ITTO991151A1

ITTO991151A1 - Struttura di resistore integrato verticale di ingombro ridotto per alta tensione e relativo processo di fabbricazione.

Info

Publication number: ITTO991151A1
Application number: IT1999TO001151A
Authority: IT
Inventors: Davide Patti; Delfo Sanfilippo
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-06-25
Also published as: US6696916B2; US20020057187A1; IT1311280B1; ITTO991151A0

Description

La presente invenzione è relativa ad una struttura di resistore integrato verticale di ingombro ridotto per alta tensione e ad un relativo processo di fabbricazione .

Come è noto, i resìstori di alta tensione sono largamente utilizzati nel campo dei dispositivi integrati di potenza. Ad esempio, nei dispositivi realizzati con tecnologia VIPower, su una stessa piastrina di materiale semiconduttore vengono integrati dispositivi di potenza, sottoposti a tensioni operative di valore elevato (ad esempio fino a 2 KV), e dispositivi di controllo, normalmente operanti con tensioni non superiori ad alcune decine di volt.

In alcune applicazioni, in particolare, è necessario disporre di tensioni di polarizzazione dei dispositivi di controllo derivate dalla tensione di polarizzazione del substrato. Al fine di realizzare una partizione che permetta di ottenere i valori di tensione desiderati, un resistore può essere collegato fra i dispositivi di controllo, operanti a bassa tensione, e il substrato, che può essere polarizzato, al pari dei dispositivi di potenza, a tensioni di alcuni Kilovolt. Il resistore deve presentare valore di resistenza elevato, ad esempio compreso fra 100 ΚΩ e alcuni ΜΩ .

Secondo una soluzione nota e ampiamente diffusa, per fabbricare i resistori di alta tensione, su un substrato di materiale semiconduttore viene realizzata una regione drogata ad alta resistività, avente conducibilità opposta rispetto al substrato e, inoltre, presentante in pianta la forma di una serpentina, avente una pluralità di rami fra loro paralleli e adiacenti a due a due.

Tale soluzione, tuttavia, risulta svantaggiosa a causa dell'ingombro di area richiesto. Infatti, per evitare malfunzionamenti, rami adiacenti del resistore a serpentina devono essere distanziati opportunamente, in funzione del drogaggio del substrato e della tensione applicata ai capi del resistore stesso. Questo è dovuto al fatto che, quando viene applicata una tensione inversa a una zona di giunzione fra regioni conduttive aventi conducibilità opposta (come avviene fra resistore di alta tensione e substrato), all'interno delle regioni conduttive stesse si formano zone di svuotamento la cui ampiezza dipende dal drogaggio, oltre che dal valore della tensione inversa applicata. In particolare, l’ampiezza delle zone di svuotamento decresce al crescere della concentrazione di drogante presente, mentre cresce all'aumentare della tensione inversa applicata.

Dato che il substrato, per poter sopportare tensioni elevate, deve essere altamente resistivo ed è perciò formato da materiale semiconduttore a bassa concentrazione di drogante, è chiaro che al suo interno le zone di svuotamento risultano molto ampie. In particolare, in prossimità del terminale del resistore collegato con i dispositivi di controllo, dove la caduta di tensione fra il resistore e il substrato è maggiore, può accadere che le zone di svuotamento che si formano nel substrato in corrispondenza di due rami adiacenti del resistore a serpentina entrino in contatto fra di loro, dando luogo al cosiddetto fenomeno del "pinchoff ". Tale fenomeno causa un'alterazione significativa del valore di resistenza del resistore, e quindi può compromettere il corretto funzionamento dell'intero circuito.

Per evitare che si verifichi il "pinch-off" è quindi necessario che fra due rami adiacenti del resistore sia interposta una distanza minima non inferiore alla somma delle ampiezze delle zone di svuotamento associate a ciascuno dei due rami.

L'ingombro di area del resistore a serpentina è inoltre dovuto al fatto che le elevate tensioni applicate al resistore stesso rendono necessaria la realizzazione di strutture di bordo in grado di proteggere da fenomeni di "breakdown" prematuri le regioni del resistore più sollecitate da alte tensioni. A tale scopo, vengono ad esempio realizzati cosiddetti "field piate" metallici oppure regioni anulari ad elevata resistività circondanti il resistore a serpentina.

Una ulteriore causa che concorre a rendere elevato l'ingombro superficiale del resistore del tipo sopra descritto è la sua interazione con le strutture di bordo dei dispositivi ai quali è collegato, per cui il resistore stesso deve essere necessariamente realizzato in prossimità della regione terminale del dispositivo dalla quale si preleva l'alta tensione.

Per ridurre la regione di svuotamento presente fra i vari rami del resistore a serpentina, una soluzione oggetto della domanda di brevetto europeo 98830638.7 depositata in data 23.10.1998 dalla stessa richiedente, prevede di realizzare il resistore a serpentina utilizzando uno strato di materiale semiconduttore ad alta resistività avente una conduttività opposta a quella del substrato e di realizzare, fra ciascuna coppia di rami paralleli adiacenti del resistore a serpentina stesso, una o più trincee di isolamento. Tali trincee di isolamento, ad esempio realizzate di biossido di silicio, si estendono in profondità nel substrato mag-giormente rispetto allo strato di materiale semiconduttore con cui il resistore a serpentina è realizzato di una quantità sufficiente ad impedire il fenomeno del "pinch-off".

Anche questa soluzione, tuttavia, prevede che l'ubicazione del resistore a serpentina sia vicino alla regione terminale del dispositivo dalla quale si preleva l'alta tensione e conseguentemente la riduzione dell'ingombro superficiale è relativamente piccola e comunque continua ad esistere sempre l'inconveniente dovuto alla interazione del resistore con le strutture di bordo del dispositivo in cui tale resistore è realizzato .

Scopo della presente invenzione è realizzare un resistore di alta tensione, che sia privo degli inconvenienti descritti e, .in particolare, presenti ingombro ridotto.

Secondo la presente invenzione viene ralizzato un dispositivo integrato di materiale semiconduttore comprendente un resistore di alta tensione includente una regione di alta tensione e una regione di bassa tensione sovrapposta a detta regione di alta tensione, dette regioni alta tensione e di bassa tensione avendo un primo tipo di conducibilità, caratterizzato dal fatto di comprendere una regione di isolamento, almeno parzialmente sepolta e interposta fra detta regione di alta tensione e detta regione di bassa tensione; detta regione di isolamento essendo interrotta in corrispondenza di e delimitando lateralmente una regione resistiva verticale collegante detta regione di alta tensione a detta regione di bassa tensione.

Secondo l'invenzione viene inoltre realizzato un vengono procedimento di fabbricazione per la fabbricazione di un dispositivo integrato di materiale semiconduttore comprendente un resistore di alta tensione, il procedimento comprendendo le fasi di:

- formare una regione di alta tensione avente un primo tipo di conducibilità; e

- formare una regione di bassa tensione (di detto primo tipo di conducibilità al di sopra di detta regione di alta tensione;

caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di formare una regione di isolamento, almeno parzialmente sepolta e interposta fra detta regione di alta tensione e detta regione di bassa tensione; detta regione di isolamento essendo interrotta in corrispondenza di una regione resistiva verticale collegante detta regione di alta tensione a detta regione di bassa tensione.

Per una migliore comprensione dell'invenzione/ ne vengono ora descritte alcune forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una sezione trasversale attraverso una piastrina incorporante una prima forma di realizzazione del dispositivo secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in pianta dall'alto del dispositivo di figura 1, alcune parti del quale non sono state mostrate, per chiarezza;

- la figura 3 mostra la stessa sezione di figura 1, su cui è riportato lo schema elettrico equivalente del resistore;

- la figura 4 mostra una sezione trasversale attraverso una piastrina incorporante il dispositivo secondo l'invenzione, in una seconda forma di realizzazione;

- la figura 5 mostra una sezione trasversale attraverso una piastrina incorporante il dispositivo secondo l'invenzione, in una terza forma di realizzazione;

- la figura 6 mostra la stessa sezione di figura 5, su cui è riportato lo schema elettrico equivalente del resistore;

- la figura 7 mostra una sezione trasversale attraverso una piastrina incorporante il dispositivo secondo l'invenzione, in una quarta forma di realizzazione;

- la figura 8 è una vista in pianta dall'alto del resistore di figura 7, alcune parti del quale non sono state mostrate, per chiarezza; e

- la figura 9 mostra la stessa sezione di figura 7, su cui è riportato lo schema elettrico equivalente del resistore.

Come mostrato nelle figure 1 e 2, un dispositivo integrato 2 di materiale semiconduttore, ad esempio silicio, comprendente un resistore 1, è formato in una piastrina comprendente un substrato 3, un primo strato epitassiale 4 ed un secondo strato epitassiale 13. Il substrato 3 presenta conducibilità di tipo N e un primo livello di drogaggio, ad esempio IO<19 >atomi/cm<3>; il primo strato epitassiale 4, sovrapposto al substrato 3, presenta conducibilità di tipo N ed un secondo livello di drogaggio inferiore al primo livello di drogaggio, ad esempio di IO<14 >atomi/cm<3>, e il secondo strato epitassiale 13, sovrapposto al primo strato epitassiale 4, presenta conducibilità di tipo N e livello di drogaggio circa uguale al livello di drogaggio del primo strato epitassiale 4.

Il dispositivo integrato 2 comprende una regione di alta tensione 5 disposta all'interno -del primo strato epitassiale 4 e collegata con un terminale di un dispositivo di potenza, non mostrato.

Inoltre, il dispositivo integrato 2 comprende una regione sepolta 6 di forma sostanzialmente rettangolare, avente conducibilità di tipo P. La regione sepolta 6 si estende ad una distanza prefissata dalla superficie 12 del dispositivo integrato 2 {pari allo spessore del secondo strato epitassiale 13) e presenta un'apertura centrale 7 delimitante una porzione del substrato 3 formante una regione resistiva verticale 11. La regione resistiva verticale 11 ha una dimensione prevalente sostanzialmente perpendicolare alla superficie 12 e, inoltre, presenta in pianta sostanzialmente la forma di un quadrato di lato L (figura 2). Ad esempio, la regione resistiva verticale 11 si estende per 5-15 μιη in direzione perpendicolare alla superficie 12, e il lato L è di circa 1-5 μιη. In pratica, la regione resistiva verticale 11 presenta una struttura a flusso di corrente verticale.

Una regione profonda 15, avente conducibilità di tipo P e forma a cornice rettangolare, è realizzata nel secondo strato epitassiale 13 e si estende in profondi-tà dalla superficie 12 fino al bordo esterno della regione sepolta 6; la regione profonda 15 e la regione sepolta 6 formano una regione di isolamento 16. Inol-tre, un contatto di isolamento 17, di materiale metal-lico, si estende al di sopra della superficie 12 ed è collegato con la regione profonda 15, in modo,da costituire un terminale di polarizzazione della regione di isolamento 16.

La regione di isolamento 16 delimita una sacca isolata 24 formata dal secondo strato epitassiale 13. All'interno della sacca isolata 24 è realizzata una regione di bassa tensione 25, di forma rettangolare (figura 2) estendentesi in profondità fino alla regione sepolta 6, con conducibilità di tipo N e presentante un terzo livello di drogaggio, intermedio fra il primo e il secondo livello di drogaggio e, ad esempio, pari a circa 10<15>-10<17 >atomi/cm<3>. La regione di bassa tensione 25 comprende una prima porzione resistiva 26 e una seconda porzione resistiva 27, estendentisi a partire dalla regione resistiva verticale 11 in due direzioni opposte, parallele al lato lungo della forma rettangolare della regione sepolta 6.

In corrispondenza delle estremità mutuamente remote della prima porzione resistiva 26 e della seconda porzione resistiva 27 della regione di bassa tensione 25, sono realizzate una prima e una seconda regione di contatto superficiale 28, 29, con conducibilità di tipo N e quarto livello di drogaggio maggiore rispetto alla regione di bassa tensione 25; le regioni di contatto superficiale 28, 29 sono direttamente collegate a rispettivi contatti di resistore 30, 31, di materiale metallico, definenti due terminali di bassa tensione del resistore 1.

Il dispositivo integrato 2 comprende, inoltre, uno strato isolante 32 di materiale dielettrico (ad esempio ossido di silicio), avente spessore prefissato e ricoprente interamente la superficie 12, tranne che in corrispondenza dei contatti di isolamento 17 e di resistore 30, 31.

Infine, una regione di modulazione 35, preferibilmente di silicio policristallino, si estende sullo strato isolante 32, sostanzialmente al di sopra regione di bassa tensione 25, fra la prima e la seconda regione di contatto superficiale 28, 29 (in figura-2, la regione di modulazione 35 è mostrata con linea tratteggiata).

Secondo quanto mostrato in figura 3, la regione di alta tensione 5 forma un elemento resistivo di alta tensione 40. L'elemento resistivo di alta tensione 40 presenta un primo terminale collegato ad un terminale di alta tensione 44 del resistore 1 (a sua volta colle-gato ad un dispositivo di potenza, qui non mostrato) ed un secondo terminale collegato ad un primo nodo 45.

La regione resistiva verticale 11 forma un elemento resistivo modificabile 41 avente un primo terminale collegato al primo nodo 45 ed un secondo terminale col-legato ad un secondo nodo 46.

La prima e la seconda porzione resistiva 26, 27 formano un primo e, rispettivamente, un secondo elemento resistivo orizzontale 42, 43 aventi un primo termi-nale collegato al secondo nodo 46 ed un secondo termi-nale collegato al contatto di resistore 30 e, rispettivamente, 31. In pratica, l'elemento resistivo di alta tensione 40, l'elemento resistivo modificabile 41, il primo e il secondo elemento resistivo orizzontale 42, 43 formano il resistore 1.

Dato che il primo strato epitassiale 4 è poco drogato, l'elemento resistivo di alta tensione 40 presenta elevato valore di resistenza.

L'elemento resistivo modificabile 41 presenta valore di resistenza- dipendente da una tensione di controllo Vc applicata al contatto di isolamento 17 (figure 1 e 3). Infatti, dato che il primo strato epitassiale 4 e la regione sepolta 6 formano una giunzioni PN polarizzata inversamente, all’interno del primo strato epitassiale 4 e, in particolare, della regione resisti-va verticale 11, è presente una zona di svuotamento di isolamento 47 (figura 1), la cui estensione dipende dalla caduta di tensione di giunzione VPN esistente sul-la giunzione PN stessa e quindi dalla tensione di con-trollo Vc- La presenza della zona di svuotamento di isolamento 47 determina una riduzione dell'area utile della regione resistiva verticale 11 rispetto all'area fisica L<2 >determinata dalla lunghezza del lato L, da cui dipende la resistenza della regione resistiva verticale 11 stessa. Di conseguenza, la resistenza della regione resistiva verticale 11 dipende, attraverso la caduta di tensione di giunzione VPN, dalla tensione di controllo Vc.

Entrambi gli elementi resistivi 42, 43 presentano resistenza variabile in funzione di una tensione di modulazione VM, applicata alla regione di modulazione 35 (figure 1, 2). Infatti, all'interno della regione di bassa tensione 25 è presente, per effetto MOS, una zona di svuotamento di modulazione 48 (figura 1) che modifica la profondità effettiva (e quindi l'area effettiva) sia della prima, sia della seconda porzione resistiva 26, 27. In particolare, l'ampiezza della zona di svuotamento di modulazione 48 può essere controllata, in modo di per sé noto, variando la tensione di modulazio-ne VM: di conseguenza, anche la resistenza della prima e della seconda porzione resistiva 26, 27 risultano mo-dificabili. Essa è tuttavia molto inferiore rispetto alla resistenza dell'elemento resistivo di alta tensio-ne 40 e dell’elemento resistivo modificabile 41, a causa dei differenti livelli di drogaggio.

Poiché la regione di alta tensione 5 e la regione resistiva verticale 11 presentano elevata resistenza, la caduta di tensione sul resistore 1 si localizza principalmente su di esse e sulla regione di bassa tensione 25 cade una tensione ridotta (al massimo, qualche decina di volt); inoltre, dato che la regione resistiva verticale 11 presenta area molto piccola e resistenza elevata, la regione di bassa tensione 25 e quindi la sacca isolata 24 risultano sostanzialmente isolate dalla regione di alta tensione 5. L'elevata tensione applicata ai capi del resistore 1 non disturba quindi eventuali componenti a bassa tensione (non mostrati) formati nel secondo strato epitassiale 13.

Il resistore 1 viene realizzato nel modo seguente. A partire dal substrato 3 di materiale semiconduttore, viene effettuata una prima crescita epitassiale per realizzare il primo strato epitassiale 4. In seguito, mediante un processo fotolitografico, viene impiantata una specie drogante destinata a formare la regione sepolta 6. La specie drogante impiantata viene quindi at-tivata mediante un processo termico e poi viene cre-sciuto il secondo strato epitassiale 13; in tal modo, la regione sepolta 6 è posta ad una profondità prefis-sata dalla superficie 12 del secondo strato epitassiale 13. In alternativa, viene cresciuto un singolo strato epitassiale di spessore desiderato e la regione sepolta 6 viene impiantata ad alta energia in modo da disporsi alla profondità desiderata.

Successivamente, viene realizzata la regione profonda 15, per completare la regione di isolamento 16 e delimitare la sacca isolata 24; quindi, per mezzo di un processo di impianto e diffusione, la regione di bassa tensione 25 viene formata all'interno della sacca isolata 24.

In seguito, mediante un processo fotolitografico e un 'impiantazione ionica, vengono realizzate le regioni di contatto superficiali 28, 29; quindi, in modo di per sé noto, vengono formati lo strato isolante 32 e la regione di modulazione 35.

Infine, si procede all'apertura dei contatti e alla metallizzazione, per formare il contatto di isolamento 17 e i contatti di resistore 30, 31.

Il resistore 1 descritto presenta i seguenti van-taggi .

In primo luogo, esso presenta ingombro estremamente contenuto. Infatti, dato che viene utilizzato lo strato epitassiale 4, avente altissimo valore di resi-stività, e inoltre la regione resistiva verticale 11 ha larghezza (lato) L di pochi micron, non occorre realiz-zare tratti resistivi di grande lunghezza. Ad esempio, il resistere 1 di figura 1 occupa un'area di 3000-4000 μπι<2 >in vista in pianta. Alla riduzione dell'ingom-bro complessivo contribuisce anche il fatto che, nel resistore secondo la presente invenzione, la caduta di tensione è sopportata quasi totalmente dal primo strato epitassiale 4, a basso drogaggio ed elevata tenuta in tensione. Di conseguenza, non è strettamente necessaria la realizzazione di strutture di protezione nei confronti del breakdown, come "field plates" o anelli ad alta resistività. Inoltre, il resistore 1 può essere integrato all'interno di- zone a bassa tensione, dato che non presenta interazioni con strutture di bordo dei dispositivi ai quali è collegato: di conseguenza, è possibile ottenere un layout dell'intero circuito più compatto.

Inoltre, il valore complessivo di resistenza del resistore 1 può essere vantaggiosamente regolato per mezzo della tensione di modulazione VM e della tensione di controllo Vc. La tensione di modulazione VM/ in par-ticolare, permette di realizzare un partitore di ten-sione a bassa tolleranza.

Il resistore 1 può avere struttura convenzionale a due terminali, collegando elettricamente i contatti di resistore 30, 31 tramite una linea di metallizzazione. In alternativa, è possibile disporre di più terminali a bassa tensione, eventualmente presentanti diversi valo-ri di tensione. Ciò può essere infatti ottenuto semplicemente realizzando le porzioni resistive 26, 27 della regione di bassa tensione 25 di lunghezza diversa.

La figura 4, nella quale parti uguali a quelle mostrate in figura 1 sono indicate con gli stessi numeri di riferimento, illustra una seconda forma di realizzazione della presente invenzione. Secondo tale forma di realizzazione, il dispositivo integrato 2, comprendente la regione di alta tensione 5, la regione resistiva verticale 11, la sacca isolata 24, separata dalla regione di alta tensione 5 per mezzo della regione di isolamento 16, e la regione di bassa tensione 25, differisce dal dispositivo integrato 2 di figura 1 per il fatto che una regione di modulazione 51, di tipo P, è formata in una porzione superficiale della regione di bassa tensione 25. La regione di modulazione 51 è inoltre collegata ad una regione di contatto metallico 52 definente un terminale di modulazione e ricevente la tensione di modulazione VM.

La regione di modulazione 51 svolge la stessa funzione della regione di modulazione 35 di figura 1. In questo caso, in particolare, la regione di bassa tensione 25 e la regione di modulazione 51 formano una giunzione PN, che viene mantenuta in condizioni di po-larizzazione inversa per mezzo della tensione di modulazione VM. Pertanto, all'interno della regione di bassa tensione 25 si forma una zona di svuotamento 53 che riduce la profondità (e quindi l'area) delle porzioni resistive 26, 27 della regione di bassa tensione 25, aumentandone di conseguenza la resistenza complessiva. Inoltre, variando la tensione di modulazione VM, variano anche, da una parte, la tensione inversa applicata alla giunzione PN fra la regione di bassa tensione 25 e la regione di modulazione 51 e, dall'altra, l'ampiezza della zona di svuotamento di modulazione 53 e la profondità delle porzioni resistive 26, 27. Anche in questo caso, è dunque possibile modificare la resistenza della prima e della seconda porzione resistiva 26, 27.

Il resistore di alta tensione 50 viene realizzato secondo il seguente procedimento.

Inizialmente, vengono eseguite le stesse fasi di lavorazione descritte per la fabbricazione del resistore 1 di figura 1. In particolare, viene eseguita la prima crescita epitassiale, a cui seguono il processo fotolitografico, l impiantazione ionica e il processo termico di attivazione del drogante impiantato, desti-nato a formare la regione sepolta 6. Viene poi cresciuto il secondo strato epitassiale 13 e si realizzano la regione profonda 15 e la regione di bassa tensione 25.

Quindi, mediante due successivi processi fotolitografici e due rispettive impiantazioni ioniche, vengono formate le regioni di contatto superficiale 28, 29 e la regione di modulazione 51.

Infine, si procede all'apertura dei contatti e alla metallizzazione, per formare il contatto di isolamento 17, i contatti di resistore 30, 31 e la regione di contatto metallico 52.

La variante sopra descritta offre gli stessi vantaggi del resistore 1 di figura 1.

In figura 5, nella quale parti uguali a quelle già mostrate in figura 1 sono indicate con gli stessi numeri -di riferimento e non sono descritte nuovamente, è illustrata una terza forma di realizzazione della presente invenzione nella quale il resistore di alta tensione è indicato con 60.

Il . dispositivo integrato 2 comprende un contatto di resistore 61, di materiale metallico, allineato ver-ticalmente alla regione resistiva verticale 11 e colle-gato con una porzione resistiva di bassa tensione 62 della regione di bassa tensione 25 attraverso una re-gione di contatto superficiale 63, avente conducibilità di tipo N e livello di drogaggio maggiore rispetto alla regione di bassa tensione 25.

Secondo quanto mostrato in figura 6, che mostra la struttura di figura 5 su cui sono riportati gli equivalenti elettrici dei componenti del resistere 60, la porzione resistiva di bassa tensione 63 forma un elemento resistivo di bassa tensione 64, avente propri terminali collegati al nodo 46 e, rispettivamente, al contatto di resistore 61 e presentante resistenza costante.

Per realizzare il resistore di alta tensione 60 viene impiegato il seguente procedimento.

Inizialmente, vengono eseguite le stesse fasi utilizzate per la fabbricazione del resistore 1 di figura 1, in particolare fino alla realizzazione della regione di bassa tensione 25.

In seguito, mediante un processo fotolitografico e un'impiantazione ionica, viene realizzata la regione di contatto superficiale 63, quindi si procede all'apertura dei contatti e alla metallizzazione, per formare il contatto di isolamento 17 e il contatto di resistore 61 .

Rispetto al resistore 1 di figura 1, il resistore 60 non permette di controllare la resistenza della por-zione di bassa tensione 62, ossia dell'elemento resi-stivo di bassa tensione 64 e, inoltre, non è possibile disporre di più terminali di bassa tensione presentanti valori di tensione diversi. Tuttavia, la sacca isolata 24 può essere vantaggiosamente realizzata di dimensioni ridotte, in modo da diminuire considerevolmente l'ingombro complessivo del resistore 60. In pratica, a parità di resistenza complessiva, l'ingombro d'area richiesto può essere sostanzialmente dimezzato. Inoltre, la realizzazione del resistore 60 risulta vantaggiosamente semplificata, in quanto le fasi di lavorazione richieste sono inferiori in numero e di tipo standard, impiegate anche per la realizzazione di altre parti del circuito integrato al quale il resistore 60 appartiene.

Una quarta forma di realizzazione del dispositivo secondo la presente invenzione è mostrata in figura 7, nella quale il resistore è indicato con 70.

In figura 7, una sacca conduttiva 71, avente conducibilità di tipo P, è formata nella regione di bassa tensione 25, al di sopra della regione resistiva verticale 11 e circonda, a sua volta, una regione anulare di contatto 72. La regione anulare di contatto 72, di tipo N e livello di drogaggio maggiore rispetto alla regione di bassa tensione 25, è direttamente collegata ad un contatto di resistore 73, definente un terminale di bassa tensione del resistore 70. Inoltre, una regione anulare di modulazione 74, di materiale conduttivo (ad esempio silicio policristallino), è disposta sopra uno stato isolante 75, ad esempio di ossido di silicio, ricoprente tutta la sacca isolata 24, tranne che in corrispondenza del contatto di resistore 73. La regione anulare di modulazione 74 sovrasta una porzione esterna della regione anulare di contatto 72, parte della regione di bassa tensione 25 e la porzione della sacca conduttiva 71 fra esse compresa, indicata come porzione di canale 79.

La figura 8 mostra una vista in pianta dall'alto del resistore 70, nella quale non sono stati mostrati, per chiarezza, lo strato isolante 75 e il contatto di resistore 73 e sono mostrati in tratteggio la sacca conduttiva 71 e la regione anulare di modulazione 74.

Secondo quanto illustrato in figura 7, quando la tensione di modulazione VH supera una prefissata soglia, nella porzione di canale 79 della sacca conduttiva 71 (disposta fra la regione anulare di contatto 72 e la regione di bassa tensione 25) si forma, per effetto MOS, un canale conduttivo che permette il passaggio di corrente fra la regione di bassa tensione 25 e la regione anulare di contatto 72. Tale canale conduttivo presenta resistenza dipendente dalla caduta di tensione fra la porzione di canale 79 della sacca conduttiva 71 e la regione anulare di modulazione 74 e, quindi, dalla tensione di modulazione VM.

Di conseguenza, la porzione della regione di bassa tensione 25 che si estende al di sotto della sacca conduttiva 71, la porzione di canale 79 della sacca conduttiva 71 e la regione anulare di contatto 72 formano un elemento resistivo modulabile 85 (figura 9), avente un primo terminale collegato al nodo 46 ed un secondo terminale collegato al contatto di resistore 73 e presentante valore di resistenza variabile, modificabile per mezzo della tensione di modulazione VM.

Il resistore di alta tensione 70 viene realizzato secondo il seguente procedimento.

Inizialmente, vengono eseguite le stesse fasi di lavorazione previste per realizzare il resistore 1 di figura 1, in particolare fino alla realizzazione della regione di bassa tensione 25.

Quindi, mediante due successivi processi fotolitografici e relative impiantazione ioniche, vengono formate la sacca conduttiva 71 e, rispettivamente, le regione anulare di contatto 72, dopodiché vengono realizzati lo strato isolante 75 e la regione anulare di mo-dulazione 74.

Infine, si procede all'apertura dei contatti e alla metallizzazione, per formare il contatto di isolamento 17 e il contatto di resistore 73.

La quarta forma di realizzazione sopra descritta offre il vantaggio di richiedere un ingombro di area molto contenuto, sostanzialmente simile all'ingombro del resistore 60 di figura 4. In aggiunta, è possibile controllare la resistenza complessiva per mezzo della tensione di modulazione VM.

Risulta infine evidente che al resistore di alta tensione descritto possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti, senza uscire dall'ambito della presente invenzione.

In particolare, il resistore può essere realizzato utilizzando regioni con conducibilità di tipo opposto a quello mostrato. Inoltre, la forma delle diverse regioni può variare rispetto a quanto mostrato, ad esempio la porzione resistiva verticale 11, in vista in pianta,_ può avere forma circolare, invece che quadrata; analogamente, la regione sepolta 6 e la regione profonda 15 possono avere bordi arrotondati o forma ovale.

Claims

R IV E N D IC A Z I O N I 1. Dispositivo integrato (2) di materiale semiconduttore comprendente un resistore (1; 50; 60; 70) di alta tensione includente una regione di alta tensione (5) e una regione di bassa tensione (25) sovrapposta a detta regione di alta tensione (5), dette regioni alta tensione e di bassa tensione (5, 25) avendo un primo tipo di conducibilità, caratterizzato dal fatto di comprendere una regione di isolamento (16), almeno parzialmente sepolta e interposta fra detta regione di alta tensione (5) e detta regione di bassa tensione (25); detta regione di isolamento (16) essendo interrotta in corrispondenza di e delimitando lateralmente una regione resistiva verticale (11) collegante detta regione di alta tensione (5) a detta regione di bassa tensione (25).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta regione di isolamento (16) comprende una regione sepolta (6), circondante detta regione resistiva verticale (11).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta regione di isolamento (16) è di materiale semiconduttore e presenta un secondo tipo di conducibilità, opposto a detto primo tipo di conducibilità.
4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta regione resistiva verticale (11) presenta struttura a flusso di corrente verticale.
5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta regione di alta tensione (5) presenta livello di drogaggio inferiore a detta regione di bassa tensione (25).
6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un substrato (3) disposto al di sotto di detta regione di alta tensione (5); detto substrato (3), detta regione di alta tensione (5) e detta regione di bassa tensione (25) essendo di materiale semiconduttore monocristallino, e dal fatto che detto substrato (3) presenta un primo livello di drogaggio, detta regione di alta tensione (5) presenta un secondo livello di drogaggio, inferiore a detto primo livello di drogaggio, e detta regione di bassa tensione (25) presenta un terzo livello di drogaggio, intermedio fra detto primo e detto terzo livello di drogaggio.
7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprendere regioni di contatto (28) disposte perifericamente a detta regione di bassa tensione (25) e dal fatto che detto resistore (5; 50) comprende regioni resistive sostanzialmente orizzontali (26, 27) formate in detta regione di bassa tensione (25).
8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta regione di bassa tensione (25) presenta una resistenza variabile e dal fatto di comprendere una regione di modulazione (35, 51, 74) della resistenza di detta regione di bassa tensione (25).
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta regione di modulazione (35, 74) è una regione conduttiva, disposta sopra detta regione di bassa tensione (25) e isolata rispetto a detta regione di bassa tensione mediante uno strato di isolamento (32, 75} di materiale dielettrico.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta regione di modulazione (35, 74) è di materiale semiconduttore policristallino.
11. Dispositivo secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto di comprendere una sacca conduttiva (71) disposta in detta regione di bassa tensione (25) e comprendente una regione anulare di contatto (72).
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta sacca conduttiva (71) presenta un secondo tipo di conducibilità e detta regione anulare di contatto (72) presenta detto primo tipo di conducibilità.
13. Dispositivo secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto che detta regione anulare di modulazione (74) sovrasta una porzione esterna di detta regione anulare di contatto (72), una porzione interna di detta regione di bassa tensione (25) e una porzione di canale (79) di detta sacca conduttiva (71).
14. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta regione di modulazione (51) è una regione conduttiva di un secondo tipo di conducibilità circondata da detta regione di bassa tensione (25) e collegata ad un terminale di modulazione (52).
15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, caratterizzato dal fatto di comprendere una sacca conduttiva (63) di detto primo tipo di conducibilità disposta in una porzione centrale di detta regione di bassa tensione (25) ed avente livello di drogaggio maggiore di detta regione di bassa tensione (25).
16. Procedimento per la fabbricazione di un dispositivo integrato di materiale semiconduttore comprendente un resistore di alta tensione, il procedimento comprendendo le fasi di: - formare una regione di alta tensione (5) avente un primo tipo di conducibilità; e - formare una regione di bassa tensione (25) di detto primo tipo di conducibilità al di sopra di detta regione di alta tensione (5); caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di formare una regione di isolamento (16), almeno parzialmente sepolta e interposta fra detta regione di alta tensione (5) e detta regione di bassa tensione (24); detta regione di isolamento essendo interrotta in corrispondenza di una regione resistiva verticale (11) collegante detta regione di alta tensione (5) a detta regione di bassa tensione (24).
17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detta fase di formare detta regione di isolamento (16) comprende le fasi di: - formare, su un corpo (4) di materiale semiconduttore, avente detto primo tipo di conducibilità, un primo strato epitassiale (4) avente detto primo tipo di conducibilità; - realizzare una regione sepolta (6) avente un secondo tipo di conducibilità, opposto a detto primo tipo di conducibilità; - crescere un secondo strato epitassiale (13), avente una prefissata profondità; e - realizzare, all'interno di detto secondo strato epitassiale (13), una regione profonda (15) contattante detta regione sepolta (6).
18. Procedimento secondo la rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto che detta fase di formare una regione di bassa tensione (25) comprende l'introduzione selettiva di specie ioniche droganti in detto secondo strato epitassiale (13).
19. Procedimento secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, la fase di realizzare una regione di modulazione (35, 51, 74) di materiale conduttivo.
20. Procedimento secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detta fase di realizzare una regione di modulazione (35, 74) comprende le fasi di: - realizzare uno strato di isolamento (32, 75), di materiale dielettrico; e - realizzare una regione conduttiva (35, 74) sopra detto strato di isolamento (32, 75)
21. Procedimento secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detta fase di realizzare una regione di modulazione (51) comprende la fase di realizzare una regione conduttiva (51) in detta regione di bassa tensione (25) con conducibilità opposta rispetto a detta regione di bassa tensione {25}.
22. Dispositivo integrato in un corpo di materiale semiconduttore e relativo procedimento di fabbricazione, sostanzialmente come descritto con riferimento alle figure annesse.