Brevet FR2303382A1 — publié le 19761001

Dans certaines formes de circuits intégrés tels qu'un excitateur de cathode, une pluralité de caissons épitaxiaux N (également dénommés ci-après "régions" ou même parfois "régions de caisson") sont formés sur un substrat P par des bandes ou régions d'isolement P+ qui les entourent. Dans certains cas, un premier caisson épitaxial isolé déterminé contient un circuit d'entrée, par exemple une résistance, couplé avec une plage d'entrée métallique, tandis qu'un second caisson épitaxial isolé adjacent contient un étage de circuit de sortie qui transmet du courant à partir du dispositif.Un exemple d'un tel dispositif est 11 excitateur de cathode d'un affichage haute-tension constitué, par exemple, par des tubes "Panaplex Il", excitateur de cathode qui est raccordé par une jonction (interface) avec une microplaquette !,OS. Un problème se pose avec ce montage lorsqu'un signal d'entrée transitoire provenant du dispositif MOS abaisse la tension de la région épitaxiale R dans laquelle est situé le circuit d'entrée à un niveau inférieur à la polarisation du substrat P et que, par conséquent, la jonction substrat-épitaxie est polarisée dans le sens direct pendant cette période. Si le caisson (ou région) épitaxial N est porté å une tension inférieure à celle de la région du substrat, et polarise dans le sens direct la jonction substratépitaxie, un transistor parasite est essentiellement créé et la jonction polarisée dans le sens direct devient la jonction Emetteur-base de ce transistor parasite. Le collecteur de ce transistor parasite est formé par un caisson épitaxial adjacent dans lequel des courants pénètrent. Dans les montages normaux, ceci ne se produit pas étant donné que le potentiel le plus négatif du dispositif est toujours associé à l'isolement P+ qui est électriquement connecté au substrat pour assurer une polarisation inverse permanente de la jonc #tion substrat-épitaxie. Dans de nombreux montages où cet effet de polarisation directe transitoire et de transistor parasite se produit, les conséquences sont sans importance, étant donné que les courants qui passent dans le caisson épitaxial adjacent sont faibles et n'ont pas d'effet appréciable sur les circuits situés dans la région du caisson épitaxial adjacent. Par contre, dans l'excitateur de cathode particulier mentionné ci-dessus, des courants de l'ordre du microampère peuvent allumer le dispositif d'affichage qui est commandé par l'excitateur de cathode. Suivant l'invention, on empêche le flux de courant dû à la polarisation directe de la jonction substrat-épitaxie de produire un courant indésirable dans le circuit de sortie situé dans un caisson épitaxial voisin en interposant un caisson épitaxial N supplémentaire entre le premier caisson épitaxial isolé qui contient le circuit d'entrée et le caisson épitaxial voisin qui contient le circuit de sortie. Ceci se traduit par une diversion de la majeure partie du flux de courant et par un très faible apport de courant dans le caisson contenant le circuit de sortie, Si faible qu'il n'a pas d'effet appréciable sur le signal de sortie l'affichage ne répond-pas à un courant si#faible. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le caisson épitaxial N intermédiaire encercle complètement le premier caisson isolé. Dans un autre mode de réalisation, le caisson épitaxial N intermédiaire est muni d'une couche enterrée N+ et est, de préférence, couplé avec une source de tension positive. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation. SUr ces dessins la figure 1 est un schéma symbolique d'un système d'affichage auquel l'invention peut être appliquée la figure 2 est un schéma de câblage de certains éléments de l'excitateur de cathode du système de la figure 1 les figures 3 et 4 sont des vues de dessus et de profil, respectivement, d'un montage de la technique antérieure comprenant une paire de caissons é~taxiaux N isolés, dont le premier contient un circuit d'entrée et dont le second contient un circuit de sortie adjacent du type représenté sur la figure 2 la figure 5 est une vue en coupe transversale latérale d'un mode de réalisation préféré de l'invention la figure 6 est une vue du dessus d'une partie de la figure 5 représentant les trois régions de caisson épitaxiales N et les anneaux de garde associés de la structure de la figure 5 les figures 7 et 8 sont, respectivement, une vue du dessus et une vue en coupe transversale latérale d'un second mode de réalisation del ' invention. On va, tout d'abord, se référer à la figure 1, sur laquelle est représenté, sous forme de schéma symbolique, un montage de commande pour un système d'affichage numérique 11 utilisant par exemple un tube Panaplex Il" haute-tension, ledit montage comprenant un excitateur d'anode 12 et un excitateur de cathode 13 actionnés à partir d'une microplaquette NOS 14. Un montage d'excitateur type est représenté sur les figures 2, 3 et 4. Dans ce montage, la plage d'entrée 15 est couplée, par l'intermédiaire de l'interconnexion 15', avec l'une des extrémités d'une résistance 16 du type P (le circuit d'entrée dans cet exemple), 1 t extrémité opposée de cette résistance 16 étant couplée avec la base 17 du type P d'unFremier transistor 18 d'un circuit de sortie à deux transistors, dont le second transistor est indiqu' en 19. Le noeud de sortie A du second transistor 19 est relié à un autre niveau de translation comprenant un transistor 21 (figure 2).Une diode de verrouillage de niveau 22 est interposée entre la borne de masse et l'entrée de la résistance 16. Le pro- blème se pose lorsque la diode de verrouillage de niveau 22 est formée par le matériau du caisson épitaxial N, 26 et l'anneau de garde P+, 25 dans lapastille, comme représenté plus clairement sur les figures 3 et 4. La pastille est constituée par un substrat P, 23 sur lequel est formée par croissance une couche épitaxiale N, 24 et des bandes ou anneaux d'isolement P+, 25 qui y sont diffusés et qui délimbent des caissons épitaxiaux N séparés tels que 26 et 27. La résistance du type P, 16 est diffusée dans le caisson épitaxial N, 26, dont l'une des extrémités est couplée, par l'intermédiaire d'une interconnexion métallique 15', avec la plage d'entrée 15. L'interconnexion métallique 15' établit, en outre, un contact avec le caisson N, 26 par l'intermédiaire d'une région N+, 28. Les transistors 18 et 19 sont formés dans la région épitaxiale N, 27 par des techniques standards et la base 17 du transistor 18 est couplée avec l'autre extrémité de la résistance 16 par une interconnexion métallique 27. L'émetteur N+, 31 du transistor 18 est couplé par une interconnexion métallique 32 avec la base du type P, 33 du transistor 19. L'émetteur N+, 30 est couplé avec la masse. Une région de connexion N+, 34 est diffusée dans la région épitaxiale N, 27 et sert, conjointement à lsinter- connexion 35, comme noeud de sortie de collecteur A. Lors du fonctionnement normal du montage, l'isolement P+, 25 est maintenu au potentiel le plus négatif pour assurer une polarisation inverse de la jonction isolement-épitaxie. Toutefois, par moments, un signal d'entrée transitoire appliqué sur la plage 15 à partir du dispositif IfOS porte la région épitaxiale N, 26 dans laquelle est située la résistance 16 à une tension inférieure à la polarisation du substrat P et de l'isolement P+ et, par conséquent, la jonction isolement-épitaxie entourant le caisson 26 est polarisée dans le sens direct. Un transistor parasite est ainsi créé, la région épitaxiale N, 26 formant l'émetteur de ce transistor, la région d'isolement P+, 25 et le substrat P, 23 formant sa région de base, tandis que la région épitaxiale N, 27 du caisson adjacent forme son collecteur.Dans ces conditions, un courant passe à travers la jonction émetteur (26) - base (23, 25) du transistor parasite lorsque des électrons sont injectés à partir du caisson épitaxial N, 26, moyennant quoi une certaine fraction de ces électrons injectés est recueillie dans le caisson épitaxial N adjacent et constitue ainsi un courant de collecteur qui passe, par l'intermédiaire du contact N+, 34 et du noeud de sortie A, 35. Ce flux de courant est de l'ordre du microampère, ce qui est suffisant pour allumer l'affichage 11, résultat très indésirable. On va maintenant se référer aux figures 5 et 6, qui-représentent un mode de réalisation de l'invention grâce auquel ce courant indésirable présent dans le caisson épitaxial N, 27 est réduit dans une mesure telle qu'au noeud de sortie A du caisson 27, il ne puisse plus apparaître un courant suffisant pour allumer l'affichage. X cet effet, on prévoit un caisson épitaxial N supplémentaire 36 entouré par une région d'isolement P+ supplémentaire 25 et disposé entre le caisson 26 et le caisson 27. Dans ce mode de réalisation particulier, le caisson supplémentaire 36 entoure le caisson 26 comme représenté sur la figure 6. Pour assurer l'obtention de réasultats améliorés, le caisson 36 est muni d'une couche enterrée N+, 37. En outre, le caisson 36 est électriquement relié à V comme représenté. Ces caractéristiques contribuent toutes à dévier le flux d'électrons à l'écart du caisson épitaxial N, 27 et à produire un courant notablement réduit au noeud A. On va mairtenant examiner les figures 7 et 8, sur lesquelles est représenté un autre'mode de réalisation de l'invention, dans lequel le caisson épitaxial N, 26, avec la résistance d'entrée du te P, 16 qui y est diffusée, sont pratiquement entourés par un caisson épitaxial N, 38 contenant une pluralité de résistances du type P, 39 utilisées dans les divers circuits élémentaires du circuit intégré , ce caisson épitaxial N, 38 étant couplé avec +V par l'intermédiaire du contact N+ diffusé 40. Une couche enterrée N+, 41 est disposée dans le caisson épitaxial N, 38. Dans cette disposition, le caisson épitaxial N supplémentaire 42, disposé entre le caisson 26 contenant la résistance d'entrée 16 et le caisson 27 contenant le transistor, et séparant ces deux caissons, peut être de plus petite dimension. En outre, il n'est pas nécessaire quelle caisson 42 entoure le caisson 27. De plus,on a trouvé qu'aucune couche enterrée N+ n'est généralement nécessaire lorsque le courant de collecteur parasite se termine par un couplage avec un affichage tel que le "Panaplex II". Cet arrangement particulier s'est avéré suffisant pour réduire le flux électronique pénétrant dans le caisson épitaxial N, 27 de telle manière que les courants de sortie au noeud A soient suffisamment faibles pour ne produire aucun résultat indésirable. REVENDICATIONS 1. Circuit intégré monolithique, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat matériau semi-conducteur d'un premier type de conductibilité, une couche épitaxiale d'un second type de conductibilité formée par croissance sur ce substrat, des anneaux d'isolement dudit premier type de conductibilité disposés dans la couche épitaxiale de manière à former une pluralité de régions de caisson isolées séparées dans le matériau épitaxial, un premier circuit disposé dans une première desdites régions de caisson épitaxiales, une diode de verrouillage de niveau formée entre le matériau épitaxial de ladite première région de caisson et l'anneau d'isolement entourant celle-ci, moyennant quoi lorsqu'une tension présente dans ledit circuit porte ladite région de caisson épitaxiale à une tension plus basse que la polarisation de l'isolement, la jonction isoîement/substrat-épitaxie est polarisée dans le sens direct, ce qui provoque un flux d'électrons à travers cette jonction dans le substrat, un circuit de sortie disposé dans une seconde desdites régions de caisson épitaxiales séparées et couplé avec le premier circuit, et des moyens pour réduire au minimum le flux d'électrons entre le substrat et la seconde région de caisson ainsi que le passage de courant résultant dans le circuit de sortie, ces moyens comprenant une troisième desdites régions de caisson épitaxiales spéraées, disposée entre les première et seconde régions de caisson épitaxiales. 2. Circuit intégré monolithique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que- la troisième des régions de caisson épitaxiales séparées entoure la première pour la séparer de la seconde. 3. Circuit intégré monolithique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième des régions de caisson épitaxiales séparées comprend une couche enterrée d'une plus forte concentration en matériau de second type de conductibilité que ledit caisson épitaxial. 4. Circuit intégré monolithique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième des régions de caisson séparées est couplée avec une source de potentiel positif. 5. Circuit intégré monolithique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de sortie disposé dans la seconde région de caisson comprend un transistor dont la base est couplée avec le premier circuit disposé dans la première région de cais son, la seconde région de caisson épitaxiale servant de collecteur à ce transistor. 6. Circuit intégré monolithique, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat en matériau semi-conducteur du type P, une couche épitaxiale du type N formée par croissance sur ce substrat, des anneaux d'isolemendu type P+ disposés dans la couche épitaxiale pour former une pluralité de régions de caisson isolées séparées dans le matériau épitaxial, un premier circuit formé dans une première des régions de caisson épitaxiales, des moyens de contact électriques pour coupler l'une des extrémités dudit circuit avec une plage de contact d'entrée électrique extérieure, une diode de verrouillage de'niveau formée entre'le matériau épitaxial de ladite première région de caisson et l'anneau d'isolement encerclant cefle-ci, moyennant quoi, lorsqu'une tension::d'en trée appliquée à la plage d'entrée porte ladite région de caisson épitaxiale à une tension plus basse que la polarisation de l'isolement, la jonction isolement -épitaxie est polarisée dans le sens direct,ce qui provoque un flux d'électrons à travers ladite jonction dans le substrat, un circuit de sortie dans une seconde des régions de caissonépita iales séparées, couplé avec le premier circuit, et des moyens pour réduire au minimum le passage de courant entre le substrat et la seconde des régions de caisson ainsi que le passage de courant résultant dans le circuit de sortie, ces moyens comprenant une troisième des régions de caisson épitaxiales du type N séparées, disposée entre les première et seconde régions de caisson épitaxiales. 7. Circuit intégré monolithique, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la troisième des régions de caisson épitaxiales séparées entoure la première. 8. Circuit intégré monolithique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la troisième des régions de caisson épitaxiales séparées comprend une couche enterrée d'une concentration plus élevée en matériau du second type de conductibilité que ledit caisson épitaxial. 9. Circuit intégré monolithique suivant la revendication 6, caractérisé en ce quels troisième des régions de caisson séparées est couplée avec une source de potentiel positif. 10. Circuit intégré motolithique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de sortie prévu dans la seconde région de caisson comprend unfransistor, dont la base est couplée avec le premier circuit prévu dans la première région de caisson, la seconde région de caisson épitaxiale servant de collecteur à ce transistor. 11. Procédé de réduction du flux de courant dans une première région épitaxiale entourée par une région d'isolement dans le substrat d'un circuit intégré monolithique, cette première région de caisson épitaxisle contenant un circuit de sortie affecté par ce flux de courant, celui-ci se produisant lorsque la tension d'entrée d'une seconde région de caisson épitaxiale entourée par une région d'isolement porte cette seconde région de caisson épitaxiale à une tension plus faible que la polarisation de cet isolement, moyennant quoi la jonction entre1l'isolement et le substrat, d'une part, et l'épitaxie, d'autre part, de la seconde région de caisson est; ;poîarisée dans le sens direct et fournit du courant au substrat et à la première région de caisson épitaxiale, ledit,procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à former une troisième région de caisson épitaxiale entourée par une région d'isolement, cette troisième région de caisson'étant disposée entre la première région de caisson épitaxiale et la seconde pour dévier du courant à partir de cette dernière. 12. Procédé suivant la revendicationt, caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à entourer la seconde région de caisson épitaxiale avec la troisième.