DE3309223A1 - Halbleiterelement mit integrierter schaltung - Google Patents
Halbleiterelement mit integrierter schaltungInfo
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Description
38 385
MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA
Tokyo / Japan
Tokyo / Japan
halbleiterelement mit integrierter Schaltung
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterelement mit integrierter
Schaltung, insbesondere einen Aufbau mit Masseleiter/- um die gegenseitige elektrische. Beeinflussung
zwischen mehreren Masseleitern in einer integrierten Halbleiterschaltung zu vermindern.
Figur 1 zeigt die Masseleiter und eine Elektrodenkonstruktion für die Lötverdrahtung bei einem herkömmlichen Halbleiterelement
mit integrierter Schaltung, während Figur einen Querschnitt nach der Linie II-II in Figur 1 wiedergibt.
Mit 1 ist ein leitfähiges Halbleitersubstrat (z.B.
ein p-Silicium) bezeichnet; 5 und 6 sind Inselbereiche
zwischen Halbleiterschichten 20 von entgegengesetzter Leitfähigkeitstype (z. B. n-Epitaxialschichten), die so
hergestellt sind, daß sie sich von der Substrathauptoberfläche abwärts erstrecken. Diese Inselbereiche sind
durch Trennzonen 2, 3 und 4, die jeweils beispielsweise aus einer p-Diffusionsschicht bestehen, voneinander getrennt.
Elektronische Schaltungsteile, die jeweils ein Element darstellen (z. B. ein Widerstand als p-Diffusionsschicht,
in den Inselbereichen 5 bzw. 6 ausgebildet)
haben die Bezeichnung 7 bzw. 8. Mit 00, 400 und 500 sind 30
Masseleiter bezeichnet, die die jeweiligen elektronischen
Schaltungen verbinden (z. B. eine aufgedampfte Al-Schicht).
Eine Masseelektrode 14 (z. B. eine aufgedampfte Al-Schicht) faßt die Masseleiter an einem Punkt zusammen. 26 kennzeichnet
eine Isolierschicht (z. B. Siliciumdioxid), 35
während mit 9, 10, 11, 12 und 13 Elektroden bezeichnet sind. R0 und R^ bis R10 sind parasitäre Eigenimpedanzen
33Ü9223
der jeweiligen Schaltungselemente. Gemäß der Zeichnung sind die beiden elektronischen Schaltkreise 7 und 8 voneinander
elektrisch getrennt durch Trennbereiche, zu denen auch die Bereiche 2, 3 und 4 gehören. An Masse zu
führende Elektroden 10 und 12 sind leitend mit den Elektroden 9 und 11 verbunden, die auf den Trennbereichen 2
und 3 nahe den Elektroden 10 und 11 ausgebildet sind. Außerdem sind die gemeinsamen Masseleiter 00 und 500
leitend mit der Masseanschlußelektrode 14 für einen Drahtleiteranschluß verbunden. Es kann vorausgesetzt werden,
daß die elektrischen Potentiale an den Elektroden 9 und 11 gleich dem Potential des Substrats sind.
Es ist jedoch bekannt, daß die elektrischen Bahnen, die auf diese Weise im integrierten Halbleiterschaltungsbauelement
ausgebildet sind, endliche Impedanzwerte R0, R,.,
Rg, R_ und Rg haben. Bei einem wirklichen Ausführungs- ·
beispiel sind folgende Werte gegeben:
R0 = 50 mjb ; R5 = 1Λ ; Rg = 20A; R7 = 20il; Rg = 50Λ.
Nimmt man nun an, daß die Signalströme I- und I0, die
/ O
aus den Schaltungen 7 und 8 fließen, 10 mA betragen und das Potential der Anschlußelektrode 14 Null Volt ist,
so erhält man gemäß einem in der Figur 3 wiedergegebenen Ersatzschaltbild, in dem als hinreichend klein anzunehmende
Impedanzen weggelassen sind, das Potential V„ am Massepunkt 12 der Schaltungselektrode 8 zu
V8 = R5I5 (1)
R5I5 = R0(I7 + I8 - I5) + (R6 + R7 + R9) (I8- I5)
(2)
R0I7 + (R0
*
R6 + R7 + R9) I8
5" R0 + R5 + R6 + R7 + R9 ·'··
5
Bei R0 + R5 + R6 + R7 + R9 = R100 gilt
Bei R0 + R5 + R6 + R7 + R9 = R100 gilt
RnIc (Rn + Rfi + R7 + Rq) R1.
V = ü b τ + ° 6 7 9 5 _ ...
8 R1OO '· R1OO 8
man hier die Impedanzen aus dem wirklichen Beispiel und die Signalströme ein, so erhält man
Va = 5,5 χ 1O"6 + 9,9 χ 1O"3 (5)
Der Massepunkt der Schaltung 8 wird deshalb durch die Schaltung 7 durch eine Spannung von 5,5 μν beeinflusst.
Dies bedeutet eine Beeinflussung von -45,2 dB (5,5 μν/1 mV) vom Schaltungsteil 7 unter der Annahme,
.
daß der Schaltungsteil 8 einen Leitwert gm = 10 ma/1 mV =
10 mS hat. Es versteht sich, daß in manchen Fällen ein
derartiger Interferenzpegel· (-4 5,2 dB) nicht vernachlässigt werden kann.
Herkömmliche Masseleiterverbindungen haben also den Nachteil, daß sie Interferenzen in der elektronischen
Schaltung hervorrufen, was zu einer Beeinträchtigung der Signalqualität führt, besonders bei Hochfrequenzkreisen
mit hoher Verstärkung, und gelegentlich zu Schwingungserscheinungen
führt, die die normale Verstärkungsfunktion der Schaltung beeinflussen können.
Zur Beseitigung des Mangels liegt der Erfindung die Auf-OQ
gäbe zugrunde, ein Halbleiterelement mit integrierter
Schaltung zu schaffen, bei dem die Masseverbindungen von
zwei oder mehr elektronischen Schaltkreisen oder Schaltkreiselementen, die gemeinsam auf einem Halbleitersubstrat
ausgebildet sind, nicht notwendigerweise mit dem HaIb-Qg
leitersubstrat in der Nähe der ihnen zugeordneten elektronischen Schaltungen verbunden sind, sondern wo
wenigstens ein Masseleiter oder nur ein Teil der Masseleiter mit dem Halbleitersubstrat verbunden ist, um
dadurch die gegenseitigen Beeinflussungen zwischen den
Elektronikschaltungen zu vermindern oder gänzlich zu unterbinden.
Die Zeichnung zeigt im einzelnen in:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Masseleiteranordnung bei einem herkömmlichen Halbleiterelement mit integrierter
Schaltung;
Fig. 2 einen Schnitt nach II-II in Fig. 1;
Fig. 2 einen Schnitt nach II-II in Fig. 1;
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild der Halbleiterbahnen in Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Masseleiterausbildung
eines Halbleiterelementes mit integrierter Schaltung;
Fig. 5 einen Schnitt nach V-V in Fig. 4;
Fig. 6 das Ersatzschaltbild der Masseleiterbahnen der ■ Fig. 4.
In Figur 4, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel· der
Erfindung wiedergibt, sind Masseleiter sowie Anordnung und Aufbau der Anschlußelektroden für äußere Leiter einer
einzigen in einem Halbleiter integrierten Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, während der Querschnitt nach
V-V in Fig. 4 aus der Fig. 5 ersichtlich ist. Sofern Übereinstimmung mit den Einzelheiten aus den Figuren 1 und
2 besteht, sind in den Figuren 4 und 5 dieselben Bezugszeichen verwendet. Zwei elektronische Schaltungen 7 und
8 sind voneinander durch einen Trennungsaufbau, zu dem dj_e Trennungsbereiche 2, 3 und 4 gehören, getrennt. Nur
die Masseleitungsverbindung OO der elektronischen Schaltung
7 ist über eine Elektrode 9, die auf einem Trennungsbereich 2 ausgebildet ist, wodurch ein Massepunkt des
Substrates 1 gebildet wird, verbunden; der Masseleiter führt an die Masseanschlußelektrode 14.
Der Masseleiter 500 der zweiten elektronischen Schaltung 8 steht nicht mit dem Trennungsbereich 3 in der Nähe der
Schaltung 8 in Verbindung sondern ist direkt durch eine Leiterverbindung mit der Masseanschlußelektrode 14 verbunden.
Wenngleich die so verdrahtete integrierte Halbleiterschaltung in ihren elektrischen Bahnen eine endliche
Tm^danz hat, unterscheidet sie sich insoweit von dem
Stand der Technik, als keine Impedanzen Rg, R~ und Rq
gemäß Ersatzschaltbild der Fig. 3 vorhanden sind, was dem Ersatzschaltbild der Fig. 6 leicht zu entnehmen ist.
Bei Verwendung der Werte, wie sie für die Ersatzschaltung der Fig. 3 vom Stand der Technik verwendet wurden, gelten
für das vorliegende Beispiel RQ = 50 mil und R5 - 1Ä .
Nimmt man für die Signalströme I7 und I« jeweils 10 mA
und für das Potential der Masseanschlußelektrode 14 Null Volt an, so erhält man für das Potential Vg am
Massepunkt 12 der elektronischen Schaltung 8 in Fig. 6
V8 = R5I5 = R5I8 (5)
Das Potential Vg des Massepunktes 12 wird also durch
den Strom I- nicht beeinflusst und hängt nur von der
Impedanz R5 und dem Strom I8 ab.
25
25
In dem einfachen Darstellungsbeispiel sind zwar nur zwei elektronische Schaltkreise aufgeführt, doch ist es leicht
verständlich, daß auch bei mehreren elektronischen Schaltkreisen dasselbe grundsätzliche Ergebnis erzielt
wird.
Es ist ferner möglich, die Halbleiterschaltkreise so aufzubauen und anzuordnen, daß zwischen mehreren elektronischen
Schaltungen keine gegenseitige Beeinflussung auf-
tritt, indem die Masseelektroden und die Masseanschlußelektroden
mehrerer elektronischer Schaltkreise in mehrere Gruppen aufgeteilt werden. Die jeweiligen Masseelektroden,
wie die oben beschriebenen Elektroden 9, 11 und 13,
können von der Rückfläche des Substrates 1 statt von der Vorderfläche genommen werden.
Wie ausgeführt, wird mit Hilfe der Erfindung die gegenseitige Beeinflussung zwischen elektronischen Schaltkreisen
auf einfache Weise dadurch vermindert oder ausgeschlossen, daß nur ein Teil der zahlreichen Masseleiter,
die zwei oder mehrere elektronische Schaltkreise, welche auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet sind,
mit einer gemeinsamen Masseelektrode verbinden, mit einem Massepunkt des Halbleitersubstrats verbunden ist.
Leerseite
Claims (6)
- 38 385MITSUBISHI DENKI KABÜSHIKI KAISHA Tokyo / JapanHalbleiterelement mit integrierter SchaltungPATENTANSPRÜCHE 101J Halbleiterelement mit integrierter Schaltung mit wenigstens zwei elektronischen Schaltungsabschnitten auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat, mehreren Masseleitungen, die mit den elektronischen Schaltungsabschnittenverbunden sind, und einer gemeinsamen Masseelektrode, die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet und mit den Masseleitungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet", . "· · daß nur ein Teil der Anzahl von Masseleitungen (00, 500, 400) mit einem Massepunkt (2) des HalbleiterSubstrats (1) verbunden ist.
- 2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat aus einer ersten Halbleiterschicht einer ersten Leitfähigkeitstype und einer zweiten Halbleiterschicht der entgegengesetzten Leitfähigkeitstype, die auf der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, aufgebaut ist, wobei die zweite Halbleiterschicht inmehrere Inselbereiche (20, 5, 6) durch Trennbereiche(2,3,A-) der ersten Leitfähigkeitstype, welche sich von der Oberfläche des Substrats (1) abwärts erstrecken, aufgeteilt ist, wobei die elektronischen Schaltungsabschnitte (7, 8) auf den einzelnen Inselbereichen (5, 6) ausgebildet sind.
- 3. Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterschicht eine epitaxial gewachsene Schicht ist und daß die Trennbereiche Störstellendiffusionsschichten sind.
- 4. Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Massepunkt des Halbleitersubstrats durch einen Trennbereich (2) gebildet ist.
- 5. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masseleitung (500) eines elektronischen Schaltungsbereichs (8), der einem elektronischen Schaltungsbereich (7) benachbart ist, dessen Masseleitung mit dem Massepunkt (2) Verbindung hat, mit diesem Massepunkt(2) nicht in Verbindung steht.
- 6. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine aus der Anzahl der Masseleitungen mit dem Massepunkt (2) des HalbleiterSubstrats (1) verbunden ist.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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JPS58157151A (ja) | 1983-09-19 |
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GB8306917D0 (en) | 1983-04-20 |
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GB2120843A (en) | 1983-12-07 |
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