Brevet FR2021690A1 — publié le 19700724

6* 36022 1 2021696 La présente invention concerne la fabrication de dispositifs s emi-c onduct eurs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va en être faite ci-après en regard du dessin annexé, sur 5 lequel: les Fig. 1 à 5 sont des coupes montrant cinq, stades de la fabrication de diodes selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la Fig. 5 étant à plus grande échelle; la Fig. 6 est une vue en plan de la Fig.3î 10 les Fig. 7 à 12 sont des coupes montrant six stades de la fa brication de diodes selon un second exemple de mise en oeuvre de 1* invention; la Fig. 13 est une vue en plan de la Fig. 9. En se référant aux Fig. 1 à 6, on traite une pastille de si-15 licium 10 en un matériau de type P ou H par des techniques connues de diffusion de manière à former une jonction P-N (Fig. 2). Après l'établissement de la jonction P-N, on dépose des couches métalliques appropriées (non représentées) sur les surfaces de la pastille afin de faciliter la réalisation de connexions électriques ulté-20 rieures aux diodes qu'on désire produire. On fixe la pastille 10 à une tranche en verre ou en matière céramique 11 à l'aide d'une mince couche de cire 12. On dispose un cache ou masque en acier (non . représenté) percé d'une série de trous rectangulaires sur la pastille et on pulvérise une solution de cire sur la pastille à travers 25 ce cache. La cire adhère à la pastille de sorte que, lorsqu'on enlève le cache de la surface de la pastille, cette dernière présente une série de zones rectangulaires 13 qui sont revêtues de cire (Fig. 3). On plonge la tranche 11 por+ant la pastille dans un décapant qui fait disparaître les zones de la pastille entre les sur-30 faces 13 (Fig.4). On conçoit que la cire que l'on utilise pour fixer la pastille à la tranche ainsi que la cire qui recouvre les surfaces 13 de la pastille sont choisies de manière à ne pas être attaquées par le décapant. Naturellement, on peut utiliser des matières résistant au décapant autres que des cires. 35 Quand les surfaces exposées de la pastille ont été enlevées par décapage, on enlève la tranche 11 de la solution décapante, on la lave et on la sèche. A ce stade, la tranche porte une série de diodes rectangulaires 15 du type P-R qui sont séparées par des canaux 14 dans chacun desquels est exposée une jonction P-N, les dio- 4-0 des étant toujours fixées les unes aux autres par l'intermédiaire de la tranche. 69 36022 2 2021696 Oïl verse ensuite sur la tranche 11 une solution contenant à peu près 5 % d'une résine de silicone, un catalyseur (par exemple de l*acétate de zinc) et un véhicule volatil, et on oblige cette solution à s'écouler dans les canaux 14 entre les diodes 5 15 (Fig. 5). Quand les bords décapés et exposés 16 des diodes 15 sont revêtus avec la solution, en expose la tranche à un courant d'air tiède pour provoquer ainsi l'évaporation du véhicule volatil et pour laisser le vernis et son catalyseur sur les bords décapés et exposés des diodes. On place ensuite la tranche dans une 10 étuve à une température comprise entre 105 et Î15=C pendant 48 heures et, pendant ee laps de temps, la résine èe silicone durcit et forme une mince pellicule adhérente protectrice 17 sur les bords précédemment exposés 16 des diodes 15. Une fois que la pellicule 17 sur les bords 16 des diodes a 15 été durcie, on retire la tranche 11 de 1'étuve et on la lave dans un solvant, par exemple le trichloréthylène, qui dissout le revêtement de eire sur les surfaces supérieure et inférieure de la pastille 15 mais qui n'attaque pas la pellicule 17. On détache les dio&es 15 de la platine 11, après la dissolution de la cire, 20 et on place ensuite les diodes dans une étuve pendant un nouveau laps de temps pour assurer que la pellicule placée sur les bords 16 est entièrement durcie, après quoi les diodes sont prêtes pour les essais. Après les essais usuels, on munit les diodes de contacts par brasage et on monte les diodes d'une manière appropriée 25 quelconque. Le véhicule volatil peut être de types très divers mais on préfère un alcool ou une cétone. Dans le mode de mise en oeuvre préféré, la résine utilisée est représentée par la formule R - 0 - Si - G - t 0 1 30 dans laquelle R représente le groupe méthyle, cette résine donnant les meilleurs résultats dans l'exemple choisi car, une fois qu* elle est durcie, elle n'est pas attaquée par le solvant qui sert à enlever la cire, elle est capable de supporter la température atteinte pendant le brasage et elle n'est pas endommagée par la 35 manipulation mécanique des éiodes. Bien entendu, le type de résine varie selon la nature de l'application désirée. A titre d' exemple, on pourrait monter les diodes 15 sur un support élastique et ensuite les démarquer à l'aide d'un instrument à inciser, 69 36022 3 2021698 après quoi on étire le support pour séparer les diodes et ces dernières restent toujours sur ce support mais sont séparées par des canaux. On peut utiliser la résine de la façon décrite plus haut mais cette résine n'a plus besoin Ce résister au solvant car 5 on n'a pas utilisé de cirer devant être ensuite enlevée.. Dans certains cas, le brasage peut se faire à une. basse température, et alors l'aptitude de la résine à résister à des températures élevées devient moins critique. De plus, dans certains cas-, on peut enrober les d.iodes après avoir réalisé les contacts et, : quand il 10 en est ainsi, il n'imparte pas que le procédé de brasage, : enlève la pellicule protectrice car cette pellicule sera .remplacée: par le matériau d'enrobage. On a constaté qu'on obtient les. meilleurs résultats avec des résines de silicone répondant à la formule : R ------- o - Si - o - f 0 . ... ' f 15 ou e . : / " ' - 0 - Si - H 1 0 1 ou des mélanges de celles-ci, dans lesquelles R représente un groupe aryle ou alcoyle. S' il s'agit d'un groupe arylé', on préfè- . rè le groupe phényle et lorsqu'il s'agit d'un groupe àlcoyle 20 CnH2n+-j» il est préférable que n soit compris entre 1 et 6* le groupe méthyle étant le plus avantageux. Suivant une variante de l'exemple décrit ci^-dessus, on n' exécute que partiellement le processus dé diffusion au stade représenté à la Fig.! 2 et la pénétration nécessaire se produit pen-25 dant le durcissement. Suivant une autre variante, on arrête le décapage au stade indiqué sur la Fig. 4 après que les jonctions P-N ont été exposées mais avant la-séparation complète de la couche du typeN. le procédé se poursuit de la façon décrite mais toutes les diodes 30 sont connectées les unes aux autres. On sépare ensuite les dio-" des, selon les besoins, par incision ou par fractures ;. - Suivant un autre exemple-, on fournit' de la protection à une ■ ou plusieurs jonctions exposée^ d'un dispositif-individuel réalisé par une technique connue quelconque et pour cela on revêt la 35 ou chaque jonction exposée avec une pellicule adhérente-de résine de silicone durcie, de préférence la même résine que celle utilisée dans l'exemple représenté sur les Fig. 1 à 6. 69 36022 4 2021690 En se référant maintenant aux Fig. 7 à 13» on traite une pastille de silicium-20en un-matériau du type P ou N par une technique de diffusion connue pour établir ainsi une .jonction P-N (Fig.8). Une fois que la ..jonction P-N a été réalisée, on re-5 couvre les surfaces de la pastille avec des couches, métalliques appropriées (non représentées) ce qui facilite---l'établissement des connexions électriques ultérieures aux diodes. On.fixe la pastille qui contient les jonctions P-N à- une tranche en verre ou en matière céramique 21- à l'aide d'une mince couche_ de cire 22. On 10 place sur la pastille un cache en acier (non représenté) percé d' une série de trous rectangulaires et on pulvérise, une solution de cire sur ce cache. La cire pénètre par les ouvertures du cache et adhère à la pastille de sorte que, line fois le cache enlevé^la surface de la pastille comprend une série de surfaces rectangulai-15 res 23 revêtues de cire (Fig.9). On plonge la tranche 21 portant la pastille dans un décapant qui fait disparaître les" zones de la pastille situées entre les surfaces 23 revêtues (Fig. 10). On comprend que la cire servant à fixer le disque à la tranche ainsi que la cire chargée de recouvrir les surfaces 23 de la pastille sont 20 toutes deux choisies re manière à ne pas être attaquées par le décapant. Quand les surfaces exposées de la pastille ont été éliminées par décapage, on enlève la tranche 21 de la solution décapante, on la lave et on la sèche. A ce stade, la tranche porte une série de petites diodes 25 rectangulaires du type P-N qui sont sé-25 parées les unes des autres et qui sont enduites de cire sur les deux faces, seuls les bords décapés 26 des diodes 25 restant exposés. On peut naturellement utiliser des matières qui résistent au décapage autres que des cires. On verse ensuite une matière caoutchouteuse synthétique ré-30 ticulée à base de silicone, sous forme liquide, sur la tranche et on l'oblige à pénétrer dans les espaces 24 situés entre les diodes (Fig.11). Quand les espaces 24 sont remplis avec .du caoutchouc liquide, on essuie la surface de la pastille décapée pour les débarrasser de l'excès de caoutchouc et on laisse ainsi un réseau 35 27 de caoutchouc liquide dans les espaces 24. On fait alors durcir le caoutchouc liquide et on place la tranche dans un bain d' un liquide dans lequel la cire est soluble. la cire qui recouvre les diodes 25 ainsi que la cire qui assujettit les diodes à la tranche 25 se dissolvent en laissant les diodes 25 réunies les 40 unes aux autres par une membrane en caoutchouc 27 (Fig. 12). Ain- 69 36022 5 2021690 ■ si, les deux faces des diodes 25 sont propres et les bords des diodes 25 sont protégés par la membrane 27. Lorsqu'on doit utiliser l'une des diodes 25, on sectionne la partie correspondante de la membrane 27 qui relie la diode aux 5 autres diodes et on laisse ainsi une diode séparée dont les bords sont protégés par les fragments sectionnés de la membrane. Si les connexions de la diode sont établies par une technique de brasage à haute température, on peut choisir la température de brasage de façon qu'elle décompose le caoutchouc qui protè-10 ge les bords de la diode et on obtient ainsi une diode dont les bords sont propres et sont prêts à être enrobés de mastic. Cependant, on peut laisser le caoutchouc en place pendant toute la vie de la diode. Dans ce même exemple, on peut également utiliser le caoutchouc pour faciliter la manipulation sans pro-15 tection quelconque des jonctions P-N. Il n'est pas indispensable que la matière de la membrane soit souple ou flexible. On peut en effet utiliser des matières qui produisent une membrane cassante et dans ce cas on sépare les diodes les unes des autres par fracture et non pas par découpage 20 de la membrane. Bien que les deux exemples précités concernent des diodes, il est évident que l'invention peut servir à fabriquer des transistors, des thyristors et, d'une façon plus générale, tous les dispositifs semi-conducteurs. 25 II va de soi que l'expression "résine de silicone" est uti lisée ici dans son sens généralement admis, qui exclut les caoutchoucs de silicone. 69 36022 69 36022 6 2021690 Revendications 1 - Un procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants : (a) on forme une pastille ayant au moins une zone P et au moins une zone H, 5 (b) la pastille étant disposée sur un support,on la divise en plusieurs parties dont chacune doit constituer un dispositif, des canaux étant ménagés entre les dispositifs et des jonctions P-N étant exposées dans les canaux, (c) on verse dans les canaux un composé durcissable capable de protéger les jonctions P-N, et (d) 10 on fait durcir le composé de manière à établir une pellicule protectrice sur les jonctions. 2. - Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants : (a) on forme une pastille ayant au moins une zone P et au moins une zone N, (b) on fixe la 15 pastille à une tranche à l'aide d'une couche de cire ou d'une autre matière qui résiste au décapage et on revêt la surface exposée de la pastille avec des zones isolées de cire ou d'une autre matière, (c) on traite la pastille avec un décapant qui n'attaque pas la cire ou autre matière utilisée, le décapant formant dans 20 les zones de la pastille entre la cire, ou autre matière, des canaux dans chacun desquels une jonction P-N est exposée et qui divisent la pastille en plusieurs dispositifs séparés restant fixés à la tranche, (d) on verse dans les canaux un composé durcissable capable de protéger les jonctions P-N, (e) on fait durcir le com-25 posé de manière à établir une pellicule protectrice sur les jonctions et (f) on enlève la cire ou une autre matière utilisée. 3 - Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le composé durcissable est une matière caoutchouteuse synthétique réticulée qui forme une membrane servant à relier entre 30 eux les dispositifs ainsi qu'à protéger les jonctions P-N. 4 - Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on établit des connexions avec les dispositifs par brasage, 1* opération de brasage décomposant la membrane. 5 - Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce 35 qu*on établit des connexions avec les dispositifs par brasage, 1' opération de brasage laissant la membrane intacte. 6 - Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le composé durcissable est une résine de silicone. 7 - Un procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce 40 que le composé est de la forme : 69 36022 ? 202169# ? - O - Si - E ' » 0 t . dans laquelle R représente un groupe aryle ou alcoyle. "8 - Un procédé selon'la revendication 6, caractérisé en ce que le composé est de la forme : R » 5 - 0 - Si - 0 - -. » . 0 1 dans laquelle R représente un groupe aryle ou alcoyle. 9 - Un procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que R représente un groupe méthyle. 10 - Un procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce 10 que R représente un groupe phényle. 11 - Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les canaux s'étendent au-delà des jonctions P-N mais sans traverser entièrement la pastille, de sorte que les jonctions sont protégées mais les dispositifs sont tou- 15 jours reliés entre eux. 12 - Un-procédé selon l'une quelconque des revendications 1 -à 11, caractérisé en ce qu'au stade (a) la pastille P-N n'est que partiellement formée par. diffusion et cette diffusion est achevée pendant le stade de durcissement. 20 13 - Un procédé de fabrication de dispositifs semi-conduc teurs caractérisé en ce qu'il'comprend les stades suivants: (a) on forme une pastille ayant au moins une zone P et au moins une zone H, (b) là pastille étant disposée sur un support, on la divise -en plusieurs parties dont chacune doit constituer un disposi- 25 tif, des canaux étant ménagés entre les dispositifs et des jonctions P-N étant exposées dans les canaux, (c) on verse dans les canaux un composé durcissable et (d) on fait durcir-ce composé de manière à foimer une membrane qui réunit entre eux les dispositifs afin d'en faciliter la manutention. 30 14 - Un dispositif semi-conducteur caractérisé en ce-qu'il comprend au moins une zone'du type P et au moins une zone du type N, la jonction P-N étant exposée sur un bord du dispositif et ladite jonction étant protégée par une pellicule adhérente d'une résine de silicone durcie. 69 36022 s 2021690 15 - Un dispositif selon la revendication 14s caractérisé en ce que la résine est de la forme : R i - 0 - Si - R r G : ' ' • I • • dans laquelle R représente un groupe aryle ou alcoyle. 5 16 - Un dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la résine est de la forme : : R f - O - Si - O - » o » dans laquelle R représente un groupe aryle ou, alcoyle. 17 - Un dispositif selon.la revendication 16, caractérisé en 10 ce que R représente un groupe méthyle. 18 - Un dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que R représente un groupe phénylë. 19 - Un dispositif semi-conducteur tel que fabriqué par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.