CN108075731B - 电路装置、振荡器、电子设备和移动体 - Google Patents

电路装置、振荡器、电子设备和移动体 Download PDF

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Abstract

电路装置、振荡器、电子设备和移动体，能够降低温度补偿中使用的参数的测量误差，提高温度补偿精度。电路装置包含：振荡电路，其使振荡元件振荡；时钟信号输出电路，其输出基于振荡电路的振荡信号的时钟信号；温度补偿电路，其进行振荡信号的振荡频率的温度补偿；低电位侧电源焊盘，其被供给低电位侧电源；高电位侧电源焊盘，其被供给高电位侧电源；以及电源间电容器，其设置于与低电位侧电源焊盘导通的低电位侧电源线、和与高电位侧电源焊盘导通的高电位侧电源线之间。电源间电容器由在俯视时设置于温度补偿电路的配置区域的至少2层的金属层形成。

Description

电路装置、振荡器、电子设备和移动体
技术领域
本发明涉及电路装置、振荡器、电子设备和移动体等。
背景技术
在TCXO(temperature compensated crystal oscillator：温度补偿型晶体振荡器)或OCXO(oven-controlled crystal oscillator：恒温型晶体振荡器)等振荡器中，进行补偿振荡频率的温度特性的温度补偿。振荡频率的温度特性是振荡器的个体所固有的，所以在检查时等测量用于补偿该温度特性的参数，并存储到例如非易失性存储器等中。而且，在振荡器被安装于产品而进行动作时，使用例如非易失性存储器等所存储的参数，进行温度补偿。
这样的振荡器包含振荡元件和IC，IC包含振荡电路和温度补偿电路等。作为与这样的振荡器的IC布局相关的方法，例如具有专利文献1的方法。在专利文献1中，将AC块(例如振荡电路等以交流方式进行动作的模拟电路块)和DC块(例如温度补偿电路等以直流方式进行动作的模拟电路块)分开配置，防止了由于AC块与DC块之间的干涉引起的压电振荡器的故障。
专利文献1：日本特开2006-54269号公报
如上所述，对于在温度补偿中使用的参数，在振荡器的检查时等进行测量，另一方面，在将振荡器安装于产品(例如电路基板等)以后，进行基于该参数的温度补偿。由于进行这样的测量和检查的环境与产品安装时的环境的不同，在进行测量和检查的环境下得到的参数、与安装于产品的环境下的适当参数之间有可能产生误差。因此，安装于产品的环境下的温度补偿精度有可能下降。
发明内容
根据本发明的几个方式，可提供一种能够降低温度补偿中使用的参数的测量误差、从而提高温度补偿精度的电路装置、振荡器、电子设备和移动体等。
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下方式或形式来实现。
本发明的一个方式涉及电路装置，该电路装置具有：振荡电路，其使振荡元件振荡；时钟信号输出电路，其输出基于所述振荡电路的振荡信号的时钟信号；温度补偿电路，其进行所述振荡信号的振荡频率的温度补偿；低电位侧电源焊盘，其被供给低电位侧电源；高电位侧电源焊盘，其被供给高电位侧电源；以及电源间电容器，其设置于与所述低电位侧电源焊盘导通的低电位侧电源线、和与所述高电位侧电源焊盘导通的高电位侧电源线之间，所述电源间电容器由在俯视时设置于所述温度补偿电路的配置区域的至少2层的金属层构成。
根据本发明的一个方式，由设置于温度补偿电路的配置区域的至少2层的金属层形成电源间电容器。即，在电路装置的内部设有电源间电容器。由此，电源线的阻抗不容易受到来自电路装置的外部环境的影响，能够减少由于测量和检查时的环境与安装时的环境的不同引起的温度补偿精度的下降。由此，能够降低温度补偿中使用的参数的测量误差，提高温度补偿精度。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述电源间电容器由第i金属层、及与所述第i金属层不同层的至少1个金属层构成。
这样，通过由第i金属层、及与第i金属层不同层的金属层形成电源间电容器，能够使用不与温度补偿电路的布线发生干涉的区域的金属层来设置电源间电容器。由此，与完全并排配置温度补偿电路和电源间电容器的情况下的电路装置的布局面积相比，不使布局面积增大，就能够设置电容较大的(所需电容的)电源间电容器。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述电源间电容器具有：第1电容器，其由所述第i金属层和第i-1金属层构成；以及第2电容器，其由所述第i金属层和第i+1金属层构成，向所述第i金属层供给所述高电位侧电源和所述低电位侧电源中的一方，向所述第i-1金属层和所述第i+1金属层供给所述高电位侧电源和所述低电位侧电源中的另一方。
电源间电容器需要较大的电容，但为了构成电源间电容器，在2层构造的电极中，由于半导体芯片的面积有限，所以有时难以确保半导体芯片所需的电容。关于此点，在本发明的一个方式中，通过使用第i金属层及其上下的第i-1、第i+1金属层，能够在同一区域形成第1、第2电容器。由此，能够使电源间电容器的电容增大，进一步提高温度补偿精度。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，该电路装置包含调整电容器，该调整电容器用于调整所述振荡频率，所述调整电容器由在俯视时设置于所述振荡电路的配置区域的至少2层的金属层构成。
这样，在振荡电路中设有由至少2层的金属层形成的调整电容器。因此，有时难以将所需的较大电容的电源间电容器设置于振荡电路的配置区域。此外，振荡电路生成的振荡信号有可能与电源间电容器耦合而产生电源噪声。关于此点，根据本发明的一个方式，通过将电源间电容器设置于温度补偿电路的配置区域，能够确保电容值(面积)。此外，与振荡电路相比，可期待由于来自电路的耦合引起的电源噪声较小。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，电路装置包含：第1振荡元件连接焊盘，其与所述振荡元件的一端连接；第2振荡元件连接焊盘，其与所述振荡元件的另一端连接；控制电压输入焊盘，其输入所述振荡电路的振荡频率的控制电压；时钟信号输出焊盘，其输出所述时钟信号；以及第2电源间电容器，所述低电位侧电源焊盘、所述第1振荡元件连接焊盘和所述控制电压输入焊盘配置于电路装置的沿着第1边的第1焊盘配置区域，所述时钟信号输出焊盘、所述第2振荡元件连接焊盘和所述高电位侧电源焊盘配置于所述电路装置的沿着与所述第1边相对的第2边的第2焊盘配置区域，所述第2电源间电容器配置于所述第1焊盘配置区域和所述第2焊盘配置区域中的至少一方。
这样，通过在焊盘配置区域设置第2电源间电容器，能够有效利用焊盘配置区域的空区域，使电源间电容器的电容增大，提高作为旁路电容器(bypass capacitor或passcapacitor)的功能。由此，具有能够进一步提高温度补偿精度的可能性。此外，如后所述，通过保留电路配置区域而去除焊盘配置区域，能够创建削减了布局面积的缩减版的布局。此时，虽然去除了第2电源间电容器，但通过在温度补偿电路的配置区域设置电源间电容器，即使在缩减版的布局中，也可减少温度补偿精度的下降。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述振荡电路、所述时钟信号输出电路和所述温度补偿电路配置于在俯视时处于所述第1焊盘配置区域与所述第2焊盘配置区域之间的电路配置区域。
这样，通过将振荡电路、时钟信号输出电路和温度补偿电路配置于第1焊盘配置区域与第2焊盘配置区域之间的电路配置区域，能够以简单的步骤变更非缩减版的布局和缩减版的布局。即，通过去除第1焊盘配置区域和第2焊盘配置区域，能够提取电路配置区域，创建缩减版的布局。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，电路装置包含：第1静电保护电路，其与所述低电位侧电源焊盘连接；以及第2静电保护电路，其与所述高电位侧电源焊盘连接，所述低电位侧电源焊盘配置于电路装置的沿着第1边的第1焊盘配置区域，所述高电位侧电源焊盘配置于所述电路装置的沿着与所述第1边相对的第2边的第2焊盘配置区域，所述第1静电保护电路和所述第2静电保护电路配置于所述第1焊盘配置区域与所述第2焊盘配置区域之间的电路配置区域。
由此，在如车载用等那样对焊盘的接合要求较高的可靠性的情况下，能够采用非缩减版的布局(在焊盘的下方未配置静电保护电路的布局)。另一方面，在未要求较高的可靠性的情况下，能够采用切出了电路配置区域的缩减版的布局(在焊盘的下方配置有静电保护电路但面积较小的布局)。由此，能够简化上述2种情况下的布局变更。
此外，在本发明的一个方式中，也可以是，电路装置包含基准电压生成电路，该基准电压生成电路具有基准电压调整用的电阻电路，向所述温度补偿电路供给基准电压，构成所述电阻电路的电阻元件由多晶硅形成，所述多晶硅形成在设定为低电位侧电源电压的阱上。
基准电压被供给到温度补偿电路，所以其质量(例如噪声或电压精度等)对温度补偿精度产生影响。关于此点，根据本发明的一个方式，构成基准电压生成电路的电阻元件(多晶硅)形成于设定为低电位侧电源电压的阱上，由此能够减少基准电压的噪声。由此，能够进一步减少由于电源环境的不同引起的温度补偿精度的下降。
此外，本发明的其他方式涉及振荡器，该振荡器包含：上述任意一项所述的电路装置；以及所述振荡元件，其与所述振荡电路导通。
此外，本发明的再一方式涉及电子设备，该电子设备包含上述任意一项所述的电路装置。
此外，本发明的再一方式涉及移动体，该移动体包含上述任意一项所述的电路装置。
附图说明
图1是本实施方式的电路装置的布局结构例。
图2是应用了未设置电源间电容器的电路装置的振荡器的振荡频率偏差的温度特性。
图3是应用了本实施方式的电路装置的振荡器的振荡频率偏差的温度特性。
图4是电源间电容器的详细结构例。
图5是本实施方式的电路装置的详细布局结构例。
图6是缩减版的电路装置的布局结构例。
图7是焊盘区域、静电保护电路的配置区域为正方形的情况下的尺寸的一例。
图8是将电路装置安装于封装时的端子连接的一例。
图9是基准电压生成电路的详细结构例。
图10是构成电阻电路的电阻元件的示意性剖视图。
图11是本实施方式的电路装置的详细结构例的框图。
图12是振荡电路的详细结构例。
图13是时钟信号输出电路的详细结构例。
图14是温度补偿电路的详细结构例。
图15是振荡器的结构例。
图16是电子设备的结构例。
图17是移动体的例子。
标号说明
10：第1焊盘配置区域；12：振荡部；14：缓冲器；15：基准温度调整电路；20：第2焊盘配置区域；30：电路配置区域；40：电源间电容器；42：第2电源间电容器；50：低电位侧电源线；60：高电位侧电源线；70：调整电容器；100：电路装置；110：振荡电路；120：电路装置；130：控制电路；140：存储部；150：温度补偿电路；160：温度传感器；170：基准电压生成电路；172：带隙基准电路；174：调节器；180：时钟信号输出电路；200：加法电路；206：自动车(移动体)；207：车体；208：控制装置；209：车轮；220：0次分量产生电路；230：1次分量产生电路；240：3次分量产生电路；250：高次分量产生电路；260：1次分量增益调整电路；270：3次分量增益调整电路；280：高次分量增益调整电路；300：电子设备；400：振荡器；410：封装；412：基底部；414：盖部；500：电路装置；510：通信部；520：处理部；530：操作部；540：显示部；550：存储部；BIS：配置区域；CJ：调整电容器；CKOUT：配置区域；CPS1：第1电容器；CPS2：第2电容器；ESD、ESD1～6：配置区域；HN1～HN4：边；MEM：配置区域；OSC：配置区域；PAD、PAD1～PAD6：焊盘区域；RVD：电阻电路；VCOMP：控制电压；VDD：高电位侧电源；VOUT：基准电压；XTAL：振荡元件。
具体实施方式
以下，针对本发明的优选实施方式详细地进行说明。另外，以下说明的本实施方式并非对权利要求书中记载的本发明的内容进行不当限定，在本实施方式中说明的结构并非都是作为本发明的解决手段而必不可少的。
1.电路装置
图1是本实施方式的电路装置100的布局结构例。电路装置100包含振荡电路、时钟信号输出电路、温度补偿电路、低电位侧电源焊盘(第1焊盘)、高电位侧电源焊盘(第2焊盘)、电源间电容器40。另外，本实施方式不限于图1的结构，可以实施省略其结构要素的一部分或追加其他结构要素等各种变形。例如，这里，以在温度补偿电路的配置区域TCMP配置1个(在1个区域配置)电源间电容器的情况为例进行说明，但不限于此。即，电源间电容器可以在温度补偿电路的配置区域TCMP中配置有多个(划分为多个区域)。
振荡电路(配置于配置区域OSC)是使振荡元件振荡的电路。时钟信号输出电路(配置于配置区域CKOUT)是输出基于振荡电路的振荡信号的时钟信号的电路。温度补偿电路(配置于配置区域TCMP)是进行振荡信号(振荡电路)的振荡频率的温度补偿的电路。另外，这些电路的详细内容在后面进行叙述。低电位侧电源焊盘(PAD1)是被供给低电位侧电源VSS(低电位侧电源电位)的焊盘。高电位侧电源焊盘(PAD2)是被供给高电位侧电源VDD(高电位侧电源电位)的焊盘。电源间电容器40设置于与低电位侧电源焊盘导通的(从低电位侧电源焊盘引出的)低电位侧电源线50、和与高电位侧电源焊盘导通的(从高电位侧电源焊盘引出的)高电位侧电源线60之间。而且，电源间电容器40是由设置于温度补偿电路的配置区域TCMP的至少2层的金属层形成的电容器。
具体而言，焊盘是用于对半导体芯片内的电路和半导体芯片外的电路(或端子)进行电连接的端子。低电位侧电源焊盘、高电位侧电源焊盘分别配置于焊盘区域PAD1、焊盘区域PAD2。焊盘区域是金属层(例如最上层的金属层)中的从钝化膜(绝缘层)露出的部分的区域。由该露出的金属层构成焊盘。
低电位侧电源VSS(第1电源、例如地)、高电位侧电源VDD(第2电源)是从电路装置100的外部经由低电位侧电源焊盘、高电位侧电源焊盘向电路装置100供给的电源。高电位侧电源VDD是电位比低电位侧电源VSS高的电源。
低电位侧电源线50、高电位侧电源线60是用于向电路装置100的各部件供给经由低电位侧电源焊盘、高电位侧电源焊盘而输入的低电位侧电源、高电位侧电源的布线。这些电源线由半导体芯片的布线层(金属层)形成。
振荡电路、时钟信号输出电路、温度补偿电路分别配置于配置区域OSC、CKOUT、TCMP。电路的配置区域为配置该电路的结构要素的区域。即，为配置构成电路的电路元件、将该元件间连接起来的布线或保护条(通过将设置于电路的周围的扩散区域与电源等连接而保护电路不受噪声等影响的构造)等的区域。电路元件例如是晶体管、电阻或电容器等，构成它们的多晶硅、扩散层或金属层配置于区域内。
电源间电容器40是由2层或3层以上的金属层形成(构成)的MIM(Metal-Insulator-Metal：金属-绝缘体-金属)电容器。在2层的情况下，其一层为电容器的一端，其另一层为电容器的另一端。在3层以上的情况下，在设某个层为电容器的一端时，其上下的层相当于电容器的另一端。而且，低电位侧电源线和高电位侧电源线中的一方与电容器的一端连接，低电位侧电源线和高电位侧电源线中的另一方与另一端连接。另外，在设置多个电源间电容器的情况下，电源间电容器的一端、另一端与高电位侧电源线、低电位侧电源之间的连接关系在各电源间电容器中可以是不同的。
形成该电源间电容器40的金属层设置在温度补偿电路上。即，如图1所示，在电路装置100(半导体芯片)的俯视图中，以构成温度补偿电路的电路元件或布线与电源间电容器40(构成电容器的金属层)重叠的方式，配置有电源间电容器40。此外，如后述的图4所示，在电路装置100(半导体芯片)的剖视图中，在构成温度补偿电路的电路元件或布线的上层配置有电源间电容器40(构成电容器的金属层)。具体而言，在温度补偿电路的配置区域TCMP中，使用未设有温度补偿电路中包含的布线的金属层，形成了电源间电容器40。例如，在仅在多层金属层中的下层(例如第1层～第5层中的第1层、第2层)具有设有布线的区域的情况下，由该区域的上层的金属层(例如第3层～第5层)形成电源间电容器40。
这样，将电源间电容器40设置在电路装置100的内部，由此电源线的阻抗不易受到来自电路装置100的外部的环境(例如比电路装置100的焊盘更靠外部的电源线具有的电阻或电感器等)的影响。由此，能够减少由于测量和检查时的环境与安装时的环境的不同、或安装状态的不同引起的温度补偿精度的下降。
此外，在温度补偿电路的配置区域TCMP设有电源间电容器40，由此能够有效使用电路面积来设置电源间电容器(旁路电容器)。即，在由于在振荡电路等中设有MIM电容器(例如用于调整振荡频率的电容器)而难以进一步追加电容值较大的电源间电容器的情况下，能够将电源间电容器设置在温度补偿电路上。特别是，在温度补偿电路中未使用电容值较大的MIM电容器的情况下，由于仅用于布局电源间电容器，因此不使布局面积增大太多，就能够将电源间电容器设置在温度补偿电路上。
此外，温度补偿电路进行与振荡电路、时钟信号输出电路或数字电路(例如存储器)等进行的交流方式(高速、高频)的动作相比低速的直流方式的动作。因此，即使在温度补偿电路的布线等与电源间电容器40之间存在电容耦合的情况下，也难以产生由于该电容耦合引起的电源噪声。这样，与将电源间电容器设置于振荡电路等的配置区域OSC的情况相比，能够减少电源噪声。
此外，如图8和图15中所后述那样，以使电路装置100的焊盘面对封装的内部端子的方式将电路装置100安装于封装。此时，特别是如果封装侧的端子的尺寸大于焊盘，则该封装侧的端子的一部分有可能面对电路装置100的电路配置区域。在经由封装的内部布线而与振子连接的端子的一部分面对温度补偿电路的配置区域TCMP的情况下，振荡信号借助电容耦合传播到温度补偿电路，有可能对温度补偿精度产生影响。关于此点，根据本实施方式，由于在温度补偿电路的配置区域TCMP设有由金属层形成的电源间电容器40，因此该电源间电容器40作为针对电容耦合的屏蔽件发挥功能。
下面，使用图2、图3对能够减少由于环境的不同引起的温度补偿精度的下降的方面详细进行说明。
图2是应用了未设置电源间电容器的电路装置的振荡器的振荡频率偏差ΔF/F的温度特性(频率温度特性)。振荡频率偏差ΔF/F是基准振荡频率F(例如标称振荡频率)和振荡频率的差分ΔF与基准振荡频率F之商。
TSA1是在检查环境下测量出的温度特性，TSA2是在安装环境下测量出的温度特性。这里，在安装于电路基板的插座上安装有振荡器的状态是检查环境。另外，可应用本发明的检查环境不限于此，例如可以设使探针与振荡器的端子接触的状态等为检查环境。安装环境是将振荡器的端子与电路基板的布线图案(或者端子)连接(例如，利用焊料(solder)的连接)的状态。
在使用了插座的情况下，从振荡器的端子(例如电源端子、接地端子)到电路基板的布线图案之间，利用插座内的布线进行连接。电源间的旁路电容器设置于电路基板，因此从振荡器的端子到旁路电容器的布线变长。这些布线具有寄生电感和寄生电阻，并且在振荡器的端子与插座的端子之间具有接触电阻，因此从振荡器的端子到旁路电容器的阻抗升高。在电路装置100的内部产生的电源噪声利用旁路电容器而被降低，但由于如上述那样的布线的阻抗，导致降噪效果下降。
另外，这样的降噪效果的下降也在使用探针进行测量的情况下产生。即，探针设置于测试装置的电路基板，而电源间的旁路电容器设置于电路基板。因此，由于探针的寄生电感、寄生电阻或振荡器的端子与探针之间的接触电阻，从振荡器的端子到旁路电容器的阻抗升高。
另一方面，在将振荡器安装到了电路基板的情况下，能够在振荡器的端子附近(以比探针的情况短的布线长度)设置旁路电容器。因此，从电路装置100的焊盘观察到的阻抗成为从焊盘到振荡器的封装的端子的阻抗、和上述较短的布线的阻抗。即，小于使用了插座等的环境下的从电路装置100的焊盘观察到的阻抗。
如图2所示，由于这样的环境差异，检查环境下的振荡频率偏差的温度特性TSA1和安装环境下的振荡频率偏差的温度特性TSA2是不同的。以使得温度特性处于以ΔF/F＝0为中心的规格的范围内的方式，根据在检查环境下测量出的振荡频率的温度特性TSA1决定温度补偿参数。即，如果利用该温度补偿参数进行温度补偿，则在检查环境下，温度特性处于以ΔF/F＝0为中心的规格的范围内。但是，在检查环境和安装环境下具有温度特性的差异，所以在安装环境下，温度补偿精度下降了该差的量。
图3是应用了本实施方式的电路装置100的振荡器的振荡频率偏差ΔF/F的温度特性。TSB1是在检查环境下测量出的温度特性，TSB2是在安装环境下测量出的温度特性。
在本实施方式中，在电路装置100的内部设置了电源间电容器40。因此，不受电路装置100的外部环境(比焊盘靠外侧的电源线的阻抗)的影响，从电源噪声的产生源到电源间电容器40的阻抗大致相同。即，即使在检查环境和安装环境存在差异的情况下，在电路装置100的内部产生的电源噪声也以大致相同的阻抗到达电源间电容器40，并被降低。
如图3所示，通过使用本实施方式的电路装置100，能够减小检查环境下的振荡频率偏差的温度特性TSB1、与安装环境下的振荡频率偏差的温度特性TSB2之差。因此，能够利用根据在检查环境下测量出的振荡频率的温度特性TSB1而决定的温度补偿参数，在安装环境下实现准确的温度补偿。
2.电源间电容器
图4是电源间电容器40的详细结构例。图4中示意性示出半导体芯片(电路装置100)的剖视图。
如图4所示，电源间电容器40是由第i金属层、及与第i金属层不同层的至少1个金属层形成的电容器。第i金属层是形成于半导体芯片的多个金属层中的任意的金属层。即，在将层叠在半导体芯片的衬底上的金属层从下到上地(从靠近衬底的一方起依次地)称作第1、第2、……、第n金属层(n为2以上的整数)的情况下，其中的任意金属层是第i金属层(i为1以上且n以下的整数)。另外，在图4中示出n＝5、i＝4的情况，但n和i不限于此。这里，上是衬底的厚度方向(与衬底平面垂直的方向)，是利用半导体工艺将绝缘层和金属层层叠起来的方向。
这样，通过由第i金属层、及与第i金属层不同层的金属层形成电源间电容器40，能够将电源间电容器40配置于温度补偿电路的配置区域TCMP。即，能够使用不与温度补偿电路的布线发生干涉的区域的金属层来设置电源间电容器40。
更具体而言，例如电源间电容器40具有由第i金属层和第i-1金属层形成的第1电容器CPS1、及由第i金属层和第i+1金属层形成的第2电容器CPS2。而且，向第i金属层供给高电位侧电源VDD和低电位侧电源VSS中的一方，向第i-1金属层和第i+1金属层供给高电位侧电源VDD和低电位侧电源VSS中的另一方。例如，如图4所示，优选向第i金属层供给高电位侧电源VDD，向第i-1、第i+1金属层供给低电位侧电源VSS。由此，针对振荡信号的屏蔽效果有可能增加。另外，不限于此，也可以向第i金属层供给低电位侧电源VSS，向第i-1、第i+1金属层供给高电位侧电源VDD。另外，在该情况下，成为1<i<n的条件。
例如，如图4所示，构成电源间电容器40的第i-1、第i、第i+1金属层为第3、第4、第5金属层。第1、第2金属层在例如温度补偿电路的布线中使用。可以在电源间电容器40下方的衬底上配置构成温度补偿电路的例如晶体管等电路元件。
电源间电容器40需要较大的电容，但难以确保半导体芯片所需的大小的电容。关于此点，如本实施方式的一例那样，通过使用第i金属层及其上下的第i-1、第i+1金属层，能够在同一区域形成2个电容器(第1电容器CPS1、第2电容器CPS2)。由此，能够使电源间电容器40的电容增大，进一步提高温度补偿精度。
3.电路装置的详细布局结构例
图5是本实施方式的电路装置100的俯视时的详细布局结构例。另外，本实施方式不限于图5的结构，可以实施省略其结构要素的一部分或追加其他结构要素等各种变形。
如图5所示，电路装置100包含调整电容器70，该调整电容器70用于调整振荡信号的振荡频率。而且，调整电容器70是由在俯视时设置于振荡电路的配置区域OSC的至少2层的金属层形成的电容器。具体而言，调整电容器70由与形成电源间电容器40的金属层相同的层的金属层形成。即，由使用图4说明的第i-1、第i、第i+1金属层中的至少2层的金属层形成。
这样，在振荡电路中设有由与电源间电容器40相同的金属层构成的调整电容器70。因此，难以将所需的较大电容的电源间电容器设置于振荡电路的配置区域OSC。此外，振荡电路生成的振荡信号由于耦合现象被传播到电源间电容器，有可能产生电源噪声。关于此点，根据本实施方式，通过将电源间电容器40设置于温度补偿电路的配置区域TCMP，能够确保电容值(面积)。此外，与振荡电路相比，可期待由于来自电路的耦合引起的电源噪声较小。
此外，在本实施方式中，电路装置100包含：第1振荡元件连接焊盘(PAD5)，其与振荡元件的一端连接；第2振荡元件连接焊盘(PAD6)，其与振荡元件的另一端连接；控制电压输入焊盘(PAD4)，其输入振荡电路的振荡频率的控制电压；时钟信号输出焊盘(PAD3)，其输出时钟信号；以及第2电源间电容器42。低电位侧电源焊盘(PAD1)、第1振荡元件连接焊盘(PAD5)和控制电压输入焊盘(PAD4)配置于电路装置100的沿着第1边HN1的第1焊盘配置区域10。时钟信号输出焊盘(PAD3)、第2振荡元件连接焊盘(PAD6)和高电位侧电源焊盘(PAD2)配置于电路装置100的沿着与第1边HN1相对的第2边HN2的第2焊盘配置区域20。第2电源间电容器42配置于第1焊盘配置区域10和第2焊盘配置区域20中的至少一方。
具体而言，时钟信号输出焊盘、控制电压输入焊盘、第1振荡元件连接焊盘、第2振荡元件连接焊盘依次配置于焊盘区域PAD3、PAD4、PAD5、PAD6。
焊盘配置区域是配置焊盘的区域。在这些焊盘配置区域中焊盘之间无需相邻，焊盘与焊盘之间可以具有间隙。包含(包围)这些多个焊盘的区域是焊盘配置区域。第1焊盘配置区域10是以沿着第1边HN1的方向为长边、沿着第3边HN3(或第4边HN4)的方向为短边的长方形的区域。例如为包含焊盘区域PAD1、PAD5、PAD4的长方形中的最小长方形的区域。在第1焊盘配置区域10与第1边HN1之间未配置焊盘和电路元件。第2焊盘配置区域20是以沿着第2边HN2的方向为长边、沿着第3边HN3(或第4边HN4)的方向为短边的长方形的区域。例如为包含焊盘区域PAD3、PAD6、PAD2的长方形中的最小长方形的区域。在第2焊盘配置区域20与第2边HN2之间未配置焊盘和电路元件。
这里，电路装置100的第1～第4边HN1～HN4是半导体芯片(硅衬底)的边。第3边HN3和第4边HN4是与第1边HN1和第2边HN2交叉(例如垂直)的边。第4边HN4是与第3边HN3相对的边，例如在电路装置100为长方形或正方形的情况下，第4边HN4是与第3边HN3平行(包含大致平行)的边。
第2电源间电容器42配置于第1焊盘配置区域10和第2焊盘配置区域20的至少一个焊盘配置区域中的、未配置焊盘的区域(不包含PAD1～PAD6的区域)。即，以在俯视电路装置100(半导体芯片)时，焊盘配置区域和第2电源间电容器42(构成电容器的金属层)重叠、并且焊盘区域PAD1～PAD6和第2电源间电容器不重叠的方式，配置第2电源间电容器42。此外，在电路装置100(半导体芯片)的剖视图中，在第2电源间电容器42(构成电容器的金属层)的下层可以配置一些布线或元件，也可以不配置一些布线或元件。另外，在图5中示出在第2焊盘配置区域20设有电源间电容器的情况，但不限于此，可以在第1焊盘配置区域10设有电源间电容器，也可以在第1、第2焊盘配置区域10、20的双方设有电源间电容器。
这样，通过将第2电源间电容器42设置于焊盘配置区域，能够有效利用焊盘配置区域的空区域(未设有焊盘的区域)，使电源间电容器的电容增大，提高作为旁路电容器的功能。由此，具有能够进一步提高温度补偿精度的可能性。此外，如后所述，通过保留电路配置区域30而去除焊盘配置区域，能够生成削减了布局面积的缩减版的布局。此时，虽然去除了第2电源间电容器42，但在温度补偿电路的配置区域TCMP设置了电源间电容器40，因此即使在缩减版的布局中，也可减少温度补偿精度的下降。
此外，在本实施方式中，振荡电路、时钟信号输出电路和温度补偿电路配置于在俯视时处于第1焊盘配置区域10与第2焊盘配置区域20之间的电路配置区域30。此外，电路装置100能够包含存储振荡频率的温度补偿用的参数信息的非易失性存储器、及向电路装置100的各部件供给电源或基准电压的基准电压生成电路(偏置电路)。
具体而言，电路配置区域30是配置电路装置100的作为核心的电路的区域。作为核心的电路是用于实现电路装置100的功能的电路。例如为对电路装置100输入输出的信号进行处理的电路、生成电路装置输出的信号的电路等。例如，在电路装置100为控制TCXO(temperature compensated crystal oscillator：温度补偿型晶体振荡器)等振荡器的电路装置的情况下，振荡电路、时钟信号输出电路、温度补偿电路、偏置电路和存储器等相当于作为核心的电路。例如，在半导体芯片中，第1焊盘配置区域10和第2焊盘配置区域20以外的全部区域为电路配置区域30。或者，包含电路装置100的作为核心的电路的长方形或正方形中的最小长方形或正方形为电路配置区域30。
振荡电路、时钟信号输出电路、温度补偿电路、非易失性存储器、基准电压生成电路分别配置于电路配置区域30中的配置区域OSC、CKOUT、TCMP、MEM、BIS。配置区域OSC为与电路配置区域30的边KH1、KH3接触的区域，为大致长方形(或大致正方形)的区域。配置区域CKOUT为配置于配置区域OSC的第1方向D1侧的区域，为与配置区域OSC相邻的区域。第1方向D1为从电路装置100的第1边HN1朝向第2边HN2的方向。配置区域TCMP为与电路配置区域30的边KH2、KH4接触的区域，为大致长方形(或大致正方形)的区域，为配置于配置区域OSC、CKOUT的第2方向D2侧的区域。第2方向D2为与第1方向D1交叉(垂直)的方向，为从电路装置100的第3边HN3朝向第4边HN4的方向。配置区域MEM为与电路配置区域30的边KH1接触的区域，为设沿着边KH1的边为长边的长方形(大致长方形)的区域，且为与配置区域OSC和配置区域TCMP相邻的区域。配置区域BIS为配置于配置区域OSC与配置区域TCMP之间的区域，为被配置区域OSC、配置区域CKOUT、配置区域TCMP、配置区域MEM包围的区域，且为大致长方形(或大致正方形)的区域。
另外，上述各电路(配置各电路的区域)的一部分可以配置于第1焊盘配置区域10或第2焊盘配置区域20。在图5的例子中，时钟信号输出电路(CKOUT)的一部分配置于第2焊盘配置区域20。在创建缩减版的电路装置时，将这样的配置于电路配置区域30的外侧的部分收敛到电路配置区域30内或者去除即可。
这样，通过将电路装置100的作为核心的电路配置于第1焊盘配置区域10与第2焊盘配置区域20之间的电路配置区域30，能够以简单的步骤变更如图5那样的非缩减版的布局和后述的缩减版的布局。即，通过去除第1焊盘配置区域10和第2焊盘配置区域20，能够提取配置有作为核心的电路的电路配置区域30，创建缩减版的布局。
更具体而言，电路装置100包含与低电位侧电源焊盘(PAD1)连接的第1静电保护电路、及与高电位侧电源焊盘(PAD2)连接的第2静电保护电路。而且，第1静电保护电路和第2静电保护电路配置于电路配置区域30。此外，电路装置100可包含与时钟信号输出焊盘(PAD3)连接的第3静电保护电路、与控制电压输入焊盘(PAD4)连接的第4静电保护电路、与第1振荡元件连接焊盘(PAD5)连接的第5静电保护电路、及与第2振荡元件连接焊盘(PAD6)连接的第6静电保护电路。第3、第4、第6静电保护电路配置于电路配置区域30。第5静电保护电路配置于第1焊盘配置区域10。
具体而言，第1～第6静电保护电路分别配置于第1～第6配置区域ESD1～ESD6。第1～第6配置区域ESD1～ESD6的各配置区域为配置静电保护电路的区域，并且为确保了可配置焊盘的尺寸的区域。例如为可配置根据设计规则而确定的尺寸的焊盘的最小的正方形(或长方形)区域。静电保护电路是用于保护电路装置100的内部元件或电路不被施加到焊盘(IC的端子)的过电压或过电流损坏的电路。例如，静电保护电路能够由连接在焊盘与电源之间的二极管或晶体管(例如与二极管连接的晶体管)等构成。
由此，在如车载用等那样对焊盘的接合要求较高的可靠性的情况下，能够采用如图5这样的非缩减版的布局，根据情况不同，还能够在安装用或测试用等时使用后述的配置于配置区域ESD1～ESD6的焊盘。另一方面，在不要求比较高的可靠性的情况下，能够采用切出了电路配置区域30(去除了第1焊盘配置区域10和第2焊盘配置区域20)后的缩减版的布局。由此，能够简化上述2种情况下的布局变更。以下，使用图6更具体地进行说明。
图6是缩减版的电路装置120的布局结构例。在图6中，在焊盘区域PAD1’～PAD6’分别配置焊盘。焊盘区域PAD1’～PAD4’、PAD6’对应于图5的配置区域ESD1～ESD4、ESD6。即，静电保护电路设置于焊盘下方，将焊盘与设置于该焊盘下方的静电保护电路连接起来。焊盘区域PAD5’对应于图5的配置区域SP。配置区域SP是可配置焊盘的尺寸的区域。即，在缩减版的布局中，与振荡元件的一端连接的焊盘、和与该焊盘连接的第5静电保护电路配置于配置区域SP。配置区域SP配置于供非易失性存储器配置的配置区域MEM的第1方向D1侧。更具体而言，为被配置非易失性存储器的配置区域MEM、配置电压生成电路的配置区域BIS、配置温度补偿电路的配置区域TCMP包围的区域。
此外，在图6中，在电路装置120的第1边HN1’与电路配置区域30的边KH1之间未设置第1焊盘配置区域10。边KH1为在图5中与第1焊盘配置区域10相邻的边。例如，第1边HN1’相当于图5中的电路配置区域30的边KH1与第1焊盘配置区域10之间的直线、或者电路配置区域30的边KH1本身。同样，在图6中，在电路装置120的第2边HN2’与电路配置区域30的边KH2之间未设置第2焊盘配置区域20。边KH2为在图5中与第2焊盘配置区域20相邻的边。例如，第2边HN2’相当于图5中的电路配置区域30的边KH2与第2焊盘配置区域20之间的直线、或者电路配置区域30的边KH2本身。另外，电路配置区域30的边KH3、KH4分别为与电路装置100的第3边HN3、第4边HN4相邻的边(或与第3边HN3、第4边HN4一致的边)。
这样，在缩减版的电路装置120中，半导体芯片的尺寸缩小为相当于电路配置区域30的尺寸，在静电保护电路的配置区域设有焊盘。在对焊盘的接合未要求比较高的可靠性的情况下，通过采用这样的缩减版，能够减少成本。另一方面，在对焊盘的接合要求较高的可靠性的情况下，通过采用如图5那样的非缩减版，能够将静电保护电路设置于焊盘不同的区域，提高静电保护的可靠性。即，能够减少由于接合引起的应力等对静电保护电路的影响。此外，能够采用与缩减版中的焊盘不同的焊盘尺寸或不同的焊盘构造。由此，能够提高接合的接触的可靠性、或者减少接合对电路装置100的影响(例如裂纹等)。
此外，在本实施方式中，如图5所示，第1焊盘(PAD1)和第1静电保护电路(ESD1)隔着第1焊盘配置区域10与电路配置区域30之间的第1边界配置。第4焊盘(PAD4)和第4静电保护电路(ESD4)隔着第1边界配置。第3焊盘(PAD3)和第3静电保护电路(ESD3)隔着第2焊盘配置区域20与电路配置区域30之间的第2边界配置。第2焊盘(PAD2)和第2静电保护电路(ESD2)隔着第2边界配置。
这样，焊盘和静电保护电路隔着焊盘配置区域10、20与电路配置区域30之间的边界配置，由此能够利用该边界(或边界的附近)将焊盘配置区域10、20与电路配置区域30分离。由此，通过在该边界(或边界的附近)去除第1焊盘配置区域10与第2焊盘配置区域20的布局，能够创建缩减版的电路装置120的布局。
此外，在本实施方式中，第1～第4焊盘(PAD1～PAD4)配置于电路装置100的角部(电路装置100的边交叉的角部)的区域，并且第1～第4静电保护电路(ESD1～ESD4)配置于电路配置区域30的角部(电路配置区域30的边交叉的角部)的区域。
由此，焊盘和与该焊盘连接的静电保护电路接近(相邻或邻近)配置。例如配置有第1静电保护电路(ESD1)的电路配置区域30的角部最接近电路配置区域30的角部中的、配置有第1焊盘(PAD1)的电路装置100的第1角部。在将焊盘和静电保护电路连接起来的布线较长的情况下，有可能由于其电阻等导致静电保护功能下降，但根据本实施方式，能够避免静电保护功能的下降。
此外，在本实施方式中，低电位侧电源焊盘(PAD1)的面积大于第1静电保护电路的配置区域ESD1的面积。高电位侧电源焊盘(PAD2)的面积大于第2静电保护电路的配置区域ESD2的面积。时钟信号输出焊盘(PAD3)的面积大于第3静电保护电路的配置区域ESD3的面积。控制电压输入焊盘(PAD4)的面积大于第4静电保护电路的配置区域ESD4的面积。第1振荡元件连接焊盘(PAD5)的面积大于配置区域SP的面积。第2振荡元件连接焊盘(PAD6)的面积大于第6静电保护电路的配置区域ESD6的面积。
图7是焊盘区域、静电保护电路的配置区域为正方形的情况下的尺寸的一例。PAD分别表示焊盘区域PAD1～PAD6。ESD分别表示静电保护电路的配置区域ESD1～4、ESD6和配置区域SP。如图7所示，非缩减版的电路装置100中的配置焊盘的焊盘区域PAD的一边的长度LPD长于缩减版的电路装置120中的配置焊盘的配置区域ESD的一边的长度LES。
由此，在非缩减版的电路装置100中，能够使用面积比缩减版的电路装置120中的焊盘大的焊盘。由此，在非缩减版的电路装置100中能够提高接合的可靠性。关于这一点，使用图8进行说明。
图8是将电路装置(100、120)安装于封装时的端子连接的一例。图8示出以裸芯片的方式(为未收纳到封装的状态且不借助引线端子等)对半导体芯片进行安装的、所谓倒装芯片安装的例子。
如图8所示，在电路装置的焊盘(从钝化膜露出的焊盘金属)与封装侧端子(设置于封装的内侧的端子)之间夹着金凸块。而且，按压焊盘和封装侧端子而压扁金凸块，利用该金凸块将焊盘和封装侧端子连接起来。另外，金凸块是金(Au)制的凸块(颗粒)。
在进行了这样的安装的情况下，压扁后的金凸块有可能划伤半导体芯片。例如，有可能使钝化膜产生裂纹。此外，在焊盘的面积较小的情况下，在安装时可能会连接不良(即成为接触电阻较大的连接)、或在安装后由于施加到半导体芯片或封装的应力而导致事后可能产生连接不良。关于此点，根据本实施方式，在需要接合的可靠性的情况下，能够采用焊盘面积较大的非缩减版的布局。由此，能够减少上述那样的划伤半导体芯片的可能性和产生连接不良的可能性。另一方面，在未要求如车载用等那样高程度的接合可靠性的情况下，通过采用缩减版的布局，能够减少成本。
4.基准电压生成电路
图9是基准电压生成电路170的详细结构例。基准电压生成电路170包含带隙基准电路172、调节器174。调节器174包含放大器电路AMD、晶体管TPD、电阻电路RVD(可变电阻电路)。另外，本实施方式不限于图9的结构，可以实施省略其结构要素的一部分或追加其他结构要素等各种变形。例如，可以包含多个调节器。
带隙基准电路172是根据半导体的带隙电压(带隙能量)，生成不依赖于温度的恒定的基准电压VBR的电路。带隙电压具有温度依赖性，所以使用具有相反的温度依赖性的电压，生成不依赖于温度的恒定电压。带隙基准电路例如由双极型晶体管或MOS晶体管、和电阻元件等构成。
调节器174对基准电压VBR进行调节(升压)，输出基准电压VOUT。该基准电压VOUT例如可用作温度补偿电路的基准电压(例如函数产生电路等的基准电压。例如图14的1次分量产生电路230、3次分量产生电路240、高次分量产生电路250的基准电压)。图9示出调节器174为线性调节器的情况下的结构的一例。
电阻电路RVD包含串联连接在调节器174的输出节点与低电位侧电源VSS的节点之间的梯形电阻(多个电阻元件)、及开关电路。开关电路将梯形电阻的多个抽头(电阻元件与电阻元件之间的节点)中的任意一个抽头与放大器电路AMD的第1输入节点(同相输入端子)连接起来。开关电路根据选择哪个抽头，决定调节器174的增益(基准电压VOUT的电压值)。该增益的设定值(开关电路选择哪个抽头)例如可以预先存储到非易失性存储器中，或者也可以设定于寄存器。
晶体管TPD例如是P型MOS晶体管(第1导电型晶体管)，设置于高电位侧电源VDD的节点与调节器174的输出节点之间。向晶体管TPD的栅极供给放大器电路AMD的输出电压。向放大器电路AMD的第2输入节点(反相输入端子)输入来自带隙基准电路172的基准电压VBR，作为同相放大器的调节器174将基准电压VBR调节为基准电压VOUT。
图10是构成电阻电路RVD的电阻元件的示意性剖视图。这里的电阻元件是梯形电阻中包含的多个电阻元件的各电阻元件。
如上所述，在本实施方式中，基准电压生成电路170具有基准电压调整用的电阻电路RVD，向温度补偿电路供给基准电压VOUT。而且，如图10所示，构成电阻电路RVD的电阻元件由多晶硅(polysilicon)形成。该多晶硅形成于设定为低电位侧电源电压(低电位侧电源VSS的电压)的阱上。
具体而言，在半导体芯片的衬底上形成有P型阱(Pwell)，在该P型阱上形成有元件分离构造(STI：Shallow Trench Isolation：浅沟槽隔离)。元件分离构造是如下构造：在衬底上形成沟槽，在该沟槽中嵌入绝缘膜(二氧化硅膜)。作为电阻元件的多晶硅形成在元件分离构造上。P型阱形成为覆盖载置多晶硅的元件分离构造，经由P型的扩散区域(P+)与低电位侧电源VSS连接。
另外，带隙基准电路172中包含的电阻元件同样成为如图10那样的结构。但是，带隙基准电路172或者调节器174中包含的多个电阻元件并非全部为图10那样的结构，例如一部分的电阻元件也可以形成于设定为高电位侧电源VDD的电压的阱上。
另外，基准电压VOUT被供给到温度补偿电路，所以其质量(例如噪声或电压精度等)对温度补偿精度产生影响。关于此点，根据本实施方式，构成基准电压生成电路170的电阻元件(多晶硅)形成于设定为低电位侧电源电压的阱上，由此能够减少基准电压VOUT的噪声。由此，能够进一步减少由于电源环境的不同引起的温度补偿精度的下降。
5.电路装置的详细结构例
图11是本实施方式的电路装置100的详细结构例的框图。电路装置100包含温度传感器160、温度补偿电路150、控制电路130、存储部140(非易失性存储器)、振荡电路110、时钟信号输出电路180、基准电压生成电路170(偏压生成电路)。另外，电路装置的结构不限于图11的结构，可以实施省略其中一部分结构要素(例如温度传感器160等)或追加其他结构要素等各种变形。
振荡电路110是使用振荡元件XTAL而生成振荡信号的电路。具体而言，振荡电路110经由端子XI和端子XO与振荡元件XTAL连接。该端子XI与配置于图5的焊盘区域PAD5的第1振荡元件连接焊盘对应，端子XO与配置于图5的焊盘区域PAD6的第2振荡元件连接焊盘对应。振荡电路110通过使振荡元件XTAL振荡，生成振荡信号。例如在TCXO或OCXO中，与检测温度相应的控制电压VCOMP(温度补偿用电压。补偿振荡频率的温度特性的电压)输入到振荡电路110，振荡电路110使振荡元件XTAL按照与该控制电压VCOMP对应的振荡频率进行振荡。
振荡元件XTAL例如是石英振子等压电振子。振荡元件XTAL可以是设置于恒温槽内的恒温槽型振子。或者，振荡元件XTAL也可以是谐振器(机电式的谐振器或者电气式的谐振电路)。作为振荡元件XTAL，能够采用压电振子、SAW(Surface Acoustic Wave：表面声波)谐振器、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)振子等。作为振荡元件XTAL的衬底材料，可使用石英、钽酸锂、铌酸锂等压电单晶体、锆钛酸铅等压电陶瓷等压电材料或硅半导体材料等。作为振荡元件XTAL的激励方法，可以使用基于压电效应的方法，也可以使用基于库仑力的静电驱动。
时钟信号输出电路180根据振荡电路110的输出信号OSQ，向端子CLKO输出时钟信号。端子CLKO与配置于图5的焊盘区域PAD3的时钟信号输出焊盘对应。时钟信号输出电路180对输出信号OSQ或者将输出信号OSQ分频后的信号进行缓冲(用于驱动外部负载的放大)，将该缓冲后的信号作为时钟信号输出。
控制电路130进行电路装置100的各部件的控制。此外，控制电路130还进行与电路装置100的外部(例如CPU等)的接口处理等。控制电路130例如通过门阵列等逻辑电路实现。控制电路130例如配置于图5的配置区域MEM或配置区域TCMP。
存储部140存储电路装置100的动作所需的各种信息。例如存储温度补偿电路150进行温度补偿处理所需的信息(温度补偿用的多项式的系数)等。该信息在例如电路装置100的制造时、或对电路装置100和振荡元件XTAL进行了封装的振荡器的制造时等，从外部(例如测试装置)写入。存储部140例如是非易失性存储器(例如FAMOS(Floating gateAvalanche injection MOS：浮动栅雪崩注入MOS)型、MONOS(Metal Oxide Nitride OxideSilicon：金属氧化氮氧化硅)型)等。
温度补偿电路150根据来自温度传感器160的温度检测信号VT(温度检测电压)，生成用于实现振荡电路110的振荡频率的温度补偿的控制电压VCOMP(温度补偿用电压)，并将该控制电压VCOMP输出到振荡电路110。例如利用测试装置测量振荡元件XTAL具有的振荡频率的温度特性，求出消除该温度特性的(抑制由于温度特性引起的振荡频率的变动的)3次或5次的多项式(近似式)。而且，将该多项式的系数写入存储部140。在温度补偿电路150进行温度补偿时，控制电路130从存储部140读出多项式的系数并输出到温度补偿电路150，温度补偿电路150根据该系数，产生消除振荡频率的温度特性的(抑制由于温度特性引起的振荡频率的变动的)控制电压VCOMP。此外，温度补偿电路150根据经由端子VCNT而从外部输入的振荡频率的控制电压，输出控制电压VCOMP。例如，对根据温度检测信号VT而生成的温度补偿用的控制电压、与经由端子VCNT而从外部输入的控制电压进行相加处理，将该相加处理后的电压作为控制电压VCOMP输出。端子VCNT与配置于图5的焊盘区域PAD4的控制电压输入焊盘对应。
温度传感器160是检测电路装置100(半导体芯片)的温度的传感器。例如，温度传感器160由二极管(PN结)等构成。在该情况下，使用二极管的正向电压的温度依赖性进行温度检测。即，根据二极管的正向电压，输出温度检测信号VT。另外，温度传感器160不限于此，能够采用热敏电阻等各种温度传感器。温度传感器160例如配置于图5的配置区域BIS。
基准电压生成电路170是生成用于供给到电路装置100的各部件的电源、基准电压、偏置电压、偏置电流等的电路。具体而言，经由高电位侧电源VDD的端子向基准电压生成电路170输入高电位侧电源，经由低电位侧电源VSS的端子向基准电压生成电路170输入低电位侧电源(地)。高电位侧电源VDD的端子与配置于图5的焊盘区域PAD2的高电位侧电源焊盘对应，低电位侧电源VSS的端子与配置于图5的焊盘区域PAD1的低电位侧电源焊盘对应。例如，基准电压生成电路170可包含：生成温度依赖性非常小的电压(作为生成的各电压的基准的电压)的带隙基准电路；生成电源、基准电压或偏置电压的调节器；以及生成偏置电流的电流生成电路等。例如，基准电压生成电路170向温度补偿电路150供给基准电压，或者向振荡电路110供给电源电压(例如图12的VRA)。
另外，在图11中以电路装置进行模拟方式的(基于模拟信号处理的)温度补偿的情况为例进行了说明，但不限于此。即，在电路装置进行数字方式的(基于数字信号处理的)温度补偿的情况下也能够应用本发明。具体而言，数字方式的温度补偿电路包含：A/D转换电路，其将温度检测电压A/D转换为温度检测数据；以及数字信号处理电路，其根据该温度检测数据，生成控制数据(温度补偿数据)。在振荡电路为VCO的情况下，例如电路装置包含将控制数据D/A转换为控制电压的D/A转换电路，该控制电压被输入到VCO，从而实现温度补偿。图1等中说明的电源间电容器例如设置于温度补偿电路的A/D转换电路的配置区域。另外，电源间电容器也可以设置于数字信号处理电路上。
6.振荡电路
图12是振荡电路110的详细结构例。振荡电路110包含振荡部12(振荡电路主体)、缓冲器14(预缓冲器、放大部)。另外，本实施方式不限于图12的结构，可以实施省略其结构要素的一部分或追加其他结构要素等各种变形。
振荡部12包含由晶体管TPA1、TPA2(P型晶体管、第1导电型晶体管)和电阻元件RA2构成的电流镜电路(电流源)。该电流镜电路对在电阻元件RA2中流过的电流IRA进行镜像，输出偏置电流IBA。
此外，振荡部12包含双极型晶体管TRA、电阻元件RA1、电容器CA1～CA3、可变电容式电容器CVA1、CVA2、调整电容器CJ。双极型晶体管TRA的集电极端子经由端子XO(焊盘)与振荡元件XTAL的一端连接，基极端子经由端子XI(焊盘)与振荡元件XTAL的另一端连接。在双极型晶体管TRA中流过通过振荡元件XTAL的振荡而产生的基极/发射极间电流。在基极/发射极间电流增大时，集电极-发射极间电流增大，偏置电流IBA中的向电阻元件RA1分支的偏置电流减小，因此，集电极电压VCA降低。另一方面，在基极/发射极间电流减小时，集电极-发射极间电流减小，偏置电流IBA中的向电阻元件RA1分支的偏置电流增大，因此集电极电压VCA上升。集电极电压VCA被反馈到振荡元件XTAL，因此，振荡元件XTAL振荡。
振荡元件XTAL的振荡频率具有温度特性，该温度特性利用温度补偿电路150产生的控制电压VCOMP进行补偿。即，控制电压VCOMP被输入到可变电容式电容器CVA1、CVA2的一端，利用该控制电压VCOMP对可变电容式电容器CVA1、CVA2的电容值进行控制。可变电容式电容器CVA1、CVA2的另一端与双极型晶体管TRA的基极端子、集电极端子连接。在可变电容式电容器CVA1、CVA2的电容值发生变化时，振荡环路的谐振频率发生变化，因此可补偿由于振荡元件XTAL的温度特性引起的振荡频率的变动。
调整电容器CJ对应于图5中说明的调整电容器70。调整电容器CJ的一端与端子XI的节点连接，另一端与低电位侧电源的节点连接。另外，调整电容器CJ的一端可以与端子XO的节点连接。调整电容器CJ的电容值是能够可变地设定的，为了调整作为基准的振荡频率，对其电容值进行调整。例如，对调整电容器CJ的电容值进行调整，使得环境温度被设定为规定的温度(例如25度)、控制电压VCOMP被设定为规定的电压的情况下的振荡频率成为规定的振荡频率(例如规格所规定的标称振荡频率)。例如，调整电容器CJ包含多个电容器、及对是否将各电容器与端子XI的节点连接进行切换的开关电路。调整电容器CJ的电容值例如在制造时被调整，其设定值被存储在非易失性存储器中。
另外，本实施方式的振荡电路不限于图12的结构，能够采用各种振荡电路。此外，在图12中，以设CVA1、CVA2为可变电容式电容器的情况为例进行说明，但本实施方式不限于此，也可以仅设CVA1、CVA2中的一方为利用控制电压VCOMP进行控制的可变电容式电容器。
缓冲器14包含电容器CA4、电阻元件RA3、反相器IVA1、IVA2。经由电容器CA4向反相器IVA1输入集电极电压VCA(振荡信号)。经由电阻元件RA3将反相器IVA1的输出反馈到输入，由此控制反相器IVA1的输入的偏置点。反相器IVA2对反相器IVA1的输出进行缓冲，将该缓冲后的信号作为输出信号OSQ输出。
7.时钟信号输出电路
图13是时钟信号输出电路180的详细结构例。另外，本实施方式不限于图13的结构，可以实施省略其结构要素的一部分或追加其他结构要素等各种变形。例如，下面以时钟信号输出电路180输出限幅正弦波的时钟信号的情况为例进行说明，但不限于此。例如，时钟信号输出电路180可以是输出矩形波(例如CMOS电平)的时钟信号的电路。
图13的时钟信号输出电路180包含晶体管TB1、TB2、偏置电压设定电路BAS1、BAS2、电容器CB1、CB2。
晶体管TB1设置于电源VRA的节点(高电位侧电源节点)与输出节点NAQ之间。晶体管TB2设置于输出节点NAQ与电源VS的节点(低电位侧电源节点)之间。例如晶体管TB1为N型晶体管(第1导电型晶体管)，晶体管TB2为P型晶体管。
偏置电压设定电路BAS1是对晶体管TB1的栅极节点NG1设定偏置电压的电路。该偏置电压设定电路BAS1包含串联设置于例如电源VRA的节点与电源VS的节点之间的电阻元件RB1、RB2。由此，利用电阻元件RB1、RB2对VRA-VS之间进行电阻分割后的电压作为偏置电压被施加到栅极节点NG1。
偏置电压设定电路BAS2是对晶体管TB2的栅极节点NG2设定偏置电压的电路。该偏置电压设定电路BAS2包含电阻元件RB4，该电阻元件RB4例如设置于栅极节点NG2与电源VS的节点之间。
电容器CB1设置于输入节点NAI与栅极节点NG1之间，该输入节点NAI输入来自振荡电路110的缓冲器14的输出信号OSQ。电容器CB2设置于输入节点NAI与栅极节点NG2之间。这些电容器CB1、CB2是DC截止用(AC耦合用)的电容器。
另外，在端子CLKO与外部节点NC之间设有电容器CC1。与节点NC连接的电阻元件RC、电容器CC2表示外部负载。
在节点NAI的电压发生变化时，节点NG1的电压以偏置电压设定电路BAS1的偏置电压为基准发生变化。此外，节点NG2的电压以偏置电压设定电路BAS2的偏置电压为基准发生变化。即，通过使晶体管TB1、TB2的栅极电压以偏置电压为基准发生变化，控制晶体管TB1、TB2的驱动能力(导通电阻)。由此，向输出节点NAQ输出限幅正弦波的信号。限幅正弦波的信号是将正弦波的上下限制为规定电压电平(例如电源电压电平)的信号。
8.温度补偿电路
图14是温度补偿电路150的详细结构例。温度补偿电路150包含基准温度调整电路15、0次分量产生电路220、1次分量产生电路230、3次分量产生电路240、高次分量产生电路250、1次分量增益调整电路260、3次分量增益调整电路270、高次分量增益调整电路280、加法电路200。另外，本实施方式不限于图14的结构，可以实施省略其结构要素的一部分或追加其他结构要素等各种变形。
基准温度调整电路15是调整控制电压VCOMP(温度补偿用电压)的基准温度T0的电路，例如通过调整温度检测信号VT(温度检测电压)的基准电压，调整基准温度T0。控制电压VCOMP的1次分量、3次分量、高次分量分别以基准温度T0为中心对称，基准温度调整电路15调整该对称的中心。
0次分量产生电路220输出对振荡元件XTAL(石英振子)的振荡频率具有的温度特性的0次分量进行近似的0次分量电压VS0(0次分量信号)。例如由电阻分割电路等、输出DC电压的电路构成。
1次分量产生电路230输出对石英振子的振荡频率具有的温度特性的1次分量进行近似的1次分量电流IS1(广义而言为1次分量信号)。即，在设T为温度时，IS1是对与(T-T0)成正比或反比的函数进行近似的电流。1次分量产生电路230例如能够由同相放大器等构成。1次分量增益调整电路260根据存储部140所存储的增益值A1，进行1次分量电流IS1的增益调整，输出1次分量电压VS1＝A1×IS1(广义而言为1次输出信号)。另外，1次分量产生电路230和1次分量增益调整电路260可以构成为能够进行增益调整的一体的放大器电路(例如同相放大器)。
3次分量产生电路240输出对石英振子的振荡频率具有的温度特性的3次分量进行近似的3次分量电流IS3(广义而言为3次分量信号)。即，IS3是对与(T-T0)3成正比或反比的函数进行近似的电流。3次分量增益调整电路270根据存储部140所存储的增益值A3，进行3次分量电流IS3的增益调整，输出3次分量电压VS3＝A3×IS3(广义而言为3次输出信号)。
高次分量产生电路250输出对石英振子的振荡频率具有的温度特性的、作为4次以上分量的高次分量进行近似的高次分量电流ISh(广义而言为高次分量信号)。即，ISh是对高次函数g(T-T0)进行近似的电流。例如，g(T-T0)是对与(T-T0)4成正比反比的函数和与(T-T0)5成正比或反比的函数进行合成所得的合成函数。高次分量增益调整电路280根据存储部140所存储的增益值Ah，进行高次分量电流ISh的增益调整，输出高次分量电压VSh＝Ah×ISh(广义而言为高次输出信号)。
加法电路200对0次分量电压VS0、1次分量电压VS1、3次分量电压VS3、高次分量电压VSh、经由端子VCNT而从外部输入的控制电压进行相加，输出控制电压VCOMP。在设VS0＝A0时，控制电压VCOMP是对VCOMP＝Ah×g(T-T0)+A3(T-T0)3+A1(T-T0)+A0进行近似的电压。
另外，在图14的结构例中，以输出电流IS1作为1次分量信号、输出电流IS3作为3次分量信号、输出电流ISh作为高次分量信号的情况为例进行了说明，但本实施方式不限于此。即，也可以构成为输出电压，作为1次分量信号、3次分量信号、高次分量信号。
9.振荡器、电子设备、移动体
图15是包含本实施方式的电路装置500的振荡器400的结构例。振荡器400包含电路装置500、与电路装置500的振荡电路导通的振荡元件XTAL(振子、振动片)。电路装置500对应于上述电路装置100或电路装置120。此外，振荡器400能够包含封装410，该封装410收纳电路装置100和振荡元件XTAL。另外，振荡器不限于图15的结构，可以实施省略其中一部分的结构要素、或追加其他结构要素等各种变形。
封装410例如由基底部412和盖部414构成。基底部412是由陶瓷等绝缘材料构成的例如箱形等的部件，盖部414是与基底部412接合的例如平板状等的部件。在基底部412的例如底面上设有用于与外部设备连接的外部连接端子(外部电极)。在由基底部412和盖部414形成的内部空间(腔室)内收纳电路装置500、振荡元件XTAL。然后，通过盖部414进行密闭，从而将电路装置500、振荡元件XTAL气密地密封在封装410内。
电路装置500和振荡元件XTAL安装于封装410内。而且，振荡元件XTAL的端子和电路装置500(IC)的端子(焊盘)利用封装410的内部布线进行电连接。
图16是包含本实施方式的电路装置500的电子设备300的结构例。该电子设备300包含电路装置500、石英振子等振荡元件XTAL、天线ANT、通信部510(通信装置)、处理部520(处理装置)。此外，还可以包含操作部530(操作装置)、显示部540(显示装置)、存储部550(存储器)。由振荡元件XTAL和电路装置500构成振荡器400。另外，电子设备300不限于图11的结构，可以实施省略其中一部分的结构要素、或追加其他结构要素等各种变形。
作为图16的电子设备300，例如能够假设GPS内置时钟、生物体信息测量设备(脉搏计、步数计等)或者头部佩戴型显示装置等可佩戴设备、智能手机、移动电话、便携式游戏装置、笔记本PC或者平板PC等便携信息终端(移动终端)、发布内容的内容提供终端、数字照相机或者摄像机等影像设备、或者基站或路由器等网络相关设备等各种设备。
通信部510(无线电路)进行经由天线ANT而从外部接收数据、或向外部发送数据的处理。处理部520进行电子设备300的控制处理、以及对经由通信部510而收发的数据的各种数字处理等。该处理部520的功能例如可通过微型计算机等处理器而实现。操作部530用于供用户进行输入操作，可通过操作按钮、触摸面板显示器等来实现。显示部540用于显示各种信息，可通过液晶、有机EL等显示器来实现。另外，在使用触摸面板显示器来作为操作部530的情况下，该触摸面板显示器兼具操作部530和显示部540的功能。存储部550用于存储数据，其功能可通过RAM、ROM等半导体存储器或HDD(硬盘驱动器)等来实现。
图17示出包含本实施方式的电路装置的移动体的例子。本实施方式的电路装置(振荡器)例如可以组装到车辆、飞机、摩托车、自行车或者船舶等各种移动体中。移动体例如是具有发动机或马达等驱动机构、方向盘或舵等转向机构和各种电子设备(车载设备)，且在陆地上、空中或海上移动的设备或装置。图17概要性示出作为移动体的具体例的汽车206。汽车206中组装了具有本实施方式的电路装置和振子的振荡器(未图示)。控制装置208根据由该振荡器生成的时钟信号而进行动作。控制装置208例如按照车体207的姿态对悬架的软硬度进行控制，或者对各个车轮209的制动进行控制。例如可以利用控制装置208实现汽车206的自动运转。另外，组装有本实施方式的电路装置或振荡器的设备不限于这种控制装置208，也可以组装在汽车206等移动体所设置的各种设备(车载设备)中。
另外，如上述那样对本实施方式进行了详细说明，而对本领域技术人员而言，应能容易理解未实际脱离本发明的新事项和效果的多种变形。因此，这样的变形例全部包含在本发明的范围内。例如，在说明书或者附图中，至少一次与更加广义或者同义的不同用语一同描述的用语在说明书或者附图的任意部分都可以置换为该不同用语。此外，本实施方式和变形例的所有组合也包含于本发明的范围内。此外，电路装置、振荡器、电子设备、移动体等的结构或动作等也不限于本实施方式中说明的内容，可实施各种变形。

Claims (10)

1.一种电路装置，其中，该电路装置包含：
振荡电路，其使振荡元件振荡；
时钟信号输出电路，其输出基于所述振荡电路的振荡信号的时钟信号；
温度补偿电路，其进行所述振荡信号的振荡频率的温度补偿；
低电位侧电源焊盘，其被供给低电位侧电源；
高电位侧电源焊盘，其被供给高电位侧电源；
电源间电容器，其设置于与所述低电位侧电源焊盘导通的低电位侧电源线、和与所述高电位侧电源焊盘导通的高电位侧电源线之间；
第1振荡元件连接焊盘，其与所述振荡元件的一端连接；
第2振荡元件连接焊盘，其与所述振荡元件的另一端连接；
控制电压输入焊盘，其输入所述振荡电路的振荡频率的控制电压；
时钟信号输出焊盘，其输出所述时钟信号；以及
第2电源间电容器，
所述电源间电容器由在俯视时设置于所述温度补偿电路的配置区域的至少2层的金属层构成，
所述低电位侧电源焊盘、所述第1振荡元件连接焊盘和所述控制电压输入焊盘配置于电路装置的沿着第1边的第1焊盘配置区域，
所述时钟信号输出焊盘、所述第2振荡元件连接焊盘和所述高电位侧电源焊盘配置于所述电路装置的沿着与所述第1边相对的第2边的第2焊盘配置区域，
所述第2电源间电容器配置于所述第1焊盘配置区域和所述第2焊盘配置区域中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中，
所述电源间电容器由第i金属层、及与所述第i金属层不同层的至少1个金属层构成。
3.根据权利要求2所述的电路装置，其中，
所述电源间电容器具有：
第1电容器，其由所述第i金属层和第i-1金属层构成；以及
第2电容器，其由所述第i金属层和第i+1金属层构成，
向所述第i金属层供给所述高电位侧电源和所述低电位侧电源中的一方，
向所述第i-1金属层和所述第i+1金属层供给所述高电位侧电源和所述低电位侧电源中的另一方。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电路装置，其中，
该电路装置包含调整电容器，该调整电容器用于调整所述振荡频率，
所述调整电容器由在俯视时设置于所述振荡电路的配置区域的至少2层的金属层构成。
5.根据权利要求1所述的电路装置，其中，
所述振荡电路、所述时钟信号输出电路和所述温度补偿电路配置于在俯视时处于所述第1焊盘配置区域与所述第2焊盘配置区域之间的电路配置区域。
6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电路装置，其中，该电路装置包含：
第1静电保护电路，其与所述低电位侧电源焊盘连接；以及
第2静电保护电路，其与所述高电位侧电源焊盘连接，
所述低电位侧电源焊盘配置于电路装置的沿着第1边的第1焊盘配置区域，
所述高电位侧电源焊盘配置于所述电路装置的沿着与所述第1边相对的第2边的第2焊盘配置区域，
所述第1静电保护电路和所述第2静电保护电路配置于所述第1焊盘配置区域与所述第2焊盘配置区域之间的电路配置区域。
7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电路装置，其中，
该电路装置包含基准电压生成电路，该基准电压生成电路具有基准电压调整用的电阻电路，向所述温度补偿电路供给基准电压，
构成所述电阻电路的电阻元件由多晶硅形成，
所述多晶硅形成在设定为低电位侧电源电压的阱上。
8.一种振荡器，其中，该振荡器包含：
权利要求1～7中的任意一项所述的电路装置；以及
所述振荡元件，其与所述振荡电路导通。
9.一种电子设备，其中，该电子设备包含权利要求1～7中的任意一项所述的电路装置。
10.一种移动体，其中，该移动体包含权利要求1～7中的任意一项所述的电路装置。
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