Brevet FR2195071A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne une diode à jonction de type mesa possédant une surface externe plane dont le plan de référence peut servir pour certains types de mesure. De telles diodes peuvent être utilisées pour fabriquer des sondes utilisables dans des montages destinés à mesurer le temps de propagation d'une onde entre deux plans dont l'un deux est précisément confondu avec la surface plane de la diode. De telles diodes peuvent également être employées dans des sondes thermométriques. tes diodes de type mesa se prêtent particulièrement bien à ce genre d'application. Malheureusement, il existe toujours, dans le cas des diodes connues de ce type, une connexion qui altère le caractère plan de la borne de la jonction opposée au substrat. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et se rapporte à une diode à jonction de type mesa dans laquelle la borne de la jonction opposée au substrat sur lequel la diode est réalisée, est parfaitement plane et reliée électriquement au circuit d'utilisation au moyen d'une connexion soudée sur le flanc de la mesa. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles la figure 1, montre une forme de réalisation d'une diode mesa selon l'invention les figures 2xet 3 représentent schématiquement un montage d'application d'une sonde représentée sur la figure 1 La figure 1 représente une diode, selon l'invention, comprenant un substrat 1 en semiconducteur fortement dopé, d'un type de conductivité donné,N+ par exemple, sur lequel est déposée une couche 2 de semiconducteur moins fortement dopée que le substrat. Ces deux couches ayant subi une attaque mesa sont ensuite revêtues, sur leur flancs, d'un matériau diélectrique 3 tel que de l'oxyde de silicium Si 02. Le rôle de cette couche 3 sera explicité plus loin. Une couche 4 de silicium de type P+ est réalisée par épitaxie sur la couche 2 et sur la couche 3. Cette couche, monocristalline 4 sur la couche 2, est polycristalline 6 sur les flancs de la mesa, c'est-à-dire là ou elle est en contact avec le rswttement 3 de diélectrique. La jonction 5 se trouve à l'interface des couches 1 et 2 dans l2exemple décrit. La diode possède deux bornes : le substrat sur lequel il est aisé de réaliser une première connexion selon les procédés classiques ; une seconde borne 9 constituée par la surface externe de la couche épitaxiale 4 parfaitement plane. Une des caractéristiques essentielles de la présente invention réside dans le fait que la connexion reliant ladite seconde borne 9 de la jonction 5 au circuit d'utilisation peut être réalisée sans que le caractère plan de cette borne 9 se trouve altéré. En effet, une couche conductrice, constituée par le dépôt de silicium polycristallin 6 descend le long des flancs de la mesa. Elle est isolée de la première borne de la jonction au moyen du revêtement diélectrique 3 et constitue un chemin conducteur reliant la borne 9 à une couche métallique 7 ddposée dans la partie basse du flanc de la mesa sur laquelle il est facile ensuite de prendre un contact. Ce dépôt de silicium polycristallin présente l'avantage d'être facilement réalisable durant l'opération d'épitaxie. L'épaisseur de la couche conductrice ainsi réalisée est quasi constante. Un dépôt homogène d'une couche métallique sur les flancs de la mesa serait pratiquement irréalisable par évaporation sous vide. Une fois la couche 6 formée il est facile, au contraire dans la partie basse de la mesa, de déposer, par évaporation, la couche métallique 7 sur laquelle on peut ensuite souder par des procédés connus tels que la thermocompression par exemple, le contact adapté à l'utilisation prévue pour la diode. Afin d'illustrer les qualités du dispositif selon l'invention, un montage schématique d'utilisation est représenté sur la figure 2 ns laquelle les mêmes éléments portent les mAmes références que dans la figure 1. Il comprend une sonde 10 identique à celle dc la figure 1. Le plan de la borne 9 est pris comme plan de référencc AB. La sonde 10 est reliée à un microcâble coaxial. Une connexion 8 déposée sur la base du substrat est soudée par exemple sur le conducteur central 40 du microcâble et la connexion 7 de la diode 10 relie la borne 9 au conducteur extérieur de ce même coaxial. De telles diodes peuvent aussi être utilisées en thermométrie. La surface AB peut être rendue solidaire d'une surface dont on doit mesurer la température. La figure 3 est un exemple de réalisation de montage électri- que utilisant la diode 10. La diode 10 est relie par ses bornes non représentées a une source de polarisation 11. L'échauffement de la surface plane AB de la jonction est dû à l'apport dc calories fournies par la source de chaleur dont on doit mesurer la température, source non représentée sur la figure, @@is illustré par la flêche 13. La mesure s'effectue dès que l'on ferme le commutateur 1L. La diode 10 se trouve alors polarisée en inverse. Aux b@rnes d'une résistance 14 on détecte par des moyens appropriés tel qu'un oscillographe 15 par exemple, un signal qui est fonction de la température atteinte par la borne 9 c'est-à-dire la jonction. Go signal peut servir par exemple, outre le fait de mesurer la tem- pérature, à actionner des moyens de sécurité dès que cette température atteint une valeur prédéterminée. Dans le cas d'un autre exemple d'applicaticn, la fleche 13 représente une onde de choc frappant la borne 9 de la jonction. Préalablement polarisée en inverse comme cela est décrit précédem ment cctte jonction directement en contact avec l'onde dc cho@ est détruite par cette dernière et se trouve brusquement mise en ccurt circuit produisant une impulsion de tension sur l'oscillographe 15. Si le commutateur est commandé en synchronisme avec le départ do l'onde de choc, l'exploitation des données recueillies sur l'os- cillographe 15 permet dc déduire, entre autres paramètres, la vitesse ae propagation dc ladite onde. Il suffit de l'impact d'une quantité donnée d'énergie mécanique, lumineuse ctc. sur la borne plane de la sonde pour que cet-c dernière, correctement polarisée, fournisse !me impulsion utiliza- ble soit pour effectuer une mesure, soit pour déclencher un système de sécurité ou pour toute autre application. REVENDICATIONS 1. Diode à jonction de type mesa réalisée sur un substrat fortement dopé, portant une première connexion de ladite jonction, caractérisée en ce que la seconde connexion de ladite jonction est réalisée sur le flanc de ladite mesa, cotte connexion laissant libre la borne plane de la diode opposée au substrat 2. Diode selon la revendication 1, caractérisée cn ce que ladite seconde connexion est reliée à ladite borne plane au moyen d'une couche conductrice déposée sur le flanc de ladite mes et isolée de ladite première connexion au moyen d'une couche en matériau diélectrique ; 3. Diode selon la revendication 2, caractérisée on c que ladite couche conductrice est réalisée en matériau semiconducteur 4.Diode selon la revendication 1, caractériséc cn co que ledit semiconducteur est du silicium 5. Diode selon les revendication 1 ct 2, caractérisée cli ce que ledit substrat est en silicium d'un premier type do conductivité, ladite jonction est formée par l'apport sur ledit substrat d1une première couche de semiconducteur du premier type de conductivité ct d'unc seconde couche d'un second type de conductivité oppose au premier ; ledit matériau isolant est un oxyde de silicium, ladite couche conductrice est en silicium dopé au moyen d'une impureté lui conférant ledit deuxième type dc conductivité ; ladite seconde con ncion est une couche métallique déposée sur ladite couchc conductrice à la base dudit flanc 6. Procédé de fabrication d'une diodc selon la revendication comprenant les étapes suivantes - premier dépôt par épitaxie sur un substrat semiconductour fortement dopé, d'unie première couche dudit semiconducteur moins fortement dopé que ledit substrat - attaque selon un profil mesa de ladite première couche et dudit substrat caractérisé par les étapes supplémentaires suivantes - mise on place sur les flancs de ladite mesa d'un revêtement on matériau diélectrique - second dépôt par épitaxie d'une seconde couche de semiconducteur, sur ladite première couche et sur ledit revêtement ; ; - mise en place à la base dudit flanc d'une couche métallique sur ladite seconde couche 7. Système utilisant la diode selon la revendication 1, caractérisé en ce que sont prévus des moyens de polarisation de ladite jonction, et des moyens de mesure des détériorations de sa caractéristique de fonctionnement sous l'action d'un phénomène physique.