DE2730917C3 - Integrierte Schaltungsanordnung mit einer Testschaltung - Google Patents

Integrierte Schaltungsanordnung mit einer Testschaltung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige integrierte Schaltungsanordnung ist z.B. bekannt aus der US-PS 37 62 037. Zum Testen diese1" Schaltung sind auf der Oberfläche der integrierten Schaltung eine Anzahl von besonderen Testkontakten vorgesehen, mit denen das korrekte Funktionieren der verschiedenen Teilschaltungen getestet werden kann, bevor die integrierte Schaltung endgültig fertiggestellt wird. Dazu wird die zu testende Schaltung durch das externe Anschließen einer Speisespannung aktiviert. Nur wenn sich dann zeigt, daß die nicht korrekt funktionicrcndfi Teilschaltungen, /.. 15. durch interne Kurzschlüsse oder schlechte Isolation der
J5 Trenn/.oncn, das korrekte Funktionieren der fehlerfreien Teilschaltungen nicht unmöglich machen, isi die gesamte integrierte Schaltung noch zum Teil verwendbar.
Eine Schaltung der eingangs erwähnten Art kann z. B.
eine integrierte Schaltung zur Steuerung eines Taktmotors sein, wahrend die erste Schaltung /. I). eine Schaltung zur Einstellung der Zeit sein kann. Ferner enthält diese beispielsweise gewühlte integrierte Schaltungsanordnung eine Anzahl von Frequenzteilern.
Es kann erwünscht sein, daß eine integrierte Schaltung eine Schaltung für Tcslvoigange. z. B. zur inneren Überbrückung einer Anzahl von Ί eilern zur Beschleunigung des Test vorgangs, enthält. Eine zusätzliche Fingangsklcmme. die für diesen Zweck auf der integrierten Schaltung angebracht ist. ist kostspielig und wird von den Benutzern der integrierten Schaltung als unerwünscht betrachtet. Außerdem soll die Möglichkeit, daß die genannte Tesischaliung beim Normalbetricb durch Störungen oder Defekte eingeschaltet wird, auf ein Mindestmaß beschränkt sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Schaltung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es möglich ist, von einer Kingangsklcmmc her, von der auch die erste Schaltung gesteuert ho werden soll, eine Testschallung in der integrierten Schaltung zu steuern, ohne daß dadurch die integrierte Schaltung störanfälliger wird.
Diese Aufgabe wird erl'indungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs t angegebenen Meikmale gelöst.
">adurch. daß die Testschaltung, die zweite Schaltung, nur gesteuert werden kann, wenn die Spannung ,in der Eingangsklcnime die Betriebsspannung überschreitet.
ist diese Schaltung sehr störungsunempfindlich, insbesondere wenn die Betriebsspannung die einzige Spannung ist, die beim Normalbeirieb der integrierten Schaltung in der integrierten Schaltung und in der Umgebung der integrierten Schaltung aufiritt. Da der Transistor in gemeinsamer Steuerelektrodenschaltung betrieben wird, ist keine zusätzliche Speisespannung zur Speisung des Transistors erforderlich. Der Transistor wird dann ja von der Eingangsklemme her gespeist.
Dadurch, daß die Basis- bzw. Kanali:one aes Transistors vom gleichen Leitungstyp wie das Substrat ist, wird die Integration sehr einfach. Dann kann ja diese Basis- bzw. Kanalzone durch das Substrat gebildet werden und ist dadurch über das Substrat mit einer Speiseleitung verbunden.
Der genannte Transistor kann auf vorteilhafte Weise in der integrierten Schaltung dadurch integriert werden, daß die Emitter- bzw. Source-Elektrode des genannten Transistors durch ein Gebiet von einem /weiten Leitungstyp im Substrat gebildet wird, und daß die Kollektor- bzw. Drain-Elektrode durch ein das erste Gebiet umgebendes zweites Gebiet vom zweiten Leitungstyp gebildet wird.
Um parasitäre Effekte zu vermeiden, ist es dabei vorteilhaft, daß ein das zweite Gebiet umgebendes drittes Gebiet vom zweiten Leitungstyp in dem Substrat angebracht ist, wobei dieses dritte Gebiet mit einer der genannten Spciseleitungen verbunden ist.
Die integrierte Schaltung kann derart erweitert werden, daß mehrere zusätzliche Schaltungen von der jo F.ingangsklemmc her steuerbar sind.
Durch passende Bemessung der genannten Widerstünde kann die Anspreehsehwelk· der dritten Schaltung anders als die der zweiten Schaltung gewühlt werden.
Bei der letzteren integrierten Schaltungsanordnung kann es vorteilhaft sein, daß der erste und der /weite Transistor entgegengesetzte l.eiliingstypen aufweisen und daß die Basis-Elektroden mit je einer anderen der genannten Spciseleitungen verbunden sind.
Durch diese Maßnahme kann entweder der erste oder der /weite Transistor leitend gemacht werden, dadurch, daß an die Eingangsklemme eine Spannung, die gegenüber der negativen Speisespannung negativ oder gegenüber der positiven Speisespannung positiv ist. angelegt wird. Wenn beide Transistoren vom gleichen l.eitungstyp wären, könnie einer der beiden Transistoren nur dann leitend sein, wenn auch der andere Transistor leitend wäre.
r.inige Ausführungsiermen der Krlindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Ks zeigt
I'i g. 1 das Schaltbild einer ersten integrierten Schaltungsanordnung,
I- i g. 2 perspektivisch einen Schnitt durch den ersten Transistor,
Fig. 3 das Schaltbild einer /weiten inicgricrtcn Schaltungsanordnung, und
rig.4 das Schaltbild einer dritten integrierten Schaltungsanordnung.
Tine Eingangsklemme 1, insbesondere ein Anschluß- t>o stift der integrierten Schallung, ■ru~{ — wie F i g. 1 /eigi — >:u einer logischen Scluiiuiiig, die hier als ein CMOS-Inverter mit zwei zueinander komplementären Transistoren 7 1 und Tl dargestellt ist. Die logische Schaltung ist /wischen zwei Speiseleitungen 5 und 6 μ angeordnet. Die integrierte Schaltung enthält weiter eine /weite Schaltung, die /.. B. dazu dient, bei Testvorgängen eine Teilcistulc zu überbrücken. Diese zweite Schaltung ist hier als ein CMOS-Inverter mit zwei zueinander komplementären Transistoren T3 und 7" 4 dargestellt, die ebenfalls zwischen den Speiseleitungen 5 und 6 angeordnet sind. Die Schaltung, die diesen zweiten Inverter schalten können muß, enthält einen Bipolartransistor 7~5 vom PNP-Typ, dessen Basis mit der positiven Speiseleitung 5, dessen Emitter über einen Widerstand R 1 mit der Eingangsklemme 1 und dessen Kollektor mit dem Eingang 4 des zweiten Inverters und über einen Widerstand R 2 mit der negativen Speiseleitung 6 verbunden ist.
Wenn der Eingangsklemme 1 Signale, deren Spannung zwischen der Betriebsspannung zwischen den beiden Speiseleitungen 5 und 6 liegt, angeboten werden, kann der zweite Inverter Γ3. Γ4 darauf nicht ansprechen. Der Transistor 7"5 kann erst leitend werden, wenn die Spannung zwischen Eingangsklemme und der zweiten Speiseleitung 6 höher als die Betriebsspannung ist. Die Eingangsspannung, bei der der zweite Inverter umschaltet, wird hier durch die Spannung an der Speiseleitung 5, die Werte der Widerstände R I und R 2 und die Schwellwertspannung des Transistors Γ 4 bestimmt.
Der Widerstand R 2 ist erlorderlich, um dafür zu sorgen, daß. wenn der Transistor 7" 5 wieder nichtleitend wird, der zweite Inverter wieder schnell ausschaltet, dadurch, daß seine Streueingangskapazität sich über den Widerstand R 2 entlädt. Der Widerstand Ri hat eine strombegrenzende Wirkung.
Die Tatsache, daß die Basis des Transistors 7"5 mit der Speiseleitung 5 verbunden ist, ergibt den Vorteil, daß in der integrierten Schaltungsanordnung keine die Betriebsspannung an der Speiseleitung 5 überschreitende Spannung vorhanden zu sein braucht. Die Schaltung mit dem Transistor Γ5 und Widerständen R I und R 2 wird ja /wischen der Spannung an der Eingangsklemme 1 und der Spannung an der Speiseleitung 6 gespeist, was nicht der Fall wäre, wenn der Transistor 7~5 in gemeinsamer Emitterschaltung betrieben wäre.
Die Schaltung nach Fig. 1 kann auch mit einem NPN-Transistor 7~5 ausgeführt werden, dessen Basis mit der negativen Speiseleitung 6 und dessen Kollektor über den Widerstund R 2 mit der positiven Speiseleitung 5 verbunden ist.
Weiter rind Ausführungen mit Feldeffekttransistoren möglich.
F i g. 2 zeigt die Ausführung des Transistors 7~5 in integrierter Bauweise. Die integrierte Schaltung enthält hier ein N-Ieitendes Substrat 7. In diesem Substrat werden durch Diffusionen, die auch für die Drain und Source der P-Kanal-l-eldeffekttrunsisiorcn verwende! werden, ein P-Icitendes Emiticrgcbiet 8 und ein P-Ieitcndcr Kollektorring 9 angebracht. Die Basis des Transistors 7~5 wird durch das N-Ieitende Substrat 7 gebildet, das stets mit der positiven Speiseleitung 5 verbunden ist.
Wenn der Inverter Ti, T4 völlig ausgesteuert wird, gerät der Transistor 7"5 in den Sätiigungszustand und wird der Kollektor (der Ring 9) als Emitter wirken und Löcher in das Substrat 7 emittieren. Diese Löcher können von einem benachbarten P-Ieitendcn Gebiet eines N-Kanaltransistors gesammelt werden und über den zu diesem Kanaltransistor gehörigen parasitären NPN-Transistor zu einem unerwünschten Vierschichteneffekt führen (Thyristoreffekl). Dieser Effekt wird dadurch vermieden, daß um den Kollektorring 9 ein !'■leitender Ring IO angebracht und dieser mit einer der beiden SpHseleitunjicn 5 und 6 verbunden wird. Der
/weite Ring 10 sammelt dann die emittierten Löcher und führt sie zu der Speisung ab. Dieser P-Ieitende Ring 10 kann mit den im CMOS-Vorgang verfügbaren Diffusionsschritten hergestellt werden. Der P-Ieitende Ring 10 bilde! usammen mit dem Substrat 7 und dem Kollektorring einen parasitäten PNP-Transistor TS der in F i g. 3 ir.it gestrichelten Linien angedeutet ist.
In Fig. 3. die der F i g. 1 entspricht, sind die Widerstände Ri und R 2 durch als Widerstand geschaltete Feldeffekttransistoren 7"7und Tb Ci.-.U/t.
F i g. 4 zeigt eine Erweiterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Die Schaltungsanordnung enthalt einen zweiten PNP-Transistor 7"1I. dessen Basis mit der positiven Speiseleitung 5. dessen Kollektor mit dem Eingang eines dritten inverters 7*9, ΓΙΟ und über einen Widerstand RA mit der negativen Speiseleitung 6 und dessen Emitter über einen Widerstand Ri mit der Eingangsklemme 1 verbunden ist.
Die Eingangsspannungen an der Klemme 1. bei denen Inverter 7"3, 7~4 bzw. 79. ΓΙΟ umgeschaltet werden werden durch die Verhaltnisse der Werte dei Widerstände RX. R 2 bzw. R 3. R 4 bestimmt. Indem diese Verhältnisse ungleich gewählt werden, können mit verschiedenen Fingangsspannungen, die höher als die Betriebsspannung an den Speiseleitungcn sind, verschiedene Schallungen eingeschaltet werden.
Weiter enthält die Schaltung nach I"ig.4 einer vierten Inverter T13. 7*14. dessen Eingang mit dem Kollektor eines NPN-Transistors T12 verbunden ist Die Basis dieses Transistors ist mit der negativen Speiseleitung 6. der Emitter über den Widerstand R5 mit der Eingangsklcmmc 1 und der Kollektor über den Widerstand R6 mit der positiven Speiseleitung
verbunden. Dieser Transistor 7" 12 kann dadurch leitend gemacht werden, daß der Eingangsklcmme 1 eine Spannung angeboten wird, die gegenüber der negativen Speiseleitung6 negativ ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Integrierte Schaltungsanordnung mit einer Eingangsklemme (1), über die Signale einer ersten Schaltung (Ti, T2) zugeführt werden, und mit einer ersten (5) und einer zweiten Speiseleitung (6) zur Speisung dieser Schaltung, an denen eine Betriebsspannung angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung weiter einen ersten Transistor (T5) zum Aussteuern einer Testschaltung enthält, dessen Basis- bzw. Gate-Elektrode mit der ersten Speiseleitung (5), dessen Kollektor- bzw. Drain-Elektrode mit dem Eingang einer zwischen den oeiden Speiseleitungen gespeisten Testschaltung (T3, TA) und dessen Emitter bzw. Source-Elektrode mit der Eingangsklemme (1) verbunden ist, wobei der Leitungstyp des Transistors (T5) derart ist, daß dieser Transistor nichtleitend und damit die Testschaltung (TX TA) nicht aktiviert ist, wenn die Spannung zwischen der Eingangsklemme (1) und der zweiten Speiseleitung (6) unter der Betriebsspannung an den Speiseleitungen (5,6) liegt, dagegen der Transistor leitend ist, wenn die Spannung an der Eingangsklemme über der Betriebsspannung an den Speiseleitungen (5,6) liegt.
2. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (T\, T2) und die Testschallung (T3. TA) mit Feldeffekttransistoren auf einem Substrat (7) von einem ersten Leitungstyp ausgeführt sind, wobei dieses Substrat mit einer der Speiseleitungcn (5, 6) verbunden ist, und daß die Basis- bzw. die Kanalzone des Transistors (T5) gleichfalls diosen ersten Leitungstyp aufweist.
3. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterbzw. Source-Elektrode des Transistors (T5) durch ein Gebiet (8) vom /weiten l.citungsiyp im Substrat gebildet wild, und daß die Kollektor- bzw. Drain-Elektrode durch ein das erste Gchiet umgebendes zweites Gebiet (9) vom zweiten Leitungstyp gebildet wird.
4. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeiehnc1. daß ein das zweite Gebiet umgebendes drittes Gebiet (10) vom zweiten Leitungstyp im Substrat angebracht ist, wobei dieses dritte Gebiet mit einer der Speiseleitungen (5,6) verbunden ist.
5. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter- bzw. Source-Elektrode des Transistors (T5) über einen ersten Widerstand (Ri) mit der Eingangsklemme (1) verbunden ist, und daß die Kollektor- bzw. Drain-Elektrode über einen zweiten Widerstand (R 2) mit derjenigen Speiseleitung (6) verbunden ist, die nicht mit der Basis- bzw. Gate-Elektrode verbunden ist.
6. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung einen zweiten Transistor (Ti I) enthält, dessen Basis- bzw. Gate-Elektrode mit einer der Speiseleitungen (5, 6), dessen Kollektor- bzw. Drain-Elektrode über einen dritten Widerstand (RA) mit dem Eingang einer zwischen den beiden genannten Speiseleitungen (5, β) gespeisten dritten Schaltung (T9, ΓΙΟ) und dessen Emitter- bzw. Source-Elektrode über einen vierten Widerstand (R3) mit der Eingangsklemme (1) verbunden ist, wobei der Leitungstyp des zweiten Transistors (TU) derart ist, daß dieser Transistor nichtleitend ist, wenn die Spannung zwischen der Eingangsklemme (1) und der zweiten Speiseleitung (6) unter der Betriebsspannung an den Speiieleitungen (5,6) liegt, dagegen dieser Transistor leitend ist, wenn die Spannung zwischen der Eingangsklsmme und der zweiten Speiseleitung (6) über der Betriebsspannung an den Speiseleitungen liegt.
to
7. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungstyp des ersten (T5) und des zweiten Transistors (TW) einander entgegengesetzt sind, und daß die Basis- bzw. Gate-Elektroden mit je einer anderen der Speiseleitungen (5,6) verbunden .,ind.
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