Brevet FR2047978A1 — publié le 19710319

L'invention concerne un support pour un -cr-ië'tal " semiconducteur. *' ' ' " ' Un tel support, par exemple une pièce de fond., qui est généralement en fer ou en un alliage de fer, mais qui peut 5 également être réalisée en cuivre, en nickel ou en alliages de ces métaux, comporte plusieurs traversées électriques isolées, l'isolant étant généralement du'verrealors que ladite pièce de fond supporte le cristal semiconducteur..De plus, il existe une forme de réalisation-selon laquelle une telle pièce de fond est 10 noyée dans de la matière synthétique. Comme support peuvent également servir dès peignes de contact ou des bandes de contact sur lesquels est monté le cristal- semiconducteur. Un tel montage s'effectue par soudage, par exemple à l'aide d'étain, d'un alliage d'étain.et d'indium ou d'un alliage eutectique.d'or et 15 de silicium. Du fait que le fer, et. les alliages de fer ne peuvent. être humectés qu'à l'aide de ces métaux de- soudage, on applique une mince couche d'or qui se laisse convenablement humidifier. Pour obtenir un assemblage convenable rentre le .fer "20 et le métal pendant le scellement' des fils de traversée dans le support, il faut une température assez élevée, à savoir 1100°C. Un tel traitement thermique provoque dans le fer ou dans l'alliage- de fer la' croissance des cristaux telle qu'il se forme une structure cristalline présentant des cristallites assez 25 grosses. La couche d'or se déposant sur cette structure acquiert également une structure cristalline grosse et il en résulte que les propriétés humidifiantes de l'or deviennent trop bonnes à ce point que toute la soudure s'est déjà écoulée sur la surface de l'or avant qu'une humidification et une adhérence au 30 cristal semiconducteur aient pu avoir lieu. De ce fait,il se forme une mauvaise soudure comportant de nombreuses .cavités.. Les essais qui ont abouti à la présente invention ont montré que le phénomène que ladite couche d'or acquiert une structure grosse lorsque la couche sous-jacente présente des 35 cristallites grosses doit probablement être attribué au fait que l'or aussi bien que le fer, le cuivre, le nickel et les alliages usuels à base de fer, de cuivre ou de nickel se cristallisent en un réseau cubique. On a constaté qu'il suffit de veiller à ce que la couche d'or soit appliquée sur une couche métallique, bO dont les atomes ou les molécules ne sont pas présents dans le 70 23127 -2- 2047978 réseau dans un' empilement cubique pour obtenir que cette couche se dépose sous une forme finement crisfalliséé. ■ Conformément à l'invention, le support est réalisé en un métal qui cristallise en l'empilement -le plus dense hexa-5 g*tiàl. Toutefois, en pratique- on préfère utiliser le matériau usuel sur lequel une couche d'un tel métal cristallise en l'empilement le plus dense hexagonal. La dernière couche fait alors office de "barrière de croissance". Dans ce ' cas-, l'or, qui est déposé par exemple par voie galvanique ou. par réduction chimique 10 à pàrtir d'une solution d'un sel sur la couché intermédiaire, ne s'adapte pas à la structure cristalline de nature grosse, comme sur les susdits métaux, mais se dépose sous une forme finement cristalline. Cet or finement cristallin présente précisément les propriétés d'humidification requises. De ce fait, on obtient une 15 soudure convenable. Le cobalt cristallise en un empilement alternativement hexagonal et cubique. Pour le présent but, le cobalt offre l'avantage secondaire qu'il ne se dissout guère dans l'or, de sorte que lors du soudage, l'or ne diffuse pas dans la couche 20 sous-jacente, ceci à l'opposé fflu fer et de ses ëLliages. L'utilisation d'une couche intermédiaire en cobalt implique qu'il suffit d'utiliser une plus mince couche d'or. Le ruthénium, l'osmium, le rhénium, le titane ou le zi.rconium conviennent également comme matériau pour un support 25 de cristal ou une couche intermédiaire dans le.cadre de la présente invention. L'invention sera expliquée ci-après à l'aide d'un exemple. Des parties de fond d'enveloppes de cristaux semi-30 conducteurs, parties de fond qui sont constituées par des plaquettes circulaires en un alliage de fer contenant en poids 5b'fo de Fe, 28$ de Ni et 18$ de Co, sont recouvertes d'une couche de cobalt d'une épaisseur comprise entre 0,2 et 2 yu par voie électrolytique à l'aide de conducteurs de courant traversés 35 par l'intermédiaire de perles de verre à partir d'une solution aqueuse à pH de 3 à 4, contenant par litre: 200 g de CoSO^.ÔHgO 20 g de NaCl et de l'acide borique jusqu'à saturation. Ce bain est utilisé à 40 une température de 50°C, la densité de courant étant de 1 à 3 70 23127 -3- 2047978 A/dm2. On applique par voiç galvanique une couche d'or d'une épaisseur de 1 à 2 yii à l'aide d'un électrolyte aqueux contenant par litre : 15 à 25 g.de KAu(CN)2 et 5 5° g d'acide citrique, dont le pH est porté à S à l'aide de KQH. Ce bain est utilisé à une température de 60°C, la densité de courant étant de 250 mA/dm2. Le cristal de silicium est fixé par soudage à l'aide d'un matériau de soudure de la composition eutectique Au—Si 10 contenant en poids 6$ de Si, à point de fusion de 37S°C. On obtient ainsi un assemblage convenablement adhérent. 70 23127 -k- 2047978 REVENDICATIONS ; 1. Support pour un cristal semiconducteur qui est recouvert d'une couclie d'or sur laquelle est fixé le cristal semiconducteur à l'aide d'un matériau de soudure ce support de cris- 5 tal étant caractérisé en ce qu'au moins la surface du support de cristal est en un métal qui cristallise en l'empilement le plus dense hexagonal. 2. Support de cristal selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tel support qui est constitué par l'uncfes 10 métaux usuels fer, tin alliage de fer, cuivre, nickel ou un. alliage à base- de cuivre ou de nickel, est recouvert d'une couche d'un métal, qui cristallise en l'empilement le plus dense hexagonal . 3. Support de cristal selon les revendications 1 ou 2, 15 caractérisé en ce que le support même ou la couche intermédiaire est constitué par du cobalt.