Brevet FR2001361A1 — publié le 19690926

La présente invention se rapporte à un circuit intégré à semiconducteur comprenant une plaquette semiconductrice monolithique, plusieurs éléments fonctionnels dans la plaquette et des moyens d'isolement électrique pour isoler au moins un des éléments 5 fonctionnels. Dans la technique des circuits intégrés à semiconducteurs, les fonctions de plusieurs éléments électroniques actifs et/ou passifs tels que transistors, diodes,résistances et capacités sont réalisées sur ou à l'intérieur d'un corps unitaire de 10 matière semiconductrice. Un problème essentiel dans cette technique consiste à devoir prévoir une certaine forme d'isolement électrique entre certains éléments fonctionnels électroniques. Il a été proposé jusqu'à présent un grand nombre de moyens pour assurer l'isolement électrique entre les éléments élec-15 troniques dans le corps. Un moyen largement utilisé consiste à utiliser deux diodes à jonctions dos-à-dos entre les éléments fonctionnels à isoler. Les diodes sont disposées en sorte que l'une au moins des jonctions soit, polarisée en inverse à un instant donné, procurant ainsi un trajet à haute impédance entre les élé-20 ments fonctionnels' Le brevet des Etats-Unis d'Amérique numéro 3 260 902 décrit un exemple typique de cette techhique. La fabrication de telles structures comprend essentiellement au moins un,et souvent deux étapes séparées de diffusion sélective à l'état solide pour former des diodes à jonctions dos-à-dos. Ceci cons-25 titue un problème étant donné que chaque stade cb fabrication ajoute au coût total de production. Un autre problème caractéristique de la fabrication de ces structures réside en ce que l'isolement électrique n'est pas total, c'est-à-dire qu'un couplage capacitif est souvent introduit 30 entre des éléments fonctionnels par l'intermédiaire de la capaci-tance de la jonction PN intrinsèque des diodes disposées dos-à-dos. La présente invention procure un circuit intégré dans lequel les moyens d'isolement comprennent une paire de jonctions 35 PN s'étendant sensiblement parallèlement à la surface de la plaquette, et dans lequel au moins un contact est placé latéralement par rapport à un élément fonctionnel au moins et est propre à être excité afin de provoquer la formation d'une région de déplétion entre les deux jonctions PN de la paire. 6?02555 2001361 La structure de circuit intégré suivant l'invention requiert un nombre réduit d'étapes de fabrication et présente une faible capacité de couplage entre les éléments fonctionnels adjacents. L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de 5 la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un transistor à effet de champ bipolaire selon une première forme de réalisation de l'invention; 10 - les figures 2 à 5 sont des vues en coupe transversale du dispositif selon la figure 1, sensiblement tel qu'il apparaît au cours des étapes de fabrication successives; - la figure 6 est une vue en coupe transversale du dispositif selon la figure 1,dans le cas où une tension de polarisa- 15 tion est appliquée à l'élément d'isolement à effet de champ; - la figure 7 est une vue en plan d'un transistor à effet de champ bipolaire selon une deuxième forme de réalisation de l'invention; - les figures 8 à 11, sont des vues en coupe transversa- 20 le du dispositif selon la figure 7, sensiblement tel qu'il apparaît au cours des étapes de fabrication successives; - la figure 12 est une vue en coupe transversale du dispositif selon la figure 7, dans le cas où une tension de polarisation est appliquée à l'élément d'isclement k effet de champ; 25 - la figure 13 est une vue en plan d'un transistor à effet de champ bipolaire selon une troisième forme de réalisation de l'invention; - les figures 14 à 17 sont des vues en coupe transversale du dispositif selon la figure 13, sensiblement tel qu'il apparaît 30 au cours des étapes de fabrication successives; - la figure 18 est line vue en coupe transversale du dispositif selon la figure 13, les lignes en traits interrompus indiquant les limites des régions de déplétion importantes lorsqu'il n'y a pas de tensions externes appliquées; 35 - la figure 19 est une vue en coupe transversale du dis positif selon la figure 13, les lignes en traits interrompus indiquant les limites des régions de déplétion importantes lorsque l'élément d'isolement à effet de champ est polarisé en inverse et lorsqu'une tension de polarisation est appliquée aux électrodes 6'02555 oOC 1361 de collecteurs. Dans les différentes figures, des références identiques indiquent des éléments correspondants. Dans un exemple de forme de réalisation, l'étendue latérale des zones de base est déterminée par des zones de contact 5 profond sélectives, disposées dans une couche de base autrement non sélective. L'isolement d'effet de champ est assuré par un transistor à effet de champ à jonctions de forme sensiblement annulaire ayant les axes longitudinaux de son canal disposés latéralement entre des éléments électroniques fonctionnels. D'une façon plus spé-10 cifique, les transistors à effet de champ à jonctions comprennent un canal semiconducteur ayant un premier type de conductivité, compris entre une région superficielle et une base et formant avec celles-ci des jonctions PN, la région superficielle et la base étant en matériau semiconducteur ayant le type de conductivité 15 opposé à celui du canal. Moyennant une polarisation inverse suffisante des jonctions PN, le canal est complètement appauvri en porteurs de charges libres, de sorte qu'il présente une impédance élevée au passage latéral du courant et réalise ainsi l'isolement électrique. 20 Dans un deuxième exemple de forme de réalisation, un cir cuit intégré isolé par transistor à effet de champ est réalisé par un procédé qui ne requiert que quatre étapes de masquage et deux étapes de diffusion sélective Jusqu'à ce que soit réalisée la première couche de métallisation d'électrode. Une couche relative-25 ment mince d'un matériau semiconducteur présentant le premier type dé conductivité est formée sur une surface plane principale d'une base semiconductrice présentant le type de conductivité opposé. Une nremière étape de masquage et de diffusion permet de formera proximité de la surface de la couche une configuration de zones 30 ayant le second type de conductivité. Certaines de ces zones procurent des zones de résistances ou des zones de bases pour des transistors bipolaires, et au moins l'une de ces zones est de forme sensiblement annulaire et entoure au moins une des autres zones. Une troisième étape de masquage et de diffusion permet de former 35 une seconde configuration de zones semiconductrices ayant le premier type de conductivité afi1" de procurer des zônes d'émetteurs et des zones de contact de collecteurs. Une troisième étape de masquage détermine les fenêtres de contacts à travers une couche superficielle de passivation et une quatrième étape de masquage dé 6902555 4 2001361 termine la première couche de metallisation dTélectrode. En fonctionnement,les zones de forme sensiblement annulaire qui entourent les éléments fonctionnels sont connectées à line tension de telle sorte que la jonction formée entre-elles et la 5 couche est polarisée en inverse dans une mesure telle que ces parties de la couche situées en-dessous des zones de forme sensiblement annulaire soient appauvries en porteurs de charges libres. L'isolement se trouve ainsi réalisé. Il faut souligner que dans la présente description, le 10 mot "annulaire" et l'expression "de foime sensiblement annulaire" ne sont guère limités à des formes circulaires mais s'étendent également à des structures formées par plusieurs segments de droite. Dans un troisième exemple de forme de réalisation, décrit plus en détails dans ce qui suit, l'isolement par effet de 15 champ est réalisé par un procédé de fabrication qui ne requiert que trois étapes de masquage et une étape de diffusion sélective jusqu'à ce que soit déterminée la première couche de métallisa-tion d'électrodes. De manière plus spécifique, dans cette troisième forme de réalisation un transistor bipolaire à effet de champ 20 est formé dans une plaquette semiconductrice contenant une première couche ayant un premier type de conductivité, qui recouvre une base semiconductrice présentant le second type de conductivité. Une deuxième couche, dont la base présente le second type de conductivité, recouvre la première couche et forme avec 25 celle-ci une jonction PN. La deuxième couche contient une configuration de zones présentant le premier type de conductivité, qui s'étendent depuis la surface de la deuxième couche jusqu'à une profondeur commune. Cette configuration de zones dans line deuxième couche comprend line zone d'émetteur et une zone de con-30 tact de collecteur de forme sensiblement annulaire qui enferme, mais n'intersecte as matériellement, la zone d'émetteur. La zone de contact de collecteur de forme sensiblement annulaire limite l'étendue latérale d'une zone de base qui contient la partie d'une deuxième couche comprise entre la zone d'émetteur 35 et la zone de contact de collecteur. Des électrodes sont connectées à la zone d'émetteur, à la zone de base et à la zone de contact de collecteur; de plus, une électrode d'isolement, située à l'extérieur de la zone annulaire et écartée de celle-ci, est appliquée sur la deuxième couche qui entoure la zone annu-1^0 laire. o'.' 02555 5 2001361 En fonctionnement, une tension est appliquée aux parties de la deuxième couche situées à l'extérieur de la zone de collecteur de forme sensiblement annulaire, par l'intermédiaire de l'électrode d'isolement.Cette tension est telle que la jonction PN 5 entre la première couche et la deuxième couche est polarisée en inverse dans une mesure telle que la partie de la première couche située en-dessous de l'électrode d'isolement est complètement appauvrie en porteurs de charges libres, ce qui réalise l'isolement voulu. 10 Etant donné que la largeur des régions de déplétion de charges d'espace dans les éléments d'isolement à effet de champs est en général plus grande que la largeur des régions de déplétion de charges d'espace des circuits isolés par jonctions PN traditionnels, les dispositifs fabriqués selon les procédés évoqués 15 ci-dessus ne présentent qu'une faible capacité de oouplage entre les éléments fonctionnels. Plusieurs autres éléments fonctionnels tels que diodes, résistances et capacités peuvent également être isolés de la manière décrite ci-dessus. L'élément qui doit être isolé est entouré par 20 un transistor à effet de champ dont le canal peut être étranglé afin de procurer l'isolement électrique voulu. La figure 1 montre schématiquement une vue en plan d'un transistor à effet de champ typique 21 selon un premier exemple de forme de réalisation de l'invention. Les configurations en traits 25 pleins représentent des électrodes métallisées qui établissent le contact électrique avec des zones du transistor et des éléments d'isolement à effet de champ . Les lignes en traits interrompus représentent la position du point de vue métallurgique des jonctions PN- situées en dessous de la surface d'une couche diélectri-30 que de passivation, par exemple une couche d'oxyde, qui recouvre les régions semiconductrices sauf aux endroits où les électrodes doivent être en contact électriquè avec ces régions. Par conséquent, les configurations en traits interrompus indiquent les limites des diverses régions semiconductrices qui constituent les transistors. 35 D'une manière plus particulière, le transistor 21 com prend une zone d'émetteur rectangulaire délimité^ par la ligne 22 et en contact électrique avec l'électrode métallique 23, une zone de base rectangulaire délimitée par la ligne 24 et en contact électrique avec l'électrode métallique 2$, et une zone de collec-40 teur de forme sensiblement annulaire , délimitée par les lignes O902555 6 2001361 24 et 2 5 et en contact électrique avec les électrodes métalliques. 27et 28. Des électrodes métalliques d'isolement 29 et 30 assurent le contact électrique avec le matériau semiconducteur entourant la zone de collecteur de forme sensiblement annulaire afin de permet-5 tre l'isolement par effet de champ. Les figures 2 à 5 montrent des vues en coupe transversale de la plaquette selon la figure 1, sensiblement telle qu'elle appa- . raît au cours des étapes de fabrication successives selon la première forme de réalisation de l'invention. 10 Comme le montre la figure 2, la fabrication commence par le choix d'une base 41 en matériau semiconducteur monocristallin qui peut être constitué par une partie d'une lamelle de silicium du type P produite par dopage au bore de manière à Présenter une résistivité sensiblement uniforme d'environ 10 ohtrs-cm. La base 41 15 a une épaisseur qui peut aller de quelques microns à plusieurs centaines de microns et peut être préparée pour subir un traitement ultérieur tel que le polissage mécanique ou le fraisage chimique, deux traitements qui sont bien connus. L'étapecfe fabrication suivante consiste à former une zone 20 de collecteur erfbuie 42 de type U+ par un processus sélectif tel qu'un processus de diffusion ou d'implantation d'ions au travers d'un masque approprié. Une couche épitaxiale 43 de type N est ensuite formée sur la face de la base 41 par un processus de dépôt bien connu. A titre d'exemple, on supposera que la couche 43 a 25 une épaisseur inférieure à 2 microns environ et,dans un exemple spécifique,elle a une épaisseur d'environ 1 micron et est contaminer par de l'antimoine afin de présenter une résistivité sensiblement uniforme d'environ 0,1 ohm-cm. Etant donné que le processus de croissance par épitaxie implique un traitement par la chaleur, une 30 certaine diffusion se produit de la zone 42 vers la couche 43. Ceci explique la non uniformité apparente de l'épaisseur de la couche 43 comme montré sur la figure 2. La troisième étape de fabrication, illustrée par la figure 3, consiste à former au moins partiellement une zone de contact 35 profond annulaire 44 de type N+ à travers la couche épitaxiale 43 par un processus sélectif tel qu'un processus de diffusion ou d'im- * plantation d'ions à travers un masque. Pour une couche épitaxiale ayant une épaisseur de 1 micron, la zone 44 peut habituellement être diffusée jusqu'à une profondeur initiale de 0,6 micron envi-if 0 ron. Une certaine diffusion supplémentaire se produit inévitable 6902555 ? 2001361 ment par suite des traitements thermiques subséquents. La zone 44 pourrait évidemment être diffusée totalement à travers la couche 43 afin de fusionner physiquement avec la zone er.ibuie 42. Toutefois, ceci exigerait un temps de diffusion plus long et n'est pas néces-5 saire dans la plupart des applications étant donné que le profit principal résultant d'une diffusion plus profonde est simplement que l'on obtient une diminution d'un très faible pourcentage de la résistance série du collecteur. La quatrième étape de fabrication, illustrée par la fi-10 gure 4, consiste à effectuer une diffusion non sélective de la base de type P dans l'entièreté de la surface de la couche épitaxiale 43 afin de former la zone de base 45 de type P et la zone 46 de type P qui entourent la zone de collecteur annulaire. Cette étape de diffusion non sélective est avantageusement réglée 15 en sorte que la concentration en impureté résultante est suffisamment faible pour éviter que la zone 44 ne soit convertie en une zone de type P ou en une zone de semi-conductivité intrinsèque et elle peut être habituellement diffusée jusqu'à une profondeur de 0,5 micron environ. Ce processus non sélectif peut également 20 être exécuté par un processus d'implantation d'ions. La cinquième étape de fabrication, illustrée par la figure 5, consiste en une dernière phase de diffusion sélective -J- afin de. former une zone d'émetteur 47 de type N . Cette phase de diffusion utilise habituellement un dopage au phosphore et est 25 adaptée pour procurer une concentration superficielle supérieu- 20 re à environ 10 atomes de phosphore/cm3. On peut évidemment également utiliser un processus sélectif d'implantation d'ions pour former la zone-d'émetteur. Etant donné que la formation d'émetteur implique de toute façon un processus sélectif, on 30 peut, moyennant un léger accroissement de la complexité seulement, introduire simultanément dans les parties superficielles des zones de contact profond 44, des impuretés de type N supplémentaires afin de compenser l'effet de la diffusion non sélective dans ces zones,d'impuretés de type P. Cette variante est 35 avantageuse lorsqu'on recherche une résistance série de collecteur minimum comme c'est le cas dans les circuits logiques non saturés à faible dissipation. La figure 6 montre la structure résultante avec une couche d'oxyde isolant 48 sur la surface et des contacts métal-t{0 liaues sur les zones de silicium comme décrit en se référant à 6902555 2001361 la figure 1. On remarquera que, sur la figure 6, outre les contacts plans sur la surface frontale de la plaquette, une électrode métallique 31 a été appliquée sur la surface arrière afin de permettre l'établissement d'un contact électrique direct avec 5 la base 41. L'électrode 31 est utilisée pour faciliter la polarisation de l'électrode d'isolement par effet de champ . En variante, l'électrode 31 peut être omise et l'on peut adopter le type de polarisation indirect décrit ci-après à propos de la deuxième et de la troisième forme de réalisation de l'invention. 10 II est clair qu'un grand nombre d'agencements peuvent être adoptés pour réaliser un contact électrique réel avec les zones semiconductrices et pour réaliser l'interconnexion des réseaux intégrés d'éléments fonctionnels afin de former vin dispositif à circuit intégré. Une méthode particulièrement avantageu-15 se consiste à utiliser la technique des conducteurs-poutres ou connecteurs tels que décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 335 338. On remarquera sur la figure 6 que la partie de la couche 43 de type N } , située à l'extérieur de la zone annulaire 20 44 et comprise entre la zone 46 de type P et la base 41 de type P peut être considérée comme le canal d'un transistor à effet de champ à jonotiora Par conséquent, si un potentiel (-V^) suffisamment négatif par rapport à la couche 43 (V2) est appliqué soit à la zone 46 de type P, soit à la base 41 de type P, soit 25 encore aux deux,par l'intermédiaire des contacts métalliques ?9, / 30 et 31 respectivement, des régions de déplétion de charges d'espace s'étendront complètement à travers la couche 43 à partir des jonctions PN polarisées en inverse, provoquant l'étranglement du canal. Lorsqu'il est étranglé, le canal présente une 30 impédance élevée au passage longitudinal du courant et assure ainsi l'isolement électrique entre deux éléments,adjacents. Que cette forme d'isolement est favorisée par l'utilisation d'une couche épitaxiale 43 relativemafc mince, c'est ce que l'on va montrer par l'analyse approximative qui suit. Pour une 35 couche épitaxiale de type N, ayant une épaisseur de 1 micron et une résitivité de 0,5 ohm-cm environ, la concentration en impureté ionisée est d'environ 1,2 x 101^. Par une diffusion d'impureté de type P dans la couche épitaxiale avec une concentration 19 superficielle de 3 x 10 environ et une profondeur de diffusion W de 0,5 micron environ, la jonction PN résultante a une coiche de 6Û02555 v 2001361 • déplétion ayant une épaisseur totale de 0,5 micron environ avec une polarisation inverse de 3 volts environ. Etant donné que la zone de type P diffusée est aussi fortement dopée que la couche %n-■ taxiale, l'épaisseur de la couche de déplétion s'étend à peu près 5 fexclusivemst dans la partie de type N de résistivité plus élevée. Ainsi, les deux jonctions étant polarisées en inverse par une tension de 3 volts environ, le transistor à effet de champ à jonctions est étranglé et assure un isolement efficac~ bien avant que n'importe laquelle des jonctions PN adjacentes re soit soumise à une rup-10 ture par avalanche. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, illustrée par les figures 7 à 12, un circuit intégré isolé par effet de champ est réalisé par un procédé de fabrication qui requiert un nombre d'étapes de masquage et de diffusion sélective 15 moindre que dans la première forme de réalisation. La figure 7 montre une vue en plan d'un transistor bipolaire 121 selon la deuxième forme de réalisation. Comme dans la première forme de réalisation, les traits pleins représentent les limites des électrodes métallisées et les traits interrompus représentent 1 is 20 positions,du point de vue métallurgique;des jonctions PN en dessous de la surface de la plaquette. Sur la figure 7 le transistor 121 comprend une zone d'émett.eur rectangulaire délimitée par la ligne 122 et en œn-tact électrique avec l'électrode métallique 123, une zone de ba-25 se rectangulaire délimitée par la ligne 124 et en contact électrique avec l'électrode métallique 125, et une zone de contact de collecteur délimitée par le rectangle 127 et en contact électrique avec l'électrode métallique 128. La zone de collecteur est limitée sensiblement à la configuration formée par le rec-30 tangle 126. Une zone diffusée annulaire est comprise entre les configurations formées par les rectangles 126 et 131, et entoure les zones d'émetteur, de base et de collecteur afin de réaliser une partie de l'élément d'isolement par effet de champ . Des électrodes métalliques 129 et 130 assurent le contact élec-35 trique avec la partie superficielle de l'élément d'isolement. Les figures 8 à 11 sont des vues en covipe transversale de la plaquette sdon la figure 7, sensiblement telle qu'elle apparaît au cours des étapes de fabrication successives selon la deuxième forme de réalisation de l'invention. AQ noccc 10 2001361 La première étape de fabrication consiste à choisir une base semiconductrice monocristalline 141, représentée sur la figure 8, qui peut Sf^e constituée d'une partie d'une lamelle de silicium de type f produite par dopage au bore de manière à présenter 5 une résistivité sensiblement uniforme de 10 ohms-cm environ. Comme dans la forme de réalisation décrite plus haut, la base 141 peut avoir une épaisseur allant de quelques microns à plusieurs centaines de microns et peut être préparée pour subir un traitement ultérieur tel que le polissage mécanique ou le fraisage chimique. 10 La deuxième étape de fabrication consiste à former sur une surface plane principale de la base 141 une couche 142 de type N,de résistivité relativement plus faible. La couche 142 peut être formée par une phase de diffusion non sélective d'impuretés donneuses d'électrons dans la surface entière de la base 141 par 15 un procédé de croissance par épitaxie bien connu, par un processus d'implantation d'ions ou par tout autre processus connu pour modifier le type de conductivité d'un matériau semiconducteur. La résistivité et l'épaisseur de la couche 142 varie d'une application à l'autre mais une résistivité typique peut être de 0,5 ohm-20 cm environ .et une épaisseur typique être de 2 microns environ. La troisième étape de fabrication, illustrée par la figure 9, consiste en une phase de masquage afin de permettre la formation sélective de la zone de base 143 de type P et de la zone d'isolement 144 de type P. Ces zones de type P peuvent être formées 25 par un processus de diffusion sélective d'impuretés de bore au travers d'un masque d'oxyde de silicium 145, comme montré sur le dessin, la diffusion étant habituellement effectuée jusqu'à une profondeur finale d'environ 1 micron dans la couche 142 et avec une *l 8 concentration superficielle supérieure à 10 atomes de bore par 30 cm3 environ. En variante, les zones 143 et 144 peuvent être formées par un processus sélectif d'implantation d'ions, auquel cas le masque 145 est sélectionné pour constituer une barrière adéquate pour les ions incidents. Par exemple, le masque peut être constitué d'une épaisseur de 0,3 à 1 micron d'un métal tel que 35 l'or ou le platine. L'étape de fabrication suivante, illustrée par la figure 10, consiste en une phase de masquage afin de former sélectivement la zone d'émetteur 146 de type N et la zone de contact de collecteur 147. Comme on le voit sur le dessin, la zone d'émetteur 146 est logée à l'intérieur de la zone de base 143. BAD ORlilNAL 6902555 n 2001361 La zone de contact de collecteur 147, disposée entre la zone d'isolement 144 et la zone de base 143, est formée au voisinage de la surface de la couche 142afin d'y faciliter la formation ultérieure d'un contact métallique à faible résistance. Comme pour la forma-5 tion de la zone sélective mentionnée précédemment, les zones 146 et 147 peuvent être formées par une diffusion à l'état solide à travers un masque d'oxyde 148 ou par un autre procédé similaire à ceux décrits précédemment. Si des zones 14ôet 147 sont formées par diffusion en phase solide d'une impureté donneuse d'électrons tel-10 le que le phosphore, on peut obtenir, dans un cas typique, une profondeur de diffusion de 0,7 micron environ et une concentration «*- 20 superficielle d'environ 10 atomes/cm3 ou davantage. On achève la réalisation de la structure en la revêtant d'une couche isolante de passivation 151 et en formant des con-15 nexions électriques à faible résistance 123, 125, 128, 129 et 130 avec les régions fonctionnelles. La couche de passivation peut être du type qui sera décrit plus loin pour la troisième forme de réalisation de l'invention. Comme dans la forme de réalisation décrite précédemment, les électrodes métalliques peuvent être réa-20 lisées par des procédés bien connus. Ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art, une région de déplétion de charges d'espace est associée à chaque jonction PN même lorsque aucune tension externe n'est appliquée sur la jonction. En conformité avec les principes de l'invention, la 25"figure 12 illustre l'utilisation de la région de déplétion associée à la jonction 152 formée entre la zone d'isolement 144 et la couche 142 afin de procurer l'isolement du transistor bipolaire 121. D'une manière plus spécifique, la figure 12 montre une 30 première tension V1 appliquée à l'électrode de base 125 et une seconde tension V2 appliquée, aux électrodes d'isolement -129 et 130. Si Vg est suffisamment négative par rapport à , la jonction 152 est polarisée en inverse et, à mesure que croît la tension négative, la région de déplétion s'étend verticalement 35 à partir de la jonction 152 et traverse complètement la couche 142 afin de réaliser l'isolement. On voit que lès parties de la couche 142 qui sont appauvries en porteurs de charges peuvent être considérées comme le canal étranglé d'un transistor à effet de champ . 6902555 12 2001361 1 Dans une troisième forme de réalisation de l'invention, illustrée sur les figures 13 à 19, on réalise une forme d'isolement par effet de champ pour circuits intégrés par un .procédé de fabrication qui est simplifié par rapport à celui illustré dans 5 la deuxième forme de réalisation décrite ci-dessus. D'une manière plus spécifique, la figure 13 est une vue en plan d'un transistor bipolaire à effet de champ 221 et des parties de transistors similaires adjacents. Comme dans les formes de réalisation décrites précédemment, les traits pleins délimitent les électrodes et les traits interrompus délimitent les positions, du point de vue métallurgique, des jonctions PN sous-jacentes. Comme le montre la figure 13, le transistor bipolaire 221 comprend une zone d'émetteur localisée contenue à l'intérieur du rectangle 222 et se trouvant en contact électrique avec l'élec-15 trode métallique 223, une zone de base contenue essentiellement à l'intérieur du rectangle 224 et se trouvant en contact électrique avec l'électrode métallique 225, et une zone de contact de collecteur annulaire contenue entre les rectangles 224 et 226 et se trouvant en contact électrique avec les électrodes métalliques 20 228 et 229, Des électrodes métalliques d'isolement 230 et 231 assurent le contact électrique avec les parties semiconductrices entourant la zone de collecteur afin de permettre d'^pliquer une tension de polarisation à l'élément d'isolement par effet de champ . ^5 Les figures 14 à 17 sont des vues en coupe transversa le de la plaquette selon la figure 13, sensiblement telle qu'elle apparaît au cours des étapes de fabrication successives selon la troisième forme de réalisation de l'invention. La première étape de fabrication consiste à prendre une 30 base 241 de type P sur laquelle on fait croître par épitaxie une couche relativement mince 242 de type N (voir figure 14) comme dans les deux premières formes de réalisation décrites ci-dessus. La deuxième étape de fabrication, illustrée par la 35 figure 15, consiste à former sur la couche 242 une couche 243 de type P et de résistivité relativement faible par un procédé de dépôt par épitaxie ou par un procédé de diffusion non sélective ou encore un procédé d'implantation d'ions dans l'en-tièreté de la surface de la couche 242. La couche épitaxiale 40 242 peut être formée jusqu'à une épaisseur d'environ 2 microns 6902555 J 2001361 ' et jusqu'à ce qu'elle ait une résistivité sensiblement uniforme d'environ 0,5 ohm-cm. Dans ce cas, la couche 243 peut être formée par diffusion ou implantation d'ions non sélective dans la couche épitaxiale d'une impureté accepteuse d'électrons telle 5 que le bore, jusqu'à une profondeur finale de 1 micron environ 18 et jusqu'à une concentration superficielle supérieure à 10 atomes de bore par centimètre cube environ. L'étape de diffusion finale, illustrée par la figure 16, consiste à former sélectivement la zone d'émetteur 246 et la 10 zone de contact de .collecteur annulaire 247 autour de la première. Les zones 246 et 247 de type N+ sont formées par un processus sélectif tel qu'un processus de diffusion en phase solide d'impureté de phosphore à travers un masque d'oxyde 248 ou par un processus d'implantation d'ions, auquel cas le masque 248 est 15 sélectionné pour constituer une barrière appropriée pour les ions incidents. La figure 17 montre la plaquette achevée revêtue d'une couche isolante de passivation 251 se trouvant en contact avec des électrodes métalliques. Dans cette forme de réalisation, tout com-20 me dans les deux premières formes de réalisation décrites, la couche isolante peut être constituée d'oxyde de silicium,de nitrure de silicium, d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de zirconium, ou de couches multiples contenant des combinaisons de ces isolants. Il est évident qu'il va de soi que d'autres isolants de passivation ap-25 propriés peuvent être substitués à ceux qui viennent d'être énu-mérés. Comme dans les formas de réalisation précédentes, les électrodes métalliques peuvent être fabriquées par des procédés bien connus. La figure 18 montre les régions de déplétion de charges 30 d'espace qui sont importantes pour expliquer le fonctionnement de l'invention, dans le cas où aucune tension de polarisation n'est appliquée à la plaquette. D'une manière plus spécifique, les lignes en traits interrompus 261 et 262 indiquent les limites des régions de déplétion relativement petites qui entourent les zones 35 246 et 247 de type N respectivement. Etant donné que les zones 246 et 247 ont dans le cas d'espèce une résistivité plus petite que la couche 243 de type P, ces régions de déplétion s'étendent principalement dans la couche de type P et à peine dans les zones de type N+. Les lignes en traits interrompus 264 et 265 vi-i^0 diquent les limites de la région de déplétion qui s'étend 6902555 14 2 j 01361 à partir de la jonction PN entre la couche 242 et la couche 243 tandis que les lignes en traits interrompus 266 et 267 indiquent les limites de la région de déplétion qui s'étend à partir de la jonction PN entre la base 241 et la couche 242. Pour la clarté de 5 l'exposé on signalera que les parties de la couche 242 situées en dessous des électrodes d'isolement 230 et 231 seront considérées comme le canal du transistor à effet de champ qui doit être étranglé pour réaliser l'isolement voulu. La figure 19 montre le transistor selon la figure 13 10 dans le cas où des tensions de polarisation lui sont appliquées. Une première tension de polarisation est appliquée à l'électrode de base 225 et une deuxième tension de polarisation Vg est appliquée aux électrodes d'isolement 230 et 231. En fonctionnement normal, une troisième tension (+V^) est connectée dans le 15 cas d'espèce aux électrodes de collecteur 228 et 229 afin de maintenir la jonction collecteur-base polarisée en inverse de telle sorte qu'elles jouent le rôle d'un collecteur pour les porteurs de charges libres qui traversent la zone de base. Si la tension V2 est négative par rapport à la tension V. , la partie de la jonc- 20 tion formée entre les couches 242 et 243, qui est située en dessous des électrodes d'isolement 230 et 231, est polarisée en inverse. A mesure que l'amplitude de la tension négative augmente, la région de déplétion qui s'étend verticalement à partir de cette partie de la jonction traverse complètement la couche 242. 25 Cette partie de la couche 242 est donc complètemeit appauvrie en porteurs de charges libres et le transistor à effet de champ se trouve étranglé. Les parties du matériau semiconducteur qui, sur la figure 19, ne sont pas hachurées indiquent la forme approximative des régions de déplétion lorsque l'élément d'isolement est 30 étranglé. Au moment de l'étranglement, les parties fonctionnelles (émetteur, base et collecteur) du transistor bipolaire 221 sur la figure 19 sont complètement entourées dans le matériau semiconducteur par une région de déplétion. L'isolement électrique est ainsi réalisé à l'égard des éléments fonctionnels adjacents. 35 Il convient de souligner que le courant qui s'écoule entre la zone d'émetteur 246 et la zone de contact de collecteur 247 sur la figure 19 traverse des régions de déplétion de porteurs de charge en deux points différents. Un de ces points est situé entre la zone d'émetteur et la partie de la couche 242 qui est si- I40 tuée directement en dessous de la zone d'émetteur, l'autre point bad original 6? 02555 15 2001361 étant situé entre la zone de contact de collecteur 247 et la partie de la couche 242 qui se trouve située directement en dessous de la zone de contact de collecteur. Ainsi, en fait, le courant de fonctionnement de ce transistor traverse deux régions limitées 5 de charges d'espace, four cette raison, et par la raison plus évidente selon laquelle la couche mince 242 de type N présente au passage latéral du courant entre l'émetteur et le collecteur une résistance série de collecteur relativement élevée, il est clair que ce dispositif travaille plus avantageusement pour des courants 10 d'intensité relativement faible conane c'est le cas dans les circuits intégrés à semiconducteurs à faible dissipation. Dans ce qui précède on n'a pas décrit des procédés de formation de résistances, diodes et capacités isolées par des éléments à effet de champ étant donné que ces procédés découlent 15 directement de la description qui a été donnée plus haut. D'une manière similaire, il va de soi pour l'homme de l'art que l'on peut remplacer les matériaux de type N par des matériaux de type P et les matériaux de type P par des matériaux de type N en vue de former des transistors bipolaires PNP et des t(0 structures complémentaires. I 6902555 16 2001361 REVEamCATIOiS. 1.- Circuit intégré à semiconducteur comprenant une plaquette de semiconducteur monolithique, plusieurs éléments fonctionnels dans la plaquette et des moyens d'isolement desti- 5 nés à isoler électriquement au moins un des éléments fonctionnels, caractérisé en ce que les moyens d'isolement comprennent une paire de jonctions PN (couche 43 ou 142 ou 242) sous les électrodes (29-30 ou 129-130 ou 230-231 respectivement) qui s'étendent sensiblement parallèlement à la surface de la plaquette, et 10 au moins un contact (29-30 ou 129-130 ou-230-231") déplacé latéralement par rapport à un élément fonctionnel au moins (21 ou 121 ou 221) et pouvant être excité pour provoquer la formation d'une région de déplétion entre les jonctions PN de la paire. 2.- Circuit intégré à semiconducteur suivant la reven-15 dication 1, caractérisé en ce que la région de déplétion comprend un canal d'un transistor à effet de champ disposé latéralement autour dudit élément fonctionnel dans la plaquette. - 3.- Circuit intégré à semiconducteur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit 20 élément fonctionnel est constitué par un transistor bipolaire. 4«- Circuit intégré à semiconducteur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaquette de semiconducteur comprend une base (141) ayant un premier type de conductivité, et une couche (142) recouvrant la base «font 25 la masse présente un second type de conductivité et dont la surface constitue une surface de la plaquette, en ce que les moyens d'isolement comprennent en outre une zone de forme sensiblement annulaire (144) présentant le premier type de conductivité, entourant latéralement ledit élément fonctionnel (121) et s'étendant 30 partiellement dans la couche à partir de la surface, en ce que la paire de jonctions (PN) comprend une première jonction PN au droit de la surface de séparation entre la base et la couche et une seconde jonction PN au droit de la surface de séparation entre la zone de forme sensiblement annulaire et la masse de la couche, 35 en ce que ledit contact comprend une électrode d'isolement (129-130) connectée à ladite zone de forme sensiblement annulaire (144), et en ce que l'électrode d'isolement peut être excitée afin d'inverser la polarisation de la seconde jonction PN de manière à appauvrir en porteurs de charges libres la région '255e 17 ° ; 1 -*b de la couche située entre la zone de forme sensiblement annulaire et la base. 5.- Circuit intégré à semiconducteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément fonctionnel (121) 5 est constitué par un transistor bipolaire comportant une zone de base (143) présentant le premier type de anductivité, disposé dans la couche (142), et en ce que la zone de forme sensiblement annulaire (144) s'étend dans la couche sur la même profondeur que la zone de base. 10 6.- Circuit intégré à semiconducteur suivant la revendi cation 5, caractérisé en ce que la zone de forme sensiblement annulaire (144) détermine l'étendue latérale de la zone de collecteur du transistor bipolaire. 7.- Circuit intégré à semiconducteur suivant l'une ou 15 l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaquette de semiconducteur comprend une base (241), une première couche (242) recouvrant la base, et une seconde couche (243) recouvrant la première couche, en ce que l'élément fonctionnel (221) comprend une zone d'émetteur (246) dans la seconde couche, une zone de 20 collecteur de forme sensiblement annulaire (247) entourant la zone d'émetteur dans la seconde couche, et une zone de'base (222-224) dans la seconde couche entre les zones d'émetteur et de collecteur, en ce que ledit contact comprend une électrode d'isolement (23O, 231) connectée à la seconde couche qui entoure la zone de 25 collecteur, et en ce que la base et la seconde cotche présentent un premier type de conductivité, la seconde couche et les zones d'émetteur et de collecteur présentent un second type de conductivité, et les paires de .jonctions PN sont formées au droit des surfaces de séparations entre la première couche d'une part et la 30 base et la seconde couche d'autre part. o.- Circuit intégré à semiconducteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrode d'isolement (230, 231) peut être connectée a une tension d'excitation (Vg) afin d'appauvrir en porteurs de charges libres la partie de la première cou-35 che située sous l'électrode d'isolement. 9.- Circuit intégré à semiconducteur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaquette de semiconducteur comprend une base (41) présentant un premier type de conductivité, une première couche (43 présentant /(O un second type de conductivité^ recouvrant la base et formant *°025SS 18 2001361 avec celle-ci une première jonction PN, et une seconde couche (45 et 46) dont la masse présente le premier type de anductivité, qui recouvre la première couche et forme avec celle-ci une seconde jonction PN, en ce que la première et la seconde jonction PN cons-5 tituent ladite paire de jonctions PN, en ce que les moyens d'isolement comprennent en outre une partie de forme sensiblement annulaire (46)de la seconde couche entourant latéralement ledit élément fonctionnel, et en ce que ledit contact comprend une électrode d'isolement (29-30) connectée à ladite partie de forme sensi-10 blement annulaire. 10.- Circuit intégré à semiconducteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la plaquette a une surface avant et une surface arrière, en ce que les première et seconde couches (43 et 45-46} recouvrent la surface avant, et en ce qu'une élec-15 trode (31)est connectée surla surface arrière et est propre à être excitée par une tension de polarisation (V^).