DE19519796A1 - Halbleiterschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter­ schaltung, in welchem eine Halbleiterschaltungseinheit vor einer hohen Spannung geschützt ist, welche an einem Signalein­ gangsanschluß zum Erhalten eines Signals, zur Eingabe in die Halbleiterschaltungseinheit, erzeugt werden kann.

Nach der Spannungsstromkennlinie einer Diode fließt, wenn eine Spannung, die an der Diode anliegt, einen vorbestimmten Schwell­ wert überschreitet, ein Strom durch die Diode aber fließt nicht in die entgegengesetzte Richtung. Deshalb ist, in einer Halblei­ terschaltung, eine Diode am Eingangsabschnitt einer Halbleiter­ schaltungseinheit angeordnet, um so die Halbleiterschaltungs­ einheit, die an den Signaleingangsanschluß angeschlossen ist vor einer hohen Spannung zu Schützen, welche am Signaleingangsan­ schluß erzeugt werden kann.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer herkömmlichen Halbleiter­ schaltung. Ein Signaleingangsanschluß 3 ist über einen Wider­ stand 15 mit der Anode einer Klemmdiode 13, der Kathode einer Klemmdiode 14 und den Gates eines P-Kanaltransistors 11 und eines N-Kanaltransistors 12 verbunden. Ein Anschluß der seriel­ len Schaltung, gebildet aus dem P-Kanaltransistor 11 und dem N-Kanaltransistor 12 ist mit einem Versorgungsspannungsanschluß 1 verbunden und an eine erste Spannungsversorgung angeschlossen, der andere Anschluß hiervon ist mit einem Bordnetzversorgungsan­ schluß 2 verbunden welcher an eine zweite Spannungsversorgung angeschlossen ist. Die Kathode der Klemmdiode 13 ist mit einem Anschlußknoten zwischen dem Versorgungsspannungsanschluß 1 und dem P-Kanaltransistor 11 verbunden und die Anode der Klemmdiode 14 ist mit einem Anschlußknoten zwischen dem Bordnetzversor­ gungsanschluß 2 und dem N-Kanaltransistor 12 verbunden.

Ein Anschlußknoten zwischen dem P-Kanaltransistor 11 und dem N-Kanaltransistor 12 ist mit einem Signalausgangsanschluß 4 verbunden. Deshalb bilden der Widerstand 15 und die Klemmdioden 13 und 14 einen Überspannungsschutzkreis 20. Der P-Kanaltran­ sistor 11 und der N-Kanaltransistor 12 bilden eine Halbleiter­ schaltungseinheit 21, die als Schnittstelle dient.

Der Betrieb einer solchen Halbleiterschaltung wird nun beschrie­ ben. Wenn ein Signal mit einem hohen Pegel durch den Signalein­ gangsanschluß 3 eingegeben wird, ist der N-Kanaltransistor 12 eingeschaltet und der P-Kanaltransistor 11 ist ausgeschaltet, hierdurch wird zugelassen, daß der Signalausgangsanschluß 4 den gleichen Spannungspegel aufweist, wie der, der am Bordnetzver­ sorgungsanschluß 2 anliegt. Wenn ein Signal mit einem niedrigen Pegel durch den Signaleingangsanschluß 3 eingegeben ist, ist der P-Kanaltransistor 11 eingeschaltet und der N-Kanaltransistor 12 ausgeschaltet, dadurch wird zugelassen, daß der Signalausgangs­ anschluß 4 den gleichen Spannungspegel aufweist, wie der, der am Versorgungsspannungsanschluß 1 anliegt. Anschließend wird die Spannung am Signalausgangsanschluß 4 zu einer anderen Halblei­ terschaltungseinheit, welche nicht gezeigt ist, weitergegeben.

In dieser Halbleiterschaltung bzw. Halbleiterschaltkreis fließt, wenn eine hohe positive Spannung am Signaleingangsanschluß 3 er­ zeugt wird, ein Strom durch die Klemmdiode 13 auf Grund der hohen Spannung, und die Eingangsspannung der Halbleiterschal­ tungseinrichtung 21 ist fixiert. Dadurch ist die Halbleiter­ schaltungseinrichtung 21 vor der hohen positiven Spannung ge­ schützt. Auf der anderen Seite, wenn eine hohe negative Span­ nung am Signaleingangsanschluß 3 erzeugt ist, fließt ein Strom durch die Klemmdiode 14 aufgrund der hohen Spannung, und die Eingangsspannung zur Halbleiterschaltungseinheit 21 ist fixiert. Dadurch ist die Halbleiterschaltungseinheit 21 vor der hohen negativen Spannung geschützt.

Eine solche herkömmliche Halbleiterschaltung hat jedoch das fol­ gende Problem: Wenn, z. B., eine hohe positive Spannung, die am Signaleingangsanschluß 3 erzeugt ist, eine Spannung überschrei­ tet, die man durch die Addition der Versorgungsspannung zu der Durchlaßspannung der Klemmdiode 13 erhält, erhöht sich der Ein­ gangsstrom zur Klemmdiode 13 schnell. Daraus resultiert, daß ein Überstrom vom Signaleingangsanschluß 3 zum Versorgungsspannungs­ anschluß 1 fließt. Der Überstrom fließt ebenfalls zu dem An­ schlußknoten zwischen dem P-Kanaltransistor 11 und dem Versor­ gungsspannungsanschluß 1, und fließt als Ergebnis davon in die Halbleiterschaltungseinheit 21.

Der Überstrom fließt durch die Halbleiterschaltungseinheit 21 in dieser Art und Weise. Wenn der Überstrom übermäßig groß ist, wird der Strom durch eine parasitäre Diode oder einen parasi­ tären Transistor in der Halbleiterschaltungseinheit 21 übertra­ gen, und läßt dadurch zu, daß ein großer Strom von dem Versor­ gungsspannungsanschluß 1 durch den P-Kanaltransistor 11 und den N-Kanaltransistor 12 fließt. Als Ergebnis hiervon, kann mög­ licherweise ein sogenanntes Einrasten oder Verriegeln verursacht werden, wobei der P-Kanaltransistor 11 und der N-Kanaltransistor 12 nicht normal arbeiten oder beschädigt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um das vorher erwähnte Problem zu überwinden. Das Ziel der Erfindung ist es, eine Halb­ leiterschaltung vorzusehen, in welchem verhindert werden soll, daß das Einrasten in einer Halbleiterschaltungseinheit auftritt, sogar dann, wenn eine hohe Spannung am Signaleingangsanschluß verursacht wird.

Die Halbleiterschaltung der Erfindung weist einen Signalein­ gangsanschluß, einen ersten Versorgungsspannungsanschluß verbunden mit einer ersten Spannungsversorgung, einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß verbunden mit einer zweiten Span­ nungsversorgung, einer Halbleiterschaltungseinheit, die zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß und dem zweiten Versor­ gungsspannungsanschluß angeschlossen ist und ein Signal erhält, welches durch den Signaleingangsanschluß eingegeben ist, einen dritten Versorgungsspannungsanschluß, unabhängig von dem ersten Versorgungsanschluß gebildet und verbunden mit der ersten Span­ nungsversorgung, einen vierten Versorgungsspannungsanschluß, un­ abhängig gebildet von dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß und verbunden mit der zweiten Spannungsversorgung, und einem Überspannungsschutzkreis, der miteinander in Serie geschaltete Klemmdioden enthält, und der zwischen dem dritten Versorgungs­ spannungsanschluß und dem vierten Versorgungsspannungsanschluß angeschlossen ist, so daß die seriellen Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden zum Eingabeabschnitt der Halbleiterschaltkreis­ einheit angeschlossen werden können, auf.

Dementsprechend wird, wenn eine hohe Spannung am Signaleingangs­ anschluß verursacht ist, ein Überstrom, der durch die hohe Span­ nung verursacht ist, durch den Überspannungsschutzkreis zum dritten oder vierten Versorgungsspannungsanschluß, welche mit dem Überspannungsschutzkreis verbunden sind, fließen. Dadurch wird verhindert, daß der Überstrom in die Halbleiterschaltungs­ einheit fließt, und hierbei wird das Auftreten des Einrastens in der Halbleiterschaltungseinheit durch den Überstrom verhin­ dert.

In der Halbleiterschaltung der Erfindung, ist es charakte­ ristisch, daß der Überspannungsschutzkreis mehrfach vorhanden ist, und der dritte Versorgungsspannungsanschluß und der vierte Versorgungsspannungsanschluß gemeinsam für diese Überspannungs­ schutzkreise verwendet werden.

Deshalb kann das Anordnungsmuster vereinfacht und der Halblei­ terschaltkreis miniaturisiert werden.

In dem Halbleiterschaltkreis der Erfindung ist es bezeichnend, daß der dritte oder vierte Versorgungsspannungsanschluß in einer zweiten Verdrahtungsschicht gebildet ist, und der Signal­ eingangsanschluß in einer ersten Verdrahtungsschicht gebildet ist.

Deshalb ist der Versorgungsspannungsanschluß in einer anderen Verdrahtungsschicht gebildet als der Versorgungsspannungsan­ schluß, hierdurch reduziert sich die Impedanz der Verdrahtung, die sich von dem jeweiligen Anschlüssen her erstreckt.

Alternativ enthält der Halbleiter der Erfindung einem Signalein­ gangsanschluß, einem ersten Versorgungsspannungsanschluß ver­ bunden mit einer ersten Spannungsversorgung, einem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß verbunden mit einer zweiten Spannungs­ versorgung, einer Halbleiterschaltungseinrichtung, die zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß und dem zweiten Versor­ gungsspannungsanschluß angeschlossen ist und ein Signal erhält, welches durch den Signaleingangsanschluß eingegeben ist, und einen Überspannungsschutzkreis, der miteinander in Serie ge­ schaltete Klemmdioden enthält, und der zwischen den ersten Ver­ sorgungsspannungsanschluß und dem zweiten Versorgungsspannungs­ anschluß angeschlossen ist, so daß der serielle Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden mit dem Eingabeabschnitt der Halblei­ terschaltungseinheit verbunden ist. Die Halbleiterschaltungs­ einrichtung und der Überspannungsschutzkreis sind direkt mit dem ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschluß verbunden.

Dementsprechend fließt, wenn die Impedanz der Spannungsversor­ gung und der geerdeten Spannungsversorgung bzw. Bordnetzversor­ gung, die mit dem Überspannungsschutzkreis verbunden sind, ge­ ringer ist als die Impedanz der Halbleiterschaltungseinheit, ein Überstrom, der durch eine hohe Spannung verursacht ist, in den ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschluß. Die Halbleiter­ schaltungseinheit ist daher davor geschützt, durch den Überstrom angegriffen zu werden.

In der Halbleiterschaltung der Erfindung, ist es bezeichnend, daß der erste oder zweite Versorgungsspannungsanschluß in einer ersten Verdrahtungsschicht gebildet ist, und der Signaleingangs­ anschluß in einer zweiten Verdrahtungsschicht gebildet ist.

Deshalb ist der Versorgungsspannungsanschluß in einer anderen Verdrahtungsschicht gebildet als der Signaleingangsanschluß, wobei die Impedanz der Verdrahtungen die sich von den jeweiligen Anschlüssen her erstrecken, reduziert ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild, welches die Anordnung einer herkömm­ lichen Halbleiterschaltung zeigt;

Fig. 2 ein Schaltbild, welches die Anordnung einer Halbleiter­ schaltung entsprechend einer Ausführungsform der Erfin­ dung zeigt;

Fig. 3 ein Anordnungsmuster für einen Überspannungsschutzkreis entsprechend der Erfindung;

Fig. 4 ein anderes Anordnungsmuster für den Überspannungs­ schutzkreis entsprechend der Erfindung;

Fig. 5 ein Schaltbild, das die Anordnung einer Halbleiter­ schaltung entsprechend einer anderen Ausführungs­ form der Erfindung zeigt; und

Fig. 6 ein weiteres Anordnungsmuster für den Überspannungs­ schutzkreis entsprechend der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches die Anordnung einer Halblei­ terschaltung der Erfindung zeigt.

Ein Signaleingangsanschluß 3 ist über einen Widerstand 15 mit der Anode einer Klemmdiode 13, der Kathode einer Klemmdiode 14 und den Gates eines P-Kanaltransistors 11 und eines N-Kanal­ transistors 12 verbunden. Ein Anschluß eines seriellen Schalt­ kreises, gebildet aus dem P-Kanaltransistor 11 und dem N-Kanal­ transistor 12, ist mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluß verbunden, der mit einer ersten Spannungsversorgung verbunden ist, das heißt, ein Versorgungsspannungsanschluß 1, und der andere Anschluß hiervon ist mit einem zweiten Versorgungsspan­ nungsanschluß verbunden, welcher mit einer zweiten Spannungs­ versorgung verbunden ist, das heißt, ein Bordnetzversorgungsan­ schluß 2. Die Kathode der Klemmdiode 13 ist verbunden mit einem dritten Versorgungsspannungsanschluß, verbunden mit einer ersten Spannungsversorgung, das heißt, ein Versorgungsspannungsanschluß 5, und die Anode der Klemmdiode 14 ist verbunden mit einem vier­ ten Versorgungsspannungsanschluß, verbunden mit einer zweiten Spannungsversorgung, das heißt, ein Bordnetzversorgungsanschluß 6. Ein Anschlußknoten zwischen dem P-Kanaltransistor 11 und dem N-Kanaltransistor 12 ist mit einem Signalausgangsanschluß 4 ver­ bunden.

Dadurch bilden der Widerstand 15 und die Klemmdioden 13 und 14 einen Überspannungsschutzkreis 20, und der P-Kanaltransistor 11 und der N-Kanaltransistor 12 bilden eine Halbleiterschaltungs­ einheit 21, die als Schnittstelle dient. Die Klemmdioden 13 und 14 sind auf einem Halbleitersubstrat gebildet, welches von jenem, welches, die Halbleiterschaltungseinheit 21 trägt ver­ schieden ist, und diese Substrate sind elektrisch voneinander getrennt.

Der Betrieb dieser Halbleiterschaltung wird beschrieben. Wenn ein Signal mit einem hohen Pegel durch den Signaleingangsan­ schluß 3 eingegeben ist, ist der N-Kanaltransistor 12 einge­ schaltet und der P-Kanaltransistor 11 ausgeschaltet, hierdurch wird zugelassen, daß der Signalausgangsanschluß 4 den gleichen Spannungspegel aufweist, wie der Bordnetzversorgungsanschluß 2. Auf der anderen Seite, wenn ein Signal mit einem niedrigen Pegel durch den Signaleingangsanschluß 3 eingegeben ist, ist der P- Kanaltransistor 11 eingeschaltet und der N-Kanaltransistor 12 ausgeschaltet, dadurch wird zugelassen, daß der Signalausgangs­ anschluß 4 den gleichen Spannungspegel aufweist wie der Versor­ gungsspannungsanschluß 1. Dabei wird die Spannung am Signalaus­ gangsanschluß 4 an eine andere Halbleiterschaltungseinheit weitergegeben, welche nicht gezeigt ist.

Wenn zum Beispiel, eine hohe positive Spannung am Signalein­ gangsanschluß 3 erzeugt ist, fließt ein Überstrom, erzeugt durch die hohe Spannung, durch die Klemmdiode 13 zum Versor­ gungsspannungsanschluß 5. Wenn eine hohe negative Spannung am Signaleinganganschluß 3 erzeugt ist, fließt ein Überstrom, er­ zeugt durch die hohe Spannung, durch die Klemmdiode 14 von dem Bordnetzversorgungsanschluß 6 zu dem Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden 13 und 14. Als Ergebnis hiervon ist die Ein­ gangsspannung zum Halbleiterschaltkreis 21 fixiert, und hier­ durch wird die Halbleiterschaltkreiseinheit 21 vor der hohen Spannung geschützt. Des weiteren fließt der Überstrom, der durch die Klemmdioden 13 oder 14 fließt, nicht durch die Halbleiter­ schaltungseinheit 21, was zur Folge hat, daß das Auftreten von Einrastungen in der Halbleiterschaltungseinheit 21 verhindert wird.

Fig. 3 zeigt ein Anordnungsmuster für eine Halbleiter­ schaltung, die eine Mehrzahl solcher Überspannungsschutzkreise aufweist. Eine Versorgungsspannungsanschlußfläche 30 ist mit einer Aluminiumverdrahtung 37, gebildet in der Form eines L, verbunden. Die Aluminiumverdrahtung 37 weist eine angemessene Breite auf, und enthält einen kurzen Verdrahtungsabschnitt 37a und einen langen Verdrahtungsabschnitt 37b. Eine Signal­ eingangsanschlußfläche 34 ist in einem geeigneten Abstand ent­ fernt von der Versorgungsspannungsfläche 30 in der Richtung vertikal zu dem kurzen Verdrahtungsabschnitt 37a der Aluminium­ verdrahtung 37 gebildet. Die Signaleingangsanschlußfläche 34 ist mit einem Ende einer Aluminiumverdrahtung 37c verbunden welche parallel zu dem kurzen Verdrahtungsabschnitt 37a gebil­ det ist. Das andere Ende des Aluminiumverdrahtungsabschnittes 37c ist über einen eindiffundierten Widerstandsabschnitt 38, hergestellt aus Polysilizium, mit einem Ende einer Aluminium­ verdrahtung 37d verbunden, welches in der Form eines Kreuzes gebildet ist.

Das andere Ende des Aluminiumverdrahtungsabschnittes 37d, welches sich auf der von der Signaleingangsanschlußfläche 34 abliegenden Seite befindet, ist über einen diffundierten Wider­ standabschnitt 39, hergestellt aus Polysilizium, mit einem Ende einer Aluminiumverdrahtung 37e verbunden. Der diffundierte Widerstandsabschnitt 39 ist unterhalb und orthogonal gegen den langen Verdrahtungsabschnitt 37b angeordnet. Das andere Ende des Aluminiumverdrahtungsabschnitts 37e ist mit einer Halblei­ terschaltkreiseinheit verbunden, die nicht gezeigt ist.

Ein Aluminiumverdrahtungsabschnitt 37f ist parallel zu dem kur­ zen Verdrahtungsabschnitt 37a gebildet, um sich so von dem lan­ gen Verdrahtungsabschnitt 37b der Aluminiumverdrahtung 37 zu einer Mittenposition zu erstrecken, welche sich zwischen den Biegepunkt der Aluminiumverdrahtung 37 und dem Kreuzungspunkt des diffundierten Widerstandsabschnittes 39, aus Polysilizium, und dem langen Verdrahtungsabschnitt 37b befindet. Der Alumi­ niumverdrahtungsabschnitt 37f ist mit einer rechteckigen N-Typ Diffusionszone N₁ verbunden. In der N-Typ Diffusionszone N₁ ist eine P-Typ Diffusionszone P₁ gebildet. Die P-Typ Diffusionszone P₁ ist mit einem Aluminiumverdrahtungsabschnitt 37g verbunden, welcher sich parallel zu dem langen Verdrahtungsabschnitt 37b von dem Aluminiumverdrahtungsabschnitt 37d zum kurzen Verdrah­ tungsabschnitt 37a erstreckt.

Die N-Typ Diffusionszone N₁ und die P-Typ Diffusionszone P₁ bilden eine Klemmdiode 35 deren Kathode mit der Versorgungs­ spannungsanschlußfläche 30 verbunden ist. An einer Position symmetrisch zur Klemmdiode 35 in Bezug auf den Aluminiumsver­ drahtungsabschnitt 37d ist eine rechteckige P-Typ Diffusions­ zone P₂ gebildet. In der P-Typ Diffusionszone P₂ ist eine N-Typ Diffusionszone N₂ gebildet, welche mit einem Aluminiumsverdrah­ tungsabschnitt 37h verbunden ist. Der Aluminiumverdrahtungsab­ schnitt 37h erstreckt sich parallel zum langen Verdrahtungsab­ schnitt 37b von dem Aluminiumverdrahtungsabschnitt 37d zur N-Typ Diffusionszone N₂.

Die P-Typ Diffusionszone P₂ ist mit einer Bordnetzversorgungs­ anschlußfläche 31 über eine Aluminiumverdrahtung 371 verbunden, welche in der Form einer Klemme gebildet ist, mit einem kurzen Verdrahtungsabschnitt 371a, einem langen Verdrahtungsabschnitt 371b und einem anderen kleinen Verdrahtungsabschnitt 371c. Die P-Typ Diffusionszone P₂ und die N-Typ Diffusionszone N₂ bilden eine Klemmdiode 36, deren Anode mit der Bordnetzversorgungsan­ schlußfläche 31 verbunden ist. Die Klemmdiode 36 ist zwischen der Bordnetzversorgungsanschlußfläche 31 und dem Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden 35 und 36 angeordnet.

Die Klemmdiode 35, verbunden mit der Versorgungsanschlußfläche 30 und die Klemmdiode 36, verbunden mit der Bordnetzversorgungs­ anschlußfläche 31 bilden einen Überspannungsschutzkreis 40. Der Überspannungsschutzkreis 40 funktioniert in derselben Art und Weise wie der Überspannungsschutzkreis 20, gezeigt in Fig. 2. In der Anordnung von Fig. 3 sind weiße Verdrahtungen in einer ersten Verdrahtungsschicht gebildet und schraffierte Verdrah­ tungen sind in einer zweiten Verdrahtungsschicht gebildet, die auf der ersten Verdrahtungsschicht gebildet ist.

Zusätzlich zum Überspannungsschutzkreis 40 sind eine Mehrzahl von Überspannungsschutzkreisen 40a bis 40n, von denen jede die­ selbe Anordnung wie der Überspannungsschutzkreis 40 aufweist, zwischen der Versorgungsspannungsanschlußfläche 30 und der Bordnetzversorgungsanschlußfläche 31 angeordnet. Die Alumi­ niumverdrahtungen 37 und 371 sind mit den jeweiligen Oberspan­ nungsschutzkreisen 40 und 40a bis 40n gemeinsam verbunden in derselben Art und Weise wie der Überspannungsschutzkreis 40. Jeder der Überspannungsschutzkreise 40 und 40a bis 40n ist mit einem aus einer Mehrzahl von Halbleiterschaltkreiseinheiten verbunden, die nicht gezeigt sind. Eine Versorgungsspannungs­ anschlußfläche und eine Bordnetzversorgungsanschlußfläche die mit diesen Halbleiterschaltkreiseinheiten, die nicht gezeigt sind, verbunden sind, sind unabhängig von der Versorgungsspan­ nungsanschlußfläche 30 und der Bordnetzversorgungsanschluß­ fläche 31 gebildet.

Des weiteren ist eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken, von denen jeder die zuvor erwähnte Anordnung, mit der Versorgungsspan­ nungsanschlußfläche 30, der Bordnetzversorgungsanschlußfläche 31, der Signaleingangsanschlußfläche 34 und einer Mehrzahl von Überspannungsschutzkreisen 40 und 40a bis 40n, aufweist, in der Richtung, in die sich die langen Verdrahtungsabschnitte 37b und 371a erstrecken, gebildet. Deshalb ist die Mehrzahl aller Über­ spannungsschutzkreise 40 und 40a bis 40n mit der Aluminiumver­ drahtung 37, welche mit der Versorgungsspannungsanschlußfläche 30 verbunden ist und der Aluminiumverdrahtung 371, welche mit der Bordnetzversorgungsanschlußfläche 31 verbunden ist, gemein­ sam verbunden. Als ein Ergebnis davon, kann die Anzahl der Ver­ sorgungsspannungsanschlußflächen 30 und der Bordnetzversorgungs­ anschlußflächen 31 die in einer Halbleiterschaltung gebildet werden, verringert werden, wobei das Anordnungsmuster für die Halbleiterschaltung vereinfacht wird. Diese Vereinfachung führt zu einer Miniaturisierung der Halbleiterschaltung.

Fig. 4 zeigt ein anderes Anordnungsmuster für den Überspannungs­ schutzkreis. Eine Signaleingangsanschlußfläche 34, gebildet in einer ersten Verdrahtungsschicht, ist mit einer Aluminiumver­ drahtung 50, gebildet in der Form eines Kreuzes, verbunden. Die Aluminiumverdrahtungen 37 bzw. 371 verbunden mit einer Versor­ gungsspannungsanschlußfläche 30 bzw. einer Bordnetzversorgungs­ anschlußfläche 31, sind in einer zweiten Verdrahtungsschicht gebildet. Die Aluminiumverdrahtung 50 ist unterhalb der Alumi­ niumverdrahtung 37 und 371 gebildet. Ein kurzer Aluminiumver­ drahtungsabschnitt, der sich von der Aluminiumverdrahtung 50 zu einer Klemmdiode 35 erstreckt, ist mit einer P-Typ Diffusions­ zone P₁ verbunden, welche die Klemmdiode 35 bildet.

Ein anderer kurzer Aluminiumverdrahtungsabschnitt, der sich von der Aluminiumverdrahtung 50 zu der Klemmdiode 36 hin erstreckt, ist mit einer N-Typ Diffusionszone N₂, welche die Klemmdiode 36 bildet, verbunden. Die Aluminiumverdrahtung 50 ist mit dem Ein­ gabeabschnitt der Halbleiterschaltungseinheit verbunden, die nicht gezeigt ist. Der Rest der Anordnung ist der gleiche wie der des Überspannungsschutzkreises 40, gezeigt in Fig. 3, und deshalb werden dieselben Bezugszeichen verwendet um auf die­ selben Bauteile Bezug zu nehmen und auf die Beschreibung der­ selben wird verzichtet.

In dieser Ausführungsform, werden die Aluminiumverdrahtungen 37, das heißt, eine Versorgungsspannungsverdrahtung, verbunden mit einer Versorgungsspannungsanschlußfläche 30, und der Alumi­ niumverdrahtung 371, das heißt, einer Bordnetzversorgungsver­ drahtung verbunden mit einer Bordnetzversorgungsanschlußfläche 31, in einer Verdrahtungsschicht gebildet, die sich von der Alu­ miniumverdrahtung 50, das heißt, eine Signalverdrahtung, ver­ bunden mit der Signaleingangsfläche 34 unterscheidet. Deshalb können die Impedanzen der Versorgungsspannungsverdrahtungen und der Signalverdrahtungen verkleinert werden, und die Muster können freier gestaltet werden.

Fig. 5 ist ein Schaltbild, welches die Anordnung einer Halblei­ terschaltung entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt. Eine Klemmdiode 13 in einem Überspannungs­ schutzkreis 20 und ein P-Kanaltransistor 11 in einer Halblei­ terschaltungseinheit 21 sind gemeinsam mit einem Versorgungs­ spannungsanschluß 60 verbunden. Eine Klemmdiode 14 im Über­ spannungsschutzkreis 20 und ein N-Kanaltransistor 12 in der Halbleiterschaltungseinheit 21 sind gemeinsam mit einem Bord­ netzversorgungsanschluß 61 verbunden. Deshalb sind eine Ver­ drahtung zum Anschluß an die Klemmdiode 13 und eine Verdrah­ tung zum Anschluß an den P-Kanaltransistor 11 von dem Versor­ gungsspannungsanschluß 60 abgezweigt, welcher gemeinsam für den Überspannungsschutzkreis 20 und die Halbleiterschaltkreis­ einheit 21 verwendet wird. In ähnlicher Weise wird eine Ver­ drahtung zur Verbindung der Klemmdiode 14 und eine Verdrahtung zur Verbindung des N-Kanaltransistors 12 von dem Bordnetzver­ sorgungsanschluß 61 abgezweigt, der gemeinsam für den Über­ spannungsschutzkreis 20 und die Halbleiterschaltkreiseinheit 21 verwendet wird. Der Rest der Anordnung dieser Halbleiterschal­ tung ist dieselbe wie die gezeigt in Fig. 2 und deshalb werden dieselben Bezugsnummern verwendet, um auf dieselben Bauelemente Bezug zu nehmen und auf die Beschreibung derselben wird ver­ zichtet.

In der Halbleiterschaltung, der eine solche Anordnung aufweist, werden der P-Kanaltransistor 11 und der N-Kanaltransistor 12 ein- ausgeschaltet, entsprechend einem Signal welches durch den Signaleingangsanschluß 3 eingegeben wird, wodurch der Spannungs­ pegel am Signalausgangsanschluß 4 variiert, wie beschrieben mit Bezug auf die vorher erwähnten Ausführungsformen. Wenn eine hohe Spannung am Signaleingangsanschluß 3 erzeugt ist, fließt ein Überstrom, verursacht durch die hohe Spannung, durch die Klemm­ diode 13 oder 14, und fixiert hierdurch die Eingangsspannung für die Halbleiterschaltungseinheit 21. Dadurch ist die Halbleiter­ schaltungseinheit 21 vor der hohen Spannung geschützt.

Desweiteren kann vom Überspannungsschutzkreis 20 und vom Halb­ leiterschaltkreiseinheit 21 jeweils einer an die gemeinsame Spannungsversorgung angeschlossen werden und der jeweilig andere an eine getrennte Spannungsversorgung.

Desweiteren ist, selbst wenn ein Überstrom, verursacht durch eine hohe Spannung, durch die Klemmdioden 13, 14 fließt, der Überstrom davon abgehalten in die Halbleiterschaltungseinheit 21 zu fließen, wenn die Impedanz der Spannungsversorgung und der Bordnetzversorgung verbunden mit dem Versorgungsspannungs­ anschluß 60 und dem Bordnetzversorgungsanschluß 61, kleiner ist als die Impedanz der Halbleiterschaltungseinheit 21. Deshalb kann das Eintreten des Einrastens in der Halbleiterschaltungs­ einheit 21 verhindert werden. Desweiteren können, da der Versor­ gungsspannungsanschluß 60 und der Bordnetzversorgungsanschluß 61 gemeinsam für den Überspannungsschutzkreis 20 und die Halb­ leiterschaltkreiseinheit 21 in dieser Ausführungsform verwendet werden, die Anzahl der Versorgungsspannungsanschlüsse 60 und der Bordnetzversorgungsanschlüsse 61, die in einer Halbleiter­ schaltung zu bilden sind, reduziert werden, welches in der Miniaturisierung der Halbleiterschaltung resultiert.

Fig. 6 ist eine Aufsicht, die ein Anordnungsmuster für den Überspannungsschutzkreis zeigt, mit einer Anordnung wie gezeigt in Fig. 5. Eine Aluminiumverdrahtung 37, das heißt, eine Ver­ sorgungsspannungsverdrahtung verbunden mit einer Versorgungs­ spannungsanschlußfläche 60, und einer Aluminiumverdrahtung 371, das heißt, eine Bordnetzversorgungsverdrahtung verbunden mit einer Bordnetzversorgungsfläche 61, sind in einer anderen Ver­ drahtungsschicht gebildet als eine Aluminiumverdrahtung 50, das heißt, eine Signalverdrahtung verbunden mit einer Signalein­ gangsanschlußfläche 34. Von der Versorgungsspannungsanschluß­ fläche 60 ist die Aluminiumverdrahtung 37, verbunden mit einem Überspannungsschutzkreis 40 und einer Aluminiumverdrahtung 41, verbunden mit einer Halbleiterschaltungseinheit die nicht ge­ zeigt ist, abgezweigt und gebildet. Von der Bordnetzversorgungs­ anschlußfläche 61 sind die Aluminiumverdrahtung 371, verbunden mit dem Überspannungsschutzkreis 40 und einer Aluminiumverdrah­ tung 42, verbunden mit der Halbleiterschaltungseinheit, abge­ zweigt und gebildet. Der Rest der Anordnung ist der gleiche wie der in Fig. 4 gezeigte, und deshalb werden dieselben Bezugs­ zeichen verwendet, um auf dieselben Elemente Bezug zu nehmen und auf die Beschreibung derselben wird verzichtet.

In einer solchen Halbleiterschaltung kann, da die Aluminiumver­ drahtungen in verschiedenen Verdrahtungsschichten gebildet sind die Impedanz der Versorgungsspannungsverdrahtung und der Signal­ verdrahtung reduziert werden.

In dieser Art und Weise, ist der erste Versorgungsspannungsan­ schluß, welcher mit der ersten Spannungsversorgung für eine Halb­ leiterschaltungseinheit verbunden ist, unabhängig von dem dritten Versorgungsspannungsanschluß, welcher mit der ersten Spannungs­ versorgung für einen Überspannungsschutzkreis verbunden ist, in dieser Erfindung gebildet. Und der zweite Versorgungsspannungs­ anschluß, welcher mit der zweiten Versorgungsspannung für eine Halbleiterschaltungseinheit verbunden ist, ist unabhängig von dem vierten Versorgungsspannungsanschluß, welcher mit der zweiten Versorgungsspannung für einen Überspannungsschutzkreis verbunden ist, in dieser Erfindung gebildet. Deshalb wird ein Überstrom, der durch den Überspannungsschutzkreis fließt davon abgehalten in die Halbleiterschaltungseinheit zu fließen, wodurch das Auf­ treten des Einrastens in der Halbleiterschaltungseinheit ver­ hindert wird. Weiterhin sind Verdrahtungen, verbunden mit den dritten und vierten Versorgungsspannungsanschlüssen gemeinsam mit einer Mehrzahl von Überspannungsschutzkreisen verbunden. Deshalb kann die Anzahl der zweiten und vierten Versorgungs­ spannungsanschlüsse, die in einer Halbleiterschaltung zu bilden sind, reduziert werden. Weiterhin sind Aluminiumverdrahtungen zwischen diesen Bauelementen in unterschiedlichen Verdrahtungs­ schichten gebildet, hierdurch wird die Impedanz in den Verdrah­ tungen verringert und vergrößert den Freiheitsgrad beim Ent­ werfen der Anordnungsmuster.

Desweiteren ist eine Verdrahtung, die mit dem Überspannungs­ schutzkreis und der Halbleiterschaltungseinheit zu verbinden ist, abgezweigt von dem ersten Versorgungsspannungsanschluß, verbunden mit der ersten Spannungsversorgung, und/oder eine Verdrahtung, die mit dem Überspannungsschutzkreis und der Halbleiterschaltungseinrichtung zu verbinden ist, abgezweigt von dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß, verbunden mit der zweiten Spannungsversorgung. Deshalb fließt, selbst wenn eine hohe Spannung am Signaleingangsanschluß verursacht wird, ein Überstrom, verursacht durch die hohe Spannung, in die Span­ nungsversorgung mit einer geringen Impedanz, welche mit dem Versorgungsspannungsanschluß verbunden ist. Auf diese Weise, wird der Überstrom davon abgehalten in die Halbleiterschaltungs­ einheit zu fließen und das Auftreten des Einrastens in der Halb­ leiterschaltungseinheit wird verhindert. Weiterhin kann, da der Versorgungsspannungsanschluß so gemeinsam verwendet wird, die Anzahl der Versorgungsspannungsanschlüsse, die in einer Halb­ leiterschaltung zu bilden sind verringert werden und dadurch die Halbleiterschaltung miniaturisieren.

Claims (9)

1. Halbleiterschaltung mit:
einem Signaleingangsanschluß (3);
einem ersten Versorgungsspannungsanschluß (1) verbunden mit einer ersten Spannungsversorgung;
einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (2) verbunden mit einer zweiten Spannungsversorgung;
einer Halbleiterschaltungseinheit (21) verbunden mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (1) und dem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (2), wobei die Halbleiterschaltungs­ einheit (21) an ihrem Eingabeabschnitt ein Signal, welches am Signaleingangsanschluß (3) eingegeben wurde, erhält; und
einem Überspannungsschutzkreis (20), mit zwei Klemmdioden (13, 14), welche miteinander in Serie geschaltet sind, einem seriel­ len Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden (13, 14), der mit dem Eingabschnitt der Halbleiterschaltungseinheit (21) verbunden ist,
gekennzeichnet durch:
einen dritten Versorgungsspannungsanschluß (5) der unabhängig von dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (1) gebildet und mit der ersten Spannungsversorgung verbunden ist, und
einem vierten Versorgungsspannungsanschluß (6), der unabhängig von dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (2) gebildet und mit der zweiten Spannungsversorgung verbunden ist, wobei der Überspannungsschutzkreis (20) zwischen dem dritten Versorgungs­ spannungsanschluß (5) und dem vierten Versorgungsspannungsan­ schluß (6) angeschlossen ist.

2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überspannungsschutzkreis (40) mehrfach gebildet ist, und der dritte Versorgungsspannungsanschluß (30) und der vierte Versorgungsspannungsanschluß (31) gemeinsam für die Über­ spannungsschutzkreise (40) verwendet werden.

3. Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Signaleingangsanschluß (34) in einer ersten Verdrahtungsschicht gebildet ist, und wenigstens der dritte Versorgungsspannungsanschluß (30) oder der vierte Versorgungsspannungsanschluß (31) in einer zweiten Ver­ drahtungsschicht gebildet sind, die nicht der ersten Verdrah­ tungsschicht entspricht.

4. Halbleiterschaltung mit:
einem Signaleingangsanschluß (3);
einem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) verbunden zu einer ersten Spannungsversorgung;
einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (61) verbunden mit einer zweiten Spannungsversorgung;
einer Halbleiterschaltungseinheit (21) verbunden zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) und dem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (61), wobei die Halbleiterschaltungs­ einheit (21) an ihrem Eingabeabschnitt ein Signal, welches am Signaleingangsanschluß (3) eingegeben wurde, erhält; und
einem Überspannungsschutzkreis (20) der zwei zwischen dem ersten Versorgungsspannungsabschnitt (60) und dem zweiten Versorgungs­ spannungsanschluß (61) in Reihe geschaltete Klemmdioden (13, 14) aufweist, mit einem seriellen Anschlußknoten zwischen den Klemm­ dioden (13, 14) welcher mit dem Eingabeabschnitt der Halbleiter­ einheit (21) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungen, die die Halblei­ terschaltungseinheit (21) und den Überspannungsschutzkreis (20) mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) verbinden, von dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) abgezweigt sind.

5. Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Signaleingangsanschluß (34) in einer ersten Ver­ drahtungsschicht gebildet ist, und wenigstens der erste Versorgungsspannungsanschluß (60) oder der zweiten Versorgungsspannungsanschluß (61) in einer zweiten Ver­ drahtungsschicht gebildet ist, die nicht der ersten Verdrah­ tungsschicht entspricht.

6. Halbleiterschaltung, mit:
einem Signaleingangsanschluß (3);
einem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) verbunden mit einer ersten Spannungsversorgung;
einem zweiten Versorgungsspanungsanschluß (61) verbunden mit einer zweiten Spannungsversorgung;
einer Halbleiterschaltungseinheit (21) verbunden zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) und dem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (61), wobei die Halbleiterschaltungs­ einheit (21) an ihrem Eingabeabschnitt, ein Signal, welches am Signaleingangsanschluß (3) eingegeben wurde, empfängt; und
einen Überspannungsschutzkreis (20), welcher zwei zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) und dem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (61) in Reihe geschaltete Klemmdioden (13, 14) aufweist, mit einem seriellen Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden (13, 14) welcher mit dem Eingabeabschnitt der Halbleiterschaltungseinheit (21) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungen, die die Halb­ leiterschaltungseinheit (21) und den Überspannungsschutzkreis (20) mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (61) verbin­ den, von dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (61) abge­ zweigt sind.

7. Halbleiterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Signaleingangsanschluß (34) in einer ersten Ver­ drahtungsschicht gebildet ist, und wenigstens der erste Versorgungsspannungsanschluß (60) oder der zweite Versorgungsspannungsanschluß (61) in einer zweiten Ver­ drahtungsschicht gebildet sind, die nicht der ersten Verdrah­ tungsschicht entsprechen.

8. Halbleiterschaltung, mit:
einem Signaleingangsanschluß (3);
einem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) verbunden mit einer ersten Spannungsversorgung;
einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (61) verbunden mit einer zweiten Spannungsversorgung;
einer Halbleiterschaltkreiseinheit (21) zwischen dem ersten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (60) und dem zweiten Versorgungsspan­ nungsanschluß (61) geschaltet, wobei die Halbleitereinheit (21) an ihrem Eingabeabschnitt, ein Signal, welches am Signalein­ gangsanschluß (3) eingegeben wird, erhält; und
einen Überspannungsschutzkreis (20) mit zwei zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) und dem zweiten Versorgungs­ spannungsanschluß (61) in Reihe geschaltete Klemmdioden (13, 14), einen seriellen Anschlußknoten zwischen den Klemmdioden (13, 14), welcher mit dem Eingabeteil der Halbleiterschaltungseinheit (21) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungen, die die Halblei­ terschaltungseinheit (21) und den Überspannungsschutzkreis (20) mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) verbinden, von dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (60) abgezweigt sind und daß die Verdrahtungen, die die Halbleiterschaltungseinheit (21) und den Überspannungsschutzkreis (20) mit dem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (61) verbinden, von dem zweiten Ver­ sorgungsspannungsanschluß (61) abgezweigt sind.

9. Halbleiterschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Signaleingangsanschluß (34) in einer ersten Ver­ drahtungsschicht gebildet ist, und wenigstens der erste Versorgungsspannungsanschluß (60) oder der zweite Versorgungsspannungsanschluß (61) in einer zweiten Ver­ drahtungsschicht gebildet sind, die nicht der ersten Verdrah­ tungsschicht entsprechen.