Brevet FR2012548A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne la fabrication de dispositifs semi-conducteurs tels que des transistors, comprenant une pastille de substance semi-conductrice contenant deux ou plusieurs jonctions P N s'étendant jusqu'à la surface de la pas-5 tille. En vue d'obtenir des caractéristiques uniformes d'un dis-» positif à l'autre et d'éviter des modifications das,s 1gs caractéristiques du dispositif durant sa durée de vie 9 les "bords des jonctions à. la surface de la pastille peuvent Str© stabili sés ou "passives* par recouvrement à l'aide drus© substance iee-10 lante tel que de l'oxyde de silicii^in dus. verre ou équivalent a Suivant l'un.© des méthodes de fabrication de telles pastilles à Rbords passives"j ©a r-éalîs® simultanémeat rane pluralité de constituants de dispositif, sitr une pastille de substance semi-e©nductrice en fosme de disque, la substance semi-15 conductrice étant notamment du silicim at la pastille est es-suite découpée en petits "blocs pour constituer les pastilles individuelles 0 En partant d'Orne paatill® d'un tjrp© âétGEEsiaé de conductibilité, on diffuse -aa® E®âifi©a^i©m dm fie coa&Re- tivité dans chacune des amrfaces plates â@ la pastilla pour for-20 mer trois couches de typa de e©sdtt©ti?ité altéra® daas la pastille, deux couches adjacentes format ©&ts?e elles tme jonction P N . Un réseau de rainures se os@isss.1j à amgl© âroit ©et ensuite gravé dans chaque surface plate da la pastille, les £&!»•-• mures d'une surface staat smpes^eoéos ans E&inurea de l'autre 25 surface • Les rainures divisoat la pastille @n xm.® pluralité de constituants indépendants « Los raimares ont d'autre part une profondeur s*étendant jusqu'à la médiane de la pastille coupant ainsi les jonctions I? if et formant des jeaetîoas daas chaque constituant ayant- d@s "feords mis à au ® les Tbords de jonc-50 tion mis à nu sont alors 2?©eouverts avec une ou plusieurs substances isolantes stabilisantes ou passivaates » Après quoi les surfaces plates de chaque constituant sont métallisées et la pastille est divisée oe. petites pastilles individuelles le long des rainures pour femmir les blocs ou pastilles formant un dis-55 positif individuel » Certaiïkc dispositifs semi-conducteurs comme les transistors, les transistors symétriques à "base ouverte connus aussi ïous le nom de diodes "ta-iggsrs" ou similaires exigent que la bad original 1 4 69 22927 2 2012548 couche médiane ou de ""bas©w dm dispositif ait me faible épaisseur, c'est-à-dire une épaiss^-os? inférieure à 0,05 mn» Les tentatives effectuées pour préparer de tels dispositifs à fin® couche âe 1>&sq ©a utilisant le procédé ci-dessus décrit n'ont es- gé-5 fiéral pas donné scroisfae-tiesa car en réalisant Isa rainures s*» A&eee ©ppeoéos de la pastille jusqu'à me profondeur suffisante po«r s'étendre jusiu'à la mince 'couche médian©, on ne laisse subsistes1 que do ainces Toiles ©u ponts de matière entre les différent® constituants peur maintenir la pastille d'usé seul© pië®e 10 Cette pastille est ainsi rendue très fragile et sensible à uae rupture prômatusée dans les traitements subséquents o Oeci a j«mr conséquenee des déchets dans la fabrication, e Smivast l'invention, dans la fabrication de dispositifs o 20 dans le dispositif terminé • Bhe- pluralité de rainures ou g©j?gos ayant taie profondeur supérieure à l'épaisseur des deux couches externes sont alors réalisées svot les deux cités de la pastille 3©mr la divises en taie pluralité de constituants et pour coupes1 -les 3©&©ti©ns et saettre à nu les bords des Jonctions de chaque 25 constituant « l'épaisseur de la souche médiane est alors dimi-Maee » Ifes oubsta&ce de passivation des Jonctions est déposée sur les 'bords esqsosés d@s Jonctions » Banc le© dessins ï - la. figol est une vu© latérale en coupe d'yne pastille de sariL-30 eondiietes? obtenu.® conformément à la présente invention ; - la £lg.2 est une vue latérale en élévation et en coupe d'une portion d#uîi6-pastill© semi-conductrice de départ montrant une plias© de le. fabrication de la pastille individuelle de la fig»1 et las rig« 3* 4- et 3 sont des Tues similaires à celle de la 35 figo£ mais montrant des stades successifs â© la fabrication de la pastilla à&âiTtduelle de la figol « igiaisi • Sa ï»éf«K>ne& à XarigoiL m, mit une pastille semi-conduc- i BAD ORIGINAL,^" ' 69 22927 3 2012548 trice 10 du type utilisable dans une diode trigger de type connu. La pastille 10 comprend un bloc 12 de silicium comprenant une couche 14 de conductibilité N fortement dopée, une couche médiane ou de "base" 16 de type P de conductivité et une couche 18 forte-5 ment dopée de conductivité N. Il existe deux fonctions 20 et 22 entre les couches adjacentes 14 et 16 d'une part et 16 et 18 d'autre part . Chacune des jonctions 20 et 22 s'étend vers la surface du bloc 12 . En recouvrement des bords 24 des jonctions 20 et 22 10 à la surface du bloc 12, on voit un revêtement 26 de substance passivante . Dans le présent exemple le revêtement 26 comprend une première couche 28 d'oxyde de silicium et une seconde couche 30 de verre de borosilicate . Les deux surfaces plates 32 et 34 du bloc 12 s©nt revêtues 15 d'une couche de métal 36, tel que du plomb pour fournir des moyens de montage de la pastille 10 dans une enceinte convenable et pour permettre de réaliser comme il est cossu les connexions électriques. La préparation des pastilles du type représenté sur la fig.1 20 se fait de la façon suivante î on p&$t d'une pastille 40 de matériau semi-conducteur, en forme de disque, par exemple en silicium, ayant la résistivité et le type de conductivité (par exemple : type P) que l'on désire pour la couche médiane ou couche "de base" 16 dans la pastille terminée. Un agent modificateur 25 de type de conductivité tel que du phosphore (type N) est diffusé de façon connue dans les «urfaces plates 32 et 34 (fig.2) de la pastille 40. Trois couches 14', 16* et 18' de type dècoàâac-tîvité N, P et N respectivement et des jonctions P If 20' et 22' entre les couches adjacentes sont ainsi créées. On a adopté un 30 système de numérotation utilisant des indices "primeM pour désigner des portions de la pastille 40 qui bien que différant quelque peu en dimension ou en forme, sont destinées à devenir les portions de la pastille 10 primitivement désignées par les mêmes numéros mais sans indice "prime" . Le phosphore est diffusé seu-35 lement jusqu'à une faible profondeur dans la pastille 40, pour des raisons qui seront indiquées plus loin . Suivant line variante, la pastille à trois couches comprenant les couches 14', 16*, 18' peut être préparée par dépôt épi- BAD ORIGI 69 22927 4 2012548 taxial des couch.es externes 14' et 18* sur une pastille initiale correspondant à la couche intermédiaire 16* . Une pluralité de rainures 42 sont ensuite creusées par exemple au jet de sable, par gravure ou équivalent dans chacune des 5 surfaces plates 32 et 34 de la pastille 40, ainsi qu'il est représenté sur la fig.3» pour diviser la pastille 40 en une pluralité de dispositifs élémentaires individuels 44 . Bien que celgiie-soit pas illustré sur le dessin, les rainures 42 peuvent être disposées en un réseau de lignes se coupant à angle droit. Les 10 rainures de chaque face 32 et 34 de la pastille sont mutuellement superposées deux à deux. Les rainures 42 ont une profondeur suffisante pour pénétrer complètement les couches 14* et 18' respectivement et pour couper les jonctions 20' et 22', créant ainsi des bords de jonction 24' mis à nu sur chacun des dispositifs 15 élémentaires 44. Dttjfait de la faible profondeur des couches 14' et 18* à ce stade de la fabrication de la pastille, les rainures 42 ont besoin de n'avoir qu'une faible profondeur pour mettre à nu les bords 24' des jonctions . Ainsi les voiles ou ponts 48 s'éten-20 dan* entre les dispositifs élémentaires 44 et maintenant la pastille 40 en un seul bloc, peuvent avoir une épaisseur relativement importante. Sans une forme de réalisation par exemple la pastille 40 a une épaisseur de 0,152*», les couches 14' et 18* sont diffusées jusqu'à une profondeur de 0,0125mm, les rainures 25 42 ont une profondeur de 0,018m. et les voiles 48 ont une épaisseur de 0,134ma. Dans la pratique, on a trouvé qu'il est en général préférable que l'épaisseur des voiles 48 dépasse 0,076am, pour éviter une fragmentation prématurée de la pastille . 30 qu'à l'épaisseur désirée pour les couches 14 et 18 dans la pastille terminée 10, en faisant pénétrer davântage les agents modificateurs de conductivité à l'intérieur de la pastille 40, dans une seconde phase de diffusion. Les moyens propres à réaliser cette diffusion, c'est-à-dire, notamment le chauffage de la pas-35 tille, sont bien connus. Le résultat ebtenu après cette deuxième phase de diffusion est représenté sur la fig.4 . La couche médiane 16' est ainsi réduite à l'épaisseur désirée de la couche 16 dans la pastille 10. L'épaisseur des couches 14* et 18* est alors augmentée jus- 69 22927 5 2012548 La profondeur des rainures 42 n'a pas augmenté et cependant les couches de hase 16 ayant une épaisseur aussi faible qu'on le désire (dans le domaine de précision du procédé de diffusion) peuvent être obtenues sans entraîner un affaiblissement excessif 5 de la pastille 40 comme c'est le cas dans les procédés antériara. Durant la seconde phase de diffusion, les jonctions 20* et 22' et leurs bords exposés 24 sont déplacés jusqu'à la position qu'ils occupent dans la pastille terminée 10« Ceci est représ@&=» té sur la fig.4, les auméroa'- de référence sans "prisea étant 10 utilisés. Comme les xniÊ3H#JS 42 n© contiennent pas de modificateur de conductivité, les bords d® jonction 24 ne pénètrent pas dans le corps de la pastille 40, mais s'étendent jtasqu'au fond des rainures et restent ainsi exposés . Les bords des jonctions sont alors recouverts avec une subs» 15 tance passivante connue * Suivant uae variante, 1g revêtement passivant peut être appliqué 3'or 1s "bord des joacti©ao9 avant la deuxième opération de diffusion qui sert à réduire l'épaisseur de la couche médiane 161 à celle de la cotuehe mê&ioae 16 • Dans le présent exemple de réalisation.,, use première couchs 20 28 (fig.5) d'oxyde de silicium est déposées sur la pastille 40 et dans les rainures 42, par tout procédé seaau. lia tel procédé c@a= siste à décomposer du silane gaseus dans 1'oigrgône en pré sence d'eau . Un autre procédé consiste à faire croître une couds d'oxyde sur la surface de la pastille pas chauffage d© colle«ei 25 dans d® la vapeur . Ce dernier procédé comprend 1© chauffage de la pastille à une température stuffisaïaaent élevé© pour provoques? une diffusion supplémentaire dm modificateur d® conductivité à l'intérieur de la pastille, de sorte que la deusiêmo opération de diffusion ci-dessus saeatioané© peut être effectuée au moment 30 où la couche 28 d'oxyde est formée. Une couche 30 d© verre ayant de préférence approximativement le même coefficient de dilatation thermique que le silicium, pour éviter des craquelures du revêtement, par exemple un verre de borosilicate, est -nanlt® appliquée sur la couche 28. Dans une 35 forme de réalisation la couche 28 a une épaisseur de l'ordre de O O 10.000 A et la couehô 30 a une épaisseur de l'ordre de 20.000 A. L'utilisation CLa diverses substances pour passiver les boeds exposés des jonctions est ©-samu© et certaines de ces substances BAD ORIGINE 69 22927 6 2012548 peuvent être utilisées dans la aise en oeuvre de la présente invention. Le revêtement 26 est ensuite enlevé des surfaces plates 32 et 34- des dispositifs 44,.par exemple par sablage à travers.m 5 masque convenable ©a laissant subsiste? le revêtement sur les parois internes des rainures 42 "et sur les lêrds 24 des fonctions SO et 22 o Les surfaces plates- 32-et» 34 des dispositifs 44 so&fc ensuit© métallisées de façoa comme avec du plomb star un placage de siekel 0 Le pastille est alors fragmentée en petits blocs tadi-10 viduels le l©ag ûsm rainures 42s de façen connue pour fournir les dispositifs élémentaires 10. BAD ORIGINAL. 69 22927 7 2012548 REVENDICATIONS 1 - Un procédé de fabrication d'une pluralité de dispositifs semi-conducteurs comprenant î la réalisation d'une pastille de semi-conducteur à trois couch.es dans laquelle les couches exté- 5 rieures sont d'un type de conductivité et la couclie médiane est du type opposé de conductivité et forme une paire de jonction P N avec lesdit«s couches extérieures, ladite couche médiane étant plus épaisse que celle que l'on désire avoir dans le dispositif terminé ; la formation de rainures Jusqu'à une profondeur 10 supérieure à l'épaisseur desdites couch.es extérieures, sur chacune desdites faces de façon à diviser la pastille en une pluralité de constituants ; la réduction de l'épaisseur de ladite couche médiane ; le dépôt d'une substance de passivation de la Jonction sur les "bords exposés desditea Jonctions et la fragmen- 15 tation de ladite pastille le long desdites rainures en une pluralité de dispositifs individuels . 2 - le procédé de la revendication 1 dans lequel la phase opératoire de réduction de l'épaisseur comprend le chauffage de la pastille pour diffuser un modificateur de conductivité depuis 20 lesdites couches extérieures dans ladite couche médiane . 3 - Un procédé suivant la revendication 1 dans lequel lesdites couches extérieures sont formées par diffusion d'un modificateur de-conductivité dans chacune des faces opposées d'une pastille dudit type opposé de conductivité et la phase opératoire de rédue- 25 tion de l'épaisseur comprend le chauffage de la pastille pour diffuser plus profondément ledit modificateur de conductivité dans ladite pastille, à une distance supérieure à la profondeur desdites rainures . BAD OFUGINAI