Brevet FR2646019A1 — publié le 19901019

RESISTANCE SPIRALE HAUTE TENSION La présente invention concerne une résistance diffusée haute tension en forme de spirale intégrée sur un substrat semi- conducteur et susceptible d'avoir une de ses extrémités connectée à un point du substrat soumis à un potentiel élevé et l'autre sou- mise à un potentiel faible.. Une telle résistance est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 792 840. Cette résistance est constituée d'une région en forme de spirale d'un deuxième type de conducti- vité et de niveau de dopage donné formée sur une première face d'un substrat semiconducteur du premier type de conductivité et comprend une première borne liée à une première extrémité de la spirale et une deuxième borne sur la deuxième face du substrat, la deuxième extrémité de la spirale étant connectée à une zone surdo- pée du même type de conductivité que le substrat. Il apparaîtra à l'homme de l'art qu'une telle résistance peut être réalisée ou bien, comme cela est décrit plus particuliè- rement dans le brevet américain susmentionné, avec la connexion entre une extrémité de la spirale et la face arrière du substrat assurée au niveau du centre de la spirale ou bien avec cette connexion réalisée au niveau de l'extrémité extérieure de la spi- rale. On choisira cette deuxième' solution plus particulièrement dans le cas o la spirale entoure la puce de circuit intégré sur laquelle elle est disposée et sert en outre à la fonction d'anneaux de garde périphériques. 26 46 0 1 9 Toutefois, la réalisation d'une résistance spirale telle que décrite dans le brevet américain susmentionné pose des diffi- cultés pratiques notamment en ce qui concerne la tenue en tension et l'ajustement de la valeur de la résistance. En effet, le nombre de tours de la spirale et la distan- ce entre tours doivent être choisis en fonction de considérations électrostatiques liées à la valeur maximale de la différence de tension susceptible d'être appliquée entre les faces avant et ar- rière du substrat, en tenant compte des valeurs de dopage du subs- trat et de la spirale. Mais, quand on considère une spirale telle qu'illustrée en figure 2 du brevet américain susmentionné, et com- prenant un enroulement spiral autour d'un point central, on peut voir que le dernier tour de la spirale a une longueur beaucoup plus grande que celle des tours précédents et notamment du tour intérieur. Ainsi, la chute de tension sur le dernier tour sera beaucoup plus élevée que la chute de tension sur chacun des autres tours. Il en résulte que l'on ne peut pas, pour des spirales à en- roulement central serré, dépasser une certaine valeur de tenue en tension pour des valeurs données des divers niveaux de dopage. En outre, dans le brevet américain susmentionné, il est exposé que la résistance spirale concernée est réalisée dans le cadre d'un circuit intégré comprenant d'autres composants et no- tamment des transistors bipolaires ou MOS de puissance. Si l'on veut pouvoir réaliser la spirale de façon économique, il importe qu'elle soit réalisée en même temps qu'une autre étape de fabrica- tion des circuits se trouvant sur la même plaquette de circuit intégré, c'est-à-dire que son niveau de dopage sera choisi parmi les niveaux de dopage déjà prévus dans le cadre de la fabrication du circuit intégré en question. Par exemple, dans certains cir- cuits intégrés il n'existe que deut étapes de réalisation de dopa- ge d'un substrat selon le type de conductivité opposé à celui du substrat, un niveau de dopage que l'on appelera faible et un ni- veau de dopage que l'on appelera élevé. Etant donné que l'on a vu précédemment que le nombre de tours à prévoir pour la spirale dé- pend de paramètres électrostatiques liés à la tension qu'elle doit être capable de supporter, pour donner à cette résistance spirale une valeur voulue prédéterminée, il faudrait pouvoir agir sur sa résistivité par l'unité de longueur, c'est-à-dire sur sa section ou sur son niveau de dopage. Il n'est pas économique d'agir sur le niveau de dopage ou sur la profondeur de la couche diffusée utili- sée par la spirale car cela obligerait à prévoir une étape de fa- brication supplémentaire et il n'est pas non plus très commode d'agir sur la largeur de la spirale car cela risquerait d'entratner pour celle-ci un encombrement excessif. Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un perfectionnement à la réalisation de résistances spirales du type susmentionné permettant d'éviter les deux inconvénients indi- qués, c'est-à-dire permettant, d'une part, d'augmenter la tenue en tension maximale d'une résistance spirale et, d'autre part, de réaliser des résistances spirales de valeurs préétablies, sans augmenter le hombre d'étapes de fabrication d'un circuit intégré. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit de réaliser une résistance spirale constituée d'une région d'un premier niveau de dopage et de rendre plus conductrice des parties localisées choisies de cette résistance, par exemple en réalisant des surdopages du même type de conductivlté que celui de la spira- le, en même temps que l'on réalise des zones fortement dopées de ce type de conductivité dans le circuit intégré porté par le même substrat semiconducteur. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures'jointes parmi lesquelles: la figure 1 représente en vue de dessus un exemple de spirale selon la présente invention; la figure 2 représente une vue en coupe partielle selon la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 représente une vue de dessus partielle d'une variante de réalisation de la présente invention. Comme le représentent la figure 1 et la vue en coupe partielle de la figure 2 correspondant à la ligne II-II de la fi- gure 1, la'présente invention prévoit une résistance spirale for- mée dans un substrat 1 d'un premier type- de conductivité, par exemple N, dont la face arrière comprend une couche surdopée 2 de type A+ et est revêtue d'une métallisation 3. La résistance spira- le proprement dite est constituée d'une région diffusée 4 de type opposé (ici P) enroulée en forme de spirale, comprenant une pre- mière région d'extrbmitE 5 et une deuxième région d'extrémité 6. Une partie de l'une des régions d'extrémité, ici la région d'extrémité interne 6, est surdopge et connectée à une région sur- dopée 7 de type N+ du substrat par une métallisation 8. Ainsi, cette extrémité de la résistance spirale est en relation de conduction avec la métallisation de face arrière 3 du substrat. La région d'extrémité 5 est elle-même reliée à une borne non repré- sentée sur la face avant du substrat, soit directement, soit par l'intermldiaire d'une r&gion périphérique 9 de type P+. Ce qui vient d'être décrit en relation avec les figures 1 et 2 correspond à l'état de la technique décrit dans le brevet américain 4 792 840. Le perfectionnement selon la présente invention consiste à moduler la résistivité de la spirale. Dans le mode de réalisa- tion illustré en figures 1 et 2, des zones de type P+ 11 sont dis- posées en des emplacements choisis de chaque tour de la spirale. Par exemple, si l'on veut que tous les tours de la spirale aient sensiblement la même résistance, ôn placera des régions P+ beau- coup plus allongées dans les parties périphériques que dans la partie centrale. 26 4 60 1 9 Dans le cadre du mode de réalisation de la figure 1, les zones P+ sont disposées selon une certaine longueur sur chaque quart de tour de spirale. Dans d'autres modes de réalisation, par exemple celui illustré en figure 3, on pourrait prévoir des zones P+ 12 ayant toujours la même configuration, des plots, mais répar- ties avec des densités inégales le long de chaque tour de la spi- rale 4. Grâce à la présente invention, on peut obtenir que tous les tours de la spirale aient la même valeur de résistance. Ainsi, la tension appliquée entre les bornes extrêmes de la spirale pour- ra atteindre des valeurs allant jusqu'à plusieurs centaines, voire plus de un millier de volts, étant donné que la même chute de ten- sion existera entre chaque tour alors que, en l'absence de cette modulation de résistivité, la chute de tension entre deux points adjacents du dernier et de l'avant dernier-tour aurait été beau- coup plus élevée que la chute de tension entre deux points adja- cents des premiers tours. Selon un autre avantage de l'invention, même quand on n'est pas contraint par des considérations de tenue en tension d'avoir des tours de spirale de résistance glohale sensiblement constante, la présente invention permet d'obtenir une valeur de résistance choisie pour l'ensemble de la spirale. Etant donnée une spirale ayant un nombre de tours pré-établi, celle-ci sera formée par une diffusion d'un type de conductivité et d'un niveau de do- page donné correspondant à celui d'une autre étape de fabrication, par exemple au caisson dans lequel est formé l'un des transistors MOS d'un couple de transistors MOS complémentaires. Les régions surdopées correspondront elles aux régions surdopées de prise de contact. Ainsi, la réalisation d'une spirale selon la présente in- vention n'exige aucune étape de fabrication- supplémentaire par rapport aux étapes classiquement utilisées pour la réalisation d'ensemble d'un circuit intégré. Bien entendu, la présente invention est susceptible de nombreuses variantes, son aspect essentiel résidant dans la modi- fication de la résistance de chaque tour d'une spirale en utili- sant des zones de conductivité augmentée obtenues par un processus correspondant à une autre étape de fabrication du transistor. Par exemple, on pourrait envisager des courts-circuits d'aluminium correspondant à des portions d'une couche d'aluminium ou autre mé- tallisation finale. Néanmoins, ce procédé de réalisation présente- rait l'inconvénient de rendre difficile l'obtention d'une valeur de résistance choisie, l'interface entre une région faiblement do- pée et une couche d'aluminium étant mal définie électriquenent. Par contre, on pourra prévoir de déposer une couche d'aluminium sur les régions surdopées 11 et 12 susmentionnées. REVENDICATIONS 1. Résistance constituée d'une région spirale (4) d'un deuxième type de conductivité et de niveau de dopage donné formée sur une première face d'un substrat semiconducteur (1) du premier type de conductivité, comprenant une première borne liée à une première extrémité de la spirale et une deuxième borne connectée électriquement à la' deuxième face du substrat par l'intermédiaire d'une zone surdopée du même type de conductivité que le substrat, caractérisée en ce que des zones plus conductrices (11, 12) sont formées en des emplacements choisis de la spirale. 2. Résistance selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones plus conductrices sont des zones du deuxième type de conductivité de niveau de dopage plus élevé que ledit niveau de dopage donné. 3. Résistance selon l'une des revendications I ou 2, ca-- ractérisée en ce que les étendues ou la densité des zones plus conductrices sont choisies pour que la résistance de chaque tour de la spirale soit la même que celle des autres tours. 4. Résistance selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit niveau de dopage donné et le niveau de dopage corres- poidant aux emplacements plus dopes correspondent à des niveaux de dopage résultant d'étapes de traitement normalement prévues dans le circuit d'ensemble réalisé dans le substrat semiconducteur o est disposée ladite résistance spirale.