Brevet FR2107829A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne les dispositifs commutables à semi-conducteurs et concerne plus particulièrement mais non exclusivement les thyristors à coupure rapide ou commutation commandée et a pour but de permettre la réalisation de disposi-5 tifs de ce genre. L'invention est matérialisée dans un dispositif cammutable à semi-conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend un élément ou une galette constituée par un matériau semi-conducteur dans lequel sont formées de manière à s'étendre vers l'intérieur de 10 la galette à partir de l'une de ses faces, une région d'émetteur et line région de base qui s'étend de façon à être située au-dessous de la région d'émetteur, ces régions comportant des parties qui, pour chaque région, s'étendent à partir d'une partie commune, la partie commune de la région d'émetteur présentant 15 Tin gain qui est inférieur à celui que présentent les parties s'étendant à partir de la partie commune de la région d'émetteur. Une telle différence de gain entre les parties de la région d'émetteur peut être obtenue grâce au fait que la partie commune de la région d'émetteur s'étend vers l'intérieur de la galette 20 à partir de l'une des faces de cette dernière selon une profondeur moindre que celle à laquelle s'étendent les parties de la région d'émetteur qui s'étendent à partir de la partie commune de la région d'émetteur. Les parties qui, pour chaque région, s'étendent à partir 25 d'une partie commune peuvent constituer des parties formant des doigts ou languettes encastrées ou présentant des formes complémentaires dans une vue en plan de la face considérée. La concentration surfacique de la partie commune de la région d'émetteur peut être suffisamment faible pour rendre la résistance 30 directe de la jonction existant entre cette partie et la partie de la région de base située au-dessous plus faible pour des courants faibles que celle de la jonction existant entre les parties de la région d'émetteur s'étendant à partir de la partie commune de la région d'émetteur et la partie de la région de base située 35 au-dessous de ces parties prolongées de la région d'émetteur. La profondeur de la partie commune de la région d'émetteur peut être suffisamment faible pour que, lors du fonctionnement du dispositif, la partie commune de ce dernier ne joue aucun rôle actif dans la commutation du dispositif mais fonctionne 71 33666 2 2107829 électriquement de manière à interconnecter les parties de la région d'émetteur s'étendant à partir de la partie commune de cette région d'émetteur tout en étant isolée électriquement par rapport à la région de base située au-dessous. 5 La région d'émetteur peut être une région de cathode et la région de base peut être une région de gâchette ou d'électrode de commande. Un mode de réalisation de l'invention (et son procédé de fabrication) va maintenant être décrit plus en détail, à titre 10 d'exemple uniquement, en se référant aux dessins annexés, donnés à titre non limitatif, et dans lesquels ; La fig. 1 est une vue en plan de la galette semi-conductrice. La fig. 2 est une vue en coupe de cette galette. Les fig. 3 à 5 montrent les différents stades de la fabrica-15 tion de la galette visible sur les fig. 1 et 2. Si- l'on se réfère maintenant aux fig. 1 et 2, celles-ci montrent un thyristor à coupure rapide ou commutation commandée qui est constitué par un élément ou une galette d'un matériau semiconducteur. La galette présente respectivement des faces supé-20 rieur et inférieure opposées 1 et 2 et présente également, comme on peut le voir en se référant à la vue en plan de la fig. 1, une forme sensiblement carrée pour sa face 1. Une région d'anode 3 s'étend vers l'intérieur de la galette à partir de sa face inférieure 2. 25 A partir de la face 1 de la galette s'étendent vers l'inté rieur de cette dernière une région d'émetteur ou de cathode 4 et une région de base ou de gâchette 5. Les deux régions 4 et 5 (comme on peut le voir en se référant à la vue en plan de la face 1 visible sur la fig. 1) comportent respectivement des doigts ou 30 languettes de formes complémentaires 6 et 7. Les parties en forme de doigts 6 de la région de cathode 4 s'étendent à partir d'une partie commune 8 et les parties en forme de doigts 7 de la région de gâchette 5 s'étendent à partir d'une partie commune 9. 35 Comme cela est visible en se référant à la fig. 2, la partie commune 8 de la région de cathode 4 s'étend à partir de la face 1 pour pénétrer dans la galette sur une profondeur qui est moindre que celle correspondant aux parties en forme de doigts ou de languettes 6 de la région de cathode 4. Il est évident 71 33666 3 2107829 que la profondeur de la partie commune 8 est telle qu'elle suffise simplement à fournir des interconnexions électriques des parties en forme de doigts 6 bien qu'elle soit isolée électriquement d'une partie 10 située au-dessous et associée à la région 5 de gâchette, grâce à l'existence de la jonction P-N entre les parties 8 et 10. La profondeur de la partie 8 est telle que le gain de cette partie centrale 8 est suffisamment faible (grâce à sa profondeur réduite) pour empêcher que cette partie 8 ait une part active dans la commutation du dispositif lors de son 10 fonctionnement. Cependant, le fait de prévoir la partie 8 permet d'obtenir facilement une zone ou surface suffisamment importante (par comparaison avec celle constituée par la partie en forme de doigt 6) pour permettre d'établir la connexion entre la région de cathode 4 et une borne de contact d'une manière bien connue 15 des spécialistes. La concentration surfacique de la partie commune 8 de la région de cathode 4 est suffisamment faible pour que la résistance directe de la jonction existant entre cette partie 8 et la région de gâchette 5 située au-dessous, soit inférieure, 20 pour des courants faibles, à celle de la jonction existant entre les parties en forme de doigts 6 de la région de cathode 4 et la région de gâchette située au-dessous. Le dispositif précédemment décrit est un thyristor à coupure rapide ou commutation commandée et il peut être fabriqué de la 25 manière suivante : Si l'on se réfère tout d'abord aux fig. 3 à 5, le premier stade consiste à diffuser dans une galette constituée par un matériau semi-conducteur du type N, à travers ses faces 1 et 2, une matière d'impureté du type accepteur de manière à convertir 30 le matériau initial de type N en un matériau de type P et à constituer ainsi des jonctions 11 et 12 de type P-N. Au cours du stade suivant de la fabrication du dispositif, la face 1 est partiellement masquée et on diffuse à travers le masque et dans la galette une impureté du type donneur de manière 35 à reconvertir une partie de la région de type P en une région de type N. La région ainsi formée constitue les parties en forme de doigts 6 de la région de cathode finale, en laissant entre ces parties en forme de doigts 6 des parties en forme de doigts 7 constituant la région de gâchette finale 5. 71 33666 4 2107829 Comme cela est visible en se référant à la fig. 5, le masque de la face 1 est tel qu'à ce stade de la fabrication il laisse à l'intérieur de ce qui sera finalement la totalité de la région de cathode 8, une région 13 de matériau de type P qui n'a 5 pas été reconverti en un matériau de type N au cours de ce stade. Après cela, un nouveau masque est appliqué sur la face 1 et présente une forme similaire à celle de la région restante 13 de type P et on diffuse à travers ce masque la partie commune 8 (Fig. 2) qui, comme expliqué précédemment, est diffusée à l'in-10 térieur de la galette à une profondeur inférieure à celle à laquelle les parties formant doigts 6 ont été diffusées au cours du stade précédent. Les dispositifs réalisés selon le procédé précité, présentent un bon gain de puissance de commutation pour une vitesse élevée 15 tandis qu'en même temps ils conservent les caractéristiques de faible chute de tension directe et de capacité de surcharge importante des dispositifs du type thyristor. Egalement, la jonction à faible résistance existant entre la partie commune 8 de la région de cathode 4 et la région de gâchette 5 située au-des-20 sous de cette dernière fonctionne comme un émetteur court-circuité. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 71 33666 5 2107829 REVENDICATIONS 1. Dispositif commutable à semi-conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend un élément ou une galette constituée par un matériau semi-conducteur dans lequel sont formées de manière à s'é- 5 tendre vers l'intérieur de la galette à partir de l'une de ses faces, une région d'émetteur et une région de base qui s'étend de façon à être située au-dessous de la région d'émetteur, ces régions comportant des parties qui, pour chaque région, s'étendent à partir d'une partie commune, la partie commune de la région 10 d'émetteur présentant un gain qui est inférieur à celui que présentent les parties s'étendant à partir de la partie commune de la région d'émetteur. 2. Dispositif à semi-conducteurs suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la différence de gain entre les parties de 15 la région d'émetteur est obtenue grâce au fait que la partie commune de la région d'émetteur s'étend vers l'intérieur de la galette à partir de l'une des faces de cette dernière selon une profondeur moindre que celle à laquelle s'étendent les parties de la région d'émetteur qui s'étendent à partir de la partie 20 commune de la région d'émetteur. 3. Dispositif à semi-conducteurs suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les parties qui, pour chaque région, s'étendent à partir d'une partie commune (dans une vue en plan de la face considérée) constituent des parties formant des doigts 25 ou languettes présentant des formes complémentaires. 4. Dispositif à semi-conducteurs suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la concentration surfacique de la partie commune de la région d'émetteur est suffisamment faible pour rendre la résistance directe de la 30 jonction existant entre cette partie et la partie de la région de base située au-dessous plus faible pour des courants faibles que celle de la jonction existant entre les parties de la région d'émetteur s*étendant à partir de la partie commune de la région d'émetteur et la partie de la région de base située au-dessous 35 de ces parties prolongées de la région d'émetteur. 5. Dispositif à semi-conducteurs suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de la partie commune de la région d'émetteur est suffisamment faible pour que, lors du fonctionnement du dispositif, la partie 71 33666 6 2107829 commune de ce dernier ne joue aucun rôle actif dans la commutation du dispositif mais fonctionne électriquement de manière à interconnecter les parties de la région d'émetteur s'étendant à partir de la partie commune de cette région d'émetteur tout en étant 5 électriquement isolée par rapport à la région de base située au-dessous. 6. Dispositif à semi-conducteurs suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la région d'émetteur est une région de cathode, la région de base étant une 10 région de gâchette ou d'électrode de commande.