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Molecule
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boron
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phosphorus
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DES
(3)
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SEMI
(2)
[10][_]
silicon
(2)
[11][_]
arsenic
(2)
[12][_]
aluminium
(2)
[13][_]
I-I
(1)
[14][_]
antimony
(1)
[15][_]
silicon nitride
(1)
[16][_]
Gene Or Protein
(7/ 15)
[17][_]
Cou
(4)
[18][_]
Etre
(3)
[19][_]
Tre
(3)
[20][_]
Pai
(2)
[21][_]
Trou
(1)
[22][_]
Eln
(1)
[23][_]
Pln
(1)
[24][_]
Physical
(6/ 6)
[25][_]
2 g
(1)
[26][_]
4 N
(1)
[27][_]
2 N
(1)
[28][_]
2 K
(1)
[29][_]
2 percent
(1)
[30][_]
21 l
(1)
[31][_]
Generic
(1/ 4)
[32][_]
oxide
(4)
[33][_]
Organism
(1/ 1)
[34][_]
propor
(1)
[35][_]
Disease
(1/ 1)
[36][_]
Tic
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519446A1
Family ID 2082138
Probable Assignee At And T Bell Lab
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CIRCUIT MULTIPLICATEUR ANALOGIQUE REALISE SOUS FORME INTEGREE
MONOLITHIQUE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES CIRCUITS INTEGRES MONOLITHIQUES ANALOGIQUES.
UN CIRCUIT MULTIPLICATEUR ANALOGIQUE COMPREND NOTAMMENT PLUSIEURS
SOURCES DE COURANTS D'ENTREE 11, 12, DES JONCTIONS SEMI-CONDUCTRICES
16, 17, 23, 25 QUI SONT ASSOCIEES EN CIRCUITS SERIE ET QUI PRODUISENT
DES TENSIONS PROPORTIONNELLES AU LOGARITHME DU COURANT D'ENTREE QUI
LES TRAVERSE, ET UNE PAIRE DE TRANSISTORS 36, 37 DE TYPE DE
CONDUCTIVITE OPPOSE, QUI CONVERTISSENT LES TENSIONS PRODUITES PAR LES
JONCTIONS SEMI-CONDUCTRICES EN UN COURANT DE COLLECTEUR PROPORTIONNEL
AU PRODUIT DES COURANTS D'ENTREE.
APPLICATION AUX CIRCUITS DE CALCUL ANALOGIQUE.
Description
_________________________________________________________________
i
Ia presente invention concerne un circuit multipli- cateur analogique
monolithique qu'on peut decrire plus parti- culierement comme etant un
circuit multiplicateur qui com- prend des transistors ayant des types
de conductivite opposes.
Dans l'art anterieur, un circuit multiplicateur analogique a
semiconducteur comprend une chaine de diodes connectees en serie dans
le meme sens, chaque diode condui- sant un courant d'entree qui
provient d'une source parmi plu- sieurs, et produisant une tension de
jonction proportionnelle a un logarithme du courant qui la traverse
Une paire de transistors ayant des types de conductivite opposes
convertis- sent la tension aux bornes de la chaine de diodes en un
cou- rant de sortie dont la valeur est liee aux valeurs des cou- rants
d'entree Pour produire un courant de sortie ayant une valeur
proportionnelle au produit des valeurs des courants d'entree, il est
necessaire d'utiliser des diodes ayant un coefficient exponentiel egal
au double du coefficient exponen- tiel des jonctions base-emetteur des
transistors.
Un probleme apparait lorsqu'on fabrique le circuit multiplicateur de
l'art anterieur sous la forme d'un circuit integre monolithique Dans
un tel circuit, le coefficient exponentiel des diodes est
essentiellement egal au coefficient exponentiel des jonctions
base-emetteur des transistors Du fait que les coefficients
exponentiels des diodes et des tran- sistors sont egaux, le courant de
sortie du circuit multipli- cateur de l'art anterieur est
proportionnel a la racine carree du produit des courants d'entree, au
lieu d'etre proportionnel au produit des courants d'entree, comme on
le desire.
Ce probleme est resolu dans un circuit multiplica- teur analogique
integre sous forme monolithique, qui comporte une connexion en serie,
dans le meme sens, de jonctions semi- conductrices, chaque jonction
semiconductrice etant concue de facon a conduire-un courant d'entree
provenant d'une source parmi plusieurs sources de courant d'entree, et
a produire une tension proportionnelle a un logarithme du courant
d'en- tree qui la traverse Les circuits base-emetteur d'une paire de
transistors ayant des types de conductivite opposes sont branches de
facon a reagir aux tensions produites aux bornes de la connexion et a
les convertir en un courant de collec- teur de sortie proportionnel au
produit des courants d'entree.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va
suivre de modes de realisation et en se referant aux dessins annexes
sur lesquels:
La figure 1 est un schema d'un circuit multiplica- teur; La figure 2
est une courbe caracteristique pour une jonction semiconductrice; La
figure 3 est un schema d'un circuit destine a calculer un multiple
d'un courant d'entree ou un produit ou un rapport de plusieurs
courants d'entree; et La figure 4 est un schema d'un circuit
d'elevation au carre.
Circuits et fonctionnement
On va maintenant considerer la figure 1 qui repre- sente un circuit
multiplicateur analogique simplifie, 10, qui peut avantageusement etre
fabrique sous la forme d'un circuit monolithique Avec une fabrication
et une polarisation appro- priees, ce multiplicateur est capable
d'effectuer une multi- plication analogique de facon tres precise a
des frequences allant jusqu'a la gamme micro-onde, tout en ne
consommant que tres peu de puissance Lorsque le circuit est realise
sous forme de circuit integre monolithique, tous ses composants
fonctionnent a la meme temperature Un procede pour fabriquer ce
circuit sous la forme d'un circuit integre monolithique est decrit
ci-apres sous un autre sous-titre.
Trois sources de courant d'entree 11, 12 et 13 sont representees
symboliquement sur la figure 1 Chacune de ces sources de courant
applique au circuit un courant d'entree analogique de faible valeur
Les trois courants d'entree cir- culent dans des branches de circuit
d'entree separees qui sont mutuefement isolees.
Les sources de courant d'entree 11 et 13 appliquent respectivement des
courants d'entree I et I a deu des a d d e branches de circuit Le
courant d'entree Ia traverse une pai- re de diodes 16 et 17 en
direction d'une source de polarisa- tion 20 ayant un potentiel negatif
Le courant d'entree Id circule par une autre paire de diodes 21 et 22
vers la source de polarisation 20 Chacune des diodes 16, 17, 21 et 22
est une jonction semiconductrice Dans chaque paire, les diodes sont
connectees en serie, dans le meme sens Toutes les dio- des 16, 17, 21
et 22 sont polarisees de facon a fonctionner dans la partie
logarithmique de leur caracteristique.
On va maintenant considerer la figure 2 qui montre un exemple de
courbe caracteristique I-V representant la ca- racteristique d'une
jonction PN au silicon, telle que celle des diodes 16, 17, 21 et 22 On
notera que pour des valeurs de courant faibles, la caracteristique de
transfert de la figure 2 est representee mathematiquement par
l'expression:
V = (KT/q)ln(I/Ia), dans laquelle V est la tension de la jonc- tion
semiconductrice, K est la constante de Boltzman, T est la temperature
en degres Kelvin, q est la charge d'un electron, I est le courant
direct dans la jonction semiconductrice, et
I represente le courant de saturation La valeur de la ten-
Sion produite aux bornes de la jonction est ainsi proportion- nelle au
logarithme de la valeur du courant qui circule dans la jonction.
Dans la configuration de la figure 1, la chaine de diodes 16 et 17
connectees en serie dans le meme sens conduit le courant d'entree Ia
Chacune des jonctions de la chatne produit une tension ayant une
valeur proportionnelle au loga- rithme de la valeur du courant I a La
tension totale produite aux bornes des deux jonctions semiconductrices
est la somme des tensions aux bornes des deux diodes et elle est
propor- tionnelle au double du logarithme de la valeur du courant a De
facon similaire, la tension aux bornes de la chaine de diodes 21 et 22
est proportionnelle au double du logarithme de la valeur du courant I
La source de courant d'entree 12 applique un autre courant d'entree Ib
dans une troisieme branche de circuit d'entree Le courant Ib circule
dans une diode 23 et un cir- cuit emetteur-collecteur d'un transistor
PNP 25, en direction de la source de polarisation 20 la diode 23 et
une jonction base-emetteur du transistor 25 sont connectees en serie
dans le meme sens, pour conduire le courant Ib de la source de courant
d'entree 12 vers la source de polarisation 20, en passant par la diode
23 et le circuit emetteur- collecteur du transistor 25 La diode 23 et
le transistor 25 sont, polari- ses de facon a fonctionner dans la
partie logarithmique de leur caracteristique L'expression mathematique
indiquee precedemment pour la caracteristique de transfert de la jonc-
tion s'applique au fonctionnement de la diode 23 comme de la jonction
base-emetteur du transistor 25 Le beeta du transis- tor est
suffisamment grand pour que son courant de base soit
-10 negligeable, ce qui fait que le courant Ia est isole du cou- rant
Ib-
Des tensions sont generees aux bornes de la diode 23 et de la jonction
base-emetteur du transistor 25 Toute chute de tension produite par la
resistance ohmique dans la jonction base-emetteur est negligeable La
tension aux bornes de la diode 23 est similaire a la tension aux
bornes de cha- cune des diodes 16, 17, 21 et 22 Pour le transistor 25,
le courant qui circule dans le circuit emetteur-collecteur pro- duit
aux bornes de sa jonction base-emetteur une tension ayant une valeur
proportionnelle au logarithme de la valeur de ce courant La totalite
de la tension produite aux bornes de la chaine de jonctions
semiconductrices connectees en se- rie dans le meme sens, comprenant
la diode 23 et la jonction baseemetteur du transistor 25, est
proportionnelle au double du logarithme de la valeur du courant Ib-
On notera qu'il existe une chaine de jonctions se- miconductrices
connectees en serie dans le m 4 me sens, entre un noeud de circuit 30
et la source de polarisation 20 Les jonctions comprennent la diode 23,
la jonction base-emetteur du transistor 25 et les diodes 16 et 17.
Les tensions produites aux bornes de chacune de ces jonctions sont
sommees sur l'ensemble de la connexion en serie dans le m 4 me sens La
tension resultante entre le noeud et la source de polarisation 20 est
proportionnelle au- double de la somme des logarithmes des valeurs des
courants d'entree Ia et Ab, du fait qu'il existe deux jonctions ache-
minant chaque courant d'entree.
De facon similaire, une tension qui est produite entre un noeud de
circuit 31 et la source de polarisation 20 est egale au double du
logarithme de la valeur du courant Id, du fait que deux jonctions
acheminent ce courant O Un circuit 35 est concu de facon a convertir
la difference entre les tensions sur les noeuds 30 et 31 en un courant
de sortie I qui est achemine par un circuit collec- teur-emetteur d'un
transistor NPN 36 et un circuit emetteur- collecteur d'un transistor
PNP 37, vers la source de polari- sation 20 Deux jonctions
base-emetteur des transistors ayant des types de conductivite opposes
sont connectees en serie dans le meme sens dans ce circuit Les
electrodes de base des transistors 36 et 37 sont respectivement
connectees aux noeuds et 31, de facon que la difference de tension
entre les noeuds soit appliquee aux bornes de la connexion en serie,
dans le meme sens, des jonctions base-emetteur des transistors 36 et
37 Les transistors 36 et 37 sont polarises de facon a fonctionner dans
la partie logarithmique de leur caracteris- tic Les parametres b 4 ta
sont suffisamment grands pour que les courants de base soient
negligeables Les resistances serie des transistors sont egalement
negligeables L'equation des tensions de Kirchhoff ecrite au noeud 30
est: I Ib 1 I Id 2 E 2 ln-r+ I = 2 g - + d (1)
Les diodes et les transistors sont maintenus a la mdme tempe- rature
etles courantsde saturation Is s'equilibrent dans les deux membres de
l'equation.
Du fait que les jonctions base-emetteur des deux transistors 36 et 37
sont connectees dans le circuit serie, dans le meme sens, entre les
noeuds 30 et 31, la difference de tension entre les noeuds produit le
courant de sortie Io proportionnel a la racine carree de la tension
entre les noeuds 30 et 31 Le courant I est donc egalement proportion-
nel au produit des valeurs des courants d'entree Ia et Ib' et il est
inversement proportionnel a la valeur du courant d'en- tree Ide On
peut determiner cette relation par l'analyse de l'equation des
tensions de Kirchhoff (1), qui permet de mon- trer que: 1/2 Io = (XI)
' a h (2) dI Dans la configuration de base de la figure 1, il est
possible de faire fonctionner le circuit en multiplica- teur
analogique ne travaillant que sur les deux courants d'en- tree a et Ib
en donnant une valeur egale a l'unite au courant d'entree Id De plus,
lorsque les courants d'entree Ia et Id sont similaires, la tension au
noeud 31 est similaire a la tension sur l'anode de la diode 16, ce qui
fait que le circuit de conversion 35 reagit a la difference de tension
aux bornes de la totalite ou d'une partie de la cha Tne de
jonctionssituee du c 8 te gauche, pour produire le courant de sortie I
O
Toutes les diodes et tous les transistors sont po- larises de facon a
maintenir ces dispositifs dans la partie logarithmique de leur
caracteristique de fonctionnement, pour les raisons indiquees
precedemment, et de facon qu'on puisse appliquer des courants d'entree
d'une polarite ou de l'autre sans qu'aucune jonction ne soit polarisee
en inverse la con- figuration de polarisation permet au multiplicateur
de fonc- tionner en multiplicateur a quatre quadrants.
On notera que les connexions d'entree et de sortie que procure la
configuration de la figure 1 sont destinees a un fonctionnement
dissymetrique On peut donc effectuer des interconnexions d'entree et
de sortie simples Aucune conver- sion d'entree faisant passer du mode
dissymetrique au mode differentiel n'est necessaire, et aucune
conversion de sortie faisant passer du mode differentiel au mode
dissymetrique n'est necessaire.
On va maintenant considerer la figure 3 qui montre un exemple de
configuration d'un circuit integre analogique monolithique similaire a
la configuration de la figure 1, mais developpee pour accepter des
signaux d'entree supplementaires et pour montrer des details
supplementaires des circuits d'entree et de polarisation Un courant de
polarisation I cir- cule dans chaque branche de circuit d'entree.
Du cote gauche du circuit de conversion 35, se trou-
A ve un circuit de courant d'entree supplementaire, destine a conduire
un autre courant d'entree Ia et le courant de pola- risation I Le
circuit comprend une diode 41 et le circuit emetteurcollecteur d'un
transistor 42 Le transistor 42 a un beta eleve, ce qui rend le courant
de base negligeable et isole le courant I + 'b par rapport au courant
I + I La diode 41 et la jonction emetteur-base du transistor 42 sont
connectees en serie, dans le meme sens, l'une par rapport a l'autre et
par rapport a la cha ne de jonctions qui comprend la diode 23, la
jonction emetteur-base du transistor 25 et les diodes 16 et 17.
Du cote droit du circuit de conversion 35 se trouve egalement un
circuit d'entree supplementaire destine a con- duire encore un autre
courant d'entree Ie et le courant de polarisation I Une diode 43 et un
transistor 44 sont inter- connectes entre le noeud 31, la source de
polarisation 20 et l'anode de la diode 21, pour faire circuler le
courant d'en- tree I et le courant de polarisation I dans la diode 43
et le circuit emetteur-collecteur du transistor 44.
Une diode 50 et un groupe de transistors 51 a 56 sont branches de
facon a fournir le courant de polarisation I a chacune des branches
d'entree Tous les dispositifs ayant une jonction semiconductrice
connectee entre le noeud 30 et la source de polarisation 20
fonctionnent dans la partie lo- garithmnique de leur caracteristique
Les transistors 61, 62, 63, 65 et 66 sont branches de facon a faire
circuler les courants d'entree analogiques Ia ' Ib Ic' Id et Ie ainsi
que le courant de polarisation I dans leurs branches de circuit
respectives Chacune des branches d'entree et la branche de sortie est
isolee par rapport au courant dans d'autres bran- ches par des
transistors tels que les transistors 25, 42, 36,
37 et 44.
Une difference de tension entre les noeuds 30 et
31 determine le courant de la branche du circuit de conver-
Sion, I + I * Sous la dependance des courants I + Ia' I + Ib et I + I,
la connexion en serie, dans le meme sens, des jonctions situees entre
le noeud 30 et la source de polarisa- tion 20 fait en sorte que la
tension sur le noeud 30 soit proportionnelle a la somme du double des
logarithmes des som- mes des courants de polarisation et d'entree I +
Ia, I +Ib et I + Ic La tension sur le noeud 31 est determinee de facon
a 4 tre proportionnelle a la somme du double des-logarithmes des
sommes des courants de polarisation et d'entree I + Id et I + Ie
L'equation des tensions de Kirchhoff, ecrite au noeud est: (T a (I+Ib)
(I+I 2 Eln 21 + 4 N + 2 E N 11)= s q 2 N + 2 K l + T Ki e 2 percent;
ln (I+I O Pln '(I+Td) (+I e) q I q q s s S s (3) Comme indique
precedemment en relation avec l'equation (1), les dispositifs
fonctionnent a la meme temperature, et les courants de saturation
s'equilibrent dans les deux membres de l'equation. La difference de
tension entre les noeuds 30 et 31, sur lep bases des transistors 36 et
37 de la configuration de la figure 3,determine le courant de sortie
Io La resolu- tion de l'equation des tensions de Kirchhoff considere
ci- dessus montre que le courant de sortie est: l (I+Ia)2 (I+Ib)2
(I+Ic)21 l (I+,a)(+(,+I)
T (i+id)2 (T+Te) (i+jd-(i+ e -
(4) Le courant de sortie I qui circule dans la charge 40 contient
divers termes de produit des courants d'entree Ces termes de produit
sont utiles dans des applications particulieres.
On va maintenant considerer la figure 4 qui montre une configuration
du multiplicateur qui est specialement con- cue en tant que circuit
d'elevation au carre La majeure par- tie de la configuration de
circuit est similaire a celle de la figure 1 Les parties du circuit
qui sont similaires a la figure 1 ne seront pas envisagees, sauf dans
la mesure o les differences de configuration affectent leur
fonctionnement.
Un changement important consiste dans l'introd uction d'une paire
differentielle 70 de transistors PNP 71 et 72 dans les deux branches
de circuit d'entree qui se trouvent a gau- che du circuit
convertisseur 35 les emetteurs des transis- tors 71 et 72 sont
directement interconnectes par un conduc- teur 73 Les transistors 51
et 52 fournissent respectivement le courant de polarisation d'emetteur
Le courant de sortie de collecteur du transistor 71 est achemine par
les diodes 16 et 17 vers la source de polarisation 20 Le courant de
sortie de collecteur du transistor 72 est achemine par la diode 23 et
le circuit emetteur-collecteur du transistor 25 vers la source de
polarisation 20.
Une tension de signal d'entree Vx est appliquee entre les bases des
transistors 71 et 72 La base du transis- tor 72 est referencee au
potentiel de masse 75.
Les circuits de sortie des transistors 71 et 72 conduisent a la fois
le courant de polarisation I et un cou- rant de signal Ix Lorsque la
tension d'entree Vx entre les bases des transistors 71 et 72 est de O
volt, les courants de collecteur sont egaux au courant de polarisation
I Si la tension d'entree Va devient legerement positive sur la base du
transistor 71, un courant de signal -Ix, ayant une polari- te opposee
a la polarite du courant de polarisation I, est genere dans le
collecteur du transistor 71 Simultanement, un courant de signal +Ix,
ayant la meme polarite que le courant de polarisation, est genere dans
le collecteur du transistor 72 Un courant I Ix circule ainsi dans les
diodes 16 et 17, et un courant I + Ix circule dans la diode 23 et le
circuit emetteur-collecteur du transistor 25.
Un courant de sortie resultant If/I circule dans les circuits de
collecteur des transistors de types de con- ductivite opposes, 36 et
37, dans le circuit convertisseur
, et dans la charge 40 On peut calculer ce courant de sor- tie de la
maniere suivante: l(I+I)(I 1) I= 2 I 2 Isri I x l I=I+I -I +I-I = r
(5) On note que le courant de sortie est proportionnel au carre du
courant d'entree.
Les circuits des figures 1, 3 et 4 comportent de nombreux transistors
dont la plupart sont des transistors de type PNP Il est possible
d'inverser la polarite de tous les dispositifs et des sources de
polarisation Le concepteur de circuits peut ainsi-choisir la
configuration qui est la plus appropriee pour la fabrication avec la
technologie dont il disposeo Fabrication sous forme de circuit integre
Cette configuration de circuit multiplicateur est particulierement
avantageuse lorsqu'elle est realisee sous la forme d'un circuit
integre, par un processus qui produit des transistors bipolaires
complementaires sur une seule puce de semiconducteur.
Un processus utilisable pour realiser le circuit peut produire des
circuits comportant des transistors bipo- laires complementaires
capables de fonctionner a des frequen- ces s'elevant jusqu'a la gamme
des'frequences micro-ondes.
On suit ce processus etape par etape, avec quelques ajuste- ments des
niveaux d'agents de dopage et des traitements ther- miques, jusqu'a
l'etape qui forme les zones de base de type N pour les transistors PNP
A partir de cette etape, le traite- ment est concu de facon a produire
des dispositifs dont les configurations geometriques presentent de
faibles dimensions de surface et des largeurs de base etroites, dans
le but d'augmenter le produit gain-largeur de bande de ces disposi-
tifs.
A partir du commencement, le processus suit la se- rie d'etapes
suivantes, qu'on decrira brievement, par commo- dite.
Le processus commence par la selection d'une tran- che de silicon
appropriee, de conductivite de type P pour le substrat sur lequel le
circuit integre doit etre forme.
Avant la premiere etape du processus et apres le depot de la couche
epitaxiale, on forme un oxide initial sur la surface de la tranche,
destine a faire fonction de masque pendant les etapes de traitement
suivantes Avant chaque etape, on forme une ou plusieurs ouvertures
dans l'oxide pour permettre d'acceder a la matiere semiconductrice
Lorsque chaque etape est terminee, jusqu'aux etapes concernant les
emetteurs, ces dernieres etant exclues, on chauffe la tranche dans une
at-
1 1 mosphere oxydante pour fermer les ouvertures dans le masque avant
de former d'autres ouvertures appropriees pour l'etape de traitement
suivante.
Dans la premiere etape de traitement effectif, on forme des zones
d'isolation de type N faiblement dopees sous les emplacements desires
des collecteurs des transistors PNP.
On accomplit le dopage par implantation ionique de phosphorus.
Cette etape est suivie par un traitement thermique dans des
atmospheres oxydantes, pour faire diffuser le phosphorus et pour
fermer les ouvertures dans la couche d'oxide.
On forme ensuite des zones de collecteur de type Ne a faible
resistance, pour les transistors NPN, par implanta- tion ionique
d'arsenic ou d'antimony.
On forme ensuite dans les zones d'isolation de type N formees en
premier les zones de collecteur de type P pour les transistors PNP,
par implantation de boron Simultanement, oh forme egalement par
l'implantation de boron des zones d'iso- lation de type P pour isoler
les transistors NPN.
On forme ensuite une couche epitaxiale de conducti- vite de type N par
depot en phase vapeur sur la surface de la tranche, apres enlevement
de la couche d'oxide La chaleur resultant du depot en phase vapeur
produit une diffusion di- rigee du substrat vers la couche epitaxiale.
On poursuit le processus en pre-deposant et en fai- sant diffuser du
phosphorus pour former des zones de connexion de collecteur pour les
transistors NPN et des zones d'isola- tion pour les transistors PNP.
On introduit ensuite dans la couche epitaxiale des impuretes pour les
zones d'isolation de type P des transis- tors NPN et les contacts de
collecteur des transistors PNP, en procedant par implantation de boron
ou d'aluminium Un traitement thermique deplace les impuretes qui sont
introdui- tes dans la couche epitaxiale pour leur donner leursconfigu-
rations geometriques appropriees.
Pendant l'operation suivante, on definit des zones de conversion
epitaxiale pour former les collecteurs des transistors PNP, par
l'introduction de boron ou d'aluminium dans la couche epitaxiale, en
procedant par implantation ioni- que Sous l'effet d'un traitement
thermique, les collecteurs enterres et les diffusions de conversion
epitaxiale se ren- contrent et forment des regions de collecteur
isolees et con- tigues. On forme ensuite les zones de base de type N
pour les transistors PNP, par une implantation ionique en deux etapes
de phosphorus ou d'arsenic Pendant la formation des zones de base de
type N des transistors PNP, on peut modifier le processus par
l'utilisation d'ouvertures de masque plus petites et d'une plus courte
duree pour le traitement thermi- que Des ions en nombre plus faible
sont implantes a travers l'ouverture de masque de taille reduite Ces
changements raccourcissent les dimensions laterales et verticales des
bases et les profondeurs des bases, tout en conservant les niveaux
d'impuretes des zones Les valeurs des changements dans les dimensions
et les durees dependent de l'importance de l'augmentation du produit
gain-largeur de bande que desire le concepteur.
On forme ensuite les zones de base de type P des transistors NPN, par
une implantation ionique de boron, en deux etapes, dans la couche
epitaxiale Pendant cette etape, on peut reduire les ouvertures de
masque On peut egalement reduire la dose de l'implantation du boron en
deux etapes, ainsi que la duree et la temperature du traitement
thermique.
Ces changements raccourcissent les dimensions laterales des bases et
les profondeurs des bases tout en maintenant le ni- veau d'impurete
des zones Ici encore, les valeurs des chan- gements dans les
dimensions et les durees dependent de l'im- portance de l'augmentation
du produit gain-largeur de bande
*qu'on desire.
A la suite de la formation des zones de base de type B on soumet le
circuit integre a un traitement thermi- que dans une atmosphere de
silicon nitride pour former une couche protectrice sur sa surface
Lorsque la couche protectrice est terminee, on forme des emetteurs
auto-alignes dans les deux types de transistors, par des implantations
ioniques successives, apres avoir defini des ouvertures ap- propriees
dans la couche protectrice Les premiers emetteurs a 4 tre formes sont
les emetteurs des transistors NPN o On forme ces emetteurs de type N
par implantation d'ions d'ar- senic a travers de petites ouvertures de
masque, a une ener- gie d'implantation inferieure, pour raccourcir les
dimen- sions de surfaee tout en maintenant le niveau d'impurete des
zones A la suite de la formation des emetteurs de type
N, on forme les emetteurs des transistors PNP par implanta- tion
d'ions de boron pendant une courte duree a travers de petites
ouvertures de masque, avec une energie d'implanta- tion inferieure,
pour raccourcir les dimensions de surface tout en maintenant le niveau
d'impurete des zones Chacune des implantations ioniques pour les zones
d'emetteur est accomplie en deux phases Dans la premiere phase,
utilisant une implantation a haute energie, l'implantation ionique
permet d'atteindre un nombre de Gummel desire Dans la se- conde phase,
utilisant une implantation a basse energie, l'implantation ionique
permet d'obtenir la concentration de surface desiree.
Pendant les deux implantations d'emetteur, les fenetres de contact de
base dans les transistors de l'autre type recoivent egalement la
matiere d'implantation pour l'emetteur, pour former de meilleurs
contacts de base.
Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent, 9 tre
apportees au dispositif decrit et represente, sans sortir du cadre de
l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
1 REVENDICATIONS 1 i Circuit multiplicateur integre monolithique,
caracterise en ce qu'il comprend: plusieurs sources de courants
d'entree (11 (I), 12 (Il)); une connexion en se- rie dans le meme sens
de jonctions semiconductrices (23, 25, 16, 17), chaque jonction
semiconductrice etant branchee de facon a conduire un courant d'entree
qui provient de l'une des sources (11, 12) et a produire une tension
proportionnel- l E au logarithme du courant d'entree qui traverse la
jonction consideree (23 (I and #x003C;)' 25 (Ib), 16 (Ia), 17 (,a));
et une pai- re de transistors (36) de type de conductivite oppose,
dont les emetteurs sont connectes ensemble et dont les bases rea-
gissent respectivement a des tensions presentes a des extre- mites
opposees (noeuds 30 et 20) de la connexion en serie dans le m 4 me
sens, afin de convertir la tension produite aux bornes de la connexion
de jonctions semiconductrices en un courant de sortie (I)
proportionnel au produit des courants d'entree (Ia, ib)'
2 Circuit multiplicateur integre monolithique selon la revendication
1, caracterise en ce que les sources de courants d'entree comprennent
un amplificateur differen- tiel destine a convertir uie tension
d'entree en des courants de signal d'entree egaux mais de polarites
opposees, dans des jonctions separees parmi les jonctions
semiconductrices; et en ce que le courant de sortie est proportionnel
au carre de l'un des courants de signal d'entree.
3 Circuit multiplicateur integre monolithique selon la revendication
1, caracterise en ce que la valeur de la-tension qui est produite aux
bornes de la connexion de jonctions semiconductrices est
proportionnelle a la somme des logarithmes des valeurs des courants
d'entree; et en ce que la valeur du courant de sortie qui circule dans
les cir- cuits de collecteur de la paire de transistors de type de
conductivite oppose e St proportionnelle au produit des va- leurs des
differents courants d'entree.
4 Circuit multiplicateur integre monolithique selon la revendication
1, caracterise en ce qu'il comporte des moyens qui sont connectes aux
jonctions semiconductrices et a la paire de transistors de type de
conductivite oppose de facon a polariser les jonctions et les
transistors pour qu'ils fonctionnent dans la partie logarithmique de
leur caracteristique.
5 Circuit multiplicateur integre monolithique selon la revendication
1, caracterise en ce que deux jonc- tions semiconductrices connectees
en serie conduisent chaque courant d'entree.
? ?
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