DE4300519A1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Mehrschicht-Konden
satoren und insbesondere einen Mehrschicht-Kondensator mit einem
abgeschirmten Abgriff, welcher mit dem Abtastpunkt in einer
Schaltkondensator-Struktur verbunden ist.
Schaltkondensator-Strukturen verwenden typischerweise eine Viel
zahl von Kondensatoren, deren Elektrodenplatten von dem Eingang
eines Differentialverstärkers auf eine andere Spannung oder den
Ausgang einer vorhergehenden Stufe umgeschaltet werden, wobei
letztere auch den Ausgang eines Differenzverstärkers umfassen
kann. Diese Kondensatoren sind normalerweise ausgebildet auf ei
nem integrierten Schaltkreis durch eine Kombination von halblei
tendem Material, Metall und Oxid. Typischerweise ist das halb
leitende Material als Grundplatte des Kondensators ausgebildet,
und als solcher zeichnet sich dieser Typ von Kondensator durch
einen großen Spannungskoeffizienten aus, und zwar wegen der Ver
armung/Aufladung des Halbleiters. In hochpräzisen Schaltkonden
sator-Filtern und Kondensatormatrix-Datenkonvertern werden diese
Kondensatoren normalerweise vermieden.
Ein anderer Typ von Kondensator, welcher in Schaltkondensator-
Strukturen Verwendung findet, ist der Poly-zu-Poly-Kondensator,
der einen extrem niedrigen Spannungskoeffizienten zeigt, der von
der Kompensation der Verarmung einer Elektrodenplatte durch die
Aufladung der anderen Platte herrührt. Der Nachteil des Poly-zu-
Poly-Kondensators liegt in den zusätzlichen Arbeitsschritten,
die erforderlich sind, um eine zweite Schicht aus polykristalli
nem Silizium aufzubringen und eine dünne Oxid-Schicht für das
Kondensator-Dielektrikum aufzubringen.
Ein als Metall-zu-Polysilikon-Kondensator bekanntgewordener an
derer Typ von Kondensator zeigt einen Spannungskoeffizienten,
der demjenigen des Poly-zu-Poly-Kondensators nahekommt, insbe
sondere dann, wenn das polykristalline Silizium silikonisiert
ist. Die relativ dicken Oxide, die zwischen den Metall- und Po
lysilikon-Schichten in der Standard-MOS-Verfahrenstechnologie
vorkommen, zwingen den Designer, Plattenabmessungen hinzunehmen,
die wesentlich größer sind als bei Poly-zu-Poly-Typen mit ver
gleichbaren Kapazitätswerten.
In einem Schaltkondensator-Netzwerk sind bestimmte Kondensator
elektroden besonders empfindlich gegenüber Störungen durch para
sitäre bzw. Streukopplung. Typischerweise sind diese Elektroden
in irgendeiner Weise mit einer virtuellen Masse verbunden. Um
diese Störempfindlichkeit herabzusetzen, wird die obere Elektro
denplatte einer Zweiplatten-Kondensatorstruktur als empfindliche
"Scheinmasse"-Kondensatorplatte benutzt, so daß die untere Plat
te den empfindlichen Abgriff von Substratstörungen abschirmen
kann. In dieser Weise implementierte Zweiplatten-Kondensatoren
sind allerdings immer noch anfällig gegenüber Störeinkoppelung
auf die empfindliche obere Platte über Passivierungs- und
Packungsdielektrika.
Die Schaltkondensator-Struktur gemäß der vorliegenden Erfin
dung bildet einen Teil eines integrierten Schaltkreises. Es gibt
ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Fläche, auf welcher der
integrierte Schaltkreis ausgebildet ist. Eine Einrichtung mit
einem virtuellen Masseanschluß ist auf der ersten Seite der
Halbleiterstruktur ausgebildet, zusätzlich zu dem Kondensator.
Der Kondensator weist eine erste leitfähige Schicht auf, die
über der ersten Fläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist,
und die von dieser durch eine erste Isolierschicht getrennt ist.
Eine zweite, elektrisch leitende Schicht ist über einem Teil der
ersten leitfähigen Schicht angeordnet und von dieser durch eine
zweite isolierende Schicht getrennt. Eine dritte leitende
Schicht ist über einem Teil der zweiten leitenden Schicht ange
bracht und von letzterer durch eine dritte isolierende Schicht
getrennt. Die zweite leitfähige Schicht bildet die erste Elek
trode bzw. Platte des Kondensators und ist mit dem virtuellen
Masseanschluß der Vorrichtung verbindbar. Die erste und die
dritte leitfähige Schicht sind miteinander verbunden und bilden
so die andere Elektrodenplatte des Kondensators; sie schirmen
die erste Platte des Kondensators, die zweite leitende Schicht,
von Störungen ab, die von externen Quellen oder von dem Halblei
tersubstrat herrühren.
In Weiterbildung der Erfindung sind die zweite und die dritte
leitfähige Schicht aus Metall mittels eines Zwei-Metall-CMOS-
Verfahrens hergestellt. Die erste leitfähige Schicht wird aus
einer Schicht aus polykristallinem Silizium gebildet, welche mit
Verunreinigungen einer bestimmten Konzentration dotiert ist.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung besteht die erste
Verbindungseinrichtung aus einem Schalter, der die erste Konden
satorplatte zwischen dem virtuellen Masseanschluß der Vorrich
tung und einer bestimmten Referenz im Schaltkondensator-Betrieb
hin- und herschaltet. In gleicher Weise wird die andere Platte
des Kondensators auch zwischen einem Eingangssignal und einer
Referenzspannung hin- und hergeschaltet. Bevorzugt dient als Re
ferenzspannung das Massepotential.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Be
zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 ein herkömmliches biquadratisches Schaltkonden
satorfilter;
Fig. 2 ein vereinfachtes Prinzipbild der Kondensator
struktur;
Fig. 3 das Ersatzschaltbild der Struktur von Fig. 2;
Fig. 4 ein Logikschaltbild einer verlustbehafteten In
tegratorstufe unter Verwendung erfindungsgemäßer
Schaltkondensatoren;
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Kondensator in Höhe der
abgeschirmten Platte;
Fig. 6 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße
Kondensatorstruktur unter Einsatz eines MOS-
Zwei-Metall-Verfahrens; und
Fig. 7 ein Logikschaltbild eines vollständigen Diffe
renzintegrators unter Verwendung der erfindungs
gemäßen Kondensatorstruktur.
Fig. 1 enthält das Logikschaltbild eines Biquad-Schaltkondensa
tor-Filters. Es sind zwei Differenzverstärker 10 und 12 vorgese
hen, deren positive Eingänge jeweils mit Masse verbunden sind.
Das Filter umfaßt sieben geschaltete Kondensatoren 14, 16, 18,
20, 22, 24 und 26. Jeder Abgriff eines jeden der Schaltkondensa
toren 14-26 kann entweder mit Masse oder mit einem Signalpunkt
im Ansprechen auf Taktsignale CLK, CLKe und CLKo verbunden wer
den. Die Signale CLKe und CLKo sind gerade und ungerade, nicht
überlappende Taktphasen, die kontinuierlich laufen. Diese Takt
phasen arbeiten typischerweise mit einer Frequenz, die minde
stens zehnmal höher ist als die höchste, für das Signal INPUT
zulässige Signal. Bei einer gegebenen Taktfrequenz wird die
Übertragungscharakteristik des Schaltkreises im wesentlichen
durch Kapazitätsverhältnisse bestimmt. Die Auswahl geeigneter
Werte für die Kondensatoren erlauben die Realisation von Tief
paß-, Hochpaß-, Bandpaß- und Bandsperrefiltern sowie auch weite
re Filtertypen. Für viele der möglichen Filter ist es nicht er
forderlich, jeden Typ von geschaltetem Kondensator vorzusehen;
beispielsweise ist es im allgemeinen nur erforderlich, entweder
den Schaltkondensator 22 oder den Schaltkondensator 26 vorzuse
hen, nicht jedoch beide. Folglich sind für ein herkömmliches bi
quadratisches Schaltkondensatorfilter des Typs von Fig. 1 nicht
mehr als sechs geschaltete Kondensatoren erforderlich.
Gemäß der Darstellung weist der Verstärker 10 einen Rückkopp
lungskondensator 28 auf, der zwischen dem invertierenden Eingang
und dem Ausgang angeordnet ist. Der geschaltete Kondensator 20
ist zwischen das Signal INPUT und den invertierenden Eingang des
Verstärkers 10 geschaltet. Ferner ist der Schaltkondensator 22
auch zwischen das Signal INPUT und den invertierenden Eingang
des Verstärkers 10 geschaltet. Der Schaltkondensator 14 ist zwi
schen den Ausgang des Differenzverstärkers 10 und den invertier
ten Eingang des Differenzverstärkers 12 geschaltet. Der Schalt
kondensator 24 ist zwischen das Signal INPUT und den invertie
renden Eingang des Verstärkers 12 geschaltet, genau wie dies
der Schaltkondensator 26 ist. Der Differenzverstärker 12 weist
einen Rückkopplungskondensator 30 auf, der zwischen den inver
tierten Eingang und dessen Ausgang geschaltet ist; und auch der
Schaltkondensator 18 ist zwischen den invertierenden Eingang und
den Ausgang des Differenzverstärkers 12 geschaltet.
Es gibt zwei Konfigurationen von Schaltkondensatoren. Bei der
ersten Konfiguration, die im Detail bei dem Schaltkondensator 20
gezeigt ist, sind die Schalter so ausgelegt, daß beide Elektro
denplatten des Kondensators mit Masse oder mit einem anderen An
schluß verbunden sind. Beispielsweise wird der Schaltkondensator
20 durch ein Signal CLKe so gesteuert, daß beide Platten des
Kondensators in einer Weise verbunden werden, daß der Kondensa
tor in Reihe zwischen das Eingangssignal und den nichtinvertie
renden Eingang angeordnet ist. In der darauffolgenden Phase sind
die Schalter, durch das Signal CLKe gesteuert, offen, und die
Schalter werden, durch ein Signal CLKo gesteuert, in einen leit
fähigen Zustand versetzt und die Platten mit Masse verbunden.
Bei einer anderen Konfiguration, die im Detail anhand des
Schaltkondensators 26 dargestellt ist, werden die Elektroden
platten abwechselnd mit Masse verbunden, wobei die eine Elektro
denplatte mit Masse verbunden ist, während die andere Platte mit
einem Anschluß, der nicht geerdet ist, in Verbindung steht. Bei
einem ersten Betriebsmodus verbindet das Signal CLKe die Platte
des Kondensators mit Masse und die andere Kondensatorplatte mit
dem invertierenden Eingang des Verstärkers 12; bei dem anderen
Betriebsmodus verbindet das Signal CLKo die eine Elektrodenplat
te mit dem Signal INPUT und die andere Platte mit Masse.
Fig. 2 zeigt vereinfacht die Struktur des abgeschirmten Konden
sators gemäß der Erfindung. Der Kondensator besteht aus drei
Platten, nämlich einer unteren Platte 34, einer zwischenliegen
den abgeschirmten Platte 36 und einer oberen Platte 38. Die un
tere Platte 34 besteht aus polykristallinem Silizium (Polysili
con), das auf einem Substrat durch eine Oxidschicht 40 aufge
bracht ist. Die Platte 36 ist eine Metallschicht, die von der
Polysilizium-Platte 34 durch eine Oxidschicht 42 getrennt ist.
Die obere Platte 38 besteht aus einer Metallschicht, die von der
abgeschirmten Platte 36 durch eine Oxidschicht 44 getrennt ist.
Die abgeschirmte Platte wird in der Fachterminologie als "emp
findlicher Punkt (Sensitive Node)" bezeichnet; sie ist mit einem
einzelnen Anschluß 46 verbunden. Die untere Platte 38 und die
obere Platte 34 sind miteinander sowie mit einem Punkt 48 ver
bunden, der als "unempfindlicher Punkt (Insensitive Node)" be
zeichnet wird. Die obere Metallplatte 38 dient zur Abschirmung
der abgeschirmten Platte 36 gegenüber Störungen, die von Signa
len oberhalb der Platte 38 herrühren. In gleicher Weise schirmt
die Platte 34 die abgeschirmte Platte 36 gegenüber Substratstö
rungen ab, da diese Störungen nicht über die dielektrische
Schicht 40 auf die Platte 36 gelangen können.
Das elektrische Ersatzschaltbild der Struktur ist in Fig. 3
dargestellt.
Fig. 4 enthält ein Logikschaltbild für einen verlustbehafteten
Integrator, in dem die erfindungsgemäße Kondensatorstruktur ver
wendet wird. Diese Struktur enthält einen Differenz
verstärker 50, dessen nichtinvertierender Eingang mit Masse ver
bunden ist, und dessen invertierender Eingang an einen Punkt 52
angeschlossen ist. Sein Ausgang ist mit einem Punkt 54 verbun
den. Ein erster geschalteter Kondensator 56 ist mit seinen zwei
Elektrodenplatten an Punkte 58 und 60 angeschlossen. Der Punkt
58 ist mit der abgeschirmten Platte 56 des Kondensators verbun
den und ist vorgesehen als "empfindlicher Punkt (Sensitive No
de)", in der Terminologie "N" genannt. Der Punkt 58 ist mit ei
nem Schalter 62 verbunden, und der Punkt 60 ist mit einem Schal
ter 64 verbunden. Der Schalter 62 kann entweder mit Masse oder
mit dem Punkt 52 verbunden werden, während der Schalter 64 an
Masse gelegt oder an einen Eingangsanschluß VIN angeschlossen
werden kann. Die Schalter sind in gleicher Weise wie beim ge
schalteten Kondensator 26 konfiguriert, so daß also die Steuer
signale den Schalter 64 mit VIN verbinden, wenn der Schalter 62
mit Masse verbunden ist. Die Schalter 62 und 64 können mit MOS-
Transistoren oder ähnlichen Bauelementen ausgeführt werden.
Es ist ein zweiter geschalteter Kondensator 66 vorgesehen, der
als Rückkopplung zwischen dem invertierenden Eingang des
Verstärkers 50 und dessen Ausgang geschaltet ist. Die zwei Elek
trodenplatten des Kondensators 66 sind zwischen einen Punkt 68
und einen Punkt 70 geschaltet. Die sensitive Platte des Konden
sators ist mit dem Ausdruck "S" belegt und mit dem Punkt 68 ver
bunden. Der Punkt 70 ist mit einem Schalter 72 verbunden, wel
cher zwischen Masse und dem Ausgang des Differenzverstärkers 50
hin- und herschaltet. Der Punkt 68 ist mit einem Schalter 74
verbunden, welcher zwischen Masse und dem invertierenden Eingang
des Verstärkers 50 hin- und hergeschaltet wird. Die Schalter 72
und 74 sind in gleicher Weise konfiguriert wie die zum geschal
teten Kondensator 20 von Fig. 1 gehörigen Schalter, so daß also
beide Platten des Kondensators 66 entweder mit Masse oder dem
Anschluß der Schalter 72 und 74 verbunden sind, um zwischen dem
invertierenden Eingang des Verstärkers 50 und dessen Ausgang ge
schaltet zu werden. Ein Rückkopplungskondensator 76 ist zwischen
dem Punkt 52 und dem Punkt 54 als Rückkopplung des Differenzver
stärkers 50 geschaltet, so daß der zur abgeschirmten Platte 36
gehörige sensitive Punkt mit dem Punkt 52 verbunden ist, und die
beiden Platten 34 und 38 mit dem Punkt 54 verbunden sind.
Fig. 5 enthält eine Draufsicht auf die Kondensatorstruktur und
zwar in Höhe der abgeschirmten Platte 36. Die abgeschirmte Plat
te 36 ist in dieser Darstellung eine Platte mit einer Verbin
dungseinrichtung 80, die sich von ihr aus erstreckt und zur Ver
bindung mit einem sensitiven Punkt des Schaltkreises, der hier
für vorzusehen ist, dient. In Fig. 5 ist dies der negative Ein
gang des Verstärkers 50. Ein geerdeter leitender Ring 82 ist um
die Peripherie der abgeschirmten Elektrodenplatte 36 gelegt. Der
leitende Ring 82 wird von der gleichen Metallschicht wie die ab
geschirmte Platte 36 gebildet und liegt deshalb im wesentlichen
in derselben Ebene. Die Kontakte 85 sind durch die Oxid
schicht 42 in Öffnungen 87 von der unteren Platte 84 angeordnet,
während Durchgänge 84 durch die Oxidschicht 44 in Öffnungen 88
von der unteren Platte 38 angeordnet sind. Der leitende Ring 82
ist zwischen den Kontakten 84 und 85 angeordnet, und die abge
schirmte Platte 36 dient im wesentlichen zur Eliminierung von
Streukapazitäten zwischen der Platte 34 und der sensitiven Plat
te 36. Die leitfähige Schicht 82 ist über einen irgendwo auf dem
integrierten Schaltkreis angebrachten (nicht dargestellten) Kon
takt mit Masse verbunden.
Fig. 6 ist ein teilweise aufgebrochenes, perspektivisches
Schnittbild des erfindungsgemäßen Kondensators, der mittels ei
nes Zwei-Metall-MOS-Prozesses hergestellt wurde. Zur Herstellung
dieser Vorrichtung werden zuerst die Transistoren und andere zu
gehörigen Strukturen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats
ausgebildet. Während des Herstellungsprozesses wird die Oxid
schicht 40 als Feldoxidschicht ausgebildet. Feldoxidschichten
werden typischerweise dazu verwandt, um aktive Bereiche inner
halb des Substrats voneinander zu separieren. Die
Feldoxidschicht 40 ist ungefähr 4,000 Angstrom dick. Eine ein
zelne Polysiliziumschicht wird dann über das Substrat gelegt mit
einer Dicke von ungefähr 3,400 Angstrom. Diese Schicht wird an
schließend mit einem Muster versehen und geätzt, um die Gate-
Elektroden, verschiedene Verbindungsstege usw. und auch die
Platte 34 auszubilden. Eine Schicht eines Zwischenlagen-Oxids
wird dann auf das Substrat aufgebracht, welche die Oxid
schicht 42 bildet, wobei diese Schicht ungefähr 6,000 Angstrom
dick ist. Die Oxidschicht 42 wird anschließend geätzt, um die
Durchgänge 87 zwischen der Platte 34 und der Platte 36 zu erhal
ten.
Eine Schicht aus Metall, beispielsweise Aluminium, wird dann in
herkömmlicher Weise bis zu einer Dicke von ungefähr 0,6 Mikrome
tern aufgebracht. Die Aluminiumschicht wird dann mit einem Mu
ster versehen und geätzt, um verschiedene Verbindungsstege auf
dem Substrat auszubilden, einschließlich der abgeschirmten
Platte 36, des leitenden Rings 82 und der Kontakte 85. Der Ätz
vorgang wird dabei so ausgeführt, daß die Platte 36 über der
Platte 34 angeordnet ist, und daß der leitende Ring 82 um die
Peripherie der Platte 36 gelegt wird, wie dies aus Fig. 5 er
sichtlich ist. Zusätzlich zu dem leitenden Ring 82 wird auch ein
Zwischenverbindungsstreifen 83 in dieser Schicht ausgebildet.
Dieser Zwischenkontaktstreifen 83 dient als die erste Metall
schicht, um Verbindungen zu der Polyschicht auf der unteren
Platte 34 über Kontakte 85 vorzusehen, und sie wird ebenfalls
dazu benutzt, um eine Verbindung zwischen der zweiten Metall
schicht und der ersten Metallschicht über Durchgänge 88 zu erhal
ten, um eine elektrisch leitende Verbindung von dem Streifen 83
aufwärts zu der Metallschicht der Platte 38 zu ermöglichen.
Nachdem die erste Schicht aus Metall mit einem Muster versehen
und geätzt worden ist, wird eine zweite Schicht eines Zwischen
lagenoxids über das Substrat gelegt, dessen Dicke ungefähr 6,000
Angstrom ist und in das Durchgänge 88 eingeätzt sind. Diese
Oxidschicht wird das Substrat dessen Kontur angepaßt überdecken.
Eine zweite Schicht aus Metall, beispielsweise aus Aluminium,
wird dann auf das Substrat in konturengemäßer Weise aufgebracht
bis auf eine Dicke von ungefähr 1,0 Mikrometer, welche die
Durchgänge 88 ausfüllt, um so Kontaktstege 84 zu bilden. Diese
Schicht wird anschließend mit einem Muster versehen, um ver
schiedene Verbindungsstücke usw. auf dem Substrat auszubilden,
und wird dann geätzt.
Fig. 7 enthält ein Logikschaltbild eines vollständig differen
tialen Integrators vom Schaltkondensator-Typ unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Kondensatorstruktur. Ein Differenzverstär
ker 94 ist mit seinem negativen Eingangsanschluß mit einem
Knotenpunkt 96 verbunden und mit seinem positiven Eingangsan
schluß an einen Knotenpunkt 98 angeschlossen. Der Knotenpunkt 96
ist mit dem einen Anschluß eines Schalters 100 verbunden, wäh
rend dessen anderer Eingang an Masse angeschlossen ist. In
gleicher Weise ist der Knotenpunkt 98 mit einem Anschluß eines
Schalters 102 verbunden, während dessen anderer Anschluß an Mas
se gelegt ist. Der Punkt 96 ist auch mit der sensitiven Platte
eines Rückkopplungskondensators 104 verbunden, dessen andere
Platte mit dem positiven Ausgang eines Verstärkers 94 verbunden
ist. In gleicher Weise ist der Knotenpunkt 98 mit der sensitiven
Platte eines Rückkopplungskondensators 106 verbunden, während
dessen andere Platte mit dem negativen Ausgang eines Verstärkers
94 verbunden ist. Ein geschalteter Kondensator 108 ist mit sei
ner sensitiven Platte an den Schaltarm eines Schalters 100 und
mit seiner anderen Platte an den Schaltarm eines Schalters 110
angeschlossen. Ein Anschluß des Schalters 110 ist mit der posi
tiven Eingangsspannung verbunden, und sein anderer Anschluß ist
mit einer negativen Eingangsspannung verbunden. Ein geschalteter
Kondensator 112 ist mit seiner sensitiven Platte an den Schalt
arm des Schalters 102 angeschlossen, während er mit seiner ande
ren Platte an den Schaltarm eines Schalters 114 angeschlossen
ist. Ein Anschluß des Schalters 114 ist mit dem negativen Ein
gang, und sein anderer Anschluß ist mit dem positiven Eingang
verbunden.
Die geschalteten Kondensatoren 108 und 112 sind beide mit ihrem
sensitiven Eingang an die Schaltarme der jeweiligen Schalter 100
bzw. 102 angeschlossen. Die Schalter 100 und 102 werden durch
ein gemeinsames Taktsignal so im Takt gesteuert, daß sie an Mas
se oder die jeweiligen Anschlußpunkte 96 bzw. 98 gelegt werden.
Die anderen Seiten der Kondensatoren 108 und 112 werden durch
Schalter 110 und 114 so gesteuert, daß die andere Seite des Kon
densators 108 mit dem positiven Eingang verbunden wird, wenn die
andere Seite des Kondensators 112 mit dem negativen Eingang ver
bunden ist. Während der anderen Phase des Zeittaktes wird die
andere Seite des Kondensators 108 mit dem negativen Eingang ver
bunden und die andere Seite des Kondensators 112 an den positi
ven Eingang gelegt.
Zusammenfassend handelt es sich hier um eine Mehrebenen-Konden
satorstruktur, bei der eine der Lagen eine abgeschirmte Platte
ist. Diese abgeschirmte Platte ist zwischen zwei leitfähigen
Schichten angeordnet, welche über die Peripherie miteinander
verbunden sind, um sowohl die geschirmte Platte von Substrat
rauschen als auch von externen Störungen zu isolieren. Die ge
schirmte Platte ist typischerweise mit dem sensitiven Punkt ei
nes integrierten Schaltkreises in einer Konfiguration vom
Schaltkondensator-Typ verbunden. Um die abgeschirmte Platte noch
weiter zu isolieren, ist ein elektrisch leitender Schutzring um
den äußeren Rand der geschirmten Platte angeordnet und mit Masse
verbunden und im wesentlichen in derselben Ebene wie die abge
schirmte Platte angeordnet.
Claims (24)
1. Kondensatorstruktur in einem integrierten Schaltkreis, mit
- - einem Halbleitersubstrat, auf dessen Oberfläche der integrier te Schaltkreis ausgebildet ist;
- - einem Unterschaltkreis mit einem virtuellen Masseanschluß, wo bei diese Vorrichtung auf der Oberfläche des Halbleitersub strats ausgebildet ist; und
- - einem Kondensator mit einer ersten und einer zweiten Elektro denplatte, die auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats aus gebildet sind;
dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator
aufweist:
- - eine erste leitfähige Schicht (34), die einen Teil der Ober fläche des Halbleitersubstrats überdeckt und von dem Substrat durch eine erste Isolierschicht (40) getrennt ist,
- - eine zweite, abgeschirmte leitfähige Schicht (36), die einen Teil der ersten leitfähigen Schicht (34) überdeckt und von dieser durch eine zweite Isolierschicht (42) getrennt ist,
- - eine dritte leitfähige Schicht (38), die einen Teil der zwei ten leitfähigen Schicht (36) überdeckt und von dieser durch eine dritte Isolierschicht (44) getrennt ist,
- - eine erste Verbindungseinrichtung (46) zum Verbinden der zwei ten leitfähigen Schicht (36) mit dem virtuellen Massepunkt des Unterschaltkreises, wobei diese zweite leitfähige Schicht die erste Platte des Kondensators bildet, und
- - eine zweite Verbindungseinrichtung (48) zum Verbinden der er sten leitenden Schicht (34) und der dritten leitenden Schicht (38) miteinander, um die zweite Platte des Kondensa tors zu bilden und den Teil der dazwischenliegenden zweiten leitfähigen Schicht (36) gegenüber Rauschen und externen Stör signalen abzuschirmen.
2. Kondensatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste leitfähige Schicht (34) aus
einem auf Silizium basierenden Material besteht.
3. Kondensatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste leitfähige Schicht aus poly
kristallinem Silizium besteht.
4. Kondensatorstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das polykristalline Silizium mit Verun
reinigungen einer bestimmten Konzentration dotiert ist.
5. Kondensatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite leitfähige Schicht (36) und
die dritte leitfähige Schicht (38) jeweils aus einer Metall
schicht bestehen, die durch einen Zwei-Metall-CMOS-Prozeß gebil
det wurde.
6. Kondensatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Verbindungseinrichtung (48)
die erste leitfähige Schicht (34) und die dritte leitfähige
Schicht (38) mit dem Ausgang der Vorrichtung verbinden, so daß
der Kondensator in einer Rückkopplungs-Konfiguration angeordnet
ist.
7. Kondensatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Verbindungseinrichtung (46)
eine Schalteinrichtung umfaßt, welche die erste Platte des Kon
densators zwischen dem virtuellen Masseanschluß der Einrichtung
und einer festen Referenzspannung umschaltet.
8. Kondensatorstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Verbindungseinrichtung (48)
einen Schalter umfaßt, welcher die andere Platte des Kondensa
tors, die von der ersten leitfähigen Schicht und der dritten
leitfähigen Schicht gebildet wird, zwischen einem Eingangssignal
und einer festen Referenzspannung umschaltet.
9. Kondensatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie zusätzlich eine leitfähige Schicht
umfaßt, welche im wesentlichen in derselben Ebene wie die zweite
leitfähige Schicht angeordnet ist und die sich in bestimmtem Ab
stand hiervon befindet, und ferner eine Verbindungseinrichtung
zum Anlegen der vierten leitfähigen Schicht an eine bestimmte
feste Spannung.
10. Kondensatorstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die bestimmte feste Spannung Masse ist.
11. Mehrlagiger Kondensator zum Einsatz in einer Struktur mit
geschaltetem Kondensator mit einer ersten und einer zweiten
Platte, wobei dessen eine Platte an einen spannungssensitiven
Punkt in einer Struktur mit geschaltetem Kondensator anschließ
bar ist, und wobei die Platten des Kondensators über einem Halb
leitersubstrat ausgebildet sind, gekennzeichnet
durch
- - eine erste leitfähige Schicht (34), die über einem Teil der ersten Fläche des Halbleitersubstrats angeordnet und von die ser durch eine erste Isolierschicht (40) getrennt ist;
- - eine zweite, abgeschirmte, elektrisch leitende Schicht (36), die über einem Teil der ersten leitfähigen Schicht (34) ange ordnet und von dieser durch eine zweite Isolierschicht (42) getrennt ist;
- - eine Abschirmstruktur, die im wesentlichen in derselben Ebene wie die zweite abgeschirmte, elektrisch leitfähige Schicht (36) angeordnet ist und sich in bestimmtem Abstand von dieser an ihrem äußeren Rand befindet, und eine Verbindungs einrichtung zum Verbinden dieser abschirmenden Schicht mit ei ner festen Spannung, wobei die abschirmende Schicht elektrisch leitfähig ist;
- - eine dritte, elektrisch leitende Schicht (38), die über einem Teil der zweiten, elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet und von dieser durch eine dritte Isolierschicht (44) getrennt ist; und
- - eine Anzahl von Verbindungseinrichtungen (84, 85), die zwi schen die erste (34) und die dritte (38) leitfähige Schicht entlang deren äußeren Ränder geschaltet ist und sich durch die zweite Isolierschicht (42) und die dritte Isolierschicht (44) hindurch erstrecken, um die erste (34) und die dritte (38) leitfähige Schicht elektrisch leitend zu verbinden, wobei die Verbindungseinrichtungen von der zweiten, abschirmenden, elek trisch leitenden Schicht (36) durch die abschirmende Schicht getrennt sind, so daß die erste und die dritte leitende Schicht eine Platte des Kondensators bilden und die zweite, abschirmende, elektrisch leitende Schicht die sensitive Platte des Kondensators bildet.
12. Kondensator nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste leitfähige Schicht aus einem
auf Silizium basierenden Material besteht.
13. Kondensator nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste leitfähige Schicht aus poly
kristallinem Silizium besteht.
14. Kondensator nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß das polykristalline Silizium mit Verun
reinigungen bestimmter Konzentration dotiert ist.
15. Kondensator nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite (36) und die dritte (38) leit
fähige Schicht jeweils aus einer mittels eines Zwei-Metall-CMOS-
Prozesses gebildeten Metallschicht besteht.
16. Kondensatorstruktur in einem integrierten Schaltkreis, mit
- - einem Halbleitersubstrat mit einer Oberfläche, auf welcher der halbleitende, integrierte Schaltkreis ausgebildet ist;
- - einem Differenzeingangs-Unterschaltkreis mit einem differen tiellen virtuellen Massepunkt (52), wobei diese Vorrichtung auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und
- - einem Kondensator (76) mit einer ersten und einer zweiten Platte, welcher auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator
aufweist:
- - eine erste leitfähige Schicht (34), die über einem Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet und von diesem durch eine erste Isolierschicht (40) getrennt ist;
- - eine zweite, abgeschirmte, elektrisch leitfähige Schicht (36), die über einem Teil der ersten leitfähigen Schicht (34) ausge bildet und von dieser durch eine zweite Isolierschicht (42) ge trennt ist;
- - eine dritte leitfähige Schicht (38), die über einem Teil der zweiten, elektrisch leitfähigen Schicht (36) angeordnet und von dieser durch eine dritte Isolierschicht (44) getrennt ist;
- - eine erste Verbindungseinrichtung (46) zum Verbinden der zwei ten, elektrisch leitfähigen Schicht (36) mit dem differentiel len virtuellen Massepunkt (52) auf dem Unterschaltkreis, wobei die zweite, elektrisch leitfähige Schicht (36) die erste Plat te des Kondensators (76) bildet; und
- - eine zweite Verbindungseinrichtung (48) zum Verbinden der ersten (34) und der dritten (38) elektrisch leitenden Schich ten untereinander, um die zweite Platte des Kondensators (76) zu bilden und den Teil der dazwischenliegenden zweiten, elek trisch leitenden Schicht (36) gegenüber Rauschen und externen Störsignalen abzuschirmen.
17. Kondensatorstruktur nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste, elektrisch leitfähige
Schicht (34) aus polykristallinem Silizium besteht.
18. Kondensaturstruktur nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zweite (36) und die drit
te (38), elektrisch leitfähige Schicht jeweils aus einer Metall
schicht gebildet ist, die mittels eines Zwei-Metall-CMOS-Prozes
ses hergestellt ist.
19. Kondensatorstruktur nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zweite Verbindungsein
richtung (48) dazu ausgebildet ist, die erste (34) und die
dritte (38) elektrisch leitende Schicht mit dem Ausgang der Vor
richtung zu verbinden, so daß der Kondensator (76) in einer
Rückkopplungs-Konfiguration angeordnet ist.
20. Kondensatorstruktur nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Verbindungseinrichtung (46)
eine Schalteinrichtung umfaßt, welche die erste Platte des Kon
densators zwischen dem differentiellen virtuellen Massepunkt der
Einrichtung und einer festen Referenzspannung hin- und herschal
tet.
21. Kondensatorstruktur nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung einen
Schalter umfaßt, welcher die andere Platte des Kondensators, be
stehend aus der ersten (34) und der dritten (38), elektrisch
leitfähigen Schicht, zwischen einem Eingangssignal und einer
festen Referenzspannung umschaltet.
22. Kondensatorstruktur nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie ferner eine elektrisch leitende
Schicht umfaßt, die im wesentlichen in der gleichen Ebene wie
die zweite, abgeschirmte, elektrisch leitfähige Schicht (36) an
geordnet ist und sich in bestimmtem Abstand von dieser befindet,
und ferner eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung der vier
ten, elektrisch leitenden Schicht mit Masse aufweist.
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