JP3473218B2

JP3473218B2 - 半導体集積回路

Info

Publication number: JP3473218B2
Application number: JP27548595A
Authority: JP
Inventors: 憲幸阿部; 敏巳安保; 俊朗篠原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2015-10-24
Also published as: JPH09116102A; US5723875A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
係り、特に、クラックや焼損、半導体内の酸化膜や配線
の破裂などチップ内部の複数箇所に亘る比較的激しい損
傷が同時に発生し、通常のチップ出力からは異常の判断
が困難な場合においても、チップの障害を高い確度で容
易に検知し得、電子装置を確実にフェールセーフなもの
とすることのできる半導体集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体回路を適用する電子装置として
は、例えば図11に示すようなものがある。図11は、例え
ば、自動車に用いられる各種の制御装置の構成の一例で
ある。ここで、制御装置10は、図示していない各種の入
力データをもとに、負荷20の駆動を制御するもので、制
御回路１、負荷駆動用トランジスタ２、駆動回路３、出
力モニタ回路４から構成されている。

【０００３】制御回路１は、駆動回路３を介して、負荷
駆動用トランジスタ２のオン・オフを行う。駆動回路３
は、制御回路１からの信号に応じて負荷駆動用トランジ
スタ２のゲートに適切なレベルの電圧を印加するレベル
シフト機能を持つものである。また、制御回路１は、出
力モニタ回路４を介して、負荷駆動用トランジスタ２の
出力端子電圧を監視し、異常を検知したときに、負荷20
と電源線40の間に接続されているフェールセーフ用リレ
ー30を遮断して負荷の駆動を停止し、装置の安全を確保
する。

【０００４】例えば、制御回路１が負荷駆動用トランジ
スタ２をオンするように信号を出力している時、負荷20
及び負荷駆動用トランジスタ２が正常に動作していれ
ば、その出力端子電圧は接地電位に近いレベルとなって
いる。この出力端子の電位が所定の値よりも大きくなっ
ているときには、負荷20の短絡や負荷駆動用トランジス
タ２のオープン故障などの異常が考えられる。また、同
様に、制御回路１が負荷駆動用トランジスタ２をオフす
るように信号を出力している時、正常であれば出力端子
電圧はほぼ電源電位のレベルとなる。この出力端子電圧
が所定の値よりも小さいとき、負荷駆動用トランジスタ
２の短絡故障などの異常が考えられる。

【０００５】このような電子装置において、制御回路１
には高度の判断や演算が必要であり、通常、マイクロコ
ンピュータが用いられている。比較的簡易な処理で可能
な場合には ASIC を用いることもあり得る。また、負荷
駆動用トランジスタ２、駆動回路３、出力モニタ回路４
等は、装置の小型化、低コスト化を図るために、半導体
チップに集積化することが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
このような電子装置において半導体による部品の集積化
を行う場合、次のような問題点があった。負荷駆動用ト
ランジスタ２と駆動回路３と出力モニタ回路４とを同一
の半導体チップに集積化しようとした場合、以下のよう
な故障状態も想定される。すなわち、通常状態では予想
できなかった何らかの外部的あるいは内部的なストレス
によって、半導体チップの複数箇所が同時に破損するよ
うな場合である。このとき、例えば、負荷駆動用トラン
ジスタ２と出力モニタ回路４とが破損して、制御回路１
は負荷駆動用トランジスタ２をオフするように信号を出
力しているにもかかわらず、負荷駆動用トランジスタ２
が短絡状態となり、かつ、出力モニタ回路４のモニタ出
力が負荷駆動用トランジスタ２はオフしていることを示
す(上記の例では、出力端子電位が電源電位レベル)信号
値に固定してしまう状態も考えられる。

【０００７】このような状態になると、制御回路１では
何ら異常を検知することができず、フェールセーフ用リ
レー30を遮断する操作も行われない。このときの装置の
挙動としては、負荷駆動用トランジスタ２をオフすなわ
ち負荷20の駆動を停止すべき時に、負荷駆動用トランジ
スタ２のオンを継続させ、負荷20の駆動を行っている状
態となり、安全上好ましくない状況となる。従って、負
荷駆動用トランジスタ２と駆動回路３と出力モニタ回路
とを同一の半導体チップ上に集積するためには、この半
導体チップとは別に、その外部に、上記のような故障状
態を検知して制御回路１に知らせる手段の設置が必要と
なるが、この場合には、装置の規模及びコストの増大を
招き、小型化、低コスト化の達成が困難になる。

【０００８】このような、半導体集積回路の損傷を検知
する従来からの手法として、例えば、特開平6‐77300号
に示されているようなものがある。これは、半導体集積
回路の製造工程において発生するチップの微細な割れを
検出するために考案されたもので、この手法について図
12によって説明する。図で、(a) は半導体チップ11の平
面図、(b) は検査用パッド13aを含む断面図である。こ
こで、12は素子領域である回路部、13は入出力用アルミ
ニウムパッド、13bは基板に接続されたパッド、15aはｎ
型拡散層、17はｐ型 Si 基板、18はフィールド酸化膜、
19は保護用 PSG 膜であり、ｎ型拡散層15はチップ11周
縁部にループ状に形成され、その上に上記ｎ型拡散層15
に接続してループ状のアルミニウムリング14が形成され
ている。該アルミニウムリング14はポリシリコン接続部
16によって検査用パッド13aに接続されている。また、
上記検査用パッド13aはポリシリコン接続部16aによって
回路部12に接続されている。

【０００９】半導体チップ11は、例えばダイボンディン
グやワイヤボンディング、樹脂モールドなど、その製造
工程において発生するストレスによって割れを起すこと
が考えられ、これを以下のようにして検知する。すなわ
ち、検査用パッド13aと、基板に接続されたパッド13bと
に、ｎ型拡散層15とｐ型 Si 基板17とが逆バイアスにな
るように電圧を印加すると、ｎ型拡散層15とｐ型 Si 基
板とのｐｎ接合のどこかに割れが発生していると、リー
ク電流が流れるために、このリーク電流の有無で割れの
有無を検知することができる。

【００１０】また、特開平6‐77300号には、半導体製造
過程での、突き上げピンによる背面からのストレスによ
ってチップ回路面に発生する微細な割れを検出する手法
として、チップの素子領域(回路部)で製造時に割れ発生
の予想される部分に形成した、基板と反対導電型の不純
物拡散層と、該不純物拡散層に接続する第１のパッド
と、基板に接続する第２のパッドとを備えた構成とし、
上記第１のパッドと第２のパッドとの間に、上記基板と
上記不純物拡散層とが逆バイアスとなる電圧を印加し、
リーク電流の有無によって、チップ回路面の微細な割れ
を検知する手法も示されている。

【００１１】しかしながら、このような従来の半導体集
積回路の破損検知方法は、製造工程での破損の検知を対
象にしているために、図11に示したような電子装置の、
動作中におけるフェールセーフ性の確保を狙った適用で
は、以下に説明するような問題点があった。すなわち、 1) 特開平6‐77300号に示された検知方法を用いて電子
システムのフェールセーフ起動を誤りなく行うために
は、半導体回路の異常動作を起すレベルのリーク電流の
有無を、確実にかつ迅速に検知することが要求される。
特開平6‐77300号のように半導体集積回路の製造工程で
の検査を目的とする場合には、半導体集積回路を動作さ
せない静的な状態での検査が可能であり、ｐｎ接合のリ
ーク電流のみの測定が可能であるが、電子装置内で動作
中の半導体集積回路では、リークを測定しようとするｐ
ｎ接合部及びその周辺に寄生的に形成されている容量
や、周辺の他の回路のトランジスタのオン・オフ動作の
影響などによる電流変動が生じて、ｐｎ接合の異常によ
るリーク電流なのか、回路動作に伴う過渡的な電流変動
なのかの識別が極めて困難で、的確なフェールセーフ機
能の起動ができない。

【００１２】さらに、リーク電流の測定そのものにおい
ても、ｐｎ接合の異常を迅速に検知するためには、例え
ばナノアンペアからミリアンペアといったオーダーの高
精度の電流測定が必要となる。従って、リーク電流と過
渡電流変動の識別及び高精度電流測定のための装置の設
置を必要とし、コストアップを招来する。

【００１３】特開平6‐77300号に示された検知手法の適
用目的である製造工程での検査では、１台の検査装置で
多くのチップを検査できるため、多少のコストアップは
余り問題にはならないが、例えば自動車に搭載する電子
装置のフェールセーフ用途では、個々のユニットに検査
装置を備えることが必要で、たとえ僅かのコストアップ
であっても、量産規模が大きいため問題となり、前記の
ように半導体集積回路を用いることの狙いであった低コ
スト化の妨げとなる。

【００１４】2) 特開平6‐77300号に示された検知手法
は、不純物拡散層と基板とで形成されるｐｎ接合部のリ
ーク電流を測定してチップの割れを検知するものであ
る。一方、電子装置に適用された半導体チップが受ける
損傷には、ｐｎ接合の損傷のみならず、チップ表面で発
生する金属配線の腐食やエレクトロマイグレーション、
MOS トランジスタのゲート酸化膜の損傷などもあり、電
子装置の安全性を確保するためには、これらの損傷につ
いても検知し、装置が危険な状態に至る前にフェールセ
ーフ機能を起動する必要があるが、特開平6‐77300号に
示された手法では検知することができず、装置のフェー
ルセーフ機能の起動もできない。

【００１５】3) 特開平6‐77300号に示された図12のよ
うな検知方法では、チップ周辺部の破損は検知できる
が、チップ内部の各種機能回路の損傷は検知できない。
従って、前述したようにチップ内の複数の回路が同時に
損傷し、かつ、故障の検知ができずフェールセーフ機能
が働かないという、電子装置の安全性上極めて好ましく
ない状態を回避する解決策にはならない。

【００１６】また、特開平6‐77300号に示されているよ
うな、割れの生じる回路部内の位置を予め予想してその
位置に不純物拡散層を設けるという方法では、製造時に
生じる破損部位であれば、突き上げピンによる背面から
のストレスが生じる位置などと予想できるが、電子装置
に適用した半導体集積回路が実動作中にどの部分に損傷
を受けるかを予め予想するのは困難である。

【００１７】4) 特開平6‐77300号に示された手法で
は、不純物拡散層をチップ周辺部などに設ける構成とな
っているが、より検知確度を上げるためにできるだけ多
くの部分に不純物拡散層を形成しようとしても、不純物
拡散層の占有する面積によりチップサイズが増加し、チ
ップコストの上昇を招く。従って、不純物拡散層はチッ
プ面積すなわちチップコストの許す範囲でしか配置でき
ない。これを緩和するために、トレンチを形成してトレ
ンチ側面に拡散層を形成すると、面積は多少抑えること
はできるが工程が複雑となり、コストアップを招くこと
になる。従って、半導体集積回路を用いることの狙いで
あった低コスト化の妨げとなる。

【００１８】従来技術は、上記してきたような種々の問
題点を有していた。本発明の目的は、上記従来技術の有
していた課題を解決して、半導体集積回路が動作中で
も、安定してチップ内の損傷を検知し、装置をフェール
セーフにできるようにすることのできる半導体集積回路
を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、任意規模の
回路ブロックと、該回路ブロックの直近に隣接して配置
された複数のインバータ回路とを備えて一つの機能回路
を構成し、該機能回路を複数接続して半導体集積回路を
構成するものであり、上記インバータ間を接続する信号
配線が上記機能回路表面上を網羅的に配置して施され、
上記インバータ回路間の信号配線が上記機能回路表面上
で互いに重畳される形で配置され、上記機能回路に供給
される電源線またはグランド線の何れか一方の配線が上
記機能回路表面上を覆う形で配置されることを特徴とす
ることによって達成することができる。

【００２０】すなわち、半導体集積回路を備え、フェー
ルセーフ機能を有する電子装置において、半導体チップ
に破損検知用信号を供給し、あるいは半導体チップ内で
破損検知用信号を生成し、該半導体チップ内に、この信
号を伝播する配線をチップ表面上全域に亘り直列的かつ
網羅的に配置し、該配線の出力信号を監視する手段と、
該出力信号の異常を検知して電子装置のフェールセーフ
機能を起動する手段とを備える構成とすることにある。

【００２１】要約すれば、半導体集積回路を備え、フェ
ールセーフ機能を有する電子装置において、半導体チッ
プに破損検知用の信号を供給し、あるいは半導体チップ
内で破損検知用信号を生成し、該半導体チップ内に、こ
の信号を伝播する配線をチップ表面上全域に亘り直列的
かつ網羅的に配置し、該配線の出力信号を監視する手段
と、該出力信号の異常を検知して電子装置のフェールセ
ーフ機能を起動する手段とを備える構成とすることにあ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について実施
例によって具体的に説明する。

【００２３】

【実施の形態１】図１に本実施の形態の構成の概要を示
す。ここで、制御回路50は図11の制御回路１と同様の機
能を持ち、半導体チップ60は図11における負荷駆動用ト
ランジスタ２、駆動回路３、出力モニタ回路４の機能を
それぞれ３チャネル分備えたものを１チップ上に集積化
したものである。また、負荷駆動用トランジスタ61〜63
は図11の負荷駆動用トランジスタ２と同様の機能を持
ち、出力モニタ回路64〜66は図11の出力モニタ回路４
と、さらに、駆動回路67〜69は図11の駆動回路３と同様
の機能を有するものである。

【００２４】また、制御回路50は、周期的にＨレベルと
Ｌレベルとを連続的に繰り返すチップチェック用信号を
出力し、半導体チップ60に入力する。このチップチェッ
ク用信号は半導体チップ60内部のチップ破損検知用直列
配線70に供給される。チップ破損検知用直列配線70は、
半導体チップ60内部の各種回路ブロックの近傍を直列的
に、すなわちいわゆる一筆書きで配線を施したものであ
り、例えば図１に示すように、負荷駆動用トランジスタ
61〜63、出力モニタ回路64〜66、駆動回路67〜69の周囲
近傍を網羅的に引き回して配線する。さらに、このチッ
プ破損検知用直列配線70の最終端の信号は半導体チップ
60から出力し、制御回路50に引き渡すものとする。

【００２５】本実施の形態の構成とすることの作用につ
いて、以下に説明する。図１において、半導体チップ70
内の何れかの回路ブロックが何らかの原因で損傷した場
合、特にその損傷がチップ上のクラックや表面の焼き付
きなど比較的大きな損傷である場合、または、広範囲に
亘る腐食などが生じた場合、これらの回路ブロック近傍
に配線が施されているチップ破損検知用直列配線70も高
い確率で損傷を受ける。

【００２６】この時、チップ破損検知用直列配線70に供
給されている、前記所定周期の信号の伝播は正常に行わ
れなくなる。制御回路50では、このチップ破損検知用直
列配線70から出力される信号の周期あるいはレベルを常
に監視し、異常を検知すると、フェールセーフ用リレー
30を遮断して負荷の駆動を停止し、装置の安全を確保す
る。

【００２７】従って、半導体チップ60内の破損によっ
て、上記したような、負荷駆動用トランジジスタ61〜63
の何れかがオン状態に固定する故障を起し、かつ、同時
に出力モニタ回路64〜66の対応する出力が負荷駆動用ト
ランジスタがオフしていることを示す値に固定する故障
を起していても、半導体チップ60の異常を検知して、フ
ェイルセーフにすることが可能となる。信号の周期ある
いはレベルなど、異常を容易に検知できる現象を監視す
れば良く、コストアップとなるような特別な測定装置は
不要である。さらに、上記の故障状態に限らず、半導体
チップ60内各回路ブロックの破損を高い確率で検知し、
装置をフェイルセーフにすることが可能となる。

【００２８】チップ破損検知用配線は、アルミニウムや
ポリシリコンなどで多層を利用して施すことができ、チ
ップ面積の増加すなわちチップコストの増加を殆ど問題
にならない程度に抑えることが可能である。また、本発
明を適用する際に、新たな検査装置を外部に付加する必
要もなく、コスト増加なしに検査確度を上げることがで
きる。

【００２９】出力モニタ回路64〜66のように、従来から
用いられている半導体チップ内臓の故障検知機能は、半
導体チップ60内の比較的小規模な単独故障を検出するこ
とに有効であり、本発明による半導体チップ破損検知機
能は、チップ内の破損による比較的大規模で複数の同時
故障を検出することに有効である。両者を併せて適用す
ることによって装置のフェイルセーフ機能をより強力な
ものにすることができる。

【００３０】

【実施の形態２】図２は本実施の形態の構成を示すもの
であり、(a)に装置の概要を、(b)に半導体チップ160の
断面の一部(図の(a)中の A‐A 部分)を示す。ここで、
制御回路50、負荷71〜73、フェイルセーフ用リレー30、
電源線40はそれぞれ図１に示したものと同一であり、相
互の接続関係も同一である。また、半導体チップ160内
の負荷駆動用トランジスタ61〜63、出力モニタ回路64〜
66、駆動回路67〜69もそれぞれ図に示したものと同一
のものである。

【００３１】図の(a)において、半導体チップ160内のチ
ップ破損検知用直列回路170は図に示したチップ破損検
知用直列配線70と同様の配線に加えて、直列配線の途中
の各所にインバータ回路を挿入して構成されているもの
である。ここで、直列配線70が半導体基板表面上に形成
されているのに対して、直列配線の途中の各所に挿入さ
れたインバータ回路は、半導体基板表面内に素子を形成
して実現されるものであり、ｐｎ接合やウェルの障
害、インバータ回路が MOS トランジスタで構成されて
いる場合にはゲート酸化膜の障害など、半導体の素子構
造に及ぶ三次元的な障害によっても正常な動作を行わな
くなるものである。

【００３２】図２の(b)は、その一例として、MOS で構
成された半導体チップの断面を示したものである。ここ
で、例えば駆動回路の一部が破損し、ｐウェル(接地電
位)とｎ基板(電源電位)とで形成されているｐｎ接合に
異常が発生すると、ｐｎ接合にリークが生じ、ｐウェル
電位に異常をきたす。これによって、同じウェルを共有
するチップ破損検知用直列回路170の一部であるインバ
ータの動作も異常となり、前記チップチェック用信号の
伝幡も正常に行われなくなる。ｐウェル電位の異常の際
のみならず、該インバータのゲートやソース、ドレイ
ン、さらには図示してない周辺の配線に異常が生じて
も、同様に、前記チップチェック用信号の伝播は正常に
行われなくなる。

【００３３】先の実施の形態１はチップ破損検知用直列
配線70半導体チップ上に二次元的に発生した破損を検出
するものであるが、本実施の形態はさらに直列配線の途
中に回路部分を持つことにより、半導体の素子構造に及
ぶ三次元的な破損をも検知可能とし、より確度の高い破
損検知を可能とするものである。

【００３４】なお、本実施の形態において、直列配線の
途中に挿入する回路をインバータとして説明したが、他
の任意の回路でも同様の効果を得ることができる。

【００３５】

【実施の形態３】図３、４は本発明の第３の実施の形態
を示す図で、本実施の形態は、実施の形態２で述べたチ
ップ破損検知用直列回路において、その配線を、半導体
チップ内の各回路を構成するセルまたはブロック上にも
施したものである。

【００３６】通常、半導体チップ内の配線は１層のみで
はなく、ポリシリコンや金属を用いて、多層にわたって
行われる。これらの多層の配線は、SiO₂等の絶縁膜を層
間に挾んで相互の電気的絶縁を行う。以下の説明におい
て、複数の配線を重畳して行う場合、特に説明を加えな
い限り、重畳される各配線同士は上記のように絶縁され
ているものとする。

【００３７】図の３の(a)は一つの回路セルについて示
したものであり、機能回路セル200は任意の規模の機能
の回路で、例えば実施の形態２における出力モニタ回路
64であってもよく、出力モニタ回路64を構成するさらに
小規模の回路であってもよい。この機能回路セル200の
近傍には、実施の形態２で述べたと同様のチップ破損検
知用直列回路を構成するインバータのセル201、202を備
え、これらのインバータを接続するセル上配線205が機
能回路セル200上を網羅的に引き回して施される。さら
に、機能回路セル200やインバータ・セル201、202への電
源線203およびグランド線204から、上記セル上配線205
の近傍に配線を引き出す。また、上記インバータ・セル2
01、202の入力部には、それぞれ、プルアップ抵抗206、
プルダウン抵抗207が接続される。

【００３８】図４の(a)は、図３の(a)中の B‐B におけ
る断面図で、インバータ・セル202と機能回路セル200は
共通の p ウェルを持ち、また、機能回路セル200上に
は、層間絶縁膜208を挾んで、セル上配線205とグランド
線204が近接して配置される。また、グランド線204は上
記 p ウェルに接続されており、p ウェルの電位をグラ
ンドレベルとしている。また、n 基板は電源電位にバイ
アスされている。また、図３の(b)は図３の(c)と同様の
機能回路セル210、インバータ・セル211、212、電源線21
3、グランド線214、セル上配線215、プルアップ抵抗216
及びプルダウン抵抗217から構成される。また、図３の
(b)の構成では、セル上配線215近傍への電源線213及び
グランド線214からの引き出し配線を、セル上配線215に
重畳して配置したものである。

【００３９】図３の(c)に示す構成も図３の(a)、(b)と
同様の構成であるが、グランド線224を機能回路セル22
0、インバータ・セル221、222、セル上配線225等に重畳
して配置したものであり、また、図３の(d)に示すもの
は、電源線233を同様に各セルやセル上配線に重畳して
配線したものである。

【００４０】図４の(b)は、図３の(b)中の c‐c におけ
る断面図で、インバータ・セル222と機能回路セル220は
共通の p ウェルを持ち、また、機能回路セル上には、
層間絶縁膜228を挟んで、グランド線224とセル上配線22
5とが重畳して配置される。また、グランド線224は該 p
ウェルに接続されており、p ウェルの電位をグランド
レベルとしている。また、n 基板は電源電位にバイアス
されている。

【００４１】図３、４のように構成した回路セルを用い
て半導体チップ内部の回路を組み上げ、それぞれの回路
セル間で上記機能回路セル近傍に配置したインバータ同
士を接続する。それらのインバータの直列接続によっ
て、実施の形態１、２と同様のチップ破損検知用直列回
路が構成される。

【００４２】上記実施の形態１、２では、チップ破損検
知用回路(配線)は、各回路セル近傍に二次元的に配置さ
れたものであったのに対し、本実施の形態は、各回路セ
ル上にもチップ破損検知用直列回路配線を施したもので
あり、さらに確度の高いチップ破損検知が可能となる。
また、図３、４に示したように、チップ破損検知用回路
を構成するセル上配線に隣接して、または、上層、下層
等の近傍に電源線あるいはグランド線を配置すること、
および、チップ破損検知用回路を構成するインバータの
入力にプルアップ抵抗あるいはプルダウン抵抗を接続す
ることによって、機能回路セルに何等かの破損が生じた
ときに、同時に破損するチップ破損検知用直列回路の出
力レベルをより高い確度で固定することができ、制御回
路側でのチップ破損検知判断をより確実なものとするこ
とができる。

【００４３】以上、実施の形態１〜３では、チップ破損
検知用直列回路(配線)は、一本の信号線によって直列に
接続、配線したものであったが、同様構成のチップ破損
検知回路(配線)を複数系統設けて、制御回路から入力す
る信号を例えば２線論理符号等の非順序符号とすること
も考えられる。２線論理符号等の非順序符号を用いる
と、チップ破損検知用直列回路(配線)上に破損や故障が
発生したときに、本来符号語であるべき信号が非符号語
となることでチップ破損を検知することができるため、
制御回路から入力する信号の変化は必ずしも周期的なも
のとする必要はなく、制御回路側での信号発生及び信号
監視の処理が簡易になるという効果がある。

【００４４】

【実施の形態４】本実施の形態では、回路の故障検出に
有効であることが知られている２線論理回路に関し、従
来の２線論理回路では回路規模が約２倍になってしまう
ものを、上記実施の形態３で示したようなセル上配線を
用いることによって、通常の１線論理回路と同等の規模
で実現し、かつ、チップ破損検知について、従来の２線
論理回路と同等の検出性を有するものを示す。

【００４５】図13に、従来の２線論理回路のアンドゲー
ト及び真理値表を示す。２つの入力信号対(A1、A0)(B
1、B0)はそれぞれ２線論理符号であり、これらの論理積
が２線論理符号の信号対(Y1、Y0)として出力される。こ
の回路は２つの入力に対して対称の構成を有しているの
で、入力信号対は入れ替えて配置しても、論理的に等価
である。この関係を図13の真理値表に示した。入力信号
に単一縮退故障が発生し非符号信号が入力されると、誤
った出力信号を出力する前に、出力にも非符号信号が現
われる性質を持ち、回路の故障検出が可能である。２線
論理回路では、このような論理ゲートの組合せで回路を
構成するため、通常の回路に比べ約２倍の規模となる。

【００４６】本実施の形態の構成について、図５及び図
６によって説明する。本実施の形態においては、図５の
(a)または(b)に示すものを回路セルあるいは回路ブロッ
クとして、半導体チップ内の全体回路を構成するものと
する。また、実施の形態１〜３のように半導体チップ外
部の制御回路などから破損検知用回路へ入力する信号は
特に用いない例を示すものである。

【００４７】図の(a)で、機能回路セル240は任意の規模
の機能を有する回路であり、小規模なセルから大規模な
機能ブロックまで任意の規模を想定してよい。また、イ
ンバータ・セル241、242は、上記実施の形態３で示した
ものと同様に、機能回路セル240の近傍に配置されるも
のである。インバータ・セル241の入力には、機能回路セ
ル240の出力信号である機能回路セル出力249が、多層配
線の層間を通して設けられるコンタクトにより接続され
る。電源線243は、これらの機能回路セル240、インバー
タ・セル(241)、(242)上を覆う形で全面的に配置され
る。さらに、インバータ・セル241の出力は、インバータ
・セル242の入力に接続されると同時に、機能回路セル24
0上を網羅的に経由するセル上配線１(245)として配置さ
れ、また、信号YOとして出力される。インバータ・セル2
42の出力は信号Y1として出力されると共に、セル上配線
２(246)としてやはり機能回路セル240上を網羅的に経由
する形で、かつ、上記セル上配線１(245)と重畳するよ
うに配置される。また、インバータ・セル242の入力に
は、プルダウン抵抗247がグランド線244との間に接続さ
れている。このような構成では、出力信号Y1、Y0の対
は、機能回路セル240の出力を、見かけ上、２線論理符
号として出力しているものとなる。信号線I1、I0は、機
能回路セル240への入力信号線であり、I1、I0の対で２
線論理符号を構成しているものである。

【００４８】図の(b)は図の(a)とほぼ同一の構成からな
るもので、相違点は、図の(a)で各回路セル上を覆う形
で配置したのが電源線243であるのに対して、図の(b)で
はグランド線254を機能回路セル250、インバータ・セル2
51、252上を覆う形で配置している点、および、インバ
ータ・セル252の入力にプルアップ抵抗257を接続してい
る点のみである。

【００４９】また、図６の(a)は、図５の(a)とほぼ同一
の構成であるが、インバータ・セル261、262を接続する
セル上配線１(265)と、インバータ・セル262の出力であ
るセル上配線２(266)とを、機能回路セル260上を覆う形
に配置した点が異なる。同様に、図６の(b)は、図５の
(b)とほぼ同一の構成であるが、インバータ・セル271、2
72を接続するセル上配線１(275)と、インバータ・セル27
2の出力であるセル上配線２(266)とを機能回路セル270
上を覆う形に配置した点が異なる。

【００５０】図５、６において、論理回路セル240、25
0、260、270の内部回路は、２線論理回路ではない通常
の１線式の論理回路構成を有するが、２線論理符号の信
号対I1、I0を入力して内部回路に引き渡すための論理変
換用バッファ回路を備える。この論理変換用バッファ回
路の構成例を図７に示す。ここで、論理変換用バッファ
回路290は、ソースを電源線284に接続する P チャネル
MOS トランジスタ280、281、ソースをグランド線285に
接続する N チャネル MOS トランジスタ282、283抵抗 r
1(286)、r0(287)から構成される。

【００５１】入力信号I1は P チャネル MOS トランジス
タ281及び N チャネル MOS トランジスタ283のゲートに
接続され、入力信号I0は、抵抗 r1(286)、r0(287)のそ
れぞれの一方の端に接続される。抵抗r1(286)のもう一
方の端は P チャネル MOS トランジスタ281のドレイン
及び P チャネル MOS トランジスタ280のゲートに接続
される。また、抵抗r0(287)のもう一方の端は N チャネ
ル MOS トランジスタ283のドレイン及び N チャネル MO
S トランジスタ282のゲートに接続される。また、P チ
ャネル MOS トランジスタ280と N チャネル MOS トラン
ジスタ282のドレイン同士が接続され、この点が出力 y
となる。

【００５２】この論理変換用バッファ回路290の入出力
信号の関係を図７の表に示す。論理１を表す信号(I1、I
0)＝(1、0)が入力されると出力 y ＝１となり、論理０
を表す信号(I1、I0)＝(0、1)が入力されると出力 y ＝
０となる。また、非符号である(I1、I0)＝(1、1)または
(I1、I0)＝(0、0)が入力されると、出力 y はハイイン
ピーダンス状態 Z となる。

【００５３】以下に、それぞれの入力に対する論理変換
用バッファ回路290の動作についてやや詳細に説明す
る。 1) 入力信号対(I1、I0)＝(1、0)のとき：P チャネル MO
S トランジスタ281はオフ、N チャネル MOS トランジス
タ283はオンとなる。このため、P チャネル MOS トラン
ジスタ280は、抵抗r1(286)を介してゲートに信号I0(＝
0)が与えられて、オン状態となる。また、N チャネル M
OS トランジスタ282は、ゲートがグランド・レベルとな
り、オフとなる。従って、出力 y ＝1となる。

【００５４】2) 入力信号対(I1、I0)＝(0、1)のとき：P
チャネル MOS トランジスタ281はオン、N チャネル MO
S トランジスタ283はオフとなる。このため、P チャネ
ル MOS トランジスタ280は、ゲートに論理１の信号が与
えられて、オフ状態となる。また、N チャネル MOS ト
ランジスタ282は、抵抗r0(287)を介して、信号I0(＝１)
が与えられて、オン状態となる。従って、出力 y ＝０
となる。

【００５５】3) 入力信号対(I1、I0)＝(0、0)のとき：P
チャネル MOS トランジスタ281はオン、N チャネル MO
S トランジスタ283はオフとなる。従って、P チャネル
MOS トランジスタ280は、P チャネル MOS トランジスタ
281を介して、ゲートに電源レベル(＝１)の信号が与え
られ、オフとなる。このとき、信号I0＝０であり、電源
線284から P チャネル MOS トランジスタ281および抵抗
r1(286)を介して信号I0側へ電流が流れるが、抵抗r1(28
6)の値を適切に設定することで、P チャネル MOS トラ
ンジスタ280のゲート電位を論理１に保ち、かつ、信号I
0＝０に保つことができる。また、N チャネル MOS トラ
ンジスタ282は、ゲートに論理０の信号が与えられて、
オフ状態となる。従って、出力 y はハイインピーダン
ス状態となる。

【００５６】4) 入力信号対(I1、I0)＝(1、1)のとき：P
チャネル MOS トランジスタ281はオフ、N チャネル MO
S トランジスタ283はオンとなる。従って、P チャネル
MOS トランジスタ280は、抵抗r1を介して、ゲートに信
号I0(＝１)の信号が与えられ、オフとなる。また、N チ
ャネル MOS トランジスタ282は、N チャネル MOS トラ
ンジスタ283を介して、ゲートにグランドレベル(＝０)
の信号が与えられ、オフとなる。このとき、信号I0＝１
であり、信号I0側から、抵抗r0(287)及び N チャネル M
OS トランジスタ283を介して、グランド線285へ電流が
流れるが、抵抗r0(287)の値を適宜の値に設定すること
によって、N チャネル MOS トランジスタ282のゲート電
位を論理０に保ち、かつ、信号I0＝１に保つことができ
る。従って、出力ｙはハイインピーダンス状態となる。

【００５７】論理変換用バッファ回路290の出力に抵抗
などプルアップやプルダウンのための素子を付加してお
くことによって、入力される２線論理符号が非符号信号
であるために論理変換用バッファ回路290の出力がハイ
インピーダンス状態となるとき、すなわち入力信号を生
成した回路に何らかの異常があると考えられる場合、へ
の対応が可能となる。プルアップ、プルダウンの何れを
用いるかは、適用により都合の良い方を選択すればよ
い。例えば、図11で説明したような制御装置において、
駆動回路３に本実施の形態を適用するとした場合、負荷
駆動用トランジスタ２をオフするように動作する側のレ
ベルを設定(例えば、N チャネル MOS トランジスタの場
合であればゲートにプルダウン抵抗を入れておく)して
おけばよい。

【００５８】上記例においては、論理変換用バッファ回
路290として MOS トランジスタで構成したものを示した
が、バイポーラトランジスタを用いても同様の機能を実
現することができる。図８に、バイポーラトランジスタ
で構成した論理変換用バッファ回路300の例を示す。動
作は論理変換用バッファ回路290と同様である。

【００５９】このように構成した複数の回路セルを用い
て、ある回路セルの出力信号対(Y1、Y0)と他の回路セル
の入力信号対(I1、I0)間を接続していくことによって、
半導体チップ内部の全体回路を構成する。なお、半導体
チップ外部から入力される信号が２線論理符号ではなく
通常の１線論理であるとき、半導体チップ内でこの信号
を受ける機能回路セルには、当然、論理変換用バッファ
回路は不要である。

【００６０】実施の形態４の作用について、以下に説明
する。半導体チップを構成する各回路が図５、６に示し
た構成のセルやブロックで構成されていると、機能回路
セル240、250、260、270が何らかの原因で破損した場
合、これらの回路セルのセル上配線１、セル上配線２も
高い確率で破損する。このとき、例えば図５の(a)にお
いては、セル上配線１(245)、２(246)及び電源線243が
重畳して配置されているため、破損によって各配線間で
の短絡が発生した場合、セル上配線１(245)、２(246)の
電位は高い確率で電源レベルとなる。従って、出力信号
対Y1、Y0は高い確率で(Y1、Y0)＝(1、1)の状態となる。
セル上配線１(245)、２(246)間でのみ短絡が発生した場
合も Y1＝Y0 となり、非符号信号となる。

【００６１】セル上配線１(245)、２(246)の何れか一方
のみが電源線243と短絡し、論理１に固定された場合
は、機能回路セル出力249の信号が変化する間に非符号
信号を出力することが期待できる。または、セル上配線
１(245)、２(246)及び電源線243を多層間に配置する
際、例えば機能回路セル240の上にセル上配線１(245)
を、その上にセル上配線２(246)を、さらにその上に電
源線243を配置するなどして、機能回路セル240が破損し
たとき、セル上配線245、246の何れか一方のみが電源線
243と短絡するような可能性の低い配置も考えられる。

【００６２】また、破損によってセル上配線１(245)、
２(246)が断線した場合、インバータ・セル242の出力で
ある信号Y1は、入力に接続されたプルダウン抵抗247に
よって論理１に固定される。信号Y0は機能回路セル出力
249の値に応じて変化するが、信号Y1＝１に固定されて
いるため、２線論理出力(Y1、Y0)は論理０を表す(0、1)
にはならない。また、機能回路セル出力249の信号が変
化する間に、高い確率で非符号信号を出力することも期
待できる。ここで、プルダウン抵抗247の代りにプルア
ップ抵抗を用いれば、Y1＝０に固定され、論理１を表す
(1、0)にはならないように構成することも可能である。

【００６３】同様に、図５の(b)においても、機能回路
セル250の破損に伴って各配線の層間での短絡が発生し
たとき、図の(a)で電源レベルと説明したものがグラン
ド・レベルになる点と、インバータ・セル252の入力にプ
ルアップ抵抗257を接続し、セル上配線１(255)、２(25
6)の断線時、インバータ・セル252出力である信号Y1が論
理０に固定されるようにしたため、(Y1、Y0)＝(1、0)に
はならない点以外は同じである。図６の(a)、(b)におい
ても、同様に、機能回路セル260、270の破損によって、
高い確率で、セル上配線１と２及び電源線またはグラン
ド線との間で短絡が起き、出力対(Y1、Y0)が非符号信号
となる。

【００６４】これまで説明してきたように、図５の
(a)、(b)、図６の(a)、(b)の回路セルは、回路セル内に
破損が生じた時、２線論理符号化された出力信号対(Y
1、Y0)が非符号信号となるか、もしくは、ある論理値
(１または０)にはならないことを高い確率で実現できる
ものとなる。このような構成を有する半導体チップは、
任意規模の回路ブロックの入出力部のみで２線論理符号
と１線論理との変換が可能なため、従来の２線論理回路
のように回路規模を２倍に増加させることなく、２線論
理符号の有する故障検出性を活かすことができる。

【００６５】上記の構成で実現させた２線論理符号の入
出力を有する回路セルを図11に示した制御装置に適用し
た例を図９に示す。まず構成について説明すると、図９
において、駆動回路330と出力モニタ回路340とが、本実
施の形態の回路セルで構成されているものであり、ま
た、負荷駆動用トランジスタ320は、図７に示した論理
変換用バッファ290に用いた構成をオープンドレイン型
にして用いるものである。また、これらの駆動回路33
0、主力モニタ回路340、負荷駆動用トランジスタ320が
同一の半導体チップに集積されているものとする。制御
回路310は、本実施の形態の回路セル構成を有するもの
でもよいし、市販のマイコン等、通常の回路構成のもの
でもよいが、２線論理符号化された負荷駆動指示信号(Y
1、Y0)を出力するものとする。ここでは、(Y1、Y0)＝
(1、0)のとき、負荷20の駆動を指示するものとする。ま
た、出力モニタ回路340の出力信号(Y1、Y0)を入力す
る、入力(I1、I0)を有する。

【００６６】また、駆動回路330は、その出力信号(Y1、
Y0)を生成する回路セルには、例えば、図５の(b)の回路
セルを用いており、駆動回路330内部の回路に破損が生
じたときに、出力(Y1、Y0)が(1、0)にはならないように
構成されたものである。また、入力信号(I1、I0)が(0、
1)、(1、1)、(0、0)では、出力(Y1、Y0)＝(0、1)となる
ように、図７に示した論理変換バッファ回路290の出力
をプルダウンした形の回路で入力信号(I1、I0)を受けて
いるものである。負荷駆動用トランジスタ320は、入力
(I1、I0)＝(1、0)のときのみ Tr.1 がオン、かつ Tr.2
がオフとなり、負荷20を駆動する。入力(I1、I0)＝(0、
1)または(1、1)または(0、0)であるときは、何れも Tr.
1 のゲートがグランド・レベルになり負荷20は駆動され
ない。

【００６７】また、出力モニタ回路340は、Tr.1 のドレ
イン端子を接続して電圧をモニタする。出力モニタ回路
340の出力信号(Y1、Y0)＝(1、0)は、Tr,1 のドレイン電
圧が所定値よりも高いこと、すなわち Tr.1 がオフ状態
であること、を示し、(Y1、Y0)＝(0、1)は、Tr.1 のド
レイン電圧が所定値よりも低いこと、すなわち Tr.1が
オン状態であることを示すものである。出力モニタ回路
340は、その出力(Y1、Y0)を生成する回路セルとして、
例えば図５(b)の回路セルを用いており、出力モニタ回
路340内部の回路に破損が生じたとき、出力(Y1、Y0)が
(1、0)(すなわち、Tr.1 がオフ状態であることを示す信
号)にはならないように構成されたものである。

【００６８】次に、半導体チップに破損が生じる幾つか
の場合を例に、作用について説明する。 1) 駆動回路330のみに破損が生じた場合：駆動回路330
が破損すると、その出力(Y1、Y0)は高い確率で(0、0)、
すなわち非符号信号になるか、あるいは、(1、0)にはな
らないため負荷駆動用トランジスタ320はオンにはなら
ず、負荷20は駆動されない。また、制御回路310では、
負荷20を駆動しようとしても出力モニタ回路340の出力
(Y1、Y0)が(0、1)、すなわち負荷駆動用トランジスタ32
0がオンしており該負荷駆動用トランジスタ320のドレイ
ン電位が接地電位レベルに近いことを示す信号とならな
いため、異常の検知が可能で、フェールセーフ用リレー
30をオフするなどの対処で、装置をフェールセーフとす
ることができる。

【００６９】2) 負荷駆動用トランジスタ320のみに破損
が生じた場合：負荷駆動用トランジスタ320に破損が生
じ、オンまたはオフの状態を維持してしまう等の異常動
作となると、やはり、制御回路310では出力モニタ回路3
40の出力(Y1、Y0)を監視することで異常の判断ができ、
装置をフェールセーフとすることができる。

【００７０】3) 出力モニタ回路340に破損が生じた場
合：この場合、駆動回路330または負荷駆動用トランジ
スタの320の破損、故障の有無に拘らず、出力モニタ回
路340の出力(Y1、Y0)は高い確率で(0、0)すなわち非符
号信号になるか、あるいは、(1、0)にはならないため、
制御回路310で異常検知が可能であり、装置をフェール
セーフとすることができる。

【００７１】以上、1)〜 3)の場合においては、図11に
示した従来の構成でも、制御回路からの駆動信号と出力
モニタ回路の出力信号との関係に矛盾が生じると異常の
検知が可能であるが、本実施の形態では、3) の場合に
おいて、さらに、異常の発生と同時に出力モニタ回路34
0の出力(Y1、Y0)が高い確率で(0、0)、すなわち非符号
信号になるため、制御回路からの駆動信号のオン/オフ
に拘らず、即座に異常を検知できるという効果がある。

【００７２】4) 負荷駆動用トランジスタ320と出力モニ
タ回路340が同時に破損した場合：3)の場合と同様に、
出力モニタ回路340の出力(Y1、Y0)が高い確率で(0、0)
となり、異常検知が可能である。特に、出力モニタ回路
340の出力(Y1、Y0)は高い確率で(1、0)にはならない、
すなわち、負荷駆動用トランジスタ320がオフしている
ことを示す状態にはならないため、確実に、制御回路31
0にフェールセーフ用リレー30を遮断するように判断さ
せることができる。

【００７３】このように、図11に示した従来の構成で
は、負荷駆動用トランジスタが短絡状態で破損し、か
つ、出力モニタ回路が負荷駆動用トランジスタがオフし
ていることを示すレベル(論理１)に固定した状態で破損
すると、制御回路側では何等の異常も検知できないとい
う極めて好ましくない状態になる場合においても、本実
施の形態の構成の場合には、装置をフェールセーフとす
ることができる。

【００７４】以上述べてきたように、本実施の形態構成
の場合には、半導体チップの内部回路を構成する各種の
回路セルまたはブロックを、それらのセル・ブロックが
破損しても、その出力が非符号信号となるか、ある論理
値(１または０)にはならないことを高い確率で保証する
構成を、回路規模の増加を抑えて、実現している。従っ
て、一つの半導体チップ上に集積化された複数の回路の
同時破損の検知が、コストの増加なしに、可能となる。

【００７５】

【実施の形態５】本実施の形態を図10によって説明す
る。ここで、図の(a)は本実施の形態を適用する半導体
チップ500の断面図であり、(b)は該半導体チップ500の
上面図を示す。ここで、半導体チップ500は、n 型の半
導体基板上に絶縁膜430を形成し、該絶縁膜上に(400‐
a)、(400‐b)、(400‐c)など素子領域とする複数の n
型の半導体の島を形成し、さらに該島同士を絶縁膜430
で分離した、いわゆる SOI 構造のものである。

【００７６】図に示すように、n 型半導体の島(400‐a)
〜(400‐c)には、それぞれ n 型の領域中に形成された
p 型のソース及びドレインとポリシリコンのゲートとに
よって p 型の MOS トランジスタ(421‐a)〜(421‐c)が
形成され、さらに、n 型の島中に形成された p 型ウェ
ル(410‐a)〜(410‐c)中に形成された n 型のソース及
びドレインとポリシリコンのゲートとにより n 型の MO
S トランジスタ(420‐a)〜(420‐c)が形成されている。
これらの n 型及び p 型の MOS トランジスタは、さら
に絶縁膜440上に形成されるアルミニウムやポリシリコ
ンの配線層(図示せず)により所望の接続が施されて回路
を形成するものである。

【００７７】本実施の形態は、図２の(a)で示した実施
の形態２を適用した装置と同じ装置に適用するもので、
図２の半導体チップ160を半導体チップ500で置き換えた
ものである。本実施の形態の半導体チップ500には、実
施の形態２で説明した半導体チップ160と全く同様の負
荷駆動用トランジスタ 61〜63 、出力モニタ回路 64〜6
6 、駆動回路67〜69が集積化されているものとする。

【００７８】図10の(b)には、チップ破損検知回路の一
部を構成するインバータ(170‐a)、(170‐b)と、これら
に近接する回路ブロックである駆動回路69を示す。これ
らのインバータは、駆動回路69と同じ島(400‐b)内に形
成する。従って、駆動回路69が損傷を受け、p ウェル(4
10‐b)と n 型の島との pn 接合の異常による電位変動
などで正常な動作を行わなくなると、これらのインバー
タの動作も異常となり、チップチェック用の信号の伝播
が正常には行われなくなる。このチップチェック用信号
の伝播の異常を制御回路50で検知して、フェールセーフ
用リレー30を遮断することによって、装置の安全が確保
される。

【００７９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明では、
半導体チップの内部回路を構成する各機能回路に隣接し
て、あるいは上層、下層等の近傍に、高い確率で機能回
路の破損と同時に損傷を受ける配線あるいはインバータ
等の簡単な回路を設け、これによってチップ内の破損を
検知する構成としたため、チップ外部に特別な検知回路
を設けたり、あるいは、チップ内部の回路規模を増加さ
せたりすることなしに、従来のフェールセーフ手法では
対応できなかった、複数回路機能の同時破損に対しても
高いフェールセーフ性を与えることが可能で、さらに、
従来からのフェールセーフ手法と併せて適用することに
よって、装置全体のフェールセーフ性をより強力なもの
とすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態２の構成を示す図。

【図３】本発明の実施の形態３の構成を示す図

【図４】本発明の実施の形態３の構成を示す図(図３の
続き)。

【図５】本発明の実施の形態４の構成を示す図。

【図６】本発明の実施の形態４の構成を示す図(図５の
続き)。

【図７】本発明の実施の形態４の構成を適用する回路を
示す図。

【図８】本発明の実施の形態４の構成を適用する別の回
路を示す図。

【図９】本発明の実施の形態４の構成を適用するさらに
別の回路を示す図。

【図１０】本発明の実施の形態５の構成を示す図。

【図１１】従来構成の制御装置の構成の一例を示す図。

【図１２】従来の半導体集積回路の破損検知手法を示す
図。

【図１３】従来の２線論理回路の論理積ゲートの構成を
示す図。

【符号の説明】

１…制御回路、２…負荷駆動用トランジスタ、３…駆動
回路、４…出力モニタ回路、10…制御装置、11…チッ
プ、12…回路部、13…アルミニウムパッド、13a…検査
用パッド、13b…基板に接続するパッド、14…アルミニ
ウムリング、15…ｎ型拡散層、16…ポリシリコン接続
部、17…ｐ型シリコン基板、18…フィールド酸化膜、19
…PSG 膜、20…負荷、30…フェールセーフ用リレー、40
…電源線、50…制御回路、61、62、63…負荷駆動用トラ
ンジスタ、64、65、66…出力モニタ回路、67、68、69…
駆動回路、70…チップ破損検知用直列配線、71、72、73
…負荷、200…機能回路セル、201、202…インバータ・セ
ル、203…電源線、204…グランド線、205…セル上配
線、206…プルアップ抵抗、207…プルダウン抵抗、210
…機能回路セル、211、212…インバータ・セル、213…電
源線、214…グランド線、215…セル上配線、216…プル
アップ抵抗、217…プルダウン抵抗、220…機能回路セ
ル、221、222…インバータ・セル、223…電源線、224…
グランド線、225…セル上配線、226…プルアップ抵抗、
227…プルダウン抵抗、230…機能回路セル、231、232…
インバータ・セル、233…電源線、234…グランド線、235
…セル上配線、236…プルアップ抵抗、237…プルダウン
抵抗、240…機能回路セル、241、242…インバータ・セ
ル、243…電源線、244…グランド線、245…セル上配線
１、246…セル上配線２、247…プルダウン抵抗、249…
機能回路セル出力、250…機能回路セル、251、252…イ
ンバータ・セル、253…電源線、254…グランド線、255…
セル上配線１、256…セル上配線２、257…プルアップ抵
抗、259…機能回路セル出力、260…機能回路セル、26
1、262…インバータ・セル、263…電源線、264…グラン
ド線、265…セル上配線１、266…セル上配線２、267…
プルダウン抵抗、269…機能回路セル出力、270…機能回
路セル、271、272…インバータセル、273…電源線、274
…グランド線、275…セル上配線１、276…セル上配線
２、277…プルアップ抵抗、279…機能回路セル出力、28
0、281…ｐチャネル MOS トランジスタ、282、283… N
チャネル MOS トランジスタ、284…電源線、285…グラ
ンド線、286…抵抗rl、287…抵抗r0、290…論理変換用
バッファ回路、290、291…PNP トランジスタ、292、293
…NPN トランジスタ、294…電源線、295…グランド線、
296…抵抗r1、297…抵抗r0、300…論理変換用バッファ
回路、310…制御回路、320…負荷駆動用トランジスタ、
330…駆動回路、340…出力モニタ回路、350…制御装
置、400a〜400c…ｎ型の島、410a〜410c…ｐウェル、42
0a〜420c…ｎチャネル MOS トランジスタ、421a〜421c
…ｐチャネル MOS トランジスタ、430、440…絶縁膜、5
00…半導体チップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−139875（ＪＰ，Ａ) 実開平３−1439（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/822 G01R 31/26 H01L 21/66 H01L 27/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２線論理符号化された信号を入力とする任
意規模の回路ブロックと、該回路ブロックの直近に隣接
して配置された複数のインバータ回路とを備えて一つの
機能回路を構成し、該機能回路を複数接続して半導体集
積回路を構成するものであり、上記回路ブロックが、入
力される２線論理符号信号を１線の論理信号に変換する
入力論理変換回路を備え、上記回路ブロックの出力信号
が隣接する上記インバータ回路のうち二つを経由して出
力され、上記インバータ回路のそれぞれの出力を対とし
て構成する二線論理符号信号を上記機能回路の出力と
し、上記二つのインバータ間を接続する信号配線が上記
機能回路表面上を網羅的に配置して施され、上記二つの
インバータ回路のそれぞれの出力信号配線が上記機能回
路表面上で互いに重畳される形で配置され、上記機能回
路に供給される電源線またはまたはグランド線の何れか
一方の配線が上記機能回路表面上を覆う形で配置され、
上記半導体集積回路が２線論理符号信号を１線の論理信
号に変換し、チップ外部への出力信号を生成するための
出力用論理変換回路を備えていることを特徴とする半導
体集積回路。
【請求項２】請求項１に記載の半導体集積回路におい
て、上記入力論理変換回路または出力論理変換回路が、
ソースを電源線に接続する第１及び第２のＰチャネル M
OS トランジスタと、ソースをグランド線に接続する第
１及び第２のＮチャネル MOSトランジスタと、第１及び
第２の抵抗とから構成され、２線論理符号を構成する入
力信号対の中の一本の信号が第１のＰチャネル MOS ト
ランジスタ及び第１のＮチャネル MOS トランジスタの
ゲートに接続され、もう一本の信号が第１及び第２の抵
抗のそれぞれの一方の端に接続され、第１の抵抗のもう
一方の端が第１のＰチャネル MOS トランジスタのドレ
イン及び第２のＰチャネル MOS トランジスタのゲート
に接続され、第２の抵抗のもう一方の端が第１のＮチャ
ネル MOSトランジスタのドレイン及び第２のＮチャネル
MOS トランジスタのゲートに接続され、第２のＰチャ
ネル MOS トランジスタと第２のＮチャネル MOS トラン
ジスタドレイン同士が接続されており、この点を出力と
することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項３】請求項２に記載の半導体集積回路におい
て、上記入力論理変換回路または出力論理変換回路が、
請求項２に記載の構成から第１及び第２のＰチャネル M
OS トランジスタと第１の抵抗を除いた構成からなるこ
と、あるいは、請求項２に記載の構成から第１及び第２
のＮチャネル MOS トランジスタと第２の抵抗を除いた
構成からなることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項４】請求項１に記載の半導体集積回路におい
て、上記入力論理変換回路または出力論理変換回路が、
エミッタを電源線に接続する第１及び第２のＰＮＰトラ
ンジスタと、エミッタをグランド線に接続する第１及び
第２のＰＮＰトランジスタと、第１及び第２の抵抗とを
備えて構成され、２線論理符号を構成する入力信号対の
中の一本の信号が第１のＰＮＰトランジスタ及び第１の
ＮＰＮトランジスタのべースに接続され、２線論理符号
を構成する入力信号対のもう一本の信号が第１及び第２
の抵抗のそれぞれの一方の端に接続され、第１の抵抗の
もう一方の端が第１のＰＮＰトランジスタのコレクタ及
び第２のＰＮＰトランジスタのベースに接続され、第２
の抵抗のもう一方の端が第１のＮＰＮトランジスタのコ
レクタ及び第２のＮＰＮトランジスタのベースに接続さ
れ、第２のＰＮＰトランジスタと第２のＮＰＮトランジ
スタのコレクタ同士が接続され、この点を出力とするこ
とを特徴とする半導体集積回路。
【請求項５】請求項４に記載の半導体集積回路におい
て、上記入力論理変換回路または出力論理変換回路が、
請求項４に記載の構成から第１及び第２のＰＮＰトラン
ジスタと第１の抵抗を除いた構成からなること、あるい
は、請求項４に記載の構成から第１及び第２のＮＰＮト
ランジスタと第２の抵抗を除いた構成からなることを特
徴とする半導体集積回路。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載の半導体集積
回路において、上記入力論理変換回路の出力または出力
論理変換回路の出力にプルアップ素子またはプルダウン
素子を接続したことを特徴とする半導体集積回路。