JPH04207514A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPH04207514A JPH04207514A JP33563490A JP33563490A JPH04207514A JP H04207514 A JPH04207514 A JP H04207514A JP 33563490 A JP33563490 A JP 33563490A JP 33563490 A JP33563490 A JP 33563490A JP H04207514 A JPH04207514 A JP H04207514A
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- electrode
- integrated circuit
- semiconductor integrated
- electric field
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Links
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Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、例えば圭導体集積回路(IC)におけるフ
ィードバック制御あるいはフィードフォワード制御を行
うアナログ信号処理回路に係り、ループフィルタを集積
回路化したキャパシタを用いて構成する半導体集積回路
装置に関する。
ィードバック制御あるいはフィードフォワード制御を行
うアナログ信号処理回路に係り、ループフィルタを集積
回路化したキャパシタを用いて構成する半導体集積回路
装置に関する。
(従来の技術)
周知のように、電子回路においては、その実装密度の向
上とコストの低減とか大きな課題となっている。このた
め、集積回路(IC)の設計に際しては、ICの周辺部
品をIC内部に内蔵することや、ICの周辺部品に安価
な部品か使えるようにする工夫がなされている。
上とコストの低減とか大きな課題となっている。このた
め、集積回路(IC)の設計に際しては、ICの周辺部
品をIC内部に内蔵することや、ICの周辺部品に安価
な部品か使えるようにする工夫がなされている。
オーディオ信号を扱うICの場合、信号の入力部は、回
路間の信号基準電位の差異を除くため、第3図に示すよ
うに、入力信号Vinを外付けのコンデンサC1により
AC(交流)結合している。
路間の信号基準電位の差異を除くため、第3図に示すよ
うに、入力信号Vinを外付けのコンデンサC1により
AC(交流)結合している。
このコンデンサC1により外部回路とIC内部回路との
直流電位差を吸収し、IC内では所望の基準電位V r
erになるように直流電位を再供給している。交流的に
は、入力信号Vinは、コンデンサC1をそのまま通過
していくが、厳密には、第3図に示すAC結合回路は、
コンデンサC1と抵抗R1とで決まる次のようなバイパ
ス伝達特性をもっている。
直流電位差を吸収し、IC内では所望の基準電位V r
erになるように直流電位を再供給している。交流的に
は、入力信号Vinは、コンデンサC1をそのまま通過
していくが、厳密には、第3図に示すAC結合回路は、
コンデンサC1と抵抗R1とで決まる次のようなバイパ
ス伝達特性をもっている。
)1(S)−s −C1・ R1/(1+s −C
1−R1) ・・・(1)したがって、このバ
イパス伝達特性のカットオフ周波数は、 fc −1/2 π・CI ・R1−(2)となる。H
jFi(ハイファイ)オーディオ信号としては、信号処
理全体として20Hz以上の帯域を持つ必要かあり、こ
のためには−段当たりおよそ2Hz以下のカットオフ周
波数にしておく必要がある。また、このAC結合回路の
抵抗R)の値を大きくしすぎると、ICチップ上での占
有面積か大きくなって不経済になるばかりでなく、バン
ファ11の入力電流がこの抵抗R1を流れることにより
発生するオフセットか大きくなってしまう。そこで、抵
抗R1の値は、通常80にΩ程度以下に選ばれる。f
c −2Hz 、 RL −30にΩのときノコンデン
サC1の容量を計算すると、上記(2)式より、 C−L/2 yr ・fc−R1 = 2.7 x 10−6−2.7μF
・・(3)となる。すなわち、第3図に示す回路をオー
ディオ信号のAC結合回路として使用した場合、結合キ
ャパシタであるコンデンサCIの容量値としては、2.
7μF以上が必要ということになり、高価な電解コンデ
ンサを使用せざるを得ないことになる。
1−R1) ・・・(1)したがって、このバ
イパス伝達特性のカットオフ周波数は、 fc −1/2 π・CI ・R1−(2)となる。H
jFi(ハイファイ)オーディオ信号としては、信号処
理全体として20Hz以上の帯域を持つ必要かあり、こ
のためには−段当たりおよそ2Hz以下のカットオフ周
波数にしておく必要がある。また、このAC結合回路の
抵抗R)の値を大きくしすぎると、ICチップ上での占
有面積か大きくなって不経済になるばかりでなく、バン
ファ11の入力電流がこの抵抗R1を流れることにより
発生するオフセットか大きくなってしまう。そこで、抵
抗R1の値は、通常80にΩ程度以下に選ばれる。f
c −2Hz 、 RL −30にΩのときノコンデン
サC1の容量を計算すると、上記(2)式より、 C−L/2 yr ・fc−R1 = 2.7 x 10−6−2.7μF
・・(3)となる。すなわち、第3図に示す回路をオー
ディオ信号のAC結合回路として使用した場合、結合キ
ャパシタであるコンデンサCIの容量値としては、2.
7μF以上が必要ということになり、高価な電解コンデ
ンサを使用せざるを得ないことになる。
ところが、近年、ICの大規模化が進むにつれて、上述
したようなベースバンド信号の結合もIC内部で行なう
ようにするための開発か盛んになってきている。第4図
は、このような集積回路の一例を示(2ている。この回
路は、出力端子12の電位を基準(接地)電位と比較し
、その差分をトランスコンダクタンス回路13とコンデ
ンサC2とで積分して直流検出し、入力端子14の電位
を抵抗R2,R3てレベルシフトすることにより、出力
端子12の電位を基準電位と等しくなるようにさせるフ
ィードバック制御が行なわれる。演算増幅器15及び抵
抗R4,R5は、レベルシフトに伴う利得損失を増幅し
て補い、トータルの通過帯利得が“1” (OdB)と
なるようにしている。
したようなベースバンド信号の結合もIC内部で行なう
ようにするための開発か盛んになってきている。第4図
は、このような集積回路の一例を示(2ている。この回
路は、出力端子12の電位を基準(接地)電位と比較し
、その差分をトランスコンダクタンス回路13とコンデ
ンサC2とで積分して直流検出し、入力端子14の電位
を抵抗R2,R3てレベルシフトすることにより、出力
端子12の電位を基準電位と等しくなるようにさせるフ
ィードバック制御が行なわれる。演算増幅器15及び抵
抗R4,R5は、レベルシフトに伴う利得損失を増幅し
て補い、トータルの通過帯利得が“1” (OdB)と
なるようにしている。
このようにして、第4図に示す回路は、入力の直流電位
のばらつきに対しては、出力端にて直流電位が一定とな
るように働き、交流信号に対しては、そのまま利得Od
Bで伝送するという、オフセットキャンセル回路として
動作する。
のばらつきに対しては、出力端にて直流電位が一定とな
るように働き、交流信号に対しては、そのまま利得Od
Bで伝送するという、オフセットキャンセル回路として
動作する。
第4図に示す回路の入力端子14から出力端子コ2まで
の伝達関数を計算すると、 R2=R4−Ra R3−R5−Rb とした場合、 Vout/Vin −(S −NC2/gm) (Rb/Ra)/ f(S
−NC2/gm> (Rb/Ra)+Il・・・(4
) となる。このため、このカットオフ周波数は、fc=
(gm/ 2π・NC2)(Ra/Rb)
=−(5)となる。
の伝達関数を計算すると、 R2=R4−Ra R3−R5−Rb とした場合、 Vout/Vin −(S −NC2/gm) (Rb/Ra)/ f(S
−NC2/gm> (Rb/Ra)+Il・・・(4
) となる。このため、このカットオフ周波数は、fc=
(gm/ 2π・NC2)(Ra/Rb)
=−(5)となる。
ここで、第4図に示す回路を完全にオンチップ上で実現
する場合、チップコストの経済性を考えると、コンデン
サC2の容量は50pF程度が上限となる。このため、
N−1,Ra/Rb−1,/4としても、カットオフ周
波数が2Hz以下の帯域を確保するためには(5)式に
より、g+i≦2.5 Xl0−9(S)
・・・(6)という超微小トランスコンダクタ
ンス回路13が必要となる。これは抵抗で400 MΩ
以上に相当し、ICで実現するには非現実的であり、実
際には電流アッテネータ16でNを4000以上に設定
してトランスコンダクタンスを1.OX 1.0−5
(s )とし、抵抗換算で100 kΩ程度の値にする
。
する場合、チップコストの経済性を考えると、コンデン
サC2の容量は50pF程度が上限となる。このため、
N−1,Ra/Rb−1,/4としても、カットオフ周
波数が2Hz以下の帯域を確保するためには(5)式に
より、g+i≦2.5 Xl0−9(S)
・・・(6)という超微小トランスコンダクタ
ンス回路13が必要となる。これは抵抗で400 MΩ
以上に相当し、ICで実現するには非現実的であり、実
際には電流アッテネータ16でNを4000以上に設定
してトランスコンダクタンスを1.OX 1.0−5
(s )とし、抵抗換算で100 kΩ程度の値にする
。
二のようにしてもキャパシタC2端のA点の電流アッテ
ネータ側のインピーダンスは400MΩ以上ということ
になる。またキャパシタC2はA点の交流インピーダン
スを下げることになるか、音声帯域においてはこれも極
めて高い値となる。例えばf =50Hzの商用電源周
波数における交流インピーダンスZA (AC)は、 ZA (AC)−1/WC −1/2XπX 50X 50X 10−12−63.
7MΩ となる。従ってA点のトータルインピーダンスZAは、 Z^≧63.7MΩ/400 MΩ−54,9PvlΩ
となり、依然として極めて高い値である。
ネータ側のインピーダンスは400MΩ以上ということ
になる。またキャパシタC2はA点の交流インピーダン
スを下げることになるか、音声帯域においてはこれも極
めて高い値となる。例えばf =50Hzの商用電源周
波数における交流インピーダンスZA (AC)は、 ZA (AC)−1/WC −1/2XπX 50X 50X 10−12−63.
7MΩ となる。従ってA点のトータルインピーダンスZAは、 Z^≧63.7MΩ/400 MΩ−54,9PvlΩ
となり、依然として極めて高い値である。
このような高いインピーダンスのノードか電子回路内に
存在すると、ここがIC内外の電磁誘導の影響を受は易
くなることが考えられる。実際にこのようなIC回路で
この影響を調べてみたところ、ICが置かれている周辺
の交番電界の誘導を強く受け、キャパシタ端が受けた誘
導波形が出力に重畳されて現れることかわかった。これ
は主だ商用電源周波数の誘導によることか主因と考えら
れる。誘導による影響はこのままでは実用に供しないく
らい大きく、この問題を解決する二とか必須となってい
る。これに対し、固定電磁界および交番磁界は通常の使
用環境においてはほとんと影響を受けないことがわかっ
ている。問題の交番電界による影響の対策としてICを
シールドケースに入れて使用することか考えられる。こ
れはコンデンサを完全にIC化する必要かありコストア
ップを招いてしまうことのほかにIC内の他の回路から
受ける電界誘導に関しては改善できないという問題が残
ってしまう。
存在すると、ここがIC内外の電磁誘導の影響を受は易
くなることが考えられる。実際にこのようなIC回路で
この影響を調べてみたところ、ICが置かれている周辺
の交番電界の誘導を強く受け、キャパシタ端が受けた誘
導波形が出力に重畳されて現れることかわかった。これ
は主だ商用電源周波数の誘導によることか主因と考えら
れる。誘導による影響はこのままでは実用に供しないく
らい大きく、この問題を解決する二とか必須となってい
る。これに対し、固定電磁界および交番磁界は通常の使
用環境においてはほとんと影響を受けないことがわかっ
ている。問題の交番電界による影響の対策としてICを
シールドケースに入れて使用することか考えられる。こ
れはコンデンサを完全にIC化する必要かありコストア
ップを招いてしまうことのほかにIC内の他の回路から
受ける電界誘導に関しては改善できないという問題が残
ってしまう。
(発明か解決しようとする課題)
第4図に示す従来の回路で外付はコンデンサのないオー
ディオ信号のオフセゾトキャンセラ回路を実現しようと
すると、キャパシタ端Aのインピーダンスか極めて高く
なる上、内蔵キャパシタが50pFという集積キャパシ
タとしては大容量であり、広い電極面積を持っているた
め、このノードかIC周辺の交番電界の誘導を強く受け
て信号の品位を実用に耐えられない程劣化させてしまう
致命的な欠点があった。
ディオ信号のオフセゾトキャンセラ回路を実現しようと
すると、キャパシタ端Aのインピーダンスか極めて高く
なる上、内蔵キャパシタが50pFという集積キャパシ
タとしては大容量であり、広い電極面積を持っているた
め、このノードかIC周辺の交番電界の誘導を強く受け
て信号の品位を実用に耐えられない程劣化させてしまう
致命的な欠点があった。
この発明は、自動制御系のループフィルタとして集積フ
ィルタを使用した場合、交番電界による誘導障害を受け
ないようなIC化されたキャパシタを形成できるように
したものである。
ィルタを使用した場合、交番電界による誘導障害を受け
ないようなIC化されたキャパシタを形成できるように
したものである。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
この発明の半導体集積回路は交番電界誘導による影響を
排除するため、IC化したキャパシタの電極上を上層配
線で被覆したものである。
排除するため、IC化したキャパシタの電極上を上層配
線で被覆したものである。
(作用)
電磁界誘導による影響は交番電界のみが著しい障害を与
えるが、それ以外の誘導については実用上問題のないレ
ベルであることがわかっているため、上記手段をとるこ
とにより、交番電界のみ遮蔽かIC内で可能となる。
えるが、それ以外の誘導については実用上問題のないレ
ベルであることがわかっているため、上記手段をとるこ
とにより、交番電界のみ遮蔽かIC内で可能となる。
(実施例)
以下、この発明の実施例につき図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第1図はこの発明の一実施例を示すものであり、第1図
が第3図と異なるところは、IC化したA点側のキャパ
シタC2の一方の電極を金属電極31で覆ったことにあ
る。第2図は第1図の要部をIC化したものであり、(
a)は要部の正面図、(b)は(a)のa−a’断面図
である。
が第3図と異なるところは、IC化したA点側のキャパ
シタC2の一方の電極を金属電極31で覆ったことにあ
る。第2図は第1図の要部をIC化したものであり、(
a)は要部の正面図、(b)は(a)のa−a’断面図
である。
第2図キャパシタの種類は酸化膜を誘導体とする金属−
酸化膜−シリコン構造のMOS型の例を示しである。図
中酸化膜28が薄くなっている領域がキャパシタの実効
領域Caであり、この酸化膜28を誘電体として下側電
極25と上側電極29によりキャパシタを構成している
。P型基板21およびP型拡散基板22.23は接地電
位に接続され、隣接のN型領域との間の逆バイアスによ
り、このキャパシタ素子の島cbとして同一基板上に作
られている他の半導体回路素子と接合分離している。下
側電極25はN十埋込層24とN+拡散層26を介して
例えばAlで形成された金属電極27より取り出してい
る。この電極27は第1図におけるキャパ/りC2の接
地電極に相当し、接地電位に配線する。上側電極2つは
多結晶シリコンなとて形成され、例えばA1の金属電極
30から取り出す。この電極30は第1図のキャパシタ
C2の非接電極に相当し、ここか誘導を最も受は易い部
分である。
酸化膜−シリコン構造のMOS型の例を示しである。図
中酸化膜28が薄くなっている領域がキャパシタの実効
領域Caであり、この酸化膜28を誘電体として下側電
極25と上側電極29によりキャパシタを構成している
。P型基板21およびP型拡散基板22.23は接地電
位に接続され、隣接のN型領域との間の逆バイアスによ
り、このキャパシタ素子の島cbとして同一基板上に作
られている他の半導体回路素子と接合分離している。下
側電極25はN十埋込層24とN+拡散層26を介して
例えばAlで形成された金属電極27より取り出してい
る。この電極27は第1図におけるキャパ/りC2の接
地電極に相当し、接地電位に配線する。上側電極2つは
多結晶シリコンなとて形成され、例えばA1の金属電極
30から取り出す。この電極30は第1図のキャパシタ
C2の非接電極に相当し、ここか誘導を最も受は易い部
分である。
金属電極30上に例えばAlの材料が形成し、配置され
た金属電極31が、この発明に係る部分である。金属電
極31はキャパシタ素子の島cbを少なくともカバーす
る大きさで形成され、金属電極30か受ける外部からの
交番電界を遮断する。
た金属電極31が、この発明に係る部分である。金属電
極31はキャパシタ素子の島cbを少なくともカバーす
る大きさで形成され、金属電極30か受ける外部からの
交番電界を遮断する。
金属電極31は全面ベタのパターン、スリット状の・く
ターン、格子状のパターンなと種々のパターン形状をと
ることかでき、外部からの交番電界に対し、何れも同様
の効果を得ることができる。また金属電極31はフロー
ティングに配しておくたけても効果はあるか、接地電位
に接続しておくとより一層効果を得ることかできる。
ターン、格子状のパターンなと種々のパターン形状をと
ることかでき、外部からの交番電界に対し、何れも同様
の効果を得ることができる。また金属電極31はフロー
ティングに配しておくたけても効果はあるか、接地電位
に接続しておくとより一層効果を得ることかできる。
第1図のキャパシタC2の容量を50pF程度とし、完
全オンチツプで実現する場合、前述したようにA点のイ
ンピーダンスは50)1zの商用電源周波数に対し、5
0MΩ以上もの高いものとなり、IC内外の諸電界によ
る誘導を強く受けてしまう。誘導は回路構成上A点に相
当する各素子端子および配線領域がそれぞれその面積に
応して誘導を受けることになり、特に面積か圧倒的に大
きい、コ。
全オンチツプで実現する場合、前述したようにA点のイ
ンピーダンスは50)1zの商用電源周波数に対し、5
0MΩ以上もの高いものとなり、IC内外の諸電界によ
る誘導を強く受けてしまう。誘導は回路構成上A点に相
当する各素子端子および配線領域がそれぞれその面積に
応して誘導を受けることになり、特に面積か圧倒的に大
きい、コ。
デンサC2の非接地側電極か支配的となる。この発明は
A点を構成する各領域のうちコンデンサC2の非接地側
電極か受ける誘導による影響を少なくすることができる
。
A点を構成する各領域のうちコンデンサC2の非接地側
電極か受ける誘導による影響を少なくすることができる
。
なお、上記実施例は2層配線によるシールドであるが、
3層あるいはさらに上層の金属電極によるシールドでも
同してあり、ICの製造プロセス次第では1層目の配線
によるシールドも可能である。
3層あるいはさらに上層の金属電極によるシールドでも
同してあり、ICの製造プロセス次第では1層目の配線
によるシールドも可能である。
上記実施例ではオーディオ信号のオフセットキャンセル
回路について説明したか、この発明はこの用途に限るも
のではなく、フィードバックもしくはフィードフォワ−
1・の自動制御系のループフィルタ一般に適用でき、そ
の制御対象も直流電位、振幅、位相を問わす、広い範囲
で利用できることは明らかである。このようなループフ
ィルタは必す低時定数となり、これを集積化したキャパ
シタを含んだ回路を実現するときはキャパシタ端は必す
超ハ・イインビーグ:、7..となり、外部電界のt響
をシールドするにはこの発明を利用することか有効なし
のとなる。
回路について説明したか、この発明はこの用途に限るも
のではなく、フィードバックもしくはフィードフォワ−
1・の自動制御系のループフィルタ一般に適用でき、そ
の制御対象も直流電位、振幅、位相を問わす、広い範囲
で利用できることは明らかである。このようなループフ
ィルタは必す低時定数となり、これを集積化したキャパ
シタを含んだ回路を実現するときはキャパシタ端は必す
超ハ・イインビーグ:、7..となり、外部電界のt響
をシールドするにはこの発明を利用することか有効なし
のとなる。
〔発明の効果]
以上記載したようにこの発明の半導体回路装置によれば
、IC化した午ヤバンクの交番電界による誘導障害の防
止をICのパッケージ内でコストアップなしに確実に行
うことかできる。
、IC化した午ヤバンクの交番電界による誘導障害の防
止をICのパッケージ内でコストアップなしに確実に行
うことかできる。
第1図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第2図
は第1図の要部をIC化した構造図、第3図および第4
図は従来の回路構成図である。 C2・・・キャパシタ 29・・・上側電極 31・・金属電極 應1図 P−5ub−27 ヒl 売3図
は第1図の要部をIC化した構造図、第3図および第4
図は従来の回路構成図である。 C2・・・キャパシタ 29・・・上側電極 31・・金属電極 應1図 P−5ub−27 ヒl 売3図
Claims (3)
- (1)入力または出力信号の直流分、直流誤差分、振幅
、位相の何れかを検出するための検波手段と、この手段
の検波信号をフィルタリングするフィルタ手段と、この
手段の出力で前記直流分、直流誤差分、振幅、位相の何
れかを制御する信号制御手段とを有する半導体集積回路
化された信号処理回路にあって、前記フィルタ手段に用
いる集積回路化したキャパシタの電極上に被覆した上層
配線部とからなることを特徴とする半導体集積回路装置
。 - (2)入力または出力信号の直流分、直流誤差分、振幅
、位相の何れかを検出するための所定の周期的ゲート内
で行った検波手段と、この手段の検波出力をフィルタリ
ングするフィルタ手段と、この手段の出力で前記直流分
、直流誤差分、振幅、位相の何れかを制御する信号制御
手段とを有する半導体集積回路化された信号処理回路に
あって、前記フィルタ手段に用いる集積回路化されたキ
ャパシタの電極上に被覆した上層配線部とからなること
を特徴とする半導体集積回路装置。 - (3)上層配線部はAl系の材料であることを特徴とす
る請求項1または2の半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33563490A JPH04207514A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33563490A JPH04207514A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04207514A true JPH04207514A (ja) | 1992-07-29 |
Family
ID=18290792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33563490A Pending JPH04207514A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04207514A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013239871A (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | New Japan Radio Co Ltd | バンドパスフィルタ回路 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33563490A patent/JPH04207514A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013239871A (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | New Japan Radio Co Ltd | バンドパスフィルタ回路 |
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