Brevet FR2016003A1 — publié le 19700430

L'invention concerne un circuit intégré importaùt.un ■ corps semi-conducteur muni d'un certain nombre de transistors, dans lequel des conductemrs d'alimentation passant sur une couche iso-5 lante appliquée sur le corps semi-conducteur sont reliés aux zones semi-conductrices-des transistors par l'intermédiaire de fenêtres ménagées dans la couche isolante. Comme on le sait,, les connexions croisées posent bie Trouvent des problèmes dans les circuits intégrés. En général, le nombre 10 de croisements est limitée dans la mesure du possible et dans le cas d'une seule couche de câblage, les croisements inévitables sont réalisés sous forme de tunnels diffusés qui sont isolés par de l'oxyde de la piste de conducteurs à croiser.- La fiabilité, d'un tel croisement dépend entre autres de l'épaisseur de cette 15 couche d'oxyde isolant. Dans l'étude de la conformation de tels circuits "intégrés, on s'efforce de réduire au minimum les surfaces de cristal requises. L'élimination des croisements conduit en général à l'obtention d'une disposition aussi favorable que possible des éléments de . 20 circuit, mais la conformation nécessaire des connexions de paires de conducteurs devient beaucoup plus compliquée, par l'élimination, dans la mesure du possible de croisements, tandis 4u'eu outre les croisements inévitables peuvent requérir une assez grande surface additionnelle. 25 L'invention fournit des circuits intégrés à conformation simplifiée ne requérant guère de place supplémentaire pour les connexions croisées. L'invention est basée sur l'idée qiie ce résultat peut être obtenu en partant d'une conformation simple de pistes de conducteurs et par l'adaptation de l'emplacement et des dimen-30 sions des éléments de circuit nécessaires à la conformation des pistes de conducteurs. Selon l'invention, un circuit intégré du genre mentionné dans le préambule est caractérisé en ce que les conducteurs d'alimentation sont pratiquement parallèles entre eux alors que les zones semi-conductrices du transistor s'étendent 35 jusqu'au-dessous des conducteurs d'alimentation correspondants auxquels elles sont reliées et, à cet effet, la dimension d'un certain nombre de zones semi-conductrices est adaptée dans une direction perpendiculaire aux conducteurs d'alimentation. De cette manière, l'invention fournit des circuits intégrés à disposi-40 tion simple, dans lesquels tous les croisements ou pratiquement 69 28544 2016003 ■tous les croisements sont réalisés à l'aide d'éléments de circuit nécessaires. Il y a lieu de noter qu'il est connu en soi d'utiliser, dans descàs inci'denteis/ Ses zones"semi-conductrices des eireuits intégrés formant des éléments de circuits tels que des 5 résistances, comme tunnels pour les croisements. La mise en oeuvre de l'invention est particulièrement avantageuse pour les circuits logiques dans lesquels les interconnexions désirées peuvent conduire facilement à un grand nombre Ôe circuits logiques croisés et, dans une forme de réalisation pré-10 férée du circuit intégré conforme à lTinvention, les transistors sont assemblés électriquement en un certain nombre de portes logiques. Bien souvent, la mise en oeuvre de l'invention conduira à une disposition dans laquelle un certain nombre de transistors, équi-15 valents au point de vue technique de montage, ont des dimensions différentes dans une direction perpendiculaire au cofaducteur d'alimentation. Dans un circuit intégré logique conforme à l'invention, les portes comportent, de préférence un transistor par entrée et dans ure 2(J porte aussi bien les zones de collecteur que les zones d'émettetir de ces transistors sont reliées entre elles alors que les aones de base de ces transistors forment les entrées" électriques de la porte. Par l'utilisation de portes"Kl, en exécution ETL connue, dans 25 laquelle les zones d'émetteur sont reliées par l'intermédiaire d'une résistance à la zone de base d'un transistor monté comme inverseur, le nombre de croisements requis peut encore être réduit. Ce type" de circuit se prête dès lors par excellence à la mise en oeuvre de l'invention. 30 Les transistors peuvent avantageusement être disposés en deux rangées parallèles et les conducteurs d'alimentation, qui sont parallèles aux rangées de transistors, sont répartis en deux groupes et reliés aux zones de base des transistors, alors que les zones d'émetteur s'étendent jusque entre le,s deux groupes de con-35 ducteurs d'alimentation et que les interconnexions de ces émetteurs sont situées entre ces groupes, tandis que la résistance comporte un point de connexion situé entre les deux groupe® et s'étend de là au-dessous d'un groupe de conducteurs d'alimentation jusqu'au-delà de ce groupe. 40 Dans une forme de réalisation importante du circuit intégré 69 28544 2016003 conforme à l'invention, les portes sorti rangées en un circuit pour convertir l'information d'un eode en un autre code, de préférence d'un code "binaire à quatre, bits en code décimal. 5 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée ^ 10 La fig. 1 est un circuit pour convertir un code binaire à quatre bits en code décimal. La fig. 2 représente une porte NI en exécution ETL. La fig. 3 représente deux de ces portes NI comme partie d'un circuit intégré. 15 La fig. 4 représente un transistor à zone de base et zone d'émetteurs allongées. Le circuit représenté sur la fig. 1 comporte 10 sorties qui correspondent aux chiffres 0 à 9. Chaqué sortie est commandée par une porte 11 à quatre entrées dont les signaux d'entrée sont 20 en code binaire appliquées directement ou inversés, selon le chiffré correspondant à la porte en cause. Pour chaque combinaison de signaux d'entrée, au maximum une porte fournit un signal de sortie Lorsque la combinaison du signal appliquée ne correspond pas à l'un des chiffres O à 9» aucune des portes ne fournit le signal 25 de sortie. Ce schéma de montage donne déjà une impression du grand nombre de croisements qui se produisent. Comme le montre la fig. 2, les portes sont réalisées en circuit ETL. Les quatre transistors 12 à 15 sont reliés par leur collecteur à la tension d'àlimentation positif Yp tandis que les 30 signaux d'entrée sont appliqués à la base et que les émetteurs sont reliés entre eux et à une résistance 17. Cette- résist nce 17 relie les émetteurs à la base d'un transistor 16 monté, comme inverseur. Aussi longtemps que les bases des quatre transistors 12-15 se 35 trouvent toutes à un bas potentiel, le potentiel de l'émetteur est également bas et le transistor 16 n'est pas conducteur, de sorte qu'aucun courant ne traverse la résistance 19 et que le collecteur a pratiquement la tension d'alimentation positive» La résistance 1 8 sert à garantir dans cet état la non conductibilité du 40 transistor 16. Toutefois, lorsque la base d'un ou de plusieurs des 69 28544 2016003 quatre transistors 12-15 acquiert une tension élevée, les émetteurs ont également une tension élevée et le transistor 16 est rais en circuit via la résistance 17, parce que son collecteur se trouve à une tension basse. Afin d'obtenir la fonction du cir-5 cuit logique représentée sur la fig. 1, il faut, dans le cas d'utilisation des portes représentées sur la fig. 2, appliquer les signaux A, R. etc., à une basse tension, ce qui se traduit par des signaux de sortie de haute tension. Ces portes ETL peuvent être réalisées tout simplement comme 10 circuits intégrés monolithiques. Etant donné que, comme il est connu, des transistors à même potentiel de collecteur dans un circuit intégré peuvent être disposés dans un îlot commun et que de plus l'îlot se trouve, pour les résistances, à la tension d'alimentation positive, les quarante transistors d'entrée du cir-15 cuit peuvent se trouver dans un seul îlot avec les résistances. La connexion de collecteur à basse valeur ohmique du transistor séparé est obtenue à l'aide d'une couche noyée. Les transistors 12-15 peuvent être disposés de préférence sous forme de deux rangées parallèles, peu écartées telles que chaque 20 fois deux transistors des portes se trouvent dans chaque rangée et que les paires correspondantes de transistors dans les deux rangées se trouvent en regard l'une de l'autre. Comme le montre la fig. 2, les quatre transistors 12-15 forment un quadrilatère. Les conducteurs d'alimentation 22, 29 sont parallèles et sont . 25 répartis sur deux groupes et la connexion de chaque transistor au conducteur d'alimentation correspondant est établie par le fait que la zone de base et la zone d'émetteur s'étendent dans une direction perpendiculaire aux conducteurs d'alimentation. Cela a pour conséquence que les transistors 12-15, qui remplissent dans 30 le schéma de montage une fonction identique, ont cependant des dimensions différentes dans l'exécution intégrée. Sn général, les transistors qui sont équivalents au point de vue technique de montage, c'est-à-dire qui remplissent dans un montage une fonction déterminée, sont tels que leurs propriétés électriques doi-35 vent être identiques, de sorte que les réalisations de ces transistors dans le corps semi-conducteur, par exemple en ce qui concerne le dopage et la géométrie, sont choisies, dans les circuits intégrés usuels, identiques entre autres pour des considérations de standardisation. Lors de la mise en oeuvre 69 28544 2016003 de l'invention, ces transistors ont, par suite de la configuration de câblage choisie, néanmoins'des.dimensions différentes. • • . . -.La-fig.-4a-est, .•-à^jgrande. échelle, une vue-en plan d'un tran-5 sistor individuel de forme allongée. Sur cette figure, l'entoura*. ge du transistor constitue une partie de 11 îloj» 30, de type n, du cristal. La zone de base 34 est ,étendue jusqu'à, ce qu*ade se raccorde au conducteur d'alimentation correspondant auquel est connecté le contact de base 33. La zone d'émetteur 32.s'étend jusqu'à 10 proximité du contact de base 33 et est munie, à.1'extrémité opposée 32, d'un contact. La section transversale d'un transistor représente sur la fig. 4bla zone de base, et d'émetteur 32 et 34 teïLes qu'obtenues dans le processus de fabrication.planaire., De plus cette figure indique l'emplacement du contact de base 33, du 15 contact d'émetteur 31 et de la couche noyée 35 qui forment la connexion de collecteur à basse résistixité. Au lieu de la géométrie décrite ci-dessus, on.peut également en utiliser une autre dans laquelle seule la zone de base est étendue. Cela offre l'avantage que les conducteurs d'alimentation 20 forment moins de marches dans la couche d'oxyde tandis qu'en outre un point important est que la couche d'oxyde au-dessus de la base d'un transistor planaire intégré esb notablement plus épaisse qu'au-dessus de l'émetteur. Les deux possibilités offrent, comparativement à la cpnfiguration classique des transistors, une ré-25 sistance additionnelle indésirable. Dans l'émetteur allongé, il se produit une résistance en série d'émetteur additionnelle r^ et dans le cas d'une base allongée il sâ produit une résistance de base additionnelle r^. Ces résistances additionnelles influencent d'une manière désavantageuse la charge et la décharge des capaci-30 tés parasites à l'émetteur. Le rapport des résistances de couche de la diffusion de base et de la diffusion d'émetteur est d'environ 200 î 1-g-. En tenant compte des plus petites dimensions de l'émetteur, il en résulte, pour les résistances rg èt r^, un rapport de 1 : 100. Dans le cas d'un coefficient d'amplification de 35 courant du transistor inférieur à 100, il résulte, en ce qui concerne les résistances précitées, une préférence de la configura-tion à zone d'émetteur étendue. i - - En disposant l'émetteur et la résistance ETL à courte distance l'une de l'autre, on peut maintenir petite la capacité para-40 site critique. Afin de pouvoir prélever l'information du transis 69 28544 2016003 tor 13 disponible au milieu de la disposition au bord du cristal, on utilise avantageusement, Comme le montre la fig. 3, la résistance comme tunnel. Lorsque lés quatre':,6ransistbrs 12 â 15 sont disposés sous forme 5 d'un quadrilatère comme sur la"'-fig; *3, "la surface de cristal est utilisée d'une manière mptimale. De préférence, les conducteurs d'alimentation sont répartis: sur les deux groupes de fàçon que dans la mesure du possible le même nombre de transistors soit commandé dans les deux rangées de transistors. C'est ainsi que 10 sur la fig. 3, l'un des groupes est constitué par les conducteurs d'alimentation A, S, B, B, tandis que le second groupe est constitué par lés conducteurs d'alimentation C, C, L, 5. Il est cependant évident que cette subdivision ne constitue que l'une d'un grand nombre de subdivisions possibles. 69 28544 7 2016003 REVENDICATIONS 1. Circuit intégré comportant un corps semi-conducteur muni d'un certain nombre de transistors, dans lequel des conducteurs d'alimentation passant sur une couche isolante appliquée sur le 5 corps semi-conducteur sont reliés aux zones semi-conductrices des transistors par l'intermédiaire de fenêtres ménagées dans la couche isolante, caractérisé principalemen-fyén ce que les conducteurs d'alimentation sont pratiquement parallèles entre eux alors que les zones semi-conductrices du transistor s'étendent jusqu'au- 10 dessous des conducteurs d'alimentation correspondants auxquels elles sont reliées et, à cet effet, la dimension d'un certain nombre de zones semi-conductrices est adaptée, dans une direction perpendiculaire, aux conducteurs d'alimentation. 2. Circuit intégré selon la revendication 1 caractérisé en ce 15 que les transistors sont assemblés électriquement en un certain nombre de portes logiques. 3. Circuit intégré selon la revendication .1 ou 2 caractérisé en ce qu'un certain nombre de transistors, équivalents au point de vue technique de montage, ont des dimensions différentes dans 20 une direction perpendiculaire aux conducteurs d'alimentation. 4. Circuit intégré selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les portes comportent un transistor par entrée et dans une porte aussi bien les zones de collecteur que les zones d'émetteur de ces transistors sont reliées entre elles alors que 25 les zones de base de ces transistors forment les entrées électriques de la porte. 5. Circuit intégré selon la revendication 4, caractérisé en ce que les zones d'émetteur sont en même temps reliées par l'intermédiaire d'une résistance à la zone de base d'un transistor monté 30 comme inverseur. 6. Circuit intégré selon la revendication 5 caractérisé en ce que les transistors sont disposés en deux rangées parallèles et . les conducteurs d'alimentation, qui sont parallèles aux rangées de transistors, sont répartis en deux groupes et reliés ause zones 35 de base des transistors, alors que les zones d'émetteur sréténotent jusque entre les deux groupes de conducteurs d' alimenta tiern et qus les interconnexions de ces émetteurs sont situées entre ces groupes, tandis que la résistance comporte un point de connexion situé entre les deux groupes et s'étend de là au-dessus d'un groupe 40 de conducteurs d'alimentation jusqu'au-delà de ce groupe. 69 28544 2016003 Tt Circuit intégré selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les portes sont disposées en un circuit pour convertir une information d'un code en un autre code, de préférence d'un code binaire à quatre bits en code décimal.