Brevet FR2356276A1 — publié le 19780120

Cette invention se rapporte, d'une manière générale, a des dispositifs semiconducteurs et plus particulièrement a la géométrie des dispositifs semiconducteurs pour en accroître la tension de rupture jusqu'au voisinage des valeurs idéales. Le besoin d'accroître la tension de rupture des jonctions semiconductrices au delà de ce que l'on obtenait habituellement avec des technologies grossières de fabrication des jonctions s'est toujours fait sentir. Par exemple, on sait bien que biseauter le bord d'une jonction semiconductrice peut en accroitre la tension de rupture. Jusqu'% présent on a employé des biseautages négatifs ou positifs. L'amélioration de la tension de rupture varie d'une technique à l'autre et dépend d'un certain nombre de facteurs. Par exemple le brevet des Etats-Unis n0 3.491.272 décrit l'utilisation d'un biseautage négatif pour accroître la tension de rupture d'une jonction pn en réduisant les champs électriques de surface.A une époque on pensait qu'il existait un angle de biseautage optimum qui se situait aux alentours de 60. On a depuis déterminé que des angles de biseautage réduits fournissent des dispositifs qui ont en général une tension de rupture plus élevée et que par conséquent il existe un compromis entre la perte de surface du dispositif et l'accroissement de la tension de rupture. Il est bien sûr, souhaitable d'obtenir les effets bénéfiques d'un biseautage négatif sans la perte de surface correspondante du dispositif. On a aussi proposé des techniques de biseautage positif, par exemple Bakowski et Lundstrom dans "Depletion Layer Characteristics at the Surface of Beveled High-Voltage PN Qunctions", IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-20, n0 6 juin 1973. Le biseautage positif donne des résultats qui approchent la tension de rupture idéale des jonctions pn mais avec une utilisation beaucoup plus faible de la surface du dispositif que lors d'un biseautage négatif. Cependant, le biseautage positif ou négatif, nécessite une étape de meulage dans le processus de fabrication du dispositif. Cette étape de meulage s'écarte notablement de la technique classique de fabrication du dispositif et nécessite un équipement coûteux pour son exécution. De plus, les techniques mécaniques tendent à détruire l'intégrité de la surface de la structure et nécessitent souvent des étapes de gravure supplémentaires après les étapes mécaniques de façon à rendre une surface régulière au dispositif.Par conséquent on souhaite obtenir les résultats que l'on peut obtenir actuellement soit par un biseautage négatif, soit par un biseautage positif des bords du dispositif sans faire appel à des méthodes nécessitant une opération de meulage mécanique. Les méthodes antérieures sont généralement applicables à des dispositifs à jonction plane qui sont physiquement petits ou larges. Les jonctions pn Planar ont jusqu'à présent nécessité des techniques quelque peu différentes pour obtenir des tensions de rupture approchant les valeurs théoriques. On a en général utilisé la gravure d'un sillon ce qui élimine la partie courbe de la jonction et crée une jonction semblable du point de vue géométrique à une jonction plane. Classiquement, on peut atteindre par cette méthode, 60 à O % de la valeur de la tension de rupture idéale. Plus récemment, on a décrit une structure où on utilise un anneau de champs pour accroître la tension de rupture qui pourrait être obtenue en utilisant une gravure de sillon. On peut, par exemple, consulter Adler, Temple et Ferro dans "Breakdown Voltage for Pi anar Devices with a Single Field Limiting ring", Proceeding of the PESC, 9-11 juin, 1975. Ils ont obtenu des résultats qui sont dans certains cas supérieurs à ceux obtenus au moyen de la gravure d'un sillon mais qui sont loin de fournir des valeurs approchant les valeurs techniques idéales que l'on souhaite. Une caractéristique de cette invention est de fournir une géométrie de jonction qui remédie à la plupart des inconvénients liés aux techniques classiques pour accroître la tension de rupture des jonctions semiconductrices. En bref, et selon un des aspects de cette invention, une structure de jonction semiconductrice à tension de rupture élevée comprend une première et une seconde couche semiconductrice de conductivité de type opposé et qui forment entre elles une jonction. Comme on le sait bien, dans les conditions de polarisation inverse, il se forme des régions d'épuisement dans les couches semiconductrices qui s'étendent à partir de la lisière de la jonction dans chacune des couches avec des étendues différentes qui dépendent de la tension appliquée, de la concentra tion du dopant, du profil et d'autres considérations. Selon cette invention, on forme dans l'une des couches une région dont l'épaisseur est telle qu'au moins dans une partie de la région on enlève tout le matériau qui n'est pas suffisamment épuisé pour la tension de rupture souhaitée.Cette région se caractérise de plus par une épaisseur pratiquement constante sur une largeur supérieure à une demie fois la largeur de la région épuisée dans l'autre couche. Selon une réalisation de cette invention, on forme de façon spécifique la région décrite ci-dessus en attaquant et en ôtant le matériau indésirable de façon à obtenir une formation entièrement non mécanique du dispositif. Bien que la formation par gravure soit une réalisation souhaitable de cette invention, on doit comprendre que celle-ci n'est pas aussi limitée. Selon une autre réalisation, on forme une région gravée dans la couche fortement dopée d'un dispositif à jonction semiconductrice. Par conséquent, la largeur de la région gravée est au moins égale à une demie fois la largeur de la région vidée dans la couche semiconductrice légèrement dopée. Selon encore une autre réalisation de cette invention on fournit la couche semiconductrice légèrement dopée avec une région ayant une épaisseur telle qu'au moins une partie de la région est complétement épuisée sur toute son épaisseur. On a trouvé que la formation d'une région relativement mince dans la couche légèrement dopée d'un dispositif semiconducteur fournit une moindre sensibilité pour la profondeur de la région nécessaire à l'obtention d'un accroissement satisfaisant de la tension de rupture. Par conséquent, il peut être préférable de fournir un dispositif qui utilise une région gravée dans la couche semiconductrice légèrement dopée. Selon encore une autre réalisation de cette invention on fournit à la fois les couches légèrement dopées et les couches fortement dopées associées à deux jonctions semiconductrices d'un dispositif thyristor ou similaire possédant des régions relativement minces pour accroître la tension de rupture du dispositif. La forme du dispositif auquel on applique cette invention indiquera pour la plus grande part la réalisation particulière que l'on doit employée pour obtenir le plus grand bénéfice. Selon une ultime réalisation de cette invention on pourra avantageusement utiliser une double gravure ce qui fournira une zone possédant une première et une seconde région, la seconde région entourant la première région dont l'épaisseur est pratiquement constante sur toute son étendue. La suite de la-description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement Figure 1 une jonction semiconductrice plane ayant une région gravée dans sa couche fortement dopée. Figure 2 une jonction planar analogue. Figure 3 une jonction plane selon l'invention et ayant une région gravée dans la couche légèrement dopée. Figure 4 une jonction planar analogue. Figure 5 les contours des régions épuisées dans une jonction plane selon cette invention. Figure 6 les contours d'épuisement dans une jonction avec un biseautage négatif selon les techniques classiques. Figure 7 une représentation graphique de la relation existant entre le champ électrique de surface maximum et la profondeur de la gravure pour les structures des figures 1 et 2. Figure 8 une représentation graphique de la relation entre la profondeur de la gravure et la tension de rupture en avalanche pour les structures des figures 1 et 2. Figure 9 montre une structure comportant deux dispositifs selon cette invention sur un substrat unique. Figure 1Q une autre structure comportant deux dispositifs sur un substrat unique où les deux dispositifs partagent un contact. Figure 11 une structure selon cette invention où l'on fournit deux dispositifs planar sur un substrat unique. Figure 12 un dispositif selon cette invention oh l'on fournit une double région relativement mince dans le semiconducteur légèrement dopé d'un dispositif planar. Figure 13 un dispositif selon cette invention, ayant une double région relativement mince dans la couche fortement dopée d'un dispositif à jonction plane. Figure 14 une structure analogue à celle de la figure 13 pour un dispositif semiconducteur planar. Figure 16 l'application de cette invention à un dispositif semiconducteur à trois couches. La Figure I représente une jonction semiconductrice selon cette invention. Un dispositif 20 comprend une première couche semiconductrice 22 et une seconde couche semiconductrice 24 de conductivité de type opposé. Par exemple la couche 22 est de type p et la couche 24 de type n.- On comprendra que tout au long de cette discussion, sauf cas particuliers, les matériaux semiconducteurs indiqués comme type p et type n peuvent être interchangés sans s'éloigner de l'esprit et de l'étendue de cette invention. Une caractéristique supplémentaire du dispositif représenté à la fig. 1 est que la couche semiconductrice 22 de type p est plus légèrement dopée en atomes d'impureté que le matériau 24 de type n. On appellera donc la couche 24 la couche fortement dopée tandis qu'on appellera la couche 22 la couche légèrement dopée. On emploie généralement cet arrangement de couche fortement dopée et de couche faiblement dopée dans les jonctions de dispositifs semiconducteurs et plus particulièrement lorsque, par exemple, la couche 22 est un substrat et que l'on a formé la couche 24 par diffusion d'atomes d'impureté dans ce substrat 22. La figure 1 ne montre qu'une partie du dispositif 20. On doit comprendre qu'un dispositif réel s'étendrait au delà de la ligne brisée de la région 24. La couche semiconductrice 24 comporte une région 28 qui est relativement plus mince que le reste de la région 24. Selon cette invention la région 28 s'étend autour de tout le pourtour du dispositif. Il n'est pas nécessaire, selon cette invention, de former un dispositif rond ou ayant une autre symétrie particulière, mais seulement que la région mince 28 entoure la périphérie du dispositif, quelque soit sa géométrie. Classiquement, on forme ces dispositifs avec des formes géométriques régulières, et particulièrement, par exemple avec une forme circulaire. La région relativement mince 28 se caractérise par son épaisseur Y et son étendue X. L'épaisseur supplémentaire de la couche semiconductrice 24 au-dessus de l'épaisseur Y de la région relativement mince sera désignée par YE. On supposera que la forme de la région relativement mince 28 est celle qui résulterait de la formation de la région par un procédé de gravure. Comme actuellement envisagé, cette invention s'adapte particulié rement bien à la technique suivante : formation de la jonction sans la région relativement mince, ce qui serait le cas si l'on prolongeait la surface 30 de la couche 24 jusqu'au bord 32 du dispositif suivie de l'ablation par gravure d'une épaisseur YE de la couche. La figure 2 représente un dispositif analogue au dispositif 20 de la figure 1 sauf que l'on y décrit une structure planar. On fournit un substrat 32, qui comme dans le cas du dispositif 20 est en matériau de type p faiblement dopé et qui possède une couche de type n fortement dopée qui le recouvre. Pratiquement, et selon les techniques classiques, on peut former la couche 34 de type n par diffusion dans la couche 22 de type p. On emploie très souvent cette méthode pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs de relativement faibles puissances. Les dimensions X, Y et YE, comme dans le cas de la figure 1, s'appliquent à la partie de la région semiconductrice de type n fortement dopée 34 que l'on a ôtée du dispositif. Comme c'était le cas pour la figure 1, on n'a représenté seulement qu'une partie du dispositif sur la figure 2. De plus, les spécialistes noteront que les couches 32 et 34 peuvent aisément être les couches supérieures d'un dispositif multicouches, par exemple un transistor, un thyristor ou un triac. La figure 3 illustre un dispositif selon une autre réalisation de cette invention Un dispositif 40 comporte une couche semiconductrice 42 relativement fortement dopée et une couche 44 relativement faiblement dopée. Classiquement la couche 44 est le substrat du dispositif et l'on forme la couche 42 par diffusion, épitaxie ou par n'importe quelle autre méthode de fabrication de dispositifs semiconducteurs. Il existe une jonction semiconductrice à la frontière entre les deux couches. On peut voir une première et une seconde électrode 48 et 50 à la surface supérieure et à la surface inférieure du dispositif, électrodes que l'on peut employer lorsque le dispositif de la figure 3 est une diode et que les couches supplémentaires ne sont pas prévues. Comme dans le cas des dispositifs des figures 1 et 2 le dispositif 40 peut n'être, si on le souhaite, qu'une partie seulement d'un dispositif multicouches. Le dispositif 40 comporte une région relativement mince dans son substrat légèrement dopé. On définit la région 52 par son épaisseur YE et son étendue X comme indiqué sur la figure.La dimension YE représente l'épaisseur de matériau ôté et en est une mesure commode, puisqu'il est avantageux, selon cette invention de former la région 52 par gravure du matériau a partir d'un dispositif fabriqué de façon classique. Le dispositif planar analogue au dispositif plan de la figure 3 est montré sur la figure 4. Un substrat 54 légèrement dopé comporte une couche 56 plus fortement dopée que l'on peut former facilement par diffusion d'atomes d'impureté à partir d'une source dans le substrat 54. On peut commodément fournir les contacts électriques 58 et 60 comme indiqué, lorsque l'on a l'intention d'utiliser le dispositif de la figure 4 comme une diode. Autrement, on utilise la discussion faite en liaison avec les figures 1-3 au sujet de la structure décrite comme partie d'un dispositif plus complexe. La figure 4 comporte une région relativement mince 62 dans le substrat 54.On définit cette région par la profondeur Ys, profondeur qui représente la distance entre la limite la plus basse 64 de la couche fortement dopée 56 et la surface du substrat 54 dans la région relativement mince. De plus on définit la région 62 par l'étendue XE et la distance X qui définissent le recouvrement entre la couche 56 et la région 62. Là encore, la dimension UE désigne I'épais- seur de matériau qui a été enlevée durant l'étape de gravure pour former la région 62 selon cette invention. On comprendra plus aisément les mécanismes par lesquels on obtient les avantages de cette invention en se reportant maintenant aux figures 5 et 6 où l'on indique les limites des régions d'épuisement dans un dispositif semiconducteur selon cette invention. Un des objectifs de chacune des méthodes classiques est d'accroître la tension de rupture des dispositifs semiconducteurs décrits ci-dessus, pour réduire le champ électrique de surface maximum au-dessous d'une certaine valeur de ruptur critique. Généralement, la rupture des dispositifs qui concernent cette invention est le résultat d'une rupture en surface plutôt que le résultat d'une rupture en volume. Cette invention fournit pour la première fois des dispositifs où les champs électriques en surface et en volume sont équilibrés de façon à rendre maximale la tension de rupture du dispositif.Comme on le sait bien les champs maximum sont liés à la tension appliquée par On préfère minimiser les champs électriques maximum et par conséquent accroître les longueurs des chemins de façon à obtenir une tension particulière. Cette invention permet la réduction des champs de surface maximum en réduisant la charge d'épuisement emmagasinée sur l'un ou les deux côtés de la jonction au voisinage du point où la jonction coupe la surface. De cette façon, la longueur du chemin au voisinage de l'intersection jonctionsurface est accrue, ce qui, par conséquent, réduit le champ maximal de surface. La figure 5 représente une couche 65 légèrement dopée, une couche 66 plus fortement dopée et une jonction 68 entre elles. On forme une région 70 relativement mince dans la couche 66. La région 70 a les caractéristiques décrites ci-dessus en liaison avec la figure 1. On suppose, dans cette réalisation particulière de l'invention, que la couche 66 est une couche de conductivité de type p tandis que la couche 64 est une couche de conductivité de type n. La lisière 72 représente la frontière supérieure dans la couche semiconductrice 66 de type t dans un cas monodimensionnel, c'est-à-dire dans le cas où l'on ne forme pas la région 70.Comme l'apprécieront les spécialistes, la situation de la frontière 72 dépend d'un certain nombre de facteurs comprenant, mais ce n'est pas exhaustif, la tension appliquée, la concentration en impureté et le profil de dopage. De même la lisière 74 indique la frontière de la région épuisée de la couche 64 de type n dans les mêmes conditions, c'est-à-dire que la jonction est une jonction unidimensionnelle. Les frontières 76 et 78 indiquent respectivement les frontières réelles de régions épuisées dans les couches semiconductrices de type p et de type n, selon cette invention. On remarquera, en comparant la lisière de la région 70 relativement mince avec la lisière de la région épuisée dans le cas monodimensionnel, qu'une partie de la couche 66 de type p qui aurait due normalement être épuisée est enlevée comme le nécessite cette invention. On désigne par QR la quantité de charges qui doivent être redistribuées. Cette variation de charge est contrebalancée par un excès de charges QH stockées à l'exte- rieur de ce qui aurait du être la région épuisée et une charge QL qui représente la variation de charge due au déplacement de la frontière 78 de la région d'épuisement à partir de sa position 74 du cas monodimensionnel.On notera, que puisque la concentration en impuretés est supérieure dans la couche 66 de hauteur maximum on ne peut pas comparer directement les surfaces par comparaison de QR, OH et QL. Cependant puisque la charge doit être maintenue, la décroissance de la charge correspondant à la surface OR est contrebalancée par la somme des variations représentées par QH et QL. A cette fin, on peut considérer OR comme essentiellement positive tandis que OH et QL sont négatives de sorte que la somme des trois quantités de charge est nulle. La valeur de OL est la contribution principale à la valeur des champs électrqiues de surface au voisinage du point 82, les champs étant plus petits lorsque QU croît.A l'intersection de la jonction 68 et de la surface 80, que l'on appellera point 82, le champ électrique est essentiellement minimal lorsque QL est maximum. On a trouvé que OR et QL ne sont, en fait, pas égales et que par conséquent QH a une certaine valeur finie. On peut considérer que QH est un excès de charges et plus la valeur de cette charge est importante et plus la distance entre QH et la jonction 68 est petite, plus le champ en volume dans le dispositif sera élevé, particulièrement au voisinage du point 84.On peut aisément comprendre cela en considérant que plus grande est la valeur de QH, plus grand est le nombre de lignes de champ supplémentaires qui doivent traverser la jonction au voisinage de OH. Par conséquent on souhaite réduire OH le plus possible et dans l'absolu jusqu'à la valeur zéro. Si l'on peut considérer OH comme égale à zéro, alors QR = QL, le champ maximum en surface a une dimension réduite et le champ maximum en volume n'est pas accru par rapport au cas monodimensionnel. Les amplitudes de OHt OR et QL peuvent être estimées comme suit, selon cette invention. On peut déterminer QR avec précision en calculant la distribution de charge associée à une jonction monodimensionnelle et puis en considérant la géométrie réelle de la jonction. Après avoir déterminé QRT on sait que la somme QH plus QL est égale à QR et l'on n'a besoin que de répartir la charge entre les deux régions. On a déterminé que QH s'accumulera, comme le montre la figure 5, au voisinage du point 84 dans la région normalement non épuisée de la couche fortement dopée.On peut penser que QL s'accumulera, comme le montre la figure 5 à partir de la frontière d'épuisement monodimensionnelle 74, de la façon indiquée. On peut déterminer les valeurs approchées de QH et de QL en supposant que la partie de QR en deçà d'une distance D à partir du point 84, comprend QH. D est la distance de couplage de charges pour le dispositif et on peut aisément l'approximer à la somme des largeurs des régions d'épuisement dans les couches semiconductrices 66 et 64 pour la tension de rupture souhaitée La figure 6 montre les régions décrites ci-dessus en liaison avec la figure 5 dans une jonction semiconductrice d'un type classique biseautée négativement. Le dispositif 86 comporte une couche 88 de conductivité de type n et relativement peu dopée et une couche 90 de conductivité de type p relativement fortement dopée. On comprendra bien sûr que l'on peut aisément échanger les couches fortement et faiblement dopées. aussi bien que les concentrations en impuretés de type n et de type p.Les localisations des frontières des régions épuisées dans le cas monodimensionnel sont les mêmes que dans le cas de la figure 5, et par suite les frontières 72 et 74 de la figure 6 portent les mêmes numéros de référence que les frontières correspondantes de la figure 5. La géométrie de la couche semiconductrice 90 de type p fortement dopée diffère de celle de la couche 66 de la figure 5 en ce que l'on a formé un biseautage négatif ayant une surface 91.Là encore, le point 82 est l'intersection de la jonction avec la surface du dispositif et le point 84 est l'intersection de la frontière d'épuisement monodimensionnelle dans la couche fortement dopée avec la surface du dispositif. QR est la quantité de charges enlevées par le biseautage négatif tandis que QL et QH sont les charges redistribuées qui compensent QR. Les nouvelles frontières des régions d'épuisement 92 et 94 dans les régions faiblement et fortement dopées sont les frontières pour la même tension que celle utilisée pour déterminer les frontières monodimensionnelles72 et 74.On peut considérer que l'angle de biseautage 86 est l'angle entre la surface 91 et la jonction p n 96 et il sera appelé . Pour des angles relativement petits, QR est inversement proportionnelle à la valeur de l'angle. Par conséquent lorsque l'on réduit QR R croît et l'on réduit le champ de surface maximum. Cependant, la partie de QR à l'inté- rieur de la distance de couplage "D" à partir du point 84 est réduite pour des petits angles , et il s'en suit que QH et, par conséquent, le champ volumique maximum au voisinage du point 84 sont réduits. C'est pour ces raisons, qu'une jonction biseautée négativement fournit de bonnes performances de rupture. La nécessité d'avoir de petits angles de biseautage pour obtenir de bons résultats implique l'utilisation d'une surface importante du dispositif et impose de plus une étape mécanique dans le traitement du dispositif ce qui fait croître son prix de revient. Cette invention donne des résultats au moins équivalents à ceux obtenus avec un biseautage négatif mais sans en avoir les inconvénients. Les figures 1 et 2 avec la figure 5 illustrent l'application de cette invention au côté fortement dopé de jonctions p n plane et planar. Un examen de la figure 1 et de la figure 2 permettra maintenant la description des caractéristiques de la partie relativement mince de la couche semiconductrice fortement dopée. Il faut rappeler que la longueur Y est l'épaisseur de la couche fortement dopée dans sa région relativement mince.Si on choisit Y plus grand que la distance entre la limite 72 de la couche d'épuisement et la limite 68 de la jonction, distance que l'on appellera ensuite WH, la largeur de la couche d'épuisement correspondante du côté légèrement dopé étant appelée WL, il n'y aura pas de réduction du champ de surface maximum dans le dispositif., Par conséquent, selon cette invention Y doit être suffisamment faible pour rendre QR différent de zéro. La longueur X de la région relativement mince est de préférence au moins égale à la moitié de la distance de couplage D qui représente la somme des largeurs d'épuisement WH et WL.Les spécialistes remarqueront que dans les jonctions classiques WL est beaucoup plus grand que WH et que la valeur de D est approximativement égale à la moitié de WL. Lorsque l'on fait croître X on peut obtenir une amélioration des performances au détriment d'une certaine quantité de surface du dispositif. On a trouvé qu'une valeur de X approximativement égale à BTL, c'est-à-dire, deux fois la distance de couplage fournit un dispositif dont les performances sont améliorées sans pour cela utiliser une surface excessive du dispositif pour la réqion relativement mince. Une comparaison des figures 5 et 6 révèle un avantage supplémentaire de cette invention.La géométrie de la jonction biseautée négativement fournit une valeur de QR qui est supérieure à la valeur nécessaire pour réduire le champ maximum de surface au voisinage du point 82 au-dessous de la valeur critique. En effet, la valeur du champ maximum de surface au point 82 est classiquement réduite jusqu'à pratiquement zéro et les champs maximum en volume et la surface sont de l'ordre de QH. La géométrie de cette invention fournit une commande essentiellement indépendante des valeurs de QH et de QL de sorte que le champ maximum de surface peut être réduit au-dessous de sa valeur critique tandis que dans le même temps le champ maximum en volume n'est pas essentiellement accru. On remarquera les avantages de cette invention sur les techniques classiques en ce qui concerne son fonctionnement absolu, en se reportant aux chiffres suivants calculés pour un certain nombre de paramètres associés a un dispositif. Ces chiffres s'appliquent à un dispositif du type représenté à la figure 1 selon cette invention et pour un dispositif du type représenté à la figure 6 dans le cas d'un dispositif biseauté négativement. On suppose que les dispositifs sont recouverts d'une épaisseur de 62,5 micromètres de matériaux diélectriques ayant une constante diélectrique 8 = 4. On a calculé la tension de rupture en utilisant les facteurs de multiplication par avalanche de Van Overstraeten et DeMan donnés dans "Solid State Electronics" Pergamon Press, 1970, vol.l3 pp 583-608 (Great -Britain). Les calculs dont les résultats sont présentés ici ont été effectués selon les techniques décrites dans "Theoretical Basis for Field Calculations on Multi-Dimensional Reverse Biased Semiconductor Devices" par Adler et al. General Electric Company Technical Information Series Report 75CRD149, Schenectady, New York, juillet 1975. On donne cinq exemples :(1) est un dispositif ayant un biseautage négatif de six degrés, (2) est un dispositif idéal, (3) est un dispositif selon cette invention avec Y valant 45,6 micromètres, (4) est un dispositif selon cette invention où Y = 53,3 micromètres et (5) un dispositif selon cette invention où Y = 58,4 micromètres. Le champ électrique critique auquel se produit l'avalanche de surface est d'environ 1,36 105 volts par centimètre ; on suppose que la tension de rupture évaluée est la tension à laquelle le facteur de multiplication calculé, M, tend vers l'infini, et la valeur X minimale estimée nécessaire est basée sur la valeur du champ maximum de surface au voisinage du point 82 (voir figure 5 et 6), valeur qui doit être inférieure à 1,35 105 volts par centimètre.On suppose que les largeurs d'épuisement pour les dispositifs ci-dessus sont : MIL = 38,1 microns, et WH = 64,5 microns. On remarquera à partir du tableau 1 cela valeur du champ maximum en volume croît avec des valeurs plus grandes de QH et est accompagnée de la décroissance correspondante de la tension de claquage évaluée. Le dispositif de l'exemple 1 biseauté négativement donne la plus mauvaise caractéristique de tension de rupture. On donne deux valeurs pour le champ électrique maximum de surface pour les dispositifs selon cette invention ; le premier chiffre étant dans chaque cas le champ au voisinage du point 82 (voir figure 5). On verra que lorsque l'on fait croître l'épaisseur de la région relativement mince de la couche semiconductrice fortement dopée, c'est-à-dire lorsque l'on diminue la profondeur de la gravure, le champ électrique maximum de surface devient plus élevé au point 82 et plus petit au point 84.De plus on notera que la diminution de l'épaisseur de la région relativement mince nécessite aussi un accroissement de son étendue, c'està-dire du minimum requis pour X. Il est, bien sûr, avantageux d'obtenir une tension de rupture aussi élevée que possible en utilisant une étendue requise minimale dans la région relativement mince. Le tableau 1 ci-dessous montre qu'on a en fait besoin d'un compromis où l'un des facteurs est la réduction maximale de la surface et il montre de plus que l'on peut obtenir des résultats avantageux lorsque X est approximativement égal à la largeur de l'épuisement sur le côté faiblement dopé de la jonction. Les figures 7 et 8 sont des représentations graphiques de la dépendance du champ électrique de surface maximum et de la tension de rupture par avalanche en volume en fonction de la profondeur de la gravure pour des géométries de jonction plane et Tableau 1 Valeurs Evaluation de la Champ en volume Champ maximum approchées valeur X minimale Tension de maximal de surface Qh QL nécessaire rupture Tension (105 V/cm) (105 V/cm) ( C) (u c) v estimée(V) 1 3500 1,77 0,92 780 6200 - 3480 2 4200 1,70 1,704 0 0 - 4240 3 3500 1,72 1,33 560 2240 203 3630 1,05 4 3500 1,66 1,14 390 1840 254 3820 0,97 5 3500 1,60 0,6 290 860 508 4050 1,25 planar selon cette invention. La figure 7 montre le champ électrique de surface maximum en fonction de YE.On notera que les courbes sont en général semblables, et qu'en fait on obtient des champs de surface légèrement plus faibles dans le cas de la jonction planar. On appréciera, comme décrit ci-dessus, que la localisation du champ électrique de surface maximum charge avec la profondeur de la région gravée. La figure 8 donne la tension de rupture de dispositifs plan et planar du type décrit ci-dessus, à partir du seul mécanisme de rupture par avalanche en volume. On a représenté par une ligne pointillée la partie de chacune des courbes de la figure 8 que l'on pense être plus influencée par la rupture en surface que par la rupture en volume.En comparant les figures 7 et 8 on notera que la tension de rupture maximum par rapport à la rupture en volume se produit pour une valeur YE qui est légèrement inférieure à la valeur qui semble être indiquée par les courbes de la figure 7. Les figures 7 et 8 montrent clairement que, bien qu'à l'aide de cette invention on puisse obtenir une amélioration pour une gamme assez grande d'épaisseurs de la région relativement mince du dispositif, le fonctionnement optimum n'est obtenu que pour une gamme de valeurs relativement petit.On prévoit qu'à l'aide de cette invention on pourra fabriquer des dispositifs en déterminant empiriquement l'épaisseur optimale de la région relativement mince.Par conséquent on peut fabriquer des dispositifs selon n'importe quelle technique classique en prenant soin de s assurer que les dispositifs produits ont des caractéristiques presque uniformes dans un groupe de dispositifs fabriqués en même temps. On peut choisir au hasard un dispositif ou un petit groupe de dispositifs et l'on peut former une région du type décrit ci-dessus par gravure du matériau après un masquage convenable jusqu'à une profondeur telle que la région d'épuisement dans la couche du dispositif que l'on a gravée soit juste atteinte. On détermine alors la tension de rupture du dispositif et l'on effectue les gravures suivantes, chacune étant suivie de la mesure de la tension de claquage jusqu'à ce que l'on obtienne une tension de rupture maximum. On peut alors obtenir des résultats acceptables pour le reste des dispositifs fabriqués en même temps que le dispositif d'essai en reproduisant la gravure finale obtenue. Selon une autre réalisation de cette invention on peut déterminer la résistance de surface d'une partie relativement petite de la couche relativement mince du dispositif après avoir obtenu la tension de rupture optimale dans un dispositif et cette resistivité peut être reproduite plus aisément dans les dispositifs suivants que l'épaisseur réelle. On peut espérer obtenir par cette méthode des dispositifs supérieurs. Les figures 9 et 10 montrent l'application d'une gravure du type décrit ci-dessus en liaison avec la figure 3 pour une structure comprenant deux ou plusieurs dispositifs On doit rappeler ici, qu'en accord avec la figure 3, les dimensions de la région relativement mince ont été définies par la donnée de X, longueur effective de la région, de YE profondeur de la gravure et de YS épaisseur de la couche semiconductrice légèrement dopée dans la région de la gravure. On utilise aussi ces dimensions en liaison avec les figures 9 et 10. Les dispositifs des figures 9 et 10 comprennent des électrodes 100, 102, 104, 106 et 108 qui forment les contacts du dispositif ou des dispositifs.La structures de la figure 9 produit deux dispositifs pratiquement isolés et qui ne possèdent en commun aucune connexion électrique, tandis que le dispositif de la figure 10 fournit deux ou plusieurs diodes ayant une électrode commune. On forme aisément le dispositif de la figure 10 au moyen de deux étapes de gravure avec un masquage convenable pour que la gravure ait la forme montrée sur la figure 10. La figure 9 fournit un dispositif ayant une plus grande souplesse mais qui nécessite une gravure sur chaque côté du dispositif. Les structures représentées sur les figures 9, 10 et 11 (à décrire) sont particulièrement adaptées à la fabrication de dispositifs multiples sur une seule pastille semiconductrice qui est ensuite divisée en pastilles élémentaires. On peut aisément séparer les dispositifs selon les lignes 107, 109 et 111 des figures respectives 9, 10 et 11, de façon à obtenir lorsqu'on le désire, des dispositifs élémentaires. On peut accomplir cette séparation en rayant puis en brisant les dispositifs, soit autrement par découpage laser ou par tout autre méthode bien con- nue des spécialistes. Le tableau 2 suivant donne les valeurs des dimensions de la gravure du type particulier montré sur la figure 3 qui s'applique aussi aux dispositifs des figures 9 et 10. On donne les valeurs pour un certain nombre de géométries ainsi que les tensions de rupture évaluées. On suppose que la jonction se détruit lorsque l-l/M est supérieur ou égal à 1. La jonction se compose d'un substrat légèrement dopé ayant une concentration en impureté de 1014 cm3 de matériau de type n et d'une couche de tupe p de 25,4 microns d'épaisseur ayant la concentration de surface de 1017 cm-3. La largeur de la région d'épuisée ment dans le substrat de type n est environ 114,3 microns et la largeur dans la région p fortement dopée 11,4 microns avec une polarisation inverse de la jonction de 1400 volts. On notera que dans chaque cas la tension de rupture évaluée est approximativement la même, les dispositifs différant essentiellement par la valeur de leur champ électrique de surface maximal variation relative supérieure au rapport 2. La figure 11 représente un dispositif planar analogue à celui des figures 9 et 10. Les électrodes 110, 112, 114 et 116 définissent les électrodes de deux dispositifs semiconducteurs isolés formés sur la même pastille. Les grandeurs utilisées en liaison avec la figure 11 correspondent aux grandeurs utilisées ci-dessus en liaison avec la figure 4 qui montre la réalisation d'une gravure planar du substrat d'un dispositif unique selon cette invention. La figure 12 montre un dispositif ayant deux niveaux de gravure du substrat selon cette invention. On définit les dimensions des deux niveaux de gravure par XEI qui est la largeur de la partie la plus mince de la région gravée, Y51 qui est l'épaisseur de la partie la plus épaisse de la région gravée et YS2 qui est l'épaisseur de la partie la plus mince de la région gravée. Le tableau 3 suivant donne les valeurs calculées pour un certain nombre de paramètres associés aux dispositifs des figures 3, 11 et 12. Ces chiffres sont obtenus à partir de dispositifs ayant une concentration en impureté de type n de 1014 cm 3 dans le substrat.Les diffusions fortement dopées de type p ont 25 microns d'épaisseur et une concentration de surface de 1017 cl~3. La largeur d'épuisement de la région n est Champ Champ électrique Tension de électrique de surfaée Cas polarisation maximum maximum 1-1/M X YS (volts) (x105V/cm) (x105V/cm) ( ) ( ) 1 (idéal) 1400 1,894 1,894 0.242 - 2 1400 1,895 1,07 0.244 254 76 3 1400 1,894 0,95 0.244 508 76 4 1400 1,894 0,94 0.244 762 76 5 1400 1,894 0,64 0.244 508 50 6 1400 1,895 1,26 0.245 508 101 d'environ 114 microns tandis que celle de la région P est de 11,4 microns la tension étant dans chaque cas de 1400 volts. En se reportant à ce tableau 3 on peut voir que le cas n0 2, où l'on n'a pas de région gravée selon cette invention, possède la plus mauvaise performance de tous les exemples. Les cas 3-7 fournissent des améliorations de degré varié par rapport au cas n0 2, le cas n0 6 ayant pratiquement des caractéristiques de rupture idéale. On obtient les meilleurs résultats en rendant YS très petit, de l'ordre de 25 microns, de sorte que la charge totale au voisinage de la jonction dans la couche légèrement dopée est très faible. Cela a été fait dans le cas 6.On notera que le dispositif de la figure 11 fournit plusieurs dispositifs sur un substrat unique, dispositifs qui ne sont apparemment pas dégradés par le couplage entre eux tant que 2 (XE - X) est suffisamment grand de sorte qu'il n'y ait pas de trou d'un dispositif à l'autre dans la région d'épuisement de la couche légèrement dopée. Pour tous les dispositifs décrits ci-dessus, où YS est petit on doit accroître X de façon à réduire le champ électrique maximum en volume. Le dispositif de la figure 12 a quelques avantages bien que l'on ait accru sa complexité. Le dispositif de la figure 12 comprend une première et une seconde électrode 120 et 122, qui forment les contacts électriques du dispositif. On fournit un substrat 124 relativement légèrement dopé ayant deux régions 126 et 128 d'épaisseur relativement constante que l'on peut aisément former par gravures successives. Le contact 122 s'étend de préférence sur une étendue moindre que celle de la région 130 de type p relativement fortement dopée de sorte qu'il ne s'y produira pas de trous là où la régior épuisée, comme le montre la ligne pointillée 132 dans la couche de conductivité de type p, atteint la surface du dispositif. L'électrode 120 est placée de la même façon par rapport à la limite d'épuisement 134 dans la couche légèrement dopée. La figure 13 montre une jonction comprenant une double gravure dans sa couche semiconductrice fortement dopée. La figure 13 comprend des électrodes 136 et 138 qui sont respectivement en contact avec la couche 140 fortement dopée et avec la couche 142 légèrement dopée. Les chiffres 152 et 154 indiquent les limites d'épuisement réelles après formation des régions Tableau 3 Champ Tension de Géométries Tension de électrique Champ élec. rupture Cas applicables polarisation maximum max. de surface 1-1/M XS1, XS2 XE1, XE2 X évaluée (volts) (volts) (x105V/cm) (x105V/cm) ( ) ( ) ( ) 1 Idéale ID 1400 1,885 1,885 0,22 - - - 1475 # 25 2 Pas de gravure 730 2,38 1,85 0,5 - - - 790 # 20 3 Fig. 3 et 11 1400 3,27 3,07 129 76,2,-- 508,-- 254 1050 # 150 4 Fig. 3,9 et 11 1400 2,30 2,10 0,83 25,4,-- 1016,-- 508 1420 # 20 5 Fig. 3 et 11 1400 2,26 2,06 0,57 25,4,-- 1016,-- 762 1440 # 20 6 Fig. 3 1400 1,885 0,74 0,22 25,4,-- 1016,-- 965 1475 # 25 7 Fig. 12 1400 2,40 2,21 2,13 76,2,25,4 1016,663 762 1340 # 50 148 et 150. On caractérise la région relativement mince 148 par son étendue latérale X1 et son épaisseur Y1 tandis que l'on définit la région 150 par son étendue X2 et son épaisseur Y2. Les quantités de charge enlevées lors de la formation des gravures dans les régions 148 et 150 sont appelées QR1 et QR2 respectivement. Selon cette invention, l'amplitude du champ électrique de surface au point 156 est principalement commandée par la valeur de QR2, tandis que la valeur de l'excès de charge emmagasiné au voisinage du point 158 qui, on doit le rappeler, contribue principalement à accroître le champ maximum en volume dépend de façon très importante de la valeur de OR1 On souhaite selon cette invention que QR1 soit finie et petite. La figure 14 est analogue à la figure 13 mais on a formé la gravure dans la couche semiconductrice légèrement dopée. Les électrodes 160 et 162 sont respectivement en contact avec la couche 164 fortement dopée et la couche 166 faiblement dopée. Les frontières idéales des régions d'épuisement monodimensionnelles sont indiquées par 168 et 170 tandis que les frontières après formation des régions 172 et 174 sont indiquées par 176 et 178 dans les couches faiblement et fortement dopées. On définit la géométrie du dispositif de la figure 14 par les mêmes dimensions que pour le cas de la figure 13 avec en plus WL et WH qui sont les largeurs respectives des régions d'épuisement monodimensionnelles des couches faiblement et fortement dopées. La figure 15 représente un autre dispositif selon cette invention. Ce dispositif comprend une double région gravée dans la partie fortement dopée de la jonction planar. Le dispositif de la figure 15 comprend les électrodes 180 et 182 qui recouvrent respectivement les couches semiconductrices 184 et 186, la couche 184 étant fortement dopée tandis que la couche 186 est faiblement dopée. WH et WL sont les largeurs d'épuisement monodimensionnelles respectives des couches fortement et légèrement dopées, soit les largeurs entre la jonction 188 et respectivement la frontière d'épuisement 190 de la région fortement dopée et la frontière d'épuisement 192 de la région faiblement dopée. Les frontières 194 et 196 représentent les étendues des régions épuisées après les formations des régions relativement minces 198 et 20C.On caractérise les régions 198 et 200, comme cela a été le cas tout au long de la description de cette invention par les dimensions X1, X2, Y1 et Y2. On compare les résultats obtenus pour les structures représentées sur les figures 13 et 15 sur les tableaux respectifs suivants. Ce sont des réalisations à double gravure où la couche fortement dopée du dispositif semiconducteur possède des régions relativement minces comme décrit. Dans chaque cas on choisit X1 et X2 ayant une valeur d'environ 250 microns. On pense que la rupture se produit au point 156 pour un champ électrique de 1,71 105 volts/cm et que la largeur d'épuisement de la couche fortement dopée est de 60,9 microns pour 4000 volts et environ 58,4 microns pour 3500 volts. Les dispositifs des figures 12-15 se comportent de manière similaire à ceux décrits ci-dessus et on choisit les dimensions en conséquence. On choisit Y1, il faut le rappeler, de préférence égal à WR tandis que l'on choisit X1 suffisamment grand pour découpler QH et QR. En plus de ces dimensions il faut choisir X2 et Y2. On pense présentement, qu'il est souhaitable de faire X2 approximativement égal à X1, c'est-à-dire du même ordre de grandeur que WL tandis que l'on choisit expérimentalement Y2 de façon à rendre maximum la décroissance du champ électrique de surface à l'intersection de la jonction et du bord du dispositif. On peut voir différentes relations entre les épaisseurs Y1 et Y2 et les champs électriques en surface et en volume sur les tableaux 4 et 5. Bien que l'on ait extensivement décrit l'invention en liaison avec des jonctions semiconductrices p n pour tous les dispositifs, on a mentionné qu'un autre aspect de cette invention est de fournir des tensions de claquages plus élevées dans les dispositifs multicouches. Les électrodes 202 et 204 fournissent le contact de surface pour la couche 21 qui est placée entre les couches 206 et 208. On forme deux régions gravées dans le dispositif de la figure 16 : une première région 212 et une deuxième région 214. Par rapport à la jonction semiconductrice 216 intercalée entre les couches 206 et 210 la couche semiconductrice 206 de type p est la couche fortement dopée, et on choisit de préférence la région 212 dans ce type de région comme cela a été dit plus haut.On notera que la région 214 est une gravure dans la couche faiblement Tableau 4 Champ Champ Tension de électrique électrique rupture par de surface maximum Y1 Y2 Cas avalche maximum . en volume (volts) (x105V/cm) (x105V/cm) ( ) ( ) (a) Biseau négatif 6 3450 0,90 1,75 - (127 m perdu sur le rayon) (b) Cas monodimensionnel idéal 4150 1,71 1,71 - (c) Méthode de la gravure d'épui sement unique 4050 1,46 1,71 63,5 63,5 (d) Méthode de la gravure d'épui sement unique 3950 1,33 1,71 58,4 58,4 (e) Double gravure 3950 0,94 1,71 63,5 45,7 (f) Double gravure 3975 1,08 1,71 63,5 50,8 (g) Double gravure 4000 1,20 1,71 63,5 55 (h) Double gravure 3875 1,06 1,71 58,4 50,8 (i) Double gravure 3950 1,07 1,71 60,1 50,8 (j) Double gravure 3975 1,08 1,71 63,5 50,8 (k) Double gravure 3800 1,04 1,71 66 50,8 (1) Double gravure 3700 1,01 1,71 68,5 50,8 Tableau 5 Champ Champ Tension de électrique électrique rupture par de surface maximum Y1 Y2 Cas avalche maximum . en volume (volts) (x105V/cm) (x105V/cm) ( ) ( ) (a) Biseau négatif 6 3450 0,90 1,75 - (jonction plane) (b) Cas idéal monodiumensionnel 4150 1,71 1,71 - (c) Gravure d'épuisameat unique 3350 1,27 1,75 63,5 63,5 (d) Gravure d'épuisement unique 3800 1,10 1,71 58,4 58,5 (e) Pas de gravure (courbure limitée) 2600 1,54 1,81 - (f) Double gravure (fig. 15) 3900 1,46 1,73 63,5 55,8 (g) Double gravure " 3850 1,27 1,73 63,5 50,8 (h) Double gravure " 3850 1,07 1,73 63,5 45,7 (i) Double gravure " 3750 0,90 1,73 58,4 50,8 (j) Double gravure " 3850 1,27 1,73 63,5 50,8 (k) Double gravure " 3300 1,47 1,79 68,5 50,8 (1) Gravure d'épuisement unique 3900 1,23 1,73 60,1 60,1 dopée 210 liée à la jonction 218 entre les couches 208 et 210. Par rapport à la jonction formée par les couches 210 et 208, la région 214 est une gravure du substrat ou une gravure de la couche légèrement dopée. On peut choisir les régions 212 et 214 pratiquement indépendamment et apporter au dispositif du type de la figure 16 les améliorations décrites ci-dessus. REVENDICATIONS 1 - Dispositif semiconducteur d'un type ayant une première et une seconde couche semiconductrice de conductivité de types opposés, formant entre elles une jonction et ayant respectivement une première et une seconde largeur d'épuisement monodimensionnelle idéale, dispositif caractérisé en ce qu'il possède une tension de rupture améliorée obtenue en réalisant une région relativement mince dans la première couche semiconductrice et entourant ce dispositif, cette région comportant une surface d'épaisseur pratiquement constante, cette épaisseur étant inférieure à I'épais- seur de la largeur d'épuisement monodimensionnelle dans cette première couche semiconductrice, cette région relativement mince ayant une largeur au moins égale à la moitié de la distance de couplage pour cette jonction semiconductrice. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les couches semiconductrices se caractérisent par des concentrations en impuretés faibles et élevées respectivement. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que cette première et cette seconde couche semiconductrice sont disposées de façon à former entre elles une jonction plane ou planar. 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend une seconde région relativement mince, entourant la première région relativement mince et qui a une épaisseur moindre que celle de la première région relativement mince. 5 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la largeur est au moins égale à la moitié de la largeur de la zone d'épuisement monodimensionnelle idéale dans la seconde couche semiconductrice. 6 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la région relativement mince comprend une région intérieure d'épaisseur relativement constante et une région externe d'épaisseur relativement constante entourant la région interne, l'épaisseur de la région externe étant inférieure à celle de la région interne. 7 - Procédé pour accroître la tension de rupture d'un dispositif à jonction semiconductrice d'un type qui comprend une première et une seconde couche semiconductrice qui forment entre elles une jonction et possédant respectivement une première et une seconde largeur d'épuisement monodimensionnelle idéale dans ces couches pour la tension de rupture souhaitée procédé caractérisé en ce qu'il consiste à enlever une partie de la première couche semiconductrice sur la périphérie de ce dispositif, cette partie enlevée s'étendant au moins jusque dans la zone d'épuisement monodimensionnelle idéale et ayant une largeur au moins égale à la moitié de la distance de couplage pour ce dispositif. 8 - Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend en outre : la mesure de la tension de rupture du dispositif et la répétition des étapes d'enlèvement et de mesure jusqu'à ce que l'on obtienne la tension de rupture la plus élevée possible.