-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmvorrichtung zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung und insbesondere auf eine integrierte Abschirmvorrichtung zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung für abzuschirmende Schaltungsteile einer integrierten Halbleiterschaltung.
-
Bei der Realisierung von hochkomplexen Schaltungen insbesondere in integrierten Halbleiterschaltungen müssen zunehmend unterschiedlichste Schaltungsteile bzw. Schaltungsblöcke realisiert werden, die sich oftmals in unerwünschter Weise gegenseitig beeinflussen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Logik-Schaltungsteile handeln, die ein Übersprechen in Form von Kopplung elektromagnetischer Felder in beispielsweise analoge Schaltungsteile verursachen.
-
Insbesondere bei Hochfrequenz-Übertrager-Schaltungen macht sich ein derartiges Übersprechen oft durch unerwünschte Aussendungen in Form von Spurii, d.h. Nebenlinien im Spektrum, oder einer unerwünschten Oszillation bemerkbar. Neben dem Einfluss von Digital-Schaltungsteilen auf analoge Schaltungsteile und der gegenseitigen Entkopplung von hochfrequenten Schaltungsteilen ist oftmals auch eine bessere Entkopplung von Leistungsstufen zu Kleinleistungs-Schaltungsteilen erforderlich.
-
Eine derartige Entkopplung bzw. Abschirmung von kritischen Schaltungsteilen gegenüber dem Rest einer integrierten Schaltung steht jedoch im Widerspruch zu der geforderten zunehmenden Integrationsdichte insbesondere bei integrierten Halbleiterschaltungen.
-
Insbesondere in integrierten Schaltungen (wie z.B. Halbleiterschaltungen) besteht daher die Notwendigkeit bestimmte Schaltungsteile derart zuverlässig abzuschirmen, dass entweder aus diesen Schaltungsteilen keine elektromagnetische Strahlung entweicht oder diese Schaltungsteile nicht durch eine von außen kommende elektromagnetische Strahlung beeinflusst werden.
-
Durch Verwendung von so genannten Mehr- bzw. Multi-Chipmodulen (MCM) wurden bisher sensitive Schaltungsteile ausgelagert und durch eine entsprechende Abschirmung vor dem Einfluss von elektromagnetischer Strahlung geschützt. Unter Mehrchipmodulen (MCM) versteht man hierbei elektronische Baugruppen, die eine Vielzahl von integrierten Schaltungsbausteinen (IC-chips) und/oder eine Vielzahl von diskreten Bauteilen enthalten können, welche über ein Verbindungssubstrat miteinander gekoppelt sind. Derartige Mehrchipmodule können hierbei aus mehreren Halbleiterplättchen bzw. Chips und anderen diskreten Bauteilen bestehen, die jeweils eine eigene Abschirmvorrichtung in Form eines Faradayschen Käfigs aufweisen können.
-
Obwohl die Grundlagen für einen derartigen Mehrchipmodul-Entwurf sowie die zugehörigen Herstellungstechnologien relativ gut bekannt sind, konnten derartige herkömmliche Technologien bisher kein Herstellungsverfahren mit geringen Kosten und einem hohen Volumen ermöglichen.
-
Ferner besteht die Möglichkeit durch ein entsprechendes „layout“ oder „floor planning“, d.h. ein Platzieren der jeweiligen Schaltungsteile im Layout eines Halbleiterbausteins und einer differenziellen Schaltungsauslegung, eine weitere Verbesserung im Übersprechverhalten zu erzielen. Nachteilig ist hierbei jedoch ein erhöhter Platzbedarf, die der zukünftigen erhöhten Integrationsdichte mit seiner einhergehenden Miniaturisierung entgegensteht. Da die Dämpfung der elektromagnetischen Felder sich mit dem Abstand vergrößert, sind einer weitergehenden Integration starke Grenzen gesetzt.
-
Aus der Druckschrift
DE 103 09 614 A1 ist eine Abschirmvorrichtung zum Abschirmen eines Schaltungsteils bekannt, wobei ein Abschirm-Bodenelement, ein Abschirm-Deckelelement und ein Abschirm-Seitenelement elektrisch miteinander verbunden sind, um einen innerhalb der Abschirmelemente angeordneten Schaltungsteil gegenüber elektromagnetischer Strahlung abzuschirmen. Die Abschirmelemente dieses herkömmlichen Faradayschen Käfigs sind hierbei alle aus metallischem Material bzw. Metalllagen oder -stifte hergestellt, was zu einer Kostenerhöhung führt.
-
Die Druckschrift
US 6 472 723 B1 offenbart eine Abschirmvorrichtung, wobei mittels speziellen Substratkontakten ein Halbleitersubstrat derart kontaktiert wird, dass sich eine elektromagnetische Abschirmung ergibt. Das Halbleitersubstrat kann hierbei als ein aus einem Halbleitermaterial bestehendes Abschirmelement interpretiert werden, wobei jedoch das abzuschirmende Schaltungsteil innerhalb dieses Halbleitersubstrats ausgebildet ist und somit die Abschirmwirkung gering ist.
-
Die Druckschrift
DE 103 37 256 A1 offenbart eine Halbleiter-Schutzschicht, welche einen z.B. in „reverse engineering“ verwendeten Analyseangriff von einer Rückseite des Bausteins erschwert.
-
In ähnlicher Weise bezieht sich auch die Druckschrift
US 5 742 082 A auf ein unterhalb eines Kanals eines Feldeffekttransistors angeordnetes Abschirmgebiet, welches Transient- und Oszillationseffekte reduziert. Ein geschlossener Faradayscher Käfig ist hierbei nicht vorgeschlagen.
-
Aus der Druckschrift
US 7 030 455 B2 ist eine integrierte Abschirmvorrichtung zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung bekannt, wobei in einer Verdrahtungsebene eines Halbleiterbausteins ein geschlossener Faradayscher Käfig mittels metallischer Leitbahnen und Kontakt-Vias ausgebildet wird. Ein abzuschirmender Schaltungsteil befindet sich hierbei außerhalb einer Halbleiterschicht.
-
Die Druckschrift
US 5 151 770 A zeigt schließlich eine für Mikrowellen geeignete Abschirmvorrichtung, wobei die Abschirmelemente aus metallischem Material bestehen. Eine Bodenplatte wird hierbei mit einer Deckelplatte über stiftförmige Seitenelemente elektrisch verbunden, wobei ein Abstand der Seitenelemente kleiner als eine Wellenlänge der Betriebsfrequenz einer abzuschirmenden Schaltung ist.
-
Ferner sind aus den Druckschriften
EP 0 872 888 A2 und
US 2003/0 017 646 A1 Faradaysche Käfige bekannt, welche mehrreihige und versetzt zueinander angeordnete seitliche Abschirmelemente aufweisen.
-
Weiterhin offenbart die Druckschrift
US 2002/0 109 204 A1 eine Abschirmschicht, welche eine Induktivität gegenüber dem Halbleitersubstrat abschirmt. Die Abschirmschicht ist hierbei von dem Substrat durch eine Isolierschicht getrennt.
-
Die Druckschrift
US 6 982 477 B2 zeigt eine weitere herkömmliche Abschirmung für elektromagnetische Strahlung, welche ringförmig um ein Schaltungsteil angeordnet ist und mehrere durch Vias verbundene Metallisierungsabschnitte umfasst. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Abschirmung nach unten wird ein zusätzliches Wannengebiet in dem Halbleitersubstrat ausgebildet.
-
Weiterhin zeigt die Druckschrift
US 6 646 328 B2 eine Abschirmschicht zum Abschirmen einer Antenne von darunterliegenden Halbleiterschaltungen. Die Abschirmschicht umfasst mehrere voneinander isolierte Metallbereiche und ist oberhalb der Halbleiterschaltung und unterhalb der Antenne angeordnet.
-
Ferner ist aus der Druckschrift
US 2004/0 222 511 A1 eine herkömmliche Abschirmvorrichtung bekannt, bei der das Bodenelement in einer unteren Metallisierungsebene ausgebildet ist.
-
Die Druckschrift
US 2002/0 195 719 A1 zeigt eine Abschirmung in Form von zwei leitenden Schichten, die auf einem Halbleiterchip oberhalb der Metallisierung und am Boden des Chips angeordnet sind.
-
Schließlich ist aus der Druckschrift
US 5 196 920 A eine herkömmliche Abschirmvorrichtung bekannt, bei der eine gegenseitige Beeinflussung von Schaltungsblöcken durch Rauschen verringert ist. Hierzu wird eine dotierte Polysiliziumschicht innerhalb einer Isolierschicht und zwischen den beiden Schaltungsblöcken angeordnet.
-
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, eine Abschirmvorrichtung zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung zu schaffen, welche ohne wesentliche Erhöhung der Herstellungskosten und des Platzbedarfs realisiert werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Insbesondere durch die Verwendung eines Abschnitts eines hochdotierten Halbleitersubstrats mit einem Widerstandswert unterhalb von 15 mOhmcm für zumindest ein Abschirm-Bodenelement für einen abzuschirmenden Schaltungsteil, kann einfach und somit kostengünstig eine Abschirmvorrichtung mit verbesserter „Masse/Ground-“Anbindung unmittelbar in eine integrierte Schaltung teilintegriert werden.
-
Ein Abschirm-Deckelelement wird vorzugsweise in einer Verdrahtungsebene der integrierten Schaltung ausgebildet, wodurch eine elektromagnetische Abschirmung auch nach oben durch ohnehin vorhandene Schichtelemente der integrierten Schaltung realisiert werden kann.
-
Das Abschirm-Seitenelement wird vorzugsweise in ein oberes Seitenelement und ein unteres Seitenelement aufgeteilt, wobei das obere Seitenelement eine Vielzahl von Kontaktstrukturen aufweist, die zwischen den Verdrahtungsebenen ausgebildet sind und das untere Seitenelement zumindest einen Senk-Kontaktgraben oder eine Vielzahl von Senk-Kontaktgrabenstrukturen aufweist, die im Halbleitersubstrat ausgebildet sind.
-
Der Senk-Kontaktgraben kann hierbei mit metallischem Material oder hochdotiertem Halbleitermaterial aufgefüllt sein und vorzugsweise einen geschlossenen Ring darstellen, wodurch wiederum eine hervorragende seitliche Abschirmung durch üblicherweise in einem Standard-Herstellungsverfahren vorhandene Prozesse realisiert werden kann.
-
Die Vielzahl von Senk-Kontaktstrukturen können sowohl einzeilig als auch mehrzeilig um den abzuschirmenden Schaltungsteil angeordnet sein, wobei bei Verwendung mehrerer Zeilen diese ferner zueinander versetzt sein können. Bei entsprechender Beabstandung der jeweiligen Senk-Kontaktstrukturen zueinander erhält man wiederum eine hervorragende seitliche Abschirmung für den abzuschirmenden Schaltungsteil.
-
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
-
Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte Schnittansicht einer integrierten Schaltung mit integrierter Abschirmvorrichtung für einen abzuschirmenden Schaltungsteil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
2 eine vereinfachte Draufsicht der integrierten Schaltung gemäß 1;
-
3 eine vereinfachte Schnittansicht einer integrierten Schaltung mit integrierter Abschirmvorrichtung für einen abzuschirmenden Schaltungsteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
-
4 eine vereinfachte Draufsicht einer integrierten Schaltung gemäß 3;
-
5 eine vereinfachte Teil-Draufsicht einer integrierten Schaltung mit Abschirmvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
-
6 eine vereinfachte Teil-Draufsicht einer integrierten Schaltung mit Abschirmvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht einer integrierten Schaltung IC, in der eine erfindungsgemäße Abschirmvorrichtung zum Abschirmen eines integrierten Schaltungsteils HF ausgebildet ist.
-
Gemäß 1 kann als Trägersubstrat ein stark dotiertes Halbleitersubstrat 1 verwendet werden, an dessen Oberfläche eine beispielsweise epitaktisch abgeschiedene schwach dotierte Halbleiterschicht 2 ausgebildet wird. Zur Realisierung eines aktiven Gebietes für die integrierte Schaltung bzw. den abzuschirmenden integrierten Schaltungsteil HF kann in dieser epitaktisch abgeschiedenen Halbleiterschicht ferner zumindest eine Dotierwanne 3 ausgebildet sein. In dieser Wanne 3 bzw. an der Oberfläche dieser Halbleiterschicht können anschließend in üblicher Weise integrierte Halbleiterbauelemente realisiert werden, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren, MOS-Kapazitäten, MIM-Kapazitäten, Widerstände, Spulen usw., wobei auch darüber liegende Metallisierungs- bzw. Verdrahtungsschichten M1, M2 usw. verwendet werden können.
-
Als stark dotiertes Halbleitersubstrat 1 wird beispielsweise ein Silizium-Halbleitersubstrat verwendet, wobei auch beliebige andere Halbleitersubstrate verwendet werden können, wie zum Beispiel sogenannte III-V-Verbundhalbleiter. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist das stark dotierte Halbleitersubstrat 1 eine p+-Dotierung auf, wobei jedoch grundsätzlich auch sogenannte n-dotierte Halbleitersubstrate verwendet werden können.
-
Vorzugsweise wird eine Dotierstoffkonzentration derart eingestellt, dass sich ein Widerstandswert des Halbleitermaterials bzw. des Halbleitersubstrats 1 von kleiner 15 mOhmcm ergibt. Dies entspricht etwa einer Dotierstoffkonzentration von 4·10E18 Atome/cm3 mittels z.B. Bor als Dotierstoff. Auf diese Weise erhält man eine für die Abschirmfunktion ausreichend hohe Leitfähigkeit des Halbleitersubstrats 1.
-
Die Halbleiterschicht 2 weist beispielsweise einen zum Ladungstyp des Halbleitersubstrats 1 gleichen Ladungstyp p– auf, wobei eine Dotierstoffkonzentration gegenüber dem Halbleitersubstrat 1 stark verringert ist und beispielsweise einen Widerstandswert von ca. 10 Ohmcm ergibt. Dies entspricht etwa einer Dotierstoffkonzentration von 1,355·10E15 Atome/cm3 mittels z.B. Bor. Die an der Oberfläche der Halbleiterschicht 2 ausgebildete Wanne 3 kann wiederum den gleichen Leitungstyp aufweisen, wie das Halbleitersubstrat 1 bzw. die Halbleiterschicht 2, wobei jedoch eine höhere Dotierung zur Realisierung von kleineren Widerstandswerten verwendet wird. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Wanne 3 z.B. um eine p-Wanne mit einem Widerstandswert von ca. 50 mOhmcm.
-
Gemäß 1 weist das hochdotierte Halbleitersubstrat 1 mit seinem geringen Widerstandswert von kleiner 15 mOhmcm (bzw. einer Dotierstoffkonzentration von größer 4·10E18 Atome/cm3) beispielsweise eine Dicke von 165 Mikrometer auf, wodurch es einen wesentlichen Anteil des Trägersubstrats ausmacht. Die schwach dotierte Halbleiterschicht 2 kann demgegenüber eine Dicke von lediglich ca. 5 Mikrometer besitzen, während die Wanne 3 eine Tiefe von beispielsweise 1 bis 3 Mikrometer aufweisen kann.
-
In der Wanne 3 bzw. der Halbleiterschicht 2 können ferner auch sogenannte flache Grabenisolierungen (STI, shallow trench isolation) zur Isolierung von jeweiligen Bauelementen ausgebildet sein.
-
Auf eine detaillierte Beschreibung des abzuschirmenden integrierten Schaltungsteils wurde nachfolgend verzichtet, da dieses für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist. Beispielsweise kann als integrierter Schaltungsteil HF eine sogenannte Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenz-Schaltung integriert sein. In Hochfrequenz-Schaltungen werden üblicherweise Frequenzen größer ca. 800 MHz verwendet, wobei in Zwischenfrequenz-Schaltungen Frequenzen zwischen ca. 200 bis 800 MHz zur Anwendung kommen. In gleicher Weise kann jedoch der integrierte Schaltungsteil HF auch eine digitale Logikschaltung oder eine Analogschaltung darstellen, wobei ein Übersprechen in Form von Koppelung durch elektromagnetische Felder zuverlässig und kostengünstig verhindert werden soll.
-
Erfindungsgemäß wird dafür eine integrierte Abschirmvorrichtung, z.B. in Form eines geschlossenen Käfigs, zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung geschaffen, welche erstmalig vollständig in der integrierten Schaltung IC realisiert werden kann. Die Abschirmvorrichtung kann hierbei aus einem Abschirm-Bodenelement BE, welches gemäß 1 aus einem Abschnitt des hochdotierten Halbleitersubstrats 1 besteht, aus einem Abschirm-Deckelelement DE, welches durch eine oder mehrere Verdrahtungs- bzw. Metallisierungsebenen M1 bis Mx in der Verdrahtung der integrierten Schaltung IC realisiert wird, und einem Abschirm-Seitenelement SE bestehen, welches das Bodenelement BE mit dem Deckelelement DE derart elektrisch verbindet, dass der abzuschirmende integrierte Schaltungsteil HF innerhalb der Abschirmelemente angeordnet ist und ein Ein- bzw. Austreten von elektromagnetischer Strahlung in den dadurch hergestellten Faradayschen Käfig zuverlässig verhindert. Obwohl das Boden- und Deckelelement vorzugsweise ganzflächig in der Verdrahtungsebene bzw. dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, kann es grundsätzlich auch streifenförmig oder gitterförmig ausgebildet sein, wobei eine Beabstandung vorzugsweise kleiner λ/10 ist und λ die Wellenlänge der abzuschirmenden elektromagnetischen Strahlung darstellt. Bei noch kleineren Abständen bzw. einem engmaschigeren Gitter ergibt sich eine höhere Dämpfung.
-
Das Abschirm-Seitenelement SE kann gemäß 1 ein oberes Seitenelement SE1, welches in den Verdrahtungsebenen realisiert ist, sowie ein unteres Seitenelement SE2 aufweisen, welches im Trägersubstrat 1, 2, 3 realisiert ist und zumindest von der Oberfläche des Trägersubstrats bzw. der Wanne 3 bis zum hoch leitfähigen Halbleitersubstrat 1 reicht.
-
Gemäß 1 kann das untere Seitenelement SE2 zumindest einen Senk-Kontaktgraben ST aufweisen, der im Trägersubstrat 1, 2, 3 ausgebildet und elektrisch leitend ist. Beispielsweise kann mittels im Standard-Herstellungsprozess vorhandener Grabentechnologien ein bis zum hochdotierten Halbleitersubstrat 1 reichender tiefer Graben hergestellt werden, der mit einem elektrisch leitenden Füllmaterial wie beispielsweise einem metallischen Material oder hochdotiertem Halbleitermaterial, z.B. Polysilizium, gefüllt ist. Selbstverständlich können auch mehrere Schichten von (z.B. unterschiedlichen) elektrisch leitenden Materialien verwendet werden.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise p+-Polysilizium im tiefen Graben zur Realisierung des Senk-Kontaktgrabens ST mittels eines CVD-Verfahrens unmittelbar an den Grabenwänden abgeschieden werden. Auf diese Weise erhält man eine hervorragende seitliche Abschirmung des integrierten Schaltungsteils HF durch das hochleitfähige Halbleitermaterial des Senk-Kontaktgrabens ST.
-
Grundsätzlich sind auch andere Füllmaterialien denkbar, wobei insbesondere die Grabenwände des Senkgrabens bis auf einen Kontaktbereich zum hochdotierten Halbleitersubstrat 1 eine isolierende Schicht aufweisen und darauf die elektrisch leitende Füllschicht wie beispielsweise eine metallische Einzel- oder Mehrfachschicht oder eine elektrisch leitende Halbleiterschicht aufgefüllt wird. In diesem Fall ist lediglich das hochdotierte Halbleitersubstrat 1 elektrisch kontaktiert, während die Halbleiterschicht 2 und die Wanne 3 durch die Isolierschicht getrennt sind.
-
2 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der integrierten Schaltung IC mit integrierter Abschirmvorrichtung gemäß 1, wobei der im Trägersubstrat ausgebildete Senk-Kontaktgraben ST einen geschlossenen Ring um den abzuschirmenden integrierten Schaltungsteil HF darstellt. Auf diese Weise kann das Aus- bzw. Eintreten von elektromagnetischer Strahlung seitlich unterhalb des integrierten Schaltungsteils besonders zuverlässig verhindert werden.
-
Grundsätzlich kann das untere Seitenelement SE2 jedoch auch durch mehrere (nicht dargestellte) voneinander beabstandete Senk-Kontaktgräben bzw. -grabenstrukturen realisiert werden, wobei jedoch ein Abstand der Senk-Kontaktgräben vorzugsweise kleiner λ/10 ist und λ die Wellenlänge der abzuschirmenden elektromagnetischen Strahlung darstellt. Bei noch kleineren Abständen bzw. einem engeren Gitter ergibt sich eine höhere Dämpfung.
-
Das obere Seitenelement SE1, welches sich vorzugsweise in den Verdrahtungsebenen der integrierten Schaltung IC befindet, kann beispielsweise aus einer Vielzahl von Kontaktstrukturen V sowie entsprechenden Teilstücken von jeweiligen Metallisierungsebenen M1 bis Mx bestehen, welche im Wesentlichen oberhalb des unteren Seitenelements SE2 bzw. des zumindest einen Senk-Kontaktgrabens ST angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden sind. Die Kontaktstrukturen V können beispielsweise stiftförmige Kontakt-Vias oder streifenförmige Kontakt-Via-Bars darstellen.
-
Wenn gemäß 1 der integrierte Schaltungsteil HF beispielsweise die beiden unteren Verdrahtungs- bzw. Metallisierungsebenen M1 und M2 zur internen Verdrahtung benötigt, so wird das Abschirm-Deckelelement DE frühestens in der Verdrahtungsebene Mx = M3 realisiert, wobei oberhalb des Senk-Kontaktgrabens ST Kontaktstrukturen V zu einem nicht verdrahteten Teilabschnitt der Metallisierungsebene M1 und von dieser weitere Kontaktstrukturen V zu einem nicht verdrahteten Teilabschnitt der Metallisierungsebene M2 und so fort über weitere Kontaktstrukturen bis hin zu einer Metallisierungsebene Mx des Deckelelements DE verbunden werden.
-
Auf diese Weise kann erstmalig ohne Verwendung von zusätzlichen Gehäuseelementen oder der sehr kostenintensiven Mehrchip-Modultechnologie eine integrierte Abschirmvorrichtung als ganz oder teilweise geschlossener Käfig realisiert werden, welche vollständig innerhalb einer integrierten Schaltung IC herstellbar ist. Insbesondere werden hierbei erstmalig Halbleitermaterialien als Abschirmelemente verwendet.
-
Bei Verwendung eines Trägersubstrats mit einem hochdotierten Halbleitersubstrat 1 und einer zugehörigen tiefen Substrat-Kontaktierung kann somit auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise eine integrierte Abschirmvorrichtung geschaffen werden.
-
3 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht einer integrierten Schaltung IC mit einer integrierten Abschirmvorrichtung zum Abschirmen eines integrierten Schaltungsteils HF gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente und Schichten wie in 1 bezeichnen, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
-
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß
1 und
2 wird beim vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen das untere Abschirm-Seitenelement SE2 durch eine alternative Kontakt-Struktur ersetzt. Genauer gesagt werden gemäß
3 an Stelle des zumindest einen Senk-Kontaktgrabens bzw. der -grabenstruktur als unteres Seitenelement SE2 eine Vielzahl von sogenannten Senk-Kontaktstrukturen bzw. Sinkern SV zum elektrischen Kontaktieren des hochdotierten Halbleitersubstrats
1 verwendet. Die Senk-Kontaktstrukturen SV können wiederum beispielsweise stiftförmige Senk-Kontakt-Vias oder streifenförmige Senk-Kontakt-Via-Bars darstellen. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Senk-Kontakt-Vias SV ist beispielsweise aus der
EP 1 553 625 A1 bekannt, weshalb auf eine nachfolgende Beschreibung verzichtet wird.
-
Mittels derartiger Senk-Kontaktstrukturen SV, welche üblicherweise mit einem metallischen Mehrschichtaufbau aufgefüllt sind, kann somit nicht nur eine zuverlässige Kontaktierung des Abschirm-Bodenelements BE sondern auch eine zuverlässig Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung seitlich unterhalb des integrierten Schaltungsteils HF durchgeführt werden.
-
4 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der integrierten Schaltung IC mit integrierter Abschirmvorrichtung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei eine Vielzahl von beabstandeten derartigen Senk-Kontaktstrukturen SV um den abzuschirmenden Schaltungsteil HF im Trägersubstrat 1, 2, 3 rechteckförmig angeordnet sind und somit eine seitliche Abschirmung sowie eine elektrische Kontaktierung des Bodenelements BE mit dem Deckelelement DE ermöglichen. Selbstverständlich ist auch ein mehreckige, kreisförmige oder sonstige Struktur für das Seitenelement denkbar.
-
Zur Realisierung einer ausreichenden Abschirmwirkung weisen die Senk-Kontaktstrukturen SV vorzugsweise einen Abstand kleiner λ/10 auf, wobei λ die Wellenlänge der abzuschirmenden elektromagnetischen Strahlung ist. Vorzugsweise sind die Abmessungen der Senk-Kontakt-Vias SV, d.h. eine Breite der Senk-Kontakt-Vias SV, gleich dem Abstand dieser Senk-Kontakt-Vias zueinander und somit wiederum λ/10. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich dadurch eine gitterförmige Struktur im unteren Bereich des Abschirm-Seitenelements SE.
-
Ein nicht dargestellter oberer Bereich des Abschirm-Seitenelements SE besitzt im Wesentlichen einen gleichen Aufbau wie der untere Teil, d.h. der Aufbau der Senk-Kontaktstrukturen SV, wobei wiederum an der Oberfläche des Trägersubstrats bzw. der Wanne 3 in den Verdrahtungsebenen oberhalb der Senk-Kontaktstrukturen SV entsprechende Kontaktstrukturen V ausgebildet sind, die über jeweilige nicht verdrahtete Teilabschnitte der jeweiligen Metallisierungsebenen M1, M2, ... bis hin zu einer Metallisierungsebene Mx für ein Abschirm-Deckelelement DE ein jeweiliges oberes Seitenelement SE1 realisieren.
-
Wiederum können auch die Kontaktstrukturen V für das obere Seitenelement SE1 mit λ/10 zueinander beabstandet sein und eine ringförmige Struktur um den abzuschirmenden integrierten Schaltungsteil HF aufweisen. Auf diese Weise wird auch in einem oberen Teil des Seitenelements SE eine hochwertige seitliche Abschirmung zuverlässig realisiert.
-
5 zeigt eine Teil-Draufsicht einer integrierten Schaltung IC mit integrierter Abschirmvorrichtung für einen integrierten Schaltungsteil HF gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Elemente wie in 3 und 4 bezeichnen, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
-
Im Gegensatz zur Realisierung der Abschirm-Seitenelemente SE gemäß 4, bei der Senk-Kontakt-Vias SV einzeilig um den integrierten Schaltungsteil HF angeordnet sind, können gemäß 5 die Senk-Kontakt-Vias SV auch zweizeilig oder mehrzeilig (nicht dargestellt) um den integrierten Schaltungsteil HF angeordnet sein.
-
Wiederum wird eine Beabstandung der Senk-Kontaktstrukturen SV mit vorzugsweise ≤ λ/10 durchgeführt, wobei λ die Wellenlänge der abzuschirmenden elektromagnetischen Strahlung darstellt. In gleicher Weise kann auch das Senk-Kontakt-Via SV jeweils eine Breite von ≥ λ/10 aufweisen.
-
Die in 5 dargestellte Draufsicht gilt in entsprechender Weise auch für das obere Abschirm-Seitenelement SE1, wobei die in der Verdrahtungsebene angeordneten Kontaktstrukturen V zwischen den jeweiligen Metallisierungsebenen M1 bis Mx entsprechend angeordnet sein können. Auf diese Weise erhält man eine weiter verbesserte Abschirmwirkung der integrierten Abschirmvorrichtung für den integrierten Schaltungsteil HF. Der resultierende Abschirmkäfig weist hierbei eine mehrfache Gitterstruktur auf.
-
6 zeigt eine vereinfachte Teil-Draufsicht einer integrierten Schaltung IC mit integrierter Abschirmvorrichtung für einen integrierten Schaltungsteil HF gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente bezeichnen wie in 3 bis 5, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
-
Gemäß 6 kann bei Verwendung einer mehrzeiligen Anordnung der Senk-Kontaktstrukturen SV bzw. der darüber angeordneten Kontaktstrukturen V ferner eine Versetzung bzw. versetzte mehrzeilige Anordnung der Senk-Kontaktstrukturen SV zueinander durchgeführt werden. Obwohl wiederum eine Beabstandung von vorzugsweise ≤ λ/10 zwischen den jeweiligen Senk-Kontaktstrukturen SV bzw. den darüber angeordneten Kontaktstrukturen V ausgewählt werden kann, ist bei der in 6 dargestellten versetzten Zeilenanordnung auch ein größerer Abstand bis hin zu λ/5 möglich, ohne eine Abschirmwirkung negativ zu beeinflussen. Insbesondere bei der in 6 dargestellten dreizeiligen Anordnung der Kontaktstrukturen V sowie Senk-Kontaktstrukturen SV erhält man eine besonders hochwertige seitliche Abschirmung für den integrierten Schaltungsteil HF.
-
Selbstverständlich kann an Stelle der beschriebenen p-Dotierung auch ein entsprechend n-dotiertes Halbleitermaterial oder eine entsprechende Kombination von p- und n-dotierten Schichten als Trägersubstrat verwendet werden.
-
Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer integrierten Schaltung IC beschrieben, die in einem einkristallinen p-Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Selbstverständlich können auch hochdotierte n-Halbleitersubstrate und gegebenenfalls polykristalline oder amorphe Halbleitermaterialien zur Realisierung eines Teilbereichs einer integrierten Abschirmvorrichtung verwendet werden.
