FR 2030125 A1 19701030 FR 7000295 A 19700106 70 00295 1 2030125 La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet des perfectionnements à un dispositif à semi-conducteur à capacitance variable ou analogue, en particulier du type métal-isolant-semi-conducteur (MIS), ainsi que les 5 diverses applications et "utilisation résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, circuits électriques ou électroniques, appareils, équipements et installations qui en sont pourvus. Le type classique de dispositif à semi-conducteur à capacitance 10 variable ou analogue à structure du type métal-isolant-semiconducteur dit "MIS" comprend une couche isolante disposée sur l'une des faces principales opposées d'un substrat de matière semi-conductrice ayant par exemple une conductivité du type H et un film ou une pellicule métallique ou une électrode disposé 15 sur la couche isolante. Quand une tension de courant continu est appliquée à un tel dispositif classique à semi-conducteur à capacitance variable du type MIS , entre le substrat connecté à la masse ou mis à la terre et l'électrode métallique et qu'on le change en grandeur en le faisant passer d'une direction positi-20 ve à une direction négative, la capacitance, mesurée entre le substrat et l'électrode métallique, s'avère décroître progressivement depuis une certaine valeur et.ensuite croître dans des conditionsde basse fréquence. Cependant, dans des conditions de haute fréquence dérivées par division à partir des conditions à 25 basse fréquence, par une fréquence variant de quelques hertz à à 10 Hs, la capacitance mesurée diminue progressivement dans un domaine semblable à celui présenté dans des conditions de basse fréquence, mais ensuite elle n'augmente pas. Ces phénomènes sont représentés par exemple sur les figures 9 et 10 à la page. 275 30 du livre de A.S. G-rove intitulé "Physics and Technology of Semiconductor Devices" , publié en 1967 par John Wiley and Sons, Inc., à New York, Londres et Sydney. Les figures citées 9 et 10 p montrent qu'à une fréquence d'environ 10 = 100 Hz, la structure MIS présente des caractéristiques de capacitance-tension 35 électrique se rapprochant des caractéristiques de haute fréquence indépendamment des caractéristiques de basse fréquence. En d'autres mots, la structure MIS a sa capacitance variable 8AD ORIGINAL 70 00295 2030125 dépendante.ou fonction de la'fréquence à de telles basses fréquences. Ainsi les dispositifs semi-conducteurs à capacitance variable du type MIS ont pu être pratiquement utilisés seulement dans un domaine de capacitance indépendant de la fréquences 5 c'est-à-dire dans un domaine dans lequel une tension électrique peut être appliquée entre 1s substrat à semi-conducteur et l'électrode métallique du dispositif sans capacitance variable entre ceux-ci et sans conditions de haute fréquence conformément à la fréquence appliquée dans dia conditions de basse et de haute 10 fréquence . Des efforts ont également été accomplis pour rendre la capacitance de la structure du type kl,3 indépendante de la fréquence même à des fréquences supérieures a celle indiquée ci-dessus. Il en résulte qu'on a proposé 'une structure MIS améliorée dans 15 laquelle un substrat de matière semi-conductrice, ayant par exempli une conductivité du type N , comporte, disposée sur celui-ci, une région semi-conductrice de conductivité opposée ou du type P avec un film isolant et une électrode métallique disposés de manière semblable à celle précédemment indiquée. Si une tension 20 électrique est appliquée au substrat du type ïï mis en court-circuit avec la région du type P et si on change l'électrode métallique comme dans les dispositifs mentionnés en premier lieu, la capacitance mesurée entre le substrat et l'électrode métallique est variable jusqu'à un ordre de grandeur d'au plus 1 Miz, 25 indépendamment des fréquences appliquées, sa valeur maximale restant toujours petite. Par exemple,-l'article de A.S. Grove et autres, intitulé "Surface Sfxeêts on p-n Junctions : Characteris-tics of Surface Space-Charge Régions under Eon-Equilibrium Conditions" , publié dans l'ouvrage intitulé "Solid-State 30 Electronics", volume 9, pages 783 à 809, de 1966, montre, sur la figure 15 à la page 799, qu'avec un déclencheur périodique ou une électrode métallique ou de blocage s'étendant sur environ sur 1016 microns sur le substrat, la capacitance commence à être dépendante ou fonction de la fréquence de l'ordre de 10 kHz. Cette citation 35 ou référence représente également, sur la figure 13 à la page 797, les résultats de mesures exécutées à une fréquence de 100 Miz avec un déclencheur périodique ou une électrode de blocage BAD ORIGINAL 70 00295 3 2030125 s'étendant sur environ 7 rrrirrons sur le substrat ainsi que ceux obtenus avec une jonction p-n entre le substrat du type If et la région du type P mis en court-circuit, corres-pandant à VT = 0 et à drautres cas. 5 Ainsi, les dispositifs classiques à semi-conducteur à capacitance variable du type MIS ont leurs caractéristiques de capacitance en fonction de la tension électrique dépendantes de la fréquence au-dessus de 100 Miz au plus et par conséquent leurs applications aux équipements de radio-communication tels 10 que des émetteurs et récepteurs de radiodiffusion ont été soumises à certaines limitations. Par conséquent, l'idée a prévalue auparavant que de tels dispositifs à semi-conducteurs sont difficiles à utiliser -pour tous usages et ont donc été à peine considérés jusqu'à présent. 15 En conséquence, c'est -un but général de l'invention de créer un nouveau dispositif perfectionné à semi-conducteur à capaci' ance variable du type MIS ayant une capacitance variable indépendante de la fréquence appliquée à. celui-ci, dans une bande de fréquence s'étendant jusqu'à une fréquence relativement élevée. 20 Un autre but de l'invention est de créer un nouveau disposi tif perfectionné à semi-conducteur à capacitance variable du type MIS ayant une capacitance variable indépendante de la fréquence appliquée à celui-ci dans la bande THF ou des très hautes fréquences, par exemple de l'ordre de 50 à 100 MHz. 25 Encore un autre but de l'invention est de créer un nouveau dispositif perfectionné à semi-conducteur à capacitance variable du type MIS qui soit variable en capacitance indépendamment des fréquences appliquées allant jusqu'aux très hautes fréquences (YHE) et qui possède des caractéristiques telles qu'avec une 30 tension électrique de courant continu appliquée entre le substrat et l'électrode métallique concernée et qu'en faisant varier le dispositif en grandeur dans une direction prédéterminée, on obtienne une capacitance entre ceux-ci qui croît et décroît afin de permettre ainsi au dispositif d'être sélectivement utilisé 35 dans des circuits de rétroaction ou de réaction positive et négative. 70 00295 4 2030125 Un autre "but de l'invention est de créer un nouveau dispositif perfectionné à semi-conducteur à capacitance variable du type MIS , susceptible de changer ou faire varier les capacitances entre plusieurs bornes fixées au dispositif par une seule source de 5 signaux de commande appliqués dans le but de changer ou faire varier les valeurs des éléments à capacitance variable disposés en différentes portions d'emplacement d'un circuit par le réglage d'une source unique de signaux de commande. Encore un autre but de l'invention est de créer des moyens 10 pour- changer ou faire varier les capacitances entre plusieurs bornes fixées au dispositif mais en n'ayant aucune tension électrique appliquée à celui-ci, en réglant une source unique de signaux de commande. l'invention réalise l'objectif précité par la création d'un 15 dispositif semi-conducteur à capacitance variable du type MIS comprenant une première région de matière semi-conductrice ayant un type de conductivité et comportant une paire de faces principales opposées sensiblement planes, une seconde région d'une conductivité du type opposé, disposée sur l'une des faces princi-20 pales de la première région pour former entre celles-ci une jonction P-N se terminant sur l'une des faces principales, un film de matière électriquement isolante disposé à la fois sur ladite face principale mentionnée en dernier lieu de la première région- et sur la surface de la seconde région à l'exception d'une 25 portion prédéterminée de la seconde région, une couche métallique disposée sur le film isolant-pour s'étendre par-dessus la jonction P-ÏT et une paire d'électrodesmétalliques fixées respectivement à la portion prédéterminée de la seconde région et à la face principale opposée de la première région, ainsi que l'applica-30 tion d'une tension électrique entre la première" région et ladite couche métallique pour former, sur ladite face principale citée en dernier lieu de la première région, une couche d'inversion dans laquelle les porteurs de charge majoritaires pour la couche d'inversion sont injectés à' travers la seconde région, ledit 35 dispositif étant caractérisé en ce que la seconde région est réalisée sous la forme d'un peigne ou analogue. 70 00295 5 2030125 La couche métallique peut de préférence couvrir plusieurs dents du peigne à travers le film isolant. La couche métallique peut être divisée avantageusement en plusieurs parties électriquement isolées les unes des autres et 5 couvrant différents groupes de dents du peigne à travers le film isolant. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts., caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre , 10 en se reportant aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemples illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif semi-conducteur à capacitance variable du type MIS , T 15 construit conformément aux principes de la technique antérieure; - la figure 2 est un graphique représentant les caractéristiques de capacitance en fonction de la tension électrique du dispositif représenté sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un autre 20 dispositif semi-conducteur à capacitance variable du type MIS à structure classique, représenté dans une certaine phase ou étape du processus opératoire de fabrication; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 3» mais montrant le dispositif selon la figure 3 après avoir été. 25 complété et fini de fabrication ou pour être fabriqué; - la figure 5 est une vue en plan d'un dispositif à semiconducteur à capacitance variable du type MIS , construit conformément aux principes de l'invention, avec des parties arrachées; 30 . - la figure 6 est une vue en coupe effectuée suivant la ligne VI-71 de la figure 5 et représentant également une connexion électrique pour le dispositif P s avec des parties arrachées; - la figure 7 est un schéma de connexions ou de câblage représentant un circuit équivalent au dispositif, tel que celui 35 représenté sur la figure 4; - la figure 8 est un schéma de connexions ou de câblage représentant un circuit équivalent au dispositif représenté sur 70 00295 6 2030125 les figures 5 et 6; - la figure 9 est un graphique représentant les caractéristiques de capacitance en fonction de la tension électrique du dispositif illustré par les figures 5 et 6; 5 - la figure 10 est un graphique semblable à celui représenté sur la figure 3, l'une des deux bornes, entre lesquelles une tension électrique de courant continu est appliquée, étant différente de celle représentéesur la figure 9; - la figure 11 est une vue fragmentaire en coupe représentant 10 une modification ou variante de 1'invention avec une connexion électrique pour celle-ci; et - la figure 12 est une vue fragmentaire en plan d'un dispositif mettant en oeuvre les principes de l'invention illustrés par la figure 11. 15 En se reportant maintenant aux dessins et en particulier à la figure 1, on voit qu'un agencement, représenté sur celle-ci, comprend un substrat ou analogue 10 en toute matière semi-conductrice appropriée d'un type de conductivité, telle que le silicium du type F ou le germanium contenant une impureté du 20 type N , par exemple du phosphore, de l'arsenic, un composé III - Y ou un composé II - VI et un film isolant 12 disposé sur l'une des faces principales opposées du substrat 10. Le film isolant 12 peut-être en toute matière électriquement isolante appropriée et est de préférence constitué par de la silice ou du 25 dioxyde de silicium, du nitrure de silicium ou analogue. Sur le film isolant 12 est disposée une électrode ou couche 14 en tout métal approprié tel que l'aluminium ou analogue. Ensuite, deux conducteurs électriques 16 et 18 sont électriquement connectés respectivement à l'autre face du s^^bstrat 10 et à l'électrode 30 métallique 16. Le conducteur 16 étant connecté à la masse ou mis à la terre, si une tension électrique de courant continu, variant en grandeur, est appliquée entre les conducteurs 1-6 et 18, alors la capacitance, entre l'électrode métallique 14 et celle des 35 faces du substrat 10 qui est éloignée de l'électrode, varie comme le montre la figure 2, dans laquelle l'axe des abscisses représente la tension électrique» exprimée en volts, appliquée 70 00295 7 2030125 entre les conducteurs 16 et 18 et l'axe des ordonnées représente la valeur relative de la capacitance en supposant que la valeur maximale de la capacitance, entre les conducteurs 16 et 18, est égale à l'unité, de sorte que l'axe des abscisses représente le 5 rapport de la capacitance actuelle à la capacitance maximale. Afin de mesurer la capacitance telle que définie ci-dessus, la tension électrique de courant continu peut être appliquée entre les conducteurs 16 et 18 par l'intermédiaire d'une inductance (non représentée) connectée au conducteur 18 et- la capacitance, 10 connectée en série à un condensateur de blocage ou d'arrêt de grandeur ou valeur connue (non représenté), sur le conducteur 18 est mesurée par un procédé à courant alternatif, comme cela est bien connu dans la technique. Sur la figure 2, la courbe "a" représente les caractéristiques 15 de capacitance en fonction de la tension électrique dans des conditions de haute fréquence. Cependant, dans des conditions .e basse fréquence, divisées à partir de l'état à haute fréque:iue par une fréquence variant de quelques hertz à 10 Hz, une telle caractéristique varie ou évolue comme cela est représenté par la 20 courbe "b" sur la figure 2. Par conséquent, afin d'utiliser le dispositif semi-conducteur de la figure 1 pour des usages pratiques, on le fera fonctionner dans un domaine de tension électrique dans lequel la capacitance varie indépendamment de la fréquence impliquée, c'est-à-dire, sur la portion de courbe sur 25 laquelle la courbe "a" coïncide ou est en superposition avec la courbe "b" comme cela est représenté par la portion de courbe "c" sur la figure 2. Comme cela a été indiqué précédemment, la caractéristique de capacitance en fonction de la tension électrique de dispositifs 30 semi-conducteurs, tels que celui représenté sur la figure 1, est également dépendante de la fréquence aux fréquences plus élevées et divers efforts ont été. faits pour accroître cette fréquence en dessous de laquelle une variation de capacitance ne dépend pas de la fréquence, ce qui a conduit au développement.ou à la mise 35 au point de dispositifs semi-conducteurs à capacitance variable du type MIS , tels que représentés sur les figures 3 et 4, dans lesquelles les mêmes chiffres de référence- désignent des composants 70 00295 2030125 identiques ou correspondant à ceux représentés sur la figure. 1 . Sur 1a- figure 3, dans laquelle le dispositif est représenté à un certain stade du procédé de fabrication, le substrat 10, composé par exemple- de silicium du type ¥ , comprend une paire 5 de faces principales opposées polies chimiquement de façon à être sensiblement planes et nettoyées ou dégraissées en ayant un film 12 de silice ou de dLoxyde de silicium appliqué sur l'une des faces principales, dans ce cas la face supérieure, telle que vue sur la figure 3» du substrat 10, par exemple en chauffant le substrat 10 dans un four électrique ayant une atmosphère oxydante. Si on le désire, le film.12 peut être en toute matière électriquement isolante appropriée autre que la silice ou l'oxyde de silicium. Ensuite,les procédés d'attaque ou de gravure photolithographiques et chimiques sont utilisés pour réaliser un orifice 20- de toute 15 forme désirée dans une portion prédéterminée du film isolant 12. Ensuite, une impureté du type P , par exemple du bore, est diffusée dans une portion de surface prédéterminée du substrat 10 à travers l'orifice 20 pour y créer une région 22 du type P avec une jonction P-N 24 réalisée entre la région 22 du type P et 20 le substrat ou la région 10 du type N . Après la formation de la région 22 du type P dans le substrat 10, tout le film 12 de silice ou de dioxyde de silicium est éliminé du substrat par tous moyens appropriés, puis le substrat 10 est de nouveau chauffé dans une atmosphère oxydante pour déposer un 25 film isolant propre ou pur 12' de silice ou de dioxyde dé silicium (voir figure 4) seulement sur la surface supérieure du substrat 10. le procédé de formation de l'orifice 20 dans le film isolant 12 est répété pour constituer un orifice 20' au même emplacement que l'orifice précédent 20, c'est-à-dire dans la 30 portion située directement au-dessus de la région 22 du type P du film isolant 12'. Ensuite, une matière métallique appropriée quelconque, telle que l'aluminium, est déposée sous vide sur la surface du film isolant 12' comprenant l'orifice 20', puis la. portion indésirable de la couche d'aluminium déposée est enlevée 35 par les procédés d'attaque, de décapage ou de gravure photolithographiques et chimiques, connus dans la technique,, pour former une électrode métallique 26 dans l'orifice .20' et une électrode 70 00295 9 2030125 ou couche métallique 16 dans une zone prédéterminée de la surface du film isolant 12'. Il est à noter que la couche métallique 16 s'étend sur au moins une portion de la jonction P-ÏF 24 à travers le film isolant 12'. De cette manière, un élément semi-conducteur 5 à capacitance variable,du type métal. -isolant-semi-conducteur dit MIS, a été constitué comme se composant de la couche métallique 16, du film isolant 12' de silice ou droxyde de silicium et de la région semi-conductrice 10. Ensuite, une plaque de" base 28, en toute matière électrique-10 ment isolante appropriée ayant un coefficient de dilatation thermique voisin de celui de la matière semi-conductrice pour le substrat 10, par exemple du Kovar (marque déposée), du molybdène ou analogue, est déposée de façon à être en contact ohmique avec celle des faces du substrat 10 qui est éloignée du film isolant 15 12'. Un tel agencement peut être réalisé commodément par exemple en dopant fortement cette face, recevant le contact ou dépôt, du substrat 10, avec une impureté du type N et en appliquant une couche de soudure, de brasure ou de métal d'apport analogue, telle que de l'or, à cette surface, recevant le dépôt ou mise en contact, 20 de la plaque 28. Afin de compléter ou d'achever le dispositif semi-conducteur à capacitance variable du type MIS , des conducteurs électriques 16, 18 et 30 sont fixés respectivement à la plaque de base 28, à la couche métallique 16 et à l'électrode 26, le conducteur 16 étant connecté au conducteur 30. la connexion du 25 conducteur 16 avec le conducteur 30 réalise ou provoque la mise en court-circuit de la région 22 du type P avec le substrat 10 du type E . Dans le même but, celle des faces du substrat 10, qui est éloignée de la plaque de base 28, peut être fortement dopée avec une impureté du type N pour former une région du 30 type N+ servant à mettre en court-circuit la région 22 du type P avec le substrat ou la région 10, bien que la région du type H+ ne soit pas représentée. l'agencement, tel que représenté sur la figure 4» s'est avéré posséder une fréquence critique d'au plus 100 Mîz en dessous de 35 laquelle, sa caractéristique de capacitance en fonction de la tension électrique suit la courbe "b" telle que représentée sur la figure 2 et au-dessus de laquelle, la caractéristique est représentée 70 00295 10 2030125 par la courbe "a" telle que représentée sur la même figure. Ainsi, on est parvenu à la conclusion que des dispositifs semi-conducteurs à capacitance variable du type MIS , ayant une structure telle que représentée sur la "figure 4, ont été difficiles à utiliser dans 5 une grande variété d'équipements de radiocommunication. En conséquence, jusqu'à présent, de tels dispositifs semi-conducteurs n'ont pas été considérés par les experts ou techniciens spécialiste l'invention envisage d'accroître la fréquence critique, venant juste d'être indiquée, pour l'amener à une valeur plus élevée et 10 en particulier à une valeiir comprise entre 50et 100 MHz. les figures 5 et 6 représentent un dispositif semi-conducteur à capacitance variable du type MIS y construit conformément aux principes de l'invention, l'agencement représenté est semblable à celui représenté sur la figure 43 à l'exception de la configura-15 tion de la région 22 du type P . Par conséquent, les mêmes chiffres de référence ont été employés pour identifier des composants identiques ou correspondant à ceux représentés sur la figure 4 et seules les différences entre ceux-ci seront maintenant décrites. On comprendra aussi facilement qu'en raison de la 20 similitude des structures, le système, représenté sur les figures 5 et 6, peut être construit d'une manière semblable à celle décrite brièvement ci-dessus en corrélation avec les figures 3 et 4. Comme cela est représenté au mieux sur la figure 5, la région 22 du type P se présente sous la forme d'un peigne ou analogue 25 comprenant un nombre relativement grand de dents 32, par- exemple plusieurs dizaines de dents, l'électrode de commande 26 pour la région 22 du type P est représentée sur les figures 5 et 6 comme étant attachée à la dent extrême la plus à gauche 32 du peigne, telle que vue sur la figure 5> laquelle est en particulier 30 de largeur plus grande que les dents restantes. 'Si on le désire, l'électrode de commande peut être attachée à une dent 32 choisie parmi.les dents du peigne. En variante, plusieurs telles électrodes peuvent être attachées respectivement à des dents choisies parmi les dents du peigne avec des résultats satisfaisants. 35 De préférence, les deux dents extrêmes 32 du peigne peuvent être de largeur plus grande que les dents intermédiaires, le peigne est représenté sur la figure 5 comme comprenant les dents 70 00295 h 2030125 intermédiaires sensiblement égales.les unes aux autres en largeur "e" et ayant un espacement ou écartement commun "d" entre les dents. Si on le désire, le peigne peut comprendre des dents différant les unes des autres en largeur et/ou en espacement. On a constaté 5 que plus lrespacement "d" entre les dents 32 était petit, plus la fréquence maximale, sous laquelle on peut faire fonctionner le dispositif efficacement, était élevée. la. couche ou électrode métallique 18 est disposée sur le film isolant 12' déposé sur toute la face principale du substrat 10 10 à l'exception de la portion de celui-ci sur laquelle a été déposée ou appliquée l'électrode de commande 26. lfélectrode 16 recouvre ou chevauche une portion substantielle de la jonction P-ÏT 24 réalisée entre le substrat 10 du type. N et la région 22 du type P en forme de peigne et s'étend, de préférence sur 15 toute la portion de dents intermédiaires 32 de la région 22 du type P . l'agencement, tel que représenté sur les figures. 5 et s'est avéré présenter une caractéristique de capacitance en fonction de la tension électrique suivant la courbe "b" plutôt que la courbe 20 "a" représentée sur la figure 2 et cela même dans les conditions de haute fréquence. Ceci résulte du mécanisme suivant, quoique l'invention ne soit pas limitée à celui-ci. Dans lë cas où taie tension électrique de courant continu est appliquée entre les électrodes 16 et 18, de telle façon que l'électrode 18 soit néga-25 tive par rapport à l'électrode 16 connectée à la masse ou mise à la terre, pour inverser ainsi le type de conductivité superficielle ou de surface du substrat ou de la région 10 du type Ni la caractéristique de capacitance en fonction de la tension électrique suit la courbe "b" de la figure 2 pourvu que le nombre des 30 porteurs de charge majoritaires dans, la couche d'inversion augmente ou diminue'conformément à une fréquence de mesure. Par ailleurs, ou autrement, une telle caractéristique suit la courbe "a" telle que représentée sur la figure 2. Dans l'agencement classique, tel que représenté sur la. figure 35 4» les porteurs de charge majoritaires, définis par rapport à la couche d'inversion., soit dans ce cas les lacunes, sont injectés depuis la région 22 du type P jusque dans la couche d'inversion 70 00295. 12 2030125 pour permettre à leur nombre de suivre quelque peu la fréquence de mesure plus élevée. Cependant, plus la distance, entre la portion de la couche d'inversion formée sur la surface de la région du type U qui est située en dessous de la couche 5 métallique Î8 et la jonction P-ST associée 24» est grande, moins le nombre de porteurs de charge majoritaires, injectés depuis la région 22 du type P jusque dans la couche d'inversion, est grand et suit la fréquence de mesure. Il en résulte que la fréquence maximale,jusqu'à laquelle pourrait suivre le nombre de porteurs 10 de charge majoritaires, est de l'ordre d'au plus tOO KHz. Afin d'augmenter cette fréquence maximale, la région 22 du type P conforme à l'invention a été réalisée sous la forme d'un peigne, comme cela est représenté au mieux sur la figure 5> tandis que l'espacement entre les dents 32 du peigne a été rendu 15 étroit ou petit pour rendre la largeur de la couche d'inversion» dans la région 10 du type F entre deux dents adjacentes 18, 18 de chaque paire de dents adjacentes du peigne, aussi petite que possible. Cette mesure ou disposition permet au nombre de porteurs charge majoritaires, injectés depuis la région 22 du type P 20 jusque dans la couche d*inversion, de suivre facilement les fréquences, y compris les très hautes fréquences ("VHF). La figure 6 représente également une source de commande variable 34 de courant continu connectée entre les conducteurs 16 et 30 et comportant un condensateur 36 connecté entre ceux-ci 25 dans un but qui sera mis en évidence ci-après. La région 10 du type F étant mise en court-circuit avec la région 22 du type P en rendant la tension électrique aux bornes de la source 34 égale à zéro volt, les porteurs de charge majoritaires ou lacunes peuvent également être injectés depuis la région 30 22 du type P jusque dans la couche d'inversion formée sur la . . surface de la région ou du substrat 10 du type N . Dans ces "circonstances, l'application d'une tensioné^ectrique négative relativement élevée à la couche métallique 14 permet aux porteurs de charge majoritaires d'être injectés depuis la région du type P 35 jusque dans la couche d'inversion en réponse à cette tension électrique négative, même dans le cas où une tension électrique inverse, inférieure à une valeur prédéterminée, est appliquée 70 00295 13 2030125 respectivement en travers de la région 10 du type K et de la région 22 du type P . En d'autres mots, tant que la région 22 du type P n'a pas un potentiel inférieur à celui de la couche d'inversion, les porteurs de charge majoritaires.peuvent être 5 injectés depuis la région 22 du type P jusque dans la couche d'inversion. A titre d'exemple» des dispositifs semi-conducteurs, tels que représentés sur la figure 5, ont été produits et contenaient le substrat 10 en silicium du type K ayant une résistivité de 10 25 ohms par centimètre et la région du type P sous la forme d'un peigne comportant 40 dents 32 ayant une largeur "e" de 20 microns et espacées les unes des autres par un intervalle d'écartement'"d" de 40 microns, comme cela est indiqué sur la figure 5. 15 le substrat étant mis à la terre ou connecté à la masse, on changea ou fit varier la valeur du potentiel sur la couche métallique pour mesurer les capacitances respectivement entre les conducteurs 16 et 18 et entre les conducteurs 16 et 30 à différentes fréquences égales respectivement à 1 , 10 et 100 kHz et à 20 1, 2 et 50 MHz avec une tension électrique alternative de 10 mV. Le résultat de la mesure indiquait que la caractéristique résultante ne dépendait pas d'une façon appréciable de la fréquence„ Ceci signifie que la caractéristique suivait la courbe '.'b" telle que représentée sur la figure 2. En supposant également que 25 la capacitance maximale entre les conducteurs 16 et 18 avait 'une valeur égale à l'unité, sa valeur minimale était de 0,5- Avec des dispositifs similaires ayant une largeur de dent "_e" de 10 microns et un espacement "d" de 25 microns, ceux-ci présentaient des caractéristiques restant sensiblement invariables» 30 même à des fréquences plus élevées atteignant 100 MHz. En se reportant maintenant à la figure 7» il y est représenté un circuit électrique équivalent à l'agencement du système classique tel que représenté sur la figure 4= Le circuit équivalent comprend un condensateur ouunecapacitance"C^ réalisé par la région 35 10 du type ¥ et un condensateur ou une capacitance Cp réalisé entre la région 22 du type P et la couche métallique 14, les deux condensateurs étant connectés à un côté du conducteur 18. Les 70 00295 14 2030125 autres côtés des condensateurs C^ et Çp sont connectés respectivement aux bornes d'un redresseur RO formé par la jonction P-U 24 et aussi respectivement aux.conducteurs 16 et JO. Le. condensateur Cg. varie fortement en valeur en réponse à la tension élec-5 trique appliquée, tandis que le condensateur Cp varie beaucoup moins en réponse à la tension parce que la région du type P est constituée par une matière semi-conductrice fortement dopée. La figure 8, dans laquelle les mêmes caractères de référence désignent des composants identiques à ceux représentés sur la 10 figure 7, représente un circuit électrique équivalent à l'agencement tel qu'illustré par les figures 5 et 6. On voit que le condensateur 36 et la source de commande 34 sont connectés entre les conducteurs 16 et 18. A d'autres égards, le circuit est identique à celui représenté sur la figure 7. 15 Le condensateur 36, représenté sur la figure 6 ou 8, devra avoir une capacitance élevée pour la raison suivante : on suppose que le condensateur 36 possède une capacitance inférieure à la capacitance Cp . Alors une tension électrique aux bornes de la jonction P-N est soumise à une variation due à une portion de la 20 tension électrique alternative appliquée aux bornes de la jonction P-ïï" 22 dans un circuit comprenant une combinaison en parallèle d'une capacitance Cp^ (non représentée sur la figure 8) fournie par la jonction P-N 24 et d'un condensateur 36 et ayant la capacitance Cp connectée en série à cette combinaison en parallèle 25 et à la fréquence particulière de courant alternatif appliquée à la couche métallique 24. Afin de rendre minimale cette variation de tension électrique aux bornes de la jonction P-ïï" 24, il est nécessaire d'utiliser le condensateur 36 ayant une capacitance élevée pour diminuer son impédance. 30 Dans l'agencement représenté sur les figures 5 et 6, la capacitance entre les conducteurs 16 et 18 ou entre le substrat 10 et la couche métallique 14 (qui est constituée principalement par la capacitance C-^ ) varie en réponse à une tension électrique de commande établie entre les conducteurs 16 et.30 par la source 35 34. Ceci signifie que l'agencement constitue un dispositif à capacitance variable comprenant une borne de capacitance et une autre borne séparée, ou écartée de celle-ci pour contrôler la 70 00295 15 2030125 capacitance» pour les raisons qui seront indiquées ci-après. Il est rappelé qu'avec le conducteur 16 connecté à la masse ou mis à la terre et une tension électrique négative appliquée au conducteur 18, la couche d'inversion est formée sur la portion 5 qui est en contact avec la couche métallique 14 de la région 10 du type N . Si un accroissement ou une diminution dans le nombre des porteurs de charge majoritaires, soit dans ce cas des lacunes dans la couche d'inversion, suit la fréquence de mesure , la capacitance de la couche d'inversion diminuera. Ces lacunes sont 10 injectées dans la couche d'inversion à travers la région 22 du type P à une vitesse ou à un taux ou débit dépendant ou fonction du- potentiel de la région du type P relativement à la couche d'inversion. Comme la région 24 du type P est davantage polarisée inversement, le nombre de lacunes injectées depuis la région 22 du 15 type P jusque dans la couche d'inversion décroît. Pour injecter suffisamment de lacunes depuis la région 22 du type P jusque dans la couche d'inversion formée dans la région 10 du type F , il est nécessaire de rendre la région du type P égale en potentiel à la couche d'inversion. En outre, si la tension élec-20 trique de commande respectivement en travers de la région 22 du type P et de la région 10 du type ¥ est réglée de façon à rendre les deux-potentiels sensiblement égaux l'un à l'autre, alors la capacitance entre les conducteurs 16 et 18 est soumise à une grande variation. 25 le système, tel que représenté sur les figures 5 et 6, présente la caractéristique de capacitance en fonction de la tension électrique telle que représentée sur. les figures 9 et 10. Sur la figure 9, l'axe des abscisses'représente la tension électrique, exprimée en volts, appliquée entre les conducteurs 16 30 et 18 représentés sur la figure 8 ou 6 avec le conducteur 16 connecté à la masse ou mis à la terre et l'axe des ordonnées représente le rapport de la capacitance entre les conducteurs 16 et 18 à la capacitance maximale entre ceux-ci, supposée égale à l'unité, le paramètre étant la tension électrique en volts aux 35 bornes de la source de commande 34. la figure 10 est différente de la figure 9 seulement en ce que, sur la figure 10, les conducteurs 30 et 18 comportent une tension électrique appliquée entre 70 00295 16 2030125 ceux-ci et une capacitance mesurée entre ceux-ci. On voit d'après la figure 10 que l'agencement peut être facilement mis en service ou être utilisable en faisant varier la tension électrique de commande, une tension électrique nulle étant 5 établie entre les bornes de capacitance représentées par les conducteurs 30 et 18. Il est à noter que la caractéristique de capacitance en fonction de la tension électrique, telle'que représentée sur les figures 9 et 10, reste sensiblement inchangée dans un domaine de fréquence s'étendant de 1 kHz à 50 MHz, 10 pendant que le substrat 10 a sa température absolue maintenue à 300°K. La figûre 11 représente un agencement sensiblement semblable à celui représenté sur les figures 5 et 6, excepté que plusieurs couches ou électrodes métalliques 16a, b et ç'sont disposées, 15 en étant électriquement .isolées, sur le film isolant 12' et ont les conducteurs respectifs 18a, b et ç fixés à celles-ci. En conséquence, les mêmes chiffres de référence désignent des composants identiques ou correspondant à ceux représentés sur la figure 6 et sa structure n'a pas besoin d'être décrite davantage. 20 L'agencement selon la figure 11 représente un dispositif semi-conducteur à capacitance variable du type MIS à couplages ou combinaisons multiples ou analogues. Si une tension électrique, appliquée entre la région 22 du type P et la région 10 du type H par la source de commande 34, varie, alors les capacitances 25 respectives entre la région 10 du type F et les couches métalliques 14a, b et c ou entre le conducteur 16 et les conducteurs 18a, b et ç sont simultanément changées en réponse à la variation de la tension électrique de commande. Similairement, la variation de la tension électrique aux bornes de la source de commande 34 30 provoque des variations simultanées dans les capacitances respectives entre la région 22 du type P ou le conducteur 30 et les couches métalliques 14a, b et ç ou les conducteurs 18a, b et ç_. De telles variations dans les capacitances seront facilement comprises au moyen de la représentation selon les figures 9 .et 10. 35 Les tensions électriques, entre la région 22 du type .P et les couches métalliques 14a, b et c étant maintenues à une valeur nulle, le réglage de la tension électrique aux bornes de la source 70 00295 17 2030125 de commande 34 permet aux capacitances entre lesdites région et couches d'être simultanément changées comme dans l'agencement représenté sur les figures 5 et 6. La figure 12 représente une modification de l'agencement illus-5 tré par la figure 11, dans laquelle plusieurs couches métalliques 14a, h ou ç s'étendent respectivement sur un groupe différent parmi les groupes de dents 18 formant un peigne unique pour la région 22 du type P. Par exemple, la couche métallique 14b s'étend sur deux dents intermédiaires 18 et auss-i sur une portion de la 10 dent extrême 18 plus large que les dents intermédiaires à travers un film isolant 12' commun aux dents formant un groupe de dents du peigne; A drautres égards, ce système est sensiblement identique à celui représenté sur la figure 11 et les mêmes chiffres et caractères de référence ont été employés pour identifier ou 15 repérer les composants correspondant à ceux représentés sur la figure 11. Par l'exposé précédent, on se rendra compte que les buts de l'invention ont été atteints par la création de structures du type MIS comprenant le substrat semi-conducteur. La capacitance 20 d'une telle structure dépend de l'épaisseur et de la constante diélectrique du film isolant 12' et de la surface de l'électrode de capacitance associée. Le même, le domaine, dans lequel la capacitance est variable, dépend de la concentration en impureté du substrat 10 ainsi que de l'épaisseur et de la constante di-25 électrique du film isolant 12'. Bien que l'invention ait été représentée et décrite en se référant à quelques modes de réalisation préférés de celle-ci» il doit être entendu que lron peut avoir recours à divers changements et modifications sans s'écarter de l'esprit et du cadre de 30 l'invention. Par exemple, une technique sélective de croissance épitaxiale et d'alliage peut être utilisée pour former, dans un substrat semi-conducteur d'un type de conductivité, une région semi-conductrice du type de conductivité opposé. De même, le film isolant peut être déposé sur le substrat par l'intermédiaire 35 d'une croissance ou d'un développement en phase gazeuse ou d'une évaporation sous vide. En outre, si on le désire, les régions semi-conductrice ^peuvent présenter le type' de conductivité inverse 70 00295 18 2030125 de celui représenté. Par ailleurs, la technique épitaxiale ou de diffusion ou analogue peut être utilisée pour former une couche fortement dopée sur celle des faces du substrat qui est éloignée du film 5 isolant pour décroître l'épaisseur de la portion à faible concentration en impureté du substrat lui-même, de façon à créer ainsi un dispositif susceptible de fonctionner efficacement dans la bande des très hautes fréquences. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes 10 de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de 1'invention. 70 00295 19 203Q125 REÏEIDICATIOIS 1.- Dispositif semi-conducteur à. capacitance variable du type métal-isolant-semi-conducteur,caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison : une première région de matière semi-conductrice ayant un type de conductivité et comprenant une paire de 5 faces principales opposées sensiblement planes, une seconde région à conductivité du type opposé sous la forme d'un peigne ou analogue disposé sur l'une desdites faces principales de ladite première région pour former entre celles-ci.une jonction P-ÏT se terminant sur ladite face principale citée en dernier lieu,- un 10 film de matière électriquement isolante disposé à la fois sur ladite face principale de ladite première région et sur la surface de ladite seconde région àl'exception d'une portion prédéterminée de ladite seconde région, une couche métallique disposée sur ledit film isolant pour s'étendre sur ladite jonction P-BT et une paire 15 d'électrodes métalliques attachées respectivement à ladite portion prédéterminée de ladite seconde région et à ladite face principale opposée de ladite première région, une tension électrique étant appliquée entre ladite première région et ladite couche métallique pour former, sur ladite face principale de ladite première région, 20 une couche d'inversion dans laquelle les porteurs de charge majoritaires pour ladite couche d'inversion sont injectés à travers ladite seconde région en forme de peigne. 2.- Dispositif selon la.revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique précitée s'étend sur plusieurs portions 25 de dents de la seconde région précitée en forme de peigne à travers le film isolant précité. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une source électrique connectée entre les électrodes précitées sur les première et seconde régions 30 précitées pour contrôler ou régler la capacitance dudit dispositif. 4.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une source électrique connectée entre les électrodes précitées sur les première et seconde régions 70 00295 20 2030125 précitées pour contrôler ou régler la capacitance dudit dispositif et au moins un condensateur du analogue connecté aux bornes de ladite source. 5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la couche métallique précitée est divisée en plusieurs portions électriquement isolées les unes des autres et comportant des électrodes métalliques respectives fixées à celles-ci. 6r- Dispositif selon la revendication 5S caractérisé par une 10 source électrique.de commande connectée entre les électrodes précitées sur les première et seconde -régions précitées, pour être réglable afin d'effectuer des variations simultanées dans les capacitances entre l'une, choisie, des première et seconde régions " précitées et les diverses portions précitées-de la couche métalli-15 que précitée. ": 7.- Dispositif selon la revendication 5» caractérisé en ce que les portions de la couche métallique précitée s'étendent sur différents groupes dé dents du peigne précité à travers le film isolant précité.