JPH023955A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH023955A
JPH023955A JP15420388A JP15420388A JPH023955A JP H023955 A JPH023955 A JP H023955A JP 15420388 A JP15420388 A JP 15420388A JP 15420388 A JP15420388 A JP 15420388A JP H023955 A JPH023955 A JP H023955A
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JP
Japan
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layer
power supply
signal processing
processing system
conductor
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JP15420388A
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English (en)
Inventor
Naoyuki Miyazawa
宮沢 直行
Kenji Hasegawa
長谷川 堅二
Rokutaro Ogawa
禄太郎 小川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体集積回路装置、特に高集積化、超高速化を実現す
るための積層構造を有する半導体集積回路装置に関し、 本発明は配線領域の縮小、論理ゲート間配線の短縮によ
り高集積化と超高速化を同時に実現し得る半導体集積回
路装置を提供することを目的とし、信号処理系と前記信
号処理系に電源電圧、基準バイアス電圧を供給する電源
系とを備えた半導体集積回路装置において、絶縁層(2
0)を介して、その一方の面に電源系のNJ(10)を
、他方に面に信号処理系の層(30)を積層して積層構
造とし、前記電源系の層(10)と前記信号処理系の層
(30)との間に前記絶縁層(20)を貫通ずる導電体
(2)を配設し、この導電体(2)を通して前記電源系
のR1(10)から前記信号処理系の層(30)へ電源
電圧、基準バイアス電圧の供給を行なうように構成する
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置、特に高集積化、超高速
化を表現するための積層構造を有する半導体集積回路装
置に関する。
半導体集積回路装置において、高集積化、超高速化を実
現する」二で配線短縮による遅延時間の低減及び論理ゲ
ートの縮小の要請は大きいものとなっている。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路装置の高集積化、高速化は配線の
多層化、素子の微細化、素子の配置工夫による論理ゲー
トの縮小等によりなされてきた。
特に素子の配置では、論理ゲート敷き詰めによるグー1
−間配線の短縮等の工夫がなされている。
第11図は従来のECL回路の回路図であり、第12図
は従来のECL回路の素子配置例である。図において、
電源系は1−ランジスタボ、1’I’  2.T  3
,1’  4と拡散抵抗R、R2r      r  
    r            In2.R[から
なり、電源電圧V。C1”EEおよび基準バイアス電圧
V。s、■、。fを信号処理系(−点鎖線により囲まれ
ている部分)に供給する。この基準バイアス電圧VC3
” refはコモンリファレンズ電圧VRoHにより大
きさを制御されている。信号処理系はトランジスタ’I
’  、1 、 T、、2 。
「I T  、3.T  、4.T  5と拡散抵抗R,Ro
かrl       N       r      
         Cらなり、3つの入力端子と1つの
NOR出力端子をもつ3人力1出力ゲートを構成する。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかし、半導体集積回路装置において、素子領域は縮小
されてきたものの、電源系の電源配線、基準バイアス発
生回路が複雑であり、また配線領域の確保のため、集積
度を上げようとするとチ・ンプ面積、配線長が増大し、
このため遅延時間の割合が増加し、さらに配線多層化お
よび配線領域の制約か生じて、回路設計も複雑になると
いう問題がある。
そこで、本発明は配線領域の縮小、論理ゲート間配線の
短縮により高集積化と超高速化を同時に実現し得る半導
体集積回路装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、信号処理系と前記信号処理系に電源電圧、基
準バイアス電圧を供給する電源系とを備えた半導体集積
回路装置において、絶縁層(20)を介して、その一方
の面に電源系の層(10)を、他方に面に信号処理系の
層(30)を積層して積層構造とし、前記電源系の層(
10)と前記信号処理系の層(30)との間に前記絶縁
層(20)を貫通する導電体(2)を配設し、この導電
体(2)を通して前記電源系の層(10)から前記信号
処理系の層(30)へ電源電圧、基準バイアス電圧の供
給を行なうように構成した。
〔作用〕
半導体、集積回路装置において、電源系を構成する素子
及び配線を配設した電源系の層と、信号処理系を構成す
る素子及び配線を配設した信号処理系の層とを、絶縁層
を介して積層し、前記電源系の層と前記信号処理系の層
との間に前記絶縁層を貫通ずるように形成した導電体を
通して前記電源系の層から前記信号処理系の層へ電源電
圧、基準バイアス電圧の供給を行なう。
電源系の層と信号処理系の層を上述のように積層構造と
したことにより、信号処理系の層には基準バイアス発生
回路がなくなり、また電源配線、基準バイアス回路から
の配線もなくなり、論理ゲート入出力配線のみとなるの
で、論理ゲートを貫通孔以外の位置に敷き詰めることに
より、論理ゲートサイズの縮小、配線領域の縮小、論理
ゲート間配線の短縮か可能となり、半導体集積回路装置
の超高速化、高集積化、設計自由度の向上が可能となる
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の半導体集積回路装置の原理説明図であ
る。第1図において、半導体集積回路装置1は絶縁層2
0を介して電源系の層10と信号処理系の層30を積層
したlPJ遣を有しており、絶縁層20には、電源系の
層10から信号処理系の層30へ電源電圧、基準バイア
ス電圧を供給するために用いる貫通孔21が絶縁層20
を貫通するように形成され、この貫通孔21内に導電#
2が配設されている。
第2図はEC1回路の電源系の層10における回路例で
ある。第2図において電源系の回路(実線で示されてい
る部分)は電源電圧(VCC” EE)供給回路、基準
バイアス電圧(VoS、Vr8f)発生回路および定電
流I。、供給回路である。ここで基準バイアス電圧(V
cs、vr13f)はコモンリファレンス電圧V  に
よって大きさが制御される。
C14 この電源系の層10の回路と信号処理系の層30におけ
る信号処理系の回路(鎖線で示されている部分)とは、
絶縁層20の貫通孔21内に配設された導電体2a、2
b  2c、2dを通して接続される。また、第3図は
第2図に示されているEC1回路の電源系の素子配置例
である。第3図において、トランジスタT  1.”I
”  2.T、3゜r        「 T 4と拡散抵抗R,R2,R1は図示例のように配置
され、導電体2a、2b、2c、2dは図示の箇所に位
置するように電源系の層10と13号処理系の層30と
の間に配設される。
第4図はECl−回路の信号処理系の層30における回
路例であり、信号処理系の回路は実線で示されている部
分であり、第2図に示されている電源系の回路を鎖線で
示している。すなわち、第4図は第2図に対応した回路
図であり、導電体2a2b、2c、2dによって信号処
理系の回路と電源系の回路とか接続されている。また、
第5図は第4図に示されているE CL回路の信号処理
系の素子配置例である。第5図において、トランジスタ
’T’  、1.1’  、2. T 、3. T  
5.拡散抵抗rl       rl       r
l       rR、Rは図示例のように配置され、
導電体C 2a、2b、2c、2dが絶縁層20の図示の位置に形
成されることにより、第3図に示された電源系の素子と
、第5図に示された信号処理系の素子とか、VI層栴造
を構成しつつE CL回路を形成する。
第6図は第3図および第5図の素子配置により積層構造
を形成したチップの導電体2aを通り図の上下方向にお
ける縦断面である。第6図において、電源系の層10は
シリコン単結晶基板11に形成されたi−ランジスタT
、1、拡散抵抗R1゜R2、絶縁層12,14、導電層
13.15を有し、信号処理系のNJ30はシリコン単
結晶成長層31に形成されたトランジスタT  、1.
Tr12、rl 拡散抵抗R、絶縁層32.34.36、導電層33.3
5.37を有しており、電源系の層10と信号処理系の
層30との間に絶縁層20が存在することにより積層構
造が形成されている。そして、絶縁層20およびシリコ
ン単結晶成長M31には貫通孔21か形成され、この貫
通孔に電源系の層10の導電層と、信号処理系の層20
の導電層とを接続するように導電体2a、2b、2c2
d <2b、2c、2dは図の断面には現われない)が
形成されている。
次に、第7図乃至第9図により、本発明の半導体集積回
路装置にお()る貫通孔21および導電体2の形成例に
ついて説明する。
先ず、第7図に示されているように電源系の素子が形成
された電源系の層10の上に絶縁層20を形成し、さら
にその上にエピタキシャル成長等によってシリコン単結
晶成長層31を形成する。
次に、第8図に示されるように、トランジスタ領域38
の周囲に溝3を形成し、この涌3内に多結晶シリコン4
aを充填する、いわゆるトランジスタの消堀り分離を行
なう時に、同時にシリコン単結晶成長層31側から絶縁
層20を貫通して電源系の層10に達するように貫通孔
21を形成し、この貫通孔21内に多結晶シリコン4 
bを充填し、この多結晶シリコン4bにイオン5を打ち
込んで導電性を持たせることにより導電体2を形成する
また、貫通孔21および導電体2の他の形成例として、
第9図に示されるように、先ずシリコン単結晶成長層3
1に1−ランジスタT  、1 、 ’I”  、2、
rl       r 拡散抵抗Rを形成後、各素子と導電層33との接続を行
なうためのコンタクトホールを絶縁層32により形成す
る0次に、シリコン単結晶成長層31側から絶縁R20
を貫通して電源系の層10に達するように異方性エツチ
ング等により貫通孔21を形成し、この貫通孔21内に
導電体2を埋め込むことにより、電源系の層10と信号
処理系の層30とを導通する方法がある。この場合、貫
通孔21内の導電体2とシリコン単結晶成長層31とを
直接接触させないために、貫通孔21内に露出している
シリコン単結晶成長層31の表面を酸化して絶縁層39
を形成する必要がある。
上述したように導電体2を通して積層構造を形成してい
る電源系の層10から信号処理系の層30へ電源電圧、
基準バイアス電圧を供給するので、第10図に示される
ように信号処理系の層30に信号処理系の素子を従来の
ECL回路よりも密に敷き詰めることが可能となる。第
10図において、4ゲ一ト分のECL回路が形成され、
各回路はそれぞれ導電体2a、2b、2c、2dを通し
て電源系の層10の電源系の回路と接続されている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電源系の層と信号処理系の層を絶縁層
を介して積層し、電源系の層から絶縁層を貫通ずるよう
に配設された導電体を通して電源電圧、基準バイアス電
圧を信号処理系の層に供給するので、信号処理系の層に
は基準バイアス発生回路を形成する必要かなく、また電
源配線、基準バイアス回路からの配線もなくなり論理ゲ
ート入出力配線のみになり、したがって論理ゲートを導
電体配設位置以外の位置に敷き詰めた場合、論理ゲート
サイズの縮小、配線領域の縮小、論理ゲート間配線の短
縮が可能となり、半導体集積回路装置における超高速化
、高集積化が同時に可能となり、設計自由度の向上も図
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図はECL回路の電源系を構成する部分の図、 第3図はECL回路の電源系の素子配置例を示す図、 第4図はECL回路の信号処理系を構成する部分の図、 第5図はECL回路の信号処理系の素子配置例を示す図
、 第6図は第3図、第5図の素子配置で積層構造を形成し
たときの半導体装置の断面図、第7図は電源系の層、絶
縁層および信号処理系の1−のシリコン単結晶成長層の
形成を示す図、第8図は導電体および貫通孔の形成例を
示す図、第9図は導電体および貫通孔の池の形成例を示
す図、 第10図はECL回路の信号処理系の素子配置例を示す
図、 第11図は従来の半導体集積回路装置のECL回路図、 第12図は従来の半導体集積回路装置のECL回路の素
子配置例を示す図である。 1・・・半導体集積回路装置、 2・・・導電体、 3・・・溝、 4a  4b・・・多結晶シリコン、 5・・・イオン、 10・・・電源系の層、 11・・・シリコン単結晶基板、 12.14・・・絶縁層、 1315・・・導電層、 20・・・絶縁層、 21・・・貫通孔、 30・・・信号処理系の層、 31・・・シリコン単結晶成長層、 32.34.36.39・・・絶縁層、33.35.3
7・・・導電層、 38・・・トランジスタ領域、 T  1.T  2.T  3.T  4.T、5゜r
      r      r      「T  、
1. T  、2. T  、3. ’r”、、4・・
・トランジスタ、rl       rl      
 rlR、R、R、RE、Rc・・・拡散抵抗。 本命 明 O原理説明区 手 図 Ect−rsu−nrtt号処1里果乞神I戻する部分
塾 4 図 ECL [1iIit/)jシ号!!4理4ミO素玉[
配置イダリ若51 ECL口l/)宅ぷ飲禾を構成する節分第 2 図 ECL回給0電源呆O素千配置イ列 慕 3  図 を溝光の肩O形へ、絶8し層O形成、信号処理釆O肩0
シリコン!#饅晶成子層i/)μ八を示す同第 7 図 1!電n−h・よメ貫遁孔O形成イ列を示を8甚 6 
図 ECL目蒔(4ゲート介)/M言号丸理果Oり子配置律
I第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 信号処理系と前記信号処理系に電源電圧、基準バイアス
    電圧を供給する電源系とを備えた半導体集積回路装置に
    おいて、 絶縁層(20)を介して、その一方の面に電源系の層(
    10)を、他方に面に信号処理系の層(30)を積層し
    て積層構造とし、前記電源系の層(10)と前記信号処
    理系の層(30)との間に前記絶縁層(20)を貫通す
    る導電体(2)を配設し、この導電体(2)を通して前
    記電源系の層(10)から前記信号処理系の層(30)
    へ電源電圧、基準バイアス電圧の供給を行なうように構
    成したことを特徴とする半導体集積回路装置。
JP15420388A 1988-06-22 1988-06-22 半導体集積回路装置 Pending JPH023955A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5604382A (en) * 1993-11-25 1997-02-18 Nec Corporation Semiconductor device with pillar-shaped contact layer
JP2008160141A (ja) * 2003-12-05 2008-07-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd 集積回路デバイスとその製造方法
US8764292B2 (en) 2008-11-20 2014-07-01 Performance Seed Article for holding product and methods

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