JPH0276251A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JPH0276251A
JPH0276251A JP22660388A JP22660388A JPH0276251A JP H0276251 A JPH0276251 A JP H0276251A JP 22660388 A JP22660388 A JP 22660388A JP 22660388 A JP22660388 A JP 22660388A JP H0276251 A JPH0276251 A JP H0276251A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
circuit
capacitor
voltage
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22660388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Ohira
栄治 大平
Kazuhiro Ishida
一博 石田
Masaru Fujita
優 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP22660388A priority Critical patent/JPH0276251A/en
Publication of JPH0276251A publication Critical patent/JPH0276251A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of a fault of dielectric breakdown by a method wherein an electrode formed on a semiconductor substrate with a thin insulating film interlaid is divided into a plurality in a relatively small size and each electrode thus formed is connected by a relatively slender wiring material. CONSTITUTION:A capacitor is constructed of a semiconductor layer NSD formed on the surface of a semiconductor substrate PSUB and a polysilicon layer PSi formed on said layer with a thin oxide film SiO2 acting as a dielectric interlaid, and the semiconductor substrate PSUB is constructed of a P-type substrate. An electrode formed of the polysilicon layer is divided in a relatively small size, and each divided electrode is connected to others to be one electrode electrically by a slender wiring A of aluminum or the like formed thereon. When there is any weak place of an insulating film in terms of voltage resistance, accordingly, the slender wiring material is cut off by such a current as to cause dielectric breakdown. Thereby the electrode being weak in terms of dielectric strength is cut off automatically and thus the occurrence of a fault of dielectric breakdown as the capacitor is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関し、比較的大きな
容量値を持つキャパシタを内蔵した半導体集積回路装置
に利用して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and relates to a technique that is effective when applied to a semiconductor integrated circuit device that includes a built-in capacitor with a relatively large capacitance value. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

フロッピーデスクメモリ制御回路等において、その読み
出し信号はデータとクロック信号とを含むものであり、
それを分離するためのデータセパレート用VFOを持つ
。このVFOには、制御電圧を形成するための約200
pFのような比較的大きな容量値を持つキャパシタを内
蔵する。このようなVFOを持つフロッピーディスク制
御用集積回路(FDC)の例としては、例えば、■日立
製作所から販売されるている品名rHD63265」が
ある。
In a floppy desk memory control circuit, etc., the read signal includes data and a clock signal.
It has a data separate VFO to separate it. This VFO has approximately 200V to form the control voltage.
It has a built-in capacitor with a relatively large capacitance value such as pF. An example of a floppy disk control integrated circuit (FDC) having such a VFO is, for example, "rHD63265" sold by Hitachi.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記のVFOに用いられるキャパシタは、その容量値が
大きくされることに応じて大きな占有面積を持つ。この
ようなキャパシタを半導体集積回路に内蔵させた場合、
絶縁破壊不良が多発した。
The capacitor used in the above VFO has a large occupied area as its capacitance value is increased. When such a capacitor is built into a semiconductor integrated circuit,
Insulation breakdown failures occurred frequently.

本願発明者において、上記絶縁破壊不良について解析し
た結果、以下のことに主な原因のあることが判明した。
The inventor of the present application analyzed the above-mentioned dielectric breakdown failure and found that the main cause was as follows.

すなわち、キャパシタの1つの電極として半導体基板上
に形成された拡散層を用いる場合、それを形成するため
に誘電体としてのゲート絶縁膜等のような薄い絶縁膜、
及び他の電極として作用するポリシリコン層等を介して
イオン打ち込みが行われる。このとき、上記ポリシリコ
ン層は、電気的にはフローティング状態であり、イオン
打ち込み工程でそこに電荷がチャージされ、約10数ボ
ルトもの比較的高い電圧を発生させる。
That is, when using a diffusion layer formed on a semiconductor substrate as one electrode of a capacitor, a thin insulating film such as a gate insulating film as a dielectric is used to form the diffusion layer.
Ion implantation is performed through a polysilicon layer or the like which acts as another electrode. At this time, the polysilicon layer is in an electrically floating state, and charges are charged therein during the ion implantation process, generating a relatively high voltage of about 10-odd volts.

そのため、絶縁膜に欠陥等があるとそれに集中的に放電
電流が流れて絶縁破壊に至る。
Therefore, if there is a defect or the like in the insulating film, a discharge current flows intensively to the defect, leading to dielectric breakdown.

この発明の目的は、簡単な構成で実質的な絶縁破壊不良
の防止機能を持つキャパシタを内蔵した半導体集積回路
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device that has a built-in capacitor that has a simple structure and has a function of effectively preventing dielectric breakdown failures.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、半導体基板と薄い絶縁膜を介して形成された
電極を、比較的小さなサイズで複数個に分割するととも
に各電極が比較的細い配線材料で接続する。
That is, an electrode formed through a semiconductor substrate and a thin insulating film is divided into a plurality of relatively small pieces, and each electrode is connected with a relatively thin wiring material.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、絶縁膜の耐圧的に弱い個所があ
ると、絶縁破壊を生じしめるような電流によって上記細
い配線材料が切断されるから、上記耐圧的に弱い電極が
自動的に切り離されてキャパシタとして絶縁破壊不良発
生を防止できる。
According to the above-mentioned means, if there is a part of the insulating film that has a weak withstand voltage, the thin wiring material is cut by the current that causes dielectric breakdown, so the electrode that has a weak withstand voltage is automatically disconnected. It is possible to prevent the occurrence of dielectric breakdown defects as a capacitor.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、半導体集積回路に内蔵されるキャパシタの
上側の電極パターン図が示され、第2図には、その概略
構造断面図が示されている。
FIG. 1 shows a diagram of an upper electrode pattern of a capacitor built into a semiconductor integrated circuit, and FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of its structure.

キャパシタは、第2図の断面図から明らかなように、半
導体基板PSUBの表面に形成された半導体層NSDと
、その上のゲート絶縁膜のような誘電体として作用する
薄い酸化膜SiO□を介して形成されるポリシリコンi
i P S iとから構成される。上記半導体基板PS
UBは、P型基板から構成される。それ故、上記拡散層
NSDは、N型とされる。この実施例のキャパシタは、
MOSFETの製造工程を利用してそのまま形成される
As is clear from the cross-sectional view of FIG. 2, the capacitor consists of a semiconductor layer NSD formed on the surface of the semiconductor substrate PSUB and a thin oxide film SiO□ acting as a dielectric like a gate insulating film thereon. Polysilicon i formed by
It is composed of i P S i. The above semiconductor substrate PS
UB is composed of a P-type substrate. Therefore, the diffusion layer NSD is of N type. The capacitor in this example is
It is formed directly using the MOSFET manufacturing process.

それ故、MOSFETのゲート絶縁膜の形成工程と同工
程で、上記誘電体としての薄い酸化膜を形成する。この
酸化膜の上にMOS F ETのゲート電極を形成する
工程と同じ工程を利用してポリシリコン層PSiを形成
する。この後に、MOSFETのセルファライン技術に
よってソース、ドレイン領域の不純物導入工程であるイ
オン打ち込みによってN型の不純物を導入して、上記拡
散層NSDを形成して、ソース、ドレインと同様にアニ
ール処理を行う。
Therefore, the thin oxide film as the dielectric is formed in the same step as the step of forming the gate insulating film of the MOSFET. A polysilicon layer PSi is formed on this oxide film using the same process as that for forming the gate electrode of the MOS FET. After this, N-type impurities are introduced by ion implantation, which is an impurity introduction process for the source and drain regions, using MOSFET self-line technology to form the above-mentioned diffusion layer NSD, and annealing treatment is performed in the same manner as for the source and drain. .

この実施例では、前記のような絶縁破壊不良の発生を実
質的に防止するために、上記ポリシリコン層からなる電
極は、第1図から明らかなようにそれを比較的小さなサ
イズに分割して構成する。
In this embodiment, in order to substantially prevent the occurrence of the dielectric breakdown failure described above, the electrode made of the polysilicon layer is divided into relatively small sizes as is clear from FIG. Configure.

そして、各分割された電極は、その上に形成されるアル
ミニュウム等の細い配線A1により相互に接続されて電
気的には1つの電極とされる。
The divided electrodes are connected to each other by a thin wiring A1 made of aluminum or the like formed thereon, and electrically form one electrode.

このような構成を採ることによって、前記のような絶縁
不良の発生を防止することができる。前記のようなイオ
ン打ち込みにより、ポリシリコン層に電荷がチャージさ
れ、比較的高い電圧が発生する。この電圧によりある分
割された電極部分で耐圧不良が発生すると、そこに集中
的に電流が流れる。この電流は他のポリシリコン層の電
荷が上記細い配線を通って供給される。それ故、上記耐
圧不良のある電極には、上記細い配線を通して集中的に
電流が流れて配線を切断させる。言い変えるならば、配
線は上記のような集中的な電流に対して切断されるよう
に形成される。それ故、上記耐圧不良個所のある電極は
、自動的に切り離されるものとなり、実質的な絶縁不良
の発生を防止することができる。
By adopting such a configuration, it is possible to prevent the occurrence of insulation defects as described above. The ion implantation described above charges the polysilicon layer and generates a relatively high voltage. When a voltage breakdown occurs in a certain divided electrode portion due to this voltage, current flows intensively there. This current is supplied by charges of other polysilicon layers through the thin wiring. Therefore, current flows intensively through the thin wire to the electrode with the defective withstand voltage, causing the wire to be cut. In other words, the wiring is formed in such a way that it is cut off by the above-mentioned concentrated current. Therefore, the electrodes having the above-mentioned breakdown voltage defects are automatically separated, and it is possible to substantially prevent insulation defects from occurring.

この実施例では、上記のように絶縁破壊を生じさせる電
流によって、分割された電極を相互に接続する配線が切
断されるから、上記のようにイオン打ち込み工程の他、
通常の動作状態においても不所望な高い電圧が供給され
た場合、低い耐圧した持たない電極があると、上記同様
にそれを自動的に切断して、キャパシタとしての作用が
全面的に不能にされるのを防止することができる。
In this embodiment, the wiring interconnecting the divided electrodes is cut by the current that causes dielectric breakdown as described above, so in addition to the ion implantation process as described above,
Even under normal operating conditions, if an undesired high voltage is supplied, if there is an unused electrode with a low withstand voltage, it will be automatically disconnected in the same way as above, and the function as a capacitor will be completely disabled. It is possible to prevent this from occurring.

第3図には、VFOに用いられる電圧制御型発振回路と
、その制御電圧を形成する上記キャパシタを用いたチャ
ージポンプ回路の一実施例の回路図が示されている。同
図においてPチャンネルMO3FETは、そのゲートに
小さな○が付加されることにより、NチャンネルMO3
FETと区別される。
FIG. 3 shows a circuit diagram of an embodiment of a voltage-controlled oscillation circuit used in a VFO and a charge pump circuit using the above-mentioned capacitor that forms the control voltage thereof. In the same figure, the P-channel MO3FET is changed to an N-channel MO3FET by adding a small circle to its gate.
Distinguished from FET.

電圧制御型発振回路VCOは、次の各回路素子により構
成される。一対のキャパシタCI、C2の一方の電極は
回路の接地電位に接続される。このキャパシタCI、C
2には、放電回路を構成するNチャンネル型のスイッチ
MO3FETQ21゜C23がそれぞれ並列形態に設け
られる。上記キャパシタCI、C2の他方の電極と後述
する電流源回路との間には、充電回路を構成するPチャ
ンネル型のスイッチMO3FETQ20.Q22がそれ
ぞれ設けられる。上記キャパシタC1及びC2の充電動
作と放電動作との切り換えを行うため、上記充放型切り
換えスイッチとしてのMO3FETQ20.C21及び
C22,C23のゲートはそれぞれ共通化されて、次に
説明するフリップフロップ回路の相補出力信号が供給さ
れる。
The voltage controlled oscillation circuit VCO is composed of the following circuit elements. One electrode of the pair of capacitors CI and C2 is connected to the ground potential of the circuit. This capacitor CI, C
2, N-channel type switches MO3FETQ21°C23 constituting a discharge circuit are provided in parallel. Between the other electrodes of the capacitors CI and C2 and a current source circuit, which will be described later, is a P-channel switch MO3FETQ20, which constitutes a charging circuit. Q22 is provided respectively. In order to switch between the charging operation and the discharging operation of the capacitors C1 and C2, MO3FETQ20. The gates of C21, C22, and C23 are each shared, and complementary output signals of a flip-flop circuit, which will be described next, are supplied.

上記キャパシタC1と02の他方の電極の電圧は、電圧
検出回路としてのMO3FETQ25及びC27のゲー
トに供給される。これらのMO3FETQ25及びC2
7のドレインには、特に制限されないが、後述する定電
圧回路VCにより形成される定電圧VPがゲートに供給
されることにより定電流負荷として作用するPチャンネ
ルMO3FETQ24及びC26がそれぞれ設けられる
The voltage at the other electrode of the capacitors C1 and 02 is supplied to the gates of MO3FETQ25 and C27 as a voltage detection circuit. These MO3FETQ25 and C2
P-channel MO3FETs Q24 and C26, which act as constant current loads by having their gates supplied with a constant voltage VP formed by a constant voltage circuit VC, which will be described later, are provided at the drains of MO3FETs Q24 and C26, although not particularly limited thereto.

これにより、MO3FETQ25とC24及びC27と
C26は、インバータ回路を構成し、そのロジックスレ
ッショルド電圧を基準電圧とする電圧比較動作を行う。
Thereby, MO3FETQ25 and C24 and C27 and C26 form an inverter circuit, and perform a voltage comparison operation using the logic threshold voltage as a reference voltage.

このような構成に代えて、MO3FETQ24とC25
及びC26とC27(7)ゲートを共通に接続してCM
OSインバータ回路として作用させるものであってもよ
い。上記一方のインバータ回路(C25,C24>の出
力信号は、縦列形態にされた3個のインバータ回路を通
してフリップフロップ回路を構成するノア(N。
Instead of this configuration, MO3FETQ24 and C25
and C26 and C27 (7) gates are connected in common and CM
It may also function as an OS inverter circuit. The output signal of one of the inverter circuits (C25, C24>) is passed through three inverter circuits arranged in series to form a NOR circuit (N) which constitutes a flip-flop circuit.

R)ゲート回路G3の一方の入力に供給される。R) Supplied to one input of gate circuit G3.

上記他方のインバータ回路(C27,C26)の出力信
号は、上記同様に縦列形態にされた3個のインバータ回
路を介してフリップフロップ回路を構成するアンド(A
ND)ゲート回路Glの一方の入力に供給される。この
アンドゲート回路G1の他方の入力には、上記インバー
タ回路(C25゜C24)の出力信号を受ける2つのイ
ンバータ回路を通した信号が供給される。このアンドゲ
ート回路の出力信号は、ノアゲート回路G2の一方の入
力に供給される。上記ノアゲート回路G2とG3の他方
の入力と出力とは交差的に接続されてフリップフロップ
回路を構成する。
The output signal of the other inverter circuit (C27, C26) is transmitted to the AND(A
ND) is supplied to one input of the gate circuit Gl. The other input of this AND gate circuit G1 is supplied with a signal passed through two inverter circuits that receive the output signal of the inverter circuit (C25°C24). The output signal of this AND gate circuit is supplied to one input of the NOR gate circuit G2. The other input and output of the NOR gate circuits G2 and G3 are cross-connected to form a flip-flop circuit.

フリップフロップ回路を構成する一方のノアゲート回路
G3の出力信号は、キャパシタC2に対応した充放電ス
イッチを構成するMO3FETQ22、C23のゲート
に供給される。他方のノアゲート回路G2の出力信号は
、キャパシタC1に対応した充放電スイッチを構成する
MOS F ETQ20.C21のゲートに供給される
The output signal of one NOR gate circuit G3 constituting the flip-flop circuit is supplied to the gates of MO3FETQ22 and C23 constituting a charge/discharge switch corresponding to the capacitor C2. The output signal of the other NOR gate circuit G2 is sent to the MOS FETQ20. which constitutes a charge/discharge switch corresponding to the capacitor C1. Supplied to the gate of C21.

例えば、ノアゲート回路G3の出力信号がハイレベルで
、ノアゲート回路G2の出力信号がロウレベルのとき、
上記ノアゲート回路G3の出力信号のハイレベルにより
NチャンネルMO3FETQ23がオン状態になり、キ
ャパシタC2を放電させる。これに対して、上記ノアゲ
ート回路G2の出力信号のロウレベルによりPチャンネ
ルMO3FETQ20がオン状態になり、後述する電流
源回路により形成される電流によりキャパシタC1を充
電させる。このキャパシタC1の充t! 圧が、MO3
FETQ25とC24とからなるインバータ回路のロジ
ックスレッショルド電圧に達すると、その出力信号が縦
列形態にされた3個のインバータ回路を通してノアゲー
ト回路G3の入力をハイレベル(論理“1”)にする。
For example, when the output signal of NOR gate circuit G3 is high level and the output signal of NOR gate circuit G2 is low level,
The high level of the output signal of the NOR gate circuit G3 turns on the N-channel MO3FET Q23 and discharges the capacitor C2. On the other hand, due to the low level of the output signal of the NOR gate circuit G2, the P-channel MO3FET Q20 is turned on, and the capacitor C1 is charged by a current generated by a current source circuit described later. This capacitor C1 is charged! The pressure is MO3
When the logic threshold voltage of the inverter circuit made up of FETs Q25 and C24 is reached, the output signal passes through the three inverter circuits arranged in series to make the input of the NOR gate circuit G3 a high level (logic "1").

これにより、ノアゲート回路G3の出力信号は、ハイレ
ベルからロウレベル(論理“0”)に切り替わる。こわ
に応じて、NチャンネルMO3FETQ23がオン状態
からオフ状態に、PチャンネルMO3FETQ22がオ
フ状態からオン状態に切り替わるる。
As a result, the output signal of the NOR gate circuit G3 switches from high level to low level (logic "0"). Depending on the stiffness, the N-channel MO3FETQ23 switches from the on state to the off state, and the P-channel MO3FETQ22 switches from the off state to the on state.

この結果、キャパシタC2は、上記のような放電動作か
ら充電動作に切り替わる。
As a result, capacitor C2 switches from discharging operation as described above to charging operation.

一方、ノアゲート回路G2の出力信号は、上記ノアゲー
ト回路G3の出力信号のロウレベルと、上記インバータ
回路(C25,C24)の出力信号のロウレベルに応じ
たアンドゲート回路G1の出力信号のロウレベルとによ
りハイレベルに変化する。これに応じて、Pチャンネル
MOS F ETQ20がオン状態からオフ状態に、N
チャンネルMO3FETQ21がオフ状態からオン状態
に切り替わるる。この結果、キャパシタC1は、上記の
ような充電動作から放電動作(リセット)に切り替わる
On the other hand, the output signal of the NOR gate circuit G2 is at a high level due to the low level of the output signal of the NOR gate circuit G3 and the low level of the output signal of the AND gate circuit G1 corresponding to the low level of the output signal of the inverter circuit (C25, C24). Changes to In response, the P-channel MOS FETQ20 changes from the on state to the off state, and the N
Channel MO3FETQ21 switches from off state to on state. As a result, the capacitor C1 switches from the charging operation as described above to the discharging operation (reset).

上記キャパシタC2の充電電圧が、MO3FETQ27
とC26とからなるインバータ回路のロジックスレッシ
ョルド電圧に達すると、その出力信号が縦列形態にされ
た3個のインバータ回路を通してアンドゲート回路G1
の入力をハイレベルにする。このとき、キャパシタC1
のリセットにより他方のインバータ回路(C25,C2
4)の出力がハイレベルになっているからアンドゲート
回路G1の他方の入力もハイレベルになっており、ノア
ゲート回路G2の入力をハイレベルにする。
The charging voltage of the capacitor C2 is MO3FETQ27
When the logic threshold voltage of the inverter circuit consisting of and C26 is reached, the output signal is passed through the three inverter circuits arranged in cascade to the AND gate circuit G1.
set the input to high level. At this time, capacitor C1
By resetting the other inverter circuit (C25, C2
Since the output of 4) is at a high level, the other input of the AND gate circuit G1 is also at a high level, causing the input of the NOR gate circuit G2 to be at a high level.

これにより、ノアゲート回路G2の出力信号は、ハイレ
ベルからロウレベルに切り替わる。これに応じて、Nチ
ャンネルMO3FETQ21がオン状態からオフ状態に
、PチャンネルMOS F ETQ20がオフ状態から
オン状態に切り替わる。この結果、キャパシタC1は、
再び上記のような放電動作から充電動作に切り替わる。
As a result, the output signal of the NOR gate circuit G2 switches from high level to low level. In response to this, the N-channel MO3FETQ21 is switched from the on state to the off state, and the P channel MOS FETQ20 is switched from the off state to the on state. As a result, capacitor C1 becomes
The discharging operation as described above is switched to the charging operation again.

一方、ノアゲート回路G3の出力信号は、上記インバー
タ回路(C25,C24)の出力信号のハイレベルが3
個のインバータ回路を通してロウレベルとして供給され
ているため、上記ノアゲート回路G2の出力信号のロウ
レベルにより、ロウレベルからハイレベルに変化する。
On the other hand, the output signal of the NOR gate circuit G3 is such that the high level of the output signal of the inverter circuit (C25, C24) is 3.
Since it is supplied as a low level through two inverter circuits, it changes from low level to high level depending on the low level of the output signal of the NOR gate circuit G2.

これに応じて、PチャンネルMO3FETQ22がオン
状態からオフ状態に、NチャンネルMO3FETQ23
がオフ状態からオン状態に切り替わる。この結果、キャ
パシタC2は、上記のように再び充電動作から放電動作
(リセット)に切り替わる。このようなキャパシタC1
とC2の充電/放電の切り替わりが繰り返されて発振動
作が行われる。特に制限されないが、上記ノアゲート回
路G3の出力信号を受けるインバータ回路から発振出力
Foが出力される。
In response, the P-channel MO3FETQ22 changes from the on state to the off state, and the N-channel MO3FETQ23
switches from off state to on state. As a result, the capacitor C2 switches from the charging operation to the discharging operation (reset) again as described above. Such a capacitor C1
The switching between charging and discharging C2 is repeated to perform an oscillation operation. Although not particularly limited, the oscillation output Fo is output from the inverter circuit that receives the output signal of the NOR gate circuit G3.

上記キャパシタC1及びC2の充電電流は、後述するよ
うな制御電圧VCにより変化されられることにより、発
振出力Foは制御電圧VCに従って変化するものとなり
、電圧制御型発振回路としての動作が行われる。
The charging currents of the capacitors C1 and C2 are changed by a control voltage VC as described later, so that the oscillation output Fo changes according to the control voltage VC, and the circuit operates as a voltage-controlled oscillation circuit.

上記充電電流を流すPチャンネルスイッチMO3FET
Q20及びC22のドレインには、電流源として作用す
るPチャンネルMOSFETQIOないしC14が設け
られる。これらの各MO3FETQIOないしC14の
ドレインには、次のようなパワースイッチとして作用す
るMO3FETQ15ないしC19を介して動作電圧V
ccが供給される。MO3FETQ15は、そのゲート
に定常的に接地電位が与えられることにより、定常的に
オン状態にされる。それ故、それと直列接続されたMO
3FETQI Oには、定常的に電流が流れるものとな
る。これに対して、他のパワースイッチMO3FETQ
16ないしC19は、そのゲートに供給される制御信号
により選択的に動作させられるため、オン状態になるパ
ワースイッチMOS F ETに対応した電流源MO3
FETのみが電流を流すようにされる。
P channel switch MO3FET that flows the above charging current
P-channel MOSFETs QIO to C14, which act as current sources, are provided at the drains of Q20 and C22. The drains of these MO3FETs QIO to C14 are supplied with an operating voltage V via MO3FETs Q15 to C19, which act as power switches as follows.
cc is supplied. MO3FETQ15 is constantly turned on by constantly applying a ground potential to its gate. Therefore, the MO connected in series with it
A current constantly flows through the 3FETQIO. On the other hand, other power switches MO3FETQ
16 to C19 are selectively operated by the control signal supplied to their gates, so that the current source MO3 corresponding to the power switch MOS FET is turned on.
Only the FET is allowed to conduct current.

パワースイッチMO3FETQI 6〜Q19のゲート
には、図示しない位相比較回路により形成された位相比
較出力信号が供給される。すなわち、MO5FETQI
 6のゲートには高ゲインアップ信号HGUがインバー
タ回路を介して供給され、MO3FETQI 7のゲー
トには高ゲインダウン信号HGDが供給され、MO3F
ETQI 8のゲートには、低ゲインアップ信号LGU
がインバータ回路を介して供給され、MO3FETQI
 9のゲートには低ゲインダウン信号LCDが供給され
る。
A phase comparison output signal formed by a phase comparison circuit (not shown) is supplied to the gates of the power switches MO3FETQI 6 to Q19. That is, MO5FETQI
A high gain up signal HGU is supplied to the gate of MO3FETQI6 via an inverter circuit, a high gain down signal HGD is supplied to the gate of MO3FETQI7,
The gate of ETQI 8 has a low gain up signal LGU.
is supplied through the inverter circuit, MO3FETQI
A low gain down signal LCD is supplied to the gate of 9.

位相比較回路から出力信号が供給されない状態、言い換
えるならば、位相比較回路の再入力信号の位相(周波数
)が一致した状態では、上記信号は全てロウレベルにな
る。それ故、パワースイッチMO3FETQ17とC1
9がオン状態になり、電流源MO3FETQI 2及び
C14により形成された電流が定常的にオン状態にされ
たMO3FETQ15に対応した電流源MO3FETQ
IOの電流とともに、キャパシタC1,C2の充電電流
として作用する。
In a state in which no output signal is supplied from the phase comparison circuit, in other words, in a state in which the phase (frequency) of the re-input signal to the phase comparison circuit matches, all of the above signals become low level. Therefore, power switch MO3FET Q17 and C1
9 is turned on, and the current generated by current source MO3FETQI 2 and C14 is constantly turned on.
Together with the current of IO, it acts as a charging current for capacitors C1 and C2.

上記電流源MOSFETQI OないしC14は、電圧
/電流変換動作を行うMO5FETQ5及び下限周波数
を設定する定電流を流すMOS F ETQ6との合成
電流を受けるMO5FETQ8とともに電流ミラー形態
にされる。上記MO5FETQ8のドレイン側には、低
消費電力化のためにパワースイッチMO3FETQ9が
設けられる。すなわち、非動作状態において、信号LP
がハイレベルにされると、上記MO3FETQ9がオフ
状態になり、上記MO3FETQ8を実質的にオフ状態
にするので、それに対応した電流源MO3FETQ10
〜Q14もオフ状態になり、発振動作が停止される。上
記下限周波数を設定するたの定電流MO3FETQ6の
ソースと回路の接地電位点との間にはスイッチMO3F
ETQ7が設けられ、インバータ回路により反転されて
信号LPによりスイッチ制御される。
The current sources MOSFETs QIO to C14 are configured in a current mirror configuration together with the MO5FETQ8 which receives a combined current of the MOSFETQ5 that performs a voltage/current conversion operation and the MOSFETQ6 that flows a constant current that sets the lower limit frequency. A power switch MO3FETQ9 is provided on the drain side of the MO5FETQ8 to reduce power consumption. That is, in the non-operating state, the signal LP
When set to a high level, the MO3FETQ9 turns off and the MO3FETQ8 is turned off, so the corresponding current source MO3FETQ10
~Q14 is also turned off, and the oscillation operation is stopped. A switch MO3F is connected between the source of constant current MO3FETQ6 for setting the above lower limit frequency and the ground potential point of the circuit.
ETQ7 is provided, inverted by an inverter circuit, and switched by a signal LP.

MO3FETQ5のゲートには、制御電圧VCが供給さ
れる。制御信号VCは、キャパシタCと定電流MO3F
ETCIないしC4からなるチャージポンプ回路により
形成される。このチャージポンプ回路は、PLL回路に
おけるループフィルタ(ロウパスフィルタ)としての作
用を行うものであり、上記位相比較回路の出力信号の積
分動作を行う。
A control voltage VC is supplied to the gate of MO3FETQ5. The control signal VC is a capacitor C and a constant current MO3F.
It is formed by a charge pump circuit consisting of ETCI to C4. This charge pump circuit functions as a loop filter (low-pass filter) in the PLL circuit, and performs an operation of integrating the output signal of the phase comparison circuit.

定電圧発生回路VCにより形成された定電圧■Pにより
PチャンネルMO3FETQIとC3が駆動され、定電
圧VNによりNチャンネルMO3FETQ2とC4が駆
動される。上記PチャンネルMO3FETQIとNチャ
ンネルMOS F ETQ2のドレイン及びPチャンネ
ルMO3FETQ3とNチャンネルMO3FETQ4の
ドレインは共通に上記キャパシタCに接続される。
The constant voltage ■P generated by the constant voltage generating circuit VC drives the P-channel MO3FETs QI and C3, and the constant voltage VN drives the N-channel MO3FETs Q2 and C4. The drains of the P-channel MO3FETQI and N-channel MOS FETQ2 and the drains of the P-channel MO3FETQ3 and N-channel MO3FETQ4 are commonly connected to the capacitor C.

上記MO3FETQIとC2は、低ゲインアップ及びダ
ウン信号に対応され、そのサイズが小さく形成されるこ
とにより比較的小さな電流を流すようにされる。上記M
O3FETQ3とC4は、高ゲインアップ及びダウン信
号に対応され、そのサイズが大きく形成されることによ
り大きな電流を流すようにされる。
The MO3FETs QI and C2 are adapted to low gain up and down signals, and are made small in size to allow a relatively small current to flow. Above M
The O3FETs Q3 and C4 are adapted to high gain up and down signals, and are made large in size to allow a large current to flow.

上記PチャンネルMOSFETQIのソースには、2つ
のインバータ回路を通して低ゲインアップ信号LDUが
供給される。これに対して、NチャンネルMO3FET
Q2のソースには、低ゲインダウン信号LCDが供給さ
れる。また、PチャンネルMO3FETQ3のソースに
は、2つのインバータ回路を通して高ゲインアップ信号
HGUが供給され、NチャンネルMO3FETQ4のソ
ースには高ゲインダウン信号HGDが供給される。
A low gain up signal LDU is supplied to the source of the P-channel MOSFET QI through two inverter circuits. On the other hand, N-channel MO3FET
The source of Q2 is supplied with a low gain down signal LCD. Further, a high gain up signal HGU is supplied to the source of the P-channel MO3FETQ3 through two inverter circuits, and a high gain down signal HGD is supplied to the source of the N-channel MO3FETQ4.

キャパシタCは、上記PチャンネルMO5FETQ1と
C3を通して充電動作が行われ、NチャンネルMO3F
ETQ2とC4を通して放電動作が行われる。そこに保
持された電圧VCがMO3FETQ5により電圧/電流
変換されて上記VCOの発振周波数を制御する。
The capacitor C is charged through the P-channel MO5FETs Q1 and C3, and the capacitor C is charged through the P-channel MO5FETs Q1 and C3.
A discharge operation is performed through ETQ2 and C4. The voltage VC held there is converted into voltage/current by MO3FETQ5 to control the oscillation frequency of the VCO.

図示しない位相比較回路は、その一方の入力に基準周波
数が供給され、他方の入力に上記電圧制御型発振回路V
COの発振出力Foに基づいて形成された分周信号が供
給される。位相比較回路、上記両信号の位相差に従った
位相比較出力である上記位相比較出力信号を形成する。
A phase comparison circuit (not shown) has one input supplied with the reference frequency and the other input supplied with the voltage controlled oscillation circuit V.
A frequency-divided signal formed based on the oscillation output Fo of the CO is supplied. A phase comparison circuit forms the phase comparison output signal which is a phase comparison output according to the phase difference between the two signals.

位相比較回路は、基準周波数に対して電圧制御型発振回
路VCOの分周出力の位相が大きく遅れている(周波数
が低い)とき、この位相差に従った高ゲインアップ信号
HGUを形成する。この高ゲインアップ信号HGUによ
り、MO3FETQ3が定電圧vpに従って定電流を流
すので、キャパシタCを充電して制御信号VCを高くす
る。これと並行して、上記高ゲインアップ信号HGUが
形成されたときだけ、パワースイッチMO3FETQ1
6がオン状態にされる。したがって、上記MO3FET
IIからの電流が加算されて発振周波数を高くするよう
に作用する。これによって応答性を高くするものである
When the phase of the divided output of the voltage controlled oscillator circuit VCO is significantly delayed (low frequency) with respect to the reference frequency, the phase comparison circuit forms a high gain up signal HGU according to this phase difference. This high gain up signal HGU causes the MO3FET Q3 to flow a constant current according to the constant voltage vp, thereby charging the capacitor C and raising the control signal VC. In parallel with this, only when the high gain up signal HGU is formed, the power switch MO3FETQ1
6 is turned on. Therefore, the above MO3FET
The current from II is added and acts to increase the oscillation frequency. This increases responsiveness.

位相比較回路は、基準周波数に対して電圧制御型発振回
路VCOの分周出力の位相が少し遅れている(周波数が
低い)とき、この位相差に従った低ゲインアップ信号L
GUを形成する。この低ゲインアップ信号LGUにより
、MO3FETQIが定電圧VPに従って定電流を流す
ので、キャパシタCを充電して制御信号VCを少し高く
する。
When the phase of the divided output of the voltage controlled oscillator circuit VCO is slightly delayed (low frequency) with respect to the reference frequency, the phase comparison circuit generates a low gain up signal L according to this phase difference.
Form GU. This low gain up signal LGU causes the MO3FET QI to flow a constant current according to the constant voltage VP, so that the capacitor C is charged and the control signal VC is made slightly higher.

これと並行して、上記低ゲインアップ信号LGUが形成
されたときだけ、パワースイッチMO3FETQ1Bが
オン状態にされる。したがって、上記MO8FET13
からの電流が加算されて発振周波数を高くするように作
用する。上記低ゲインアップ信号LGUに対応された電
流MOS F ETQl及びQ13は、そのサイズが比
較的小さく形成されることから、ループゲインを小さく
して安定性を確保する。
In parallel with this, the power switch MO3FETQ1B is turned on only when the low gain up signal LGU is formed. Therefore, the above MO8FET13
The current from the oscillator is added and acts to increase the oscillation frequency. Since the current MOS FETQl and Q13 corresponding to the low gain up signal LGU are formed relatively small in size, the loop gain is made small to ensure stability.

一方、位相比較回路は、基準周波数に対して電圧制御型
発振回路VCOO分周出力の位相が大きく進んでいる(
周波数が高い)とき、この位相差に従った高ゲインダウ
ン信号HGDを形成する。
On the other hand, the phase comparator circuit shows that the phase of the voltage-controlled oscillator circuit VCOO divided output is significantly ahead of the reference frequency (
(high frequency), a high gain down signal HGD is formed according to this phase difference.

この高ゲインダウン信号HGDにより、MO3FETQ
4が定電圧VNに従って定電流を流すので、キャパシタ
Cを放電して制御信号VCを低くする。
This high gain down signal HGD causes MO3FETQ
4 causes a constant current to flow according to the constant voltage VN, so that the capacitor C is discharged and the control signal VC is lowered.

これと並行して、上記高ゲインダウン信号HGDが形成
されたときだけ、パワースイッチMO3FETQ17が
オフ状態にされる。したがって、上記MO3FET12
からの電流が減算されて発振周波数を低(するように作
用する。これによって応答性を高くするものである。
In parallel with this, the power switch MO3FETQ17 is turned off only when the high gain down signal HGD is generated. Therefore, the above MO3FET12
The current is subtracted from the oscillation frequency to lower the oscillation frequency. This increases responsiveness.

位相比較回路は、基準周波数に対して電圧制御型発振回
路VCOO分周出力の位相が少し進んでいる(周波数が
高い)とき、この位相差に従った低ゲインダウン信号L
GDを形成する。この低ゲインダウン信号LGDにより
、MO3FETQ2が定電圧VNに従って定電流を流す
ので、キャパシタCを放電して制御信号VCを少し低く
する。
When the phase of the voltage-controlled oscillator circuit VCOO divided output is slightly ahead of the reference frequency (the frequency is high), the phase comparison circuit generates a low gain down signal L according to this phase difference.
Form GD. This low gain down signal LGD causes the MO3FET Q2 to flow a constant current according to the constant voltage VN, thereby discharging the capacitor C and lowering the control signal VC a little.

これと並行して、上記低ゲインダウン信号LGDが形成
されたときだけ、パワースイッチMO3FETQ19が
オフ状態にされる。したがって、上記MO3FET14
からの電流が減算されて発振周波数を低くするように作
用する。上記低ゲインダウン信号LGDに対応された電
流MOS F ETQ2及びQ14は、そのサイズが比
較的小さく形成されることから、ループゲインを小さく
して安定性を確保する。
In parallel with this, the power switch MO3FETQ19 is turned off only when the low gain down signal LGD is generated. Therefore, the above MO3FET14
The current from the oscillation frequency is subtracted from the oscillation frequency to lower the oscillation frequency. Since the current MOS FETs Q2 and Q14 corresponding to the low gain down signal LGD are formed relatively small in size, their loop gains are made small to ensure stability.

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (11半導体基板と薄い絶縁膜を介して形成された電極
を、比較的小さなサイズで複数個に分割するとともに各
電極が比較的細い配線材料で接続することにより、絶縁
膜の耐圧の弱い部分を絶縁破壊に至らしめるような電流
によって上記細い配線材料が切断されるから、上記耐圧
的に弱い電極が自動的に切り離されてキャパシタとして
絶縁破壊不良発生を防止できるという効果が得られる。
The effects obtained from the above examples are as follows. In other words, (11) By dividing the electrode formed through the semiconductor substrate and a thin insulating film into multiple parts of relatively small size and connecting each electrode with a relatively thin wiring material, the withstand voltage of the insulating film is weak. Since the thin wiring material is cut by a current that causes dielectric breakdown in the part, the electrode with a weak withstand voltage is automatically disconnected, and it is possible to prevent the occurrence of dielectric breakdown defects as a capacitor.

(2)上記のようなキャパシタをVFOに利用すること
によって、外部部品を増加させることなく、その製品歩
留まりを高くすること、あるいは高信頬性を得ることが
できるという効果が得られる。
(2) By using the above-mentioned capacitor in a VFO, the product yield can be increased or high reliability can be obtained without increasing the number of external components.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、1つの電極の
大きさは、1つの電極が切り離されても、容量値のバラ
ツキの許容値内にあるようにすれば何であってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist thereof. Nor. For example, the size of one electrode may be any size as long as the variation in capacitance value remains within an allowable value even if one electrode is separated.

また、分割された電極相互を接続する配線は、アルミニ
ュウム等の他の配線材料を用いるもの他、分割された電
極材料を用いて構成するものであってもよい。すなわち
、第1図において、ポリシリコン層を用いて細い接続配
線も一体的に構成するものとしてもよい。
Further, the wiring connecting the divided electrodes to each other may be constructed using other wiring materials such as aluminum, or may be constructed using the divided electrode material. That is, in FIG. 1, the thin connection wiring may also be integrally constructed using a polysilicon layer.

この発明に係るキャパシタは、前記VFOに用いられる
チャージポンプ回路に用いられるもの他、比較的大きな
容量値のキャパシタを内蔵させることが必要な各種半導
体集積回路装置に広く利用できる。
The capacitor according to the present invention can be widely used in various semiconductor integrated circuit devices that require a built-in capacitor with a relatively large capacitance value, in addition to those used in charge pump circuits used in the VFO.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、半導体基板と薄い絶縁膜を介して形成され
た電極を、比較的小さなサイズで複数個に分割するとと
もに各電極が比較的細い配線材料で接続することにより
、絶縁膜の耐圧の弱い部分を絶縁破壊に至らしめるよう
な電流によって上記細い配線材料が切断されるから、上
記耐圧的に弱い電極が自動的に切り離されてキャパシタ
として絶縁破壊不良発生を防止できる。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, by dividing the electrode formed between the semiconductor substrate and a thin insulating film into multiple parts of relatively small size and connecting each electrode with a relatively thin wiring material, the parts with weak breakdown voltage of the insulating film can be removed. Since the thin wiring material is cut by a current that may cause dielectric breakdown, the electrodes having a weak withstand voltage are automatically separated and can be used as a capacitor to prevent dielectric breakdown from occurring.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明に係るキャパシタの一実施例を示す
平面図、 第2図は、この発明に係るキャパシタの一実施例を示す
構造断面図、 第3図は、上記キャパシタを用いたVFOの要部一実施
例の回路図である。 PSUB・・基板、NSD・−拡散層、PSi・・ポリ
シリコン層、AI ・・アルミニュウム配線、SiO2
・・酸化膜、VG・・定電圧発生回路。 第1図 第2図 &7PjB  図
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a capacitor according to the present invention, FIG. 2 is a structural sectional view showing an embodiment of the capacitor according to the present invention, and FIG. 3 is a VFO using the above capacitor. FIG. PSUB...substrate, NSD--diffusion layer, PSi...polysilicon layer, AI...aluminum wiring, SiO2
...Oxide film, VG... Constant voltage generation circuit. Figure 1 Figure 2 & 7PjB Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板と薄い絶縁膜を介して形成された電極が
比較的小さなサイズで複数個に分割され、各電極が比較
的細い配線材料で接続されてなるキャパシタを含むこと
を特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記薄い絶縁膜上に形成された電極は、ポリシリコ
ン層により構成され、このポリシリコン層を通して半導
体基板表面には他の電極を構成する半導体層が形成され
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. Includes a capacitor in which an electrode formed through a semiconductor substrate and a thin insulating film is divided into a plurality of relatively small pieces, and each electrode is connected with a relatively thin wiring material. A semiconductor integrated circuit device characterized by: 2. The electrode formed on the thin insulating film is composed of a polysilicon layer, and a semiconductor layer constituting another electrode is formed on the surface of the semiconductor substrate through this polysilicon layer. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
JP22660388A 1988-09-12 1988-09-12 Semiconductor integrated circuit device Pending JPH0276251A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22660388A JPH0276251A (en) 1988-09-12 1988-09-12 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22660388A JPH0276251A (en) 1988-09-12 1988-09-12 Semiconductor integrated circuit device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0276251A true JPH0276251A (en) 1990-03-15

Family

ID=16847785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22660388A Pending JPH0276251A (en) 1988-09-12 1988-09-12 Semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0276251A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03283459A (en) * 1990-03-30 1991-12-13 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
US8325533B2 (en) 2009-08-03 2012-12-04 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device using charge pump circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03283459A (en) * 1990-03-30 1991-12-13 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
US8325533B2 (en) 2009-08-03 2012-12-04 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device using charge pump circuit
US8582366B2 (en) 2009-08-03 2013-11-12 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device using charge pump circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3526446B2 (en) Fuse program circuit
JPH0461155A (en) Semiconductor device
JP2000173288A (en) Charge pump circuit
JPH0757474A (en) Chip initiation-signal generating circuit for semiconductor memory device
US6239614B1 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2001251171A (en) Delay circuit
JP2003273724A (en) Semiconductor integrated circuit device
EP0063216A2 (en) Driver Circuit
JPS60130157A (en) Monolithic semiconductor ic
JP3072254B2 (en) Level shift circuit
JPH0276251A (en) Semiconductor integrated circuit device
KR100255895B1 (en) Semiconductor device
JPH0254698B2 (en)
JP3060617B2 (en) Output buffer circuit
JP2937592B2 (en) Substrate bias generation circuit
JP2006100350A (en) Semiconductor integrated circuit
JP3626980B2 (en) Inverting amplifier circuit
JP2000150789A (en) Semiconductor integrated circuit
KR100396690B1 (en) Charge pump circuit
JP4492837B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JPS61154159A (en) Conplementary mos integrated circuit
JP2833544B2 (en) Boost circuit
JPH01237967A (en) Magnetic disk memory control circuit
JP3337979B2 (en) Charge pump circuit
JPS6115371A (en) Protective device for semiconductor ic