Brevet FR2482369A1 — publié le 19811113

"Dispositif à transistor bipolaire comportant des sous- transistors munis chacun d'une résistance série d'émetteur" L'invention concerne un dispositif semi- conducteur comportant un corps semiconducteur muni d'un transistor bipolaire Qomportant des sous-transistors mon- tés en parallèle et munis chacun d'une résistance série d'émetteur, les résistances série d'émetteur d'au moins plusieurs sous-transistors ayant des valeurs différentes, dispositif qui comporte une zone de collecteur constituée par une région semiconductrice de premier type de conduc- tivité, une zone de base de secondtype de conductivité op- posé, contiguë à la zone de collecteur et à une surface du corps semiconducteur partiellement recouverte d'une couche isolante, zone de base qui est raccordée à une métallisa- - tion de base à travers un certain nombre de fenêtres de contact de base pratiquées dans la couche isolante, ainsi qu'une zone d'6metteur de premier type de conductivité, noyée dans la zone de base et comportant un certain nombre de régions d'émetteur actives, situées à proximité des fenêtres de contact de base et formant les émetteurs des sous-transistors, un certain nombre de régions de contact d'émetteur raccordées à une métallisation d'émetteur, à travers des fenêtres de contact d'émetteur pratiquées dans la couche isolante, ainsi qu'un certain nombre de régions de connexion d'émetteur interconnectant les régions de contact d'émetteur et les régions d'émetteur actives. Un tel dispositif semiconducteur convient particulièrement pour l'utilisation dans des circuits inté- grés. Un dimensionnement efficace des résistances série d'émetteur - selon le circuit - permet d'atteindre une répartition de température uniforme dans la partie du corps semiconducteur qui est occupée par le transistor, dans les les conditions du régime de fonctionnement. Ceci fait que la charge admissible-du transistor bipolaire - a la plus grande valeur possible, charge-qui serait limitée par une surchauffe locale. La demande de brevet allemande N026.25.969 préconise un dispositif semiconducteur du genre décrit dans le préambule, dans lequel on a obtenu les différentes résistances-série d'émetteur des sous-transistors en donnant différentes dimensions aux régions de connexion d'émetteur des sous-transistors. Le dispositif semiconducteur connu pré- sente l'inconvénient que l'obtention d'une répartition voulue des valeurs des résistances-série d'émetteur sur la surface occupée par le transistor bipolaire nécessite une zone d'émetteur réalisée d'une manière déterminée, c'est-à- dire un masque de diffusion d'émetteur réalisé d'une ma- nière déterminée. Comme, dans un circuit intégré, la dis- sipation de chaleur du transistor dépend de sa position dans le circuit intégré, il peut être nécessaire d'utili- ser différents masques de diffusion d'émetteur pour l'in- sertion du transistor dans différents circuitsintégrés. L'invention vise entre autres à fournir un dispositif semiconducteur du genre décrit dans le pré- ambule, dans lequel on a pallié ledit inconvénient. A cet effet, conformément à l'invention, un tel dispositif semi- conducteur est-remarquable en ce que les valeurs diffé- - rentes des résistances d'émetteur des sous-transistors sont obtenues du fait qu'au moins plusieurs fenêtres de contact d'émetteur ont des dimensions différentes o qu'elles occupent des positions différentes par rapport aux régions de connexion d'émetteur. Dans ce cas, la ré- partition voulue des valeurs des résistances-série d'émet- teur sur la surface occupée par le transistor bipolaire peut être réalisée par un choix déterminé des tailles des fenêtres de contact d'émetteur ou de leurs positions diffé- rentes par rapport aux régions de connexion d'émetteur. Voilà pourquoi il suffit, pour insérer le transistor dans différents circuits intégrés, de concevoir différents masques pour les fenêtres de contact à pratiquer dans la couche isolante à la surface du corps semiconducteur ainsi que pour les diverses métallisations, alors que, pour le 2b82369 reste, la configuration du transistor peut rester inchan- g6e. Ceci fait que le dispositif semiconducteur conforme à l'invention convient particulièrement-pour l'utilisation dans le cas o on forme des circuits intégr6s à partir d6'éléments en soi connus, alors qu'on juxtapose dans un corps semiconducteur des structures semicondictrices en soi connues et qu'il s'agit seulement de concevoir une métalli- sation de contact avec les fenêtres de contact correspon- dantes. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donn6 à-titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre comment l'invention est r6a- lisée. La figure 1 repr6sente schématiquement une vue de dessus du dispositif semiconducteur conforme à l'in- vention. La figure 2 représente une coupe trans- versale du dispositif semiconducteur suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 représente sur une 6chelle agrandie la partie de la vue de dessus de la figure 1 qui est entourée du cercle III. - La figure 4 représente un 'schéma équiva- lent simplifié d'une partie du dispositif semiconducteur selon les figures précédentes. Les figures sont sch6matiques et non à l'échelle; dans les coupes transversales, notamment les dimensions dans le sens de l'épaisseur sont fort exagérées pour la clart6 du dessin. Des zones semiconductrices de même type de conductivité sont hachurées-dans le même-sens; sur les figures, et les parties qui coresporndent sont indiquées par les mêmes références. Les figures 1 et 3 représentent une vue de dessus et la figure 2 une coupe transversale d'un dis- positif semiconducteur conforme à l'invention. Ce disposi- tif semiconducteur comporte un corps semiconducteur com- portant un substrat 1 de type p, sur lequel on a fait croître une couche épitaxiale 3 de type ns alors qu'on a 4. formé de manière usuelle une couche enterrée 2 de type n entre le substrat 1 et cette couche 3. Dans la couche épitaxiale 3, des zones de contact diffusées 4 de type n, qui s'étendent jusque dans la couche enterrée 2, définissent trois zones de collec- teur oblongues digitales 5, qui sont contactées par.l'in- termédiaire des zones de contact 4. De plus, on a formé dans chacune de ces zones de collecteur 5 une zone de base 6 de type p, tandis que dans chacune de ces zones de base 6, on a formé une zone d'émetteur 7 de type n. Comme représenté dans la vue de dessus selon la figure 1 (et 3), cette zone d'émetteur 7 est telle qu'elle possède dans des "doigts" d'émetteur" 8, 9 et 10 une série de structures égales successives formant chacune un "sous-transistor". Dans chacun de ces sous- transistors, la zone d'émetteur comporte une région d'émet- teur active 7a, une région de connexion 7b et une région de contact d'émetteur 7e. A la surface de l'élément semicon- ducteur, les zones individuelles sont contactées par des pistes conductrices qui leur sont associées. Les trois zones de collecteur 5, d'une part, et les quatre zones de contact de collecteur 4, d'autre part, sont raccordées à une métallisation de collecteur 11 à travers quatre fe- nêtres de contact de collecteur 11a à 11d. A travers les *25 -fenêtres de contact de base 12c, les trois zones de base 6 sont raccordées à une métallisation de base 12 qui, pour chaque doigt d'émetteur 8, 9, 10, se divise en deux pistes partielles 12a et 12b. Les pistes partielles 12a et 12b sont connectées de manière usuelle à une électrode de base 17 à travers des zones 16 de type p formées dans la couche épitaxiale 3. Finalement, les zones d'émetteur 7 sont raccordées à travers des fenêtres de contact dtémet- teur 15 à une métallisation d'émetteur 13, qui se divise également en trois pistes partielles 13a, 13b et 13c, à savoir une piste partielle pour chaque doigt d'émetteur 8, 9 ou 10. Les régions de connexion d'émetteur 7b sont limitées par des parties 6a de la zone de base 6 qui se situent dans la zone d'émetteur 7, sont contigu s à la surface entre les fenêtres de contact d'émetteur 15 et les fenêtres de contact de base 12c et qui, de préférence, sont au moins pratiquement égales pour tous les sous-transistors situés dans les doigts d'émetteur 8, 9 et 10. Ainsi, on a obtenu une configuration de transistor simple permettant de régler exactement les valeurs des résistances-série d'émetteur, comme décrit dans la suite de cet exposé. Chaque sous-transistor de chaque doigt d'émetteur est maintenant contacté par ces pistes de con- tact d'émetteur, et cela à travers une fenêtre de contact dont la taille détermine la valeur de la résistance- série d'émetteur pour chaque sous-transistor. Si une fe- nêtre de contact est choisie très petite, comme par exem- ple la fenêtre de contact 15a du doigt d'émetteur de droite 10, on obtient pour le sous-transistoz correspon- dant une résistance-série d'émetteur d'une valeur rela- tivement grande et,par là, un courant d'émetteur faible. Si, par contre, la fenêtre de contact 15b, dans le doigt d9émetteur de gauche 8, est choisie relativement grande, la valeur de la résistance d'émetteur de ce sous-transis- tor est faible et un courant d'émetteur plus grand circu- lera dans ce sous-transistor. Il est même possible de donner à la fenêtre de contact 15c, dans le doigt d'émet- teur de gauche 8, des dimensions tellement grandes qu'elle s'étend sur deux sous-transistors, c'est-à-dire qutune valeur de résistance d'émetteur le plus faible possible est obtenue pour ces transistors. C'est par le choix unique de la taille des fenêtres de contact d'émetteur 15 qu'il est possible de fixer une valeur de résistance d9émetteur déterminée et, par là, une répartition de courant pour chaque sous-tran- sistor, alors qu'on utilise la dissipation de chaleur ré- sultant de la position du transistor dans un circuit inté- gré, de façon à obtenir une répartition de température uniforme sur la surface occupée par le transistor. De plus, lors de la fixation de la taille des fenêtres de contact 15 et, par là, de la valeur des résistances d'émetteur, on peut tenir compte aussi d'une chute de tension dans la métallisation d'émetteur 13. De plus, lors de la fixation de la taille des fenêtres-de contact 15 et, par là, des résistances- série d'émetteur et, ainsi, de la répartition de la tempé- rature dans le transistor, il est possible de prendre également en considération les influences thermiques des composants voisins du transistor dans le composant semi- conducteur. La figure 4 représente un schéma équiva- lent simplifié d'un doigt d'émetteur. Dans ce schéma, chacun des sous-transistors est représenté par deux tran- sistors 20 et 21, alors que les résistances séparées sont représentées par trois résistances 22, 23 et 24. Dans ces conditions, le transistor 20 constitue la partie du sous- transistor formée par la région d'émetteur active 7a, alors que le transistor 21 correspond à la région de con- tact d'émetteur 7c. La résistance 22 est la résistance entre la fenêtre de contact de base 12c et la région de contact d'émetteur 7e située audessous de la fenêtre de -contact d'émetteur 15. La résistance 23 est la résistance de la zone d'émetteur, entre la fenêtre de contact d'émet- teur 15 et la:région d'6metteur active 7a, résistance dont la valeur peut être déterminée par la taille de la fenêtre de contact d'émetteur 15, ou par la position de la fenêtre de contact d'émetteur 15 par rapport à la région de connex- ion d'émetteur 7b. Evidemment, deux petites fenêtres de contact d'émetteur pratiquées a l'endroit des extrémités d'une grande fenêtre de contacr d'émetteur, telle que la fenêtre 15b, donneront les mêmes résistance-série d'émet- teur que cette seule fenêtre de contact d'émetteur 15b. La résistance 24 est la résistance de la métallisation d'émetteur 13 erre deux fenêtres de contact d'émetteur 15 consécutives. La valeur ohmique des résistance 22 est à peu près 500 à 1000 lois plus grande que celle des résis- tances 23, de sorte que le courant passe principalement par les transistors 20 et les résistances 23. L'amplifica- tion de courant des transistors 20 et 21 est de l1'ordre de 120. Il-est clair que l'invention n'est nulle- ment limitée à l'exemple de réalisation donné. Ainsi, dans l'exemple de réalisation, le type de conductivité de toutes les zones et régions semiconductrices peut être remplacé (simultanément) par le type opposé. REVENDICATIONS: : 1. Dispositif semiconducteur comportant un corps semiconducteur muni d'un transistor bipolaire com- portant des sous-transistors montés en parallèle et munis chacun d'une résistance-série. d'émetteur (22), les résis- tances-série d'émetteur d'au moins plusieurs -sous-transis- tors ayant des valeurs différentes, dispositif qui comporte une zone de collecteur (5) constituée par une région semi- conductrice de premier type de conductivité, une zone de base (6) de second type de conductivité opposé, contiguë à la zone de collecteur (5) et à une surface du corps semi- conducteur partiellement recouverte d'une couche isolante, zone de base (6) qui est raccordée à une métallisation de base (12) à travers un certain nombre de fenêtres (12c) de - contact de base pratiquées dans la couche isolante, ainsi qu'une zone d'émetteur (7) de premier type de conductivité noyée+ dans la zone de base (6) et comportant un certain nombre de régions d'émetteur actives (7a), situées à proxi- mité des fenêtres (12c) de contact de base et formant les émetteurs des sous-transistors, un certain nombre de ré- gions de-contact d'émetteur (7)- raccordées à une métalli- sation d'émetteur (13) à travers des fenêtres de contact (15) d'émetteur pratiquées dans la couche isolante, ainsi qu'un certain nombre de régions de connexion (7b) d'émet- teur interconnectant les régions de contact (7ú) d'émet- teur et les régions d'émetteur actives (7a), caractérisé en ce que les valeurs différentes des résistances.(22) d'émetteur-des sous-transistors sont obtenues du fait qu'au moins plusieurs fenêtres de contact d'émetteur (15) ont des dimensions différentes, o qu'elles occupent des 0 positions différentes par rapport aux régions de-connexion d'émetteur. 2. Dispositif semiconducteur selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'à proximité du bord de la région superficielle occupée par le transistor bipolaire, les fenêtres de contact d'émetteur sont plus grandes qutau centre de cette région superficielle. 3. Dispositif semiconducteur selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que, dans le corps semicon- ducteur, il se trouve à côté du transistor bipolaire d'autres éléments générateurs de chaleur, et en ce que les fenêtres de contact d'émetteur proches des éléments géné- rateurs de chaleur sont de dimensions plus faibles que les fenêtres de contact d'émetteur plus éloignées de ces élé- ments. 4. Dispositif semiconducteur 1onl'mnedesrevg-n dicatiors 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la taille des fenêtres de contact d'émetteur (15) a été choisie de façon à compenser dans les-conditions de régime de fonctionne- ment du transistor, la chute de tension dans la métallisa- tion (13) d'émetteur. 5. Dispositif semiconducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les régions de connexion d'émetteur (7b) sont limi- tées par des parties de la zone de base (6) qui sont si- tuées dans la zone d'émetteur (7) et qui sont contiguës à la surface entre les fenêtres de contact (15) d'émetteur et les fenêtres de contact (12c) de base.