Brevet FR2486310A1 — publié le 19820108

-1 CAPACITE A EFFET DE CHAMP L'invention concerne une capacité à effet de champ qui, dans une couche semiconductrice, comporte une première région de premier type de conduction (P-) munie d'au moins une électrode de contact raccordée à une première borne de connexion ainsi que d'une électrode isolée élaborée sur ladite région et raccordée à une seconde borne de connexion. Habituellement, une telle capacité à effet de champ est formée par un transistor à effet de champ dont la source et le drain sont court-circuités, transistor dont est utili- sée la capacité entre l'électrode-porte et la source. Toute- fois, on a constaté qu'une telle capacité convient moins bien si elle doit être soumise à des tensions de signal relativement élevées. Or, l'invention concerne une capacité à effet de 1s champ qui, tout en appartenant au genre précisé ci-dessus, peut être soumise à l'influence d'une tension de signal relativement élevée. A cet effet, la capacité à effet de champ conforme à l'invention est remarquable en ce que dans ladite couche semiconductrice se trouve une seconde région semiconductrice de second type de conduction (N) opposé audit premier type de conduction (P-), ladite seconde région étant munie d'au moins une électrode de contact raccordée à la première borne de connexion, ainsi que d'une électrode isolée élaborée sur ladite seconde région et raccordée à la seconde borne de connexion. Dans le cas d'une capacité à effet de champ précisée dans le préambule, la capacité élec- trique semble disparaître en présence d'une tension de signal de polarité déterminée du fait que la couche conductrice -2- (le "canal") disparaît sous l'électrode isolée. Par l'ajout d'une seconde région semiconductrice en conformité avec l'invention, on obtient que, dans le cas o la couche con- ductrice disparaît sous la première électrode isolée, la couche semiconductrice se forme précisément sous l'autre électrode isolée de sorte qu'une capacité électrique est toujours opérante entre les première et seconde bornes de connexion. Dans le cas d'une capacité à effet de champ conforme à l'invention et dont les propriétés semiconductrices sont telles que, dans le cas d'une tension égale à zéro volt entre l'électrode de contact et l'électrode isolée de cha- cune desdites régions, il ne se forme pas de couche conduc- trice (type d'enrichissement) s'étendant entièrement sous l'électrode isolée correspondante, il peut être avantageux de brancher une source de tension de polarisation entre l'électrode de contact de la première région et l'électrode de contact de la seconde région, la tension de ladite source de tension de polarisation étant telle que, sous l'une des deux électrodes isolées, se trouve toujours une couche semi- conductrice s'étendant entièrement sous l'électrode en ques- tion. Grâce à cette mesure, on obtient que la capacité sous l'une des électrodes isolées se change graduellement en capacité sous l'autre électrode isolée. Dans ce mode de réalisation, ladite source de tension de polarisation peut être obtenue, notamment, par le montage en série d'un premier transistor à effet de champ (T3) et d'un second transistor à effet de champ (T4) à électrode- porte isolée, ces deux transistors étant formés dans des régions correspondant auxdites première et seconde régions, alors que le drain du premier transistor à effet de champ est raccordé à l'électrode de commande correspondante tandis que le drain du second transistor à effet de champ est rac- cordé à l'électrode de commande correspondante. -3- En pratiquant de la sorte, la tension de la source de tension de polarisation est, indépendamment de la fabri- cation, en concordance avec la tension de polarisation nécessaire au changement graduel de la capacité sous la première électrode isolée en capacité sous l'autre électro- de isolée. Une caractéristique supplémentaire du mode de réali- sation en question réside dans le fait que la source de tension de polarisation est shuntée par une capacité à effet de champ. Grâce à cette mesure, une résistance éventuelle de la source de tension de polarisation est court-circuitée à l'égard de signaux alors que la capacité à effet de champ supplémentaire est toujours polarisée de façon correcte par ladite source. Comparativement à sa réalisation à l'aide de transis- tors à effet de champ, la capacité à effet de champ conforme à l'invention peut avoir encore la particularité que les première et seconde régions se joignent, de même que les électrodes isolées élaborées sur lesdites régions. Cette mesure procure un gain de surface, ce qui peut être très important lors de l'emploi de capacités à l'inté- rieur d'un circuit intégré. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une capacité à effet de champ conforme à l'invention. La figure 2 illustre sous une forme légèrement diffé- rente la même capacité à effet de champ selon la figure 1. La figure 3 est le schéma électrique préférentiel de la capacité à effet de champ conforme à l'invention. La capacité à effet de champ selon la figure 1 com- porte un corps semiconducteur 4 qui, dans cet exemple, est en matériau semiconducteur de type de conduction N et dans -4- lequel se trouve une région 5 de type de conduction P dans laquelle sont aménagés des contacts 7 et 7' à l'aide de diffusions donnant lieu au type de conduction n. Sur la région 5 est élaborée une couche isolante 8, par exemple en oxyde de silicium, couche à travers laquelle est réalisé le contact métallique avec les contacts diffusés 7 et 7' tan- dis que, dans cet exemple, est établi également un contact métallique entre le contact 7 et la région 5 en vue d'obte- nir que, en ce qui concerne son potentiel, la région 5 ne 1o porte pas de potentiel de battement, une électrode 9 étant élaborée sur ladite couche isolante 8. Une telle configura- tion est celle d'un transistor à effet de champ (T1) à canal de type de conduction N. Pour tiliser cette configuration comme une capacité, l'électrode 9 est raccordée à une borne 2 tandis que les contacts diffusés 7 et 7' (source et drain dans le cas d'un transistor à effet de champ) sont raccordés à une borne 1. Au lieu de cela, il est possible aussi de n'utiliser qu'un seul des contacts diffusés 7 et 7' ou de les utiliser comme un ensemble, par exemple sous forme d'une zone diffusée annulaire entourant l'électrode 9. En présence d'une tension suffisante entre l'électrode 9 et les contacts diffusés 7 et 7', il se forme sous l'électrode 9 un canal de type de conduction N (dans le cas de transistors fonction- nant selon le mode d'appauvrissement, cela est déjà le cas pour une tension égale à zéro volt), et l'électrode 9 forme, en coopération avec ledit canal conducteur, une capacité. En conformité avec l'invention, il est élaboré une région 10 dont le type de conduction est opposé à celui de la région 5, cette région 10 étant formée par la partie non diffusée appartenant à la couche 4 et située à côté de la région 5. Dans ladite partie non diffusée, sont élaborés deux contacts diffusés 6 et 6' de type de conduction P+. Sur la région 10, se trouve également la couche isolante 8 munie d'ouvertures à travers lesquelles il est possible d'établir le contact avec les contacts diffusés 6 et 6' et sur laquelle -5- est élaborée une électrode 9'. La région 10 avec les con- tacts diffusés 6 et 6' et l'électrode 9' forment un tran- sistor à effet de champ à canal de type de conduction P. Les contacts diffusés 6 et 6' sont raccordés à la borne 1, l'électrode 9' étant raccordée à la borne 2. En présence d'une tension négative suffisante de l'électrode 9' comparativement à la tension des contacts diffusés 6 et 6' (ce qui, lors de l'emploi d'un transistor fonctionnant selon le mode d'appauvrissement, est déjà le cas à la ten- sion zéro volt), il se forme sous l'électrode 9' un canal conducteur de type de conduction P qui, en coopération avec l'électrode 9', forme une capacité. De cette façon, si les signaux appliqués sur la borne 2 sont positifs par rapport à ceux de la borne 1, c'est la capacité sous l'électrode 9 qui est opérante alors que, dans le cas contraire, c'est la capacité sous l'électrode 9' qui est opérante. Pour obtenir que, lors de l'emploi de transistors fonctionnant selon le mode d'enrichissement, la capacité sous l'électrode isolée 9 se change graduellement en capa- cité sous l'électrode isolée 9', il est possible de brancher une source de tension de polarisation il entre les contacts diffusés 6, 6' et 7, 7'. La figure 2 illustre une variante de la réalisation selon la figure 1 et, sur cette figure 2, on a omis les con- tacts diffusés 6' et 7' tandis que l'électrode 9 forme corps avec l'électrode 9'. De ce fait, la surface active est plus grande et l'on obtient une capacité plus élevée. La figure 3 est le schéma électrique de la capacité à effet de champ conforme à l'invention, la capacité formée sous l'électrode 9 étant représentée par le transistor à effet de champ T1 a canal de type de conduction N, alors que la capacité formée sous l'électrode 9' est représentée par le transistor à effet de champ T2 à canal de type de conduc- tion P, la source et le drain de chacun de ces deux transis- tors étant interconnectés. Entre les sources des transistors -6- T2 et Tl, la source de tension de polarisation il est for- mée par le montage en série d'un transistor à effet de champ T4 à canal de type de conduction P et d'un transistor à effet de champ T3 à canal de type de conduction N, l'élec- trode-porte et le drain de chacun de ces transistors T4 et T3 étant interconnectés alors que ledit montage en série est rendu conducteur par la source de courant 3. (Il est possible d'échanger les transistors T3 et T4). En rendant tout juste conducteur les transistors T3 et T4, la source il porte une tension correspondant à la somme des tensions nécessaires pour former un canal conducteur sous les élec- trodes 9 et 9'. En situation d'équilibre, les canaux des transistors T1 et T2 sont donc encore tout juste présents. En présence d'une tension de signal à polarité déterminée, le canal dans le transistor T disparaît tandis que le tran- sistor T2 opère comme capacité, alors qu'en présence de l'autre polarité de la tension de signal entre les bornes l et 2, c'est le canal dans le transistor T2 qui disparaît tandis que le transistor T, opère comme capacité. Lorsque lesdits transistors T1 et T2 fonctionnent selon le mode d'appauvrissement, la source Il peut être rem- placée par un court-circuit. Cela est également possible parfois lorsqu'il s'agit de transistors T et T2 fonction- nant selon le mode d'enrichissement, par exemple lorsque l'allure de la tension entre les bornes i et 2 ne joue aucun rôle, comme dans le cas d'une commande par courant. La plage dans laquelle ni le transistor T1 ni le transistor T2 ne forment une capacité est alors parcourue très rapidement étant donné qu'un courant dont l'intensité est rendue égale à zéro (ou très faible dans la pratique) dans une capacité provoque un saut de tension qui, en fonction de la polarité du courant de commande, rend opérant comme capacité un seul des deux transistors T1 et T2. Pour court-circuiter la résistance de courant de signal de la source 11, on peut shunter ladite source il -7- par une capacité à effet de champ formée par un transistor T5 à canal de type de conduction N. La source il polarise toujours de façon correcte ledit transistor T5. En guise de capacité de court-circuit, il est possible aussi d'uti- liser un transistor T5 à canal de type de conduction P. Par son électrode-porte, ce transistor T5 doit alors être rac- cordé à la borne 1, tandis que par son drain il doit être raccordé à la source du transistor T2. -8- - REVENDICATIONS - 1. Capacité à effet de champ qui, dans une couche semiconductrice (4), comporte une première région (5) de type de conduction (P-) munied'au moins une électrode de contact (7) raccordée à une première borne de connexion (1) ainsi que d'une électrode isolée (9) élaborée sur ladite région et raccordée à une seconde borne de connexion (2), caractérisée en ce que dans ladite couche semiconductrice (4) se trouve une seconde région semiconductrice (10) de second type de conduction (N) opposé audit premier type de conduction (P), ladite seconde région (10) étant munie d'au moins une électrode de contact (6) raccordée à la pre- mière borne de connexion (1), ainsi que d'une électrode isolée (9') élaborée sur ladite seconde région et raccordée à la seconde borne de connexion (2). 2. Capacité à effet de champ selon la revendication 1 dont les propriétés semiconductrices sont telles que, dans le cas d'une tension égale à zéro volt entre l'électrode de contact et l'électrode isolée de chacune desdites régions, il ne se forme pas de couche conductrice (type d'enrichis- sement) s'étendant entièrement sous l'électrode isolée cor- respondante, caractérisée en ce qu'une source de tension de polarisation (11 est branchée entre l'électrode de contact (7) de la première région (5) et l'électrode de contact (6) de la seconde région (10), la tension de ladite source de tension de polarisation étant telle que, sous l'une des deux électrodes isolées (9, 9'), se trouve toujours une couche conductrice s'étendant entièrement sous l'électrode en ques- tion. 3. Capacité à effet de champ selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite source de tension de polarisa- tion (11) est formée par le montage en série d'un premier transistor à effet de champ (T3) et d'un second transistor à effet de champ (T4) à électrodes-porte isolée, ces deux transistors étant formés dans des régions correspondant auxdites première et seconde régions, alors que le drain du premier transistor à-effet de champ est raccordé à l'électrode de commande correspondante tandis que le drain du second transistor à effet de champ est raccordé à l'électrode de commande correspondante. 4. Capacité à effet de champ selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce qu'il est prévu une source de courant (3) pour fournir un courant de repos aux premier et second transistors. 5. Capacité à effet de champ selon l'une des re- vendications 2 à 4, caractérisée en ce que la source de tension de polarisation (11) est shuntée par une capacité à effet de champ. 6. Capacité à effet de champ selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisée en.ce que les pre- mière et seconde régions (5, 10)-se joignent, de mime que les électrodes isolées (9, 9') élaboréessur lesdites régions.