Brevet FR2335953A1 — publié le 19770715

'invention a pour objet un procédé de fabrication de diodes mésa et#les diodes obtenues par ce procédé. On sait que les diodes à semiconducteur comportent un substrat relativement épais et fortement dopé (n + ou p +) supportant une région active qui comprend la jonction semiconductrice. Certaines diodes du type dit mésa comportent un substrat en général carré de côté D #ur lequel repose la couche active de diamètre d D. Pour favoriser la dissipation thermique, il est in#éres- sant de mettre en contact la zone active avec un socle de métal relativement épais, et qui assure la solidité de l'ensemble. Les procédés utilisés, thermocompression, par exemple, ont l'inconvénient de détériorer l'ensemble lors de son assemblage. Le procédé selon l'invention permet la réalisation de telles diodes d'une façon particulièrement simple et dans lequel toute détérioration est évitée. Ce procédé est essentiellement caractérisé par les étapes suivantes (a) Gravure d'un support de matériau bon conducteur de la chaleur et en général de l'électricité de façon à former des structures de forme "mésa" suivant un pas déterminé p et toutes identiques. (b) Dépôt dans des creux ainsi formés d'une couche de diélectrique, et rodage de l'ensemble support-diélectrique pour assurer la formation d'une surface plane. (c) Formation de diodes "mésa" toutes identiques sur un substrat semiconducteur au même pas p et pour chaque diode dans un cercle de rayon inférieur à p centré sur l'axe de la diode d'un ensemble de points d'appui, la surface libre de la zone active et lesdits points d'appui étant dans le même plan. (d) Dépôt d'une couche métallique sur la zone active de la 11mé-- sa". Cette couche métallique peut etre faite avant la formation des diodes "mésa". (e) Assemblage des deux ensembles, lesdits points d'appui stap- pliquant sur lesdites zones de diélectrique. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description suivante en se référant aux dessins annéxés parmi lesquels La figure 1 représente en coupe, l'élément de départ du support de la future diode selon l'invention La figure 2 représente ce support après une attaque de type "mésa" La figure 3 représente en coupe le support définitif d'une diode individuelle La figure 4 représente ce support vu du dessus La figure 5 représente l'élément de départ de la diode selon l'invention l'es figures 6, 7 et 8 représentent respectivement en coupe transversale et vu du dessus et en perspective la diode selon l'invention La figure 9 représente la diode selon l'invention en coupe après assemblage avec son support La figure 10 représente vu du dessus une variante de la diode de la figure 4 La figure il représente en coupe la variante ainsi obtenue. Sur la figure 1, on voit une rondelle 1 ou une plaquette de matériau bon conducteur de la chaleur. Ce matériau peut être ou du métal (cuivre, Molybdène, tungstène) ou éventuellement un snmiconducteur de très basse résistivité et bon conducteur de la chaleur, par exemple du silicium de dopage N + ou F + de résistivité au plus égale à 3.10- 3 ohm cm. Ce matériau a subi figure 2, une attaque mésa suivant les procédés classiques. Les structures élémentaires SOl't découpées suivant un pas P, et ont un diamètre D(p. Suivant un procédé classique décrit dans le brevet français 2.150.888 déposé par la Demanderesse et déli-;Té le 25 Juillet 1975, les creux des "mésas" ont été remplis de diélectrique par exemple de verre fondu, et l'ensemble a été rodé de façon à obtenir une surface plane. On obtient après découpe le support élémentaire représenté en coupe sur la figure 3 et vu du dessus sur la figure 4. Les creux sont remplis d'une couche 2 de verre par exemple. On peut suivant un exemple non limitatif, recou~c;rrir la surface de la "mésa" d'une couche d'or 3 de très faible épaisseur par exemple par dépôt électrolytique, si le support est en métal. Le dépôt électrolytique se fera sur le support 1 s'il est en métal et non sur le diélectrique. Figure 5, est représenté la structure de départ de la diode "mésa" proprement dite. Elle comprend un substrat 10 semiconducteur du silicium par exemple de type de conductivité n + (mais les types de conductivité peuvent etre inversés). Sur celui-ci ont été dépo-- suées par épitaxie, successivement une couche il intrinsèque I-ou dopée de type N, et une couche 12 de type P +. Sur cet ensemble a été pratiqué une attaque "mésa" dont le pas P est le même que celui des "mésa" du support conducteur de B#cha- leur. Le diamètre de la face supérieure des mésan peut etre égal à D, mais de préférence inférieure. De plus conformément à l'invention pour chaque structure élémentaire, deux autres petites "mésa" ont été creusées au cours de la même opération, le nombre deux étant donné uniquement à titre d'exemple. Ces deux "mésas" 13 et 14 sont situées assez loin de la "mésa" principale sur un cercle de diamètre p ayant de préférence pour axe l'axe de la mésa principale, la"mésa" formant la diode et les deux petites "mésas" définissant un tSaé dontle centre de gravité coincide de préférence avec le centre du substrat.Le plan supérieur de ces "mésa" est le plan de la face libre de la couche 16, mais la profondeur de l'attaque et le diamètre de ces "mésas" supplémentaires peuvent être inférieurs respectivement à ceux de la "mésa" principale, ce qui est souhaitable pour diminuer la capacité parasite. On obtient ainsi l'ensemble des figures 6, 7 et 8. Sur la face libre de la couche 12 est obtenue par évaporation sous vide par exemple par photogravure une première couche métallique 15, par exemple si le semiconducteur es't du silicium, du chrome ou du molybdène formant contact ohmique avec celui-ci puis par le môme procédé ou par électrolyse une couche d'or 16. Les deux couches ont une faible épaisseur. Aucune couche métallique n'est déposée sur les "mésas" 13 et 14 ce qui serait inutile. Les deux ensembles sont alors assemblés de préference par ther com#essibn, les deux "mésas" auxiliaires s'appliquant sur le verre 2 et prevenant tout enfoncement d'un des ensembles dans l'autre. L'assemblage peut aussi se faire par brasure localisée par dépôt électrolytique d'étain ou d'or-étain sur une des deux mésas. On obtient ainsi l'ensemble' de la figure 9, où on. voit clairement les "mesas" auxiliaires 13 et 14 prenant appui sur le diélectrique 2, et la face active de la diode "mésa" en contact direct avec le support bon conducteur de la chaleur et de l'électricité (en gé général. L'ensemble peut être complèté par des dépôts d'or 18 et 19 sur ses deux faces extérieures. Ces métallisations sont faites à l'échelon rondelles avant découpe des pièces au pas P. Les contacts obtenus ont une faible inductance, et les "mésas" auxiliaires introduisent une très faible capacité parasite, leur surface étant faible et le diélectrique épais. Enfin, la dissipation thermique est grandement améliorée, par la présence du support 1 au voisinage de la jonction. Une variante vue du dessus figure 10, consiste, à graver sur la surface de la diode un cadre continu par exemple ou un anneau 20 d'axe coïncidant avec celui de la "mésa", mais de diamètre inférieur à p, mais no > :;ablement supérieur à d. On peut alors métalliser cet anneau et le verre en regard. On obtient l'ensemble représenté en coupe sur la figure 11, la thermocompression assurant liaison du verre et de l'anneau 20. La capacité parasite est plus grande, mais la protection est meilleu- re car l'assemblage est étanche et protégé contre l'atmosphère extérieure, et la jonction se comporte comme si elle était à l'intérieur d'un boitier. RE.VENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de diodes "mésa" caractérisé par les étapes : suivantes (a) découpe d'un support fait de matériau bon conducteur de la chaleur, de façon à former des structures "mésa" toutes identiques de dianietre prédéterminé D et au pas P (b) dépôt dans le creux ainsi formé d'un diélectrique et rodage de la surface composite semiconducteur diélecrique pour obtenir une surface plane parallèle à la surface opposée du support (c) formation de diodes "mésa" au même pas p et pour chaque "mésa", dans un cercle de diamètre inférieur à P, d'un ensemble de points d'appui, la surface libre de la zone active de chaque diode et lesdits points d'appui étant dans le même plan (d) dépôt d'une couche métallique sur la zone active (e) assemblage des deux ensembles, la face active de la diode "mésa'! s'appliquant sur le support bon conducteur et les points d'appui sur le diélectrique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'appui sont des petites "mésa" dont les axes respectifs sont à distance moindre que le pas p de la "mésa" principale. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, préalablement à l'assemblage des deux ensembles, le dépôt sur la couche active et sur la "mésa" du support conducteur de la chaleur de couches métalliques, l'assemblage ayant lieu par thermocompression ou par brasure. 4. Procédé suivant la revedication 1, caractérisé en ce que les points d'appui forment une ligne continue autour de l'axe de la "mésa" principale, et de diamètre inférieur au pas P. 5. Diode "mésa" caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par le procédé selon l'une des revendications l à 4. 6. Diode "mésa" comportant un substrat semiconducteur supportant une zone active contenant une jonction semiconductrice caractérisée en ce que la face libre de ladite zone active est soudée sur un support bon conducteur de la chaleur, ledit support étant lui-meme gravé en forme de mésa de même pas que ladite diode, ladite diode comportant des points d'appui venant en contact avec ladite zone diélectrique. 7. Diode "mésa" suivant la revendication 6 caractérisée en ce que la diode et ses points d'appui forment un triangle dont le centre de gravité coïncide avec le centre du substrat. 8. Dispositif caractérisé en ce qu'il comporte des diodes suivant la revendication 7.