Brevet FR2068825A1 — publié le 19710903

la présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un dispositif formant transistor de puissance ou analogue- destiné à manipuler des quantités relativement grandes d'énergie ainsi que- les diverses applications et 5 utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, appareils, circuits électriques, machines, équipements et installations pourvus de tels dispositifs. Des transistorise grande puissance comprennent habituellement une région d'émetteur possédant une surface relativement grande, 10 de sorte que la puissance est distribuée ou répartie sur le dispositif pour maintenir la puissance par unité d'aire ou de surface dans des limites de sécurité. On a constaté auparavant que, dans un transistor de puissance possédant un émetteur de surface relativement grande, l'injection émetteur-15 base se produit principalement autour de la périphérie de l'émetteur. Il est par conséquent devenu de pratique courante de délimiter la région d'émetteur de façon qu'elle possède une périphérie aussi grande que possible relativement à la surface. 20 Un certain nombre de configurations différentes a été adopté pour assurer une périphérie d'émetteur^ relativement grande, l'une de celDes-eiest une forme étoilée ou similaire qui comprend une pluralité de sinuosité^ circonvolutions ou spires analogues s'étendant radialement vers l'extérieur 25 à partir d'une portion formant moyeu. Une autre configuration est constituée par une multiplicité de sites ou d'emplacements d'émetteur séparés connectés en parallèle pour fonctionner comme un émetteur unique. Encore une autre configuration est une dans laquelle la région de base et la région d'émetteur 30 sont généralement en forme de peigne ou analogue avec une portion-formant âme et des doigts interdigitaux, imbriqués ou analogues. 1'. émetteur peut être un double peigne avec les portions formant âme placées dos à des . l'usage de telles configurations, telles que décrites 35 ci-dessus,a grandement améliorée capacité ou possibilité de manipulation du courant électrique. Néanmoins, il a été constaté qu'à cause de divers mécanisme^léclencheurs actuellement difficiles à éviteij un second claquggg formant disrupture ou 70 42966 2 2068825 analogue se produit dans la jonction émetteur-base parce que le courant électrique est concentré ou focalisé en un ou plusieurs petits points, la concentration ou focalisation du courant électiique en des petits points a été antérieurement diminuée en 5 insérant des résistances ballast, d'équilibrage ou de charge en série avec l'émetteur afin de limiter l'intensité maximale du courant électrique qui peut s'écouler entre l'émetteur et la base. En général, cet expédient a eu beaucoup .de succès en réduisant la difficulté. Mais il s'est avéré être'beaucoup 10 plus difficile à appliquer à certaines configurations d'émetteur qu'à d'autres. On a aussi proposé antérieurement d'utiliser des résistances de ballastage, d'équilibrage ou de charge pour émetteur dans ce type d'émetteur qui possède généralement une forme de peigne 15 avec des doigts s'étendant vers l'extérieur à partir d'une portion formant âme centrale qui sert de trajet d'alimentation, d'arrivée ou d'amenée de courant. Ceci a été accompli en laissant un espace entre la couche métallique qui recouvre la portion formant âme de l'émetteur et la couche métallique recouvrant chaque portion 20 formant doigt, puisque ceci oblige le courant électrique, se propageant vers les doigts, à parcourir un® distance donnée à travers le semiconducteur à résistivité électrique plus élevée. Cependant, le fait d'écarter le métal de contact des doigts du métal de contact de la portion formant âme n'améliore pas 25 seul les secondes caractéristiques de claquage ou de disrupture parce que, dans des dispositifs de l'état antérieurement connu de la technique, cette portion de la jonction émetteur-base, qui est la plus proche des extrémités des-doigts de base, a été disposée trop près de la portion formant âme de 1'émetteur. Ainsi, 30 la chute de tension électrique I.S entre cette extrémité et l'âme de l'émetteur était inférieure à la chute de tension électrique I.R dans l'intervalle d'espacement entre la couche de contact de l'âme d'émetteur et le métal du doigt d'émetteur, ce qui contre-balançait !.. en principe les effets bénéfiques 35 obtenus par -1*' espacement formant-- résis-tance/bai-las^j ou analogue. En résolvant le problème précité, il a été déterminé que't si la longueur du doigt de base était réglée en corrélation avec l'espacement de la résistance de ballastage, les deux chutes 70 42966 3 2068825 de tensions électriques I.R.- pourraient être rendues égales et les bénéfices de l'espacement de ballastage pourraient être obtenus. Cependant, une réduction de la longueur du doigt de base se traduit par une réduction proportionnelle concomitante 5 de la périphérie d'émetteur, ce qui est important pour déterminer les caractéristiques de manipulation de courant électrique du dispositif. Ainsi, il serait désirable d'snpLqyer'l'espacement forçant résistance de ballastage entre les métaux de contact respectivement de l'âme et du doigt d'émetteur et de maintenir 10 toujours une.?périphérie ou un périmètre optimal d'émetteur. Un transistor de puissance conforme à la présente invention comprend des régions respectivement d'émetteur^ de base et de collecteur, de type alterné de conductivité comportant une jonction P-ÏT entre les régions respectivement d'émetteur et de base et 15 entre les régions respectivement de base et de collecteur, la région d'émetteur comporte une portion formant âme centrale et des doigts s'étendant vers l'extérieur à partir de la portion formant âme, avec une couche de contact métallique recouvrant une partie de la portion formant âme d'émetteur, la région de 20 base comprend des doigts de base interdigités ou imbriqués avec les doigts d'émetteur, la région d'émetteur comprend aussi une . couche de contact métallique sur chaque doigt d'émetteur, chaque couche de contact ayant une portion proximale qui est adjacente à la couche de contact de la portion formant âme mais séparée de 25 celle-ci^ de façon à introduire une résistance de ballastage entre celles-ci. la portion proximale de chaque couche de contact de doigt d'émetteur est sensiblement plus large que le restant, de sorte que la portion proximale est entremêlée avec les extrémités du doigt de base correspondant et de la portion formant âme de la 30 région d'émetteur pour maintenir une distance uniforme entre le doigt de base et la couche de contact de doigt d'émetteur. l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en 35 se reportant au dessin schématique annexé, donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel la figure unique représente une vue en plan de la 70 42966 4 2068825 surface de dessus d'un transistor construit conformément à la présente invention. Selon l'exemple d'exécution représenté, un transistor 10, construit conformément à la présente invention, comprend une 5 région de collecteur (non représenté^ et une région de base 12 adjacente à la région de collecteur avec une jonction PN disposé, entre celles-ci. La région de base 12 peut soit être une couche épitaxiale obtenue par croissance sur la région de collecteur:, et du type de conductivité opposé à celui de la région de collecteur 10 ou bien elle peut être une poche diffusée dans la région de collecteur. Le transistor 10 comprend aussi une région d'émetteur^ t * 14 qui peut être formée en diffusant des impuretés dans la région de base 12, de façon que la région d'émetteur 14 soit d'un type de conductivité opposé à celui de la région de base. Le dispositif 15 peut être d'une configuration soit ÏT-P-N ou P-N-P. Entre la région de base 12 et la région d'émetteur 14> il y a une jonction 16 de type PU définissant la frontière ou limite entre les deux régions. La région de base, là ou elle entoure la région d'émetteur, comprend une portion formant âme 18 et une pluralité 20 cLe doigts 20 s'étendant vers l'extérieur à partir de la portion formant âme 18 et perpendiculaires à celle-ci. La'région d'émetteur 14 comprend aussi une portion formant âme 22 et des doigts 24 qui sont intergidités ou imbriqués- avec les doigts de base 20. La portion formant âme d'émetteur 22 est 25 partiellement recouverte d'une couche de contact métallique 26 qui réalise une voie de passage ou de traversée à faible résistance pour un courant électrique pénétrant dans la région d'émetteur 14. D'une façon similaire, chaque doigt d'émetteur 24 est partiellement recouvert d'une couche de contact métallique 28 qui ne touche pas 30 la jonction 16. Les couches de contact des doigts d'émetteur 28 sont séparées de la couche métallique 26 de la portion formant âme d'émetteur par une distance "d"„ Ainsi une valeur de^-ésistance définie est introduite dans le trajet de courant électrique entre la couch.e 35 métallique 26 de la portion formant âme et la couche métallique des doigts 28, dont la grandeur dépend de la distance de séparation - ' "d" et de la résistance de feuille de la région-d'émetteur 14. 70 42966 5 2068825 En outre, la couche de contact 28 des doigts d'émetteur est espacée de la jonction 16 de type PÎT d'une distance ''s" qui introduit une résistance entre l^/feouche 28 et la jonction. Afin de maintenir une distance uniforme "s" entre la jonction 16 et 5 chaque couche de contact de doigt d'émetteur 28, chaque couche de contact possède une portion proximale 30 qui est sensiblement.cpluB large que le reste de la couche de contact et est entremêlée avec le doigt de "base 20 et la portion formant âme d'émette.ur 22 pour maintenir une distance uniforme "s" en tous les points. 10 le transistor 10 comporte en outre une couche métallique formant région de hase 32 comprenant une couche, de contact 34 de la portion formant âme et des couches de contact 36 des doigts de "base. Bien que la portion proximale 30 de chaque couche de cnntact 15 de doigt d'émetteur 28 soit représentée dans le dessin comme étant/ie forme généralement triangulaire, il doit être entendu que la portion terminale 30 peut avoir toute forme convergente ou diminuée en coin, arrondie,chanfreinée, ou biseautée; la considération importante étant que la distance "s", entre la couche de contact 20 Le transistor 10 peut être fabriqué par des procédés bien connus dans de la technique. Les couches de contact de l'émetteur et de la base peuvent comprendre un métal maUlable, tel qu'un alliage d'étain et de plomb ou de l'aluminium ou bien un métal réfractaire, tel que le tungstène cependant l'alliage d'étain;.et de plomb est préféré. En utilisant d'une portion de la couche de contact de doigt d'émetteur entre l'extrémité du doigt de base et la portion formant âme d'émetteur, la nécéss-ité ' de réduire la longueur du doigt de base est. évitée. Ainsi, les dimensions de la périphérie d'émetteur peuvent être concues indépendamment de considérations 70 42966 6 2068825 de résistance "ballast, d ' équilibrage ou de charge. En outre, des transistors, construits comme cela a été indiqué ci-dessus , possèdent une résistance améliorée au second clacage formant disrupturej on peut faire fonctionner ces dispositifs de façon sûre à des tensions électriques considérablement plus élevées qu'avec des transistors antérieurement connus de ce même type général. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation- décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre 0 d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituantr des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit, de l'invention. 70 42966 7 2068825 REVENDICATIONS 10 1 Dispositif formant transistor du type comprenant des régions respectivement d ' émetteur, de "base et de collecteur de. types alternés .de .conductivité et ayant une jonction PN entre les régions respectivement d'émetteur et de base ainsi qu'une autre jonction PN entre les régions respectivement de base et de collec^-teur,caractérisé en ce que ladite région d'émetteur comprend une portion centrale formant âme d'émetteur et des doigts d'émetteur s'étendant vers l'extérieur à partir de ladite portion formant avec une couche de contact métallique d'âme - fermant une partie de ladite portion formant âme d'émetteur; ladite région de base comprenant des doigts de base intergidités ou imbriqués avec des doigts d'émetteur; une couche de contact métallique étant prévue sur chaque doigt d'émetteur; chaque couche de contact comportant une portion proximale adjacente à ladite couche de contact d'âme d'émetteur mais séparée de celle-ci, de façon à introduire une résistance ballast.', d'équilibrage ou de charge entre celles-ci; ladite portion proximale de chaque bouche de contact de doigt d'émetteur étant sensiblement large que le reste de ladite couche, de sorte que ladite portion proximale est entremêla avec le doigt de base et la couche de contact métallique d'âme correspondante- pour maintenir une distance uniforme entre ledit doigt de base et .ladite couche de contact de doigt d'émetteur. 2.- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la portion proximale précitée de la couche de doigt:- d'émetteur 25 J précitée est sensiblement de forme triangulaire . 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qie la distance uniforme entre le doigt de base précité et la couche de doigt d'émetteur précitée est supérieure à l'intervalle d'espacement, formant résistance ballast précitée, entre la portion proximale précitée de ladite couche de doigte et la couche métallique de la portion précitée formant âme. 20 30