Brevet FR2330144A1 — publié le 19770527

L'invention concerne la fabrication des diodes mésa, notamment de celles qui, étant destinées à fonctionner en très haute fréquence, présentent mie partie semiconductrice et mie surface de contact ohmique de très petites dimensions. L'invention a pour but de remédier à certains inconvénients résultant des procédés de fabrication usuels appliqués à de telles diodes. les figures 1 et 2, relatives à l'art connu, illustrent ces inconvénients dans deux cas précis. Dans ces deux cas, on a cherché à réduire 1'inductance propre des connexions en fil treks fin utilisées pour le raccordement électrique des diodes. Figure f, on a représenté en coupe une diode mésa où la connexion a été réalisée à l'aide de fil 2 de gros diamètre, la diode ayant par exemple une saillie mésa dont le diamètre, à la partie supérieure (métallisation 1),est de l'ordre de 20 microns. Si l'on effectue une soudure par brasure ou mieux par thermocompression (pour éviter de détériorer la diode?, il se produit un "fluage" du métal constituant la connexion dont le diamètre est supposé etre beaucoup plus gros que celui de la saillie mésa. Il en résulte la présence d'une masse importante de métal (22) qui entoure cette saillie. Cette masse présente l'inconvénient de créer avec la partie active de la diode une capacité parasite importante. Figure 2, on a représenté en coupe une diode ayant bénéficié de la teefmique exposée par le brevet n0 71. 59057 déposé le 29 octobre 1971 par la demanderesse, et faisant suite aux brevets n0 71. 2524 déposé le 8 avril 1971 et n0 71. 37300 (addition au précédent) déposé le 18 octobre 1971 par la demanderesse, concernant des dispositifs à jonction semiconductrice de type mésa présentant deux faces planes. Selon cette teclinique, on dépose des boutons métalliques (destinés à constituer, après rodage, les contacts ohmiques ou bornes de connexion 23 des dispositifs) sur la partie supérieure des saillies mésa. Cellesci sont ensuite enroues dans un diélectrique 24. l'ensemble est ensuite rodé JUsqU'à mise à nu du contact 23. Une variante Srént consiste à faire un enrobage en verre fondu épais, à roder plan en entamant légèrement les sommets des mesas (lesquels sont à concentration constante :couche épitaxiale et non pas diffusée) et à métalliser APRES les sommets des mesas. On obtient ainsi l'équivalent d'une diode plane sur laquelle on peut, par thermocompression, réaliser une cornexion 25 du type "tete de clou".Si, comme il a déjà été indiqué, la diode est petite vis-à-vis du diamètre du fil de connexion, il apparat une capacité parasite Cp Si dl et d2 dósigFent les diamètres de la métallisation 23 et de la connexion au niveau de la face plane et si on appelle e l'épaisseur de diélectrique, on a sensiblement où k désigne la constante diélectrique du diélectrique, laquelle est six fois plus élevée pour le verre que pour l'air. D'une façon gténé- rale, dans ce cas de figure, on aura une capacité parasite gênante en hyperfréquence. En vue de remédier à ces inconvénients, le procédé selon l'invention, du type utilisant un fil de gros diamètre ou un ruban soudé par thermocompression sur la saillie mésa d'un dispositif à jonction semiconductrice, est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) Passivation dudit dispositif par un matériau résistant à un agent chimique prédéterminé b) Dépôt d'un matériau attaquable par ledit agent chimique, ledit ma tériau recouvrant le dispositif jusqu'à disparition de la saillie mésa ;; c) Rodage du matériau déposé à l'étape (b) précédente de manière à faire apparatre un plan mettant à nu la partie semiconductrice, complété par une métallisation d) Soudure d'un fil de gros diamètre ou un ruban sur ladite partie semiconductrice e) Elimination du matériau déposé à l'étape (b) par action dudit agent chimique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques apparaîtront, au moyen de la description qui-suit, et des dessins qui l'accompagnent, notamment les figures 3 à 6 représentant, en coupe, un exemple de dispositif à différents stades dtavancement du procédé selon l'invention. La diode mésa représentée figure 3 est du type P 1 N+ (couche supérieure de silicium dopé P+, couche non dopée ou intrinsèque de silicium, substrat de silicium dopé N+), le procédé demeurant applicable à d'autres dispositifs mésa, notamment à des diodes P N N ou N P P+. Cette diode a reçu par exemple une première couche de verre 31 du type utilisé habituellement pour protéger les flancs des diodes mésa. Une deuxième couche 32 a été ajoutée, et Si c'est la dernière de ce type, elle est constituée par un matériau résistant à l'agent chimique choisi, par exemple du nitrure de silicium, résistant à l'acide fluorhydrique. Dans ce dernier cas, le matériau déposé à l'étape (b) est du verre. Figure 4, on a représenté en coupe la diode choisie comme exemple à la fin de l'étape (b). le verre 40 qui a noyé la saillie mésa a été mis en place par l'une des méthodes connues :cuisson au four d'une solution de poudre de verre étalée au pinceau, dépôt de verre en phase vapeur, etc... les étapes (a), (b) et (c) du procédé selon l'invention sont accomplies de préférence de façon collective, c'est-à-dire sur un grand nombre de dispositifs formés sur une même rondelle de matériau semiconducteur, consistant par exemple en substrat de silicium dopé N revêtu de couches de silicium intrinsèque et de silicium dopé P déposées par épitaxies successives. les opérations qui suivant le dépôt du verre 40 comportent un rodage de ce verre jusqu a mise à nu du silicium pf. On métallise l'en- semble en déposant, par évaporation ou pulvérisation cathodique, une couche 50 d'un métal dit d'arret (chrome par exemple) et une couche 52 d'or comme il est montré figure 5. Sur cette figure apparait le dispositif obtenu après découpage de la rondelle de silicium en diodes individuelles et après soudure de la connexion 51. Cette connexion du type "tête de clou", a été obtenue par thermocompression de l'extrémité d'un fil de gros diamètre contre la métallisation 50. Figure 6 on a représenté la diode après élimination de l'or et de la couche d'arrêt débordant de la connexion 51 puis du verre constituant le dépôt 40 ; à cet effet on a attaqué le verre au moyen d'acide fluorhydrique, épargnant la couche 32 de nitrure de silicium. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de diodes mésa à faible inductance, partant d'un dispositif à jonction semiconductrice, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) Passivation dudit dispositif par un matériau résistant à un agent chimique prédéterminé b) Dépôt d'un matériau attaquable par ledit agent chimique, ledit ma matériau recouvrant le dispositif jusqu'à disparation de la partie mésa c) Rodage dudit matériau déposé à l'étape (b) précédente, de manière à faire apparaître un plan mettant à nu la partie semiconductrice dudit dispositif, puis métallisation de l'ensemble d) Soudure d'un fil de gros diamètre ou d'un ruban sur ladite partie semiconductrice e) Elimination de la métallisation débordante puis du matériau déposé à ltétape (b) par action dudit agent chimique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les. étapes (a) à (c) sont exécutées de façon collective. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la soudure effectuée à ltétape (d) est effectuée par thermocompression ou par brasure. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la diode étant du type au silicium, la passivation effectuée à l'étape (a) est réalisée avec du nitrure de silicium, le matériau déposé à l'étape (b) étant du verre. 5. Dispositif à semiconducteurs caractérisé en ce qu'il est fabriqué par un procédé suivant l'une des revendications précédentes. 6. Diode mésa fabriquée par un procédé suivant l'une des revendications t à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un substrat en silicium, une partie mésa comportant diverses couches de silicium, au moins une couche de passivation constituée par du nitrure de silicium, et une connexion coiffant la partie mésa en la débordant sans contact avec les flancs de ladite partie mésa.