62 x 10-5 eV/ K K' = coefficient d'endommagement de_&radiation en cm2 (e-S) NA = densité des accepteurs dans la base ( en cm 3) NC = densité des donneurs dans le collecteur n (en cm-3) Nw(O)= concentration des porteurs en excédant à la jonction

+ -3

n-n 124 à t=0 (en cm) dans une saturation classique q = charge des électrons en coulombs = 1,6 x 10-19 coulombs T = température absolue en degrés Kelvin dans la région active du transistor tS = temps de stockage de charges (en secondes) VCE = tension continue collecteur-émetteur (en volts) WBO = largeur de la base active (en cm) Wc = largeur de la région n de collecteur (en cm) WCIB = largeur de la base induite par le courrant (en cm) "C = mobilité aux bas niveaux pour les porteurs majoritaires dans le silicium (en cm /V-s) N = durée de vie dans la région de collecteur n 122 e = durée de vie après irradiation (en secondes (s)) Tre = durée de vie avant irradiation (en secondes (s)) Me = densité des électrons (en e/cm) Index des relations et des équations WC IchEWc B = (hB+hC r (hB+h) qA D hB+fl)7 BC B C

C = 2 N -

qAB (hB+hC) hFE0 4D ' 'c)C EOC I C E (WC/Dc)2 h++h 4 E2 (hB+hc) 4q AEAB IBF IC

= DC /CO

Dco =kTPCO/q

I0 WC

Nw(O) = 2 + --

a VCENCWC QO (4kT/q) QB J NA dx o 2O w WPB QB NA dx D DB Dn o WCIB = WC( l1- IO/IC) La figure 2 est une vue isométrique d'un transistor 100 sans métallisation, ce transistor 100 étant utilisé dans le procédé de la présente invention. On peut se référer a ce o

transistor 100 pour expliquer les variables du glossaire ci-

dessus. Le transistor 100 au silicium comporte une surface supérieure 100 et une surface inférieure 102 entre lesquelles se trouve une couche 110 d'émetteur du type n formant une jonction p-n 112 avec une couche 114 de base du type p. Le collecteur 120 comprend une couche 122 du type n et une couche 126 contiguë àcette dernière, ces deux couches formant ensemble + une limite n-n 124. La couche 122 de type n forme une jonction p-n 128 avec la couche 114 de base de type p. La superficie AB de base est la superficie couverte par la jonction p-n 128 et est représentée par une première zone hachurée sur la figure 2. La superficie AE d'émetteur est la superficie couverteessentiellement par la surface inféieure

de l'émetteur n+ 110, c'est-à-dire essentiellement la super-

ficie couverte par le courant traversant la jonction p-n 112.

La superficie AB est, de façon caractéristique, à peu près égale à deux fois la valeur de la superficie AE. La largeur WCIB est la distance qui, dans la couche n 122 sépare la jontion

p-n 128 d'une ligne 130 o la concentration en porteur excéden-

tairesdans la couche n 122 est nulle. La largeur WCO est la distance qui, dans la base p 114, sépare la jonction p-n 128 d'une ligne 132 tangente à la partie inférieure de la jonction p-n 112. La largeur Wc est la largeur de la région 122 de

collecteur de type n.

Les mesures des propriétés physiques du transistor 100 comprennent les coefficients de diffusion DB, DE, et DCO, les paramètres de recombinaison hB, hC, et hE, les concentrations en impuretés NA et NC, et la mobilité CO aux bas niveaux. La

m bilit/o0 aux bas niveaux est une propriété physique de -

certains matériaux semi-conducteurs mesurés en cm2/V-sec. La mobilité/LCO aux bas niveaux pour les porteurs majoritaires dans le siliciumest 1300 cm 2/V-sec. pour un transistor npn. Les coefficientsde diffusion DC et D0 sont fonction del40 comme indiqué dans l'index ci-dessus. Les paramètres de recombinaison hB, hC et hE représentent chacun les mesures des effets de

recombinaison des porteurs minoritaires dans les régions forte-

ment dopées pour les régions respectives du transistor 100.

Chacun des paramètres de recombinaison peut être exprimé par Deff Nh eff eff o: Deff = coefficient de diffusion effective pour les porteurs minoritaires; Leff = longueur de diffusion effective pour les porteurs minoritaires; et Neff = concentration effective des porteurs majoritaires La figure 3 est un graphique dans lequel l'axe des ordon nées 50 représente la concentration en impuretés et l'axe des abscisses 60 représente la distance par rapport à la jonction base-collecteur p-n 128 dans le collecteur du transistor 100 de la figure 2. Le graphique de la figure 3 comprend des courbes 51 et 52 montrant,respectivementla concentration en impuretés n (électrons) et p (trous) dans la couche de collecteur n 122 pour l'état de polarisation directe pendant une saturation classique comme une fonction de la distance par rapport à la jontion p-n 128. Une saturation classique dépeint un état dans

lequel la jonction p-n 128 est polarisée partout en sens direct.

La pente des courbes 51 et 52 est déterminée par la densité de courant dans le collecteur 120. Le graphique de la figure 3 comprend également des courbes 53 et 54 montrant respectivement la concentration en impureté n et p dans la couche 122 de collecteur n pour l'état de polarisation en sens direct pendant une quasi-saturation comme une fonction de la distance par rapport à la jonction p-n 128. Une quasi-saturation dépeint un état dans lequel la jonction p-n 128 est polarisée en sens direct uniquement sous l'émetteur 110 mais est polarisée en sens inverse partout ailleurs.La ligne 55 en traits interrompus

désigne l'interface n-n+ 124. La courbe 53 s'incline négati-

vement sur une certaine distance dans le collecteur n 122,ce qui traduit une diminution de la concentration en impuretés n (électrons).Après une distance égale à la largeur WCIB, la pente de a courbe 53 devient nulle, ce qui traduit une concentration constante en impuretés n (électrons) équivalente à la propriété NC. La différence entre la concentration N et la concentration en impuretés n (électron5) à l'interface n-n 124 exprime la concentration N (0) en porteurs, excédentaires à la jonction n-n (W) 124. La figure 4 est une vue en coupe par IV-IV du transistor de la figure 2. La figure 4 montre une métallisation que l'on a effectuée sur le transistor 100 pour obtenir un dispositif complet et en état de marche. Une électrode de base 140 en métal et d'une épaisseur de 8pum est disposée sur la surface découverte de la couche 114 de base et peut être constituée

par n'importe quel métal conducteurmais l'aluminium est pré-

férable. Une électrode d'émetteur 144 en métal et d'une épais-

seur de 8)um est disposée sur la surface découverte de la couche

d'émetteur 110 et peut avoir la même composition que l'élec-

trode 140. Une pièce 146 en molybdène et d'une épaisseur de 0,15 mm est disposée sur l'électrode d'émetteur 144 et une pièce 148 en molybdène et d'une épaisseur de 0,76 mm est disposée sur la surface découverte de la couche n+ 126 pour

former une électrode de collecteur.

La figure 5 montre un circuit servant à déterminer le temps ts de stockage de chargesdu transistor 100. Sur la

figure 5, les mêmes références désignent les parties corres-

pondantes des figures précédentes. Une résistance RL est montée entre une source d'alimentation Vcc et l'électrode de collecteur 148. L'électrode d'émetteur 146 est reliée à la masse et

l'émetteur de base 140 est relié à une source de courant i Bt>.

La source de courant iB (t) comprend, d'une part, des sources d'énergie électrique V1 et V2 comportant chacune une borne positive et une borne négative et, d'autre part, des résistances

R1 et R La source-de courant i B(t) comprend aussi un commu-

tateur S1 unipolaire à deux directions comportant un pole P1 et des plotsIrl et 7r2. La borne négative de la source

d'énergie électrique V1 est reliée à la masse et la borne posi-

tive de cette source est reliée à l'une des extrémités de la résistance R. L'autre extrémité de la résistance R est reliée au plot t7 du commutateur. La borne positive de la source d'énergie V2 est reliée à la masse et la borne négative de cette

source est reliée à une des extrémités de la résistance R2.

L'autre extrémité de la résistance R2 est reliée au plot /72 de l'interrupteur. Le temps de stockage de chargesest la période de temps nécessaire pour que le courant IC de collecteur diminue

jusqu'à une valeur égale à 0,9 IC après qu'un courant de pola-

risation inverse IBR a été appliqué au transistor 100. La figure 6 montre un diagramme de temps servant à déterminer le temps de stockage ts dans le cas du transistor 100. Les courbes 150 et 152 montrent les valeurs instantanées i C(t) et iB(t) du courant de collecteur et du courant de base, respectivement. A un moment il to, un courant de base IBF de polarisation en sens direct est appliqué à l'électrode de base 140 du transistor 100 comme représenté par la courbe 152 de la figure 6 au moment to,

ceci se traduisant par un courant IC dans l'électrode de col-

lecteur 148. Au moment tl, le courant de base IBR de polarisa- tion en sens inverse est substitué au courant de base IBF comme le montre la courbe 152 sur la figure 6 au moment t1. Le courant de collecteur IC diminue jusqu'à une valeur égale à 0,9 IC à un moment t2. La période de temps qui s'écoule entre le

moment t1 et le moment t2 est le temps- de stockage ts.

On a déterminé qu'une relation existe entre le gain en courant hfe et la durée de vie N des porteurs dans le fe 'rN collecteur. La relation est illustrée par la courbe 30 de la figure 7. L'équation à partir de laquelle est calculéeou tracée la courbe 30 est: hfe = f(N} = hfeY/l+ (4) o h hfe0 (5) hfeY QODB (I 2+I 2

1 + C)

QBD* \ i--C et

2

hfe (WCIB / (4DcrN) (6) o les variables, les constantes et les relations figurant dans les équations (4), (5) et (6) sont données en détail dans le glossaire ci-dessus des variables et constantes ainsi que dans l'index ci-dessus des relations et des équations. D'une façon plus directe, la relation entre le gain hfe, la densité Me d'électronset 7"o peut être exprimée comme suit: o hfeY hfe = f(e 2 f7e)) + ciBhfe(y(1+ K'De) 4DCN Pour la courbe 30 tracée sur la figure 7, les variables de l'équation (7) ont les valeurs suivantes:

IC= 50 A

VCE 2,5 V

hE = 2 x 10-14 cm4 /S AE = 1 cm2 WC = 50 x 104 cm Nc = 1.4 x 1014 cm-3 hfeO= 25 On a également déterminé qu'il existe une relation entre le temps de stockage ts dans un transistor et la durée

de vie effective7B de transit dans la base du même transistor.

La figure 8 est un graphique contenant une courbe 40 qui

montre la relation entre t et7B dans un transistor. L'équa-

s B tion à partir de laquelle la courbe 40 est tracée est = Ir lnNW(O) Wc(AB/AE) ts = f<7.) =7'B in (8 s fB) B 1) Nw(o)wc IBRrB () L2 + qAE et o IC i-- IC NW(O)Wc (9) o les variables, les constantes et les relations figurant dans

l'équation (8) sont indiquées en détail dans le lossaiâ-e ci-

dessus des variables et des constantes ainsi que dans l'index

ci-dessus des relations et des équations.

Plus directement, l'équation (8) peut être exprimée comme une fonction de la densité 0e d'électronset de la durée de vie initialeN: N 9rN (l+Nw(O) Wc(AB/AE))(l+tNK'0e) ts l= iK n (10) S +rNK' çe in 2 'BR N cW- ( 1 + NK e) 'B 4qDCAE ' Xe +qAE N

Pour la courbe 40 tracée sur la figure 8, les varia-

bles de l'équation (9) ont les valeurs suivantes:

IC = 50A

BFP IBR 4A

hE = 2 x 10-14 cm-4/S hB+hC = 2hE AE = 1 cm2 WC = 50 x 10-4 cm Nc = 1 4 x 1014 cm-3 En se basant sur l'équation (1) et les courbes 11 à 19 de la figure 1, on peut utiliser un dosage déterminé de de radiation pour diminuer la durée de vie YN et ont peut utiliser N ensuite la durée de vie pour calculer la relation entre le dosage de radiation de et le gain hfe à l'aide de l'équation (7) et de la figure 7 ainsi que la relation entre le dosage de de radiation et le temps de stockage ts à l'aide de l'équati

(9) et de la figure 8.

L'exemple ci-après doit servir à illustrer et à clarifie le procédé de la présente invention:

EXEMPLE

Une application de conception particulière exige, c'est-

à-dire spécifie: hD hfe 10 (gain minimal) tD 2 us (temps de stockage maximal); et tS un processus particulier de fabrication donne un groupe ou sér: de transistors présentant une durée de vie utile 0 des porteur o:

2'-0 40Ops.

A partir des équations (7) et (9) et des courbes 30 et 40, on déduit: h = 11,9 (gain du groupe de transistors après le fe fe processus de fabrication); t0 = 3,3Js (temps de stockage de charge des transistors s après le processus de fabrication); o do h dépasse le gain spécifié ou requis hfe mais tO est supérieur fe o e au etemps de stockage spécifié t mais ne satisfait pas aux s exigences de conception. En supposant que l'on désire que la

série de transistors présente des caractéristiques de fonction-

nement telles que le gain hf6 apres irradiation soit aussi grand que possible bien que le temps de stockage t5e soit réduit après irradiation au point de satisfaire les exigences de conception (te td), on peut déterminer ou calculer le dosage approprié Se en utilisant les courbes 16 et 40 et l'équation (1) et l'équation (8) ou (9), respectivement, à l'aide desquelles les courbes 16 et 40 sont obtenues. Pour un temps de stockage toe de 2/ s après irradiation, il faut obtenir après irradiation une durée de vie e telle que: e te =ls, cette relation étant obtenue à l'aide de la courbe 40 de la figure 8. Sur la figure 1, la courbe 16 représente la relation entre la durée de vie 7e après irradiation et le dosage de de radiation pour un transistor présentant une durée de vie initiale O0 telle que: o

%40 = 40 ps.

En examinant la courbe 16 de la figure 1, on peut observer que le dosage approprié e de radiation nécessaire pour entraîner une durée de vie /O de 10 ps est d'environ 8 x 1012 électrons/ cm qui entraîne,à son tour, un temps de stockage tue après s irradiation des 2/1s. En examinant la courbe 30 de la figure 7, on peut observer que pour une durée de vie7e de 11s, le gain hbe pour un transistor de la série de cet exemple (1) se trouve réduit de 11,9 à 10,6, ce gain hfeaprès irradiation étant le gain h e le plus grand possible donné pour un temps de stockage tj6e e2 ps exigé par les spécifications de conception pour un s

gain initial hfe de 11,9.

En continuant avec les spécifications de conception et les caractéristiques de fonctionnement des transistors de cet exemple (1) et en supposant que l'on désire que cette série de transistors de cet exemple (1) présentent des caractéristiqu de fonctionnement telles que le temps de stockage t e après irradiation soit aussi faible que possible tout en maintenant le gain hf8 après irradiation à une valeur supérieure ou égale f d au gain spécifié de hf e de conception, on peut déterminer le dosage approprié de de radiation en utilisant les courbes 16 et 40 et les équations (1) et (7), respectivement, à partir desquelles sont obtenues les courbes 16 et 30. Pour un gain hOs de 10 après irradiation, il faut après irradiation une durée de vie 7 telle que e te = 8 jas, cette relation étant obtenue à l'aide de la courbe 30 de la figure 7. En examinant la courbe 16, on peut observer que le dosage approprié Xe de radiation nécessaire pour entraîner une durée de vie te de 8 "s est d'environ 1,015 x 10 13 e/cm2

qui, à son tour, entraîne un gain hOS de 10 après irradiation.

En examinant la courbe 40 de la figure 8, on peut observer que pour une durée de vie e de 8pus, le temps de stockage pour un transistor de la série de cet exemple (1) se trouve réduit de 3,3 ps à un temps de stockage toe après irradiation de 1,5 ps qui est le temps de stockage possible minimal t e pour un transistor de la série de cet exemple (1) avec un gain donné hO8 2 10 et avec les conditions initiales données = 11, 9 fe fe

et ts = 3,3 3ps.

La figure 9 montre un procédé préféré d'irradiation du transistor 100 des figures 2,4 et 5. L'appareil de la figure 9 comprend un moyen 60 d'irradiation destiné à fournir une radiation 62 d'électrons, les électrons de ladite radiation se trouvant à un niveau d'énergie d'environ 2 MeV, mais, de toute façon:, le niveau d'énergie de ladite radiation doit être suffisant pour modifier la durée de vie ou temps de recombinaison dans la couche 122 de collecteur. Une courroie transporteurse 64 sur laquelle est disposé le transistor 100 est placée sous le moyen d'irradiation 60. Le transistor 100 doit être orienté de manière telle que sa surface supérieure 101 soit tout d'abord exposée à la radiation 62. La courroie 64 doit être déplacée à une vitesse prédéterminée de manière telle que le temps total durant lequel le transistor 100 est exposé, soit suffisant pour-donner l'exposition à une densité

d'électrons prédéterminée.

Bien que l'on ait décrit la présente invention dans le cas de son mode de réalisation préféré, il va de soi que cette

description n'est donnée qu'à titre purement illustratif et

non limitatif et que des variantes ou modifications peuvent y

être apportées dans le cadre de la présente invention.

L'homme de métier comprendra que le procédé de la présente invention peut être mis en oeuvre de diverses façons et peut prendre des formes et desapplications diverses autres que celles décrites précédemment. Par exemple, le procédé de la présente invention peut être mis en oeuvre dans le cas o une application de conception particulière exige un temps de stockage td, tel que ds = t5so e o tso = temps de stockage spécifié et tde tlJ2s et un procédé de fabrication particulier d'un groupe ou séries de transistors présentant une gamme de durée de viero procédé dans lequel on détermine, par exemple, par analyse

statistique que la variation des temps de stockage de transis-

tor fabriqué dépasse la variation requise.

De plus, le procédé de la présente invention est appliqué

à des transistors npn de sorte que, aux endroits de la descrip-

tion qui précède o l'on se réfère à des accepteurs et des donneurs, il faudrait substituer des donneurs et des accepteurs, respectivement, dans le cas o l'on utiliserait un transistor

du type pnp. En outre, aux endroits de la description qui

précède o l'on se réfère à des électrons et des trous, il faudrait substituer des trous et des électrons, respectivement,

dans le cas o l'on utiliserait un transistor du type pnp.

Il est important de remarquer que bien qu'un moyen d'irradiation d'électrons soit utilisé pour expliquer le procédé de la présente invention, ce moyen n'est donné qu'à titre purement illustratif et non limitatif. D'autres moyens classiques d'irradiation,(par exemple un moyen d'irradiation de protons)peuvent être envisagés et, en fait, le cadre de la présente invention comprend n'importe quel moyen permettant de modifier la durée de vie des porteurs dans le transistor A

semi-conducteurs, par exemple un dopage par de l'or.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour fabriquer des transistors dont les para-

mètres électriques ont été modifiés par rapport à ceux des tran-

sistors initiaux, ce procédé étant caractérisé par le fait qu' il consiste: à déterminer un dosage de radiation électronique dans un premier lot d'essai des transistors pour satisfaire des caractéristiques données de gain et de temps de stockage de

charges par la mesure d'au moins une caractéristique des tran-

sistors du premier lot; à positionner une surface d'au moins un des dispositifs semi-conducteurs d'un second lot de transistors initiaux en vue d'une exposition à la radiation; et à irradier le dispositif semiconducteur précité ou chaque dispositif semi-conducteur dudit second lot avec des

électrons se trouvant au niveau d'énergie de radiation déter-

miné pendant la phase de détermination.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la détermination du niveau d'énergie comprend la

mesure du gain et du temps de stockage de charges des transis-

tors irradiés dudit premier lot d'essai.

3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé

par le fait que l'on détermine la radiation en établissant le gain limité utile ou de rendement d'émetteur, la largeur de la base induite par le courant, la durée de vie avant irradiation, le coefficient d'endommacement de la radiation et le coefficient de diffusion des porteurs majoritaires aux hauts niveaux dans le collecteur, en divisant le gain limité utile ou de rendement d'émetteur par 1 plus une première quantité égale au quotient entre, d'une part, la largeur de base multipliée par le gain limité multiplié par une seconde quantité égale à 1 plus la durée de vie avant irradiation multipliée par le coefficient d'endom.magement de la radiation multiplié par la densité de flux d'électrons, et d'autre part, quatre fois le coefficient de diffusion des porteurs majoritaires multiplié par la durée

de vie avant irradiation.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé par le fait que le temps de stockage de charges est déterminé par la durée de vie avant irradiation divisée par une troisième quantité égale à 1 plus la durée de vie multipliée par le coefficient d'endommagement de la radiation multiplié par la densité de flux d'électrons, ladite troisième quantité étant multipliée par le logarithme naturel d'une quatrième quantité égale au quotient entre une cinquième et une sixième quantité, ladite cinquième quantité comprenant

une septième quantité égale à 1 plus la concentration en por-

teurs excédentaires à la saturation multipliée par la largeur de la région de collecteurs multipliée par le quotient de la superficie de la base métallurgique divisée par la superficie

d'émetteur métallurgique, cette septième quantité étant multi-

pliée par 1 plus le produit de la durée de vie avant irradia-

tion par le coefficient d'endommagement de la radiation et la densité de flux d'électrons, ladite sixième quantité comprenant

une huitième quantité égale au quotient d'un courant de collec-

teur donné multiplié par la largeur du collecteur porté au carré divisé par quatre fois la charge d'électrons multipliée par le coefficient de diffusion de porteurs majoritaires aux hauts niveaux dans le collecteur multiplié par la superficie

de l'émetteur métallurgique, le quotient venant d'être mention-

né étant multiplié par 1 plus le produit de la durée de vie avant irradiation et par le coefficient d'endommagement de la radiation ainsi que par la densité de flux d'électrons, ladite sixième quantité comprenant, en outre, ladite huitième quantité plus le produit du courant de base inverse par la durée de vie avant irradiation divisée par la charge d'électrons multipliée

par la superficie d'émetteur métallurgique.