Brevet FR2043729A1 — publié le 19710219

L'invention est relative à un dispositif semi-conducteur à haute tension à jonction P-N du type planar. Les dispositifs semi-conducteurs à jonction P-N du type Planar présentent comme avantages que la partie terminale d'une 5 jonction P-N déposée sur un support semi-conducteur est recouverte par une pellicule protectrice, par exemple de Si02, et que les caractéristiques du dispositif semi-conducteur ne sont pas affectées par l'influence de l'atmosphère extérieure, de sorte qu'un tel dispositif conserve ses caractéristiques avantageuses et se 10 prête également très bien à la fabrication en série. Toutefois, les dispositifs semi-conducteurs de ce genre ont comme inconvénients que les impuretés tendent à se concentrer dans la partie de surface du support semi-conducteur située en dessous de la pellicule protectrice et que la tension de claquage 15 de la partie terminale de la jonction P-N, au voisinage de la surface du support semi-conducteur, est faible, comparée à la tension de claquage de la jonction P—N à l'intérieur du support semi-conducteur, par suite de la contrainte qui se manifeste entre la pellicule protectrice et le support semi-conducteur et 20 pour d'autres raisons, de sorte que la tension de claquage globale du dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar tend à s'abaisser. L' invention a pour but d'obvier aux défauts exposés ci-dessus et un de ses buts principaux est de fournir un dispositif semi-25 conducteur à jonction P-N du type planar dans lequel une couche de charge d'espace se développe effectivement lorsque la jonction P-N est soumise à une tension inverse, de manière à assurer ainsi une tension de claquage élevée. Un second but de 1 ' invention est de fournir un mode de construc-30 tion d'électrode, dans laquelle une couche de métal entoijurant une jonction P-N est prévue sur une pellicule protectrice recouvrant la surface d'une région de résistivité la plus élevée de deux régions de types de conductivité différents qui forment une jonction P-N, une autre électrode à contact ohmique étant prévue dans la région de résis-35 tivité la plus faible et ces deux électrodes étant connectées électriquement. Un troisième but de l'invention est de fournir un mode de construction d'électrode dans laquelle la surface d'une couche de métal prévue sur une couche protectrice est réalisée sous une forme aussi petite que 40 possible et dans laquelle les imperfections d'une pellicule protectrice disposée sous la couche de métal sont aussi peu nombreuses que possible D'autres buts , caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description ci-après se référant aux dessins annexés dans lesquels : 70 19357 2 20437 29 - les figures la. et lb sont des vues en coupe et en plan d'un dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar réalisé selon les techniques antérieures et - les figures 2a. et 2b sont des vues en coupe et en plan 5 d'un dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar conforme à un mode de réalisation de 1'invention . On a déjà proposé d'augmenter la tension de claquage d'un dispositif semi-conductéur à jonction P-N du type planar en disposant une couche de métal constituant une électrode sur une 10 pellicule protectrice recouvrant la surface d'un support semiconducteur et formant une couche de charge d'espace dans un' support semi-conducteur disposé en dessous de la pellicule protectrice. Les figures la. et lb montrent un tel dispositif semiconducteur équipé ainsi selon ce procédé conforme à la technique 15 antérieure. Sur la fig. la, on a désigné par 1 un support, par exemple de silicium de type N, par 2 une région de diffusion de type P, présentant une conductivité différente de celle du support 1, par 3 une jonction P-N, par 4 une partie terminale de la jonc-20 tion P-N, par 5 une couche d'oxyde de silicium et par 6 une couche de métal, constituant une électrode, en contact ohmique avec la région de diffusion de type P. Cette couche de métal constituant une électrode 6 est disposée sur la pellicule d'oxyde de silicium 5 et dépasse les parties terminales de la jonction P-N 25 d'une largeur W . La figure lb est une vue en plan de ce dispositif semiconducteur à jonction P-N du type planar dont la coupe suivant la ligne A-A est représentée sur la figure 1^. Lorsqu'on applique une tension inverse à ce dispositif, le 30 développement dé la couche de charge d'espace à partir de la jonction P-N atteint une couche de charge d'espace située à la partie superficielle d'un support semi-conducteur et formée par l'action dé la couche de métal constituant une électrode disposée sur la pellicule protectrice, de sorte que la tension de 35 claquage de la partie terminale 4 de la jonction P-N se trouve augmentée et que, dans ces conditions, la tension de claquage du dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar se trouve elle-même effectivement augmentée. Dans un dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar, dont la tension de 40 claquage a été augmentée de cette manière, la couche de charge 70 "19357 3 2043729 d'espace est agrandie et la tension de claquage se trouve augmentée tandis que la largeur W de la couche de métal, constituant une électrode, disposée sur la pellicule d•oxyde de silicium, est encore agrandie, mais l'effet d'un tel mode de construction d'é-5 lectrode ne peut être a priori obtenu qu'à la condition, idéale, que la pellicule d'oxyde de silicium 5 soit dépourvue d'imperfections. Toutefois, il est assez rare que cette pellicule d'oxyde de silicium soit dépourvue d'imperfections lorsqu'elle est réalisée 10 de manière usuelle par dépôt. En conséquence, dans un mode de construction classique, tel que celui représenté par la fig. 1, dans laquelle la couche de métal constituant une électrode est disposée sur la pellicule d'oxyde de silicium, la surface de la pellicule d'oxyde de silicium située sous la couche de métal 15 constituant une électrode augmente de la largeur dont on agrandit cette couche de métal et la probabilité qu'a la pellicule d'oxyde de silicium, située sous la pellicule de métal, de présenter des imperfections, augmente considérablement. D'où les inconvénients que les deux régions de types de conductivité différents, qui 20 forment une jonction P-N, peuvent être court-circuitées à travers la pellicule d'oxyde de silicium et qu'ainsi le rendement d'un dispositif semi-conducteur à haute tension à jonction P-N du type planar est diminué. Un tel inconvénient est inévitable tant qu'on utilise un tel mode de construction. 25 L'invention a pour but d'obvier à de tels inconvénients de dispositifs semi-conducteurs à haute tension à jonction P-N du type planar du genre de ceux connus dans la technique antérieure et d'augmenter d'une manière sûre la tension de claquage. On va décrire maintenant, ci-après, un dispositif semi-30 conducteur à jonction P-N conforme à un mode de réalisation de 1'invention, en se référant aux figures 2a et 2b_ . Ces figures sont des vues en coupe et en plan d'un dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar conforme à l'invention, la fig. 2_a étant une coupe suivant les lignes B-B 35 de la fig. 21a. Un dispositif semi-conducteur conforme à l'invention, tel que celui représenté sur les fig. 2_a et 2b, comporte des couches de métal 8 et 9 étroites, annulaires, disposées sur une pellicule d'oxyde de silic-ium recouvrant" la surface d'un support, par exem-40 pie de silicium de type N , et ces couches annulaires de métal sont connectées électriquement à la couche de métal 7 constituant 70 19357 4 2043729 une électrode qui est en contact ohmique avec la couche de diffusion de type P, par l'intermédiaire de moyens de connexion 10, constitués par exemple par une fine couche de métal, ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2Jb. Dans un tel mode de construc-5 tion, les potentiels sur les couches annulaires de métal 8, 9 et la région de diffusion 2 de type P deviennent égaux lorsque la jonction P-N est soumise à une tension inverse et la couche de charge d'espace est notablement agrandie vers l'intérieur du support du type N, comme dans le dispositif classique, et la ten-10 sion de claquage augmente. Dans le dispositif semi-conducteur à jonction P-N du type planar conforme à l'invention, tel qu'il a été décrit ci-dessus, il est important de donner à la couche de métal, disposée sur la pellicule d'oxyde de silicium, une largeur aussi étroite que 15 possible pour que la surface de la pellicule d'oxyde de silicium située en dessous de la couche de métal soit aussi faible que possible, pour amener la couche de métal à entourer la partie terminale de la jonction P-N, et pour que la partie où la couche métallique doit être disposée soit située sur la pellicule 20 d'oxyde de silicium recouvrant la région de plus grande résisti-vité des deux régions de types de conductivité différents qui forment une jonction P-N. En prenant ces précautions, la surface de la pellicule d'oxyde de silicium située en dessous de la couche de métal est rédui-25 te en comparaison de ce qu'elle est dans le dispositif classique, la probabilité de présence d'imperfections dans cette région est diminuée et les probabilités de court-circuits dus à ces imperfections sont- diminuées. De plus, la couche de charge d'espace peut être agrandie d'une manière sûre lorsque la jonction P-N 30 est soumise à une tension inverse, et la densité de claquage du dispositif semi-conducteur conforme à l'invention coïncide bien avec celle du dispositif classique. Il y a lieu de remarquer à ce propos que les moyens de connexion de la couche de métal disposée sur la pellicule d'oxyde 35 de silicium et de la couche de métal constituant une électrode ne sont pas nécessairement constitués par unê fine couche métallique ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2Jd, mais peuvent être tout aussi bien constitués par un fil métallique. Le nombre des couches de métal disposées sur la pellicule 40 d'oxyde de silicium est arbitraire pour autant qu'il soit supé— 70 19357 5 2043729 rieur à un. La forme de la couche de métal est également arbitraire pour autant que celle-ci entoure la partie terminale de la jonction P-N ou qu'elle soit prévue le long de cette partie termi-5 nale de la jonction P-N, et la couche de métal n'a pas à être nécessairement continue pour autant que la couche de charge d'espace agrandie puisse couper la couche de métal. En outre, la couche de métal peut être constituée par un grillage. Ainsi qu'on l'a décrit en détail ci-dessus, le dispositif 10 semi-conducteur à haute tension à jonction P-N du type planar, conforme à l'invention, a pour effet d'augmenter la tension de claquage d'une manière comparable à celle obtenue avec les dispositifs classiques. De plus, du fait que la surface de la couche de métal destinée à produire cet effet est considérablement ré-15 duite, la surface de la pellicule protectrice située .en dessous de la couche de métal se trouve naturellement réduite, de sorte que la probabilité qu'elle a de comporter des imperfections se trouve abaissée ; les inconvénients résultant de ces imperfections se trouvent donc réduits et le rendement de fabrication 20 augmenté. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement 25 indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 19357 e 20437 29 REVENDICATIONS 1. Dispositif semi-conducteur à haute tension à jonction P-N du type planar qui comporte un support semi-conducteur présentant une région semi-conductrice de l'un des types de conduc- 5 tivité, une région formée dans ce support semi-conducteur,formant une jonction P-N avec le support précité et ayant une conductivité du type opposé à celle de ce support, une pellicule protectrice recouvrant la surface du support semi-conducteur comportant la jonction P-N qui est disposée à la surface du support 10 semi-conducteur, une couche de métal disposée sur la région de plus grande résistivité des deux régions constituant la jonction P-N et une couche de métal,constituant une électrode, assurant un contact ohmique, disposée sur une région de plus faible résistivité des deux régions constituant la jonction P-N, caractérisé 15 en ce que la couche de métal première citée et la couche de métal constituant une électrode sont électriquement connectées par des moyens de connexion par conduction. 2. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion par conduction 20 sont formés par dépôt d'une couche de métal conducteur analogue à la couche de métal première citée et à la couche de métal constituant une électrode. 3. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion par conduction 25 sont constitués par un fil de métal et que ce fil de métal connecte électriquement la couche de métal première citée et la couche de métal constituant une électrode. 4. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de métal première citée , la cou- 30 che de métal constituant une électrode et les moyens de connexion par conduction forment un seul corps obtenu par dépôt d'un même métal. 5. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de métal disposée sur la région 35 de plus grande résistivité est de forme annulaire et entoure la jonction Pr-N. 6. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de métal disposée sur la région de plus grande résistivité se présente sous forme de grillage.