Brevet FR2498852A1 — publié le 19820730

La présente invention concerne un circuit intégré à semiconducteurs qui est équipé de moyens empêchant le parasi- - tage dans des lignes de transmission de signaux. Dans un circuit intégré à semiconducteurs, qui trai- te un signal numérique ou analogique, par exemple tel que représenté sur la figure 1 annexée à la présente demande, dans le cas o deux lignes de transmission de signaux A et B sont disposées à proximité l'une de l'autre sur le subs- trat 1, une tension anormale est induite dans la ligne de transmission de signaux A ou dans la ligne de transmission de signaux B par un couplage capacitif ou par un couplage inductif entre les lignes de transmission de signaux A et B, de telle manière qu'il peut se présenter un problème de brouillage -ou de parasitage électrique (par exemple diaphonie). Par exemple, comme cela est représenté sur la figure 1, un parasitage électrique entre les lignes de transmission de signaux est susceptible d'intervenir dans l'autre ligne de transmission de signaux B0 transmettant un signal e2, dont l'amplitude électrique est relativement faible, et qui est disposée à proximité de la ligne de transmission de si- gnaux A transmettant un signal el, dont l'amplitude du cou- rant ou de la tension est importante et dont la fréquence est élevée. En particulier dans un circuit hybride numérique- analogique, la ligne de transmission du signal numérique pro- duit un effet notable sur la ligne de transmission analogi- que. Etant donné que le bruit ou parasitage résultant peut être ainsi produit dans la ligne de transmission du signal analogique, et ce en rapport avec un circuit prédéterminé intégré dans le même substrat, la caractéristique de fonc- tionnement est perturbée ou bien il peut se produire un défaut de fonctionnement. Un tel parasitage mutuel entre des lignes de transmission de signaux numériques provoque l'appa- rition d'un défaut de fonctionnement dans un circuit numéri- que prédéterminé. Afin d'empêcher tout parasitage électrique dans des lignes de transmission de signaux, on a essayé de disposer ces lignes en les écartant l'une de l'autre autant que cela est possible selon un certain agencement sur le substrat du circuit intégré à semiconducteurs. Cependant il en résulte un problème par le fait que ceci diminue la liberté de l'agencement ou de l'aménagement ou bien empêche une amélio- ration de la densité d'intégration sur une microplaquette à semiconducteurs. La présente'invention a pour but d'atténuer le bruit produit par un parasitage électrique entre des lignes de transmission de signaux dans un circuit intégré à semiconduc- teurs et d'accro:tre la liberté d'agencement ou de conception des lignes de transmission de-signaux. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illus- tré schématiquement aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1, dont il a déjà été fait mention, est une vue en plan montrant l'agencement des lignes de transmis- sion de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs de l'art antérieur. La figure 2 est une vue en plan montrant l'agencement des lignes de transmission de signaux dans un circuit inté- gré à semiconducteurs selon une forme de réalisation de la présente invention. La figure 3 est une vue en plan montrant l'agencement des lignes de transmission de signaux dans un circuit inté- gré à semiconducteurs selon une autre forme de réalisation de la présente invention. La figure 4 est une vue en plan montrant l'agencement des lignes de transmission de signaux dans un circuit inté- gré à semiconducteurs selon une autre forme de réalisation de la présente invention. La figure 5 est une vue en plan montrant l'agencement des lignes de transmission de signaux dans un circuit inté- gré à semiconducteurs selon une autre forme de réalisation de la présente invention. Les figures 6 (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la struc- ture des lignes de transmission de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs selon la présente invention. Les figures 7 (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la struc- ture des lignes de transmission de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs conforme à là présente invention. Les figures 8 (A) et (B) représentent respective- ment une vue en plan et une vue en coupe transversale mon- trant la structure des lignes de transmission de signaux dansun circuit intégré à semiconducteurs selon la présente invention. Les figures 9 (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la struc- ture des lignes de transmission de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs conforme à la présente invention. Les figures 10 (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la structure des lignes de transmission de signaux dans un cir- cuit intégré à semiconducteurs selon la présente invention. Les figures il (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la structure des lignes de transmission de signaux dans un cir- cuit intégré à semiconducteurs selon la présente invention. La figure 11 (C) est une vue en coupe transversale montrant la structure des lignes de transmission de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs selon la forme de réalisation de la présente invention. Les figures 12 (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la structure des lignes de transmission de signaux dans un cir- cuit intégré à semiconducteurs selon la présente invention. Les figures 13 (A) et (B) sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe transversale montrant la structure des lignes de transmission de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs conforme à la présente invention. Dans un circuit intégré à semiconducteurs des formes de réalisation suivantes, on a représenté.uniquement des lignes de transmission de signaux associées à la présente invention, tandis que d'autres circuits ou dispositifs pré- sents dans l'entourage de ces lignes de transmission de signaux ont été supprimés. La figure 2- montre l'agencement des lignes de trans- mission de signaux dans un circuit intégré à semiconducteurs. selon une forme de réalisation de la présente invention. Dans la forme de réalisation de la figure 2, la troisième ligne de transmission de signaux A2, qui est parallèle a la première ligne de transmission de signaux A1, s'étend entre la première ligne de transmission de signaux Al et la seconde ligne de transmission de signaux B.. Des signaux possédant des phases opposées sont transmis respec- tivement dans la première ligne de transmission de signaux A1 et dans la troisième ligne de transmission de signaux A2. Lorsque la ligne de transmission de signaux A1 est disposée à proximité de la ligne de transmission de signaux A2 et lorsque la distance entre la ligne de transmission de signaux A1 et la seconde ligne de transmission de signaux Bo est égale à la distance existant entre la ligne de transmission de signaux A2 et la seconde ligne de transmission de signaux B0 t B = v2BO) des variations de tension ou de courant dans la ligne de transmission de signaux B0 provoquées par un couplage inductif et par un couplage capacitif entre les deux lignes de transmission de signaux A1 et A2 s'annulent réciproquement étant donné que les phases des signaux el et _e des deux lignes de transmission de signaux A1 et A2 sont opposées. Il en résulte que la ligne de transmission de signaux B0 peut être tenue à l'écart de l'influence de la première ligne de transmission de signaux A1. La figure 3 montre d'autres formes de réalisation. Sur les dessins, la troisième ligne de transmission de - signaux A2 transmet un signal -e1 dont la phase est opposée à celle du signal e1 circulant dans la première ligne de transmission de signaux A1. Les lignes de transmission de signaux A1 et A2 s'intersectent réciproquement sous la forme de lignes torsadées et des courants de signal e1 et -e1 dont les phases sont réciproquement opposées, sont introduits dans ces lignes de transmission de signaux A1 et A2. Dans ce cas en réalisant un torsadage des lignes de transmission de signaux, il est possible d'intégrer les deux lignes de transmission de signaux A1 et A2 plus fortement que dans le cas de la forme de réalisation représentée sur la figure 2, et le parasitage électrique dans la ligne de transmission de signaux B peut être maintenu à un niveau beaucoup plus faible. Contrairement à ce qui a été indiqué ci-dessus, on a également représenté sur la figure 3 une forme de réalisa- tion utilisée pour le circuit et montrant qu'un courant intense de signal circule dans la seconde ligne de transmis- sion de signaux B0 et que cette ligne B0 réalise un parasi- tage électrique de la première ligne de transmission de signaux A1. En effet par suite de la disposition de la ligne de transmission de signaux A1 et A2 transmettant les signaux e et -el possédant des phases opposées, à proximité immédiate l'un de l'autre, les influences électriques provo- quées par un courant de signal intense dans la ligne de transmission de signaux B sont identiques sur les deux lignes de transmission de signaux A1 et A2. Lorsque les si- gnaux de sortie des deux lignes de transmission de signaux A1 et A2 sont appliqués à des bornes d'entrée à deux extré- mités d'un amplificateur différentiel, le signal de diffé- rence des composantes de bruit des bornes de sortie de cet amplificateur différentiel devient nul. Par conséquent le bruit peut être éliminé. Cette structure représentée dans cette forme de réalisation est très efficace en particulier lorsqu'un amplificateur différentiel est disposé sur le côté entrée et que des signaux de sortie différentiels sont extraits sous une forme double. La figure 4 montre la forme de réalisation dans la- quelle un amplificateur différentiel 3 est disposé sur le côté réception afin d'empêcher un parasitage électrique ou une diaphonie de la part de la ligne de transmission de signaux B sur un couple de lignes de transmission de signaux A1 et A2, dans le cas o la troisième ligne de transmission de signaux B véhicule un courant de signal e2 possédant une amplitude électrique relativement faible et o le couple des lignes de transmission A1 et A2 véhiculent un couple de courant de signal e1 et -el. Sur la figure, la référence 4 désigne un circuit d'entrée branché dans la ligne de transmission de signaux B. La référence 5 désigne un circuit de sortie monté dans la ligne de transmission de signaux B. La référence 2 représente un amplificateur différentiel disposé sur le côté entrée du couple des lignes de trans- mission de signaux A1 et A2. Le fait de prévoir un amplificateur différentiel 3 sur le côté de réception (le côté de sortie d'un couple de lignes de transmission A1 et A2) permet d'éliminer des bruits communs au niveau de la borne de sortie de l'amplifi- cateur différentiel 3, au moyen d'un fonctionnement de l'am- plificateur différentiel 3 avec réjection en mode commun, et l'influence électrique exercée par la ligne de transmis- sion de signaux B sur les lignes de transmission de signaux A1 et A2 peut être maintenue à un niveau beaucoup plus faible. Cette structure représentée sur la figure 4 agit également efficacement dans le cas o l'on veut empêcher des parasitages électriques de la part de lignes de transmission de signaux A1 et A2 dans la ligne de transmission de signaux B. La figure 5 montre la forme de réalisation dans la- quelle un croisement de la première ligne de transmission de signaux lui conférant la forme d'une ligne torsadée fournit un effet plus important que dans la forme de réalisa- tion représentée sur la figure 4. Sur la figure 5 des chiffres de référence identiques désignent des éléments identiques à ceux de la figure 4. Ci-après on va expliciter la structure des lignes de transmission de signaux A1, A2 et.de la ligne de trans- mission de signal B, mentionnées précédemment, sur le subs- trat semiconducteur (microplaquette) de la présente invention. 1. Les formes de réalisation dans lesquelles on utilise un couple dé cables parallèles A1 et A2, qui véhicu- lent des courants de signal possédant des phases opposées en vue de transmettre le premier signal e1: Comme cela est représenté sur les figures 6 (A) et 6 (B), la ligne de transmission de signaux B destinée à transmettre le second signal e2 et un couple de lignes de transmission de signaux A1 et A2, qui sont constituées res- pectivement de films d'aluminium, sont disposés à plat sur le substrat 1 moyennant l'interposition d'un film isolant (film de SiO2) 6. La forme de réalisation des figures 7 (A) et 7 (B) montre qu'un couple de lignes de transmission de signaux A1 et A2 en aluminium sont disposAes. suivant des couches doubles, à savoir une couche supérieure et une couche infé- rieure, moyennant l'interposition du film isolant intermé- diaire 7 (par exemple une couche de résine de polyimide). La seconde ligne de transmission de signaux B est réalisée par une pellicule d'aluminium sur la même face plane que le film d'aluminium (A2) de la couche inférieure. Sur les figures 8 (A) et 8 (B), dans le couple de lignes de transmission de signaux A1 et A2 pour les premiers signaux, la ligne de transmission de signaux A1 est consti- tuée par une pellicule d'aluminium et l'autre ligne de transmission de signaux A2 est constituée par une couche diffusée semiconductrice 8, dont le type de conduction de l'impureté est différent de celui du substrat et qui est disposée à la surface du substrat semiconducteur 1 au-dessous de la pellicule isolante 6. La ligne de transmission B pour le second signal e2 est constituée par une pellicule d'alu- minium sur la même face plane que la ligne de transmission de signaux A1. Sur les figures 9 (A) et 9 (B), un couple de lignes de transmission de signaux Ai et A2 constituées par des câbles d'aluminium servant à la transmission des premiers signaux el sont disposées à plat sur la pellicule isolante 6 et une ligne de transmission de signaux B pour le second signal e2 est constituée par la couche diffusée semiconduc- trice 9 dont le type de conduction de l'impureté est diffé- rent de celui du substrat et qui est disposée à la surface du substrat semiconducteur 1, juste au-dessous des-lignes de transmission de signaux A1 et A2. Sur les figures 10 (A) et 10 (B), les lignes de transmission de signaux A1 et A2 formées par des pellicules en aluminium et servant à la transmission des premiers si- gnaux el sont réalisées sous la forme de couches doubles, comprenant une couche supérieure et une couche inférieure, entre lesquelles est intercalée une pellicule isolante, et une ligne de transmission de signaux B servant à la trans- mission des seconds signaux e2 est constituée par la couche diffusée semiconductrice 10, dont le type de conduction de l'impureté est différent de celui du substrat et qui est disposée à la surface du substrat semiconducteur 1 juste au-dessous des lignes de transmission de signaux A1 et A2. 2. La forme de réalisation utilisant des lignes Ai et A2 à torsadage symétrique, qui véhiculent les courants de signal possédant des phases opposées pour le premier signal el: Les figures il (A), ll (B) et 11 (C) montrent que dans les lignes de transmission de signaux A1 et A2 trans- mettant les premiers signaux el, la ligne de transmission de signaux Ai est constituée par une pellicule d'aluminium dis- posée sur le substrat moyennant l'interposition d'une pelli- cule isolante 6, et la ligne de transmission de signaux A2 est constituée par la couche diffusée semiconductrice 8, dont le type de conduction de l'impureté est différent de celui du substrat et qui est formée sur la surface du subs- trat semiconducteur au-dessous de la pellicule isolante 6, et les lignes de transmission de signaux Ai et A2 s'inter- sectent avec une symétrie de torsadage dans un plan, comme représenté sur la figure 11 (A). La seconde ligne de trans- mission de signaux B est constituée par une pellicule d'aluminium située dans le même plan que la ligne de trans- mission de signaux A1. La figure 11 (C) montre une forme de réalisation modifiée de la figure 11 (B). Sur la figure, les lignes de transmission de signaux A1 et A2 pour la transmission des premiers signaux e sont formées par des pellicules d'alumi- nium disposées en deux couches, à savoir une couche supérieu- re et une couche inférieure qui sont isolées l'une de l'au- tre par une pellicule isolante intermédiaire 7, et les deux lignes de transmission de signaux sont câblées sous forme torsadée dans un plan, comme représenté sur la figure 11 (A). Les figures 12 (A) et 12 (B) montrent la structure suivante. En effet un couple de lignes de transmission de signaux A1 et A2 servant à véhiculer les premiers signaux est constitué par des pellicules d'aluminium et est câblé sous une forme torsadée à la surface de la pellicule isolan- te 6. Au niveau de l'intersection des lignes de transmis- sion de signaux A1 et A2, une partie de la ligne de trans- mission de signaux A2 est coupée. Les deux extrémités de cette découpe dans la ligne de transmission de signaux A2 sont raccordées par une couche supérieure d'aluminium 12, qui relie un couple de trous traversants 11 ménagés dans la pellicule isolante intermédiaire 7. Ainsi les lignes de transmission de signaux A1 et A2 s'intersectent en étant isolées électriquement. Les figures 13 (A) et 13 (B) montrent la structure suivante. En effet un couple de lignes de transmission de signaux A1 et A2 destinéesàvéhiculer les premiers signaux sont réaliséespar des pellicules d'aluminium et sont cablées sous une forme torsadée sur la surface. Au niveau du point d'intersection des lignes de transmission de signaux A1 et A2, une partie d'une ligne de transmission de signaux (par exemple la ligne A2) est coupée. Le long de cette partie interrompue de la ligne de transmission de signaux A2, la couche à diffusion d'impuretés 13, dont le type de conducti- vité est différent de celui du substrat, est formée à la surface du substrat semiconducteur 1. Des parties des pelli- cules d'aluminium de la ligne de transmission de signaux A2 sont placées en contact avec la couche de diffusion 13 par l'intermédiaire de trous traversants 14 qui sont ménagés dans la pellicule isolante 6. Ainsi les lignes de transmis- sion de signaux A1 et A2 s'intersectent en étant réciproque- ment isolées électriquement. Conformément à la présente invention décrite à tra- vers les formes de réalisation mentionnées précédemment, le bruit, qui est produit par un parasitage électrique entre les lignes de transmission de signaux dans le circuit inté- gré à semiconducteurs,peut être supprimé grâce à l'utilisa- tion de deux lignes de transmission de signaux ayant des phases opposées ou bien de lignes de transmission de signaux possédant une configuration à torsadage symétrique, ou bien en installant un amplificateur différentiel. Il en résulte que l'on peut obtenir une certaine liberté d'agencement et une conception aisée du circuit et que la densité d'intégration est accrue. La présente invention s'applique à des circuits numériques, à des circuits analogiques et à des circuits intégrés à semiconducteurs combinant les circuits mentionnés précédemment. REVENDICATIONS 1. Circuit intégré à semiconducteurs, du type compor- tant une première ligne de transmission de signaux (A1) disposée sur un substrat (1) du circuit intégré à semicon- ducteurs et transmettant un premier signal, une seconde ligne de transmission de signaux (B., B) disposée sur le substrat (1) et transmettant un second signal, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième ligne de transmission de signaux (A2) disposée sur le substrat (1) et transmettant un troisième signal dont la phase est opposée à celle du premier signal de manière à annihiler la diaphonie entre la première ligne de transmission de signaux (A1) et la seconde ligne de transmission de signaux (B., B) au moyen de la diaphonie existant entre la seconde ligne de transmission de signaux (B., B) et la troisième ligne de transmission de signaux (A2). 2. Circuit intégré à semiconducteurs selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la distance entre la pre- mière ligne de transmission de signaux (A1) et la seconde ligne de transmission de signaux (B., B) est essentiellement égale à la distance effective entre la seconde ligne de transmission de signaux (B., B) et la troisième ligne de transmission de signaux (A3). 3. Circuit intégré à semiconducteurs selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la première ligne de transmission de signaux (A1) et la troisième ligne de transmission de signaux (A2) sont formées avec une configu- ration à torsadage symétrique. 4. Circuit intégré à semiconducteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un amplificateur différentiel (3) dont les bornes d'entrée différentielle reçoivent le premier signal et le troisième signal. 5. Circuit intégré à semiconducteurs selon la reven- dication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre d'au- tres amplificateurs différentiels dont les bornes de sortie délivrent le premier signal et le troisième signal à la pre- mière ligne de transmission de signaux (A1> et à la troi- sième ligne de transmission de signaux (A2). 6. Circuit intégré à semiconducteurs selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que l'amplificateur différen- riel (3) possède un fonctionnement avec réfection en mode commun par rapport aux bornes d'entrée différentielle.