JP4547833B2 - 集積回路装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に無線送受信用の集積回路装置に関し、デジタル信号や、送信信号などの大信号を扱う回路ブロックからの雑音が受信信号などの小信号を扱う回路ブロックに漏洩することにより集積回路装置の性能が劣化することを防ぐ技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の技術による集積回路装置の模式図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は断面図である。図5において従来の技術による集積回路装置は、Siで構成された半導体基板1と、半導体基板1の中に作製された半導体素子及び表面上に作製された絶縁膜や配線等(図示せず)から構成される第1の回路手段7および、第1の回路手段7とは別の第2の回路手段8と、集積回路の外部と信号の入出力を行う接続端子6を備えており、導電性の半導体基板1を通じて第1の回路手段7と第2の回路手段8の間で信号が漏洩することを防止するため、分離手段2が第1の回路手段7の周囲に設けられている。
【0003】
従来の技術では分離手段2は半導体基板1に対して溝状にトレンチエッチングを行い、二酸化珪素などの絶縁物をその溝に埋め込むことにより、第1の回路手段7に属する半導体基板の一部分と第2の回路手段8に属する半導体基板1の一部分とを分離している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で分離手段2は電気的には第1の回路手段7に属する半導体基板1の一部分と第2の回路手段8に属する半導体基板1の一部分との間の容量絶縁膜として振舞う(キャパシタと等価となる)ため、高周波領域での信号干渉を防止するには不十分であった。図6は図5に示した従来の集積回路装置を等価回路で示し、信号干渉の原理をよりわかりやすく説明した図である。
【0005】
第1の回路手段107と第2の回路手段108に含まれる配線や半導体素子(図示せず)の各部分は、配線と半導体基板1の間に通常形成される絶縁膜(図示せず)の容量や、半導体素子と半導体基板1の間の接合容量を通して半導体基板1に結合されており、等価的に結合容量109と導電性の半導体基板1に対応する半導体基板1の一部分101a及び半導体基板1の一部分101bで表すことができる。第1の回路手段107に属する半導体基板1の一部分101aと第2の回路手段108に属する半導体基板1の一部分101bはトレンチに埋め込まれた絶縁物から構成される分離手段2を介して対向しているので、等価的に分離容量110を介して接続されている。この結果、高周波成分を含む信号は分離容量110を通過するので、第1の回路手段107と第2の回路手段108の間で信号漏洩による干渉が発生し、集積回路装置としての性能に劣化が生じる。特に集積回路装置に内蔵された論理回路や、局部発振回路からの大振幅信号から発生する高周波成分を有する雑音が受信部などの微小信号を扱う回路手段に漏洩すると、受信回路の性能が著しく劣化するため、受信回路と論理回路や局部発振回路など、無線送受信装置に必要な機能を単一の集積回路装置に集積化することは困難であった。
【0006】
本発明は、第1および第2の回路手段の間での信号漏洩を十分に抑制することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による集積回路装置は、基準電位に接続され前記基準電位に基づく一定の電圧を低インピーダンスで出力する低インピーダンス手段と、半導体基板中に埋設され、前記半導体基板の主面上で線状もしくは環状の領域を形成し、前記半導体基板の導電率よりも大きな導電率を有する分離手段と、前記分離手段で分離された二つ以上の回路手段を有し、前記分離手段は前記低インピーダンス手段に接続されるように構成する。このような構成により、高周波成分を持つ雑音信号であっても分離手段により、回路手段間での信号漏洩を十分に抑制することができ、受信回路と論理回路や、局部発振回路など、無線送受信装置に必要な機能の大部分もしくは全てを単一の集積回路装置に集積化することが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0009】
図1は、本発明の実施の形態における集積回路装置を表す模式図であり、図1(a)はその平面図、図1(b)はその断面図をそれぞれ示すものである。
【0010】
図1において、本発明の実施の形態における集積回路装置は、半導体基板1と、半導体基板1に作製された半導体素子及び表面上に作製された絶縁膜や配線(図示せず)から構成される第1の回路手段7および、第1の回路手段7とは別の領域に形成された第2の回路手段8と、集積回路の外部と信号の入出力を行う接続端子6bを備えており、導電性の半導体基板1を通じて第1の回路手段7と第2の回路手段8の間で信号が漏洩することを防止するために、分離手段2が第1の回路手段7と第2の回路手段8の間に設けられている。
【0011】
本発明による分離手段2は、半導体基板1の内部に埋設して導電性材料により形成されており、配線3により、低インピーダンス手段4の出力ノード4aに接続されている。
【0012】
低インピーダンス手段4は基準電位を入力するための接続端子6aを通して集積回路外部から与えられた基準電位入力線5の電位に基づく電位を直流から高周波領域にわたって低インピーダンスで出力する機能を有しており、低インピーダンス手段4に接続された分離手段2の電位は直流から高周波領域にわたって低インピーダンスとなり、分離手段2の片側で発生した雑音信号は高周波成分も含めて分離手段2の反対側に漏洩することが抑制される。ここでインピーダンス手段4に与える基準電位は、半導体集積回路内部で発生させてもよいが、接続端子6aを設けて、半導体集積回路の外部より、雑音の含まれない基準電位を与えることが好ましい。
【0013】
図2は図1に示した集積回路装置を等価回路で示し、信号干渉が抑制される原理を概念的に説明した図である。
【0014】
第1の回路手段107と第2の回路手段108に含まれる配線や半導体素子(図示せず)の各部分は、配線と半導体基板1(図1に図示)の間の絶縁膜(図示せず)の容量や、半導体素子と半導体基板1の間の接合容量を通して半導体基板1に結合されており、第1の回路手段107および第2の回路手段108と、半導体基板1との間には、等価的に結合容量109が存在している。
【0015】
また、導電性の半導体基板1の一部分101a及び半導体基板1の一部分101bは、それぞれ、直列または並列に接続された抵抗の集合体で表すことができる。
【0016】
第1の回路手段107に属する半導体基板1の一部分101aと第2の回路手段108に属する半導体基板1の一部分101bは、半導体基板1に埋設された導電性材料から構成される分離手段2(図1に図示)を介して対向しており、等価回路上では導電性材料と半導体基板1の一部分101a及び101bの間の絶縁膜による容量または半導体の接合容量に相当する半導体基板1と分離手段2との間の容量111として表される。ここで分離手段2を形成する導電性材料は等価回路上では容量111の接続点102として表され、低インピーダンス手段104の出力ノード104aに接続されているので、直流から高周波領域にわたって低インピーダンス手段104の基準電位入力ノード105に与えられる電位によって決定される一定の電位に固定されている。このため第1の回路手段107側からの雑音電流は接続点102から低インピーダンス手段104に流れ込み、第2の回路手段108側に漏洩することが抑制される。同様に第2の回路手段108側から第1の回路手段107側への雑音漏洩も抑制される。
【0017】
よって、図1における分離手段2と低インピーダンス手段4を設けることにより、論理回路や、局部発振回路などの大信号を扱う回路からの雑音が微小な受信信号を扱う受信回路に漏洩することを抑制することができるので、送受信回路に必要な機能の大部分または全てを単一の集積回路装置に集積化することが可能となる。
【0018】
また、分離手段2の周囲に沿って低インピーダンス手段4を多数配置することにより、分離手段自身の有するインピーダンスの影響を小さくして分離手段の周囲全体にわたってインピーダンスを低くすることが可能となり、また、低インピーダンス手段4を分離手段2の近傍に形成することにより、配線3の長さを短くすることができ、配線3に起因するインピーダンスも低くすることができ、雑音漏洩の抑制効果をより一層高めることができる。
【0019】
ここで、分離手段2はそれ自身のインピーダンスを低くするため、分離手段2の周囲の半導体基板1が有する導電率よりも高い導電率を有する材料で構成することが望ましく、例えば、イオン注入により形成したn+またはp+領域として構成するか、高濃度に不純物をドープしたn+またはp+ポリシリコンもしくは金属などの導電性材料を半導体基板1中に二酸化珪素などの絶縁物を(図示せず)介して埋設して構成することが望ましい。
【0020】
図3は、図1の低インピーダンス手段4(または図2の低インピーダンス手段104)の具体的な回路構成を示す一例である。低インピーダンス手段は電源端子215を介してコレクタ端子が+3V程度の直流電圧源に接続されたバイポーラトランジスタ216からなるエミッタフォロワ−回路204によって実現されており、基準電位入力205の電位よりも約0.7V低い電位をバイポーラトランジスタ216のエミッタ端子につながる出力端子203(図1の低インピーダンス手段4の出力ノード4aに対応)から低いインピーダンスで出力することができる。基準電位入力端子205へは半導体集積回路内部に構成されたバイアス回路212で発生させた直流バイアスが与えられており、高周波領域の雑音を集積回路装置外部の接地電位へ逃がすため、交流結合容量213と接地端子214を介して集積回路装置外部で接地されている。この構成により、基準電位入力端子205の電位は高周波領域においても雑音成分を含まない一定の電位となり、分離手段と組み合わせたときに雑音成分の漏洩を抑制する効果が顕著となり好ましい。
【0021】
図4は、図1の低インピーダンス手段4(または図2の低インピーダンス手段104)の具体的な回路構成を示す他の例である。低インピーダンス手段は電源端子215を介してドレイン端子が+3V程度の直流電圧源に接続された電界効果トランジスタ217からなるソースフォロワ−回路204によって実現されており、基準電位入力205の電位と電界効果トランジスタ217の閾値電圧で決定される電位を電界効果トランジスタ217のソース端子につながる出力端子203(図1の低インピーダンス手段4の出力ノード4aに対応)から低いインピーダンスで出力することができる。基準電位入力端子205へは集積回路装置内部に構成されたバイアス回路212で発生させた直流バイアスが与えられており、高周波領域の雑音を集積回路装置外部の接地電位へ逃がすため、交流結合容量213と接地端子214を介して集積回路装置の外部で接地されている。
【0022】
このような構成により、基準電位入力端子205の電位は高周波領域においても雑音成分を含まない一定の電位となり、分離手段と組み合わせたときに雑音成分の漏洩を抑制する効果が顕著となり好ましい。
【0023】
なお、ここで示した回路構成以外の方法で実現した低インピーダンス手段を用いても分離手段と組み合わせて本発明の実施の形態における集積回路装置と同様の雑音漏洩抑制効果を発揮することができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明の集積回路装置は、半導体基板上に形成され、出力ノードから一定の電圧を低インピーダンスで出力する低インピーダンス手段と、半導体基板の異なる領域に形成された第1の回路手段および第2の回路手段と、第1の回路手段および第2の回路手段との間に形成され、半導体基板の導電率よりも大きな導電率を有する分離手段とを有し、分離手段は前記低インピーダンス手段に接続されているために、高周波成分を持つ雑音信号であっても分離手段により、第1および第2の回路手段の間での信号漏洩を十分に抑制することができ、論理回路や、送受信回路など、無線送受信装置に必要な機能の大部分もしくは全てを単一の集積回路装置に集積化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態による集積回路装置の模式平面図
(b)同断面図
【図2】本発明の実施の形態における集積回路装置の等価回路図
【図3】同集積回路装置に使用される低インピーダンス手段の回路図
【図4】同集積回路装置に使用される他の低インピーダンス手段の回路図
【図5】(a)従来の集積回路装置の模式平面図
(b)同断面図
【図6】従来の集積回路装置の等価回路図
【符号の説明】
1 半導体基板
2 分離手段
3 配線
4 低インピーダンス手段
4a 出力ノード
5 基準電位入力線
6a、6b 接続端子
7 第1の回路手段
8 第2の回路手段
101a、101b 半導体基板の一部分
102 接続点
105 基準電位入力
107 第1の回路手段
108 第2の回路手段
109 結合容量
110 分離容量
111 基板〜分離手段間容量
203 低インピーダンス出力
204 低インピーダンス手段の回路図
205 基準電位入力
212 バイアス回路
213 交流結合容量
214 接地端子
215 電源端子
216 バイポーラトランジスタ
217 電界効果トランジスタ

Claims (2)

  1. 半導体基板上に形成され、出力ノードから一定の電圧を低インピーダンスで出力する低インピーダンス手段と、前記半導体基板の異なる領域に形成された第1の回路手段および第2の回路手段と、前記第1の回路手段および前記第2の回路手段との間に形成され、前記半導体基板の導電率よりも大きな導電率を有する分離手段とを有し、前記分離手段は前記低インピーダンス手段に接続されており、前記低インピーダンス手段はベース端子を基準電位に接続し、エミッタ端子を出力とするバイポーラトランジスタよりなるエミッタフォロワ回路で構成されていることを特徴とする集積回路装置。
  2. 半導体基板上に形成され、出力ノードから一定の電圧を低インピーダンスで出力する低インピーダンス手段と、前記半導体基板の異なる領域に形成された第1の回路手段および第2の回路手段と、前記第1の回路手段および前記第2の回路手段との間に形成され、前記半導体基板の導電率よりも大きな導電率を有する分離手段とを有し、前記分離手段は前記低インピーダンス手段に接続されており、前記低インピーダンス手段はゲート端子を基準電位に接続し、ソース端子を出力とする電界効果トランジスタよりなるソースフォロワ回路で構成されていることを特徴とする集積回路装置。
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