Brevet FR2024961A1 — publié le 19700904

L'invention concerne un dispositif semiconducteur permettant de convertir des tensions mécaniques en des signaux électriques, ainsi qu'un procédé pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs, en particulier, de ce genre. 5 Des dispositifs semiconducteurs permettant de conver tir des tensions mécaniques en. signaux électriques peuvent être utilisés pour des buts divers, par exemple pour la mesure de pression dans des gaz ou dans des liquides, pour convertir des vibrations acoustiques en signaux électriques, par exemple dans des microphones, dans des accé-10 léromètres, par exemple dans des avions, comme jauges de contrainte dans des matériaux de construction, etc. Il" est connu d'utiliser pour de telles applications des ressorts de flexion plats qui, par exemple, sous la forme d'une membrane peuvent être utilisés pour mesurer des pressions. En particulier 15 pour mesurer des pressions de liquides, par exemple pour des applications médicales ou vétérinaires comme tensiomètre, on a déjà préconisé d'utiliser une membrane en silicium, serrée à sa périphérie dans un support ou collé* sur celui-ci. Le corps semiconducteur comporte au moins un élément de circuit sensible à des tensions mécaniques dans la membrane, par 20 exemple des jauges de contrainte, et qui est ' muni de contacts pour le prélèvement de signaux électriqueqéurun tel élément de circuit sensible aux tensions mécaniques. En particulier, en utilisant des techniques planar, il est possible de réaliser des dispositifs semiconducteurs du genre envisagé ci-dessus, ayant des dimensions relativement petites. Les 25 éléments de circuit sensibles à la tension, conçus sous la forme de .jauges de contrainte, peuvent être couplés entre eux de manière à former un pont de Wheatstône. De cette façon il est possible de compenser les variations de résistance qui sont provoquées uniquement par des variations de température. 30 Parmi les articles de revues traitant de l'influence des tensions mécaniques et des modifications que subissent alors les propriétés électriques de semiconducteurs et des applications éventuelles de ces phénomènes, on peut citer:"Journal of Applied Physics", 52. 10 (1961 - 10), pages 2008 à 2019 et j£, 11 0962 - 11), pages 3322 à 35 3327, "Zeitschrift fur angewandte Physik", 17. 7(1964')» pages 511 à 517 et "Electronic Design", (1967» 08, 02), sous la rubrique "News", pages 22 à 26. Il existe une difficulté, à savoir que lors de l'élaboration d'un tel dispositif sensible'à la pression, la membrane ne 40 doit pas être trop mince de façon à pouvoir être aisément manipulée; 6941355 2 » "K 2024961 son épaisseur ne doit pas par exemple être inférieure à 50 yi» Pour obtenir néanmoins une grande sensibilité à la pression, la membrane doit avoir un diamètre suffisamment grand. Comme on le sait, la sensibilité à la pression est proportionnelle au carré du rapport entre le diamètre 5 et l'épaisseur de la membrane. Une autre difficulté réside dans le fait que lorsque la température varie, il peut se produire des tensions mécaniques variables dans la membrane par suite d'une .différence entre les coefficients de dilatation du matériau avec lequel la membrane est serrée, et le silicium, L'invention, par laquelle on vise notamment à éli-10 miner des inconvénients précités, concerne suivant un premier aspect, un dispositif semiconducteur permettant de convertir des tensions mécaniques en signaux électriques, qui comporte au moins un ressort de flexion plat en matériau semiconducteur, dans lequel est élaboré au moins un élément de circuit, qui est sensible à des tensions mécanique* dans 15 le ressort de flexion et-qui est muni de contacts pour le prélèvement de signaux électriques sur l'élément de circuit sensible à la tension, es dispositif semiconducteur étant caractérisé en ce quril comporte un bord d'appui plus épais pour le ressort de flexion plat ou les ressorts d« flexion plats, qui est fait di même matériau semiconducteur que celui du 20 ressort ou des ressorts et-qui forme un tout avec le matériau semiconducteur du ressort ou des ressorts sauf que/matériau semiconducteur du bord d'appui faisant saillie au-dessus de la surface du ressort plat ou des ressorts plats se distingue du matériau du ressort ou des ressorts par sa conductivité ou son type de conduction. Le bord plus é-25 pais confère la rigidité voulue aux ressorts semiconducteurs minces de sorte que cÇs ressorts peuvent être très minces à l'intérieur du bord et leur épaisseur peut même être inférieure à 50^uJ de préférence,elle est égale à 30ya, au maximum. De ce fait, il est possible de donner à un tel ressort de flexion plat de petites dimensions tout en conservant 50 une sensibilité suffisante aux tensions mécaniques. Le bord plus épais peut dans ce cas être fixé à un support par serrage ou par collage, : sans que les "tensions mécaniques qui se. produisent alors soient transmises au ressort de flexion. .. De préférence,on utilise pour le ressort de flexion 35 plat ou les ressorts de flexion plats et le bord de soutien correspondant, un matériau semiconducteur monocristallin, en particulier un tel ressort de flexion est constitué par un iuatériau épitaxial, la partie saillante du bord de soutien plus épais étant constituée, par le matériau de substrat monocristallin primitif, sur lequel est déposée la couche 40 épitaxiale. En effet, un*matériau épitaxial offre l'avantage qu'il ne com— 6941355 3 2024961 porte pas de striea, comme celles-ci peuvent se présenter dans un monocristal formé à partir d'un bain de fusion. De telles stries sont des zones minces disposées suivant des plans de croissance, à concentration d'élément dopants élevée, qui peuvent engendrer localement des proprié-5 tés différentes du matériau semiconducteur, et par exemple,à l'endroit des régions formées par diffusion,peuvent entraîner des profondeurs de pénétration et des concentrations irrégulières. Ces différences peuvent en général être désavantageuses,at c'est le cas en particulier pour des dispositifs semiconducteurs servant à convertir des tensions méca--fg niques en signaux électriques. Le silicium s'est avéré être un matériau semiconducteur convenant particulièrement "bien. On peut facilement élaborer en utilisant des techniques planar, des éléments de circuit sensibles localement aux tensions mécaniques, et, au besoin, les combiner à d'au-•jcj très éléments de circuit pour former un circuit intégré. De préférence, on utilise sur les deux faces du ressort de flexion plat des couches d'oxyde, de façon à compenser des tensions provenant d'une différence de coefficient de dilatation entre le matériau semiconducteur et l'oxyde.Dans une telle pellicule d'oxyde on peut pratiquer de façon connue 2o des fenêtres, tandis que l'on peut appliquer des bandes de contact sur la pellicule d'oxyde, en direction de ces fenêtres. Il faut encore remarquer, qu'avec le dispositif semiconducteur sensible à la pression connu, sur la membrane en semiconducteur il fallait utiliser des connexions électriques qui pouvaient modifier les tensions dans la membrane, de façon incontrôlable et non reproductible. Avec le dispositif semiconducteur conforme à l'invention, on peut par ailleurs avantageusement mettre â profit la présence du bord de soutien plus épais, en fixant ces connexions sur ce bord suivant une forme de réalisation préférée» Les connexions fixées sur le bord n'influencent pra- 30 tiquement pas les tensions dans le ressort de flexion plat. de teiELon is/d Des variations/dans le ressort de flexion plat peuvent être converties en signaux électriques à l'aidé de divers éléments de circuit, par exemple à 1'aide de diodes et de dispositifs comportant je; plusieurs jonctions pn. De préférence les variations de tension mécanique mont mesurées à l'aide de résistances sensibles à la tension» dis— Dosées dans le matériau semiconducteur. A cet effet, on utilise de préférence de petit» régions étroites, obtenues par exemple par diffusion, dont chacune est munie de contacts à g es extrémités» Une telle région, 40 dénommée également "jauge de contrainte'^ se trouve de préférence d'un 6941355 2024961 10 côté d'un ressort de flexion plat. Par déformation du ressort de flexion^ par suite de forces extérieures, comme par exemple une différence de pression de part et d'autre d'un ressort de flexion conçu sous la forme d'une membrane, il se produit des flexions locales dans la membrane. De ce fait le matériau situé d'un côté de la membrane est étiré dans une direction déterminée et de l'autre côté de la membrane, il est comprimé. Vu du côté de la pression la plus basse, les parties de membrane à l'endroit du bord fixé de façon rigide, seront courbées de façon concave et au milieu, de façon convexe. Quelque part entre le centre et le bord le matériau ne fléchit pratiquement pas. En utilisant d'un côté de la membrane des jauges de contrainte situées à proximité du centre, et des jauges de contrainte situées a proximité du bord, on peut, par exemple à l'aide d'un pont de Wheatstone, mesurer des variations de résistance provoquées par des tensions mécaniques dans la membrane. ^ En général des résistances situées dans du silicium de type p sont plus fortement tributaires des tensions mécaniques que des résistances de type n. C'est pourquoi on utilise de préférence des ressorts de flexion plats en matériau de type n et des jauges de contrainte diffusées en matériau de type p. Il est évident qu'en principe, il est également possible de réaliser des jauges de contrainte de type n, par exemple obtenues par diffusion dans du matériau de type p. La sensibilité des jauges de contrainte peut dépendre de la direction cristallographique choisie. Lors de l'utilisation de jauges contrainte de type p dans du silicium, on a constaté que cette sensibilité est pratiquement isotrope pour des directions situées dans un plan . Par contre dans une direction ^00^, la résistance d'un matériau de type p est pratiquement insensible aux tensions mécaniques tandis que dans une direction ^10^ la résistance de matériau de type p est fortement sensible aux tensions mécaniques. Si l'on a une membrane en silicium à faces planes suivant des plans (110), les directions 01OJ et fQOll dans un tel plan sont orthogonales. On peut avantageusement mettre ceci à profit en combinant des jauges de contrainte de type p dans ces deux directions, par exemple suivant un pont de Wheatstone, de façon appropriée. Cela offre l'avantage que les jauges de 55 contrainte peuvent être placées.à proximité les unes des autres, ce qui réduit' le risque d'une différence de température# entre ces jauges. Une configuration appropriée d'un tel pont de Wheatstone consiste a placer les jauges de contrainte suivant un carré avec des contacts placés aux soiamets. 40 Suivant une forme de réalisation préférée du disposi- 20 25 30 6941355 2024961 tif semiconducteur conforme à l'invention, le ressort de flexion plat est constitué par une membrane qui, le long de sa périphérie, est limitée par le bord de soutien. Cette forme de réalisation convient particulièrement pour la mesure de pression. Du fait que la membrane peut 5 avoir une très faible épaisseur, le diamètre de la membrane peut être petit, par exemple inférieur à 3 «m, de préférence égal à^2.0mm- au maximum alors que le bord de soutien peut avoir un diamètre extérieur inférieur à 5 mm» âe préférence égal à 3 mm» au maximum» Cela rend cette forme de réalisation particulièrement appropriée pour la réalisation de 10 tensiomètres de très petites dimensions, par exemple pour mesurer la tension artérielle, ces tensiomètres pouvant même être placés dans des artères. Dans un tensiomètre de ce genre la membrane peut former une paroi fermée d'une boîte dont les autres paroi» sont reliées au bord plus épais de la membrane. D'autre p?rt, des différences de pressions de part 15 et d'autre de la membrane peuvent être mesurées, par exemple, lorsqu'à l'intérieur de la boîte règne la pression atmosphérique et que la boîte se trouve dans le fluide dont on veut mesurer la pression. Suivant une autre forme de réalisation préférée, le dispositif semiconducteur comporte,à l'intérieur du bord,une autre par-20 tie plus épaisse» dénommée ci-après "partie centrale plus épaisse", reliée au bord par l'intermédiaire du ressort de flexion (il peut y en avoir plusieurs). Cette partie peut par exemple avoir la formé d'un anneau ou d'un disque et elle est, de préférence, placée symétriquement à l'intérieur du bord de soutien. Le décalage de cette partie intérieu-25 re plus épaisse par rapport au bord dans des directions perpendiculaires au plan du ressort de flexion (ou des ressorts de flexion) provoque des tensions dans ce ressort (ou dans ces ressorts) qui peuvent être mesurées à l'aide de composants sensibles à la pression. On peut utiliser un ressort de pression qui forme une membrane fermée entre la partie centrale 30 et le bord, mais on peut également utiliser plusieurs ressorts de flexion en forme de bande placés radialement entre la partie centrale et le bord. Un dispositif de ce genre peut par exemple être utilisé comme ac-céléromètre, auquel cas une des parties plus épaisses est reliée à l'objet dont on veut mesurer l'accélération tandis que l'autre partie plus 35 épaisse sert de masse d'inertie ou inversement. Dans ce dernier cas, les connexions sont de préférence fixées à la partie centrale. Une autre possibilité d'utilisation est par exemple l'enregistrement des vibrations mécaniques ou d'autres mesures, qui reposent sur le déplacement des deux * parties plus épaisses, l'une par rapport à. l'autre. Lorsqu'on utilise 40 plusieurs ressorts séparés la sensibilité est augmentée par rapport au 6941355 2024961 cas où l'on utilise un seul ressort en forme d'une membrane fermée. L'invention concerne par ailleurs un procédé de fabrication de dispositifs semiconducteurs comportant des parties adjacentes d'épaisseur différent», en particulier des dispositifs semicon-5 ducteurs selon l'objet de l'invention décrit ci-dessus. On a déjà pré conisé un dispositif semiconducteur constitué par une partie en forme de plaque mince comportant un bord plus épais pour une cible d'un tube de prise de vues du type Vidicon. Pour réaliser un tel corps en forme de plaque, on a la possibilité d'enlever du matériau d'une plaque plus é-10 paisse.de façon qu'il subsiste une partie plus mince, d'épaisseur constante. Dans le brevet français N° 1 562 282 on a décrit une méthode pour réaliser un tel corps, en partant de corps en forme de disque de quelques centaines de microns d'épaisseur sur lesquels est élaborée une couche d'un type de conduction différent et/ou de condueti— 15 vité différente,ayant par exemple une épaisseur de l'ordre de 10 microns, en effectuant une opération de décapage électrolytique sélectif et en décapant le matériau jusqu'à qu'il ne subsiste que la mince couche à type de conduction différent. Par ailleurs on décrit dans ce brevet que l'on réalise des cibles en silicium pour une caméra Vidicon à l'aide de cette 20 méthode. L'invention repose sur l'idée qu'avec cette méthode on peut conserver un bord plus épais en recouvrant ce bord à l'aide d'un matériau approprié, résistant au décapage# Avec une cible de ce genre pour un Vidicon, les dimen*-sions latérales sont relativement grandes, par exemple de l'ordre de 25 quelques centimètres. Une autre idée qui a conduit au procédé conforme à l'invention est qu'il peut être désirable pour divereses applications de faire alterner ou d'entourer des parties de semiconducteur plates minces, de faibles dimensions latérales avec des parties plus épaisses, par 30 exemple pour la rigidité, comme on l'a notamment déjà décrit pour des dispositifs semiconducteurs sensibles à la pression selon le premier aspect de l'invention. En général, il suffit d'utiliser une configuration élaborée par exemple par voie photographique, de matériau de masquage résistant au décapage du côté où le matériau doit être enlevé par 35 décapage, après quoi le tout est soumis à l'opération de décapage électrolytique sélectif. Etant donné toutefois que l'action décapante se fait également dans des directions latérales avec, environ la même vitesse que dans le sens de la profondeur, il est difficile d'obtenir des limites latérales précises entre des parties plus épaisses et des parties -plus 40 minces. En particulier, il est difficile de réaliser de cette façon des 6941355 7 2024961 parties minces de dimensions relativement petites, par exemple de l'or-dre de 1 mm ou moins, entourées de parties plus épaisses, avec précision et de façon reproductible. Un but de la présente invention est de fournir un procédé permettant d'atteindre ce résultat. Selon cet aspect 5 de l'invention, un procédé de réalisation de dispositifs semiconducteurs comportant des parties situées les unes à côté des autres, dont au moins une partie est plus épaisse qu'au moins une partie adjacente, en particulier pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs selon le premier aspect de l'invention, est remarquable en ce que l'on utilise un 10 substrat en forme de plaque constitué par un matériau semiconducteur que l'on munit d'un côté d'une couche de matériau semiconducteur à conduction et/ou à conductivité différente, ensuite à partir du côté situé à l'opposé de cette couche, on enlève localement le matériau semiconducteur du substrat tout en conservant la partie surélevée ou les parties 15 surélevées, et jusqu'à une profondeur située à proximité de la limite avec la couche envisagée, toutefois sans déplacer cette limite après quoi à l'aide d'une opération de décapage électrolytique sélectif les parties minces sont creusées jusqu'à la limite avec la couche envisagée. Pour la méthode de l'enlèvement local on pourrait en principe utiliser 20 une méthode mécanique, par exemple le perçage, le fraisage etc. Dans ce cas, il est toutefois nécessaire de tenir compte que des perturbations du réseau cristallin peuvent se produire; ces perturbations favorisent l'attaque lors de l'opération de décapage électrolytique. Il faut donc tenir compte que les évidements obtenus lors de l'opération de décapage 25 électrolytique s'élargissent et s'approfondissent rapidement. Si les per •fcurbations du matériau s'étendaient également à la couche de type de con duction différent, le matériau constituant cette couche serait également enlevé par décapage. Suivant une forme de réalisation préférée,1'enlèvement local du matériau semiconducteur se fait par étincelage." Cette 30 méthode offre l'avantage que lorsqu'elle est mise en oeuvre normalement dans un liquide diélectrique, le creusage de l'évidement par érosion par étincelles ne modifie pas sensiblement les dimensions latérales de ces évidements. On peut donner aux électrodes utilisées pourïétincelage la forme appropriée pour la partie à enlever, .par exemple une forme cy— 35 lindrique, en tenant compte d'un élargissement du matériau jusqu'à une distance de quelques microns, par exemple 5 microns. Une telle électrode peut être partiellement déplacée plus profondément dans l'évidement formé pendant l'usinage. Il est.également possible d'effectuer une opération 40 de décapage électrolytique localement en premier lieu, par exemple avec 6941355 8 2024961 un champ localisé à l'aide d'une cathode dans un capillaire isolant. Ce capillaire peut être déplacé partiellement dans l'évidement qui se forme, » c^- à mesure que! celuf s ' approfondit. Bien que la délimitation latérale de l'évidement ne soit pas aussi précise de cette façon qu'avec l'érosion 5 par étincelles, ce procédé offre l'avantage que l'on peut utiliser la jonction avec la couche à appliquer pour empêcher un décapage plus poussé. D'autre part,lorsqu'il se produit un arrêt automatique de ce genre, l'opération de décapage, l'enlèvement local et-l'opération de décapage électrolytique sélectif peuvent être réalisés d'un coup. Si, par contre, 10 il existe un risque, par exemple du fait qu'il se produit un champ, local intense lors du décapage électrolytique local, tel que la jonction avec la couche à conductivité et/ou de type de conduction différent., ne peut arrêter le décapage anodique, on peut au besoin passer à l'utilisation d'une cathode norma]* située à une certaine distance du corps semi-15 conducteur à décaper un peu avant que le décapage atteigne la couche é-laborée. En principe cela pourrait se faire dans le même bain que celui dans lequel le décapage local a été effectué. De préférence ,1a-méthode est utilisée avec un corps monocristallin,en particulier un corps constitué par du silicium. La 20 couche ayant un type de conduction et/ou une conductivité différentes de celle du matériau du substrat est de préférence élaborée de façon épitaxit-aie sur le substrat. On peut utiliser,pour l'opération de décapage sélectif,un substrat en silicium de type p ou en silicium de type n à faible 25 résistivité et une couche épitaxiale en silieium de type n à forte résistivité. Il est également possible d'utiliser du silicium de type n à faii» ble résistivité pour le substrat et d'appliquer une couche épitaxiale en silicium de type p de telle façon qu'il se forme à l'endroit de la jonction une mince couche en silicium de type n, suffisante pour établir 30 une limite au décapage électrolytique sélectif. S'il l'on veut éventuellement enlever cette mince couche à conduction de type n après l'opération de décapage, on peut effectuer une brève opération de décapage chimique. De préférence^ on utilise dans le cas d'un substrat 35 en silicium tin bain contenant du fluor pour l'opération de décapage é-lectrolytique sélectif. D'autre' part, il n'est pas indispensable qu'au cours de cette opération de décapage, lorsqu'on jutilise une- connexion anodique sur le matériau constituant le substrat, d'appliquer une tension inverse au matériau de l'autre type de conduction et/ou de conducti— 40 vité différente. Dans les cas particuliers envisagés ci-dessus on a con 6941355 9 2024961 staté qu'une passivation de la surface soumise à l'action de l'électro-lyte peut se produire à la transition avec la couche à conduction et/ou â conductivité de type différent . Dans la couche à conduction et/ou à conductivité dif-5 férentes, en particulier dans une couche élaborée de façon épitaxiale, on peut élaborer localement des zones d'un autre type de conduction ou d'une autre conductivité que celle en matériau épitaxialfpar exemple par diffusion. En effet si ces zones sont suffisamment éloignées de la jonction avec le substrat, elles peuvent être conservées lors de l'opération 10 de décapage électrolytique. Il est également possible en principe de former par diffusion dans cette couche par exemple du matériau de type n ou du matériau de type p à faible résistivité avec une une profondeur telle que la couche en question soit traversée localement lors du décapage. Ceci 15 peut par exemple être utilisé pour l'obtention de minces ressorts plats ou de bandes flexibles séparés les uns des autres par des espaces, pour d'autres applications. Ceci peut également être utilisé pour l'isolation mutuelle de parties d'un circuit intégré. Il est toutefois également possible avant de procéder à l'enlèvement local du matériau du substrat 20 ou après cet enlèvement à l'aide de l'opération de décapage électrolytique, d'élaborer ces évidements dans la couche en question, par exemple par décapage local avec utilisation d'un masque résistant au décapage. Pour la réalisation de régions de diffusion locales et de contact, on peut utiliser des techniques planar connues. De préfé-25 rence ces techniques planar sont mises en oeuvre avant l'enlèvement local du matériau du substrat, bien qu'au moins une de ces opérations puisse également être effectuée par la suite. Il est également possible,après l'opération de décapage électrolytique. pour laquelle les parties de semiconducteur minces 30 d'épaisseur constante sont obtenues, d'effectuer un autre décapage par voie chimique, par exemple pour obtenir une faible épaisseur désirée, pour éliminer par décapage du matériau qui est situé sur la jonction entre le matériau du substrat et la couche en question, ou pour obtenir do zones de types de conduction et/ou de conductivité différents, 55 qui sont formées par diffusion à partir de l'autre c&té. De cette façon on peut obtenir des structures du type pour lequel des jonctions pn s'étendent en travers de la surface du semiconducteur d'un côté à l'autre de la partie mince. * L'invention est particulièrement importante pour la 40 fabrication de dispositifs semiconducteurs servant à convertir des ten- 6941355 2Ô24961 sions mécaniques en signaux électriques, dans lesquels se trouve au moins un ressort plat en matériau semiconducteur, par exemple une membrane en matériau semiconducteur. Pour des dispositifs de ce genre, il est en effet particulièrement important de disposer d'une méthode pour 5 fabriquer des ressorts en semiconducteur,,plats, de faible épaisseur constante. Par ailleurs cette méthode pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs selon le premier aspect de l'invention est particulièrement importante parce que l'on peut obtenir avec celle-ci non seulement des ressorts plats, minces, d'épaisseur constante, mais parce que 10 ces ressorts ou membranes peuvent également être munis d'un bord plus épais qui assure la rigidité mécanique et peut empêcher des variations de tension lors de variations de température. Il est également possible avec le procédé conforme à l'invention de fabriquer des dispositifs semiconducteurs, par exemple 15 des circuits intégrés, dans lesquels des composants semiconducteurs ou des groupes de composants sont élaborés dans des parties distinctes, minces, situées à côté les unes des autres, en matériau semiconducteur, qui sont reliées entre elles par du matériau isolant et/ou par des bandes de liaison conductrices, qui à leur tout sont placées ensemble dans uii 20 support en semiconducteur plus épais. Les parties minces du matériau semiconducteur peuvent être suspendues de façon flexible au support plus épais en matériau semiconducteur. De cette façon on peut obtenir un ensemble qui est bien maniable du point de vue mécanique tandis que les éléments en semiconducteur distincts plus minces ne aont pas soumis à 25 des tensions mécaniques extérieures grâce à la suspension souple. C'est ainsi quH.fî'est pas indispensable,lors de l'application de ponts conducteurs, de choisir des conducteurs aussi épais, que ceux utilisés usuellement dans la technique des semiconducteurs avec des "beam leads" , étant donné que les parties distinctes du semiconducteur sont très lé-30 gères grâce à leur faible épaisseur. De telles bandes de liaison conductrices peuvent au besoin être renforcées avec du matériau isolant. Il est également possible d'utiliser des ponts - isolants munis éventuellement de conducteurs pour l'établissement du contact., ou même une feuille isolante souple comportant de telles liaisons conductrices, située entre les par-35 ties du semiconducteur ou contre lequel ouàl'.intérieur duquel ces parties de semiconducteur sont élaborées, cette feuille étant tendue dans ou contre le support en matériau semiconducteur plus épais. Avec une telle structure comportant des parties épaisses et des parties minces on obtient en général l'avantage que les parties épaisses peuvent être uti-40 lisées pour l'application de connexions aux dispositifs semiconducteurs. 6941355 n 2024961 La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien .comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente schématiquement la tête d'un dis-5 positif de mesure de pression dans un liquide ou un gaz. La fig, 2 montre, en coupe transversale , une membrane en silicium utilisée dans le dispositif de la fig. 1. La fig. 3 est une vue du dessous de la membrane en silicium représenté sur la fig. 2. 10 Les fig. 4 et 5 représentent une vue du dessous et une coupe transversale d'une autre membrane en silicium convenant pour être utilisée dans un dispositif servant à mesurer une pression. Les fig. 6, 7 et 8 illustrent un dispositif semiconducteur servant à convertir des tensions mécaniques en signaux électri-15 ques, qui peut par exemple être utilisés pour la mesure d'accélérationsf la figure 8 «a représentant une ceope» la figure 6 une vue en plan et la fifuxe 7 une vu* du dessous* 20 Les fig. 9 et 10 sont des coupes verticales schéma tiques représentant des dispositif-s semiconducteurs comportant des parties épaisses et des parties minces, à' différents stades de leur fabrication. Le dispositif servant à mesurer la pression dans un 25 liquide ou dans un gaz, dont la tête est représentée sur la fig. 1,. comporte un corps tubulaire (1) en matériau conducteur, par exemple en a-cier inoxydable, auquel est fixée une conduite flexible, par exemple en plastique ou en caoutchouc (non représentée). Un dispositif semiconducteur servant à convertir des tensions mécaniques en signaux électriques 30 est en fait constitué par un seul corps semiconducteur comportant un ressort de flexion plat sous la forme d'une membrane en matériau semiconducteur (2) et un bord d'appui plus épais (3)« Le dispositif semiconducteur est serré par ce bord contre l'extrémité du corps tubulaire (1) à l'aide d'un corps tubulaire métallique (4)» fixé au corps tubulaire (l), 35 qui est par exemple soudé. Entre le métal des parties" tubulaires (l) et (4) et le bord (3) du corps semiconducteur, on peut utiliser une couche intermédiaire de préférence souple (non représenté^ constituée par exemple par de la soudure appropriée* A l'aide de celle-ci,.le corps semiconducteur peut être connecté avec son bord (5) à la partie tubu-40 laire (l), qui peut être munie â l'intérieur d'un contact relié à la 6941355 12 2024961 masse (non représenté). La membrane (2) est pourvue de résistances variant en fonction de la tension, montées dans un pont de V/heatstone, et reliées par des trajets conducteurs à des surfaces de connexion prévus sur le 5 bord d'appui (î), comme on l*expliquera plus en détail lors de l'examen des fig. 2 et 3» Des fils de connexion (6) sont reliés sur ces surfaces de connexion avec le pont de Wheatstone par exemple à l'aide de sphérules de soudure (7) (non représentées sur la fig. 3)« Contre une butée située à l'intérieur du corps tubulaire (1) est placé un anneau 10 isolant .(8) muni de traversées électriques (9)* A une extrémité de ces traverses électriques sont connectés les fils (6) tandis que l'autre extrémité est reliée à des fils d'amenée de courant (10) comportant une envelope isolée à l'aide desquelles une tension peut être appliquée au pont de Vheatstone et une tension de mesure peut être prélevée. La tête 15 du dispositif de mesure de tension comporte une enceinte (11) çui est limitée par la paroi intérieure du corps tubulaire (l) et de la membrane (2). L'enceinte (11) peut communiquer par 11intermédaire du tube flexible précité avec une enceinte où .règne une pression connue, par exemple la pression atmosphérique. La tête peut être placée dans le gaz où 20 le liquide dont on doit mesurer la pression, alors que par suite de la différence de pressions de part et d'autre de la membrane cette membrane est déformée, de sorte qu'une tension apparaît dans les résistances variables en fonction de la tension mécanique. La tête du dispositif de mesure de tension est fortement agrandie sur la fig. 1. En réalité le dia-25 mètre du corps annulaire (4) est d'environ 2 mm et le diamètre de la membrane (2) à.l1intérieur du bord d'appui (3)» de 1 mm. Le dispositif semiconducteur comportant la membrane (2) en matériau semiconducteur et le bord d'appui (3) va maintenant être décrit à l'appui des fig. 2 et 3. 30 Le bord d'appui (3) est constitué par un substrat en silicium monocristallin de type n à. résistivité de 0,01_Q..cm sur lequel se trouve une. couche épitaxiale (21) qui s'étend par ailleurs sur toute la membrane (2). Elle est constituée par du silicium de type n à résistivité de 0,éXl.cm. Le bord (3) a un diamètre intérieur de 1 mm, un diamè-35 tre extérieur de 1,4 mm et une épaisseur de 250 microns, tandis que la membrane (2) a une épaisseur de 15 microns. Dans la membrane sont élaborées d'un côté des régions à conduction de type p (22), (23), (24) et (25) à l'aide d'une diffusion locale de bore. L'épaisseur de ces régions à conduction de type p est de 40 1 micron et la résistance spécifique de couche est 100 ohm par carré. 6941355 15 2024961 10 Cea quatre régions ont la même forme et la même superficie, elles sont constituées par d'étroites bandes (26), (27), (28) ou (29) de 100 microns de longueur et d'environ 15 microns de largeur et elles comportent de larges parties aux deux extrémités de chaque bande étroite, pour l'application de contacts. La membrane en matériau semiconducteur est recouverte du côté où se trouvent les zones à conduction de type p (22), (23), (24) et (25) a» une couche d'oxyde (30), tandis que,du côté opposé , la membrane est également recouverte d'une telle couche d'oxyde, en vue de compenser les tensions dans la membrane, produites par la différence entre les coefficients de dilatation du silicium et de l'oxyde. Cette deuxième couche d'oxyde (31) recouvre le bord surélevé (3) jusqu'au côté où est appliquée la couche d'oxyde (30). Dans la couche d'oxyde (30) sont pratiquées des fenêtres (32) pour l'application de contacts aux parties terminales des zones à conduction de type p. La 15 couche d'oxyde (30) ne s'étend que partiellement sûr la surface du bord (3) de sorte qu'une partie annulaire (41) d'une surface du semiconducteur n'est pas recouverte d'oxyde. Cette partie de la surface (41) non recouverte peut être utilisée pour l'obtention d'an®liaison ohmique avec la partie tubulaire métallique (l) dont une surface terminale appuie 20 contre la partie de surface annulaire (41), éventuellement avec utilisation d'un métal intermédiaire (voir fig. 1). Dans les fenêtres (32) (voir fig. 2 et 3) sont élaborés des contacts ohmiques en aluminium, à savoir les contacts (33) et (34) avec les extrémités élargies de la zone à conduction de type p (22), les contacts (35) et (3) avec les ex^ 25 trémités élargies de la zone à conduction de type p (23), les contacts (37) et (38) avec les extrémités élargies de la zone (24) et les contacts (39) et (40) avec les extrémités élargies de la zone (25). D'autre part on applique sur la surface de la couche d'oxyde (30) des conducteurs de courant sous la forme de bandes métalliques, par exemple en 30 aluminium déposé a partie de la phase gazeuse', en l'occurrence quatre conducteurs en forme de T dont le conducteur en forme de T (42) reliant des contacts (33) et (38) avec une plage de connexion métallique (43), le conducteur en forme de T (34) reliant des contacts (34) et (39) à. l'emplacement de connexion (45), le conducteur en-forme de T (46) reliant les 35 contacts (40) et (35) à'l'emplacement de connexion métallique (47) et le conducteur en forme de T (48) reliant les contacts (36) et (37) avec l'emplacement de connexion métallique (49)» Les emplacements de connexion métalliques (43)» (45)» (47) et (49) sont constitués également par du métal déposé à partir d'une phase gâzeuse,qui peut encore être ren-40 forcé de façon connue à l'aide de métal appliqué de façon galvanique, 6941355 14 îùimi convenant par exemple pour la fixation de sphérulea de soudure (7)• L* surface des emplacements de connexion métalliques ont à cet effet une dimension latérale suffisante. D'autre part, les emplacements de contact (43), (45)* (47) et (49) sont placés sur le bord d'appui (3) de sorte 5 que l'on évite de déformer la membrane (2) lors de la fixation des fils de connexion (6) à l'aide des sphérules de soudure (7)» Il faut remarquer dans le cas envisagé, que les faces de la membrane sont orientées suivant un plan (111). Avec cette orientation, les parties étroites (26), (27), (28) et (29) forment quatre 10 résistances constituant des "jauges de contrainte", c'est-à-dire que ces résistances varient avec les tensions engendrées dans les matériaux par suite de déformations. Les jauges de contrainte (26) et (27) sont élaborées à proximité du centre de la membrane tandis que les jauges de contrainte (28) et (29) se trouvent plus près du bord d'appui (3)» Comme 15 il est connu pour des membranes fixées par serrage, la flexion de la membrane au centre est différente de la flexion à proximité du bord (3)» en cas de différence de pression entre les faces de la membrane, par exemple par surpression du côté opposé à celui où. se trouvent les jauges de contrainte. C'est ainsi que pour une surpression du côté de la mem-20 brane située à l'opposé de.aâui où se trouvent les jauges de contrainte, la partie centrale de la membrane comportant les jauges de contrainte. (22) et (23) devient convexe tandis que les parties de la membrane à proximité du bord (3) où les jauges de contrainte (28) et (29) sont situées, deviennent concaves. De ce fait le matériau constituant les jauges 25 de contrainte (26) et (27) est étiré et le matériau des jauges de contrainte (28-) et (29) est comprimé. De ce fait, la résistance des jauges de contrainte (26) et (27) augmente et la résistance des jauges de contrainte (28) et (29) diminue. Là où les résistances des jauges de contrainte étaient initialement identiques, on a lors de l'application 30 d'une tension donnée entre les connexions (45) et (49) une différence de tension entre les emplacements de contact (43) et (47) Çiui est fonction de la différence de pression de part et d'autre de la membrane. Il faut remarquer que dans les cas envisagés les tensions appliquées aux emplacements de contact (45.) et (49) Par rapport à la masse- ne sont pas posi-35 tives, afin d'éviter la formation de trajets de courant électriques significatifs-dans le silicium à conduction de type n. Il faut également remarquer que lors du choix des tensions appliquées* il faut tenir compte de la possibilité de claquage des jonctions pn. L'application d'une tension de pont de 10 volts donne une différence de pression sur 40 la membrane variant de 200 à 500 mm de mercure et une variation de la 6941355 15 2024961 10 tension de mesure de 200 mitLivolt. La différence de pression peut être mesurée à 1 $ près. La gamme de mesure envisagée convient en particulier pour les mesures de tension artérielle . Il faut aussi remarquer qu'avec les membranes en silicium connues fixées par serrage, les emplacements de contact doivent être choisis avec aussi grande précision que possible sur la bande située entre les parties de membrane convexes et concaves ^t^ou^^ï ne se produit pratiquement pas d'étirage ni de compression. Du fait que ces emplacements de contact sont situés sur la membrane, des exigences sévères doivent être posées à l'égard de la façon dont s'effectue la connexion, par exemple en ce qui concerne la flexibilité de la connexion, tandis que les dimensions latérales requises pour une connexion appropriée, des emplacements de contact pose une limite à la miniaturisation de la membrane. Par suite de la présence du bord d'appui plus épais (3) 15 dans le cas envisagé, et la possibilité d'appliquer des emplacements de contact sur ce bord (3)» les inconvénients précités inhérents aux dispositifs connus sont évités. Il faut aussi remarquer que dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, les deux faces de la membrane sont recouver-20 tes complètement d'une couche d'oxyde. Il est également possible toutefois de limiter cette couche d'oxyde aux jauges de contrainte et à la proximité directe de celles-ci et sous les conducteurs métalliques, alors que la couche d'oxyde compensatrice située de l'autre côté de la membrane peut ne pas être utilisée. L'application d'une couche d'oxyde 25 de part et d'autre de la membrane sur toute la surface offre cependant l'avantage que l'on obtient une meilleure protection du matériau semiconducteur contre des influences extérieures. Dans la forme de réalisation représentée sur les fig. 2 et 3 la membrane (2) était orientée suivant un plan (111). Dans ce 30 cas la variation de résistance lors de la déformation est pratiquement indépendante de la direction dans laquelle la résistance est placée par rapport au plan (111). Une variante de cette forme de réalisation avec une membrane en silicium sensible à la pression, pour laquelle on a choisi une autre orientation cristalline, est représentée sur les fig. 35 4 et 5» La membrane en silicium (52) et le bord plus-épais (53) sont dans ce cas également, constitués par du silicium monocristallin, de type n. Les dimensions peuvent correspondre aux dimensions du corps en silicium représenté sur les fig. 2 et 3» Le bord d'appui (55) est dans ce cas également constitué par un substrat en silicium (60) monocristallin 40 de type n à faible résistivité, sur lequel est appliquée une couche épi- 6941355 16 2024961 taxiale (61) en silicium de type n à résistivité plus élevée, qui se prolonge à l'intérieur du bord en forme d'anneau (53) et forme la membrane en silicium (52) L'orientation cristalline du silicium est dans ce cas telle que la couche épitaxiale et la membrane sont orientées suivant 5 le plan (110) du cristal. A proximité du centre se trouvent quatre résistances en silicium dé type p formées par diffusion, ces quatre résistances (66), (67), (68) et ($) forment ensemble un carré situé au centre de la membrane (52), et au sommet duquel sont formées des régions de contact de. type p (62) qui sont situées chacune à une extrémité de 10 deux des résistances. L'orientation de ces résistances est choisie telle que les bandes (66) et (67) sont placées suivant la direction (1Î0) et les bandes (68) et (69) suivant la direction (001). De façon analogiîe à ce que l'on a décrit en regard des fig. 2 et 3 on a placé ici également des couches d'oxyde (71) et (70) de part et d'autre de la 15 membrane tandis qu'à l'endroit des régions de contact (62) sont prévues des fenêtres (72) pratiquées dans la couche d'oxyde (70). Avec des techniques connues, parmi lesquelles le dépôt d'aluminium à partir de la phase gazeuse on a formé dans les fenêtres, les contacts (73)» (74)» (75) et (76) et sur la couche d'oxyde les bandes de contact reliées à 20 ceux-ci (82), (84)» (86) et (88), vers les emplacements de connexion (83), (85),(87) et (89) situés sur le bord (53)» De cette façon on obtient à nouveau un pont de Wheatstone; toutefois, dans ce cas, les résistances sont situées uniquement à proximité du centre, où en cas de pression extérieure sur la membrane, il se produit soit pour toutes les 25 résistances un fléchissement convexe, soit pour toutes les résistances un fléchissement concave de la surface de la membrane, selon que du côté des résistances s'exerce une dépression ou une surpression par rapport à la pression régnant de l'autre côté. Tandis que l'on utilise alors des résistances (66) et (67) qui s'étendent suivant la direction 30 (110) et qui remplissent la fonction de jauges de contrainte qui sont fortement tributaires de la déformation de la membrane, les bandes à conduction de- type p (68) et (69) qui sont dirigées suivant la direction (OOI), ne. varient pratiquement pas lors de la déformation de la membrane en cet endroit. En soi, cette faible sensibilité des résistances à con-35 duction de type p qui s'étendent dans des directions TQO, pour des flexions de la membrane en silicium est connue. Lorsque la membrane (52) n'est plas fléchie, les résistances (66), (67), (68) et (69) sont pratiquement identiques. Toutefois, si par suite d'une différence de pression entre les deux faces de la membrane, celle-ci devient convexe ou 40 concave de côté où se trouvent les résistances, à proximité de celles-ci, 6941355 17 2024961 la résistance de jauges de contrainte (66) et (67) augmente ou diminue respectivement, tandis que la résistance des jauges de contrainte(68) et (69) ne varie pratiquement pas. Lorsqu'on applique par exemple une différence de tension entre les emplacements de contact (85) et (89)» 5 il se produit entre les emplacements de contact (83) et (87) une tension de mesure qui est fonction de la différence de pression entre les deux faces de membrane. Les dispositifs semiconducteurs représentés sur les fig. 4 et 5 peuvent être incorporés de la façon décrite ci-dessus en regard des fig. 2 et 3 dans un dispositif de mesure du genrè de celui . 10 représenté sur là fig. 1. Il faut remarquer que l'épaisseur des membranes représentées sur les fig. 2 à 5 peut être adaptée à la gamme de pressions à mesurer. Pour une grande gamme de pression ±1 faut, alors que les dimensions latérales de la membrane restent identiques, une épaisseur re-15 lativement grande et pour l'utilisation pour une petite gamme de pressions, une faible épaisseur de membrane, de préférence. D'autre part, pour mesurer une même gamme de pressions, lorsqu'on réduit les dimensions latérales de la membrane, l'épaisseur doit également être diminuée. Les fig. 6, 7 et 8 représentent des dispositifs per-20 mettant de convertir des tensions mécaniques en signaux électriques, dans lesquels on utilise des ressorts de flexion plats en matériau semiconducteur ayant la forme de bandes, qui relient un bord d'appui plus épais avec une partie centrale plus épaisse, Des dispositifs de ce genre peuvent par exemple être utilisés comme accéléromètre, le bord étant 25 relié rigidement à l'objet, par exemple, un mobile, une, fusée, et la partie centrale agissant comme masse d'inertie ou inversement. On peut ainsi mesurer des accélérations ou des décélérations perpendiculaires au plan des ressorts. Le dispositif semiconducteur représenté sur les fig. 6, 7.et 8-est constitué par. un bord d'appui (103) épais, circulaire, 30 une partie centrale (104) en forme de disque et des ressorts de flexion plats en forme de bandes (100) (101) et (102), qui forment la seule liaison mécanique entre le bord (103) et,la partie centrale (104). Ces ressorts de flexion sont en forme, de bande; ils ont ia même - épaisseur, qui est faible par, rapport à l'épaisseur, du.bord (-103) et de la partie 35 centrale (104)'. Les. deux parties plus épaisses sont constituées essentiellement par du matériau de substrat monocristallin (1.06), par exemple du silicium de type n à, faible résistivité, l'orientation cristalline du matériau du substrat du bord '(103) correspondant.à l'orientation du matériau du substrat de la partie, plus épaisse centrale (104)• Sur ce 40 matériau de substrat se trouve une couche épitaxiale (107) en siliciua de 6941355 18 2024961 type1 n à résistivité supérieure à 0,1 Ohm.cm, qui s'étend d'jon côté sur le matériau de substrat des parties (103) et (104), et qui forme à la fois les ressorts de flexion (100), (101) et (l02)r Lecorps porte de part et d'autre, sur toute sa surface ou pratiquement.sur toute sa 5 surface une couche d'oxyde (105)» La couche épitaxiale est orientée suivant un plan (111), Les ressorts de flexion (10Q), (101),et(l02) con% tiennent chacun quatre jauges de contrainte dont les extrémités sont reliées entre elles de la même façon que représentée sur la fig. 2, suivant un pont de Wheatstone; elles sont reliée» d'autre part avec des emplace-10 ments de. contact, qui se trouvent soit sur le bord (103) soit sur la partie centrale (I04), selon que ce bord ou cette partie cèntrale est fixé rigidement à l'objet, dont l'accélération ou la décélération doivent être mesurées. Par souci de clarté, ces jauges de contrainte avec bandes de liaison conductrices aax emplacements de contact ne sont pas représentés 15 sur la fig. 8, mais représentés fortement agrandis sur la fig. 7 pour les jauges de contrainte dans le ressort de flexion (100). Les jauges de contrainte (111), (t12), (113) et (114) constituées par du silicium de type p, obtenu par diffusion d'un accepteur, par exemple du bore. Elles sont reliées entre elles et aux emplacements de contact (121), (122), 20 (123) et (124) situés sur le bord, en aluminium, à travers des fenêtres pratiquées dans la couche d'oxyde (105)» (non représentée) au moyen débandés d'aluminium (120). Lea jauges de contrainte (111) et (112) sont à proximité de la partie centrale plus épaisse (104) et les jauges de contrainte (113) et (il4) sont plus proches du bord plus épais (103). En 25 - - Cas de déplacement axial'de la partie (104) par rapport au bord (103), le ressort de flexion (100) est déformé de telle façon que la flexion à proximité de la partie centrale est opposée à la flexion à proximité du bord. Comme OB. 1' a décrit ci-dessus pour le dispositif semiconducteur des fig. 2 et 3» les deux résistances (111) et (112) varient en sens op-~_30 posé par rapport aux résistances (113) et (114), Le déplacement envisagé ci-dessus est provoqué dans,le cas présent par l'accélération ou la décélération dans des directions perpendiculaires au plan du ressort de flexion, alors que par inertie dè-la masëe de la partie entrale (104) :et éventuellement du.poids qui ,y est fixé^ ;il seiproduit une flexion du . 35' ressort :platj qui est.;£onatian>"àe "l.'accélération. ou.de* la décélération. : -&L l'bn applique pârréxempleMate;èmplacements de contact (121 ) et (123) une -tension fixe-» : ilrapparàît.- entre les emplacements de contact (122) et (124) une. tensiônde.iûesure fonction de l'àccélération,ou de la décélération» De préférence,des tensions'de-mesure de jauges de contrainte 40 . analogues insérées également dans des ponts.de- Wheatstoné» dans les res 6941355 19 2024961 sorts (101) et (102) sont déterminées simultanément, de façon .à pouvoir déterminer une flexion différente de ces trois ressorts plats et ainsi pouvoir en tenir compte lors de la détermination de l'accélération ou de la décélération axiale. 5 Le dispositif représenté sur les fig. 6, 7 et 8 peut avoir des dimensions relativement petites, par exemple une partie centrale d'environ 1 à 2 mm de diamètre, des ressorts de flexion plats d'environ 1 mm de longueur et Tin "bord d'appui présentant une différence entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur d'environ 0,5 à 1 mm» 10 Au lieu de constituer un accéléromètre, le dispositif représenté sur les fig. 6, 7 et 8 peut également être utilisé pour ef- t fectuer d'autres mesures, par exemple le rayon de courbure de surfaces, en particulier de surfaces de faible largeur, auquel cas les parties é-paisses (103) et (104) sont appliquées sur la surface eivisagée par le 15 côté situé à l'opposé de la couche épitaxiale (107). D'autre part, il est possible de mesurer de faibles déplacements d'objets, en reliant par exemple la partie centrale (104) à cet objet. D'autre part»la possibilité de convertir de cette façon des vibrations mécaniques en oscillations électriques n'est pas exclue. 20 Dans les exemples envisagés ici, on utilise des jauges de contrainte en silicium de type p dans du matériau de type n. En principe il est également possible d'utiliser des jauges de contrainte en matériau de type n dans du matériau de type p. La résistance des jauges de contrainte en silicium de type n augmente lors de la compression et 25 diminue en cas d'étirage. En général, des jauges de contrainte de type p sont plus sensibles que des jauges de contrainte de type n. Drautre part il faut remarquer que, tandis que lors de l'utilisation de ressorts de flexion plat en silicium, qui sont oriaités suivant un plan (110), des jauges de contrainte en silicium de type p dans une direction (100), 50 lors de la flexion du ressort ne varient pas de façon notable, avec une membrane orientée de cette façon il se produit une telle variation avec une résistance en silicium de type n. placée dans cette direction. On va maintenant expliquer le procédé de fabrication de dispositifs semiconducteurs comportant des .parties situées les unes 35 è. côté des autres, dont"une ou moins est plus épaisse qu'au moins une partie adjacente, qui convient en particulier pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs servant à convertir des tensions mécaniques en signaux électriques des types décrits ci-dessus. Le mode de mise en oeu**..-vre de ce procédé, concerne la fabrication de dispositifs semiconducteurs 40 représentés sur les fig. 2 et J dont un grand nombre sont fabriqués à 6941355 20 2024961 partir d'un disque en silicium monocristallin. On utilise au départ un corps en forme de disque en silicium monocristallin de type n à résistivité de 0,01 Ohm.cm, ayant un diamètre d'environ 35 mm et une épaisseur d'environ 250yu. Les deux faces 5 sont orientées suivant un plan (111 ). Le corps en forme de disque peut être obtenu de façon connue à partir d'un bâton monocristallin de ce matériau, obtenu par exemple par étirage à partir d'un bain;de fusion de silicium dopé à l'aide d'antimoine. Sur une des faces du corps en forme de disque on ap-10 plijue une couche épitaxiale. A cet effet la surface est polie de ce côté, ensuite elle est décapée dans de l'acide chlorhydrique gazeux mélangé à de l'hydrogène et ensuite chauffé à une température d'environ 1100°C. De façon connue on élabore ensuite la couche épitaxiale sur la surface envisagée; à cet effet le matériau est chauffé à 1050°G pour la couche 15 épitaxiale et l'on fait circuler sur le substrat chauffé un mélange gazeux de tétrachlorure de silicium et d'hydrogène renfermant une petite quantité d1oxychlorure de pliosphore. Il se dépose une couche épitaxiale constituée par du silicium de type n à résistivité de 0,6 ohm.cm. On met fin à l'opération de dépôt épitaxial après 15 minutes. Il s'est alors 20 formé une couche épitaxiale de 15 microns d'épaisseur constituée par du silicium de type n monocristallin à résistivité de 0,6 ohm.cm. Sur le disque on forme une pellicule d'oxyde de silicium en chauffant le disque 'à 1100 °C dans de l'oxygène humide, après quoi'en utilisant une technique de photodécapage connue, on pratique localement des fenêtres dans 25 la pellicule d'oxyde pour la formation des zones à conduction de type p (22), (23),"(24) et (25) en silicium de type p en y faisant diffuser du bore. Après l'opération de diffusion on enlève la couche d'oxyde et on forme une couche d'oxyde fraîche en chauffant de nouveau dans de l'oxygène humide à 100 °C. A l'aide de méthodes de photodécapage connues» 30 on forme les fenêtres (33) dans la pellicule d'oxyde (voir fig. 2), et l'on élabore de façon connue la configuration représentée sur la fig.3 d'aluminium déposé à partir de la phase gazeuse en vue de l'obtention des contacts (33), (34), (35), (36), (37), (38), (39) et (40) dans les fenêtres (32), les emplacements de contact (43), (45)» (47) et (49) et 35 les trajets conducteurs en forme de T (42), (44), (46) et (48). Comme il est d'usage, la configuration représentée sur la fig. 3 des zones de -type p de l'aluminium sont représentées sur toute la couche épitaxiale du disque. . Le disque est ensuite collé^avee par exemple du baume 40 du Canada»sur une plaque en verre (151) (voir fig. 9} avec la face où 69413S5 21 2024961 se trouve la couche épitaxiale à l'aide d'un ciment approprié (150). Pour la formation de la membrane à l'intérieur du bord épais il faut enlever ensuite du côté situé à l'opposé de la couche épitaxiale localement du matériau jusqu'à, atteindre cette couche épitaxiale. D'autre part, 5 il est désirable de pratiquer des rainures qui déterminent la limite extérieure du bord épais. A cet effet on obtient une érosion locale du silicium par usinage à L'aide d'une étincelle^ comme le montre schéma-tiquement la fig. 9. Aux emplacements où le matériau doit être enlevé pour la formation de la membrane, on utilise une électrode d'érosion 10 par étincelles, de forme cylindrique comportant une face inférieure plane, cylindre ayant un diamètre de 1 mm. D'autre part,on utilise une électrode (158) tubulaire ayant un diamètre intérieur d'environ 1,6 mm et un diamètre extérieur d'environ 2 mm. Par l'intermédiaire d'un com— ■utateurtles électrodes (157) et (158) peuvent tour à tour être reliées 15 au pôle d'un générateur d'impulsion dont l'autre pôle est relié au disque en silicium. Le tout est placé dans dé l'eau désionisée et on engendre aux bornes du générateur d'impulsions (155) des impulsions de courant «▼ee arec des pointes de tension de 100 volts et une fréquence de 10.000 Ex à 1'endrpit où une membrane doit être formée. L'électrode (157) est 20 placée à ime distance de quelques microns de la surface libre du disque de silicium après quoi à l'aide d'un interrupteur (156) on ferme la source d'impulsions de tension, de sorte que des étincelles se forment entre le silicium et l'électrode (157). L'effet d'érosion s'étend jusqu'à une distance de 4 yu de la surface de l'électrode ( 157)• Pendant 25 1'érosion»1*électrode (157) est lentement déplacée vers le bas de sorte qu'il se crée tune cavité à parois latérales dirigées avec précision, dans laquelle on laisse descendre progressivement l'électrode (157) & sesure que la cavité (160) est approfondie. L'usinage par étincelles est poursuivi jusqu'à ce que la cavité (160) ne soit plus éloignée que 30 d'environ 10yu de la couche épitaxiale (21). Ensuite l'électrode (157) est déplacée vers un autre ëmiiacement où doit être formée une membrane. Ensuite l'électrode tubulaire (158) est placée à proximité de la surface libre du disque (5) et ce, coaxialement avec la cavité formée (160). Aû moyen du commutateur (156) #!•'électrode (158) est reliée au généra-35 - teur d'impulsions et de façon analogue à celle utilisée lors de la formation de la cavité cylindrique (Ï60) à. l'aide de l'électrode (157), on forme une rainure annulaire (161) qui est également approfondie juste en faisant pénétrer davantage l'électrode (158). L'usinage par étincelles avec l'électrode (158) est poursuivi jusqu'à ce que le fond de la rainu-' 40 re (161) soit séparé 'd'environ. 25yu de la couche épitaxiale (21")» De 6941355 22 2024961 cette façon oii obtient une détermination latérale de la forme des membranes (2) et du bord (3) très preéise. Le fond de la cavité obtenue (16o)- peut encore présenter toutefois des irrégularités. Pour continuer d'approfondir la cavité (160) en vue de la formation de la membrane (2) 5 d'épaisseur constante on utilise alors un procédé de décapage électro lytique sélectif, tel que décrit dans le brevet fiançais N° 1 562 282 mise à la disposition du public. Une connexion d'électrodes est placée localement sur le matériau de substrat (20), constitué par exemple par du platine. Le tout est trempé dans une solution de 10 HP obtenue d'une partie en volume d'acide fluorhydrique concentré (50 56 en poids) avec 10 parties en volume d'eau. Le contact en platine est soumis à une tension anodique de 12 volts par rapport à une électrode en platine placée dans un bain. Le matériau de substrat se dissout à une vitesse d'environ 2 ji par minute. Après 6 minutes, l'opération de déca-15 page,est déjà terminée. Par suite de la courte durée de cette opération de décapage, les dimensions latérales des cavités(léô) n'ont pas beaucoup augmenté. Le silicium de type n du fond des cavités (160) est dissous par voie anodique jusqu'à ce que la couche épitaxiale (21) à résistivité plus élevée soit atteinte.Dès que cette limite est atteinte, 20 l'opération de décapage s'arrête, de sorte qu'il subsiste une couche épitaxiale d'épaisseur constante, comme membrane (voir fig. 10). Du fait que les rainures annulaires (161) sont moins profondes que les cavités (160), on obtient pendant le processus de décapage une bonne liaison conductrice de tout le matériau du substrat (3) avec le contact en 25 platine appliqué sur ce matériau, jusqu'à ce que les cavités (160) ait atteint sur"tout leur fond, la couche épitaxiale. Le fond plan obtenu forme un angle quelque peu arrondi avec les parois latérales de la cavité, ce qui est favorable pour l'application dans des dispositifs semiconducteurs servant à convertir des tensions mécaniques en signaux élec-30 triques. Dans le temps utilisé de 6 minutes, les rainures (161) n'avaient pas atteint la couche épitaxiale. Comme le montre la fig. 10 les membranes (2)" comportant les bords plus.épais (3) sont déjà formées. On peut ensuite recouvrir les différentes membranes (2) avec les bords correspondants (3) à l'aide d'un agent résistant au décapage de façon con-35 nue, et continuer de creuser les rainures (161) avec Tin décapant chimique, auquel cas la couche épitaxiale (21) est également enlevée localement, et les dispositifs semiconducteurs sensibles à la pression sont séparée des uns des autres. Ensuite les dispositifs semiconducteurs obtenus sont enlevés du support en faisant dissoudre de façon connue la baume du 40 Canada. 6941355 23 2024961 Sur les corps semiconducteurs ainsi obtenus il suffit alors d'appliquer la couche d'oxyde (51) de préférence avec la méthode qui peut être effectuée à une température relativement basse (voir fig.2) Ensuite on peut à l'aide d'une méthode de décapage usuelle enlever du 5 bord la couche épitaxiale de la partie extérieure de la surface de la couche épitaxiale et éventuellement appliquer en cet endroit une couche métallique. Il faut encore remarquer qu'il est évidemment possible d'obtenir des ouvertures dans la membrane en enlevant des parties 10 de la couche épitaxiale avant 11 enlèvement du matériau de substrat à l'aide de l'usinage par étincelles. Il est toutefois également possible, par exemple par diffusion, d'obtenir des régions à faible résistivité de type p ou de type n, qui se prolongent jusque dans le matériau du substrat, dans la couche épitaxiale de sorte que ces régions locales à 15 faible résistivité, sont également enlevées lors de l'opération de décapage électrolytique sélectif, de sorte qu'il se forme des ouvertures. Il est également possible d'utiliser une couche épitaxiale en matériau de type p à haute résistivité et l'opération de déca-, page électrolytique sélectif auquel cas, pendant l'application de la 20 couche épitaxiale à température relativement élevée par diffusion entre le matériau de type n à faible résistivité de matériau de type p à haute résistivité,est formée une très mince zone en matériau de type n à forte résistivité, qui provoque l'arrêt de l'opération de décapage électrolytique sélectif. 6941355 24 2024961 Revendicationsi 1. Dispositif semiconducteur servant à convertir des ten sions mécaniques en signaux électriques et comportant au moins un ressort de flexion plat en matériau semiconducteur dans lequel se trouve au moins 5 un composant sensible aux tensions mécaniques dans le ressort de flexion et muni de contacts pour le prélèvement de signaux électriques sur le composant sensible aux tensions, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un bord d'appui plus épais pour le ressort flexible plat ou pour les ressorts flexibles plats, qui est 10 constitué par le même matériau semiconducteur que le ou les ressorts et qui forme un tout avec le matériau du ou des ressorts, sauf que le matériau semiconducteur du bord d'appui faisant saillie au-dessus de la surface du ressort plat ou des ressorts plats se distingue du matériau du ressort ou des ressorts par sa conductivité ou son type de conduction. 15 2. Dispositif semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble ressort-bord d'appui est constitué par du matériau semiconducteur monocristallin. 3» Dispositif semiconducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort de flexion est constitué par du maté-20 riau déposé par voie épitaxiale, alors que le bord d'appui est constitué en partie par le matériau monocristallin initial sur lequel est déposée la couche épitaxiale. 4. Dispositif semiconducteur selon une des revendications 1, 2 ou 3t caractérisé en ce que le matériau semiconducteur est 25 du silicium. 5. Dispositif semiconducteur selon une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que dans le ressort de flexion plat sont élaborés localement au moins un composant planar sensible aux tensions mécaniques, alors qu'on applique des couches d'oxyde des deux 30 côtés• 6. Dispositif semiconducteur selon une des revendications .1» 2, 3, 4 5» caractérisé en ce que des connexions électriques pour le dispositif semiconducteur sont placées sur le bord d'appui. 7» Dispositif semiconducteur selon une des revendicati- 35 ons 1, 2, 3* 4» 5 ou 6, caractérisé en ce que le ou les composants sont constitués par une ou plusieurs jauges de contrainte. -8. Dispositif semiconducteur selon la revendication 7» caractérisé en ce qu'au moins une jauge de contrainte est incorporée à un pont de Wheatstone. 40 9. Dispositif semiconducteur selon la revendication 7 6941355 25 2Û24961 ou 8, pour lequel le ressort de flexion plat ou les ressorts de flexion plats sont constitués par du silicium monocristallin, caractérisé en ce que l'on utilise des jauges de contrainte en silicium de type p. 10. Dispositif semiconducteur selon une des revendicati-5 ons précédentes, avec lequel on utilise, du même côté, dans le ressort de flexion plat des jauges de contrainte, caractérisé en ce qu'au moins une jauge de contrainte est appliquée sur une partie du. ressort de flexion plat»qui lorsqu'il se produit des tensions mécaniques devient convexe ou concave et au moins une autre jauge de contrainte sur une 10 partie du ressort qui, elle, devient concave ou convexe. 11. Dispositif semiconducteur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins une jauge de contrainte est placée à proximité du centre et au moins une autre jauge de contrainte à proximité du bord d'appui. 15 12. Dispositif semiconducteur selon la revendication 9» caractérisé en ce que les côtés plats du ou des ressorts sont orientés suivant le plan (110) et le ou les ressorts comportent des jauges de contrainte de type p dont certaines sont orientées suivant la direction [1Ï0] ét d'autres suivant la direction £001^. 20 13. Dispositif semiconducteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que quatre de ces jauges de contrainte dont deux sont orientées suivant la direction £jl1 o] et deux suivant la direction £.00fj sont placées l'une à côté de l'autre dans une même partie sîu ressort plat et sont insérées dans un pont de Wheatstone. 25 14. Dispositif semiconducteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les jauges de contrainte sont disposées suivant un carré dont les sommets sont muni de contacts. 15» Dispositif semiconducteur Selon une des revendicati ons précédentes, caractérisé en ce que le ressort de flexion plat & une 30 épaisseur inférieure à 50yu et de préférence égale à 20 ja au maximum. 16. Dispositif semiconducteur selon une des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que lé ressort de flexion plat est constitué par une membrane qui, le long de sa périphérie, est limitée • par le bord de soutien.. 35 17. Dispositif semiconducteur selon la revendication 16, caractérisé ën ce que le diamètre de la membrane est inférieure à 3 mm et de préférence, égal à 2 mm aù maximum. 18. Dispositif semiconducteur selon là revendication 17, caractérisé en ce que le bord d'appui a un diamètre inférieur à 5 mm 40 et de-préférence égal à 3 mm au. maximum. 6941355 26 2024961 19» Dispositif semiconducteur selon au moins une des re vendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur du bord une autre partie plus épaisse reliée au bord par l'intermédiaire du ou des ressorts de flexion. 5 20. Dispositif semiconducteur selon la revendication 19, caractérisé en ce que plusieurs ressorts flexibles plats séparés par des ouvertures sont présents à l'intérieur du même bord d'appui. 21. Dispositif de mesure de pression comportant un dis positif semiconducteur selon une des revendications 16 à 18. 10 22. Accéloromètre comportant un dispositif semiconducteur selon la revendication 19 ou 20. 23. Procédé de fabrication de dispositifs semiconducteurs comportant des parties adjacentes d'épaisseursdifférenteç en particulier des dispositifs semiconducteurs selon une des revendications 1 à 20, ^ 15 caractérisé en ce que l'on utilise un substrat en forme de plaque constitué par «n matériau semiconducteur que l'on munit d'un côté d'une couche de matériau semiconducteur à conduction et/ou à conductivité différente, ensuite à partir du côté situé à l'opposé de cette couche, on enlève localement le matériau semiconducteur du substrat tout en conservant 20 la partie surélevée ou les parties surélevées, et jusqu'à une profondeur située à proximité de la limite avec la couche envisagée, toutefois sansr déplacer cette limite ,apres quoi à l'aide d'une opération de décapage électrolytique sélectif les parties minces sont creusées jusqu'à la limite avec la couche envisagée. 25 24. " Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'enlèvement local du matériau semiconducteur se fait par étin-celage. 25. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'on effectue une opération de décapage électrolytique locale- 30 ment en premier lieu, par exemple avec un champ localisé à l'aide d'une cathode dans ùn capillaire isolant. 26. Procédé selon une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que le substrat en forme de plaque est constitué par an matériau semiconducteur monocristallin. 35 27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que la couche de matériau semiconducteur est.élaborée épitaxialement sur le substrat monocristallin. 28. Procédé selon une des revendications 23 à 27, carac térisé en que le substrat en forme de plaque est en silicium et l'on y 6941355 27 2024961 applique une couche de silicium présentant line autre conductivité ou un autre type de conduction. 29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que pour le décapage électrolytique sélectif, on utilise un bain 5 contenant du fluor. 30. Procédé selon une des revendications 23 à 29, caractérisé en ce que les parties de la couche élaborée sont dopées de telle façon qu'elles sont également enlevées lors du décapage électrolytique sélectif, tandis que les parties de la couche 10 voisine sont conservées. 31. Procédé selon une des revendications 23 à 30, caractérisé en ce qu'en utilisant un masque résistant au décapage on enlève localement des parties de la couche élaborée. 32,. Dispositif semiconducteur selon l'une des revendica- 15 tions 1 à 20, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 23 à 30.