Brevet FR3121781A1 — publié le 20221014

L’invention concerne un assemblage électronique qui s’étend selon une direction d’empilement d’une face inférieure vers une face supérieure reliées par une surface latérale, l’assemblage comprend au moins deux modules élémentaires empilés selon la direction d’empilement qui comprennent chacun, selon la direction d’empilement et d’une face arrière vers une face avant, deux transistors à haute mobilité électronique dits, respectivement, transistor arrière et transistor avant, séparés par une couche d’isolant, et ayant en commun une électrode de source, une électrode de drain et une électrode de grille, l’ensemble des transistors avants et arrières étant électriquement connectés en parallèle, l’assemblage électronique comprend, disposée sur la face avant de chaque module élémentaire, une couche contact, contactant électriquement l’électrode de grille du module élémentaire considéré par sa face avant, chacune des couches contact comprenant un point de contact électrique débouchant sur la surface latérale. Figur e 2 b ASSEMBLAGE ELECTRONIQUE POURVU D’UNE PLURALITE DE TRANSISTORS A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE DOMAINE DE L’INVENTION L’invention se rapporte au domaine de l’électronique, et notamment de l’électronique de puissance. Plus particulièrement, la présente invention concerne un assemblage électronique pourvu d’une pluralité de dispositifs électroniques formés de transistor à haute mobilité électronique. L’assemblage électronique selon la présente invention est notamment agencé pour permettre un meilleure intégration de transistors à haute mobilité électronique. L’agencement prévu dans la présente invention permet à cet égard l’obtention d’un assemblage compact et permettant d’augmenter la densité de courant susceptible de traverser ledit le dispositif au regard d’un unique transistor à haute mobilité électronique. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Les transistors à haute mobilité électronique (« HEMT » ou « High Electron Mobility Transistor » selon la terminologie Anglo-Saxonne), bien connus de l’homme du métier, sont aujourd’hui largement mis en œuvre dans le domaine des hyperfréquences et celui des commutateurs pour les convertisseurs en électronique de puissance. A cet égard, ces transistors HEMT sont généralement élaborés à partir de couches de matériaux semi-conducteur III-V et plus particulièrement des matériaux semi-conducteur III-N. Notamment, la représente un transistor HEMT 10 connu de l’état de la technique. Ce transistor HEMT 10 est pourvu d’un empilement 13 qui comprend, d’une face avant 11 vers une face arrière 12, une couche d’isolant 14, une couche barrière 15 et une couche canal 16 apte à former une couche de conduction 16a sous forme d’une couche de gaz électronique à deux dimensions. En particulier, la couche de conduction 16a s’étend dans la couche canal 16 à partir d’une interface 15a, formée entre la couche barrière 15 et ladite couche canal 16. Les matériaux semi-conducteur III-V choisis pour former la couche barrière 15 et/ou la couche canal 16 peuvent comprendre du nitrure de gallium (GaN), du nitrure d’aluminium (AlN), des alliages ternaires Al x Ga 1-x N x , de l’arséniure de gallium (GaAs), des alliages de ternaires d’AlGaAs ou d’InGaAs. Par exemple, la couche barrière 15 et la couche canal 16 peuvent comprendre, respectivement, un composé d’AlGaN et du GaN. La couche d’isolant 14 peut comprendre un matériau diélectrique et notamment du dioxyde de silicium (SiO 2 ) ou nitrure de silicium (Si 3 N 4 ). Le transistor HEMT 10 comprend également une électrode de source 17 et une électrode de drain 18 en contact électrique avec la couche de conduction 16a. Plus particulièrement, l’électrode de source 17 et l’électrode de drain 18 débouchent par la face avant 11, et traversent la couche d’isolant 14 et la couche barrière 15 afin d’atteindre l’interface 15a et contacter électriquement la couche de conduction 16a. L’électrode de source 17 et de l’électrode de drain 18 peuvent traverser partiellement ou intégralement la couche de conduction 16a. L’électrode de source 17 et l’électrode de 18 peuvent comprendre une espèce métallique, par exemple de l’aluminium, remplissant des tranchées formées dans l’empilement 13. Le transistor HEMT 10 comprend également une électrode de grille 19 destinée à se voir imposer une tension Vg permettant de contrôler l’état de la couche de conduction 16a. Notamment, dès lors que la différence de potentiel électrique entre l’électrode de grille 19 et l’électrode de source 17, notée Vg-Vs (Vs étant la tension électrique de l’électrode de source), est supérieure à une tension de seuil Vth caractéristique du transistor HEMT 10, ledit transistor est dans l’état passant. A contrario, dès lors que Vg-Vs est inférieure à Vth, le transistor HEMT 10 est dans l’état non-passant, et se comporte donc comme un interrupteur ouvert. Aussi, dépendamment de la valeur de la tension de seuil Vth, et plus particulièrement de son signe, un transistor HEMT peut être en mode déplétion (« normally on » selon la terminologie Anglo-Saxonne) si sa tension de seuil Vth est négative, ou en mode enrichissement (« normally off » selon la terminologie Anglo-Saxonne) si sa tension de seuil Vth est positive. Un tel transistor à haute mobilité électronique présente toutefois une résistivité Ron (Ron étant la résistance drain/source à l’état passant) à l’état passant qui limite l’intensité du courant susceptible de circuler dans la couche de conduction. A cet égard, les principaux paramètres influençant la résistivité Ron sont : - la résistance surfacique de la couche canal ; - la résistance des contacts entre la couche de conduction et les électrodes de source et de drain ; - les résistivités électriques des métaux de routage des puces ; - les résistances électriques induites dans l’assemblage final dans lequel est intégré le transistor à haute mobilité électronique. Afin de pallier ce problème, il est possible de réduire de manière significative la résistivité Ron d’un transistor à haute mobilité électronique en augmentant la surface de ce dernier. Il est néanmoins des situations pour lesquelles l’espace disponible pour l’intégration d’un transistor à haute mobilité électronique est contraint de sorte que telle solution ne puisse être envisagée. De manière alternative, il peut être considéré d’optimiser les paramètres influençant la résistivité Ron. Une telle solution reste cependant complexe à mettre en œuvre, car elle nécessite, d’une part, un redimensionnement complet du transistor à haute mobilité électronique, et d’autre part une revue du procédé permettant de fabriquer ledit transistor. Un but de la présente invention est donc de proposer un assemblage permettant une densité d’intégration de transistors à haute mobilité électronique plus importante sans toutefois augmenter de manière significative l’espace occupé par ledit dispositif. Un autre but de la présente invention est de proposer un assemblage d’une pluralité de transistors à haute mobilité électronique agencés de manière à limiter l’échauffement dudit assemblage BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION La présente invention concerne un assemblage électronique qui s’étend selon une direction d’empilement d’une face inférieure vers une face supérieure reliées par une surface latérale, l’assemblage comprend au moins deux modules élémentaires empilés selon la direction d’empilement qui comprennent chacun, selon la direction d’empilement et d’une face arrière vers une face avant, deux transistors à haute mobilité électronique dits, respectivement, transistor arrière et transistor avant, séparés par une couche d’isolant, et ayant en commun une électrode de source, une électrode de drain et une électrode de grille, l’ensemble des transistors avants et arrières étant électriquement connectés en parallèle, l’assemblage électronique comprend, disposée sur la face avant de chaque module élémentaire, une couche contact, contactant électriquement l’électrode de grille du module élémentaire considéré par sa face avant, chacune des couches contact comprenant un point de contact électrique débouchant sur la surface latérale. Selon un mode de mise en œuvre, une couche contact intercalée entre deux modules élémentaires dits, selon la direction d’empilement, premier module et deuxième module, contacte également, par la face arrière du deuxième module, l’électrode de grille dudit deuxième module. Selon un mode de mise en œuvre, ledit assemblage électronique comprend des moyens de connexion source et de moyen de connexion drain agencés pour connecter en parallèle l’ensemble des transistors avant des transistor arrière. Selon un mode de mise en œuvre, les moyens de connexion source comprennent des plots sources, chaque plot source étant intercalé entre deux modules élémentaires adjacents de manière à connecter électriquement les électrodes de source des modules électroniques considérés. Selon un mode de mise en œuvre, les moyens de connexion drain comprennent des plots drains, chaque plot drain étant intercalé entre deux modules élémentaires adjacents de manière à connecter électriquement les électrodes de drain des modules électroniques considérés. Selon un mode de mise en œuvre, le transistor avant et le transistor arrière comprennent, respectivement un empilement avant et un empilement arrière, l’empilement avant comprenant, de la couche d’isolant vers la face avant, une couche barrière avant et une couche canal avant, et l’empilement arrière comprenant de la couche d’isolant vers la face arrière une couche barrière arrière et une couche canal arrière, la couche canal avant et la couche canal arrière étant chacune aptes à former une couche de conduction sous forme d’un gaz d’électrons à deux dimensions. Selon un mode de mise en œuvre, l’empilement avant et l’empilement arrière sont essentiellement identiques. Selon un mode de mise en œuvre, les transistors avant et arrières présentent une tension de seuil identique. Selon un mode de mise en œuvre, la couche canal avant et la couche canal arrière comprennent du GaN et la couches barrière avant et la couche barrière arrière comprennent un alliage ternaire d’AlGaN. Selon un mode de mise en œuvre, la couche d’isolant comprend un matériau diélectrique, avantageusement, du dioxyde de silicium ou du nitrure de silicium. Selon un mode de mise en œuvre, la couche contact comprend un élément métallique, avantageusement l’élément métallique comprend du cuivre. Selon un mode de mise en œuvre, ledit assemblage comprend également une couche contact inférieure disposée sur la face arrière d’un module élémentaire, dit module inférieur, premier dans l’ordre des modules élémentaires selon la direction d’empilement, la couche contact inférieure est agencée pour contacter, par la face arrière, l’électrode de grille du module inférieur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles : La est une représentation schématique d’un transistor HEMT connu de l’état de la technique, notamment, le transistor HEMT est représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à la face avant ; La est une représentation schématique, selon un plan de coupe longitudinal coupant la zone active, d’un assemblage électronique conforme à la présente invention ; La est une représentation schématique, selon un plan de coupe longitudinal en dehors de la zone active, d’un assemblage électronique conforme à la présente invention ; La est une représentation schématique d’un module élémentaire, selon un plan de coupe coupant la zone active, conforme à la présente invention ; La est une représentation schématique d’un module élémentaire, selon un plan de coupe en dehors de la zone active, conforme à la présente invention ; La est une représentation illustrant le positionnement déporté du plot grille permettant de connecter électriquement l’électrique de grille du module élémentaire de la selon une vue par la face avant dudit dispositif. Assemblage électronique (100) qui s’étend selon une direction d’empilement d’une face inférieure (100a) vers une face supérieure (100b) reliées par une surface latérale (100c), l’assemblage comprend au moins deux modules élémentaires (200) empilés selon la direction d’empilement qui comprennent chacun, selon la direction d’empilement et d’une face arrière (200b) vers une face avant (200a), deux transistors à haute mobilité électronique dits, respectivement, transistor arrière (202) et transistor avant (201), séparés par une couche d’isolant (203), et ayant en commun une électrode de source (204), une électrode de drain (205) et une électrode de grille (206), l’ensemble des transistors avants et arrières étant électriquement connectés en parallèle, l’assemblage électronique (100) comprend, disposée sur la face avant (200a) de chaque module élémentaire, une couche contact (208), contactant électriquement l’électrode de grille (206) du module élémentaire considéré par sa face avant (200a), chacune des couches contact (208) comprenant un point de contact (211) électrique débouchant sur la surface latérale. Assemblage électronique (100) selon la revendication 1, dans lequel, une couche contact (208) intercalée entre deux modules élémentaires (200) dits, selon la direction d’empilement, premier module et deuxième module, contacte également, par la face arrière (200b) du deuxième module, l’électrode de grille (206) dudit deuxième module. Assemblage électronique (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit assemblage électronique (100) comprend des moyens de connexion source et de moyen de connexion drain agencés pour connecter en parallèle l’ensemble des transistors avant des transistor arrière (202). Assemblage électronique (100) selon la revendication 3, dans lequel les moyens de connexion source comprennent des plots sources (209), chaque plot source (209) étant intercalé entre deux modules élémentaires adjacents de manière à connecter électriquement les électrodes de source des modules électroniques considérés. Assemblage électronique (100) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les moyens de connexion drain comprennent des plots drains (210), chaque plot drain étant intercalé entre deux modules élémentaires adjacents de manière à connecter électriquement les électrodes de drain des modules électroniques considérés. Assemblage électronique (100) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le transistor avant (201) et le transistor arrière (202) comprennent, respectivement un empilement avant et un empilement arrière, l’empilement avant comprenant, de la couche d’isolant (203) vers la face avant (200a), une couche barrière avant (201a) et une couche canal (201b) avant, et l’empilement arrière comprenant de la couche d’isolant (203) vers la face arrière (200b) une couche barrière arrière (202a) et une couche canal arrière (202b), la couche canal avant et la couche canal arrière étant chacune aptes à former une couche de conduction (201c, 202c) sous forme d’un gaz d’électrons à deux dimensions. Assemblage électronique (100) selon la revendication 6, dans lequel l’empilement avant et l’empilement arrière sont essentiellement identiques. Assemblage électronique (100) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les transistors avant et arrières présentent une tension de seuil identique. Assemblage électronique (100) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel la couche canal avant et la couche canal arrière comprennent du GaN et la couches barrière avant et la couche barrière arrière comprennent un alliage ternaire d’AlGaN. Assemblage électronique (100) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel la couche d’isolant (203) comprend un matériau diélectrique, avantageusement, du dioxyde de silicium ou du nitrure de silicium. Assemblage électronique (100) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel la couche contact (208) comprend un élément métallique, avantageusement l’élément métallique comprend du cuivre. Assemblage électronique (100) selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel ledit assemblage comprend également une couche contact (208) inférieure disposée sur la face arrière (200b) d’un module élémentaire, dit module inférieur, premier dans l’ordre des modules élémentaires (200) selon la direction d’empilement, la couche contact (208) inférieure est agencée pour contacter, par la face arrière (200b), l’électrode de grille (206) du module inférieur.