DE4225617C2 - Integrierte Halbleiterschaltung mit Abschirmung gegen elektromagnetische Abstrahlung (Strahlungsrauschen) - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Mehrschichtverbindungsaufbau mit integrierten Schaltungen und Signalleitungen.

Integrierte Halbleiterschaltungen werden auf verschiedenen Gebieten - etwa in logischen Verarbeitungseinrichtungen, arithmetischen Verarbeitungseinrichtungen, Speichereinrichtungen und Signalumwandlungseinrichtungen (d. h. Analog- Digital-Wandlerschaltungen) - verwendet.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das den funktionellen Aufbau einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung darstellt. In Fig. 6 enthält eine integrierte Halbleiterschaltung 100 eine Eingangsschaltung 101, die ein externes Signal aufnimmt und ein internes Signal erzeugt, eine interne Schaltung 102, die einen vorbestimmten Verarbeitungsvorgang entsprechend dem von der internen Schaltung 101 gelieferten internen Signal ausführt, und eine Ausgangsschaltung 103, die ein das Resultat des Berechnungsvorganges durch die interne Schaltung 102 bezeichnendes internes Signal empfängt und ein nach außen auszugebendes externes Signal erzeugt. Die Eingangsschaltung 101 enthält eine Pufferschaltung zum Ausführen einer Puffer-Verarbeitung des angelegten externen Signals. Die interne Schaltung 102 hat eine Funktion, die durch den Typ der integrierten Halbleiterschaltung 100 bestimmt ist. Die interne Schaltung 102 kann so aufgebaut sein, daß sie Aufgaben erfüllt, und es ist nur erforderlich, daß sie eine eine digitale Signalverarbeitung ausführende digitale Schaltung enthält. Die Ausgangsschaltung 103 enthält eine Ausgangspufferschaltung, die die Puffer-Verarbeitung des von der internen Schaltung 102 gelieferten Signals ausführt und diese nach außen liefert.

Viele integrierte Halbleiterschaltungen verwenden generell einen Aufbau, bei dem eine Schaltung eine Mehrzahl von Schaltungen steuert, wie in Fig. 7 gezeigt ist. In Fig. 7 steuert eine Ansteuerschaltung 201 drei Funktionsschaltungen 202a, 202b und 202c entsprechend einem Eingangssignal VI an. Ein Beispiel für eine solche Ansteuerschaltung 201 ist ein Taktpuffer in einer Halbleiterschaltung. Mit diesem Taktpuffer wird aus einem externen Taktsignal - etwa einem externen Zeilenadreßabtastsignal oder einem Chipauswahlsignal - ein internes Taktsignal erzeugt und an einen Adreßpuffer, Adreßdekoder u. ä. angelegt. Auch bei einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung vom taktsynchronen Typ kann es einen Taktpuffer geben, in dem der interne Takt aus dem Systemtakt erzeugt und an jede Schaltung übertragen wird.

Weiter kann eine solche Ansteuerschaltung anstelle des Taktpuffers eine Schaltung sein, die eine Mehrzahl von internen Funktionsschaltungen in der internen Schaltung 102 entsprechend einem internen Signal ansteuert. Wenn eine Ansteuerschaltung 201 in einer Ausgangsschaltung 103 enthalten ist, kann eine Mehrzahl von Ausgangs-Lastschaltungen anzusteuern sein.

Bei einem solchen Aufbau wie nach Fig. 7 ist es erforderlich, daß die Ansteuerschaltung 201 einen parasitären Scheinwiderstand 203, der mit einer Signalleitung 204 verknüpft ist, zusammen mit einem Eingangs-Scheinwiderstand (einer Eingangsimpedanz) der Funktionsschaltungen 202a bis 202c an ihrem Ausgang mit hoher Geschwindigkeit ansteuert. Daher ist für die Ansteuerschaltung 201 eine große Ansteuerfähigkeit (Stromliefer-/Entladefähigkeit) erforderlich. Die oben beschriebenen Ansteuerschaltungen verwenden allgemein Inverter-Pufferschaltungen.

Fig. 8 zeigt den Aufbau einer CMOS-Inverterschaltung in einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung im Querschnitt. Fig. 9 zeigt ein planares Layout der in Fig. 8 gezeigten Schaltung.

Die integrierte Halbleiterschaltung (die nachfolgend als Inverter-Pufferschaltung bezeichnet wird) weist ein PMOS-Transistor(p-Kanal-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate)-Gebiet und ein NMOS-Transistor(n-Kanal-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate)-Gebiet auf. Das PMOS-Transistorgebiet enthält eine n-Wanne 1b, die an einer Oberfläche eines aus Silizium bestehenden p-Halbleitersubstrates 1a gebildet ist, und p-Dotierungsgebiete 2a und 2b mit hoher Störstellenkonzentration, die an der Oberfläche der n-Wanne 1b gebildet sind. Das PMOS-Transistorgebiet enthält weiter eine Gateelektrodenschicht 4a, die etwa aus Polysilizium besteht und auf einem Kanalgebiet zwischen den Dotierungsgebieten 2a und 2b mit einem Gateisolierfilm 15a dazwischen gebildet ist, eine Sourceelektroden- Verbindungsschicht 5, die etwa aus Aluminium gebildet ist und als mit dem Dotierungsgebiet 2a verbundene Sourceelektroden- Verbindungsschicht dient, und eine Drainelektroden- Verbindungsschicht 6, die etwa aus Aluminium gebildet ist und mit dem Dotierungsgebiet 2b verbunden ist. Das Dotierungsgebiet 2a bildet die Sourceelektrode des PMOS-Transistors, und das Dotierungsgebiet 2b bildet die Drainelektrode des PMOS- Transistors. Die Elektrodenverbindungsschicht 5 ist mit dem Stromversorgungspotential VCC verbunden.

Der NMOS-Transistor enthält n⁺-Dotierungsgebiete 3a und 3b mit hoher Störstellenkonzentration, die an der Oberfläche des p- Halbleitersubstrates 1a gebildet sind, eine Gateelektrodenschicht 4b, die etwa aus Polysilizium über dem Kanalgebiet zwischen den Dotierungsgebieten 3a und 3b mit einer Gateisolierschicht 15b dazwischen gebildet ist, die mit dem Dotierungsgebiet 3a verbundene Elektrodenverbindungsschicht 6 und eine mit dem Dotierungsgebiet 3b verbundene Elektrodenverbindungsschicht 7, die etwa aus Aluminium besteht. Das Dotierungsgebiet 3a bildet die Drainelektrode des NMOS-Transistors, und das Dotierungsgebiet 3b bildet die Sourceelektrode des NMOS- Transistors.

Die Elektrodenverbindungsschicht 7 ist mit dem anderen Stromversorgungspotential (d. h. Massepotential) VSS verbunden. Die Elektrodenverbindungsschicht 6 verbindet das Dotierungsgebiet 2b, das die Drainelektrode des PMOS-Transistors bildet, mit dem Dotierungsgebiet 3a, das die Drainelektrode des NMOS-Transistors bildet und dient dadurch als Ausgangsleitung.

Die Elektrodenverbindungsschichten 5, 6 und 7 sind voneinander durch Isolierschichten 15a und 16a isoliert. In Fig. 9 ist die Sourceelektrode (das Dotierungsgebiet) 2a des PMOS-Transistors mit der Sourceelektroden-Verbindungsschicht 5 über einen Kontakt 10a verbunden. Die Drainelektrode (das Dotierungsgebiet) 2b ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 6 über ein Kontaktloch 10b verbunden. Die Drainelektrode 3a des NMOS- Transistors ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 6 über ein Kontaktloch 11a verbunden, und die Drainelektrode (das Dotierungsgebiet) 3b ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 7 über ein Kontaktloch 11b verbunden. Die Gateelektrodenschicht 4a des PMOS-Transistors und die Gateelektrodenschicht 4b des NMOS- Transistors sind über Kontaktlöcher 13a bzw. 13b mit einer Verbindungsschicht 12 verbunden. Die Verbindungsschicht 12 bildet die Eingangsleitung.

Fig. 10 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Inverter-Pufferschaltung. Wie Fig. 10 zeigt, enthält die Inverter-Pufferschaltung einen p- Kanal-MOS-Transistor 21, dessen Source mit einer Stromversorgungsleitung 24 verbunden ist, eine mit einer Ausgangsleitung 26 verbundene Drainzone und ein mit der Eingangsleitung verbundenes Gate. Die Inverter-Pufferschaltung enthält auch einen n- Kanal-MOS-Transistor, dessen Drain mit der Ausgangsleitung 26 verbunden ist, dessen Source mit einer Masseleitung 25 verbunden ist und dessen Gate mit der Eingangsleitung 27 verbunden ist.

Der in Fig. 10 gezeigte Aufbau der Inverter-Pufferschaltung entspricht den in den Fig. 8 und 9 gezeigten Aufbauten in folgendem: die Stromversorgungsleitung 24 ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 5 verbunden, die Ausgangsleitung 26 ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 6 verbunden, die Masseleitung 25 ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 7 verbunden, und die Eingangsleitung 27 ist mit der Elektrodenverbindungsschicht 12 verbunden.

Bei der Inverter-Pufferschaltung ist die Ausgangsleitung 26 mit einem parasitären Kondensator 23 verknüpft, der durch die Eingangsimpedanz der Schaltung in der nächsten Stufe und die Streukapazität der Ausgangsleitung 26 bewirkt wird.

Fig. 11 ist ein Signalformdiagramm, das den Betrieb der Inverter-Pufferschaltung gemäß Fig. 10 veranschaulicht. Bei der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Inverter-Pufferschaltung ist der PMOS-Transistor 21 im Ein-Zustand, und der NMOS-Transistor 22 ist im Aus-Zustand, wenn ein an die Eingangsleitung 27 angelegtes Eingangssignal Vin auf niedrigem Pegel ist. In diesem Zustand wird die Ausgangsleitung 26 durch den PMOS-Transistor 21 auf Stromversorgungspotential VCC aufgeladen, und der Ausgang Vout nimmt hohen Pegel an.

Umgekehrt ist, wenn das Eingangssignal Vin auf hohem Pegel ist, der PMOS-Transistor 21 im Aus-Zustand, und der NMOS-Transistor 21 ist im Ein-Zustand. In diesem Falle wird die Ausgangsleitung 26 über den NMOS-Transistor 22 auf Massepotential VSS entladen. Dadurch nimmt der Ausgang Vout niedrigen Pegel an.

Das Aufladen und Entladen der Ausgangsleitung 26 sind mit dem Aufladen und Entladen des parasitären Kondensators 23 verknüpft.

Generell enthält die integrierte Halbleiterschaltung die Inverter-Pufferschaltung, z. B. die in den Fig. 8 bis 10 gezeigte, als Ansteuerschaltung. Daher hat eine solche Inverter-Pufferschaltung allgemein eine große Ansteuerfähigkeit, um die Ausgangslast (den parasitären Kondensator 23) mit hoher Geschwindigkeit aufzuladen und zu entladen. Dies ermöglicht den Hochgeschwindigkeitsbetrieb der integrierten Halbleiterschaltung.

Die Arbeitsgeschwindigkeit integrierter Halbleiterschaltungen ist zunehmend angestiegen. Bei einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden integrierten Halbleiterschaltung lädt die Inverter-Pufferschaltung die Ausgangsleitung 26 (die parasitäre Kapazität 23) mit hoher Geschwindigkeit auf und entlädt diese mit hoher Geschwindigkeit. Wenn die Ausgangsleitung 26 mit hoher Geschwindigkeit aufgeladen und entladen wird, fließt durch die Ausgangsleitung 26 plötzlich ein Strom, so daß in der Ausgangsleitung ein hochfrequenter Strom und damit ein hochfrequentes Rauschsignal bzw. Rauschen erzeugt wird. Wenn die Ausgangsleitung 26 mit einer Frequenz F aufgeladen und entladen wird, enthält das Rauschen Harmonische dieser Frequenz, so daß ein Rauschen mit höherer Frequenz erzeugt wird. Dieses Rauschen wird von der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung über die Stromversorgungsleitung, die Signalleitung (die Ausgangsleitung 26; besonders im Falle der Ausgangspufferschaltung) oder eine in Fig. 8 gezeigte Passivierungsschicht 9 nach außen abgestrahlt. Die Ansteuerschaltung wird insbesondere benötigt, um eine Ausgangslast mit hoher Geschwindigkeit anzusteuern, und daher wird ihre Ansteuerfähigkeit hinreichend groß gewählt, womit die bei hoher Geschwindigkeit arbeitende integrierte Halbleiterschaltung wiederum durch diese Ansteuerschaltung ein erhebliches Rauschen erzeugt. Ein solches hochfrequentes Strahlungsrauschen ist mit einer elektromagnetischen Welle verbunden und kann Fehlfunktionen anderer elektronischer Einrichtungen und Einheiten verursachen. Die bekannte integrierte Halbleiterschaltung selbst verfügt nicht über Maßnahmen zum Verhindern der Entstehung des hochfrequenten Strahlungsrauschens.

Um die nachteiligen Einflüsse des hochfrequenten Strahlungsrauschens zu vermeiden, wird allgemein eine elektrisch leitende Beschichtung 200 vorgesehen, die z. B. aus Aluminium innerhalb eines Gehäuses gebildet ist, das die integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung 100 aufnimmt, wie in Fig. 12 gezeigt ist, und die leitfähige Beschichtung 200 wird geerdet bzw. auf Masse gelegt. Dies vermeidet die Beeinflussung anderer externer elektronischer Einrichtungen und Einheiten durch das von der integrierten Halbleiterschaltung 100 erzeugte Hochfrequenzstrahlungsrauschen. In Fig. 12 ist gezeigt, daß integrierte Halbleiterschaltungen 100 auf einer Leiterplatte 300 montiert sind.

Jedoch ist gemäß Fig. 12 die gesamte innere Oberfläche des Gehäuses mit der leitfähigen Beschichtung 200 bedeckt, auch wenn nur eine oder einige integrierte Halbleiterschaltungen auf der Leiterplatte 300 das Rauschen erzeugen. Eine derartige Maßnahme ist jedoch aufwendig und entsprechend teuer.

Wie in Fig. 13 zudem gezeigt, ist ein die integrierten Halbleiterschaltungen aufnehmendes Gehäuse 350 z. B. mit Belüftungsöffnungen 360 zum Kühlen des Inneren versehen. Wenn die Belüftungsöffnungen 360 vollständig mit einer leitfähigen Beschichtung bedeckt wären, würde das Innere nicht gekühlt. Abschirmungen an den Belüftungsöffnungen 360 erfordern daher komplizierte konstruktive Maßnahmen, um ein Austreten des hochfrequenten Strahlungsrauschens aus dem Gehäuse 350 zu verhindern, ohne daß die Kühlwirkung verschlechtert wird. Es ist dabei jedoch schwierig, das Austreten des hochfrequenten Strahlungsrauschens aus dem Gehäuse 350 durch die Belüftungsöffnungen 360 vollständig zu verhindern.

In einigen Fällen werden, wie in Fig. 14 gezeigt, Filter (Filter für elektromagnetisches Rauschen) 450 an mit integrierten Schaltungen 460, bei denen eine hohe Wahrscheinlichkeit zur Erzeugung hochfrequenten Rauschens in der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung 100 besteht, verbundenen Anschlüssen, vorgesehen, so daß das hochfrequente Strahlungsrauschen, das von den entsprechenden Signalleitungen ausgeht, unterdrückt werden kann. Die integrierten Schaltungen 460 mit der hohen Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von hochfrequentem Strahlungsrauschen sind z. B. Ansteuerschaltungen, die Hochgeschwindigkeits-Arbeitsvorgänge ausführen und große Ansteuerfähigkeiten haben. Es ist daher möglich, vorab die Anschlüsse auszuwählen, bei denen eine hohe Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung des hochfrequenten Ausgangs-Strahlungsrauschens besteht. Es ist zu beachten, daß ein funktioneller Schaltungsblock 465, wie er in Fig. 14 gezeigt ist, keine so hohe Ansteuerfähigkeit hat und eine Schaltung ist, die nur ein vernachlässigbares hochfrequentes Strahlungsrauschen erzeugt, oder eine Schaltung ist, die nicht direkt mit dem Anschluß verbunden ist.

Wenn die in Fig. 14 dargestellten Gegenmaßnahmen ergriffen werden, werden jeweils Filter 450 extern an den Anschlüssen angebracht. Wie in Fig. 15 gezeigt, hat das Filter 450 einen aus Spulen L1 und L2 und einem Kondensator T gebildeten Schaltungsaufbau. Die Spulen erfordern allgemein große Flächen. Daher können, wenn Filter 450 extern an der integrierten Schaltungseinrichtung 100 angeordnet sind, die integrierten Halbleiterschaltungen auf der Leiterplatte nicht mit hoher Dichte montiert werden. Außerdem kann mit dem in Fig. 14 gezeigten Aufbau zwar das von den Anschlüssen ausgehende hochfrequente Rauschen unterdrückt werden, es ist aber unmöglich, das über die Passivierungsschicht 9 von der integrierten Schaltungseinrichtung nach außen abgestrahlte hochfrequente Strahlungsrauschen zu unterdrücken.

Um hochfrequentes Strahlungsrauschen in einer integrierten Halbleiterschaltung zu verhindern, kann eine leitfähige Schicht zur elektromagnetischen Abschirmung, die die Passivierungsschicht 9 bedeckt, über der gesamten Oberfläche der integrierten Schaltungseinrichtung bei dem in Fig. 8 gezeigten Aufbau ausgebildet werden. Wenn jedoch die integrierte Halbleiterschaltung einen Mehrschichtaufbau hat, vergrößert die leitende Schicht für die elektromagnetische Abschirmung über der Passivierungsschicht 9 die Dicke der integrierten Halbleiterschaltung weiter, was zu einer Vergrößerung der integrierten Schaltung führt. Wenn die elektromagnetische Abschirmungsschicht auf der obersten Schicht angeordnet wird, kann die über der gesamten Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung gebildete leitende Schicht nur als elektromagnetische Abschirmschicht und nicht strukturiert als Verbindung zum Verbinden von Schaltungselementen verwendet werden.

Aus der JP 1-73755 A (in: Patents Abstracts of Japan, Sect. E. Vol. 13 (1989), Nr. 292 (E-782)) ist eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Mehrschichtverbindungsaufbau bekannt. In einem Halbleitersubstrat ist ein Schalttransistor vorgesehen, dessen einer Anschluß mit einer inneren Verdrahtung und dessen anderer Anschluß mit einer Anschlußfläche verbunden ist. Beide Anschlüsse und der Schalttransistor werden durch einen schützenden Passivierungsfilm abgedeckt. Auf dem Passivierungsfilm ist nur oberhalb des Transistors und eines Anschlusses des Transistors eine Abschirmmetallschicht gebildet.

Aus der EP 0 354 371 A2 ist eine integrierte Halbleiterschaltung bekannt, bei der eine Mehrzahl von Schaltungen durch einen Oxidfilm abgedeckt ist, auf dem die zugehörigen Stromversorgungsleitungen gebildet sind. Die Stromversorgungsleitungen sind durch einen Isolierfilm abgedeckt, auf dem eine auf Masse gelegte Abschirmschicht gebildet ist, welche durch Kontaktlöcher im Isolierfilm mit den Stromversorgungsleitungen verbunden ist.

Diese Abschirmschicht ist herstellungstechnisch als von den Stromversorgungsleitungen zu den Schaltungen unabhängige zusätzliche Schicht ausgebildet, was einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine integrierte Halbleiterschaltung anzugeben, bei der hochfrequentes Strahlungsrauschen leicht und sicher verhindert wird, wobei ein zusätzlicher Herstellungsschritt nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine integrierte Halbleiterschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Stromversorgungsleitung in der obersten Schicht absorbiert ein von der Schaltung und den Signalleitungen erzeugtes hochfrequentes Strahlungsrauschen und verhindert die Abstrahlung des hochfrequenten Strahlungsrauschens von der integrierten Halbleiterschaltung nach außen.

Es folgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigt

Fig. 1 einen Gesamtaufbau einer integrierten Halbleiterschaltung, bei der die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 die Querschnittsdarstellung des Aufbaues eines Hauptteiles der integrierten Halbleiterschaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein planares Layout einer in Fig. 2 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 4 das elektrische Ersatzschaltbild der in den Fig. 2 und 3 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 5 einen Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Darstellung des funktionellen Aufbaues einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 7 eine Schaltung, die als Quelle hochfrequenten Strahlungsrauschens in einer integrierten Halbleiterschaltung wirkt,

Fig. 8 den Aufbau eines Hauptteiles einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 9 ein planares Layout der in Fig. 8 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 10 ein elektrisches Ersatzschaltbild der in den Fig. 8 und 9 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 11 ein Signalformdiagramm, das den Betrieb der in Fig. 10 dargestellten integrierten Halbleiterschaltung zeigt,

Fig. 12 die Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Verhinderung hochfrequenten Strahlungsrauschens,

Fig. 13 eine Darstellung zur Erklärung der Nachteile der in Fig. 12 gezeigten herkömmlichen Methode,

Fig. 14 eine weitere Konstruktion zum Verhindern eines hochfrequenten Strahlungsrauschens in einer herkömmlichen Halbleiterschaltung und

Fig. 15 den Aufbau eines dabei verwendeten Filters für elektromagnetisches Wellenrauschen gemäß Fig. 14.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltung. Wie Fig. 1 zeigt, enthält die integrierte Halbleiterschaltung 500 Anschlußflächen 550, 551, 552 und 553, die längs des äußeren Randes der Schaltung (des Halbleiterchips) angeordnet sind. Die Anschlußfläche 550 liefert das Massepotential VSS an die integrierte Schaltung. Die Anschlußfläche 551 überträgt ein Eingangssignal an die integrierte Schaltung 501. Die Anschlußfläche 552 gibt ein von einer integrierten Halbleiterschaltung 502 geliefertes Signal nach außen aus. Die Anschlußfläche 553 dient zur Ein-/Ausgabe des Signals in die und aus der integrierten Halbleiterschaltung 505.

Die integrierte Halbleiterschaltung 500 enthält weiter interne Schaltungen, das heißt interne Halbleiterschaltungen 503 und 504. Die integrierte Halbleiterschaltung 501 ist eine Eingangsschaltung, die ein extern angelegtes Signal über die Anschlußfläche 551 aufnimmt und eine Puffer-Verarbeitung oder eine andere vorbestimmte logische Verarbeitung ausführt. Die integrierte Halbleiterschaltung 502 ist eine Ausgabeschaltung, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau ein Signal von der integrierten Halbleiterschaltung 504 über eine Signalleitung 513 aufnimmt und eine vorbestimmte Puffer-Verarbeitung oder logische Verarbeitung vor der Übertragung eines Ausgangssignals über eine Signalleitung 514 und die Anschlußfläche 552 nach außen ausführt.

Die integrierte Halbleiterschaltung 505 gibt das Signal über die Anschlußfläche 553 ein/aus und führt auch einen Vorgang wie etwa eine vorbestimmte Puffer-Verarbeitung oder logische Verarbeitung aus. Die integrierte Halbleiterschaltung 503, die eine der internen Schaltungen ist, empfängt das Signal von der integrierten Halbleiterschaltung 501 über eine Signalleitung 511 und führt eine gewünschte logische Verarbeitung aus, bevor das verarbeitete Signal über eine Signalleitung 512 an die integrierte Halbleiterschaltung 504 übermittelt wird. Die integrierte Halbleiterschaltung 504 empfängt die Signale von den integrierten Halbleiterschaltungen 501 und 503 über Signalleitungen 510 bzw. 512 und führt einen vorbestimmten Vorgang, wie etwa eine logische Verarbeitung, aus, bevor die Signale über die Signalleitung 513 an die integrierte Halbleiterschaltung 502 übertragen werden. Die integrierte Halbleiterschaltung 504 liefert auch das Signal an die integrierte Halbleiterschaltung 505 oder nimmt es von dieser auf.

Die integrierte Halbleiterschaltung 500 hat einen Mehrschicht-Verbindungsaufbau und enthält in ihrer obersten Schicht eine leitende Schicht 506, die die integrierte Halbleiterschaltung 501 und die Signalleitungen 510 und 511 bedeckt, eine oberste leitfähige Schicht 507, die die integrierte Halbleiterschaltung 502 und die Signalleitung 514, die mit der integrierten Halbleiterschaltung 502 verbunden ist, bedeckt, und eine oberste leitfähige Schicht 508, die die zwischen den integrierten Halbleiterschaltungen 503 und 504 gebildete Signalleitung 512 bedeckt. Die obersten leitenden Schichten 506, 507 und 508 sind aus leitfähigem Metallschichten mit niedrigem Widerstand gebildet und z. B. aus Aluminium hergestellt. Die obersten leitenden Schichten 506, 507 und 508 sind elektrisch mit der Masseleitung 560 niedriger Impedanz verbunden, die über die Anschlußfläche 550 das Massepotential aufnimmt. Die Masseleitung 560 und die obersten leitenden Schichten 506, 508 und 507 sind bei der Erfindung dieselbe leitende Schicht ausgebildet. Die leitenden Schichten 506, 507 und 508 werden daher nur als oberste leitfähige Schichten in der integrierten Halbleiterschaltung benötigt.

Bei dem Aufbau der integrierten Halbleiterschaltung gemäß Fig. 1 arbeiten die integrierten Halbleiterschaltungen 501, 503 und 502 mit hoher Geschwindigkeit, und die Signalleitungen 510, 511 und 508 ebenso wie die Signalleitung 514 werden mit der hohen Geschwindigkeit aufgeladen und entladen. Die integrierten Halbleiterschaltungen 501, 502 und 503 steuern große Ausgangslasten mit hoher Geschwindigkeit, und daher wird von den Signalleitungen 510, 511, 512 und 514 ebenso wie von den integrierten Schaltungen 501, 502 und 503 ein hochfrequentes Strahlungsrauschen erzeugt. Die leitenden Schichten 506, 507 und 508 sind über den Signalleitungen 510, 511, 512 und 514 ebenso wie den integrierten Schaltungen 501, 502 und 503 so gebildet, daß sie diese bedecken. Die leitenden Schichten 506, 507 und 508 sind mit der Masseleitung 560 mit niedrigem (Schein-)Widerstand verbunden. Dadurch wird das in der integrierten Halbleiterschaltung 500 erzeugte hochfrequente Rauschen durch die leitenden Schichten 506, 507 und 508 effektiv absorbiert, und das hochfrequente Rauschen wird nicht nach außen abgestrahlt.

Die integrierten Halbleiterschaltungen 501, 502 und 503 können eine beliebige Funktion einer Ansteuerschaltung haben, bei der eine relativ große Ausgangslast mit hoher Geschwindigkeit angesteuert wird. Das heißt, die integrierten Schaltungen 501, 502 und 503 führen Schaltvorgänge mit hoher Geschwindigkeit aus und enthalten digitale Schaltungen. Die Signalleitungen und integrierten Schaltungen, die als Quellen der Erzeugung eines hochfrequenten Strahlungsrauschens dienen, können leicht durch Analyse des Schaltungsbetriebes ermittelt werden.

Das Vorsehen der leitfähigen Schicht zum Absorbieren des hochfrequenten Strahlungsrauschens nur in den vorgesehenen Gebieten auf der obersten Schicht - wie dies bei der in Fig. 1 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung 500 geschieht - ermöglicht die Herstellung der leitenden Abschirmschicht im gleichen Schritt wie die der obersten Stromversorgungsverbindungsschicht, und damit kann das hochfrequente Strahlungsrauschen in der integrierten Halbleiterschaltung 500 leicht abgeschirmt bzw. verhindert werden, ohne daß das Layout der anderen Verbindungen nachteilig beeinflußt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Beispiel für den Aufbau einer Ansteuerschaltung, die als Quelle hochfrequenten Strahlungsrauschens in Frage kommt. In diesen Abbildungen ist als Ansteuerschaltung eine CMOS-Inverter-Pufferschaltung gezeigt. Der Aufbau im Querschnitt und das planare Layout gemäß den Fig. 2 und 3 entsprechen denjenigen der in den Fig. 8 und 9 gezeigten herkömmlichen Inverter-Pufferschaltung, und entsprechende Abschnitte tragen die gleichen Bezugsziffern.

In Fig. 2 ist auf einer leitenden Schicht des ersten Niveaus (den Elektrodenverbindungsschichten 5, 6 und 7) eine oberste leitende Schicht 700 mit einem Zwischenschichtisolierfilm 90 dazwischen gebildet. Die leitfähige Schicht 700 ist - was in der Abbildung nicht gezeigt ist - mit der Masseleitung verbunden. Eine Passivierungsschicht 9 ist auf der obersten leitenden Schicht 700 gebildet, um die integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung gegenüber äußerer Feuchtigkeit und mechanischen Beschädigungen zu schützen. Die oberste leitfähige Schicht 700 bedeckt den PMOS-Transistor und den NMOS-Transistor und auch die Ausgangsleitung 6. Wie in Fig. 3 gezeigt, bedeckt die oberste leitende Schicht 700 das PMOS-Transistorgebiet und das NMOS-Transistorgebiet und auch vollständig die Ausgangsleitung, das heißt die Elektrodenverbindungsschicht 6. Die leitende Schicht 700 bedeckt aber nicht vollständig die Eingangsleitung, das heißt die leitende Schicht 12. Dies liegt daran, daß der Stromfluß mit hoher Geschwindigkeit nur durch die Transistoren und die Ausgangssignalleitung erfolgt, wenn die Inverter- Pufferschaltung einen Schaltvorgang mit hoher Geschwindigkeit ausführt, und daß daher das hochfrequente Strahlungsrauschen am wahrscheinlichsten nur in diesen Gebieten erzeugt wird. Deshalb ist die leitende Schicht 12 für die Eingangsleitung nicht vollständig mit der leitenden Schicht 700 bedeckt.

Das hochfrequente Strahlungsrauschen wird am wahrscheinlichsten bei einem Schaltungsaufbau wie der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ansteuerschaltung erzeugt, die eine große Ansteuerfähigkeit hat und eine große Ausgangslast mit hoher Geschwindigkeit ansteuert. Deshalb ist die leitende Schicht 700 als oberste Schicht so gebildet, daß sie diese Gebiete bedeckt, und sie ist mit einem festen Potential - wie dem Massepotential - verbunden, so daß das von diesen Gebieten erzeugte hochfrequente Strahlungsrauschen vollständig absorbiert werden kann.

Fig. 4 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Inverter-Pufferschaltung. Wie aus dem in Fig. 4 gezeigten Ersatzschaltbild zu ersehen ist, bedeckt die leitende Schicht 700 nicht nur den PMOS-Transistor 21 und den NMOS-Transistor 22, sondern auch einen Ausgangsknoten Vout. Die oberste leitende Schicht 700 ist mit der Masseleitung 25 niedrigen Widerstandes verbunden. Dies ermöglicht eine vollständige Absorption des von den Transistoren 21 und 22, der Ausgangsleitung 26 und dem Ausgangsknoten Vout erzeugten hochfrequenten Strahlungsrauschens, so daß verhindert wird, daß das hochfrequente Strahlungsrauschen von der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung nach außen abgestrahlt wird.

Fig. 5 zeigt einen Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltung nach einer Ausführungsform der Erfindung. Bei der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Konstruktion ist die leitende Schicht 700 als oberste Schicht zusammen mit der Masseleitung 25 oder 560 ausgebildet. Allgemein kann, wie in Fig. 5 gezeigt, die oberste leitende Schicht zur Abschirmung mit einer Stromversorgungsleitung 565 niedriger Impedanz verbunden sein. Die Stromversorgungsleitung 565 hat dabei eine große Leitungsbreite und niedrigen (Schein-)Widerstand und nimmt die externe Stromversorgungsspannung über die Anschlußflächen 555a und 555b auf. Die Anschlußfläche 555a und die Anschlußfläche 555b können unterschiedliche Anschlußflächen sein, die durch eine Verbindung 571 verbunden sind, oder sie können dieselbe Anschlußfläche sein. Die Anschlußfläche 555b ist mit einer Stromversorgungsleitung 560 verbunden. Die Stromversorgungsleitung 560 wird üblicherweise aus einen Metall mit niedrigem Widerstand, wie etwa Aluminium, hergestellt und ist in vielen Fällen auf der obersten Schicht angeordnet. Wenn die Stromversorgung-Verbindungsleitung im Hinblick auf das Layout eine hinreichend große Breite hat und in der obersten Schicht gebildet werden kann, kann bei der Erfindung ein solches Layout verwendet werden, bei dem eine Schaltung 580 als Quelle des hochfrequenten Strahlungsrauschens unter der Stromversorgungsleitung 560 liegt, so daß die Stromversorgungsleitung 560 als Schicht zum Absorbieren des hochfrequenten Strahlungsrauschens genutzt werden kann.

Wenn die integrierte Halbleiterschaltung eine CMOS(komplementäre MOS)-Schaltung mit einer ELC(emittergekoppelten Logik)-Schnittstelle oder eine BiCMOS- Schaltung ist, kann die Referenzspannungs-Übertragungsleitung 570 eine Referenzspannungs-Übertragungsleitung sein, die ein Referenz- bzw. Bezugspotential zum Unterscheiden der hohen und niedrigen Pegel des Eingangssignals auf ECL-Pegel bereitstellt.

Dabei ist, wie in Fig. 5 gezeigt, wegen der Bildung der leitenden Schicht 700 nur in den vorbestimmten Gebieten, die Stromversorgungsleitung 560 und die leitfähige Schicht 700 zum Absorbieren des hochfrequenten Strahlungsrauschens in der obersten Schicht unter Verwendung der Verbindungsschicht der gleichen Schicht oder des gleichen Niveaus ausgebildet, und damit kann der nachteilige Einfluß auf die Auslegung bzw. das Layout der anderen Verbindungen - etwa der Stromversorgungsleitung - extrem verringert werden. Bei den oben beschriebenen Aufbauten wird als Ansteuerschaltung beispielhaft eine CMOS- Inverter-Pufferschaltung, die PMOS-Transistoren und NMOS-Transistoren enthält, beschrieben. Die Ansteuerschaltung kann jedoch auch nur aus NMOS-Transistoren oder nur aus PMOS-Transistoren gebildet sein. Diese integrierte Halbleiterschaltung kann einen von den Fig. 2 und 3 unterschiedlichen Leitungstyp haben und in einem n-Halbleitersubstrat oder einer p-Wanne gebildet sein. Weiter kann sie sowohl ein n-Wannengebiet als auch ein p-Wannengebiet enthalten.

Die als Quelle des hochfrequenten Strahlungsrauschens wirkende Schaltung muß keine Ansteuerschaltung - wie etwa ein Inverter- Puffer - sein, sondern es kann eine beliebige Schaltung sein, die einen Schaltvorgang bei hoher Geschwindigkeit ausführt.

Die integrierte Halbleiterschaltung kann vom BiMOS- Typ sein, der sowohl einem MOS-Transistor als auch einen Bipolartransistor aufweist, oder sie kann vom BiCMOS-Typ sein, und es ist zur Anwendung der Erfindung lediglich erforderlich, daß sie eine digitale Schaltung und einen Schaltungsaufbau aufweist, bei dem ein Schaltvorgang mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird.

Claims (2)

1. Integrierte Halbleiterschaltung mit einem Mehrschichtverbindungsaufbau mit integrierten Schaltungen (501, 502, 503, 504, 580) und Signalleitungen (510, 511, 512, 513, 514) mit:
einer Stromversorgungsleitung (560) mit einer hinreichend großen Breite in der obersten Schicht des Mehrschichtverbindungsaufbaus, die eine ein Rauschen erzeugende Schaltung (580) zum Absorbieren des Rauschens bedeckt, und
einer Zuführungseinrichtung (555b), die mit der Stromversorgungsleitung (560) verbunden ist und ein vorbestimmtes festes Potential zuführt.

2. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, bei der eine Passivierungsschicht (9) auf der Stromversorgungsleitung (560) zum Schutz der integrierten Halbleiterschaltung gebildet ist.