JP3074003B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP3074003B2 JP02220337A JP22033790A JP3074003B2 JP 3074003 B2 JP3074003 B2 JP 3074003B2 JP 02220337 A JP02220337 A JP 02220337A JP 22033790 A JP22033790 A JP 22033790A JP 3074003 B2 JP3074003 B2 JP 3074003B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、バッフ
ァ回路及び相補型MISFETを有する内部回路を備えた半導
体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
ASIC(特定用途向けIC:Application Specific Integr
ated Circuit)の開発が行われている。ASICは一般的に
半導体基板の回路搭載面の中央領域に論理回路、記憶回
路等の内部回路を配置する。前記半導体基板の回路搭載
面の周辺領域には外部装置とのインターフェイス回路と
して使用されるバッファ回路が配置される。このバッフ
ァ回路のさらに周辺領域には外部端子(ボンディングパ
ッド)が配置される。
前記ASICの内部回路は、繰返しの最小の機能ブロック
単位となる基本セルが行列状に複数配置され、この基本
セル又はその組合せで構成される回路が配置される。AS
ICの一般的な基本セルは高集積化及び低消費電力化を目
的として1つ又は複数個の相補型MOSFET(CMOS)で構成
される。基本セルの各々の相補型MOSFET間、基本セルで
構成された回路間の夫々の結線はアルミニウム配線を主
体に行われる。この結線自体はコンピュータを使用する
自動配置配線システム(Design Automation)で自動的
にレイアウトされる。
前記バッファ回路は、複数個のMOSFETを有するバッフ
ァ回路セルで構成され、基本セルと同様に、バッファ回
路セルの各々のMOSFETを結線し構成される。
前記ASICは内部回路、バッファ回路のうち入力バッフ
ァ回路の夫々を相補型MOSFETを主体に構成する。一方、
バッファ回路のうち出力バッファ回路はプッシュプル回
路で構成される。プッシュプル回路は基準電源、動作電
源の夫々の間に2個のnチャネルMOSFETを直列に接続し
配置される。基準電源は、例えばASICを組込むシステム
が単一5[V]電源を使用する場合、回路の接地電位と
なる0[V]に設定される。動作電源は回路の動作電位
0[V]に設定される。
前記プッシュプル回路は、相補型MOSFETと異なり、寄
生サイリスタを構成しないので、ラッチアップ耐圧が高
い特徴がある。また、プッシュプル回路は、前述のラッ
チアップ耐圧が高いので、各々のMOSFET間の離隔寸法を
縮小でき、この離隔寸法の縮小に相当する分、占有面積
を縮小できる。つまり、プッシュプル回路は、出力バッ
ファ回路の占有面積を縮小し、ASICの集積度を向上でき
る特徴がある。また、プッシュプル回路は、nチャネル
MOSFETのしきい値電圧に相当する分の電圧降下があるの
で、負荷に充電する際に電荷量が小さくなり、この負荷
に充電された電荷を放電した際のノイズ(電位の揺れ)
が小さくなる特徴がある。
一方、前記ASICは、高集積化及び多端子化の進展に伴
い、CPUの搭載、外部装置のCPUを補助する等、様々な用
途で使用される。このような用途で使用されるASICは、
回路間で相互に情報を伝達する信号配線を多数本有する
バス配線が配置される。この結果、ASICにおいては、バ
ス配線を通して例えば32[bit],64[bit],…等多数
の情報が出力バッファ回路から同時に出力される。ま
た、多数の情報が外部装置から入力バッファ回路を通し
て同時にASICに入力される。
前記ASICを例えばPGA構造のパッケージに実装しシス
テムに組込む場合、多数の出力バッファ回路が同時に動
作すると、各々の出力バッファ回路に供給される電源に
ノイズが発生する。このノイズは、出力バッファ回路に
電源を供給する電源配線(アルミニウム配線)、この電
源配線からシステムの電源までの間の夫々に存在するイ
ンダクタンス成分や抵抗成分に基づき、瞬時に出力バッ
ファ回路に供給される電源が揺れる現象である。つま
り、ノイズは、システムの電源に揺れがない状態におい
て、このシステムからASICに供給された電源に揺れを生
じる現象である。前記電源配線からシステムの電源まで
の間のインダクタンス成分や抵抗成分としては、ワイ
ヤ、メタライズ配線、外部ピン等のインダクタンス成分
や抵抗成分である。また、前記ノイズは、ASICをPGA構
造のパッケージに実装した際に発生する特有のものでは
なく、他の構造のパッケージに実装した際にも発生す
る。前述の電源に発生したノイズは、例えば内部回路の
フリップフロップ回路に供給される電源が出力バッファ
回路に供給される電源と共通の場合、前記フリップフロ
ップ回路の記憶データが破壊される等、内部回路に誤動
作を生じる。
このノイズ対策としては、ASICの内部回路に供給され
る電源(基準電源及び動作電源)、バッファ回路に供給
される電源の夫々を相互に分離し独立化することが有効
である。この相互に分離された電源はASICの外部つまり
ASICを組込むシステムにおいては共通化された同一電源
である。なお、特開昭63−179544号公報にバッファトラ
ンジスタの基板電位とそれ以外のトランジスタの基板電
位とを分離する拡散層領域を設けたゲートアレイ方式の
半導体集積回路装置が開示されているが、本発明とは構
成が異なるものであり、また、この公報の記載から本発
明の構成を予測し得るものでもない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者は、ASICの開発に先立ち、下記の問題点を見
出した。
微細加工技術の進展に伴い、製造プロセスでのMOSFET
のゲート長の最小加工寸法がサブミクロン具体的には0.
3〜0.8[μm]に達すると、ASICは3.3[V]動作電源
が採用される。この降圧動作電源の採用はMOSFETの耐圧
を確保する目的で行われる。
前記ASICの出力バッファ回路であるプッシュプル回路
は、負荷に充電する際にしきい値電圧に相当する電圧降
下を生じ、降圧動作電源を採用した場合、出力信号のハ
イレベル側は3[V]以下になる。つまり、ASICは、出
力バッファ回路にプッシュプル回路を採用し、かつ降圧
動作電源を採用した場合、汎用性が高いTTL(Transisto
r coupled Transistor Logic)レベルでのインターフェ
イスが行えない。TTLレベルでのインターフェイスはハ
イレベル側が約3.3[V]、ロウレベル側が約0[V]
である。
このため、TTLレベルでのインターフェイスのASICの
出力バッファ回路に相補型MOSFETで形成されるインバー
タ回路を採用しないと実現できない。相補型MOSFETのp
チャネルMOSFETは、負荷に充電する際のしきい値電圧に
相当する電圧降下が生じないので、降圧動作電源の電源
レベルに出力信号のハイレベルが等しくなる。
しかしながら、ASICの出力バッファ回路を相補型MOSF
ETで構成した場合、出力バッファ回路の動作で電源に発
生するノイズが出力バッファ回路の領域の半導体基板に
伝播される。具体的には、p型半導体基板を採用する場
合、p型半導体基板の主面に構成されたnチャネルMOSF
ETの動作でそのソース領域に供給される基準電源にノイ
ズが発生し、この基準電源はp型半導体基板にも供給さ
れるので、p型半導体基板にもノイズが発生する。ま
た、p型半導体基板及びp型ウエル領域を採用する場
合、同様にp型ウエル領域にノイズが発生し、p型ウエ
ル領域、p型半導体基板の夫々は同一導電型で電気的に
接続されるので、p型ウエル領域に発生したノイズはp
型半導体基板に伝播される。また、n型半導体基板を採
用する場合も同様である。この出力バッファ回路の領域
のノイズが発生した半導体基板は、出力バッファ回路の
近傍に配置された内部回路の相補型MOSFETの領域のp型
半導体基板又はp型ウエル領域との間に電位差を生じ
る。この電位差は、内部回路の相補型MOSFET及びその領
域のp型半導体基板又はp型ウエル領域、出力バッファ
回路及びその領域のp型半導体基板又はp型ウエル領域
の夫々に供給される基準電源が相互に分離され独立化さ
れているので発生する。このため、前記電位差で流れる
電流がトリガ電流となり、出力バッファ回路の相補型MO
SFET、若しくはこの近傍の内部回路の相補型MOSFET等で
構成される寄生サイリスタが動作し、ラッチアップの発
生でASICが破壊される。
本発明の目的は、下記のとおりである。
(1)相補型MISFETを有する内部回路、バッファ回路の
夫々に供給される電源が相互に独立な半導体集積回路装
置において、ラッチアップ耐圧を向上することが可能な
技術を提供することにある。
(2)前記目的(1)を達成すると共に、前記バッファ
回路の動作電圧の範囲を拡張することが可能な技術を提
供することにある。
(3)前記目的(2)を達成すると共に、前記出力バッ
ファ回路の占有面積を縮小し、半導体集積回路装置の集
積度を向上することが可能な技術を提供することにあ
る。
(4)前記目的(1)乃至(3)のいずれか1つを達成
すると共に、前記内部回路の占有面積を縮小し、半導体
集積回路装置の集積度を向上することが可能な技術を提
供することにある。
(5)前記目的(1)乃至(4)のいずれか1つを達成
すると共に、前記出力バッファ回路に供給される電源の
レベルを自由に設定することが可能な技術を提供するこ
とにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)第1導電型の半導体基板の主面の第1領域に配置
される、第2導電型チャネルのMISFETを有するバッファ
回路に第1電源が供給され、前記半導体基板の主面の第
1領域と異なる第2領域に配置される、相補型MISFETを
有する内部回路に、前記第1電源に対して独立の第2電
源が供給される半導体集積回路装置において、前記バッ
ファ回路のMISFETを、前記半導体基板の主面部に形成し
た第1導電型ウエル領域の主面に構成し、この第1導電
型ウエル領域、前記半導体基板の夫々の間に、両者間を
電気的に分離する分離領域を構成する。
(2)前記手段(1)の分離領域は前記第1導電型ウエ
ル領域の周囲を覆う第2導電型半導体領域で構成され、
この第2導電型半導体領域は前記内部回路に供給される
第2電源の前記第1導電型ウエル領域、前記半導体基板
の夫々に対して逆バイアスとなる電源が印加される。
(3)前記手段(1)又は(2)のバッファ回路は、前
記第2導電型チャネルのMISFET及び第1導電型チャネル
のMISFETを有する相補型MISFETで構成される。
(4)前記手段(3)のバッファ回路の相補型MISFETの
第2導電型チャネルのMISFETは前記第1導電型ウエル領
域の主面に構成され、第1導電型チャネルのMISFETは第
2導電型ウエル領域の主面に構成され、前記分離領域は
前記第1導電型ウエル領域、前記半導体基板の夫々の間
にのみ構成される。
(5)前記手段(1)乃至(4)のいずれかのバッファ
回路の第2導電型チャネルのMISFETが形成された第1導
電型ウエル領域、前記半導体基板の夫々の間にのみ前記
分離領域が構成され、前記内部回路の相補型MISFETの第
2導電型チャネルのMISFET、前記半導体基板の夫々の間
には前記分離領域が構成されない。
(6)前記手段(1)乃至(5)のいずれかのバッファ
回路は半導体基板の主面の第1領域に複数個配置され、
この複数個配置されたバッファ回路のうち隣接するバッ
ファ回路の夫々の分離領域は一体に構成される。
(7)前記手段(1)乃至(5)のいずれかのバッファ
回路は半導体基板の主面の第1領域に複数個配置され、
この複数個配置されたバッファ回路の夫々の第1導電型
ウエル領域、或は第1導電型ウエル領域及び第2導電型
ウエル領域は互いに分離され、又はこの複数個配置され
たバッファ回路のうち所定数毎のバッファ回路の第1導
電型ウエル領域、或は第1導電型ウエル領域及び第2導
電型ウエル領域は一体に構成されると共に一体に構成さ
れた第1導電型ウエル領域、或は第1導電型ウエル領域
及び第2導電型ウエル領域間は互いに分離され、この互
いに分離された第1導電型ウエル領域、或は第1導電型
ウエル領域及び第2導電型ウエル領域には前記第1電源
が独立に供給される。
〔作用〕
上述した手段(1)によれば、前記バッファ回路の動
作で第1電源にノイズ(電位の揺れ)が発生した場合、
第1電源、第2電源の夫々の電位差に基づき、前記第1
導電型ウエル領域、前記半導体基板の夫々に流れるトリ
ガ電流を前記分離領域で遮蔽できるので、前記半導体基
板、内部回路の相補型MISFET等で構成される寄生サイリ
スタの起動を抑え、半導体集積回路装置のラッチアップ
耐圧を向上できる。
上述した手段(2)によれば、前記分離領域の第2導
電型半導体領域は、前記バッファ回路の動作でノイズが
多発する第1電源に比べて、ノイズの発生が少なく安定
性の高い第2電源を供給するので、前記トリガ電流の遮
蔽能力を高め、半導体集積回路装置のラッチアップ耐圧
をより向上できる。
上述した手段(3)によれば、前記バッファ回路の相
補型MISFETの出力信号レベルのハイレベル側に、しきい
値電圧に相当する電圧降下がないので、特にバッファ回
路を出力バッファ回路とした場合、動作電圧の範囲を拡
張できる。この結果、比例縮小則に基づき、出力バッフ
ァ回路に供給される第1電源のハイレベルが3.3[V]
に降圧された場合において、TTLレベルでのインターフ
ェイスが実現できる。
上述した手段(4)によれば、前記第2導電型ウエル
領域は基本的に半導体基板に対して電気的に分離され、
この結果、この領域の分離領域を省略できるので、この
省略した分離領域に相当する分、バッファ回路の占有面
積を縮小し、半導体集積回路装置の集積度を向上でき
る。
上述した手段(5)によれば、トリガ電流の発生源と
なるバッファ回路の第1導電型ウエル領域を前記半導体
基板から電気的に分離し、内部回路の領域でのラッチア
ップ耐圧を向上したので、この内部回路の領域での前記
分離領域を省略し、この省略した分離領域に相当する
分、内部回路の占有面積を縮小し、半導体集積回路装置
の集積度を向上できる。
上述した手段(6)によれば、前記複数個配置された
バッファ回路の夫々の分離領域間の離隔領域を廃止し、
この離隔領域に相当する分、半導体基板の主面の第1領
域(バッファ回路の配置領域)の占有面積を縮小できる
ので、半導体集積回路装置の集積度を向上できる。
上述した手段(7)によれば、前記複数個配置された
バッファ回路が同時に動作した場合、前記第1電源に発
生するノイズを第1導電型ウエル領域、或は第1導電型
ウエル領域及び第2導電型ウエル領域が分離された毎に
分散し、この分散された夫々のノイズは小さくできるの
で、前記トリガ電流を小さくし、半導体集積回路装置の
ラッチアップ耐圧により向上できる。また、前記複数個
配置されたバッファ回路の夫々、又は前記複数個配置さ
れたバッファ回路のうちの所定数毎のバッファ回路の夫
々は、前記分離領域及び半導体基板を介在して電気的に
分離され独立化されるので、前記バッファ回路の夫々に
供給される第1電源の夫々のレベルを複数種類に設定で
きる。つまり、半導体集積回路装置は複数種類の動作電
圧の範囲を具備できる。
以下、本発明の構成について、ASICに本発明を適用し
た実施例とともに説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、第一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
〔発明の実施例〕
(実施例I) 本発明の実施例IであるASIC及びそれを実装したパッ
ケージの概略構成を第2図(斜視図)で示す。
第2図に示すように、ASIC(半導体集積回路装置)31
はPGA構造を採用するパッケージ32に実装される。
前記パッケージ32は主にベース基板33、メタライズ配
線34、スルーホール配線35及び外部ピン37で構成され
る。なお、第2図においては図示しないが、パッケージ
32に実装されるASIC31は例えば封止用キャップ、樹脂等
の封止部材で封止される。
ベース基板33は、平面方形状のセラミック基板(又は
樹脂基板等)で構成され、実装面の中央部のキャビティ
内にASIC31を実装する。ベース基板33の実装面の周囲の
領域には中央から周囲に向って引き回された複数本のメ
タライズ配線34が配置される。メタライズ配線34は例え
ばCu配線、Al配線等で構成される。メタライズ配線34の
ASIC31側の一端はASIC31の外部端子(ボンディングパッ
ドBP)15に電気的に接続される。このメタライズ配線34
の一端側、ASIC31の外部端子15の夫々の接続はボンディ
ングワイヤ36で行われる。ボンディングワイヤ36は例え
ばAuワイヤを使用する。メタライズ配線34の他端側は外
部ピン37に電気的に接続される。外部ピン37はベース基
板33の実装面と対向する反対面に複数本配列される。外
部ピン37は例えば数十〜数百本配列される。この外部ピ
ン37、前記メタライズ配線34の他端側の夫々の接続はベ
ース基板33の図示しないスルーホールの内壁に形成され
たスルーホール配線35を介して行われる。
このASIC31を実装するパッケージ32は、PCB等の実装
基板に搭載された回路システムに実装され、この回路シ
ステムに組込まれる。
次に、前記PGA構造を採用するパッケージ32に実装さ
れるASIC31の構成について、第3図(チップレイアウト
図)を使用し、簡単に説明する。
第3図に示すように、ASIC31は、平面形状が方形状で
構成された、単結晶珪素からなるp-型半導体基板1を主
体として構成される。このASIC31の方形状の各辺に沿っ
た周辺領域には複数個の外部端子(BP)15が配置され
る。本実施例のASIC31は、この層数に限定されないが、
2層配線構造を採用する。2層配線構造の各層の配線は
例えばアルミニウム合金配線で構成される。アルミニウ
ム合金配線はCu、又はCu及びSiを添加したアルミニウム
配線である。Cuは主にエレクトロマイグレーション耐圧
を向上する目的で添加される。Siは主にアロイスパイク
耐圧を向上する目的で添加される。前記外部端子15は、
2層配線構造を採用する場合、最上層つまり製造プロセ
スにおいて第2層目の配線形成工程で構成される。
前記外部端子15毎にこの外部端子15の配列に沿った領
域において、ASIC31の周辺領域の前記外部端子15よりも
内側の領域には複数個のバッファ回路20が配列される。
このバッファ回路20で周囲を囲まれた領域内、つまりAS
IC31の中央領域には内部回路22が配置される。内部回路
22は繰返しの最小の機能ブロック単位となる基本セル21
が行列状に複数個敷き詰めて配列される。内部回路22
は、この1個の基本セル21又は複数個の基本セル21を組
合せ、論理回路システム、記憶回路システム、それらの
混在システム等を構成する領域である。この種のASIC31
は所謂敷き詰め方式と呼ばれる。前記バッファ回路20
は、ASIC31の内部回路22とASIC31の外部例えば前記回路
システムに組込まれた他の外部装置とのインターフェイ
ス回路として使用される。
前記バッファ回路20は、第4図(要部平面図)及び第
1図(要部断面図)に示すように、複数個の相補型MISF
ETを主体としたバッファ回路セルで構成される。バッフ
ァ回路セルは出力バッファ回路セル20B及び入力バッフ
ァ回路セル20Iで構成される。この個数に限定されない
が、出力バッファ回路セル20Bは5個のnチャネルMISFE
T Qn1及び5個のpチャネルMISFET Qp1で構成される合
計5個の相補型MISFETを主体に構成される。
この出力バッファ回路セル20Bを構成するnチャネルM
ISFET Qn1はp-型半導体基板1の主面の周辺領域に形成
されたp型ウエル領域4の主面に構成される。nチャネ
ルMISFET Qn1は素子分離絶縁膜(フィールド絶縁膜)5
で周囲を囲まれ規定された活性領域内において構成され
る。nチャネルMISFET Qn1は、主に、p型ウエル領域4
(チャネル形成領域)、ゲート絶縁膜6、ゲート電極
7、ソース領域及びドレイン領域である一対のn+型半導
体領域8で構成される。ゲート絶縁膜6は例えば熱酸化
法で形成した酸化珪素膜で構成される。ゲート電極7
は、例えば多結晶珪素膜、高融点金属膜或は高融点金属
珪化膜の単層、又は多結晶珪素膜上に高融点金属膜或は
高融点金属珪化膜を積層した複合膜で構成される。
また、前記出力バッファ回路セル20Bを構成する5個
のnチャネルMISFET Qn1の夫々はゲート長方向に順次配
列される。5個のうちの1個のnチャネルMISFET Qn1の
一方のn+型半導体領域(例えばドレイン領域)8は、隣
接する他の1個のnチャネルMISFET Qn1の他方のn+型半
導体領域8(例えばソース領域)に一体に構成される。
つまり、5個のnチャネルMISFET Qn1の夫々は後述する
配線12で並列に接続される。この5個のnチャネルMISF
ET Qn1は1個の共通化されたp型ウエル領域4の主面に
構成される。
また、出力バッファ回路セル20Bを構成する5個のう
ちの1個のnチャネルMISFET Qn1の一方のn+型半導体領
域8には抵抗素子Rとして使用されるn+型半導体領域8
が一体に構成され電気的に接続される。この抵抗素子R
は、外部端子15と入力バッファ回路セル20Iで構成され
る入力バッファ回路との間に挿入される静電気破壊防止
回路の保護抵抗素子として使用される。
前記出力バッファ回路セル20Bを構成するpチャネルM
ISFET Qp1はp-型半導体基板1の主面の周辺領域に形成
されたn型ウエル領域3の主面に構成される。pチャネ
ルMISFET Qp1は素子分離絶縁膜5で周囲を囲まれ規定さ
れた活性領域内において構成される。pチャネルMISFET
Qp1は、主に、n型ウエル領域3(チャネル形成領
域)、ゲート絶縁膜6、ゲート電極7、ソース領域及び
ドレイン領域である一対のp+型半導体領域9で構成され
る。
また、出力バッファ回路セル20Bを構成する5個のp
チャネルMISFET Qp1の夫々は、nチャネルMISFET Qn1と
同様に、隣接するp+型半導体領域9を一体に構成し、配
線12でゲート長方向に並列に接続される。この5個のp
チャネルMISFET Qp1は1個の共通化されたn型ウエル領
域3の主面に構成される。
前記バッファ回路20の入力バッファ回路セル20Iは複
数個の相補型MISFETで構成される。この複数個の相補型
MISFETは複数個のnチャネルMISFET Qn2及び複数個のp
チャネルMISFET Qp2で構成される。この入力バッファ回
路セル20Iの複数個の相補型MISFETは基本的に入力バッ
ファ回路を構成する。つまり、バッファ回路20の入力バ
ッファ回路セル20I、出力バッファ回路セル20Bの夫々
は、外部装置に直接々続されるインターフェイス回路と
して構成される。また、前記バッファ回路20の入力バッ
ファ回路セル20Iの複数個の相補型MISFETは、出力バッ
ファ回路セル20Bで出力バッファ回路を構成した場合
に、その前段論理回路としても使用される。この前段論
理回路として使用される複数個の相補型MISFET(Qn2及
びQp2)は、バッファ回路20の入力バッファ回路セル20I
として配置されているが、外部装置との直接々続を行わ
ないので、実質的には内部回路22の一部の回路として使
用される。この入力バッファ回路セル20Iの複数個の相
補型MISFETは、内部回路22に配列される基本セル21の相
補型MISFETと実質的に同様の構造で構成されるので、後
の基本セル21の説明の際に詳述する。
前記バッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bを構
成する複数個の相補型MISFET(Qn1及びQp1)の夫々は、
配線12で結線され、出力バッファ回路を構成する。配線
12は、2層配線構造のうちの下層配線であり、製造プロ
セスにおいて第1層目配線形成工程で形成される。配線
12は、相補型MISFET等の半導体素子上に形成された層間
絶縁膜10上に延在し、この層間絶縁膜10に形成された接
続孔11を通して各端子に相当するn+型半導体領域8、p+
型半導体領域9、ゲート電極7のいずれかに接続され
る。同様に、入力バッファ回路セル20Iを構成する複数
個の相補型MISFET(Qn2及びQp2)の夫々は、配線12で結
線され、入力バッファ回路又は出力バッファ回路の前段
論理回路のいずれかを構成する。
前記バッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bを構
成する相補型MISFETのnチャネルMISFET Qn1のソース領
域に相当するn+型半導体領域8には基準電源Vss1が印加
される。基準電源Vss1は例えば回路の接地電位0[V]
である。基準電源Vss1は、第1図、第3図及び第4図に
示すように、出力バッファ回路セル20Bを構成する相補
型MISFET上に延在する基準電源配線(Vss1)15から供給
される。基準電源配線15は、層間絶縁膜13上に延在し、
この層間絶縁膜13に形成された接続孔14を通して一旦配
線12に接続し、この配線12を介してn+型半導体領域8に
接続される。基準電源配線15は前述の外部端子15と同一
導電層つまり2層配線構造の最上層の配線層に構成され
る。
本実施例のASIC31では、第4図に示すように、バッフ
ァ回路20の出力バッファ回路セル20B上に基準電源配線1
5が延在する。この基準電源配線15はバッファ回路20の
配列方向に沿ってほぼ平行に延在する。基準電源配線15
は出力バッファ回路セル20Bで構成される出力バッファ
回路に基準電源Vss1を供給する。
前記出力バッファ回路セル20Bを構成する相補型MISFE
TのnチャネルMISFET Qn1のソース領域であるn+型半導
体領域8に印加される基準電源Vss1は、このnチャネル
MISFET Qn1を構成するp型ウエル領域4にも印加され
る。p型ウエル領域4への基準電源Vss1の印加は、基準
電源配線15から配線12、p+型半導体領域9の夫々を通し
て行われる。
同様に、前記バッファ回路20の出力バッファ回路セル
20Bを構成する相補型MISFETのpチャネルMISFET Qp1の
ソース領域に相当するp+型半導体領域9には動作電源Vc
c1が印加される。動作電源Vcc1は例えば回路の降圧動作
電位3.3[V](又は5[V])である。動作電源Vcc1
は、第1図、第3図及び第4図に示すように、出力バッ
ファ回路セル20Bを構成する相補型MISFET上に延在する
動作電源配線(Vcc1)15から供給される。動作電源配線
15は、基準電源配線15と同様に、配線12を介してp+型半
導体領域9に接続される。
前記動作電源配線15は、基準電源配線15と同様に、第
4図に示すように、バッファ回路20の出力バッファ回路
セル20B上に延在する。この動作電源配線15はバッファ
回路20の配列方向に沿ってほぼ平行に延在する。動作電
源配線15は出力バッファ回路セル20Bで構成される出力
バッファ回路に動作電源Vcc1を供給する。
前記出力バッファ回路セル20Bを構成する相補型MISFE
TのpチャネルMISFET Qp1のソース領域であるp+型半導
体領域9に印加される動作電源Vcc1は、このpチャネル
MISFET Qp1を構成するn型ウエル領域3にも印加され
る。n型ウエル領域3への動作電源Vcc1の印加は、動作
電源配線15から配線12、n+型半導体領域8の夫々を通し
て行われる。
前記バッファ回路20の入力バッファ回路セル20Iを構
成する相補型MISFETのnチャネルMISFET Qn2のソース領
域(n+型半導体領域8)には基準電源Vss2が印加され
る。基準電源Vss2は、例えば前述の基準電源Vss1と同一
の接地電位0[V]であるが、ASIC31内において前述の
基準電源Vss1と分離され独立化される。つまり、基準電
源Vss1、基準電源Vss2の夫々は、前述のPCB等の実装基
板に搭載される回路システムにおいて1つの基準電源を
分離し独立化してASIC31内に供給されたものである。こ
の独立化された一方の基準電源Vss1は主にバッファ回路
20の出力バッファ回路セル20Bに供給され、他方の基準
電源Vss2は主にバッファ回路20の入力バッファ回路セル
20I及び後述する内部回路22に供給される。つまり、バ
ッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bで構成される
出力バッファ回路の動作で基準電源Vss1に発生するノイ
ズは、入力バッファ回路セル20で構成される入力バッフ
ァ回路或は出力バッファ回路の前段論理回路、又は内部
回路22に供給される基準電源Vss2に実質的に伝播されな
い。基準電源Vss2は、第1図、第3図及び第4図に示す
ように、バッファ回路20の入力バッファ回路セル20Iを
構成する相補型MISFET上に延在する基準電源配線(Vss
2)15から供給される。基準電源配線15は、一旦配線12
に接続され、この配線12を介してn+型半導体領域8に接
続される。第4図に示すように、本実施例のASIC31は、
入力バッファ回路セル20I上に延在する基準電源配線15
が2本構成される。2本の基準電源配線15はバッファ回
路20の配列方向に沿ってほぼ平行に延在する。また、入
力バッファ回路セル20Iを構成する相補型MISFETのnチ
ャネルMISFET Qn2のソース領域(n+型半導体領域8)に
印加される基準電源Vss2は、このnチャネルMISFET Qn2
を構成するp型ウエル領域4にも印加される。
同様に、前記バッファ回路20の入力バッファ回路セル
20IのpチャネルMISFET Qp2のソース領域(p+型半導体
領域9)には動作電源Vcc2が印加される。動作電源Vcc2
は、例えば前述の動作電源Vcc1と同一の降圧動作電位3.
3[V]であるが、ASIC31内において前述の動作電源Vcc
1と分離され独立化される。つまり、この独立化された
一方の動作電源Vcc1は主にバッファ回路20の出力バッフ
ァ回路セル20Bに供給され、他方の動作電源Vcc2は主に
バッファ回路20の入力バッファ回路セル20I及び内部回
路22に供給される。動作電源Vcc2は、第1図、第3図及
び第4図に示すように、入力バッファ回路セル20Iを構
成する相補型MISFET上に延在する動作電源配線(Vcc2)
15から供給される。動作電源配線15は、一旦配線12に接
続され、この配線12を介してp+型半導体領域9に接続さ
れる。第4図に示すように、本実施例のASIC31は、入力
バッファ回路セル20I上に延在する動作電源配線15が2
本構成される。2本の基準電源配線15はバッファ回路20
の配列方向に沿ってほぼ平行に延在する。また、入力バ
ッファ回路セル20Iを構成する相補型MISFETのpチャネ
ルMISFET Qp2のソース領域(p+型半導体領域9)に印加
される動作電源Vcc2はこのpチャネルMISFET Qp2を構成
するn型ウエル領域3にも印加される。
第3図に示すように、前記バッファ回路20の出力バッ
ファ回路セル20B上を延在する基準電源配線(Vss1)1
5、動作電源配線(Vcc1)15の夫々は基本的には延在方
向に沿って複数本に分割される。本実施例のASIC31にお
いて、基準電源配線15及び動作電源配線15は、第3図中
上辺及び右辺に沿って延在するもの、左辺及び下辺に沿
って延在するものに合計2分割される。出力バッファ回
路セル20Bで構成される出力バッファ回路はその動作で
発生するノイズが大きいので、基準電源配線15及び動作
電源配線15の分割によりノイズを分散できる。
また、バッファ回路20の入力バッファ回路セル20I上
を延在する基準電源配線(Vss2)15、動作電源配線(Vc
c2)15の夫々、出力バッファ回路に比べて入力バッファ
回路セル20Iで構成される入力バッファ回路或は前段論
理回路又は内部回路22で発生するノイズが小さいので、
基本的に延在方向に沿って分割しない。つまり、この基
準電源配線15、動作電源配線15の夫々は、ASIC31の各辺
に沿って延在し、平面形状がリング形状で構成される。
このように構成されるバッファ回路20は、バッファ回
路セルを使用し、例えば、第5図(等価回路図)に示す
出力バッファ回路及びその前段論理回路を構成できる。
つまり、前述のように、出力バッファ回路は、バッファ
回路20の出力バッファ回路セル20Bの相補型MISFETで構
成される。また、出力バッファ回路の前段論理回路は、
バッファ回路20の入力バッファ回路セル20Iで構成され
る。第5図中、Dinは出力信号の入力端子、▲▼は
イネーブル信号端子の夫々である。
前記バッファ回路20の領域、つまりASIC31の周辺領域
においては、第1図及び第4図に示すように、出力バッ
ファ回路セル20Bの相補型MISFETのnチャネルMISFET Qn
1が配置されたp型ウエル領域4、p-型半導体基板1の
夫々の間に分離領域2が構成される。分離領域2は、n
型半導体領域(又はn型ウエル領域)で構成され、前記
p型ウエル領域4の側面及び底面の実質的に全領域に沿
ってこのp型ウエル領域4を被覆し構成される。換言す
れば、p型ウエル領域4はその接合深さに比べて深い接
合深さを有する分離領域(n型半導体領域)2の主面部
に構成される。この分離領域2はp型ウエル領域4、p-
型半導体基板1の夫々に対して逆導電型のn型半導体領
域で構成されるので、p型ウエル領域4、p-型半導体基
板1の夫々はpn接合で分離される。
前記分離領域2であるn型半導体領域は、p型ウエル
領域4、p-型半導体領域1の夫々に対して逆バイアスと
なる電位が供給される。本実施例のASIC31は、基準電源
Vss及び動作電源Vccの2系統の電源が使用されるので、
分離領域2には動作電源Vccが供給される。分離領域2
に供給される動作電源Vccは、バッファ回路20の出力バ
ッファ回路セル20Bに供給される動作電源Vcc1を供給し
てもよいが、それに比べてノイズの発生が少なく電位の
安定性が高い、入力バッファ回路セル20I又は内部回路2
2に供給される動作電源Vcc2を供給する。分離領域2へ
の動作電源Vcc2の供給は、第1図、第3図及び第4図に
示すように、外部端子15から直接引き出された、又は前
記入力バッファ回路セル20I上を延在する動作電源配線
(Vcc2)15から引き出された動作電源配線(Vcc2)15で
行われる。この動作電源配線15は配線12、n+型半導体領
域8の夫々を通して分離領域2に動作電源Vcc2を供給す
る。
前記分離領域2は、バッファ回路20の配列方向に沿っ
て隣接する他の分離領域2と一体に構成され電気的に接
続される。第3図に2点鎖線で囲い符号2で示すよう
に、ASIC31の方形状の一辺に沿って配列される複数個の
バッファ回路20の夫々の分離領域2は、相互に一体に構
成され、共通化される。ASIC31の各辺毎に共通化された
分離領域2の夫々は相互に分離され離隔される。前記分
離領域2の一体化は複数個のバッファ回路20の出力バッ
ファ回路セル20B内のp型ウエル領域4の夫々の一体化
を意味する。また、前記分離領域2の相互の分離は、AS
IC31の各辺毎に共通化された出力バッファ回路セル20B
内のp型ウエル領域4間の分離を意味する。前記分離領
域2は複数個のバッファ回路20毎に相互に分離し配置し
た場合、各々の分離領域2はp-型半導体基板1からp型
ウエル領域4を電気的に分離し、このp型ウエル領域4
やその主面に構成されるnチャネルMISFET Qn1に供給さ
れる電源或は信号レベルを自由に設定できる特徴があ
る。逆に、分離領域2は複数個のバッファ回路20の夫々
において相互に一体に構成した場合、各々の分離領域2
を相互に分離し離隔する領域が廃止できるので、この離
隔領域に相当する分、分離領域2の占有面積を縮小でき
る特徴がある。ASIC31はいずれの場合、つまり複数個の
分離領域2をバッファ回路20毎に相互に分離又は相互に
一体化してもよいが、本実施例のASIC31は、所定数のバ
ッファ回路20の分離領域2を一体に構成すると共に、こ
の一体化された分離領域2間を相互に分離し、前述の両
者の特徴を得る構造で構成される。
前記バッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bのp
チャネルMISFET Qp1を配置したn型ウエル領域3は基本
的にp-型半導体基板1に対してpn接合で電気的に分離さ
れる。したがって、バッファ回路20Bの占有面積を縮小
する目的で、分離領域2は出力バッファ回路セル20Bの
nチャネルMISFET Qn1を配置したp型ウエル領域4、p-
型半導体基板1の夫々の間にのみ構成される。また、分
離領域2は、同様に占有面積を縮小する目的で、基本的
にバッファ回路20の入力バッファ回路セル20I及び内部
回路22の領域には構成しない。基本的に、バッファ回路
20の出力バッファ回路セル20B内のn型ウエル領域3は
出力バッファ回路セル20B内のp型ウエル領域4と同様
に一体化され或は分離される。また、基本的に、バッフ
ァ回路20の入力バッファ回路セル20I内のp型ウエル領
域4、n型ウエル領域3の夫々は、出力バッファ回路セ
ル20B内のp型ウエル領域4、n型ウエル領域3の夫々
の一体化或は分離に対応し、一体化或は分離される。
前記分離領域2は、ASIC31の製造プロセスにおいて、
p-型半導体基板1の主面のバッファ回路形成領域(周辺
領域)にn型不純物を導入し、このn型不純物に引き伸
し拡散を施し形成する。n型不純物はイオン打込み法又
は固相拡散法を使用し導入される。n型ウエル領域3、
p型ウエル領域4の夫々は分離領域2を形成した後に形
成される。つまり、分離領域2であるn型半導体領域
は、n型ウエル領域3よりも前工程で、かつn型ウエル
領域3と異なる工程で形成される。
また、前記分離領域2はn型ウエル領域3と同一工程
で形成してもよい。この場合、分離領域2となるn型ウ
エル領域3を形成後、その主面部にはp型ウエル領域4
が形成される。
次に、前記ASIC31の内部回路22を構成する基本セル21
の構造について、前記第1図及び第6図(要部平面図)
を使用し、簡単に説明する。
第1図及び第6図に示すように、基本セル21は、4個
のnチャネルMISFET Qn2及び4個のpチャネルMISFET Q
p2、合計4個の相補型MISFETで構成される。
前記基本セル21のnチャネルMISFET Qn2は、素子分離
絶縁膜5で周囲を規定された活性領域内において、p型
ウエル領域4の主面に構成される。nチャネルMISFET Q
n2は主にp型ウエル領域4、ゲート絶縁膜6、ゲート電
極7、ソース領域及びドレイン領域である一対のn+型半
導体領域8で構成される。
基本セル21のpチャネルMISFET Qp2は、同様に素子分
離絶縁膜5で周囲を規定された活性領域内において、n
型ウエル領域3の主面に構成される。pチャネルMISFET
Qp2は主にn型ウエル領域3、ゲート絶縁膜6、ゲート
電極7、ソース領域及びドレイン領域である一対のn+
半導体領域9で構成される。
前記基本セル21の4個のnチャネルMISFET Qn2は、前
述のバッファ回路20と同様に、ゲート長方向に一体に構
成される。同様に、4個のpチャネルMISFET Qp2はゲー
ト長方向に一体に構成される。この基本セル21は4入力
NANDゲート回路を簡単に配置できるレイアウトで構成さ
れる。前記基本セル21の各々の相補型MISFETは配線12で
結線され、この基本セル21又は複数個の組合せられた基
本セル21は、第3図に示すクロックバッファ回路L1、論
理回路L2、L3等を構成する。基本セル21間の結線(電源
配線も含む)は、第3図中、横方向に延在する結線を配
線12で構成し、縦方向に延在する結線を配線15で構成す
る。基本セル21の内部の結線、基本セル21間の結線等は
コンピュータを使用する自動配置配線システムで自動的
にレイアウトされる。
基本セル21のnチャネルMISFET Qn2のソース領域に相
当するn+型半導体領域8及びこのnチャネルMISFET Qn2
を配置するp型ウエル領域4には基準電源Vss2が供給さ
れる。基準電源Vss2は、第3図及び第6図に示すよう
に、バッファ回路20の入力バッファ回路セル20I上を延
在する基準電源配線(Vss2)15から、基本セル21上を延
在する基準電源配線(Vss2)12を介して、基本セル21に
供給される。同様に、基本セル21のpチャネルMISFET Q
p2のソース領域に相当するp+型半導体領域9及びこのp
チャネルMISFET Qp2を配置するn型ウエル領域3には動
作電源Vcc2が供給される。動作電源Vcc2は、第3図及び
第6図に示すように、バッファ回路20の入力バッファ回
路セル20I上を延在する動作電源配線(Vcc2)15から、
基本セル21上を延在する動作電源配線(Vcc2)12を介し
て、基本セル21に供給される。なお、前記バッファ回路
20の入力バッファ回路セル20Iを構成する相補型MISFET
は、基本セル21を構成する相補型MISFETと実質的に同一
構造で構成される。また、基本セル21内のp型ウエル領
域4、n型ウエル領域3の夫々は基本的に所定数の基本
セル21毎に一体に構成され、この一体化されたp型ウエ
ル領域4、n型ウエル領域3の夫々は相互に分離され離
隔される。
このように構成されるASIC31は下記の作用効果を奏す
ることができる。
(1)p-型半導体基板1の主面の周辺領域に配置され
る、nチャネルMISFET Qn1を有するバッファ回路20の出
力バッファ回路セル20Bに基準電源Vss1が供給され、前
記p-型半導体基板1の主面の中央領域に配置される、相
補型MISFETを有する内部回路22(バッファ回路20の入力
バッファ回路セル20Iも含む)に、前記基準電源Vss1に
対して独立の基準電源Vss2が供給されるASIC31におい
て、前記バッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bの
nチャネルMISFET Qn1を、前記p-型半導体基板1の主面
部に形成したp型ウエル領域4の主面に構成し、このp
型ウエル領域4、前記p-型半導体基板1の夫々の間に、
両者間を電気的に分離する分離領域2を構成する。この
構成により、前記バッファ回路20の出力バッファ回路セ
ル20Bで構成された出力バッファ回路の動作で基準電源V
ss1にノイズ(電位の揺れ)が発生した場合、基準電源V
ss1、基準電源Vss2の夫々の電位差に基づき、前記p型
ウエル領域4、前記p-型半導体基板1の夫々に流れるト
リガ電流(第1図に符号Iを付けて示す)を前記分離領
域2で遮蔽できるので、前記p-型半導体基板1、内部回
路22の相補型MISFET等で構成される寄生サイリスタの起
動を抑え、ASIC31のラッチアップ耐圧を向上できる。
(2)前記構成(1)の分離領域2は前記p型ウエル領
域4の周囲を覆うn型半導体領域で構成され、このn型
半導体領域は前記内部回路22に供給される電源の前記p
型ウエル領域4、前記p-型半導体基板1の夫々に対して
逆バイアスとなる動作電源Vcc2が印加される。この構成
により、前記分離領域2のn型半導体領域は、前記バッ
ファ回路20の出力バッファ回路セル20Bで構成される出
力バッファ回路の動作でノイズが多発する動作電源Vcc1
に比べて、ノイズの発生が少なく安定性の高い動作電源
Vcc2を供給するので、前記トリガ電流の遮蔽能力を高
め、ASIC31のラッチアップ耐圧をより向上できる。
(3)前記構成(1)又は(2)のバッファ回路20の出
力バッファ回路セル20BはnチャネルMISFET Qn1及びp
チャネルMISFET Qp1を有する相補型MISFETで構成され
る。この構成により、前記バッファ回路20の出力バッフ
ァ回路セル20Bの相補型MISFETの出力信号レベルのハイ
レベル側に、しきい値電圧に相当する電圧降下がないの
で、特にバッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bで
出力バッファ回路を構成した場合、動作電圧の範囲を拡
張できる。この結果、比例縮小則に基づき、出力バッフ
ァ回路に供給される動作電源Vcc1のレベルが5[V]か
ら3.3[V]に降圧された場合において、TTLレベルでの
インターフェイスが実現できる。
(4)前記構成(3)のバッファ回路20の出力バッファ
回路セル20Bの相補型MISFETのnチャネルMISFET Qn1は
前記p型ウエル領域4の主面に構成され、pチャネルMI
SFET Qp1はn型ウエル領域3の主面に構成され、前記分
離領域2は前記p型ウエル領域4、前記p-型半導体基板
1の夫々の間にのみ構成される。この構成により、前記
n型ウエル領域3は基本的にp-型半導体基板1に対して
電気的に分離され、この結果、この領域の分離領域2を
省略できるので、この省略した分離領域2に相当する
分、バッファ回路20の占有面積を縮小し、ASIC31の集積
度を向上できる。
(5)前記構成(1)乃至(4)のいずれかのバッファ
回路20の出力バッファ回路セル20BのnチャネルMISFET
Qn1が形成されたp型ウエル領域4、前記p-型半導体基
板1の夫々の間にのみ前記分離領域2が構成され、前記
内部回路22の相補型MISFETのnチャネルMISFET Qn2(又
はp型ウエル領域4)、前記p-型半導体基板1の夫々の
間には前記分離領域2が構成されない。この構成によ
り、トリガ電流の発生源となるバッファ回路20の出力バ
ッファ回路セル20Bのp型ウエル領域4を前記p-型半導
体基板1から電気的に分離し、内部回路22の領域でのラ
ッチアップ耐圧を向上したので、この内部回路22の領域
での前記分離領域2を省略し、この省略した分離領域2
に相当する分、内部回路22の占有面積を縮小し、ASIC31
の集積度を向上できる。
(6)前記構成(1)乃至(5)のいずれかのバッファ
回路20は前記p-型半導体基板1の主面の周辺領域に複数
個配置され、この複数個配置されたバッファ回路20のう
ち隣接するバッファ回路20の夫々の分離領域2は一体に
構成される。この構成により、前記複数個配置されたバ
ッファ回路20の夫々の分離領域2間の離隔領域を廃止
し、この離隔領域に相当する分、p-型半導体基板1の主
面の周辺領域(バッファ回路20の配置領域)の占有面積
を縮小できるので、ASIC31の集積度を向上できる。
(7)前記構成(1)乃至(5)のいずれかのバッファ
回路20はp-型半導体基板1の主面の周辺領域に複数個配
置され、この複数個配置されたバッファ回路20の夫々の
p型ウエル領域4(又はp型ウエル領域4及びn型ウエ
ル領域3)は互いに分離され、又はこの複数個配置され
たバッファ回路20のうち所定数毎のバッファ回路20のp
型ウエル領域4(又はp型ウエル領域4及びn型ウエル
領域3)は一体に構成されると共に一体に構成されたp
型ウエル領域4(又はp型ウエル領域4及びn型ウエル
領域3)間は互いに分離され、この互いに分離された毎
に前記基準電源Vss1(又は基準電源Vss1及び動作電源Vc
c1)が独立にバッファ回路20に供給される。この構成に
より、前記複数個配置されたバッファ回路20の出力バッ
ファ回路セル20Bで構成された出力バッファ回路が同時
に動作した場合、前記基準電源Vss1(又は動作電源Vcc
1)に発生するノイズを分離領域2が分離された毎に分
散し、この分散された夫々のノイズは小さくできるの
で、前記トリガ電流を小さくし、ASIC31のラッチアップ
耐圧をより向上できる。また、前記複数個配置されたバ
ッファ回路20の夫々、又は前記複数個配置されたバッフ
ァ回路20のうちの所定数毎のバッファ回路20の夫々は、
前記分離領域2及びp-型半導体基板1を介在して電気的
に分離され独立化されるので、前記バッファ回路20の夫
々に供給される基準電源Vss1(又は動作電源Vcc1)の夫
々のレベルを複数種類に設定できる。例えば、基準電源
Vss1は0[V]及び1[V]の2系統を設定できる。つ
まり、ASIC31は複数種類の動作電圧の範囲(入出力信号
レベル)を具備できる。
また、前述の分離領域2は、前記第3図に示すよう
に、内部回路22のクロックバッファ回路L1の領域に構成
してもよい。クロックバッファ回路L1は、前記バッファ
回路20に供給される基準電源Vss1及び動作電源Vcc1、ク
ロックバッファ回路L1を除く内部回路22の夫々に供給さ
れる基準電源Vss2及び動作電源Vcc2の夫々と分離され独
立化された電源が供給される。また、このクロックバッ
ファ回路L1は駆動能力が大きいのでノイズの発生源とな
る。
なお、前記実施例のASIC31はn型ウエル領域3及びp
型ウエル領域4を有するツインウエル構造を採用する
が、本発明は、これに限定されず、ASIC31にn型ウエル
領域4のみをもつシングルウエル構造を採用してもよ
い。
また、前記実施例のASIC31は内部回路22の基本セル21
を構成する相補型MISFETにシングルドレイン構造を採用
したが、本発明は、ASIC31の相補型MISFETにLDD(Light
ly Doped Drain)構造を採用してもよい。
また、前記実施例のASIC31は2層配線構造を採用した
が、本発明はASIC31に3層又はそれ以上の配線層数の多
層配線構造を採用してもよい。(実施例II) 本実施例IIは、前記ASIC31をn型半導体基板で構成し
た、本発明の第2実施例である。
本発明の実施例IIであるASICの構造を第7図(要部断
面図)で示す。
第7図に示すように、本実施例IIのASIC31はn-型半導
体基板1を主体に構成される。分離領域2はASIC31のバ
ッファ回路20の出力バッファ回路セル20BのpチャネルM
ISFET Qp1が配置されるn型ウエル領域3、n-型半導体
基板1の夫々の間に配置される。この分離領域2は、p
型半導体領域で構成され、基準電源Vss2が供給される。
バッファ回路20の出力バッファ回路セル20Bのnチャネ
ルMISFET Qn1が配置されるp型ウエル領域4は、n-型半
導体基板1と分離されるので、分離領域2を構成しな
い。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、基本セルを複数個配置した基本セ
ル列間に配線チャネル領域を配置する固定チャネル方式
を採用するASICに適用できる。
また、本発明は、ゲートアレイ方式、スタンダードセ
ル方式、マスタスライス方式等の手法で構成される半導
体集積回路装置に適用できる。
また、本発明は、ASICに限定されず、論理LSI、メモ
リLSI等、バッファ回路と内部回路とで電源が分割さ
れ、内部回路に相補型MISFETを有する半導体集積回路装
置に広く適用できる。
また、本発明は、相補型MISFET及びバイポーラトラン
ジスタを搭載したASICに適用できる。
また、本発明は、出力バッファ回路がプッシュプル回
路で構成されるASICに適用できる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
(1)相補型MISFETを有する内部回路、バッファ回路の
夫々に供給される電源が相互に独立な半導体集積回路装
置において、ラッチアップ耐圧を向上できる。
(2)前記効果(1)の他に、前記バッファ回路の動作
電圧の範囲を拡張できる。
(3)前記効果(2)の他に、前記出力バッファ回路の
占有面積を縮小し、半導体集積回路装置の集積度を向上
できる。
(4)前記効果(1)乃至(3)のいずれか1つの他
に、前記内部回路の占有面積を縮小し、半導体集積回路
装置の集積度を向上できる。
(5)前記効果(1)乃至(4)のいずれか1つの他
に、前記出力バッファ回路に供給される電源のレベルを
自由に設定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例IであるASICの要部断面図、 第2図は、前記ASIC及びそれを実装するパッケージの斜
視図、 第3図は、前記ASICのチップレイアウト図、 第4図は、前記ASICのバッファ回路の要部平面図、 第5図は、前記バッファ回路の一例の回路図、 第6図は、前記ASICの内部回路に配置された基本セルの
要部平面図、 第7図は、本発明の実施例IIであるASICの要部断面図で
ある。 図中、1……半導体基板、2……分離領域、3,4……ウ
エル領域、6……ゲート絶縁膜、7……ゲート電極、8,
9……半導体領域、12……配線又は電源配線、15……配
線、電源配線又は外部端子、20……バッファ回路、20B
……出力バッファ回路セル、20I……入力バッファ回路
セル20I、21……基本セル、22……内部回路、31……ASI
C、32……パッケージ、Qn,Qp……MISFET、Vss……基準
電源、Vcc……動作電源である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/118 H01L 21/06 H01L 21/76 H01L 21/822

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)第1導電型の半導体基板と、 (b)前記半導体基板に形成された第1導電型の第1ウ
    エル領域と、前記半導体基板に形成された前記第1導電
    型とは反対導電型となる第2導電型の第2ウエル領域
    と、 (c)前記第1ウエル領域に形成された第2導電型のチ
    ャネル領域を有する第1MISFET及び前記第2ウエル領域
    に形成された第1導電型のチャネル領域を有する第2MIS
    FETと、 (d)前記第1MISFET及び第2MISFETのドレインに電気的
    に接続されたボンディングパッドと、 (e)前記第1ウエル領域とは異なる部分の半導体基板
    に形成された第1導電型の第3ウエル領域と、前記第2
    ウエル領域とは異なる部分の半導体基板に形成された前
    記第1導電型とは反対導電型となる第2導電型の第4ウ
    エル領域と、 (f)前記第3ウエル領域に形成された第2導電型のチ
    ャネル領域を有する第3MISFET及び前記第4ウエル領域
    に形成された第1導電型のチャネル領域を有する第4MIS
    FETと、 (g)前記第1ウエル領域を周囲及び深さ方向に包含し
    て半導体基板に形成され、前記第1ウエル領域とpn接合
    を形成する第2導電型の第5ウエル領域とを有し、 前記第3MISFET及び第4MISFETのドレインは前記第2MISFE
    Tのゲートに電気的に接続されており、 前記第1ウエル領域と前記第1MISFETのソースとには、
    第1基準電圧が供給される第1配線が接続され、前記第
    2ウエル領域と前記第2MISFETのソースとには、第2基
    準電圧が供給される第2配線が電気的に接続されてお
    り、 前記第3ウエル領域と前記第3MISFETのソースとには、
    第1基準電圧が供給される第3配線が電気的に接続さ
    れ、前記第4ウエル領域と前記第4MISFETのソースとに
    は、第2基準電圧が供給される第4配線が電気的に接続
    されており、 前記第5ウエル領域には、前記第2基準電圧を供給する
    ために、前記第4配線が電気的に接続されており、 前記第1配線と第3配線とは、前記半導体基板上では電
    気的に独立であり、前記第2配線と第4配線とは、前記
    半導体基板上では電気的に独立であることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】前記第1基準電圧が3.3vであり、前記第2
    基準電圧が0vであることを特徴とする請求項1に記載の
    半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】前記第1MISFET及び第2MISFETは出力バッフ
    ァを構成することを特徴とする請求項1に記載の半導体
    集積回路装置。
  4. 【請求項4】前記第1配線及び第2配線の内側に、前記
    第3配線及び第4配線が環状に配置されていることを特
    徴とする請求項3に記載の半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】前記第3配線及び第4配線が前記第1配線
    及び第2配線とは別のボンディンパッドに接続されてい
    ることを特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路装
    置。
  6. 【請求項6】(a)p型の半導体基板と、 (b)前記半導体基板に形成されたp型の第1ウエル領
    域と、前記半導体基板に形成されたn型の第2ウエル領
    域と、 (c)前記第1ウエル領域に形成されたn型のチャネル
    領域を有する第1MISFET及び前記第2ウエル領域に形成
    されたp型のチャネル領域を有する第2MISFETと、 (d)前記第1MISFET及び第2MISFETのドレインに接続さ
    れたボンディングパッドと、 (e)前記第1ウエル領域とは異なる部分の半導体基板
    に形成されたp型の第3ウエル領域と、前記第2ウエル
    領域とは異なる部分の半導体基板に形成された前記p型
    とは反対導電型となるn型の第4ウエル領域と、 (f)前記第3ウエル領域に形成されたn型のチャネル
    領域を有する第3MISFET及び前記第4ウエル領域に形成
    されたp型のチャネル領域を有する第4MISFETと、 (g)前記第1ウエル領域を周囲及び深さ方向に包含し
    て半導体基板に形成され、前記第1ウエル領域とpn接合
    を形成するn型の第5ウエル領域とを有し、 前記第3MISFET及び第4MISFETのドレインは前記第2MISFE
    Tのゲートに電気的に接続されており、 前記第1ウエル領域と前記第1MISFETのソースとには、
    第1基準電圧が供給される第1配線が電気的に接続さ
    れ、前記第2ウエル領域と前記第2MISFETのソースとに
    は、第2基準電圧が供給される第2配線が電気的に接続
    されており、 前記第3ウエル領域と前記第3MISFETのソースとには、
    第1基準電圧が供給される第3配線が電気的に接続さ
    れ、前記第4ウエル領域と前記第4MISFETのソースとに
    は、第2基準電圧が供給される第4配線が電気的に接続
    されており、 前記第1配線と第3配線とは、前記半導体基板上では電
    気的に独立であり、前記第2配線と第4配線とは、前記
    半導体基板上では電気的に独立であることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】(a)n型の半導体基板と、 (b)前記半導体基板に形成されたn型の第1ウエル領
    域と、前記半導体基板に形成されたp型の第2ウエル領
    域と、 (c)前記第1ウエル領域に形成されたp型のチャネル
    領域を有する第1MISFET及び前記第2ウエル領域に形成
    されたn型のチャネル領域を有する第2MISFETと、 (d)前記第1MISFET及び第2MISFETのドレインに電気的
    に接続されたボンディングパッドと、 (e)前記第1ウエル領域とは異なる部分の半導体基板
    に形成されたn型の第3ウエル領域と、前記第2ウエル
    領域とは異なる部分の半導体基板に形成された前記n型
    とは反対導電型となるp型の第4ウエル領域と、 (f)前記第3ウエル領域に形成されたp型のチャネル
    領域を有する第3MISFET及び前記第4ウエル領域に形成
    されたn型のチャネル領域を有する第4MISFETと、 (g)前記第1ウエル領域を周囲及び深さ方向に包含し
    て半導体基板に形成され、前記第1ウエル領域とpn接合
    を形成するp型の第5ウエル領域とを有し、 前記第3MISFET及び第4MISFETのドレインは前記第2MISFE
    Tのゲートに電気的に接続されており、 前記第1ウエル領域と前記第1MISFETのソースとには、
    第1基準電圧が供給される第1配線が電気的に接続さ
    れ、前記第2ウエル領域と前記第2MISFETのソースとに
    は、第2基準電圧が供給される第2配線が電気的に接続
    されており、 前記第3ウエル領域と前記第3MISFETのソースとには、
    第1基準電圧が供給される第3配線が電気的に接続さ
    れ、前記第4ウエル領域と前記第4MISFETのソースとに
    は、第2基準電圧が供給される第4配線が電気的に接続
    されており、 前記第1配線と第3配線とは、前記半導体基板上では電
    気的に独立であり、前記第2配線と第4配線とは、前記
    半導体基板上では電気的に独立であることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
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