Brevet FR2550886A1 — publié le 19850222

"PROCEDE DE REALISATION DE TRANSISTORS DE PUISSANCE INCLUANT DES MOYENS DE PROTECTION CONTRE LES SURCHARGES ET DISPOSITIFS AINSI OBTENUS". La présente invention concerne un procédé de réalisation de transistors, et en particulier de transistors de puissance, dans un corps semiconducteur fixé par soudure sur un support, lesdits transistors compor5 tant en surface un réseau de plages métalliques de prise de contact incluant des moyens de protection contre les surcharges. La présente invention concerne également les transistors obtenus par ce procédé. On connait les problèmes posés par le manque de dissipation thermique dans les transistors enrobés dans une matière peu conductrice de la chaleur, notamment dans une enveloppe en matière plastique Ce phénomène est particulièrement sensible dans le cas des transis15 tors de puissance pour lesquels l'effet d'une surcharge en courant, en tension ou en énergie se traduit généralement par la destruction des deux jonctions qui forment alors un court-circuit. Si le transistor incriminé est utilisé dans un 20 dispositif de régulation (régulation de vitesse d'un moteur, régulation de tension d'un alternateur, circuit antiblocage de freins par exemple), le fait de créer un court-circuit laisse la commande de régulation bloquée dans sa position maximale, ce qui peut devenir catastro25 phique. L'expérience a montré que le court circuit se produit sur le transistor lorsque, pendant une surcharge quelconque, une zone de faible surface du cristal semiconducteur, généralement en silicium, est portée à une température telle qu'il y a fusion à la fois du matériau semi-conducteur et de la couche métallisée de prise de contact déposée en surface Ce phénomène est d'autant plus rapide et fréquent que le flot de chaleur s'écoule lentement, ce qui est le cas en particulier dans les dispositifs enrobés dans une matière plastique. L'expérience a montré également que la température qui conduit à cette fusion localisée du cristal semi-conducteur et de la couche métallisée, avoisine 560 C. Pour remédier à cet inconvénient, l'idée de base consiste donc à réaliser, en un endroit approprié, un élément fusible dont-le point de fusion est adapté aux 10 températures nécessaires à la mise en oeuvre du procédé de réalisation des transistors. C'est pourquoi, la présente invention concerne un procédé de réalisation de transistors, et en particulier de transistors de puissance, dans un corps semi15 conducteur fixé par soudure sur un support, lesdits transistors comportant en surface un réseau de plages métalliques de prise de contact incluant des moyens de protection contre les surcharges, procédé notamment remarquable en ce que les plages métalliques de prise 20 de contact sont obtenues à partir d'une couche d'un matériau ayant un point de fusion supérieur à la température de soudage du corps semiconducteur sur son support et inférieur à la température critique de mise en court-circuit desdits transistors. Le but de la présente invention est donc d'utiliser un type de couche de métallisation fondant à une température inférieure à 560 C tout en permettant, d'une part, un montage satisfaisant du cristal ou corps semiconducteur sur son support et, d'autre part, le soudage des fils de connexion sur les plages de prises de contact, étant entendu que ces dernières doivent rester parfaitement conductrices de l'électricité. On connait déjà des dispositifs semi-conducteurs à circuits intégrés, notamment des mémoires programma35 bles, dans lesquels sont réalisés des fusibles Cependant, pour ce qui concerne ces dispositifs les moyens mis en oeuvre et le but à atteindre sont différents de ceux liés à la présente invention. Ainsi, dans le cas des mémoires programmables de circuits intégrés, les éléments fusibles doivent être détruits volontairement et sélectivement pour des valeurs de courant ou d'énergie prédéterminées et relativement importantes qui conduisent à utiliser notamment des matériaux particulièrement résistifs, fondant à des températures très élevées et, en général, largement supérieures à 1000 C, ce qui n'est pas le cas de la présente invention. Dans cette dernière, en effet, on choisit, de préférence, une couche de l'eutectique aluminium-germanium dans laquelle on peut adjoindre éventuellement du magnésium et de l'antimoine pour adapter ses caractéristiques. Cette couche a un point de fusion de l'ordre de 420 C, suffisamment élevé pour permettre le soudage du corps semi-conducteur, le plus souvent du silicium, sur son support mais suffisamment bas pour que, en un point d'une plage de prise de contact réalisée dans cette cou20 che, la métallisation fonde avant le corps semi-conducteur lui-même de manière à provoquer l'ouverture du circuit. L'apparition d'un circuit ouvert en cas de destruction du transistor permet de supprimer les risques 25 d'emballement des phénomènes électriques et permet donc également de protéger les éléments voisins du transistor. Si nécessaire, la couche métallique servant à l'obtention des plages de prise de contact est recouverte d'une pellicule d'aluminium pur pour garantir une 30 meilleure fiabilité des contacts et des soudures des fils et pour améliorer les conductions électriques et / ou thermiques. La présente invention concerne également le dispositif, notamment le transistor de puissance, obtenu 35 par le procédé ci-dessus décrit dans un corps semi-conducteur porté par un support et comportant t sa surface un réseau de plages métalliques de prises de contact incluant des moyens de protection contre les surcharges, dispositif notamment remarquable en ce que le matériau constituant lesdites plages métalliques de prise de contact présente un point de fusion supérieur à la température de soudage du corps semi-conducteur sur son support et inférieur à sa température critique de courtcircuit. La description qui va suivre fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Pour réaliser un dispositif conforme à l'invention, 10 on fait appel, dans un premier temps, aux modes opératoires classiques C'est ainsi que l'on part d'un corps semi conducteur dans lequel on crée par diffusion par exemple les différents Ilots de type de conduction appropriés constituant les éléments actifs du dispositif et, à la surface dudit corps semi-conducteurest déposée une couche protectrice d'oxyde dans laquelle on pratique les ouvertures nécessaires aux prises de contacts sur les éléments du dispositif. Pour réaliser les plages de prise de contact, on 20 place le dispositif dans une enceinte étanche dans laquelle on crée un vide de 10-6 Torr environ sous une température de 200 C Par des moyens classiques de métallisation on dépose un film d'accrochage, aluminium par exemple, puis on dépose simultanément l'aluminium et le 25 germanium devant composer la couche métallique conforme à l'invention qui, après photogravure dans une configuration donnée, engendrera lesdites plages de contact. Cette couche peut éventuellement être prolongée par le dépôt d'une mince pellicule d'aluminium dans la même enceinte et dans les mêmes conditions de température. Pour réaliser la photogravure de la couche métallique, on utilise avantageusement une solution comportant essentiellement de l'acide orthophosphorique, de l'acide acétique et de l'acide nitrique. 35 REVENDICATIONS 1 Procédé de réalisation de transistors, en particulier de transistors de puissance, dans un corps semi-conducteur fixé par soudure sur un support, lesdits transistors comportant en surface un réseau de plages métalliques de prises de contact incluant des moyens de protection contre les surcharges, procédé caractérisé en ce que les plages métalliques de prise de contact sont obtenues à partir d'une couche d'un matériau ayant un point de fusion supérieur à la température de soudage du 10 corps semiconducteur sur son support et inférieur à la température critique de mise en court-circuit desdits transistors. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé 15 en ce que les plages métalliques de prise de contact sont obtenues à partir d'une couche de l'entectique aluminium-germanium. 3 Procédé selon la revendication 2 caractérisé 20 en ce que la couche métallique à partir de laquelle sont obtenues les plages de prise de contact contient également du magnésium et de l'antimoine. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 25 caractérisé en ce que les plages de prises de contact sont recouvertesd'une pellicule d'aluminium. Dispositif obtenu par le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4 dans un corps semi-con30 ducteur porté par un support et comportant à sa surface un réseau de plages métalliques de prise de contact incluant des moyens de protection contre les surcharges caractérisé en ce que le matériau constituant lesdites plages métalliques de prise de contact présente un point de fusion supérieur à la température de soudage du corps semiconducteur sur son support et inférieur à sa température critique de court-circuit.