Brevet FR3086797A1 — publié le 20200403

B17184 - 18-T0-0137 DESCRIPTION TITRE : Circuit électronique comprenant des diodes Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et plus particulièrement les circuits électroniques comprenant des diodes. Technique antérieure [0002] Les diodes Schottky sont des diodes formées d'une jonction métal/semiconducteur. Ces diodes ont l'avantage, par rapport à des diodes dites bipolaires d'être rapides et d'avoir une chute en tension direct assez basse. Cependant, elles ne permettent pas de supporter des surcharges aussi bien que les diodes bipolaires. Ainsi, il est intéressant de connecter en parallèle Schottky. une diode bipolaire et une diode Résumé de l'invention [0003] Un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant un empilement d'une diode Schottky et d'une diode bipolaire, connectées en parallèle par une première électrode située dans une première cavité et une deuxième électrode située dans une deuxième cavité. [0004] Selon un mode de réalisation, l'empilement comprend des première, deuxième et troisième couches semiconductrices. [0005] Selon un mode de réalisation, la diode bipolaire comprend la première couche semiconductrice en contact avec la deuxième couche semiconductrice, la deuxième couche étant du type de conductivité opposé à celui de la première couche. [0006] Selon un mode de réalisation, la première cavité atteint la première couche semiconductrice et la deuxième cavité atteint la deuxième couche semiconductrice. 2 B17184 - 18-T0-0137 [0007] Selon un mode de réalisation, les première et deuxième couches semiconductrices sont en nitrure de gallium. [0008] Selon un mode de réalisation, la diode Schottky comprend la troisième couche semiconductrice en contact avec les première et deuxième électrodes, le matériau d'une portion d'une de ces électrodes étant adapté à former la diode Schottky. [0009] Selon un mode de réalisation, la troisième couche semiconductrice est en AlGaN. [0010] Selon un mode de réalisation, une des première et deuxième électrodes est l'électrode de cathode de la diode Schottky et de la diode bipolaire et l'autre des première et deuxième électrodes est l'électrode d'anode de la diode Schottky et de la diode bipolaire. [0011] Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un dispositif électronique comprenant un empilement d'une diode Schottky et d'une diode bipolaire, comprenant une étape de formation de première et deuxième cavités dans lesquelles sont situées des première et deuxième électrodes connectant en parallèle la diode Schottky et la diode bipolaire. [0012] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend : -la formation de première et deuxième couches semiconductrices de la diode bipolaire et d'une troisième couche semiconductrice de la diode Schottky ; - la formation des première et deuxième cavités ; et - la formation des première et deuxième électrodes dans les cavités de manière à connecter la diode Schottky et la diode bipolaire en parallèle. [0013] Selon un mode de réalisation, la première cavité atteint la première couche semiconductrice et la deuxième cavité atteint la deuxième couche semiconductrice. 3 B17184 - 18-T0-0137 [0014] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend le dépôt d'une couche isolante sur les parois et le fond des première et deuxième cavités. [0015] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, avant la formation des première et deuxième cavités, la formation de première et deuxième cavités intermédiaires atteignant la face inférieure de la troisième couche semiconductrice, le reste des première et deuxième cavités étant par la suite formés à partir du fond des première et deuxième cavités intermédiaires. [0016] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la formation d'une première couche conductrice sur les parois et le fond de chacune des première et deuxième cavités intermédiaires. [0017] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend le retrait de la couche isolante sur au moins une partie du fond des première et deuxième cavités et sur les premières couches conductrice. [0018] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la formation d'une deuxième couche conductrice dans chacune des première et deuxième cavités, de manière à connecter, dans la première cavité, la première couche semiconductrice à la première couche conductrice de la première cavité intermédiaire et, dans la deuxième cavité, la deuxième couche semiconductrice à la première couche conductrice de la deuxième cavité intermédiaire. Brève description des dessins [0019] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 4 B17184 - 18-T0-0137 [0020] [Fig. 1] la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'une diode Schottky et d'une diode bipolaire en parallèle ; [0021] [Fig. 2] la figure 2 représente schématiquement le résultat d'une étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1 ; [0022] [Fig. 3] la figure 3 représente schématiquement le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1 ; [0023] [Fig. 4] la figure 4 représente schématiquement le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1 ; [0024] [Fig. 5] la figure 5 représente schématiquement le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1 ; [0025] [Fig. 6] la figure 6 représente schématiquement le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1 ; et [0026] [Fig. 7] la figure 7 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'une diode Schottky et une diode bipolaire en parallèle. Description des modes de réalisation [0027] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. [0028] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. B17184 - 18-T0-0137 [0029] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0030] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des éléments considérés dans les figures. [0031] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 s près. [0032] La figure 1 représente schématiquement et partiellement un mode de réalisation d'un dispositif 100 comprenant une diode Schottky et une diode bipolaire. La figure 1 représente également partiellement un schéma électrique équivalent du dispositif 100. [0033] Le dispositif 100 comprend un empilement de couches semiconductrices. L'empilement comprend une couche 102 par exemple d'AlGaN située sur un substrat non représenté. La couche 102 est recouverte d'une couche 104 de nitrure de gallium, de type N, et d'une couche 106 de nitrure de gallium, de type P. La couche 106 est par exemple dopée avec du magnésium. La couche 108 est par exemple dopée avec du silicium ou du germanium. Les couches 104 et 106 forment une jonction PN qui constitue une diode bipolaire 108. Plus 6 B17184 - 18-T0-0137 précisément, la couche 104 constitue la cathode de la diode bipolaire 108 et la couche 106 constitue l'anode de la diode 108. La couche 106 est recouverte d'une couche 110 par exemple en nitrure de gallium. La couche 110 est recouverte d'une couche 112 par exemple en A1GaN et d'une couche 114 de passivation, par exemple en nitrure de silicium ou en nitrure de gallium. [0034] Le dispositif 100 comprend de plus des cavités 116 et 118 s'étendant dans l'empilement. Les cavités 116 et 118 comprennent une partie supérieure et une partie inférieure. La partie supérieure de chaque cavité 116 ou 118 s'arrête sensiblement au niveau de la face inférieure de la couche 112. La partie inférieure de la cavité 116 s'étend à travers les couches 110 et 106 et s'arrête dans la couche 104. La partie inférieure de la cavité 118 s'étend à travers la couche 110 et s'arrête dans la couche 106. L'ouverture de la partie supérieure est par exemple de dimensions supérieures aux dimensions de l'ouverture de la partie inférieure. Les parois et le fond de la partie supérieure des cavités 116 et 118 sont recouverts d'une couche conductrice 120 ou 122. La couche 120 ou 122 de chaque cavité 116 ou 118 est en contact avec la couche semiconductrice 112. Le matériau de la couche 122 de la cavité 118 est choisi de manière à former une diode Schottky 123 entre la couche 122 et la couche 112. La couche 122 constitue donc l'anode de la diode Schottky 123. La couche 120 est une électrode ohmique en contact avec la couche 112 et formant la cathode de la diode Schottky 123. Les cavités 116 et 118 traversent la couche 112 et donc la diode Schottky 123. [0035] Les parois des parties inférieures des cavités 116 et 118 sont recouvertes d'une couche isolante 124. Les fonds des parties inférieures des cavités 116 et 118 sont partiellement recouverts de la couche 124. Une partie du fond de la partie 7 B17184 - 18-T0-0137 inférieure de chaque cavité 116 ou 118 est donc découverte. Une couche conductrice 126 recouvre les parois et le fond de la cavité 116 et une couche conductrice 128 recouvre les parois et le fond de la cavité 118. La couche 126 forme donc une connexion électrique entre la couche 104, par le fond de la cavité 116, à l'électrode 120. La couche conductrice 128 forme une connexion électrique entre la couche 106, par le fond de la cavité 118, et l'électrode 122. Ainsi, les anodes (A) des diodes 108 et 123 sont connectées ensemble au niveau de la cavité 118 et les cathodes (K) des diodes 108 et 123 sont connectées ensemble au niveau de la cavité 116. [0036] Le dispositif 100 comprend de plus une couche isolante 130 recouvrant la couche 114 autour des cavités 116 et 118 ainsi que la partie des couches conductrices 120 et 122 situées dans le même plan que la face supérieure de la couche 114. [0037] Les cavités 116 et 118 sont par exemple séparés d'une distance comprise entre environ 10 um et environ 25 pm. La distance entre le fond de la cavité 116 et le fond de la cavité 118 peut entraîner la présence d'une résistance 129 en série avec la diode 108. [0038] La figure 2 représente schématiquement le résultat d'une étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1. Au cours de cette étape, l'empilement de couches est formé sur le substrat non représenté. Plus précisément, on forme successivement : - la couche 102, par exemple en AlGaN, sur le substrat non représenté ; - la couche 104, en nitrure de gallium, sur la couche 102 ; - la couche 106, en nitrure de gallium, sur la couche 104, de type P, formée par épitaxie et d'épaisseur comprise 8 B17184 - 18-T0-0137 entre environ 50 et environ 400 nm, de préférence environ 200 nm ; - la couche 110, par exemple en nitrure de gallium, d'épaisseur comprise entre environ 50 et environ 400 nm, de préférence environ 100 nm ; - la couche 112, par exemple en AlGaN, d'épaisseur comprise entre 10 et 30 nm, de préférence environ 24 nm ; - la couche 114 de passivation, par exemple en nitrure de silicium ou en nitrure de gallium. [0039] La figure 3 représente le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1. Au cours de cette étape, des cavités 116a et 118a sont formées dans les couches 112 et 114 de manière à atteindre la face inférieure de la couche 112, et donc la face supérieure de la couche 110. [0040] La cavité 116a est située à l'endroit où l'on souhaite former la cavité 116 et constituera la partie supérieure de la cavité 116. La couche conductrice 120 est déposée sur les parois et sur le fond de la cavité 116a. La couche conductrice 120 est en contact avec la couche 112 au niveau des parois de la cavité 116. [0041] La cavité 118a est située à l'endroit où l'on souhaite former la cavité 118 et constituera la partie supérieure de la cavité 118. La couche conductrice 122 est déposée sur les parois et sur le fond de la cavité 118a. La couche conductrice 122 est en contact avec la couche 112 au niveau des parois de la cavité 118. [0042] La figure 4 représente le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1. Au cours de cette étape, une cavité 116b est formée à partir du fond de la cavité 116a et une cavité 118b est formée à partir du fond de la cavité 118a. Les dimensions des ouvertures des 9 B17184 - 18-T0-0137 cavités 116b et 118b sont inférieures aux dimensions du fond des cavités 116b et 118b. Les cavités 116a et 116b forment, ensemble, la cavité 116, et les cavités 118a et 118b forment, ensemble, la cavité 118. [0043] Les cavités 116b et 118b sont par exemple formées en plusieurs étapes de gravure. Au cours d'une première étape, la cavité 116b est, par exemple, gravée de manière à atteindre la couche 104, et, au cours d'une deuxième étape, la cavité 118b est, par exemple, gravée de manière à atteindre la couche 106. À titre de variante, les cavités 116b et 118b sont, par exemple, toutes les deux gravées de manière à atteindre la couche 106 au cours d'une première étape de gravure, et la cavité 116b est approfondie au cours d'une deuxième étape de gravure. [0044] La couche isolante 124 recouvre le dispositif et en particulier le fond et les parois des cavités 116a, 118a, 118b et 116b. [0045] La figure 5 représente le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1. Au cours de cette étape, la couche isolante 124 est partiellement gravée. Plus précisément, la couche 124 est gravée au moins partiellement dans le fond des cavités 116b et 118b et est partiellement gravée au-dessus des couches conductrices 120 et 122. Ainsi, la couche 104 et la couche 120 sont accessibles depuis la cavité 116. De même, la couche 106 et la couche 122 sont accessibles depuis la cavité 118. [0046] Cette étape peut éventuellement comprendre le dopage de la couche 104 à partir du fond de la cavité 116b, de manière à permettre une meilleure connexion avec une électrode. [0047] La figure 6 représente le résultat d'une autre étape de fabrication du mode de réalisation de la figure 1. Au cours de cette étape, la couche conductrice 126 est formée, par B17184 - 18-T0-0137 exemple de manière conforme, sur les parois et le fond des cavités 116a et 116b. La couche 104 et la couche 120 sont ainsi connectées électriquement. De même, la couche conductrice 128 est formée, par exemple de manière conforme, sur les parois et le fond des cavités 118a et 118b. La couche 106 et la couche 122 sont ainsi connectées électriquement. [0048] Les couches conductrices 126 et 128 sont par exemple formées en gravant une même couche conductrice recouvrant, par exemple de manière conforme, le dispositif. [0049] La figure 7 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un dispositif 700 comprenant une diode Schottky et une diode bipolaire. [0050] Le dispositif 700 est similaire au dispositif 100 de la figure 1 et comprend de mêmes éléments situés similairement. [0051] Dans le dispositif 700, la couche 106 est située entre la couche 102 et la couche 104, à la différence du dispositif 100 de la figure 1 dans lequel la couche 104 est située entre la couche 102 et la couche 106. Ainsi, la couche conductrice 126 de la cavité 116 est connectée à l'anode de la diode 108 et non à la cathode. De même, la couche conductrice 128 de la cavité 118 est connectée à la cathode de la diode 108 et non à l'anode. [0052] De plus, dans le mode de réalisation de la figure 7, la couche conductrice 120 forme un contact Schottky avec la couche 112, et la couche conductrice 122 forme un contact ohmique avec la couche 112. Ainsi la couche conductrice 120 constitue l'anode de la diode 123 et la couche conductrice 122 constitue la cathode. [0053] Ainsi, les anodes (A) des diodes 108 et 123 sont connectées ensemble au niveau de la cavité 116 et les cathodes (K) des diodes 108 et 123 sont connectées ensemble au niveau de la cavité 118. 11 B17184 - 18-T0-0137 [0054] Les autres éléments du dispositif 700 sont similaires à ceux du dispositif 100 et ne sont donc pas détaillés de nouveau. [0055] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaitront à l'homme de l'art. [0056] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme REVENDICATIONS1. Dispositif électronique (100, 700) comprenant un empilement d'une diode Schottky (123) et d'une diode bipolaire (108), connectées en parallèle par une première électrode (126) située dans une première cavité (116) et une deuxième électrode (128) située dans une deuxième cavité (118). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'empilement comprend des première (104), deuxième (106) et troisième (112) couches semiconductrices. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la diode bipolaire (108) comprend la première couche semiconductrice (104) en contact avec la deuxième couche semiconductrice (106), la deuxième couche étant du type de conductivité opposé à celui de la première couche. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la première cavité (116) atteint la première couche semiconductrice (104) et la deuxième cavité (118) atteint la deuxième couche semiconductrice (106). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les première (104) et deuxième (106) couches semiconductrices sont en nitrure de gallium. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel la diode Schottky (123) comprend la troisième couche semiconductrice (112) en contact avec les première (126) et deuxième (128) électrodes, le matériau d'une portion d'une de ces électrodes étant adapté à former la diode Schottky. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la troisième couche semiconductrice (112) est en A1GaN. 13 B17184 - 18-T0-0137 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lequel une des première (126) et deuxième (128) électrodes est l'électrode de cathode (K) de la diode Schottky et de la diode bipolaire et l'autre des première (126) et deuxième (128) électrodes est l'électrode d'anode (A) de la diode Schottky et de la diode bipolaire. 9. Procédé de fabrication d'un dispositif électronique comprenant un empilement d'une diode Schottky (123) et d'une diode bipolaire (108), comprenant une étape de formation de première (116) et deuxième (118) cavités dans lesquelles sont situées des première (126) et deuxième (128) électrodes connectant en parallèle la diode Schottky et la diode bipolaire. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant : -la formation de première (104) et deuxième (106) couches semiconductrices de la diode bipolaire et d'une troisième couche semiconductrice (112) de la diode Schottky ; -la formation des première (116) et deuxième (118) cavités ; et -la formation des première et deuxième électrodes dans les cavités de manière à connecter la diode Schottky et la diode bipolaire en parallèle. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la première cavité (116) atteint la première couche semiconductrice (104) et la deuxième (118) cavité atteint la deuxième couche semiconductrice (106). 12. Procédé selon la revendication 9 ou 10, comprenant le dépôt d'une couche isolante (124) sur les parois et le fond des première (116) et deuxième (118) cavités. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant, avant la formation des première et 14 B17184 - 18-T0-0137 deuxième cavités, la formation de première (116a) et deuxième (118a) cavités intermédiaires atteignant la face inférieure de la troisième couche semiconductrice (112), le reste (116b, 118b) des première et deuxième cavités étant par la suite formés à partir du fond des première et deuxième cavités intermédiaires. 14. Procédé selon la revendication 13, comprenant la formation d'une première couche conductrice (120, 122) sur les parois et le fond de chacune des première (116a) et deuxième (118a) cavités intermédiaires. 15. Procédé selon les revendications 12 et 14, comprenant le retrait de la couche isolante (124) sur au moins une partie du fond des première et deuxième cavités et sur les premières couches conductrice (120, 122). 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, comprenant la formation d'une deuxième couche conductrice (126, 128) dans chacune des première et deuxième cavités, de manière à connecter, dans la première cavité (116), la première couche semiconductrice (104) à la première couche conductrice (120) de la première cavité intermédiaire et, dans la deuxième cavité (118), la deuxième couche semiconductrice (106) à la première couche conductrice (122) de la deuxième cavité intermédiaire.