Brevet FR2029458A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne un circuit intégré à densité d'intégration élevée, constitué de manière telle qu'un ou plusieurs types de circuits électroniques fondamentaux sont formés sur une sous-couche de support et que ces circuits électroniques fondamentaux sont reliés mutuellement, et elle a trait, plus particulièrement, à un circuit intégré à densité d'intégration élevée permettant de mesurer facilement les caractéristiques des circuits. Habituellement, un circuit intégré à densité d'intégration élevée comprend un grand nombre de circuits électroniques fondamentaux, tels que des basculeurs, des portes logiques, qui sont constitués par des éléments de circuit tels que des transistors, des diodes, des résistances et des condensateurs formés dans ou sur une sous-couche de support, lesdits circuits électroniques remplissant globalement une fonction de circuit voulue. Dans un tel circuit intégré à densité d'intégration élevée, il est important, pour comprendre l'état de fonctionnement du circuit intégré, de connaître les caractéristiques de chaque circuit électronique fondamental. On détermine habituellement les caractéristiques du circuit intégré en mesurant un signal de sortie apparaissant à la borne de sortie quand un signal est appliqué à la borne d'entrée. Toutefois, plus la densité d'intégration du circuit intégré constitué par de nombreux circuits électroniques fondamentaux est grande, plus il est difficile d'effectuer des mesures dans le circuit intégré en raison du fait que les connexions mutuelles des circuits fondamentaux sont compliqués. Il en est ainsi parce que, dans de nombreux cas, les circuits électroniques fondamentaux sont reliés en série, en parallèle ou par étages multiples et parce qu'un circuit de rétroaction est parfois relié à un certain circuit électronique fondamental. Conformément au procédé classique d'examen de la fonction du circuit intégré., on applique un signal d'entrée à la borne d'entrée de chacun des circuits électroniques fondamentaux et on examine le signal de sortie à chaqme sortie, le nombre de mesures est 'déterminé par le produit du nombre de types de signaux d'entrée par le nombre de bornes d'entrées. Dans un circuit tel qu'un circuit logique numérique, où le niveau du signal d'entrée est représenté soit par le chiffre 1 2 70 02529 2029458 soit par le chiffre 0, le nombre de mesures devient 2n, n étant le nombre de bornes d'entrée. Par conséquent, les mesures exigent un instrument comportant un calculateur de grande capacité. Beaucoup de temps et une dépense importante sont né-5 cessaires pour effectuer des mesures sur de tels circuits intégrés à densité d'intégration élevée. En outre, lorsque le circuit intégré à densité d'intégration élevée comprend un grand nombre de circuits électroniques fondamentaux ayant des fonctions de circuits différentes 10 et reliés en série, en parallèle ou par étages multiples ou bien quand des circuits de rétroaction y sont formés, il devient difficile d'y effectuer des mesures et celles-ci demandent beaucoup de temps. Cet inconvénient nuit grandement au rendement dans la production des circuits intégrés. L'analyse des 15 points défectueux dans chaque circuit électronique devient une opération fastidieuse. Pour remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, il a été proposé d'examiner chaque circuit électronique fondamental avant de relier électriquement ces circuits, de choisir 20 les circuits fondamentaux dont l'effet est satisfaisant et de les relier dans un circuit intégré à densité d'intégration élevée. Toutefois, même si chaque circuit électronique fondamental fonctionne normalement, le fonctionnement du circuit intégré final que l'on obtient en combinant les circuits fondamen-25 taux de bonne qualité ne donne pas satisfaction si un défaut apparaît dans le processus de réalisation des trajets de câblage. Par conséquent, un examen final est encore nécessaire, c'est-à-dire que le problème reste encore à résoudre. La présente invention a pour objet un circuit inté-30 gré à densité d'intégration élevée, dans lequel lorsque l'on examine les caractéristiques électriques, le nombre de mesures à effectuer est réduit et le procédé de mesurage est simplifié. Suivant une caractéristique de l'invention, la demanderesse a créé un circuit intégré, particulièrement un cir-35 cuit intégré présentant une densité d'intégration élevée, approprié pour une production en grande série et permettant d'augmenter le rendement lors de la fabrication. Suivant une autre caractéristique encore de la présente invention, la demanderesse a créé un circuit intégré dans 40 lequel on peut achever électroniquement le câblage immédiatement 70 02529 3 2029458 après l'essai du circuit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre du mode de réalisation de l'invention en référence 5 au dessin annexé sur lequel ï la figure 1a est une vue en plan montrant une partie d'un circuit intégré présentant une densité d'intégration élevée et comportant des interrupteurs électroniques formés dans les trajets de câblage entre les circuits électroniques fondamentaux 10 conformément à la présente invention ; la figure 1b est une coupe du circuit intégré faite par 1b-1b de la figuré 1e^ ; la figure 2 est un schéma montrant un circuit intégré à densité d'intégration élevée conforme à la présente invention ; 15 la figure 3 est un schéma montrant une partie d'un autre circuit intégré à densité d'intégration élevée conforme à la.présente invention. la figure 1a montre un circuit intégré à densité d'intégration élevée conforme à la présente invention, dans 20 lequel des interrupteurs électroniques constitués par des éléments MIS-PET (transistors à effet de champ du type Métal-Iso-lant-Semiconducteur) 11 sont formés dans les trajets ou éléments de câblage 16 entre dés circuits électroniques fondamentaux. Les circuits électroniques fondamentaux A et B sont formés sur une 25 sous-couche de silicium.10 et sont réliés électriquement par des éléments de câblage 16 comprenant les interrupteurs électroniques 11 du type MIS-PET. Une coupe du transistor à effet de champ 11'est représenté sur la figure 1b où l'élément 10 est une sous-côuche de silicium du type N, les éléments 20 et"21 30 sont des régions de cathode et d'anode du type P formées par diffusion sélective d'une impureté de type P dans la sous-couche 10. Les éléments 12 et 13 sont des électrodes de cathode et d'anode en matière "conductrice, par exemple en aluminium. L'élément 14 est une électrode de commande constituée par la même ma-35 tièreque celle des électrodes de cathode et d'anode 12 et 13. Les circuits électroniques fondamentaux A et B sont également constitués par plusieurs transistors à effet de champ du type MIS (Métal-Isolant-Semiconducteur). Dans ce mode de réalisa-.tion, le transistor à effet de champ MIS 11 ainsi que le tran-40 sistor à effet de champ des circuits électroniques fondamentaux 0 02529 4 2029458 A et B fonctionnent suivant un mode dit à enrichissement. En d'autres termes, les canaux de conduction sont non conducteurs quand les transistors à effet de champ sont à l'état non excité. La région de cathode 20 (ou 21) et la région d'anode 21 (ou 20) 5 de la sous-couche 10 aboutissent aux "bornes de cathode et d'anode C et C' formées dans une pellicule isolante 22, par exemple en bioxyde de silicium, recouvrant la surface de la sous-couche 10. L'électrode de commande 14 est disposée sur la pellicule isolante 22, entre les régions de cathode et d'anode 20 et 21, pour 10 commander la conductivité de la couche formant canal et constituée dans la surface de la sous-couche 10. L'électrode de commande 14 est reliée à la borne 17 par l'élément de câblage 15 qui est constitué par une couché de type P diffusée dans la"surface de la sous-couche 10 et s'étendant jusqu'à l'électrode de 15 commande 14 d'un autre interrupteur électronique 11. Les bornes de cathodé et d'anode C et C' sont utilisées comme bornes d'essai pour examiner les circuits fondamentaux A et B. Sur cette figure, les bornes D et D' ont la même fonction que les bornes C et C, 20 La façon de procéder aux essais du circuit intégré de ce module réalisation est la suivante. On met en contact plusieurs sondes de mesure avec des bornes respectives (C, C', D, D', etc..,). En appliquant une tension de commande à la borne 17 d'électrode de commande, les interrupteurs électroniques 11 25 reliés à la borne 17 sont rendus conducteurs, grâce à quoi on" procède à l'examen des conductions entre C et C', D et D1, etc... En maintenant les sondes en contact avec les bornes, on modifie les connexions dans l'instrument de mesure afin d'exécuter d'autres mesures. Ensuite, on annule la tension de polarisation 30 Yjj à la borne 17 d'électrode de commande afin de rendre non conducteur les canaux de conduction entre les régions de cathode et d'anode 20 et 21 des transistors à effet de champ MIS, ce qui a pour éffet dé couper l'élément de câblage entre les circuits électroniques fondamentaux. On effectue l'essai avec cha-35 que unité du circuit fondamental. Par exemple, une impulsion de sortie obtenue par application d'une impulsion à la borne d'essai d'entrée C du circuit électronique A est prélevée à partir d'une "borne de sortie d'essai (non représentée). Etant donné que l'interrupteur électronique 11 ei non conducteur, l'impul-40 sion appliquée de la borne d'essai C n'a aueune influence sur le 70 02529 2029458 circuit électronique adjacent B. Les mesures des autres circuits électroniques sont effectuées de la même façon, successivement. Les mesures des circuits fondamentaux respectifs doivent être effectuées simultanément tant que les instruments de mesure sont 5 disponibles. Après l'essai, en appliquant une tension élevée suffisante pour ouvrir (c'est-à-dire rendre conducteurs) les canaux des transistors à effet de champ 11 aux électrodes de commande respectives 14 au moyen de conducteurs extérieurs 18 10 et 19, on relie les bornes C et C', D et B', etc..., aux canaux présentant une faible résistance de sorte que des trajets ou éléments de câblage se trouvent constitués. On peut prévoir des bornes d'essai dans les parties périphériques de la sous-couche de support si besoin est. Sinon, on peut les plaeer dans les 15 parties où les circuits électroniques fondamentaux n'existent pas, seuls les éléments de câblage entre les électrodes de commande des transistors à effet de champ MIS étant formés dans la périphérie. Dans le mode de réalisation ci-dessus, on utilise comme interrupteurs électroniques des transistors à effet de 20 champ du type MIS fonctionnant suivant un mode dit à enrichissement. Lorsqu'on utilise comme interrupteurs électroniques des transistors à effet de champ MIS fonctionnant suivant un mode dit à appauvrissement(c'est-à-dire suivant un mode où un canal est ouvert quand aucune polarisation n'est appliquée à l'électrode 25 de commande), une tension plus élevée que la tension nécessaire pour fermer les canaux est appliquée à la borne 17 d'électrode de commande pour couper les trajets ou éléments de câblage pendant qu'on- effectue des mesures sur les circuits fondamentaux. Ensuite, on annule la tension appliquée à l'électrode de 30 commande pour rendre les trajets ou éléments de câblage conducteurs. Il va de soi que l'on peut utiliser des transistors à effet de champ à jonction et des transistors bipolaires comme interrupteurs électroniques au lieu des transistors à effet de champ du type MIS mentionnés ci-dessus. 35 La figure 2 est un schéma montrant un circuit inté gré à densité d'intégration élevée conforme à la présente invention. Dans ce circuit intégré, des circuits fondamentaux électriquement isolés, comme par exemple des portes ET E, F, G-, H, I, J, K, des portes OU L et M, et un circuit à mémoire tel qu'un 40 circuit basculeur U sont formés dans ou sur une sous-couche de 6 70 02529 2029458 support 10f par exemple en silicium. Ces circuits électroniques fondamentaux sont reliés mutuellement avec des trajets ou éléments de câblage comprenant des interrupteurs électroniques du type MIS-EET dont les électrodes de cathodes et d'anodes sont 5 représentées en 23 et 24» 25 et 26, .... et 39 et 40. les électrodes de cathodes et d'anodes 23 à 40 constituent également des bornes d'essai. Toutes les électrodes de commande des transistors à effet de champ MIS sont reliés électriquement par un élément de câblage commun à la borne 41 de manière qu'une ten-10 sion prescrite, suffisante pour rendre"conducteurs tous les interrupteurs électroniques, soit appliquée aux électrodes de commande. la façon de procéder aux essais du circuit intégré de ce mode de réalisation est la suivante. En premier lieu, on 15 met en contact des sondes de mesure avec les bornes d'entrée X et Y, la borne de sortie 0, la borne 41 d'électrodes de commande, les bornes d'essai 23 à 40, la borne de source .d'alimentation et la borne de masse. Avant d'effectuer des mesures sur chaque circuit 20 électronique fondamental, on vérifie le fonctionnement des interrupteurs électroniques. Ensuite, on applique des signaux d'entrée ayant deux niveaux, à savoir les niveaux "conducteur" et "non conducteur", aux fils sous tension reliés aux électrodes de commande des transistors à effet de champ MIS ou inter-25 rupteurs électroniques par l'intermédiaire des bornes 41, de manière à examiner la conduction des interrupteurs 23-24, 25-26, ....t 39-40. la raison pour laquelle on examine d'abord les interrupteurs électroniques réside dans le fait qu'une panne des interrupteurs électroniques signifie la panne du circuit 30 intégré, même si les circuits électroniques fondamentaux fonctionnent normalement. Ensuite, on soumet aux essais les circuits intégrés dont les interrupteurs électroniques se sont révélés être en bon état. Dans ce cas, les sondes de mesure étant en contact 35 avec chaque borne, on permute la boucle de mesure de l'instrument du système destiné aux essais des interrupteurs électroniques au système destiné à mesurer les caractéristiques de chaque circuit fondamental. Ainsi, les boucles comprenant des éléments 23-24-,. 25-26., ,... t 39-40 sont modifiées en une boucle 40 comprenant des éléments X, Y - E - 23, ...., 38 - H - 39. ïn- 70 02529 7 2029458 suite, on applique une tension aux électrodes de commande des transistors à effet de champ MIS ou interrupteurs électroniques afin d'isoler chaque circuit électronique fondamental. Si on désire connaître le fonctionnement du circuit E de porte ET, 5 on applique des signaux appropriés aux "bornes d'entrée ï et ï et on examine le signal de sortie à la borne d'essai 23. Dans le cas du circuit M de porte OU, on effectue des mesures avec un signal d'entrée appliqué entre les bornes d'essais 28 et 36 et avec un signal de sortie en provenance de la borne 37. Pour 10 le circuit basculeur M, on applique une impulsion à la borne d'essai 38 et on mesure un signal de sortie à la borne 39. les circuits électroniques fondamentaux sont ainsi examinés individuellement. Quand on constate que la totalité de ces circuits électroniques fonctionnent parfaitement, on rend conducteurs 15 les interrupteurs électroniques, grâce à quoi les circuits intégrés fonctionnent comme un circuit logique opérationnel. Il est avantageux de disposer les bornes d'essai dans la partie périphérique de la sous-couche de support 10 quand il faut effectuer les mesures dans cette périphérie ou quand on désire prélever 20 un signal de sortie à partir du point où deux des bornes d'essai sont court-circuitées. la figure 3 est un schéma montrant une partie d'un autre circuit intégré conforme à la présente invention. Ce circuit intégré est caractérisé par le fait qu'un interrupteur 25 électronique ou transistor à effet de champ MIS est disposé exclusivement dans une partie de circuit de rétroaction ou la mesure risque d'être compliquée à effectuer et non pas dans les éléments de câblage avant ou après chaque circuit électronique fondamental Q, R, S et U. Dans ce circuit intégré, des circuits 30 NI-ET Q,R et S forment un circuit OU, à la sortie duquel est relié un circuit basculeur U0 la sortie du circuit basculeur U est reliée à une borne de sortie 0' par l'intermédiaire du transistor à effet de champ 42 et un conducteur de rétroaction est relié entre la borne d'entrée X* et la borne de sortie 0', 35 lorsque l'on procède à des mesures sur ce circuit intégré, on isole le circuit de rétroaction en rendant non conducteur l'interrupteur électronique ou transistor à effet de champ 42 du type MES. la mesure est effectuée conjointement avec un circuit dans lequel la borne d'essai Ej- est une borne 40 d'entrée et la borne est une borne de sortie. Quand on obtient 8 70 02529 2029458 le résultat désiré, on applique une tension de commande à la borne 43 d'électrode de commande du transistor 42 du type MIS pour relier les bornes F. et 3?. électriquement, grâce à quoi «*• «J un circuit intégré se trouve complété. invention, les éléments ou trajets de câblage destinés à appliquer une tension à chaque interrupteur électronique sont communs, de sorte qu'un court circuitage entre les bornes d'essai peut être effectué facilement après les essais. pas effectué par un moyen mécanique, la fiabilité se trouve efficacement accrue. En outre, conformément à la présente invention, on obtient un circuit intégré présentant une densité d'intégration élevée, dans lequel un grand nombre de bornes 15 d'essai permettent d'examiner chaque circuit électronique fondamental. Bien que le nombre de mesures semble être accru du fait de ce grand nombre de bornes d'essai, le nombre d'essais se trouve réduit dans la pratique, ce qui favorise la simplification de l'opération de mesure quand le nombre de signaux 20 d'entrée sous la forme de signaux d'informations et de commande sont mis en jeux. 5 Comme décrit ci-dessus, conformément à la présente 10 De plus, étant donné que le court circuitage n'est 70 02529 s 2029458 REVENDICATIONS 1°) Circuit intégré à densité d'intégration élevée comprenant"une sous-couché de support, plusieurs circuits électroniques fondamentaux supportés par ladite sous-couche de 5 support, des trajets ou éléments de transmission de signaux reliant électriquement les circuits électroniques fondamentaux, et au moins un interrupteur électronique comportant une électrode de commande, cet interrupteur étant placé dans l'un desdits trajets ou éléments. 10 2°) Circuit intégré à densité d'intégration élevée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que plusieurs interrupteurs électroniques y sont formés et que les électrodes de commande desdits interrupteurs électroniques sont reliées électriquement les unes au autres. 15 3°) Circuit intégré à densité d'intégration élevée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les interrupteurs électroniques sont constitués par des transistors à effet de champ du type MIS (Métal-Isolant-Semiconducteur) dont les électrodes de cathode et d'anode constituent des bor-20 nés d'essais. 4°) Circuit intégré à densité d'intégration élevée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque circuit électronique fondamental et chaque interrupteur électronique sont formés par un transistor à effet de champ du 25 type MIS à mode d'enrichissement. 5°) Circuit intégré à densité d'intégration élevée comprenant une sous-couche de support, plusieurs circuits électroniques fondamentaux supportés/ladite sous-couche de support, des trajets ou éléments de transmission de signaux 30 reliant électriquement lesdits circuits, plusieurs interrupteurs électroniques supportés par ladite sous-couche et comportant chacun une électrode de commande, ces interrupteurs étant constitués dans les trajets respectifs et les électrodes de commande de ces interrupteurs étant reliées électriquement 35 en commun, 6°) Procédé pour fabriquer un circuit intégré à densité d'intégration élevée consistant : à préparer une association comportant une sous-couche de support, plusieurs circuits électroniques fondamentaux supportés par ladite sous-couche de 40 support, des trajets ou éléments de transmission de signaux 70 02529 10 2029458 reliant électriquement lesdits circuits fondamentaux mutuelle ment, et au moins un interrupteur électronique comportant une électrode de commande, cet interrupteur étant constitué dans l'un desdits trajets de transmission ; à mesurer les caracté-5 ristiques de fonctionnement dudit interrupteur électronique ; à rendre non conducteur l'interrupteur électronique précité pour couper le trajet de transmission ; à mesurer les caracté ristiques desdits circuits électroniques fondamentaux pendant que le trajet de transmission est coupé ; et, enfin, à rendre 10 conducteur ledit interrupteur électronique, grâce à quoi on forme un circuit intégré à densité d'intégration élevée remplissant une fonction de circuit.