Brevet FR2982707A1 — publié le 20130517

B11258 - 11-GR1-0637 1 CONDENSATEUR À TRANSISTOR MOS SUR SOI Domaine de l'invention La présente invention concerne la réalisation de condensateurs dans des circuits intégrés et plus particulièrement dans des circuits intégrés de type SOI. Etat de la technique De façon classique, on peut utiliser un transistor MOS pour former un condensateur dans un circuit intégré. La figure LA est une vue en coupe illustrant un transistor MOS sur substrat massif. Le transistor MOS est formé sur un substrat semiconducteur 1 dans une zone délimitée par une tranchée 3 remplie d'un isolant (STI). Le transistor comprend une grille 5 formée sur un isolant mince 6. De part et d'autre de cette grille se trouvent des régions de source S et de drain D fortement dopées de type N. Sous la grille se trouve une région dite de corps B. Il existe généralement au niveau de chaque transistor, ou à un autre emplacement, une prise substrat constituée d'une région plus fortement dopée de type P 10 représentée ici comme délimitée par une partie de la tranchée 3 et par une tranchée 11. Cette prise substrat constitue un accès à la région de corps B. Pour utiliser le transistor MOS en condensateur, on relie les régions de source S, de drain D et de corps B (via la B11258 - 11-GR1-0637 2 prise substrat 10) à un noeud commun N1, la grille étant reliée à un autre noeud N2. La figure 1B représente ce transistor MOS sous forme de schéma de circuit. On y voit les bornes de source S, de drain 5 D et de corps B du transistor reliées au noeud N1 et la grille reliée au noeud N2. Le schéma équivalent de ce transistor est illustré en figure 1C. On trouve entre les noeuds N1 et N2 les capacités grille-source CGS, grille-corps CGB et grille-drain CGD connec- 10 tées en parallèle. Parmi ces capacités, la capacité la plus importante est la capacité grille-corps. En effet, le conducteur de grille est principalement en regard de la région de corps, et très peu en regard des régions de source et de drain. On notera que cette capacité a une valeur qui ne dépend que peu de la 15 polarisation présente entre les noeuds N1 et N2. Avec le développement des technologies de type SOI (de l'anglais "Silicon On Insulator"), et plus particulièrement des technologies dites SOI à déplétion totale (couramment désignées par l'acronyme FDSOI, de l'anglais "Fully Depleted Silicon On 20 Insulator"), il se pose un problème pour la réalisation de tels condensateurs étant donné qu'il n'existe plus dans ces technologies de connexion vers la région de corps. Résumé de l'invention Ainsi, un objet de modes de réalisation de la présente 25 invention est de réaliser un condensateur à partir d'un transistor de type SOI. Un autre objet de modes de réalisation de la présente invention est de réaliser de tels condensateurs destinés à être connectés entre des lignes d'alimentation. 30 Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un condensateur constitué d'un transistor MOS formé dans une couche semiconductrice reposant sur une couche isolante, reposant sur un substrat semiconducteur, dont la source et le drain sont reliés à un premier noeud et la grille et le substrat 35 sont reliés à un deuxième noeud. B11258 - 11-GR1-0637 3 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le transistor est un transistor MOS de type FDSOI. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le condensateur comprend dans le substrat semiconducteur une 5 couche enterrée fortement dopée sous l'emplacement du transistor. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la couche isolante a une épaisseur de 5 à 20 nm et la couche semiconductrice a une épaisseur de 3 à 10 nm. 10 On prévoit également un circuit électronique comprenant au moins un condensateur connecté à des rails d'alimentation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le condensateur est formé dans un anneau de blocs d'entrée-15 sortie. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif 20 en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures LA, 1B et 1C, décrites précédemment, sont respectivement une vue en coupe schématique d'un transistor sur substrat massif connecté en condensateur, une représentation de ce transistor sous forme de schéma de circuit, et une représen- 25 tation de ce transistor sous forme de schéma équivalent ; les figures 2A, 2B et 2C sont respectivement une vue en coupe schématique d'un transistor de type FDSOI connecté en condensateur, une représentation de ce transistor sous forme de schéma de circuit, et une représentation de ce transistor sous 30 forme de schéma équivalent ; la figure 3 est un schéma sous forme de blocs représentant un coeur de circuit entouré d'un anneau de blocs d'entrée-sortie ; et la figure 4 représente sous forme de schéma électrique 35 un bloc d'entrée-sortie. B11258 - 11-GR1-0637 4 Comme cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, les diverses vues en coupe ne sont pas tracées à l'échelle. Description détaillée La figure 2A est une vue en coupe d'un transistor de type SOI. Ce transistor est formé dans une couche semiconductrice mince 20, couramment du silicium, formée sur un substrat semiconducteur 21, couramment du silicium, avec interposition d'une couche isolante 22. Le transistor est formé dans une région délimitée par une ou plusieurs tranchées remplies d'un isolant 24, traversant la couche isolante 22. Le transistor comprend, dans la couche semiconductrice 20, de part et d'autre d'une grille 26 formée sur un isolant mince 27, des régions de source S et de drain D fortement dopées de type N. Sous la grille, se trouve une région de type P qui sera appelée ci-après région intermédiaire I, à la surface de laquelle de se former un canal quand la grille positivement. Un contact est assuré vers le emplacement où la couche isolante 22 a été l'intermédiaire d'une région fortement dopée de est susceptible est polarisée substrat à un supprimée, par type P 32, cet emplacement étant de préférence délimité également par une tranchée remplie d'un isolant 33. Egalement, de préférence, une région fortement dopée de type P 35 est implantée dans le substrat sous l'ensemble de la région dans laquelle est formé le transistor. La figure 2B représente un schéma de circuit du transistor de la figure 2A. Le drain D et la source S du transistor sont reliés à un noeud N3 et la grille est reliée avec la prise substrat à un noeud N4. La région intermédiaire I n'est pas connectée. La figure 2C est un schéma équivalent du transistor connecté en condensateur. On retrouve entre les noeuds N3 et N4 les capacités grille-source et grille-drain CGS et CGD, ainsi qu'une capacité entre la grille et la région intermédiaire I, dénotée CGI- B11258 - 11-GR1-0637 Quand le transistor n'est pas polarisé à l'état passant, la capacité CGI est très faible puisque la région intermédiaire I est flottante. Par contre, quand le transistor est polarisé à l'état passant, étant donné que la région inter- 5 médiaire I se déplète et est sensiblement au même potentiel que le drain et la source, la capacité CGI prend une valeur importante. De même, quand le transistor est polarisé à l'état passant, et que l'ensemble du drain, de la source et de la région intermédiaire est sensiblement au même potentiel, on trouve une capacité importante Cl entre le substrat et l'ensemble du drain, de la source et de la région intermédiaire. On notera que, dans le cas d'un transistor FDSOI, la région intermédiaire I se déplète sur toute son épaisseur, ce qui contribue à augmenter la composante de la capacité Cl correspondant à la capacité entre la région intermédiaire et le substrat. La présence de la région plus fortement dopée 35 contribue à réduire la résistance d'accès à la capacité Cl. Dans les technologies modernes de réalisation de transistors sur isolant à déplétion totale (FDSOI), la couche semiconductrice 20 a une épaisseur de seulement 3 à 10 nm et l'épaisseur de la couche isolante 22 est très faible, de l'ordre de 3 à 20 nm, par exemple 5 nm. Ainsi, la capacité Cl est au moins du même ordre de grandeur que l'ensemble des capacités grille-source, grille-drain et grille-région intermédiaire étant donné que, du côté de la face supérieure, la grille ne recouvre qu'une partie (sensiblement la région intermédiaire) du transistor alors que du côté de la face inférieure, c'est l'ensemble du drain, de la source et de la région intermédiaire qui constitue la première électrode de la capacité Cl. On a ainsi formé par les connexions indiquées ci-dessus, un condensateur dont la valeur peut être particulièrement importante quand le transistor est convenablement polarisé. Le transistor décrit précédemment sera de préférence utilisé pour servir de condensateur quand les noeuds N3 et N4 B11258 - 11-GR1-0637 6 sont insérés dans un circuit tel que ces noeuds sont en permanence connectés à des points du circuit qui imposent à ces noeuds des potentiels de polarisation adaptés, par exemple à des rails d'alimentation. Ce transistor pourra aussi être utilisé dans des circuits dans lesquels on veut qu'il existe un condensateur entre deux noeuds N3 et N4 seulement quand ces noeuds sont convenablement polarisés. Une utilisation particulièrement intéressante de tels transistors connectés en condensateurs va être décrite ci-après. Généralement, un circuit électronique est entouré de blocs d'entrée-sortie. Ces blocs permettent l'échange de signaux numériques et analogiques avec d'autres circuits ou avec des bornes d'échanges d'informations avec l'extérieur. La figure 3 représente un exemple d'un circuit élec15 tronique 40 entouré d'un anneau 42 de blocs d'entrée-sortie (généralement appelé Input-Output ring). Les blocs composant cet anneau 42 peuvent être de plusieurs types, parmi lesquels : - des blocs d'entrée-sortie 44 reliant le coeur du circuit à des bornes, par exemple, d'échange de signaux ou d'alimentation ; 20 et - des blocs de remplissage (généralement appelés Filler Cell) 46 servant à combler des espaces vides entre des blocs et à relier des blocs 44 avec des conducteurs d'alimentation. Généralement, un bloc d'entrée-sortie 44 combine des 25 fonctions électroniques avec un dispositif de filtrage et des bornes d'application de potentiel. La figure 4 représente un exemple d'un tel bloc d'entrée-sortie 44. Ce bloc comporte : - des bornes 48 et 49 reliées à des bornes d'alimentation 50 et 30 52 ; - une fonction électronique 47, numérique et/ou analogique, par exemple un inverseur ; et - un dispositif de filtrage 45, par exemple des éléments capacitifs. B11258 - 11-GR1-0637 7 Un inconvénient des blocs d'entrée-sortie 44 connus est la transmission du bruit présent sur les bornes 48 et 49 vers les fonctions logiques ou analogiques traversant le bloc concerné. Ces bruits peuvent être la conséquence des appels de courant nécessaires aux fonctions 47. Ces bruits peuvent induire des variations sur le temps de transmission des signaux et une perte de performances de ces fonctions. Une méthode connue pour réduire cet inconvénient est l'ajout du dispositif de filtrage 45 permettant de réduire les bruits présents sur les bornes d'entrée-sortie. Pour tirer parti de l'espace disponible dans les blocs de remplissage 46, il est connu de placer le dispositif de filtrage dans ces blocs. Cela engendre un autre problème lié à la réduction de la surface des blocs de remplissage 46, en conséquence des avancées technologiques. Les bruits parasites issus des bornes 48 et 49 sont toujours présents mais sont moins filtrés en raison de la réduction de valeur des éléments capacitifs du dispositif de filtrage 45. Etant donné que, dans un tel circuit, les bornes 50, 52 sont des bornes d'alimentation, le transistor MOS FDSOI décrit ci-dessus sera particulièrement bien adapté à être utilisé pour constituer les dispositifs de filtrage 45. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les transistors MOS FDSOI mentionnés ci-dessus ont été représentés et décrits de façon extrêmement succincte et simplifiée. Les diverses variantes et modifications de réalisation usuelles de ces transistors pourront bien entendu être utilisées. De plus, on a décrit le cas particulier de transistors MOS à canal N. L'homme de l'art adaptera sans difficulté la description précédente au cas où les types de conductivité sont inversés en modifiant corrélativement les polarités des tensions appliquées. De plus, la couche enterrée fortement dopée 35 pourra être dopée de type B11258 - 11-GR1-0637 8 N ou P. En outre, bien que l'invention ait été décrite en relation avec des exemples de transistors MOS dits planaires, elle s'applique à d'autres technologies de transistors, par exemple des transistors MOS dits FINEET. REVENDICATIONS1. Condensateur constitué d'un transistor MOS formé dans une couche semiconductrice (20) reposant sur une couche isolante (22), reposant sur un substrat semiconducteur (21), dont la source (S) et le drain (D) sont reliés à un premier noeud (N3) et la grille (G) et le substrat (21) sont reliés à un deuxième noeud (N4). 2. Condensateur selon la revendication 1, dans lequel le transistor est un transistor MOS de type FDSOI. 3. Condensateur selon la revendication 1 ou 2, compre10 nant dans le substrat semiconducteur (21) une couche enterrée fortement dopée (35) sous l'emplacement du transistor. 4. Condensateur selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la couche isolante (22) a une épaisseur de 5 à 20 nm et la couche semiconductrice (20) a une épaisseur de 3 à 10 nm. 15 5. Circuit électronique dans lequel au moins un condensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 est connecté à des rails d'alimentation. 6. Circuit électronique selon la revendication 5, dans lequel le condensateur est formé dans un anneau de blocs 20 d'entrée-sortie (44).