Brevet FR2305028A1 — publié le 19761015

La présente invention concerne une diode Zener compensée en température qui comporte trois régions successives de type de conductivité alterné formant dans la pastille de matériau semiconducteur une partie interne de jonction pn qui est située dans une jonction pn polarisée dans le sens inverse en régime d'avalanche, ainsi qu'une jonction pn injectante. Ce type de diode Zener a été décrit dans le brevet allemand n0 1 439 023. Cette diode Zener présente l'inconvénient d'une répartition irrégulière du courant et, lorsqu'elle est produite en grandes quantités par division des pastilles de matériau semi-conducteur, celui de variations relativement importantes de la tension de rupture. Le premier de ces inconvénients entratne à son tour une répartition inégale des tensions de rupture sur les jonctions pn, ce qui provoque des résistances dynamiques difficiles à compenser et conduit à des variations importantes de ces résistances lorsque la fabrication de plusieurs diodes Zener est réalisée par la division des pastilles de matériau semi-conducteur. L'objet de la présente invention est de prévoir une structure de diode Zener compensée en température qui soit susceptible autre fabriquée en nombre dans une pastille de matériau semiconducteur destinée à être divisée et qui ne présente pas les inconvénients précités des diodes Zener compensées en température de type connu. Cet objet est atteint, conformément à l'invention, au moyen de la structure décrite par la revendication 1, réalisée en partant de la diode Zener compensée en température connue décrite dans le brevet allemand précédemment cité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - les figures 1 et 2, une illustration de la méthode de fabrication de diodes Zener compensées en température conformes à l'invention - la figure 3, une vue en coupe partielle d'une diode Zener pourvue de contacts surélevés et scellée dans une ampoule de verre - la figure 4, la caractéristique symétrique couranttension d'une diode Zener conforme à l'invention ayant une structure identique à celle représentée par la figure 2. Pour fabriquer des diodes Zener conformes à 11 invention comportant une disposition symétrique des régions de part et d'autre d'un plan imaginaire équidistant des deux faces d'une pastille de matériau semi-conducteur, comme réprésenté dans la réalisation préférentielle des figures 1 et 2, et possédant des caractéristiques symétriques comme indiqué par la figure 4, on prévoit tout d'abord sur chacune des deux faces d'une pastille de matériau semi-conducteur 4 une couche photo-résistante 5. A partir de ces couches photo-résistantes 5, on réalise des masques de diffusion à fenêtres en alignement optimal, de manière connue, par gravure photo-lithographique et l'on diffuse simultanément par ces fenêtres des régions de forme correspondante 7, selon le procédé bien connu de la diffusion planaire. Onprévoit ensuite sur chacune des deux faces de la pastille 4 une autre couche photo-résistante, comme représenté par la figure 1 qui est une vue en coupe partielle de la pastille de matériau semi-conducteur, perpendiculairement à ses deux faces et à ses régions en forme de fenêtre 7. Ensuite, on élimine les couches photo-résistantes situées à l'intérieur des limites des régions en forme de fenêtre sur chacune des deux faces de la pastille de matériau semi-conducteur 4 de sorte que, après diffusion des parties internes 8 des régions à travers les fenêtres formées, on obtient des structures comportant une région interne I qui inclut les parties internes 1 et 2 formant jonction pn et des régions externes A de part et d'autre de la région interne I qui incluent les parties externes 1' et 2' formant jonction pn (figure 2). Les conditions de diffusion en ce qui concerne la concentration de surface et la profondeur de diffusion seront choisies de façon que les parties externes de jonction En 1' et 2' aient une tension de rupture plus élevée et une efficacité d'émetteur plus basse que les parties internes de jonction pn 1 et 2. Pour cela, on diffusera les régions en forme de fenêtre de préférence plus profondément que les régions 8 formant les parties internes de jonction pn 1 et 2 et avec une concentration de dopant éventuellement plus faible que pour ces mêmes régions 8. Après avoir fixé des contacts ohmiques surélevés 9 sur les régions diffusées, on divise la pastille de matériau semiconducteur contenant plusieurs diodes Zener suivant les lignes de séparation indiquées en trait interrompu 10 et l'on place chaque diode Zener individuellement dans une ampoule de verre Il comme représenté par la figure 3, chaque ampoule étant scellée par des électrodes 12 chacune électriquement en contact avec un contact 9. La figure 4 représente un exemple de caractéristique courant-tension essentiellement symétrique autour de l'origine. Les avantages de cette diode Zener compensée en température avec disposition symétrique des régions résident dans le fait qu'elle offre de faibles variations des valeurs absolues des deux tensions de rupture Uzi et Uz2 par rapport à une valeur moyenne ainsi que de très faibles résistances dynamiques internes dans les deux sens, autrement dit, des caractéristiques très rigoureuses parallèlement à l'ordonnée I. Il est possible de reproduire les résistances dynamiques internes et les coefficients de température très faibles par le moyen de réglages réalisés conformément aux règles proportionnelles définies dans le brevet allemand précédemment cité Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent entre envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Diode Zener compensée en température comportant trois régions successives de type de conductivité alterné formant à l'intérieur d'une pastille de matériau semi-conducteur une partie interne de jonction Pn qui est située dans une jonction pn polariséedlns le sens inverse en régime d'avalanche, ainsi qu'une jonction Pn injectante, caractérisée par le fait que la partie interne de jonction pn en régime d'avalanche est située tout entière dans une pastille de matériau semi-conducteur et orientée parallèlement à une partie interne de jonction pn relativement bien injectante qui, tout comme la partie de jonction Pn en régime d'avalanche, est entourée d'une partie externe de jonction En qui a le mdme type de conductivité, injecte moins bien que la partie de jonction p bien injectante et a une tension de rupture plus élevée que la partie interne de jonction pn en régime d'avalanche. 2. Diode Zener compensée en température conforme à la revendication t, caractérisée par une disposition symétrique des régions de part et d'autre d'un plan imaginaire équidistant des deux faces de la pastille de matériau semi-conducteur.