Brevet FR2067007A1 — publié le 19710813

La présente invention concerne un contact pour la zone d'émetteur d'un composant à semi-conducteurs, de préférence d'un transistor comportant entre la base et l'émetteur une jonction pn. limitant la surface de la zone d'émetteur et constituant le bord de l'émetteur. Dans différents types de transistors, une répartition inégale du courant limite leur rendement„ Un échauffement inégal en résultant peut donc conduire à l'apparition prématurée du claquage thermique et provoquer de ce fait la destruction du transis-10 tor. On sait qu'une grande longueur de bord de l'émetteur est importante dans les transistors de puissance à haute fréquence étant donné que, dans le cas de densités spécifiques de courant très élevées de l'émetteur, l'injection des porteurs de charge par la surface de l'émetteur n'est pas homogène et que c'est principalement le bord de l'émetteur qui conduit le courant. C'est pourquoi la surface active de l'émetteur est divisée en plusieurs émetteurs individuels. Afin d'éviter autant que faire se peut une densité spécifique de courant inégale et pour pouvoir accroître 2q la sécurité contre le claquage thermique, on prévoit en amont des émetteurs individuels des résistances ohmiques appropriées. Une répartition uniforme du courant sur une plus grande surface d'émetteur est alors obtenue par l'effet stabilisateur de telles résistances ohmiques. Ce procédé a été jusqu'à maintenant principalement 25 utilisé dans les transistors de puissance à fréquence limite élevée. Le procédé connu est particulièrement onéreux dans le cas des transistors de faible puissance et a basse fréquence réalisés suivant la technique planar, étant donné qu'il est difficile, 3q dans les transistors du type indiqué, de subdiviser la surface de l'émetteur en plages d'émetteur individuels et de réaliser des contacts pour chacune desdites plages. La présente invention a pour but de fournir un dispositif, dans lequel la densité de courant est répartie de la façon 35 la plus égale possible sur toute la surface de l'émetteur, ce qui a pour conséquence que le contact d'émetteur n'a plus besoin d'être divisé en un si grand nombre de contacts individuels et que le danger du claquage thermique est réduit. Ce problème est résolu conformément à l'invention par 4Q le fait que seule une partie de la surface de la zone d'émetteur BAD OOIQINAL 70 39387 2 2067007 est munie de telle manière d'un matériau de contact que la partie de la surface de la zone d'émetteur, voisine du bord de-l'émetteur est dépourvue de matériau de contact, La réalisation conforme à l'invention du contact d'émet-5 teur permet d'obtenir que la résistance série de base qui provoque le déplacement marginal indésirable du courant d'émetteur, coopère à l'obtention d'une répartition stable et égale du courant. Les parties de la surface de la zone d'émetteur, non recouvertes par le matériau de contact, peuvent être revêtues par 10 une couche isolante. Le matériau de contact peut alors également s'étendre sur certaines parties de la surface de cette couche isolante» Dans un transistor de structure géométrique a symétrie de révolution, la densité de courant croît, en raison de la chute 15 de tension aux bornes de la résistance série de base sous l'émetteur,- en direction du bord de l'émetteur. C'est pourquoi, dans le cas où l'émetteur possède un diamètre important, seule une zone étroite du bord de l'émetteur est active. On pourrait donc obtenir une meilleure utilisation de la surface d'émetteur en raccordant 20 au contact les plages marginales par l'intermédiaire d'une résistance série d'autant plus grande que lesdites plages sont plus éloignée^ de l'axe de symétrie du dispositif. Une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention se caractérise par le fait que concentriquement au 25 bord circulaire de l'émetteur, une partie circulaire de la surface de la zone d'émetteur est munie du matériau de contact, le rayon de la partie circulaire de la surface de la zone d'émetteur étant inférieur a celui du bord de l'émetteur. La partie de l'émetteur non contactée, mais réalisée par diffusion, située entre la partie 30 munie du matériau de contact et le bord de l'émetteur, joue le rôle de résistance amont. Une autre forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention réside dans le fait que la partie circulaire de la surface de la zone d'émetteur, munie du matériau de con-35 tact, est entourée de telle manière par d'autre parties annulaires de la surface de la zone d'émetteur, munies du matériau de contact, à l'intérieur du bord de l'émetteur, que les largeurs des parties annulaires de la surface de la zone d'émetteur, munies du matériau de contact, sont d'autant plus étroites que lesdites parties se 40 trouvent situées à une plus grande distance du centre du bord SAD ORIGINAL 70 39387 3 2067007 circulaire de l'émetteur, que les parties de la surface de la zone d'émetteur, non pourvues du matériau de contact, sont recouvertes par la couche isolante et que le matériau de contact de la partie circulaire et celui des parties annulaires sont jointifs à la 5 surface de la zone d'émetteur. Dans ce dispositif, on utilise la résistance de contact entre le métal de contact et le matériau semi-conducteur. Etant donné que la résistance spécifique de contact est fixée dans le cas d'une technique de fabrication prédéterminée, la forme de réalisation suivant l'invention du contact 10 d'émetteur permet d'obtenir la caractéristique souhaitée de la résistance par le fait que des parties recouvertes par le matériau de contact alternent avec des parties non recouvertes par le matériau de contact, les parties recouvertes du métal de contact diminuant en direction du bord de jonction d'émetteur. 15 Une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention réside dans le fait que l'émetteur est réalisé par des bandes présentant la configuration de doigts et que le matériau de contact est déposé de telle manière sur une partie de la surface de l'émetteur sous la forme de bandes plus étroites cons-20 tituant une pièce unique que le métal recouvre jusqu'au voisinage de la jonction d'émetteur une couche isolante prévue sur la surface d'émetteur non recouverte de métal. La réalisation des contacts aux bandes d'émetteur en forme de doigts se fait en laissant subsister le long du bord de l'émetteur une zone obtenue par diffu-25 sion, aussi large que possible, tandis que le métal de contact est également prévu sur la couche isolante jusqu'à proximité du bord de l'émetteur. Il en résulte que la chute de tension le long du métal de contact est aussi faible que possible de sorte que la majeure partie du courant d'émetteur ne s'écoule pas uniquement 30 à proximité du point de raccordement. De plus, la résistance de contact, en raison de la fenêtre de contact étroite, ainsi que la résistance de la zone obtenue par diffusion jouent le rôle des résistances amont désirées. Enfin, un perfectionnement du dispositif conforme à l'in-35 vention réside dans le fait que la largeur des bandes jointives étroites augmente vers leurs extrémités libres. De ce fait, chaque plage du bord de l'émetteur est reliée par une résistance amont de même valeur a la borne d'émetteur, étant donné que la chute de tension le long d'une bande est compensée par l'augmentation 40 de largeur de cette dernière. 70 39387 4 2067007 Le contact conforme a l'invention peut être utilisé de préférence dans des transistors de faible puissance et à basse fréquence. Mais le dispositif conforme à l'invention peut également être réalisé avantageusement dans le cas d'autres composants 5 à semi-conducteurs, comme par exemple les thyristors, lorsqu'on cherche à obtenir une répartition égale de courant dans la zone contactée. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation 10 du dispositif suivant l'invention. La figure 1 est une vue de dessus d'une première forme de réalisation du dispositif conforme a l'invention à géométrie circulaire. La figure 2 est une coupe prise suivant la ligne II-II 15 de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus d'une seconde forme de réalisation du dispositif suivant l'invention à géométrie circulaire. La figure 4 est une coupe prise suivant la ligne IV-IV 20 sur la figure 3. La figure 5 est une vue de dessus d'une troisième forme de réalisation du dispositif suivant l'invention présentant une structure géométrique à bandes. La figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de 25 la figure 1. La figure 7 est une vue de dessus d'une quatrième forme de réalisation du dispositif suivant l'invention présentant une structure géométrique à bandes. Sur les figures 1, 3, 5 et 7, les contacts sont repré-30 sentés par des parties hachurées pour la clarté des dessins. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne un émetteur obtenu par diffusion et la référence 2 désigne un bord de l'émetteur. Le bord d'émetteur 2 représente en même temps une jonction jan qui apparaît à la surface, entre la base 3 et l'émet-35 teur 1. Concentriquement au bord de l'émetteur 2, il est prévu sur la zone d'émetteur un contact circulaire 4 dont le rayon, qui a une valeur comprise approximativement entre 50 et 150 p , notamment 70w , est inférieur au rayon du bord de l'émetteur et qui est constitué de préférence en aluminium. Sur la zone de base 3 40 est prévue une zone 8 pour le contact de base. La zone de base 3 70 39387 5 2067007 est entourée par une zone de collecteur 5, qui comporte un contact 16. Le contact du collecteur peut également être situé du même côté que les contacts de l'émetteur et de la base. Ce contact du collecteur est désigné par la référence 6 sur les figures et ^ est représenté de traits mixtes le mettant en évidence. Les parties de la zone de l'émetteur, non recouvertes, par le contact 4, sont revêtues d'une couche isolante 10. Dans les figures 3 à 7, les parties correspondantes sont désignées avec les mêmes références qu'en figure 1. Le dispositif représenté en figure 3 comporte deux contacts annulaires concentriques 7, qui entourent le contact 4, représenté sur les figures 1 et- 2 à l'intérieur du bord de l'émetteur 2. Les largeurs des différents contacts annulaires 7 sont d'autant plus réduites que leurs rayons sont plus grands. Il est ^ également possible de ne prévoir par exemple qu'un seul contact annulaire 7, ou d'en prévoir plusieurs. Les contacts circulaires et annulaires sont reliés entre eux à la surface de la couche isolante (figure 4). En figure 3, on n'a pas représenté cette couche, pour la clarté du dessin. Il est également possible, dans une forme de réalisation simple du dispositif suivant l'invention, de supprimer complètement le contact circulaire 4 et de prévoir uniquement un ou plusieurs contacts annulaires 7. Sur les figures 5 et 6, la référence 9 désigne une fenêtre de contact de l'émetteur, par l'intermédiaire de laquelle le métal de contact touche le matériau semi-conducteur de l'émetteur 1. Le métal de contact recouvre également une partie de la surface d'une couche isolante 10, prévue sur l'émetteur 1 en dehors de la fenêtre de contact 9, jusqu'à proximité du bord de l'émetteur 2. Il est également possible de prévoir plusieurs fenêtres de contact de l'émetteur, non reliées entre, elles. Le métal de contact recouvre alors également, comme représenté en figure 4, une partie de la couche isolante de façon à constituer une seule et même pièce. En figure 7, les bandes constituant le contact d'émetteur possèdent des extrémités libres 11 de largeur supérieure. Etant donné que le raccord électrique extérieur du contact d'émetteur est réalisé à l'extrémité jointive des bandes, cela permet ^ de compenser la chute de tension le long des bandes, en direction 20 25 30 35 70 39387 6 2067007 de leurs extrémités libres. Sur les figures 1 à 7, on n'a représenté que quelques formes de réalisation particulièrement avantageuses du dispositif suivant l'invention. Les contacts peuvent naturellement avoir également la forme d'ellipses, de rectangles, de carrés ou se présenter sous d'autres configurations. L'essentiel réside dans le fait que les parties voisines du bord de l'émetteur sont dénuées de matériau de contact. 70 39387 7 2067007 REVENDICATIONS 1. Contact pour la zone d'émetteur d'un composant à semi-conducteurs, de préférence d'un transistor comportant entre la base et l'émetteur, une jonction jon, limitant la surface de la 5 zone de l'émetteur et constituant le bord de l'émetteur, caractérisé par le fait que seule une partie de la surface de la zone d'émetteur est munie de telle manière d'un matériau de contact que la partie de la surface de la zone d'émetteur, voisine du bord de l'émetteur est dépourvue de matériau de contact. 10 2. Contact suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les parties de la surface de la zone d'émetteur non pourvues de matériau de contact sont revêtues d'une couche isolante et que le matériau de contact recouvre complètement ou partiellement la couche isolante disposée sur la surface de la zone 15 d'émetteur. 3. Contact suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le bord de l'émetteur a une forme circulaire et que concentriquement au bord d'émetteur circulaire, une partie circulaire de la surface de la zone d'émetteur est munie du maté- 20 riau de contact, le rayon de ladite partie circulaire de la surface d'émetteur étant inférieur à celui du bord de l'émetteur. 4. Contact suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la partie circulaire de la surface de la zone d'émetteur, munie du matériau de contact, est entourée de telle manière 25 par d'autres parties annulaires de la surface de. la zone d'émetteur, munies du matériau de contact, à l'intérieur du bord de l'émetteur, que les largeurs des parties annulaires de la surface de la zone d'émetteur, munies du matériau de contact, sont d'au- -tant plus étroites que lesdites parties se trouvent situées à une 30 plus grande distance du centre du bord circulaire de l'émetteur, que les parties de la surface de la zone d'émetteur, non pourvues du matériau de contact, sont recouvertes par la couche isolante et que le matériau de contact de la partie circulaire et celui des parties annulaires sont jointifs à la surface de la zone 35 d'émetteur. 5. Contact suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la partie circulaire de la surface de la zone d'émetteur, munie du matériau de contact, présente en son centre une couche isolante disposée sur ladite surface. 40 6. Contact suivant la revendication lou 2, caractérisé 70 39387 8 2067007 par le. fait que l'émetteur est réalisé par des bandes présentant la configuration de doigts et que le matériau de contact est déposé de telle manière sur une.partie de la surface de l'émetteur sous la forme de bandes plus étroites constituant une pièce uni-5 que que le métal rëcouvre jusqu'au voisinage de la jonction d'émetteur une couche isolante prévue sur la surface d'émetteur non recouverte de métal. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la largeur des bandes jointives croît vers leurs 10 extrémités libres. - '8. Dispositif suivant l'une quelconque' des- revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le matériau de contact est de l'aluminium. 9. Contact suivant l'une quelconque des revendications 15 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'écartement entre le bord de l'émetteur et la partie de la surface de la zone d'émetteur, munie du matériau de contact, a une valeur comprise entre 50 et 150 u . 10. Contact suivant la revendication 9, caractérisé 20 par le fait que ledit écartement a la valeur de 70u .