Brevet FR2044768A1 — publié le 19710226

L'invention concerne un composant semiconducteur comportant un cristal à propriétés semiconauctrices, auquel est associé un élément passivant de jonctions, de manière à améliorer lea propriétés électriques du composant semiconducteur et 5 les propriétés mécaniques du cristal semiconducteur passivé. On sait parfaitement à l'heure actuelle comment fabriquer des composants semiconducteurs capables de bloquer dés différences de tension extrêmement élevées entre leurs bornes. Malheureusement, les dispositions structurelles qui donnent 10 lieu aux caractéristiques électriques les plus favorables ne pouvaient être jusqu'ici appliquées généralement qu'aux méthodes de fabrication dans le cadre desquelles chaque cristal semiconducteur ou pastille, destiné à être incorporé dans un composant semiconducteur, ëst traité et manipulé séparément. 15 Du fait de la nécessité de prix hautement compétitifs dans l'industrie des semiconducteurs, il a été mis au point des techniques de fabrication permettant de traiter - simultanément des cristaux semiconducteurs ou pastilles pour un grand nombre de composants semiconducteurs, ces cristaux ou pastil-20 les étant toujours associés au sein d'un unique disque cristallin ou plaquette de dimensions relativement grandes. Le traitement en plaquette a réduit dans une large mesure le coût unitaire des cristaux semiconducteurs et, par suite, le coût des composants semiconducteurs, ivtais on ne peut mettre à 25 profit les avantages du traitement en grande série de pastilles semiconductrices qu'en acceptant un niveau relativement bas de performances électriques et en admettant la nécessité de mettre au rebut des quantités notables de composants semiconducteurs finis, du fait de dommages subis par les cristaux 30 semiconducteurs lors de la fabrication. Par exemple, alors qu'il est possible de fabriquer individuellement des pastilles de thyristor à quatre couches et trois jonctions, capables de fournir en toute sécurité des composants semiconducteurs susceptibles de bloquer des potentiels aux bornes nettement supé-35 rieurs à 1000 V, les thyristors munis de cristaux-semiconducteurs formés et traités en masse présentent typiquement des caractéristiques de blocage de tension nettement inférieures à 4-00 Y. Cela ne constitue pas un inconvénient dans les applications qui exigent de faibles niveaux de tension de blocage, 4-0 mais il est évident que la gamme d'applications pour de tels 16438 2 2044768 composants est limitée par ce paramètre.- Par ailleurs, un nombre relativement important des composants semiconducteurs produits par ces techniques de traitement en grande sérié doit être rejeté ou démarqué en tant que produits ne répondant même 5 pas à ces critères modestes de performance, par suite d'endom-magements mécaniques au cours du traitement et de-l'assemblage. L'un des buts de l'invention est de fournir un composant semiconducteur contenant un cristal -semiconducteur doiît la structure se prête à des techniques économiques de traitement 10 et de fabrication par pastilles multiples, qui présente'néanmoins des caractéristiques électriques améliorées et qui soit moins sujet aux endommagements à la fabrication. L'invention a pour but plus particulier de fournir un composant semiconducteur qui soit commode à fabriquer et qui présente des 15 caractéristiques améliorées de tension de blocage. Ges buts peuvent être atteints, ainsi que d'autres, dans une forme de l'invention par la combinaison constituée par un cristal•semiconducteur ayant une première et une seconde faces principales. Une zone centrale se trouve entre les faces prin-20 cipales, à distance de celles-ci, et présente un premier type de conductivité. Une première et une deuxième zones sont situées entre la zone centrale et, respectivement, la première et la seconde faces principales du cristal semiconducteur. La zone centrale présente une épaisseur plus grande et une résis-25 tance propre plus élevée que l'une et l'autre des première et deuxième- zones. La zone centrale forme une première et une deuxième jonctions ou "jointures" avec la première et la deuxième zones respectivement. La première jointure' comprend une partie centrale et une partie périphérique, cette dernière 30 -s'éloignant de la première face principale en direction de la seconde face principale. Un élément de passivatioh diélectrique est en rapport avec le cristal semiconducteur,- coupant la partie périphérique de la première jointure eh un point plus éloigné de la première face principale 'que -ia; partie -centrale 35 de cette jointure. - --v' L'invention pourra de toute façon être ;b;ien comprise-à l'aide du complément de description qui suit' ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont-relatifs à des modes de réalisation préférés qtïi sont,'.bien enten-40 du, donnés surtout à titre d'indication. •" " " " 16438 3 2044768 la fig. 1 est une coupe verticale d'ensembles semiconducteurs classiques, tels qu'ils se présentent immédiatement après avoir été séparés d'une plaquette commune. La fig, 2 représente un détail d'une plaquette à partir 5 de laquelle peuvent être formés les ensembles de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe verticale d'ensembles semiconducteurs selon l'invention, tels qu'ils se présentent intaédiate-ment après leur séparation d'une plaquette commune. La fig. 4 représente un détail d'une plaquette à partir 10 de laquelle peuvent être formés les ensembles de la fig. 3. La fig. 5 est une vue isométrique d'un composant semiconducteur formé selon l'invention et représenté en partie en coupe. La fig. 6 est une coupe verticale d'un autre modèle d'en-15 sembles semiconducteurs selon l'invention, tels qu'ils apparaissent immédiatement après leur séparation d'une plaquette commune. La fig. 7 est une coupe verticale d'autres ensembles semiconducteurs selon l'invention, tels qu'ils se présenteraient 20 immédiatement après avoir été séparés d'une plaquette commune. La fig. 8 est une vue en plan d'un autre modèle encore d'ensembles semiconducteurs formés selon l'invention, les contacts étant indiqués par des traits discontinus. La fig. 9 est une coupe passant ^ar la ligne 9-9 de la 25 fig. 8. La fig. 10 enfin est une vue inférieure de l'ensemble semiconducteur des fig» 8 et 9, le contact inférieur ayant été supprimé. On pourra facilement juger de l'invention et de ses avan-30 tages marqués par une comparaison avec une structure classique, actuellement disponible sur le marché. Sur la fig. 1, plusieurs ensembles semiconducteurs 1 de type classique sont représentés tels qu'ils apparaîtraient après avoir été séparés par la subdivision d'un unique disque cristallin ou plaquette de di-35 mensions relativement grandes. Chacun des ensembles est constitué par une pastille ou cristal semiconducteur 2 présentant une première et une seconde faces principales 3 et 5 qui sont pratiquement parallèles. Le cristal comporte une zone centrale 7 qui est typiquement du type II de conductivité. Une première 40 zone 9 et une deuxième zone 11 de type P sont interposées entre 70 16438 4 2044768 la zone centrale et respectivement la première et la ««cende faces principales, formant des jonctions 13 et 15 avec la zone centrale. Une troisième zone 17 est interposée entre une partie de la première zone et la première face principale, mais 5 à distance de la zone centrale. Typiquement, la troisième zone est du type N+ de conductivité. A sa périphérie, chaque cristal comporte un "bord supérieur courbe 19 qui coupe le bord périphérique de la jonction 13, et un bord inférieur courbe 21 qui coupe le bord périphérique de la jonction 15» Des 10 couches de verre de passivation 23 et 25 sont en rapport avec les bords courbes supérieur et iiiférieûÉ pour protéger les jonctions 13 et 15. Un contact métallique 27 recouvre la face inférieure du cristal semiconducteur et la couche de passivation 25. Le contact est constitué d'une ou de plusieurs cou-15 ches de métal qui établissent un contact ohmique avec la deuxième zone 11. Un contact 29 est en rapport de conduction ohmique avec la troisième zoné. Un contact de commande 31 est en rapport ohmique avec une partie de la première zone situé-e au-dessous de la première face principale. La région de la 20 surface supérièure du cristal semiconducteur qui n* est pas recouverte de verre de passivation ou de contacts est protégée par une couche mince 33 de nitrure ou d'oxyde, typiquement de bioxyde ou de nitrure dé silicium. Il est nettement visible que chacun des ensembles semi-25 conducteurs 1, associé à des bornes conductrices et à une enveloppe, se prête à la fabrication d'un redresseur contrôlé à semiconducteur dont il forme la partie active. Typiquement, le contact 27 sera associé à un conducteur anodique, le contact 29 à un conducteur cathodique et le contact 31 à une 30 porte ou conducteur de commande. S'agissant d'un redresseur commandé, la jonction 13 doit bloquer la tension en sens direct avant de passer en mode conducteur sous l'effet d'un signal de porte approprié et la jonction 15 doit supporter les crêtes de tension en sens inverse. 35 Les cristaux semiconducteurs 2 des ensembles 1 de la fig. 1 sont initialement réunis en une seule plaquette cristalline. Primitivement, la plaquette présente les caractéristiques de conductivité de la zone centrale 7. Les jonctions 13 et 15 et les zones 9 et 11 sont formées pat diffusion à partir de la 40 première et de la seconde faces principales. La troisième zone 16438 5 2044768 17 peut être formée: par diffusion ou par.alliage. Afin de pas-siver les jonctions au niveau du bord de chaque ensemble monocristal, des rainures alignées .peuvent être xormées par gravure sur les faces principales opposées, pour constituer les bords 5 courbes 19 et 21 qui coupent respectivement les jonctions 13 et 15. les couches de verre de passivation 23 et 25 sont alors déposées dans ces rainures. Ordinairement, les contaéts sont appliqués après que les couches de verre de passivation ont été complètement formées, au cas ou le contact 27 est appliqué 10 par métallisation à partir de vapeurs, il peut recouvrir le verre 25, comme le montre la figure. Il est à noter que les contacts de métal peuvent être d'un type classique quelconque, étant typiquement formés de plusieurs métaux différents et de couches métalliques, la plaquette n'est subdivisée en ensembles 15 individuels 1 qu'après que cnacune des opérations précitées a été complètement effectuée. On dispose ainsi d'un procédé de fabrication très économique, étant donné que chaque opération peut être effectuée simultanément sur chaque cristal semiconducteur 2 alors que celui-ci est contenu dans la plaquette et, 20 en général, on traite simultanément un certain nombre de plaquettes. Certes, les ensembles semiconducteurs 1 répondent, comme on l'a vu, à des exigences commerciales, mais ils présentent néanmoins certains inconvénients. En premier lieu, la formation 25 d.e rainures alignées dans une plaquette contenant les semiconducteurs donne lieu à un afiaiblissement notaole de cette plaquette dans des plans parallèles espacés qui s'étendent dans deux directions, selon ce qui est indiqué sur la fig. 2. Il est visible que chaque cristal semiconducteur 2 est relié 30 d'un seul tenant à des cristaux 2 voisins, mais les rainures 35 qui séparent et délimitent: les cristaux affaiblissent notablement cette interconnexion d'un seul tenant et fragilisent fortement la plaquette considérée dans son ensemble. Il s'ensuit que les plaquettes doivent être manipulées avec soin lors 35 de leur tl-aitement pour éviter une rupture intempestive le long des rainures. Un autre inconvénient consiste en ce que le bord de passivation doit être placé dans les rainures associées aux deux faces principales. Bon nombre de procédés classiques d'application du verre ne se prêtent pas au dépôt simultané de 40 verre sur deux faces principales opposées. En conséquence, il 70 16438 6 2044768 peut être nécessaire de procéder successivement à l'application de verre aux rainures des faces principales opposées. Cela constitue un inconvénient marqué, étant donné que les procédés d'application du verre comprennent fréquemment un grand nombre 5 d'opérations successives et que, dans bien des cas, le traitement doit être répété pour déposer une épaisseur acceptable de verre dans une rainure. Si le verre utilisé présente un coefficient de dilatation thermique qui diffère notablement de celui de la plaquette semiconductrice, on a pu observer que l'affai-10 blissement structurel de la plaquette attribuable aux rainures permet au verre de cintrer la plaquette,. Cela donne lieu à des aiflicuités lorsqu'on cherche à "obtenir un alignement précis de masques lors d'opérations ultérieures de traitement et cela constitue une source de rupture de la plaquette. Un autre in-15 convénient consiste en ce que lorsque les ensembles semiconducteurs sont détachés par traçage et sciage le long des rainures garnies ae verre, il est nécessaire de fracturer le verre contenu dans les rainures supérieures et inférieures, jstant donné que le verre est typiquement un matériau fragile, cette 20 opération risque de provoquer l'introduction de fissures dans le verre permettant aux contaminants de pénétrer jusqu'aux jonctions de blocage. Il s'ensuit un effet défavorable sur les caractéristiques de Dlocage de tension du composant. D'autres inconvénients peuvent être attribués au fait que la zone cen-25 traie s'étend vers l'extérieur jusqu'au bord tracé ou scié. Ainsi, si la couche de verre 25 est fracturée ou si la soudure appliquée au contact 27 lors du montage de l'ensemble sur un dissipateur thermique ou un conducteur touche par inadvertance le ûord scié du cristal, la zone centrale peut être court-30 circuitée vers la borne anodique du composant semiconducteur par le trajet ainsi formé. Même si ni l'une ni l'autre de ces causes possibles de court-circuitâge n'intervient,- les performances du composant peuvent toujours être compromises. Etant donné que la zone centrale a typiquement un niveau d'impureté 35 très inférieur à celui des première et deuxième zones, la région de charge spatiale qui est associée à une jonction à l'état de blocage-s'étendra très loin de la.jonction dans la zone centrale. Si la couche d'arrêt s'étend suffisamment pour prendre contact avec le bord scié, de la zone centrale, il se 40 produit un affaiblissement des caractéristiques de 70 16438 7 2044768 rupture du cristal, Tpeut-être attribuable à la charge de surface ou aux impuretés au niveau du bord scié. Un autre inconvénient des ensembles semiconducteurs 1 réside dans le fait que la partie de chaque cristal qui s'étend au-delà des faces prin-5 cipales est en porte-à-faux lorsque le cristal est monté dans un composant semiconducteur. Etant donné que les cristaux semiconducteurs sont généralement très minces, ordinairement de l'ordre de quelques centièmes de millimètre, les bords en porte-à-faux sont très fragiles et peuvent être facilement endommagés 10 lors de la manipulation et du montage des cristaux. Autre inconvénient, les bords courbes 19 et 21 forment des angles de biseautage négatifs avec les jonctions 13 et 15 respectivement. Comme on le sait, les angles de biseautage négatifs ont tendance, à moins qu'ils ne soient maintenus dans des-limites 15 relativement étroites, à donner aux cristaux une prédisposition pour une rupture en surface plutôt qu'en avalanche lorsqu'ils sont exposés à des potentiels aux bornes tandis qu'ils sont à l'état de blocage. On a représenté sur la fig. 3 plusieurs ensembles semicon-20 ducteurs 50 qui sont généralement comparables aux ensembles semiconducteurs classiques 1, mais présentent certaines caractéristiques struturelles originales, typiques de l'invention. Chacun des ensembles est constitué par un cristal semiconducteur 51 présentant une première et une seconde faces principa-25 les 52 et 54- espacées et pratiquement parallèles. Une zone centrale 56 d'un premier type de conductivité, typiquement de type H, est incorporée dans le cristal. Une première zone 58 est interposée entre la zone centrale et la première face principale 52. La première zone peut être considérée comme 30 formée d'uné'partie centrale 58a et d'une partie annulaire 58b située au niveau du bord du cristal et s'étendant entre la première et la seconde faces principales. La première zone a un type de conductivité différent de celui de la zone centrale, typiquement le type P de conductivité, et elle constitue une 35 première jonction 60 avec la zone centrale. Il y a lieu de noter que la première jonction comprend une partie centrale 60a qui est pratiquement parallèle à la première face principale et qui, en direction latérale, est à distance vers l'intérieur du bord du cristal semiconducteur. Une seconde 40 partie ou partie périphérique 60b de la première jonction 70 16438 8 2044768 constitue un prolongement périphérique de la partie centrale de la première jonction. On notera que la partie périphérique s'éloigne de la première face principale en direction de la seconde face principale. la partie périphérique de la première 5 jonction est en tout cas plus éloignée de la première face principale que la partie centrale de cette même jonction. Une deuxième zone 62 est située entre la zone centrale et la seconde face principale du cristal. Une troisième zone 64 est interposée entre une partie de la deuxième zone et la 10 seconde face principale, la troisième zone est à distance de la zone centrale et est située en. général le long de la seconde face principale. Lorsque la zone centrale est du type H" de conductivité, la deuxième zone est du type P et la troisième zone est du type U+. La deuxième zone forme une jonction 66 15 avec la zone centrale, tandis que les deuxième et troisième zones forment une jonction 68. Une rainure 70 est formée à distance vers l'intérieur du hord du cristal semiconducteur et est creusée vers l'intérieur à partir de seconde face principale de celui-ci. La rainure coupe le bord de la partie 20 périphérique 60b de la jonction 60 et le bord de la jonction 66. A l'intérieur de la rainure est disposé un matériau de passivation diélectrique 72, typiquement une couche de verre diélectrique. On notera que le bord inférieur du cristal semiconducteur est entièrement situé au niveau de la première face 25 principale et que celle-ci est complètement recouverte par une première couche de contact 74 à conduction ohmique. Une deuxième couche de contact 76 est de même associée à la troisième zone, au niveau de la*seconde face principale. Une troisième couehe de contact 78 ou contact de commande est de 30 même en rapport avec une partie de la deuxième zone, au niveau de la seconde face principale. La partie de la seconde face principale qui n'est pas recouverte par les deuxième et troisième couches de contact est revêtue d'une couehe 80 d'oxyde métallique, typiquement en hioxyde de silicium lorsque le 35 cristal est formé de silicium. Les cristaux semiconducteurs 51 de la fig. 3 peuvent être initialement réunis en une unique plaquette cristalline. Le préférence, la plaquette présente initialement la caractéristique de conductivité de la zone centrale 56. Les faces prin-40 cipales 52 et 54 de la plaquette peuvent être masquées avec 16438 9 2044768 un oxyde métallique r. par exemple le bioxyde de silicium, ou avec tout autre matériau usuel de masquage utilisé dans la technique de diffusion. Le matériau ae masquage est ensuite détaché sélectivement des faces principales le long d'une pre-5 mière série de couloirs parallèles qui suivent les deux faees principales et qui sont mutuellement alignés sur les faces principales opposées. Les couloirs parallèles d'une sjeconde série sont orientés de manière à couper ceux de la première série et sont eux aussi alignés mutuellement sur les faces 10 principales opposées. Ordinairement, la première série et la seconde série de couloirs sont formées simultanément. Le dessin général peut être semblable à celui de la fig. 2, en supposant que, dans ce cas, les numéros de référence 35 désignent simplement des couloirs dénudés, et non des rainures. 15 La plaquette est exposée à un agent diffusant qui y pénètre le long des couloirs pour former les parties bordantes 58b de la première zone 58. Au cas où la plaquette est initialement du type ÎT de conductivité, la partie bordante de la première zone sera formée par un agent diffusant de type 20 P. S'agissant de plaquettes minces, la difxusion peut être effectuée au besoin à partir d'une face principale, et non des deux. Ensuite, le matériau de masquage peut être retiré des deux faces principales et la diffusion de celles-ci peut être exécutée pour former la partie centrale 58a de la première 25 zone et la deuxième zone. Après quoi, un'matériau de masquage peut être appliqué de nouveau aux première et seconde faces principales, à cette exception que le matériau de masquage peut être omis ou retiré des régions de la seconde face principale au niveau desquelles on veut former la troisième zone 64. 30 Selon un procédé préféré, quelque peu difiérent, applica ble en cas d'utilisation de bioxyde de silicium à titre de matériau de masquage, les opérations consistant à retirer le bioxyde de silicium des première et seconde faces principales ' entières pour former la partie centrale de la première zone 35 et la deuxième zone peuvent être supprimées. Dans ce cas, le bioxyde de silicium est respecté au-dessus des couloirs et n'est éliminé que dans les régions qui correspondent à la troisième zone. L'agent diffusant utilisé est l'arséniure de gallium. Comme on le sait, le gallium pénètre facilement dans 40 le masque de bioxyde de silicium pour former la partie centrale 16438 10 2044768 de la première zone et la deuxième zone, tandis que l'arsenic forme la troisième zone de type U. La bioxyde de silicium, s'oppose cependant à la pénétration d'arsenic dans la première ou la deuxième zone, 5 Lorsque la diffusion est achevée, le matériau de masquage est retiré sélectivement de régions de la seconde face principale qui correspondent a l'emplacement voulu des rainures. On comprendra mieux la disposition en considérant la fig. 4, sur. laquelle une multiplicité de régions annulaires dénudées 82, 10 dont la disposition correspond à celle que l'on recherche pour les rainures 70, sont séparées les unes des autres par des passages 84 qui s'entrecoupent. Les rainures 70 sont formées en exposant la seconde face principale à l'action d'un agent corrosif sur toutes les régions dénudées 82. Il y a lieu de 15 noter que les rainures ont une largeur suffisante pour couper à la fois la partie périphérique 60b de la jonction 60 et le bord de la jonction 66. A ce moment, les couches d'agent de passivation 72 peuvent être déposées sélectivement dans les rainures par des techniques connues. Par exemple, un verre 20 passivant peut être déposé sélectivement par électrophorèse dans les rainures, selon le procédé décrit dans la Demande de des Etats-Unis brevet/n° 782 093 du 9 décembre 1968 au nom de Sheldom, intitulée "Procédé de passivation de semiconducteurs et produit ainsi obtenu", le mémoire de cette demande de brevet aux Etats-25 Unis étant cité à titre de référence. Le passivant étant déposé dans les rainures, le matériau de masquage peut être entièrement retiré de la première face principale et éliminé sélectivement de la seconde face principale, pour permettre l'application des couches de contact 74, 76 et 78 par des 30 techniques classiques. Les ensembles semiconducteurs individuels peuvent être ensuite séparés de la plaquette par sciage ou traçage le long des passages 84 entre les couches de verre. La fig. 5 représente un ensemble semiconducteur 50 monté sur un dissipateur thermique 86 en un matériau électriquement 35 et thermiquement conducteur. La couche de contact 74 qui recouvre la première face principale du cristal semiconducteur unit effectivement celui-ci au dissipateur thermique, en rapport intime de conduction thermique et électrique. Le long de l'un de ses bords, le dissipateur thermique est muni d'un 40 conducteur de connexion 88 formé d'un seul tenant. Le long 70 16438 h 2044768 d'un bord non adjacent, le dissipateur thermique est muni d'une patte 90 comportant trou 92 pour faciliter le montage du composant semiconducteur et l'évacuation de là chaleur à partir du dissipateur thermique. La couche de contact 76 qui recouvre 5 3a troisième zone du cristal semiconducteur est connectée à une borne 94 par un fil volant 96. Un second fil volant 98 relie à une borne 100 la couche de contact 78 associée a la jdeuxième zone. Une enveloppe de matière plastique 102, sectionnée horizontalement dans le même plan que la surface inférieure du 10 dissipateur thermique, est représentée (en partie en traits discontinus) entourant le dissipateur thermique et les extrémités internes des conducteurs de connexion. L'enveloppe de matière plastique est de préférence en une résine synthétique dotée de propriétés diélectriques élevées, par exemple en 15 résines silicone, phénolique ou époxy. L'enveloppe de plastique ne sert pas seulement à protéger l'ensemble semiconducteur, mais aussi à monter les conducteurs de connexion 94 et 100 dans la direction voulue par rapport au dissipateur thermique. Le composant semiconducteur représenté sur la fig. 5 n'a 20 pas pour seule qualité de présenter des caractéristiques électriques remarquables : il possède également une structure qui permet de le fabriquer commodément. Si l'on compare l'ensemble semiconducteur 50 avec l'ensemble semiconducteur 1, un certain nombre d'avantages marqués ressortent manifestement. En compa-25 rant les fig. 2 et 4, on peut voir que le dessin de gravure par corrosion appliqué pour former les ensembles 50 laisse, à la suite de la gravure, une plaquette beaucoup plus résistante qu'en cas d'application du procédé usuel. Cela résulte du fait que la plaquette de la fig. 2 n'est jointe que par des régions 30 amincies au-dessous des rainures 35» Par contre, il est visible sur la fig. 4 que les passages de cette plaquette forment une matrice d'interconnexions non affaiblies qui conserve la rigidité et la résistance de la plaquette, même à la suite de la gravure, un autre facteur qui contribue à la résistance de la 35 plaquette d'après le procédé de l'invention réside dans le fait que les rainures ne sont formées que sur une seule face, de sorte que l'on évite le double effet d'affaiblissement de rainures alignées formées sur des faces principales opposées. Le procédé de l'invention offre encore un autre avantage mar-40 qué, aboutissant à une meilleure résistance de la plaquette et, 16438 12 2044768 par suite, à une moindre perte ou endommagement à la fabrication, en ce sens que les rainures 70 peuvent être très peu profondes, bien qu'elles ne soient formées que sur une seule face principale, étant donné que la partie périphérique 60b de 5 la jonction inférieure remonte pour couper la rainure. L'ensemble semiconducteur 50 offre également une supériorité par rapport à l'ensemble 1, par le fait que la couche de verre de passivation est protégée plus sûrement contre 1'endommagement. Alors que, pour former l'ensemble 1, deux couches de 0 verre doivent être sciées ou découpées par traçage sur toute la périphérie du cristal semiconducteur, ce qui s'accompagne d'un risque relativement élevé dEndommagement, le traçage ou le sciage pour séparer les ensembles 50 d'une plaquette est limité aux passages 84, ce qui supprime tout contact avec la 5 couche de verre de passivation. Par conséquent, le risque d'endommagement de la couche de verre de passivation est faible. Par ailleurs, on notera que la couche de passivation est située à une certaine distance en dedans du bord du cristal 51, ce qui réduit à un minimum le risque d'endommagement par chocs 0 mécaniques lors de la manipulation. Il en va rigoureusement à l'inverse dans l'ensemble 1 où deux couches de verre sont situées aux bords et sont supportées par une partie marginale, fragile et en porte-à-faux, du cristal. Une autre caractéristique importante réside dans le fait que, pour protéger les 5 deux jonctions de blocage du cristal, le verre n'a besoin d'être appliqué que sur une seule face principale. Outre les avantages mécaniques et de faûrication qu'il offre, l'ensemble 50 possède également des propriétés électriques nettement favorables en comparaison de l'ensemble 1. 0 La zone centrale, qui a une pliis grande épaisseur et une résistance propre plus élevée dans l'un et l'autre des- cristaux 2 et 51, est protégée contre l'exposition directe dans ce dernier cristal. Cela signifie que, quelle que soit l'intensité d'une tension qui est bloquée, la couche d'arrêt 5 ne prend à aucun moment contact avec un bord non passive du cristal. En conséquence, il ne se produit aucun affaiblissement des caractéristiques de blocage du cristal at oribuable à cette origine. En outre, on notera que même si une région métallisée est mise par inadvertance en contact avee le bord G scié ou tracé du cristal 51» cela ne peut pas avoir pour effet 16438 13 2044768 de court-circuiter la zone centrale, étant donné que la partie annulaire 58b de la première zone entoure complètement la zone centrale. Au cas où du métal prendrait contact par inadvertance avec la partie annulaire de la première zone, par exemple 5 au moment où la couche de contact 74 est unie au dissipateur thermique 86, on n'observerait aucun effet nuisible sur les performances électriques. De plus, il y a lieu de noter que la partie périphérique 60b de la jonction bO peut être formée de façon à couper la rainure 70 selon un angle aigu qui est un 10 angle positif. Alors que la tendance à la rupture de surface au niveau de la jonction 15 peut être aggravée par un angle négatif de biseautage, les caractéristiques de blocage de surface, dans la structure de l'invention, sont favorisées par le biseau positif, de sorte que le cristal 51 peut être, prédisposé 15 à .la rupture en avalanche plutôt qu'en surface. De ce qui précède, il ressort manifestement que l'ensemble semiconducteur 50 est supérieur, tant en ce qui concerne son comportement mécanique à la manipulation que ses caractéristiques électriques, à l'ensemole semiconducteur 1. Cependant, 20 ces avantages ne sont pas obtenus au prix de techniques de fabrication compliquées ou indésirables. Au lieu de cela, l'ensemble semiconducteur 50 peut être fabriqué par traitement en plaquette, encore plus facilement et commodément que l'ensemble semiconducteur 1. 25 Le reste du composant semiconducteur représenté sur la fig. 5 se prête également à des techniques de fabrication économiques. Initialement, le dissipateur thermique 86 et les conducteurs de connexion 94 et 100 peuvent être associés d'un seul tenant en une plaque de métal comportant de nombreux 30 dissipateurs thermiques et conducteurs de connexion semblables à distance latérale les uns des autres. Le montage des ensembles semiconducteurs 50 sur les dissipateurs thermiques peut être exécuté très rapidement, car il suffit d'un positionnement approximatif. Après que les fils volants ont été fixés, l'en-35 veloppe 102 peut être formée/pour1 cnacun^^s composants semiconducteurs qui doivent être fabriqués à partir d'une seule plaque de métal. Le dissipateur thermique et les conducteurs de connexion sont ensuite séparés par incision du reste de la plaque métallique pour former le composant fini. 40 L'invention a été décrite à propos du cas. particulier d'un 16438 14 2044768 redresseur commandé à semiconducteur, mais il est bien entendu qu'elle peut êure appliquée à des modèles différents de composants semiconducteurs. C'est ainsi qu'un thyristor commuté par des effets avalanche plutôt que par un signal de porte peut 5 être formé en supprimant simplement la couche de contact 78 de l'ensemble semiconducteur 50. Un antre exemple d'application de l'invention aux redresseurs est illustré par la fig. 6 qui représente un ensemble semiconducteur 150 formé d'un cristal semiconducteur 152. Le cristal comprend une zone centrale 154 10 qui peut être en un matériau à conductivité relativement faible de type H ou de type P, ou même en un semiconducteur intrinsèque. Il est prévu une première~zone 158, de forme semblable à la première zone 58, à cette exception que sa partie périphérique 158b diffère légèrement de la partie périphérique 58b 15 en ce qui concerne son profil interne. La première zone 158 peut être du type U ou du type P de conductivité et elle aura une résistivité inférieure a celle de la zone centrale, ainsi qu'une moindre épaisseur. La première zone et la zone centrale forment entre elles une jointure 160 semblable â la 20 jonction 60. Tel qu'il est ici utilisé, le terme "jointure" définit le lieu d'un changement relativement brusque des caractéristiques de conductivité. a l'interface de régions de conductivités de type HT et de type P, la jointure peut être une jonction redresseuse. Dans d'autres cas où la première 25 zone et la. zone centrale sont toutes deux du même type de conductivité ou lorsque la zone centrale est essentiellement intrinsèque, la jointure est formée par suite d'un changement relativement brusque ou par gradins successifs de la concentrations d'impuretés de dopage à cet endroit du cristal. Une 30 deuxième zone 162, qui peut être du type H ou du type P de conductivité, mais qui est choisie de telle sorte que son type de conductivité soit opposé à celui de la première zone, forme une jointure 166 avec la zone centrale. Une rainure marginale . circonférentielle 170 coupe les jointures 160 et 16b et con-35 tient une couche de passivation 172 qui recouvre ces jointures. Des couches de contact 174 et 178 revêtent la première et la seconde faces principales du cristal semiconducteur, en rapport ohmique avec la première et la deuxième zones respectivement • 40 La fig. 7 représente un ensemble semiconducteur 200 qui '0 16438 15 2044768 est généralement semblable à l'ensemble semiconducteur 50, mais présente une disposition quelque peu modifiée pour la passivation des jonctions. Les zones 256, 258, 262 et 264-, ainsi que les jonctions 260, 266 et 268 sont semblables aux zones et aux 5 jonctions de la fig. 3 désignées par les mêmes numéros de référence dépourvus du préfixe 2. lie bord périphérique incliné 270 du cristal 251 diffère notablement de la rainure 35 Les fig. 8 à 10 inclusivement illustrent les possibilités d'application de l'invention à un thyristor à commande par gâchette ou ensemble triac 300. L'ensemble semiconducteur 300 comporte une première couche 302 et une couche de porte ou gâchette 304, qui sont à distante latérale l'une de l'autre 40 et ont le'même type de conductivité. La première couche et la 70 16438 Î6 2044768 couche de porte forment l'une et l'autre des jonctions avec une deuxième couche 306 de type de conductivité opposé. Une couche centrale 308 et une couche émetteur 312 ont le même type de conductivité que les couches 302 et 304» tandis qu'une 5 quatrième couche 310 est du même type de conductivité que la couche 306. Il est donc visible que, dans un plan de coupe passant par la région de la première couche, l'élément semiconducteur peut comprendre une séquence P-ÏÏ-P-ÏT ou ÎT-P-ÎT-P de couches, sauf au niveau d'une petite région 306A où la 10 deuxième couehe 306 se prolonge vers le haut à travers la première couehe 302 et où. il n'existe qu'une succession de. trois couches. Il est également visible que, dans un plan passant par la couche de porte 304, l'élément peut contenir une séquence P-ÏÏ-P-ÎJ-P ou ÏÏ-P-U-P-IT de couches. Une couche de 15 contact 314 recouvre la surface délimitée par les lignes discontinues 316 au niveau de l'une des faces principales, tandis qu'une seconde couche de contact 318 recouvre en totalité la face principale opposée du cristal. On notera que le premier-et le second ensembles de connexion recouvrent l'un et l'autre 20 à la fois des régions de type P et de type ïf. Une couche de contact de porte (non représentée) recouvre la surface 322 qui surmonte primitivement une partie de la couche de porte 304. Une petite partie de la surface de la couehe de contact de porte recouvre une région 324 qui fait partie d'une région 25 326 un peu plus grande de la couehe 306. La connexion superficielle entre la région 326 et la partie principale de la couche s'effectue par une minee partie de connexion indirecte 328. H est visible que la partie de connexion 328 est minee à cause du faible écart entre la première couche et la couehe 30 de porte et à cause d'une partie 330 en forme de doigt saillant, associée à la première couche. Etant donné que la couche 306 est à la fois sous-jacente à la première couche et à la couche de porte, la partie 326 ne dépend pas de la partie de connexion 328 pour son interconnexion éleetrique avec la par-35 tie principale de la couche 306 : cette partie de connexion a plutôt pour rôle principal de simplement séparer électriquement la couche de porte et la première couche. L'ensemble triae 300 est muni d'un bord périphérique incliné 370 qui coupe les jonctions 366 et 360 formées à 40 l'interface de la couche centrale avec la deuxième et la qua 16438 17 2044768 trième couches respectivement. On notera, que la jonction 360 comporte une partie centrale 3b0a et une partie périphérique 360b qui remonte en pente pour rejoindre l'intersection avec le bord incliné. Une couche de passivation 372 recouvre le 5 bord incliné et est en contact intime avec la périphérie des jonctions 366 et 360. Etant donné que ce sont les jonctions qui sont nécessaires pour cloquer la tension dans un1'triae, il est visible que la situation de la couche de passivation améliore l'aptitude de l'ensemble 300 à bloquer la tension. 10 Les caractéristiques fondamentales des triacs ont été largement étudiées dans de nombreux brevets et publications, y compris le scr Manual , 4ème édition, publié en 1967 par la General iilectric Company. Il parait aonc inutile de décrire en détail les caractéristiques de fonctionnement de 11 ensemble 15 semiconducteur 300 et il suffira de noter la contribution de certaines caractéristiques saillantes. La surface 306A associée à l'ensemble semiconducteur 300 constitue un trajet de passage du courant parallèle à la porte à travers le cristal semiconducteur et réduit l'aptitude du cristal semiconducteur 20 à passer dans le mode à conductivité élevée en réponse à des impulsions transitoires de courant ou de tension. La surface de contact 324 entre l'ensemble de liaison de porte et la deuxième couche 306 permet à un signal de porte plus falDie de faire passer l'ensemole semiconducteur 300 dans son mode 25 de conduction élevée, lorsque la jonction entre la couche de porte et la couche 306 est polarisée en sens inverse. La surface 324 est située à quelque distance de la partie principale de la couche 306 pour éviter que la couche 306 entière soit amenée au potentiel de la porte. 30 Les avantages de l'ensemble semiconducteur 300 sont analogues à ceux qui ont été mentionnés ci-dessus à propos de l'ensemble semiconducteur 200. Au lieu de disposer la couche de passivation sur un bord incliné, il pourrait être envisagé de former l'ensemble semiconducteur 300 en disposant le verre 35 dans une rainure située a distance a'un oord, de même que dans l'ensemble semiconducteur 50» Bien que les modèles préférés d'ensembles semiconducteurs formés selon l'invention aient été décrits à propos d'un composant semiconducteur donné à titre d'exemple et représenté 40 sur la fig. 5» il est bien entendu que ces ensembles semicon- 16438 18 2044768 ducteurs peuvent être largement appliqués à d'autres types dé composants semiconducteurs. On notera que les vues en coupe verticale des ensembles semiconducteurs ont un caractère quelque peu schématique, leur épaisseur étant fortement exagérée 5 par rapport a leur largeur, étant donné que les cristaux ' semiconducteurs sont ordinairement très minces. En tout cas, la distance entre l'intersection de la partie périphérique d'une jointure ou jonction avec une .rainure et l'intersection d'une autre jonction ou jointure avec la même rainure est, de 10 préférence, supérieure à la distance entre la partie centrale de la premiere jonction ou jointure et l'autre jonction ou jointure, mesurée dans une direction perpendiculaire aux faces principales. Ce rapport est en général souhaitable pour permettre une rupture préférentielle de la jonction ou jointure 15 sur toute l'étendue de sa partie centrale interne. Bien qu'au cours de la description de l'invention, il ait été particulièrement question de verre de passivation, il est bien entendu que tout agent classique de passivation des jonctions peut être utilisé. 20 Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs, déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 16438 19 2044768 SiïSSSKMi2I§ 1.- Elément combiné comprenant : un cristal semiconducteur présentant une première et -une seconde faces principales, constitué par une zone centrale située entre les faces prin-5 cipales et à distance de celles-ci, une première et une deuxième zones situées entre la zone centrale et la première et la seconde faces principales respectivement, ayant des caractéristiques de conductivité qui diffèrent de celle de la zone centrale, laquelle présente une plus grande largeur et 10 une résistance propre plus élevée que l'une et l'autre de la première et de la deuxième zones, la zone centrale formant une premiere et une deuxieme jointures avec la premiere et la deuxième zones respectivement, et la première jointure comportant une partie centrale et une partie périphérique qui s'éloi- 15 gne de la première face principale en direction de la seconde face principale; et des moyens de passivation diélectrique associés au cristal semiconducteur, coupant la partie périphérique de la premiere jointure en un point pius éloigné de la première face principale que la partie centrale. 20 2.- Elément combiné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le cristal comporte une rainure à distance de son "bord extérieur, rainure qui coupe la partie périphérique de la première jonction, les moyens de passivation étant en rapport avec cette rainure. 25 3.- Elément combiné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le cristal comporte un bord périphérique en pente à partir de la seconde face principale et coupant la partie périphérique de la première jonction, les moyens de passivation étant en rapport avec ce bord périphérique en pente. 30 4.- Elément combiné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première et la deuxième zones ont des types de conductivité opposés. 5.- Elément combiné selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première jonction présente un biseau positif 35 au niveau de l'intersection de son bord avec la rainure. 6.- Elément combiné selon la revendication 3» caractérisé par le fait que la partie périphérique de la première jonction forme un biseau positif au niveau de l'intersection de son bord avec le bord en pente. 40 7«- Plaquette cristalline 3emiconductrice contenant un grand 70 16438 20 2044768 nombre de cristaux semiconducteurs auxquels sont associés des moyens de passivation diélectrique selon la revendication 1, ces cristaux étant reliés par des couloirs formés d'un seul tenant, s1étendant entre la première et la seconde faces prin-5 cipales et ayant un type de conductivité qui correspond à celui de la première zone. 8.- Elément combiné comprenant : un cristal semiconducteur présentant une première et une seconde faces principales, constitué par une zone centrale située entre les faces prin- 10 cipales et à distance de celles-ci, ayant vin premier type de conduetivité, une première et une deuxième zones situées entre la zone centrale et la première et la seconde faces principales respectivement, leur type de conductivité étant opposé à celui de la zone centrale, laquelle présente une épaisseur 15 plus grande et une résistance propre plus élevée que l'une et ' l'autre de la première et de la deuxième zones, la zone centrale formant une première jonction avec la première zone et une deuxième jonction avec la deuxième zone, et la première jonction comportant une partie centrale et une partie périphé- 20 rique qui s'éloigne de la première face principale en direction de la seconde face principale? et un passivant diélectrique de jonctions, en rapport avec le eristal semiconducteur, comportant des moyens qui coupent la partie périphérique de la première jonction en un point plus éloigné de la première 25 face principale que la partie à surface plane de cette jonetion. 9.- Elément combiné selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le cristal contient une rainure à distance de son bord extérieur, coupant la partie périphérique de la première jonction, les moyens passivants étant en rapport avec la 30 rainure. 10.- Elément combiné selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le cristal comporte un bord périphérique en pente à partir de la seconde face principale et coupant la partie périphérique de la première jonction, les moyens passivants 35 étant en rapport avec ce bord périphérique en pente. 11.- Elément combiné selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le cristal est un élément de thyristor et comprend une troisième zone au niveau de la seconde face principale, coopérant avec la deuxième zone pour former une troisième 40 jonction. 16438 21 2044768 12.- Elément combiné selon la revendication 8, caractérisé par lé fait que le cristal contient une rainure à distance en dedans de son bord, coupant les première et deuxième jonctions et formant un angle de biseautage positif avec celles-ci, les 5 moyens passivants étant en rapport avec la rainure et recouvrant les jonctions. 13»- Elément combiné selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le cristal comporte un bord périphérique en-pente à partir de la seconde face principale, coupant la partie 10 périphérique de la première jonction et la deuxième jonction en formant un angle de biseautage positif avec celles-ci, les moyens passivants étant en rapport avec ce bord en pente et recouvrant les jonctions. 14.- Elément combiné selon la revendication 8, comprenant en 15 outre un dissipateur thermique et des moyens unissant la première face principale du cristal et le dissipateur thermique en rapports de conduction thermique. 15.- Composant semiconducteur comprenant : un dissipateur thermique en un matériau conducteur de la chaleur} un cristal 20 semiconducteur présentant une première et une seconde faces principales, constitué par une zone centrale située entre ces faces principales et à distance de celles-ci, une première et une deuxième zones situées entre la zone centrale et, respectivement, la première et la seconde faces principales, ayant 25 des caractéristiques de conductivité différentes de celle de la zone centrale, laquelle présente une plus grande largeur et une résistance propre plus élevée que l'une et l'autre des première et deuxième zones, la zone centrale formant une premiere et une deuxième jointures avec les première et deuxième 30 zones respectivement, et la première jointure présentant une partie centrale et une partie périphérique qui s'éloigne de la première face principale en direction de la seconde face principale; des moyens unissant la première face principale dans sa totalité au dissipateur thermique, en rapport de con-35 duction thermique, et assurant une interconnexion électriquement conductrice avec la première face principale; des moyens assurant une connexion électriquement conductrice à la seconde face principale; des moyens de passivation diélectrique associés au cristal semiconducteur', coupant la partie périphérique 40 de la première jointure en un point plus éloigné de la première 16438 22 2044768 face principale que la partie centrale de cette jointure; et des moyens diélectriques de protection qui enveloppent le cristal et une partie du dissipateur thermique.