Brevet FR2026673A1 — publié le 19700918

i 2026673 L'invention concerne un dispositif semiconducteur comprenant Tin corps semiconducteur, en forme de plaque, dont une face comporte un circuit semiconducteur intégré dont la tension d'alimentation est shuntée par un condensateur. De tels dis-5 positifs sont connus et comportent souvent un circuit semiconducteur intégré qui, pour la tension continue d'alimentation , constitue pendant le fonctionnement une charge variant rapidement et fortementi a ce genre de dispositifs appartiennent par exemple 10 des circuits commutateurs digitaux dans lesquels, lors des processus de commutation, la ligne d'amenée de la tension d'alimentation est le siège de crêtes de courant élevé de courte durée, ou dans lesquels s'écoulent des courants d'intensités très différentes pour les différentes situations de commutation» De tels systèmes se caractérisent par des temps de commutation de courte durée . Le nivellement des variations de tension qui se produisent pendant la commutation des circuits par suite des fluctuations de charge peut être très compliqué. Ces variations de tension sont causées par des 20 "baisses de tension aux inductances des lignes d'amenée. Lors de l'assemblage de plusieurs circuits intégrés formant ainsi un seul système, on interconnecte environ quarante composants, par exemple, sur un panneau muni d'un câblage imprimé. Dans le montage habituel, pour bloquer les tensions d'alimentation par 25 rapport aux fluctuations de charge rapides se produisant lors de la commutation, on utilise, déjà par groupe d'environ cinq composants, des condensateurs à capacités relativement faibles. Des variations de charge de plus longue durée pendant la crête d'impulsion, ne sont, pour un seul panneau, compensées que 30 par un seul condensateur de plus forte capacité. L'objet de l'invention est un dispositif dans lequel il n'est pas nécessaire d'utiliser un condensateur additionnel ou dans lequel quelques condensateurs additionnels suffisent lorsqu'il s'agit de systèmes très étendus, alors que ■ les composants ne peuvent pratiquement pas s'influencer mutuellement par l'intermédiaire de 1'alimentation. Conformément à l'invention, un dispositif du genre mentionné dans le préambule est remarquable en ce qu'au moins une partie du condensateur est formée par le corps semiconduc-4-0 teur lui-même ou par une couche électriquement conductrice 35 69 43883 2 2026673 disposée sur ce corps. Par cette mesure, les variations de courant rapides se produisant dans le circuit sont absorbées à l'endroit ou elles se produisent, de sorte qu'à l'extérieur du dispositif, 5 elles sont quasi entièrement supprimées. En outre, un tel condensateur peut être fabriqué presque sans effort additionnel, la description indiquant à cet effet quelques possibilités de fabrication, de sorte que du fait de ne pas utiliser des moyens de nivellement extérieurs, on obtient réellement une 1Q réduction de frais. L'invention concerne également un élément semiconducteur pour un dispositif tel que décrit ci-dessus, et comprenant un corps semiconducteur, en forme de plaque, dont une face comporte un circuit semiconducteur intégré, alors que la 15 face opposée est munie d'un condensateur dont au moins une partie est formée par le corps semiconducteur lui-même ou par une couche conductrice disposée sur ce corps. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment 20 l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe transversale schématique d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe transversale schématique d'un deuxième dispositif conforme à l'invention. . ^5 La figure 3 est une coupe transversale schématique d'un troisième dispositif conforme à l'invention. Dans un circuit semiconducteur intégré, la face avant du corps semiconducteur est munie de composants semiconducteurs, tandis que généralement, la surface du corps n'est 30 pas choisie plus grande que cela n'est nécessaire pour le circuit intégré. Dans ce cas, il est très intéressant d'utiliser la face, arrière du corps semiconducteur pour la fabrication du condensateur. Dans les exemples de réalisation illustrés sur les figures 1, 2 et 3, on est donc parti de cette conception. " ~ Généralement, lors de la fabrication d'un circuit semiconducteur intégré suivant le procédé planaire habituel, la couche de SiO^, portée par la face avant, est enlevée partiellement èn fonction du masque, alors que celle se trouvant sur la face arrière, est enlevée entièrement. Lors de la diffusion 40 subséquente, la couche de SiÛ2 est reformée en ces endroits. 35 69 43883 3 2026673 •r Tous les porcessus de diffusion et de masquage ayant pris fin, la face arrière de la plaque entière est enlevée, par voie mécanique et/ou chimique, jusqu'à la profondeur à laquelle des impuretés ou des substances de dopage ont pu pénétrer. Durant 5 cette opération, on enlève automatiquement de nouveau la couche de SiÛ2 venant d'être formée, de sorte que l'on obtient une surface convenablement conductrice pouvant être utilisée comme conducteur d'amenée pour un des pôles de la source de tension d'alimentation qui est relié au support. L'application de la 10 tension d'alimentation par l'intermédiaire de la face arrière du corps semiconducteur n'est pas absolument nécessaire ; cette alimentation peut avoir lieu également par l'intermédiaire d'une connexion à la face avant. La fabrication d'un condensateur sur la face arrière 15 du corps peut avoir lieu lorsque le corps semiconducteur n'est pas entièrement dénudé, mais recouvert d'une couche de SiÛ2 faisant office de diélectrique, couche sur laquelle est élaborée une couche métallique faisant office d'armature de conden sateur (voir la figure 1). Cette couche de SiOg peut être ob-20 tenue au cours d'une opération additionnelle, mais peut être obtenue aussi lorsqu'au cours d'une des opérations requises pour la fabrication du circuit, la couche de SiO^, formée sur la face arrière du corps, n'est pas enlevée, alors que la face arrière, ainsi que la face avant, sont masquées, aucune exi-25 gence n'étant alors imposée en ce qui concerne la précision. La couche métallique sur la face arrière peut être élaborée simultanément avec les pistes métalliques sur la face de corps portant le circuit, de sorte que la fabrication du condensateur ne requiert pratiquement aucune opération additionnelle. 30 Ensuite, par sa couche métallique élaborée sur la fa ce arrière, le corps semiconducteur peut être, par soudage, fixé mécaniquement et de façon électriquement conductrice sur un support conducteur devant être relié au pôle correspondant de la source de tension d'alimentation. On obtient ainsi un con-35 densateur dont une armature est formée par le corps semiconducteur, alors que l'autre armature est, à travers la couche métallique, fermée par le support. Le seul cgblage est la connexion du support à la connexion correspondante établie sur la face portant le circuit intégré. Les connexions de ce condensateur 4-0 sont donc les connexions les plus courtes possibles, de sorte 69 43883 4 2026673 que par les tensions d'alimentation à l'extérieur du diflpo» sitif, la formation de signaux pertubateurs est exclue. Pour former le condensâteur d'une autre façon, une jonction p—n peut être diffusée dans la face arrière du cris-5 tal, de sorte qu'une diode est formée avec le corps. (Figure 2). Lorsquz cette diode fonctionne dans le sens de blocage, elle agit comme un condensateur dont la capacité dépend, entre autres, de la tension appliquée et de la surface. Par suite de la grande surface et des tensions faibles normalement uti-10 lisées de quelques Volts, on obtient ainsi des capacités suffisamment élevées. La fabrication de cette diode peut «vgiîr lieu en même temps que la diffusion devant former l'émetteur à la face de corps munie du circuit intégré. Généralement, le substrat est de type de conduction p, de sorte que les zones 15 de collecteur et d'émetteur des transistors appartenant au cir- , , conduction cuit intégré sont de type de/n. Au cours de la diffusion devant fournir l'émetteur, il se forme ainsi une couche d'arrêt sur la face arrière. Pour effectuer cette diffusion, il importe alors uniquement que pendant le traitement de la face 2Q avant , la face arrière du corps soit couverte, par exemple d'une couche de SiO^et que cette face arrière ne soit dénudée qu'immédiatement avant la diffusion devant fournir l'émetteur. Pour ce faire, il n'est pas nécessaire d'utiliser une couche de masquage, ni de procéder avec une grande précision. 25 La face arrière ainsi traitée du corps semiconduc teur peut alors être reliée, de manière habituelle, directement et électriquement au support qui dans ce cas est raccordé à l'autre pôle correspondant de la source de tension d'alimentation. 30 La couche d'arrêt qui se trouve sur la face arrière, parvient jusqu'au bord du corps où ce dernier n'est pas recouvert de la couche protectrice de SiO^. Pour cette raison, un courant de blocage, d'intensité déterminée, peut éventuellement traverser cette couche d'arrêt; bien que ce courant 35 ne constitue une charge directe que pour la tension d'alimentation, il peut causer un faible accroissement de la dissipation. Pour empêcher également cet accroissement, un masquage, effectue avant la diffusion d'émetteur, peut avoir comme résultat que la couche d'arrêt ne parvienne pas jusqu'au bord, ^"0 et qu'il ne se produise donc pas des couches d'arrêt non 69 43883 5 2026673 protégées. Lorsque la surface de cette couche d'arrêt, c'est-à-dire le masque, n'est pas choisie trop grande, le masquage précité ne nécessite pas une précision particulière. Une autre possibilité permettant la fabrication du 5 diélectrique du condensateur sur la face arrière du corps est l'emploi d'un composé métallique, par exemple AlgO^, comme cela est illustré sur la figure 3- A cet effet, la face arrière du corps est couverte d'une couche métallique afin d'obtenir •une meilleure adhérence du composé métallique. De préférence, 10 on utilise pour la couche métallique le même métal devant exister dans le composé métallique, de sorte que celui-ci peut être obtenu directement à partir de la couche métallique, par exemple par anodisation. Pour ce procédé conviennent particulièrement par exemple 11 aluminium et le- tantale ; avec ces matériaux, on 15 obtient des capacités encore plus élevées. L'autre armature de condensateur est également formée par une cote.he métallique, le métal utilisé étant de préférence le même que celui du composé métallique. L'élaboration de la couche peut avoir lieu, de manière connue, par dépôt par 20 évaporation ou par pulvérisation cathodique. Bien que l'invention soit décrite à l'aide de formes de réalisation et d'application déterminées, le technicien pourra en réaliser de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. Il est par exemple possible d'élaborer le 25 condensateur sur l'autre face du corps semiconducteur, alors que les substances utilisées pour former le corps semiconducteur, le diélectrique et les couches métalliques, peuvent différer de celles préconisées dans la présente description. 69 43883 6 2026673 REVENDICATIONS 1.- Dispositif semiconducteur comportant un corps semiconducteur, en forme de plaque, dont une face comporte un 5 circuit semiconducteur intégré dont la tension d'alimentation est shuntée par un condensateur, caractérisé en ce qu'au moins une partie du condensateur est formée par le corps semiconducteur lui-même ou par une couche électriquement conductrice disposée sur ce corps. 10 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur est élaboré sur la face du corps opposée à la face précitée. 3.- Dispositif selon.la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une armature de condensateur est formée par le 15 corps semiconducteur, en ce que le diélectrique du condensateur est formé par une couche isolante élaborée sur le corps semiconducteur, et en ce que l'autre armature de condensateur est formée par une couche métallique élaborée sur la couche isolante. 4.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac-20 térisé en ce qu'une plaque de condensateur est formée par une couche métallique située sur le corps semiconducteur, en ce que le diélectrique est formé par une couche isôlante élaborée sur cette couche métallique, et en ce que l'autre armature de condensateur est formée par une couche métallique disposée sur 25 cette couche isolante. 5«- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le diélectrique est en oxyde de silicium, en oxyde d'aluminium ou en oxyde de tantale. 6.- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, carac-30 térisé en ce que le diélectrique est formé par un composé chimique renfermant un métal existant dans au moins une des couches métalliques. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le condensateur est formé par une zone superficielle d'un type de conduction et par une partie de corps de l'autre type de conduction, limitant cette zone superficielle et formant avec elle une jonction p-n. 8,- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le condensateur ne s'étend que sur une région de surface ne parvenant pas jusqu'au bord du corps. 35 40 69 43883 7 2026673 9«- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps semiconducteur, est placé sur un support électriquement conducteur relié électriquement et mécaniquement à l'armature de condensateur opposée au circuit intégré, et 5 est muni d'un conducteur de connexion pour la tension d'alimentation. 10. - Elément semiconducteur pour un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, et comportant un corps semiconducteur, en forme de plaque, dont une face comporte un circuit 10 semiconducteur intégré, caractérisé en ce que la face opposée est munie d'un condensateur dont au moins une partie est formée par le corps semiconducteur lui-même ou par une couche électriquement conductrice disposée sur ce corps.