JP3504190B2 - Semiconductor device, line interface device and information processing device using the same - Google Patents

Semiconductor device, line interface device and information processing device using the same

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JP3504190B2
JP3504190B2 JP20575199A JP20575199A JP3504190B2 JP 3504190 B2 JP3504190 B2 JP 3504190B2 JP 20575199 A JP20575199 A JP 20575199A JP 20575199 A JP20575199 A JP 20575199A JP 3504190 B2 JP3504190 B2 JP 3504190B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関わ
り、特に半導体ウェハ上に形成した高耐圧のキャパシタ
である高耐圧結合容量を用いて入力側と出力側を電気的
に絶縁しつつ電気信号を伝達するアイソレータ(あるい
はアイソレータ、あるいは絶縁アンプ。以下、アイソレ
ータと称す)、アイソレータを内蔵する半導体装置、こ
れらの半導体装置を用いた回路、特にモデム装置等の回
線インターフェイス回路の半導体装置、及び、これらを
用いた通信装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to an electrical signal while electrically insulating an input side and an output side by using a high withstand voltage coupling capacitor which is a high withstand voltage capacitor formed on a semiconductor wafer. For transmitting a signal (or an isolator or an isolation amplifier; hereinafter referred to as an isolator), semiconductor devices including the isolator, circuits using these semiconductor devices, particularly semiconductor devices for line interface circuits such as modem devices, and the like. The present invention relates to a communication device using.

【0002】[0002]

【従来の技術】通信分野では、公共性の高いネットワー
ク設備,端末及び操作者の保護のために、ネットワーク
と端末の境界(以下、回線インターフェイスと称す)に
高い絶縁性を要求しており、従来から絶縁性の高い通信
用の小型トランスが使われてきた。
2. Description of the Related Art In the field of communications, in order to protect highly public network equipment, terminals and operators, high insulation is required at the boundary between the network and the terminal (hereinafter referred to as "line interface"). Since then, small transformers for communication with high insulation have been used.

【0003】また、計測,医療などの用途では、センサ
と信号処理回路など、信号検出部分と信号処理部分とを
絶縁する必要がある場合があり、アイソレータは、この
ような場合に、絶縁分離手段として知られている。
In applications such as measurement and medical treatment, it is sometimes necessary to insulate a signal detecting portion from a signal processing portion such as a sensor and a signal processing circuit. In such a case, the isolator is an insulation separating means. Known as.

【0004】絶縁トランスやアイソレータは、取扱者や
機器を感電事故から守るために設けるもので、想定して
いるのは事故による配電線等との接触,送電線からの誘
導電圧,雷サージ等で、例えば、10mV〜100mV
の信号を伝達する時に、百V〜数千Vに達する商用電源
電圧のコモンモード電圧が加わるが、アイソレータはこ
れらの商用電圧を遮断しつつ信号を伝達することができ
る。
Isolation transformers and isolators are provided to protect operators and equipment from electric shock accidents, and are supposed to be in contact with distribution lines due to accidents, induced voltage from transmission lines, lightning surges, etc. , For example, 10 mV to 100 mV
The common mode voltage of the commercial power supply voltage reaching 100V to several thousand V is applied when transmitting the signal of 1., but the isolator can transmit the signal while blocking these commercial voltages.

【0005】絶縁トランスは、磁芯と絶縁した巻き線を
用いることから、小型化,軽量化などに限界があり、小
型な用途では近年ではアイソレータが利用されている。
Since the insulating transformer uses a winding insulated from the magnetic core, there is a limit to miniaturization and weight reduction. In recent years, isolators have been used for compact applications.

【0006】アイソレータには、小型のパルストランス
を用いたトランス型,発光素子と受光素子を用いたオプ
トアイソレータ型、及び高耐圧の容量を用いた容量性ア
イソレータ型があり、形態としては個別部品を用いた集
積回路素子外観のモジュールになっている。
The isolator includes a transformer type using a small pulse transformer, an opto-isolator type using a light emitting element and a light receiving element, and a capacitive isolator type using a high withstand voltage capacitor. The module has the appearance of the integrated circuit device used.

【0007】なかでも、容量性アイソレータは、構造が
簡単なために、小型化,高信頼化,低価格化にむいた方
式で1970年代から使われている。
Among them, the capacitive isolator has been used since the 1970s in a system suitable for downsizing, high reliability and low price because of its simple structure.

【0008】容量性アイソレータにおいて、高耐圧の容
量を通じて信号を伝送する際の伝送方式には、入力信号
の種類によりアナログ方式とデジタル方式とがあり、さ
まざまな方法が提案されて実用になっている。
In the capacitive isolator, there are an analog system and a digital system as a transmission system for transmitting a signal through a high withstand voltage capacitor, and various systems have been proposed and put into practical use. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】個人用端末の普及発展
に伴い、可搬端末には更なる小型化及び低価格化が要求
されて、これらに部品として使用する半導体装置の小型
化,低価格化も同様に要求されているが、上記したアイ
ソレータは、既にモノリシックIC化しており、更なる
小型化には新しい技術が必要である。
With the spread and development of personal terminals, portable terminals are required to be further downsized and reduced in price, and semiconductor devices used as parts for these are downsized and reduced in price. Although miniaturization is also required, the above-mentioned isolator has already been formed into a monolithic IC, and new technology is required for further miniaturization.

【0010】本発明の目的は、発明者の提案した技術を
更に進めて、より少ない面積の半導体基板上に高耐圧結
合容量を用いたアイソレータ、及びアイソレータを搭載
した半導体装置を構成する技術を提供することにある。
An object of the present invention is to further advance the technique proposed by the inventor and provide a technique for forming an isolator using a high breakdown voltage coupling capacitor on a semiconductor substrate having a smaller area, and a semiconductor device mounting the isolator. To do.

【0011】本発明の他の目的は、上記したアイソレー
タ及び上記したアイソレータを搭載した半導体装置を用
いた応用回路、特に回線インターフェイス回路を実現
し、該アイソレータを使用することによってモデム装置
および通信装置を小型化,経済化することにある。
Another object of the present invention is to realize an applied circuit using the above isolator and a semiconductor device equipped with the above isolator, particularly a line interface circuit, and to use the isolator to provide a modem device and a communication device. It is about miniaturization and economy.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は基板と、基板の上に形成され
た絶縁層と、絶縁層上に絶縁物によって複数の領域が形
成され、領域ごとに受動素子または能動素子が形成され
た活性層と、活性層に形成された複数の領域をまたがる
ように絶縁物を介して形成された配線とを有し、基板の
電位を浮動電位とし、領域相互間で信号を伝送すること
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention has a substrate, an insulating layer formed on the substrate, and a plurality of regions formed on the insulating layer by an insulator. , The active layer having a passive element or an active element formed in each region, and the wiring formed via an insulator so as to extend over a plurality of regions formed in the active layer, and the substrate potential is a floating potential And transmitting signals between regions.

【0013】また、上記目的を達成するために、本発明
の半導体装置は入力した信号に対応した第1のパルス信
号を出力する駆動回路が形成された第1の回路領域と、
第1のパルス信号の遷移タイミングに対応した微分波形
信号を発生する微分回路と、微分波形信号のエッジのタ
イミングから第1のパルス信号に対応したパルス信号を
再生して出力するパルス再生回路とが形成された第2の
回路領域とを有し、第1の回路領域と第2の回路領域と
が高耐圧容量によって結合され、第1,第2の回路領域
と基板とが浮遊容量によって結合されるよう同一の半導
体基板上に形成されたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the semiconductor device of the present invention has a first circuit region in which a drive circuit for outputting a first pulse signal corresponding to an input signal is formed,
A differential circuit that generates a differential waveform signal corresponding to the transition timing of the first pulse signal, and a pulse reproducing circuit that reproduces and outputs the pulse signal corresponding to the first pulse signal from the timing of the edge of the differential waveform signal. A second circuit region formed, the first circuit region and the second circuit region are coupled by a high breakdown voltage capacitance, and the first and second circuit regions and the substrate are coupled by a stray capacitance. Are formed on the same semiconductor substrate.

【0014】また、上記目的を達成するために、本発明
のインターフェイス装置は、アナログ入出力回路から入
力された信号に対応した第1のパルス信号を出力する駆
動回路が形成された第1の回路領域と、第1のパルス信
号の遷移タイミングに対応した微分波形信号を発生する
微分回路と、微分波形信号のエッジのタイミングから第
1のパルス信号に対応したパルス信号を再生して出力す
るパルス再生回路とが形成され、デジタル入出力回路へ
信号を出力する第2の回路領域とを有し、第1の回路領
域と第2の回路領域とが高耐圧容量によって結合され、
第1,第2の回路領域と基板とが浮遊容量によって結合
されるよう同一の半導体基板上に形成されたことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the interface device of the present invention is a first circuit in which a drive circuit for outputting a first pulse signal corresponding to a signal input from an analog input / output circuit is formed. A region, a differentiation circuit that generates a differential waveform signal corresponding to the transition timing of the first pulse signal, and a pulse reproduction that reproduces and outputs the pulse signal corresponding to the first pulse signal from the edge timing of the differential waveform signal. And a second circuit region for outputting a signal to the digital input / output circuit, the first circuit region and the second circuit region being coupled by a high withstand voltage capacitance,
It is characterized in that the first and second circuit regions and the substrate are formed on the same semiconductor substrate so as to be coupled by a stray capacitance.

【0015】また、上記目的を達成するために、本発明
のモデム装置は、回線接続部と、回線接続部からの信号
を処理する信号処理部と、回線接続部と信号処理部とを
接続するインターフェイス部とを有するモデム装置であ
って、インターフェイス部は、回線接続部から入力され
た信号に対応した第1のパルス信号を出力する駆動回路
が形成された第1の回路領域と、第1のパルス信号の遷
移タイミングに対応した微分波形信号を発生する微分回
路と、微分波形信号のエッジのタイミングから第1のパ
ルス信号に対応したパルス信号を再生して出力するパル
ス再生回路とが形成され、信号処理部へ信号を出力する
第2の回路領域とを有し、第1の回路領域と第2の回路
領域とが高耐圧容量によって結合され、第1,第2の回
路領域と基板とが浮遊容量によって結合されるよう同一
の半導体基板上に形成されたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the modem device of the present invention connects a line connection unit, a signal processing unit that processes a signal from the line connection unit, and the line connection unit and the signal processing unit. A modem device having an interface section, wherein the interface section includes a first circuit area formed with a drive circuit that outputs a first pulse signal corresponding to a signal input from the line connection section, and a first circuit area. A differentiation circuit that generates a differential waveform signal corresponding to the transition timing of the pulse signal and a pulse reproduction circuit that reproduces and outputs the pulse signal corresponding to the first pulse signal from the timing of the edge of the differential waveform signal are formed. A second circuit region for outputting a signal to the signal processing unit, the first circuit region and the second circuit region are coupled by a high withstand voltage capacitance, and the first and second circuit regions and the substrate are connected to each other. Characterized in that it is formed on the same semiconductor substrate to be bonded by 遊容 amount.

【0016】容量性アイソレータは、本発明の発明者ら
がSOI基板を用いたモノリシック半導体で形成する方
法を提案している。構造的には、SOI基板上の活性シ
リコンに埋め込み絶縁層に達する帯状の絶縁帯で複数の
回路領域を形成し、更に回路領域間を架橋する高耐圧の
結合容量を形成して、更に表面を絶縁保護層で覆い、更
にこれを絶縁耐圧構造のリードフレームに搭載して、リ
ードフレームごと樹脂モールドしたもので、半導体装置
としては同一のウェハ上に形成するためにきわめて小型
にできる特徴がある。もちろん各々の回路領域には必要
に応じて高耐圧の結合容量のドライバ及びレシーバを形
成している。信号の伝送方法は、伝送波形を矩形波(パ
ルス)とし、約0.1 ピコファラドの小さい高耐圧結合
容量と数キロオームの負荷抵抗を用いて、伝送波形を微
分波形として伝送し、微分波形から矩形波を再生する方
法である。モデム等の回線インターフェイス回路や通信
装置への応用についても提案している。
The inventors of the present invention have proposed a method for forming a capacitive isolator by a monolithic semiconductor using an SOI substrate. Structurally, a plurality of circuit regions are formed by strip-shaped insulating bands reaching the buried insulating layer in the active silicon on the SOI substrate, and further, a high withstand voltage coupling capacitance is formed to bridge the circuit regions, and the surface is further covered. The semiconductor device is covered with an insulating protective layer, mounted on a lead frame having a dielectric strength structure, and resin-molded together with the lead frame. As a semiconductor device, the semiconductor device is formed on the same wafer. Needless to say, a driver and a receiver having a high withstand voltage coupling capacitance are formed in each circuit region as needed. The signal transmission method is that the transmission waveform is a rectangular wave (pulse), the transmission waveform is transmitted as a differential waveform using a high withstand voltage coupling capacitance of about 0.1 picofarads and a load resistance of several kilo-ohms, and the differential waveform is converted into a rectangular waveform. It is a method of playing waves. It also proposes application to line interface circuits such as modems and communication devices.

【0017】アイソレータの信号伝送経路として、この
ように対の高耐圧結合容量のみを用いていたのに対し
て、本発明では、基板と該回路領域のあいだに大きな値
の浮遊容量を形成せしめ、この浮遊容量と上記した高耐
圧結合容量とを用いて信号伝送を実現する。このため
に、1つのチップ上にアイソレータと応用回路を搭載す
る場合にはこの浮遊容量が高耐圧結合容量に比べて非常
に大きい値となり、この浮遊容量を利用することで、見
かけ上は、アイソレータ当たり1つの高耐圧結合容量で
も信号伝送ができる。応用回路によっては複数のアイソ
レータを搭載するために、従来方法に比べて高耐圧結合
容量が半減し、半導体装置として同一のウェハ上に形成
する際にきわめて小型にできる特徴がある。
As described above, only a pair of high withstand voltage coupling capacitors are used as the signal transmission path of the isolator, whereas in the present invention, a large value of stray capacitance is formed between the substrate and the circuit region, Signal transmission is realized by using the stray capacitance and the high breakdown voltage coupling capacitance described above. For this reason, when the isolator and the application circuit are mounted on one chip, this stray capacitance becomes a value much larger than the high withstand voltage coupling capacitance. By using this stray capacitance, the isolator is apparently used. Signal transmission is possible even with one high withstand voltage coupling capacitor. Depending on the application circuit, since a plurality of isolators are mounted, the high withstand voltage coupling capacitance is halved compared to the conventional method, and there is a feature that the semiconductor device can be made extremely small when formed on the same wafer.

【0018】なお、基板を浮動電位とする場合に制御で
きない直流電圧が埋め込み絶縁層に印加されるのを防止
する技術も含む。これは、チップをリードフレームに搭
載する際に、リードフレーム形状を加工して、基板と入
力側端子間,基板と出力側端子間に高抵抗を接続して、
一緒にモールドするというものである。不要な直流チャ
ージを放電することができる。
Note that it also includes a technique for preventing a DC voltage that cannot be controlled from being applied to the buried insulating layer when the substrate has a floating potential. This is because when the chip is mounted on the lead frame, the lead frame shape is processed and high resistance is connected between the board and the input side terminals, and between the board and the output side terminals.
It is to mold together. Unnecessary DC charge can be discharged.

【0019】以下さらに、本発明について補足説明す
る。
The present invention will be additionally described below.

【0020】本発明では、基板と埋め込み絶縁層と活性
層とからなるウェハに、活性層ないし活性層表面に形成
したトランジスタ,抵抗,容量,配線等によってアイソ
レータに必要な容量ドライバ回路及びレシーバ回路を形
成し、これらの回路を絶縁帯で囲んで複数の回路領域を
形成し、これらの回路領域間を架橋するように高耐圧結
合容量を形成することによって、高耐圧のアイソレー
タ,アイソレータの応用回路、特に回線インターフェイ
ス回路を形成する。回路の上面には、該回路領域と該高
耐圧結合容量とこれらを接続する配線との間を絶縁する
層間絶縁膜を形成して、さらに、絶縁を兼ねた保護層を
形成して半導体チップとする。更に、チップをアイソレ
ータの入出力間に対応した端子を絶縁した構造のリード
フレームに搭載して、リードフレームごと樹脂モールド
する。
According to the present invention, a capacitive driver circuit and a receiver circuit required for an isolator are formed on a wafer consisting of a substrate, a buried insulating layer and an active layer by transistors, resistors, capacitors, wirings, etc. formed on the active layer or the surface of the active layer. Forming a plurality of circuit regions by surrounding these circuits with an insulating band, and forming a high withstand voltage coupling capacitor so as to bridge these circuit regions, a high withstand voltage isolator, an isolator application circuit, In particular, it forms a line interface circuit. An interlayer insulating film is formed on the upper surface of the circuit to insulate the circuit region from the high withstand voltage coupling capacitor and the wiring connecting them, and a protective layer also serving as insulation is formed to form a semiconductor chip and a semiconductor chip. To do. Further, the chip is mounted on a lead frame having a structure in which terminals corresponding to the input and output of the isolator are insulated, and the lead frame is resin-molded.

【0021】絶縁帯は、半導体層の表面から絶縁層に達
する幅の帯状の絶縁パターンである。絶縁帯は、半導体
面から絶縁内層に達する所定パターンの溝を形成しこれ
を絶縁物で埋め込むトレンチ法、また、半導体層に酸素
イオンを打込んで絶縁領域を作成するイオン打込み法,
トレンチを絶縁物で埋め込んだ後に平面度を確保する工
程を加えその後に回路を形成する方法、その他の方法に
よって形成することが可能である。以下、絶縁帯で囲ん
だ部分を電極領域,回路領域などと“領域”を付けて称
す。
The insulating band is a band-shaped insulating pattern having a width extending from the surface of the semiconductor layer to the insulating layer. The insulating band is formed by forming a groove having a predetermined pattern from the semiconductor surface to the insulating inner layer and filling the groove with an insulating material, or by an ion implantation method in which oxygen ions are implanted in the semiconductor layer to create an insulating region,
It is possible to form it by a method of adding a step of ensuring flatness after filling the trench with an insulator and thereafter forming a circuit, or another method. Hereinafter, a portion surrounded by an insulating band is referred to as an “electrode region”, a circuit region, etc. with “region”.

【0022】高耐圧結合容量は、回路領域の中に閉じた
絶縁帯によって形成した電極領域に活性層と層間絶縁膜
と上層の電極との間で形成し、必要に応じて直列接続し
て用いる。なお、厚めの活性層に形成した多重トレンチ
を直列接続してキャパシタを形成するようにしてもよ
い。また、埋め込み絶縁層は、該絶縁帯の幅に対応した
絶縁性能を持つ厚さとする。
The high withstand voltage coupling capacitance is formed between the active layer, the interlayer insulating film, and the upper electrode in the electrode region formed by the insulating band closed in the circuit region, and is connected in series if necessary. . The multiple trenches formed in the thicker active layer may be connected in series to form a capacitor. Further, the embedded insulating layer has a thickness having insulating performance corresponding to the width of the insulating band.

【0023】アイソレータは、該高耐圧結合容量とドラ
イバを含む入力回路と該高耐圧結合容量とレシーバを含
む出力回路とを、各々、必要な絶縁耐圧を確保できる絶
縁帯の数だけ多重化した中に配置する。
In the isolator, the input circuit including the high withstand voltage coupling capacitor and the driver and the output circuit including the high withstand voltage coupling capacitor and the receiver are multiplexed by the number of insulation bands capable of ensuring the necessary withstand voltage. To place.

【0024】応用回路を同一ウェハ上に形成する場合に
は、応用回路をアイソレータの入力側と出力側に分割し
て、この多重化した絶縁帯の中に配置して、他方の回路
部分と絶縁する。高耐圧結合容量は、ドライバを含む入
力回路領域及びレシーバを含む出力回路領域の境界に配
置する。
When the application circuit is formed on the same wafer, the application circuit is divided into the input side and the output side of the isolator and placed in this multiplexed insulating band so as to insulate the other circuit portion. To do. The high breakdown voltage coupling capacitor is arranged at the boundary between the input circuit area including the driver and the output circuit area including the receiver.

【0025】アイソレータの信号伝送経路として、従来
は対の高耐圧結合容量のみに着目していたのに対して、
本発明では、基板と該回路領域のあいだに浮遊容量を形
成せしめ、この浮遊容量と上記した高耐圧結合容量とを
併用する。このために、回路領域相互間の信号リターン
パスのインピーダンスが小さくなり、信号伝送の安定化
に寄与する効果がある。また、活性層上において、アイ
ソレータ以外の回路(応用回路)の面積がアイソレータ
回路の面積に比べて十分大きい場合には、上記した浮遊
容量がリターンパスに入るために、高耐圧結合容量を対
ではなく単一としても高インピーダンスである高耐圧結
合容量の部分で伝送信号を検出できる。このために、従
来方法に比べて高耐圧の結合容量が半減し、半導体装置
として同一のウェハ上に形成するためにきわめて小型に
できる特徴がある。
Conventionally, as a signal transmission path of an isolator, only a pair of high withstand voltage coupling capacitors have been focused on.
In the present invention, a stray capacitance is formed between the substrate and the circuit region, and this stray capacitance is used in combination with the above-mentioned high breakdown voltage coupling capacitance. For this reason, the impedance of the signal return path between the circuit regions is reduced, which has the effect of contributing to the stabilization of signal transmission. In addition, when the area of the circuit (application circuit) other than the isolator is sufficiently larger than the area of the isolator circuit on the active layer, the above stray capacitance enters the return path. The transmission signal can be detected in the high withstand voltage coupling capacitor, which has a high impedance even if it is single. For this reason, the high withstand voltage coupling capacitance is halved as compared with the conventional method, and the semiconductor device can be extremely miniaturized because it is formed on the same wafer.

【0026】高耐圧結合容量を1つとした場合の出力パ
ルス再生は、微分回路が1つで微分波形が1つになるた
め、微分波のプラス方向への遷移とマイナス方向への遷
移とを識別して取り出し、この2つの信号によって、フ
リップフロップをセット及びリセットすることで、入力
パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりを正しく再生す
ることができる。
In the output pulse reproduction with one high withstand voltage coupling capacitance, since there is one differentiating circuit and one differentiating waveform, the positive wave transition and the negative wave transition are distinguished. Then, by setting and resetting the flip-flop by these two signals, the rising and falling edges of the input pulse signal can be correctly reproduced.

【0027】なお、微分伝送だけではなく、PAM(Pu
lse Amplitude Modulation)のような波形伝送とするこ
ともできる。
Not only differential transmission but also PAM (Pu
Waveform transmission such as lse Amplitude Modulation) can also be used.

【0028】また、高耐圧結合容量の入力及び出力端子
には、外部接続端子と同様に保護回路を設けることで、
サージ雑音によるデバイス破壊を防止することができ
る。
Further, by providing a protection circuit to the input and output terminals of the high withstand voltage coupling capacitor, like the external connection terminal,
It is possible to prevent device destruction due to surge noise.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、実施例にしたがって本発明
を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to Examples.

【0030】図1から図5を用いて本発明の1実施例で
あるアイソレータについて説明する。
An isolator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

【0031】図1は本発明の1実施例のアイソレータチ
ップの構造図であり、上側がチップを上面から見た平面
図、下側がチップの断面図である。図1において、1は
チップであり、2は0.2ミリないし0.5ミリメートル
厚さのシリコン基板、3は1.0ミクロンメートル以上
の厚さの埋め込み絶縁層、4は0.1ミクロンないし2
0ミクロンメートル厚さのシリコン活性層、5は配線
層、6は保護層であり、活性層ないし活性層上に形成し
たトランジスタなどの能動素子,抵抗,容量などの受動
素子,配線等によってアイソレータに必要な容量ドライ
バ回路及びレシーバ回路を形成する。7は絶縁帯で、例
えば活性層4である半導体層の表面から絶縁層に達する
幅の帯状の絶縁パターンである(厚さは半導体層の厚み
に等しい)。絶縁帯7の形成には、半導体面から絶縁層
3に達する所定パターンの溝を形成しこれを絶縁物で埋
め込むトレンチ法、また、半導体層に酸素イオンを打込
んで絶縁領域を作成するイオン打込み法などの方法によ
る。この絶縁帯7によって活性層4を囲んで複数の領域
8に分割する。領域8−1〜8−5は内部に含む機能要
素によって入力回路領域8−1,電極領域8−2,8−
3,出力回路領域8−4,チップの終端領域8−5など
と“領域”を付けて称す。9−1〜9−5は配線を模式
的に示したもの、10は入力側のパッドの穴、11は出
力側のパッドの穴、12−1,12−2はトランジスタ
を模式的に示したものである。配線9−1は入力パッド
と入力回路のトランジスタ12−1の入力ゲートを結ぶ
配線、9−2は入力側トランジスタ12−1の出力と電
極領域8−2を結ぶ配線、9−4は電極領域8−3と出
力側トランジスタ12−2の入力ゲートを結ぶ配線、9
−5は出力側トランジスタ12−2の出力と出力側のパ
ッドの穴11とを結ぶ配線である。配線9−3と電極領
域8−2,8−3の間を配線層間膜で絶縁した結果、配
線9−3で接続した2つの高耐圧の容量を形成し、これ
を高耐圧結合容量として用いる。つまり、入力回路領域
と出力回路領域とを架橋するように高耐圧結合容量を形
成する。このようにして、活性層の上面には該回路領域
と該高耐圧結合容量とこれらを接続する配線との間を絶
縁する層間絶縁膜を形成して、さらに、絶縁を兼ねた保
護層を形成して半導体チップとする。
FIG. 1 is a structural view of an isolator chip according to one embodiment of the present invention, in which the upper side is a plan view of the chip seen from the upper side and the lower side is a sectional view of the chip. In FIG. 1, reference numeral 1 is a chip, 2 is a silicon substrate having a thickness of 0.2 mm to 0.5 mm, 3 is a buried insulating layer having a thickness of 1.0 micrometer or more, and 4 is 0.1 micrometer or more. Two
A silicon active layer having a thickness of 0 μm, 5 is a wiring layer, and 6 is a protective layer. The active layer is an active element such as a transistor formed on the active layer, a passive element such as a resistor or a capacitor, or an isolator by wiring. The necessary capacitance driver circuit and receiver circuit are formed. Reference numeral 7 denotes an insulating band, which is, for example, a band-shaped insulating pattern having a width reaching the insulating layer from the surface of the semiconductor layer which is the active layer 4 (the thickness is equal to the thickness of the semiconductor layer). The insulating band 7 is formed by forming a trench having a predetermined pattern from the semiconductor surface to the insulating layer 3 and filling the trench with an insulator, or by ion implantation for implanting oxygen ions into the semiconductor layer to form an insulating region. It depends on the method. The insulating band 7 surrounds the active layer 4 and divides it into a plurality of regions 8. The regions 8-1 to 8-5 are provided with input circuit regions 8-1, electrode regions 8-2, 8
3, the output circuit area 8-4, the terminal area 8-5 of the chip, etc. are referred to as "areas". Numerals 9-1 to 9-5 schematically show wiring, 10 is a hole of an input side pad, 11 is a hole of an output side pad, and 12-1 and 12-2 are typically transistors. It is a thing. The wiring 9-1 is a wiring connecting the input pad and the input gate of the transistor 12-1 of the input circuit, 9-2 is a wiring connecting the output of the input side transistor 12-1 and the electrode region 8-2, and 9-4 is an electrode region. 8-3 and a wiring connecting the input gate of the output transistor 12-2, 9
A wiring -5 connects the output of the output transistor 12-2 and the hole 11 of the output pad. As a result of insulation between the wiring 9-3 and the electrode regions 8-2 and 8-3 by a wiring interlayer film, two high breakdown voltage capacitors connected by the wiring 9-3 are formed and used as high breakdown voltage coupling capacitors. . That is, the high breakdown voltage coupling capacitance is formed so as to bridge the input circuit region and the output circuit region. In this way, an interlayer insulating film is formed on the upper surface of the active layer so as to insulate the circuit region, the high withstand voltage coupling capacitance, and the wiring connecting them, and a protective layer also serving as insulation is formed. To make a semiconductor chip.

【0032】アイソレータの信号伝送経路として、本発
明では、基板と該回路領域のあいだに浮遊容量を形成せ
しめ、この浮遊容量と上記した高耐圧結合容量とを併用
する。ウェハの基板は、接地して使用するのが一般的で
あるが、基板を浮動電位とすることで、ドライバを含む
入力回路とレシーバを含む出力回路間には二重に埋め込
み絶縁層が入り、より高い耐圧とすることができる。ま
た、回路領域と基板との間には浮遊容量が入り、このた
めに、回路領域相互間の信号リターンパスのインピーダ
ンスが小さくなり、信号伝送の安定化に寄与する効果が
ある。また、活性層上において、アイソレータ以外の回
路(応用回路)の面積がアイソレータ回路の面積に比べ
て十分大きい場合には、上記した浮遊容量がリターンパ
スに入るために、高耐圧結合容量を対ではなく単一とし
ても高インピーダンスである高耐圧結合容量の部分で伝
送信号を検出できる。このために、従来方法に比べて高
耐圧の結合容量が半減し、半導体装置として同一のウェ
ハ上に形成するためにきわめて小型にできる特徴があ
る。
In the present invention, as the signal transmission path of the isolator, a stray capacitance is formed between the substrate and the circuit region, and this stray capacitance is used in combination with the above-mentioned high withstand voltage coupling capacitance. The substrate of the wafer is generally used by being grounded, but by setting the substrate to a floating potential, a double embedded insulating layer is inserted between the input circuit including the driver and the output circuit including the receiver, A higher breakdown voltage can be obtained. In addition, stray capacitance enters between the circuit area and the substrate, which reduces the impedance of the signal return path between the circuit areas, which has the effect of stabilizing signal transmission. In addition, when the area of the circuit (application circuit) other than the isolator is sufficiently larger than the area of the isolator circuit on the active layer, the above stray capacitance enters the return path. The transmission signal can be detected in the high withstand voltage coupling capacitor, which has a high impedance even if it is single. For this reason, the high withstand voltage coupling capacitance is halved as compared with the conventional method, and the semiconductor device can be extremely miniaturized because it is formed on the same wafer.

【0033】図2の回路図によって、実施例1の回路を
説明する。図2において、21は入力端子、22は出力
側端子、23は入力側に配置したドライバ回路、24−
1,24−2は約0.1 ピコファラドの高耐圧結合容
量、25は出力側に配置したレシーバ回路であり、さら
に、26−1,26−2は約3キロオームの負荷抵抗、
28−1,28−2は約2ピコファラドの容量、27−
1,27−2は約100キロオームの抵抗、29−1,
29−2はコンパレータ、30はフリップフロップ、3
1−1,31−2は回路領域と基板との間の浮遊容量を
等価的に示したものである。各要素間を結ぶ配線に付し
た記号はその配線を通る信号の名称である。なお、保護
回路は省略して示している。
The circuit of the first embodiment will be described with reference to the circuit diagram of FIG. In FIG. 2, 21 is an input terminal, 22 is an output side terminal, 23 is a driver circuit arranged on the input side, 24-
1, 24-2 is a high withstand voltage coupling capacitance of about 0.1 picofarad, 25 is a receiver circuit arranged on the output side, and 26-1 and 26-2 are load resistances of about 3 k ohms.
28-1, 28-2 has a capacity of about 2 picofarads, 27-
1, 27-2 is a resistance of about 100 kilohms, 29-1,
29-2 is a comparator, 30 is a flip-flop, 3
1-1 and 31-2 are equivalent representations of the stray capacitance between the circuit region and the substrate. The symbol attached to the wiring connecting each element is the name of the signal passing through the wiring. The protection circuit is omitted.

【0034】図3のタイミングチャートを用いて、図2
の回路の動作を説明する。図3は図2の回路図の各部の
動作信号の波形を示しており、INは端子21の入力I
Nに加える入力信号でドライバ23によって入力信号に
対応した相補波形Pおよびを出力し高耐圧結合容量2
4−1,24−2を駆動する。高耐圧結合容量24−
1,24−2と負荷抵抗26−1,26−2とは微分回
路を構成しており、これらの中点は容量28−1,28
−2、抵抗27−1,27−2との中点に接続してバイ
アス電位を与える。このようにすることで抵抗26の両
端には信号D及びのような相補の微分波形が得られ
る。2つのコンパレータ29−1および29−2は例え
ば+入力と−入力との差が100ミリボルト以下ではコ
ンパレータが反転動作しないように感度に不感帯を設け
たもので、図3のように相補信号をそれぞれの+入力に
反対側の信号を−入力に接続している。このように接続
することでコモンモード雑音を相殺しつつ微分信号を強
調して比較することができる。この結果コンパレータ2
9の出力は図3に示すように、入力パルスの0から1へ
の遷移ではS、入力信号の1から0への遷移ではRに示
すような、前縁が入力パルスの遷移タイミングに対応し
た2つのパルスが得られるから、これらによってRSフ
リップフロップ30をセット及びリセットすることによ
って、入力信号の遷移に対応したパルス信号を再生する
ことができる。以上説明したように高耐圧結合容量によ
って絶縁しつつ入力信号を出力側に伝送することができ
る。なお、実際に製造すると容量や抵抗値には製造ばら
つきが生ずるが基板間の浮遊容量31−1,31−2に
より入力側回路と出力側回路が比較的大きな容量で結合
することにより高耐圧結合容量を駆動する信号の帰路だ
けではなくコモンモード信号も高耐圧容量をバイパス路
ともなり、信号伝送の安定化に寄与する。なお、容量性
アイソレータの入力にサージ電圧が加わった場合には、
図2の回路の外側に、保護回路を設置し、ノーマルサー
ジは入力側で短絡し、コモンモードサージは容量によっ
て出力側接地と結んだフレームグランドにバイパスす
る。
Referring to FIG. 2 using the timing chart of FIG.
The operation of the circuit will be described. FIG. 3 shows the waveforms of the operation signals of the respective parts of the circuit diagram of FIG. 2, where IN is the input I of the terminal 21.
With the input signal added to N, the driver 23 outputs the complementary waveforms P 1 and P 2 corresponding to the input signal to output the high withstand voltage coupling capacitance 2
4-1 and 44-2 are driven. High breakdown voltage coupling capacitance 24-
1, 24-2 and the load resistors 26-1 and 26-2 form a differentiating circuit, and the midpoint between them is the capacitances 28-1 and 28.
-2, connected to the midpoint between the resistors 27-1 and 27-2 to give a bias potential. By doing so, complementary differential waveforms such as the signals D and D are obtained across the resistor 26. The two comparators 29-1 and 29-2 are provided with dead zones in the sensitivity so that the comparator does not invert when the difference between the + input and the − input is 100 millivolts or less. The signal on the opposite side is connected to the + input of the. By connecting in this way, the differential signal can be emphasized for comparison while canceling the common mode noise. As a result, comparator 2
As shown in FIG. 3, the output of 9 has a leading edge corresponding to the transition timing of the input pulse as shown by S in the transition from 0 to 1 of the input pulse and R in the transition from 1 to 0 of the input signal. Since two pulses are obtained, the pulse signal corresponding to the transition of the input signal can be regenerated by setting and resetting the RS flip-flop 30 by these. As described above, the input signal can be transmitted to the output side while being insulated by the high withstand voltage coupling capacitance. It should be noted that although manufacturing variations in capacitance and resistance values occur when actually manufactured, high withstand voltage coupling is achieved by coupling the input side circuit and the output side circuit with a relatively large capacitance due to stray capacitances 31-1 and 31-2 between the substrates. Not only the return path of the signal that drives the capacity, but also the common mode signal serves as a bypass path for the high withstand voltage capacity, which contributes to stabilization of signal transmission. If a surge voltage is applied to the input of the capacitive isolator,
A protection circuit is installed outside the circuit shown in FIG. 2. The normal surge is short-circuited on the input side, and the common mode surge is bypassed to the frame ground connected to the output ground by capacitance.

【0035】次に、図4の平面図及び断面図によって、
図1のアイソレータチップのリードフレームへの実装に
ついて説明する。図4において、上側がリードフレーム
実装を示す平面図、下側が断面図であり、31は一方の
リードフレーム、32は他方のリードフレーム、33−
1,33−2はタブリード、34−1〜34−4はバイ
パス抵抗、35はチップをのせるタブ、36はモールド
樹脂である。図4に示すように一方のリード31と他方
のリード32との間は十分距離を取って対面するように
してある。また、タブ35との間もモールド後の状態で
絶縁耐圧を確保できる距離にしている。また、この状態
でタブ35と入力回路の電源リード及び接地リード,タ
ブ35と出力側の電源リード及び接地リード間に100
メガオーム以上の高抵抗を接続している。タブリード3
3−1,33−2はチップ搭載及びモールド時の支えで
あり、両側にリードから十分な絶縁距離を取るようにす
る。このように接続した後モールドすることで一方の端
子31と他方の端子32との間の絶縁耐圧を確保するこ
とができる。また、このようにバイパス抵抗を配置する
ことで、浮動電位とした基板に何らかの原因で電荷(チ
ャージ)が与えられた場合でも逃がすことができる効果
がある。また、バイパス抵抗をチップの外に配置したこ
とで高抵抗化及び高耐圧絶縁を容易にすることができ
る。なお、チップの耐圧が十分に大きい場合や外部保護
回路で保護できる場合にはバイパス抵抗を省略すること
ができる。
Next, referring to the plan view and sectional view of FIG.
The mounting of the isolator chip of FIG. 1 on the lead frame will be described. In FIG. 4, the upper side is a plan view showing the lead frame mounting, the lower side is a sectional view, 31 is one lead frame, 32 is the other lead frame, 33-
1, 33-2 are tab leads, 34-1 to 34-4 are bypass resistors, 35 is a tab for mounting a chip, and 36 is a molding resin. As shown in FIG. 4, one lead 31 and the other lead 32 are arranged to face each other with a sufficient distance. Further, the distance between the tab 35 and the tab 35 is set so that the dielectric strength can be ensured after the molding. Further, in this state, 100 between the tab 35 and the power lead and ground lead of the input circuit, and between the tab 35 and the power lead and ground lead of the output side.
A high resistance of over megohm is connected. Tab lead 3
Reference numerals 3-1 and 33-2 are supports at the time of mounting and molding the chip, and a sufficient insulation distance is provided from the leads on both sides. By performing the molding after the connection as described above, the withstand voltage between the one terminal 31 and the other terminal 32 can be secured. Further, by arranging the bypass resistance in this way, there is an effect that even if a charge is applied to the substrate having a floating potential for some reason, it can be released. In addition, by disposing the bypass resistor outside the chip, it is possible to easily achieve high resistance and high withstand voltage insulation. The bypass resistor can be omitted if the chip has a sufficiently high breakdown voltage or if it can be protected by an external protection circuit.

【0036】次に、図5の外観図によって、図4のアイ
ソレータのモールド後の形態を示す。リードフレームご
と樹脂モールドすることで、入力端子と出力端子の間を
モールド樹脂による絶縁で、沿面距離や空間距離等の絶
縁距離を形状と寸法で確保することができる。
Next, the appearance of the isolator of FIG. 4 after being molded is shown in the external view of FIG. By resin-molding the lead frame together, the insulation between the input terminal and the output terminal can be secured by the molding resin, and the insulation distance such as the creepage distance and the space distance can be secured by the shape and the dimension.

【0037】なお、上記は一実施例であり、高耐圧結合
容量は、必要に応じて直列接続して用いることができ
る。また、高耐圧結合容量は、厚めの活性層に形成した
多重トレンチを直列接続してキャパシタを形成するよう
にしてもよい。なお、埋め込み絶縁層は、該絶縁帯の幅
に対応した絶縁性能を持つ厚さとする。また、アイソレ
ータは、該高耐圧結合容量とドライバを含む入力回路と
該高耐圧結合容量とレシーバを含む出力回路とを、各
々、必要な絶縁耐圧を確保できる絶縁帯の数だけ多重化
した中に配置する。目的によっては複数のアイソレータ
を搭載する際に共通の多重絶縁帯を用いることができ
る。応用回路を同一ウェハ上に形成する場合には、応用
回路をアイソレータの入力側と出力側に分割して、この
多重化した絶縁帯の中に配置して、他方の回路部分と絶
縁する。高耐圧結合容量は、ドライバを含む入力回路領
域及びレシーバを含む出力回路領域の境界に配置する。
The above is one embodiment, and the high withstand voltage coupling capacitors can be used by connecting them in series as needed. Further, the high breakdown voltage coupling capacitance may be formed by connecting multiple trenches formed in a thicker active layer in series to form a capacitor. Note that the embedded insulating layer has a thickness having insulating performance corresponding to the width of the insulating band. Further, the isolator is configured such that an input circuit including the high withstand voltage coupling capacitor and the driver and an output circuit including the high withstand voltage coupling capacitor and the receiver are multiplexed by the number of insulation bands capable of ensuring a necessary withstand voltage. Deploy. Depending on the purpose, a common multiple insulation band can be used when mounting a plurality of isolators. When the application circuit is formed on the same wafer, the application circuit is divided into the input side and the output side of the isolator and placed in this multiplexed insulating band to insulate the other circuit portion. The high breakdown voltage coupling capacitor is arranged at the boundary between the input circuit area including the driver and the output circuit area including the receiver.

【0038】図6は、アイソレータの他の実施例の回路
図であり、この図は微分出力が小さい場合の対応につい
て示している。図6において、21は入力端子、22は
出力側端子、23は入力側に配置したドライバ、24−
1,24−2は約0.1 ピコファラドの高耐圧結合容
量、25は出力側に配置したレシーバ回路であり、さら
に、26−1,26−2は約3キロオームの負荷抵抗、
28−1,28−2は約2ピコファラドの容量、27−
1,27−2は約100キロオームの抵抗、29−1,
29−2はコンパレータ、30はフリップフロップ、3
1−1,31−2は回路領域と基板との間の浮遊容量を
等価的に示したもの、32−1,32−2は差動増幅器
である。要素間を結ぶ配線に付した記号はその配線を通
る信号の名称である。なお、保護回路は省略している。
FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the isolator, and this figure shows the correspondence when the differential output is small. In FIG. 6, 21 is an input terminal, 22 is an output side terminal, 23 is a driver arranged on the input side, 24-
1, 24-2 is a high withstand voltage coupling capacitance of about 0.1 picofarad, 25 is a receiver circuit arranged on the output side, and 26-1 and 26-2 are load resistances of about 3 k ohms.
28-1, 28-2 has a capacity of about 2 picofarads, 27-
1, 27-2 is a resistance of about 100 kilohms, 29-1,
29-2 is a comparator, 30 is a flip-flop, 3
Reference numerals 1-1 and 31-2 equivalently show stray capacitances between the circuit region and the substrate, and 32-1 and 32-2 are differential amplifiers. The symbol attached to the wiring connecting the elements is the name of the signal passing through the wiring. The protection circuit is omitted.

【0039】図7のタイミングチャートを用いて、図6
の回路の動作を説明する。図7は図6の回路図の各部の
動作信号の波形を示しており、INは端子21の入力I
Nに加える入力信号でドライバ23によって入力信号に
対応した相補波形Pおよびを出力し高耐圧結合容量2
4−1,24−2を駆動する。高耐圧結合容量24−
1,24−2と負荷抵抗26−1,26−2とは微分回
路を構成しており、これらの中点は容量28−1,28
−2、抵抗27−1,27−2との中点に接続してバイ
アス電位を与える。このようにすることで抵抗26の両
端には信号D及びのような相補の微分波形が得られ
る。しかしこの微分出力が小さいので差動増幅器32−
1,32−2を図のように相補信号を入力するように接
続して、コモンモード雑音を相殺しつつ増幅され、図7
のEおよび出力のようになる。この出力は図2の場合
と同様に2つのコンパレータ29−1および29−2に
入力する。コンパレータの特性も同様に感度に不感帯を
設けたもので、図6のように相補信号をそれぞれの+入
力に反対側の信号を−入力に接続している。このように
接続することでコモンモード雑音を相殺しつつ微分信号
を強調して比較する。この結果コンパレータ29−1,
29−2の出力は図8に示すように、入力パルスの0か
ら1への遷移ではS、入力信号の1から0への遷移では
Rに示すような、前縁が入力パルスの遷移タイミングに
対応した2つのパルスが得られるから、図2の場合と同
様に、これらによってRSフリップフロップ30をセッ
ト及びリセットすることによって、入力信号の遷移に対
応したパルスを再生することができる。
Using the timing chart of FIG. 7, FIG.
The operation of the circuit will be described. FIG. 7 shows the waveforms of the operation signals of the respective parts of the circuit diagram of FIG. 6, where IN is the input I of the terminal 21.
With the input signal added to N, the driver 23 outputs the complementary waveforms P 1 and P 2 corresponding to the input signal to output the high withstand voltage coupling capacitance 2
4-1 and 44-2 are driven. High breakdown voltage coupling capacitance 24-
1, 24-2 and the load resistors 26-1 and 26-2 form a differentiating circuit, and the midpoint between them is the capacitances 28-1 and 28.
-2, connected to the midpoint between the resistors 27-1 and 27-2 to give a bias potential. By doing so, complementary differential waveforms such as the signals D and D are obtained across the resistor 26. However, since this differential output is small, the differential amplifier 32-
1, 32-2 are connected so as to input complementary signals as shown in the figure, and are amplified while canceling common mode noise.
E and E output. This output is input to the two comparators 29-1 and 29-2 as in the case of FIG. Similarly, the characteristics of the comparator are such that a dead zone is provided in the sensitivity. As shown in FIG. 6, complementary signals are connected to the respective + inputs and signals on the opposite side are connected to the − inputs. By connecting in this way, the differential signal is emphasized and the comparison is performed while canceling the common mode noise. As a result, the comparators 29-1,
As shown in FIG. 8, the output of 29-2 is S at the transition of the input pulse from 0 to 1 and R at the transition of the input signal from 1 to 0. The leading edge is at the transition timing of the input pulse. Since two corresponding pulses are obtained, the pulse corresponding to the transition of the input signal can be reproduced by setting and resetting the RS flip-flop 30 by these, as in the case of FIG.

【0040】以上説明したように高耐圧結合容量の出力
信号が小さい場合でも、コモンモード信号を増幅してコ
ンパレータに入力することによって絶縁しつつ入力信号
を出力側に伝送することができる。この場合にも、基板
間の浮遊容量31−1,31−2により入力側回路と出
力側回路が比較的大きな容量で結合することにより高耐
圧結合容量を駆動する信号の帰路のだけではなくコモン
モード信号も高耐圧容量をバイパスする形となり、信号
伝送の安定化に寄与する。なお、保護回路に関する考え
方は実施例1の場合と変わらない。
As described above, even when the output signal of the high withstand voltage coupling capacitance is small, the input signal can be transmitted to the output side while being insulated by amplifying the common mode signal and inputting it to the comparator. In this case as well, the stray capacitances 31-1 and 31-2 between the substrates couple the input side circuit and the output side circuit with a relatively large capacitance, so that not only the return path of the signal that drives the high withstand voltage coupling capacitance but also the common circuit. The mode signal also bypasses the high voltage capacity and contributes to the stabilization of signal transmission. The concept of the protection circuit is the same as that of the first embodiment.

【0041】図8は、アイソレータのさらに他の実施例
の回路図であり、図8において、21は入力端子、22
は出力側端子、23は入力側に配置したドライバ、24
は約0.1 ピコファラドの高耐圧結合容量、25は出力
側に配置したレシーバ回路であり、さらに、26−1,
26−2は約3キロオームの負荷抵抗、28−1,28
−2は約2ピコファラドの容量、27−1,27−2は
約10〜100キロオームの抵抗、29−1,29−2
はコンパレータ、30はフリップフロップ、31−1,
31−2は回路領域と基板との間の浮遊容量を等価的に
示したもので結合容量の100倍ないし1000倍の容
量がある。要素間を結ぶ配線に付した記号はその配線を
通る信号の名称である。なお、保護回路は省略してい
る。
FIG. 8 is a circuit diagram of still another embodiment of the isolator. In FIG. 8, 21 is an input terminal and 22 is an input terminal.
Is an output terminal, 23 is a driver arranged on the input side, 24
Is a high withstand voltage coupling capacitor of about 0.1 picofarad, 25 is a receiver circuit arranged on the output side, and 26-1,
26-2 is a load resistance of about 3 kilo ohms, 28-1, 28
-2 is a capacity of about 2 picofarads, 27-1 and 27-2 are resistances of about 10 to 100 kilohms, 29-1 and 29-2.
Is a comparator, 30 is a flip-flop, 31-1,
Reference numeral 31-2 shows equivalently a stray capacitance between the circuit region and the substrate, which has a capacitance 100 to 1000 times the coupling capacitance. The symbol attached to the wiring connecting the elements is the name of the signal passing through the wiring. The protection circuit is omitted.

【0042】図9のタイミングチャートを用いて、図8
の回路の動作を説明する。図9は図8の回路図の各部の
動作信号の波形を示しており、INは端子21の入力I
Nに加える入力信号でドライバ23によって入力信号に
対応した波形Pを出力し高耐圧結合容量24を駆動す
る。この場合の駆動電流の帰路は浮遊容量31−1,3
1−2である。高耐圧結合容量24と負荷抵抗26−
1,26−2とは微分回路を構成しており、これらの中
点は容量28−1,28−2、抵抗27−1,27−
2,27−3とに接続してコンパレータのしきい値Vth
+ およびVth- を与える。このようにすることで抵抗2
6−1,26−2には信号Dのような微分波形が得られ
る。この出力は図2の場合と同様に2つのコンパレータ
29−1の+入力および29−2の−入力に入力する。
コンパレータ29−1の−入力にはVth+ を、コンパレ
ータ29−2の+入力にはVth- を接続している。この
ように接続することでコンパレータ29の出力は図9に
示すように、入力パルスの0から1への遷移ではS、入
力信号の1から0への遷移ではRに示すような、前縁が
入力パルスの遷移タイミングに対応した2つのパルスが
得られるから、図2の場合と同様に、これらによってR
Sフリップフロップ30をセット及びリセットすること
によって、入力信号の遷移に対応したパルスを再生する
ことができる。なお、このように微分波形を1つにした
場合でも、微分波のプラス方向への遷移とマイナス方向
への遷移とを識別して取り出すことができるから、この
2つの信号を用いることによって、他の実施例同様に、
入力パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりに対応した
パルス信号を正しく再生することができる。以上説明し
たように絶縁しつつ入力信号を出力側に伝送することが
できるが、この場合には、基板間の浮遊容量31−1,
31−2により入力側回路と出力側回路が大きな容量で
結合することにより、駆動する信号の帰路が不要になっ
て、アイソレータ当たりの高耐圧結合容量を単一とする
ことができる。また、コモンモード雑音も高耐圧容量を
バイパスする形となり、信号伝送の安定化に寄与する。
なお、保護回路に関する考え方は実施例1の場合と変わ
らない。
Referring to FIG. 8 using the timing chart of FIG.
The operation of the circuit will be described. FIG. 9 shows the waveform of the operation signal of each part of the circuit diagram of FIG. 8, where IN is the input I of the terminal 21.
With the input signal added to N, the driver 23 outputs the waveform P corresponding to the input signal to drive the high breakdown voltage coupling capacitor 24. The return path of the drive current in this case is stray capacitance 31-1, 3
It is 1-2. High breakdown voltage coupling capacitance 24 and load resistance 26-
1, 26-2 form a differentiating circuit, and the middle points of these are capacitors 28-1, 28-2 and resistors 27-1, 27-.
2, 27-3 connected to the comparator threshold Vth
+ And Vth - are given. By doing this, the resistance 2
Differential waveforms such as the signal D are obtained at 6-1 and 26-2. This output is input to the + inputs of the two comparators 29-1 and the − inputs of 29-2, as in the case of FIG.
Vth + is connected to the − input of the comparator 29-1, and Vth is connected to the + input of the comparator 29-2. By connecting in this way, the output of the comparator 29 has a leading edge as shown by S at the transition of the input pulse from 0 to 1 and by R at the transition of the input signal from 1 to 0 as shown in FIG. Since two pulses corresponding to the transition timing of the input pulse can be obtained, R can be obtained by these as in the case of FIG.
By setting and resetting the S flip-flop 30, it is possible to reproduce the pulse corresponding to the transition of the input signal. Even if the differential waveform is made to be one in this way, the transition in the plus direction and the transition in the minus direction of the differential wave can be discriminated and taken out. Therefore, by using these two signals, Similar to the example of
The pulse signal corresponding to the rising and falling of the input pulse signal can be correctly reproduced. As described above, the input signal can be transmitted to the output side while being insulated, but in this case, the stray capacitance 31-1, between the substrates,
Since the input side circuit and the output side circuit are coupled with a large capacitance by 31-2, the return path of the signal to be driven becomes unnecessary, and the single high withstand voltage coupling capacitance per isolator can be obtained. Further, common mode noise also bypasses the high withstand voltage capacitance, which contributes to stabilization of signal transmission.
The concept of the protection circuit is the same as that of the first embodiment.

【0043】次に、図10ないし図12を用いて応用回
路への実施例について示す。
Next, an embodiment of the application circuit will be described with reference to FIGS.

【0044】図10はアナログ電話回線を用いた変復調
装置(以下モデムと称す)への実施例の回線インターフ
ェイスICの回路ブロック図である。図10において、
51は電話回線側の端子、52は信号処理側の端子、5
3〜56はアイソレータ、57は信号処理側の制御回
路、58は回線側の制御回路、59はデジタル信号処理
の低域フィルタ、60はデルタシグマ復調回路、61は
ポストフィルタ、62はプリフィルタ、63はデルタシ
グマ変調回路、64はデジタル信号処理の低域フィルタ
である。モデム装置を構成する際には、設備的な安全の
観点から、ネットワーク:電話回線と端末との分界点に
高耐圧の絶縁を要求しており、この機能をアイソレータ
によってになう。アイソレータを除いた回路はアナログ
フロントエンド回路としてよく知られた構成であり、変
調信号を送信するパスのデジタル信号をアナログ信号に
変換して出力するデジタル信号処理の低域フィルタ5
9,デルタシグマ復調回路60,ポストフィルタ61で
外部の信号処理回路でデジタル変調されたデジタルをア
ナログ信号に変換するDAC(Digital to Analog Conv
ersion)機能、受信するパスの62,63,64からな
るADC(Analogto Digital Conversion)機能、及びこ
れらのタイミング及び機能動作を制御する制御回路57
及び58からなっている。この実施例ではデジタル信号
の部分にアイソレータをおいて絶縁分離している。な
お、モデム全体の回路構成は後述する。
FIG. 10 is a circuit block diagram of a line interface IC of an embodiment for a modulation / demodulation device (hereinafter referred to as a modem) using an analog telephone line. In FIG.
51 is a terminal on the telephone line side, 52 is a terminal on the signal processing side, 5
3 to 56 are isolators, 57 is a control circuit on the signal processing side, 58 is a control circuit on the line side, 59 is a low-pass filter for digital signal processing, 60 is a delta sigma demodulation circuit, 61 is a post filter, and 62 is a pre-filter. Reference numeral 63 is a delta-sigma modulation circuit, and 64 is a low-pass filter for digital signal processing. When configuring a modem device, from the viewpoint of facility safety, a high breakdown voltage insulation is required at the demarcation point between the network: telephone line and terminal, and this function is achieved by an isolator. The circuit excluding the isolator has a well-known configuration as an analog front-end circuit, and a low-pass filter 5 for digital signal processing for converting a digital signal of a path for transmitting a modulation signal into an analog signal and outputting the analog signal.
9. DAC (Digital to Analog Conv) that converts the digital signal digitally modulated by the external signal processing circuit by the delta sigma demodulation circuit 60 and the post filter 61 into an analog signal.
ersion) function, an ADC (Analog to Digital Conversion) function consisting of receiving paths 62, 63 and 64, and a control circuit 57 for controlling the timing and functional operation thereof.
And 58. In this embodiment, an isolator is placed in the digital signal portion for isolation. The circuit configuration of the entire modem will be described later.

【0045】次に、図11により、このチップの概略構
造を説明する。図11において上側がこのチップの平面
図,下側が断面図である。図11において、50はチッ
プであり、2は基板、3は埋め込み絶縁層、4は活性
層、5は配線層、6は保護層であり、活性層4ないし活
性層4上に形成したトランジスタ,抵抗,容量,配線等
によってアイソレータに必要な容量ドライバ回路及びレ
シーバ回路を形成する。7−1〜7−5は既に説明した
絶縁帯である。絶縁帯の形成も図1と同様である。領域
8は内部に含む機能要素によって入力回路領域8−1,
電極領域8−2,8−3,出力回路領域8−4,チップ
の終端領域8−5と称す。この実施例の場合には応用回
路領域8−6,8−7を付加して、チップサイズは図1
の場合の10倍以上になっている。9は配線を模式的に
示したもの、10は入力側のパッドの穴、11は出力側
のパッドの穴、12はトランジスタを模式的に示したも
のである。配線9−2〜9−4は図1と同一名称,同一
機能であり、9−6は回線側入出力パッドと応用回路領
域8−6の間を結ぶ配線、9−7は応用回路内を結ぶ配
線、9−8は信号処理側の応用回路内を結ぶ配線、9−
9は応用回路と信号処理側の入出力パッド10とを結ぶ
配線である。高耐圧結合容量の形成は図1と同様である
が、この実施例の場合には、浮遊容量が大きいために、
アイソレータ当たりの高耐圧結合容量はひとつである。
さらに、活性層の上面には該回路領域と該高耐圧結合容
量とこれらを接続する配線との間を絶縁する層間絶縁膜
を形成して、さらに、絶縁を兼ねた保護層を形成して半
導体チップとすることも同様である。
Next, the schematic structure of this chip will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the upper side is a plan view of this chip and the lower side is a sectional view. In FIG. 11, 50 is a chip, 2 is a substrate, 3 is a buried insulating layer, 4 is an active layer, 5 is a wiring layer, 6 is a protective layer, and the active layer 4 or a transistor formed on the active layer 4, A capacitor driver circuit and a receiver circuit required for the isolator are formed by resistors, capacitors, wirings, and the like. 7-1 to 7-5 are the insulating bands already described. The formation of the insulating band is the same as in FIG. The area 8 is an input circuit area 8-1, depending on the functional elements contained therein.
The electrode regions 8-2 and 8-3, the output circuit region 8-4, and the termination region 8-5 of the chip are referred to. In the case of this embodiment, the application circuit areas 8-6 and 8-7 are added, and the chip size is as shown in FIG.
It is 10 times more than in the case of. Reference numeral 9 is a wiring diagram schematically, 10 is a pad hole on the input side, 11 is a pad hole on the output side, and 12 is a transistor. Wirings 9-2 to 9-4 have the same names and functions as those in FIG. 1, 9-6 is a wiring connecting between the line side input / output pad and the application circuit area 8-6, and 9-7 is inside the application circuit. Wiring to connect, 9-8 is wiring to connect the application circuit on the signal processing side, 9-
Reference numeral 9 is a wiring connecting the application circuit and the input / output pad 10 on the signal processing side. The formation of the high withstand voltage coupling capacitance is similar to that of FIG. 1, but in this embodiment, since the stray capacitance is large,
There is only one high withstand voltage coupling capacitor per isolator.
Further, an interlayer insulating film is formed on the upper surface of the active layer to insulate the circuit region from the high withstand voltage coupling capacitance and the wiring connecting them, and a protective layer also serving as insulation is formed to form a semiconductor. The same can be said for a chip.

【0046】アイソレータの信号伝送経路として、従来
は一対の高耐圧結合容量を用いていたのに対して、本実
施例では、基板と該回路領域のあいだに浮遊容量を形成
せしめ、この浮遊容量と上記した高耐圧結合容量とを併
用するために、回路領域相互間の信号リターンパスを、
上記した浮遊容量としたために、高耐圧結合容量を単一
としても高インピーダンスである高耐圧結合容量の部分
で伝送信号を検出できる。このために、従来方法に比べ
て高耐圧の結合容量が半減し、半導体装置として同一の
ウェハ上に形成するためにきわめて小型にできる特徴が
ある。この実施例では、応用回路はアイソレータの入出
力回路領域内に、あるいはアイソレータとは別にさらに
絶縁帯で囲んだ領域内に配置することで実現する。複数
のアイソレータは、高耐圧結合容量の境界となる多重絶
縁帯にそって1列に配列してもよい。複数のアイソレー
タを動作させる場合には、搬送クロックは必要に応じて
同期させる。また、回路領域にCMOS回路を含む場合
には、CMOS回路領域をさらに電源線に接続するPM
OSグループ及び接地線に接続するNMOSグループに
分けて、絶縁帯によって分離してもよい。電源配線は複
数のアイソレータ間にレイアウトする。各アイソレータ
の周囲を電源線及び接地線で囲んでもよい。例えば、C
MOS回路にすると、制御電流が不要な電圧制御、およ
び、高オフ抵抗が得られる利点がある一方で寄生トラン
ジスタを含めたPMOSとNMOSの貫通現象つまりラ
ッチアップが生じがちであるがこのように領域を分離す
ることで生じにくくできる利点がある。
Conventionally, a pair of high withstand voltage coupling capacitors were used as the signal transmission path of the isolator, but in the present embodiment, a stray capacitance is formed between the substrate and the circuit region, and this stray capacitance is used. In order to use together with the above-mentioned high withstand voltage coupling capacitance, the signal return path between the circuit areas,
Since the floating capacitance is used as described above, the transmission signal can be detected at the high withstand voltage coupling capacitance having a high impedance even if the single high withstand voltage coupling capacitance is used. For this reason, the high withstand voltage coupling capacitance is halved as compared with the conventional method, and the semiconductor device can be extremely miniaturized because it is formed on the same wafer. In this embodiment, the application circuit is realized by arranging the application circuit in the input / output circuit area of the isolator or in the area surrounded by the insulating band separately from the isolator. The plurality of isolators may be arranged in a line along the multiple insulating bands that are the boundaries of the high breakdown voltage coupling capacitance. When operating a plurality of isolators, the carrier clocks are synchronized as necessary. Further, when the circuit area includes a CMOS circuit, the PM for further connecting the CMOS circuit area to the power supply line
The OS group and the NMOS group connected to the ground line may be divided and separated by an insulating band. The power wiring is laid out between multiple isolators. A power supply line and a ground line may surround each isolator. For example, C
The MOS circuit has an advantage that voltage control that does not require a control current and high off-resistance can be obtained, but a penetration phenomenon between PMOS and NMOS including a parasitic transistor, that is, latch-up tends to occur. There is an advantage that it can be made difficult to occur by separating.

【0047】なお、各領域にそれぞれ活性層と層間膜を
介した上層の配線層の間で容量を形成し、これらを直列
に接続することでより高耐圧の結合容量を実現すること
で、プロセスの制約から、1つの絶縁帯幅を広げたり多
重度をあげられない場合でもさらなる高耐圧を実現でき
る。さらに、直列容量の配置に際して中間電極をフロー
ティングとすることで強電界部分の跨ぎ配線の耐圧を軽
減することができる。複数のアイソレータを用いる応用
の場合には、電極及び絶縁帯など高耐圧結合容量の配置
を揃えることで、絶縁性能を均質にすることができる。
By forming a capacitance between the active layer and the upper wiring layer via the interlayer film in each region, and connecting them in series, a higher withstand voltage coupling capacitance can be realized, and Due to the above restriction, even when one insulation band cannot be widened or the multiplicity cannot be increased, a higher withstand voltage can be realized. Further, the floating voltage of the intermediate electrode at the time of arranging the series capacitance can reduce the withstand voltage of the straddling wiring in the strong electric field portion. In the case of application using a plurality of isolators, the insulation performance can be made uniform by arranging the arrangement of the high withstand voltage coupling capacitors such as electrodes and insulating bands.

【0048】なお、高耐圧結合容量の各端子には外部接
続端子と同様に保護回路を設けることで、サージ雑音に
よるデバイス破壊を防止することができる。
By providing a protection circuit at each terminal of the high withstand voltage coupling capacitor similarly to the external connection terminal, device breakdown due to surge noise can be prevented.

【0049】近年、インターネットが普及し、パーソナ
ルコンピュータを回線に接続すれば簡単にインターネッ
トが行えるようになっている。また、パーソナルコンピ
ュータの機能を簡略化した情報処理端末も普及してい
る。
In recent years, the Internet has become widespread, and the Internet can be easily performed by connecting a personal computer to a line. In addition, information processing terminals in which the functions of personal computers are simplified have also become widespread.

【0050】図12は図10に示した回線インターフェ
イスICを用いたモデム装置をパーソナルコンピュータ
などの情報処理装置に適用した場合の構成を示したもの
である。図12において、100はパーソナルコンピュ
ータ等の情報処理装置、50は図10に記載した回線イ
ンターフェイスIC、71は電話回線と接続するモジュ
ラーコネクタ、72はノーマルモードサージ保護素子、
73はコモンモードサージ保護素子、74は回線側回路
への電源供給をオンオフするパワーオンスイッチ、75
はモジュラーコネクタ71の点での給電極性によらず回
線側回路に正しい極性の直流電圧を供給するためのダイ
オードブリッジ、76は直流遮断容量、77はIC50
の入出力アンプと共に2線−4線変換を行う抵抗ネット
ワーク、78は受電及び直流閉結回路、79はRISC
(Reduced Instruction Set CPU)あるいはDSP(Digit
al Signal Processor)などによるプロセッサとメモリ
とその他の回路からなる信号処理回路、80はフレーム
グランドである。71ないし78のディスクリート回路
素子によって構成した部分は、DAA(Digital Access
Arrangement)と呼ばれる部分で、その機能は、プロセ
ッサからの指示による送信に当たっては電話回線を通じ
て交換機にモデムの論理的な接続,通信相手の電話番
号,接続の継続,終了を通知し、また、受信にあたって
は局からの呼び出しを検出して回線接続,接続の継続,
終了を通知する機能のほかに、ネットワーク:電話回線
と端末:モデム装置との間の分界点として相互間を絶縁
する機能を持っている。この実施例では、この相互絶縁
はAFE50に内蔵したアイソレータがになう。AFE
50によって、従来はDAA内にあった高価で形状が大
きい絶縁トランスを削除し、ホトカプラ数を低減して、
装置の小型化,経済化に貢献している。なお、アイソレ
ータはAFE内に内蔵したが、必要に応じて他の部分例
えば信号処理回路と組み合わせて一体化する集積化をし
ても良い。
FIG. 12 shows the configuration when the modem device using the line interface IC shown in FIG. 10 is applied to an information processing device such as a personal computer. In FIG. 12, 100 is an information processing device such as a personal computer, 50 is the line interface IC shown in FIG. 10, 71 is a modular connector for connection with a telephone line, 72 is a normal mode surge protection element,
73 is a common mode surge protection element, 74 is a power-on switch for turning on / off the power supply to the line side circuit, and 75
Is a diode bridge for supplying a DC voltage of the correct polarity to the line side circuit regardless of the power supply polarity at the modular connector 71, 76 is a DC blocking capacity, and 77 is an IC50.
Resistor network for 2-wire to 4-wire conversion together with the input / output amplifier of the device, 78 is a power receiving and DC closed circuit, and 79 is RISC.
(Reduced Instruction Set CPU) or DSP (Digit
A signal processing circuit including a processor such as an al signal processor), a memory, and other circuits, and 80 is a frame ground. The portion formed by the discrete circuit elements 71 to 78 is a DAA (Digital Access).
In the part called "Arrangement", the function notifies the exchange of the logical connection of the modem, the telephone number of the other party of the communication, the continuation and termination of the connection through the telephone line when transmitting by the instruction from the processor, and when receiving it. Detects the call from the station, connects the line, maintains the connection,
In addition to the function of notifying the end, it has the function of isolating each other as a demarcation point between the network: telephone line and the terminal: modem device. In this embodiment, this mutual insulation is achieved by the isolator built into the AFE 50. AFE
By 50, the expensive and large-sized insulating transformer that was in the DAA in the past was deleted, and the number of photocouplers was reduced.
Contributes to downsizing of equipment and economic efficiency. Although the isolator is built in the AFE, it may be integrated by being combined with other parts, for example, a signal processing circuit, if necessary.

【0051】以上、アイソレータのモデム装置への応
用、及び情報処理装置への適用例を示したが、本実施例
によれば、上記したようにアイソレータはICあたり4
個使用するにもかかわらず、DAAを含めたモデム回路
の実装面積を小さくできる効果がある。もちろんアイソ
レータを並列数の倍数の高速度で動作させたり、送受時
分割動作させたりして使用することで、アイソレータの
使用数を減らすような構成をとってもかまわない。いず
れにしても、絶縁トランスや、外付けの高耐圧キャパシ
タを用いるアイソレータを用いる場合に比較して、著し
く小型化できる効果は変わらない。従って、ノート型の
パーソナルコンピュータや、より簡易なインターネット
端末などの情報処理装置へ適用することが可能となる。
なお、この集積回路は大量生産に適しているために、経
済化がはかれることも特徴である。特に、最近の高速モ
デムはトランスに高性能を要求し、このためにコア材に
パーマロイなどの高価な材料を用いているために、安価
な、珪素鋼板を用いる場合に比べて2ないし3倍も部品
費用がかかっている。この意味で、本実施例を適用すれ
ば、高速モデム分野では、小型化による経済化だけでは
なく、直接的に経済化にも大きく寄与する効果がある。
なお、以上説明したように、本実施例によれば、極めて
小型のオンチップ高耐圧結合容量、また、極めて小型の
モノリシックアイソレータを実現でき、これを用いるこ
とで小型なAFEを実現でき、このAFEを用いること
で小型,経済的なモデム装置を実現できる効果がある。
The application of the isolator to the modem device and the application to the information processing device have been described above. According to the present embodiment, as described above, the isolator has four ICs.
Despite the individual use, there is an effect that the mounting area of the modem circuit including DAA can be reduced. Of course, the number of isolators to be used may be reduced by operating the isolators at a high speed that is a multiple of the parallel number, or by performing transmission / reception time division operations. In any case, the effect of significantly reducing the size is the same as in the case of using an insulating transformer or an isolator using an external high breakdown voltage capacitor. Therefore, it can be applied to a notebook type personal computer and a simpler information processing apparatus such as an Internet terminal.
Since this integrated circuit is suitable for mass production, it is also characterized by economic efficiency. In particular, recent high-speed modems require high performance for transformers, and therefore expensive materials such as permalloy are used for the core material. Parts costs. In this sense, the application of the present embodiment has an effect of directly contributing to not only the economicalization due to the miniaturization but also the economicization directly in the high-speed modem field.
As described above, according to this embodiment, an extremely small on-chip high withstand voltage coupling capacitor and an extremely small monolithic isolator can be realized, and by using this, a small AFE can be realized. The use of is effective in realizing a compact and economical modem device.

【0052】なお、モデム部とPC部の境界は標準化と
いう点では、PCI規格のような並列バス,IEEE1394,
USBのようなシリアルバスがあり、これらに適合する
構成をとるのが本発明の適用を広げるに有効であり、小
型化,経済化の効果がある。以上説明したように、埋め
込み絶縁層をもつウェハを用いることで厚さ方向の高耐
圧を実現し、多重の絶縁帯によって同一ウェハ上に複数
の電極領域を形成することで極めて小型の高耐圧結合容
量を実現し、また、同一ウェハ上に該高耐圧結合容量と
ドライバを含む入力回路及びレシーバを含む出力回路の
複数の回路領域を形成することで極めて小型のアイソレ
ータを実現できる。さらに、アイソレータの信号伝送経
路として、従来は対の高耐圧結合容量を用いていたのに
対して、本発明では、基板と該回路領域のあいだに大き
な値の浮遊容量を形成せしめ、この浮遊容量と上記した
高耐圧結合容量とを併用するために、回路領域相互間の
信号リターンパスのインピーダンスが小さくなり、信号
伝送の安定化に寄与する効果がある。また、応用回路の
規模がアイソレータ回路に比べて大きい場合には、従来
方法に比べて高耐圧の結合容量が半減し、半導体装置と
して同一のウェハ上に形成するためにきわめて小型にで
きる特徴がある。
In terms of standardizing the boundary between the modem section and the PC section, a parallel bus such as PCI standard, IEEE1394,
There is a serial bus such as USB, and it is effective to expand the application of the present invention to adopt a configuration compatible with these, and it is effective in miniaturization and economy. As described above, by using a wafer having a buried insulating layer, a high withstand voltage in the thickness direction is realized, and by forming multiple electrode regions on the same wafer by multiple insulating bands, extremely small high withstand voltage coupling is achieved. It is possible to realize an extremely small isolator by realizing a capacitance and forming a plurality of circuit regions of an input circuit including the high withstand voltage coupling capacitance and the driver and an output circuit including a receiver on the same wafer. Further, as a signal transmission path of the isolator, a pair of high withstand voltage coupling capacitors have conventionally been used, but in the present invention, a large value of stray capacitance is formed between the substrate and the circuit region, and this stray capacitance is formed. Since the above-mentioned high withstand voltage coupling capacitance is used in combination, the impedance of the signal return path between the circuit regions becomes small, which has the effect of contributing to the stabilization of signal transmission. Further, when the scale of the application circuit is larger than that of the isolator circuit, the high withstand voltage coupling capacitance is halved as compared with the conventional method, and there is a feature that the semiconductor device can be made extremely small because it is formed on the same wafer. .

【0053】また、本発明によれば、小型で高性能なア
イソレータ及び回線インターフェイス手段、及び小型で
経済的なモデム装置を実現できる効果がある。
Further, according to the present invention, there is an effect that a compact and high performance isolator and line interface means and a compact and economical modem device can be realized.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、小型で信号伝送の安定
したアイソレータを実現することができる。また、信号
伝送の安定した小型で経済的なモデム装置を実現でき
る。
According to the present invention , the signal transmission is small and the signal transmission is stable.
It is possible to realize an isolated isolator. Also the signal
A compact and economical modem device with stable transmission can be realized.

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

【図1】実施例1の半導体チップの構造を示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a semiconductor chip according to a first embodiment.

【図2】実施例1の回路構成を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the first embodiment.

【図3】実施例1の回路の動作波形を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing operating waveforms of the circuit of the first embodiment.

【図4】実施例1の実装構造を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a mounting structure of the first embodiment.

【図5】実施例1の半導体装置の外観を示した図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the external appearance of the semiconductor device of Example 1;

【図6】他の実施例の回路構成を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of another embodiment.

【図7】他の実施例の回路の動作波形を示した図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing operation waveforms of a circuit of another embodiment.

【図8】更に他の実施例の回路構成を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of still another embodiment.

【図9】更に他の実施例の回路の動作波形を示した図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing operation waveforms of a circuit of still another embodiment.

【図10】インターフェイス回路の機能ブロックを示し
た図である。
FIG. 10 is a diagram showing functional blocks of an interface circuit.

【図11】インターフェイス回路の構造を示した図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a structure of an interface circuit.

【図12】情報処理装置への応用を示した図である。FIG. 12 is a diagram showing application to an information processing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アイソレータチップ、2…基板、3…埋め込み絶縁
層、4…活性層、5…配線層、6…保護層、7…絶縁
帯、8…回路領域、8−1…一方の回路領域、8−2…
一方の電極領域、8−3…他方の電極領域、8−4…他
方の回路領域、8−5…終端領域、9…配線、10…入
力側のパッドの穴、11…出力側のパッドの穴、12…
トランジスタ、50…回線インターフェイス回路、53
〜56…アイソレータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Isolator chip, 2 ... Substrate, 3 ... Embedded insulating layer, 4 ... Active layer, 5 ... Wiring layer, 6 ... Protective layer, 7 ... Insulating band, 8 ... Circuit area, 8-1 ... One circuit area, 8 -2 ...
One electrode region, 8-3 ... The other electrode region, 8-4 ... The other circuit region, 8-5 ... Termination region, 9 ... Wiring, 10 ... Input side pad hole, 11 ... Output side pad Hole, 12 ...
Transistor, 50 ... Line interface circuit, 53
~ 56 ... Isolator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H03K 19/003 H01L 27/04 U // H04L 25/02 (72)発明者 岩崎 貴之 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 金川 信康 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 武内 勇介 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株 式会社 日立製作所 デバイス開発セン タ内 (56)参考文献 特開 平11−136293(JP,A) 特開 平4−283958(JP,A) 特開 平7−235638(JP,A) 国際公開98/44687(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 H01L 27/04 H01L 27/12 H03K 5/08 H04L 25/02 H01L 21/76 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H03K 19/003 H01L 27/04 U // H04L 25/02 (72) Inventor Takayuki Iwasaki 7-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 Hitachi Ltd. in Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Nobuyasu Kanagawa 7-1 1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. In Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yusuke Takeuchi 6-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 share companies in the address Hitachi Device Development Center (56) Reference JP-A-11-136293 (JP, A) JP-A-4-283958 (JP, A) JP-A-7-235638 (JP, A ) International publication 98/44687 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/822 H01L 27/04 H01L 27/12 H03K 5/08 H04L 25/02 H01L 21 / 76

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板と、 前記基板の上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に絶縁物によって複数の領域が形成され、
該領域ごとに受動素子または能動素子が形成された活性
層と、 前記活性層に形成された複数の前記領域をまたがるよう
に絶縁物を介して形成された配線とを有し、 前記配線と前記活性層との間に形成される第1の容量
と、前記基板と前記受動素子または能動素子が形成され
た各領域との間に形成される第2の容量とを用いて、前
記領域相互間で複数の絶縁層を介して信号を伝送する半
導体装置。
1. A substrate, an insulating layer formed on the substrate, and a plurality of regions made of an insulating material on the insulating layer,
An active layer in which a passive element or an active element is formed for each region, and a wiring formed via an insulator so as to extend over the plurality of regions formed in the active layer, the wiring and the A first capacitor formed between the active layer and the substrate, and the substrate and the passive element or the active element are formed.
A semiconductor device that transmits a signal between the regions via a plurality of insulating layers by using a second capacitor formed between the regions.
【請求項2】請求項1において、 前記領域と該領域の上に絶縁物を介して形成された配線
との間に形成される前記第1の容量に対して前記基板と
前記領域によって形成される前記第2の容量の値を大き
くし、1つの信号伝送パス当たりの前記第1の容量の数
が1つである半導体装置。
2. The substrate according to claim 1, wherein the substrate and the region are formed with respect to the first capacitor formed between the region and a wiring formed on the region via an insulator. A semiconductor device in which the value of the second capacitance is increased and the number of the first capacitance per signal transmission path is one.
【請求項3】 請求項1において、 前記領域と該領域の上に絶縁物を介して形成された配線
との間に形成される容量が複数形成されている半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of capacitors are formed between the region and a wiring formed on the region via an insulator.
【請求項4】 請求項1において、 前記活性層に形成された少なくとも1つの領域は、前記
絶縁物を介して前記配線から送られてくる信号を増幅す
る増幅器と、前記増幅器によって増幅された信号を検出
する検出回路とを有する半導体装置。
4. The amplifier according to claim 1, wherein the at least one region formed in the active layer is an amplifier that amplifies a signal sent from the wiring through the insulator, and a signal amplified by the amplifier. A semiconductor device having a detection circuit for detecting the.
【請求項5】請求項1において、 前記活性層は、ドライバを含む入力回路の領域と、レシ
ーバを含む出力回路の領域とを有し、前記入力回路の領
域と前記出力回路の領域とは前記配線を介して信号が伝
搬され、かつ前記ドライバから前記レシーバまでの信号
伝送路上に非線型素子で構成した保護回路とを有する半
導体装置。
5. The active layer according to claim 1, wherein the active layer has an area of an input circuit including a driver and an area of an output circuit including a receiver, and the area of the input circuit and the area of the output circuit are the same. A semiconductor device having a protection circuit formed of a non-linear element on a signal transmission path from a driver to a receiver, in which a signal is propagated through a wiring.
【請求項6】請求項1において、 入力した信号に対応した第1のパルス信号を出力する駆
動回路が形成された第1の回路領域と、 前記第1のパルス信号の遷移タイミングに対応した微分
波形信号を発生する微分回路と、前記微分波形信号のエ
ッジのタイミングから前記第1のパルス信号に対応した
パルス信号を再生して出力するパルス再生回路とが形成
された第2の回路領域とを有し、 前記第1の回路領域と前記第2の回路領域とが高耐圧容
量によって結合され、前記第1,第2の回路領域と基板
とが基板上に形成した容量によって結合されるよう同一
の半導体基板上に形成された半導体装置。
6. The method of claim 1, a first circuit region driving circuit for outputting a first pulse signal corresponding to the input signal is formed, corresponding to the transition timing of the first pulse signal differential A second circuit area formed with a differentiating circuit for generating a waveform signal and a pulse reproducing circuit for reproducing and outputting a pulse signal corresponding to the first pulse signal from the timing of the edge of the differentiated waveform signal. The first circuit region and the second circuit region are coupled by a high withstand voltage capacitance, and the first and second circuit regions and the substrate are coupled by a capacitance formed on the substrate. Device formed on the semiconductor substrate of.
【請求項7】請求項6において、 前記微分回路は、前記高耐圧結合容量と前記第2の回路
領域に配置した電源および接地との間に接続した抵抗素
子で構成した半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the differentiating circuit is composed of a resistance element connected between the high withstand voltage coupling capacitor and a power source and a ground arranged in the second circuit region.
【請求項8】請求項6において、前記駆動回路及び前記
パルス再生回路がCMOSで構成されている半導体装
置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein the drive circuit and the pulse reproduction circuit are composed of CMOS.
【請求項9】請求項6において、 前記基板を高耐圧抵抗或いは高耐圧結合容量を介して電
源又は接地と接続された半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 6, wherein the substrate is connected to a power supply or a ground via a high breakdown voltage resistor or a high breakdown voltage coupling capacitor.
【請求項10】アナログ入出力回路から入力された信号
に対応した第1のパルス信号を出力する駆動回路が形成
された第1の回路領域と、 前記第1のパルス信号の遷移タイミングに対応した微分
波形信号を発生する微分回路と、 前記微分波形信号のエッジのタイミングから前記第1の
パルス信号に対応したパルス信号を再生して出力するパ
ルス再生回路とが形成され、デジタル入出力回路へ信号
を出力する第2の回路領域とを有し、 前記第1の回路領域と前記第2の回路領域とが高耐圧容
量によって結合され、前記第1,第2の回路領域と基板
とが基板上に形成した容量によって結合されるよう同一
の半導体基板上に形成された請求項1の半導体装置を用
いた回線インターフェイス装置。
10. A first circuit area in which a drive circuit that outputs a first pulse signal corresponding to a signal input from an analog input / output circuit is formed, and a transition timing of the first pulse signal is provided. A differential circuit that generates a differential waveform signal and a pulse reproduction circuit that reproduces and outputs a pulse signal corresponding to the first pulse signal from the timing of the edge of the differential waveform signal are formed. And a second circuit region for outputting the first circuit region, the first circuit region and the second circuit region are coupled by a high breakdown voltage capacitance, and the first and second circuit regions and the substrate are on the substrate. 2. The semiconductor device according to claim 1, which is formed on the same semiconductor substrate so as to be coupled by the capacitance formed in
The line interface device that was on .
【請求項11】回線接続部と、 前記回線接続部からの信号を処理する信号処理部と、 前記回線接続部と前記信号処理部とを接続し、請求項1
の半導体装置を用いたインターフェイス部とを有する情
報処理装置であって、 前記インターフェイス部は、 前記回線接続部から入力された信号に対応した第1のパ
ルス信号を出力する駆動回路が形成された第1の回路領
域と、前記第1のパルス信号の遷移タイミングに対応し
た微分波形信号を発生する微分回路と、前記微分波形信
号のエッジのタイミングから前記第1のパルス信号に対
応したパルス信号を再生して出力するパルス再生回路と
が形成され、前記信号処理部へ信号を出力する第2の回
路領域とを有し、前記第1の回路領域と前記第2の回路
領域とが高耐圧容量によって結合され、前記第1,第2
の回路領域と基板とが基板上に形成した容量によって結
合されるよう同一の半導体基板上に形成された情報処理
装置。
11. A line connection unit, a signal processing unit that processes a signal from the line connection unit, and the line connection unit and the signal processing unit are connected to each other,
An information processing apparatus having an interface section using the semiconductor device according to claim 1, wherein the interface section is provided with a drive circuit that outputs a first pulse signal corresponding to a signal input from the line connection section. No. 1 circuit area, a differentiating circuit for generating a differential waveform signal corresponding to the transition timing of the first pulse signal, and a pulse signal corresponding to the first pulse signal from the edge timing of the differential waveform signal. And a second circuit region for outputting a signal to the signal processing unit, wherein the first circuit region and the second circuit region are formed by a high withstand voltage capacity. Combined, said first and second
An information processing device formed on the same semiconductor substrate so that the circuit region and the substrate are coupled by a capacitance formed on the substrate.
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