Brevet FR2006001A1 — publié le 19691219

La présente invention a trait à un dispositif semiconducteur et plus particulièrement à un transistor. Dans un transistor classique, la zone du collecteur est fixée à une pièce métallique en molybdène, tungstène ou tantale par exemple, elle-même fixée à la base d'un boîtier d'enrobage relié à son tour à une source froide. Une technique d'assemblage permet de dissiper de la chaleur du collecteur vers la source froide, ce qui est souhaitable. Cependant, elle met la base du boîtier, la source froide et le châssis de montage, s'il existe, au même potentiel que la zone du collecteur du transistor. Comme cela n'est pas souhaiteble, il a été nécessaire d'isoler électriquement la base du boîtier d'enrobage de la source froide ou la source froide du cassis. Ceci crée une augmentation de la résistance thermique qui limite le fonctionnement du transistor ou conduit à sa destruction du fait d'un chauffage exagéré. Le but de l'invention consiste donc à mettre en oeuvre un transistor électriquement isolé du boîtier mais en relation eom- ductrice de la chaleur avec la base de ce boîtier. Ainsi, l'invention réside en un dispositif semiconducteur comprenant un bloc d'un matériau semiconducteur ayant une zone d'un premier type de conductibilité placée entre deux zones du type opposé au deuxième type de conductibilité délimitant entre elles des jonctions p-n de façon à constituer les zones de base, d'émetteur et de collecteur d'un transistor, et un bâti ou boîtier comportant une base métallique, ce bloc comprenant une quatrième zone du premier type de conductibilité ayant une face dans le même plan qu'une grande face du bloc et formant une jonction p-n avec la zone contiguë du deuxième type de conductibilité, ce bloc étant fixé à ladite base du bâti seulement suivant la surface de cette quatrième zone. L'invention sera mieux comprise en se référant à la des cription qui va suivre et au dessin annexé sur lequel - la ligure 1 est une vue latérale coupée d'un bloc d'un matériau semiconducteur utilisable selon l'invention - la figure 2 est une vue latérale partiellement coupée d'un dispositif semiconducteur préparé selon l'invention - la figure 3 est une vue d'en haut du boîtier de la fi gure 2 - la figure 4 est une vue latérale partiellement coupée d'un dispositif semiconducteur préparé selon l'invention - la figure 5 est une vue d'en haut du dispositif de la figure 4 ; et - la figure 6 est une vue latérale du dispositif de la figure 4 complètement enfermé à l'intérieur du boîtier. La figure 1 représente un bloc 10 d'un matériau semiconducteur, par exemple du silicium. Ce bloc 10 a une face supérieure 12 et une face inférieure 14 et il comprend quatre zones 16, 18, 20 et 22. Les zones 16 et 20 sont du premier type de conductibilité par exemple du type -n et les zones18 et 22 sont du type opposé ou deuxième type de conductibilité, par exemple du type -p. Il y a une Jonction p-n 24 entre les zones 16 et 18, une Jonction p-n 26 entre les zones 18 et 20 et une Jonction p-n 28 entre les zones 20 et 24. Les zones 16, 18 et 20 constituent un transistor, la zone 16 étant son émetteur, la zone 18 sa base et la zone 20 son collecteur. La zone 22 ne fait pas partie de ce transistor. La zone 22 a une face dans le môme plan que la face inférieure 14 du bloc 10 et elle a une conductibilité opposée à celle de la zone 20 du collecteur du transistor. le bloc 10 peut être préparé par exemple par diffusion. Dans ce cas, on part d'un bloc du type -n et on effectue une diffusion dans les zones 18 et 22 du type -p puis dans la zone 16 du type -n. La zone 20 du type -n est la partie du bloc d'origine non convertie restant entre les zones 18 et 22 du type -p. Dans an transistor caractéristique selon l'invention, la 3 zone d'émetteur 16 une concentration de 1021 porteurs par cm, la zone 18 une concentration de 1 1018 porteurs par cm3 et la zone du collecteur une concentration de 1015 à 1016 porteurs 3 par cm3 sur la Jonction p-n 26 du collecteur. la quatrième zone 22 a une résistivité forte de l'ordre de 10 ohm-cm par exemple ou plus. Sur les figures 2 et 3, on a représenté respectivement une vue latérale et une vue de côté de la base métallique 30 d'un boîtier d'enrobage du bloc 10. Cette base 30, en acier par exemple, a une face inférieure 32 et une face supérieure 34. la face supérieure a une partie plane 36, un épaulement 38 et un rebord 40. Les conducteurs électriques 42, 44 et 46 traversent I base 30. Ces conducteurs sont isolés de la base 30 par des scellements respectifs verre-métal 48, 50 et 52. Comme le montre la figure 2, les conducteurs 42, 44 et 46, s'étendent au dessus et au dessous de la base 30. Sur les figures 4 et 5, le bloc 10 de 1.. figure 1 est fixé le long de sa face inférieure 14 entre les conducteurs 42, 44 et 46 à la partie plane 36 de la face supérieure 34 de la base 30 par une couche de soudure 52. Cette soudure peut être une soudure dure à base d'argent dont le point de fusion est supérieur à 3720C ou une soudure douce à base de plomb ayant un point de fusion inférieur à 3720C. Une caractéristique importante est que seuiela quatrième zone 22 est fixée à la base 30 un conducteur électrique 54, par exemple un fil d'or est; utilisé pour connecter électriquement le conducteur 42 et la zone 18 du bloc 10. Un deuxième conducteur électrique 56 connecte la zone 16 du bloc 10 au conducteur 44 et un troisième conducteur électrique 58 connecte la zone 20 au conducteur 46. les trois zones 16, 18 et 20 du transistor sont maintenant électriquement connectées aux conducteurs électriques qui traversent la base 30. le transistor constitué par les zones 16, 18 et 20 est en outre fixé à la base 30 à travers la zone 22. Cependant, comme il n'y a pas de contact électrique avec la zone 22, la Jonction 28, entre les zones 20 et 22, est une Jonction flottante et elle isole électriquement les zones 16, 18 et 20, qui forment le transistor, de la base. la zone 22 est cependant une voie de transfert de chaleur entre la zone du collecteur 20 et la base 30. Le dispositif selon l'invention est donc électriquement isolé de la base de son boîtier d'enrobage tout en étant en relation thermique avec cette base. Sur la figure 6, une pièce en céramique 60 est soudée ou fixée au rebord 40 de la base 30 et elle complète l'enrobage du bloc 10. On a donc réalisé, selon l'invention, un transistor enferme dans un boîtier métallique, en relation thermique avec ce boîtier mais élatriquement isolé de ce boîtier. REVENDICATIONS 1.- Dispositif semiconducteur comprenant un bloc d'un ma tériau semiconducteur ayant une zone d'un premier type de conductibilité placée entre deux zones du type opposé ou deuxième type de conductibilité délimitant entre elles des jonctions p-n et fournissant respectivement les zones de base, d'émetteur et de collecteur d'un transistor, et un bâti ou boîtier ayant une base métallique, ledit bloc comportant une quatrième zone du premier type de conductibilité dont une face est dans le même plan qu'une des grandes faces du bloc et formant une Jonction p-n avec la zone contiguë du deuxième type de conductibilité, le bloc étant fixé à la base métallique seulement le long de la surface de cette quatrième zone. 2.- Dispositif selon revendication 1, comprenant trois conducteurs électriques traversant la base et électriquement isolés de cette base, chacun de ces conducteurs étant électriquement connecté à une zone du transistor. 3.- Dispositif selon revendication 1 ou 2, dans lequel une pièce renfermant le bloc à l'intérieur de ses parois est fixée à la base métallique, de façon à isoler le bloc de l'atmosphère ambiante. 4.- Dispositif selon revendication 3, dans lequel la pièce est en céramique. 5.- Dispositif selon revendication 3 dans lequel la pièce est métallique. 6.- Dispositif selon reendication 1 dans lequel la première zone est du type -p de conductibilité.