JP2008243896A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Atsushi Kurokawa
敦 黒川
Hiroshi Fujita
浩志 藤田
Tetsuya Ibe
哲也 伊部
Kazuyuki Otani
一幸 大谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit capable of changing a resistance value of a power source resistor and a capacitance value of decoupling at a minimum cost. <P>SOLUTION: In the structure of Fig.6(A), a metal laminate composed of three layers which contact with a polysilicon layer PL are formed at the left end, the right end, and the middle point of the polysilicon layer PL, respectively. On the third metal layer M3 of the metal laminate at the middle point of the polysilicon layer PL, a via contact part is formed with a power source line 9 composed of a fourth metal layer and formed in contact with the via contact part. Thus, almost a half of the polysilicon layer PL is inserted in the power source line 9 as a power source resistor R. In the structure of Fig.6(B), a via contact part is formed on the third metal layer M3 of the metal laminate on the left end of the polysilicon layer PL with the power source line 9 composed of the fourth metal layer and formed in contact with the via contact thereon. Thus, almost the entire polysilicon layer PL is inserted in the power source line 9 as the power source resistor R. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路に関し、電磁障害ノイズの対策を施した半導体集積回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit in which countermeasures against electromagnetic interference noise are taken.

半導体模集積回路の市場は、PC、モバイル、デジタル家電、車・航空機、医療・バイオ機器等広範囲である。半導体微細加工技術の進化につれて、ますます大規模化し、また動作周波数や消費電力も増加している。このため、LSIチップから生じる電流変化がパッケージ(以下、PKGという)やプリント回路基板(以下、PCBという。PCBはprint circuit boardの略である)等を通して空間に電磁波を放射する、いわゆる電磁障害(以下、EMIという。EMIは electromagnetic interferenceの略である)が問題になってきている[非特許文献1-7を参照]。   The market for semiconductor integrated circuits is wide-ranging, including PCs, mobiles, digital home appliances, cars / aircrafts, and medical / bio equipment. As semiconductor microfabrication technology evolves, it is becoming larger and operating frequency and power consumption are increasing. For this reason, a change in current generated from the LSI chip radiates electromagnetic waves into the space through a package (hereinafter referred to as PKG), a printed circuit board (hereinafter referred to as PCB, PCB is an abbreviation of printed circuit board), or the like. Hereinafter, EMI, which is an abbreviation for electromagnetic interference, is becoming a problem [see Non-Patent Documents 1-7].

EMIノイズは電子機器の外部に放射されて生じる機器間の干渉もしくは人体への影響と、機器内部のLSI同士の干渉によって回路が誤動作する問題に分けられる。前者は筐体や機器のシールディング等外側の対策で済むが、後者はチップ、PKG、PCBでの対策が必要になる。例えば車載用LSIではラジオ、オーディオ、ナビゲーション等制御する機能を搭載するのでそれらに使われる周波数の干渉を防止する必要がある。   EMI noise is divided into two problems: interference between devices caused by being radiated to the outside of an electronic device or influence on a human body, and malfunction of a circuit due to interference between LSIs inside the device. The former only requires countermeasures on the outside such as shielding of the casing and equipment, but the latter requires countermeasures with a chip, PKG, and PCB. For example, in-vehicle LSIs are equipped with functions for controlling radio, audio, navigation, etc., so it is necessary to prevent interference of frequencies used for them.

従来、EMIノイズはチップ内の電源線に挿入される電源抵抗と、電源線と接地線の間に挿入される電源接地間容量(以下、デカップリング容量という)によって、その低減が図られていた。
「ASIC設計環境の下でのEMIノイズ解析」IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 19, no. 11, pp. 1337-1346, Nov. 2000. 「ゲートレベルシミュレータによるEMIノイズ解析」 Proc. ISQED, pp. 129-136, Mar. 2000. 「CMOSデバイスパッケージにおける電磁放射及び同時スイッチングノイズ」 Proc. Electronic Components and Technology Conf., pp. 781-785, May 2000. 「多層プリント回路基板上のパワーバス・デカップリング」IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, vol. 37, no. 2, pp. 155-166, May 1995. 「SPICEに基づくPCBと関連構造からの放射の解析」Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, pp. 320-325, Aug. 1996. 「LSIの電源電流モデル及びデジタルPCBのEMIノイズシミュレーションのためのパラメータ特定」Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, pp. 1185-1190, Aug. 2001. 「負荷依存性を持ったEMIノイズシミュレーションのためIC/LSIの電源電流モデリング」Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, pp. 16-21, Aug. 2003.
Conventionally, EMI noise has been reduced by a power supply resistor inserted into a power supply line in a chip and a power-to-ground capacitance (hereinafter referred to as a decoupling capacitance) inserted between the power supply line and the ground line. .
"EMI noise analysis under ASIC design environment" IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 19, no. 11, pp. 1337-1346, Nov. 2000. "EMI noise analysis by gate level simulator" Proc. ISQED, pp. 129-136, Mar. 2000. "Electromagnetic radiation and simultaneous switching noise in CMOS device packages" Proc. Electronic Components and Technology Conf., Pp. 781-785, May 2000. "Power bus decoupling on multilayer printed circuit boards" IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, vol. 37, no. 2, pp. 155-166, May 1995. "Analysis of radiation from PCBs and related structures based on SPICE" Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, pp. 320-325, Aug. 1996. "Specify parameters for power supply current model of LSI and EMI noise simulation of digital PCB" Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, pp. 1185-1190, Aug. 2001. "Power supply current modeling of IC / LSI for EMI noise simulation with load dependency" Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, pp. 16-21, Aug. 2003.

EMIノイズは電源抵抗とデカップリング容量の値によって変動する。本発明者が行った回路シミュレーションの結果によれば、電源抵抗の抵抗値が小さいとEMIノイズは増加し、抵抗値が大きいと電圧降下を招く。また、デカップリング容量はある値で共振によりEMIノイズを増加させる。すなわち、EMIノイズの低減には解析による予測が重要である。   The EMI noise varies depending on the values of the power supply resistance and the decoupling capacitance. According to the result of the circuit simulation performed by the present inventor, the EMI noise increases when the resistance value of the power supply resistance is small, and a voltage drop is caused when the resistance value is large. Further, the decoupling capacitance is a certain value, and EMI noise is increased by resonance. That is, prediction by analysis is important for reducing EMI noise.

しかしながら、予測に基づいて製造された半導体集積回路において、電源抵抗の抵抗値、デカップリング容量の容量値は見積もった値にはならない場合がある。このため、半導体集積回路の試作段階でEMIノイズ低減の対策が不完全で、電源抵抗の抵抗値、デカップリング容量の容量値を変更したい場合が生じる。   However, in the semiconductor integrated circuit manufactured based on the prediction, the resistance value of the power supply resistor and the capacitance value of the decoupling capacitor may not be the estimated values. For this reason, there are cases where measures for reducing EMI noise are incomplete at the prototype stage of the semiconductor integrated circuit, and the resistance value of the power supply resistor and the capacitance value of the decoupling capacitance are desired to be changed.

一般にその場合は、多くのマスク変更により、莫大なコストを必要とする。半導体プロセスは半導体基板から順にゲートPoly、第1メタル層、第2メタル層、・・・パッドメタルの順に工程が進む。最初の工程に戻るに従い、修正のためのコストを要する。すなわち、最初の試作で特性が思わしくない場合に、出来る限り変更するマスクの枚数が少なく、またプロセス工程が出来る限り進んだ上層のマスク変更がコストを低減できる。   Generally, in that case, enormous costs are required due to many mask changes. The semiconductor process proceeds in the order of gate poly, first metal layer, second metal layer,. As the process returns to the first step, the cost for correction is required. In other words, when the characteristics are not ideal in the first trial manufacture, the number of masks to be changed is as small as possible, and the cost of the upper layer mask change that has advanced the process steps as much as possible can be reduced.

そこで、本発明は、EMIノイズ低減のために、最小限のコストで電源抵抗の抵抗値とデカップリング容量の容量値を変更することを可能にした半導体集積回路を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can change the resistance value of the power supply resistor and the capacitance value of the decoupling capacitor at a minimum cost in order to reduce EMI noise.

本発明の半導体集積回路は、電源線と、前記電源線から電源電位の供給を受ける回路と、前記電源線に挿入された電源抵抗とを備え、前記電源線は前記電源抵抗上に形成され、前記電源抵抗と前記電源線とを接続するビアコンタクトの位置をビア形成用のマスクにより変更することを特徴とする。   The semiconductor integrated circuit of the present invention comprises a power supply line, a circuit that receives supply of a power supply potential from the power supply line, and a power supply resistor inserted into the power supply line, and the power supply line is formed on the power supply resistor, The position of a via contact connecting the power supply resistor and the power supply line is changed by a via formation mask.

また、本発明の半導体集積回路は、電源線と、前記電源線から電源電位の供給を受ける回路と、前記電源線に挿入された電源抵抗と、前記電源抵抗に接続された複数のビアコンタクト部とを備え、前記電源線は前記電源抵抗上に形成され、前記電源線が前記複数のビアコンタクト部のいずれかと接続する位置を前記電源線形成用のマスクにより変更することを特徴とする。   The semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a power supply line, a circuit that receives supply of a power supply potential from the power supply line, a power supply resistor inserted into the power supply line, and a plurality of via contact portions connected to the power supply resistance. The power supply line is formed on the power supply resistor, and a position where the power supply line is connected to any one of the plurality of via contact portions is changed by the mask for forming the power supply line.

また、本発明の半導体集積回路は、上記構成に加えて、前記回路に接地電位を供給する接地線と、前記電源線と前記接地線との間に形成されたデカップリング容量と、を備え、前記デカップリング容量は前記接地線に接続された第1の容量電極と、前記第1の容量電極と対向して配置された第2の容量電極とを備え、前記電源線と前記接地線とのいずれかを前記第2の容量電極に接続するビアコンタクトの有無をビアコンタクト形成用のマスクにより変更することを特徴とする。   In addition to the above configuration, the semiconductor integrated circuit of the present invention includes a ground line for supplying a ground potential to the circuit, and a decoupling capacitor formed between the power supply line and the ground line, The decoupling capacitor includes a first capacitor electrode connected to the ground line, and a second capacitor electrode disposed opposite to the first capacitor electrode, and the power supply line and the ground line The presence or absence of a via contact connecting any one of the second capacitor electrodes is changed by a mask for forming a via contact.

本発明によれば、EMIノイズ低減のために、最小限のコストで電源抵抗の抵抗値とデカップリング容量の容量値を変更することを可能にした半導体集積回路を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit capable of changing the resistance value of the power supply resistor and the capacitance value of the decoupling capacitor at a minimum cost in order to reduce EMI noise.

以下、本発明の実施形態による半導体集積回路について図面を参照しながら説明する。図1は、半導体集積回路の一例として、水晶発振回路の周辺のプリント回路基板1(以下PCBという)、パッケージ2(以下、PKGという)、チップ3の模式図である。これは、QFP(quad flat package)のワイヤボンドを用いたPKGの例である。水晶発振子4はPKG2の外に取り付けられている。チップ3内の回路は発振回路に関わるパッドに接続する入出力回路(I/O)5と内部回路ブロック6の一部を用いる。水晶発振子からの入力信号XIN、出力信号XOUT、3.3Vの電源電圧XV33、グラウンド電圧(接地電圧)XVSS、他の回路に接続する1.2Vの電源電圧V12、グラウンド電圧VSSに対応してパッドPDが設けられている。各パッドPDはボンディングワイヤ7を介してPKG2のリード8に接続されている。グラウンドはPCB上で共通となるがチップ3とPKG2の中では分離されている。   A semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a printed circuit board 1 (hereinafter referred to as PCB), a package 2 (hereinafter referred to as PKG), and a chip 3 around a crystal oscillation circuit as an example of a semiconductor integrated circuit. This is an example of PKG using a QFP (quad flat package) wire bond. The crystal oscillator 4 is attached outside the PKG 2. The circuit in the chip 3 uses an input / output circuit (I / O) 5 connected to a pad related to the oscillation circuit and a part of the internal circuit block 6. Pad PD corresponding to input signal XIN, output signal XOUT from crystal oscillator, 3.3V power supply voltage XV33, ground voltage (ground voltage) XVSS, 1.2V power supply voltage V12 connected to other circuits, ground voltage VSS Is provided. Each pad PD is connected to the lead 8 of the PKG 2 through the bonding wire 7. The ground is common on the PCB, but is separated in the chip 3 and the PKG 2.

図2にチップ3内の水晶発振回路周辺の回路を示す。実際には、保護素子やトランスファー・ゲート、レベルシフタ等の回路から構成されるが簡略化してある。一般に水晶発振に使用するメインの電源(本解析では3.3V)は他の入出力回路に使われる電源とは分離される。この特徴を利用して、水晶発振に直接関係する回路のみを使用する。EMIノイズは電流の変化に関係するが、グラウンドの電流は他の回路からの合成となるため、EMIノイズ解析では電源側の電流で評価する。   FIG. 2 shows a circuit around the crystal oscillation circuit in the chip 3. Actually, it is composed of circuits such as a protection element, a transfer gate, and a level shifter, but is simplified. Generally, the main power supply used for crystal oscillation (3.3V in this analysis) is separated from the power supplies used for other input / output circuits. Using this feature, only circuits directly related to crystal oscillation are used. Although the EMI noise is related to a change in current, the ground current is a combination of other circuits, and therefore, in the EMI noise analysis, the evaluation is performed using the current on the power supply side.

この回路において、電源電圧XV33が供給された電源線9には電源抵抗Rが直列に挿入されている。また、電源線9とグラウンド電圧XVSSが供給された接地線10の間にデカップリング容量Cdが接続されている。水晶発振子からの入力信号はXIN増幅器として働くNAND回路11の第1の入力端に入力されている。NAND回路11の第2の入力端には発振制御信号が印加される。NAND回路11の出力はインバータ12を通して、内部回路ブロック6に入力される。NAND回路11、インバータ12は電源線9、接地線10に接続されて、電源電圧XV33とグラウンド電圧XVSSの供給を受ける。   In this circuit, a power supply resistor R is inserted in series in the power supply line 9 supplied with the power supply voltage XV33. A decoupling capacitor Cd is connected between the power line 9 and the ground line 10 to which the ground voltage XVSS is supplied. An input signal from the crystal oscillator is input to the first input terminal of the NAND circuit 11 that functions as an XIN amplifier. An oscillation control signal is applied to the second input terminal of the NAND circuit 11. The output of the NAND circuit 11 is input to the internal circuit block 6 through the inverter 12. The NAND circuit 11 and the inverter 12 are connected to the power supply line 9 and the ground line 10 and are supplied with the power supply voltage XV33 and the ground voltage XVSS.

上記半導体集積回路について、本発明者が行った回路シミュレーションの結果によれば、電源抵抗Rの抵抗値を大きくすると図3のように、電源パッドにおける電流利得は減少する。電流利得が減少すると、EMIノイズも減少することになる。一方、
電源抵抗Rの抵抗値を大きくすると図4のように電源抵抗Rを通した電源線9の電圧降下を招く。また、デカップリング容量Cdは図5のように、ある値で共振により電流利得の増加、即ち、EMIノイズの増加を招く。
According to the result of the circuit simulation performed by the present inventor for the semiconductor integrated circuit, the current gain in the power supply pad decreases as shown in FIG. As the current gain decreases, so does the EMI noise. on the other hand,
Increasing the resistance value of the power supply resistor R causes a voltage drop of the power supply line 9 through the power supply resistor R as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the decoupling capacitance Cd causes an increase in current gain, that is, an increase in EMI noise due to resonance at a certain value.

そこで、本発明はEMIノイズ低減のために、最小限のコストで電源抵抗Rの抵抗値とデカップリング容量Cdの容量値を変更することを可能にした半導体集積回路を提供する。電源抵抗Rについては、それが電源線9と接続するビアコンタクト部の位置をビア形成用マスク又は電源線形成用マスクによって変更する。また、デカップリング容量Cdについては、容量電極にビアコンタクト部を介して印加する電位をビアマスクによって変更する。以下に、電源抵抗Rとデカップリング容量Cdの具体的な構成について説明する。   Accordingly, the present invention provides a semiconductor integrated circuit that can change the resistance value of the power supply resistor R and the capacitance value of the decoupling capacitor Cd at a minimum cost in order to reduce EMI noise. For the power supply resistor R, the position of the via contact portion connected to the power supply line 9 is changed by a via formation mask or a power supply line formation mask. For the decoupling capacitor Cd, the potential applied to the capacitor electrode via the via contact portion is changed by the via mask. Hereinafter, specific configurations of the power supply resistor R and the decoupling capacitor Cd will be described.

[電源抵抗Rの構成]
図6に示すように、4層メタルプロセスにおいて、P型半導体基板21上にポリシリコン層PLが形成され、その上層に第1メタル層M1、第2メタル層M2、第3メタル層M3、第4メタル層M4がそれぞれ層間絶縁膜22を介して順番に形成される。これらのメタル層の間は、層間絶縁膜22に形成されるビアに埋め込まれるプラグを介して相互に接続することができる。
[Configuration of power supply resistor R]
As shown in FIG. 6, in a four-layer metal process, a polysilicon layer PL is formed on a P-type semiconductor substrate 21, and a first metal layer M1, a second metal layer M2, a third metal layer M3, Four metal layers M4 are formed in order via the interlayer insulating film 22, respectively. These metal layers can be connected to each other through plugs embedded in vias formed in the interlayer insulating film 22.

図6(A)の構造において、ポリシリコン層PLの左端上、右端上、中間点上に、ポリシリコン層PLと接触した3層のメタル積層部(M1,M2,M3及びそれらを接続するプラグ)がそれぞれ形成されている。そして、ポリシリコン層PLの中間点上のメタル積層部の最上層の第3メタル層M3上に、ビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部が形成され、その上に第4メタル層からなる電源線9がこのビアコンタクト部に接して形成される。この構造によれば、ポリシリコン層PLのほぼ半分が電源抵抗Rとして電源線9に挿入される。   In the structure of FIG. 6A, on the left end, the right end, and the middle point of the polysilicon layer PL, three layers of metal stacks (M1, M2, M3 and plugs connecting them) in contact with the polysilicon layer PL. ) Are formed. A via contact portion including the via 23 and the plug 24 embedded in the via 23 is formed on the uppermost third metal layer M3 of the metal stacked portion on the middle point of the polysilicon layer PL, and the first contact is formed thereon. A power supply line 9 made of four metal layers is formed in contact with the via contact portion. According to this structure, almost half of the polysilicon layer PL is inserted into the power supply line 9 as the power supply resistance R.

図6(B)の構造において、ポリシリコン層PLの左端上のメタル積層部の最上層の第3メタル層M3上に、ビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部が形成され、その上に第4メタル層からなる電源線9がビアコンタクト部に接して形成される。この構造によれば、ポリシリコン層PLのほぼ全部が電源抵抗Rとして電源線9に挿入される。電源抵抗Rの抵抗値は図6(A)の構造の約2倍になる。   In the structure of FIG. 6B, a via contact portion including the via 23 and the plug 24 embedded in the via 23 is formed on the uppermost third metal layer M3 of the metal stacked portion on the left end of the polysilicon layer PL. A power line 9 made of a fourth metal layer is formed on the via contact portion thereon. According to this structure, almost all of the polysilicon layer PL is inserted into the power supply line 9 as the power supply resistance R. The resistance value of the power supply resistor R is about twice that of the structure shown in FIG.

このように、電源抵抗Rと電源線9とを接続するビアコンタクトの位置をビア形成用のマスクによって変更するだけで、電源抵抗Rの抵抗値を可変とすることができる。また、マスク変更は1枚だけであり、最上層ビアのマスク変更であるためコストを最小にできる。   As described above, the resistance value of the power supply resistor R can be made variable simply by changing the position of the via contact that connects the power supply resistor R and the power supply line 9 with the via forming mask. Further, since only one mask is changed and the mask of the uppermost via is changed, the cost can be minimized.

上記構造では、ビア形成用のマスクを変更しているが、第4メタル層である電源線9形成用のマスクを変更してもよい。図7に示すように、ポリシリコン層PLの左端上、右端上、中間点上に、ポリシリコン層PLと接触した3層のメタル積層部(M1,M2,M3及びそれらを接続するプラグ)をそれぞれ形成する。さらに、それらのメタル積層部の第3メタル層M3上に、ビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部をそれぞれ形成しておく。   In the above structure, the via forming mask is changed, but the power line 9 forming mask as the fourth metal layer may be changed. As shown in FIG. 7, three layers of metal stacks (M1, M2, M3 and plugs connecting them) in contact with the polysilicon layer PL are disposed on the left end, the right end, and the middle point of the polysilicon layer PL. Form each one. Further, via contacts 23 formed of the vias 23 and the plugs 24 embedded in the vias 23 are respectively formed on the third metal layer M3 of the metal stacked portions.

そして、図7(A)に構造において、電源線9をポリシリコン層PLの中間点上のメタル積層部に接続する。したがって、この構造によれば、ポリシリコン層PLのほぼ半分が電源抵抗Rとして電源線9に挿入される。   Then, in the structure shown in FIG. 7A, the power supply line 9 is connected to the metal laminated portion on the intermediate point of the polysilicon layer PL. Therefore, according to this structure, almost half of the polysilicon layer PL is inserted into the power supply line 9 as the power supply resistance R.

また、図7(B)に示すように、電源線9をポリシリコン層PLの左端上のメタル積層部に接続し、ポリシリコン層PLの中間点上のメタル積層部には接続しないようにする。この構造によれば、ポリシリコン層PLのほぼ全部が電源抵抗Rとして電源線9に挿入される。電源抵抗Rの抵抗値は図7(A)の構造の約2倍になる。   Further, as shown in FIG. 7B, the power supply line 9 is connected to the metal laminated portion on the left end of the polysilicon layer PL and is not connected to the metal laminated portion on the intermediate point of the polysilicon layer PL. . According to this structure, almost all of the polysilicon layer PL is inserted into the power supply line 9 as the power supply resistance R. The resistance value of the power supply resistor R is about twice that of the structure shown in FIG.

このように、電源抵抗Rと電源線9とを接続するビアコンタクトの位置を電源線形成用のマスクによって変更するだけで、電源抵抗Rの抵抗値を可変とすることができる。また、マスク変更は1枚だけであり、最上層メタルのマスク変更であるためコストを最小にできる。   As described above, the resistance value of the power supply resistor R can be made variable simply by changing the position of the via contact connecting the power supply resistor R and the power supply line 9 with the mask for forming the power supply line. Further, since only one mask is changed and the mask of the uppermost metal is changed, the cost can be minimized.

上述の実施形態においては、4層メタルプロセスの例を示したが、本発明はこれに限らず、一般に単層メタル、多層メタルに広く適用することができる。   In the above-described embodiment, an example of a four-layer metal process has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to single-layer metal and multilayer metal in general.

[デカップリング容量Cd]
図8に示すように、4層メタルプロセスにおいて、P型半導体基板21上にゲートポリシリコン層GP(ゲート電極)がゲート絶縁膜25を介して形成される。ゲートポリシリコン層GP上には、これと接触した2つのメタル積層部MS1,MS2(M1,M2,M3及びそれらを接続するプラグ)が形成される。メタル積層部MS1は第4メタル層である電源線9の下に配置される。もう1つのメタル積層部MS2は、第1メタル層M1が延長されて、その上に第2メタル層M2、第3メタル層M3が形成され、第4メタル層である接地線10の下に配置される。
[Decoupling capacitance Cd]
As shown in FIG. 8, in a four-layer metal process, a gate polysilicon layer GP (gate electrode) is formed on a P-type semiconductor substrate 21 via a gate insulating film 25. On the gate polysilicon layer GP, two metal stacked portions MS1, MS2 (M1, M2, M3 and plugs connecting them) in contact therewith are formed. The metal stacked portion MS1 is disposed under the power supply line 9 that is the fourth metal layer. In the other metal stacked portion MS2, the first metal layer M1 is extended, and the second metal layer M2 and the third metal layer M3 are formed thereon, and are disposed under the ground line 10 that is the fourth metal layer. Is done.

図8(A)の構造において、メタル積層部MS1上に、ビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部が形成され、このビアコンタクト部を介して、電源線9がゲートポリシリコン層GPに接続されることにより、デカップリング容量Cdが電源線9とP型半導体基板21の間に形成される。P型半導体基板21は接地線10に接続されているので、デカップリング容量Cdは、電源線9と接地線10の間に形成されることになる。   In the structure of FIG. 8A, a via contact portion including a via 23 and a plug 24 embedded in the via 23 is formed on the metal stacked portion MS1, and the power line 9 is connected to the gate poly via the via contact portion. By being connected to the silicon layer GP, a decoupling capacitor Cd is formed between the power supply line 9 and the P-type semiconductor substrate 21. Since the P-type semiconductor substrate 21 is connected to the ground line 10, the decoupling capacitance Cd is formed between the power supply line 9 and the ground line 10.

図8(B)の構造において、メタル積層部MS2上に、ビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部が形成され、このビアコンタクト部を介して、接地線10がゲートポリシリコン層GPに接続されることにより、デカップリング容量Cdは形成されないことになる。   In the structure of FIG. 8B, a via contact portion including a via 23 and a plug 24 embedded in the via 23 is formed on the metal stacked portion MS2, and the ground line 10 is connected to the gate poly via the via contact portion. By being connected to the silicon layer GP, the decoupling capacitance Cd is not formed.

このように、ゲートポリシリコン層GPと接続するビアコンタクトの位置をビア形成用のマスクによって変更するだけで、デカップリング容量Cdの容量値を可変とすることができる。また、マスク変更は1枚だけであり、ビアのマスク変更であるためコストを最小にできる。   In this way, the capacitance value of the decoupling capacitance Cd can be varied simply by changing the position of the via contact connected to the gate polysilicon layer GP by using the via formation mask. Further, since only one mask is changed and the via mask is changed, the cost can be minimized.

上述の実施形態においては、4層メタルプロセスの例を示したが、本発明はこれに限らず、一般に単層メタル、多層メタルに広く適用することができる。図9の構造は、単層メタル(第1メタル層M1)プロセスの例である。   In the above-described embodiment, an example of a four-layer metal process has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to single-layer metal and multilayer metal in general. The structure of FIG. 9 is an example of a single layer metal (first metal layer M1) process.

図9(A)の構造において、ゲートポリシリコン層GPにビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部を介して電源線9が接続され、接地線10は同様のビアコンタクト部を介してP型半導体基板21に接続されている。これにより、デカップリング容量Cdは電源線9と接地線10の間に形成される。   In the structure of FIG. 9A, the power supply line 9 is connected to the gate polysilicon layer GP through a via contact portion including a via 23 and a plug 24 embedded in the via 23, and the ground line 10 is a similar via contact portion. It is connected to the P-type semiconductor substrate 21 via As a result, the decoupling capacitance Cd is formed between the power supply line 9 and the ground line 10.

図9(B)の構造において、ゲートポリシリコン層GPにビア23及びビア23に埋め込まれたプラグ24からなるビアコンタクト部を介して接地線10が接続される。これにより、ゲートポリシリコン層GPの電位はP型半導体基板21の電位と同じになり、デカップリング容量Cdは電源線9と接地線10の間に形成されないことになる。   In the structure of FIG. 9B, the ground line 10 is connected to the gate polysilicon layer GP through a via contact portion including a via 23 and a plug 24 embedded in the via 23. As a result, the potential of the gate polysilicon layer GP becomes the same as the potential of the P-type semiconductor substrate 21, and the decoupling capacitance Cd is not formed between the power supply line 9 and the ground line 10.

本発明の実施形態による水晶発振回路周辺の模式図である。It is a schematic diagram of the periphery of a crystal oscillation circuit according to an embodiment of the present invention. チップ内の水晶発振回路周辺の回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit around the crystal oscillation circuit in a chip | tip. チップ内抵抗の電流スペクトラムへの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on the current spectrum of resistance in a chip | tip. チップ内抵抗の電圧降下への影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on the voltage drop of the resistance in a chip | tip. PKG電源線端子での第3高調波の電流レベルへのデカップリング容量Cdの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the decoupling capacity | capacitance Cd to the electric current level of the 3rd harmonic in a PKG power line terminal. 電源抵抗の第1の断面図である。It is the 1st sectional view of power supply resistance. 電源抵抗の第2の断面図である。It is a 2nd sectional view of power supply resistance. デカップリング容量の第1の断面図である。It is a 1st sectional view of a decoupling capacity. デカップリング容量の第2の断面図である。It is a 2nd sectional view of a decoupling capacity.

符号の説明Explanation of symbols

1 PCB 2 PKG 3 チップ 4 水晶発振子
5 入出力回路 6 内部回路ブロック 7 ボンディングワイヤ
8 リード 9 電源線 10 接地線 11 NAND回路
12 インバータ 21 P型半導体基板 22 層間絶縁膜
23 ビア 24 プラグ 25 ゲート絶縁膜
R 電源抵抗 Cd デカップリング容量 PD パッド
PL ポリシリコン層 GP ゲートポリシリコン層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PCB 2 PKG 3 Chip 4 Crystal oscillator 5 Input / output circuit 6 Internal circuit block 7 Bonding wire 8 Lead 9 Power supply line 10 Ground line 11 NAND circuit 12 Inverter 21 P type semiconductor substrate 22 Interlayer insulation film 23 Via 24 Plug 25 Gate insulation Film R Power supply resistance Cd Decoupling capacitance PD Pad PL Polysilicon layer GP Gate polysilicon layer

Claims (4)

電源線と、前記電源線から電源電位の供給を受ける回路と、前記電源線に挿入された電源抵抗とを備え、前記電源線は前記電源抵抗上に形成され、前記電源抵抗と前記電源線とを接続するビアコンタクトの位置をビア形成用のマスクにより変更することを特徴とする半導体集積回路。 A power supply line, a circuit for receiving a power supply potential from the power supply line, and a power supply resistor inserted in the power supply line, wherein the power supply line is formed on the power supply resistor, and the power supply resistor, the power supply line, A semiconductor integrated circuit characterized in that the position of a via contact connecting the two is changed by a via forming mask. 電源線と、前記電源線から電源電位の供給を受ける回路と、前記電源線に挿入された電源抵抗と、前記電源抵抗に接続された複数のビアコンタクト部とを備え、前記電源線は前記電源抵抗上に形成され、前記電源線が前記複数のビアコンタクト部のいずれかと接続する位置を前記電源線形成用のマスクにより変更することを特徴とする半導体集積回路。 A power supply line; a circuit for receiving a power supply potential from the power supply line; a power supply resistor inserted into the power supply line; and a plurality of via contact portions connected to the power supply resistor, wherein the power supply line includes the power supply A semiconductor integrated circuit formed on a resistor, wherein a position where the power supply line is connected to any of the plurality of via contact portions is changed by the mask for forming the power supply line. 前記回路に接地電位を供給する接地線と、前記電源線と前記接地線との間に形成されたデカップリング容量と、を備え、前記デカップリング容量は前記接地線に接続された第1の容量電極と、前記第1の容量電極と対向して配置された第2の容量電極とを備え、前記電源線と前記接地線とのいずれかを前記第2の容量電極に接続するビアコンタクトの有無をビアコンタクト形成用のマスクにより変更することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体集積回路。 A ground line for supplying a ground potential to the circuit; and a decoupling capacitor formed between the power line and the ground line, wherein the decoupling capacitor is a first capacitor connected to the ground line. A via contact that includes an electrode and a second capacitor electrode disposed opposite to the first capacitor electrode and connects either the power line or the ground line to the second capacitor electrode; The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein: is changed by a mask for forming a via contact. 前記第1の容量電極は半導体基板であり、前記第2の容量電極はゲート電極であり、第1の電極と第2の電極の間にゲート絶縁膜が形成されたことを特徴とする請求項3に記載の半導体集積回路。 The first capacitor electrode is a semiconductor substrate, the second capacitor electrode is a gate electrode, and a gate insulating film is formed between the first electrode and the second electrode. 4. The semiconductor integrated circuit according to 3.
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