DE19540647C2

DE19540647C2 - Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung mit verbesserter Unterdrückung von Störsignalen bzw. Rauschen in der Versorgungsspannung

Info

Publication number: DE19540647C2
Application number: DE19540647A
Authority: DE
Inventors: Hideo Matsui; Takatsugu Kitora
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: US5717359A; KR0185252B1; JPH08288462A; KR960039338A; DE19540647A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiter schaltungseinrichtung, die zur Handhabung elektromagnetischer Interferenzen, insbesondere zur Unterdrückung eines Rauschens in der Versorgungsspannung, verbessert ist.

Fig. 1 stellt ein Schaubild eines Beispiels eines Aufbaus einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung dar. Die integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung ist mit einer Schaltungseinheit 5, die eine CPU 5b einschließt, einem Bus 8, wie z. B. einem Datenbus, einem Adreßbus, der so verdrahtet ist, daß er die Schaltungseinheit 5 umschließt, Anschlußkontaktflä chen 9, die an der Peripherie des Busses 8 angeordnet sind, einer Oszillatorschaltung 6 zum Erzeugen von Pulsen, sowie einer Takterzeugerschaltung 7 zum Erzeugen von Systemkontakten aus den von der Oszillatorschaltung 6 zugeführten Pulsen ausge stattet.

Eine Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 und eine Masseanschluß kontaktfläche 4 sind in den Anschlußkontaktflächen 9 enthalten. Eine von der Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 ausgehende Ver sorgungsleitung 1 ist mit der Schaltungseinheit 5, der Oszilla torschaltung 6 und der Takterzeugerschaltung 7 verbunden. Eine Masseleitung 3 ist ausgehend von der Masseanschluß kontaktfläche 4 mit der Schaltungseinheit 5, der Oszillator schaltung 6 und der Takterzeugerschaltung 7 verbunden.

Fig. 2 stellt das äquivalente Schaltungsdiagramm der integrier ten Halbleiterschaltungseinrichtung der Fig. 1 dar. Die Schal tungseinheit 5, die Oszillatorschaltung 6 und die Takterzeuger schaltung 7 sind parallel zueinander zwischen der Versorgungs leitung 1 und der Masseleitung 3 angeschlossen. Die Kapazität C an jeder Stufe und die Induktivitäten L der Versorgungsleitung 1 und der Masseleitung 3 an beiden Seiten der Stufe bilden jeweils einen LC-Filter, der als Tiefpass-Filter wirkt.

Die Versorgungsleitung 1 und die Masseleitung 3 sind jeweils so angeschlossen, daß sie von der Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 und der Masseanschlußkontaktfläche 4 über minimale Distanzen zur Schaltungseinheit 5, der Oszillatorschaltung 6 und der Tak terzeugerschaltung 7 verlaufen, um zu gewährleisten, daß die integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung in einer kleinen Fläche angeordnet werden kann. Mit anderen Worten, sind die Versorgungsleitung 1 und die Masseleitung 3 so kurz wie möglich gebildet, so daß parasitäre Induktivitätskomponenten durch das Ausrichten bzw. die Anordnung der Verdrahtung reduziert sind.

In der wie oben erwähnten integrierten Halbleiterschaltungsein richtung wird manchmal ein Potential zwischen der Versorgungs leitung 1 und der Masseleitung 3 durch ein Störsignal, im folgenden "Rauschen" genannt einer AC- Versorgungsquelle gestört bzw. verschoben. Um diese Störung zu verhindern, wird im allgemeinen zwischen der Versorgungs anschlußkontaktfläche 2 und der Masseanschlußkontaktfläche 4 ein Bypass-Kondensator eingesetzt, wodurch das Rauschen der Versorgungsquelle entfernt wird. Wenn jedoch die Versorgungs anschlußkontaktfläche 2 weiter als ein vorgegebener Abstand von der Masseanschlußkontaktfläche 4 entfernt ist, so ist die Zuleitung des Bypass-Kondensators lang und die Induktivität erschwert es, das Rauschen vollständig zu entfernen. Darüber hinaus kann das Rauschen der AC-Versorgungsquelle nicht in aus reichender Weise entfernt werden, wenn das Rauschen sehr groß ist.

Wenn die Versorgungsleitung 1 und die Masseleitung 3 kleine In duktivitätskomponenten aufweisen, so weist in den zuvor erwähn ten Fällen der LC-Filter (Tiefpass), der aus den Induktivitäts komponenten und den parasitären Kapazitätskomponenten zwischen der Versorgungsleitung 1 und der Masseleitung 3 gebildet ist, eine kleine Effizienz (Entstörungsvermögen) auf, woraus resultiert, daß leicht eine in der Schaltungseinheit 5 eingeschlossene funktionale Schaltung fälschlicherweise angesteuert wird.

Die Oszillatorschaltung 6 und die Takterzeugerschaltung 7 be stehen aus CMOS-Transistoren. Wenn an einem Gate des CMOS- Transistor ein L-Potentialpegel (L = Low = Niedrig) angelegt wird, so befindet sich ein P-Kanal MOS-Transistor, bei dem eine Source mit der Versor gungsleitung 1 verbunden ist, im leitenden Zustand und hält sein Drain auf dem H-Pegel. Wenn dagegen ein Potential mit H-Pegel (H = High = Hoch) an dem Gate des CMOS-Transistors anliegt, so befin det sich ein N-Kanal MOS-Transistor, bei dem eine Source mit der Masseleitung 3 verbunden ist im AN-Zustand und hält sein Drain auf dem L-Pegel.

Da das Drain des P-Kanal MOS-Transistors und das Drain des N- Kanal MOS-Transistors der CMOS-Transistoren miteinander verbun den sind, werden P-Kanal MOS-Transistor und der N-Kanal MOS- Transistor gleichzeitig in der Mitte des Umwechselns des Ein gabepegels der CMOS-Transistoren eingeschaltet.

Dementsprechend fließt ein Strom entlang der Route von der Ver sorgungsanschlußkontaktfläche 2 → Versorgungsleitung 1 → P- Kanal MOS-Transistor → N-Kanal MOS-Transistor → Masseleitung 3 zur Masseanschlußkontaktfläche 4 und dieser Strom (im folgenden Durchlaßstrom) fließt zwischen der Versorgungsspannungsanschlußfläche 2 und der Mas seanschlußfläche 4.

Da sich der Durchlaßstrom in der Oszillatorschaltung 6 und der Tak terzeugerschaltung 7 häufiger ändert, da die Schaltungen 6 und 7 mit hoher Geschwindigkeit angesteuert werden, ist der Durch schnittsbeitrag des Durchlaßstroms erhöht, und demzufolge fluk tuiert das Potential der Versorgungsleitung 1 in großem Maße. Trotz dieser Tatsache sind jedoch die parasitären Induktivitäten der Versorgungsleitung 1 klein und der LC-Filter besitzt wenig Ef fizienz, wie dies oben ausgeführt wurde. Demzufolge können an der Versorgungsleitung 1 als Resultat der Fluktuationen erzeug te hochfrequente Wellen während der Übertragung entlang der Versorgungsleitung 1 nicht absorbiert werden, sondern werden auf Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 übertragen und verursa chen unerwünschte Strahlung, d. h. sog. EMI (elektromagnetische In terferenzen).

Ein tatsächliches Beispiel, wie der obige Mechanismus die Ab sorption von Rauschen verhindert, wird im folgenden erklärt.

Die parasitäre Induktivität einer Aluminiumverdrahtung wird nä herungsweise als 0,1 nH pro 100 µm angenommen. Wenn die Verdrahtungslänge der Versorgungsleitung 1 100 µm beträgt, so beträgt die parasitä re Induktivität der Versorgungsleitung 1 0,1 nH. Wenn die an der Versorgungsleitung 1 wirkende parasitäre Kapazität näherungsweise 10 pF beträgt, so wirken diese Induktivität und Kapazität so, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Die an der in Fig. 3 gezeigten Versorgungsleitung 1 wirkende Induktivität und Kapazität sind durch die Impedanz Z_L der in duktiven Komponenten, die in Serie mit einer Rauscherzeu gerquelle 100 geschaltet ist, deren anderes Ende auf Masse liegt, dargestellt, sowie durch die Impedanz Z_C der kapazitiven Komponente, die parallel zu der Rauscherzeugerquelle 100 und der Impedanz Z_L geschaltet ist, und deren anderes Ende auf Masse liegt. Sie stellen ein Äquivalent zu einem LC-Filter dar, der einen Anschlußknoten zwischen den Impedanzen Z_L und Z_C als Ausgabeanschluß 101 aufweist.

Berücksichtigt man zum Beispiel unter den von der Rauscherzeu gerquelle 100 erzeugten Frequenzkomponenten eine Frequenz von 100 MHz, so treten Impedanzen Z_L, Z_C wie folgt auf:

Z_L = 2πfL = 2π × 100 × 10⁶ × 0.1 × 10^-9 ≒ 0.063(Ω)

Z_C = 1/2πfC = 1/(2π × 100 × 10⁶ × 10 × 10^-12) ≒ 160(Ω)

Demzufolge wird unter der Annahme, daß z. B. Rauschkomponenten der Größenordnung 1 mV von der Rauscherzeugerschaltung 100 ab gegeben werden, der Betrag, der an den Ausgabeanschluß 101 übertragenen Rauschkomponenten kaum abgeschwächt, wie dies aus folgender Gleichung offensichtlich ist:

Z_C/(Z_C + Z_L) × 1 mV ≒ 0.99961 mV

Da in der Praxis ein Frequenzband um 100 MHz in Abstimmgeräten von TV- Empfängern verwendet wird, werden, wenn Strahlungsrauschen im Frequenzband von 100 MHz erzeugt wird, Bilder von TV-Empfängern gestört oder es treten ähnliche unerwünschte Pro bleme auf.

Lösungsversuche für die genannten Probleme sind in JP-A-6457746 (1989), JP-A-60-231355 (1985), JP-A-61-239649 (1986), JP-A-4-260341 (1992), JP-A-3-76142 (1991) und JP-A-6-104720 (1994) beschreiben.

Aus JP 62-42553 A - in: Patents Abstracts of Japan, Sect. E. Vol. 11 (1987), Nr. 224 (E-525) ist weiterhin eine integrierte Halbleiterschaltung bekannt, bei der eine Verdrahtung eine Anschlußkontaktfläche und eine als Schutzschaltung ausgebildete Schaltungseinheit verbindet, wobei sich die Verdrahtung von der Anschlußkontakt fläche zu der am weisteten von der integrierten Halbleiter schaltung auf dem Chip entfernten Position und dann zu der Schutzschaltung erstreckt, um ein Störsignal, bzw. eine Spannungsspitze aufgrund der CR-Zeitkonstante und des Widerstands aufgrund der hohen Induk tivität der langen Verdrahtung abzuschwächen. Bei dieser Anordnung wird die Eigeninduktivität der einen Leitung erhöht bei der Erfindung die Gegeninduktivität zweier Leitungen erhöht wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung vorzusehen, in der verbesserte Eigenschaften gegen elektromagnetische Interferenzen, die durch das Rauschen einer AC-Leistungsquelle verursacht werden, sowie gegen das Rauschen von Strömen in einem CMOS-Transistor, etc. erzielt werden.

Diese Aufgabe wird durch eine integrierte Halbleiterschaltungs einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Gemäß dem Prinzip der Erfindung wird eine Leitung für ein fixiertes Potential auf der integrierten Halbleiterschaltungs einrichtung länger als dies erforderlich ist ausgebildet, um so die parasitäre Induktivität derselben zu erhöhen. Der Effekt des daraus resultierenden LC-Filters (Tiefpaß) wirkt zur Ab sorption von hochfrequentem Rauschen.

Die Leitung für ein fixiertes Potential sollte um z. B. nicht weniger als ein Viertel des Umfangs der Schaltungseinheit ver längert sein.

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

Fig. 1 ein Schaubild, welches den Aufbau einer herkömm lichen integrierten Halbleiterschaltungseinrich tung zeigt;

Fig. 2 ein der in Fig. 1 gezeigten integrierten Halb leiterschaltungseinrichtung äquivalentes Schalt bild;

Fig. 3 ein Schaltbild, welches die zusätzlich an der Versorgungsleitung wirkenden Induktivitäten und Kapazitäten zeigt;

Fig. 4 ein Schaubild des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer er sten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 ein Äquivalenzschaltbild der integrierten Halb leiterschaltungseinrichtung der Fig. 4;

Fig. 6 ein Schaubild des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 ein Schaubild des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Oszil latorschaltung der integrierten Halbleiterschal tungseinrichtung der Fig. 7;

Fig. 9 ein Diagramm des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 ein einer Schaltung mit einer Schaltungseinheit und einer Takterzeugerschaltung der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung der Fig. 9 äqui valentes Schaltbild;

Fig. 11 ein Schaubild des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 ein einer Schaltung mit einer Schaltungseinheit und einer Takterzeugerschaltung der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung der Fig. 12 äquivalentes Schaltbild; und

Fig. 14 ein Schaubild des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer integrierten Halbleiterschal tungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin dung. Die integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung ist mit einer Schaltungseinheit 5, die eine CPU 5b einschließt, einem Bus 8 wie z. B. einem Datenbus, einem Adreßbus, der so ausgelegt ist, daß er die Schaltungseinheit 5 umgibt, sowie mit Anschlußkontaktflächen 9, die außerhalb des Busses 8 angeordnet sind, versehen.

Die Anschlußkontaktflächen 9 schließen eine Versorgungsan schlußkontaktfläche 2 und eine Masseanschlußkontaktfläche 4 ein. Eine Versorgungsleitung 1a wird von der Versorgungsan schlußkontaktfläche 2 zur Schaltungseinheit 5 geleitet bzw. ge führt. In ähnlicher Weise erstreckt sich eine Masseleitung 3a von der Masseanschlußkontaktfläche 4 zur Schaltungseinheit 5.

Sowohl die Versorgungsleitung 1a als auch die Masseleitung 3a sind mit der Schaltungseinheit 5 verbunden, nachdem sie inner halb der Anschlußkontaktflächen 9 so geführt wurden, daß jede Leitung zum Beispiel zweimal so lang oder größer als die übliche kürze ste Strecke ist.

Fig. 5 stellt ein äquivalentes Schaltbild der integrierten, Halbleiterschaltung dar, in der ein Kondensator C an einer Stu fe der Leiterschaltung und jede Induktivität L der Versorgungs leitung 1a und der Masseleitung 3a an beiden Seiten des Konden sators C einen LC-Filter bilden. Die Schaltungseinheit 5 ist zwischen der Versorgungsleitung 1a und der Masseleitung 3a ver bunden.

Im obigen Aufbau der integrierten Halbleiterschaltung wirken große Induktivitäten L und große Kapazitäten C zur Bildung des LC-Filters parasitär an der Versorgungsleitung 1a und der Mas seleitung 3a. Dementsprechend kann selbst dann, wenn die Rau schenleistung nicht vollständig durch einen Bypass-Kondensator absorbiert wird, das Rauschen durch die Versorgungsleitung 1a und die Masseleitung 3a absorbiert werden.

Ein Absorptionsbetrag, insbesondere ein Abschwächungsbetrag des Rauschens wird in einem Beispiel wie folgt berechnet. Die In duktivität und die Kapazität der Versorgungsleitung 1a sind entsprechend denen, die in Fig. 3 dargestellt sind.

Die zu der Versorgungsleitung 1 in Fig. 3 addierte Induktivi tät und Kapazität wird durch eine Impedanz Z_L der induktiven Komponente, die in Serie mit der Rauscherzeugerquelle 100 ge schaltet ist, und die an ihrem anderen Ende geerdet ist, sowie durch eine Impedanz Z_C der kapazitären Komponente dargestellt, die parallel zu der Rauscherzeugerquelle 100 und der Impedanz Z_L geschaltet ist, und deren anderes Ende auf Masse liegt. Die Induktivität und die Kapazität bilden das Schaltungsäquivalent zu einem LC-Filter, in dem ein Verbindungsknoten zwischen den Impedanzen Z_L und Z_C als Ausgabeanschluß 101 dient.

Wenn zum Beispiel die Versorgungsleitung 1a über 3 mm verlängert bzw. umgelei tet wird, unter der Annahme, daß beim Vorliegen einer Indukti vität von 30 nH eine Kapazität von 200 pF an der Versorgungsleitung 1a auftritt und die Rauscherzeugerquelle 100 MHz auf weist, gilt für die Impedanzen Z_L, und Z_C:

Z_L = 2πfL = 2π × 100 × 10⁶ × 30 × 10^-9 ≒ 18.8(Ω)

Z_C = 1/2πfC = 1/(2π × 100 × 10⁶ × 200 × 10^-12 ≒ 7.96(Ω)

Der Abschwächungsbetrag beträgt dann entsprechend Z_C/(Z_C + Z_L) ≒ 0.3. Fig. 6 stellt ein Diagramm des Aufbaus einer integrierten Halb leiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfin dung dar. Eine Versorgungsleitung 1b ist von einer Versorgungs anschlußkontaktfläche 2 mit einer Schaltungseinheit 5 verbun den. Eine Masseleitung 3b wird von einer Masseanschlußkontakt fläche 4 an die Schaltungseinheit 5 geführt. Die Versorgungs leitung 1b und Masseleitung 3b werden, nachdem sie z. B. eine viertel Umdrehung oder mehr in der Peripherie der Schaltungs einheit 5 umgeleitet wurden oder anders ausgedrückt in der Peripherie der Schaltungseinheit um mehr als ¼ des Umfangs der Schaltungseinheit ausgedehnt sind, der Schaltungseinheit 5 zugeführt. In den anderen Punkten entspricht der Aufbau der zweiten Aus führungsform dem der ersten Ausführungsform, es werden für die se dieselben Bezugszeichen verwendet, auf die weitere Beschrei bung derselben wird verzichtet. Eine Äquivalenzschaltung der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung der zweiten Aus führungsform ist entsprechend wie in Fig. 5.

Große Induktivitäten L und große Kapazitäten C wirken parasitär auf die Versorgungsleitung 1b und die Masseleitung 3b und bil den hierdurch in der integrierten Halbleiterschaltungseinrich tung einen LC-Filter. Selbst wenn das Rauschen der Versorgungs leistung nicht in ausreichender Art und Weise durch einen Bypass-Kondensator absorbiert werden kann, so wirken die Ver sorgungsleitung 1b und die Masseleitung 3b zur Absorption des Rauschens. Ein Absorptionsbetrag des Rauschens, d. h. ein Ab schwächungsbetrag des Rauschens wird in derselben Weise wie in dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel berechnet, die Be schreibung der Rechnung wird deshalb nicht wiederholt.

Fig. 7 stellt ein Diagramm des Aufbaus einer integrierten Halb leiterschaltungseinrichtung einer dritten Ausführungsform der Erfindung dar. Die Einrichtung ist mit einer Schaltungseinheit 5, die eine CPU 5b einschließt, versehen, sowie mit einem Bus 8, wie z. B. einen Datenbus, einem Adreßbus etc., der so ange ordnet ist, daß die Schaltungseinheit 5 von diesem umschlossen wird, mit Anschlußkontaktflächen 9, die außerhalb des Busses 8 angeordnet sind, einer Oszillatorschaltung 6 zur Erzeugung von Pulsen, und einer Takterzeugerschaltung 7 zum Erzeugen von Sy stemtakten aus den Pulsen der Oszillatorschaltung 6. Die An schlußkontaktflächen 9 schließen eine Versorgungsanschluß kontaktfläche 2 und eine Masseanschlußkontaktfläche 4 ein. Eine Versorgungsleitung 1c ist von der Versorgungsanschlußkontakt fläche 2 mit der Schaltungseinheit 5, der Oszillatorschaltung 6 und der Takterzeugerschaltung 7 verbunden. Von der Massean schlußkontaktfläche 4 ist eine Masseleitung 3c mit der Schal tungseinheit 5, der Oszillatorschaltung 6 und der Takterzeuger schaltung 7 verbunden (die Versorgungsleitung 1c und die Masse leitung 3c an die Takterzeugerschaltung 7 sind in Fig. 7 nicht gezeigt). Die Versorgungsleitung 1c und die Masseleitung 3c führen zur Oszillatorschaltung 6, nachdem sie so geführt bzw. umgeleitet wurden, daß sie z. B. zweimal so lang oder länger als die kürzeste übliche Route sind.

Fig. 8 stellt ein der Oszillatorschaltung 6 der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung äquivalentes Schaltungsbild dar. Die Kondensatoren C an den seitlichen Stufen der Leiter schaltung sowie die Induktivitäten L der Versorgungsleitung 1c und der Masseleitung 3c zu beiden Seiten der Kondensatoren C bilden in, der äquivalenten Schaltung einen LC-Filter. Die Os zillatorschaltung 6 ist zwischen der Versorgungsleitung 1c und der Masseleitung 3c angeschlossen.

Große Induktivitäten L und große Kapazitäten C, die parasitär an der Versorgungsleitung 1c und der Masseleitung 3c wirken, bilden den LC-Filter in der integrierten Halbleiterschaltungs einrichtung. Selbst wenn Rauschen der Leistungsversorgung, das Rauschen der Versorgungsquelle und/oder das Rauschen durch ei nen geschalteten Strom eines CMOS-Transistors, in der Oszillator schaltung 6 durch einen Bypass-Kondensator nicht vollständig absorbiert werden, so absorbieren die Versorgungsleitung 1c und die Masseleitung 3c das Rauschen. Ein Absorptionsbetrag, d. h. ein Abschwächungsbetrag des Rauschens wird auf die gleiche Wei se wie in der ersten Ausführungsform erhalten.

Fig. 9 stellt ein Diagramm des Aufbaus einer integrierten Halb leiterschaltungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung dar. In der integrierten Halbleiterschaltungsein richtung ist eine Schaltungseinheit 5 mit einer CPU, 5b vorgese hen, ein Bus 8, insbesondere ein Datenbus, ein Adreßbus, etc., der die Schaltungseinheit 5 umgibt, Anschlußkontaktflächen 9, die außerhalb des Busses 8 angeordnet sind, einer Oszillator schaltung 6 zur Erzeugung von Pulsen, sowie eine Takterzeuger schaltung 7 zur Bildung von Systemtakten aus den in der Oszil latorschaltung 6 erzeugten Pulsen. Die Anschlußkontaktflächen 9 schließen eine Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 und eine Mas seanschlußkontaktfläche 4 ein. Eine Versorgungsleitung 1d wird von der Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 von die Schaltungs einheit 5, die Oszillatorschaltung 6 und die Takterzeugerschal tung 7 geführt, während eine Masseleitung 3d von der Massean schlußkontaktfläche 4 an die Schaltungseinheit 5, die Oszil latorschaltung 6 und die Takterzeugerschaltung 7 geführt ist (die Versorgungsleitung 1d und die Masseleitung 3d zur Oszilla torschaltung 6 sind in Fig. 9 nicht gezeigt). Nachdem die Ver sorgungsleitung 1d und die Masseleitung 3d an der Innenseite der Anschlußkontaktflächen 9 so geführt wurden, daß sie nicht kleiner als zweimal die Länge der kürzesten üblichen Route sind, werden beide Leitungen 1d und 3d in die Schaltungseinheit 5 und die Takterzeugerschaltung 7 geführt.

Fig. 10 stellt ein Äquivalenzschaltbild der Schaltungseinheit 5 der Takterzeugerschaltung 7 der integrierten Halbleiterschal tungseinrichtung der Fig. 9 dar. In der Schaltung bilden ein Kondensator C an einer Stufen der Leiterschaltung sowie jede der Induktivitäten L der Versorgungsleitung 1d und der Masseleitung 3d zu beiden Seiten des Kondensators C einen LC-Filter. Die Schaltungseinheit 5 und die Takterzeugerschaltung 7 sind paral lel mit dem LC-Filter verbunden.

In der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung bilden die großen Induktivitäten L und Kapazitäten C, die parasitär an der Versorgungsleitung 1d und der Masseleitung 3d wirken, den LC- Filter. Aufgrund des so gebildeten LC-Filters werden, selbst wenn das Rauschen der Leistungsversorgung und das Rauschen durch einen geschalteten Strom eines CMOS-Transistors der Takter zeugerschaltung 7, nicht in ausreichender Weise durch einen Bypass-Kondensator absorbiert werden kann, das Rauschen effek tiv durch die Versorgungsleitung 1d und die Masseleitung 3d ab sorbiert. Ein Absorptionsbetrag des Rauschens, d. h. der Ab schwächungsbetrag des Rauschens wird in der gleichen Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform berechnet, auf die er neute Beschreibung wird verzichtet.

Der Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist in einem Schaubild der Fig. 11 gezeigt. Die Anschlußkontaktflächen 9 schließen eine Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 und Massean schlußkontaktfläche 4 ein. Eine Versorgungsleitung 1e ist von der Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 mit einer Schaltungsein heit 5, einer Oszillatorschaltung 6 und einer Takterzeuger schaltung 7 verbunden, während eine Masseleitung 3e von der Masseanschlußkontaktfläche 4 zur Schaltungseinheit 5, der Os zillatorschaltung 6 und der Takterzeugerschaltung 7 verläuft (die Versorgungsleitung 1e und die Masseleitung 3e an die Os zillatorschaltung 6 sind in Fig. 11 nicht gezeigt).

Die Versorgungsleitung 1e und die Masseleitung 3e sind jeweils zur Schaltungseinheit 5 und der Takterzeugerschaltung 7 ge führt, nachdem sie in der Peripherie der Schaltungseinheit 5 über einen Abstand, der nicht kleiner als eine viertel "Drehung" bzw. ¼ des Umfangs ist, geführt worden sind. Der Aufbau det fünften Ausführungsform ist in den anderen Punkten der gleiche wie der der vierten Ausführungsform und auf die Beschreibung der anderen Punkte, die mit gleichen Bezugszeichen gekennzeich net sind, wird verzichtet. Die äquivalente Schaltung der Schaltungseinheit 5 und der Takterzeugerschaltung 7 der inte grierten Halbleiterschaltungseinrichtung ist die gleiche wie die in Fig. 10 gezeigte.

Aufgrund der großen Induktivität L und der Kapazität C, die pa rasitär an der Versorgungsleitung 1e und der Masseleitung 3e wirken, ist in der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung, ein LC-Filter gebildet. Demzufolge werden, selbst wenn das Rau schen der Versorgungsleistung bzw. Leistungsrauschen und das Rauschen, verursacht durch den Durchgangsstrom eines CMOS- Transistors der Takterzeugerschaltung 7, nicht vollständig durch einen Bypass-Kondensator absorbiert werden kann, das Rau schen durch die Versorgungsleitung 1e und die Masseleitung 3e absorbiert. Der Absorptionsbetrag des Rauschens, bzw. der Ab schwächungsbetrag des Rauschens wird in der gleichen Weise wie in der zuvor dargestellten ersten Ausführungsform erhalten, die weitere Beschreibung wird daher abgekürzt.

Der Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 12 ge zeigt. Die integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung der Fig. 12 sieht eine Schaltungseinheit 5a mit einer CPU vor, einen Bus 8, wie z. B. einen Datenbus, einen Adreßbus, oder ähnlichem, der so verdrahtet ist, daß die Schaltungseinheit 5a von diesem um geben wird, Anschlußkontaktflächen 9, die außerhalb des Busses 8 angeordnet sind und die eine Versorgungsanschlußfläche 2 und eine Masseanschlußkontaktfläche 4 einschließen, eine Oszilla torschaltung 6 zur Erzeugung von Pulsen und eine Takterzeuger schaltung 7 zum Erzeugen von Systemtakten aus den Pulsen in der Oszillatorschaltung 6.

Eine Versorgungsleitung 1f ist beginnend von der Versorgungsan schlußkontaktfläche 2 mit der Schaltungseinheit 5a, der Os zillatorschaltung 6 und der Takterzeugerschaltung 7 verbunden. Gleichzeitig ist eine Masseleitung 3f von der Masseanschlußkon taktfläche 4 mit der Schaltungseinheit 5a, der Oszillatorschal tung 6 und der Takterzeugerschaltung 7 verbunden (die Versor gungsleitung 1f und die Masseleitung 3f an die Oszillator schaltung 6 sind in der Zeichnung nicht gezeigt). Die Versor gungsleitung 1f und die Masseleitung 3f werden zur Takter zeugerschaltung 7 geführt, nachdem sie das Innere der Schal tungseinheit 5a durchquert haben.

Fig. 13 stellt ein Schaltungsdiagramm dar, welches äquivalent zu der Schaltungseinheit 5a und der Takterzeugerschaltung 7 der integrierten Halbleiterschaltung ist. Ein Kondensator C an ei ner Stufe der Leiterschaltung sowie eine Induktivität L von je weils der Versorgungsleitung 1f und der Masseleitung 3f zu bei den Seiten des Kondensators C wie sie in der Äquivalentenschal tung angeordnet sind, bilden einen LC-Filter. Ein Teil des LC- Filters, in dem die Versorgungsleitung 1f und die Masseleitung 3f durch die Schaltungseinheit 5a verlaufen, ist in der Schal tungseinheit 5a eingeschlossen. Die Takterzeugerschaltung 7 ist an den Endabschnitten der Versorgungsleitung 1f und der Masse leitung 3f angeschlossen.

In der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung mit oben beschriebenem Aufbau wirken große Induktivitäten L und Kapazi täten C parasitär auf die Versorgungsleitung 1f und der Masse leitung 3f, wodurch ein LC-Filter gebildet wird. Konsequenter weise können, selbst wenn das Rauschen der Leistungsversorgung und Rauschen durch den Durchgangsstrom eines CMOS-Transistors innerhalb der Takterzeugerschaltung 7 nicht vollständig durch einen Bypass-Kondensator absorbiert werden kann, das Rauschen durch die Versorgungsleitung 1f und die Masseleitung 3f absor biert werden. Der Absorptionsbetrag, d. h. der Abschwächungsbe trag des Rauschens kann in diesem Fall mit den gleichen Glei chungen wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden und deshalb wird auf die Beschreibung derselben hier verzichtet.

Fig. 14 stellt ein Diagramm des Aufbaus einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung gemäß einer siebten Ausfüh rungsform der Erfindung dar. Anschlußkontaktflächen 9 schließen eine Versorgungsanschlußkontaktfläche 2 und eine Masseanschluß kontaktfläche 4 ein. Eine Versorgungsleitung 1g und eine Masse leitung 3d sind jeweils von der Versorgungsanschlußkontaktflä che 2 und der Masseanschlußfläche 4 mit einer Schaltungseinheit 5, einer Oszillatorschaltung 6 und einer Takterzeugerschaltung 7 verbunden (die Versorgungsleitung 1g und die Masseleitung 3g zur Oszillatorschaltung 6 sind in Fig. 14 nicht gezeigt). Die Versorgungsleitung 1g und die Masseleitung 3g werden zu der Takterzeugerschaltung 7 in einem Zustand geführt, in dem z. B. ein Teil der Masseleitung 3g nicht weniger als 1/2 der gesamten Länge der Masseleitung 3g zur Takterzeugerschaltung 7 parallel und neben der Versorgungsleitung 1g verläuft. Der Aufbau in an deren Punkten der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung dieser Ausführungsform ist der gleiche wie der der vierten Aus führungsform und dementsprechend wird die Beschreibung dersel ben verkürzt.

In der siebten Ausführungsform fließt ein Strom von der Versor gungsleitung 1g zur Masseleitung 3g über die Takterzeugerschal tung 7. Weiterhin ist die Versorgungsleitung 1g neben und par allel zu der Masseleitung 3g angeordnet, während der Strom in den Leitungen 1g und 3g in gegensätzliche Richtungen fließt. Als Ergebnis davon ist eine Gegeninduktivität der Versorgungsleitung 1g und der Masseleitung 3g invers proportional zum Abstand zwischen der Versorgungsleitung 19 und einer Masselei tung 3g und proportional zum Abstand eines Abschnitts, in dem die Leitungen 1g und 1g parallel zueinander verlaufen.

Die Gegeninduktivität wird erhöht, wenn der Abstand zwischen den Leitungen 1g und 3g reduziert und der parallele Abschnitt verlängert wird, was zu den Induktivitäten der Versorgungslei tung und der Masseleitung (hauptsächlich Selbstinduktivität) in jeder der vorausgehenden Ausführungsformen beitragen kann. Dementsprechend ist der LC-Filter der Versorgungsleitung 1g und der Masseleitung 3g in dieser integrierten Halbleiter schaltungseinrichtung so effektiv, daß die elektromagnetischen Interferenzen effizienter als in den oben genannten Ausfüh rungsformen behandelt werden können.

Claims

1. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung mit:
einer Schaltungseinheit (5, 6, 7),
einer ersten Anschlußkontaktfläche (2) für ein erstes Potential,
einer zweiten Anschlußkontaktfläche (4) für ein zweites Poten tial,
einer ersten Leitung (1a, . . .) für das erste Potential, die von der ersten Anschlußkontaktfläche (2) zu der Schaltungseinheit (5, 6, 7) verläuft, und
einer zweiten Leitung (3a, . . .) für das zweite Potential, die von der zweiten Anschlußkontaktfläche (4) zu der Schaltungsein heit (5, 6, 7) verläuft,
wobei die erste Leitung (1a, . . .) oder/und die zweite Leitung (3a, . . .) gegenüber der kürzesten Entfernung zu der Schaltungs einheit (5, 6, 7) zur Erhöhung der Gegeninduktivität und der durch die erste und die zweite Leitung (1a, . . .; 3a, . . .) ge bildeten Kapazität verlängert sind, und wobei
die erste und die zweite Leitung über eine vorbestimmte Strecke neben und parallel zu der jeweils anderen Leitung ver laufen.

2. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Strecke länger als die Hälfte der vollstän digen Länge der ersten oder zweiten Leitung (1a, . . .; 3a, . . .) ist.

3. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Leitung (1a, c, d, . . ., 3a, c, d . . .) in der Peripherie der Schaltungseinheit (5, 6, 7) ausgedehnt sind.

4. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Leitung (1b, . . ., 3b, . . .) in der Peripherie der Schaltungseinheit (5, 6, 7) um mehr als 1/4 des Umfangs der Schaltungseinheit (5, 6, 7) ausgedehnt sind.

5. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Leitung (1a, . . .; 3a . . .) einen Abschnitt aufweist, der zur Vergrößerung der parasitären Induk tivität derselben ausgedehnt ist.

6. Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinheit eine Schaltungseinheit mit einer Zentraleinheit CPU (5b), eine Oszillatorschaltung (6) zur Erzeugung von Pulsen oder eine Takterzeugungsschaltung (7) zum Erzeugen von Systemtakten aus den in einer solchen Oszillatorschaltung (6) erzeugten Pulsen ist.