JP4439867B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばデジタル回路とスイッチドキャパシタフィルタとを各々有するアナログ−デジタル変換回路および/またはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置に関するものである。特に、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置の高性能化に関する技術に係る。 The present invention relates to an analog-digital conversion circuit and / or a semiconductor device incorporating a digital-analog conversion circuit each having, for example, a digital circuit and a switched capacitor filter. In particular, the present invention relates to a technique related to high performance of a semiconductor device incorporating a delta-sigma type analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit.
従来、デジタルフィルタ回路、ノイズシェーピング回路、PWM変調回路等のデジタル回路とスイッチドキャパシタフィルタとを有するデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路は、半導体装置で構成される。この半導体装置は、P型もしくはN型の半導体基板上に形成されたP型拡散層領域とN型拡散層領域に形成された素子により、デジタル回路とスイッチドキャパシタフィルタが構成されていた。 Conventionally, a delta-sigma type analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit having a digital circuit such as a digital filter circuit, a noise shaping circuit, a PWM modulation circuit, and a switched capacitor filter is constituted by a semiconductor device. In this semiconductor device, a digital circuit and a switched capacitor filter are constituted by a P-type diffusion layer region formed on a P-type or N-type semiconductor substrate and elements formed in the N-type diffusion layer region.
この場合、半導体基板と逆の導電型のどちらか一方の拡散層領域はPN接合分離で、電気的に分離されているが、半導体基板と同じ導電型の拡散層領域は半導体基板と電気的に導通している。そのため、デジタル回路のデジタルノイズが半導体基板から回り込み、スイッチドキャパシタフィルタ等のアナログ回路のSN性能を悪化させることがたびたび発生した。同様の現象は、複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいは複数個のデジタル−アナログ変換回路の間でも発生し、さらにスイッチドキャパシタフィルタ内においても、スイッチングノイズを発生するスイッチと、スイッチドキャパシタフィルタの構成要素であるコンデンサやオペアンプとの間でも発生する。その結果、半導体装置上に構成されたデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路のSN性能を悪化させる。 In this case, either diffusion layer region of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate is electrically isolated by PN junction isolation, but the diffusion layer region of the same conductivity type as the semiconductor substrate is electrically isolated from the semiconductor substrate. Conducted. For this reason, the digital noise of the digital circuit often circulates from the semiconductor substrate and often deteriorates the SN performance of analog circuits such as switched capacitor filters. The same phenomenon also occurs between a plurality of analog-digital conversion circuits or a plurality of digital-analog conversion circuits. Further, in a switched capacitor filter, a switch that generates switching noise, and a switched capacitor filter It also occurs between capacitors and operational amplifiers that are constituent elements. As a result, the SN performance of the delta sigma type analog-digital conversion circuit or digital-analog conversion circuit configured on the semiconductor device is deteriorated.
この問題、つまりクロストークが基板を通してデジタル回路からアナログ回路へ回り込む経路について、図7および図8を参照しながら説明する。 This problem, that is, the path through which crosstalk goes from the digital circuit to the analog circuit through the substrate will be described with reference to FIGS.
従来の半導体装置に内蔵されるデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路は、例えば図7(a),(b)に示すように、半導体基板、例えばP型基板5におけるスイッチドキャパシタ形成領域AにNウエル4AとPウエル3Aとを形成し、デジタルフィルタ形成領域BにNウエル4BとPウエル3Bとを形成している。そして、図8に示すように、Nウエル4AとPウエル3Aの上にPチャネルMOSトランジスタ8AとNチャネルMOSトランジスタ9Aと他の素子をそれぞれ形成し、Nウエル4BとPウエル3Bの上にPチャネルMOSトランジスタ8BとNチャネルMOSトランジスタ9Bと他の素子をそれぞれ形成している。そして、PチャネルMOSトランジスタ8AとNチャネルMOSトランジスタ9Aと他の素子を用いてスイッチドキャパシタを構成し、PチャネルMOSトランジスタ8BとNチャネルMOSトランジスタ9Bと他の素子を用いてデジタルフィルタを構成している。
A conventional delta sigma type analog-to-digital conversion circuit or digital-to-analog conversion circuit incorporated in a semiconductor device is a switched circuit in a semiconductor substrate, for example, a P-
この場合、Pウエル3A,3BとP型基板5とは電気的に導通しており、全てのNチャネルMOSトランジスタ9A,9BのバックゲートであるPウエル3A,3Bは電気的に接続されている。この状態でデジタル回路、例えばデジタルフィルタが動作すると、NチャネルMOSトランジスタ9BのゲートとバックゲートのPウエル3B間に存在する図8のゲート酸化膜容量10に流れる過渡電流が、デジタルノイズとなってP型基板5を介してスイッチドキャパシタ回路に回りこんでくる。
In this case, the
以上の理由で、半導体装置上にデジタル回路とスイッチドキャパシタフィルタを持つデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を半導体装置上に構成する場合、デジタルノイズやスイッチングノイズが半導体基板を伝わって回り込むクロストークノイズが生じ、このクロストークノイズによりSN性能が悪化することが広く知られている。 For the above reasons, when a delta-sigma type analog-to-digital conversion circuit or digital-to-analog conversion circuit having a digital circuit and a switched capacitor filter on a semiconductor device is configured on the semiconductor device, digital noise or switching noise is generated on the semiconductor substrate. It is widely known that crosstalk noise that is transmitted and circulates occurs, and the SN performance deteriorates due to the crosstalk noise.
このような問題を避けるために、例えば特許文献1,2に開示があるように、スイッチドキャパシタフィルタのサンプリングタイミングとデジタル回路の動作タイミングとをずらすことで、SNの悪化を防止する方法が報告されている。
In order to avoid such a problem, for example, as disclosed in
例えば特許文献1で報告されているように、デルタシグマ変調器はスイッチドキャパシタフィルタで構成される場合が多い。該当特許は、図9および図10に示すように、アナログ入力をデルタシグマ変調器13によりデルタシグマ変調した後、デジタルデシメーションフィルタ14で間引きを行うことによりデジタル出力が取り出される。また、クロックジェネレータ15からデルタシグマ変調器13へはサンプリングのためのクロックACLKが供給され、クロックジェネレータ15からデジタルデシメーションフィルタ14へはクロックACLKに対して位相のずれたクロックDCLKが供給される。図10には、両クロックACLK,DCLKの立ち上がりおよび立ち下がりに同期して発生するノイズの波形も合わせて示されている。
For example, as reported in Patent Document 1, a delta-sigma modulator is often composed of a switched capacitor filter. As shown in FIGS. 9 and 10, after the analog input is subjected to delta sigma modulation by a
図9および図10に示したように、デルタシグマ変調器13のスイッチドキャパシタフィルタのサンプリングタイミングとデジタルデシメーションフィルタ14のロジック回路の動作タイミングとを、クロックジェネレータ15でクロックACLKとクロックDCLKとのタイミングをずらすことにより、ずらせている。これによって、デジタルノイズの発生タイミングをスイッチドキャパシタフィルタのサンプリングタイミングからずらせることが可能となり、アナログ回路とデジタル回路とを内蔵した半導体装置において、クロストークノイズによるSN性能の悪化を防止することができる。
しかし、この方法では、半導体装置に内蔵するアナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路の数が多くなればなるほど、その動作タイミング制御は複雑になってしまう。 However, in this method, the operation timing control becomes more complicated as the number of analog-digital conversion circuits or digital-analog conversion circuits built in the semiconductor device increases.
また、特許文献1におけるSN比の改善方法も、半導体装置に内蔵する、複数個のデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路と、それ以外のデジタル回路の動作タイミングが、すべて単一クロックに同期している場合のみ有効な対策であり、いずれか一つでも、非同期の動作タイミングが存在する場合、タイミング制御によるクロストークノイズの影響を防止することは不可能である。 In addition, the method for improving the S / N ratio in Patent Document 1 is also such that the operation timings of a plurality of delta-sigma analog-digital conversion circuits or digital-analog conversion circuits and other digital circuits built in the semiconductor device are all simple. This is an effective measure only when it is synchronized with one clock. When any one of them has an asynchronous operation timing, it is impossible to prevent the influence of crosstalk noise due to timing control.
本発明は、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置において発生するさまざまなクロストークによるSN性能の悪化を、複雑な動作タイミング設定を必要とすることなく容易に防止でき、高性能の半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention facilitates deterioration of SN performance due to various crosstalks generated in a semiconductor device incorporating a delta-sigma type analog-to-digital conversion circuit or a digital-to-analog conversion circuit without requiring complicated operation timing setting. An object of the present invention is to provide a high-performance semiconductor device that can be prevented.
また、本発明の他の目的は、非同期の複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路とデジタル回路とをともに内蔵した半導体装置において、クロストークによるSN性能の悪化を防止することができる高性能の半導体装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to prevent deterioration of SN performance due to crosstalk in a semiconductor device incorporating a plurality of asynchronous analog-digital conversion circuits or digital-analog conversion circuits and digital circuits. An object of the present invention is to provide a high-performance semiconductor device.
上記課題を解決するために、第1の発明の半導体装置は、例えばデジタル回路とスイッチドキャパシタフィルタとを各々有する1または複数のアナログ−デジタル変換回路および/または1または複数のデジタル−アナログ変換回路を内蔵したもので、電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、1または複数のアナログ−デジタル変換回路および/または1または複数のデジタル−アナログ変換回路をそれぞれ分割して配置している。 In order to solve the above-described problem, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes, for example, one or more analog-digital conversion circuits and / or one or more digital-analog conversion circuits each having a digital circuit and a switched capacitor filter. And one or more analog-digital conversion circuits and / or one or more digital-analog conversion circuits are divided into a plurality of regions formed on the substrate in an electrically isolated state. It is arranged.
この構成によれば、電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、1または複数のアナログ−デジタル変換回路および/または1または複数のデジタル−アナログ変換回路をそれぞれ分割して配置しているので、アナログ−デジタル変換回路同士、デジタル−アナログ変換回路同士あるいはアナログ−デジタル変換回路とデジタル−アナログ変換回路との間のクロストークを防止することができ、クロストークによるSN性能の悪化を、複雑な動作タイミング設定を必要とすることなく容易に防止でき、アナログ−デジタル変換回路および/またはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した高性能の半導体装置を得ることができる。また、非同期の複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路とデジタル回路とをともに内蔵した半導体装置であっても、上記のようなクロストークを防止することができ、クロストークによるSN性能の悪化を防止することができ、高性能な半導体装置を得ることができる。 According to this configuration, one or more analog-to-digital conversion circuits and / or one or more digital-to-analog conversion circuits are divided into a plurality of regions formed on the substrate in an electrically isolated state. Therefore, crosstalk between analog-digital conversion circuits, between digital-analog conversion circuits, or between analog-digital conversion circuits and digital-analog conversion circuits can be prevented, and SN caused by crosstalk can be prevented. Deterioration of performance can be easily prevented without requiring complicated operation timing setting, and a high-performance semiconductor device incorporating an analog-digital conversion circuit and / or a digital-analog conversion circuit can be obtained. In addition, even a semiconductor device incorporating a plurality of asynchronous analog-digital conversion circuits or a digital-analog conversion circuit and a digital circuit can prevent the above-described crosstalk. Deterioration of performance can be prevented and a high-performance semiconductor device can be obtained.
また、第2の発明の半導体装置は、例えばデジタル回路と、スイッチ、コンデンサおよびオペアンプを構成要素として含むスイッチドキャパシタフィルタとを各々有するアナログ−デジタル変換回路またはデジタル−アナログ変換回路を内蔵したもので、電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、スイッチドキャパシタフィルタの構成要素であるスイッチ、コンデンサおよびオペアンプの何れか一つと残りの一つまたは二つとを分割して配置している。 The semiconductor device according to the second invention includes, for example, an analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit each having a digital circuit and a switched capacitor filter including a switch, a capacitor, and an operational amplifier as components. Divide one or both of the switch, capacitor and operational amplifier, which are components of the switched capacitor filter, and the remaining one or two into a plurality of regions formed on the substrate in an electrically isolated state Arranged.
この構成によれば、電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、スイッチドキャパシタフィルタの構成要素であるスイッチ、コンデンサおよびオペアンプの何れか一つと残りの一つまたは二つとを分割して配置しているので、スイッチドキャパシタフィルタの構成要素であるスイッチ、コンデンサおよびオペアンプの間のクロストークを防止することができ、クロストークによるSN性能の悪化を、複雑な動作タイミング設定を必要とすることなく容易に防止でき、アナログ−デジタル変換回路および/またはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した高性能の半導体装置を得ることができる。また、非同期の複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路とデジタル回路とをともに内蔵した半導体装置であっても、上記のようなクロストークを防止することができ、クロストークによるSN性能の悪化を防止することができ、高性能な半導体装置を得ることができる。 According to this configuration, in the plurality of regions formed on the substrate in a state of being electrically separated, any one of a switch, a capacitor, and an operational amplifier that is a component of the switched capacitor filter and the remaining one or Since the two are divided, the crosstalk between the switch, the capacitor and the operational amplifier, which are the components of the switched capacitor filter, can be prevented, and the deterioration of the SN performance due to the crosstalk can be complicated. A high-performance semiconductor device incorporating an analog-digital conversion circuit and / or a digital-analog conversion circuit can be easily obtained without requiring timing setting. In addition, even a semiconductor device incorporating a plurality of asynchronous analog-digital conversion circuits or a digital-analog conversion circuit and a digital circuit can prevent the above-described crosstalk. Deterioration of performance can be prevented and a high-performance semiconductor device can be obtained.
上記の複数個の領域は、例えば第1導電型半導体基板上に形成された複数の第2導電型拡散層領域からなり、複数の第2導電型拡散層領域はそれぞれ第1導電型半導体基板上に形成された第1導電型拡散層領域で囲まれることによって、PN接合分離されている。 The plurality of regions include, for example, a plurality of second conductivity type diffusion layer regions formed on the first conductivity type semiconductor substrate, and the plurality of second conductivity type diffusion layer regions are respectively formed on the first conductivity type semiconductor substrate. By being surrounded by the first conductivity type diffusion layer region formed in, the PN junction is separated.
また、上記の複数個の領域は、第1導電型半導体基板上に形成された複数の第2導電型拡散層領域からなり、複数の第2導電型拡散層領域はそれぞれ第1導電型半導体基板上に形成された絶縁体領域で囲まれることによって、絶縁分離される構成であってもよい。 The plurality of regions include a plurality of second conductivity type diffusion layer regions formed on the first conductivity type semiconductor substrate, and each of the plurality of second conductivity type diffusion layer regions is a first conductivity type semiconductor substrate. It may be configured to be insulated and separated by being surrounded by the insulator region formed above.
さらに、上記の複数個の領域は、絶縁体基板上に形成された複数の拡散層領域からなり、複数の拡散層領域はそれぞれ絶縁体基板上に形成された絶縁体領域で囲まれることによって、絶縁分離される構成であってもよい。 Further, the plurality of regions include a plurality of diffusion layer regions formed on the insulator substrate, and each of the plurality of diffusion layer regions is surrounded by the insulator region formed on the insulator substrate, It may be configured to be insulated and separated.
上記の第1導電型半導体基板がP型基板である場合には、第2導電型拡散層領域はN型拡散層領域であり、第1導電型拡散層領域はP型拡散層領域である。また、第1導電型半導体基板がN型基板である場合には、第2導電型拡散層領域はP型拡散層領域であり、第1導電型拡散層領域はN型拡散層領域である。 When the first conductivity type semiconductor substrate is a P type substrate, the second conductivity type diffusion layer region is an N type diffusion layer region, and the first conductivity type diffusion layer region is a P type diffusion layer region. When the first conductivity type semiconductor substrate is an N type substrate, the second conductivity type diffusion layer region is a P type diffusion layer region, and the first conductivity type diffusion layer region is an N type diffusion layer region.
以上により、本発明の半導体装置は、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した場合において、電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、1または複数のアナログ−デジタル変換回路および/または1または複数のデジタル−アナログ変換回路をそれぞれ分割して配置するか、もしくはスイッチドキャパシタフィルタの構成要素であるスイッチ、コンデンサおよびオペアンプの何れか一つと残りの一つまたは二つとを分割して配置することにより、分割配置された各要素間のクロストークを防止することができ、クロストークによるSN性能の悪化を、複雑な動作タイミング設定を必要とすることなく容易に防止でき、アナログ−デジタル変換回路および/またはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した高性能の半導体装置を得ることができる。また、非同期の複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路とデジタル回路とをともに内蔵した半導体装置であっても、上記のようなクロストークを防止することができ、クロストークによるSN性能の悪化を防止することができ、高性能な半導体装置を得ることができる。 Thus, the semiconductor device of the present invention, delta-sigma analog-- digital converter or a digital - in the case of a built-in analog converter, into a plurality of regions formed on a substrate in a state of being electrically separated, One or a plurality of analog-digital conversion circuits and / or one or a plurality of digital-analog conversion circuits are respectively arranged separately, or any one of a switch, a capacitor, and an operational amplifier as a component of a switched capacitor filter By dividing and arranging the remaining one or two, it is possible to prevent crosstalk between each of the divided elements, and to deteriorate SN performance due to crosstalk, requiring complicated operation timing setting. Analog-to-digital conversion circuit and / or digital Le - analog converter circuit can be obtained a high-performance semiconductor device with a built-in. In addition, even a semiconductor device incorporating a plurality of asynchronous analog-digital conversion circuits or a digital-analog conversion circuit and a digital circuit can prevent the above-described crosstalk. Deterioration of performance can be prevented and a high-performance semiconductor device can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置は、例えば図1(a),(b)に示すように、第1導電型の半導体基板、例えばP型基板5にスイッチドキャパシタ形成領域Aおよびデジタルフィルタ形成領域B(複数個の領域)を電気的に分離した状態に配置形成している。
(Embodiment 1)
The semiconductor device incorporating the delta-sigma type analog-to-digital conversion circuit or the digital-to-analog conversion circuit in the first embodiment of the present invention is, for example, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). A switched capacitor forming region A and a digital filter forming region B (a plurality of regions) are arranged and formed on a semiconductor substrate, for example, a P-
スイッチドキャパシタ形成領域Aには、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を構成するためのスイッチドキャパシタが形成される。また、デジタルフィルタ形成領域Bには、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を構成するための例えばデジタルフィルタ(デジタル回路)が形成される。つまり、デジタルフィルタとスイッチドキャパシタフィルタとがそれぞれ分割して配置される。 In the switched capacitor forming region A, a switched capacitor for forming a delta sigma type analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit is formed. In the digital filter forming region B, for example, a digital filter (digital circuit) for forming a delta sigma type analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit is formed. That is, the digital filter and the switched capacitor filter are separately arranged.
具体的に説明すると、上記の複数個の領域A,Bは、P型基板5上に形成された複数の第2導電型拡散層領域、例えばN型拡散層領域1A,1Bからなり、複数のN型拡散層領域1A,1BはそれぞれP型基板5上に形成された第1導電型拡散層領域、例えばP型拡散層領域2で囲まれることによって、PN接合分離されている。
More specifically, the plurality of regions A and B include a plurality of second conductivity type diffusion layer regions formed on the P-
そして、N型拡散層領域1AにはNウエル4AとPウエル3Aとが形成され、N型拡散層領域1BにはNウエル4BとPウエル3Bとが形成されている。そして、図6に示すように、Nウエル4AとPウエル3Aの上にPチャネルMOSトランジスタ8AとNチャネルMOSトランジスタ9Aとその他の素子をそれぞれ形成し、Nウエル4BとPウエル3Bの上にもPチャネルMOSトランジスタ8BとNチャネルMOSトランジスタ9Bとその他の素子をそれぞれ形成している。そして、PチャネルMOSトランジスタ8AとNチャネルMOSトランジスタ9Aとその他の素子を用いてスイッチドキャパシタを構成し、PチャネルMOSトランジスタ8BとNチャネルMOSトランジスタ9Bとその他の素子を用いてデジタルフィルタを構成している。
An
この場合、回路に使用される素子は、N型拡散層領域1A,1BとP型拡散層領域2とにより、P型基板5からPN接合分離により電気的に分離されている。
In this case, the elements used in the circuit are electrically isolated from the P-
したがって、従来例では、図8に示したように、すべてのNチャネルMOSトランジスタのPウエル3A,3BがP型基板5と導通するのに対し、この実施の形態では、Pウエル3A,3Bは、Pウエル3A,3BとN型拡散層領域1A,1Bとの接合容量11とN型拡散層領域1A,1BとP型基板5とのPN接合容量12とが、ゲート酸化膜容量10と直列に挿入されることになり、半導体装置に内蔵されたPチャネルMOSトランジスタ9A,9BのPウエル3A,3B間のインピーダンスは著しく高くなる。それにより、ゲート酸化膜容量10の過渡電流によるデジタルノイズが、スイッチドキャパシタフィルタに影響を与え、SN比を悪化させることが無い。
Therefore, in the conventional example, as shown in FIG. 8,
この場合、半導体基板にN型基板を使用する場合は、N型拡散層領域1A,1BはP型拡散層領域に変更され、P型拡散層領域2はN型拡散層領域に変更される。
In this case, when an N-type substrate is used as the semiconductor substrate, the N-type
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における、1または複数のデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいは1または複数のデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置は、図2(a),(b)に示すように、第1導電型の半導体基板、例えばP型基板5にデジタル−アナログ変換回路形成領域Cおよびアナログ−デジタル変換回路形成領域D(複数個の領域)を電気的に分離した状態に配置形成している。
(Embodiment 2)
The semiconductor device incorporating one or more delta sigma type analog-digital conversion circuits or one or more digital-analog conversion circuits in the second embodiment of the present invention is as shown in FIGS. In addition, a digital-analog conversion circuit formation region C and an analog-digital conversion circuit formation region D (a plurality of regions) are arranged and formed on a first conductivity type semiconductor substrate, for example, a P-
デジタル−アナログ変換回路形成領域Cには、デルタシグマ型デジタル−アナログ変換回路が形成される。また、アナログ−デジタル変換回路形成領域Dには、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路が形成される。つまり、デルタシグマ型デジタル−アナログ変換回路とデルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路とがそれぞれ分割して配置される。 In the digital-analog conversion circuit formation region C, a delta-sigma type digital-analog conversion circuit is formed. In the analog-digital conversion circuit formation region D, a delta-sigma analog-digital conversion circuit is formed. That is, the delta sigma type digital-analog conversion circuit and the delta sigma type analog-digital conversion circuit are arranged separately.
上記の複数個の領域C,Dの具体的な構成は、図1と同様であり、各領域に形成される回路が異なる。 The specific configuration of the plurality of regions C and D is the same as that in FIG. 1, and the circuits formed in each region are different.
なお、図2では、複数の領域にアナログ−デジタル変換回路とデジタル−アナログ変換回路とを分割配置する例を示したが、これに限らず、複数の領域に複数のアナログ−デジタル変換回路を分割配置するものも考えられる。さらに、複数の領域に複数のデジタル−アナログ変換回路を分割配置するものも同様に考えることができる。 Note that FIG. 2 shows an example in which the analog-digital conversion circuit and the digital-analog conversion circuit are divided and arranged in a plurality of areas. Something to arrange is also conceivable. Further, a configuration in which a plurality of digital-analog conversion circuits are dividedly arranged in a plurality of regions can be considered in the same manner.
この実施の形態によれば、電気的に分離できる複数個の領域に、複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいは複数個のデジタル−アナログ変換回路あるいはデジタル回路を分割して配置することで、上記説明と同様の原理により、複数個のアナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路あるいはデジタル回路間に発生する基板を介したクロストークノイズを防止し、クロストークによってSN比を悪化させることを防止する。 According to this embodiment, a plurality of analog-digital conversion circuits or a plurality of digital-analog conversion circuits or digital circuits are divided and arranged in a plurality of regions that can be electrically separated. Based on the same principle as described above, crosstalk noise that occurs between a plurality of analog-digital conversion circuits or digital-analog conversion circuits or digital circuits through the substrate is prevented, and deterioration of the SN ratio due to crosstalk is prevented. .
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3における、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置は、図3(a),(b)に示すように、実施の形態1と同様の構成で電気的に分離できる複数個の領域に、つまり、スイッチ形成領域E、コンデンサ形成領域Fおよびオペアンプ形成領域Gを、P型基板5上に形成している。4CはNウエルである。その他は図1と同様である。
(Embodiment 3)
The semiconductor device incorporating the delta-sigma type analog-to-digital conversion circuit or the digital-to-analog conversion circuit in the third embodiment of the present invention is the same as that in the first embodiment as shown in FIGS. The switch formation region E, the capacitor formation region F, and the operational amplifier formation region G are formed on the P-
そして、スイッチ形成領域E、コンデンサ形成領域Fおよびオペアンプ形成領域Gにスイッチドキャパシタフィルタのスイッチ、コンデンサ、オペアンプを分割して配置することで、上記説明と同様の原理により、スイッチドキャパシタフィルタのスイッチングノイズが、その構成要素であるコンデンサやオペアンプに、クロストークノイズとして回り込みSN比を悪化させることを防止する。 Then, the switch, capacitor, and operational amplifier of the switched capacitor filter are divided and arranged in the switch formation region E, the capacitor formation region F, and the operational amplifier formation region G, so that the switching of the switched capacitor filter is performed according to the same principle as described above. Noise prevents the SNR from deteriorating as crosstalk noise to capacitors and operational amplifiers that are constituent elements of the noise.
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4における、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置は、図4(a),(b)に示すように、N型拡散層領域1A,1BをP型拡散層領域2に代えて、絶縁体領域6で囲むことにより、N型拡散層領域1A,1Bを電気的に分離するようにしたものである。その他は図1の実施の形態と同様である。この実施の形態では、電気的に分離できる複数個の領域をPN接合分離および絶縁体分離により形成する。この電気的に分離された領域に、実施の形態1と同様に、Pウエル3A,3B及びNウエル4A,4Bを形成し、PチャネルMOSトランジスタ8A,8BやNチャネルMOSトランジスタ9A,9B、その他の素子を形成し、それらの素子を利用して、スイッチドキャパシタフィルタやデジタル回路を形成する。
(Embodiment 4)
As shown in FIGS. 4A and 4B, the semiconductor device incorporating the delta-sigma type analog-to-digital conversion circuit or the digital-to-analog conversion circuit according to the fourth embodiment of the present invention has an N-type
この場合、回路に使用される素子は、N型拡散層領域1A,1BとP型基板5との間はPN接合分離により電気的に分離され、かつ横方向のN型拡散層領域1A,1B間は絶縁体領域6により絶縁分離されている。
In this case, the elements used in the circuit are electrically separated by PN junction separation between the N-type
これにより、実施の形態1と同様の原理で、P型基板5を介したクロストークノイズを防止し、クロストークノイズによる、SN比の悪化を防止することができる。基板にN型基板を使用する場合は、N型拡散層領域1A,1BはP型拡散層領域に変更される。
Thereby, the crosstalk noise through the P-
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5における、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置は、図5(a),(b)に示すように、P型基板5に代えて絶縁体基板7を用いたもので、その他は実施の形態1と同様である。
(Embodiment 5)
The semiconductor device incorporating the delta-sigma type analog-digital conversion circuit or digital-analog conversion circuit in the fifth embodiment of the present invention is replaced with a P-
すなわち、絶縁体基板7上にN型拡散層領域1A,1Bを形成し、N型拡散層領域1A,1Bを絶縁体領域6で分離している。これによって、電気的に分離できる複数個の領域を絶縁体分離により形成する。この電気的に分離された領域に、Pウエル3A,3B及びNウエル4A,4B、その他の素子を形成し、PチャネルMOSトランジスタ8A,8BやNチャネルMOSトランジスタ9A,9B、その他の素子を形成し、それらの素子を利用して、スイッチドキャパシタフィルタやデジタル回路を形成する。この場合、回路に使用される素子は、絶縁体領域6と絶縁体基板7とにより電気的に絶縁分離されている。これにより、実施の形態1と同様の原理で、基板を介したクロストークノイズを防止し、クロストークノイズによる、SN比の悪化を防止することができる。N型拡散層領域1A,1BはP型拡散層領域であってもよい。
That is, the N type
なお、上記の図4、図5の実施の形態では、スイッチドキャパシタ形成領域Aとデジタルフィルタ形成領域Bとを形成するものを例として説明したが、これに限らず、図2と同様にデジタル−アナログ変換回路形成領域Cとアナログ−デジタル変換回路形成領域Dとを形成してもよく、また図3と同様にスイッチ形成領域E、コンデンサ形成領域Fおよびオペアンプ形成領域Gを形成してもよい。 In the above-described embodiments of FIGS. 4 and 5, the case where the switched capacitor formation region A and the digital filter formation region B are formed has been described as an example. An analog conversion circuit formation region C and an analog-digital conversion circuit formation region D may be formed, and a switch formation region E, a capacitor formation region F, and an operational amplifier formation region G may be formed in the same manner as in FIG. .
本発明にかかる半導体装置は、クロストークによるSN性能の悪化を、複雑な動作タイミング設定を必要とすることなく容易に防止でき、アナログ−デジタル変換回路および/またはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した高性能の半導体装置を得ることができるという効果を有し、デルタシグマ型アナログ−デジタル変換回路あるいはデジタル−アナログ変換回路を内蔵した半導体装置等として有用である。 The semiconductor device according to the present invention can easily prevent the deterioration of SN performance due to crosstalk without requiring complicated operation timing setting, and has a built-in analog-digital conversion circuit and / or digital-analog conversion circuit. It has the effect that a high performance semiconductor device can be obtained, and is useful as a semiconductor device incorporating a delta-sigma type analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit.
1A,1B N型拡散層領域
2 P型拡散層領域
3A,3B Pウエル
4A,4B Nウエル
5 P型基板
6 絶縁体領域
7 絶縁体基板
8A,8B PチャネルMOSトランジスタ
9A,9B NチャネルMOSトランジスタ
10 NチャネルMOSトランジスタのゲート容量
11 PウエルとN型拡散層領域の接合容量
12 N型拡散層領域とP型基板との接合容量
13 スイッチドキャパシタフィルタで構成されたデルタシグマ変調器
14 デジタルフィルタ
15 クロックジェネレータ
1A, 1B N-type diffusion layer region 2 P-type
Claims (5)
電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、前記1または複数のアナログ−デジタル変換回路および/または前記1または複数のデジタル−アナログ変換回路をそれぞれ分割して配置したことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device incorporating one or more analog-digital conversion circuits and / or one or more digital-analog conversion circuits,
The one or more analog-digital conversion circuits and / or the one or more digital-analog conversion circuits are divided and arranged in a plurality of regions formed on the substrate so as to be electrically separated from each other. A semiconductor device.
電気的に分離される状態に基板上に形成された複数個の領域に、前記スイッチドキャパシタフィルタの構成要素であるスイッチ、コンデンサおよびオペアンプの何れか一つと残りの一つまたは二つとを分割して配置したことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device incorporating an analog-digital conversion circuit or a digital-analog conversion circuit each having a switched capacitor filter including a switch, a capacitor, and an operational amplifier as components,
Any one of the switch, capacitor, and operational amplifier, which is a component of the switched capacitor filter, and the remaining one or two are divided into a plurality of regions formed on the substrate in an electrically isolated state. A semiconductor device characterized by being arranged .
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