Brevet FR2113906A1 — publié le 19720630

Actuellement les deux composants semiconducteurs d'un circuit à l'état solide intégré monolithique, utilisant un substrat d'un type de conductivité et une couche épitaxisle de l'autre type de conductivité disposée dessus, sont souvent séparés de telle sorte qu'une ou plusieurs zones isolantes d'un diagramme d'isolement du même type de conductivité que le substrat sont diffusées autour ou au voisinage des deux composants semiconducteurs, à travers la couche épitaxiale et à l'intérieur du substrat.Il en résulte ce qui est appelé des "îles isolantes'#,entour6es chacune par une zone de jonction PN dans lesquelles, habituellement, on monte un composant semiconducteur, tel qu'un transistor, une diode, une résistance ou également un composant condensateur PN. Ces types de circuits à l'état solide intégrés sont décrits, par exemple dans le journal technique "Scientia Electrica" volume 10, fascicule 4, pages 116 à 119. En plus des effets non souhaités provoques par des capacités parasites, il apparait également des effets dans les circuits à l'état solide intégrés monolithiques qui sont basés sur des inventions de porteurs minoritaires à travers la zone isolante qui se comporte comme la zone de base. En conséquence, sous certaines conditions et dans le cas de composants de transistor planaire avoisinants ,la zone de collecteur d'un composant agissant comme un émetteur, et la zone du composant avoisinant, agissant comme zone de collecteur du transistor latéral comprenant la zone isolante comme zone de base, peuvent réagir d'une manière non souhaitable. Ces effets de transistors latéraux parasites ne se produisent pas seulement entre des zones adjacentes à une zone isolante dans le cas d'une polarité correspondante. Ils peuvent meme devenir utilisables quand ils s'étendent sur une autre zone entre le collecteur ou ltémetteur de la structure de transistor latérale correspondante, c'est-à-dire dans le cas d'une structure à quatre couches latérales. En conséquence, dans leur totalité, les composants semiconducteurs correspondants peuvent être considérés comme des émetteurs ou des collecteurs, quels que soient le nombre de leurs zones et leur structure. La présente invention concerne un circuit à l'état solide intégré monolithique, comprenant un substrat d'un type de conductivité et une couche épitaxiale disposée dessus de l'autre type de conductivité, et dans lequel sont montés au moins deux composants semiconducteurs qui sont séparés l'un de l'autre, en courant continu, par une zone isolante du même type de conduc tivité que cehi du substrat et traversant la couche epitaxiale. L'un des eom- posant semiconducteuss, au cours du fonctionnement, peut se comporter comme un émetteur, tandis que l'autre composant se comportant comme un collecteur, peut réagir d'une manière non souhaitée avec la zone isolante comme zone de base.Selon l'invention, l'effet non souhaité mentionné ci-dessus, provoque par une injection de porteurs minoritaires à travers une zone isolante agissant comme la zone de base d'une structure latérale, peut être évité quand on monte entre les deux composants semiconducteurs au moins une zone de collecteur auxiliaire du même type de conductivité que celle de la couche epitaxiale et traversant la couche épitaxisle pour protéger le composant semiconducteur agissant comme une zone de collecteur contre le flot de porteurs de charge minoritaires. La zone de collecteur auxiliaire peut,soit entourer le composant semiconducteur agissant comme émetteurssolt celui agissant comme collecteur. Etant donné que la zone de collecteur auxiliaire agit comme un "piège" à porteurs minoritaires, une injection dans le substrat, dans le cas d'un composant semiconducteur se comportant comme émetteur, peut être largement évitée en entourant ce dernier par la zone de collecteur auxiliaire. Dans ce cas, il est souhaitable de monter, en parallèle avec la surface de ce composant semiconducteur et entre la couche épitaxiale et le substrat, une zone intermediaire fortement dopée,du même type de conductivité que celle de la couche épitaxisle. La zone de collecteur auxiliaire,au moins,doit être montée dans l'espace compris entre les deux composants semiconducteurs correspondants. Dans le but d'une bonne division d'espace, il est souhaitable de laisser la zone de collecteur auxiliaire rencontrer la zone isolante des deux composants semiconducteurs. Naturellement, la zone de collecteur auxiliaire peut également etre entourée par sa propre zone isolante. Dans le cas le plus simple, elle peut également etre réalisée d'une façon striée entre les deux composants semiconducteurs. La manière selon laquelle l'effet non souhaité de l'injection laté rale parasite, mentionne ci-dessus, doit être exclu, est décisive pour la structure de l'agencement choisi des zones de collecteur auxiliaires. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'a titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe verticale par rapport à la surface semiconductrice montrant un circuit à l'état solide intégré monolithique, selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus du circuit à l'état solide, selon la figure 1. La figure 3 représente une variante d'un circuit à l'état solide, selon l'invention, représenté en coupe dans la figure 1. La figure 4 est une vue de dessus, en coupe, montrant un autre circuit à l'état solide intégré monolithique, présentant les caractéristiques de la présente invention. Dans le cas du circuit à l'état solide monolithique représenté partiellement en coupe transversale sur la figure 1, deux composants de transistor planaire 1 et 2 sont montés dans une couche epitexiale 3 sur un substrat 8, d'un type de conductivité opposé à celui de la couche épitaxiale. Ces deux composants semiconducteurs 1 et 2 sont isolés l'un de l'autre, en courant continu, au moyen de zones isolantes 5,selon une configuration de préférence annulaire, ces zones isolantes étant du même type de conductivité que celui du substrat 8.En particulier, dans le cas de circuits à ltétat solide digitaux, et selon le type de fonctionnement, il peut arriver que les potentiels de polarisation dans les zones de l'un des deux composants semiconducteurs présentent des valeurs et des signes tels que le composant semiconducteur correspondant dans son entier se comporte comme un émetteur; les porteurs minoritaires sont alors injectés dans la zone isolante adjacente 5. Dans le cas le plus simple, la jonction PN entre la zone isolante 5 et la zone adjacente du composant semiconducteur agissant comme émetteur,sont au moins provisoirement polarisées dans la direction directe.Si maintenant, simultanément, les conditions de potentiel du composant semiconducteur existant au-delà de la zone isolante 5 sont telles que cette dernière se comporte comme un collecteur, les deux composants semiconducteurs 1 et 2 sont couplés par l'intermédiaire du transistor latéral comprenant la zone isolante 5 ,agissant comme zone de base. Dans la plupart des cas, toutefois, un tel couplage n'est pas souhaité. Pour éliminer ou au moins supprimer partiellement ce couplage non souhaité, une zone de collecteur auxiliaire 4 est dispose entre les deux composants semiconducteurs 1 et 2, dans le cas du circuit à l'état solide intégré monolithique de l'invention selon la figure 1, cette zone collectant les porteurs minoritaires et transférant le signal correspondant par l'intermédiaire d'un conducteur 9 qui est relié à tout potentiel positif ou,de préférence a la terre. Le conducteur 9, dans le but de réduire la résistance de fuite, peut etre fixé à une zone de contact 10,du même type de conductivite,qui est dopée plus fortement que la zone de collecteur auxiliaire 4.Dans le meme but, une couche semiconductrice fortement dopée 7, du meme type de conductivité que celle de la couche épitaxiale 3 devient utile à la surface avoisinante entre le substrat 8 et la zone de collecteur auxiliaire 4. Comme cela est clairement évident à partir de la figure 2, le composant semiconducteur agissant comme émetteur ainsi que celui agissant comme collecteur, dans le type de réalisation selon la figure 1, sont entourés par la zone de collecteur auxiliaire 4. Naturellement, le circuit à l'état solide intégré monolithique, selon l'invention,peut également être réalisé d'une manière telle que le composant semiconducteur agissant comme émetteur, ou bien celui agissant comme collecteur, est entouré par la zone de collecteur auxiliaire 4. Un effet particulier, toutefois, est obtenu quand la zone isolante entre le composant semiconducteur agissant comme émetteur est particulièrement étroite, c'est-à-dire plus étroite que la zone isolante comprise entre la zone de collecteur auxiliaire 4 et le composant semiconducteur agissant comme collecteur. Une telle réalisation offre une protection particulièrement bonne contre l'injection des porteurs minoritaires dans le substrat, de telle sorte qu'en évitant la zone de collecteur auxiliaire 4, les porteurs minori aires peuvent pénétrer dans le composant semiconducteur agissant comme collecteur. Cet effet favorable, qui est obtenu au moyen d'une zone isolante 5 réalisée de manière particulièrement étroite sur le composant semiconducteur agissant comme émetteur, est basé sur un accroisement de la valeur alpha respective du transistor latéral parasite. Ceci accroît "l'effet de succion" de la zone de collecteur auxiliaire 4. Un accroissement notable de cet "effet de succion" se produit déjà quand la zone isolante adjacente au composant semiconducteur agissant comme émetteur, est plus étroite dans certaines parties de sa longueur seulement. La figure 3 du dessin représente une variante du circuit à l'état solide intégré monolithique des figures 1 et 2. Dans cette variante, selon la figure 3, seulement l'un des composants semiconducteursentre lesquels le couplage de transistor latéral non souhaité est susceptible d'apparaître, est entouré par une zone isolante 5. L'autre composant semiconducteur 1 est disposé dans une zone isolante 5' qui n'est pas dopée aussi fortement que la zone isolante 5, et, en conséquence, présente simplement une jonction PN 6 séparatrice de courant continu par rapport à la zone de collecteur auxiliaire 4, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'autre zone isolante.La zone isolante 5', qui n'est pas dopée aussi fortement que la zone isolante 5, est obtenue par une diffusion spéciale à partir de la surface semiconductrice et, d'autre part, à partir d'une couche intermédiaire 11 fortement dopée P+. Dans le cas du circuit à l'état solide intégré monolithique de l'invention, représenté sur la figure 3, on peut voir, en conséquence, que la zone de collecteur auxiliaire 6 est disposée entre les deux composants semiconducteurs au voisinage de la zone isolante de l'un des deux composants semiconducteurs. On a démontré qu'il était particulièrement intéressant de réaliser une zone de collecteur auxiliaire annulaire fermée. Dans le même but, toutefois, il est également déJà suffisant de réaliser une zone de collecteur auxiliaire striée 4, comme celle représentée sur la figure 4. Cette zone de collecteur auxiliaire 4 est entourée partiellement par un composant semiconducteur 1,2. Elle rencontre,de la même manière, la zone isolante du composant semiconducteur correspondant et doit être disposée, en accord avec l'effet d'écran souhaité, entre les composants semiconducteurs correspondants. Comme cela peut être vu à partir de la figure 4, cette zone est "noyée" si l'on peut dire, dans la portion évasée de la zone isolante du composant semiconducteur correspondant. Naturellement, la zone de collecteur auxiliaire 4 peut également être entouréé par sa propre zone isolante et, par suite, elle ne fait pas partie des zones isolantes des composants semiconducteurs correspondants. De plus, d'autres composants semiconducteurs supplémentaires peuvent encore etre noyés d'une manière telle, dans la zone de collecteur auxiliaire qu'entre elles il existe les effets parasites prévus de transistor latéral. Afin de remédier à leurs effets parasites avec les composants semiconducteurs restants du circuit à l'état splide, ces composants semiconducteurs additionnels sont séparés. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra elairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 10) Circuit à l'état solide intégré monolithique comprenant un substrat d'un type de conductivité et une couche épitaxiale disposée dessus de l'autre type de conductivité, et dans lequel sont disposés au moins deux composants semiconducteurs qui sont séparés l'un de l'autre, en courant continu, par une couche isolante du même t q e de condZctivité que celui du substrat et travers nans lequel sant la couche épitaxiale, et=I un composant semiconducteur, en cours de fonctionnement, peut agir comme émetteur, tandis que l'autre, se comportant comme un collecteur, peut réagir d'une manière non souhaitée avec la zone isolante comme zone de base, caractérisé en ce qu'entre les deux composants semiconducteurs on dispose au moins une zone de collecteur auxiliaire du même type de conductivité que celle de la couche epitaxiale,ct traversant la couche épita axiale pour protéger le composant semiconducteur agissant comme zone de collecteur contre le flot de porteurs de charge minoritaires. 20) Circuit à l'état solide intégré monolithique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de collecteur auxiliaire entoure le composant semiconducteur agissant comme émetteur ou bien celui agissant comme collecteur. 30) Circuit à l'état solide intégré monolithique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de collecteur auxiliaire entoure partiellement le composant semiconducteur agissant comme émetteur ou bien celui agissant comme collecteur. 40) Circuit à ltétat solide intégré monolithique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone de collecteur auxiliaire est disposée au voisinage d'une zone isolante de l'un des deux composants semiconducteurs et entre les composants semiconducteurs. 50) Circuit à l'état solide intégré monolithique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de collecteur auxiliaire est entourée par sa propre zone isolante. 60) Circuit à l'état solide intégré monolithique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la surface limite entre le substrat et la zone de collecteur auxiliaire on dispose une couche semiconductrice fortement dopée de même type de conductivité que cebi de la couche épitaxiale. 70) Circuit à l'état solide intégré monolithique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de la zone isolante entourant le corres #antue composant semiconducteur issant comme émetteur est de réalisation plus étroite que la zone isolante disposée entre la zone de collecteur auxiliaire et le composant semiconducteur agissant comme collecteur. 80) Circuit à ltétat solide intégré monolithique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de collecteur auxiliaire est striée.