Brevet FR2030175A1 — publié le 19701030

v La présente invention concerne un dispositif semi-conducteur utilisable comme limiteur de tension et plus particulièrement un dispositif semi-conducteur conçu pour limiter l'importance de la tension d'entrée fournie à un circuit ayant une impédance d' 5 entrée élevée et également pour protéger le film isolant sur lequel est disposée 1'électrode grille d'un transistor à effet de champ à grille isolée ayant une impédance d'entrée élevée. Comme cela est bien connu, le transistor à effet de champ à grille isolée est alimenté avec les signaux de commande à travers 10 un film isolant, en silice par exemple, et présente l'avantage qu'il a une impédance d'entrée beaucoup plus élevée que celle qu' il est possible d'obtenir avec un transistor ordinaire» En conséquence, le transistor à effet de champ à grille isolée est largement utilisé comme élément de circuit. Toutefois le dit film iso- 15 lant en silice est généralement extrêmement mince et est d'environ o 1000 A. En conséquence, l'électricité statique résultant du contact du corps humain ou d'autres objets avec la surface du transistor à effet de champ à grille isolée ou la tension d'induction apparaissant, par suite des variations brusques du courant circulant 20 dans un circuit comportant le dit transistor à effet de champ â grille isolée, provoque rapidement une tension plus élevée que la tension de résistance de l'isolant qui, appliquée sur le dit film isolant, est susceptible de provoquer la destruction éventuelle de l'isolant. Le claquage du dit film isolant est un inconvénient du 25 transistor à effet de champ à grille isolée. A la différence du transistor à effet de champ du type à jonction, le transistor à effet de champ du type à grille isolée est caractérisé, comme cela est bien connu, en ce qu'il est actionné par un mode à restriction ou à accroissement en fonction 30 de la polarité de la tension de polarisation appliquée sur l'électrode grille. En conséquence, un dispositif limiteur de tension utilisé pour protéger le dit film isolant dxi transistor à effet de champ à grille isolée doit être d'un type qui, lorsque le transistor à effet de chamn du type à grille isolée est en fonction-35 nement normal, présente une faible capacitance d'entrée pour autant que l'impédance d'entrée n'est pas réduite, ou d'un type qui a substantiellement des propriétés électriques positive et négative symétriques, c'est-à-dire qui peut être rendu conducteur pour le même niveau de tension positive et négative supérieur à un niveau 40 donné et qui, en fonctionnement normal, a une capacitance d'entrée 70 02322 2 2030175 réduite sensiblement symétrique en positif et en négatif» Les dispositifs serai-conducteurs liraiteurs de tension connus à ce jour comprennent ceux utilisant une diode Zener ou une varistance et ceux qui utilisent la tension de résistance de la 5 jonction P-N entre 1'émetteur et la base ou la base et le collecteur d'un transistor pour assurer la limitation de la tension. Toutefois unv tel élément utilise le phénomène de claquage se produisant lorsque la jonction P-N est soumi.se à une tension de polarisation accrue. En conséquence, lorsque la tension doit être li-10 mitée à environ ± lOV, de grandes concentrations d'impuretés sont diffusées dans la région dans laquelle s'étend la couche d'arrêt lorsque la jonction P-N est soumise à une tension de polarisation inverse ou bloquante. En conséquence, la couche d'arrêt devient mince et la jonction P-N tend à claquer même pour une tension fai-15 ble, tandis que la capacitance s'accroît. Pour cette raison, aucun des éléments limiteurs de tension ci-dessus mentionnés ne convient pour la protection du film isolant du transistor à effet de champ du type à grille isolée. Alternativement, la connexion en série, dans des direc-20 tions opposées, de deux redresseurs comprenant une jonction P-N peut limiter à la fois les tensions positive et négative. Cependant, ce procédé présente des difficultés pour obtenir des propriétés électriques sensiblement symétriques et réaliser la miniaturisation du dispositif limiteur de tension dans son ensemble. 25 Lorsqu'une jonction P-N est utilisée comme moyen pour li miter la tension, la surface de jonction réduite abaisse la capacité de la jonction. En conséquence si deux jonctions P-N sont connectées en série, dans des directions opposées, dans un transistor du type planar conventionnel, la surface de la jonction 30 peut alors en fait être limitée. Cependant, il sèra difficile d' obtenir des propriétés électriques positive et négative sensiblement symétriques en raison de la diffusion irrégulière des impuretés , La présente invention a pour but de fournir un dispositif 35 semi-conducteur limiteur de tension ayant une capacitance d'entrée faible qui peut être rendu conducteur pour sensiblement le même niveau des tensions Dositive et négative. Le dispositif semi-conducteur de la présente invention est utilisé non seulement comme moyen pour limiter l'amplitude 40 des signaux d'entrée par connexion en parallèle avec un circuit 70 02322 3 2030175 ayant une impédance élevée mais il permet également de commander un transistor à effet de champ du type à grille isolée par un mode à accroissement ou à restriction» De plus le dit dispositif est adapté pour protéger le film isolant de l'électrode grille du dit 5 transistor à effet de champ du type à grille isolée et il peut également être utilisé en combinaison avec d'autres éléments actiis aussi bien que seul. La fonction de limitation de la tension du dispositif semiconducteur objet de la présente invention trouve son origine dans 10 le phénomène de claquage c'est-à-dire l'effet Zener ou le phénomène dtavalanche, provoqué par la tension inverse ou bloquante d'une jonction P-N et dans le phénomène dit de perçage dans lequel la couche d'arrêt de 1'une des deux jonctions P-N qui est polarisée dans le sens bloquant atteint l'autre qui est polarisée dans 15 le sens passant, ce qui permet au dit dispositif semi-conducteur d'être rendu conducteur. Ces phénomènes ne détruisent jamais le dispositif limiteur de tension de l'invention. Il comprend une première région constituée par un matériau semi-conducteur ayant un type de conductivité et une pluralité de secondes régions for-20 mées dans la dite première région pour définir avec celle-ci une jonction. Certaines des dites jonctions sont soumises à une tension dans le sens bloquant et les autres à une tension dans le sens passant. Ces jonctions sont connectées en série de manière que lorsque qu'on leur applique une tension bloquante plus élevée 25 que celle prévue, elles sont rendues conductrices en empêchant de ce fait une tension plus élevée que celle prescrite d'être appliquée sur un élément de circuit connecté en parallèle avec le dit dispositif semi-conducteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-30 tion détaillée faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : Figs 1 à 8 sont des vues en coupe schématique de différentes formes de dispositifs semi-conducteurs conformes à la présente invention; 35 Figs 9A à 11A sont des vues en plan de formes supplémen taires du dispositif semi-conducteur de l'invention; Figs 9B à 11B sont des vues en coupe schématique des modes de réalisation représentés dans les figures 9A à 11A et Figs 12 à 14 sont des vues en coupe schématique dans les-40 quelles les modes de réalisation ci-dessus mentionnés du disposi 70 02322 4 2030175 tif serai-conducteur sont incorporés dans un substrat semi-conducteur avec un élément actif différent. On décrira maintenant un mode de réalisation de la présente invention avec référence à la figure 1. Le dispositif semi-con-5 ducteur de ce mode de réalisation comprend une première région 1 constituée par un matériau semi-conducteur ayant un type de con-ductivité et deux secondes régions 2 et 3 réalisées dans la dite première région 1 avec un type de conductivité opposé à celle-ci et dopées avec des concentrations largement plus élevées que la ÎO dite première région 1» Ces deux secondes régions 2 et 3 sont disposées au voisinage de la surface principale de la dite première région 1 avec un espacement £ entre elle. Avec les dites secondes régions 2 et 3 sont connectées électriquement, à travers des fenêtres réalisées dans le film isolant 4, des électrodes 5 et 6, ^ts^respec ti ve men t. Le Lorsque, comme représenté dans le mode de réalisation de la figure 1, les deux secondes régions 2 et 3 sont dopées avec des 35 concentrations beaucoup plus élevées en impuretés que la première région 1, la couche d'arrêt de la jonction P-N polarisée dans le sens bloquant aura une largeur d qui peut être exprimée approximativement par l'équation suivante: ,1 70 02322 5 2030175 dans laquelle: q = charge des électrons N = concentration en impuretés de la première région =.permittivité spécifique du serai-conducteur 5 £q = permittivité dans le vide V = tension appliquée V. = tension diffusée. d Comme cela est apparent d'après l'équation 1 ci-dessus, la largeur d d'une couche d'arrêt est déterminée par la concentration 10 N des impuretés dans la première région 1 et la tension appliquée V. Pour rendre conducteur le dispositif en cause pour une tension donnée, il est nécessaire que la largeur d de la couche d'arrêt lorsque la dite tension donnée est appliquée soit égale ou supérieure à l'écartement £ entre les deux secondes régions représen-15 tées dans la figure 1. A ce moment^e^jd3^»@©3rtxr^era~rëndu conducteur en raison de l'effet-cïe="pérçage ci-dessus à savoir sera susceptible de limiter une tension plus élevée que celle donnée. De plus, plus la valeur donnée dans l'équation ci-dessus à la concentration N en impuretés de la première région est faible, plus 20 grande est la largeur d de la couche d'arrêt. En conséquence, il est possible d'obtenir un effet de perçage pour une tension faible» Si, dans le -cas du dispositif représenté dans la figure 1, les spr-nnrips^rpmnn^ 2 et dopée s ave^jies concentrations en 25 impuretés beaucoup plus grandes que ïa première^îéGiQn^^l^on^ obtiendra alors une tension de perçage ayant des formes positivèet négative symétriques, même si des impuretés peuvent être distribuées inégalement dans une direction perpendiculaire à la surface de la première région 1 ou si les deux secondes régions 2 et 3 30 présentent des concentrations différentes en impuretés. De plus, 1*utilisation de l'effet de perçage accroît la largeur de la couche d'arrêt et en conséquence abaisse la capacitance de la jonction. Toiitefois si les impuretés sont distribuées uniformément dans la première région 1, jusqu'au fond des secondes régions 2 et 35 3, dans une direction perpendiculaire à la surface de la dite première région 1, on pourra alors autoriser l'introduction d*un courant plus important. Si la concentration en impuretés de la première région pour limiter la tension est accrue seulement sur une partie très 70 02322 6, 2030175 voisine de sa surface, on emnêcfrtera alors 1'extension de la couche d'arrêt au voisinage de la dite surface et l'effet de perçage sera réalisé à une profondeur supérieure par exemple à 0,1 micron en-dessous de la dite surface. Il sera ainsi possible non seulement 5 de mettre le dispositif semi-conducteur à l'abri des effets nuisibles résultant de la contamination ou de l'endommagemervt de sa surface, mais également d'éviter le voisinage de la surface du corps semi-conducteur où la concentration en impuretés tend à devenir instable. ÎO De même, il est possible de limiter la tension en détruisant l'isolation de la jonction P-N en appliquant une tension dans le sens bloquant sur ceJJrê^ci. Dans ce cas, la tension de claqua-ge Vg peut être^donné e approximativement, .par. l'équation ci-après : „ _ Çs !eO ^_2 (2) b —• Em 15 dans laquelle : N = concentration en impuretés de la première région Em = champ maximum £ ,et q ont les mêmes significations que dans l'équation 1. 20 A savoir VD représente la valeur de la tension appliquée 15 suffisante pour permettre à l'intensité de champ de la couche d* arrêt dans une jonction P-N polarisée dans le sens bloquant d'atteindre un niveau maximum. Pour rendre conductrice la jonction P-N polarisée dans le 25 sens bloquant par effet Zener ou un claquage en avalanche, il est seulement nécessaire de disposer les secondes régions représentées dans la figure 1 avec un espacement plus grand qie la largeur d de la couche d'arrêt se produisant lorsqu'est appliquée la tension de claquage Vg ci-dessus mentionnée. Comme cela apparait d'après 1' 30 équation (2), la tension de claquage est déterminée par la concentration N des impuretés dans la première région. A savoir, plus la concentration en impuretés est élevée, plus la tension de claquage VB est réduite. Toutefois, si des concentrations élevées N d'impuretés sont diffusées, cela ne sera pas avantageux parce que 35 cela conduira à une largeur réduite de la couche d'arrêt et, en conséquence, à une capacité accrue de la jonction. Pour provoquer un claquage Zener ou un claquage en avalanche, il est souhaitable d'accroître l'espace t entre les secondes régions par rapport au cas où on utilise l'effet de perçage et de diffuser de grandes 10 70 02322 7 2030175 cojicen trations d'impuretés dans la partie voisine de la jonction de la première région. Lorsqu'une tension suffisamment faible pour ne pas produire un claquage Zener ou un claquage en avalanche doit: être limitée à un niveau prescrit, on peut utiliser l'effet 5 de perçage. Même une tension qui est suffisamment élevée pour provoquer le claquage Zener ou le claquage en avalanche peut être limitée au moyen de l'effet de perçage. L'utilisation du dit effet permet en conséquence à la tension d'être limitée sur une gamme étendue. Un dispositif semi-conducteur ayant la constitution représentée dans la figure r~es=t^préparé de la façon suivante. La pre- réqion 1 est constituée jïars^jane pastille de silicium du type dê c on duc ti vi té N «*y •J Q Q tion en impuretés étant de ÎO /cm . Une couche de silice est à 25 nouveau formée par oxydation thermique sur une épaisseur de 5000 Â« Celles des parties de la couche de silice ainsi oxydée qui sont disposées au-dessus des secondes régions 2 et 3 sont attaquées pour mettre à nu la surface des secondes régions 2 et 3« Ensuite les électrodes 5 et 6 qui doivent être connectées sur les secondes 30 régions 2 et 3 sont réalisées par dépôt sous vide d'aluminium sous une épaisseur d'environ 1,5 micron.. La masse est traitée thermique* ment pendant une minute, à une température d'environ 550°C, dans dans une atmosphère d'hydrogène pour terminer le dispositif semiconducteur. D'ans la pratique, cependant, on forme un grand nombre 35 d'éléments sur une pastille de silicium formant une surface commune de sorte que les dits éléments sont découpés dans la rondelle. Avec le dispositif semi-conducteur ainsi préparé, l'effet de perçage a été obtenu avec une tension de £ ÎOV et une résistance de 200 £1. Lorsque on n'a pas utilisé l'effet de perçage, le dit dis»» 40 positif avait une capacité de 0,2 PF. 70 02322 8 2030175 La figure 2 représente un second mode de réalisation de la présente invention. A la différence du mode de réalisation de la figure 1, la première région 1 est formée dans un substrat 7 ayant un type de conductivité opposé à celui de la dite région 1. Dans 5 ce cas, également, les secondes régions 2 et 3 sont dopées avec des concentrations plus élevées en impuretés que la première région 1. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif semi-conducteur de la figure 2 peut limiter la tension en utilisant le phénomène de perçage ci-dessus ou le phénomène de ÎO claquage de la couche d'arrêt de la jonction P-N, La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la présente invention. Au voisinage de la surface d'un substrat semi-conducteur 17 ayant un type de conductivité est formée, par diffusion sélective au moyen d'une couche d'oxyde, une première 15 région 11 ayant un type de conductivité opposé à celui du dit substrat 17. De même, au voisinage de la surface du dit substrat 17 sont formées, par diffusion sélective au moyen d'un film d' oxyde, les secondes régions 12 et 13 ayant un type de conductivité opposé à celui de la première région 11 et contenant des concen-20 trations beaucoup plus élevées en impuretés que la dite première région 11, Dans ce cas, les secondes régions sont disposées au voisinage de la dite première région 11, La seconde région 13 est disposée dans la première région 11 et l'autre 12 est formée de manière à former pont entre le substrat 17 et la première région 25 11 de telle manière que la jonction définie par la seconde région 13 mentionnée en premier avec la première région 11 et la jonction définie par la dite seconde autre région 12 avec la dite première région 11 aient des surfaces égales. La seconde région 13,mentionnée en premier, disposée dans la première région 11 est connectée 30 électriquement à une électrode 16 réalisée par dépôt sous vide d* aluminium à travers une fenêtre dans le film isolant 14 formé sur la surface du substrat 17, L'autre électrode est constituée par le substrat 17 lui-même et on sort une borne électrode 15 depuis la base du substrat. On décrira maintenant un quatrième mode de 35 réalisation de la présente invention illustré dans la figure 4, A la différence du mode de réalisation de la figure 3, une seconde région 12 réalisée de manière à former pont entre la première région 11 et le substrat 17 est noyée ën-dessous de la surface du substrat 17 par la technique connue de manière à s'étendre verti-40 calement depuis la première région 11 jusqu'au substrat 17, Dans 70 02322 g 2030175 ce cas également les secondes régions 12 et 13 sont disposées au voisinage de la première région 11. Les secondes régions 12 et 13 sont du même type de conductivité que le substrat 17 qui présente des concai trations faibles en impuretés, mais sont dopées avec des 5 concentrations plus élevées que celui-ci. De plus, les dites secondes régions 12 et 13 sont formées avec des concentrations en impuretés beaucoup plus élevées que la première région 11 ayant un type de conductivité opposé. Comme dans la figure 3, une électrode borne 15 est connectée sur la face inférieure du substrat 17. De 10 ce fait, comme les modes de ^réalisation précédents, le dispositif semi-conducteur de la figure 4 peut limiter la tension par effet de perçage ou claquage en choisissant convenablement 1'espacement t entre les secondes régions 12 et 13 et la concentration en impuretés. 15 On décrira maintenant un cinquième mode de réalisation de la présente invention avec référence à la figure 5. Dans un substrat semi-conducteur 27 ayant un type de con- . ductivité donné et au voisinage de la surface principale, est diffusée sélectivement une impureté ayant un type de conductivité 20 opposé pour former une. première région 21 en forme de disque. De plus, dans sensiblement la partie centrale delà dite première région 21 est formée, par diffusion sélective d'impuretés, une seconde région en forme de disque 22 ayant le même type de conductivité que le dit substrat et contenant des concentrations plus élevées 25 en impuretés que le dit substrat. Lorsque ou après que la dite seconde région 22 a été préparée, on forme également par diffusion sélective d'impuretés une troisième région annulaire 23 ayant le même type de conductivité que le dit substrat et contenant des concentrations plus élevées en impuretés que le dit substrat de 30 manière à former un pont entre le dit substrat 27 et la première région 21. Dans ce cas, les dites seconde et troisième régions 22 et 23 présentent la même surface de jonction avec la dite première région. Sur la dite seconde région 22 est connectée électriquement une électrode 25 à travers une fenêtre découpée dans la partie du 35 film isolant déposé sur les surfaces du dit substrat 27 et des dites première, seconde, et troisième régions 21, 22 et 23, qui se trouve au-dessus de la dite seconde région. L'autre électrode est constituée par le dit substrat 27 lui-même. Pour réduire la résistance au claquage, le dit substrat 27 est constitué par une couche 40 épitaxiale mince formée sur une couche indépendante 28 ayant le 70 02322 10 2030175 même type de conductivité que la dite couche épitaxiale et dopée avec des concen trations plus élevées en impuretés que la dite couche épitaxiale. Sur la face inférieure de la dite couche indépendante 28 est fixée une borne électrode 26. 5 La tension de claquage est déterminée par la concentration des impuretés de celles des parties de la dite première région 21 qui sont disposées au voisinage des jonctions définies par la dite première région 21 avec les dites seconde et troisième régions 22 et 23. lO Si» dans ce cas, les impuretés sont distribuées uniformé ment dans un plan parallèle à la surface de la dite première région 21, leur distribution peut être inégale dans un plan perpendiculaire à la dite surface. Une telle diffusion d'impuretés peut être effectuée facilement par le procédé de diffusion thermique 15 connu. De plus, si les seconde et troisième régions 22 et 23 sont dopées avec des concentrations beaucoup plus élevées en impuretés que la dite première région 21 , les concentrations n'ont pas toujours besoin d'être égales pour les deux régions 22 et 23. Etant donné que les jonctions P-N définies par la dite 20 première région 21 avec les dites seconde et troisième régions 22 et 23 ont la même surface, la capacité statique de non claquage du dispositif semi-conducteur lorsqu'il est soumis à une tension positive peut être rendue égale à celle qui est obtenue lorsque l'on applique une tension négative. De plus, la capacité de la 25 jonction définie par la dite première région 21 avec le dit substrat 27 peut être suffisamment réduite pour être négligée, en abaissant la teneur en impuretés du dit substrat 27. Le substrat 27 est constitué par une couche épitaxiale à conductivité du type P, avec une résistance spécifique de 10£!-cm et une épaisseur de 30 8 microns qui a été formée par grossissement épitaxial sur un côté d'une rondelle d'un cristal unique de silicium ayant une conductivité du type P, une résistance spécifique de 0,5Q.-cïr et une épaisseur de 200 microns. Dans la région du type P ci-dessus mentionnée et au voisinage de la surface principale de celle-ci, est 35 formée sélectivement, par diffusion thermique de phosphore à partir de la dite surface principale, une première région 21 en forme de disque ayant une conductivité du type N, une résistance spécifique de 0,7Xl-cm, de 3 microns d'épaisseur et de 67 microns de diamètre. Dans la partie centrale de la dite première région 21 et 40 au voisinage de la surface principale de celle-ci, est formée par 70 02322 11 2030175 diffusion thermique de bore, une seconde région 22 en forme de disque ayant une conductivité du type P+, une résistance spécifique de 0,0l£l-cm, de 1 micron d'épaisseur et de 40 microns de diamètre « De plus, au voisinage de la surface principale de la pre-5 rcière région 21, est formée par diffusion thermique de bore, comme pour la dite seconde région 22, une troisième région annulaire 23 ayant un type de conductivité P+, une résistance spécifique de 0,01-Qj-cm, de 1 micron d,épaisseur, de 54 microns de diamètre interne et de 72 microns de diamètre externe, concentrique à la dite 10 seconde région 22. Chacune des régions ci-dessus mentionnées est préparée par diffusion sélective en utilisant une couche de silice. Le film isolant 24 est constitué par une couche de silice de 5000 Â formé par oxydation thermique. Pour former une électrode 25 connectée 15 électriquement à la seconde région 22, on dépose par le vide de l'aluminium sur une fenêtre de 30 microns de diamètre, découpée dans la couche de silice déposée sur la seconde région 22. Quand un élément semi-conducteur ayant la disposition ci-dessus mentionnée est monté sur un pied par scellement de jonction, 20 on obtient un dispositif semi-conducteur capable de limiter la tension. Le dit dispositif est amené à l'état de claquage lorsque l'on applique une tension supérieure à ± 10V, il a une capacité statique de non claquage de 0,2 PF lorsqu'on lui applique une tension de + 5V et il présente des propriétés positive et négative symé-25 triques. Comme décrit ci-dessus, le dispositif semi-conducteur de la présente invention peut être réalisé de manière extrêmement compacte, de sorte que, même lorsque la tension est limitée par claquage, la capacité du dit dispositif peut être réduite de ma-30 nière notable. Les modes de réalisation des figures 1 à 5 comportaient des jonctions P-N formées entre des matériaux semi-conducteurs ayant des types différents de conductivité. Cependant 1'utilisation d'une barrière de Schottky formée par un métal et un maté-35 riau semi-conducteur, peut également fournir un dispositif semiconducteur capable de limiter la tension. La figure 6 est un autre mode de réalisation de la présente invention dans laquelle des secondes régions 32 et 33 constituées, par exemple, par. du molybdène sont formées sur la surface princi-40 pale d'un substrat semi-conducteur 31 ayant un type donné de con- 70 02322 12 2030175 ductivité qui est utilisé comme première région 31. Lorsque l'on applique une tension entre les bornes 35 et 36 des électrodes connectées sur le dit molybdène, celle des barrières de Schottky constituée entre le support semi-conducteur 31 et les secondes 5 régions de molybdène 32 et 33 qui est polarisée dans le sens bloquant claque ou la couche d'arrêt de la dite barrière de Schottky polarisée dans le sens bloquant s'étend jusqu'à l'autre barrière de Schottky polarisée dans le sens passant de manière à rendre conductrices les deux barrières par effet dit de perçage. L*utilisa-ÎO tion du dit claquage ou du dit effet de perçage permet d'obtenir la limitation de la tension comme dans les modes de réalisation ci-dessus mentionnés. Les figures 7 et 8 sont des modifications du mode de réalisation de figure 6, Dans la figure 7, la première région 31 de 15 figure 6 est formée dans un substrat 37 ayant un type de conductivité opposé à celui de la dite première région 31. La figure 8 représente le cas dans lequel la seconde région de molybdène 32 de la figure 7 est formée de manière à réaliser un pont entre le substrat 37 et la première région 31. Tandis que, dans ce cas, les 20 bornes électrodes 35 et 36 peuvent être formées sur les deux secondes régions de molybdène 32 et 33 respectivement, il est possible d'utiliser le substrat 37 lui-même pour une des dites électrodes . Tous les modes de réalisation précédents comportaient 25 deux électrodes. Cependant, selon le type du circuit dans lequel le dispositif semi-conducteur est utilisé, ou lorsque le dit dis»* positif est utilisé pour protéger le film isolant dfun transistor à effet de champ du type à grille isolée comportant deux électrodes grilles auxquelles sont alimentés les signaux de commande, on 30 peut utiliser plus de deux dispositifs semi-conducteurs limiteurs de tension et, en conséquence, une pluralité d*électrodes. Dans ce cas les dits dispositifs peuvent naturellement être groupés en un ensemble unique. Les figures 9A et 9B ensemble représentent le mode de réa-35 lisation dans'lequel deux dispositifs semi-conducteurs tels que celui représenté par exemple dans la figure 1 sont intégrés en un ensemble unique. A partir de la surface principale d'un substrat semi-conducteur 41 utilisé comme première région sont diffusées sélectivement en relation parallèle au moyen d'un film isolant 44, 40 trois secondes régions 42a, 42b et 42c ayant un type de conducti- 70 02322 13 2030175 vite opposé à celui du dit substrat 41 et dopées avec des concentrations en impuretés beaucoup plus importantes que le dit substrat 41» Ces secondes régions ont des surfaces égales et les secondes régions 42a et 42c placées latéralement sont disposées avec un 5 écartement égal par rapport à la seconde région centrale 42b« Le film isolant qui apparait de façon inévitable sur la surface de chacune des dites secondes régions 42a, 42b et 42c au moment de leur formation, est éliminé par attaque photochimique pour mettre à nu la dite surface sur laquelle est déposé sous vide de l'alumi-10 nium pour former des électrodes 45a, 45b et 45c connectées électriquement aux dites secondes régions 42a, 42b, 42c respectivement. L'électrode 45b connectée sur la seconde région centrale 42b est utilisée comme électrode commune et les électrodes 45a et 45c connectées sur les secondes régions 42a et 42c disposées de part et 15 d'autre de l'électrodes centrale 42b sont de plus connectées aux deux électrodes grilles. Le dispositif semi-conducteur illustré dans les figures 9A et 9B peut également limiter la tension par l'effet de perçage, le claquage Zener ou le claquage en avalanche. Le dispositif semi-conducteur représenté dans les figures 20 10A et ÎOB présente une disposition dérivée par développement supplémentaires de l'idée de base du mode de réalisation des figures 9A et 9B, A partir de la surface principale d'un substrat semiconducteur 51 utilisé comme première région, sont formées, par diffusion sélectives dans des positions parallèles, sept secondes 25 régions 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f et 52g qui ont la même surfa- , ce, sont également espacées l'une de l'autre, sont d'un type de conductivité opposé à celui du substrat 51 et sont dopées avec des concentrations beaucoup plus grandes en impuretés que le substrat 51. Le film isolant produit de façon inévitable sur la surface de 30 chacune des dites secondes régions 52a à 52g au moment de leur formation,, est éliminé par attaque photochimique pour mettre à nu les dites surfaces. Ensuite sont formées des électrodes 52a, 52b et 52c qui connectent électriquement entre elles les dites secondes régions 52a et 52c formant un groupe, les secondes régions 52b, 35 52d et 52f formant un second groupe et les secondes régions 52e et 52g formant un troisième groupe respectivement., Dans ce cas, 1' électrode 5 5b connectée sur le groupe des secondes régions 52b, 52d et 52f est utilisée comme électrode commune et les autres électrodes 55a et 55.C sont connectées par exanple aux électrodes 40 grilles respectivement d'un transistor à effet de champ du type à 70 02322 14 2030î75 grille isolée sur lesquelles sont alimentés les signaux de commande de manière à protéger les films isolants sur lesquels sont connectées les dites électrodes grilles. Le mode de réalisation des figures 10A et 1QB est caractérisé en ce qu'il permet d*in-5 troduire un courant maximum plus élevé que le mode de réalisation des figures 9A et 9B, La disposition des figures 11A et 11B peut également être utilisée pour accroître la quantité maximale du courant à introduire. Dans un substrat semi-conducteur 61 utilisé comme première ÎO région sont formées, au voisinage de sa surface, par exemple, quatre secondes régions 62a, 62b, 62c et 62d. De plus des électrodes 65a et 65b sont réalisées pour connecter électriquement entre elles les secondes régions alternées c'est-à-dire celles du groupe 62a et 62c et celles du groupe 62b et 62d. Il sera évident que le modte 15 de réalisation des figures 11A et 11B permet d'introduire un courant plus élevé que les modes de réalisation des figures 1 et 2. Tous les modes de réalisation qui précèdent concernent le cas où le dispositif semi—conducteur est utilisé seul. Cependant il est possible d'incorporer le dit dispositif dans un substrat 20 semi-conducteur dans lequel est formé un autre élément actif semiconducteur. Les figures 12 à 14 représentent des modes de réalisation dans lesquels dans un substrat comportant un transistor à effet de champ du type à grille isolée est incorporé le dispositif semi-conducteur en cause pour protéger le film isolant sur le-25 quel est connectée l'électrode grille du dit transistor à effet de champ. Cependant, la dite incorporation n'est pas limitée à un substrat semi-conducteur comportant un transistor à effet de champ du type à grille isolée ci-dessus mentionné. Le dispositif semiconducteur de la présente invention peut êtré utilisé dans un 30 substrat semi-conducteur dans lequel est formé un autre élément actif afin de limiter l'amplitude de la tension d'entrée appliquée sur le dit élément. En se référant à la figure 12, un dispositif semi-conducteur limiteur de tension est préparé de la manière suivante. Au voisinage de la surface supérieure dfun substrat semi-35 conducteur 77 ayant un type de conductivité, est formée une première région 71 ayant un type de conductivité opposé à celui du substrat 77. Dans la dite première région 71 sont formées, au voisinage de la surface principale, par diffusion sélective}des secondes régions 72 et 73 ayant un type de conductivité opposé à 40 celui de la première région 71 et dopées avec des concentrations 70 02322 15 2030175 plus élevées en impuretés que la dite première région 71. De plus, des électrodes 75 et 76 sont connectées électriquement aux secondes régions 72 et 73 respectivement par l'intermédiaire de fenêtres découpées dans un film isolant 74 déposé sur les dites secon-5 des régions 72 et 73. La région source 78 et la région collecteur 79 du transistor à effet de champ du type à grille isolée inclus dans le même substrat 77, sont formées au voisinage de la surface principale de celui-ci, avec un type de conductivité opposé à celui du dit substrat 77, De plus, une électrode source 80 et une 10 électrode collecteur 81 sont connectées sur la dite région source 78 et la dite région collecteur 79 respectivement à travers des fenêtres découpées dans un film isolant 74 déposé sur la dite région source 78 et la dite région collecteur 79. Dans celle des parties du film isolant 74 qui se trouve entre la région source et 15 la région collecteur 79 est connectée une électrode grille 82. Pour utiliser le dispositif semi-conducteur limiteur de tension pour la protection du film isolant du transistor à effet de champ du type à grille isolée, il est seulement nécessaire que l'une des électrodes 75 et 76, par exemple l'électrode 76, con-20 nectées aux secondes régions 72 et 73 respectivement du dit dispositif semi-conducteur limiteur de tension soit connectée à 1' électrode grille 82 du transistor à effet de champ du type à grille isolée et l'autre électrode 75 au substrat 77. Lorsque l'on applique sur l'électrode grille 82 une ten-25 sion suffisamment élevée pour détruire le film isolant 74 sur lequel la dite électrode 82 est connectée, le dispositif limiteur de tension comprenant les deux jonctions P-N ci-dessus mentionnées, est alors rendu conducteur pour amener une chute de tension instantanée dans la dite électrode grille 82 de manière à proté-30 ger le film isolant 74. En fonctionnement normal le transistor à effet de champ du type à grille isolée permet à son électrode grille 82 de recevoir une tension de polarisation positive ou négative et il peut être actionné soit par le principe à restriction, soit par le principe à accroissement. 35 La figure 13 représente le cas dans lequel le dispositif semi-conducteur de la figure 3 est incorporé dans le substrat de la figure 12 contenant un transistor à effet de champ du type à grille isolée. Dans ce cas, une seconde région 72 du dispositif semi-conducteur est disposée au voisinage de la surface principale 40 du substrat 77 de manière à former pont entre le dit substrat 77 70 02322 16 2030175 et la première région 71 et le dit substrat lui-même est utilisé comme électrode 75 de la figure 12. La figure 14 illustre le cas dans lequel le dispositif semi«conducteur dé la figure 5 est utilisé dans le substrat de la 5 figure 12 contenant le dit transistor à effet de champ du type à grille isolée. Dans ce cas également, une seconde région 72 du dit dispositif semi-conducteur est réalisée de manière qu'elle s" étend verticalement depuis la première région 71 jusqu'au substrat 77 qui constitue lui-même une électrode. ÎO Le matériau semi-conducteur constituant les secondes ré gions 72 et 73 des figures 12 et 13 peut être remplacé par du molybdène, comme dans les modes de réalisation précédents. A savoir il est possible d'utiliser une barrière de Schottky constituée par un métal et un matériau semi-conducteur. 15 Le mode de réalisation dans lequel le dispositif semi-con ducteur de la présente invention et un autre élément actif semiconducteur, en particulier un transistor à effet de champ du type à grille isolée, sont incorporés dans le même substrat convient plus spécialement pour un circuit intégré, par exemple un circuit 20 intégré à semi-conducteurs du type linéaire. Le dispositif semi-conducteur de la présente invention n'est pas limité aux modes de réalisation indiqués mais peut être appliqué dans différentes combinaisons. De plus, il sera évident que les dessins ont seulement pour but de donner une idée générale 25 de la présente invention et que les dimensions des différentes parties des dessins n'ont aucune relation proportionnelle avec celles utilisées réellement. 70 02322 17 2030175 REVENDI CATI ON S 1.- Un dispositif semi-conducteur connecté électriquement en parallèle avec un élément de circuit caractérisé en ce qu'il est constitué par un matériau semi-conducteur comprenant une pre-5 mière région ayant un type de conductivité, des secondes régions disposées au voisinage de la dite première région et espacées 1' une de l'autre et une pluralité de jonctions formées par la dite première région avec les dites secondes régions, certaines des dites jonctions étant soumises à une tension dans le sens bloquant 10 et les autres à une tension dans le sens passantf les premières et dernières jonctions étant connectées en série et les deux groupes de jonctions ci-dessus étant rendues conductrices lorsque 1' on applique entre les deux groupes une tension supérieure à celle donnée, de manière à empêcher l'élément de circuit d'être soumis 15 à une tension plus élevée que celle donnée, 2«- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les secondes régions sont espacées l'une de l'autre et sont formées dans la dite première région âu voisinage de la surface principale de cette dernière, 20 3.- Un dispositif semi-conducteur selon revendication 1 caractérisé en ce que la première région est formée dans un substrat semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à celui de la dite région pour former une jonction P-N avec le dit substrat, les secondes régions étant espacées l'une de l'autre 25 et disposées dans la dite première région au voisinage de la surface principale de cette dernière. 4„- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première région est formée dans un substrat semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à 30 celui de la dite région pour former une jonction P-N avec le dit substrat, l'une des dites secondes régions étant formée dans la dite première région au voisinage de la surface principale de celle-ci et l'autre étant formée au voisinage de la surface principale de la dite première région de manière à former pont entre 35 le substrat et la première région.. 5,- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première région est formée dans un substrat semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à celui de la dite' région, les secondes régions étant constituées 40 par un matériau semi-conducteur ayant un type de conductivité op 70 02322 18 2030175 posé à celui de la dite première région et étant dopées avec des concentrations en impuretés plus élevées que la dite première région, l'une des dites secondes régions étant disposée dans la dite première région au voisinage de la surface principale de celle-ci 5 et l'autre étant positionnée verticalement à l'opposé de la seconde région mentionnée en premier de manière à s'étendre depuis la dite première région jusqu'au dit substrat. 6.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première région est formée dans un 10 substrat semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à celui de la première région, l'élément de circuit étant solidaire du dit substrat en dehors de la première région. 7.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par 15 un matériau semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à celui de la première région et sont dopées avec des concentrations en impuretés supérieures à celle-dè la première région, ces secondes régions étant formées dans la dite première région au voisinage de sa surface principale pour définir avec celle-ci des 20 jonctions P-N et étant rendues conductrices lorsque la couche d' arrêt de l'une des dites jonctions P-N qui reçoit une tension dans le sens bloquant s'étend jusqu'à l'autre des dites jonctions qui reçoit une tension dans le sens passant. 8.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 25 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par un matériau semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à celui de la première région et sont dopées avec des concen tra-tions en impuretés plus élevées que celle de la première région, les dites secondes régions étant réalisées de manière à définir 30 des jonctions P-N avec la dite première région et étant rendues conductrices quand l'une des dites jonctions claque du fait qu' -elle est soumise à une tension dans le sens bloquant supérieure à celle donnée. 0.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 35 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par des métaux formant des barrières de Schottky avec la dite première région, et en ce que lorsque les dites barrières de Schottky sont soumises à une tension plus élevée que celle donnée, la couche d' arrêt de l'une des dites barrières de Schottky, qui est soumise .40 à une tension dans le sens bloquant, s'étend jusqu'à l'autre 70 02322 19 2030175 barrière de Schottky, qui est soumise à une tension dans le sens passant, de manière à rendre conducteur le dispositif semiconducteur „ 10.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 5 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par des métaux pour former des barrières de Schottky avec la dite première région et en ce que, lorsqu'une tension plus élevée que celle donnée est appliquée, l'une des dites barrières de Schottky claque en raison de l'application d'une tension dans le sens blo-lO quant plus élevée que celle donnée pour rendre conducteur le dit dispositif semi-conducteur» 11,- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par des matériaux semi-conducteurs diffusés dans la première région à 15 partir de sa surface principale, les jonctions définies par les dites secondes régions avec la dite première région ayant une surface égale. 12e" Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont d'un type de con-20 ductivité opposé à celui de la première région et sont dopées avec des concentrations en impuretés plus élevées que la première région, ces secondes régions étant disposées au voisinage de la surface principale de la première région, l'une des dites secondes régions étant capable de limiter la tension lorsqu'elle est ac-25 tionnée avec l'une des secondes régions restantes disposées de part et d'autre de la dite seconde région mentionnée en premier et lorsqu'elle est actionnée avec l'autre des dites secondes ré-gions restantes respectivement. 13.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 30 2 caractérisé en ce que les secondes régions sont d'un type de conductivité opposé à celui de la première région et sont dopées avec des concentrations en impuretés plus élevées que la première région, ces secondes régions étant disposées au voisinage de la surface principale de la dite première région, celles des dites 35 secondes régions qui sont alternées étant connectées électriquement entre elles. 140— Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par un matériau semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé 40 à celui de la première région et sont dopées avec des concentra 70 02322 20 2030175 tions en impuretés supérieures à celle de la première région, ces secondes régions étant réalisées de manière à définir des jonctions P-N avec la dite première région, 15»- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 5 3 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par des métaux pour former des barrières de Schottky avec la première région. 16.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que la jonction P-N définie par la première 10 région avec le substrat semi-conducteur s'étend vers le haut jusqu'à la surface principale du dit substrat, les secondes régions étant d'un type dé conductivité opposé à celui de la première région et dopées avec des concentrations en impuretés plus élevées que la première région, l'une des dites secondes régions étant 15 disposée au voisinage de la surface principale du substrat pour former une jonction P-N avec la première région et 1'autre seconde région étant formée au voisinage de la surface supérieure de la première région de manière à former pont entre le substrat et la première région, en formant également une jonction P-N avec la 20 dite première région. 17.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par des métaux, l'une des dites secondes régions étant formée dans la dite première région au voisinage de la surface principale du 25 substrat pour former avec celui-ci une barrière de Schottky et 1' autre seconde région étant formée au voisinage de la surface principale du substrat de manière à former pont entre la première région et le substrat en formant également une barrière de Schottky avec la première région et le substrat. 30 18.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que les secondes régions sont formées dans la première région au voisinage de la surface principale du substrat et connectées électriquement à un élément de circuit solidaire du substrat semi-conducteur pour limiter la tension. 35 19.- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que la jonction P-N formée par la première région avec le substrat semi-conducteur s'étend vers le haut jusqu'à la surface supérieure du dit substrat, l'une des secondes régions étant formée dans la première région au voisinage de la 40 surface principale de celle-ci et l'autre seconde région étant 70 02322 21 2030175 formée au voisinage de la surface principale de manière *à former pont entre le dit substrat et la première région, les dites secondes régions étant connectées électriquement à un élément de circuit solidaire du dit substrat pour limiter la tension. 5 20„- Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que les secondes régions sont constituées par un matériau semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à celui de la première région et sont dopées avec des concentrations en impuretés plus élevées que la première région, l'une des lO dites secondes régions étant formée dans la première région au voisinage de la surface principale du substrat et l'autre seconde région étant formée dans le substrat dans une position opposée verticalement à la dite seconde région mentionnée en premier de manière à sTétendre depuis la première région jusqu'au substrat, 15 les dites secondes régions étant connectées électriquement à un élément de circuit solidaire du substrat pour limiter la tension. 21.— Un dispositif semi-conducteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que la première région est diffusée dans un substrat semi-conducteur ayant un type de conductivité opposé à 20 celui de la première région pour définir une jonction P-N avec le substrat et les secondes régions sont constituées par deux régions semi-conductrices ayant un type de conductivité opposé à celui de la première région, dopées avec des concentrations en impuretés plus élevées que la première région et diffusées dans le dit 25 substrat à partir de sa surface principale, une des secondes régions étant formée dans la dite première région au voisinage de sa surface principale et l'autre seconde région étant formée au , voisinage des surfaces principales de la dite première région et du substrat de manière à former pont entre eux, l'élément ce cir-30 cuit dont il limite la tension comprenant une région source et une région collecteur préparées en diffusant des impuretés ayant un type de conductivité opposé à celui du substrat semi-conducteur, dans le dit substrat, à partir de sa surface, en un point éloigné de la première région et une grille fixée par 1'intermédiaire d*un 35 film isola.nt sur la partie de la surface du substrat semi-conducteur qui se trouve entre la région source et la région collecteur, la dite grille étant connectée électriquement à l'une des dites secondes régions qui est formée dans la dite première région.