Brevet FR2058408A1 — publié le 19710528

L'invention concerne un procédé permettant de réaliser commodément et efficacement des cristaux ou plaquettes de silicium pour dispositifs semiconducteurs se prêtant à un traitement simultané de nombreuses plaquettes dans une seule lamelle cristalline et à l'obten-5 tion de plaquettes distinctes possédant des caractéristiques de blocage de tension améliorées. On sait maintenant très bien-comment fabriquer des dispositifs semiconducteurs capables d'arrêter ou bloquer des différences de tension électrique extrêmement élevées appliquées à leurs bornes» Mal-10 heureusement, les agencements structuraux qui permettent d'aboutir aux caractéristiques électriques les plus avantageuses se sont trouvées largement limitées, en ce qui concerne leurs possibilités d'application, à des techniques de fabrication exigeant que chaque cristal (ou plaquette) semiconducteur à incorporer à un dispositif semi-15 conducteur soit séparément traité et manipulé- En raison de la concurrence*très active dans l'industrie des semiconducteurs, concurrence qui oblige à abaisser le plus possible les prix de revient, il a été mis au point des techniques de fabrication permettant de traiter simultanément des cristaux ou plaquettes 20 pour un grand nombre de dispositifs semiconducteurs pendant qu'ils se trouvent encore associés à l'intérieur d'un seul et même grand disque cristallin en forme de lamelle, le traitement portant sur de telles lamelles a permis d'abaisser considérablement le prix de revient unitaire des cristaux semiconducteurs, et par conséquent le 25 prix de revient des dispositifs semiconducteurs- Toutefois, les avantages de la manipulation en grandes séries de plaquettes semi-conductrices ne sont obtenus qu'en acceptant des caractéristiques électriques de fonctionnement d'un niveau relativement bas et en se résignant à la nécessité d'importants pourcentages de mise au rebut 30 de dispositifs semiconducteurs complètement élaborés par suite de dommages causés à des cristaux semiconducteurs en cours de fabrication. Par exemple, bien que l'on sache fabriquer individuellement des plaquettes du type thyristor à quatre couches et trois jonctions capables de fournir d'une manière fiable (c'est-à-dire en toute sé-35 curité) des dispositifs semiconducteurs pouvant bloquer des potentiels appliqués à leurs bornes bien supérieurs à 1000 volts, des thy-ristors comportant des cristaux semiconducteurs formés et traités en grande série présentent typiquement des caractéristiques de blocage de tension bien inférieures à 400 volts* Ceci ne constitue pas un 40 inconvénient grave en vue d'applications qui peuvent accepter de bas 70 30642 2 2058408 ses caractéristiques de "blocage de tension, mais il va de soi que le domaine d'applications de tels dispositifs se trouve limité par ce paramètre. En outre, un nombre considérable de dispositifs semiconducteurs produits par de telles techniques de manipulation en 5 grandes séries doit être mis ou rebut ou classé dans des catégories inférieures parce qu'ils n'atteignant même pas ces caractéristiques de fonctionnement modestes en raison de dommages mécaniques survenus en cours de traitement et de montage» Un but de l'invention est de réaliser un procédé permettant de 10 fabriquer simultanément des plaquettes de silicium à partir d'une seule lamelle de silicium qu'il est possible de traiter sans l'endommager, les plaquettes étant avec précision chanfreinées, passivées et les sites de jonction y étant localisés également avec précision, le résultat étant une amélioration des caractéristiques de blocage 15 de tension j en outre, le traitement aboutissant à l'obtention de plusieurs paramètres de la plaquette élémentaire est conduit d'une manière rigoureuse permettant d'abréger les temps de traitement et d'abaisser les prix de revient par suite du caractère rationnel des opérations. 20 Le but sus-spécifié et encore d'autres buts de l'invention sont atteints par mise en oeuvre d'un procédé qui, selon un premier aspect de l'invention, pour former un dispositif semiconducteur possédant des caractéristiques améliorées de blocage de tension, consiste essentiellement à déposer par épitaxie, sur un cristal de silici-25 um comportant une première zone d'un premier type de conductivité, une deuxième zone d'un deuxième type de conductivité, opposé au premier, ayant une résistivité plus faible que celle de la première zone pour former une jonction initialement située entre les zones. U-ne portion de la première zone adjacente à la deuxième zone est con-30 vertie en le deuxième type de conductivité, ce qui a pour effet de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie» Du bioxyde de silicium se trouve créé par un traitement approprié sur la surface du cristal de silicium à son intersection avec la jonction dans la première zone. 35 Les opérations élémentaires de conversion du type de conductivité d1 une portion de la première zone et de formation de bioxyde de silicium sont effectuées simultanément et d'une manière réglée et en interrelation par chauffage du cristal de silicium dans une "atmosphère oxydante. 40 Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'in 70 30642 3 2058408 vention, on peut former, sur une surface du cristal de silicium, une région qui soit le siège de contraintes- Par chauffage du cristal pour former une couche de passivation et pour déplacer la jonction jusque dans la première zone, il se forme, dans la région soumise à 5 des contraintes, des dislocations cristallines qui agissent à la manière de pièges pour des impuretés à diffusion rapide telles que le fer. Line suppression des régions qui sont le siège de contraintes à partir du cristal de silicium enlève donc les impuretés ainsi piégées et contribue à une amélioration des caractéristiques de blocage 10 de tension. Quand on met en oeuvre le procédé selon l'invention pour former de multiples plaquettes à partir d'une seule lamelle de silicium, la lamelle peut être creusée de rainures, par exemple par attaque, au travers de la première zone jusqu'à une profondeur proche de la deu-15 xième zone pour séparer au moins une majeure portion de la première zone en secteurs. Par chauffage dans une atmosphère oxydante, du bioxyde de silicium peut ensuite être déposée sur les surfaces creusées de rainures de la lamelle, et cette lamelle peut être subdivisée au travers de portions de la deuxième zone se trouvant au-dessous 20 des rainures en régions constituant des éléments cristallins de silicium ou plaquettes séparément utilisables, chacune de ces plaquettes comportant un secteur de la première zone. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-anne-25 xés, lesquels complément et dessins concernent différents modes de réalisation de l'invention choisis à titre d'exemples non limitatifs et sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. Les fig« la à 1e inclusivement, de ces dessins, représentent schématiquement en coupe, à une échelle agrandie, des détails illus-30 trant divers stades de la fabrication d'une diode en semiconducteur au silicium selon l'invention, la fig. 1a montrant une lamelle cristalline en silicium formée d'une première zone, la fig- 1b montrant la lamelle cristalline en silicium avec une deuxième zone formée par épitaxie sur la première, la fig. 1c montrant la lamelle en silicium 35 avec la première zone creusée de rainures et la deuxième soumise à des contraintes, la fig. 1d montrant la lamelle en silicium après un chauffage, avec l'emplacement de la jonction ayant subi un déplacement à partir de l'interface entre les zones et une couche d'oxyde recouvrant les surfaces du cristal, et la fig- 1e, représentant plu-40 sieurs cristaux de silicium séparément utilisables comme diodes avec 70 30642 4 2053408 une métallisation pour contacts sur des plaquettes en silicium résultant d'une fragmentation de la lamelle. Les fig- 2a à 2es inclusivement, enfin, représentent semblable-ment aux fig. 1a à 1e divers stades de la fabrication d'un thyristor 5 au silicium du type redresseur commandé selon l'invention. Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on part d'une lamelle cristalline en silicium dont le type de conductivité peut être soit P, soit N. Lorsqu'on désire former de nombreuses plaquettes séparément utilisables à partir d'une seule lamelle, la 10 lamelle est typiquement de grand diamètre par rapport à son épaisseur. Par exemple, des lamelles en silicium produites par le traitement en zone flottante mesurent typiquement de 25 à 50 mm de diamètre et de 0,1 à 0,25 mm d'épaisseur ou bien, autrement dit, les rapports du diamètre à l'épaisseur pour ces lamelles est compris en-15 tre 100:1 et 500:1. De telles minces lamelles en silicium sont très fragiles et, si on ne les manipule pas soigneusement lors de leur traitement -par mise en oeuvre de techniques classique?, elles peuvent se trouver mécaniquement endommagées. Sur la fig. 1a, une portion d'une lamelle 1 à utiliser comme sous-couche initiale est schémati-20 quement représentée en coupe, à une échelle très fortement grossie. L'invention est applicable d'une manière particulièrement avantageuse au traitement de minces lamelles de grand diamètre, étant donné que tout d'abord on dépose sur une majeure surface de la lameL-le une couche additionnelle de silicium dont le type de conductivité 25 est différent de celui de la conductivité de la sous-couche et qui est plus fortement dopée par des atomes d'impuretés, de sorte que sa résistivité est inférieure- Ceci est réalisable par mise en oeuvre d'une technique de formation de dépôt par épitaxie classique- La couche ainsi déposée par épitaxie constitue une jonction avec la 30 sous-couche à leur interface. Si on considère la fig. 1b, on peut constater que la sous-couche 1 constitue une première zone d'un premier type de conductivité tandis qu'une couche 2 formée par épitaxie constitue une deuxième zone d'un deuxième type de conductivité, opposé au premier. L'interface 3 entre les zones constitue une jonction. 35 L'avantage de la formation d'un dépôt par épitaxie pour constituer la couche 2 réside dans le fait que l'on dispose ainsi d'une technique permettant d'accroître très rapidement l'épaisseur et par conséquent la résistance mécanique de la lamelle tout en établissant en même temps une jonction bien située à l'intérieur du cristal de si-40 licium. 70 30642 5 2053408 Si on admet que la sous-couche 1 a une épaisseur comparable à celle des minces lamelles typiques (c'est-à-dire une épaisseur de 0,1 à 0,25 mm), on obtient rapidement par épitaxie une profondeur de jonction qui exigerait, par mise en oeuvre des techniques classiques 5 par diffusion, de nombreuses heures. Il ne faut pas perdre de vue que, puisque la sous-couche de la lamelle à utiliser au début de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est dès ce début mécaniquement renforcée par l'addition d'une couche déposée par épitaxie, la sous-couche peut être notablement plus mince que. celle pratique-10 ment utilisable lors de la mise en oeuvre des techniques classiques. lorsqu'on désire subdiviser ultérieurement le cristal de silicium en plusieurs cristaux plus petits, ou plaquettes de silicium, distincts et séparément utilisables, il est désirable de creuser des rainures dans le cristal de silicium au travers de la première zone 15 ou sous-couche de façon telle qu'une rainure s'étende jusqu'en un point proche de l'interface 3 établie entre les première et deuxième zones- un avantage incontestable de l'invention réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire que les rainures intersectent ou passent au travers de l'interface entre les deux zones- Ceci évite l'incon-20 vénient d'affaiblir structuralement la deuxième zone et de risquer plus facilement d'endommager mécaniquement le cristal de silicium au cours des manipulations ultérieures- Au contraire, la deuxième zone reste complètement non-affaiblie du fait de l'établissement des rainures - 25 Les rainures peuvent être formées selon un dessin quelconque et de toute manière classique- Pour réaliser une utilisation maximum du silicium, les rainures sont typiquement formées par l'établissement de rainures rectilignes parallèles s'intersectant perpendiculairement de façon à constituer une sorte de grille- D'autres dessins 30 de systèmes de rainures tels que des rainures annulaires tangentiel-lement disposées, des rainures hexagonales, etc., sont possibles-Les rainures peuvent être formées mécaniquement par abrasion à la pierre ou à la meule, mais elles sont de préférence formées par attaque chimique. Des rainures formées par attaque chimique sont parti-35 culièrement avantageuses car elles permettent l'établissement de chanfreins positifs décrits plus en détails ci-après- Sur la fig-1_ç, la première zone du cristal de silicium est représentée creusée de plusieurs rainures 4 formées par attaque chimique. Sur la fig- 1c, la couche formée par épitaxie ou deuxième zone 40 est représentée pourvue d'une région 5 qui est le siège de contrain 70 30642 6 205340Ô tes et a pour but de constituer une source de pièges pour impuretés à diffusion rapide telles que du fer- Il suffit que la région 5 s' étende sur une très faible distance vers l'intérieur du silicium, et typiquement son épaisseur n'excède pas quelques microns. Des con-5 traintes peuvent être engendrées par une abrasion mécanique de la surface de la deuxième zone. Par exemple, la surface du cristal peut être sablée ou polie à la pâte. Au lieu de faire apparaître des contraintes mécaniques dans la région superficielle de la deuxième zone<> on peut introduire dans cette deuxième zone des atomes d'une 10 impureté à diffusion relativement lente de façon à introduire dans le cristal des défauts du réseau cristallin, défauts destinés à agir comme pièges à impuretés. Par exemples lorsque la deuxième sone est formée de silicium du type P, du bore est particulièrement adéquat pour former une région superficielle., siège de contraintes, par diffu-15 sion par substitution. Pour du silicium de type N, on peut se servir de phosphore» Il importe peu que la région siège de contraintes soit formée avant ou après 11 établissement de rainures dans la première zone» La lamelle cristalline en silicium de la fig. 1ç peut, si on le 20 désire, être subdivisée le long des rainures pour former plusieurs éléments (ou plaquettes) semiconducteurs distincts et séparément utilisables» De telles plaquettes présenteraient toutefois, comme les nombreuses plaquettes résultant de la subdivision de lamelles formées par mise en oeuvre de techniques classiquess de très médiocres ca-25 ractéristiques de blocage de tension» En pareil cas, la jonction entre les zones de chaque plaquette n'intersecterait pas la rainure chanfreinée, mais le bord tracé ou scié le long duquel les plaquettes sont subdivisées- Dans ce cas, bien entendu, aucune couche de passivation ne serait présente à 1'intersection de la jonction avec 30 la périphérie des plaquettes. Par conséquent, un claquage superficiel destructif des plaquettes se produirait lors d'une polarisation inverse des plaquettes au-delà de valeurs de tension très basses-Mais même en l'absence du problème du claquage superficiel facile des plaquettes lors de leur polarisation dans le sens du blocage, 35 les plaquettes ne supporteraient rien de plus que des tensions de claquage basses à modérées en raison de défauts présents dans l'intérieur de leur masse même. Avec la jonction située à l'interface de la sous-couche initialeet de la couche formée par épitaxie, il i 4 ■ se trouve un nombre substantiel de défauts du réseau cristallin pré-40 sents dans la couche formée par épitaxie et ces défauts, ainsi pré- 70 30642 7 2053408 sents dans le voisinage de la jonction, empêchent que soient atteintes de hautes tensions de blocage- De plus, des atomes d'impuretés dotés d'une haute mobilité tels que des atomes de fer peuvent se trouver à l'intérieur du cristal, et ces atomes empêchent aussi que 5 soient atteintes de hautes tensions de blocage- Les spécialistes savent maintenant très bien qu'il est possible de faire croître une couche de passivation de bioxyde de silicium sur la surface d'un cristal de silicium en chauffant ce cristal dans une atmosphère oxydante- line formation d'oxyde intervient typique-10 ment dans l'intervalle de température compris entre 900 et 1200°C. On sait aussi que l'épaisseur de la couche d'oxyde formée est fonction de la température et de la durée du temps de chauffage, ainsi que du caractère de l'oxydant utilisé- La présence d'humidité dans l'atmosphère oxydante accroît la vitesse de formation de la couche 15 d'oxyde, cette formation étant plus rapide que dans une atmosphère oxydante pratiquement sèche- Il peut être désirable de purger l'atmosphère oxydante et de refroidir le cristal de silicium, superficiellement oxydé, dans une atmosphère d'un gaz sec tel qu'argon ou oxygène sec, de façon à éliminer toute trace de vapeur d'eau à partir de 20 la couche de bioxyde de silicium, afin de produire une couche d'oxyde plus stable. Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression "couche de passivation" caractérise l'aptitude de cette couche à améliorer la stabilité des propriétés électriques du cristal de silicium par comparaison avec les niveaux de stabilité observés lorsque la surface 25 du silicium se trouve exposée au milieu ambiant- Même de très minces couches d'oxyde de seulement auelques milliers d'unités Angstrom o (A) d'épaisseur confèrent de la stabilité. Bien qu'il soit possible de faire croître des couches d'oxyde relativement épaisses, d'une o épaisseur comprise entre 20.0C0 et 30.000 A, il est compris dans la 30 portée de l'invention de compléter l'action stabilisatrice des propriétés électriques du cristal de silicium qu'exerce la couche de passivation par l'utilisation de techniques connues d'encapsulation du cristal. Il est donc inutile et habituellement indésirable que la couche d'oxyde soit d'une épaisseur suffisante pour stabiliser 35 pleinement, par elle-même seule, le cristal de silicium- On a découvert qu'en chauffant la lamelle cristalline de silicium pour former la couche de passivation d'oxyde, on peut simultanément déplacer la jonction redresseuse du cristal et l'éloigner de 1' interface située entre les première et deuxième zones en la faisant 40 migrer dans la première zone ou sous-couche- Ceci est réalisable 70 30642 8 2058408 parce que la couche formée par épitaxie est initialement choisie de façon telle qu'elle possède une concentration d'atomes d'impuretés plus élevée et par conséquént une résistivité plus faible que la sous-couche. Un chauffage au cours de l'oxydation a donc pour effet 5 d'entraîner ces atomes d'impuretés en excès jusque dans la sous-couche- Ceci améliore considérablement les caractéristiques de blocage de tension de la jonction pour plusieurs raisons- D'abord, 1' emplacement de la jonction est déplacé jusqu'en une portion du cristal de silicium où le réseau cristallin présente un plus haut degré 10 de régularité et d'absence de défauts- Ceci améliore les caractéristiques globales de blocage de tension de la jonction- En second lieu, la jonction est déplacée de façon telle qu'elle intersecte le bord chanfreiné des rainures formées par attaque- Ceci accroît les possibilités de blocage de tension de la jonction, 15 car il est bien connu que l'établissement d'un chanfrein a la propriété d'étaler le gradient de champ à la surface d'un cristal de silicium de sorte que les possibilités maximales de blocage de tension s'en trouvent accrues- Mais même si la tension de claquage en sens inverse est atteinte, un claquage interviendra au travers de la massa 20 du cristal d'une manière non-destructive au lieu de se produire à la surface et d'une manière destructive- Bien entendu, il ne faut pas perdre de vue que n'importe quelle manière d'établir un chanfrein n'améliore pas les caractéristiques de blocage de tension- On peut consulter, par exemple, l'article "Control of Electric Field at the 25 Surface of P-N Junctions" (Maîtrise du champ électrique à la surface des jonctions P-H) par R- 1. Davies et P- B. Gentry, publié en juil- \N /J-3?£Lll»3elG"fciOîls'* let 1964 dans les I.E.E.E./sur les dispositifs électroniques- Des chanfreins négatifs peuvent effectivement être nuisibles, à moins d' être soigneusement réglés dans un intervalle assez étroit d'angles 30 de chanfrein qui est habituellement d'environ 4 à 12°. Il convient de noter que,par mise en oeuvre du procédé selon l'invention d'attaque au travers de la première zone (qui est de plus haute résistivité) vers l'interface avec la deuxième zone, on établit des angles de chanfrein positifs améliorant la tension de blocage- Il est donc 35 inutile de régler d'une manière critique l'emplacement final de la jonction par rapport à la pente de la surface arrondie étant donné que toutes les surfaces chanfreinées selon un angle positif sont tout au moins jusqu'à un certain point avantageuses pour réaliser un étalement du champ à la jonction. D'autre part, lorsqu'on désire de 40 très hautes caractéristiques de tension de blocage, on peut régler la 70 30642 9 2053408 profondeur de la rainure par rapport à l'emplacement final de la jonction de façon à produire les caractéristiques désirées de blocage de tension, lorsque la jonction intersecte les rainures dans le voisinage du fond de ces rainures, il se trouve établi un très petit 5 angle positif de chanfrein à l'intersection des surfaces de la rainure avec la jonction, ce qui a un effet très avantageux sur l'étalement du champ. Une particularité originale de l'invention réside dans le fait que l'on déplace la jonction jusque dans la première zone en l'éloi-10 gnant de la deuxième zone (formée par épitaxie) d'une distance suffisante pour maintenir la couche appauvrie associée à la jonction dans les conditions de blocage envisagées à l'intérieur de la première zone et toujours espacée de la deuxième zone- Ceci a pour effet de maintenir la couche appauvrie éloignée des défauts cristallins exis-15 tant à l'intérieur de la deuxième zone dans le voisinage de l'interface séparant les zones, et évite toute tendance à l'établissement d'un claquage disruptif sous basse tension dans la masse des cristaux- En même temps que se produisent un déplacement de la jonction 20 de l'interface entre les zones et une formation d'une couche de passivation constituée par de l'oxyde, le cristal de silicium se trouve chauffé jusqu'à un état dans lequel les régions qui sont le siège de \ contraintes dans la deuxième zone commencent àjformer des dislocation cristallines qui suppriment ces contraintes. Ces dislocations cris-25 tallines servent de pièges à l'intérieur du réseau cristallin pour des impuretés à diffusion rapide telles que le fer qui peuvent être nuisibles à l'égard du fonctionnement électrique du cristal même lorsqu'elles sont présentes en proportions bien inférieures à 1 partie par million (en abrégé : 1 ppm)- A des températures supérieures 30 à 900°C, le cristal est suffisamment plastique pour permettre la formation de tels pièges, la durée du chauffage n'est pas critique ni pour la passivation par formation d'oxyde, ni pour l'effet de getter sur des substances à diffusion rapide étant donné qu'habituellement la période de chauffage pour déplacer la jonction sera comparative-35 ment longue et déterminera le temps de chauffage minimum acceptable. Mais, toutefois, pour atteindre un effet de getter correct, il est nécessaire qu'un refroidissement progressif du cristal de silicium intervienne. Bien que l'allure de refroidissement puisse varier largement sans qu'il en résulte d'effets nuisibles, il convient de 40 la maintenir constamment inférieure à la vitesse de trempe. Une al 70 30642 10 2053408 lure normale de refroidissement du four d'environ 250°C à l'heure s'est, à l'expérience, révélée tour-à-fait convenable- Sur la fig- 1d, on a représenté s c hémat i que me nt la lamelle de silicium telle qu'elle apparaît immédiatement après un ehauffage 5 selon l'invention- Une jonction 6 représentée en pointillé intersecte les surfaces*des rainures 4 dans le voisinage de leurs fonds, de sorte qu'un faible angle positif se trouve formé à l'intersection des surfaces des rainures avec la jonction 6- L'interface 3 entre les zones se trouve désormais déplacée relativement à partir de la 10 jonction, de sorte qu'elle se trouve en dehors de toute couche appauvrie susceptible de s'être formée à la suite d'une polarisation inverse dans l'intervalle de tensions envisagé- La région sous contraintes 5 est représentée avec des dislocations du réseau cristallin qui ont été introduites et dans lesquelles des impuretés à diffusion 15 rapide telles que du fer se trouvent piégées- Une couche d'oxyde 7 de passivation recouvre toutes les surfaces extérieures de la lamelle cristalline en silicium. Il convient de remarquer tout spécialement que cette couche de passivation recouvre le bord de la région où la jonction 6 intersecte les surfaces des rainures, de sorte que le 20 bord des jonctions est effectivement passivé- Pour convertir la lamelle cristalline en silicium représentée fig. 1d en plusieurs dispositifs semiconducteurs en silicium utilisables séparément, la couche d'oxyde 7 et la région 5 contenant des impuretés sont éliminées à partir de la surface extérieure de la 25 deuxième zone, ou couche constituée par épitaxie- Gela est réalisable par attaque chimique ou par mise en oeuvre de techniques d'abrasion mécanique- -Ceci garantit que les impuretés ne peuvent pas s'échapper des pièges en cours d'utilisation du dispositif, plus particulièrement à des températures élevées. De l'oxyde est aussi enlevé 30 à partir des surfaces plates, non creusées de rainures, de la première zone ou sous-couche- Les surfaces ainsi exposées à nu du cristal de silicium peuvent alors être recouvertes avec au moins une couche de contact métallique pour réaliser des connexions ohmiques au cristal. Pour former plusieurs plaquettes de silicium, le cristal 35 peut être subdivisé, de préférence le long du fond des rainures, par traçage ou sciage. Il convient de noter qu'une subdivision de la lamelle en plaquettes distinctes constitue de préférence le dernier stade du procédé selon l'invention : ainsi se trouve largement évité une manipulation de plaquettes individuelles au cours d'opérations 40 de traitement- 70 30642 n 2058408 dur la fig* 1e, la structure résultante se trouve illustrée immédiatement après l'exécution complète des opérations élémentaires de traitement sus-spécifiées* Il est ainsi établi plusieurs plaquettes 10 constituant chacune une diode au silicium pourvue d'un 5 contact ohmique 8 lié à la deuxième zone 2 et d'un contact ohmique S lié à la première zone 1 * Il convient de noter que, bien qu'une portion du bord périphérique des plaquettes se trouve exposée à nu, la portion de la périphérie qui intersecte la jonction 6 se trouve recouverte par la couche d'oxyde 7 de passivation, de sorte que les 10 bords exposés à nu par sciage ou traçage des plaquettes n'exercent qu'un effet minimal sur les caractéristiques de tension de blocage* La structure résultante est ensuite encapsulée et enveloppée en vue de son utilisation, par mise en oeuvre de techniques classiques. Bien que l'on ait décrit ci-dessus l'invention en se référant à 15 la fabrication de nombreuses diodes au silicium à partir d'un seul cristal de silicium, il ne faut pas perdre de vue qu'il ne s'agit là que d'un simple exemple des nombreuses applications auxquelles se prête le procédé faisant l'objet de l'invention- Le procédé en question peut effectivement s'appliquer, par exemple, à la fabrication 20 de plaquettes en silicium individuellement. Sn pareil cas, il ne serait pas essentiel d'attaquer le cristal de silicium bien que l'on puisse encore avoir recours à un tel mode opératoire, si on le désire, pour chanfreiner la périphérie de l'unique cristal de silicium. Bien que la technique d'effet de getter que l'on a décrite ci-dessus 25 constitue une solution commode et efficace du problème du captage d' impuretés à diffusion rapide, il ne faut pas perdre de vue que d'autres techniques de mise en oeuvre d'un effet de getter sont connues des spécialistes et peuvent être utilisées, à la place de celle décrite ci-dessus, en vue d'applications particulières. 30 L'invention se prête, bien entendu, très bien à la formation de plaquettes en silicium utilisables dans des dispositifs semiconducteurs autres que des diodes- Par exemple, les fig- 2a à 2e illustrent un mode de réalisation généralement comparable, quoique notablement plus complexe, du procédé selon l'invention pour la formation d' 35 un redresseur au silicium commandé, doté de caractéristiques de blocage de tension perfectionnées, également compris dans la portée de l'invention- Gomme le montre la fig- 2a, on se sert comme sous-couche d'une lamelle 100 qui peut être, par exemple, une lamelle de silicium élaborée par mise en oeuvre de la technique dite de la zone 40 flottante. Cette sous-couche constitue une première zone sur laquel 70 30642 12 2058408 le une deuxième zone 101 est déposée par épitaxie ainsi qu'une troisième zone 102. Les deuxième et troisième zones forment des interfaces 103 et 104 respectivement avec la première zone, et elles sont toutes deux d'un type de conductivité opposé à celui de la sous-cou-5 che, elles comportent une plus haute concentration d'impuretés et, par conséquent, leur résistivité est inférieure à celle de la sous-couche- Des émetteurs peu épais 105 peuvent être formés par diffusion ou de toute autre manière adéquate dans la couche 102 formée par épitaxie. L'émetteur 105 peut être restreint à une surface infé-10 rieure à la surface totale de la troisième zone grâce à l'application d'un masque- Cet émetteur constitue une quatrième zone- Les relations mutuelles entre les zones immédiatement après leur formation sont représentées fig- 2b. Comme le montre la fig. 2c, des rainures 106 sont creusées dans 15 la première zone et s'étendent au travers de la troisième zone. Les creux de ces rainures se trouvent situés dans le voisinage immédiat de la deuxième zone 101. Ici encore, on conserve à la lamelle une haute résistance mécanique en évitant d'effectuer une attaque jusque dans la deuxième zone- Une région 107 qui est le siège de contrain-20 tes est formée sur la surface inférieure de la deuxième zone pour produire des pièges destinés à retenir des atomes à diffusion rapide-Pour déplacer les jonctions initialement situées entre les première et deuxième zones et entre les première et troisième zones jusque dans la première zone en les éloignant des interfaces de la 25 première zone avec les couches déposées par épitaxie, pour réaliser un revêtement passivant de bioxyde de silicium, et pour former des sites destinés à servir de pièges à l'intérieur de la région qui est le siège de contraintes, on chauffe la lamelle de silicium dans une atmosphère oxydante de la même manière que pour la fabrication d'une 30 lamelle pour diodes au silicium. Comme le montre la fig. 2d. une première jonction 108 et une deuxième jonction 109 représentées en pointillé apparaissent dans la première zone 100 et y constituent respectivement des jonctions émetteur-base et collecteur. Une troisième jonction 110 demeure située sensiblement au niveau de l'inter-35 face des troisième et quatrième zones. L'emplacement exact de cette jonction après le chauffage n'est pas critique, étant donné que l'on ne compte pas sur cette jonction base-émetteur pour conférer des quar-lités de tension de blocage, comme le savent bien les spécialistes. Une couche 111 d'oxyde recouvre les surfaces extérieures de la lamel-40 le en silicium, y compris les surfaces des rainures, et recouvre aus 70 30642 13 2053408 si l'intersection des première et deuxième jonctions avec les surfaces des rainures. dur la fig. 2e, une portion de lamelle de silicium formée par sciage ou traçage en suivant le creux des rainures est représentée 5 fabriquée sous une forme convenable en vue de son utilisation comme élément actif semiconducteur distinct d'un thyristor. La région qui était le siège de contraintes et dans laquelle des impuretés se trouvaient piégées a été enlevée par attaque ou par abrasion en même temps que la couche d'oxyde qui recouvrait les surfaces extérieures. 10 La portion de la couche d'oxyde recouvrant les surfaces non-creusées de rainures est ainsi également enlevée- dur la surface exposée à nu de la deuxième zone, on met en place au moins une couche 112 de contact ohmique. D'une manière similaire, un contact ohmique annulaire 113 est mis en place sur la portion non-attaquée des troisième 15 et quatrième zones. Un conducteur 114 de porte ou de commande est schématiauement représenté connecté à la troisième zone en passant par l'intérieur du contact annulaire 113. On peut constater que le contact 113 court-circuite la jonction 110 afin de diminuer la sensibilité du dispositif à la température et de diminuer la tendance 20 du dispositif à se mettre en circuit lors d'accroissements rapides de la tension électrique appliquée* H convient de noter que les jonctions 108 et 109 de blocage de tension sont passivées et protégées contre un claquage par application d'une tension comme l'est la jonction 6. Il existe toutefois une différence significative en ce qui 25 concerne la jonction 109* Cette jonction n'est pas positivement, mais est négativement chanfreinée (autrement dit, l'angle de chanfrein est négatif), ^ais l'importance du chanfrein du point de vue angle est faible étant donné que l'angle de formation de chanfrein au niveau de la jonction est proche de 90° à son point d'intersecti-30 on avec les surfaces des rainures, de sorte que l'angle de chanfrein défavorable n'exerce qu'une faible influence défavorable sur les conditions de claquage par application d'une tension électrique- La formation d'un thyristor qu'illustrent les fig- 2a à 2e a simplement pour but de donner un exemple de l'application de l'in-35 vention à la formation d'un thyristor ; une telle application n'a bien entendu aucun caractère limitatif. Par exemple, on peut mettre l'invention en oeuvre pour produire un seul élément cristallin pour thyristor à partir d'une lamelle en silicium, si on le désire. En pareil cas, la formation d'un chanfrein ne serait pas essentielle, 40 bien qu'une formation de rainures par attaque puisse être pratiquée 70 30642 14 2053408 à cette fin. La troisième zone peut, si on le désire, être formée par diffusion plutôt que par épitaxie ; en pareil cas, il est sans importance que la jonction entre les première et troisième zones se trouve déplacée au cours du chauffage et s'éloigne alors de sa posi-5 tion initiale- Un spécialiste pourra facilement imaginer encore d1 autres variantes- Gomme 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 raodes de réalisation de ses 10 diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes- En outre, la portée de l'invention s'étend bien entendu à des dispositifs semiconducteurs obtenus par mise en oeuvre d'un procédé tel que spécifié ci-dessus* 70 30642 15 2058408 Revendications 1. Procédé pour la formation d'un dispositif semiconducteur ayant des caractéristiques améliorées de blocage de tension caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à déposer par épitaxie, 5 sur un cristal de silicium comportant une première zone d'un premier type de conductivité, une deuxième zone d'un deuxième type de conduo-tivité opposé au premier et ayant une résistivité plus faible que celle de la première zone pour former une jonction initialement située entre les susdites zones ; et à chauffer le cristal de silicium, 10 après la formation du dépôt par épitaxie, dans une atmosphère oxydante pour convertir une portion de la première zone dans le voisinage de la deuxième zone en le deuxième type de conductivité afin de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie, et pour en même temps créer une 15 couche de passivation sur la surface du cristal de silicium à son intersection avec la jonction dans la première zone* 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on chauffe le cristal de silicium pour déplacer la jonction jusque dans la première zone d'une distance plus grande que la largeur de 20 la couche appauvrie s'étendant à partir de la jonction vers la deuxième zone quand la tension de blocage maximum envisagée est appliquée au cristal semiconducteur, de façon telle que la couche appauvrie soit en tout temps espacée de la deuxième couche. 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' 25 on chauffe le cristal de silicium dans une atmosphère oxydante contenant de la vapeur d'eau. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après chauffage, on refroidit le cristal de silicium dans une atmosphère sèche* 30 5* Procédé pour la formation d'un dispositif semiconducteur ayant des caractéristiques améliorées de blocage de tension caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à déposer par épitaxie, sur un cristal de silicium comportant une première zone d'un premier type de conductivité, une deuxième zone d'un deuxième type de conduo-35 tivité opposé au premier et ayant une résistivité plus faible que celle de la première zone pour former une jonction initialement située entre les susdites zones ; à former une région qui soit le siège de contraintes sar une surface du cristal de silicium ; à chauffer le cristal de silicium, après formation du dépôt par épitaxie et après le 40 développement de contraintes, dans une atmosphère oxydante pour con 70 30642 16 2058408 vertir une portion de la première zone dans le voisinage de la deuxième zone en le deuxième type de conductivité afin de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie,p°ui"déposer en même temps du bioxyde de si-5 licium sur la surface du cristal de silicium à son intersection avec la jonction dans la première zone, et pour en même temps former des dislocations cristallines, dans la région où on a développé des contraintes, susceptibles de fonctionner comme pièges à l'égard d'impuretés à diffusion rapide telles que du fer ; et à enlever la région 10 qui est le siège de contraintes dans la dauxième zone afin d'éliminer lesdites impuretés- 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que 1' on forme la région qui est le siège de contraintes sur une portion, déposée par épitaxie, du cristal de silicium espacée de la jonction. 15 7- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que 1' on forme la région qui est le siège de contraintes sur une portion, déposée par épitaxie, du cristal de silicium espacée de la jonction et sensiblement parallèle à cette jonction. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l1 20 on forme la région qui est le siège de contraintes en effectuant une abrasion d'une surface du cristal de silicium- 9- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que 1' on forme la région qui est le siège de contraintes en réalisant une diffusion par substitution avec des atomes d'impuretés-25 10. Procédé pour la formation, à partir d'une seule et même lamelle cristalline de silicium, de plusieurs éléments séparés en cristal de silicium destinés à être utilisés comme dispositifs semiconducteurs, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à déposer par épitaxie, sur une lamelle en cristal de 30 silicium comportant une première zone d'un premier type de conductivité, une deuxième zone d'un deuxième type de conductivité opposé au premier et ayant une résistivité plus faible que celle de la première zone pour former une jonction initialement située entre les susdites zones ; à creuser des rainures dans la lamelle au travers de la pre-35 mière zone jusqu'à une profondeur voisine de la deuxième zone pour partager au moins une majeure portion de la première zone en secteurs ; à chauffer le cristal de silicium dans une atmosphère oxydante, après la formation du dépôt par épitaxie et après avoir creusé les rainures, pour convertir une portion de la première zone dans 40 le voisinage de la deuxième zone en le deuxième type de conductivité bad original 70 30642 17 2053408 afin de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie et de façon que les bords en soient associés aux surfaces des rainures, et pour en même temps déposer du bioxyde de silicium sur la surface du cristal de 5 silicium, y compris sur les surfaces des rainures, à son intersection avec la jonction dans la première zone ; et à subdiviser la lamelle cristalline de silicium au travers de portions de la deuxième zcsae au-dessous du fond des rainures pour former des éléments séparément utilisables de cristal de silicium comportant chacun un secteur de 10 la première zone. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on creuse des rainures dans la lamelle par attaque de façon telle que des intersections de jonction avec les surfaces des rainures soient chanfreinées sous un angle positif afin d'accroître les possi- 15 bilités de blocage de tension des éléments en cristal de silicium. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on creuse des rainures dans la lamelle par attaque jusqu'à une profondeur telle que la jonction, à son emplacement final à l'intérieur de la première zone, intersecte les surfaces des rainures dans 20 le voisinage des surfaces du fond des rainures. 13- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on creuse des rainures dans la lamelle par attaque de façon telle que les surfaces du fond des rainures soient entièrement situées dans la première zone-25 14- Procédé pour la formation, à partir d'une seule et même lamelle cristalline de silicium, de plusieurs éléments séparés en cristal de silicium destinés à être utilisés comme dispositifs semiconducteurs, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à déposer par épitaxie, sur une lamelle en cristal 30 de silicium comportant une première zone d'un premier type de conductivité, une deuxième zone d'un deuxième type de conductivité opposé au premier et ayant une résistivité plus faible que celle de la première zone pour former une jonction initialement située entre les susdites zones ; à former une région qui soit le siège de contraintes 35 sur une surface de la deuxième zone ; à creuser des rainures dans la lamelle au travers de la première zone jusqu'à une profondeur voisine de la première zone pour partager en secteurs au moins une majeure portion de la première zone ; à chauffer le cristal de silicium, après formation du dépôt par épitaxie, formation des rainures et dé-40 veloppement des contraintes, dans une atmosphère oxydante pour con 70 30642 18 2053408 vertir une portion de la première zone dans le voisinage de la deuxième zone en le deuxième type de conductivité afin de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie et de façon que les bords en soient asso-5 ciés aux surfaces des rainures, et pour en même temps déposer du bioxyde de silicium sur la surface du cristal de silicium, y compris sur les surfaces des rainures, à son intersection avec la jonction dans la première zone, et en même temps aussi pour former des dislocations cristallines, dans la région où on a développé des contrain-10 tes dans la deuxième zone, susceptibles de fonctionner comme pièges à l'égard d5impuretés à diffusion rapide telles que du fer ; à enlever la région qui est le siège de contraintes dans la deuxième zone afin d'éliminer lesdites impuretés telles que du fer ; et à subdiviser la lamelle cristalline de silicium au travers de portions de la 15 deuxième zone au-dessous de la surface du fond des rainures pour former des éléments séparément utilisables de cristal de silicium comportant chacun un secteur de la première zone• 15« Procédé pour la formation, à partir d'une seule et même lamelle cristalline de silicium, de plusieurs éléments séparés en 20 cristal de silicium destinés à être utilisés dans des thyristors, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à déposer par épitaxie, sur une surface majeure d'une lamelle cristalline en silicium initialement formée d'une zone d'un premier type de conductivité, une zone d'un deuxième type de conductivité opposé au 25 susdit premier type et ayant une résistivité inférieure à celle de la première zone pour former une première jonction initialement située entre les zones ; à former sur une majeure surface opposée de la lamelle cristalline en silicium une troisième zone du deuxième type de conductivité établissant une deuxième jonction avec la première 30 zone et une quatrième zone, espacée de la première zone par la troisième zone, du premier type de conductivité et établissant une troisième jonction avec la troisième zone ; à former une région qui soit le siège de contraintes sur la deuxième zone, espacée de la première zone ; à attaquer la lamelle au travers d'au moins les première et 35 troisième zone jusqu'à une profondeur voisine de la deuxième zone pour séparer les troisième et quatrième zones et au moins une portion de la première zone en secteurs ; à chauffer le cristal de silicium, après dépôt par épitaxie, attaque et développement des contraintes, dans une atmosphère oxydante pour convertir en le deuxième type 40 de conductivité une portion de la première zone dans le voisinage de 70 30642 19 2058408 la deuxième zone afin de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie et de façon que les bords en. soient associés aux surfaces des rainures, pour en même temps déposer du bioxyde de silicium sur les surfaces 5 du cristal, y compris sur les surfaces des rainures, à leur intersection avec la jonction dans la première zone, et en même temps aussi pour former des dislocations cristallines, dans la région de la; deuxième zone où on a développé des contraintes, susceptibles de fonctionner comme pièges à l'égard d'impuretés à diffusion rapide telles 10 que du fer ; à enlever la région qui est le siège de contraintes dans la deuxième zone afin d'éliminer lesdites impuretés à diffusion rapide ; et à subdiviser la lamelle cristalline de silicium au travers de portions de la deuxième zone au-dessous de la surface du fond des rainures pour former des éléments de cristal de silicium séparé-15 ment utilisables pour constituer des thyristors et comportant chacun un secteur formé par creusement de rainures- 16. Procédé pour former un dispositif semiconducteur possédant des caractéristiques de blocage de tension améliorées, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à déposer 20 par épitaxie, sur un cristal de silicium comportant une première zone d'un premier type de conductivité, une deuxième zone d'un deuxième type de conductivité opposé au premier et ayant une résistivité plus faible que celle de la première zone pour former une jonction initialement située entre les zones ; à convertir en le deuxième type de 25 conductivité une portion de la première zone située dans le voisinage immédiat de la deuxième zone afin de déplacer la jonction jusque dans la première zone en l'éloignant de la deuxième zone déposée par épitaxie à déposer du bioxyde de silicium sur la surface du cristàL de silicium à son intersection avec la jonction dans la première zo-30 ne ; et à effectuer les opérations de conversion du type de conductivité d'une portion de la première zone et de formation de dépôt de bioxyde de silicium simultanément et d'une manière réglée et en interrelation par chauffage du cristal de silicium dans une atmosphère oxydante. 35 17. Dispositif semiconducteur caractérisé en ce qu"'il est réa lisé par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes-