Brevet FR2085358A1 — publié le 19711224

La présente invention concerne les composants semi-conducteurs de puissance et leur procédé de fabrication. On sait que de tels composants sont constitués d'un bloc semi-conducteur, de silicium mono-cristallin par exemple, au sein dusuql ont été créés un certain nombre de couches de types de conductibilité différents, en général de types de conductibilité alternés. On peut citer parmi ces composants : les thyristors, les transistors et les diodes de puissance. Ce bloc semi-conducteur peut avoir un ou quelques centimètres de diametre et deux ou trois cents microns d'épaisseur. Après son élaboration, il est enserré des plaques métalliques, en molybdène ou tungstène par exemple, destinées à assurer à la fois un bon contact thermique sans risque de détérioration par suite des variations de température que provoque le fonctionnement du composant.Ce composant est amené en effet à dissiper des quantités de chaleur importantes. L'ensemble est disposé dans une capsule qui est étanche et assure une bonne isolation électrique d'une part, et d'autre part,une bonne évacuation de la chaleurs. En cours de fabrication, les dimensions précédemment indiquées pour le bloc.semi-conducteur permettent sa manipulation sans risque sérieux de fracture. Mais, lors de son serrage entre des plaques de métaux durs, un tel risque n'est plus négligeable. La présente invention a notamment pour but de diminuer le risque de fracture lors de la fabrication du composant semi-conducteur ; elle a donc pour objet un procédé de fabrication de composants semi-conducteurs de puissance, procédé comportant la création au'sein d'un bloc semi-coducteur plat, de couches de type de conductibilités différents, puis le serrage de ce bloc entre des plaques métalliques, procédé caractérisé en ce qu'il comporte en outre entre ladite création et ledit serrage, le dépôt par épitaxie sur au moins une face dudit bloc d'un support épais constitué d'un matériau semi-conducteur dopé avec des impuretés de même type de conductibilité que la couche adjacente dudit bloc, la concentration de ces impuretés au sein de ce support étant au moins 10 fois supérieure à la concentration des impuretés de dopage au sein de cette couche adjacente. A l'aide de la figure schématique unique ci-jointe, on va décrire ciaprès, à titre d'exemple non limitatif un mode de mise en oeuvre de la présente invention. Cette figure représente une coupe d'une diode de puissance. On y voit un bloc de silicium constitué de deux couches, l'une 2 de type P, l'autre 4 de type N, créées toutes deux par diffusion au sein d'un bloc mono-cristallin de silicium. Sur chacune des deux faces de ce bloc dont l'épaisseur est de l'ordre de 200 microns, on a procédé à un dépôt de silicium par épitaxie, ces deux dépôts ayant chacun une épaisseur de 200 microns également. Le dépôt 6 sur la couche 2 est fortement dopé de type P, de manière à lui conférer le type P De même, le dépôt 8 sur la couche 4 est fortement dopé de type N de façon à lui conférer le type N .En raison de leur forte concentration en impuretés de dopage, ces deux dépôts assurent un bon contact électrique avec les cousnes adjacentes 2 O'autre part, la nature de leurs impuretés de dopage est telle qu'ils ne risquent pas de changer le type de conductibilité de ces couches. Bien entendu, un tel dépôt doit se faire dans des conditions soigneusement déterminées de manière que pendant sa durée, la structure semi-conductrice pré-existante, c'est-à-dire les couches 2 et 4 ne soient pas détériorées. Plus précisément, il est à peu près inévitable que pendant ce dépôt cette structure se modifie quelque peu par suite de la continuation de la diffusion des impuretés qui ont servi à créer les couches 2 et 4. Il est cependant aisé de tenir compte par avance de ce fait, de telle sorte que l'on obtienne finalement les concentrations souhaitées en tous points.Les lois de la diffusion et de l'épitaxie sont en effet bien connues, et notamment les vitesses de dépôt et de diffusion en fonction de la température et des matériaux utilisés. Le résultat obtenu représenté sur la figure présente une solidité mécanique tres supérieure qui serait obtenue en l'absence des dépôts 6 et 8. Il est donc apte à être enserré avec un risque minimisé de fracture entre des plaques de métaux durs tels que le tungstène et le molybdène. La présente invention permet donc de simplifier et de rendre plus sûr le processus de fabrication d'une diode de puissance. Il est cependant bien évident que d'autres composants de puissance peuvent être élaborés de maniere tout à fait analogue : des transistors ou des thyristors par exemple. Il est seulement nécessaire de prévoir une troisième prise de contact dont la réalisation ne présente pas de difficulté plus grande que dans le cas du procédé de fabrication classique des thyristors ou transistors. On peut par exemple, se contenter d'effectuer un dépôt sur une seule des deux faces du composant et de prendre un contact sur cette face et les deux autres contacts sur l'autre face par les procédés classiques. On pourrait aussi, sur la face sur laquelle on veut prendre deux contacts, procéder à deux dépôts sélectifs, c'est-à-dire effectuer l'un sur une partie de cette face et l'autre sur une autre partie, ce qui ne permettrait évidemment pas d'obtenir facilement la même rigidité qu'avec un dépôt recouvrant toute la face, mais constituerait tout de même une protection appréciable. En pratique, les dépôts se font soit par épitaxie à grande vitesse, soit par épitaxie à basse température, étant entendu que le processus de dépôt n'est pas forcément une épitaxie. On entend en effet par ce dernier terme, le dépôt d'un matériau analpgue à celui sur lequel il est effectué. Par exemple, on dépose par épitaxie du silicium. Or, il est bien évident que d'autres matériaux de départ pourraient être utilisés. Par exemple, il serait possible d'employer des verres conducteurs qui peuvent être déposés à froid. Ces verres joueraient à la fois le rêle de connexion électrique et celui de renforcement mécanique. REVENDICATIONS 1/- Procédé de fabrication de composants semi-conducteurs de puissance, procédé comportant la création, au sein d'un bloc semi-conducteur plat, ds couches de types de conductibilité différents, puis le serrage de ce bloc entre des plaques métalliques, procédé caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre ladite création et ledit serrage le dépôt par épitaxie, sur au moins une face dudit bloc, d'un support épais constitué d'un matériau semi-conducteur dopé avec des impuretés de même type de conductibilité que la couche adjacente dudit bloc, la concentration de ces impuretés au sein de ce support étant au moins 10 fois supérieure à la concentration des impuretés de dopage de cette couche adjacente. 2/- Composant semi-conducteur de puissance comportant un bloc semi-conducteur plat au sein duquel existent des couches de types de conductibilité différents, ce bloc étant serré entre deux plaques métalliques, composant caractérisé en ce qu'il comporte, en outre entre ledit bloc et lesdites plaques métalliques, au moins une couche de matériau semi-conducteur d,opé avec des impuretés du même type de conductibilité que la couche adjacente dudit bloc, la concentration de ces impuretés au sein de ce support étant au moins 10 fois supérieure à la concentration des impuretés de dopage au sein de cette couche adjacente. 3/- Procédé de fabrication de composants semi-conducteurs de puissance, procédé comportant la création au sein d'un- bloc semi-conducteur plat, de couches de types de conductibilité différents, puis le serrage de ce bloc entre des plaques métalliques. procédé caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre ladite création et ledit serrage, le dépôt sur au moins une face dudit bloc, d'un support épais constitué d'un verre conducteur. 4/- Composant semi-conducteur de puissance comportant un bloc semi-conducteur plat au sein duquel existent des couches de types de conductibilités différents, ce bloc étant serré entre des plaques métalliques, composant caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre ledit bloc et lesdites plaques, au moins une couche d'un verre conducteur.