DE3309223C2

DE3309223C2 -

Info

Publication number: DE3309223C2
Application number: DE3309223A
Authority: DE
Inventors: Hajime Takano; Hiromitsu Itami Hyogo Jp Yamashita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-03-15
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2003-03-16
Also published as: US4684973A; DE3309223A1; JPS58157151A; GB8306917D0; DE3309223C3; GB2120843A

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit einer Vielzahl von elektronischen Schaltungsteilen, die auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat in durch Trennbereiche aufgeteilten Inselbereichen, welche gegenüber den Trennbereichen einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen, ausgebildet sind, und die eine Vielzahl von Masseleitungen aufweisen, welche zu den elektronischen Schaltungsteilen führen, und mit einer Masseanschlußelektrode.

Aus der DE-OS 30 39 261 ist eine gattungsgemäße integrierte Halbleiterschaltung bekannt, die einen Verstärker, eine Treiberschaltung und einen Ausgangsverstärker aufweist. Der Eingangsverstärker und die Treiberschaltung weisen eine gemeinsame Erdleitung auf, die mit einer Anschlußelektrode verbunden ist, welche über eine Masseleitung geerdet ist. Auch der Ausgangsverstärker enthält eine eigene Masseleitung. Ferner ist eine weitere Masseleitung (Substratverbindungsleitung) vorgesehen, die mit entsprechenden Substratregionen von Transistoren verbunden ist. Diese Substratverbindungsleitung ist darüber hinaus an einer weiteren Stelle mit dem Substrat verbunden, die von den Transistoren entfernt angeordnet und über eine eigene Masseleitung geerdet ist. Die bekannte Halbleiterschaltung enthält daher drei getrennte Masseleitungen. Der Eingangsverstärker und die Treiberschaltung einerseits sowie der Ausgangsverstärker und die auch zum Erden der Substratverbindungsleitung dienende Stelle andererseits weisen zur Vermeidung unerwünschter Kopplungen jeweils ihre eigene Masseanschlußelektrode auf. Jeder der genannten Transistoren als auch die davon entfernt angeordnete Stelle des Substrats enthält eine entsprechende Substratverbindung mit der gemeinsamen Substratleitung.

Die aus der DE-OS 30 39 261 bekannten Maßnahmen (das Vorsehen zusätzlicher Masseleitungen) dienen dazu, gegenseitige Beeinflussungen von Schaltungsteilen zu verringern.

Die Fig. 1 zeigt die Masseleitungen und eine Elektrodenkonstruktion für die Lötverdrahtung bei einer gattungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung, während Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 wiedergibt. Mit 1 ist ein leitfähiges Halbleitersubstrat (z. B. ein p-Silicium) bezeichnet; 5 und 6 sind Inselbereiche in der Halbleiterschicht 20 von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp (z. B. n-Epitaxialschichten), die so hergestellt sind, daß sie sich von der Substrathauptoberfläche abwärts erstrecken. Diese Inselbereiche sind durch Trennbereiche 2, 3 und 4, die jeweils beispielsweise aus einer p-Diffusionsschicht bestehen, voneinander getrennt. Elektronische Schaltungsteile, die jeweils ein Element darstellen (z. B. ein Widerstand als p-Diffusionsschicht, in den Inselbereichen 5 bzw. 6 ausgebildet), haben die Bezeichnung 7 bzw. 8. Mit 00, 400 und 500 sind Masseleitungen bezeichnet, die die jeweiligen elektronischen Schaltungsteile verbinden (z. B. eine aufgedampfte Al-Schicht). Eine Masseanschlußelektrode 14 (z. B. eine aufgedampfte Al-Schicht) faßt die Masseleitungen an einem Punkt zusammen. 26 kennzeichnet eine Isolierschicht (z. B. Siliciumdioxid), während mit 9, 10, 11, 12 und 13 Elektroden bezeichnet sind. R₀ und R₄ bis R₁₀ sind parasitäre Eigenimpedanzen der jeweiligen Schaltungsteile bzw. Masseleitungen. Gemäß der Zeichnung sind die beiden elektronischen Schaltungsteile 7 und 8 voneinander elektrisch getrennt durch Trennbereiche, zu denen auch die Bereiche 2, 3 und 4 gehören. An Masse zu führende Elektroden 10 und 12 sind leitend mit den Elektroden 9 und 11 verbunden, die auf den Trennbereichen 2 und 3 nahe den Elektroden 10 und 11 ausgebildet sind. Außerdem sind die gemeinsamen Masseleiter 00 und 500 leitend mit der Masseanschlußelektrode 14 für einen Drahtleiteranschluß verbunden.

Es ist jedoch bekannt, daß die elektrischen Bahnen, die auf diese Weise in integrierten Halbleiterschaltungen ausgebildet sind, endliche Impedanzwerte R₀, R₅, R₆, R₇ und R₉ haben. Bei einem realistischen Ausführungsbeispiel sind z. B. folgende Werte gegeben:

R₀ = 50 mΩ; R 5 = 1 Ω; R₆ = 20 Ω; R₇ = 20 Ω; R₉ = 50 Ω.

Nimmt man nun an, daß die Signalströme I₇ und I₈, die aus den Schaltungen 7 und 8 fließen, 10 mA betragen und das Potential der Anschlußelektrode 14 Null Volt ist, so erhält man gemäß einem in der Fig. 3 wiedergegebenen Ersatzschaltbild, in dem als hinreichend klein anzunehmende Impedanzen weggelassen sind, das Potential V₈ am Massepunkt 12 des Schaltungsteils 8 zu

V₈ = R₅I₅ (1)

R₅I₅ = R₀ (I₇+I₈-I₅)+(R₆+R₇+R₉) (I₈-I₅) (2)

Bei R₀+R₅+R₆+R₇+R₉=R₁₀₀ gilt

Setzt man hier die Impedanzen und die Signalströme aus dem obigen Beispiel ein, so erhält man

V₈ = 5,5×10^-6+9,9×10^-3. (5)

Der Massepunkt 12 des Schaltungsteils 8 wird somit durch den Schaltungsteil 7 durch eine Spannung von 5,5 µV beeinflußt. Dies bedeutet eine Beeinflussung von -45,2 dB (5,5 µV/1 mV) vom Schaltungsteil 7 unter der Annahme, daß der Schaltungsteil 8 einen Leitwert gm=10 mA/1 mV=10 S hat. Es versteht sich, daß in manchen Fällen eine derartige Beeinflussung (-45,2 dB) nicht vernachlässigt werden kann.

Gattungsgemäße integrierte Halbleiterschaltungen haben also den Nachteil, daß nicht vernachlässigbare gegenseitige Beeinflussung der Schaltungsteile auftreten können, was insbesondere bei Hochfrequenzkreisen mit hoher Verstärkung zu einer Beeinträchtigung der Signalqualität und gelegentlich zu Schwingungserscheinungen führt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der integrierten Halbleiterschaltung der eingangs genannten Art gegenüber dem Stand der Technik eine weitere Verringerung gegenseitiger Beeinflussungen von Schaltungsteilen in integrierten Schaltungen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die integrierte Halbleiterschaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Vielzahl der Masseleitungen mit der Masseanschlußelektrode verbunden ist und daß die Masseanschlußelektrode auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet und mit einem der Trennbereiche verbunden ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 4 bis 6 beschrieben. Es zeigt

Fig. 4 ein Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Masseleiterausbildung einer integrierten Schaltung;

Fig. 5 einen Schnitt nach V-V in Fig. 4;

Fig. 6 das Ersatzschaltbild der Masseleitungen der Fig. 4.

In Fig. 4, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt, sind die Masseleitungen sowie Anordnung und Aufbau der Anschlußelektroden für äußere Leiter einer integrierten Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, während der Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4 aus der Fig. 5 ersichtlich ist. Sofern Übereinstimmung mit den Einzelheiten aus den Fig. 1 und 2 besteht, sind in den Fig. 4 und 5 dieselben Bezugszeichen verwendet. Zwei elektronische Schaltungsteile 7 und 8 sind voneinander durch einen Trennungsaufbau, zu dem die Trennungsbereiche 2, 3 und 4 gehören, getrennt. Nur die Masseleitung 00 des elektronischen Schaltungsteils 7 ist über eine Elektrode 9, die auf dem Trennungsbereich 2 ausgebildet ist und wodurch ein Massepunkt des Substrats 1 gebildet wird, mit der Masseanschlußelektrode 14 verbunden.

Die Masseleitung 500 des zweiten elektronischen Schaltungsteils 8 steht nicht mit dem Trennungsbereich 3 in der Nähe der Schaltung 8 in Verbindung, sondern ist direkt durch eine Masseleitung mit der Masseanschlußelektrode 14 verbunden. Wenngleich die so verdrahtete integrierte Halbleiterschaltung in ihren elektrischen Bahnen eine endliche Impedanz hat, unterscheidet sie sich insoweit von dem Stand der Technik, als keine Impedanzen R₆, R₇ und R₉ gemäß Ersatzschaltbild der Fig. 3 vorhanden sind, was dem Ersatzschaltbild der Fig. 6 leicht zu entnehmen ist.

Bei Verwendung der Werte, wie sie für die Ersatzschaltung der Fig. 3 vom Stand der Technik verwendet wurden, gelten für das vorliegende Beispiel R₀=50 mΩ und R₅=1 Ω. Nimmt man für die Signalströme I₇ und I₈ jeweils 10 mA und für das Potential der Masseanschlußelektrode 14 Null Volt an, so erhält man für das Potential V′₈ am Massepunkt 12 des elektronischen Schaltungsteils 8 in Fig. 6

V′₈ = R₅I₅ = R₅I₈. (5)

Das Potential V′₈ des Massepunktes 12 wird also durch den Strom I₇ nicht beeinflußt und hängt nur von der Impedanz R₅ und dem Strom I₈ ab.

In dem einfachen Darstellungsbeispiel sind zwar nur zwei elektronische Schaltungsteile aufgeführt, doch ist es leicht verständlich, daß auch bei mehreren elektronischen Schaltungsteilen dasselbe grundsätzliche Ergebnis erzielt wird.

Claims

1. Integrierte Halbleiterschaltung

- mit einer Vielzahl von elektronischen Schaltungsteilen (7, 8), die auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat (1) in durch Trennbereiche (2, 3, 4) aufgeteilten Inselbereichen (5, 6), welche gegenüber den Trennbereichen einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen, ausgebildet sind und die eine Vielzahl von Masseleitungen (00, 500, 400) aufweisen, welche zu den elektronischen Schaltungsteilen (7, 8) führen, und
- mit einer Masseanschlußelektrode (14),

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Vielzahl der Masseleitungen (00, 500, 400) mit der Masseanschlußelektrode (14) verbunden ist und
- daß die Masseanschlußelektrode (14) auf dem Halbleitersubstrat (1) ausgebildet und mit einem der Trennbereiche (2, 3, 4) verbunden ist.

2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inselbereiche (5, 6) Teil einer epitaxial gewachsenen Halbleiterschicht (20) sind und daß die Trennbereiche (2, 3, 4) Störstellen-Diffusionsschichten sind.