DE2364787C3 - Integrierte Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Wegen der Mikrominiaturgröße und der hohen Dichte von Schaltelementen und Schaltungen werden heutzutage bei der Herstellung integrierter Schaltkreise nicht mehr einzelne Schaltungselemente 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 Ausgangsanschlüssen gemessen. Eine solche Prüfung betrifft in erster Linie die Gleichstromparameter der integrierten Schaltung, z. B. Umschaltschwellenwerte, Sättigungspegel, Belastbarkeit der Schaltung mit Treiberströmen und Unempfindlichkeit gegen Störsignale. Solche Gleichstrom-Funktionsprüfungen werden im allgemeinen direkt auf dem integrierten Schaltungsplättchen ausgeführt, indem man an bestimmte Eingangspunkte oder Kontaktanschlüsse eine Folge von Gleichstromisignalen 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 wird 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 ζ. Β beschrieben in den US-Patentschriften Nr. 36 14 608 und 36 33 100.
Weiterhin ist aus der Veröffentlichung »JBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 15, Nr. 1, Juni 1972, Seite 231 eine Gleichstromprüfung der passiven Schaltungselemente einer Transistorstufe mit Emitter- und Kollektorwiderständen und einem Basis-Spannungsteiler bekannt. Dabei werden Gleichstrompegel angelegt, die zu niedrig sind, um das aktive Schaltungselement, also den Transistor, wirksam werden zu lassen. Auf diese Weise kann zwar ein Teil der passiven Schaltungselemente geprüft werden, ein Überprüfen der Funktion der gesamten Schaltung anhand von zusätzlichen Prüfsignalfolgen ist jedoch ausgeschlossen da sich der Transistor nicht in seinem normalen Betriebszustand befindet.

Die Gleichstrom-Funktionsprüfung komplexer integrierter Schaltungen wird bei der Halbleiterherstellung weitgehend angewandt. Dagegen werden Wechselstromparameter, wie Anstiegs- und Abfallzeit, Schaltungsverzögerungen und dgl. 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 Herstellungstechnik integrierte Schaltungen innerhalb derartig enger Toleranzer hergestellt werden, daß bei einer Schaltung mit an sich bekannter Charakteristik ausreichende Wechselstromparameter gewährleistet sind, wenn keine größerer Fehler, wie z. B. Kurzschlüsse, strukturelle Defekte fehlende Elemente oder Kontakte auftreten. Die Gleichstromprüfung wurde bisher als ausreichenc betrachtet, um derartige größere Schaltungsfehlei festzustellen und die betreffende integrierte Schaltung auszusondern.

Es wurde aber festgestellt, daß trotz eines größerer Fehlers die integrierte Schaltung so arbeiten kann, da£ kein Gleichstromfehler erkennbar ist, obwohl die Wechselstromparameter der Schaltung so beeinflußi sind, daß sie nicht richtig funktionieren. Der Grund füi dieses Versagen der Gleichstromprüfung liegt darin daß die Gleichstromprüfung auf der Annahme basiert daß die Schaltwege innerhalb des integrierten Schal tungsplättchens, durch die die Prüfsignale laufen, irr wesentlichen reaktanzlos sind, d. h., daß sie kein« nennenswerte Kapaz'tät oder Induktivität enthalten, dii

einen Zeitfaktor in ein laufendes Signal einführen können. Mit »im wesentlichen reaktanzlos« soll ausgedrückt werden, daß die Kapazität oder Induktivität .ninimal ist. Sie genügt nicht, um einen Zeitfaktor einzuführen, der das Signal beeinflussen könnte. Wie noch im Zusammenhang mit F i g. 2B beschrieben wird, hat auch ein »reaktanzloser« Weg eine minimale Reaktanz, anderenfalls würde die Anstiegsflanke Si in pig 2B vertikal sein. Diese minimale Reaktanz fülr-t jedoch einen Zeitfaktor ein, der innerhalb akzeptabler Betriebsgrenzen für die integrierte Schaltung liegt. Es wurde festgestellt, daß auf kritischen Schaltwegen Fehler im integrierten Schaltungsplättchen 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 Signals, 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 integrierte Halbleiteranordnung zu schaffen, die eine Gleichstrom-Funktionsprüfu'ig integrierter Schaltungsplättchen ermöglicht und eine weitere Wechselstromprüfung erübrigt. Dabei soll die Prüfung durch Strompfade mit wesentlicher Reaktanz im Falle von Fehlern in der integrierten Schaltung nicht beeinträchtigt werden. Dazu soll eine neuartige integrierte Schaltung gezeigt werden, in der Fehler keine falschen Gleichstrom-Prüfergebnisse liefern und die daher vollständig mit Gleichstrom geprüft werden kann und keine Wechselstromprüfung erfordert.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe für eine integrierte Halbleiteranordnung mit mehreren durch Leitungen untereinander verbundenen Schahungselementen, die in ihrer Schaltung zwischen für eine Gleichstrom-Funktionsprüfung wesentlichen Schaltungsknoten reaktanzlose und parallel dazu liegende reaktanzbehaftete, ebenfalls für Gleichstrom durchlässige Strompfade aufweist, dadurch gelöst, daß der reaktanzbehaftete Strompfad so angeordnet oder ausgelegt ist, daß bei fehlerhaftem reaktanzlosen Strompfad der durch den reaktanzbehafteten Strompfad verursachte Gleichstrom von dem bei fehlerfreiem reaktanzlosen Strompfad fließenden Gleichstrom unterscheidbar ist.

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

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer in einem integrierten Schaltungsplättchen verwirklichten Schaltung gezeigt. Geht man beim Entwurf einer Schaltung von einem Schema aus, wie es F i g. 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 / i bis / 7 in Fig. 1 sind NPN-Transistoren mit im wesentlichen gleicher Charakteristik, da sie in demselben Prozeß in einem monolithischen Substrat hergestellt werden.

Die Speisespannungen betragen z.B. VI = +0,8V, V2 = +2,6V, V3 = +5V. Die Widerstände Λ 1 bis Λ 5 und R 7 haben jeweils 3 kOhm, der Widerstand R 6 hat s 160 0hm

Für die Gleichstromprüfung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung werden verschiedene Kombinationen zweistufiger Eingangssignale an die Schaltungseingangsanschlüsse 10,11,12 und 13 angelegt. Die F.ingangssignale ίο 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 F i g. 1 gezeigte Schaltung enthält eine zweistufige TTL-Logik. Da die Gleichstromprüfung auf der Annahme basiert, daß angelegte zweistufige Prüfsignale über reaktanzlose Wege weiterlaufen, werden Reaktanzelemente, wie z. B. PN-Übergänge, in solchen Wegen entweder als vollständig geöffnet oder als vollständig geschlossen betrachtet.

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 Knotenpunkt 15, der an die V2-Spannung angeschlossen ist, über den Widerstand R 2 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 /?3, der denselben Wert hat wie R2, und den Basis-Emitterübergang 18 von 7"3 zum Knotenpunkt !6. 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 R 2 ist ein Widerstandsweg, während der Weg über den Widerstand R 3 und den Übergang 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 R 2 zum Knotenpunkt 16 fehlerhaft ist, so kann das verschiedene Ursachen haben. Durch einen Maskenfehler während eines Diffusionsschrittes kann ein Defekt entstanden sein, der Widerstand /?2 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 R 2 beeinflußt und unbrauchbar macht.

Wenn nun der Weg über den Widerstand R fehlerhaft ist, läuft ein angelegtes Gleichstrom-Prüfsignal zum Knotenpunkt 16 über RZ 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 Λ 2 keinen Fehler in der integrierten Schaltung aufweist und keine anderen Fehler vorhanden sind, wird der Transistor Γ3 nicht leitend, dadurch aber der Transistor Γ4 leitend, so daß der Knotenpunkt 20 und demzufolge auch der Ausgangsanschluß 14, an dem das Signal abgefühlt wird, auf den Nuüpege! schaltet.

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

am Knotenpunkt 16 bei Fehlerfreiheit des reaktanzfreien Weges in Form einer durchgezogenen Linie dargestellt. Die Anstiegszeit S1, ein Wechselstromparameter, liegt innerhalb akzeptabler Grenzen. Natürlich hat ein Gleichstromprüfsystem keine Möglichkeit, diesen Wert festzustellen. Das Gleichstromprüfsystern 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 R 3 und den PN-Übergang 18 vorhanden ist, schaltet der Ausgangsanschluß 14 bei Gleichstrom schließlich doch auf Null um und zeigt dadurch ein 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 S 2 jedoch, ein Wechselstromparameter, ist so lang, daß die Schaltung im echten Beirieb nicht richtig funktionieren kann.

In F i g. 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 R 7 zum Knotenpunkt 22 auftritt, bietet sich ein alternativer reaktanzbehafteter Weg vom Knotenpunkt 21 über den Transistor 77 zum Knotenpunkt 22 an. Dieser Abschnitt der Schaltung ist im einzelnen in F i g. 3 gezeigt. F i g. 3A zeigt die äquivalenten Schaltungen für die beiden Wege, wobei der Alternativweg über den Transistor 77 als RC-Weg dargestellt ist, der durch die Kapazität des PN-Überganges 19 eine kapazitive Reaktanz hat. Wenn also der gewünschte Weg über den Widerstand Rl aufgrund eines Fehlers in der integrierten Schaltung unterbrochen ist, führt der Weg vom Knotenpunkt 21 über den Transistor Tl, wodurch das Gleichstrom-Ausgangssignal am Knotenpunkt 15 dasselbe ist, als wenn es durch den Weg über den Widerstand Rl gelaufen wäre. Da R1 jedoch außer Betrieb ist, ist die zum Herunterschalten des Transistors 75 auf einen Nullpegel benötigte Zeil wesentlich länger, weil die Knotenpunktkapazität am Emitter des Transistors TS sich nicht über den Widerstand Rl entladen kann. Die RC-Zeitkonstante wird somit bestimmt durch den veränderlichen Widerstand zwischen Basis und Emitter des Transistors Tl, während der Knotenpunkt 21 in seiner Spannung abfällt. Tl 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 Glcichstromwege für den Fall von Fehlern ausgeschaltet werden können, zeigen die Gleichstrom-Prüfergebnisse ein Versagen zuverlässig an. Die SchaUung kann dazu so angeordnet werden, daß ein reaktianzbehaftctcr Alternativweg mindestens mit einem Teil des reaktanzfreien Weges in Reihe geschaltet wird.

Die aus den F i g. 4A und 4B zusammengesetzte Schaltung 4 zeigt eine der F i g. 2 und 2A äquivalente Schaltung, die so modifiziert wurde, daß der alternative Reaktanzweg über den Widerstand R 3 in Reihe geschaltet ist mit einem Teil des reaktanzfreien Weges über den Widerstand R 2. 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. 35 39 876 beschrieben.

In Fig.4A und 4B verläuft der reaklanzfreie Stromweg von der Spannungsquelle V 2 über den Knotenpunkt 15 zum Verbindungssegment 23, welches

,₅ durch die Öffnung 24 in der Isolierschicht 25 den Kontakt zum P-Bereich 26, der den Widerstand R 2 bildet, herstellt. Der Weg führt weiter durch die Öffnung 27 und berührt den metallischen Zwischenverbinder 28 am Knotenpunkt 16, wo er wiederum durch die

_Μ Kontaktöffnung 28 mit dem N⁺ -Kontakt 30 des Kollektorbereiches 31 des Transistors TI verbunden ist. Der Transistor hai außerdem den Basisbereich 32, den Subkollektorbereich 33 und den Emitterbereich 34. Der Weg von V 2 zum Transistor 73 führt über das

J₃ Zwischenverbindungsstück 35, die Kontaktöffnung 36 zum P-Bereich 37, der als Widerstand R 3 wirkt, dann aus der Kontaktöffnung 38 zum metallischen Zwischenverbinder 39, der den P-Basisbereich 40 des Transistors 73 durch die Kontaktöffnung 41 berührt. Damit wurde der Versorgungsweg des Basisbereiches des Transistors 73 von der Spannungsquelle V2 beschrieben. Der Altemalivweg zu dem Weg über den Widerstand R 2 führt jedoch über den Emitter-Basisübergang 42 zum Emitter 43 im Transistor 73. Der Emitter-Basisübergang 42 liefert die kapazitive Reaktanz 19 in F i g. 4. Der Emitter 43 wiederum ist durch die Kontaktöffnung 44 mit dem Metalleiter 45 verbunden, welcher mit dem P-Bereich 26 des Widerstandes R 2 durch die Kontaktöffnung 46 verbunden ist. Der Teil 47 des P-Bereiches 26 zwischen den Kontaktöffnungen 46 und 27 ist somit ein Teil des reaktanzfreien Weges durch den Widerstand R 2, der in Serie geschaltet ist mit dem alternativen reaktanzbehafteten Weg durch den Widerstand R 3 und den Transistor 73. 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.

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 F i g. 4A und 4B gezeigten integrierten Schaltungsanordnung der P-Bercich 26, der den Widerstand R 2 liefert, aufgrund eines Maskierungsfehlers vollständig fehlt, dann arbeitet nicht nur der reaktanzfreie Weg durch den Widerstand R 2 nicht, sondern auch der alternative reaktanzbehaftele Weg durch den Widerstand R 2, da der Teil 47 des P-Bereiches 26, der durch die Kontaktöffnung 27 und 46 die Verbindung mit dem Alternativwcg herstellt, ebenfalls fehlt.

Wenn ein Kontakt zwischen dem Verbinder 28 und dem P-Widerstandsbcreich 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 R 2 zum Knotenpunkt 16 außer Betrieb, sondern auch der

reaktanzbehaftete alternative Weg durch den Widerstand R 3 und den Transistor T3. Wenn also der P-Widerstandsbereich 26 oder der Kontakt 27 fehlen, hat die Schaltung keinen reaktanzbehafteten alternativen Weg, der die Gleichstrom-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 _t0 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 F i g. 4 bis 4B gezeigten Schaltung keine Fehler auftreten, kann der Weg zwischen Emitter 43 und dem Schaltknotenpunkt 16 nicht richtig funktionieren, wenn ein Teil durch einen relativ hohen Widerstandsbereich 47 des Widerstandes R2 führt In diesem Fall kann man nicht auf die in Fig.4A und 4B gestrichelt dargestellten Anordnung zurückgreifen, wo ein N+ -Bereich 48 relativ geringen Widerstandes sich vom Kontakt von der öffnung 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 27 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 R 2 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 Kontaktöffnung 27 führen muß, um den Knotenpunkt 26 zu erreichen.

In diesem zuletzt genannten Fall kann jedoch bei Fehlen des P-Widerstandes 26 der alternative Weg durch den Widerstand Λ 3 und den Transistor 73 noch funktionieren, weil der N+ -Bereich 48 noch eine Verbindung zwischen dem Metall und der Kontaktöffnung 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-Widerstandsbeireich 26. Der dem Weg vom Emitter 43 zum Knotenpunkt 16 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 R 3, T3 und Knotenpunkt 16 und der Zuverlässigkeit der Gleichstromprüfung für den Fall, daß die Diffusion für den P-Widerstand 2(i fehlt oder fehlerhaft ist

In den F i g. 5 und 5A ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In F i g. 5 ist eine äquivalente Schaltung für die F i g. 2A wiedergegeben. Der Widerstand R 2 liegt im reaktanzfreien Weg zwischen der Spannungsquelle V2 und dem Knotenpunkt 16; der Widerstand R 3 liegt auf dem reaktanzbehafteten Weg zwischen der Spannungsquelle V'2 und dem Knotenpunkt 16, und gemeinsam haben sie einen Kontakt 50, Fig.5A. Die Transistoren 72 und 73 in F i g. 5A sind im wesentlichen genauso aufgebaut wie die Transistoren in Fig.4A. Die Widerstände R 2 und R 3

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen sind ein kontinuierlicher P-Bereich mit zwei Schenkeln 26Λ als Widerstand R 2 und 37A als Widerstand R 3. 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 A3 gemeinsam mit der Spannungsquelle V2 verbunden sind, gibt es keinen reaklanzfreien Weg durch den Widerstand R2 und auch keinen alternativen reaktanzbehafteten Weg durch den Widerstand R 3, so daß die Gleichstromprüfung einen Fehler anzeigt, wenn ein Fehler im Kontaktstück 50 oder der Kontaktöffnung 51 vorliegt. Da der Widerstand R 2 sehr dicht am Widerstand R 3 liegt, beeinflußt ein Fehler im einen Widerstand aller Wahrscheinlichkeit nach auch den anderen Widerstand.

In Fig.6 ist das Schaltschema eines weiteren Ausführungsbeispieles einer der in Fig.2A gezeigten Schaltungen gezeigt. Hier ist ein weilerer 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 Gleichstromprüfung zu einer Fehleranzeige veranlaßt. Das in Fig.6 gezeigte Schema ist als integrierte Schaltung in den F i g. 6A und 6B dargestellt. Der P-Bereich 60, der den Widerstand R 2 bildet, ist mit dem Zwischenverbinder 61 durch die Kontaktöffnung 62 verbunden. Der Zwischenverbinder 61 stellt auch den Kontakt zum N+ -Kontaktbereich 63 durch dieselbe öffnung her. Die Spannungsquelle V2 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 R 2 durch den Knotenpunkt 16 mit dem Kollektor des Transistors 72.

Wenn gemäß der Schnittansicht in Fig.6C der P-Widerstandsbereich 60 fehlt, läuft also der Stromweg zwischen der Leitersegmenten 62 und 64 weiter über die kurze Strecke im N-Substratbereich 67, die die Diffusionen 63 und 65 des N+ -Kontaktes trennt. Dieser kurze Widerstandsweg, der als /?5 im Schema der Fig.6 dargestellt ist, hat einen ausreichend geringen Widerstand, so daß die Spannung V2 im wesentlichen zum Kollektor des Transistors 72 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 R 2 in Ordnung, und die Kontaktbereichc 60 und 63 werden unwirksam, weil sie durch den zwischen den Bereichen 63 und 67 gebildeten PN-Übergang isoliert wsrden.

Die Schnittansicht in Fig.6D ist im wesentlichen dieselbe wie die Ansicht der F i g. 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 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.

709 643/291

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Integrierte Halbleiteranordnung mit mehreren durch Leitungen untereinander verbundenen Schaltungselementen, die in ihrer Schaltung zwischen für eine Gleichstrom-Funktionspriifung wesentlichen Schaltungsknoten reaktanzlose und parallel dazu liegende reaktanzbehaftele, ebenfalls für Gleichstrom durchlässige Strompfade aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktanzbehaftete Strompfad so angeordnet oder ausgelegt ist, daß bei fehlerhaftem reaktanzlosen Strompfad der durch den reaktanzbehafteten Strompfad verursachte Gleichstrom von dem bei fehlerfreiem reaklanzlosen Strompfad fließenden Gleichstrom utitei scheidbar ist.

2. Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktanzbehaltete Strompfad mit wenigstens einem Teil des reaktanzlosen Strompfades in Reihe geschallet ist.

3. Integrierte Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktanzbehaftete Strompfad eine Kapazität (19) aufweist, die durch den Übergang zwischen zwei Halbleiterzonen verschiedenen Leitfähigkeitstyps gebildet wird.

4. Integrierte Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zwischen den für die Gleichstrom-Funktions;-prüfung wesentlichen Schaltungsknoten liegenden Strompfad ein zweiter Strompfad parallel geschaltet ist, derart, daß bei Auftreten eines Fehlers im reaktanzlosen Strompfad ein größerer Strom fließt.

5. Integrierte Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an sich parallele Strompfade zwischen den für die Gleichstrom-Funktionsprüfung wesentlichen Schaltungsknoten einen gemeinsamen Teil aufweisen, der bei Auftreten eines Fehlers im reaktanzlosen Strompfad beide Pfade als fehlerhaft erscheinen läßt.

6. Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Strompfade einen gemeinsamen Anschlußkontakt (50,51) aufweisen.