Brevet FR2158088A1 — publié le 19730615

La présente invention concerne des dispositifs à jonctions de type "mesa" dont la face de dimension la plus faible est rigoureusement plane. Il est connu par la demande de brevet français NO 71.2524 déposée le 8 avril 1971 et par la première addition à cette demande, déposée le 18 octobre 1971 sous le NO 71.37300 de recouvrir, après 11 attaque mesa, les plaquettes contenant les diodes à jonotion au moyen d'un matériau diélectrique convenable. la face de la plaquette ainsi recouverte est rodée jusqu'à ce que la couche de semiconducteur sous-jacente apparaisse. On obtient ainsi au niveau des mesas une surface d'appui parfaitement plane. Les dispositifs fabriqués selon ce procédé s'apparentent alors aux dispo sitiis planas et peuvent être, ensuite équipés de connexions du type micropoutre ou "beam-lead" comme ces derniers. Il est pratiquement impossible dlarrêter le rodage du matériau diélectrique juste au niveau de l'interface entre le semiconducteur et le diélectrique il en résulte la nécessité d'entamer par le rodage, une légère pellicule de semiconducteur. Il est donc nécessaire, initialement de prévoir pour cette dernière couche semiconductrice une épaisseur légèrement supérieure. Il s'agit en général d'une couche épitaxiale, assez épaisse dont la concentration doit etre élevée en atomes dopants de manière à permettre une faible résistance de contact. L'inconvénient essentiel est qu'au cours de la durée d'obtention de cette couche épitaxiale, la transition entre le substrat et la première couche s'épaissit ce qui peut etre un inconvénient pour les diodes utilisées en hyperfréquences. la présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et se rapporte à un nouveau procédé de réalisation de dispositifs de type mesa ayant les qualités indiquées plus haut. Ce nouveau procédé est essentiellement caractérisé en ce qutil comporte une étape intermédiaire qui consiste à déposer des boutons métalliques sur la partie supérieure de chacune des diodes. Ces boutons ou excroissances métalliques subsistent après l'attaque mesa. la plaquette est ensuite recouverte au moyen d'un matériau diélectrique, et la face de la plaquette ainsi recouverte subit un rodage plan. Celui-ci entame alors les boutons métalliques, mais n'atteint, en aucun cas, la couche de semiconducteur sous-jacente. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes 1 à 4 qui représentent chacune, une étape de fabrication d'un dispositif conforme à l'invention. Les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. La figure 1 représente une plaquette de semiconducteur qui, à titre d'exemple nullement limitatif, est une plaquette de silicium comportant un substrat 1 N fortement dopé en impuretés de type N, Sur ce substrat sont créées, une couche 2 de même type de conductivité N que la précédente, mais, moins fortement dopée, puis une couche 3 de type de conductivité opposée aux précédentes et fortement dopée P+. Ces deux dernières couches sont obtenues par épitaxie, la dernière couche pouvant éventuellement être obtenue par diffusion. Conformément à 11 invention, avant l'attaque mesa, des boutons métalliques,dont deux seulement 4 et 5 sont représentés sur la figure 1, sont déposés sur la plaquette précédemment décrite. Plusieurs méthodes de métallisation sont possibles : évaporation par effet Joule, pulvérisation cathodique, électrolyse, etc... ou la combinaison de ces moyens. pans l'exemple décrit, la couche métallique 6 est une couche d'or, métal choisi pour ses qualités optimales de contact électrique. L'or formant un eutectique avec le silicium à basse température de l'ordre de 4000 C, il est nécessaire de prévoir une couche d'arrêt 7 entre le dépôt d'or 6 et la couche semiconductrice 7. La couche d'arr8t 7 peut etre réalisée, par exemple, au moyen d'un dépôt de chrome. Le dép8t successif de chrome et d'or peut s'effectuer suivant les divers procédés connus (évaporation à travers un masque métalliques ;évaporation, photogravure, dépôt électrolytique localisé ). Dans I1 exemple décrit, la couche d'arrêt est réalisée au moyen d'un dépit de chrome seul, mais il doit être entendu qu'un certain nombre de métaux ou combinaisons de métaux tels que (chrome + argent) par exemple, peuvent être réalisés sans pour cela sortir des limites de l'invention. L'épaisseur de la couche d'or peut être réglée à volonté en fonction dosconditions opératoires. La figure 2 représente la plaquette de la figure 1 après une attaque chimique à laide de réactifs connus délimitant les jonctions dans les protubérances formant des tables ou mesas Selon le procédé décrit dans la demande de brevet français citée précédemment, la plaquette de semiconducteur est alors revêtue d'un dépit de matériau diélectrique 8 comme le montre la figure 5. Ce matériau peut etre du verre ou une résine artificielle thermodurcissable, convenablement chargée ou de tout autre matériau isolant capable de subir un rodage mécanique et conservant ses qualités de résistance mécanique à des températures compatibles avec l'utilisation ultérieure du dispositif. Ensuite, la plaquette est soumise à un rodage plan et elle prend la configuration finale représentée sur la figure 4. Conformément à l'invention, les boutons métalliques sont rodés en même temps que le matériau diélectrique existant sans que la couche semiconductrice 3 soit jamais atteinte. tes plaquettes peuvent alors être équipées de micropoutres ou "beam lead". Chaque diode est ensuite isolée de sa voisine par une découpe à la scie ou chimique ou au diamant, et constitue un composant doté d'une fiabilité analogue à celle des composants de type planar. L'exemple décrit se rapportait à une diode NP réalisée sur un substrat N en silicium mais il doit être entendu que le procédé conforme à l'invention s'adapte indifféremment à toutes les jonctions de type mesa quelle que soit la nature du semiconducteur. REVENICATI0NS 1. Dispositif à jonction semiconductrice du type dit mesa , comprenant un substrat de semiconducteur fortement dopé au moyen d'une impureté d'un type donné de conductivité, au moins une couche de semiconducteur faiblement dopée au moyen de ladite impureté et une couche terminale de semiconducteur fortement dopée,-caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dépôt métallique positionné sur la face externe de ladite couche terminale ; un revêtement de matériau diélectrique enrobant les flancs de ladite structure, la surface externe dudit revêtement et dudit dépit métallique étant amenées dans le m8me plan. 2. Dispositif à jonction semiconductrice conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dépôt métallique comporte,superposées, une première couche d'arrêt d'un premier constituant métallique comprenant au moins un métal et une seconde couche plus épaisse d'un second constituant métallique comprenant également au moins un métal. 3. Procédé de réalisation d'un dispositif à jonction conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de fabrication suivantes 1) formations,successivement sur un substrat de semiconducteur d'une première et d'une deuxième couche semiconductrice superposées de type de conductivité opposé ; 2) formation successive sur la face libre de ladite deuxième couche semiconductrice de deux dépôts métalliques localisés 3) formation de mesas par attaque chimique sélective du semiconducteur ; ladite attaque étant limitée au droit desdits dépôts métalliques 4) rev8tement de la surface dudit matériau semiconducteur ayant subi ladite attaque, au moyen d'un matériau diélectrique enrobant également les flancs desdites mesa et recouvrant lesdits dép8ts métalliques 5) rodage plan dudit revêtement jusqu'à ce qu'apparaissent lesdits déports métalliques. 4. Procédé de réalisation d'un dispositif à jonction conforme à la revendication 3; caractérisé en ce qu?il comprend au niveau de l'étape 2, les étapes supplémentaires suivantes 2bis) formation d'un premier dépit par évaporation sous vide d'un premier constituant métallique 2ter) formation d'un second dépit sur ledit premier dépôt par évaporation sous vide d'un second constituant métallique 2quarto) épaississement dudit second dépit par voie électrolytique.