DE2364787A1

DE2364787A1 - Halbleitervorrichtung mit integrierter schaltung

Info

Publication number: DE2364787A1
Application number: DE2364787A
Authority: DE
Inventors: Larry Ernest Freed; William John Nestork; Daniel Tuman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-27
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1454415A; CH565454A5; FR2212650B1; DE2364787B2; FR2212650A1; US3922707A; CA997481A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: FI 972 O47

Halbleitervorrichtung mit integrierter Schaltung

Wegen der Mikrominiaturgröße und der hohen Dichte von Schaltelementen und Schaltungen werden heutzutage bei der Herstellung integrierter Schaltkreise nicht mehr einzelne Elemente oder auch einzelne, die integrierte Schaltung bildende Schaltkreise 'geprüft. Wegen der physikalischen Unzulänglichkeit einzelner Schaltkreise, die eine gegebene integrierte Schaltung bilden, werden heutzutage Signale an mehrere Eingangsanschlüsse der integrierten Schaltung angelegt und die resultierenden Signale an Ausgangs an Schluss en gemessen. Eine solche Prüfung betrifft in erster Linie die Gleichstromparameter der integrierten Schaltung, z. B. Umschaltschwellenwerte, Sättigungspegel, Belastbarkeit der

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Schaltung mit Treiberströmen und Unempfindlichkeit gegen Störsignale, Solche Gleichstrom-Funktionsprüfungen werden im allgemeinen direkt auf dem integrierten Schaltungschip ausgeführt, indem man an bestimmte Eingangspunkte oder Kontaktanschlüsse eine Folge von Gleichstromsignalen anlegt, welche durch die integrierte Schaltung läuft. Die resultierenden Gleichstromsignale werden an den Ausgangsanschlüssen gemessen. Bei einer derartigen Gleichstromprüfung besteht die eingegebene Signalfolge aus zweistufigen elektrischen Signalen, die sich aus mehreren Teilfolgen in einer Reihenfolge zusammensetzen, in der jeder Schritt mehrere parallele zweistufige Signale umfasst, die mehreren zu prüfenden Eingangsanschlüssen der Schaltung . zugeführt werden. Ein entsprechendes resultierendes Ausgangssignal wir4 an mehreren Anschlusspunkten der geprüften Schaltung abgefühlt. . ..;■..--

Geeignete Verfahren und Geräte zur automatischen Erzeugung solcher Prüfsignalfolgen zum Prüfen der Gleichstrom-Funktionsparameter komplexer integrierter Schaltungen sind allgemein bekannt und z.B. beschrieben in den US-Patentschriften Nr. 3.614,608 und 3.633.100.

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Die Gleichstrom-Funktionsprüfung komplexer integrierter Schaltungen iv'ird bei der Halbleiterherstellung weitgehend angewandt. Dagegen werden Wechselstromparameter, wie Anstiegs-uhdAbfallze.it, Schaltungsverzögerungen und dergl. nur in relativ beschränktem Ausmasse geprüft, dies hauptsächlich, weil die Wechselstromprüfung schwierig, teuer und zeitaufwendig ist. Bei der Prüfung integrierter Schaltungen ist'^daher ein Gleichstromprüfsystem sehr erwünscht, welches den Betrieb der integrierten Schaltung richtig anzeigt, ohne dass man auf die Wechselstromprüfung zurückgreifen muss. Die Wechselstromprüfung, wird heute —zugunsten der Gleichstromprüfung nur vermieden, weil man von der Annahme ausgeht, dass beim heutigen Stand der Her·- stellungstechnik integrierte Schaltungen innerhalb derartig, enger Toleranzen hergestellt werden, dass bei einer Schaltung mit an sich bekannter Charakteristik ausreichende Wechselstromparameter gewährleistet sind, wenn keine grösseren Fehler, wie z.B. Kurzschlüsse, strukturelle Defekte, fehlende Elemente oder Kontakte auftreten. Die Gleichstrom-,prüfung wurde bisher als ausreichend betrachtet, um derartige grössere Schal.tungsfehler festzustellen und die betreffende integrierte Schaltung auszusondern.

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Es wurde aber festgestellt, dass trotz eines grösseren Fehlers die integrierte Schaltung so arbeiten kann, dass kein Gleichstromfehler erkennbar ist, obwohl die Wechselstromparameter der Schaltung so beeinflusst sind, dass sie nicht richtig funktionieren. Der Grund für-dieses Versagen der Gleichstromprüfung liegt darin, dass die Gleichstromprüfung auf der Annähme basiert, dass die Schaltwege innerhalb des integrierten Schaltungschips, durch die die Prüfsignale laufen, im wesentlichen reaktanzlos sind, d.h. dass sie keine nennenswerte Kapazität oder Induktivität enthalten, die einen Zeitfaktor in ein laufendes Signal einführen können. Mit "im wesentlichen reaktanzlos¹¹ soll ausgedrückt werden, dass die Kapazität oder Induktivität minimal ist. Sie genügt nicht, um einen Zeitfaktor einzuführen, der das Signal beeinflussen könnte. Wie noch im Zusammenhang mit Fig. 2B beschrieben wird, hat auch ein "reaktanzloser¹¹ Weg eine minimale Reaktanz, anderenfalls würde die Anstiegsflanke S. in Fig. 2B vertikal sein. Diese minimale Reaktanz führt jedoch einen Zeitfaktor- ein, der innerhalb akzeptabler Betriebsgrenzen für die- integrierte Schaltung liegt. Es wurde festgestellt, dass auf kritischen Schaltwegen

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Fehler im integrierten Schaltungschip vorkommen, die dazu führen, dass ein Signal über einen anderen Weg läuft, der eine beträchtliche Reaktanz aufweist. Wenn also ein Fehler auf einem solchen kritischen Weg auftritt, kann ein Gleichstrom-Prüfsignal auch auf dem Reaktanzweg laufen und dadurch einen Ausgangsanschluss erreichen, der.an sich das richtige Funktionieren der integrierten Schaltung anzeigt. Tatsächlich funktioniert die integrierte Schaltung jedoch nicht. Die Reaktanz beeinflusst einen Wechselstromparameter der Schaltung, wie z.B. Anstiegs- oder Abfallzeit eines Signales, derart, dass die -integrierte Schaltung ausser Toleranz fällt. Fehler der soeben beschriebenen Art lassen also die Gleichstromprüfung integrierter Schaltungen als unzuverlässig erscheinen und - erzwingen die Anwendung der teueren und zeitaufwendigeren Wechselstromprüfung. ' -. ■■--..

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltung zu schaffen, die eine Gleichstromprüfung integrierter Schaltungschips ermöglicht, und eine weitere Wechselstromprüfung erübrigt. Die Prüfung soll durch

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Strompfade mit wesentlicher Reaktanz inn Falle von Fehlern in der integrierten Schaltung nicht beeinträchtigt werden. Dazu soll eine neuartige integrierte Schaltung gezeigt werden, in der Fehler keine falschen Gleichetrom-Prufergebnisse liefern und die daher vollständig mit Gleichstrom geprüft werden kann und keine Wechselstromprüfung erfordert. .

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schal-. tung so angeordnet ist, daß sie zwischen für die elektrische Funktionsprüfung wesentlichen Knotenpunkten keine reaktanzbehafteten Strompfade aufweist, die elektrisch derart parallel zu nicht reäktanzbehafteten Strompfaden geschaltet sind, daß bei Auftreten eines Fehlers auf einem der beiden Pfade ein Gleichstrom zwischen den Knotenpunkten fließen kann, der im wesentlichen ebenso groß ist wie der bei fehlerfreien Strompfaden fließende.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschließend näher beschrieben.

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer in einem integrierten Schaltungschip verwirklichten. Schaltung gezeigt. Geht man beim Entwurf einer Schaltung von einem Schema aus, wie' es Fig. 1 zeigt, so lassen sich leicht die reaktanzfreien Schaltungswege bestimmen, für die alternative, mit einer Reaktanz behaftete Wege im Falle eines Versagens innerhalb des reaktanzfreien Weges vorhanden sind.. Die Transistoren Tl bis T7 in Fig. 1 sind NPN-Transistoren mit im wesentlichen

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gleicher Charakteristik, da sie in demselbeii Frozeß in einem monolithischen Substrat hergestellt werden.

Die Speisespannungen betragen z.B. Vl - +0,8V, V2 = +2,6V, V3 ^ +5V. Die Widerstände Rl bis R5 und R7 haben jeweils 3kOhm, der Widerstand R6 hat 160 Ohm.

Für die Gleichstromprüfung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung werden verschiedene Kombinationen zweistufiger Eingangssignale an die Schaltungseingangsanschlüsse 10, 11, 12 und 13 angelegt. Die Eingangssignale laufen durch die. Schaltung zu den Ausgangsanschlüssen 14 und 14', wo die resultierenden Signale unter Verwendung von Gleichstrom-Prüfsystemen abgefühlt werden, wie sie in den o.a. -Patentschriften beschrieben sind. Wenn die Signale innerhalb der Toleranzgrenzen liegen, hat die Schaltung die Gleichstromprüfung bestanden, anderenfalls nicht. Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung enthält eine zweistufige TTL-Logik. Da die Gleichstromprüfung auf der Annahme basiert, dass angelegte zweistufige Prüfsignale über reaktanzlose .Wege weiterlaufen, werden Reaktanz elemente,' wie z..B. P-N-Uebergänge, in solchen Wegen entweder als vollständig geöffnet oder als vollständig geschlossen betrachtet.

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In'jedem Fall "hat die in Fig. 1 gezeigte Schaltung zwei reaktanzfreie Wege, für die im Falle eines Versagens auch reaktanzbehaftete Alternativwege zur Verfügung stehen. Der erste reaktanzfreie Weg verläuft vom Knoten-. punkt 15, der an die· V2-Spannung angeschlossen ist, über den Widerstand R2 zum Knotenpunkt 16. Wenn auf diesem reaktanzfreien Weg ein Fehler vorliegt, verläuft ein alternativer reaktanzbehafteter Weg vom Knotenpunkt 17, an den die Spannung V2 ebenfalls angeschlossen ist, über den Widerstand R3, der denselben Wert hat wie R2, und den Basis-Emitterübergang 18 von T3 zum Knotenpunkt 16. Ein Teil der Schaltung mit diesen beiden Wegen, bezeichnet durch die Pfeile, ist genauer in Fig. 2A als äquivalente Schaltung gezeigt. Der Weg über den Widerstand R2 ist ein Widerstandsweg, während der Weg über den Widerstand R3 und den Uebergang 18, der als veränderlicher Widerstand in Kombination mit der Knotenpunktkapazität 19 dargestellt werden kann, einen nennenswerten kapazitiven Reaktanzfaktor aufweist. Wenn der Weg vom Knotenpunkt 15 über den Widerstand R2 zum Knotenpunkt 16 fehlerhaft ist, so kann das verschiedene Ursachen haben. Durch einen Maskenfehler während eines Diffusionsschrittes kann ein Defekt entstanden

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sein, der Widerstand R2 oder einer seiner Kontakte können vollständig fehlen, oder es kann ein Kontakt vom Knotenpunkt 15 oder vom Knotenpunkt 16 fehlen, oder es kann ein Fehler im Substrat vorliegen, der den Widerstand R2 beeinflusst und unbrauchbar macht.

Wenn nun der We.g über den Widerstand R2 fehlerhaft ist, läuft ein angelegtes Gleichstrom-Prüfsignal zum Knotenpunkt 16 über R3 und T3. Dieser Schaltweg enthält ein RC-Glied. Die an die Anschlüsse 10 - 13 angelegten Signale sollen ausreichen, um vom Nullpegel auf den Einspegel umzuschalten. Wenn der reaktanzfreie Weg über den Widerstand R2 keinen Fehler in der integrierten Schaltung aufweist .und keine anderen Fehler vorhanden sind, wird der Transistor T3 nicht leitend, dadurch aber der Transistor T4 leitend, so dass der Knotenpunkt 20 und demzufolge auch der Ausgangsanschiuss 14, an dem das Signal abgefühlt wird, auf den Nullpegel schaltet.

In dem Impuls-Zeitdiagramm der Fig. 2B ist die Umschaltung von einem Nullpegel auf einen Einspegel am Knotenpunkt

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bei Fehlerfreiheit des reaktanzfreien Weges in Form einer durchgezogenen Linie dargestellt. Die Anstiegszeit Sl, ein Wechselstromparameter, liegt innerhalb akzeptabler Grenzen. Natürlich hat ein Gleichstromprüfsystem keine Möglichkeit, diesen Wert festzustellen. Das Gleichstromprüfsystem arbeitet unter der Annahme, dass bei bestandener Gleichstromprüfung die integrierten Schaltelemente auch wechselstrommässig richtig angepasst und zugeschnitten sind, wenn die Gleichstromparameter akzeptabel sind.

Weiterhin basiert die Gleichstromprüfung auf der Annahme, dass sie einen Fehler anzeigt, wenn der reaktanzfreie Weg vom Knotenpunkt 15 zum Knotenpunkt 16 einen Fehler aufweist, d.h. der Ausgangsanschluss 14 nicht auf Null umschaltet. Weil jedoch unglücklicherweise ein Alternativweg mit einer Reaktanz vom Knotenpunkt 17, der auf demselben Spannungspegel steht wie der Knotenpunkt 15, über den Widerstand R3 und den PN-Uebergang 18 vorhanden ist, schaltet der Ausgangsanschluss 14 bei Gleichstrom schliesslich doch auf Null um und zeigt dadurch ein

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Bestehen der Gleichstromprüfung an. Dieses falsche Prüfergebnis tritt auf, weil dieser alternative RC-Weg vorhanden ist» und die Spannung am Knotenpunkt 16 von Null auf Eins steigt, gemäss Darstellung durch die gestrichelte Linie in Fig. 2B. Seine Anstiegszeit S2 jedoch, ein Wechselstromparameter, ist so lang, dass die Schaltung im echten Betrieb nicht richtig funktionieren kann. . "

In Fig. 1 ist noch ein weiterer reaktanzfreier Stromweg vorhanden, für den ebenfalls ein reaktanzbehafteter alternativer Weg existiert. Wenn ein Fehler im reaktanzfreien Weg vom Knotenpunkt 21 über den Widerstand R7 zum Knotenpunkt 22 auftritt, bietet sich ein alternativer reaktanzbehafteter Weg vom Knotenpunkt 21 über den Transistor T7 zum Knotenpunkt 22 an. Dieser Abschnitt der Schaltung ist im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Fig. 3A zeigt die äquivalenten Schaltungen für die beiden Wege, wobei der Alternativweg über den Transistor T7 als RC-Weg dargestellt ist, der durch die Kapazität des P-N-Üeberganges 19 eine kapazitive Reaktanz hat. Wenn also der gewünschte Weg über den

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Widerstand R7 aufgrund eines Fehlers in der integrierten Schaltung unterbrochen ist, führt der lieg vom Knotenpunkt 21 über den Transistor T7, wodurch das Gleichstrom-Ausgangssignal am Knotenpunkt 15 dasselbe ist, als wenn es durch den Weg über den Widerstand R7 gelaufen wäre. Da R7 jedoch, ausser Betrieb ist, ist die zum Herunterschalten des Transistors T5 auf einen Nullpegel benötigte Zeit wesentlich langer, weil die Knotenpunktkapazität am Emitter" des Transistors T5 sich nicht über den Widerstand R7 entladen kann. Die RC-Zeitkonstante wird somit bestimmt durch den veränderlichen Widerstand zwischen Basis und Emitter -des Transistors T7, während der Knotenpunkt 21 in seiner Spannung abfällt. T7 schaltet ab, der zugehörige Widerstand steigt an und somit auch der veränderliche Widerstand.

Integrierte Schaltungen können so ausgelegt werden, dass sie im Fehlerfall frei von Alternativwegen mit zusätzlicher Reaktanz sind. Wenn solche alternative Gleichstromwege für den Fall von Fehlern ausgeschaltet werden können, zeigen die Gleichstrom-Prüfergebnisse ein Versagen zuverlässig an. Die Schaltung kann dazu so angeordnet werden, dass ein

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reaktiver Altarnativweg mindestens mit einem Teil des reaktanzfreien Weges in Reihe geschaltet wird.

Die aus den Fig. 4A und 4B zusammengesetzte Schaltung 4 zeigt eine der Fig. 2 und 2A äquivalente Schaltung, die so modifiziert wurde, dass der alternative Reaktanzweg über den Widerstand R3 in Reihe geschaltet ist mit einem Teil des reaktanzfreien Weges über den Widerstand R2. Die integrierte Schaltungsanordnung, die diese strukturelle Anlage der Fig. 4 verwirklicht, ist in Fig. 4A und 4B gezeigt. Die integrierte Schaltung kann auf bekannte Weise hergestellt werden, z.B. wie in der US-Patentschrift Nr. 3.539.876 beschrieben. ^;

In Fig. 4A und 4B verläuft der reaktanzfreie Stromweg von der Spannungsquelle V2 über den Knotenpunkt 15 zum Verbindungssegment 23, welches durch die Oeffnung 24 in der Isolierschicht 25 den Kontakt zum P-Bereich 26, der den Widerstand R2 bildet, herstellt. Der Weg führt weiter durch die Oeffnung 27 und berührt,den metallischen Zwischenverbinder 28 am Knotenpunkt 16, wo er wiederum durch

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die Kontaktöffnung 28 mit dem N+-Kontakt 30 des .Kollektorbereiches 31 des Transistors T2 verbunden ist. Der Transistor hat ausserdem den Basisbereich 32, den Sub-.kollektorbereich 33 und den Emitterbereich 34. Der Weg \ von V2 zum Transistor T3 führt über das Zwischenverbindungsstück 35, die Kontaktöffnung 36 zum P-Bereich 37, der als Widerstand R3 wirkt, dann aus der Kontaktöffnung 38 zum metallischen Zwischenverbinder 39, der den P-Basisbereich 40 des Transistors T3 durch die Kontaktöffnung berührt. Damit wurde der Versorgungsweg des Basisbereiches des Transistors T3 von der Spannungsquelle V2 beschrieben. "Der Alternativweg zu dem Weg über den Widerstand R2' führt jedoch über den Emitter-Basisübergang 42 zum Emitter im Transistor T3. Der Emitter-Basisübergang 42 liefert die kapazitive Reaktanz 19 in Fig..4. Der Emitter 43 wiederum ist durch die Kontaktöffnung 44 mit dem Metallleiter 45 verbunden, welcher mit dem P-Bereich 26 des Widerstandes R2 durch die Kontaktöffnung 46 verbunden ist. Der Teil 47 des P-Bereiches 26 zwischen den Kontaktöffnungen 46 und 2 7 ist somit ein Teil des reaktanzfreien Weges durch den Widerstand R2, der in Serie geschaltet

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ist mit dem alternativen reaktanzbehafteten Weg durch den Widerstand R3 und den Transistor T3. In ähnlicher Weise können der Kontakt 27 sowie der Metalleiter 28 . auch als Teil des. reaktanzfreien Weges betrachtet werden, den dieser mit dem alternativen Weg gemeinsam hat.

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Im. vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der gestrichelt zwischen den Kontakten 27 und 28 dargestellte N+-Bereich als nichtexistent betrachtet werden.. Er wird später im Zusammenhang mit einem anderen Ausführungsbeispiel noch erwähnt. . -..;.' ■'..'■

Wenn bei der in den Fig. 4A und 4B gezeigten integrierten Schaltungsanordnung der P-Bereich 26, der den Widerstand R2 liefert, aufgrund eines Maskierungsfehlers vollständig fehlt, dann arbeitet nicht nur der reaktanzfreie Weg durch den Widerstand R2 nicht, sondern auch der alternative reaktanzbehaftete Weg durch den Widerstand R2, da der Teil 47 des P-Bereiches 26, der durch die Kontaktöffnung 27 und die Verbindung mit dem Alternativweg herstellt, ebenfalls fehlt.

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Wenn ein Kontakt zwischen dem Verbinder 28 und dem P-Widerstandsbereich 26 fehlerhaft ist, weil z.B. eine Kontaktöffnung 27 beim Maskierungsschritt vergessen wurde, dann ist in ähnlicher Weise nicht nur der reaktanzfreie Weg durch den Widerstand R2 zum Knotenpunkt · 16 ausser Betrieb, sondern auch der reaktanzbehaftete alternative Weg durch den Widerstand R3 und den Transistor T3. Wenn also der P-Widerstandsbereich 26 oder der Kontakt 27 fehlen, hat die Schaltung keinen reaktanzbehafteten alternativen Weg, der die Gleiehstrom-Prüfergebnisse verschleiert und ein "Bestehen" der Prüfung anzeigt, wo ein "Durchfallen" angezeigt werden sollte

In manchen Fällen kann die-Schaltung eine Charakteristik haben, die im tatsächlichen Betrieb keine Anordnung tolerieren kann, in der der alternative Reaktanzweg dadurch ausgeschaltet wird, dass man ihn in Reihe mit einem Teil des Widerstandes im reaktanzfreien Weg setzt, z.B. Widerstand R2. Mit anderen Worten, wenn in der in den Fig. bis 4B gezeigten Schaltung keine Fehler auftreten, kann der Weg zwischen Emitter 43 und dem Schaltknotenpunkt

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nicht richtig funktionieren, wenn ein Teil durch einen relativ hohen Widerstandsbereich 47 des Widerstandes R2 führt. In diesem" Fäll kann man nicht auf die in Fig. 4A · und 4 B gestrichelt dargestellten Anordnung zurückgreifen, wo ein N+-Re'reich- 48 relativ geringen Widerstandes sich vom Kontakt von der Oeffnung 46 zum Kontakt in der Kontaktöffnung 27 erstreckt. Der Bereich 48 mit seinem niedrigen Widerstand liefert also einen Weg so geringen Widerstandes zwischen den Kontakten 46 und 27, dass er zu wenig Widerstand zu einem Alternativweg addiert. In diesem Ausführungsbeispiel stellt das Metall in den Kontakten bzw.. 46 geeignete Verbindungen mit dem P-Widerstandsbereich 26 sowie mit dem N+-Weg 48 niedrigen Widerstandes her. Wenn in dieser Anordnung die Kontaktöffnung 27 zum Widerstand -R2 nicht hergestellt wird, dann ist nicht nur der reaktanzfreie Weg von der Spannungsquelle V2 zum Knotenpunkt 27, sondern auch der alternative, reaktanzbehaftete Weg, ausser Betrieb, weil auch er durch die Kqntaktöffnung 27 führen muss, um den Knotenpunkt 26 zu erreichen.

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In diesem zuletzt genannten Fall kann jedoch bei Fehlen des P-Widerstandes 2.6 der alternative Weg durch den Wider-

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stand R3 und den Transistor T3 noch funktionieren, weil der N+-Eereich 48 noch eine Verbindung zwischen dem Metall und der Koivtaktöffnung 46 und dem Metall in der Kontaktöffnung 27 herstellen kann. Diese zuletzt genannte Anordnung ist daher besonders in solchen Schaltungsanordnungen von Wert, in denen die Kontaktöffnung mit einer grösseren Wahrscheinlichkeit fehlt als der P-Widerstandsbereich 26. Der dem Weg vom Emitter 43 zum Knotenpunkt durch den Bereich 47 anhaftende zusätzliche Widerstand ist ungünstig für den Betrieb einer guten Schaltung. Daraus folgt, dass beim Entwurf der integrierten Schaltung ein Kompromiss geschlossen werden muss zwischen kleinem' zusätzlichem Widerstand des Weges zwischen R3, T3 und Knotenpunkt 16 und ,der Zuverlässigkeit der Gleichstromprüfung für den Fall, dass die Diffusion für den P-Widerstand fehlt oder fehlerhaft ist. .

In den Fig. 5 und 5A ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In Fig. 5 ist eine äquivalente Schaltung für die Fig. 2A wiedergegeben. Der Widerstand R2 liegt im reaktanzfreien Weg zwischen der Spannungsquelle

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V2 und dem Knotenpunkt 16; der Widerstand R3 liegt auf dem reaktanzbehafteten Weg"zwischen der Spannungsquelle V2 und dem Knotenpunkt 16, und gemeinsam haben sie einen. Kontakt 50, Fig. 5A. Die-Transistoren T2 und T3 in Fig. 5A sind im wesentlichen genauso aufgebaut wie die Transistoren in Fig. 4A. Die Widerstände R2 und R3 sind ein kontinuierlicher P-Bereich mit zwei Schenkeln 26A als Widerstand R2 und 37A als Widerstand R3. Der Kontakt 50 wird hergestellt .durch eine Kontaktöffnung 51, die zum Metallsegment 52 führt, das'an die Spannungsquelle V2 angeschlossen ist. Da in der dargestellten Struktur die Widerstände R2 und R3 gemeinsam mit der Spannungsquelle V2 verbunden sind, gibt es keinen reaktanzfreien Weg durch den Widerstand V-Jl und auch keinen alternativen reaktanzbehafteten Weg durch den Widerstand R3, so dass die Gleichstromprüfung einen Fehler anzeigt, wenn ein Fehler im Kontaktstück 50 oder der Kontaktöffnung 51 vorliegt. Da der Widerstand R2 sehr dicht am Widerstand R3 liegt, beeinflusst ein Fehler im einen Widerstand aller Wahrscheinlichkeit nach auch den anderen Widerstand.

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In Fig. 6 ist das Schaltschema eines weiteren Ausführungsbeispieles einer der in Fig. 2A gezeigten Schaltungen gezeigt. Hier ist ein weiterer reaktanzfreier Weg vorgesehen, der den alternativen reaktanzbehafteten Weg im Falle eines Fehlers im ursprünglichen reaktanzfreien Weg als Nebenschluss hat. Der im Nebenschluss liegende reaktanzfreie Weg hat einen ebenso niedrigen Widerstand Wie der ursprüngliche reaktanzfreie Weg, wodurch er als Kurzschluss wirkt, der die G,leichstromprüfung zu einer Fehleranzeige veranlasst. Das in Fig. 6 gezeigte Schema ist als integrierte Schaltung in den Fig. 6A und 6B dargestellt. Der P-Sereich 60, der den Widerstand R2 bildet, ist mit dem Zwischenverbinder 61 durch die Kontaktöffnung 62 verbunden. Der Zwischenverbinder 61 stellt auch den Kontakt zum N+-Kontaktbereich 63 durch dieselbe Oeffnung her. Die Spannungsquelle V-2 ist mit dem Zwischenverbinder 61 verbunden. Am anderen Ende des. P-Widerstandes 60 verbindet das Leitersegment 64 diesen mit dem diffundierten N+-Kontakt 65 durch die Kontaktöffnung 66. Der Leiter 64 verbindet also den Widerstand R2 durch den Knotenpunkt mit dem Kollektor des Transistors T2.

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Wenn gemäss der Schnittansicht in Fig. 6C der P-Widerstandsbereich 60 fehlt, läuft also der Stromweg zwischen den Leitersegmenten .62 und 64 weiter über die kurze Strecke im N-Sübstratbereich 67, die die Diffusionen 63 und 65 des N+-Kontaktes trennt. Dieser kurze Widerstandsweg, der als RS im Schema der Fig. 6 dargestellt ist, hat einen ausreichend geringen Widerstand, so dass die Spannung V2 im wesentlichen zum Kollektor des Transistors T2 kurzgeschlossen wird und dadurch diesen für die Weiterleitung von Gleichstromsignalen abschaltet. Demzufolge sollte eine Gleichstromprüfung richtig einen Fehler anzeigen. Wenn andererseits der P-Bereich 60 vorhanden ist, ist der Weg durch den Widerstand R2 in Ordnung und die Kontaktbereiche 60 und 63 werden unwirksam, weil sie durch den ■ ZV-⁷Is ehe η den Bereichen 63 und 67 gebildeten PN-Uebergang isoliert w^erden.

Die Schnittansicht in Fig. 6D ist im wesentlichen dieselbe wie die Ansicht der Fig. 6B, jedoch befindet Sich hier der verdeckte N+-Bereich 68 an der Schnittstelle der epitaktischen Schicht 67 mit dem Substrat 69. Die in Fig. 6D gezeigte

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Struktur ist besonders wertvoll in den Fällen, in denen der Bereich 67 einen relativ hohen Widerstand hat. In einem solchen Falle, wo der P+-Widerstandsbereich 60 fehlt, wird ein nebenschliessender Weg mit relativ niedrigem Widerstand zwischen der Kontaktdiffusion 63, dem verdeckten N+-Bereich 68 und der Kontaktdiffusion 65 gebildet.

Fig. 7 zeigt schematisch eine ,der Fig. 2 äquivalente Schaltung, die so zu einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung modifiziert wurde, dass ein .zusätzlicher reaktanzfreier Weg den alternativen reaktanzbehafteten Weg für den Fall kurzschliesst, dass ein'Fehler im ursprünglichen reaktanzfreien Weg auftritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der Widerstandswert des kurzschliessendeii reaktanzfreien Weges dicht genug an dem des ursprünglichen Weges, um dessen Funktion im Betrieb der ursprünglichen integrierten Schaltung übernehmen zu können.

Der leitende Zwischenverbinder 70 verbindet die Spannungsquelle VZ mit dein P-Widerstandsbereich 71, der den Wider-

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stand R2 bildet. Der Zwischenverbinder 70 stellt den Kontakt zu diesem P-Bereich durch die Kontaktöffnung 72 her, worin er auch die N+-Kohtaktdiffusion 73 berührt. Das andere Ende des P-Widerstandes 71 ist mit dem leitenden Zwischenverbinder 73 durch die Kontaktöffnung 74 verbunden. Der Zwischenverbinder 73 stellt auch Kontakt mit der N+-leitenden Kontaktdiffusion 75 her. Der Transistor T2 ist mit dem Widerstand R2 über den Zwischenverbinder 73 verbunden, der den Knotenpunkt 16 bildet. Wenn der Widerstand 71-fehlt, geht der in Fig. 7 gezeigte kurzschliessende Weg R¹2 vom Zwischenverbinder 70 zur -Kontaktdiffusion 73 über den N-Bereich 76 zur Kontaktdiffusion 75 und zum Zwischenverbinder 73. Dieser Weg hat einen Widerstand, der im wesentlichen gleich ist dem Widerstand des Weges in Fig. 7B über den Widerstand 71. Wenn also der Widerstand 71 fehlt, existiert ein äquivalenter Weg gleichen Widerstandes, der den Reaktanzweg über den Widerstand R3 kurzschliesst und der Schaltung ein Bestehen der Gleichstromprüfung und die richtige Funktion im integrierten Schaltkreis gestattet.

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Claims

9 ^ R A 7 R 7

PATENTANSPRÜCHE

/ 1. Halbleitervorrichtung mit integrierter Schaltung, die mehrere mit Leitungen untereinander verbundene Schaltungselemente umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so angeordnet ist, daß sie zwischen für die elektrische Funktionsprüfung wesentlichen Kno-. tenpunkten (21, 22, Fig. 3; 15, 16, Fig. 4) keine reaktanzbehafteten Strompfade aufweist, die elektrisch derart parallel zu nicht reaktanzbehahfteten Strompfaden geschaltet sind, daß bei Auftreten eines Fehlers auf einem der beiden Pfade ein Gleichstrom zwischen den Knotenpunkten fließen kann, der im wesentlichen ebenso groß ist wie der bei fehlerfreien Strompfaden fließende.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktive Strompfad mit wenigstens einem Teil des nicht reaktiven in Reihe geschaltet ist (Fig. 4).
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanz eine Kapazität ist (19), die durch den Übergang zwischen zwei Halbleiterzonen verschiedener Leitfähigkeit gebildet wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem Strompfad zwischen den Knotenpunkten ein zweiter Strompfad parallel geschaltet ist, derart, daß bei Auftreten eines Fehlers ein zu großer Strom fließen kann.

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5. 'Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei an sich parallele Strompfade einen gerneinsarnen Teil aufweisen, der bei Auftreten eines Fehlers beide Pfade als fehlerhaft erscheinen läßt. .
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die *
parallelen Strornpfade einen gemeinsamen Ans chlußkontakt (50, 51,

. Fig, 5A) aufweisen.

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