DE2242025A1 - Integrierte schaltkreisvorrichtung - Google Patents

Integrierte schaltkreisvorrichtung

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DE2242025A1
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Description

It 2239
SONY CORPORATION Tokyo / Japan
Integrierte Schaltkreisvorrichtung
Die Erfindung betrifft monolithische integrierte Schaltkreisvorrichtungen, in denen mehrere Schaltkreise auf der gleichen integrierten Schaltkreisplatte vorgesehen sind, insbesondere solche Schaltkreise, wie sie in HF-Stufen von Fernsehempfängern verwendet werden.
Eine Schwierigkeit bei der Konstruktion monolithischer integrierter Schaltkreisvorrichtungen für HF-Schaltkreise eines Fernsehempfängers ist die Isolierung der HF-Signale, die in den verschiedenen Schaltkreisen auf der gleichen integrierten Schaltkreisplatte vorhanden sind. Auf einer solchen Platte sind üblicherweise mehrere Transistorkreise und viele Leitungen und Leitungsanschlüsse vorhanden. Diese Kreise müssen sorgfältig aufgebaut sein, um eine HF-Ubersprechen zwischen den Leitungen und den Leitungsanschlüssen in jeder Schaltkreisplatte zu verhindern, da sonst Fremdsignale in
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die Kreise eindringen und ein unstabiler Betrieb verursacht wird.
Die obigen Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, die aus einer Halbleitervorrichtung besteht, die mehrere Schaltkreisblöcke in einer gemeinsamen Halbleiterplatte und mehrere Leitungsanschlüsse zu jedem der gesonderten Schaltkreisblöcke in der Platte aufweist. Mehrere HF-Abschirmungen, die monolithisch mit der Halbleiterplatte ausgebildet sind, sind vorgesehen, um jeden der gesonderten Schaltkreise gegen HF-Felder abzuschirmen, die in den anderen Kreisen erzeugt werden. Bei einer Ausführungsform hat die Grundplatte, auf der die gemeinsame Halbleiterplatte angeordnet ist, entsprechende einstückige Abschirmteile, die von den Abschirmteilen auf der Halbleiterplatte kontaktiert werden. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die integrierten Abschirmungen auf der Halbleiterplatte mit stark dotierten Verunreinigungsbereichen in der Halbleiterplatte verbunden, um einen niederohmigen Weg durch die Halbleiterplatte zu schaffen und äußere HF-Felder zu beseitigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine integrierte, mehrkreisige Halbleiterplatte zu schaffen, bei der monolithische Abschirmungen vorgesehen sind, um die HF-Felder, die in jedem einzelnen Kreis auf der gleichen Platte vorhanden sind, zu trennen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 11 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 ein schematisches Schaltbild eines Fernsehempfänger-Tunerkreises ,
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Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer Grundplatte einer Ausführungsform der Erfindung, auf der der integrierte Schaltkreis, der in Figur 3 dargestellt ist, befestigt wird,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung der Unter- -; seite eines integrierten Schaltkreises entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4 eine Aufsicht des integrierten Schaltkreises der Figur 3, der auf der in Figur 2 gezeigten Grundplatte angeordnet ist,
Figur 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Figur 4,
Figur 6 eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Figuren 2 bis 5, eingebaut in einem Fernsehempfängertuner,
Figur 7A
bis 7E Querschnitte, aus denen die Herstellungsschritte der integrierten Schaltkrexsplatte der Figur 3 hervorgehen',
Figur 7F einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des integrierten Schaltkreises gemäß der Erfindung,
Figur 8 eine perspektivische Darstellung einer Grundplatte zur Befestigung eines integrierten Schaltkreises gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
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Figur 9 eine perspektivische Darstellung der Unterseite eines integrierten Schaltkreises für die in Figur 8 gezeigte Grundplatte,
Figur 10 eine perspektivische Darstellung der Unterseite eines integrierten Schaltkreises entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und
Figur 11 eine perspektivische Darstellung der Befestigung des integrierten Schaltkreises der Figur IO in einem Fernsehempfänger-Tunergehäuse.
Figur 1 zeigt einen Fernsehtuner 1 mit einem HF-Verstärkerkreis 2, einem Empfangsoszillatorkreis 3 und einem Mischerkreis 4. Das an dem Tuner ankommende HF-Signal wird zu einem Anschluß 10 geleitet, der mit einem Hochpassfilter 9 verbunden ist. Nachdem das HF-Signal den Filter 9 verlassen hat, läuft es durch den HF-Verstärker zu dem Mischerkreis 4. Der Empfangsoszillator 3 liefert zu dem Mischerkreis 4 ein Signal und das Ausgangssignal des Mischerkreises wird an dem Anschluß 11 erhalten.
Jeder dieser Kreise ist in einem Hohlraum in einem abgeschirmten Chassis 5 angeordnet. Der HF-Verstärkerkreis ist daher in einem Hohlraum 6, der Mischerkreis in einem Hohlraum 8 und der Empfangsoszillatorkreis in einem Hohlraum 7 abgeschirmt. Der HF-Verstärkerkreis weist einen Transistor 12, der Mischerkreis zwei Transistoren 14 und der Empfangsoszillator einen Transistor 13 auf. Die Einzelheiten dieser Kreise werden nicht beschrieben, da sie bekannt sind. Wenn jeder der Transistoren 12, 13 und 14 auf einer integrierten Schaltkreisplatte erzeugt wird, wird es schwierig, die jeweiligen Transistoren zu isolieren, so daß keine Streuung von HF-Signalen von einem zum anderen Kreis auftritt.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bestehend aus zwei Halbleiterkreisen 29 und 30, die an der Unterseite der gleichen integrierten Schaltkreisplatte 20 gebildet sind. Der Kreis 29 entspricht dem HF-Verstärker und der Kreis 30 dem Oszillatorkreis. Der Kreis 29 hat mehrere Leitungen 21A, 21B, 21C, 22A, 22 B und 22C, die jeweils mit Leitungsanschlüssen 25A, 25B, 25C, 26A, 26B und 26C verbunden sind. Der Oszillatorkreis hat mehrere Leitungen 23A, 23B, 23C, 24A, 24B und 24C, die jeweils mit Leitungsanschlüssen 27A, 27B, 27C, 28A, 28B und 28C verbunden sind. Die Leitungen und Leitungsanschlüsse sind alle an der ebenen Unterseite der Platte 20 (die in Figur 3 mit der Unterseite nach oben gezeigt ist) angeordnet.
Die Leitungen und Leitungsanschlüsse des Kreises 29 sind gegen die Leitungen und Leitungsanschlüsse des Kreises 30 durch eine Abschirmelektrode 31 abgeschirmt, die zwischen den beiden Sätzen von Leitungen und Leitungsanschlüssen liegt und die mit der gleichen ebenen Fläche der integrierten Schaltkreisplatte einstückig ausgebildet ist, auf der die Leitungen und Anschlüsse angeordnet sind. Die Leitungen und Leitungsanschlüsse der Kreise 29 und -30 sind ebenfalls gegen äußere.Signale durch Abschirmelektroden 32 und 33 abgeschirmt, die parallel zueinander und zu der Elektrode 31 verlaufen und die an gegenüberliegenden Enden der ebenen Unterseite der Platte 20 angeordnet und einstückig mit dieser ausgebildet sind. Die Abschirmelektroden 31, 32 und haben vorzugsweise die gleiche Dicke wie die Anschlüsse 25A bis 26C und 27A bis 28C.
Um der Platte 20 mechanische Festigkeit zu verleihen, ist sie auf einer Grundplatte 34 befestigt, wie Figur zeigt. Die Grundplatte 3 4 besteht aus einem Substrat z.B. aus keramischen Material oder Glas oder Epoxyharz.
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Es sind mehrere äußere Leitungen 35A, 35B, 35Cf 36A, 36B und 36C vorhanden, die an der Oberseite des Substrats 39 derart angeordnet sind, daß sie an den Leitungsanschlüssen 25A bis 26C des Kreises 39 angreifen. Der zweite Satz äußerer Leitungsanschlüsse 37A, 37Br 37C, 38A, 38B und 38C ist ebenfalls an der Oberseite des Substrats 39 in einem Muster angeordnet, das der Anordnung der Leitungsanschlüsse 27A bis 28C entspricht. Der integrierte Schaltkreis wird dadurch montiert, daß die Platte 20 umgekehrt und auf dem oberen Teil 34 so angeordnet, daß jeder der Leitungsanschlüsse der integrierten Schaltkreisplatte 20 die entsprechenden äußeren Leitungen 35A bis 38C auf dem Substrat 39 kontaktiert. Die Leitungsanschlüsse der Platte werden danach mit den äußeren Leitungen des oberen Teils durch irgendein bekanntes Verfahren wie durch Warmverkleben verbunden (Figur 5) .
Die Grundplatte 34 hat auch eine Abschirmschicht 44, die im wesentlichen in Form eines Kreuzes symmetrisch an der Oberfläche des Substrats 39 derart angeordnet ist, daß sich die Oberfläche in Quadranten teilt. Die äußeren Leitungen 35A bis 35C, 36A bis 36C, 37A bis 37C und 38A bis 38C liegen in getrennten Quadranten, die durch die Abschirmschicht 44 gebildet werden. Die Abschirmschicht 44 hat senkrechte Arme 4O und 41, die symmetrisch an der Oberfläche des Substrats 39 liegen.
Die Enden der Arme 41 sind verbreitert und kontaktieren die Abschirmelektroden 32 und 33, wenn die Schaltkreisplatte 20 umgekehrt und auf der Grundplatte 34 angeordnet wird. Der Kreuzarm 40 kontaktiert auch die Abschirmelektrode 31, wenn die Platte 20 umgekehrt und auf der Grundplatte 34 angeordnet wird. DLe leitenden Schichten, die die äußeren Leitungen 35Λ bis 38C bilden, sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die gleiche Dicke
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wie die leitende Schicht 44 haben. Alle diese Schichten sind auf dem Substrat 39 durch die bekannte Dickfilmtechnik angeordnet.
In Figur 6 ist die montierte Schaltkreisplatte in einem zweiteiligen abgeschirmten Chassis 45 angeordnet, das einen Hohlraum 46 und einen Hohlraum 48 hat, die durch eine Wand 47 getrennt werden. Die Wand 47 hat eine Ausnehmung 49, in der die Grundplatte 34 zusammen mit der integrierten Schaltkreisplatte 20 angeordnet ist. Die Ebene der Wand 47 fällt mit der der Abschirmelektrode und des Arms 40 der Abschirmschicht 44 zusammen. Dies hat die Wirkung der völligen Abschirmung der beiden getrennten Kreise 29 und 30 gegen in jedem erzeugte HF-signale.
Es wird nun anhand der Figuren 7A bis 7E das Verfahren erläutert, durch das die Leitungsanschlüsse wie die Leitungsanschlüsse 25A bis 28C und die Abschirmelektroden 31 bis 33 auf einer Halbleiter-Schaltkreisplatte hergestellt werden« Nur sin Teil der Platte mit einem Kreis ist dargestelltρ da die Konstruktion des restlichen Teils im wesentlichen gleich ist» Der Halbleiterkreis besteht aus einer N-Typ-Kollektorschicht 50, die auf der Oberseite einer P-Typ-Schicht 70 abgelagert ist. In der N-Typ-Schicht 50 ist eine P-Typ-Basisschicht 51 abgelagert und in der P-Typ-Basisschicht 51 ist eine ÜJ-Typ-Emitterschicht 52 abgelagert. Jede dieser Schichten hat gesonderte Aluminiumelektroden 54, die durch eine gemeinsame Siliziumdioxyd-Oberflächenschicht 47 vorstehen.
In der N-Typ-Schicht 50 ist ein Bereich 56 aus N+-Typ-Material angeordnet, an der die Kollektorelektrode befestigt ist. Eine Schicht aus N+ Type-Material 55 ist ebenfalls zwischen dem P-Typ-Substrat 70 und der N-Typ~ Kollektorschicht 50 angeordnet. Die Außenseite der P-Typ-Schicht 70 ist mit einer Schicht aus Aluminium 72 bedeckt.
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An den äußeren Enden des Teils des Substrats 50, der in den Figuren 7A bis 7E gezeigt ist, befinden sich zwei P-Typ-Bereiche 53, die mit Aluminiumelektroden 54 verbunden sind. Die Bereiche 53 erstrecken sich durch den Bereich 50 in den Bereich 70. Die Bereiche 53 wirken als elektrische Isolatoren und sorgen für einen niederohmigen Weg in der Halbleiterplatte zu der Schaltkreiserde.
Wie Figur 7B zeigt, wird eine Titanschicht 58 auf der Oberfläche der Aluminiumelektrode 54 und der Siliziumdioxydschicht 57 gebildet. Danach wird eine Schicht aus lichtempfindlichem Harz 59 über der Titanschicht 58 gebildet.
Wie Figur 7C zeigt, wird die lichtempfindliche Harzschicht 59 in bekannter Fotowiderstandsweise selektiv Licht ausgesetzt und dann in den Bereichen selektiv geätzt, die über den Aluminiumelektroden 54 liegen. Eine Nickelschicht 60 wird dann über die Löcher plattiert, die in die Fotowiderstandsschicht 59 geätzt wurden. Diese Nickelschicht hat eine Dicke von etwa 3 Mikron. Die Titanschicht 58 dient dazu, zu verhindern, daß die Aluminium- und Nickelschichten sich miteinander legieren. Die Dicke der Titanschicht beträgt etwa 0,1 Mikron.
Der nächste Schritt des Verfahrens ist in Figur 7D gezeigt. Hierbei wird eine Zinnschicht 61 auf die Nickelschicht 60 mit einer relativ großen Dicke plattiert. Die restlichen freiliegenden Teile der Fotowiderstandsschicht 59 werden entfernt und die Titanschicht wird ebenfalls bis zu der Siliziumdixydschicht 57 weggeätzt. Der sich ergebende Schaltkreis ist, wie Figur 7E zeigt, ein integrierter Schaltkreis mit mehreren erhabenen Kontakten 62. Die linken und rechten äußeren Kontakte 62, gesehen in Figur 7E, entsprechen den Abschirmschichten 32 und 31. Der Teil des Schaltkreises, der in den
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Figuren 7A bis 7E gezeigt ist, umfaßt 'die Hälfte des in Eigur 3 gezeigten Schaltkreises
Figur 7F zeigt eine abgewandelte Ausführungsform,bei der die Teile 53 aus P+ Type-Material anstelle von P-Typ-Material bestehen. Auch das P- Type-Substrat 70 sollte aus einem epitaktisch gewachsenen P- und P+ Sub strats 7O1anstelle eines nur P- Materials gebildet sein.
Die Figuren 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine Abwandlung der Ausführungsform der Figuren 2 bis 6 ist. Es wurden daher entsprechende Bezugsziffern verwendet. Bei dieser Ausführungsform hat die Abschirmschicht 44 an der Grundplatte 34 an dem Arm 41 mehrere kammartige Verlängerungen 100. Die Verlängerungen 100 trennen die äußeren Leitungen 35A bis 38C voneinander und schirmen sie gegen HF-Signale in den anderen Leitungen ab. Die Halbleiterplatte 20 hat auch mehrere Abschirmschichten 102, die die Endanschlüsse 25A bis 28C voneinander trennen und so angeordnet sind, daß sie mit den Verlängerungen 100 übereinstimmen, wenn die Platte 20 umgekehrt und mit der Grundplatte 34 verbunden wird. Dadurch berühren die Abschirmschichten 102 die jeweiligen Verlängerungen 100, um eine weitere Abschirmung für den Schaltkreis zu schaffen.
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform hat eine Halbleiterplatte 20' vier Kreise 29', 29", 30' und 30". Jeder der vier Kreise wird durch Abschirmschichten 31', 32" und 33' gesondert abgeschirmt, die den Abschirmschichten 31, 32 und 33 der Ausführunysform der Figur 3 entsprechen. Eine zusätzliche Abschirmschicht 110 erstreckt sich senkrecht zu den Abschirmschichten 31* bis 331 und verbindet sie mit diesen, um getrennte Quadranten für jeden Kreis zu
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schaffen. Die Platte 20' wird umgekehrt und auf einer Grundplatte wie in der Grundplatte 34 angeordnet. Die vollständige Anordnung wird in einem Behälter mit vier gesonderten Hohlräumen 46A, 46B, 48A und 48B angeordnet, die durch innere Wände 47A, 47B, 47C und 47D getrennt sind. Die Platte 34 wird in Ausnehmungen der Wände an deren Schnittstelle angeordnet, so daß die Wände zusätzlich zur Unterteilung der Grundplatte 34 in Quadranten und zur Bildung einer gesonderten Abschirmung für jeden der Kreise 29', 29", 3O1 und 30" dienen (Figur 11).
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    f 1J Integrierte Schaltkreisvorrichtung mit einem Körper aus Halbleitermaterial, der mehrere getrennte Schaltkreise aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens.eine HF-Frequenzabschirmung, die monolithisch mit dem Halbleiterkörper ausgebildet ist, um wenigstens einen der Kreise gegen HF-Frequenzfelder abzuschirmen, die in einem anderen der Schaltkreise erzeugt werden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere HF-Frequenzabschirmungen, um wenigstens einen der Schaltkreise gegen äußere HF-Frequenz" feider und in einem anderen der Schaltkreise erzeugte HF-Frequenzfeider abzuschirmen.
  3. 3. Integrierte Schaltkreisvorrichtung mit einem Körper aus Halbleitermaterial, der mehrere integrierte Schaltkreise aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper ifenigstens eine ebene Fläche aufweist, daß jeder der Schaltkreise mehrere gesonderte Leitungen aufweist, die an der ebenen Fläche des Halbleiterkörpers enden, daß eine erste Einrichtung einstückig mit der ebenen Fläche des Halbleiterkörpers ausgebildet ist, um wenigstens einen der integrierten Schaltkreise gegen HF-Frequenzfelder abzuschirmen, die in einem anderen der integrierten Schaltkreise erzeugt werden, und daß eine Einrichtung zur Befestigung des Halbleiterkörpers vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Leitungen für jeden der integrierten Schaltkreise nach außen von der ebenen Fläche des Halbleiterkörpers um eine Strecke- vorsteht, die
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    wenigstens gleich dem Abstand der Anschlüsse der Leitungen zu den integrierten Schaltkreisen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Befestigung des Halbleiterkörpers ein Substrat aus einem Material mit wenigstens einer ebenen Fläche und wenigstens eine zweite Einrichtung zur Abschirmung wenigstens bestimmter integrierter Schaltkreise gegen HF-Frequenzfelder aufweist, die in anderen der integrierten Schaltkreise erzeugt werden, wobei die zweite Abschirmeinrichtung mit der ebenen Fläche des Befestigungssubstrats einstückig ausgebildet ist und von dieser um eine vorbestimmte Strecke vorsteht.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine erste Schicht aus halbleitendem Material eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Schicht aus halbleitendem Material eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die nahe der ersten Schicht angeordnet ist, und daß die erste Abschirmeinrichtung außerdem einen ersten und einen zweiten Teil des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der sich von der ebenen Fläche des Halbleiterkörpers durch die erste Schictit des Materials erstreckt und die zweite Materialschicht kontaktiert.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abschirmeinrichtung mehrere einzelne Teile aus leitendem Material aufweist, die einstückig mit der ebenen Fläche des Halbleiterkörpers ausgebildet sind und die um eine vorbestimmte Strecke vorstehen, wobei jedes Abschirmteil zwischen einem gesonderten Paar der Leitungsanschlüsse der integrierten Schaltkreise liegt.
    9 810/0789
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung mehrere Abschirmteile aufweist, die auf ihrer ebenen Fläche liegen und mit Abschirmteilen auf dem Halbleiterkörper übereinstimmen, wenn der Halbleiterkörper an der Befestigungseinrichtung angebracht ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abschirmeinrichtung ein zusätzliches Teil aufweist, das mit der ebenen Fläche des Halbleiterkörpers einstückig ausgebildet ist, um eine vorbestimmte Strecke vorsteht, wenigstens zu zweien der Teile senkrecht verläuft und einen ersten der integrierten Schaltkreise gegen HF-Frequenzfelder abschirmt, die in einem zweiten der integrierten Schaltkreise erzeugt werden.
    3 0 (> -T 1 0 / Ü / J 9
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