JPH0153512B2 - - Google Patents

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JPH0153512B2
JPH0153512B2 JP57180241A JP18024182A JPH0153512B2 JP H0153512 B2 JPH0153512 B2 JP H0153512B2 JP 57180241 A JP57180241 A JP 57180241A JP 18024182 A JP18024182 A JP 18024182A JP H0153512 B2 JPH0153512 B2 JP H0153512B2
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JP
Japan
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wiring
capacitance
tunnel
dummy
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JP57180241A
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English (en)
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JPS5969954A (ja
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Mamoru Fuse
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP57180241A priority Critical patent/JPS5969954A/ja
Publication of JPS5969954A publication Critical patent/JPS5969954A/ja
Publication of JPH0153512B2 publication Critical patent/JPH0153512B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/535Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including internal interconnections, e.g. cross-under constructions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特に集積回路におけるク
ロス配線に関するものである。
最近バイポーラICに於いては、ワンチツプ上
にI2Lデバイスを用いたデジタル部とアナログ部
回路とを組み込んだアナログ・デジタル混在型の
ICが増加している。ICの規模の増大と伴にデバ
イス間を結ぶ配線数も膨大となつているが、I2L
部に於いては、このことは特に重要な問題となつ
ている。
通常、アナログ部分における配線交差箇所で
は、N型エピタキシヤル表面からNPNトランジ
スタのベースと同時拡散したP+領域を形成し、
この中にNPNトランジスタのエミツタN+を拡散
して抵抗の両端でP+層とN+層をシヨートしてこ
れらを一方の配線の一部として使うことが広く用
いられている。このとき、トンネル抵抗のP+
域と外側のN型エピタキシヤル領域の間には、
0.1PF乃至0.3PF程度の寄生容量がつくが特に高周
波回路以外は問題とならない。
一方、I2L部でのクロス配線は、次のようにし
て対処している。すなわち、NPNトランジスタ
のベース拡散と同時拡散した領域であつて接地電
位に接続されたP+領域を設け、このP+領域中に
NPNトランジスタのエミツタと同時拡散したN+
領域を形成し、このN+領域の両端でコンタクト
部分を形成してアルミニウム配線を引き出すよう
にし、クロスする他の配線はN+領域上を絶縁膜
を介して通過するようにしている。以下、クロス
配線のために基体中に形成された領域部をトンネ
ル抵抗と呼ぶ。このとき、N+領域とP+領域間に
は数PFの寄生容量が存在し、I2Lに於いては配線
の迂回が困難であることもあつて、I2Lの至ると
ころに寄生容量が入つてくる。この結果として、
同期をとるべき信号ラインの一方にトンネル抵抗
が入ると、他方に比して信号の遅れが生じ、この
結果、誤動作の原因となる。
第1図に従来のトンネル抵抗の使用例を示す。
NANDゲート1A−NANDゲート1B間の信号
ラインとNANDゲート2A−NANDゲート2B
間の信号ラインとは伴に同期をとる必要がある
が、マスクレイアウトの都合上NANDゲート2
AとNANDゲート2Bとの間にトンネル抵抗
TNRが挿入されている。従つて、このままでは、
第2図に示すように、P点の波形(同図a)に対
してGNDとの間に数PFの寄生容量が入つている
Q点の波形は同図bのようになり、信号の遅延の
原因となる。
第3図は広く一般に行なわれているI2L部のレ
イアウト図である。第3図の左側には、フアンア
ウト数3でインジエクタ領域20、ベース領域2
2およびコレクタ領域24を有する2つのI2L部
50が示してあり、右側に交差配線のためのトン
ネル抵抗100が示してある。トンネル抵抗10
0はN型エピタキシヤル層3の表面から拡散され
たP+領域6が絶縁領域4とつながつており、
GND(接地)電位に落ちている。P+領域6には、
I2L部100のコレクタN+領域24と同時拡散さ
れたトンネル抵抗のN+領域7が形成され、コレ
クタ領域24と領域7の一端とはアルミニウム配
線26−1で接続され、領域7の他端から配線2
6−2が取り出されている。領域7の上には、
I2L部100の他のコレクタ領域に接続された二
つの配線28,30が交さしている。尚、5は
N+カラー領域である。
第4図は、第3図のA−A′線に沿つて切つた
模式的構造断面図であり、1はP型基板、2は
N+埋込み層であり、3は比抵抗1〜3Ω−cm、厚
さ7〜10μのN型エピタキシヤル層、4は絶縁P+
領域、5はN+カラーであつて埋込N+に達するよ
うに表面から深く拡散形成されている。6は
NPNトランジスタのベースと同時拡散あるいは
これより低い濃度のP+抵抗である。通常のI2Lに
於いては、領域6はNPNトランジスタのベース
と同時に拡散するが、高耐圧I2Lなどに於いては
I2Lのβupを改善する為に、アナログ部分のNPN
トランジスタのベースP+よりも低濃度のP+層を
I2Lのベースに使うので、容量値を小さくする為
にはこの低濃度P+領域を用いるのが良い。7は
NPNエミツタと同時拡散するN+トンネル抵抗領
域、8は酸化膜、26−1,26−2,28,3
0は前述のAl配線である。第4図からもわかる
ように、トンネル抵抗を形成するP+層6および
N+層7とも高濃度であり、接合近辺での濃度は
1015〜1016に達する。又、I2L内を伝播する信号レ
ベルは0.7V以下なので、トンネル抵抗の寄生容
量は、数PFが一般的である。この寄生容量を減
少させるには、金属を多層配線化するなどが考え
られるが、この方法では工程数の増加によりコス
トアツプとなることは避けられない。
本発明の目的は、I2L部のトンネル抵抗により
形成される寄生容量によつて同期をとるべき信号
ラインの一方が遅延を生じ誤動作する欠点を解消
した半導体装置を提供することである。
本発明による半導体装置は、同期をとるべき信
号ライン群の中の1つに交差配線のためのトンネ
ル抵抗による寄生容量が入つた場合、同期をとる
べき他の信号ラインにも同じPN接合を用いたダ
ミー容量を挿入することによつて、信号が同じ遅
延となるようにし、ひげの発生や誤動作を防止し
ようとするものである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第5図は、本発明をNANDゲートに適用し
た場合の等価回路図であり、NANDゲート2A
の出力とNANDゲート2Bの入力間には第1図
のようにトンネル抵抗52が挿入されている。
又、これと同期をとるべきNANDゲート1Aの
出力とNANDゲート1Bの入力間には、トンネ
ル抵抗52の容量および抵抗値と等しいダミー容
量52が挿入されている。これによりP点、Q点
の波形は第6図aおよびbのようになつて同じ遅
延を示すようになり、I2Lの論理動作に影響を与
えない。
第7図に、第5図に沿つて本発明を二信号ライ
ンに適用した場合のダミー容量の適切な使用例を
示す。配線70と72,74とはパターンレイア
ウト上交差すべき配線であり、このため、P型領
域6にN型領域7−1を形成したトンネル抵抗5
1をつくり、配線70を70−1,70−2に分
割してこれらをトンネル抵抗51で結び、配線7
2,74は領域7−1上を絶縁膜を介して通過し
ている。配線76は、配線70と同期をとる必要
がある配線線であり、この配線76にダミー容量
をもたせるために、領域7−1と同じ幅および長
さの領域7−2が設けられ、配線76は76−
1,76−2の二つに分割されて領域7−2で接
続されている。領域7−1と7−2とは同じ幅お
よび長さで、しかも近接配置されているので、領
域7−1,7−2の容量値及び抵抗値はほぼ等し
い。従つて、二つのライン70,76間の点P,
Qにおける遅延時間も第6図のようにほぼ一定と
なる。尚領域6が接地されていることは前述のと
おりである。
第8図は、本発明の他の実施例を示す平面図で
ある。配線80と配線83乃至87とは交差され
る必要があるから、配線80には領域7−1によ
るトンネル抵抗が形成され、この領域7−1上に
絶縁膜を介して5つの配線83乃至87が通過し
ている。また、配線80と配線81,82とはこ
れらに伝わる信号に同期をとる必要があるので、
配線81,82にはダミー容量を設ける必要があ
る。しかしながら、第8図では第7図のように配
線81,82の一部にダミー容量のための領域を
直列に設けるのではなく、配線81,82の一部
に導体81−1,82−2を介して領域7−2,
7−3を接続することにより、配線81,82と
接地間に容量を設けている。領域7−1は容量の
ほかに抵抗成分をもち、配線81,82について
は容量のみであるが、領域7−1の抵抗成分はた
かだか100Ωであるから、信号遅延にほとんど影
響ない。従つて、第8図のように、ダミー容量に
抵抗成分をもたなくても、同期をとるべき信号間
の遅延はほぼ同一になる。尚、領域7−1と領域
7−2,7−3との容量を同じにするため、同一
の幅で同一の長さにする。この場合、領域7−
1,7−2の形状を第8図のようにしないで例え
ば矩形にしてもよいと考えられるかもしれない
が、容量値は領域7−1,7−2,7−3の底面
および側面の面積の和できまるから、領域7−1
と7−2,7−3との間の幅をかえると、領域7
−1,7−2,7−3の拡散広がりにより生じる
各領域の底面および側面の面積の変化により容量
値のバラツキが大きくなり、このため、各領域の
幅は同じでかつ長さも等しくするのがよい。
第7図、第8図に於いて、ダミー容量は一つの
連続した領域で形成されているが、もちろん同じ
幅でいくつかのエレメントに分れていてエレメン
トが相互に接続されていても良いし、それらの分
割されたダミー容量のいくつかは配線の交さに利
用してもさしつかえない。この場合、容量値は、
合計としてはそれぞれのダミー容量自体相互に等
しくなければならない。上述のような設計を行う
ことによつて、マスクレイアウト上の自由度は大
幅にふえ、チツプサイズの縮少化を行うことが可
能となる。又、このときダミー容量、トンネル抵
抗は容量が相互に一致性を保つように、抵抗(容
量)の幅を一定とし、また同一方向で近接配置と
することが望ましい。
第9図に本発明のさらに他の実施例を示す。第
8図までは、トンネル抵抗として接地された一導
電型領域に形成されている反対導電型領域を用い
たが、第9図では、N型領域7が形成されている
P型領域6は接地されておらず、その代わりAl
配線9−1,9−2でPおよびN型領域6,7は
接続されてこれをトンネル抵抗としている。従つ
て、ダミー容量もP型領域6とN型領域7とは接
続されている。この場合、バイアスされているの
で、NPNのベース拡散と同時に形成したP+領域
6とN型エピタキシヤル層3とで形成される容量
は0.1〜0.3PF程度であり、前述の容量値より1ケ
タ小さい。従つて、この場合には容量値のバラン
スを考慮する必要は殆んどない。つまり、形状が
多少ちがつていてもよい。第9図の左側は、トン
ネル抵抗、右側はダミー容量をそれぞれ示すが、
ダミー容量のN+領域6は特になくてもかまわな
い。また、第9図で示したダミー容量は、第8図
の考え方と同じで、配線9−3は配線9−1,9
−2と同期をとるべき配線に接続されている。
以上述べたように、本発明を適用したI2Lは、
何ら特殊な工程を付加することなくダミー容量を
注意深く設計上配置することによつて、I2L部の
論理に影響を与えないで配線交さすることが可能
であり、IC規模の増大すなわち、配線数の急速
な増大に伴なつて本発明は益々重要性を増すであ
ろう。
尚、本発明はI2Lに適用した場合についてのみ
述べたが他の一般的なアナログ回路、MOSLSI
におけるクロス配線に適用しても同様な効果が得
られるのは自明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のI2Lに於いてトンネル抵抗が設
けられた等価回路図、第2図は第1図のP点、Q
点に於ける電圧波形図、第3図は従来のI2Lに於
けるデジタル部とトンネル抵抗の配置を示す平面
図、第4図は第3図のA−A′で切断したときの
断面図、第5図は本発明によるトンネル抵抗、ダ
ミー容量が設けられた等価回路図、第6図は第5
図P点、Q点に於ける電圧波形図、第7図、第8
図は本発明を適用したトンネル抵抗、ダミー容量
の望ましい配置例を示す平面図、第9図は本発明
の他の実施例を示す構造断面図である。 1……P型基板、2……N+埋込み層、3……
N型エピタキシヤル層、4……P+絶縁領域、5
……N+カラー領域、6……P+領域、7……N+
域、8……酸化膜、9……Al配線、51……ト
ンネル抵抗、52……ダミー容量。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 信号伝達ライン中に交差配線のために半導体
    基体内の一領域を経由するようにした配線を有す
    る半導体装置において、該配線に伝わる信号と同
    期した信号が伝わる他の配線にダミー容量が設け
    られていることを特徴とする半導体装置。
JP57180241A 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置 Granted JPS5969954A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57180241A JPS5969954A (ja) 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP57180241A JPS5969954A (ja) 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置

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Publication Number Publication Date
JPS5969954A JPS5969954A (ja) 1984-04-20
JPH0153512B2 true JPH0153512B2 (ja) 1989-11-14

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ID=16079829

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JP57180241A Granted JPS5969954A (ja) 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213605A1 (ja) * 2019-04-18 2020-10-22 株式会社こどもみらい 個人別の概日リズムに基づく生活時刻の提示システム
WO2021005930A1 (ja) * 2019-07-09 2021-01-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 仮眠推定システム、仮眠推定方法及びプログラム

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JPS60254633A (ja) * 1984-05-30 1985-12-16 Nec Corp 回路の等容量配線方式

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