Brevet FR2009108A1 — publié le 19700130

Les transistors qui doivent transporter des puissances relativement faibles peuvent avoir leurs régions de jonction émetteur aussi petites qu'il est possible de les réaliser . Cependant , les transistors qui sent destinés à transmettre des 5 puissances relativement importantes doivent avoir des régions de jonction entre émetteur et base relativement grandes « Bien qu'on ne considère pas comme difficile de fabriquer des transistors ayant des régions émetteur relativement-grandes et des régions de jonction entre émetteur et- base relativement grandes , on a *10 trouvé que les transistors de puissance , spécialement ceux destinés à fonctionner aux fréqueneos élevéas développent souvent de» pointa chauds localisés gui produisent le claquage de la jonction et la mise liors d'usage du dispositif . Quoique les raisons de cette misa hors d'uss-ga ne soient pas totalement éluci-15 dées , on a reconnu maintenant qu'elles peuvent être évitées par une distribution plus régulière du ceurasrâ d© 11 émetteur sur la surface de la jonction . On a Différents meysas ©e.-*j été proposés poms- liaiter l'intensité du eourant pouvant pas33:^ â travers skaqïs.© site émettemr 30 dans un transistor du type à Eseeuvremeat ou à travers toute région localisée d'émetteur d'autres types && transistors de puissance . Ces moyens comportent ss> général ©s. quelque sorte une résistance qui est connectée ea série avec ehaqu© partie de la région émetteur . Comme exeE$le dîi2&e tells structure- , on peut 35 citer une région de résistivité relativement élevé® qui est ©fe~ tenue par diffusion dans la posties csatrala d© chaque site émetteur » Le contact émettes ost réalisé sœ la portion de haut® résistivité * de sorte que tout le courant doit en conséquence passer à travers la portion de hauts résistivité avant d'attein-40 cl^e une portion de faible résistivité , à la périphérie . Une n- ba^ OR\GlHAt- 69' 16635 2009108 &"jître méthode pour introduira une eubstence formant résistance dans. chaque site émetteur , consiste à déposer épitaxialeme&t m''matériau s©mi-condueteur polycristallin ®u monocristallin fie résistivité relativement él@vé« sur le site émetteur « L°effet du matériau à haute résistivité est de limiter la quantité de courant qui petit passer à travers chaque portion de l'émetteur et par conséquent 6."éviter un claquage localisé de ^jo&otion » L'invention 33 rapporta à un dispositif seai-coaélu©-teur toi cru'un transistor &® ,r»i?issans,-o oui comprend un bloc 'de ?iiiGiun seai-conducteur et une région da type 1 ou P d© corduc-tivité j s*étendant r.ur un© surface dudit "bloc . Le perfectiozme-cent comprend une nouvelle connexion électrique de relativement grande résistivité sur cette région , .cette' connexion étant ré&°-Jisée «n formant par alliage vsm eeueîao de titan© , de sirc©-nitai « de aagnésiusi ou de fer sur la surfacc de "ladite régionc Uns tell® couche d® haut® résistivité star une région Metteur peut servir par exemple de résistance de lestage pour empêcher ua claquag® secondaire â la -Jonction émetteur-=l3 La rig,1 est un© vu® ©a- coup© d'ue transistor illustrant une foras- de réalisation de la présent® invention ; la !ig=2 est une vue ®n coup® similaire à celle de la Fig.t •soE.traat 1® transistor dans un premier stade de sa fabrication ; .la FigoJ est une vue en o«mp@ similaire à celles des Fig.i vtî 2 montrant un stade ultérieur' de la fabrication du transistor suivant 1'invention 5 la Fig;4 ©st im® vue en coupe similaire à celles des figures précédentes , montrant un stade encore ultérieur de la fabrication du transistor suivant l'invention « La Fig.,1 représente un transistor selon l'invention - sensibles ©irfe complet , sauf «a c© gui concerne les fils de connexion et les seyeas d@ ssœatage c -Le transistor comprend un support -2 en silicica S+ sur Is-guel est spplf.c&é une couche épitaxiale -d T BAD ORIGINAL f 69 16635 3 2009108 La caractéristique importante de l'invention réside dans la connexion électrique réalisée sur la région émetteur 8 . Celle-ci comprend dans la forme préférée de réalisation une couclie 12 composée d'un alliage de titane et de sili-5 cium s*étendant à une courte distance dans la région émetteur et constituant une région à résistivité relativement élevée qui peut servir de résistance limitant l'intensité du courant dans le dispositif . Sur le dessus de la couclie d'alliage 12, se trouve une couclie 13 cLe titane non allié et par dessus la couclie 13» 10 une couche 14 faite d'un métal à conductivité élevée tel que l'aluminium qui facilite la réalisation d'une connexion ohmique sur l'émetteur . le dispositif comprend aussi une paire de connexions de "base qui comprennent des régions inférieures 16 et 16* en alliage , des régions intermédiaires 18 et 18' en titane 15 non allié et une couclie supérieure 20 et 20' constituée d'un métal à liaute conductivité tel. que de l'aluminium . Bien qu'il ait été trouvé quelque peu préférable de réaliser les connexions sur l'électrode de base par alliage de titane dans la région de base 6, ce type de connexion électrique peut être supprimé de la 20 région de base , l'aluminium étant alors seul utilisé . En se référant maintenant aux figures 2,3 et 4 on décrit une méthode typique de fabrication d'un transistor selon l'invention . On part d'un bloc du type à empilage qui comprend déjà un support de type N+ , une couclie épitaxiale 4 25 formant collecteur , une couche 6 de type P-, formant la base et une région 8 de diffusion formant émetteur ; la surface supérieure 10 du bloc semi-conducteur est recouverte d'une fine couche de titane 22 ayant une épaisseur de par exemple 500 à 5000 i environ . Gette couche peut être déposée par les métho-30 des usuelles d'évaporation . Sur le dessus de la couche de titane 22, on dépose alors une couche d'aluminium 24- ayant une A O " épaisseur de 1000 A à 100.000 A environ . La couche d'aluminium peut aussi être déposée par les méthodes usuelles d'évaporation ou par les autres méthodes bien connues de dépôt métallique . 35 Le stade ultérieur est d'éliminer tout l'alumi nium sauf les portions 14, 20 et 20* qui doivent devenir les connexions ohmiques des régions émetteur et base respectivement. Ceci est réalisé par les techniques usuelles du masque photorésistant et de la gravure , en utilisant de l'acide phosphori-40 que à environ 140°C pendant environ 10 minutes comme solution de 69 16635 4 2009108 gravure . Après la gravure il subsiste sur la couche d'aluminium 14 de l'émetteur , une couche photorésistante 26 et sur les contacts de base 20 et 20' , des couches photorésistantes similaires 28 et 28' . 5 Le stade ultérieur consiste à éliminer la cou che de titane à l'exception des portions 13» 18 et 18* qui doivent être utilisées dans l'opération d'alliage pour créer les couches à résistivité élevée sur la région émetteur et sur la région base . Aucune opération supplémentaire du masquage n'est ' 10 nécessaire puisque les couches photorésistantes et les couches d'aluminium constituent les masques requis pour cette phase du procédé . La gravure peut être effectuée à l'aide d'une solution à 50 % d'acide sulfurique à la température ambiante pendant une durée pouvant aller de 30 secondes à quelques minutes. 15 La durée exacte de gravure dépend de l'épaisseur de titane qui & été utilisée . Après l'opération de gravure , les couches photorésistantes 26, 28 et 28' sont éliminées par les méthodes usuelles . 20 L'opération suivante consiste à allier le titane dans la surface du bloc semiconducteur . Ceci peut être effectué par chauffage du dispositif à environ 500°-1000®C pendant une durée de 1 à 5 minutes . Ceci provoque l'alliage d'une partie du titane qui pénètre dans le bloc de silicium en formant une couche 25 12 d'alliage Silicium-titane de résistivité relativement élevée sur la région émetteur et des couches 16 et 16' d'un alliage semblable sur la région de base . Le titane ne s'allie pas en totalité au silicium . Il subsiste sur le contact d'émetteur une couche 13 de titane non allié , de même que des couches 18 et 18* 30 de titane subsistent sur les contacts de base . Le dispositif peut être complété par une couche de contact métallique 30 , déposée sur le dessous du bloc semiconducteur . Cette couche peut être en aluminium ou en un autre métal ayant une bonne conductivité . 35 ®es transistors fabriqués conformément au procé dé ci-dessus décrit présentent des avantages marqués en ce qui concerne l'aptitude au transfert de l'intensité maximale sans risque de claquage . Par exemple un dispositif réalisé avec une couche de titane de 1000 X d'épaisseur et une couche d'aluminium 40 de 25*000 ï. d'épaisseur , dans lequel le titane était allié dans ORIGINAL 1 69 16635 5 2009108 le "bloc semiconducteur à 625®'C s a supporté une puissance de 100 watts ( 100 volts sur le collecteur et tm courant de 1 ampère à travers l'émetteur avec des pulsations d'une durée de 100 millisecondes chacune ) . Sans la connexion d'émetteur en 5 alliage de titane , le dispositif ne pouvait supporter avec sécurité qu'une puissance de 60 watts seulement . Bien que la connexion par alliage ait été décrite sur une région du type H , elle peut aussi être utilisée sur une région du type P. D'autre part on peut utiliser pour la 10 couche supérieure d'autres aétaïax de bonne conductivité tels que le chrome ou l'or . En comparaison &"ec l'utilisation de couches de silicium à haute résistivité formées par croissance épitaxiale sur la région émetteur , le présent procédé est considé-15 rablement moins coûteux et tout aussi efficace . En comparaison avec le type de dispositif ayant une région de diffusion de haute résistivité dans chaque sits d'émetteur 8 le présent procédé nécessite une surface plus faible pour la région émetteur , pour le même degré d'aptitude à transmettre la puissance , 20 Un autre avantage de l'utilisation des couches à haute résistivité en alliag® de titane selon la présente invention réside dans le fait que les dispositifs peuvent être soumis & des températures allaat jusqu'à 1000°C avant qu'une nouvelle pénétration et un nouvel alliage du métal n'ait tendan-25 ce à provoquer une rupture de la jonction » D'autres avantages encore résident dans le fait que la présence de la couche d'alliage empêshe 1'aluminium de pénétrer dans la région émetteur et de court-circuit®r la jonction base-émetteur ce qu'il a normalement tendance à faire à sa 30 température normale de dépôt de 575°0 * *~T -—s 69 16635 s 2009108 - HEVEHDICAÏIOSS » 1 / lia dispositif semi-conducteur comportant vn bloc de silicioa semi-conducteur ©t une couclie d® matériau, à© faible résistivité 9 caractérisé par la présents© d'une couche de mtériau de résistivité relativement élevée entre ledit blec a 2 / Un dispositif suivant la revsndicatica. 1 dans lequel ladite couche de haute résistivité est w allie f-y? sitane-silicius • BAD ORIGINAL