DE2500057A1 - Schaltungsanordnung zur stabilisierung integrierter schaltungen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur stabilisierung integrierter schaltungen

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Description

Schaltungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung integrierter Schaltungen.
Monolythische Schaltungen, wie sie in Leistungsverstärkern verwendet werden, erfordern zuweilen bipolare NPN- und PNP-Transistoren. Die Transistoren monolithischer integrierter Schaltungen werden üblicherweise in epitaxialem Silicium vom N-Typ hergestellt, welches auf einem Siliciumsubstrat vom P-Typ angeordnet ist. Vertikale NPN-Transistoren können leicht hergestellt werden, indem eine Basisdiffusion vom P-Typ in die Epitaxialschicht vom N-TyD und eine Emitterdiffusion vom N-Typ in die Basis vom P-Tyd verwendet wird.Die Epitaxialschicht vom N-Typ bildet die Kollektorelektrode eines aolchen NPN-Transistors. Das Substrat wird in NPN-
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Transistoranordnungen nur für Isolationsfunktionen verwendet. Eine Isolationsdiffusion vom Typ P+ umgibt im allgemeinen Jeden NPN-Transistor und bildet eine Isolation.
PNP-Transistoren, welche meist schwierig in der Epitaxialschicht vom N-Typ herzustellen sind, haben gewöhnlich entweder einen lateralen oder einen vertikalen Aufbau. Vertikale Substrat-PNP-Transistoren weisen Kollektorelektroden auf, weiche aus dem Substratmaterial vom P-Typ gebildet sind, und haben Basiselektroden, welche aus dem Epitaxialmaterial vom N-Typ gebildet sind. Die P-Diffusion, welche die Basiselektroden von NPN-Transistoren bildet, liefert die Emitterelektroden von Substrat-PNP-Anordnungen. Somit bildet das Kollektormaterial der NPN-Anordnungen die Basis von Substrat-PNP-Anordnungen, und die Basisdiffusion für die NPN-Anordnungen bildet die Emitterelektrode von Substrat-PNP-Anordnungen. Weil der Kollektor einer Substrat-PNP-Anordnung das Substrat selbst ist, kann der Kollektor nicht belastet werden bzw. geladen werden und muß an die negative Versorgung angeschlossen werden. Folglich können derartige Transistoren nur in einer Emitterfolger-Anordnung verwendet werden.
Substrat-Darlington-Anordnungen weisen einen Treibertransistor und einen Ausgangstransistor auf. Der Treibertransistor hat einen Emitter, welcher an die Basis des Ausgangstransistors angeschlossen ist, und weist einen Kollektor auf, welcher an den negativen Ehergieversorgungsleiter angeschlossen ist. Die Basis des Treibertransistors ist mit dem Darlington-Eingang oder der Treiberklemme verbunden. Der Emitter des Ausgangstransistors ist mit der Ausgangsklemme der Darlington-Anordnung verbunden, und der Kollektor des Ausgangstransistors ist mit dem negativen Energieversorgungsleiter verbunden.
Das Emitter-Strom-Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt (f^ ) von als monolithische integrierte Schaltung ausgebildeten Substrat-PNP-Transistoren ist in typischen Fällen gering und liegt bei spielsweise in der Größenordnung von 3 bis 30 MHz. Folglich tre-
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ten Probleme auf, wenn Versuche unternommen werden, diese Transistoren in Darlington-Anordnungen zur Leitung großer Ströme durch Impedanzen zu verwenden, welche kapazitive Reaktanzen aufweisen. Wenn eine rein kapazitive Last an die Ausgangsklemme einer Substrat-PNP-Darlington-Folgerschaltung angeschlossen wird, so zeigt die Reaktanz der kapazitiven Last die Tendenz, in einen negativen Widerstand an der Eingangsklemme der Darlington-Schaltung umgeformt zu werden. Dieser negative Widerstand tendiert offensichtlich dazu, eine Schwingung zu erzeugen.
Wenn weiterhin ein Lastwiderstand parallel zu der Lastkapazität geschaltet wird, dann wird die Impedanz, mit welcher die Eingangsklemme von Darlington-Substrat-PNP-Transistoren beaufschlagt wird, von einem negativen Widerstand in eine induktive Reaktanz umgeformt. Diese Induktivität in Verbindung mit Streukapazitäten in der Schaltung an der Eingangsklemme der Darlington-Anordnung, welche von den Kollektoren gebildet würde, erzeugen offensichtlich einen Resonanzkreis. Auch eine positive Rückführung durch den Resonanzkreis führt offen-
sichtlich zu einer unerwünschten Schwingung.
Eine bekannte Lösung zur Oberwindung dieses Instabilitätsproblems besteht darin, den 'Basiswiderstand oder das Ausgangssubstrat der Darlington-PNP-Anordnung zu erhöhen. Dies kann dadurch geschehen, daß ein Widerstand verwendet wird, um den Emitter des Treibertransistors mit der Basis des Aus gangs transistors zu verbinden. Dieser Widerstand muß einen großen Wert haben, der in der Größenordnung von 10 Kiloohm liegt. Der Basisstrom des' Ausgangstransistors muß durch diesen großen Widerstand hindurchfließen. Da der Wert beta eines PNP-Substrat-Transistors, verhältnismäßig niedrig ist, beispielsweise 20 beträgt, erfordert der PNP-Substrat-Ausgangstransistor hohe Basisströme, um hohe Lastströme zu fördern. Solche Basisströme erzeugen jedoch einen großen Spannungsabfall am Basiswiderstand. Folglich kann die Lastspannung nicht in das negative Versorgungspotential getrieben werden, und zwar wegen des Potentialabfalls, der am Basis-
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Widerstand auftritt, der mit der Last in Reihe liegt.
Eine andere bekannte Lösung für das Instabilitätsproblem erfordert, daß ein Kondensator zwischen der Eingangsklemme der Darlington-Anordnung und Erde oder einem Leiter mit geringem Pegel angeordnet wird. Wenn dieser Kondensator einen großen Wert hat, der in der Größenordnung von 300 Picofarad liegt, so überdeckt dessen Reaktanz offensichtlich die unerwünschte Impedanz, welche von der Last auf die Eingangsklemme der Darlington-Anordnung reflektiert wird. Der Nachteil dieser Technik liegt in der Tatsache, daß der Kondensator einen großen Teil des Formbereichs einnimmt, wenn er auf dem Plättchen bzw. der Scheibe ausgebildet wird. Kondensatoren einer integrierten Schaltung haben Kapazitäten von etwa 0,1 Picofarad auf einer Fläche von etwa 0,000625 mm (square mil). Somit erfordert ein Kondensator mit 500 Picofarad eine Fläche von etwa 1,8 mm (3000 square mils), was eine unerwünscht große Fläche
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bedeutet. Wenn die Kapazität außerhalb der Scheibe/des Plättchens
gebildet wird, dann sind Leitungen erforderlich, um Anschlüsse herzustellen. Somit vergrößern externe Kondensatoren entweder die Kosten der integrierten Schaltung, weil sie zusätzliche Leitungsanschlüsse erfordern, oder begrenzen die elektrische Funktion, die ausgeführt werden kann, da Leitungen für solche Funktionen erforderlich sind. Weiterhin ist es erwünscht, im Hinblick auf verbesserte Marktchancen die Anzahl der externen Bauelemente zu vermindern, die für den Einaatz einer integrierten Schaltung erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei außerordentlich großer Leistung besonders wenig Raum einniamt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Stabilisierungsschaltung, weiche den effektiven Wert eines Kondensators erhöht, sowie der Aufbau eines solchen Kondensators. Die Stabilisierungsschaltung kann einen Transistor aufweisen, der eine Basis hat, welche mit dem Konden-
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sator verbunden ist, und der einen Emitter aufweist, welcher mit demjenigen Punkt verbunden ist, an welchen eine erhöhte effektive Kapazität geschaffen werden soll. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Transistor ein Teil eines Vorspannungsnetzwerks. Der Punkt oder der Schaltungsknoten, an welchem die erhöhte Kapazität erwünscht ist, kann die Basiselektrode des Eingangstransistors einer PNP-Substrat-Darlington-Folgerschaltung sein, welche Eingangs- und Ausgangstransistoren aufweist.
Pur den Kondensatοraufbau ist ein Leiter vorgesehen, der aus einem ersten Bereich eines Halbleitermaterials eines ersten Leitungstyps gebildet ist, welches einen Isolationsbereich und einen Teil aufweist, der durch eine Basisdiffusion gebildet ist, welche bei der Herstellung von NPN-Transistoren verwendet wird. Ein zweiter Bereich eines Halbleitermaterials eines zweiten Leitfähigkeitstyps bildet einen integralen Bestandteil des ersten Bereichs und bildet eine Platte des Kondensators. Dieser zweite Bereich kann durch eine Emitterdiffusion hergestellt werden, welche bei der Herstellung von NPN-Transistoren verwendet wird. Eine Schicht aus Siliciumdioxid überdeckt den zweiten Bereich und bildet das Dielektrikum des Kondensators. Eine Metallisierungsschicht über dem Siliciumdioxid bildet die andere Platte des Kondensators, welche mit der Basiselektrode des ersten Transistors verbunden sein kann. Der Isolationsbereich verbindet den zweiten Bereich oder die Platte mit dem Substrat, welches eine weitere Verbindung mit der Erde oder einer negativen Energieversorgungsklemme liefert.
Gemäß der Erfindung wird somit eine Stabilisierungsschaltung geschaffen, welche den effektiven Wert eines Kondensators erhöht, wobei sich die Erfindung auch auf den Aufbau des monolithischen Kondensators bezieht. Die Stabilisierungsschaltung weist einen Transistor auf, der eine Basis hat, welche mit dem Kondensator verbunden ist, und der einen Emitter aufweist, welcher mit einem
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Punkt verbunden ist, an welchem eine erhöhte effektive Kapazität geschaffen werden soll. Der Kondensatoraufbau ist dafür geeignet, in monolithischen integrierten Schaltungen eingesetzt zu werden, welche diffundierte Isolationsbereiche haben. Eine erste Platte des Kondensators wird durch eine Metallisierungsschicht gebildet, während die zweite Platte des Kondensators durch eine Emitterdiffusion in die Isolationsdiffusion erzeugt werden kann. Eine Basisdiffusion, welche leitend mit der Emitterdiffusion verbunden ist und mit der Isolationsdiffusion, fördert die Verbindung der zweiten Platte des Kondensators mit dem Substrat.
Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß eine integrierte Schaltungskonfiguration geschaffen wird, durch welche die effektive Kapazität eines kleinen Kondensators über seinen eigentlichen Kapazitätwert ermöglicht wird.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Vorteil erreichbar, daß eine Technik zur Erhöhung der effektiven Kapazität eines kleinen Kondensators zur Stabilisierung einer andernfalls instabilen Schaltung eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
Fig. 1.ein Schaltschema einer Verstärkerschaltung, welche in einer monolithischen integrierten Schaltung eingesetzt ist, die eine Frequenzstabilisierungsschaltung verwendet, die eine Kondensatoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthalten kann und
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Halbleiterform, welche eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung veranschaulicht.
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In der Fig. 1 ist ein Schaltschema einer Verstärkerschaltung dargestellt, welche eine Art veranschaulioht, in welcher die Erfindung ausgeführt sein kann. Genauer gesagt, die Verstärkerschaltung/gemäß Fig. 1 weist eine positive Energieversorgungsklemme 12 auf, die an einen Leiter 14 angeschlossen ist, und eine negative Energieversorgungsklemme 16, welche an den negativen Energieversorgungsleiter 18 angeschlossen ist. Die Bezugsspannungsklemme 20 (V ^) .ist derart ausgebildet, daß sie ein Potential aufnimmt, welches zwischen denjenigen Potentialen liegt, welche den Energieversorgungsklemmen 12 und 16 zugeführt sind. Die Bezugsspannung kann von einer aus einer Vielzahl von bekannten Schaltungen geliefert werden. Die Eingangsklemme 21 ist derart ausgebildet, daß sie ein Eingangssignal aufnimmt, welches ein sinusförmiges Signal sein kann, welches eine Tonfrequenz hat.
Der Transistor 22 weist einen Emitter auf, welcher mit dem Energieversorgungsleiter 14 verbunden ist, und eine Basis, welche mit der Bezugsspannungsklemme 20 verbunden ist. Der zur Diode geschaltete Transistor 24 weist einen Emitter auf, welcher an den Leiter 18 angeschlossen ist, sowie eine Basis und einen Kollektor, die in bekannter Weise derart miteinander verbunden sind, daß eine Diode gebildet wird. Der Kollektor und die Basis des Transistors 24 sind mit dem Kollektor des Transistors 22 verbunden. Der Transistor 26 weist einen Emitterauf, welcher an den Leiter angeschlossen ist, und hat eine Basis, welche Bit dem Transistor 24 verbunden ist. . ■
Das Vorspannungsnetzwerk 28 weist einen Transistor 30, einen Widerstand 33 und einen Widerstand 35 auf. Der Widerstand 33 ist von dem Kollektor an die Basis des Transistors 30 geführt, und der Widerstand 35 ist von der Basis an den Beitter des Transistors 30 geführt. Der Kollektor des Transistors 30 ist mit dem Emitter des Signalverstärker-Transistors 32 verbunden, dessen Kollektor mit dem Leiter 14 verbunden ist. Die Basis des
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Transistors 32 ist mit der Eingangsklemme 21 und mit der Basis des NPN-Ausgangstransistors 34 verbunden. Der Emitter des Transistors 34 ist mit der Ausgangsklemme 41 verbunden.
Die Klemme 37 der PNP-Darlington-Schaltung 36, welche die PNP-Substrat-Transistoren 38 und 40 enthält, ist ebenfalls an die Ausgangsklemme 41 angeschlossen. Die Basis des Eingangstransistors 38 ist über die Klemme 39 mit dem Kollektor 27 des Transistors verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 38 und 40 sind mit dem Energieversorgungsleiter 18 verbunden, und der Emitter des Transistors 38 ist mit der Basis des Transistors 40 verbunden. Der Emitter des Transistors 40 ist mit der Klemme 37 verbunden.
Im Betrieb liefert der Transistor 22 einen Strom über die Diode 24, welcher den Stromquellen-Transistor 26 in den leitenden Zustand versetzt. Die Basis des Transistors 32 ist durch die Signaltreiberschaltung (nicht dargestellt) derart vorgespannt, daß der Transistor 32 als Verstärker der Klasse A arbeitet. Somit fließt ein konstanter Strom durch das "N/"-Vorspannungsnetzwerk 28. Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 32 und die Spannung am "Nv"-Netzwerk 28 liefern eine Vorspannung an den NPN-Treibertransistor 3**· und das PNP-Darlington-Paar 36.
Die positiven Amplituden eines Wechselstrom-Eingangssignals zeigen die Tendenz, sich zu der positiven Vorspannung zu addieren, welche durch das "NV'-Netzwerk 28 an den Vorspannungstransistor 34 geliefert wird, so daß mehr Strom an den Energieversorgungsleiter 14 über die Ausgangsklemme 36 und an eine Last geführt wird, welche eine Widerstandskomponente bzw. ohmsche Komponente 43 und eine kapazitive Komponente 42 aufweisen kann. In alternativer Weise versetzen die negativen Amplituden des Wechselstrom-Eingangssignals die Darlington-Schaltung 36 in einen stärker leitenden Zustand und versetzen den Transistor 34 in einen schwächer leitenden Zustand, so daß die Spannung an der Ausgangsklemme 41 die Tendenz zeigt, in ihrer Größe bzw. Amplitude abzunehmen, so daß dadurch eine Abnahme der momentanen Größe bzw. Amplitude der Spannung an der und des Stromes durch die elektrische Last verursacht werden.
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Nachfolgend wird auf das Problem der Frequenzinstabilität eingegangen. Ohne den Kondensator 44 arbeitet die Schaltung unter einer rein ohmschen bzw. Widerstandslast ordnungsgemäß. Unter einer rein kapazitiven Last jedoch, wobei der mupfter Kondensator 42 von der Klemme 41 an den negativen Energieversorgungsleiter geführt ist, treten Frequenzinstabilitätsprobleme auf. Genauer gesagt, wenn sich der Verstärkereingangssignalstrom an der Klemme 21 ändert, nimmt der Strom in den PHP-Substrat-Elementen der Darlington-Schaltung 36 zu und ab, wodurch f-. der PNP-Elemente verändert wird. Wenn eine bestimmte Vorspannung vorhanden ist, wird die Impedanz, mit welcher die Basis des PNP-Transistors beaufschlagt wird, offensichtlich zu einem negativen Widerstand. Diese Bedingung im Zusammenwirken mit anderen Impedanzen an der Klemme oder dem Verbindungspunkt 39 erzeugt offensichtlich ein unerwünschtes Ausgangsschwingungssignal an der elektrischen Last. Die Schaltung 10 arbeitet dann als. Oszillator, anstatt als Verstärker. Wenn die elektrische Last sowohl den Kondensator 42 als auch den Widerstand 43 aufweist, so kann auch dann eine Schwingung auftreten, wenn das Verstärkereingangssignal den Verstärker dazu bringt, daß sich der Laststrom ändert, wobei sich f^- der PNP-Darlington-Transistoren wiederum ändert. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Impedanz, mit welcher die Basis 39 des PNP-Substrat-Elementes 38 beaufschlagt wird, welche von der aus Ohmschen und kapazitiven Komponenten kombinierten Last reflektiert wird, als induktive Reaktanz zu erscheinen beginnt. Die Kapazität am Verbindungspunkt 39» welche durch die Kollektorkapazität des Transistors 26 und andere kapazitive Effekte erzeugt wird, kombiniert sich offensichtlich mit der Induktivität, so daß ein Resonanzkreis 'entsteht. Die Schleife, welche die Transistoren 26, 30, 32, 34 und die Darlington-Anordnung 36 enthält, schwingt offensichtlich, und zwar aufgrund der Rückführung durch den Resonanzkreis.
Ein bekanntes Verfahren zur Beseitigung dieses Schwingungsproblems besieht darin, eine große Kapazität zwischen dem Verbindungspunkt
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und der Wechselstromerde anzuordnen, welche die Impedanz überdecken würde oder die Impedanz, welche durch die Darlington-Anordnung 36 reflektiert wird, derart beeinflussen würde, daß sie nicht mehr in der Lage ist, eine Schwingung zu erzeugen. Die hierzu erforderliche Kapazität kann in der Größenordnung von 300 Picofarad .liegen, was bei den heutigen monolithischen Verfahren einen großen Bereich in der Größenordnung von etwa 1,8 mm (3OOO square mils) erfordern würde, wenn eine entsprechende Anordnung auf demselben integrierten Schaltungsauf bau vorgesehen würde wie der Verstärker 10.
Die Schaltung 10 erfordert nicht, daß ein großer Kondensator an die Klemme 39 angeschlossen wird. Genauer gesagt, der Kondensator 44 hat eine Klemme 4-6, welche an die Basis des NPN-Transistors 30 angeschlossen ist, und hat eine weitere Klemme 48, welche an einen Punkt geringer Wechselstromimpedanz angeschlossen ist, welcher der negative Energieversorgungsleiter 18 sein kann· Die Klemme 48 konnte ebenfalls an den positiven Energieversorgungsleiter 14 angeschlossen sein. Der Transistor 30 multipliziert nämlich in der Tat die eigentliche Kapazität des Kondensators 44 in der Weise, daß eine erhöhte effektive Kapazität an der Klemme 39 entsteht, welche gleich dem Wert beta des Transistors 3O ist, multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 44· Wenn somit eine Kapazität von 3ÖO Picofarad an der Klemme 39 erforderlich ist, um die Schaltung 1o zu stabilisieren, dann ist ein Kondensator geeignet, welcher an die Basis des Transistors 3O angeschlossen ist und eine Kapazität von 3OO Picofarad aufweist, geteilt durch den Wert beta des Transistors 30· Da nach Standardverfahren der Transistor 30 einen Wert beta von etwa 1OO bekommt, liefert ein Kondensator mit drei Picofarad zwischen der Basis des Transistors 30 und, dem Energieversorgungsleiter 18 3OO Picofarad zwischen der Klemme und dem Leiter 18» Somit erfordert der Kondensator 44· anstatt einer Pläche von etwa 1t8 mm (3OOO square mils) nur noch eine Fläche von etwa 0,018 s® <3O square mils).
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Nachfolgend wird der Aufbau des Kondensators erläutert. Wie aus dem Querschnitt der Fig. 2 hervorgeht, weist der Aufbau ein P-Substrat 50 auf, welches eine Schicht eines Epitaxial-Halbleitermaterials 52 vom N-Typ darauf enthält. Auf der nach außen weis-enden Oberfläche des Epitaxialmaterials 52 ist eine Schicht von Siliciumdioxid 62 gewachsen. Eine photolithographische Technik wird dazu angewandtn, um in der Siliciumdioxidschicht selektiv Fenster zu öffnen, durch welche eine Diffusion P+ Isolationsbereiche 54a, 54b und 54c erzeugt, welche sich von der Oberfläche des Epitaxialmaterials 52 in das Substratmaterial 50 erstrecken. Die Epitaxialinseln von N-Typ 56 und 57 sind von Isolationsdiffusionsberexchen 54 vom Typ P+ und von einem Substrat 50 vom P-Typ umgeben. Dann ist Siliciumdioxid in den öffnungen gewachsen, durch welche die Isolationsdiffusionsbereiche 54a, 54b und 54c erzeugt wurden. Die Siliciun&ioxidschicht wird erneut selektiv durch photolithographische Verfahren maskiert und geätzt, um öffnungen zu erzeugen, durch welche eine Basisdiffusion den Bereich 58a erzeugt, welcher die Basiselektrode des NPN-Transistors 30 bildet, weiterhin den Bereich 58b, welcher einen integralen Bestandteil des Isolationsbereiches 54b darstellt, und schließlich den Bereich 58c, welcher den Emitterbereich für den PNP-Substrat-Transistor 38 darstellt. Eine weitere Diffusion bildet den Bereich 60a, der den Emitter des NPN-Transistors 30 bildet, weiterhin den Bereich 60b und die Kollektorkontakte innerhalb des (nicht dargestellten) Halbleitermaterüs·
Danach wächst eine Oxidschicht 62 über die Oberfläche des sich auf diese Weise ergebenden Halbleiteraufbaus, und darin werden wiederum selektiv öffnungen vorgesehen. Dann wird eine Metallisierungsschicht aufgebracht und selektiv zu einem Kaster ausgebildet, um den Kollektorkontakt 64, die Emitterkontakte 66 und 72, weiterhin die Basiskontakte 68 und 74 und den Kurzschlußkontakt 70 zu erzeugen. Der Basiskontakt 68 erstreckt sich auch über die Siliciumdioxidschicht 62 und überlappt den Bereich 60b vom Typ N+, um die Platte des Kondensators 44 zu bilden, welche
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mit der Basis des Transistors 30 verbunden ist. Die Metallisierung 70 schließt den Bereich 60b vom Typ N+ an den Bereich 58b vom Typ P in der Weise kurz, daß die Gleichrichterwirkung beseitigt wird, welche andernfalls dazwischen vorhanden wäre, und daß der Reihenwiderstand des Kondensators 44 vermindert wird. Die Metallisierung 72 liefert eine elektrische Verbindung zu dem Emitter des PNP-Transistors 38, und die Metallisierung 74 liefert einen Kontakt zur Basis des Transistors 38.
Isolationsdiffusionsschichten 54-a, 54b und 54-c können durch die Diffusinnsfenster in der Siliciumdioxidschicht ausgebildet werden, welche eine Breite in der Größenordnung von etwa 0,01 mm (four-tenths of a mil) aufweisen. Gemäß Pig. 2 besteht bei der Isolationsdiffusion P+ die Tendenz, in einer seitlichen Richtung mit etwa derselben Rate zu diffundieren, wie eine Diffusion in der vertikalen Richtung stattfindet. Wenn somit die Epitaxialsohicht 52 eine Tiefe in der Größenordnung von 16 Mikron aufweist, dann beträgt die Auswärtsdiffusion des Isolationsbereiches P+ in der Größenordnung von 16 Mikron. Somit nehmen die Isolationsdiffusionen einen großen Teil des Oberflächenbereiches der Halbleiterform ein. Der Aufbau des Kondensators 44, welcher die Isolationsdiffusion 54-b überdeckt, erhöht die erforderliche Oberfläche nicht nennenswert, weil er einen Oberflächenbereich einnimmt, der andernfalls durch die Isolationsdiffusion 54-b eingenommen würde, welche zwei aktive Einrichtungen voneinander trennt, beispielsweise den Transistor 30 und den Transistor 38. Die Isolationsdiffusion bildet im allgemeinen die Anode der entgegengesetzt bzw. rückwärts vorgespannten Diodenanordnung, welche die Einrichtungen der integrierten Schaltung gegeneinander isoliert.
Ss wurde somit oben eine Anordnung beschrieben, welche eine verbesserte monolithische integrierte Verstärkerschaltung darstellt, die ein PNP-Darlington-Paar aufweist. Die integrierte Schaltung
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weist weiterhin eine Kondensatoranordnung auf, die einen minimalen Raum beansprucht und eine Kapazität aufweist, welche gleich dem Wert beta ist, und zwar in der Weise multipliziert, daß ein effektiver Wert erreicht wird, der dazu in der Lage ist, ein. Paar von PNP-Substrat-Darlington-Transistoren zu stabilisieren· Da die Kondensatoranordnung eine andernfalls erforderliche Isolationsdiffusion vom Typ P+ überdeckt, nimmt die Kondensatoranordnung effektiv keinen zusätzlichen Oberflächenbereich auf der integrierten Schaltungsscheibe in Anspruch. Deshalb können pro Scheibe bzw. Plättchen mehr integrierte Schaltungen untergebracht werden, als wenn andere Kondensatoranordnungen verwendet würden. Somit dient die beschriebene erfindungsgemäße Kondensatoranordnung dazu, die Ausbeute zu erhöhen und die Kosten der integrierten Schaltungen zu senken. Somit zeigen der verbesserte Kondensatoraufbau und die Technik des Multiplizierens des Wertes beta die Tendenz, PNP-Substrat-Darlington-Anordnungen in Schaltungen verwendbar werden zu lassen, wo dies bisher praktisch undurchführbar war, und zwar wegen der beachtlichen Größe, welche von dem erforderlichen Frequenzstabilisierungskondensator eingenommen wurde.
Obwohl die erfindungsgemäße Anordnung des Kondensators in bezug auf eine spezielle monolithische Verstärkerkonfiguration erläutert wurde, ist eine Anwendung auch in anderen monolithischen Anordnungen möglich. Obwohl weiterhin die Beta-Multiplikation des effektiven Kapazitätswertes des Kondensators anhand eines speziellen Kondensatoraufbaus beschrieben wurde, kann der Effekt der Multiplikation des effektiven Kapazitätswertes auoh bei anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden, bei welohen die oben beschriebene Kondensatoranordnung nicht vorliegt·
- Patentansprüche -
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Claims (10)

Patentansprüche
1.) Schaltungsanordnung mit einem in einer monolithischen integrierten Schaltung angeordneten Kondensator zur Anwendung in einer integrierten Schaltung, welche ein leitendes Substrat mit einer darauf angeordneten Schicht aus Halbleitermaterial aufweist, wobei eine Platte des Kondensators mit dem Substrat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Metallisierungsschicht (68) vorgesehen ist, welche eine erste Platte des Kondensators bildet und eine erste und eine zweite Oberfläche aufweist, daß weiterhin eine Schicht aus einem dielektrischen Material vorhanden ist, welche eine erste Oberfläche aufweist, die benachbart zu der zweiten Oberfläche der Metallisierungsschicht angeordnet ist, und weiterhin eine zweite Oberfläche hat, daß weiterhin ein erster Bereich (60B) der Schicht aus Halbleitermaterial eines ersten Leitfähigkeitstyps eine erste Oberfläche aufweist, welche benachbart zu der zweiten Oberfläche des dielektrischen Materials angeordnet ist, und eine zweite Oberfläche hat, wobei der erste Bereich eine zweite Platte des Kondensators bildet, daß weiterhin ein zweiter Bereich (58B) der Schicht aus Halbleitermaterial einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und eine erste Oberfläche benachbart zu der zweiten Oberfläche des ersten Bereichs des Halbleitermaterials, wobei der zweite Bereich des Halbleitermaterials sich von dem ersten Bereich des Halbleitermaterialszu dem Substrat erstreckt, und daß eine zweite Metallisierungsschicht (70) vorgesehen ist, welche den ersten Bereich des Halbleitermaterials leitend mit dem zweiten Bereich des Halbleitermaterials verbindet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dielektrischem Material Siliciumdioxid enthält.
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3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich aus Halbleitermaterial mit . einem ersten Leitfähigkeitstyp durch eine Emitterdiffusion gebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich aus Halbleitermaterial einen ersten Teil (54B) aufweist, welcher durch eine Isolationsdiffusion gebildet ist, und weiterhin einen zweiten Teil (58B) hat, der mit dem ersten Teil und mit dem ersten Bereich einen integralen Bestandteil bildet, wobei der zweite Teil durch eine Basisdiffusion gebildet ist·
5. Monolithische integrierte Schaltungsanordnung, welche einen Schaltungsteil aufweist, der an einem Schaltungsverbindungspunkt eine Impedanz hat, welche zu Schwingungen neigt, wobei eine Frequenzstabilisierungsschaltung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine kapazitive Einrichtung (44) vorgesehen ist, welche eine erste (6OB) und eine zweite Platte (68) und eine vorgegebene Kapazität aufweist, und welche leitend mit einem Wechselstrom-Erdungspunkt (50) verbunden ist, und daß eine erste elektronische Steuereinrichtung (28) vorhanden ist, welche eine Steuerklemme (46) aufweist, welche mit der zweiten Platte (68) der kapazitiven ELnrich- ; tung (44) verbunden ist, welche weiterhin eine erste Klemme hat, die mit dem SohaltungsVerbindungspunkt (27) verbunden ist, und welche weiterhin eine zweite Klemme aufweist, die mit einer Energieversorgungsklemme (14) gekoppelt ist, und daß die erste elektronische Steuereinrichtung den vorgegebe- I nen Kapazitätswert der kapazitiven Einrichtung derart multi- j pliziert, daß an dem Schaltungsverbindungspunkt (27) eine ■ effektive Kapazität gebildet wird, welche größer iet als der vorgegebene Kapazitätswert, so daß die effektive Kapazität die integrierte Schaltung stabilisiert· '
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6. Anordnung nach Anspruch 5» wobei das kapazitive Element einen integralen Bestandteil einer monolithischen integrierten Schaltung bildet, die ein Substrat aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß das kapazitive Element eine Metallisierungsschicht (68) aufweist, welche die zweite Platte des Kondensators bildet, und eine erste und eine zweite Oberfläche hat,daß das kapazitive Element weiterhin eine Schicht aus dielektrischem Material aufweist, welche eine erste Oberfläche benachbart zu der zweiten Oberfläche der Metallisierungsschichthat, und weiterhin eine zweite Oberfläche aufweist, daß das kapazitive Element weiterhin einen ersten Bereich (60B) aus Halbleitermaterial eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, welcher eine erste Oberfläche hat, die benachbart zu der zweiten Oberfläche des dielektrischen Materials angeordnet ist, wobei der erste Bereich die erste Platte des Kondensators bildet, und daß das kapazitive Element weiterhin einen zweiten Bereich (58B) aus Halbleitermaterial mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und eine erste Oberfläche hat, welche benachbart zu der zweiten Oberfläche des ersten Bereichs aus Halbleitermaterial angeordnet ist, wobei der zweite Bereich aus Halbleitermaterial sich vom ersten Bereich aus Halbleitermaterial zu dem Substrat erstreckt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Metallisierungsschicht (70) eine Verbindung zwischen dem ersten Bereich aus Halbleitermaterial und dem zweiten Bereich aus Halbleitermaterial bildet.
8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich aus Halbleitermaterial einen ersten Teil (54-B) aufweist, der durch eine Isolationsdiffusion gebildet ist, und daß der zweite Bereich aus Halbleitermaterial weiterhin einen zweiten Teil (58B) aufweist, der einen integralen Bestandteil des ersten Teils und des ersten Bereichs darstellt, wobei der zweite Teil durch eine Basisdiffusion gebildet ist.
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9. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (28) einen Transistor (30) aufweist, der eine Basis hat, welche mit der Steuerklemme (46) verbunden ist, der einen Emitter hat, welcher mit der ersten Klemme verbunden ist, und einen Kollektor aufweist, der mit der zweiten Klemme verbunden ist, daß die erste Schaltung (28) weiterhin ein erstes Widerstandselement (33) aufweist, welches zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors angeordnet ist, und daß die erste Schaltung (28) weiterhin ein zweites Widerstandselement (35) aufweist, welches zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors angeordnet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schaltung (22, 24, 26) vorgesehen ist, welche eine erste Elektrode (12) aufweist, die an einen Spannungsversorgungsleiter angeschlossen ist, weiterhin eine Steuerelektrode (20) aufweist, welche derart ausgebildet ist, daß sie eine Vorspannung mit einer konstanten Amplitude aufnimmt, und weiterhin eine zweite Elektrode hat, welche mit dem SchaltungsVerbindungspunkt (27) verbunden ist.
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