Brevet FR2645346A1 — publié le 19901005

-4 La présente invention se rapporte à un dispositif semi- conducteur à trous de passage qui contient des trous de passage (appelés aussi trous de traversée) qui sont formés dans un substrat semiconducteur pour s'étendre à travers lui et à travers lesquels les composants formés sur une face du substrat semi-conducteur sont électriquement connectés à l'autre face du substrat. La présente invention se rapporte aussi à une méthode de fabrication d'un tel dispositif semi-conducteur. Avant d'expliquer les caractéristiques du dispositif selon l'invention on décrira un mode de réalisation d'un dispositif selon la technique antérieure. Un exemple d'un tel dispositif & semi-conducteur à trous de passage classique et son mode de fabrication sont illustrés par les figures l(a) à l(d). Une pluralité d'éléments semi-conducteurs ayant respectivement des électrodes de source 2, des électrodes de drain 3 et des électrodes de grille 4 sont formés sur une face d'un substrat semi-conducteur 1. Le substrat semi-conducteur est aminci ensuite à une épaisseur souhaitée par attaque chimique, par gravure ou par meulage (ou toute autre technique convenable) du substrat 1 à partir de la face arrière opposée. Puis, comme il est montré dans la figure 1(a), un premier dépôt 21 de produit photosensible est utilisé comme un masque pour graver un grand évidement 22 dans une région de la face arrière correspondant aux éléments semiconducteurs, en particulier dans l'exemple illustré, aux électrodes de source 2 des éléments semi- conducteurs respectifs. Après la formation de l'évidement 22, le premier dépôt 21 de produit photosensible est enlevé. Ensuite, comme il est montré dans la figure 1(b) et (c), un second dépôt 23 de produit photosensible est formé, lequel dépôt 23 agit comme un masque pour la gravure du substrat 1 dans le fond de l'évidement 22 pour former un trou de traversée 24 s'étendant jusqu'à chacune des électrodes de source 2. Après cela, le second dépôt 23 de produit photosensible est enlevé. Finalement, comme il est montré dans la figure 1(d), la face arrière du substrat 1, la surface interne de l'évidement 22 et la surface interne de chacun des trous de traversée 24 sont recouvertes par une coude métallique 25 de sorte que les électrodes de source 2 respectives et la face arrière du substrat semi-conducteur 1 sont interconnectées électriquement. Un autre exemple de dispositifs semi-conducteurs classiques à trous de passage est décrit dans la demande de brevet japonais publiée sous le N SHO 63 - 155673, le 28 juin 1988. Le dispositif semi-conducteur a une structure comme montrée dans la Figure 2, qui est fabriquée en amincissant un substrat 1 à une épaisseur de l'ordre de 30 Pm, des trous de traversée 30 individuels à gradin, un pour chaque électrode de source 2, et après cela en recouvrant les surfaces internes des trous de traversée 30 et la face arrière du substrat 1 par une couche métallique 31. Selon la méthode classique de fabrication d'un dispositif semi- conducteur à trous de passage illustrée par la figure 1, étant donné que le grand évidement 22 doit être d'abord formé par le premier processus de gravure avant de graver les trous de traversée 24, une grande marche D est formée entre la face arrière du substrat 1 et la surface du fond de l'évidement 22 qui doivent être recouvertes d'un second dépôt 23 de produit photosensible agissant comme un masque pour former les trous de traversée 24. En raison de cette marche D, il est difficile de former le second dépôt 23 avec une épaisseur uniforme. Cette marche, par ailleurs, empêche une exposition précise du second dépôt 23 de produit photosensible à un motif de radiation pour conférer un motif au dépôt 23. Comme pour le dispositif semi-conducteur montré dans la figure 2, étant donné que le substrat i doit être aminci à une faible épaisseur de l'ordre de 30 jm, des problèmes se posent, par exemple, de diminution de la résistance du substrat et, quand le dispositif est un dispositif de circuit intégré micro-onde monolithique, d'augmentation des pertes de transmission entre microbandes. En outre, depuis que dans le dispositif semi- conducteur classique de la figure 2 les trous de traversée 30 sont formés individuellement pour chaque électrode de source 2, la résistance thermique du dispositif est grande de façon indésirable. Par conséquent, l'objet de la présente invention est d'éliminer les problèmes énoncés cidessus. A cet effet, l'invention concerne en premier lieu un substrat semi-conducteur comportant une pluralité d'éléments semi- conducteurs, ayant des électrodes formées sur une première surface, et une pluralité de petits évidements sont formés dans une seconde surface du substrat à des endroits correspondant a ces électrodes des éléments semi-conducteurs pour lesquelles des trous de traversée doivent être formés. Le matériau du substrat dans les petits évidements et autour d'eux est gravé pour former ainsi un seul grand évidement qui enveloppe les petits évidements et, en même temps, pour entraîner les petits évidements à s'étendre plus loin à travers le substrat pour former ainsi une pluralité de trous de traversée qui s'étendent du fond du grand évidement auxdites électrodes respectives. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins: - les figures l(a) à l(d) sont des vues en coupe d'un dispositif semi-conducteur classique à trous de passage à différentes étapes de la fabrication décrit ci-dessus; - la figure 2 est une vue en coupe illustrant la structure d'un autre dispositif semi-conducteur classique à trous de passage; - les figures de 3(a) à 3(d) sont des vues en coupe d'un dispositif semi-conducteur selon un mode de réalisation de la présente invention, pour expliquer les diverses étapes de fabrication et; - la figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif semi-conducteur selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La présente invention est décrite maintenant à l'aide des modes de représentation illustrés dans les dessins annexés. En référence à la figure 3, une pluralité d'éléments semi- conducteurs avec des électrodes de source 2, des électrodes de drain 3 et des électrodes de grille 4 sont formés sur la face supérieure d'un substrat semi-conductreur 1. Puis le substrat semi-conducteur est aminci à une épaisseur prédéterminée (par exemple une épaisseur de plus de 70 pm) par décapage chimique, gravure ou meulage du substrat à partir de la face intérieure opposée. (Toute autre technique convenable peut être utilisée pour amincir le substrat). Puis, comme il est montré dans la figure 3(a), un premier dépôt 5 de produit photosensible est formé sur la face inférieure du substrat 1, qui agit comme un masque en gravant le substrat 1 à partir de la face inférieure du substrat 1 vers la surface supérieure pour former de petits évidements 6 dans la face arrière à des endroits situés au dessous des électrodes de source 2 respectives. Après la formation de petits évidements 6, le premier dépôt 5 de produit photosensible est enlevé. Puis, comme il est montré dans les figures 3(b) et 3(c), un second dépôt 7 de produit photosensible est produit et utilisé comme un masque pour graver le matériau du substrat 1 dans les petits évidements et autour d'eux. Cette gravure se traduit par la formation d'un seul grand évidement 8 dans une région qui enveloppe les petits évidements respectifs. Cette gravure entraîne aussi les petits évidements de la face inférieure à s'étendre plus loin à travers le substrat de sorte qu'une pluralité de trous de traversée 9 sont formés, qui s'étendent du grand évidement 8 aux électrodes de source 2 respectives. Après cela, le second dépôt 7 de produit photosensible est enlevé. De meilleurs résultats peuvent être obtenus si la technique de gravure à sec est utilisée pour former les petits évidements 6, le grand évidement 8 et les trous de traversée 9, parce que la gravure dans la direction latérale est moindre dans la technique de gravure à sec. Finalement, comme il est montré dans la figure 3(d), une couche métallique 10 est formée par dépôt en phase-vapeur pour recouvrir la face inférieure du substrat 1, la surface interne du grand évidement 8 et les surfaces internes des trous de traversée 9 respectifs, par o les électrodes de source 2 respectives et la face inférieure du substrat semi- conducteur 1 sont électriquement reliées l'une à l'autre. Au lieu de la couche métallique 10 de la figure 3, une couche métallique 11 montrée en figure 4 est employée, une réduction des inductances de source des éléments semi-conducteurs respectifs et une réduction de la résistance thermique sont fournies. La présente invention a été décrite en référence à des modes de représentation dans lesquels les électrodes de source des éléments semi-conducteurssont connectées à la face inférieure du substrat semi-conducteur par une couche métallique, mais les électrodes ne sont pas limitées aux électrodes de source. REVENDICATIONS 1 - Dispositif semi-conducteur comprenant: un substrat semi- conducteur ayant une première et seconde face en opposition et une pluralité d'éléments semi-conducteurs formés dans ledit substrat semiconducteur avec leurs électrodes disposées dans ladite première face dudit substrat, caractérisé en ce que ledit substrat semi-conducteur (1) comporte un seul grand évidement (8) formé de manière à envelopper les petits évidements (6) qui ont été formés dans ladite seconde face dudit substrat à des endroits situés au dessous des endroits choisis desdites électrodes, une pluralité de trous de traversée (9) formés en entraînant ladite pluralité des petits évidements à s'étendre plus loin à travers ledit substrat jusqu'auxdits endroits choisis desdites électrodes sur ladite première face, et une couche métallique continue (10) qui recouvre les surfaces interne et du fond dudit grand évidement et ladite seconde face dudit substrat semi-conducteur. 2 - Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche métallique continue est une couche déposée qui agit comme un radiateur déposé (11). 3 - Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: - formation d'une pluralité d'éléments semi- conducteurs dans un substrat semi-conducteur avec des électrodes desdits éléments disposées dans une première face dudit substrat semi-conducteur; - formation d'une pluralité de petits évidements par gravure d'une seconde face opposée dudit substrat en des endroits situés au dessous des endroits choisis desdites électrodes desdits éléments semi-conducteurs; élimination par gravure du matériau dudit substrat dans les petits évidements et autour d'eux jusqu'à former dans ladite seconde face un seul évidement plus grand enveloppant lesdits petits évidements et, en même temps, entraînant ladite pluralité des petits évidements à s'étendre plus loin à travers ledit substrat de façon à former des trous de traversée qui s'étendent du fond dudit grand évidement jusqu'aux endroits choisis desdites électrodes desdits éléments semi-conducteurs et dépôt sur les surfaces internes et du fond dudit grand évidement, sur les surfaces internes desdits trous de traversée, et sur ladite seconde face dudit substrat semi- conducteur d'une couche métallique continue. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite couche métallique continue est formée par dépôt de façon à ce que ladite couche métallique continue agisse comme un radiateur déposé.