Brevet FR2273438A1 — publié le 19751226

La présente invention concerne un procédé de réalisation de diodes électroluminescentes discrètes créées à partir d'une face principale d'un cristal semiconducteur. On connaît les multiples applications des diodes semiconductri ces électroluminescentes dans le domaine optoélectronique et notamment lorsqutelles sont associées a un récepteur photosensible soit dans des dispositifs dits photocoupleurs, soit en télémétrie. Dans les applications évoquées ci-dessus, la diode électroluminescente engendre un faisceau lumineux qui est recueilli par une diode photosens#bIe, après réflexion ou non sur un obstacle ou une cible, ledit faisceau pouvant etre modulé éventuellement au rythme dtun courant d'excitation de fréquence déterminée Cependant, l?utilisation de telles diodes dans certaines ap plications, notamment en télémétrie, ne peut présenter un intérêt que si la source lumineuse, c'est-à-dire la jonction elle-meme, est localisée. Or, on a constaté que, dans la plupart des cas, les jonctions électroluminescentes émettent des rayonnements parasites, ce qui agrandit la source. En effet, la plupart des diodes électroluminescentes sont créées par des procédés dérivés de la méthode dite plane à partir d'une des faces principales d'une plaquette semiconductrice et sont constituées par une jonction dont la plus grande partie au moins est parallèle auxdites faces principales. Le faisceau utile est le faisceau émis par l'une ou l'autre desdites faces principales. Toutefois, une certaine quantité de rayonnements est émise par les faces latérales de la plaquette. Ces émissions lumineuses latérales parasites des diodes électroluminescentes peuvent etre également très genantes quand un grand nombre de ces diodes est disposé en réseau, par exemple en télécommunications. La présence éventuelle d'émissions lumineuses parasites dépend du choix du matériau employé pour constituer le substrat. En effet, certains matériaux utilisés sont totalement transparents à la longueur d'onde d'émission de la jonction et d'autres sont dits opaques ou Sbsorbants. En fait, aucun matériau ne peut être considéré comme totalement opaque car les rayonnements sgendrés par la jonction créée dans le matériau sont émis non seulement à la longueur d'onde typique pour laquelle le matériau est dit absorbant mais aussi dans une gamme de longueurs d'onde enveloppant cette longueur d'onde typique. Par conséquent, les rayonnements ayant une longueur d'onde comprise entre ladite valeur typique-et la valeur maximale de la gamme ne sont pas absorbés par le matériau. La présente invention a pour but de-remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, prend en considération d'une part les propriétés d'absorption des rayonnements lumineux ou photons de certains matériaux et, d'autre part, le fait que chacun de ces matériaux comporte un seuil d'absorption de longueur d'onde donnée, en deçà de laquelle, il reste parfaitement opaque. La présente invention concerne un procédé de réalisation de diodes électroluminescentes discrètes, créées à partir d'une face principale d'un cristal semiconducteur remarquable en ce que, après la création desdites diodes et la séparation des cristaux élémentaires portant chacun une diode discrète, on dépose sur les faces latérales du cristal adjacentes aux faces principales une mince couche d'au moins d'un matériau absorbant les rayonnements émis par la diode. On sait que le plus souvent les diodes électroluminescentes, compte tenu de leurs dimensions, ne sont pas réalisées unitairement mais, comme certains types de transistors ou de circuits intégrés par quantités importantes à partir de plaques semiconductrices sur lesquelles on reproduit simultanément le nombre de motifs identiques adéquat pour les recouvrir totalement. Lorsque les traitements thermiques et chimiques nécessaires à l'obtention des diodes sont terminés,on découpe chaque plaque en autant de cristaux qu'il y a de motifs. Selon la présente invention, la tranche desdits cristaux est alors recouverte d'un revêtement qui, lors du fonctionnement de ladite diode évite qu'une portion de la lumière émise par chacune ne des jonctions/sorte de la diode par ladite tranche et devienne une source d'erreurs aussi bien à l'émission qutà la réception des rayonnements. Dans ces conditions, la source du faisceau lumineux réduite à la fraction de rayonnement émise par la face principale émettrice est plus localisée et rend la transmission et la réception plus aisées. De plus, l'erreur sur la lecture des résultats est considérablement réduite. En conséquence, une diode électroluminescente réalisée par le procédé selon l'invention peut être avantageusement utilisée dans les dispositifs de télémétrie ou de photocouplage. La Demanderesse a décrit dans le brevet n0 2 134 862 intitulé Dispositif semiconducteur à diode électroluminescente" une diode notamment pour télémétrie. L'expérience montre que l'émission lumineuse latérale parasite de telles diodes limite à courte distance la précision du dispositif et que, pour des mesures de l'ordre du kilomètre, l'utilisation d'une couche masquante selon l'invention fait passer la précision du système de 10 centimètres à quelques millimètres. Dans le cas de réseaux de photocoupleurs, elle évite l'emploi d'optique et d'écrans compliqués et couteux. De préférence, le matériau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention est un métal ayant un pouvoir réflecteur élevé. Ce métal peut être par exemple de l'or ou du nickel. Ces métaux peuvent être déposés soit par la voie électrochimique sans électrodes à laquelle on se réfère aussi quelquefois sous le nom de procédé par déplacement, soit par la voie électrochimique avec électrodes dite aussi voie électrolytique. Quand on utilise la voie électrolytique, il est avantageux d'effectuer le dépôt masquant après l'opération de soudure du cristal sur ltembase métallique du dispositif terminé qui peut, au cours de l'opération d'électrolyse, jouer le rôle de contact. Les dépôts effectués par ces deux procédés présentent l'avantage d'adhérer correctement aux matériaux semiconducteurs utilisés habituellement pour l'élabôration des diodes électroluminescentes, Ga As, GaP, Ga As P, etc... Avantageusement, chacune des diodes électroluminescentes est obtenue à partir d'une plaquette comportant un certain nombre de motifs identiques et, avant la découpe de chacun de ces motifs, on procède à une protection de la surface émissive utile de chacune des diodes en une substance électriquement isolante et apte à supporter le bain électrochimique. Cette protection peut être faite soit avec une résine photosensible, soit avantageusement par une couche d'oxyde de silicium. Dans le cas de dépôts par la voie électrochimique sans électrodes, dépôts qui sont faits le plus souvent à chaud, il est preferable d'utiliser une couche d'oxyde de silicium. Il se peut également qu'une résine résiste mal au traitement thermique de soudure du cristal sur l'embase. La présente invention concerne également le dispositif électroluminescent obtenu par le procédé selon l'invention. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure en annexe représente schématiquement et en coupe un exemple de diode électroluminescente montée sur une embase et dont les faces latérales sont recouvertes par une couche absorbante selon l'invention. Il-est à noter que, sur la figure, les dimensions sont considérablement exagérées et non proportionnées, ceci afin de rendre le dessin plus clair. Conformément à la figure en annexe, le dispositif comprend une diode 1 soudée par une couche d'étain 2 sur une pellicule 3a d'or recouvrant la surface. d'une embase 3 généralement en alliage de ferronickel. La couche d'étain 2, la pellicule d'or 3a et ltembase métallique 3 constituent l'électrode de liaison avec la région la de la diode. 1 d'un type de conduction donné, la seconde région lb, de type de conduction opposé à celui de la région la, étant reliée avec l'extérieur par la plage métallique de contact 4 qui repose en partie sur la couche de nitrure de silicium 5 protégeant les par; ties non actives de la face émissive 6 de la diode 1. Entre les deux régions la et lb se trouve la jonction émissive J dont on souhaite que l'émission soit localisée. Sur les parois latérales LI et L2 de la diode 1 est déposée une couche absorbante 7 selon l'invention, d'or ou de nickel. Dans l'exemple représenté sur la figure, cette couche se prolonge sur ltembase 3. Cette couche empêche l'émission de lumière parasite par les faces L1 et L2 en absorbant et, éventuellement, en réfléchissant ce-lle-ci. Pour obtenir ce dispositif on est parti d'une plaquette semiconductrice de Ga As, arséniure de gallium, dans laquelle on a créé une série de motifs identiques correspondant chacun à une diode 1. Après l'ultime opération de dépôt des plages de contact 4, on a recouvert ltensemble de la plaquette d'une couche d'oxyde non représentée sur la figure. Cette couche d'oxyde est destinée à protéger la face émissive des diodes 1 lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dépôt d'oxyde steffectue générale ment à 3500C sous un flux d'oxygène par réduction de tétraéthoxy o silane et l'épaisseur de la couche peut atteindre 2000 A. Par photogravure, on localise ladite couche protectrice d'oxyde de silicium de manière à ne masquer que les parties actives de la plaquette. Puis on dépose la couche d'étain 2 sur la face principale de la plaquette opposée à la face active. On procède alors à la découpe de ladite plaquette permettant, après séparation, de former lesdites diodes 1. On soude alors chacune des diodes l sur une embase 3 complu tement recouverue d'une couche d'or 3a, de 5 p d'épaisseur environ. Après le soudage de la diode 1 sur ltembåse 3 on plonge l'en sent le dans une cuve d'électrolyse pour obtenir un dépôt 7 sur les parois latérales de la diode: 1 et sur l'entasse 3. L'électrolyse peut, suivant les cas, être une solution cyanurée dtor en forte concentration avec un additif organique, soit un bain de chlorure et de sulfate de nickel avec de l'acide borique, l'opération s'effectuant à la température ambiante sous une densité de courant de 2 à 20 mA/cm2 pendant 2 à 10 minutes. Ce procédé de dépôt est classique dans la technologie des semiconducteurs. Après le dépôt de la couche 7, on élimine la couche d'oxyde protectrice à l'aide d'une solution d'acide fluorhydrique tamponnée. Au cours de cette opération, les prises de contact en aluminium se passivent et l'attaque s'arrête alors d'elle-même, le nitrure de silicium n1 étant attaqué que très lentement dans cette solution tamponnée. Les prises de contact sur les plages de contact 4 sont effectuées d'une manière classique par soudure aux ultra-sons d'un fil d'or sur lesdites plages. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation de diodes électroluminescentes discrètes créées à partir d'une face principale d'un cristal semiconducteur, caractérisé en ce que, après la création desdites diodes et la séparation des cristaux élémentaires portant chacun au moins une diode discrète, l'on dépose, sur les faces latérales du cristal élémentaire adjacentes aux faces principales une mince couche d'au moins un matériau absorbant les rayonnements émis par la diode. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau utilisé est un matériau ayant un pouvoir réflecteur élevé. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce métal est de l'or. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce métal est du nickel. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 S 4, caractérisé en ce que le dépôt du matériau formant écran est effectué par la voie électrochimique sans électrode. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 S 4, caractérisé en ce que le dépôt du matériau formant écran est effectué par la voie électrolytique. 7.- Procédé selon l'une des revendications 1, 5 et 6, caractérisé en ce que, après la création desdites diodes et avant la séparation des cristaux élémentaires, on dépose sur la face principale du cristal semiconducteur une couche de protection. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couche de protection est en résine photosensible. 9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couche de protection est en oxyde de silicium. 10.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que après la séparation des cristaux élémentaires, chacun de ceux-ci est soudé, par sa face principale opposée à la face émissive sur une embase métallique, utilisée comme contact au cours du dépôt électrolytique. 11.- Détecteur obtenu par le procédé selon au moins une des revendications précédentes.