Brevet FR2053305A1 — publié le 19710416

Cette Invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur enrobé de verre et passive ayant une stabilité fonctionnelle améliorée et des caractéristiques élevées de blocage de tension. 5 Les dispositifs semi-conducteurs passivés et enrobés de ver re sont à l'heure actuelle amplement utilisés. D'une façon générale, de tels dispositifs sont obtenus en fondant une couche épaisse de verre autour d'un grain ou pastille de cristal semiconducteur ayant une métallisation de contact, des plaques d'ap-10 pui et des conducteurs qui y sont assujettis. Alors que de tels dispositifs ont donné satisfaction sur le marché en raison d'un équilibre favorable entre les coûts de fabrication peu élevés et la stabilité de fonctionnement, il a été observé que la performance de ces dispositifs n'est pas à la mesure de ce que l'on en 15 attend lorsqu'on les compare avec les autres dispositifs semiconducteurs différemment enrobés. Par exemple, les caractéristiques de blocage de tension des dispositifs semi-conducteurs enrobés de verre et passivés sont inférieures à celles que l'on pourrait prévoir en tenant compte du choix des grains et, de plus , 20 la défaillance de ces dispositifs est fréquemment plus brutale que celle des autres types de dispositifs. En conséquence, c'est un objet de la présente invention que de prévoir un procédé pour la fabrication des dispositifs semiconducteurs enrobés de verre et passivés dans lesquels les ten-25 sions de blocage sont améliorées ainsi que la stabilité de fonctionnement alors que les défaillances brusques sont considérablement réduites. Cet objet de l'invention et d'autres encore sont atteints par un procédé pour fabriquer un dispositif semi—conducteur enro— 30 bé de verre et passivé ayant des caractéristiques de tension de blocage et une stabilité de fonctionnement améliorées, consistant à subdiviser un grain ou pastille à partir d'un cristal semi-con-ducteur, ayant une première et une seconde surfaces principales opposées et au moins une jonction située entre ces surfaces, de 35 sorte que le grain est pourvu d'une première et d'une seconde surface espacées se conformant aux surfaces principales du cristal original et une surface périphérique formée par l'opération de subdivision, surface qui intercepte la périphérie de la jonction. La surface périphérique du grain adjacente à la jonction est atta-40 quée dans une ambiance absolument exempte d'ions métalliques,puis le grain est rincé avec un liquide totalement exempt d 'ions métalli 70 28248 2 2053305 . • A ques. Le grain est monté ensuite entre des plaques associées avec la première et la seconde surfaces espacées de manière à laisser exposée la surface périphérique. Une couche passivante épaisse de verre est appliquée sur la surface périphérique du grain pour 5 recouvrir la jonction. Le verre est fondu pour former une couche enrobante, épaisse, passivante et imperméable de verre entourant l'intersection de la jonction avec la surface périphérique et adhérant fermement au grain. Des contacts sont appliqués sur les surfaces libres de verre. 10 Cette invention sera plus facilement comprise à la lecture de la description qui suit qui fait référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme montrant les différentes phases du processus selon l'invention ; 15 - la figure 2 est une vue en plan d'un ensemble de grains montés sur un substratj - la figure 3 est une coupe selon 3-3 de la figure 2, dans laquelle le grain est schématiquement représenté; - la figure 4 est une coupe de grain enrobé.de verre posi-20 tionné entre deux plaques de montage; - la figure 5 est une coupe d'un dispositif semi-conducteur suivant la technique conventionnelle. Dans la fabrication des grains en cristal semi-conducteur contenant une jonction pour leur incorporation dans les disposi-25 tifs enrobés de verre selon cette invention, il est préférable d'utiliser comme élément de départ un support monocristallin en silicium ayant deux surfaces principales planes opposées qui peuvent être substantiellement parallèles. Une ou plusieurs jonctions peuvent être préalablement formées dans le support par dif-30 fusion, par alliage ou par n'importe quelle autre technique conventionnelle. D'une façon typique, un support prend la forme d'un disque circulaire de 25 à 50 mm de diamètre, mais peut être utilisé sous plusieurs configurations et dimensions pourvu que ledit support soit, évidemment, convenablement dimensionné de ma-35 nière à pouvoir former au moins un grain. La subdivision du support pour former le grain comme on l'indique dans la phase A de la figure 1, peut s'effectuer de n'importe quelle manière connue. Selon une technique préférée un support peut être monté d'une manière détachable avec une surface princi-40 pale adjacente à un substrat non contaminant tel que le verre, le 70 28248 3 2053305 quartz, etc. Ceci peut être réalisé en utilisant, par exemple, de la cire comme adhésif pour maintenir le support en position. Sur la surface principale opposée du support, un ou plusieurs disques protecteurs espacés les uns des autres peuvent être montés d'une 5 façon détachable. A nouveau, de la cire peut être interposée pour assurer l'adhérence. La surface du support portant les disques protecteurs est ensuite traitée par sablage de manière que les parties du support non protégées par les disques soient érodées pour laisser un grain séparé au-dessous de chaque disque. C'est 10 une caractéristique du traitement au jet de sable que la surface périphérique des grains formés par l'érosion du support et s'é-tendant entre les surfaces principales opposées du support correspondant maintenant aux surfaces planes opposées de chaque grain, va être quelque peu inclinée pour se conformer à la géométrie 15 du disque immédiatement adjacent de sorte que sa section transversale va croître à mesure qu'on se' rapproche du substrat. Si le support est initialement orienté de manière qu'une zone de plus grande résistivité soit plus près des disques protecteurs qu'une zone de plus faible résistivité formant une jonction entre 20 elles, un angle positif de biseautage va être formé par 1'.intersection de la jonction avec la surface périphérique de chaque grain, de manière qu'un étalement bénéfique du champ soit obtenu, ce qui contribue à accroître la tension maximale qui peut être bloquée d'une façon sûre par les grains. 25 il faut apprécier que ces grains peuvent être subdivisés à partir du support en utilisant des techniques conventionnelles autres que le traitement au jet de sable, techniques telles que traçage, sciage, attaque à l'acide, meulage, etc.. En se référant aux figures 2 et 3, une disposition typique 30 de grains montés d'une façon détachable est montrée aussitôt après le traitement de subdivision par jet de sable. Un substrat de montage 1 porte un ensemble de grains 3 fixés à ce substrat d'une façon détachable au moyen d'une couche d'adhésif 5. Une partie de la surface principale 7 du grain adhère à la couche 35 d'adhésif et constitue une fraction d'une des surfaces principales du support original 9 indiqué par les lignes pointillées de la figure 3. Le grain comprend une surface principale opposée 11 dont la superficie est quelque peu inférieure à celle de la surface principale 7. Une couche détachable d'adhésif 13 recouvre 40 la surface 11 pour coller un disque protecteur 14 typiquement for- 70 28248 4 2053305 mé par un matériau résistant à l'abrasion tel le quartz, un métal etc. La surface 11 est également une fraction de la surface du support original. Pour les facilités de l'illustration, le grain est montré avec une seule jonction 15 située entre les surfaces 5 principales, mais un nombre quelconque de jonctions peut être présent dans ces réalisations. Sous la forme montrée, la jonction est formée par les régions 17 et 19 présentant des caractéristiques de conductivité opposées, la région 19 ayant, de préférence, une résistivité plus élevée. La jonction du grain vient en inter-10 section sur toute sa périphérie avec une surface périphérique conique 21 formée par l'opération de subdivision et s'étendant entre les deux surfaces principales. Comme on l'a schématiquement indiqué, une couche mince 23 du cristal adjacente à la surface périphérique contient des impuretés de sorte qu'à ce stade de fa-15 brication, le grain ne peut pas être supposé avoir des caractéristiques de tension de blocage appréciables, en dépit d'une cô-nicité favorable de la surface périphérique. Les grains peuvent être enlevés du substrat et la cire résiduelle, ou tout adhésif employé, peut être éliminée par les tech-20 niques conventionnelles. Lorsque la cire est utilisée comme adhésif, elle peut être enlevée des grains en immergeant ces derniers dans un solvant convenable tel que le trichloréthylène et le solvant enlevé à son tour en immergeant les grains dans un alcool aliphatique tel que l'alcool méthylique ou l'alcool isopropyli-25 que. L'alcool résiduel peut être ensuite éliminé simplement en séchant les grains à l'air. Pour enlever les impuretés se trouvant sur la surface périphé rique, il y a lieu de mettre en contact cette surface périphérique de chaque grain, au moins celle adjacente à son intersection 30 avec la jonction (ou les jonctions), avec un acide décapant capable d'enlever la partie endommagée ou contenant des contaminants sur le cristal. Ceci est mentionné comme étant la phase B dans la figure 1. Pour les grains en silicium, les acides décapants tels que des mélanges tripartites d'acides nitrique, fluo-35 rhydrique, et phosphorique ou des acides nitrique, fluorhydrique et acétique, etc., ont donné entière satisfaction comme décapants Il a été reconnu qu'une amélioration importante des caractéristiques de la tension de blocage pour les grains semi-conducteurs peut être obtenue par rapport aux techniques conventionnelles de 40 fabrication lorsque l'attaque ou décapage des surfaces périphéri 70 28246 2053305 ques de ces grains est effectuée dans une ambiance essentiellement exempte d'ions métalliques compte non tenu des faibles quantités qui peuvent initialement être présentes sur cette surface du grain. Selon la pratique conventionnelle, la galette support, 5 avant sa subdivision en grains est pourvue d'une métallisation de contact ainsi que de plaques d'appui avant que la surface périphérique du grain soit décapée. Tout au contraire, la présente invention ne prévoit pas de métallisation de quelque type que ce soit associée avec la galette support ou avec les grains pouvant 10 entrer en contact avec le produit décapant. En éliminant la métallisation associée avec les grains, la présente invention permet d'améliorer leurs caractéristiques de tension de blocage. Alors que l'on ne prétend pas être lié par une théorie quelconque concernant cet avantage observé, il faut comprendre que le 15 décapage des grains dans une ambiance essentiellement exempte d'ions métalliques empêche ou réduit considérablement le dépôt en retour des ions métalliques sur les surfaces de cristal fraîchement exposées par le décapage. Du fait que quelques ions métalliques peuvent être contenus 20 dans le décapant, ions dérivés des contaminants métalliques introduits sur la surface périphérique du grain au cours de l'opération de subdivision, il est désirable de prendre la précaution de rincer le grain avec un liquide exempt d'ions métalliques, tel que de l'eau distillée ou de l'eau désionisée, immédiatement 25 après le décapage. Ceci empêche toute quantité si faible soit-elle d'ions métalliques pouvant être présents dans le décapant, après usage, de se déposer à nouveau sur la surface du grain. L'eau désionisée dilue rapidement et chasse le décapant et réduit, de ce fait, la concentration en ions métalliques. L'eau du robi-30 net qui a été désionisée d'une manière suffisante pour présenter une résistivité de 10^ ohm-cm ou une résistivité plus grande convient parfaitement. Alors que le rinçage des grains avec un liquide totalement exempt d'ions métalliques n'est pas entièrement efficace lorsque le décapage a été effectué dans une ambian-35 ce contenant des ions métalliques puisque la concentration en ions métalliques est trop élevée pour empêcher un dépôt en retour instantané et substantiel, en traitant par contre les grains dans une ambiance decëcapage totalement exempte d'ions métalliques et en utilisant également pour le rinçage un liquide qui est lui aus-40 si totalement exempt d'ions métalliques, la présence d'ions mé 70 28248 6 2053305 talliques provoquant le dépôt en retour est réduite d'une façon considérable et une surface périphérique exempte de contaminant et exceptionnellement propre est obtenue sur les grains. La phase de rinçage est désignée sur la figure 1 par Phase C. 5 Selon une technique préférée, on utilise un substrat en quartz pour monter les grains et des disques métalliques pour protéger ces grains au cours de l'opération de sablage. Les disques métalliques sont préférés à cause de leur résistance supérieure à l'érosion au cours de ce traitement. On soumet les grains unis au substrat et aux disques à un décapage préliminaire suivi d'un rinçage. Après quoi, les grains sont démontés de sur le substrat ainsi que les disques et introduits séparément dans un bêcher en polytétrafluoréthylène contenant le décapant pour décapage dans une ambiance totalement exempte d'ions métalliques selon la pré-15 sente invention. Le décapant est partiellement décanté du bêcher et le liquide de rinçage est introduit. Il faut apprécier que lorsque les disques de protection sont en verre ou en quartz, le décapage préliminaire avant démontage peut être supprimé ou bien ce décapage préliminaire peut être utilisé comme seule phase de 20 décapage. Il a été observé qu'il est avantageux de protéger les surfaces principales du grain du contact avec le décapant afin d'obtenir le meilleur contact ohmique. En conséquence, il est préférable qu'au moins l'une des phases de décapage soit menée à bien avec les grains montés sur le substrat et les disques. 25 En relation avec une pratique préférée de la présente in vention, la passivation et l'enrobage du grain sont effectués en montant un grain entre des plaques qui coopèrent avec les surfaces principales espacées et opposées, comme on l'indique par Phase D sur la figure 1. Les plaques sont, de préférence, dimensionnées 30 de manière à se conformer à la périphérie de la surface principale à laquelle elles correspondent. Ainsi, ces plaques masquent effectivement les surfaces principales du grain alors qu'en même temps, elles laissent la surface périphérique exposée en évitant, de cette manière, tout dépassement préjudiciable au-delà de la surfa-35 ce périphérique de grain. Un verre épais peut être appliqué sur la surface périphérique exposée du grain par n'importe quelle méthode conventionnelle, comme on l'indique par Phase E de la figure 1. Tel qu'il est employé dans ce texte, le terme "couche épaisse de verre" désigne 40 une couche de verre ayant une épaisseur supérieure à 25 microns. 70 28248 7 2053305 Il est préférable d'utiliser une couche épaisse de verre pour passiver la surface périphérique de manière que la couche passivante de verre soit également suffisamment rugueuse pour agir comme enveloppe ou comme enrobage pour le dispositif sans autre for-5 me de protection. Partout où il est désirable de placer le grain enrobé de verre dans un boîtier auxiliaire, tel qu'une boite métallique hermétiquement étanche, un carter en plàstique moulé, un manchon en verre, etc., il n'est pas indispensable que la couche de verre excède 25 microns d'épaisseur. 10 Toute variété de verre bien connue peut être utilisée pour agir comme passivant et enrobant. Il est préférable d'utiliser des "verres mous", c'est-à-dire des verres ayant une température de fusion inférieure à 800°C, verres qui présentent un coefficient de dilatation thermique relativement bas. Le verre présente 15 une différence de coefficient de dilatation par rapport au cristal semi-conducteur inférieure à 5 x 10~4. C'est dire que, si on prend une unité de longueur sur la surface d'un élément semi-con-ducteur portant line couche de verre se trouvant à une température voisine de la température de solidification de ce verre et si 20 l'élément semi-conducteur et le verre sont par la suite refroidis jusqu'à la température ambiante minimale correspondant au fonctionnement du dispositif semi-conducteur dans lequel l'élément semi-conducteur doit être incorporé, la différence observée dans la longueur de la couche de verre, lorsqu'on la compare à l'élé-25 ment semi-conducteur par rapport à l'unité de longueur mesurée à l'origine à n'importe quelle température entre et y compris les deux températures extrêmes, ne devra pas être supérieure à 5 x 10"4. On doit noter que la différence de dilatation thermique ainsi exprimée est un rapport sans dimension d'une différence 30 de longueur par unité de longueur. En maintenant la différence entre les coefficients de dilatation thermique au-dessous de 5 x 10~4 (de préférence, au-dessous de 1 x 10~"4) , les contraintes thermiques transmises au verre par l'élément semi-conducteur sont maintenues à un minimum, réduisant, de ce fait, tout risque de 35 clivage, de rupture ou d'éclatement du verre dus à des contraintes engendrées immédiatement ou à des contraintes de fatigue produites par les différents cycles thermiques. Du fait que la couche de verre épaisse shunte au moins une jonction du grain, il est désirable que le verre présente une résistance d'isolement «10 40 d'au moins 10 ohm-cm afin d'éviter, par shuntage, toute perte 70 28248 8 2053305 de courant importante autour de la jonction devant être passivée. Pour supporter les forces de champ élevées qui se développent, en principe, dans la jonction de blocage au cours de l'invention de polarité, comme c'est particulièrement le cas pour les redres-5 seurs, la couche de verre est, de préférence, choisie pour présenter une rigidité diélectrique d'au moins 40 000 Volts/cm ou mieux encore, au moins 200 000 Volts/cm pour les applications de redresseurs à haute tension. Deux verres tendres typiques conformes aux caractéristiques 10 préférées concernant le coefficient de dilatation thermique, la rigidité diélectrique et la résistance à l'isolation et qui sont également considérées comme pouvant particulièrement convenir pour utilisation avec des grains en silicium, sont présentés dans le tableau I ci-dessous, les pourcentages indiqués étant en poids. 15 TABLEAU I Composition 7 574 351 Sio2 12,35 % 9,4 ZnO 65,03 60,0 A12°3 0,06 - B2°3 22,72 25,0 Ce02 - 3-,0 Bi2°3 - 0,1 PbO - 2,0 Sb203 - 0,5 25 Ces deux verres ont été utilisés sur des dispositifs semi-conducteurs qu'on peut trouver dans le commerce. D'autres verres au silico-borate de zinc sont également vendus dans le commerce et satisfont aux mêmes caractéristiques physiques. Par exemple, les verres au silico-borate de zinc présentés dans les brevets E.U.A. 30 n° 3 113 878 (MARTIN) et 3 441 422 (GRAFF) peuvent être utilisés. Selon une pratique préférée de la présente invention, la couche épaisse de verre est déposée sur la surface périphérique du grain en traitant par électrophorèse de fines particules de verre se trouvant en suspension. Le dépôt par électrophorèse of-35 fre les avantages d'être à la fois contrôlable d'une façon très précise et entièrement sélectif en ce qui concerne la surface pé 70 28248 9 2053305 riphérique considérée. Les plaques peuvent être utilisées pour masquer les parties de surfaces principales espacées du grain de manière que le dépôt de verre sur ces surfaces soit réduit au minimum ou même entièrement évité. Les plaques sont elles-mêmes, de 5 préférence, protégées contre le dépôt de verre par un revêtement extérieur de matériau diélectrique. L'une des plaques, ou parfois les deux, peut être utilisée pour amener le grain au potentiel électrique désiré en vue de l'opération de dépôt de verre. Afin d'assurer l'uniformité du revêtement de verre, il est préférable 10 de faire tourner le grain et les plaques qui y sont assujetties au cours du dépôt de verre. Suivant une technique de formation de suspension, le verre est divisé en très petites particules passant dans un tamis de maille 400. Approximativement, 5 grammes de ce verre passés au 15 tamis sont ajoutés à chaque 100 cm^ d'un liquide support tel que 1'isopropanol, l'acétate d'éthyle, le méthanol, l'eau désionisée, etc.. La suspension est d'abord agitée mécaniquement puis elle est soumise à une agitation par ultra-sons pendant 30 mn. La suspension est mise au repos pendant 30 mn puis agitée à nouveau 20 pendant 5 mn et, finalement, mise à reposer pendant 20 mn avant décantation du fluide support avec les particules de verre en suspension des autres particules déposées. D'autres méthodes conventionnelles sont, évidemment, valables pour obtenir le verre en suspension dans le fluide support. Lorsque ce fluide avec les 25 particules de verre en suspension est placé dans un container en vue de son utilisation, de l'ammoniaque est mis à barboter au travers du support pour activer la solution. On croit que l'ammoniaque contribue à placer une charge de surface sur les particules de verre pour induire une migration avec le champ entre le 30 grain et une électrode espacée et l'on croit également qu'il améliore l'adhérence du verre sur la surface périphérique du grain. Avec les verres préférés présentés dans le tableau X, avec les fluides supports préférés, et en utilisant l'ammoniaque comme agent activant, les particules de verre sont chargées positive-35 ment et migrent vers la surface périphérique du grain qui est maintenu à un potentiel négatif par rapport à une électrode espacée mise à la terre. En employant des différences de potentiel électrode-grain comprises entre 100 et 200 Volts et des écarte-ments entre eux de l'ordre de 1 à 5 cm, on a observé que les 40 couches épaisses de verre ayant de 0,20 à 0,25 mm d'épaisseur à 70 28248 10 2053305 leur point le plus épais peuvent être formées. Afin d'assurer l'uniformité de la couché de verre, les grains peuvent être soit tournés au cours de la phase de dépôt, de manière que toutes les parties de la surface périphérique s'approchent uniformément de 5 l'électrode espacée, soit traités avec une électrode espacée disposée concentriquement par rapport à eux en étant d'une configuration annulaire de manière que toujours elle se trouve à égale distance de toutes les parties de la surface périphérique. Après le revêtement de verre, le grain est, de préférence, 10 soumis à l'action de la chaleur après séchage à l'air, comme l'indique la Phase F. Le but de cette opération est de porter les particules de verre à une température à laquelle leur viscosité décroît jusqu'au point de coalescence pour former une masse continue, non-particulaire. Du fait que les verres, contrairement 15 aux matériaux cristallins, ne possèdent pas un point de fusion bien défini, mais diminuent progressivement en viscosité lorsqu' ils sont exposés à des températures croissantes, il est reconnu qu'une gamme élargie de températures de chauffage peut être employée utilement, même en considérant une composition de verre 20 unique. En conséquence, la température de chauffage et de cuisson du verre n'est pas considérée comme critique, n'importe quelle température au-dessus de 630°C pouvant être utile dans une certaine mesure. La température maximale de cuisson est, évidemment, maintenue bien au-dessous de la température de fusion du cristal 25 semi-conducteur formant le grain (pour le silicium, au-dessous de 1 000°C). Il peut être particulièrement avantageux de préchauffer les grains revêtus de verre au silico-borate de zinc à une température comprise entre 500 à 615°C pendant 5 minutes ou plus, pour cuire ensuite à une température comprise entre 650 et 750°C 30 pendant une période de temps comprise entre 5 et 60 minutes pour enfin recuire le verre en maintenant le grain à une température de préchauffage pendant une période d'au moins 30 minutes, de préférence, pendant une période excédant une heure. Il est clair que plus les températures de cuisson sont élevées, plus les temps 35 d'exposition à ces températures doivent être courts et vice versa. Dans le but d'illustrer clairement l'association physique de la surface périphérique du grain, des plaques, et de la couche épaisse de verre, il est intéressant de considérer la figure 4. Le grain 3 est monté avec une première plaque 25 adjacente à une 40 première surface principale 7. Cette première plaque est composée 70 28248 ii 2053305 d'une portion centrale électriquement conductrice 27 portant une tige de montage 29 connectée électriquement avec cette portion et une couche de surface extérieure diélectrique 31. Il faut noter que la couche de surface extérieure de la plaque ne s'étend pas 5 au-delà de la partie de la première surface principale, mais, au contraire se conforme substantiellement à la périphérie de cette dernière. Une seconde plaque est formée d'une manière similaire à celle de la première plaque ayant une partie conductrice centrale 33 et une tige de montage conductrice 37 recouverte par 10 une couche extérieure de surface 39. La seconde plaque diffère de la première en ce qu'elle est dimensionnée différemment pour pouvoir se conformer, à la périphérie de la seconde surface principale 11 qui, en raison de la conicité de la surface périphérique 21 du grain, est quelque peu plus petite que la surface princi-15 pale. Chaque fois que la densité de courant du dispositif complet ne requiert pas une aire de contact correspondant à l'entière surface du grain, les plaques peuvent être dimensionnées de manière à être sensiblement plus petites que les surfaces principales correspondantes.Une couche annulaire de verre 41 est montrée 20 recouvrant la surface périphérique du grain de manière que la jonction 15 de ce grain soit revêtue et passivée.On doit noter que les tiges de montage 29 et 37 sont sur le même axe 43 pour faciliter la rotation de l'ensemble grain-plaques. La disposition structurale montrée sur la figure 4 est très avantageuse pour le 25 traitement par électrophorèse de la couche épaisse de verre, en ce qu'elle permet une connexion électrique directe avec l'une des plaques ou toutes les deux, et en même temps en ce qu'elle permet la protection des plaques et des tiges de montage contre tout dépôt direct de verre, de sorte que ce verre est appliqué 30 d'une manière sélective sur la surface périphérique du grain. Dans les cas où une couche de surface extérieure réfractaire isolante a été appliquée aux plaques, telle qu'une couche de verre dur ou de céramique, les plaques peuvent être maintenues en position au cours de la fusion de la couche épaisse de verre. A titre 35 de variante, des plaques réfractaires peuvent être substituées pour monter les grains au cours de l'opération de cuisson. Afin d'assurer une formation de verre uniforme, l'ensemble est, de préférence, mis en rotation autour de l'axe central 43 à la fois pendant l'opération d'électrophorèse et pendant l'opération de 40 cuisson. 70 28248 12 2053305 Après avoir reçu le revêtement de verre, le grain dans la disposition montrée peut être facilement désolidarisé des plaques et des contacts peuvent être assujettis à ces surfaces principales opposées, comme on l'indique dans la Phase G de la figu-5 re 1. Dans la plupart des cas, les plaques assureront un masquage suffisant pour qu'une métallisation de contact puisse être appliquée directement à ces surfaces après démontage. Si, cependant, le verre arrive à contaminer une ou les deux surfaces principales, il peut être facilement enlevé soit avant, soit après culs-10 son (mais, de préférence, avant cuisson puisqu'à ce stade du processus, il est complètement mou) au moyen des techniques conventionnelles. C'est un avantage du procédé selon l'invention qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des plaques d'appui avec le grain comme cela est requis dans les techniques conventionnelles. Au 15 contraire, les grains peuvent être formés et utilisés sans plaques d'appui si on le désire en utilisant une soudure tendre sur la métallisation de contact ou simplement en montant le grain sous compression. La métallisation de contact et la couche épaisse de verre enrobent complètement le grain, permettant ainsi la 20 formation complète du dispositif sans avoir recours à un enrobage auxiliaire. Les avantages de la présente invention peuvent être facilement appréciés en faisant référence à la disposition structurale conventionnelle montrée sur la figure 5. Le grain 101 contenant 25 une jonction 103 est pourvu d'une métallisation de contact 105 adjacente à ces surfaces principales opposées. Cette métallisation de contact est appliquée au cristal semi-conducteur avant la phase de subdivision du grain dans la galette support et elle est, par conséquent, portée par le grain tout au long du pro-30 cessus de traitement. Pour cette raison , la surface périphérique conique 107 du grain n'est pas exempte d'ions métalliques comme c'est le cas pour les dispositifs formés selon la présente invention. Au lieu d'utiliser des plaques séparées pour monter sur le grâin en vue de l'application de la couche de verre, des plaques 35 d'appui 109 sont unies à la métallisation de contact avant le dépôt de la couche de verre. Les deux plaques d'appui ont les mêmes dimensions de sorte qu'au moins l'une d'elles dépasse le bord correspondant de la surface périphérique du grain. Des conducteurs de dispositif 111 sont montrés connectés auxplaques d'appui. La 40 couche épaisse de verre 113 recouvre à la fois le bord périphéri- 70 28248 13 2053305 que du grain et les bords périphériques des plaques d'appui. Ainsi, ces plaques d'appui sont liées intégralement et d'une manière définitive au verre et ne peuvent pas être enlevées pour être mises en place sur un autre dispositif ce qui ne permet pas 5 d'une façon générale, le réemploi desdites plaques d'appui pour d'autres grains. De plus, il faut noter que le verre ne peut mouiller dans de nombreux cas, la surface périphérique du grain adjacente au bord dépassant de la plaque d'appui de sorte qu'un vide est formé à l'intérieur du dispositif . On croit que la for-10 mation d'un tel vide peut être responsable de la défaillance rapide du mécanisme présentée par certains dispositifs semi-conducteurs enrobés et passivés et l'on croit également que ce vide contribue à l'inaptitude de ces dispositifs à bloquer des tensions importantes. En considérant la figuré 4, on peut voir que 15 la couche épaisse de verre adhère sur la totalité de la surface périphérique du grain et qu'aucun vide n'existe entre cette couche de verre et ce grain. En formant des couches de verre épaisses sur les surfaces périphériques des grains, il a été observé qu'une répartition 20 et une adhérence plus uniformes du verre sur le cristal peuvent être obtenues si la surface du grain à revêtir est au préalable oxydée. Chaque fois que la couche de verre doit être déposée par électrophorèse, comme cela est préférable, le revêtement d'oxyde sur la surface périphérique doit être maintenu suffisamment min-25 ce afin qu'il ne présente aucune barrière efficacement isolante. Il a été observé d'une façon tout à fait inattendue que des revêtements minces d'oxyde sur les surfaces périphériques pouvant aller jusqu'à 500 Angstroms en épaisseur peuvent être formés sans affectuer défavorablement le dépôt ultérieur par électrophorèse 30 du verre.Puisque l'oxydation préalable des surfaces périphériques est une caractéristique optionnelle du procédé selon l'invention, l'épaisseur minimale du revêtement d'oxyde n'est pas considérée comme critique. N'importe quel degré d'oxydation va, dans une certaine mesure, améliorer la mouillabilité de la surface périphéri-35 que. Des améliorations sensibles pour la mouillabilité du verre O avec des revêtements d'oxyde supérieurs à 25 A en épaisseur ont été observées. La formation des revêtements d'oxyde ayant une O épaisseur jusqu'à 100 A peut être facilement obtenue en amenant les surfaces du grain de silicium au contact d'un fort agent 40 oxydant, par exemple, de l'acide nitrique concentré ou de l'eau 70 28248 14 2053305 oxygénée. Par exemple, en immergeant les grains de silicium dans de l'acide nitrique bouillant pendant des périodes comprises entre 1 et 20 minutes on a obtenu un traitement de mouillabilité très satisfaisant«Le temps maximal d'exposition de l'agent oxy-5 dant n'est pas critique puisque le taux d'oxydation décroît progressivement lorsque la couche d'oxyde croit en épaisseur. Au lieu d'accumuler un oxyde sur la surface périphérique, l'oxyde peut être déposé par toute méthode conventionnelle telle, par exemple, que la méthode de dépôt par évaporation. 10 Dans une variante du procédé selon l'invention, les Phases F et G peuvent se dérouler simultanément, simplement en interposant la métallisation de contact ensemble avec les plaques d'appui, si on le désire, adjacentes aux surfaces du grain et entre les plaques de montage avant la fusion du verre. Selon une tech-15 nique préférée, une bouillie de verre peut être appliquée sur la surface du grain par électrophorèse ou. par toute autre technique de dépôt de verre et une énergie radiante peut être ensuite appliquée pour chauffer le verre jusqu'à sa température de fusion. Cette méthode est particulièrement avantageuse avec les verres 20 transparents puisque l'énergie radiante traverse le verre et est convertie en chaleur sur l'interface verre-grain. Ceci chauffe le verre à partir de son intérieur vers son extérieur, assurant une liaison intime du verre sur la surface du grain et facilitant l'évacuation du matériau volatilisable se trouvant dans le verre 25 avant sa fusion plutôt que la formation de bulles dans la masse du verre. Pour éviter d'endommager la liaison directe du grain sur les plaques de montage, ces dernières peuvent être formées par un matériau réfractaire tel que le nitrure de bore, le graphite, le verre dur, la céramique, etc. Si la métallisation de 30 contact est interposée entre les plaques de montage et le grain, elle peut fondre sur la surface du grain au cours de la fusion du verre. Par exemple, des contacts en aluminium du type ohmique ou du type redresseur peuvent être facilement appliqués en utilisant cette technique. Dans ce cas, les Phases E, F, G peuvent 35 être combinées dans une simple opération dans laquelle le verre est appliqué sur le grain à l'état fondu ou ramolli. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, 1'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation 40 de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués;elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 28248 15 2053305 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un dispositif semi—conducteur pas-sivé et enrobé de verre ayant des caractéristiques améliorées de stabilité et de blocage de tension, caractérisé par le fait qu'il 5 consiste en : - la subdivision d'un grain à partir d'un cristal semi-conduc-teur ayant une première et une seconde surfaces principales opposées et au moins une jonction située entre elles de manière que le grain soit pourvu d'une première et d'une seconde surfaces 10 espacées conformes aux surfaces principales du cristal original et d'une surface périphérique formée par l'opération de subdivision, surface qui intercepte la périphérie de la jonction, l'attaque ou décapage de la surface périphérique du grain adjacente à la jonction dans une ambiance totalement exempte d'ions métal- 15 liques, - le rinçage du grain avec un liquide totalement exempt d'ions métalliques, - le montage du grain entre deux plaques associées avec la première et la seconde surface espacées de manière à laisser ex- 20 posée la surface périphérique, - l'application d'une couche passivante épaisse de verre sur la surface périphérique du grain au-dessus de la jonction, la fusion du verre pour former une couche unitaire, imperméable, épaisse et passivante de verre circonscrivant l'intersection de la 25 jonction avec la surface périphérique et adhérant fortement au grain, et l'application de contacts sur les surfaces exemptes de verre. 2. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur pas-sivé et enrobé de verre selon la revendication 1, dans lequel le 30 dispositif est formé pour être exempt de vides entre l'enrobage de verre et la surface périphérique, caractérisé par le fait qu' il comprend la phase supplémentaire consistant à dimensionner les plaques pour se conformer entièrement aux première et seconde surfaces espacées du grain. 35 3. Procédé de fabrication d''un dispositif semi-conducteur pas- sivé et enrobé de verre selon la revendication 1, dans lequel le dispositif est formé pour être exempt de vides entre 1'enrobage de verre et la surface périphérique, caractérisé par le fait qu' il comprend la phase additionnelle de dimensionnement des plaques 40 pour se conformer substantiellement aux limites des première et 70 28248 16 2053305 seconde surfaces espacées du grain. 4. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur pas-sivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les plaques et le grain sont animés d'un mouvement 5 de rotation autour d'un axe central les traversant au cours de la phase de fusion du verre. 5. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur pas-sivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les contacts sont appliqués à la première et se- 10 conde surfaces espacées du grain au cours de l'opération de fusion du verre. 6. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur passivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le verre est appliqué au grain alors qu'il se 15 trouve à l'état fondu. 7. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur passivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le grain est formé par jet de sable de manière que la première et la seconde surfaces principales soient de 20 dimensions inégales et de manière que la surface périphérique soit positivement conique à son intersection avec la jonction. 8. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur passivé et enrobé da verre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le grain est attaqué et décapé avec un acide pour en- 25 lever la surface endommagée produite au cours de la phase de subdivision et dans lequel le grain est rapidement rincé pour être libéré de l'acide avec vin large excès d'eau désionisée ayant une résistivité plus grande que 10® ohms-cm. 9. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur 30 passivé et enrobé de verre selon la revendication 1,caractérisé par le fait qu'une couche de verre est sélectivement appliquée sur la surface périphérique par électrophorèse. 10. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur passivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé 35 par le fait que la surface périphérique du grain est traitée pour améliorer sa mouillabilité par le verre et dans lequel une couche de verre est sélectivement appliquée à la surface périphérique par électrophorèse. 11. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur pas- 40 sivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé par 70 28248 17 2053305 le fait que les phases d'application du verre, de la fusion du verre et de l'application des contacts sont exécutées simultanément par interposition d'une métallisation de contact entre les plaques de montage réfractaires et les surfaces du grain et en 5 appliquant le verre à l'état fondu sur la surface périphérique de manière que la chaleur provenant du verre unisse la métallisation de contact aux surfaces du grain. 12. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur passivé et enrobé de verre selon la revendication 1, caractérisé 10 par le fait que la phase de fusion du verre s'opère par l'application d'une énergie radiante au verre après que ce dernier ait été appliqué à la surface périphérique du grain. 13. Procédé de fabrication d'un ensemble de dispositifs semiconducteurs passivés et enrobés de verre ayant chacun des carac- 15 téristiques améliorées de stabilité et de blocage de tension, caractérisé par le fait qu'il consiste en : - le montage détachable d'une galette support en silicium monocristallin ayant une première et seconde surfaces principales et au moins une jonction située entre ces surfaces de manière 20 que la première surface principale repose adjacente sur un substrat de montage, alors que la seconde surface principale fait face vers l'extérieur, - le montage d'un ensemble de disques de protection espacés les uns des autres sur la seconde surface principale de la galet- 25 te support, - l'abrasion de la seconde surface principale sur les portions de surface se trouvant entre les disques de protection pour . subdiviser la galette support en un ensemble de grains, chaque grain se trouvant au-dessous de chaque disque de protection et 30 ayant une première surface correspondant à celle du disque et une seconde surface correspondant à la première surface principale de la galette support et légèrement plus grande que la première surface et une surface périphérique conique formée par l'abrasion joignant la première et la seconde surfaces principales et ayant 35 une intersection positivement oblique avec la jonction, - le démontage et le décapage des grains, - l'attaque par un acide de la surface périphérique d'un ensemble de grains adjacents aux jonctions de ces grains dans une ambiance substantiellement exempte d'ions métalliques pour élimi- 40 ner la surface périphérique endommagée au cours de la phase de 70 28248 18 2053305 subdivision, - le rinçage de la surface attaquée ou décapée de ces grains avec de l'eau désionisée, - le montage des grains entre des plaques associées avec les 5 première et seconde surfaces de manière à laisser exposée la surface périphérique, - l'application d'une couche passivante épaisse de verre sur la surface périphérique des grains adjacente à leurs jonctions, - la fusion du verre pour former une couche enrobante, pas-lO sivante, imperméable, épaisse de verre circonscrivant les intersections avec les surfaces périphériques et adhérant parfaitement aux grains et, - l'application de contacts aux surfaces exemptes de verre.