Brevet FR2020901A1 — publié le 19700717

i 2020901' L'invention concerne un procédé pour fabriquer un composant à semiconducteurs, comportant une pastille de silicium, sur une face plane de laquelle se trouvent au moins deux zones de types de conductivité différente, et un support mé-6 tallique, notamment en tungstène ou en molybdène, fixé à ladite face. Il est connu de fixer un corps en molybdène sur une face plane d'une pastille de silicium» sur laquelle ne se trouve par exemple qu'une seule zone conductrice du type p, en plaçant 10 entre la pastille de silicium et le corps en molybdène une feuille d'aluminium, et en chauffant cet ensemble à une température d'alliage, qui est supérieure à"la température entectique de l'alliage du silicium et de l'aluminium. La mise en oeuvre de ce procédé rencontre cependant des difficultés lorsqu'on veut 15 fixer un support métallique sur une face plane d'une pastille de silicium comportant au moins deux zones de types de conductivité différents. Pendant le processus d'alliage, une couche superficielle d'une certaine épaisseur fond sur la face plane de la pastille de silicium en -formant une masse fondue d'alliage 20 de silicium et d'aluminium. Pendant le refroidissement qui suit le processus d'alliage, une partie du silicium de la couche superficielle fondue sur la pastille de silicium recristallise à nouveau. La zone de recristallisation ainsi obtenue dans la pastille de silicium contient encore relativement beaucoup 25 d'aluminium et possède donc une forte conductivité du type p. Normalement, cette zone de recristallisation située sur la face plane de la pastille de silicium n'est pas un inconvénient, mais plutôt un avantage lorsqu'on n'est effectivement en présence que d'une seule zone conductrice du type p. Mais si une ou 30 plusieurs zones conductrices du type n sont présentées» la zone de recristallisation atteint au moins une partie de cette zone conductrice de type n. Cette partie primitivement conductrice du type n est dopée, et présente une conductivité du type p. Une jonction p-n indésirable s'est donc formée dans la zone 35 à l'origine purement du type n. Si les zones conductrices du type n présentes primitivement sur la face plane du corps en silicium sont relativement minces, il peut arriver qu'elles soient atteintes complètement par la zone de recristallisation après la fixation 40 par alliage du support métallique, et qu'elles soient dopées 69 35218 2 2020901 par une substance dopante produisant une conductivité du type p. Le procédé selon l'invention permet de supprimer ces difficultés, et il est caractérisé par le fait que l'on recouvre la face plane du disque comportant des zones de types de conduc-5 tivités différents, avec une pellicule d'aluminium, et la face de fixation du support avec un alliage de silicium et d'aluminium, que l'on met ensuite la face plane du disque de silicium et la face de fixation du support en contact l'une avec l'autre et que l'on chauffe enfin le disque de silicium et le support 10 à une température au moins égale à la température entectique de l'alliage de silicium et d'aluminium, et atteignant au plus 600 C°. Il est avantageux de déposer en supplément une couche de silicium sur la pellicule d'alliage de silicium-aluminium placée sur le support. 15 A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé un mode d'exécution du procédé suivant 1'invention. La figure 1 est une coupe d'un composant à semiconducteurs conforme à l'invention. 20 La figure 2 est la vue en plan d'une face plane de la pastille de silicium constituant le composant à semiconducteurs de la figure 1. La figure 3 est la vue en plan de l'autre face plane de la pastille de silicium. 25 Là figure 4 est une coupe d'un moule pour alliage, servant à la fabrication du composant à semiconducteurs. Sur la figure 1, on a représenté un thyristor bidirectionnel (Triac) constitué par un corps en silicium 2 en forme de pastille, sur la face inférieure duquel est fixé un support 3 30 en tungstène ou en molybdène. Le corps en silicium 2 comporte une série de trois zones 4, 5 et 6, qui ont des types de conductivité alternativement oppçsés. La zone interaédiaire 5 a par exemple une conductivité du type n, alors que les. deux autres zones 4 et 6 ont une conductivité,du type p. Sur la face plane 35 supérieure du corps 2 en silicium, une zone conductrice 7 du type n qui a la forme d'un demi-anneau- est insérée dans la zone conductrice 4 du type p. Cette zone conductrice. 7 du, type n est pourvue d'une électrode de contact 0, qui a également la forme d'un demi-anneau, comme cela ressort sur la figure 2. 40 Une autre électrode de contact 10, en forme de demi-anneau, * B/\b ORIGINAL ■ 69 J5218 "" 2M0901 f OPO$l0£disposée, sur la même face plane, sur la zone conductrice 4 'du type-p de sorte qu'elle constitue avec l'électrode de contact ' ÎJ^ t?im'anneau coupé radialement eti deux parties. Dans des évi- ?r> - .tonu ^i^-emefvès 2a et 10a de ce dernier se trouvent de petites élec- "" 5" " troaés de contact 11 et 12 en forme de rondelles. Une zone ' ' coSàuctrice 13 du type n, qui est également insérée dans la - -■» •• -v cï f ~'tcï r ' - *" zotte conductrice 4 du type p, a été déposée avant la.plus petite -j t i.b électrode de contact 12, située dans l'évidement 10a de l'élec- v « % * !- f , rt !H V rp» ' trodè de contact 10. 10 Deux zones conductrices 14 et 15 du type n sont - - : » - f;r f j "4" noyées, sur l'autre face plane, dans la zone conductrice 6 du 'type' p. La zone conductrice 14 du type n a la forme d'un demi-àiinëâu, et elle est décalée d'un angle de 130° par rapport à la zone conductrice 7 du type n située sur la face plane supérieure 15 comme cela ressort sur la figure 3. La zone conductrice 15 du type n a la forme d'une rondelle, et elle est placée à l'intérieur de l'évidement L4a de la zone 14, au centre de la face plane. La face plane du corps en silicium 2, comportant les 20 zones 6, 14 et 15, est également pourvue d'une pellicule 9 d'aluminium non représentée sur la figure 3. Sur cette face plane est fixé un corps en molybdène 3 en forme de disque, dont la face de fixation est munie d'une feuille 16 d'un alliage d'aluminium et de silicium. 25 Les zones conductrices 14 et 15 du type n peuvent être réalisées avantageusement par une diffusion de phosphore par exemple à travers un masque. A cet effet, le corps en silicium,' déjà muni de la série de zones 4, 5 et 6, est chauffé dans de la vapeur d'eau à environ 900 €CT. Il se forme alors à la 30 surface du corps en silicium 2, une pellicule d'oxyde, qui est • imperméable pour le phosphore. Une couche de laque d'asphalte est déposée sur la pellicule d'oxyde en dehors des endroits où devront être situées.les zones 14 et 15. Puis le corps en silicium 2 est attaqué par de l'acide fluorhydrique de sorte que la 35 - pellicule d'oxyde est enlevée aux endroits qui ne sont pas pro- • tégés par la laque d'asphalte. Après l'enlèvement de la pelli-culè'de laque, du phosphore est diffusé de façon usuelle en formant lès zones 14 et 15 dans le corps en silicium 2. Puis» la pellicule d'oxyde restante est enlevée par corrosion dans 40 l'àdide fluorhydrique. Des feuilles de forme appropriée sont 69 35218 2020901 ensuite fixées par -alliage pour former les électrodes- de contact C, 10, 11, et 12. .ainsi que les zones de 'recristallisation 7 et 13 sur l'autre face plane du corps semiconducteur. 2. Les feuilles, à partir desquelles sont fomées les électrodes de contact C et ' 5 12, contiennent par exemple de l'antimoine. Puis on dépose de 1 'aluminium, par vaporisation sur la .face plane, du corps en silicium 2, en forme de pastille comportant les zones 14 et 15. L'épaisseur de la couche d'aluminium déposée par vaporisation est avantageusement comprise entre .10 et 40 jll . Elle a de pré-10 férence pour valeur 30 ji. '' -• Il convient que la température de la pastille de silicium ne dépasse pas la température entectique de l'alliage de silicium et d'aluminium (environ 577 C°) lorsque la couche d'aluminium est déposée sur la face plane de la pastille. Il 15 est avantageux de maintenir la pastille de silicium à la température ambiante (environ 20 C°). Une pellicule 16 d'un alliage de silicium et d'aluminium est déposée sur la face de fixation 3a du support métallique 3. Cela peut être réalisé par exemple dans une enceinte à 20 vide poussé, dans laquelle se trouvent le support 3 et un petit récipient de tungstène, contenant de l'aluminium et du silicium. Ce récipient est maintenu à une température allant de 1100 à 1200 C° et le support 3 est maintenu à une température allant de 700 à GOO C°, de préférence à 720 C°. L'épaisseur de la 25 pellicule 16 d'alliage de silicium et d'aluminium est comprise environ entre 30 et 80 ju ., et a de préférence pour valeur 40 /i. Sur la face de fixation du support, on peut aussi fixer au lieu de cela, line feuille d'un alliage de silicium et d'aluminium existant dans le commerce sous l'appellation / 4 30 "Silumin", dans un moule rempli de graphite pulvérulent, à une température de 720 C° environ. Cette feuille a également une épaisseur de 30 à 80JU, 40ju de préférence. "Elle est constituée par 87% d'aluminium et 13%. de ...silicium, en poids. Puis, comme le montre la figure 4, le- corps.; en silicium 2, dont une face ! 35 plane munie de la couche d ' aluminium 9, est placé dans un moule pour alliage 17, sur la face de fixation, munie de la pellicule d'alliage de silicium et d'aluminium 16, du support 3, qui est centré au moyen d'un anneau en graphite 18. Le moule 17 est alors rempli de graphite pulvérulent 19 et est recouvert par 40 un couvercle 20» Le moule 17 est ensuite chauffé dans un four f , - COP^f 69 35218 2020901 à vide poussé, a une température au moins égale à la température entectique (577 C°) de l'alliage de silicium et d'aluminium, et atteignant au plus 60C C°, de préférence à 5^5 C°. De cette façon, la pellicule d'aluminium placée sur le corps de silicium 2 5 et la pellicule d'alliage de silicium et d'aluminium placée sur le support 3, croissent. Ainsi pratiquement aucune parcelle de silicium du corps 2 n'est fondue, ni recristallisée lors d'un refroidissement ultérieur, de sorte que le dopage du type n est maintenu dans les zones 14 et 15, et qu'aucune.jonction p-n indé-10 sirable rie se'forme. . • Pendant le chauffage dans le four pour alliage, un siliciure du métal du support 3 peut se former .à partir du silicium de la pellicule d'alliage de siliciim et d'aluminium placée sur le support 3. Dans le cas du molybdène, un silicium de tno-15 lybdène (MoSir) peut par exemple se former. Pour éviter que le silicium du corps 2 ne soit fondu en compensation du silicium utilisé pour la formation du siliciure, il peut être avantageux, avant de fixer le support 3 sur le corps en silicium 2, de déposer en supplément par vaporisation une autre pellicule de sili-20 cium sur la pellicule d'alliage de silicium et d'aluminium 16. On peut réaliser également cela dans une enceinte à vide poussé. L'épaisseur de cette pellicule de silicium peut être comprise entre C,5 à 2 ^u. Il est avantageux de choisir une épaisseur de 1 yi. 25 II est avantageux de munir les zones conductrices 14 et 15, du type n, situées sur la face plane du.corps en silicium 2, d'une couche d'un donneur avant de déposer la couche d'aluminium 9. Cette couche d'un donneur peut avoir une épaisseur de 1 à 2 ja et être déposée de façon appropriée sur les 30 zones 14 et 15. On abaisse ainsi encore le risque de dopage de parties des zones 14 et 15, par de l'aluminium. L'antimoine convient particulièrement comme donneur, car il est plus aisément soluble dans le silicium que l'aluminium. 69 35218 d 202O9OÎ REVEND I C AT IONS 1. - Procédé pour fabriquer un composant à semiconducteurs, comportant une pastille de silicium, sur une face plane de laquelle se trouvent au moins deux zones de types de 5 conductivité différente, et un support métallique, notamment en tungstène ou en molybdène, fixé à ladite face, caractérisé par le fait que l'on recouvre la face plane du disque comportant des zones de types de conductivité différente, avec une pellicule d'aluminium, et la face de fixation du support avec 10 un alliage de silicium et d'aluminium, que l'on met ensuite la face plane du disque de silicium et la face de fixation du support en contact l'une avec l'autre et, que l'on chauffe enfin le disque de silicium et le support à une température au moins égale à la température entectique de l'alliage de silicium et 15 d'aluminium, et atteignant au plus 600 C°. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fixe une feuille d'un alliage de silicium et d'aluminium, par alliage, sur la face de fixation du support. 20 3. - Procédé suivant la revendication 1, carac térisé par le fait que l'on dépose une couche de silicium en supplément sur la pellicule d'alliage de silicium et d'aluminium, placée sur le support. 4. - Procédé suivant la revendication 1, carac-25 térisé par le fait que l'on munit les zones conductrices du type n, qui sont situées sur la face plane de la pastille de silicium, comportant les zones de types de conductivité différente, d'une pellicule superficielle d'un donneur, notamment d'antimoine, avant le dépôt de la pellicule d'aluminium.