JP3331712B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、入力端子に電位固定用のプルアップ、あるいはプル
ダウン素子を備えた半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8(a)・図8(b)に、入力端子の
電位固定用のプルアップ抵抗、あるいはプルダウン抵抗
の一般的な従来技術を示す。これらの抵抗は、常時オン
したMISトランジスタ110・111で構成されてお
り、入力信号100は’Low’レベルに、入力信号2
00は’High’レベルに電位固定されている。しか
し、この構成では、前記MISトランジスタ110・1
11は常時オンしているため、入力端子100の’Lo
w’側の入力リーク、あるいは、入力端子200の’H
igh’側の入力リークの測定が行えず、これらの不良
モードのICを検査段階で除去することが不可能であっ
た。
【0003】そこで考え出されたのが、特開平04ー2
13849でも公示されている、図7(a)・図7
(b)に示した入力端子の電位固定用のプルアップ抵
抗、あるいはプルダウン抵抗である。この回路構成で
は、プルダウン用MISトランジスタ110のゲートに
は制御信号CNが、プルアップ用MISトランジスタ1
11のゲートには制御信号CPが接続されている。した
がって、通常動作時にはCNを’High’、CPを’
Low’にすることで図8と全く同じ構成になり、ま
た、CNを’Low’、CPを’High’にすること
で入力端子のプルアップ・プルダウン抵抗は切り放さ
れ、入力リークの測定も問題なく行うことができる。図
5に、この技術を実際のチップに使用した従来技術の一
例を示し、また、そのチップの全体レイアウト図を図6
に示す。
【0004】図5において、300は前記入力端子の電
位固定抵抗110・111のオン・オフを制御する制御
端子である。300に’Low’が入力されるとCN
は’High’に、CPは’Low’になりMISトラ
ンジスタ110・111は共にオン状態に設定され、入
力100は’Low’レベルに、入力200は’Hig
h’レベルに固定される。また、300に’High’
が入力されるとCNは’Low’に、CPは’Hig
h’に設定されMISトランジスタ110・111は共
にオフし、入力100・200は共にフローティング状
態になるので、入力リークの測定が可能になる。この制
御信号線CP・CNの従来の配線レイアウトを図6に示
す。図5中のCELL1でバッファリングされた制御信
号線CP・CNは、図6に示す様に全ての入出力セルを
通過してチップを一周している。これにより全ての入力
回路のプルアップ・プルダウン抵抗のコントロールを、
わずか一端子によりコントロールすることを可能にして
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5・図6の
従来技術においては、制御信号線CP・CNの配線をチ
ップ全体を一周する形で配置している。従ってこれらの
信号を駆動するバッファ320・322のドレインに
は、n個分のMISトランジスタ110あるいは111
のゲート容量とチップ一周分の配線容量が付加されてい
る。したがって、これらの容量を駆動するために、前期
バッファ320・322のトランジスタサイズはどうし
ても大きな値にならざるを得なかった。そのために、C
ELL1内のバッファ320・321・322に要する
レイアウト面積が大きくなり、また、上記寄生容量の充
放電電流も大きな値になっていた。特に、後者の問題に
ついては、ノイズ等によりCP・CNに急激な電位変化
が起こった場合にも、前記の大きな寄生容量によりバッ
ファ320・322のゲート電位が電源電位以上に昇
圧、あるいは、接地電位以下に降圧されるため、これに
より、バッファ320・322のゲート酸化膜が高電界
により破壊される危険性がある。また、前記の大きな寄
生容量の充放電電流により、CP・CNの制御信号配線
自体が断線する危険性もある。また、前期バッファ32
0・322のトランジスタのサイズも、チップ面積や入
出力セルの数により最適値が異なるため、その規模に応
じて値を設定する必要性がある。
【0006】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、いかなるバル
ク構成・セル数でも最適となる、入力端子の電位固定回
路を提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくと
も、半導体チップの主として中央部に作り込まれ、所定
の論理回路を実現するための論理領域と、その論理領域
の周辺に作り込まれ、前記半導体チップの外部と前記論
理回路との間で入出力信号を取り扱う入力セルあるいは
出力セルを含む周辺領域と、前記入力セルの入力を電位
固定するための入力電位固定回路を少なくとも1つ以上
含む半導体装置において、前記入力電位固定回路は、そ
れぞれの入出力セル内に1対1で作り込まれたバッファ
リング回路の出力信号によって制御されることにより達
成される。
【0008】
【作用】本発明の本構成によれば、バルク規模の大小に
よらず、また、入出力セルの数の多少にもよらない、常
に最適な特性の入力端子プルアップ・プルダウン抵抗と
その制御回路を容易に設計することができる。
【0009】
【実施例】図1に本発明による入力電位固定回路の一実
施例を示し、図2にその時のチップ全体図を示す。図1
において、300は入力端子の電位固定抵抗110・1
11のオン・オフを制御する制御端子である。300
に’Low’が入力されるとIN22の出力であるCN
は’High’に、IN31の出力であるCPは’Lo
w’に設定されMISトランジスタ110・111は共
にオン状態に設定され、入力100は’Low’レベル
に、入力200は’High’レベルに固定される。ま
た、300に’High’が入力されるとIN22の出
力であるCNは’Low’に、IN31の出力であるC
Pは’High’に設定されMISトランジスタ110
・111は共にオフし、入力100・200は共にフロ
ーティング状態になるので、入力リークの測定が可能に
なる。この回路構成での全体レイアウト図を図2に示す
が、本発明でもインバータ回路列10をチップ一周に配
置することにより、全ての入力回路のプルアップ・プル
ダウン抵抗のコントロールを、わずか一端子によりコン
トロールすることが可能である。しかし、本発明では従
来技術のように制御信号CP・CNの配線をチップ一周
に配置するのではなく、インバータ回路列10をチップ
一周に配置しているため、インバータの出力に付加され
る寄生容量は、従来技術と比べればほとんど無視できる
値である。また、図1に示すように、各入出力セルに偶
数個のインバータを挿入しておけば、インバータ回路列
10はプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の両方に使用す
ることができる。また、本発明では各入出力セル毎にバ
ッファリング回路が存在する形になっているため、小容
量のチップであっても大容量のチップであっても、イン
バータ出力部の負荷の条件は全く同じであり、いかなる
規模のチップにも容易に適応することが可能である。
【0010】次に、本発明の別の実施例を図3・図4に
示す。図3において、DLX10・DLY10・DLX
11・DLX20・DLY20・DLX21はインバー
タ回路列であり、それぞれの構成を図4(a)・図4
(b)に示す。また、SELECTは前記図4(a)の
インバータ回路列か図4(b)のインバータ回路列かを
選択する選択信号線であり、INはそれぞれのインバー
タ回路列の共通の入力信号、OUTはそれぞれのインバ
ータ回路列の共通の出力信号であり、それぞれ入力切り
換え回路53と出力切り換え回路52によって、どちら
のインバータ回路列に接続するかを制御している。ま
た、CONTは、インバータ回路列を遅延測定用回路と
して使用するか、入力電位固定回路のバッファリング回
路として用いるかの制御端子である。一般にASIC等
の半導体回路の評価では、論理領域内にインバータ遅延
回路等を作りこみ、その遅延時間の値により良否の判定
や信頼性の判断に使用されている。ただし、この場合に
は、インバータ遅延回路列を論理領域内に作りこまれる
ため、あらかじめその領域を確保しておく必要が有り、
見かけ上使用できる論理領域が小さな値になってしまっ
ていた。しかし、本発明では、図3に示すようにこれら
のインバータ遅延回路列を入出力セル内、つまり周辺領
域、に作りこむため、論理領域を十分に使用することが
可能である。また、論理領域内のトランジスタのゲート
幅方向が図3中のY方向と仮定した場合、DLX10・
DLX20・DLX11・DLX21のインバータ回路
列を構成するトランジスタのゲート幅サイズとゲート幅
方向を一致させれば、DLY10とDLY20の遅延速
度は同じなので、図4(a)と図4(b)の差分より論
理領域内のトランジスタの評価と同等の評価が行える。
また、CONT端子の制御によりこの2つのインバータ
回路列は、そのまま入力電位固定回路のバッファリング
回路として使用することも可能である。
【0011】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、バルク規模の大小によらず、また、入出力セルの数
の多少にもよらない、常に最適な特性の入力端子プルア
ップ・プルダウン抵抗とその制御回路を容易に設計する
ことができる。さらに、本発明では従来技術のように制
御信号CP・CNの配線をチップ一周に配置するのでは
なく、インバータ回路列10をチップ一周に配置し、そ
こからCP・CNの信号を供給しているため、インバー
タの出力に付加される寄生容量は、従来技術と比べれば
ほとんど無視できる値となる。したがって、そこでの寄
生容量による充放電電流も小さく、従来技術のような信
頼性に関する不良は発生せず、高信頼性の半導体装置を
供給することができる。また、本発明のインバータ回路
列を遅延測定用回路として併用使用した場合には、従来
技術のように論理領域を使用することなく遅延測定回路
を形成することが可能であり、無駄な領域の少ない高密
度の半導体装置を実現することができる。さらに、その
場合、論理領域内のトランジスタと同サイズ・同方向に
インバータ回路列内のトランジスタを構成することによ
り、さらに高信頼性の評価を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図。
【図2】本発明の実施例を施したチップの全体レイアウ
ト図。
【図3】本発明の別の実施例を施したチップの全体レイ
アウト図。
【図4】図3内の一部の回路を詳細に示した回路図。
【図5】従来技術を示す回路図。
【図6】従来技術の全体レイアウト図。
【図7】入力端子の電位固定を行う回路図。
【図8】入力端子の電位固定を行う別の回路図。
【符号の説明】
10・・・・・インバータ回路列 50・・・・・半導体チップ 51・・・・・論理領域 52・・・・・出力切り換え回路 53・・・・・入力切り換え回路 100,200,300・・・・・パッド 110,111,112・・・・・入力論理固定回路 120,121,220,221,320,321,3
22,IN21,IN22,IN31,IN32・・・
・・インバータ回路 CELL1、CELL2・・・CELL(n−1),C
ELLn・・・・・入出力セル IN,OUT,CONT,SELECT・・・・・信号
端子 DLX10,DLX11,DLX20,DLX21,D
LY10,DLY20・・・・・遅延回路

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップの主として中央部に作り込ま
    れ、所定の論理回路を実現するための論理領域と、その
    論理領域の周辺に作り込まれ、前記半導体チップの外部
    と前記論理回路との間で入出力信号を取り扱う入力セル
    あるいは出力セルを含む周辺領域と、前記入力セルの入
    力を電位固定するための入力電位固定回路を少なくとも
    1つ以上含む半導体装置において、前記入力電位固定回
    路は、それぞれの入出力セル内に1対1で作り込まれた
    バッファリング回路の出力信号によって制御されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記複数のバッファリ
    ング回路を直列に接続した遅延測定用論理回路を備えて
    いることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】請求項1から請求項2において、前記バッ
    ファリング回路を構成する各トランジスタサイズが、前
    記論理回路ブロックのトランジスタサイズと相等しいこ
    とを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載のバッファリング回路が、
    少なくとも2つ以上の反転論理素子により構成された正
    転論理回路であることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】請求項1から請求項4において、前記バッ
    ファリング回路がインバータの多段直列接続回路である
    ことを特徴とする半導体装置。
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