Brevet FR2517125A1 — publié le 19830527

Composant semi-conducteur superposé La présente invention concerne uncomposant semi- conducteur superposé, à haute densité d'équipement et à fonctions multiples dans lequel des couches semi- conductrices sont superposées les unes sur les autres par l'intermédiaire d'une couche isolante et d'une couche conduc- trice locale. Un composant semi-conducteur courant, du type que l'invention concerne, est représenté sur la Figure 1 sur laquelle la référence numérique 1 désigne un sub- strat de silicium, 2 un élément de circuit intégré formé sur le substrat de silicium, 3 un élément de circuit intégré formé sur un semi-conducteur super- posé, 4 un élément de circuit intégré formé sur un autre semi-conducteur superposé, 5 une couche semi- conductrice portant le circuit intégré le plus élevé ainsi qu'un élément de son circuit, et 6 un capteur photo-électrique qui forme la couche supérieure du com- posant de la Figure 1 et qui est monté sur lui par liai- son face en bas Les couches semi-conductrices respec- tives sont superposées les unes sur les autres Pou Wr Former des régions de dimensions égales à la région ac- tive (sans surface de contact) de la couche semi-conduc- trice du substrat. Dans le composant semi-conducteur de la Figure 1, la couche semiconductrice 6 constitue la cinquième couche et fonctionne comme un capteur photo-électrique, la couche 5 forme la quatrième couche et fonctionne comme un circuit de pré-traitement ou uin circuit de commande analogique-numérique, la troisième couche 4 a pour fonction le traitement et l'emmagasinage d'image la seconde couche 3 forme un circuit de visualisation numérique-analogique et la première couche 2 une unité centrale de traitement dtimage Avec cette configura- tion, le composant semi-conducteur superposé courant pose certaines difficultés techniques de dissipation 2517 125 thermique et de conductionde chaleur entre chacune des couches et nécessite une amélioration de l'état cristal- lin de chaque couche semi-conductrice De plus, la fiabi- lité et le rendbment en production du composant sont faibles. Un objet de l'invention est donc de proposer un composant semi-conducteur superposé fiable Cet objet est obtenu grace à une configuration dans laquelle un semi- conducteur superposé n'est pas formé sur une partie au moins d'une couche semi-conductrice spécifique En formant un circuit de dissipation thermique dans cet espace ouvert, un refroidissement efficace du composant par l'air peut être assuré et la connexion électrique entre chaque couche peut se faire facilement selon un procédé courant Un autre avantage est que l'état cristallin des couches semi- conductrices superposées, formées sur les autres parties peut être amélioré. D'autres caractéristiques et avantages selon l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue en perspective d'un cir- cuit intégré à couches multiples courant. la Figure 2 est une vue en perspective d'un com- posant semi-conducteur superposé selon un mode de réalisa- tion de l'invention, et la Figure 3 montre comment une couche mon cris- talline est formée par technique de recristallisation par laser au cours de la fabrication du mode de réalisation de la Figure 2. La Figure 2 est donc une vue en perspective d'un composant semi-conducteur superposé selon un mode de réa- lisation de l'invention, sur laquelle la référence numéri- que 21 désigne un substrat de silicium, et 22 un circuit intégré formé sur le substrat de silicium comme première couche Le circuit 22 est un circuit de traitement d'image qui est le coeur de l'ensemble du composant et qui est constitué par un circuit logique à couplage d'émetteur. Pour obtenir une dissipation thermique maximale, aucune couche semi-conductrice n'est formée sur ce circuit. La seconde couche 23, la troisième couche 24 et la quatrième couche 25 forment respectivement un circuit de visualisation, un circuit de traitement et de mémorisa- tion d'image et un circuit de commande analogique-numéri- que Seule la cinquième couche 26 assemblée par liaison face en bas sur le composant est formée au-dessus de la io partie entière de la première couche La seconde couche semi-conductrice n'est formée que sur une partie déter- minée de la première couche et de cette manière, les deux couches peuvent être connectées électriquement sans nécessiter de techniques spéciales, comme celles des "trous métallisés". Un procédé de formation de la seconde couche est illustré par la Figure 3 sur laquelle 31 désigne un substrat de silicium, 32 un élément de circuit in- tégré formé sur la première couche, et 33 une seconde couche semiconductrice formée sur une couche isolante intermédiaire Comme le montre la Figure, la seconde couche semi-conductrice est irradiée par balayage avec un laser continu ou avec un faisceau d'électrons continu, à partir d'une ouverture dans la première couche vers la région superposée sur une couche isolante intermé- diaire puis recristal-lisée, et l'état cristallin de la seconde couche semi-conductrice est amélioré en utili- sant la région cristalline d'une ouverture de la pre- mière couche comme un germe. Dans le mode de réalisation de la Figure 2, une partie de la première couche est laissée découverte par la seconde couche et les suivantes, mais il est bien entendu que les couchesnon recouvertes peuvent être la troisième et/ou les suivantes La couche qui est laissée partiellement découverte dépend de la configuration spé- cifique du circuit, et toute couche qui nécessite une dis- sipation thermique efficace et qui porte un circuit dé- licat doit être laissée partiellement découverte par une couche ou des couches supérieures. Comme cela a été décrit ci-dessus, le compo- sant selon l'invention est partiellement creux ou ne porte pas de couche semi-conductrice superposée sur une ou plusieurs parties d'une couche spécifique pour obtenir les avantages précités, obtenir une haute fiabilité et permettre une fabrication à bon-marché. REVENDICATIONS 1 Composant semi-conducteur superposé, carac- térisé en ce qu'il comporte un premier circuit intégré ( 22) formé sur la surface principale d'une couche semi- conductrice ( 21) et contenant des éléments actifs, et un second circuit intégré ( 23, 24, 25) formé sur le premier circuit int Ogr 6 par l'intermédiaire d'une coucha isolante, ledit second circuit int gre étant formé sur une partie de la surface du premier circuit intégré l'exclusion d'éléments actifs choisis, pour former l 0 un espace ouvert permettant d'effectuer une dissipation thermique. 2 Composant selon la revendication 1, carac- térisê en ce que chacun des premier et second circuits intégrés est fait de plus d'une couche. 3 Composant selon la revendication l, carac- téris enm ce qu'il comporte plusieurs couches super- posées ( 22, 23, 24, 25), au moins une couche recouvrant ladite couche semi-conductrice étant formée sur des régions de ladite couche semiconductrice à l'exclubion dudit élément actif choisi. 4 Composant selon la revendication 3, carac- térisé em ce qu'il comporte en outre au moins une autre couche superposée ( 26) formée au-dessus de ladite couche et comprenant une partie formée au-dessus desdits élnmemts actifs choisis mais en étant espacée. Composant selon la revendication 4, carac- térisé em ce qu'une région de dissipation thermique est formée entre une surface exposée de ladite couche semi-conductrice et une surface en regard de ladite 34 partie espacée.