FR3076661A1 - Triode semiconductrice - Google Patents

Triode semiconductrice Download PDF

Info

Publication number
FR3076661A1
FR3076661A1 FR1850084A FR1850084A FR3076661A1 FR 3076661 A1 FR3076661 A1 FR 3076661A1 FR 1850084 A FR1850084 A FR 1850084A FR 1850084 A FR1850084 A FR 1850084A FR 3076661 A1 FR3076661 A1 FR 3076661A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
layer
metal
contact
triode
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1850084A
Other languages
English (en)
Inventor
Samuel Menard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics Tours SAS
Original Assignee
STMicroelectronics Tours SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STMicroelectronics Tours SAS filed Critical STMicroelectronics Tours SAS
Priority to FR1850084A priority Critical patent/FR3076661A1/fr
Priority to US16/230,137 priority patent/US11462624B2/en
Publication of FR3076661A1 publication Critical patent/FR3076661A1/fr
Priority to US17/899,071 priority patent/US20220416053A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47—Schottky barrier electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41708—Emitter or collector electrodes for bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors
    • H01L29/7308—Schottky transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors
    • H01L29/732—Vertical transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/747—Bidirectional devices, e.g. triacs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45—Ohmic electrodes
    • H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

L'invention concerne une triode semiconductrice verticale (30) comprenant une première couche (16) de matériau semiconducteur, la première couche comportant des première et seconde faces, la première face étant en contact avec une première électrode (32) formant un contact Schottky.

Description

TRIODE SEMICONDUCTRICE
Domaine
La présente demande concerne les composants électroniques comprenant plus d'une jonction PN, et plus particulièrement les triodes.
Exposé de l'art antérieur
Divers composants électroniques comprennent plus d'une jonction PN, c'est-à-dire plus d'un contact entre un matériau semiconducteur de type P et un matériau semiconducteur de type N.
On définit une triode comme étant un composant électronique comprenant trois bornes, par exemple cathode, anode gâchette, ou émetteur, collecteur et base. Les transistors, les thyristors et les triacs sont des exemples de triodes. De telles triodes comprennent plus d'une jonction PN. Résumé
Un mode de réalisation prévoit une triode semiconductrice verticale comprenant une première couche de matériau semiconducteur, la première couche comportant des première et seconde faces, la première face étant en contact avec une première électrode formant un contact Schottky.
Selon un mode de réalisation, la seconde face est en contact avec une seconde couche de matériau semiconducteur de manière à former une jonction PN.
Selon un mode de réalisation, la triode comprend une seconde électrode formant un contact Schottky.
Selon un mode de réalisation, la première électrode est au moins partiellement en un premier métal.
Selon un mode de réalisation, la seconde électrode est au moins partiellement en le premier métal.
Selon un mode de réalisation, la première couche est de type P et le travail de sortie du premier métal est inférieur au travail de sortie de la première couche.
Selon un mode de réalisation, la première couche est en silicium et le travail de sortie du premier métal est inférieur à 4,5 eV.
Selon un mode de réalisation, le premier métal est 1'hafnium.
Selon un mode de réalisation, le premier métal est 1 ' aluminium.
Selon un mode de réalisation, la première couche est de type N et le travail de sortie du premier métal est supérieur au travail de sortie de la première couche.
Selon un mode de réalisation, la première couche est en silicium et le travail de sortie du premier métal est supérieur à 5 eV.
Selon un mode de réalisation, le premier métal est du platine.
Selon un mode de réalisation, la première électrode comprend des portions en le premier métal connectées à des portions en un deuxième métal, le contact entre le deuxième métal et la première couche étant un contact ohmique.
Selon un mode de réalisation, le deuxième métal est de 1 ' aluminium.
Selon un mode de réalisation, la seconde électrode comprend des portions en le premier métal connectées à des portions en un troisième métal, le contact entre le troisième métal et la première couche étant un contact ohmique.
Selon un mode de réalisation, le troisième métal est de 1 ' aluminium.
Selon un mode de réalisation, la première couche a un premier niveau de dopage, la première couche comprenant des portions, en contact avec la seconde électrode, ayant un deuxième niveau de dopage et étant du même type de dopage que le reste de la première couche.
Selon un mode de réalisation, la seconde électrode est en contact avec la seconde face de la première couche.
Selon un mode de réalisation, la triode est un transistor bipolaire.
Selon un mode de réalisation, la triode est un triac.
Selon un mode de réalisation, la triode est un thyristor.
Selon un mode de réalisation, la première couche a un premier niveau de dopage, la première couche comprenant des portions, en contact avec la première électrode, ayant un deuxième niveau de dopage et étant du même type de dopage que le reste de la première couche.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente schématiquement un thyristor usuel ; la figure 2 représente un mode de réalisation d'un thyristor ; la figure 3 représente la concentration de porteurs de charge sous un contact Schottky pour des électrodes en différents métaux ; les figures 4A et 4B représentent d'autres modes de réalisation de thyristors ; la figure 5 représente un mode de réalisation d'un transistor bipolaire ; et les figures 6A à 6C représentent des modes de réalisation de triacs.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les éléments périphériques des composants semiconducteurs ne sont pas détaillés.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence à l'orientation des éléments concernés dans les figures. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement" et "sensiblement" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
On considère ici des composants verticaux, c'est-à-dire dont les différentes couches semiconductrices sont situées les unes au-dessus des autres.
La figure 1 représente schématiquement un exemple de thyristor 10 usuel. Dans l'exemple de la figure 1, le thyristor 10 comprend une première couche 12 de matériau semiconducteur dopé de type P (P+) constituant l'anode. Le thyristor 10 comprend une deuxième couche 14 de matériau semiconducteur dopé de type N recouvrant et étant en contact avec une face supérieure de la première couche 12. Il y a donc une jonction PN entre les première et deuxième couches. Le thyristor 10 comprend une troisième couche 16 de matériau semiconducteur dopé de type P recouvrant et étant en contact avec la face supérieure de la deuxième couche 14. Il y a donc une jonction PN entre les deuxième et troisième couches. La troisième couche 16 constitue la gâchette. La troisième couche 16 est moins fortement dopée que la première couche 12. Le thyristor 10 comprend de plus une quatrième couche 18, pouvant être continue ou divisée en plusieurs portions et étant formée en implantant des dopants de type N dans la troisième couche 16. Il y a donc une jonction PN entre les troisième et quatrième couches. La quatrième couche 18 constitue la cathode.
Des couches de métal forment une électrode d'anode 22, en contact avec la face inférieure de la première couche 12, une borne de qâchette 26, en contact avec une portion 27 de la troisième couche 16 plus fortement dopée que le reste de la troisième couche 16, et une électrode de cathode 28, en contact avec la quatrième couche 18. Le contact entre chaque borne ou électrode et la couche de matériau semiconducteur correspondante est un contact ohmique.
Un contact ohmique correspond à une couche de métal en contact avec un matériau semiconducteur, la couche de métal ayant, si le matériau semiconducteur est de type N, un travail de sortie inférieur à celui du matériau semiconducteur et si le matériau semiconducteur est de type P, un travail de sortie supérieur au travail de sortie du matériau semiconducteur.
On observe des variations dans le comportement de thyristors ayant été formés simultanément dans une même plaque. Par exemple, on observe des variations de caractéristiques électriques telles que la valeur du courant d'amorçaqe ou la valeur du courant de maintien d'un thyristor à un autre sur une même plaque. Ces variations sont au moins partiellement provoquées par le procédé de formation de la quatrième couche 18.
La quatrième couche 18 est qénéralement formée par une implantation de trichlorure de phosphoryle (POCI3) à une concentration supérieure à 10^0 atomes/cm^ suivi d'un recuit de diffusion. La température n'est qénéralement pas homoqène dans l'équipement servant à ce dépôt, ce qui entraîne des variations dans le profil de dopaqe. De plus, la formation de complexes chimiques à partir de l'oxyqène du trichlorure de phosphoryle entraine des variations de la durée de vie des porteurs de charqe.
La fiqure 2 représente un mode de réalisation d'un thyristor. La fiqure 2 représente un thyristor 30 dans lequel la quatrième couche 18 n'a pas été formée dans la troisième couche 16. La figure 2 comprend des éléments similaires aux éléments de la figure 1 désignés par les mêmes références. Ces éléments ne sont pas détaillés de nouveau. L'électrode de cathode du thyristor 30, constituée d'une couche de métal 32, forme un contact Schottky avec le matériau semiconducteur de la troisième couche 16. Le contact Schottky remplace la jonction PN usuelle entre les troisième et quatrième couches par une jonction métal/semiconducteur de type Schottky.
En effet, un contact Schottky correspond à une couche de métal en contact avec un matériau semiconducteur, la couche de métal ayant, si le matériau semiconducteur est de type N, un travail de sortie supérieur à celui du matériau semiconducteur et si le matériau semiconducteur est de type P, un travail de sortie inférieur au travail de sortie du matériau semiconducteur. Les porteurs de charge majoritaires du matériau semiconducteur (électrons pour un matériau semiconducteur de type N et trous pour un matériau semiconducteur de type P) se déplacent du matériau semiconducteur vers le métal.
Le thyristor 30 comprend donc trois jonctions et son comportement est équivalent à celui du thyristor usuel. Les thyristors tels que le thyristor 30 ne sont toutefois pas sujets aux variations de caractéristiques électriques causées par la diffusion de dopants de la quatrième couche 18.
La figure 3 représente la concentration en porteurs de charge dans la portion d'un substrat semiconducteur directement sous et en contact avec une couche de métal formant un contact Schottky, en fonction du travail de sortie du métal, pour un substrat de type P (carrés) et de type N (ronds).
On observe en figure 3 que, pour un substrat de type P (carrés), plus le travail de sortie du métal est faible, plus la concentration en électrons dans la zone directement sous le métal est importante. Par exemple, pour un travail de sortie de 3,9 eV, correspondant à 1'hafnium (Hf), la concentration en électrons est d'environ 5.10^0 cm-^.
Pour un substrat de type N, plus le travail de sortie du métal est élevé, plus la concentration en trous dans la zone directement sous le métal est importante. Par exemple, pour un métal dont le travail de sortie est de 5,6 eV, c'est-à-dire le platine (Pt), la concentration en trous est environ de 5.1(5)20 cm- 3.
Ce phénomène peut parfois être considéré comme problématique. Cependant, ce phénomène permet ici de se passer de la quatrième couche 18 et donc d'éviter les problèmes liés à sa diffusion.
On considère, dans les exemples numériques suivants que la première couche 12 est par exemple en silicium dopé de type P dont la concentration de dopants est approximativement comprise entre ÎCÉ^ et 5.10^-^ cm-3 et dont l'épaisseur est par exemple comprise entre 2 et 5 pm. La deuxième couche 14 est par exemple en silicium dopé de type N avec par exemple une concentration de dopants approximativement égale à ÎO^ cm-3 et dont l'épaisseur est par exemple d'environ 210 pm. La troisième couche 16 est par exemple en silicium dopé de type P dont la concentration en dopant est comprise entre 10^ et 10^-6 cm_3, dont l'épaisseur est par exemple comprise entre 10 et 15 pm et dont le travail de sortie est approximativement égal à 4,9 eV.
La couche de métal 32 est en un métal dont le travail de sortie est inférieur à celui de la troisième couche 16. Dans le cas considéré ici on peut par exemple choisir un métal dont le travail de sortie est inférieur à 4,5 eV. De préférence, le métal choisi est 1'hafnium, la concentration en électrons du semiconducteur directement sous le métal est alors approximativement égale à 5.10^0 cm“3, Ou l'aluminium, dont l'utilisation est répandue, (travail de sortie égal à 4,25 eV) , la concentration en électrons du semiconducteur directement sous le métal est alors approximativement égale à 10^6 cm_3.
Les couches de métal 22 et 26, formant des contacts ohmiques avec les couches de matériau semiconducteur avec lesquels ils sont en contact, sont par exemple en aluminium. En effet, les couches 22 et 27 étant fortement dopées, le contact ohmique est donc assuré par effet tunnel.
Les figures 4A et 4B représentent d'autres modes de réalisation de thyristors dans lesquels la quatrième couche 18 n'a pas été formée. Les figures 4A et 4B comprennent des éléments similaires à des éléments de la figure 1 désignés par les mêmes références. Ces éléments ne sont pas détaillés de nouveau.
La figure 4A représente un thyristor 40 dont l'électrode de cathode est constituée de portions métalliques 42 (dont deux sont représentées) formant des contacts Schottky avec le matériau semiconducteur de la troisième couche 16. Les portions 42 sont connectées électriquement entre elles, par exemple par des portions métalliques 44 formant des contacts ohmiques avec une partie 48 du matériau semiconducteur de la couche 16.
La figure 4B représente un thyristor 50 dont l'électrode de cathode est une couche de métal 52 similaire à la couche de métal 32 de la figure 2. La couche de métal 52 recouvre la troisième couche 16 y compris des régions 56 de la troisième couche 16. En figure 4B, une région 56 est représentée. Les régions 56 sont des régions ayant été dopées plus fortement que le reste de la troisième couche 16 avant la formation de l'électrode de cathode 52. Les régions 56 ont par exemple un dopage sensiblement égal au dopage de la portion 27 ou de la première couche 12. Cette différence de dopage permet d'assurer la formation d'un contact ohmique, par effet tunnel, entre les régions 56 et la couche de métal 52.
Les électrodes de cathode des figures 4A et 4B sont donc divisées en portions formant des jonctions métal/semiconducteur de type Schottky et des portions n'en formant pas. L'électrode de cathode est donc connectée électriquement, par endroit, avec la couche de semiconducteur constituant la gâchette sans traverser une jonction métal/semiconducteur de type Schottky, ce qui n'est pas le cas de l'électrode de cathode de la figure 2. Dans le cas de l'exemple de la figure 2, la couche de métal 32 est continue et forme sur toute sa longueur un contact Schottky. Le thyristor 30 obtenu en figure 2 peut alors être relativement sensible, c'est-à-dire, par exemple, avoir un courant d'amorçage faible, par exemple inférieur à 100 μΑ, par rapport à ceux des thyristors des figures 4A et 4B.
Les couches 42 (figure 4A) et 52 (figure 4B) sont par exemple, comme la couche 32 de la figure 2, en un métal dont le travail de sortie est inférieur à celui de la troisième couche 16. Dans le cas numérique décrit précédemment, on peut par exemple choisir un métal dont le travail de sortie est inférieur à 4,5 eV. De préférence, le métal choisi est 1'hafnium, ou l'aluminium
Les portions 44 (figure 4A) sont par exemple en aluminium, comme les couches 22 et 26 de la figure 2.
La figure 5 représente un mode de réalisation d'un transistor bipolaire 60 vertical. Un transistor bipolaire vertical usuel comprend généralement trois couches de matériau semiconducteur situées les unes au-dessus des autres de manière à former deux jonctions PN.
Selon le mode de réalisation de la figure 5, le transistor 60 comprend deux couches 62 et 64 de matériau semiconducteur. La couche 62 dopée de type N constitue l'émetteur ou le collecteur et est en contact par sa face supérieure à la face inférieure de la couche 64 dopée de type P et constituant la base.
La face inférieure de la couche 62 est en contact avec une couche de métal 66. La couche de métal 66 et la couche de matériau semiconducteur 62 forme un contact ohmique.
Une couche de métal 68 forme un contact Schottky (une jonction métal/semiconducteur de type Schottky) avec la couche de matériau semiconducteur 64. La couche 68 constitue l'électrode de collecteur ou d'émetteur du transistor 60.
Le transistor 60 comprend donc bien deux jonctions formant un collecteur et un émetteur séparés par une base.
Les figures 6A à 6C représentent chacune un mode de réalisation de deux thyristors tête bêche formant un triac.
La figure 6A représente un triac 70 comprenant un thyristor 72, à gauche, et un thyristor 74, à droite. La cathode de chaque thyristor 72 et 74 est formée comme celle du thyristor de la figure 2.
Le triac 70 comprend un substrat 78 semiconducteur de type N, commun aux deux thyristors 72 et 74. La face inférieure du substrat 78 est en contact avec une couche 7 6 de matériau semiconducteur dopé de type P, constituant la gâchette du thyristor 72 et l'anode du thyristor 74. La face supérieure du substrat 78 est en contact avec une couche 80 de matériau semiconducteur de type P, constituant l'anode du thyristor 72 et la gâchette du thyristor 74.
La face supérieure de la couche 80 est recouverte, en partie gauche, d'une couche de métal 82 formant un contact ohmique avec la couche 80 et constituant l'électrode d'anode du thyristor 72. La face supérieure de la couche 80 est partiellement recouverte, à droite, d'une couche 84 de métal formant un contact Schottky avec la couche 80 et constituant l'électrode de cathode du thyristor 74. La face supérieure de la couche 80 est aussi partiellement recouverte d'une couche de métal 86 formant un contact ohmique avec une portion 88 de la couche 80 plus fortement dopé de type P que le reste de la couche 80. La couche 8 6 constitue la borne de gâchette du thyristor 74. La couche 84 est électriquement connectée à la couche 82, par exemple par contact direct, et électriquement isolée de la couche 86.
Similairement, la face inférieure de la couche de matériau semiconducteur 76 est recouverte, à droite, d'une couche de métal 92 formant un contact ohmique avec la couche de matériau semiconducteur 76 et constituant l'électrode d'anode du thyristor 74. La face inférieure de la couche 7 6 est, à gauche, partiellement recouverte d'une couche de métal 94 formant un contact Schottky avec la couche 76 et constituant l'électrode de cathode du thyristor 72. La face inférieure de la couche 7 6 est aussi recouverte d'une couche de métal 96 formant un contact ohmique avec une portion 98 de la couche 76 plus fortement dopée de type P que le reste de la couche 76. La couche 96 constitue la borne de gâchette du thyristor 72. La couche 94 est électriquement connectée à la couche 92, par exemple par contact direct, et électriquement isolée de la couche 96.
Ainsi, la couche 82 et la couche 84, connectées, forment une borne du triac 70, les couches 92 et 94, connectées, forment la seconde borne du triac 70 et les couches 86 et 96 forment les bornes de gâchette.
La figure 6B représente un triac 100. La figure 6B comprend des éléments similaires à des éléments de la figure 6A qui seront désignés par les mêmes références et ne seront pas détaillés de nouveau.
Le triac 100 comprend une couche de métal 106 remplaçant les couches de métal 82 et 84. Le métal de la couche 106 est le même métal que le métal de la couche 84. La région 108 de la couche 80 située, à gauche, sous la portion de la couche 106 remplaçant la couche 82 est dopée de type P plus fortement que le reste de la couche 80.
Similairement, les couches 92 et 94 sont remplacées par une unique couche de métal 110 en le même métal que la couche 94. La région 112 de la couche 76 sous la partie droite de la couche 110 est dopée de type P plus fortement que le reste de la couche 76. A titre de variante, la cathode des thyristors des figures 6A et 6B peut être formée comme la cathode du thyristor de la figure 4A ou celui de la figure 4B, à savoir divisées en portions.
La figure 6C représente un mode de réalisation d'un triac 120. La figure 6C comprend des éléments similaires à des éléments des figures 6A et 6B qui seront désignés par les mêmes références et ne seront pas détaillés de nouveau.
Le triac 120 comprend le substrat 78 (de type N) et les couches 76 (de type P) et 80 (de type P) décrites précédemment.
La couche 7 6 comprend, du côté de sa face inférieure, une zone 122 (P+) dopée de type P plus fortement que le reste de la couche 76.
Une électrode 124 recouvre la face inférieure de la couche 76. L'électrode 124 forme, avec la zone 122, un contact ohmique et, avec le reste de la couche 7 6, une jonction métal/matériau semiconducteur de type Schottky. L'électrode 124 correspond à l'électrode d'anode du triac 120.
La couche 80 comprend, du côté de sa face supérieure, des zones (P+) 126 et 128 dopées de type P plus fortement que le reste de la couche 80.
Une électrode 130 recouvre la zone 126 et une portion du reste de la couche 80. L'électrode 130 forme, avec la zone 126, un contact ohmique et, avec le reste de la couche 80, une jonction métal/matériau semiconducteur de type Schottky. L'électrode 130 correspond à la borne de gâchette du triac 120.
Une électrode 132 recouvre la zone 128 et une portion du reste de la couche 80. L'électrode 132 forme, avec la zone 126, un contact ohmique et, avec le reste de la couche 80, une jonction métal/matériau semiconducteur de type Schottky. L'électrode 132 correspond à l'électrode de cathode du triac 120.
Les matériaux possibles pour les électrodes 124, 130 et 132 sont les mêmes que pour les électrodes 68, 84, 94, 106 ou 110 décrites précédemment.
Dans le cas où les types de dopage des divers composants décrits précédemment sont inversés, c'est-à-dire que le matériau semiconducteur avec lequel est formé le contact Schottky est de type N, les différents modes de réalisation restent applicables. Le métal du contact Schottky est alors choisi de manière à avoir un travail de sortie supérieur au travail de sortie du matériau semiconducteur dopé de type N du contact Schottky. Le métal du contact Schottky est alors par exemple en un métal ayant un travail de sortie supérieur à 5 eV, par exemple du platine, dont le travail de sortie est approximativement égal à 5,6 eV.
Un avantage des modes de réalisation décrits ici est que le procédé de fabrication comprend une étape de dopage en moins, le dopage des portions 56, 108 ou 128 pouvant être fait lors du dopage des portions 27, 88 ou 126.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. Plus précisément, dans le cas d'un transistor, la couche 62 peut ne pas être présente. Dans ce cas, la couche 64 constituant alors le substrat est en contact, de chaque côté, avec une électrode formant une jonction métal/matériau semiconducteur de type Schottky.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive.

Claims (22)

  1. REVENDICATIONS
    1. Triode semiconductrice verticale (30, 40, 50, 60, 70, 100, 120) comprenant une première couche (16, 64, 76, 80) de matériau semiconducteur, la première couche comportant des première et seconde faces, la première face étant en contact avec une première électrode (32, 42, 52, 68, 84, 94, 106, 110, 132) formant un contact Schottky.
  2. 2. Triode selon la revendication 1, dans laquelle la seconde face est en contact avec une seconde couche de matériau semiconducteur (14, 62, 76, 80) de manière à former une jonction PN.
  3. 3. Triode selon la revendication 1 ou 2, comprenant une seconde électrode formant un contact Schottky.
  4. 4. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la première électrode est au moins partiellement en un premier métal.
  5. 5. Triode selon la revendication 4 dans son rattachement à la revendication 3, dans laquelle la seconde électrode est au moins partiellement en le premier métal.
  6. 6. Triode selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la première couche est de type P et le travail de sortie du premier métal est inférieur au travail de sortie de la première couche.
  7. 7. Triode selon la revendication 6, dans laquelle la première couche est en silicium et le travail de sortie du premier métal est inférieur à 4,5 eV.
  8. 8. Triode selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle le premier métal est 1'hafnium.
  9. 9. Triode selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle le premier métal est l'aluminium.
  10. 10. Triode selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la première couche est de type N et le travail de sortie du premier métal est supérieur au travail de sortie de la première couche.
  11. 11. Triode selon la revendication 10, dans laquelle la première couche est en silicium et le travail de sortie du premier métal est supérieur à 5 eV.
  12. 12. Triode selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle le premier métal est du platine.
  13. 13. Triode selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, dans laquelle la première électrode comprend des portions (42, 84, 94) en le premier métal connectées à des portions (44, 82, 92) en un deuxième métal, le contact entre le deuxième métal et la première couche étant un contact ohmique.
  14. 14. Triode selon la revendication 13, dans laquelle le deuxième métal est de l'aluminium.
  15. 15. Triode selon l'une quelconque des revendications 4 à 14 dans leur rattachement à la revendication 3, dans laquelle la seconde électrode comprend des portions (42, 84, 94) en le premier métal connectées à des portions (44, 82, 92) en un troisième métal, le contact entre le troisième métal et la première couche étant un contact ohmique.
  16. 16. Triode selon la revendication 15, dans laquelle le troisième métal est de l'aluminium.
  17. 17. Triode selon l'une quelconque des revendications 3 à 16, dans laquelle la première couche a un premier niveau de dopage, la première couche comprenant des portions (56, 108, 112), en contact avec la seconde électrode, ayant un deuxième niveau de dopage et étant du même type de dopage que le reste de la première couche.
  18. 18. Triode selon l'une quelconque des revendications 3 à 17, dans laquelle la seconde électrode est en contact avec la seconde face de la première couche.
  19. 19. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle la triode est un transistor bipolaire.
  20. 20. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans laquelle la triode est un triac.
  21. 21. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans laquelle la triode est un thyristor.
  22. 22. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans laquelle la première couche a un premier niveau de dopage, la première couche comprenant des portions (56, 108, 112), en contact avec la première électrode, ayant un deuxième niveau de dopage et étant du même type de dopage que le reste de la première couche.
FR1850084A 2018-01-05 2018-01-05 Triode semiconductrice Pending FR3076661A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1850084A FR3076661A1 (fr) 2018-01-05 2018-01-05 Triode semiconductrice
US16/230,137 US11462624B2 (en) 2018-01-05 2018-12-21 Semiconductor triode
US17/899,071 US20220416053A1 (en) 2018-01-05 2022-08-30 Semiconductor triode

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1850084 2018-01-05
FR1850084A FR3076661A1 (fr) 2018-01-05 2018-01-05 Triode semiconductrice

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3076661A1 true FR3076661A1 (fr) 2019-07-12

Family

ID=62067658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1850084A Pending FR3076661A1 (fr) 2018-01-05 2018-01-05 Triode semiconductrice

Country Status (2)

Country Link
US (2) US11462624B2 (fr)
FR (1) FR3076661A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3076661A1 (fr) * 2018-01-05 2019-07-12 Stmicroelectronics (Tours) Sas Triode semiconductrice
WO2023233262A1 (fr) * 2022-05-29 2023-12-07 Soreq Nuclear Research Center Redresseur commandé au silicium avec contact d'anode schottky

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3829880A (en) * 1973-01-05 1974-08-13 Westinghouse Electric Corp Schottky barrier plasma thyristor circuit
EP0107773A1 (fr) * 1982-10-04 1984-05-09 General Electric Company Thyristor bloquable
US5093705A (en) * 1985-06-28 1992-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor with reduced central zone thickness
JPH05136015A (ja) * 1991-03-29 1993-06-01 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置
FR3012256A1 (fr) * 2013-10-17 2015-04-24 St Microelectronics Tours Sas Composant de puissance vertical haute tension

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2664741A1 (fr) 1990-07-13 1992-01-17 Sgs Thomson Microelectronics Triac sensible dans les quatre quadrants.
FR2734429B1 (fr) 1995-05-19 1997-08-01 Sgs Thomson Microelectronics Module interrupteur et d'alimentation-application au demarrage d'un tube fluorescent
FR2743938B1 (fr) 1996-01-19 1998-04-10 Sgs Thomson Microelectronics Composant de protection d'interface de lignes telephoniques
FR2750536B1 (fr) 1996-06-28 1998-12-18 Sgs Thomson Microelectronics Reseau de triacs a gachettes referencees par rapport a une electrode commune de face opposee
FR2762445B1 (fr) 1997-04-17 1999-07-16 Sgs Thomson Microelectronics Composant de protection d'interface de lignes telephoniques
FR2773021B1 (fr) 1997-12-22 2000-03-10 Sgs Thomson Microelectronics Commutateur bidirectionnel normalement ferme
FR2797525B1 (fr) 1999-08-09 2001-10-12 St Microelectronics Sa Commutateur bidirectionnel a performances en commutation ameliorees
FR2797524B1 (fr) 1999-08-09 2001-10-12 St Microelectronics Sa Commutateur statique bidirectionnel sensible
FR2808621B1 (fr) 2000-05-05 2002-07-19 St Microelectronics Sa Composant monolithique a commande unique pour un pont mixte
FR2818806B1 (fr) 2000-12-21 2003-03-21 St Microelectronics Sa Commutateur electronique bidirectionnel bistable a commande par implusions
FR2818805B1 (fr) 2000-12-21 2003-04-04 St Microelectronics Sa Commutateur statique bidirectionnel sensible
FR2819102B1 (fr) 2000-12-29 2003-04-04 St Microelectronics Sa Commutateur electronique bidirectionnel bistable a commande par impulsions
US6900477B1 (en) * 2001-12-07 2005-05-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Processing technique to improve the turn-off gain of a silicon carbide gate turn-off thyristor and an article of manufacture
FR2834386B1 (fr) 2001-12-28 2004-04-02 St Microelectronics Sa Interrupteur bidirectionnel commande en tension
FR2834385A1 (fr) 2001-12-28 2003-07-04 St Microelectronics Sa Commutateur statique bidirectionnel sensible dans les quadrants q4 et q1
FR2849537B1 (fr) 2002-12-27 2005-03-25 St Microelectronics Sa Commutateur bidirectionnel haute tension
US7129144B2 (en) 2004-04-30 2006-10-31 Lite-On Semiconductor Corp. Overvoltage protection device and manufacturing process for the same
US7205629B2 (en) * 2004-06-03 2007-04-17 Widebandgap Llc Lateral super junction field effect transistor
FR2879350A1 (fr) 2004-12-15 2006-06-16 St Microelectronics Sa Commutateur bidirectionnel a commande en tension
FR2895600A1 (fr) 2005-12-26 2007-06-29 St Microelectronics Sa Commutateur bidirectionnel a commande hf
FR2959598B1 (fr) 2010-04-29 2012-12-07 St Microelectronics Tours Sas Commutateur bidirectionnel a commande en q1, q4
FR2960342B1 (fr) 2010-05-18 2012-06-08 St Microelectronics Tours Sas Commutateur bidirectionnel a commande hf
FR2982077B1 (fr) * 2011-10-26 2013-11-15 St Microelectronics Tours Sas Triac a amplification de gachette
FR2987698B1 (fr) * 2012-03-02 2014-04-04 St Microelectronics Tours Sas Composant de puissance vertical
US20140001514A1 (en) * 2012-07-02 2014-01-02 Infineon Technologies Ag Semiconductor Device and Method for Producing a Doped Semiconductor Layer
US8907372B2 (en) 2012-10-19 2014-12-09 Lite-On Semiconductor Corp. Thyristor and method for the same
US9455253B2 (en) * 2014-07-23 2016-09-27 Stmicroelectronics (Tours) Sas Bidirectional switch
US9722061B2 (en) * 2014-07-24 2017-08-01 Stmicroelectronics (Tours) Sas Bidirectional switch
FR3034926A1 (fr) * 2015-04-07 2016-10-14 St Microelectronics Tours Sas Convertisseur de puissance a limitation du courant d'appel
FR3034924A1 (fr) * 2015-04-07 2016-10-14 St Microelectronics Tours Sas Convertisseur alternatif-continu a limitation du courant d'appel
FR3037741A1 (fr) * 2015-06-22 2016-12-23 St Microelectronics Tours Sas Convertisseur a circuit correcteur du facteur de puissance
JP6507112B2 (ja) * 2016-03-16 2019-04-24 株式会社東芝 半導体装置
US20200202918A1 (en) * 2017-09-14 2020-06-25 Intel Corporation Thyristors
FR3076661A1 (fr) * 2018-01-05 2019-07-12 Stmicroelectronics (Tours) Sas Triode semiconductrice

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3829880A (en) * 1973-01-05 1974-08-13 Westinghouse Electric Corp Schottky barrier plasma thyristor circuit
EP0107773A1 (fr) * 1982-10-04 1984-05-09 General Electric Company Thyristor bloquable
US5093705A (en) * 1985-06-28 1992-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor with reduced central zone thickness
JPH05136015A (ja) * 1991-03-29 1993-06-01 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置
FR3012256A1 (fr) * 2013-10-17 2015-04-24 St Microelectronics Tours Sas Composant de puissance vertical haute tension

Also Published As

Publication number Publication date
US11462624B2 (en) 2022-10-04
US20190214476A1 (en) 2019-07-11
US20220416053A1 (en) 2022-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2744836A1 (fr) Substrat epitaxial a concentration progressive pour dispositif a semi-conducteurs a diffusion par resurf
EP1681725A1 (fr) Composant unipolaire vertical à faible courant de fuite
FR3012256A1 (fr) Composant de puissance vertical haute tension
EP1111688A1 (fr) Diode schottky sur substrat de carbure de silicium
FR2991504A1 (fr) Composant de puissance vertical haute tension
EP3549172A1 (fr) Transistor à hétérojonction à structure verticale
EP3347917B1 (fr) Dispositif electroluminescent a capteur de lumiere integre
US20220416053A1 (en) Semiconductor triode
EP0881687B1 (fr) Contact sur une région de type P
FR2694449A1 (fr) Composant électronique multifonctions, notamment élément à résistance dynamique négative, et procédé de fabrication correspondant.
US20090146238A1 (en) Cmos-based planar type silicon avalanche photo diode using silicon epitaxial layer and method of manufacturing the same
KR100491851B1 (ko) 반도체장치 및 그 제조방법
FR3103321A1 (fr) Transistor a gaz d’electrons, dispositif monobloc comportant au moins deux transistors en cascode et procedes de fabrication associes
KR20170097828A (ko) 요철 패턴을 갖는 활성층을 포함하는 홀 센서 및 이의 제조방법
FR2960342A1 (fr) Commutateur bidirectionnel a commande hf
US11217670B2 (en) Semiconductor device having a back electrode including Au-Sb alloy layer and method of manufacturing the same
US7692262B2 (en) Rectifying and protection diode
EP1517377A1 (fr) Transistor bipolaire
EP0015835B1 (fr) Dispositif semiconducteur de commutation à fréquence élevée et procédé pour sa fabrication
FR3011385A1 (fr) Diode schottky en nitrure de gallium avec anneau de garde
JP3951677B2 (ja) 半導体素子
JP3951657B2 (ja) 半導体素子
JP2005333147A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH03276679A (ja) ショットキーバリアダイオード
US20240136409A1 (en) Silicon carbide wafer and silicon carbide semiconductor device including the same

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190712

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7