Brevet FR2220877A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs passivés collectivement et plus parti culierement de dispositifs comportant des couches dont les résistivités respectives conduisent à des vitesses d'attaque par les réactifs chimiques, très différentes. Il est connu de fabriquer collectivement un grand nombre de diodes de type nés, par exemple, à partir d'une rondelle de semiconducteur. Pour cela, on effectue à la surface de cette rondelle, à travers un masque, une attaque chimique qui individualise chacun des futurs dispositifs, en créant un sillon entre chacun d'eux. Cette méthode donne des~résultats satisfaisants quand la pro fondeur des sillons n'est pas trop importante, de l'ordre de quelques microns, voir même quelques dizaines de microns. Mais, dès que celle~ ci devient plus importante et doit atteindre, par exemple une centaine de microns, il se produit une attaque latérale du semi-conduc- teur de même grandeur que celle qui s'effectue en profondeur et même quelques fois plus grande surtout quand les couches intermédiaires attaquées sont de plus faible résistivité, comme c'est le cas pour les diodes P.I.N. par exemple, La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne un procédé de fabrication collective de dispositifs semiconducteurs, à partir d'une même plaquette, caractérisé par le fait que les sillons individualisant chacun des dispositifs sont obtenus au moyens de deux attaques successives : une première attaque par un moyen mécanique creusant dans le semi-conducteur ltébauche des sillons et une seconde attaque au moyen d'un réactif chimique, achevant le creusement desdits sillons ainsi ébauchés. La présente invention sera mieux comprise à l'aide des explica- tions qui vont suivre et des six figures jointes dont chacune représente une étape de fabrication de dispositifs# conformément à l'invention. La figure 1 représente schéraatiquement une plaquette 1 de semiconducteur qui peut être, par exemple une plaquette de silicium comportant, superposées sur un substrat de type P, une couche inter médiaire de type intrinsèque et une couche de type N (ces couches ne sont pas différenciées sur la figure 1), k partir de cette plaquette, un certain nombre de dispositifs, en l'occurence des diodes de type P.I.N., doivent être individualisés et.passivés avant d'être séparés les uns des autres, selon le procédé de l'invention. La plaquette I est revêtue sur une de ses faces d'une couche de protection 2. Cette couche peut être métallique et constituer une première électrode de contact du dispositif terminé.Elle est revêtue sur sa face opposée d'une nouvelle couche 3 qui, s'il s'agit d'une couche métallique, comme c'est le cas dans 11 exemple décrit, peut servir ensuite de seconde électrode de contact. Cette couche 3 peut être également réalisée en un matériau tel que du verre ou du semi-conducteur, Elle sert éventuellement soit de support, soit d'intermédiaire entre la rondelle et un support 4 résistant aux agents chimiques, sur lequel la plaquette est alors soudée. En tout état de cause, la couche 3 ou le support 4 doivent être suffisamment solides et rigides pour empêcher toute détérioration de l'ensemble au cours des manipulations suivantes. Les procédés de métallisation et de collage de la rondelle sur le support sont des procédés connus en soi et qu'il n'y a pas lieu de décrire. Un premier traitement de la plaquette ainsi préparée consiste à creuser un quadrillage de sillons selon la même géométrie que dans les procédés classiques de fabrication collective des dispositifs de type mésa, mais, conformément à l'invention, ces sillons référencés a, b, c, d, etc. sur la figure, constituent une ébauche des sillons définitifs et sont obtenus, dans cette premiere étape, par un moyen autre qu'un moyen chimique. Parmi les moyens les plus pratiques à mettre en oeuvre, on peut citer des moyens mécaniques tels que : scie à fil, la scie diamentée, la meule, mais on peut aussi utiliser un laser. Ces moyens sont choisis en fonction des dimensions des sillons recherchées. Le principal but de cette étape de fabrication est d'une part, de réaliser des ébauches de sillons de dimensions contrôlées très légèrement inférieures aux dimensions définitives recherchées, qui peuvent atteindre quelques dizaines de microns en largeur et jusqu'à quelques millimètres en profondeur, d'autre part de traverser et de dépasser les couches intermédiaires les moins dopées. la rondelle est alors prête à subir une attaque chimique. Celle- ci est realisée au moyen de réactifs classiques tels qu un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique par exemple. Le réactif attaque le semi-conducteur dans les sillons ébauchés par le moyen mécanique en éliminant, d'abord les perturbations qui auraient pu apparaître à la surface du semi-conducteur lors de l'opération mécanique et en achevant ensuite la formation des sillons (a1 , b1 , c1 , d1 , ...) délimitant ainsi les diodes. les conditions de l'attaque chimique peuvent entre contrôlées avec suffisamment de précision pour que les tolérances de creusement soient maintenues dans des limites très étroites qui font que les dispositifs ainsi obtenus sont tous identiques entre eux. Ensuite, on passive la plaquette (Fig. 4), en effectuant un dépôt 5 de silice ou de verre selon des procédés classiques. Ce dépit recouvre la couche 2 opposée au support 4 et toute la prériphérie des sillons a1 , bi, etq. Dans l'étape suivante, représentée schématiquement sur la figure 5, on élimine la passivation au niveau de la couche 2 par une attaque chimique localisée du dépôt 5, le reste du dépôt étant protégé durant cette attaque par un produit inattaquable par l'agent chimique utilisé. On sépare ensuite la plaquette du support s'il y a lieu, puis on procède à la séparation des dispositifs. Celle-ci peut être obtew nue, par exemple, par cassure de la couche 3 et du dépôt de passiva- tien 5. Cette cassure peut être facilitée par une amorce de rupture créée sur la couche 3 au moyen d'un trait de scie schématiquement représenté sur la figure 5 par un trait interrompu (10, 11, 12 etc.) On obtint ainsi des diodes unitaires passivees latéralement et équipées de part et d'autre d'une couche constituant un électrode pouvant servir à souder le dispositif aux connexions du boîtier destiné à le recevoir (Figure 6). L'exemple décrit concerne la fabrication collective de diodes P.l.N. mais, le procédé conforme à l'invention s'applique a tous les types de dispositifs qu'il s'agisse de diodes ou de transistors. les jonctions peuvent être réalisées initialement comme dans l'exemple décrit, mais la double attaque "mécanique plus chimique" caractéris- tique de l'invention peut stintercaler à tous les stades de fabrica tion des dispositifs, en particulier avant certaines opérations de diffusion ou d'épitaxie. il suffit alors d'éliminer localement lzs couches de protection et de passivation là où doivent être réalisées ces diffusions et ces épitaxies. REVENDI CBTI ONS 1. Procédé de fabrication de dispositifs semi-conducteurs passivés collectivement, à partir d'une même plaquette de semiconducteur, comprenant des étapes notamment de diffusion, d'épitaxie, de métallisation, de protection et d'individualisation des dispositifs par creusement d'un quadrillage de sillons délimitant lesdits dispositifs les uns par rapport aux autres, caractérisé par les étapes suivantes de fabrication a) mise en place d'un support sur une des faces de ladite plaquette. b) première attaque par des moyens autres que chimiques, creusant à partir de la surface de ladite plaquette opposée audit support, ltébauche desdits sillons selon une largeur et une profondeur inférieures aux dimensions définitives recherchées desdits sillons c) seconde attaque par des moyens chimiques prolongeant ladite première attaque et amenant lesdits sillons auxdites dinensions définitives#. d) dépôt sur ladite surface et sur le pourtour desdits sillons d'une couche d'un-matériau de passivation. e) élimination par voie chimique de ladite couche au niveau de ladite surface, ledit dépôt effectué sur ledit pourtour étant protégé contre ladite attaque. f) séparation de chacun desdits dispositifs au niveau du fond de chacun-desdits sillons. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support est une couche métallique. 3. Procédé de fabrication selon la revendication t, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire suivante, s'insérant entre les étapes e et f e1) séparation de ladite plaquette dudit support. 4. Procédé de fabrication selon la reventication 1, caractérisé en ce que l t étape f est réalisée par cassure. - Dispositif semi-conducteur fabriqué selon le procédé conforme à l'une quelconque des- revendications i à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une plaquette de Datériau semi-conducteur une électrode de contact sur chacune des faces de ladite plaquette et un dépit de matériau passivant sur tout le pourtour de ladite plaquette exception faite des dites électrodes et de la surface de ladite cassure. 6. Dispositif semi-conducteur fabriqué selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite plaquette est constituée par une diode P.I.N.