JP3009413B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JP3009413B2
JP3009413B2 JP1327634A JP32763489A JP3009413B2 JP 3009413 B2 JP3009413 B2 JP 3009413B2 JP 1327634 A JP1327634 A JP 1327634A JP 32763489 A JP32763489 A JP 32763489A JP 3009413 B2 JP3009413 B2 JP 3009413B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関し、例えば、バ
イポーラ・CMOS(以下、Bi・CMOSと略す)ゲートアレイ
集積回路等に利用して特に有効な技術に関するものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and is particularly effective for use in, for example, a bipolar CMOS (hereinafter abbreviated as BiCMOS) gate array integrated circuit. It is about technology.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

CMOS(相補型MOS)回路又はBi・CMOS回路等からなる
複数のセル列を含む論理ブロックを備えたBi・CMOSゲー
トアレイ集積回路がある。
There is a Bi-CMOS gate array integrated circuit provided with a logic block including a plurality of cell columns composed of a CMOS (complementary MOS) circuit or a Bi-CMOS circuit.

これらのBi・CMOSゲートアレイ集積回路等では、高速
積化及び微細化技術のの進展にともなって、回路素子の
耐圧低下が問題となり、一方で物理的な限界に近づいた
デバイスの高速化を電源電圧をその特性に応じて最適化
することにより推進しようとする提案がなされている。
この場合、従来品との互換性を維持する上で電源電圧の
単一化が必須とされ、このために例えば+5Vの電源電圧
を+3.3Vの内部電源電圧に変換し低耐圧の内部回路に供
給する降圧回路が設けられる。
In these Bi / CMOS gate array integrated circuits, with the development of high-speed integration and miniaturization technologies, the breakdown voltage of circuit elements has become a problem. There have been proposals to pursue by optimizing the voltage according to its characteristics.
In this case, it is necessary to unify the power supply voltage in order to maintain compatibility with the conventional product. For this reason, for example, a + 5V power supply voltage is converted to an + 3.3V internal power supply voltage and converted into a low withstand voltage internal circuit. A step-down circuit for supplying is provided.

降圧回路を備えるBi・CMOSゲートアレイ集積回路につ
いては、例えば、1989年2月16日付「アイ・エス・エス
・シイ・シイ(ISSCC:International Solid−State C
ircuits Conference)ダイジェスト オブ テクニカル
ペーパーズ(Dig Of Technical Paprs)SESSION 1
3」第176頁〜第177頁に記載されている。
For a Bi-CMOS gate array integrated circuit having a step-down circuit, see, for example, “ISSC: International Solid-State C
ircuits Conference) Digest Of Technical Paprs SESSION 1
3 "pages 176 to 177.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記に記載されるような従来のBi・COMSゲートアレイ
集積回路等において、降圧回路は共通回路として設けら
れ、例えば半導体基板の周辺領域に配置される。周知の
ように、内蔵型の降圧回路は出力インピーダンスが大き
く、そのために内部回路の同時動作時等において電源ノ
ズルが発生し、回路動作が不安定となる。これに対処す
るため、降圧回路の出力インピーダンスを小さくしある
いは降圧回路を半導体基板の内部領域に分散して配置し
ようとした場合、降圧回路のレイアウト所要面積が著し
く増大し、ゲートアレイ集積回路としての集積度が低下
する。また、複数の電源電圧を直接外部から供給しよう
とした場合、電源電圧供給線の引き回しにより、ゲート
アレイ集積回路としての集積度が低下する。
In a conventional Bi / COMS gate array integrated circuit or the like as described above, the step-down circuit is provided as a common circuit, and is arranged, for example, in a peripheral region of a semiconductor substrate. As is well known, a built-in type step-down circuit has a large output impedance, so that a power supply nozzle is generated at the time of simultaneous operation of internal circuits and the like, and the circuit operation becomes unstable. In order to cope with this, if the output impedance of the step-down circuit is reduced or the step-down circuit is arranged to be dispersed in the internal region of the semiconductor substrate, the required area of the layout of the step-down circuit is significantly increased. The degree of integration decreases. Also, when a plurality of power supply voltages are to be supplied directly from the outside, the integration of the gate array integrated circuit is reduced due to the arrangement of the power supply voltage supply lines.

この発明の目的は、集積度の低下を招くことなく降圧
回路等の分散配置を図ったBi・CMOSゲートアレイ集積回
路等を提供することにある。この発明の他の目的は、降
圧回路等により形成される内部電源電圧のレベル変動を
抑制して、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路等の動作を安
定化し、その信頼性を高めることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a Bi-CMOS gate array integrated circuit or the like in which a step-down circuit and the like are distributed without lowering the degree of integration. Another object of the present invention is to suppress the level fluctuation of an internal power supply voltage formed by a step-down circuit or the like, to stabilize the operation of a Bi-CMOS gate array integrated circuit or the like, and to enhance its reliability.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、この明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

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、下記の通りである。すなわち、
Bi・CMOSゲートアレイ集積回路等に外部から供給される
電源電圧を単一化して、降圧回路を実質的な電力分配点
つまり各セル列に対応して複数個設け、それぞれを対応
するセル列に近接しかつ電源電圧供給幹線及び接地電位
供給幹線の下層に形成する。また、降圧回路に必要な基
準電位を形成する基準電位発生回路を、すべての降圧回
路に共通に設け、基準電位を伝達する基準電位供給線
を、電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の間に形成
する。
The outline of a typical invention disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is,
Unify the power supply voltage externally supplied to the Bi-CMOS gate array integrated circuit, etc., and provide a plurality of step-down circuits at substantial power distribution points, that is, for each cell row, It is formed adjacent to and below the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line. Further, a reference potential generating circuit for forming a reference potential required for the step-down circuit is provided in common to all the step-down circuits, and a reference potential supply line for transmitting the reference potential is provided between the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line. Form.

〔作 用〕(Operation)

上記した手段によれば、その集積度を低下させること
なく、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路等に複数の降圧回
路を設け、内部電源電圧のレベルを統一化できるととも
に、電源ノズルを抑制してそのレベルを安定化できる。
その結果、Bi・CMOSゲームアレイ集積回路等の高集積化
を推進しつつ、動作の安定化を図り、その信頼性を高め
ることができる。
According to the above-described means, a plurality of step-down circuits can be provided in a Bi / CMOS gate array integrated circuit or the like without lowering the degree of integration, the level of the internal power supply voltage can be unified, and the power supply nozzles can be suppressed by suppressing the power supply nozzles. Level can be stabilized.
As a result, the operation can be stabilized and the reliability thereof can be improved while promoting the high integration of the Bi-CMOS game array integrated circuit and the like.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明が適用されたBi・CMOSゲートア
レイ集積回路の一実施例の基板配置図が示されている。
また、第2図ないし第4図には、第1図のBi・CMOSゲー
トアレイ集積回路の論理ブロックLB1ないしLB3の一実施
例の配置図がそれぞれ示されている。さらに、第5図に
は、第2図の論理ブロックLB1に含まれる降圧回路VDの
一実施例の回路図が示され、第6図には、第5図の降圧
回路VDの一実施例の断面図が示されている。これらの図
をもとに、この実施例のBi・CMOSゲートアレイ集積回路
の構成と動作の概要ならびにその特徴について説明す
る。なお、第5図の各回路素子ならびに第1図ないし第
4図の各ブロックを構成する回路素子は、公知の半導体
集積回路の製造技術によって、特に制限されないが、単
結晶シリコンのような1個の半導体基板上において形成
される。また、第5図において、そのチャンネル(バッ
クゲート)部に矢印が付加されるMOSFETはPチャンネル
型であって、矢印の付加されないNチャンネルMOSFETと
区別して示される。
FIG. 1 is a substrate layout diagram of an embodiment of a Bi-CMOS gate array integrated circuit to which the present invention is applied.
FIGS. 2 to 4 show layout diagrams of one embodiment of the logic blocks LB1 to LB3 of the Bi.CMOS gate array integrated circuit of FIG. 1, respectively. FIG. 5 is a circuit diagram of one embodiment of the step-down circuit VD included in the logic block LB1 of FIG. 2, and FIG. 6 is a diagram of one embodiment of the step-down circuit VD of FIG. A cross section is shown. With reference to these figures, an outline of the configuration and operation of the Bi.CMOS gate array integrated circuit of this embodiment and its features will be described. The circuit elements shown in FIG. 5 and the circuit elements constituting each block shown in FIGS. 1 to 4 are not particularly limited by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. Formed on the semiconductor substrate. In FIG. 5, the MOSFET with an arrow added to its channel (back gate) portion is a P-channel type, and is distinguished from an N-channel MOSFET without an arrow.

第1図において、この実施例のBi・CMOSゲートアレイ
集積回路は、特に制限されないが、半導体基板SUB上に
マクロセルとして形成される算術論理演算ユニットALU
と乗算回路MULT及びレジスタファイルREGを備え、また
1個のリードオンリーメモリROMと3個のランダムアク
セスメモリRAM1〜RAM3を備える。
In FIG. 1, the Bi-CMOS gate array integrated circuit of this embodiment is not particularly limited, but has an arithmetic logic unit ALU formed as a macro cell on a semiconductor substrate SUB.
And a multiplication circuit MULT and a register file REG. One read only memory ROM and three random access memories RAM1 to RAM3 are provided.

Bi・CMOSゲートアレイ集積回路は、さらに3個の論理
ブロックLB1〜BL3を備える。これらの論理ブロックは、
後述するように、それぞれ所定数のセル列を含み、各セ
ル列は所定の回路形態を採る標準的な多数の単位セルを
含む。論理ブロックBL1〜LB3は、特に制限されないが、
上記算術論理演算ユニットALU及乗算回路MULT等や後述
する入出力バッファIO1及びIO2等とともに、マイクロプ
ロセッサ等のような一つのディジタル装置を構成する。
The Bi-CMOS gate array integrated circuit further includes three logic blocks LB1 to BL3. These logical blocks are
As will be described later, each includes a predetermined number of cell rows, and each cell row includes a number of standard unit cells having a predetermined circuit configuration. Although the logical blocks BL1 to LB3 are not particularly limited,
Together with the arithmetic logic unit ALU, the multiplying circuit MULT and the like, and input / output buffers IO1 and IO2 and the like described later, one digital device such as a microprocessor is constituted.

この実施例において、上記複数のマクロセルならびに
論理ブロックの周辺には、特に制限されないが、電源電
圧供給バスSBV及び接地電位供給バスSBGが、目の字状に
配置される。これらの電源電圧供給バス及び接地電位供
給バスに囲まれた領域は、いわゆる半導体基板の内部領
域IZとされ、その外側は周辺領域PZとされる。内部領域
IZは、比較的広い幅の電源電圧供給バスSBV及び接地電
位供給バスSBGにより囲まれることで、電気的な保護領
域となる。
In this embodiment, the power supply voltage supply bus SBV and the ground potential supply bus SBG are arranged in the shape of an eye around the plurality of macro cells and the logic blocks, although not particularly limited. A region surrounded by the power supply voltage supply bus and the ground potential supply bus is referred to as an internal region IZ of the semiconductor substrate, and the outside thereof is referred to as a peripheral region PZ. Internal area
IZ becomes an electric protection area by being surrounded by the power supply voltage supply bus SBV and the ground potential supply bus SBG having a relatively wide width.

電源電圧供給バスSBVは、特に制限されないが、半導
体基板SUBの上辺において電源電圧供給用パッドVCCに結
合され、接地電位供給バスSBGは、その下辺において接
地電位供給用パッドGNDに結合される。電源電圧供給用
パッドVCCには、外部電源装置からパッケージの図示さ
れない所定の外部端子を介して電源電圧Vccが供給さ
れ、接地電位供給用パッドGNDは、同様に図示されない
所定の外部端子を介して接地電位点に結合される。ここ
で、電源電圧Vccは、特に制限されないが、+5.0Vのよ
うな正の電源電圧とされる。つまり、この実施例のBi・
CMOSゲートアレイ集積回路は、後述するように、複雑の
内部電源電圧を必要とするにもかかわらず、その動作電
源電圧が電源電圧Vccのみに単一化されるものである。
Although not particularly limited, the power supply voltage supply bus SBV is coupled to a power supply voltage supply pad VCC on the upper side of the semiconductor substrate SUB, and the ground potential supply bus SBG is coupled to the ground potential supply pad GND on the lower side. The power supply voltage supply pad VCC is supplied with a power supply voltage Vcc from an external power supply via a predetermined external terminal (not shown) of the package, and the ground potential supply pad GND is similarly supplied via a predetermined external terminal (not shown). It is coupled to the ground potential point. Here, the power supply voltage Vcc is not particularly limited, but is a positive power supply voltage such as +5.0 V. In other words, Bi ·
As will be described later, a CMOS gate array integrated circuit requires a complicated internal power supply voltage, but its operation power supply voltage is unified to only the power supply voltage Vcc.

各マクロセルならびに論理ブロックの電源電圧供給点
ならびに接地電位供給点は、対応する電源電供給幹線SV
を介して電源電圧供給バスSBVの近接点に結合され、対
応する接地電位供給幹線SGを介して接地電位供給バスSB
Gの近接点に結合される。この実施例において、Bi・CMO
Sゲートアレイ集積回路が形成される半導体基板SUBに
は、特に制限されないが、アルミニウム又はその合金か
らなる3層の金属配線層AL1〜AL3が用意され、上記電源
電圧供給バスSBV及び接地電位供給バスSBGならびに電源
電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SG等の供給幹線
は、交差部分を除き、最上層のアルミニウム配線層AL3
により形成される。
The power supply voltage supply point and the ground potential supply point of each macro cell and logic block are connected to the corresponding power supply mains SV.
And a ground potential supply bus SB via a corresponding ground potential supply trunk line SG.
It is connected to the proximity point of G. In this embodiment, Bi · CMO
Although not particularly limited, the semiconductor substrate SUB on which the S gate array integrated circuit is formed is provided with three metal wiring layers AL1 to AL3 made of aluminum or an alloy thereof, and includes the power supply voltage supply bus SBV and the ground potential supply bus. The supply trunks such as the SBG and the supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG have the uppermost aluminum wiring layer AL3 except for the intersection.
Formed by

この実施例のBi・CMOSゲートアレイ集積回路は、特に
制限されないが、さらに、半導体基板SUBの周辺領域PZ
に形成される2個の入出力バッファIO1及びIO2ならびに
基準電位発生回路VRGを備える。このうち、入出力バッ
ファIO1及びIO2は、特に制限されないが、入力又は出力
専用の複数の基準セルによって構成され、外部装置との
インタフェース回路として作用する。入出力バッファIO
1及びIO2の外側には、データ入出力等に供される複数の
パッドPADが設けられる。
The Bi-CMOS gate array integrated circuit of this embodiment is not particularly limited, but further includes a peripheral region PZ of the semiconductor substrate SUB.
, Two input / output buffers IO1 and IO2 and a reference potential generating circuit VRG. Of these, the input / output buffers IO1 and IO2 are not particularly limited, but are constituted by a plurality of reference cells dedicated to input or output, and function as an interface circuit with an external device. I / O buffer IO
A plurality of pads PAD used for data input / output and the like are provided outside 1 and IO2.

一方、基準電位発生回路VRGは、特に制限されない
が、一つのマクロセルとして形成され、上記電源電圧Vc
cをもとに所定の基準電位Vrを形成する。この基準電位V
rは、電源電圧供給バスSBV及び接地電位供給バスSBGあ
るいは電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SGの間
に配置される基準電位供給線SRを介して、論理ブロック
LB1〜LB3に供給される。その結果、基準電位供給線SR
は、電源電圧供給バスSBV及び接地電位供給バスSBGある
いは電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SGによる
シールド効果を受け、これによって基準電位Vrのレベル
が安定化される。
On the other hand, although not particularly limited, the reference potential generating circuit VRG is formed as one macro cell, and the power supply voltage Vc
A predetermined reference potential Vr is formed based on c. This reference potential V
r is a logic block via a power supply voltage supply bus SBV and a ground potential supply bus SBG or a reference potential supply line SR disposed between the power supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG.
It is supplied to LB1 to LB3. As a result, the reference potential supply line SR
Is shielded by the power supply voltage supply bus SBV and the ground potential supply bus SBG or the power supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG, thereby stabilizing the level of the reference potential Vr.

論理ブロックLB1は、特に制限されないが、第2図に
例示されるように、10個のセル列CG1〜CG10Sを含み、こ
れらのセル列は、CMOS回路形態とされる多数の単位セル
CUをそれぞれ含む。各単位セルは、素子の微粒子によっ
てその耐圧が低下し、例えば+3.3Vのような比較的絶対
値の小さな内部電源電圧Vcdを動作電源とする。このた
め、この実施例のBi・CMOSゲートアレイ集積回路では、
特に制限されないが、電源電圧供給幹線SV及び接地電位
供給幹線SGの実質的な電力分配点すなわち各セル列に対
応して、電源電圧Vccをもとに内部電源電圧Vcdを形成す
る2個の降圧回路VD(電圧変換回路)がそれぞれ設けら
れる。
The logic block LB1 includes, but is not limited to, ten cell columns CG1 to CG10S, as shown in FIG. 2, and these cell columns are composed of a large number of unit cells in a CMOS circuit form.
Including CU. The breakdown voltage of each unit cell is reduced by the particles of the element, and the internal power supply voltage Vcd having a relatively small absolute value, such as +3.3 V, is used as the operation power supply. Therefore, in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of this embodiment,
Although not particularly limited, two step-down converters that form the internal power supply voltage Vcd based on the power supply voltage Vcc corresponding to the substantial power distribution points of the power supply voltage supply main line SV and the ground potential supply main line SG, that is, each cell row A circuit VD (voltage conversion circuit) is provided.

ここで、降圧回路VDのそれぞれは、特に制限されない
が、第5図に示されるように、差動形態とされる一対の
NチャンネルMOSFETQ11及びQ12を基本構成とする。MOSF
ETQ11及びQ12のドレインと電源電圧Vccとの間には、P
チャンネルMOSFETQ1及びQ2がそれぞれ設けられる。MOSF
ETQ2のゲートは、そのドレインに共通結合され、さらに
MOSFETQ1のゲートに結合される。これにより、MOSFETQ1
及びQ2は、電流ミラー形態とされ、MOSFETQ11及びQ12に
対するアクティブ負荷として作用する。
Here, although not particularly limited, each of the step-down circuits VD basically has a pair of N-channel MOSFETs Q11 and Q12 in a differential form as shown in FIG. MOSF
P is between the drains of ETQ11 and Q12 and the power supply voltage Vcc.
Channel MOSFETs Q1 and Q2 are provided, respectively. MOSF
The gate of ETQ2 is commonly coupled to its drain, and
Coupled to the gate of MOSFET Q1. This allows the MOSFET Q1
And Q2 are in current mirror form and act as active loads on MOSFETs Q11 and Q12.

MOSFETQ11及びQ12は共通結合されたソースと接地電位
Vssとの間には、特に制限されないが、NチャンネルMOS
FETQ13が設けられる。このMOSFETQ13は、そのゲートが
電源電圧Vccに結合されることで常にオン状態とされ、
これによって上記差動MOSFETQ11及びQ12に所定の動作電
流を供給するための電流源として作用する。
MOSFETs Q11 and Q12 have a common coupled source and ground potential
N-channel MOS between Vss
FETQ13 is provided. This MOSFET Q13 is always turned on by its gate being coupled to the power supply voltage Vcc,
Thereby, it functions as a current source for supplying a predetermined operating current to the differential MOSFETs Q11 and Q12.

MOSFETQ11のゲートには、上記基準電位発生回路VRGか
ら基準電位供給線SRを介して、基準電位Vrが供給され
る。この基準電位Vrは、特に制限されないが、+3.3Vの
ような比較的安定なレベルとされる。
The reference potential Vr is supplied to the gate of the MOSFET Q11 from the reference potential generation circuit VRG via the reference potential supply line SR. The reference potential Vr is not particularly limited, but is a relatively stable level such as + 3.3V.

一方、MOSFETQ1及びQ11の共通結合されたドレイン
は、さらにPチャンネルMOSFETQ3のゲートに結合され
る。このMOSFETQ3のソースは、電源電圧Vccに結合さ
れ、そのドレインは、上記MOSFETQ12のゲートに結合さ
れるとともに、内部電源電圧供給点Vcdに結合される。
内部電源電圧供給点Vcdと接地電位Vssとの間には、電源
平滑用キャパシタC1が設けられる。これにより、MOSFET
Q3は、実質的に対応するセル列に内部電源電圧Vcdを供
給するための電流供給MOSFETQとして作用し、かつその
ゲート電圧が変化されることで内部電源電圧Vcdのレベ
ルを制御する電圧制御MOSFETQとして作用する。
On the other hand, the commonly coupled drains of MOSFETs Q1 and Q11 are further coupled to the gate of P-channel MOSFET Q3. The source of MOSFET Q3 is coupled to power supply voltage Vcc, and the drain is coupled to the gate of MOSFET Q12 and to internal power supply voltage supply point Vcd.
A power supply smoothing capacitor C1 is provided between the internal power supply voltage supply point Vcd and the ground potential Vss. This allows the MOSFET
Q3 substantially acts as a current supply MOSFET Q for supplying the internal power supply voltage Vcd to the corresponding cell row, and as a voltage control MOSFET Q for controlling the level of the internal power supply voltage Vcd by changing its gate voltage. Works.

これらのことから、差動MOSFETQ11及びQ12は、上記電
源電圧Vccが供給されるとき、MOSFETQ1及びQ2をアクテ
ィブ負荷とする差動増幅回路として機能する。このと
き、差動増幅回路は、その非反転入力端子すなわちMOSF
ETQ12のゲートに供給される内部電源電圧Vcdのレベル
を、その反転入力端子すなわちMOSFETQ11のゲートに供
給される基準電位Vrと比較し、そのレベル差を拡大し
て、非反転出力端子すなわちMOSFETQ1及びQ11の共通結
合されたドレインつまりMOSFETQ3のゲートに伝達する。
これにより、内部電源電圧Vcdのレベルが制御され、上
記基準電位Vrすなわち+3.3Vに収束される。
For these reasons, when the power supply voltage Vcc is supplied, the differential MOSFETs Q11 and Q12 function as differential amplifier circuits having the MOSFETs Q1 and Q2 as active loads. At this time, the differential amplifier circuit has its non-inverting input terminal, ie, MOSF
The level of the internal power supply voltage Vcd supplied to the gate of the ETQ12 is compared with its inverting input terminal, that is, the reference potential Vr supplied to the gate of the MOSFET Q11, and the level difference is enlarged, and the non-inverting output terminals, that is, the MOSFETs Q1 and Q11 To the gate of MOSFET Q3.
As a result, the level of the internal power supply voltage Vcd is controlled and converged to the reference potential Vr, that is, +3.3 V.

すなわち、内部電源電圧Vcdのレベルが上昇し、基準
電位Vrより高くなるとき、MOSFETQ12のコンダクタンス
が大きくなる。このため、MOSFETQ1及びQ2のゲート電圧
が小さくなり、MOSFETQ1のコンダクタンスが大きくな
る。したがって、MOSFETQ3のゲート電圧は高くなり、そ
のコンダクタンスが小さくなるため、結果的に内部電源
電圧Vcdのレベルが低くされる。一方、内部電源電圧Vcd
のレベルが低下し、基準電位Vrより低くなると、MOSFET
Q21のコンダクタンスが小さくこなる。このため、MOSFE
TQ及1びQ2のゲート電圧が高くなり、MOSFETQ1のコンダ
クタンスは小さくなる。したがって、MOSFETQ3のゲート
電圧が低くなり、そのコンダクタンスが大きくなるた
め、効果的に内部電源電圧Vcdのレベルが高くなる。こ
れにより、内部電源電圧Vcdのレベルは、基準電位Vrす
なわち+3.3Vに収束され、安定化されるものとなる。
That is, when the level of internal power supply voltage Vcd rises and becomes higher than reference potential Vr, the conductance of MOSFET Q12 increases. For this reason, the gate voltages of the MOSFETs Q1 and Q2 decrease, and the conductance of the MOSFET Q1 increases. Therefore, the gate voltage of MOSFET Q3 increases and its conductance decreases, and as a result, the level of internal power supply voltage Vcd decreases. On the other hand, the internal power supply voltage Vcd
When the level of the power supply drops below the reference potential Vr, the MOSFET
The conductance of Q21 is small. For this reason, MOSFE
The gate voltages of TQ and Q2 increase, and the conductance of MOSFET Q1 decreases. Therefore, the gate voltage of MOSFET Q3 decreases, and its conductance increases, so that the level of internal power supply voltage Vcd effectively increases. As a result, the level of the internal power supply voltage Vcd is converged to the reference potential Vr, that is, +3.3 V, and is stabilized.

第2図において、各セル列に対応して設けられる2個
の降圧回路VDは、論理ブロックLB1の両端を上下に貫通
する電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SGの下層
に形成される。すなわち、このBi・CMOSゲートアレイ集
積回路が形成される半導体基板SUBに、前述のように、
3層のアルミニウム配線層AL1〜AL3が用意され、X方向
の電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SGは、アル
ミニウム配線層AL3を用いて平行して形成され、Y方向
はアルミニウム配線層AL2を用いて平行に形成される。
また、これらの電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹
線SGの間には、上記基準電位Vrを伝達するための基準電
位供給線SRが形成される。この実施例において、降圧回
路VDの各回路素子は、第6図に例示されるように、アル
ミニウム配線層AL2を用いて形成される電源電圧供給幹
線SV及び接地電位供給幹線SGの直下すなわち半導体基板
SUBの素子形成層SEに形成された拡散層Lがゲート層G
等をもって構成される。また、その上のアルミニウム配
線層AL1には、例えば第5図o印が付された素子間結合
配線が形成される。そして、降圧回路VDによって形成さ
れた内部電源電圧Vcdならびに接地電位Vssは、アルミニ
ウム配線層AL1によって形成された内部電源電圧供給線S
CDならびに接地電位供給線SCGを介して、各セル列を構
成する複数の単位セルCUにそれぞれ供給される。
In FIG. 2, two step-down circuits VD provided corresponding to each cell column are formed below the power supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG that vertically pass through both ends of the logic block LB1. That is, as described above, on the semiconductor substrate SUB on which the Bi-CMOS gate array integrated circuit is formed,
Three aluminum wiring layers AL1 to AL3 are prepared, and the power supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG in the X direction are formed in parallel using the aluminum wiring layer AL3, and the aluminum wiring layer AL2 is formed in the Y direction. And are formed in parallel.
A reference potential supply line SR for transmitting the reference potential Vr is formed between the power supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG. In this embodiment, as shown in FIG. 6, each circuit element of the step-down circuit VD is directly under the power supply voltage supply trunk SV and the ground potential supply trunk SG formed using the aluminum wiring layer AL2, that is, the semiconductor substrate.
The diffusion layer L formed on the SUB element formation layer SE is the gate layer G.
And so on. On the aluminum wiring layer AL1 thereabove, for example, inter-element connection wirings marked with o in FIG. 5 are formed. The internal power supply voltage Vcd and the ground potential Vss formed by the step-down circuit VD are connected to the internal power supply voltage supply line S formed by the aluminum wiring layer AL1.
It is supplied to a plurality of unit cells CU constituting each cell column via the CD and the ground potential supply line SCG.

つまり、この実施例のBi・CMOSゲートアレイ集積回路
では、降圧回路VDの構成が比較的簡素であり、その素子
間結合配線が1層のアルミニウム配線層AL1のみによっ
て実現される。このため、従来のBi・CMOSゲートアレイ
集積回路等において無効領域とされてきた電源電圧供給
幹線SV及び接地電位供給幹線SGの下層に、しかもBi・CM
OSゲートアレイ集積回路の有効領域を用いることなく、
これを配置することができる。前述のように、各降圧回
路VD、電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SGの実
質的な電力分配点に対応して設けられ、かつ対応するセ
ル列に近接して配置される。しかるに、この実施例のBi
・CMOSゲートアレイ集積回路では、その集積度を低下さ
せることなく、比較的出力インピーダンスの大きな降圧
回路VDが各セル列に対応しかつ近接して設けられる。こ
れにより、動作電流の変動にともなう電源ノズルが抑制
され、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路の動作の安定化が
図られる。
In other words, in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of this embodiment, the configuration of the step-down circuit VD is relatively simple, and the element coupling wiring is realized by only one aluminum wiring layer AL1. Therefore, the power supply voltage supply trunk line SV and the ground potential supply trunk line SG which have been regarded as invalid areas in the conventional Bi-CMOS gate array
Without using the effective area of the OS gate array integrated circuit,
This can be arranged. As described above, the voltage step-down circuits VD, the power supply voltage supply trunk SV, and the ground potential supply supply trunk SG are provided corresponding to substantial power distribution points, and are arranged close to the corresponding cell columns. However, Bi of this embodiment
In a CMOS gate array integrated circuit, a step-down circuit VD having a relatively large output impedance is provided in close proximity to each cell row without lowering the degree of integration. As a result, the power supply nozzle due to the fluctuation of the operating current is suppressed, and the operation of the Bi-CMOS gate array integrated circuit is stabilized.

次に、論理ブロックLB2は、特に制限されないが、第
3図に示されるように、6個のセル列CG1〜CG6を含む。
各セル列は、特に制限されないが、CMOSからなる多数の
単位セルCUと、これらの単位セルCUの上下に形成されか
つバイポーラトランジスタからなる多数の単位セルCBU
とを含む。単位セルCU及びCBUは、特に制限されない
が、図示されない素子間結合配線を介して機能的に結合
され、Bi・CMOS形態の論理ゲート回路を構成する。
Next, the logical block LB2 includes, but is not limited to, six cell columns CG1 to CG6 as shown in FIG.
Although not particularly limited, each cell column includes a number of unit cells CU made of CMOS and a number of unit cells CBU formed above and below these unit cells CU and formed of bipolar transistors.
And Although not particularly limited, the unit cells CU and CBU are functionally coupled via a not-shown inter-element coupling line to form a Bi-CMOS type logic gate circuit.

論理ブロックBL2は、特に制限されないが、さらに、
各セル列に対応して2個ずつ設けられる複数の降圧回路
VDを備える。これらの降圧回路は、特に制限されない
が、上記論理ブロックLB1に含まれる降圧回路VDと同一
の回路構成とされ、電源電圧Vccをもとに内部電源電圧V
cdを形成する。また、各降圧回路VDは、論理ブロックLB
2の両側を上下に貫通して配置される電源電圧供給幹線S
V及び接地電位供給幹線SGの実質的な電力分配点に近接
して配置され、これらの供給幹線の下層に形成される。
その結果、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路の高集積化及
び動作の安定化に関して、上記論理ブロックLB1と同様
な効果を得ることができる。
Although the logical block BL2 is not particularly limited,
A plurality of step-down circuits provided two each corresponding to each cell column
Equipped with VD. Although these step-down circuits are not particularly limited, they have the same circuit configuration as the step-down circuit VD included in the logic block LB1, and have the internal power supply voltage Vcc based on the power supply voltage Vcc.
Form cd. Each step-down circuit VD is connected to a logic block LB.
Power supply voltage supply trunk line S arranged vertically through both sides of 2
The V and ground potential supply trunks SG are arranged in close proximity to substantial power distribution points and are formed below these supply trunks.
As a result, effects similar to those of the above-described logic block LB1 can be obtained with respect to high integration and stable operation of the Bi-CMOS gate array integrated circuit.

ところで、論理ブロックLB2に設けられるバイポーラ
回路形態の単位セルCBUは、特に制限されないが、その
動作電源として、+5.0Vの電源電圧Vccを必要とする。
このため、この実施例のBi・CMOSゲートアレイ集積回路
では、上記降圧回路VDの実質的な入力ノードすなわち電
源電圧供給幹線SVの実質的な電力分配点と各セル列の電
源電圧供給点との間にもう一つの電源電圧供給線SCVが
設けられ、これを介して電源電圧Vccが各単位セルCBUに
供給される。言い換えるなばら、このBi・CMOSゲートア
レイ集積回路は、複数の内部電源電圧を必要とするにも
かかわらず、半導体基板SUB内を引い回しされる電源電
圧供給幹線は1種類だけとされ、さらに各セル列に対す
る電源電圧Vccの分岐ノードと降圧回路VDの出力ノード
とが近接して配置されることで、電源電圧間のレベル差
が縮小される。その結果、Bi・CMOSゲートアレイ集積回
路の高集積化がさらに推進されるとともに、その動作が
さらに安定化される。
By the way, the unit cell CBU of the bipolar circuit type provided in the logic block LB2 requires a power supply voltage Vcc of +5.0 V as its operation power supply, although not particularly limited.
Therefore, in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of this embodiment, the substantial input node of the step-down circuit VD, that is, the substantial power distribution point of the power supply voltage supply main line SV and the power supply voltage supply point of each cell column Another power supply voltage supply line SCV is provided therebetween, and the power supply voltage Vcc is supplied to each unit cell CBU via this. In other words, although this Bi.CMOS gate array integrated circuit requires a plurality of internal power supply voltages, only one kind of power supply voltage supply main line is routed inside the semiconductor substrate SUB. By arranging the branch node of the power supply voltage Vcc for the cell column and the output node of the step-down circuit VD close to each other, the level difference between the power supply voltages is reduced. As a result, the integration of the Bi-CMOS gate array integrated circuit is further promoted, and the operation thereof is further stabilized.

一方、論理ブロックLB3は、特に制限されないが、第
4図に示されるように、5個のセル列CG1〜CG5を含む。
各セル列は、CMOSからなる多数の単位セルCUと、これら
の単位セルCUの上下に形成されかつバイポーラトランジ
スタからなる多数の単位セルCBUとを含む。単位セルCU
及びCBUは、図示されない素子間結合配線を介して機能
的に結合され、Bi・CMOS形態の論理ゲート回路を構成す
る。
On the other hand, the logical block LB3 includes, but is not limited to, five cell columns CG1 to CG5 as shown in FIG.
Each cell row includes a number of unit cells CU made of CMOS and a number of unit cells CBU formed above and below these unit cells CU and made of bipolar transistors. Unit cell CU
The CBU and the CBU are functionally coupled via a not-shown inter-element coupling wire, and constitute a Bi-CMOS type logic gate circuit.

この論理ブロックBL3において、セル列CG1〜CG5の単
位セルCUの下側に形成される単位セルCBUは、特に制限
されないが、例えば+2.5Vの内部電源電圧Vcsを必要と
する。このため、論理ブロックLB3は、さらに、各セル
列に対応して2個ずつ設けられ、電源電圧Vccをもとに
内部電源電圧Vcdを形成する複数の降圧回路VD1と、同様
に各セル列に対応して2個ずつ設けられ電源電圧Vccを
もとに上記内部電源電圧Vcsを形成する複数の降圧回路V
D2とを備える。このうち、降圧回路DV1は、特に制限さ
れないが、上記論理ブロックLB1に含まれる降圧回路VD
と同一の回路構成とされ、降圧回路VD2は、基本的に上
記降圧回路VDを踏襲した回路構成とされる。降圧回路VD
1及びVD2は、論理ブロックLB3の両側を上下に貫通して
配置される電源電圧供給幹線SV及び接地電位供給幹線SG
の実質的な電力分配点にそれぞれ近接して配置され、そ
の下層に形成される。そして、降圧回路VD2により形成
される内部電源電圧Vcsは、内部電源電圧供給線SCSを介
して、対応するセル列を構成する複数の単位セルCBUに
供給される。その結果、論理ブロックLB3は、Bi・CMOS
ゲートアレイ集積回路の高集積化及び動作の安定化に関
して、上記論理ブロックLB1と同様な効果を得ることが
できるとともに、電源電圧の単一化という点で、上記論
理ブロックLB2と同様な効果を得ることができる。
In the logic block BL3, the unit cell CBU formed below the unit cells CU of the cell columns CG1 to CG5 requires an internal power supply voltage Vcs of, for example, +2.5 V, although not particularly limited. For this reason, two logic blocks LB3 are further provided for each cell column, and a plurality of step-down circuits VD1 that form the internal power supply voltage Vcd based on the power supply voltage Vcc are similarly provided in each cell column. A plurality of step-down circuits V correspondingly provided two each to form the internal power supply voltage Vcs based on the power supply voltage Vcc
D2. Among them, the step-down circuit DV1 is not particularly limited, but the step-down circuit VD included in the logic block LB1 is not particularly limited.
And the step-down circuit VD2 has a circuit configuration basically following the step-down circuit VD. Step-down circuit VD
1 and VD2 are a power supply voltage supply main line SV and a ground potential supply supply line SG, which are disposed vertically through both sides of the logic block LB3.
Are disposed in close proximity to the respective substantial power distribution points, and are formed thereunder. Then, the internal power supply voltage Vcs formed by the step-down circuit VD2 is supplied to a plurality of unit cells CBU forming a corresponding cell column via the internal power supply voltage supply line SCS. As a result, the logic block LB3 is
Regarding high integration and stable operation of the gate array integrated circuit, the same effect as that of the above-described logic block LB1 can be obtained, and the same effect as that of the above-described logic block LB2 can be obtained in terms of unifying the power supply voltage. be able to.

以上のように、この実施例のBi・CMOSゲートアレイ集
積回路は、算術論理演算ユニットALUや乗算回路MULT及
びランダムアクセスメモリRAM等のマイクロセルに加え
て、複数のセル列を含む論理ブロックLB1〜LB3を備え
る。これらの論理ブロックを構成するセル列は、その一
部が微細化の進んだCMOS回路により構成され、小さな絶
対値の内部電源電圧Vcdを動作電源とする。また、他の
一部は、Bi・CMOS回路により構成され、さらに電源電圧
Vcc又は内部電源電圧Vcsを必要とする。この実施例のBi
・CMOSゲートアレイ集積回路に外部から供給される電源
電圧は、従来のBi・CMOSゲートアレイ集積回路との互換
性を維持する上で電源電圧Vccに単一化され、この電源
電圧Vccをもとに内部電源電圧Vcd及びVcsを形成するた
めの降圧回路VDCあるいはVD1及びVD2が内蔵される。こ
の実施例において、降圧回路は、電源電圧供給幹線及び
接地電位供給幹線の実質的な電力分配点すなわち各セル
列に対応して複数個設けられ、対応する電力分配点に近
接しかつ電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線が形成
されるアルミニウム配線層AL2の下層に形成される。ま
た、各降圧回路に必要な基準電位Vrは、すべての降圧回
路に共通に設けられた基準電位発生回路VRGにより形成
され、電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の間にシ
ールドされるべく配置された基準電位供給線SRを介し
て、各降圧回路に伝達される。これにより、この実施例
のBi・CMOSゲートアレイ集積回路では、その集積度の低
下を招くことなく、複数の降圧回路を設け、これらの降
圧回路を電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の実質
的な電力分配点に近接して配置することができる。その
結果、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路の高集積化を推進
しつつ、各内部電源電圧のレベル変動を抑制し、さらに
動作電流の変動にともなう電源ノイズを抑制して、Bi・
CMOSゲートアレイ集積回路の動作の安定化を図ることが
できるものである。
As described above, the Bi-CMOS gate array integrated circuit according to this embodiment includes the logic blocks LB1 to LB1 including a plurality of cell columns in addition to the arithmetic logic unit ALU, the multiplication circuit MULT, and the microcells such as the random access memory RAM. Equipped with LB3. A part of the cell rows constituting these logic blocks is constituted by a CMOS circuit which has been miniaturized, and the internal power supply voltage Vcd having a small absolute value is used as an operation power supply. The other part is composed of Bi-CMOS circuit,
Requires Vcc or internal power supply voltage Vcs. Bi of this embodiment
The power supply voltage externally supplied to the CMOS gate array integrated circuit is unified to the power supply voltage Vcc in order to maintain compatibility with the conventional BiCMOS gate array integrated circuit. A step-down circuit VDC or VD1 and VD2 for forming the internal power supply voltages Vcd and Vcs is built therein. In this embodiment, a plurality of step-down circuits are provided corresponding to the substantial power distribution points of the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line, that is, each cell row. The main line and the ground potential supply main line are formed below the aluminum wiring layer AL2. The reference potential Vr required for each step-down circuit is formed by a reference potential generation circuit VRG provided commonly to all step-down circuits, and is arranged to be shielded between the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line. The voltage is transmitted to each step-down circuit via the reference potential supply line SR. As a result, in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of this embodiment, a plurality of step-down circuits are provided, and these step-down circuits are substantially connected to the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line without lowering the integration degree. Power distribution points. As a result, while promoting the integration of Bi-CMOS gate array integrated circuits, the level fluctuation of each internal power supply voltage is suppressed, and the power supply noise accompanying the fluctuation of the operating current is suppressed.
The operation of the CMOS gate array integrated circuit can be stabilized.

以上の本実施例に示されるように、この発明をBi・CM
OSゲートアレイ集積回路等の半導体集積回路装置に適用
することで、次のような作用効果が得られる、すなわ
ち、 (1)Bi・CMOSゲートアレイ集積回路等の電源電圧を単
一化して、降圧回路を実質的な電力分配点すなわち各セ
ル列に対応して複数個設け、それぞれを対応するセル列
に近接しかつ電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の
下層に形成することで、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路
等の集積度を低下させることなく、複数の降圧回路を設
けることができるという効果が得られる。
As shown in the above embodiment, the present invention is
The following effects can be obtained by applying the present invention to a semiconductor integrated circuit device such as an OS gate array integrated circuit. (1) The power supply voltage of a Bi / CMOS gate array integrated circuit or the like is unified and step-down is performed. By providing a plurality of circuits corresponding to a substantial power distribution point, that is, each cell row, and forming each circuit in the vicinity of the corresponding cell row and below the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line, Bi-CMOS The advantage is that a plurality of step-down circuits can be provided without reducing the degree of integration of the gate array integrated circuit and the like.

(2)上記(1)項により、降圧回路により形成される
内部電源電圧のレベル変動を抑制し、動作電流の変動に
ともなう電源ノイズを抑制できるという効果が得られ
る。
(2) According to the above item (1), an effect is obtained that the level fluctuation of the internal power supply voltage formed by the step-down circuit can be suppressed, and the power supply noise accompanying the fluctuation of the operating current can be suppressed.

(3)上記(1)項及び(2)項において、基準電位を
形成する基準電位発生回路を、すべての降圧回路に共通
に設け、基準電位を伝達する基準電位供給線を、電源電
圧供給幹線及び接地電位供給幹線の間にかつ同一層に形
成することで、降圧回路により形成される内部電源電圧
のレベルを統一化し、かつ安定化できるという効果が得
られる。
(3) In the above items (1) and (2), the reference potential generating circuit for forming the reference potential is provided in common to all the step-down circuits, and the reference potential supply line for transmitting the reference potential is provided by the power supply voltage supply main line. In addition, by forming the internal power supply voltage between the ground potential supply main lines and in the same layer, the level of the internal power supply voltage formed by the step-down circuit can be unified and stabilized.

(4)上記(1)項〜(3)項により、Bi・CMOSゲート
アレイ集積回路等の高集積化を推進しつつ、動作の安定
化を図り、その信頼性を高めることができるという効果
が得られる。
(4) According to the above items (1) to (3), the operation can be stabilized and the reliability thereof can be improved while promoting the high integration of the Bi.CMOS gate array integrated circuit and the like. can get.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、この発明は上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で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、第1図にお
いて、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路に搭載されるマク
ロセル及び論理ブロックの数ならびに組み合わせは、任
意である。また、電源電圧供給バス及び接地電位供給バ
スを含む電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の配置
方法やその方向は、この実施例による制約を受けない。
基準電位発生回路VRGは、例えば周辺領域PZの下辺側
に、もう1個設けてもよい。第2図なしい第4図におい
て、降圧回路VDならびにVD1及びVD2は、対応するセル列
の片側だけに設けてもよい。また、これらの降圧回路
は、電源電圧供給バスSBV及び接地電位供給バスSBGの下
層に配置してもよいし、必要に応じて算術論理演算ユニ
ットALU及びランダムアクセスメモリRAM等のマクロセル
に対応して設けてもよい。各論理ブロックならびに各セ
ル列の構成及び配置方法は任意である。第5図におい
て、降圧回路VDの具体的回路構成は、種々の実施形態が
考えられるし、素子間結合配線のレイアウト方法も任意
である。第6図において、金属配線層は、アルミニムウ
又はその合金で形成されることを必要条件としない。ま
た、アルミニウム配線層の層数は任意であるし、各アル
ミニウム配線層の用途も任意である。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Nor. For example, in FIG. 1, the number and combination of macro cells and logic blocks mounted on a Bi-CMOS gate array integrated circuit are arbitrary. Further, the arrangement method and the direction of the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line including the power supply voltage supply bus and the ground potential supply bus are not limited by this embodiment.
Another reference potential generating circuit VRG may be provided, for example, on the lower side of the peripheral region PZ. In FIG. 2 to FIG. 4, the step-down circuits VD and VD1 and VD2 may be provided on only one side of the corresponding cell row. Further, these step-down circuits may be arranged below the power supply voltage supply bus SBV and the ground potential supply bus SBG, or may correspond to macro cells such as the arithmetic logic unit ALU and the random access memory RAM as required. It may be provided. The configuration and arrangement method of each logic block and each cell column are arbitrary. In FIG. 5, various embodiments can be considered for the specific circuit configuration of the step-down circuit VD, and the layout method of the element-to-element coupling wiring is also arbitrary. In FIG. 6, the metal wiring layer is not required to be formed of aluminum or an alloy thereof. The number of aluminum wiring layers is arbitrary, and the use of each aluminum wiring layer is also arbitrary.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるBi・CMOSゲートア
レイ集積回路に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、例えば、標準セルのみを搭
載するBi・CMOSゲートアレイ集積回路やBi・CMOS複合回
路を基本構成とする専用の論理集積回路装置等にも適用
できる。本発明は、少なくとも内部電源電圧を形成する
ための電圧変換回路を内蔵する半導体集積回路装置に広
く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to a Bi-CMOS gate array integrated circuit, which is the field of application as the background, has been described. However, the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to a dedicated logic integrated circuit device or the like having a basic configuration of a Bi / CMOS gate array integrated circuit or a Bi / CMOS composite circuit having only the same. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a semiconductor integrated circuit device including at least a voltage conversion circuit for forming an internal power supply voltage.

〔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。すなわち、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路等の電
源電圧を単一化して、降圧回路を実質的な電力分配点つ
まりセル列に対応して複数個設け、対応するセル列に近
接しかつ電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の下層
に形成する。また、基準電位を形成する基準電位発生回
路を、すべての降圧回路に共通に設け、基準電位を伝達
する基準電位供給線を、電源電圧供給幹線及び接地電位
供給幹線の間に形成する。これにより、集積度の低下を
招くことなく、Bi・CMOSゲートアレイ集積回路等に複数
の降圧回路を設け、これによって形成される内部電源電
圧のレベルを統一化しかつ安定化できる。その結果、Bi
・CMOSゲートアレイ集積回路等の高集積化を推進しつ
つ、動作の安定化を図り、その信頼性を高めることがで
きる。
[Effects of the Invention] The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the power supply voltage of a Bi-CMOS gate array integrated circuit or the like is unified, and a plurality of step-down circuits are provided corresponding to a substantial power distribution point, that is, a cell row. It is formed below the trunk line and the ground potential supply trunk line. In addition, a reference potential generating circuit for forming a reference potential is provided commonly to all the step-down circuits, and a reference potential supply line for transmitting the reference potential is formed between the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line. Thus, a plurality of step-down circuits can be provided in a Bi-CMOS gate array integrated circuit or the like without lowering the degree of integration, and the level of the internal power supply voltage formed thereby can be unified and stabilized. As a result, Bi
-Stability of operation can be achieved and reliability can be improved while promoting high integration of CMOS gate array integrated circuits and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、この発明が適用されたBi・CMOSゲートアレイ
集積回路の一実施例を示す基板配置図、 第2図は、第1図のBi・CMOSゲートアレイ集積回路に含
まれる第1の論理ブロックの一実施例を示す配置図、 第3図は、第1図のBi・CMOSゲートアレイ集積回路に含
まれる第2の論理ブロックの一実施例を示す配置図、 第4図は、第1図のBi・CMOSゲートアレイ集積回路に含
まれる第3の論理ブロックの一実施例を示す配置図、 第5図は、第2図ないし第4図の論理ブロックに含まれ
る降圧回路の一実施例を示す回路図、 第6図は、第5図の降圧回路の一実施例を示す断面図で
ある。 SUB……半導体基板、IZ……基板内部領域、PZ……基板
周辺領域、VCC……電源電圧供給用パッド、GND……接地
電位供給用パッド、PAD……その他のパッド、SBV……電
源電圧供給バス、SBG……接地電位供給バス、SV……電
源電圧供給幹線、SG……接地電位供給幹線、SR……基準
電位供給線、IO1,IO2……入出力バッファ、VRG……基準
電位発生回路、ALU……算術論理演算ユニット、MULT…
…乗算回路、REG……レジスタファイル、ROM……リード
オンリーメモリ、RAM1〜RAM3……ランダムアクセスメモ
リ、LB1〜LB3……論理ブロック。 VD……降圧回路、CG1〜CG10……セル列、CU……CMOS単
位セル、CBU……バイポーラ単位セル、SCV……電源電圧
供給線、SCD,SCS……内部電源電圧供給線、SCG……接地
電位供給線。 Q1〜Q3……PチャンネルMOSFET、Q11〜Q13……Nチャン
ネルMOSFET、C1……キャパシタ。
FIG. 1 is a substrate layout diagram showing one embodiment of a Bi-CMOS gate array integrated circuit to which the present invention is applied. FIG. 2 is a first view of a first embodiment included in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of FIG. FIG. 3 is a layout diagram showing one embodiment of a logic block, FIG. 3 is a layout diagram showing one embodiment of a second logic block included in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of FIG. 1, and FIG. FIG. 1 is a layout diagram showing an embodiment of a third logic block included in the Bi-CMOS gate array integrated circuit of FIG. 1, and FIG. 5 is an embodiment of a step-down circuit included in the logic blocks of FIGS. FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment of the step-down circuit of FIG. SUB ... Semiconductor substrate, IZ ... Substrate internal area, PZ ... Substrate peripheral area, VCC ... Pad for power supply voltage, GND ... Pad for ground potential supply, PAD ... Other pads, SBV ... Power supply voltage Supply bus, SBG: Ground potential supply bus, SV: Power supply voltage supply trunk line, SG: Ground potential supply trunk line, SR: Reference potential supply line, IO1, IO2: Input / output buffer, VRG: Reference potential generation Circuit, ALU… Arithmetic logic unit, MULT…
... Multiplication circuit, REG ... Register file, ROM ... Read only memory, RAM1 to RAM3 ... Random access memory, LB1 to LB3 ... Logic block. VD: Step-down circuit, CG1 to CG10: Cell column, CU: CMOS unit cell, CBU: Bipolar unit cell, SCV: Power supply voltage supply line, SCD, SCS ... Internal power supply voltage supply line, SCG ... Ground potential supply line. Q1-Q3 ... P-channel MOSFET, Q11-Q13 ... N-channel MOSFET, C1 ... Capacitor.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電源電圧が供給される外部端子に接続さ
れ、上記電源電圧を伝える広い配線幅を持って形成され
た電源電圧供給幹線と、 回路の接地電位が供給される外部端子に接続され、上記
回路の接地電位を伝える広い配線幅を持ち、かつ上記電
源電圧供給幹線と平行に配置されてなる接地電位供給幹
線と、 上記電源供給幹線と接地電位供給幹線から分岐し、上記
電源電圧を降圧した内部電圧及び接地電位をそれぞれ伝
え、それぞれの配線幅が上記電源電圧供給幹線及び接地
電位供給幹線の配線幅に比べて狭くされた内部電源電圧
供給線及び内部接地電位供給線と、 上記内部電源供給線及び内部接地電位供給線に接続さ
れ、所望の回路機能を持つようにされた論理ブロック
と、 上記電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線と上記内部
電源電圧供給線及び内部接地電位供給線との分岐部であ
って、上記電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線の下
層の配線層及び半導体領域により構成され、上記電源電
圧を降圧して上記内部電圧を形成して上記内部電源電圧
供給線に伝える降圧回路とを備えてなることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
1. A power supply voltage supply trunk connected to an external terminal to which a power supply voltage is supplied and having a wide wiring width for transmitting the power supply voltage, and an external terminal to which a ground potential of a circuit is supplied. A ground potential supply trunk line having a wide wiring width for transmitting the ground potential of the circuit, and being arranged in parallel with the power supply voltage supply trunk line; branching from the power supply supply trunk line and the ground potential supply trunk line, The internal power supply line and the internal ground potential supply line, each of which transmits the stepped-down internal voltage and the ground potential, and has a wiring width narrower than the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line. A logic block connected to a power supply line and an internal ground potential supply line and having a desired circuit function; and a power supply voltage supply trunk line, a ground potential supply trunk line, and the internal power supply line. A branch portion between the voltage supply line and the internal ground potential supply line, which is constituted by a wiring layer and a semiconductor region below the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line, and reduces the power supply voltage to reduce the internal voltage. A step-down circuit formed and transmitted to the internal power supply voltage supply line.
【請求項2】請求項1において、更に基準電圧発生回路
を備え、 上記基準電圧発生回路により形成された基準電圧は、上
記電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線に沿って形成
された基準電圧供給線を介して上記降圧回路に伝えられ
るものであり、 上記降圧回路は、上記基準電圧に対応して降圧電圧を形
成するものであることを特徴とする半導体集積回路装
置。
2. The system according to claim 1, further comprising a reference voltage generation circuit, wherein the reference voltage generated by said reference voltage generation circuit is supplied along a reference voltage supply trunk line and a ground potential supply trunk line. The semiconductor integrated circuit device is transmitted to the step-down circuit via a line, and the step-down circuit forms a step-down voltage corresponding to the reference voltage.
【請求項3】請求項2において、 上記基準電圧供給線は、基準電圧発生回路から上記電源
電圧供給幹線と接地電位供給幹線に至る部分を除いて、
上記電源電圧供給幹線と接地電位供給幹線との間に挟ま
れるように配置されてなることを特徴とする半導体集積
回路装置。
3. The system according to claim 2, wherein the reference voltage supply line is a part except for a part extending from the reference voltage generation circuit to the power supply voltage supply trunk line and the ground potential supply trunk line.
A semiconductor integrated circuit device which is arranged so as to be sandwiched between the power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line.
【請求項4】請求項1において、 上記電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線は、最上層
の配線層により形成され、 上記降圧回路を構成するための配線層は、上記最上層よ
りも下の配線層で形成されることを特徴とする半導体集
積回路装置。
4. The power supply voltage supply main line and the ground potential supply main line are formed by an uppermost wiring layer, and a wiring layer for forming the step-down circuit is lower than the uppermost layer. A semiconductor integrated circuit device formed of a wiring layer.
【請求項5】請求項1において、 上記論理ブロックは複数のセル列により構成され、 上記電源電圧供給幹線及び接地電位供給幹線は、上記セ
ル列の両端にそって延長され、 上記内部電源電圧供給線及び内部接地電位供給線は、上
記セル列に沿って延長されてなり、 上記降圧回路は、上記セル列の両側に配置されてなるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
5. The internal power supply according to claim 1, wherein the logic block comprises a plurality of cell columns, the power supply voltage supply trunk line and the ground potential supply trunk line extend along both ends of the cell column. A semiconductor integrated circuit device, wherein the line and the internal ground potential supply line are extended along the cell column, and the step-down circuit is arranged on both sides of the cell column.
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