FR2991811A1 - Diode a avalanche ajustable en circuit integre - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une diode à avalanche comprenant, entre deux régions fortement dopées de types de conductivité opposés (5, 6) disposées à la surface d'une région semiconductrice , une région faiblement dopée (7), la longueur L de la région faiblement dopée entre les régions fortement dopées étant de l'ordre de 50 à 200 nm.

Description

B11774 - 12GR1-0195FR01 1 DIODE À AVALANCHE AJUSTABLE EN CIRCUIT INTÉGRÉ Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des diodes à avalanche utilisées notamment comme diodes de protection dans les circuits intégrés.

Exposé de l'art antérieur L'un des moyens courants pour obtenir une tension de référence ou une tension de claquage déterminée dans un circuit intégré consiste à utiliser une jonction PN en inverse. La tension de claquage ou tension d'avalanche est alors essentiel- lement fixée par le niveau de dopage de la région la moins dopée. Pour la jonction PN, et notamment pour la région la moins dopée, on souhaite utiliser une région ayant un niveau de dopage existant dans la technologie de fabrication du circuit intégré dans lequel cette jonction PN doit être insérée, afin de ne pas avoir à utiliser une étape technologique spécifique pour fabriquer la diode à avalanche. Il n'est donc pas toujours possible d'obtenir directement la tension de claquage recherchée. Le même problème se pose a fortiori quand on veut réaliser plusieurs diodes à avalanche dans un circuit intégré, ces diodes à avalanche ayant des tensions de claquage distinctes et déterminées. Le nombre de tensions de claquage que l'on peut obtenir est assez limité et ces tensions sont prédéterminées par B11774 - 12GR1-0195FR01 2 les niveaux de dopage existant dans les diverses briques de fabrication du circuit intégré. Ainsi, il existe un besoin, notamment dans le domaine des circuits intégrés, de diodes à avalanche ayant des tensions 5 d'avalanche ajustables sans que cela nécessite d'utiliser des niveaux de dopage spécifiques ou des structures complexes. Résumé Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit une diode à avalanche comprenant, entre deux régions 10 fortement dopées de types de conductivité opposés disposées à la surface d'une région semiconductrice, une région faiblement dopée, la longueur L de la région faiblement dopée entre les régions fortement dopées étant de l'ordre de 50 à 200 nia. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 15 la région faiblement dopée a un niveau de dopage compris entre 1014 et 1016 atomes par cm3. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un circuit intégré comprenant plusieurs diodes à avalanche telles que ci-dessus de longueurs L distinctes. 20 Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé d'ajustement de la tension de claquage d'une diode à avalanche du type ci-dessus, consistant à sélectionner par masquage la distance entre les deux régions fortement dopées. 25 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 en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 30 la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une diode à avalanche ajustable selon un mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 2 représente diverses caractéristiques d'avalanche obtenues avec des diodes du type de celle de la 35 figure 1.

B11774 - 12GR1-0195FR01 3 Comme cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, la figure 1 n'est pas tracée à l'échelle. Description détaillée La figure 1 représente une diode à avalanche compre5 nant, dans une région d'un substrat semiconducteur 1 délimitée de préférence par un anneau isolant 3, des régions fortement dopées de type N 5 et de type P 6 séparées par une portion 7 du substrat. Les contacts de cathode K et d'anode A sur les régions 5 et 6 de la diode sont pris par tout moyen classique, par 10 exemple par l'intermédiaire de régions de siliciure métallique 8 et 9. On désigne par L la longueur de la région faiblement dopée 7 entre les limites en regard des régions fortement dopées 5 et 6.

15 Les inventeurs ont noté que, quand la longueur L devient inférieure à environ 250 nm, la diode a une tension de claquage qui dépend essentiellement de la longueur L et non plus essentiellement du niveau de dopage de la région la moins dopée (le substrat).

20 Les courbes 11 à 15 de la figure 2 représentent des caractéristiques de courant en fonction de la tension en inverse pour une telle diode dans le cas où le dopage du substrat est de l'ordre de 1015 at./cm3. Pour des valeurs de la longueur L respectivement de 0,12, 0,14, 0,16, 0,18 et 0,20 pin, la tension 25 de claquage varie entre environ 6 et environ 9 volts. On note que le coude d'avalanche est nettement marqué et que les caractéristiques courant-tension deviennent sensiblement verticales dès que le courant dans la diode dépasse une valeur comprise entre 10-7 et 10-9 ampères. En d'autres termes, la diode à 30 avalanche présente de très faibles fuites de courant en inverse en dessous du seuil d'avalanche. Par contre, si le substrat est plus fortement dopé, par exemple si on utilise comme substrat P 1 un caisson tel que couramment utilisé dans les circuits intégrés, ayant un niveau 35 de dopage de l'ordre de 1017 à 1018 at./cm3, on obtiendra le B11774 - 12GR1-0195FR01 4 même type de caractéristiques mais avec un coude beaucoup plus arrondi, comme cela est indiqué par la courbe 21 pour une longueur L de 0,16 pin. Ainsi, si on veut réaliser une diode à avalanche qui 5 fuit peu en inverse, il est souhaitable d'utiliser un substrat faiblement dopé, de préférence dont le niveau de dopage est compris entre 1014 et 1016 at./cm3. On notera que l'ajustement de la tension de claquage d'une diode telle que décrite ci-dessus est particulièrement 10 simple à obtenir. Cet ajustement résulte, non pas d'opérations technologiques de diffusion et d'implantation visant à obtenir des niveaux de dopage spécifiques, mais uniquement de la forme du ou des masques utilisés pour former les diverses régions et notamment les régions 5 et 6 de la figure 1 à une distance L 15 choisie l'une de l'autre. C'est en fonction de la valeur de cette distance L que l'on obtiendra des tensions de claquage différentes. Bien que l'on ait décrit ici des régions N+ et P+ séparées par une région de substrat faiblement dopée de type P, 20 cette région de substrat pourrait être faiblement dopée de type N.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1. Diode à avalanche comprenant, entre deux régions fortement dopées de types de conductivité opposés (5, 6) disposées à la surface d'une région semiconductrice, une région faiblement dopée (7), la longueur L de la région faiblement dopée entre les régions fortement dopées étant de l'ordre de 50 à 200 nm.
2. 2. Diode à avalanche selon la revendication 1, dans laquelle la région faiblement dopée (7) a un niveau de dopage compris entre 1014 et 1016 atomes par cm3.
3. 3. Circuit intégré comprenant plusieurs diodes à ava- lanche selon la revendication 1 de longueurs L distinctes.
4. 4. Procédé d'ajustement de la tension de claquage d'une diode à avalanche du type de celle de la revendication 1, consistant à sélectionner par masquage la distance entre les 15 deux régions fortement dopées.