Brevet FR2359508A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne une nouvelle structure de diodes glassivées et son procédé de fabrication. Il est connu dans l'art antérieur qu'au niveau des affleurements des jonctions actives,dans un dispositif semi-co#ucteur, il tend à se produire des effets parasites quand une tension est appliquée d'où il peut notamment résulter des claquages du dispositif semi-conducteur et une mauvaise tenue à la chaleur et à l'humidité. Pour pallier ces inconvénients, on a notamment utilisé dans l'art antérieur la technique de passivation des affleurements de jonctions qui consiste à déposer un corps fortement résistant au niveau des affleurements de jonctions. Parmi les techniques de passivation, l'une des techniques préférée est la technique dite de glassivation qui consiste à protéger les affleurements de jonction par des dépôts de verre. -Ces techniques de glassivation ont été particulièrement utilisées dans le cas des thyristors et des triacs comme cela est dé#crit, par exemple, dans l'ouvrage Thyristors et Trials de H. Lilen, paru aux éditions Radio, page 26, paragraphe 4 et figure 3-6 en page 27. Comme cela est représenté dans cette figure, des sillons sont creusés dans une tranche de silicium diffusée en regard sur les races supérieure et inférieure de cette tranche selon les lignes de découpage choisies de la tranche de silicium en puces élémentaires. Ainsi, à ltendroit de la cassure, aucune jonction ntaffleure mais des jonctions s'arrêtent au niveau du verre. Dans le cas des diodes, une seule jonction a besoin d'8- tre protégée, cette jonction étant proche de l'une des faces de la tranche, que l'on désignera ci-après par face supérieure par souci de commodité de description. Par exemple, dans une diode de type PNN+ > seule la jonction PN a besoin d'être passivée. Ainsi, un sillon est creusé dans la face supérieure de façon à traverser la jonction PN, ce sillon est rempli de verre, le dispositif est ensuite recuit, muni de métallisations d'électrodes, puis recouvert sur ses deux faces d'une couche de soudure pour préparer les fixations ultérieures. Un tel dispositif de l'art antérieur est représenté en figure 1 à titre d'exemple dans le cas d'une diode PNN+. Les couches P, et -N+scnt #poe###ementde'aLgnées par les références 1, 2 et 3. Un sillon est creusé dans la face supérieure 1 de façon à pénétrer dans la couche -2 et à traverser la jonction PN. Ce sillon est muni d'une glassivation 4 par des procédés connus. Ensuite, des couches de métallisation 5 sont déposées de part et d'autre de la tranche et l'on notera que ces couches de métallisation adhèrent convenablement sur les couches semi-conductrices 1 et 3 mais pas sur la couche de glassivation 4. Enfin, des couches de soudure 6 sont déposées sur les deux faces de la tranche métallisée et l'on notera à nouveau que ces couches de soudure 6 adhèrent bien aux couches de métallisation 5 mais pas à la couche de glassivation 4. Quand il s'agit de découper la tranche en puces élémentaires, le procédé classique consiste à rayer la couche de glassivation 4, par exemple à l'aide d'un diamant puis à casser la tranche. Néanmoins, dans le cas représenté où les couches de mé- tallisation 5 et éventuellement de soudure 6 ont été préalablement déposées, il se produit de façon générale au moment de la cassure un décollement et une déchirure de la couche de métallisation 5 inférieure qui adhère mal à la couche 3 de type N+ et qui est très difficile à découper. Ce problème a été résolu dans ltart antérieur par ana logie avec le procédé utilisé pour les thyristors et triacs on creuse dans la face inférieure de la diode un sillon qui est rempli d'un agent de passivation. Il faut toutefois noter, et c'est là l'une des bases de la présente invention, que cet agent de passivation n ta pas de rsle actif sur la jonction NN+ qui ne nécessite pas d'être passivée.Ce procédé de l'art antérieur présente notamment deux inconvénients, d'une part la nécessité de prévoir une étape de sillonnage supplémentaire sur la face inférieure, d'autre part le fait qu'à la suite des sillonnages de part et d'autre de la tranche, il se produit un risque que la tranche ne se casse avant que la glassivation ne soit déposée et, en conséquence, il est nécessaire de prévoir une zone inter médiaire (zone 2) relativement épaisse pour des raisons purement mécaniques. Cet inconvénient est particulièrement gênant dans certains cas où, pour des raisons électriques, on souhaite que la zone intermédiaire soit aussi mince que possible, c'est-àdire notamment dans le cas des diodes rapides. En conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé de fabrication de diode glassivée qui permette de préparer une tranche de silicium pour qu'elle puisse facilement être rayée et cassée sans présenter les inconvénients des procédés de l'art antérieur exposés précédemment. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, il est prévu selon la présente invention de creuser de façon classique des sillons sur la face supérieure d'une tranche semi-conductrice puis d'effectuer une glassivation d'une part dans ce sillon, d'autre part sur la face inférieure du substrat mais sans avoir préalablement creusé cette face. La glassivation sur la face inférieure a pour rôle de faciliter la cassure de la tranche et on notera que l'un des avantages de la présente invention réside dans le fait que les rayures peuvent être indUEéremment préparées selon 1PS glassivatiqns supérieures ou inférieures de la tranche glassivée munie d'électrodes ainsi qu'éventuellement de soudure. La présente invention concerne d'une part le procédé ci-dessus, d'autre part la puce de diode élémentaire obtenue à la suite de ce procédé, cette puce étant limitée à sa face superieure par une bordure de glassivation sensiblement dans le même plan que celui de la face semi-conductrice supérieure ou en retrait par rapport à ce plan, et étant limitée à sa face inférieure par une bordure de protection en relief par rapport au plan de la couche semi-conductrice inférieure. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante faite en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 représente un dispositif de l'art antérieur qui a été décrit précédemment ; et La figure 2 est destinée à illustrer un mode de réalisation de la présente invention. En figure 2, des références identiques à celles de la figure I représentent les mêmes éléments. On retrouve donc enfigure 2 les couches P,N et #N+,l,2 et 3, la glassivation de la face supérieure 4. Les métallisations 5 et les couches de soudure 6. De façon générale, les figures 1 et 2 sont identiques en ce qui concerne leurs parties supérieures. Selon la présente invention, une couche de glassivation 10 est déposée sur la couche 3 de type N en regard des sillons 4 et il est ensuite procédé aux étapes classiques de recuit, simultanément pour les couches 10 et 4 puis aux métallisations 5 et au dépôt de soudure 6, la face inférieure étant protégée comme la face supérieure ctest-à-dire qu'il ne se forme pas de-dépôt de métallisation ou de soudure sur la couche de glassivation 10 pas plus que sur la couche de glassivation 4. Selon un aspect de la présente invention, exposé précédemment, les sillons sont d'abord formés sur la face supérieure puis des solutions vitreuses 4 et 10 sont déposées dans les sillons et sur la face 3 puis recuites en même temps. On notera que, dans certains cas particuliers, il peut être utile de prévoir la formation de la couche de glassivation 10 avant celle du sillon recevant la couche 4. On assure ainsi une meilleure résistance mécanique de la tranche et un sillon peut être formé dans la face supérieure tout en ayant une tranche d'épaisseur très mince, par exemple comprise entre 100 et 200 microns. Selon un avantage de la présente invention, la face supérieure ou inférieure peut être rayée Sndifféremment au niveau des glassivations 4 ou 10 avant d'être cassée. On notera que les dessins ci-joints ne sont pas réalisés à ltéchelle ni dans le sens de la-hauteur ni dans le sens de la largeur. A titre d'exemple, on peut indiquer les dimensionnements suivants - SpaSsseur de la tranche environ m microns, - Epaisseur de la couche P environ 50 microns, - Profondeur des sillons surla face supérieure environ 70 microns, - Epaisseur de la couche de glas sivation 4 dans les sillons environ 30 microns, - Epaisseur de la couche de glas- sivation 10 sur la face infé- 5 à 10 microns, rieure - Epaisseur des couches de métal lisation 5 quelques microns, - Epaisseur des couches de sou dure 6 20 à 200 microns, - Largeur du sillon supérieur environ 250 microns, - Largeur de la bande de glassiva tion 10 inférieure de 100 à 1 microns. Bien entendu, les valeurs numériques indiquées ici sont données à titre d'exemple et la présente invention stapplique à tout dispositif semi-conducteur dans lequel une seule jonction proche de l'une des faces nécessite une passivation pour améliorer le fonctionnement électrique du dispositif. Selon la présente invention, les ralles de protection électrique et mécanique, (c'est-à-dire notamment de non-adhérence des couches de métallisation et de cassure facile) ont été identifiése séparés et utilisés. En particulier, il a été décrit précédemment des couches de glassivation supérieure et inférieure constituées d'un matériau identique. Ceci ne constitue pas une nécessité de mise en oeuvre de la présente invention mais est seulement le procédé utilisé dans la plupart# des cas pratiques. On notera néanmoins que la couche inférieure 10 ntest même-pas nécessairement une couche de "verre de glassivation mais peut être constituée de tout matériau résistant aux températures de fabrication et d'utilisation, facilement cassable et sur lequel n'adhèrent pas les métallisations ou les soudures. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaStront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de diodes à partir d'une tranche semi-conductrice comprenant les étapes suivantes -# - former sur la face supérieure de la tranche sous laquelle se trouve la jonction active un sillon traversant cette jonction active, - déposer dans ce sillon un produit de glassivation, - procéder à une étape de recuit, - déposer sur les faces supérieure et inférieure de la tranche des couches de métallisation, - déposer sur les faces supérieure et inférieure de la tranche des couches de soudure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant lté- tape de recuit, une étape consistant à déposer sur la face inférieure de la tranche,en regard des sillons sur la face supérieure,une couche de produit de protection constituée d'un matériau facilement cassable et sur lequel n'adhèrent pas les métallisations et soudures. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant a rayer la face supérieure ou inférieure de la tranche au niveau des couches de glassivation ou de protection respectivement et à casser la tranche en puces de diodes élémentaires. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de protection inférieure est déposée et recuite avant la formation du sillon sur la face supérieure de la tranche. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le produit facilement cassable mé- caniquement et sur lequel n'adhèrent pas les métallisations et les couches de soudure est un produit de glassivation identique à celui déposé dans les sillons de la face supérieure de la tranche 5 - Nouvelle structure de puoesrdiodes, caractérisée en ce que la face éloignée de la jonction active est limitée par une bordure, dépassant par rapport au plan de la couche semiconductrice de cette face, constituée d'un matériau facilement cassable mécaniquement et sur lequel les couches de métallisation et de soudure n'adhèrent pas. 6 - Nouvelle structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit matériau est un matériau de glas- sivation identique à celui qui est utilisé pour passiver les affleurements de jonction au voisinage de la face supérieure de la puce-diode.