Brevet FR2042550A1 — publié le 19710212

-1- 2042550 L'invention concerne un dispositif semiconducteur intégré comportant plusieurs composants semiconducteurs, tels que des transistors, des diodes, des résistances et des condensateurs, dans lesquels au moins un composant constitue un 5 élément de résistance qui contient une zone appliquée dans un corps semiconducteur et. munie de deux connexions électriques. D'une façon générale, la zone semiconductrice d'un élément de résistance constitue une zone superficielle d'un corps semiconducteur qui est séparé du matériau semiconducteur ambiant par une jonction pn. Toutefois, la zone de l'élément de 10 résistance peut également être située, au moins partiellement, au-dessous d'une autre zone superficielle. De plus, il est possible que la zone de l'élément de résistance présente un dopage plus élevé mais du même type de conduction que le matériau semiconducteur ambiant. 15 Les connexions électriques peuvent être realisées en métal et connectées à la zone par l'intermédiaire d'ouvertures ménagées dans la couche isolante appliquée sur une surface du corps semiconducteur. Toutefois, une connexion électrique peut également être constituée par une zone qui, dans le corps semi-20 conducteur, se raccorde à la zone de l'élément de résistance, par exemple la zone de base d'un transistor. Il est assez souvent nécessaire de munir un dispositif semiconducteur intégré d'au moins, deux éléments de résistance, dont les valeurs ohmiques présentent une différence notable, 25 cas dans lequel surtout le rapport entre ces résistances est important, alors que leur valeur ohmique absolue n'est pas très critique. Si l'on utilise, de façon usuelle, pour l'élément de résistance à grande valeur- ohmique une zone allongée et pour 30 l'élément de résistance ..à faible valeur ohmique une zone présentant, dans une direction perpendiculaire à la droite reliant ces connexions électrique, la même largeur que ladite zone allongée, la distance comprise entre les connexions électriques de l'élément de résistance à faible valeur ohmique devient assez souvent très 35 courte comparativement à une longueur convenablement réalisable en pratique de la susdite zone allongée. Des imprécisions inévitables se produisant pendant l'application des connexions électriques exercent alors une grande influence indésirable sur ladite faible j^.q résistance et, de ce fait, une imprécision nefaste dans le rap 70 16982 2042550 port entre les résistances. Une telle imprécision peut être évitée en allongeant la zone de l'élément de résistance à faible valeur ohmique, c'est-à-dire en agrandissant la distance comprise entre les 5 connexions électriques ainsi que la largeur de cette zone. Toutefois, l'invention est basée sur l'idée que ce qui précède ne permet pas d'obtenir la précision reproductible requise dans le rapport entre les résistances, du fait que la différence en largeur des zones des éléments de résistance 10 provoque assez souvent une imprécision dans ce rapport et que l'élément de résistance à faible valeur ohmique doit présenter une structure dans laquelle la zone de cet élément présente la même largeur que la zone de l'élément de résistance présentant une valeur ohmique notablement plus élevée, tout en évitant une 15 grande longueur impratique de la dernière zone et line distance courte impratique entre les connexions électriques de l'élément de résistance à faible valeur ohmique. L'invention vise à fournir une telle structure. Conformément à l'invention, un dispositif semi-20 conducteur intégré comportant plusieurs composants semiconducteuis tels que des transistors, des diodes, des résistances et des condensateurs, dans lesquels au moins un composant constitue un élément de résistance, qui contient une zone appliquée dans un corps semiconducteur et munie de deux connexions électriques, est 25 caractérisé en ce que l'élément de résistance comporte au moins deux zones allongées, séparées, juxtaposées, de même largeur et de même épaisseur, situées entre les connexions électriques. Pour plus de clarté, ces zones allongées présentent de préférence la même longueur. 30 L'élément de résistance conforme à l'invention comporte donc plusieurs zones montées en parallèle. De ce fait, ces zones peuvent être plus longues et, en outre, plus étroites que la zone d'un élément de résistance correspondant présentant la structure usuelle. L'influence d'imprécisions se produisant 35 pendant l'application de connexions électriques peut de ce fait être éliminée, alors que la largeur de ces zones peut sans inconvénients être égale à celle d'une zone d'un élément de- résistance présentant une valeur ohmique plus élevée. Les zones allongées ne peuvent être intercon-40 nectées que par les connexions électriques. Toutefois, les zones 70 16982 -3- 2042550 allongées s'étendent de préférence entre deux parties communes de ces zones et ces parties communes sont munies de connexions électriques. La zone de l'élément de résistance présente alors plus ou moins la forme d'une échelle. Cette forïne de réalisation 5 avantageuse permet d'obtenir une faible résistance de transition entre les connexions électriques et la znne en forme d'échelle, du fait que les connexions électriques avec lesdites parties communes peuvent être appliquées sur une grande surface. Du fait que, comme il ressort déjà de ce qui 10 précède, l'invention est d'une importance notable pour les dispositifs semiconducteurs intégrés comportant au moins deux éléments dé résistance, dont les valeurs ohmiques diffèrent notablement entre elles, une forme de réalisation importante d'un dispositif semiconducteur intégré conforme à l'invention est carac-15 térisée en ce que le dispositif semiconducteur comporte au moins tin autre élément de résistance muni d'une zone comportant deux connexions électriques entre lesquelles la zone comporte une partie allongée qui est plus longue que ladite zone allongée et qui présente la même largeur et la même épaisseur que ces zones 20 allongées. La description ci-après, en se référant au dessin annexé, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente Tan exemple d'une partie d'-25 un circuit important pour l'invention. La fig. 2 montre une vue en plan d'une partie d'un exemple de réalisation d'un dispositif intégré selon l'invention, comportant des éléments de résistance munis de résistances R.j et Rg du circuit représenté sur la fig. 1 . 30 - La fig. 3 montre une section suivant le plan III-IXI de la fig. 2. La fig. 4 montre une section suivant le plan XV-IV de la fig. 2 dudit exemple de réalisation. La fig. 1 montre la partie d'un circuit essen-35 tielle pour l'invention. Le collecteur G du transistor npn T présente ion potentiel positif par rapport à l'émetteur E. La résistance R^ est déposée entre la base B et le collecteur C et la résistance R^ entre la base B et l'émetteur E du transistor T. Les résistances R^ et Rg permettent d'obtenir une tension con-40 stante V_ entre le collecteur 6 et l'émetteur E. Cela s'explique 70 16982 2042550 de la façon suivante. Le courant de base d'un bon transistor est très faible. De ce fait, les courants traversant les résistances R1 et Rg sont pratiquement égaux, alors que pour la tension 3 appliquée entre le collecteur C et l'émetteur E existe la relation: VCE = iR^ + iR2- Comparativement à la base B, l'émetteur E est polarisé dans le sens direct, alors que la tension émetteur-base ^EB être considérée comme pratiquement constante. Dans le cas 10 de types usuels, les transistors de silicium npn, VEB est d'environ 0,6 volt. Il en ressort que iR = 0,6 volt ou i = 0,6 volt/R_. Cela implique V^E = (_1_ + 1) 0,6 Volt. Si l'on veut obtenir par exemple une constante 'V Cil/ 1 ^ rapport entre les résistances R et R„ est donc très important, 1 ^ J alors que leur valeur ohmique absolue l'est moins. Si le circuit représenté sur la fig. 1 est réalisé sous forme d'un dispositif semiconducteur intégré, il est assez souvent désirable, pour des raisons pratiques, que R^ soit au moins égal à 100 ohms. R étant de 100 ohms, il en ressort 2 O que Rg est de 9900 ohms. D'une façon générale, les dispositifs semiconducteurs intégrés usuels comportent des éléments de résistance présentant une zone superficielle diffusée, dont la résistance transversale est d'environ 200 ohms par carré et dont la largeur, 25 mesurée perpendiculairement à la direction du courant traversant la zone comprise entre ces connexions électriques, est d'environ 15 yU. Entre ces connexions électriques, la zone pour la résistance R^ doit présenter une longueur de (9900/200). 15 yU ~ 7^-3 yU. et la zone pour la résistance R^ line longueur de 7» 5 yU. 30 Une telle longueur de 7>5 yU est si courte que des imprécisions inévitables se produisant pendant l'application des connexions électriques exercent une influence perturbatrice sur la résistance R^ et, par conséquent, sur le rapport entre les résistances R^ et R^• 35 On peut allonger et élargir la zone pour la résistance R^ et, de ce fait, la susdite influence perturbatrice. Toutefois, on a constaté qu'en pratique la différence en largeur des zones pour les résistances R^ et R^ introduit également des imprécisions dans le rapport entre les résistances. 40 Si l'on élargit également la zone pour la résis 70 16982 -5- 2042550 tance celle-ci doit également être allongée, ce qui a pour effet que cette zone-acquiert une grande longueur impratique. Les fig. 2 à 4 montrent la partie essentielle pour l'invention d'un exemple de réalisation d'un dispositif se-5 miconducteur intégré conforme à l'invention, dispositif semiconducteur qui comporte plusieurs composants tels que des transistors, des diodes, des "résistances et des condensateurs. L'élément de résistance (1) comporte une zone (4,5) appliquée dans le dispositif semiconducteur et munie de deux connexions électriques 10 (6) et (7)« Conformément à l'invention, l'élément de résistance (l) comporte plusieurs zones allongées séparées juxtaposées (4) appliquées entre les connexions électriques (6) et (7) et présentant la même largeur b et la même épaisseur d. Dans le présent exemple de réalisation, les zones (4) présentent en outre la 15 même longueur. L'utilisation des zones (4) montées en parallèle entre les connexions électriques (6) et (7) permet d'éviter les difficultés décrites ci-dessus. Pour obtenir ladit résistance , les zones (4), dont la largeur est de 15 yti et la résistance transversale de 20 200 Ohms/par carré, doivent présenter une longueur de 6 x 7>5 yu. = 45 yU, du fait qu'il existe 6 zones (5) et cette longueur suffit pour éviter que des imprécisions, se produisant pendant l'application des connexions électriques (6) et (7)» exercent une influence perturbatrice sur la résistance de l'élément de 25 résistance (1). Pour obtenir la plus grande résistance R^, on a prévu un autre élément de résistance (2), de structure usuelle. L'élément de résistance (2) comporte line zone (8), dont la résistance transversale est également de 200 ohms/par carré et qui est 30 munie de deux connexions électriques (9) et (10). La zone (8) comporte entre les connexions électriques (9) et (10) une partie allongée, qui est plus longue que les zones allongées (4) et qui présente la même largeur b et la même épaisseur d que les zones (4). La longueur de la zone (8) comprise entre les connexions 35 (9) et (10) est d'environ 743 yU. Les zones (4) de l'élement de résistance (l) ne peuvent pas être interconnectées par les connexions électriques (6) et (7)» Toutef ois, dans le présent exemple de réalisation, les zones allongées (4) s'étendent entre deux parties communes 40 (5) de ces zones (4) et ces parties communes (5) sont munies des 70 16982 -6- 2042550 connexions (6) et (?)• De ce fait, les connexions (6) et (7) peuvent être connectées à la zone (4,5) sur une grande surface, ce qui permet drobtenir une faible résistance de transition entre les connexions (6) et (7) et la (4,5)• Les dimensions des parties 5 communes (5) sont d'environ 22 x 165 yU (voir la fig. 2). Le corps semiconducteur (3) est constitué, de façon usuelle, par un substrat de silicium du type de conduction p (11) d'une épaisseur d'environ 200 yU et d'une résistivité d'environ 5 ohm/cm, muni d'une couche de silicium épitaxiale de 10 type de conduction n (12), dont l'épaisseur est d'environ 10 yu et sa résistivité d'environ 30 ohm/cm. Les zones (4), (5) et (8) sont des zones superficielles du type de conduction p, qui s'obtiennent de façon usuelle par diffusion d'une impureté, telle que du bore, dans la couche épitaxiàlle ("12) et qui présentent 15 une valeur ohmique d'environ 200 ohms/par carré et une épaisseur d'environ 3 yU. Sur la couche épitaxiale (12) est appliquée de façon usuelle une couche isolante (13) en oxyde de silicium. Les connexions électriques (6), (7)» (9) et (l0)se- trouvent dans des ouvertures (l4), (15)> 0*5) et (17) de la couche isolante 20 (13) et sont constituées par de l'aLuminium par exemple. Afin d'obtenir le circuit représenté sur la fig. 1, les connexions électriques (7) et (10) sont interconnectées par un conducteur (18) situé sur la couche isolante (13) et connectées à la base du transistor T (voir la fig. 1) par 25 l'intermédiaire du conducteur (19) situé sur la couche isolante (13). Le transistor T peut présenter une structure usuelle et du fait que celle-ci n'est guère importante pour l'invention, les fig. 2 à 4 ne montrent pas le transistor T. La connexion (6) est reliée à l'émetteur par l'intermédiaire du conducteur (20) et la 30 connexion (9) au collecteur du transistor T par l'intermédiaire du conducteur (21). Il est évident que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus et que le technicien pourra en réaliser de nombreuses variantes sans sortir du 35 cadre de l'invention. C'est ainsi que l'élément de résistance (1) peut contenir plus ou moins de 6 zones (4) et que l'élément de résistance peut être inséré dans un autre circuit que celui dée crit ci-dessus. C'est ainsi que les élémente de résistance (1) et (2) peuvent être utilisés autrement que comme diviseur de ten-40 sion. Les connexions électriques métalliques (6) et (7) de i bad original 70 16982 -7- 2042550 l'élément de résistance ne sont pas toujours nécessaires. Si par exemple l'élément de résistance (1) doit être connecté à une zone d'un autre composant et que ces zones présentent le même type de conduction que la zone (4,5)> la zone de l'autre composant peut 5 confiner à une partie (5) de la zone (4,5)» ce qui rend superflue une connexion métallique entre lesdites zones. La zone de l'autre composant constitue alors une connexion électrique de l'élément de résistance (1). C'est ainsi que la connexion électrique (19) et le conducteur (18) peuvent être omis si une extrémité de la 10 zone (8) confine à une partie (5) de la zone (4,5)- Le corps semiconducteur (3) peut être réalisé en un autre matériau semiconducteur que du silicium, par exemple en germanium ou en un composé IXI-V. Outre l'oxyde de silicium, la couche isolante peut être constituée par du nitrure de silicium ou de l'oxyde 15 d1 aluminium. Lesdits types de conduction n et p peuvent être remplacés par respectivement les types de, conduction p et n. La majeure partie des zones (4) et (8) peut être recouverte d'une zone superficielle présentant le même type de conduction que la couche épitaxiale (12), ce qui implique qu'au moins la majeure 20 partie des zones (4) et (8) constitue des zones enfoncées. 70 16982 -8- 2042550 REVENDICATIONS : 1. Dispositif semiconducteur intégré comportant plusieurs composants semiconducteurs, tels que des transistors, des diodes, des résistances et des condensateurs, dans lesquels au moins un composant constitue un élément de résistance qui contient une zone appliquée dans le corps semiconducteur et munie de deux connexions électriques, ce dispositif semiconducteur intégré étant caractérisé en ce que l'élément de résistance comporte au moins deux zones juxtaposées allongées séparées de même largeur et de même épaisseur situées entre les connexions électriques. 2. Dispositif semiconducteur intégré selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les zones allongées présentent la même longueur. 3. Dispositif semiconducteur intégré selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les zones allongées s'étendent entre deux parties communes desdites zones et que ces parties communes sont munies de connexions électriques. 4. Dispositif semiconducteur intégré selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif semiconducteur comporte au moins un autre élément de résistance, muni d'une zone comportant deux connexions électriques, une partie allongée qui est située entre lesdites connexions électriques et dont la longueur dépasse celle desdites zones allongées, alors que sa largeur et son épaisseur sont égales à celle desdites zones allongées.