JPH05243512A - Semiconductor device having digital and analog parts mounted mixedly - Google Patents

Semiconductor device having digital and analog parts mounted mixedly

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JPH05243512A
JPH05243512A JP4044123A JP4412392A JPH05243512A JP H05243512 A JPH05243512 A JP H05243512A JP 4044123 A JP4044123 A JP 4044123A JP 4412392 A JP4412392 A JP 4412392A JP H05243512 A JPH05243512 A JP H05243512A
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Yuichi Maruyama
勇一 丸山
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To check getting-round of noise from a digital circuit to an analog circuit in CMOS.LSI wherein digital and analog parts are mounted mixedly. CONSTITUTION:A digital part 42 and an analog part 41 are provided on the same semiconductor substrate, and in the analog part 41, a sub-line 2 for fixing a substrate potential is wired in parallel to a grand line 1 and connected to a pad 9. In the digital part 42, a sub-line 4 for fixing the substrate potential is wired in parallel to a grand line 6 and connected to a pad 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コーデックのようなア
ナログ・ディジタル混載の半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog / digital mixed semiconductor device such as a codec.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS・LSI等の半導体装置は、P
型又はN型の一方の導電型の半導体基板に他方の導電型
の島状領域が形成され、同一基板上にN型のMOS・ト
ランジスタとP型のMOS・トランジスタとが同時に形
成されている。また、CMOS・LSIの場合には、M
OS・トランジスタのゲート酸化膜下のチャネルが形成
される領域(バックゲート)の電位がP型トランジスタ
では電源(VDD)に接続され、N型トランジスタでは
接地(GND)に接続されている。これはMOS・トラ
ンジスタには基板効果(バックゲート効果)があるの
で、この影響を避けるためと、CMOS・LSIには必
ずサイリスター接続が存在するので、サイリスター効果
によるラッチアップを避けるためである。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices such as CMOS / LSI are
Type or N type conductivity type semiconductor substrate is formed on the other conductivity type island region, and N type MOS transistors and P type MOS transistors are simultaneously formed on the same substrate. In the case of CMOS / LSI, M
The potential of the region (back gate) where the channel is formed under the gate oxide film of the OS transistor is connected to the power supply (VDD) in the P-type transistor and is connected to the ground (GND) in the N-type transistor. This is because the MOS transistor has a substrate effect (back gate effect), and in order to avoid this effect, and because CMOS / LSI always has a thyristor connection, latch up due to the thyristor effect is avoided.

【0003】また、これらの基板又は島状領域はラッチ
アップを避ける必要があることを考慮すると、できるだ
け低インピーダンスで接地又は電源に接続する必要があ
る。このため、通常、MOS・トランジスタから数十ミ
クロン乃至数百ミクロン以内に一箇所以上の割合で低イ
ンピーダンスの接地配線又は電源配線に接続されてい
る。
Further, considering that it is necessary to avoid latch-up of these substrates or island regions, it is necessary to connect them to the ground or the power supply with the impedance as low as possible. For this reason, it is usually connected to the low-impedance ground wiring or power wiring at one or more positions within several tens to several hundreds of microns from the MOS transistor.

【0004】上述したようにCMOS・LSIでは、必
ずバックゲートをある電位に固定する必要がある。図3
は従来の半導体装置を示す平面図である。図3に示すよ
うに、従来の半導体装置であるCMOS・LSIにおい
て、島状領域に関しては、アナログ部41とディジタル
部42とに分離されている。またアナログ部41におい
ては、アナログ回路の金属層のグランドライン23がパ
ッド28に接続され、パッド28が接地に接続されてい
る。更に、アナログ回路の金属層の電源ライン24がパ
ッド27に接続され、このパッド27に回路の電源が供
給される。また、ディジタル部42においては、ディジ
タル回路の金属層のグランドライン26がパッド30に
接続され、パッド30が接地に接続されている。更に、
ディジタル回路の金属層の電源ライン25がパッド29
に接続され、このパッド29に回路の電源が供給され
る。
As described above, in the CMOS / LSI, the back gate must be fixed to a certain potential. Figure 3
FIG. 6 is a plan view showing a conventional semiconductor device. As shown in FIG. 3, in a CMOS / LSI that is a conventional semiconductor device, the island-shaped region is divided into an analog section 41 and a digital section 42. In the analog section 41, the ground line 23 of the metal layer of the analog circuit is connected to the pad 28, and the pad 28 is connected to the ground. Further, the power supply line 24 of the metal layer of the analog circuit is connected to the pad 27, and the power supply of the circuit is supplied to the pad 27. Further, in the digital section 42, the ground line 26 of the metal layer of the digital circuit is connected to the pad 30, and the pad 30 is connected to the ground. Furthermore,
The power supply line 25 of the metal layer of the digital circuit is the pad 29.
, And the circuit power is supplied to the pad 29.

【0005】ところで、CMOS・LSI上にアナログ
回路とディジタル回路とを混載する場合、ディジタル部
からアナログ部へのノイズの回り込みを極力抑える必要
がある。この有効な方法として、LSI上の電源を分離
することが考えられる。
By the way, when an analog circuit and a digital circuit are mixedly mounted on a CMOS / LSI, it is necessary to suppress the sneak of noise from the digital section to the analog section as much as possible. As an effective method, it is possible to separate the power supply on the LSI.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CMO
S・LSIのバックゲート電位を与える電源において、
島状領域に関してはディジタル部とアナログ部とに切り
放すことができ、これによりノイズの回り込みを抑えら
れるが、基板に関しては、切り放すことができないた
め、基板を介してのノイズの回り込みを抑えることがで
きないという問題点がある。
However, the CMO
In the power supply that gives the back gate potential of S / LSI,
The island area can be cut off into the digital section and the analog section, which suppresses the sneaking of noise. However, since the board cannot be cut off, it is possible to suppress the sneaking of noise through the board. There is a problem that you cannot do it.

【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、CMOS・LSI上にディジタル回路とア
ナログ回路とを混載するとき、電源から基板を介しての
ノイズの回り込みを抑制することができるディジタル・
アナログ混載の半導体装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and when a digital circuit and an analog circuit are mixedly mounted on a CMOS / LSI, it is possible to suppress the sneak of noise from the power supply through the substrate. Digital that can
An object is to provide an analog-embedded semiconductor device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るディジタル
・アナログ混載の半導体装置は、同一の半導体基板上に
ディジタル回路とアナログ回路とが設けられ、少なくと
も一方の導電型の島状領域が設けられている半導体装置
において、前記ディジタル回路及びアナログ回路には第
1の電源が供給されていると共に、前記第1の電源とは
分離された第2の電源が前記ディジタル回路及び前記ア
ナログ回路内部にて前記半導体基板に供給されているこ
とを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a digital / analog mixed semiconductor device in which a digital circuit and an analog circuit are provided on the same semiconductor substrate, and at least one conductive type island region is provided. In the semiconductor device, a first power supply is supplied to the digital circuit and the analog circuit, and a second power supply separated from the first power supply is provided inside the digital circuit and the analog circuit. It is characterized in that it is supplied to the semiconductor substrate.

【0009】[0009]

【作用】本発明においては、第2の電源が回路の電源で
ある第1の電源と電気的に非接続状態において、半導体
基板に供給されている。これにより、半導体基板に所定
の電位を与えることができると共に、半導体基板上にお
いて電気的に第1の電源と半導体基板とを分離すること
ができ、ディジタル回路からアナログ回路へのノイズの
回り込みを抑制することができる。
In the present invention, the second power source is supplied to the semiconductor substrate in a state of being electrically disconnected from the first power source which is the power source of the circuit. As a result, a predetermined potential can be applied to the semiconductor substrate, and the first power source and the semiconductor substrate can be electrically separated on the semiconductor substrate, and the sneak of noise from the digital circuit to the analog circuit can be suppressed. can do.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例に係る半導体
装置を示す平面図である。本実施例は、P型半導体基板
上にN型島状領域(以下、Nウェルともいう)が設けら
れているCMOS・LSIについてのものであり、金属
配線層は第1金属配線層43と第2金属配線層44との
2層からなり、第1金属配線層43と第2金属配線層4
4とのコンタクト45により両者が接続されて配線され
ている。本発明の実施例に係る半導体装置は島状領域に
関しては、従来技術と同様にアナログ部41とディジタ
ル部42とに分離されている。また、従来技術で述べた
パッド27,28,29,30、グランドライン23,
26及び電源ライン24,25に対応してパッド7,
8,10,11、グランドライン1,6及び電源ライン
3,5が同様に構成されている。更に、本実施例は、ア
ナログ部41において、グランドライン1に並列にアナ
ログ回路の基板電位固定用の金属層のサブライン2が配
線され、パッド9に接続されている。このパッド9には
基板電位固定用の電源が供給される。また、ディジタル
部42においても、グランドライン6に並列にディジタ
ル回路の基板電位固定用の金属層のサブライン4が配線
され、パッド12に接続されている。このパッド12に
は基板電位固定用の電源が供給される。つまりP型半導
体基板上にNウェルを有するCMOS・LSIであり、
P型半導体基板が接地に接続され、Nウェルを電源に接
続する構造となっている。
1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. The present embodiment relates to a CMOS / LSI in which an N-type island-shaped region (hereinafter, also referred to as an N well) is provided on a P-type semiconductor substrate, and the metal wiring layers are the first metal wiring layer 43 and the first metal wiring layer 43. The first metal wiring layer 43 and the second metal wiring layer 4 are composed of two layers including a two-metal wiring layer 44.
Both are connected and wired by the contact 45 with the wiring 4. The semiconductor device according to the embodiment of the present invention is divided into an analog section 41 and a digital section 42 in the island region as in the prior art. In addition, the pads 27, 28, 29 and 30, the ground line 23, described in the prior art,
26 and the power lines 24 and 25 corresponding to the pads 7,
8, 10, 11 and ground lines 1, 6 and power supply lines 3, 5 are similarly configured. Further, in this embodiment, in the analog section 41, the sub-line 2 of the metal layer for fixing the substrate potential of the analog circuit is wired in parallel to the ground line 1 and connected to the pad 9. A power supply for fixing the substrate potential is supplied to the pad 9. Also in the digital section 42, the sub-line 4 of the metal layer for fixing the substrate potential of the digital circuit is wired in parallel with the ground line 6 and connected to the pad 12. A power supply for fixing the substrate potential is supplied to the pad 12. In other words, it is a CMOS LSI having an N well on a P type semiconductor substrate,
The P-type semiconductor substrate is connected to the ground, and the N well is connected to the power supply.

【0011】このように構成された半導体装置におい
て、従来技術で述べたようにP型半導体基板又はNウェ
ルはラッチアップを考慮し、できるだけ低インピーダン
スで接地又は電源に接続する必要がある。本実施例にお
いては、グランドライン1,6に対して並列に基板電位
固定用のサブライン2,4を低インピーダンスの金属層
で配線し、N型MOSトランジスタの近傍にてP型半導
体基板に接続しており低インピーダンスでP型半導体基
板に安定した電位を与えると共に、回路の接地とP型半
導体基板とをLSI上にて接続せずに、回路の電源とP
型半導体基板とを電気的に分離している。また、この分
離された電源はLSI外部にて接続されている。
In the semiconductor device configured as described above, the P-type semiconductor substrate or the N well must be connected to the ground or the power supply with the lowest possible impedance in consideration of latch-up, as described in the prior art. In this embodiment, the sub-lines 2 and 4 for fixing the substrate potential are wired in parallel with the ground lines 1 and 6 with a low-impedance metal layer and connected to the P-type semiconductor substrate in the vicinity of the N-type MOS transistor. Therefore, a stable potential is applied to the P-type semiconductor substrate with low impedance, and the circuit power source and the P-type semiconductor substrate are connected to each other without connecting the circuit ground and the P-type semiconductor substrate on the LSI.
The semiconductor substrate is electrically separated from the semiconductor substrate. The separated power source is connected outside the LSI.

【0012】従って、P型半導体基板は回路の電源とは
電気的に分離され、安定した電位を与えてノイズの発生
が少ない基板電位固定用の電源によって接続されている
ために、P型半導体基板を介してのディジタル回路42
からアナログ回路41へのノイズの回り込みを抑制する
ことができる。
Therefore, since the P-type semiconductor substrate is electrically separated from the power source of the circuit and is connected by the power source for fixing the substrate potential which gives a stable potential and causes less noise, the P-type semiconductor substrate is connected. Via the digital circuit 42
It is possible to suppress noise from flowing into the analog circuit 41.

【0013】図2は、本発明の第2の実施例に係る半導
体装置を示す平面図である。第2の実施例においては、
第1の実施例と同様に島状領域に関してはアナログ部4
1とディジタル部42とに分離され、金属配線層も第1
金属配線層43と、第2金属配線層44と、それらのコ
ンタクト45とから形成されている。また、パッド1
8,19,21,22、グランドライン13,17及び
電源ライン15,16が第1の実施例と同様に配線され
ている。更に、本実施例においては、基板電位固定用の
サブライン14をアナログ部41とディジタル部42と
に配線を分けて分離せずに共通のパッド20を使用して
いる。第1の実施例においては、アナログ回路のグラン
ド1とディジタル回路のグランド6との配線上には、P
型半導体基板とのコンタクトを有しないため、アナログ
回路とディジタル回路とのグランド1,6をLSI上に
て、電気的に完全に分離できている。このため第1の実
施例ではアナログ部41のサブライン2の配線とディジ
タル部42のサブライン4の配線とにおいても分けてい
るが、この効果は小さい。そこで、本実施例において
は、アナログ回路とディジタル回路との基板電位固定用
のサブライン14の配線をパッド20のみを使用して共
通にしている。これにより、LSIのピン数を削減する
ことができる。
FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment,
Similar to the first embodiment, the analog section 4 is used for the island region.
1 and the digital section 42, and the metal wiring layer is also the first
The metal wiring layer 43, the second metal wiring layer 44, and their contacts 45 are formed. Also, pad 1
8, 19, 21, 22 and ground lines 13, 17 and power supply lines 15, 16 are wired as in the first embodiment. Further, in this embodiment, the common pad 20 is used without dividing the wiring for the substrate potential fixing sub-line 14 into the analog portion 41 and the digital portion 42. In the first embodiment, P is provided on the wiring between the ground 1 of the analog circuit and the ground 6 of the digital circuit.
Since there is no contact with the semiconductor substrate, the grounds 1 and 6 of the analog circuit and the digital circuit can be electrically separated completely on the LSI. Therefore, in the first embodiment, the wiring of the sub-line 2 of the analog section 41 and the wiring of the sub-line 4 of the digital section 42 are separated, but this effect is small. Therefore, in this embodiment, the wiring of the sub-line 14 for fixing the substrate potential of the analog circuit and the digital circuit is shared by using only the pad 20. As a result, the number of LSI pins can be reduced.

【0014】なお、本発明の第1の実施例に係る半導体
装置はP型半導体基板及びNウェルのCMOS・LSI
についてであったが、N型半導体基板にP型島状領域
(Pウェル)を形成したCMOS・LSIにおいても同
様の効果が得られる。
The semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is a P-type semiconductor substrate and an N-well CMOS / LSI.
However, similar effects can be obtained in a CMOS / LSI in which a P-type island-shaped region (P well) is formed on an N-type semiconductor substrate.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るディ
ジタル・アナログ混載のCMOS・LSIは半導体基板
の電位を固定するための第2の電源が半導体基板に供給
されているため、ラッチアップに強く、基板を介しての
ノイズの回り込みが少ない。これにより、従来実現され
ていないディジタル・アナログ混載の高精度のコーデッ
クのようなLSIも得ることができる。
As described above, in the digital / analog mixed CMOS / LSI according to the present invention, the second power supply for fixing the potential of the semiconductor substrate is supplied to the semiconductor substrate, so that the latch-up is prevented. Strong and less sneak of noise through the board. As a result, an LSI such as a digital / analog mixed high-precision codec that has not been realized in the past can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置を示す
平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例に係る半導体装置を示す
平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体装置を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,6,13,17,23,26;グランドライン 2,4,14;基板電位固定用のサブライン 3,5,15,16,24,25;電源ライン 7,8,9,10,11,12,18,19,20,2
1,22,27,28,29,30;パッド 43;第1金属配線層 44;第2金属配線層 45;第1金属配線層と第2金属配線層とのコンタクト
1, 6, 13, 17, 23, 26; Ground lines 2, 4, 14; Sub-lines for fixing substrate potential 3, 5, 15, 16, 24, 25; Power supply lines 7, 8, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20, 2
1, 22, 27, 28, 29, 30; pad 43; first metal wiring layer 44; second metal wiring layer 45; contact between first metal wiring layer and second metal wiring layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一の半導体基板上にディジタル回路と
アナログ回路とが設けられ、少なくとも一方の導電型の
島状領域が設けられている半導体装置において、前記デ
ィジタル回路及びアナログ回路には第1の電源が供給さ
れていると共に、前記第1の電源とは分離された第2の
電源が前記ディジタル回路及び前記アナログ回路内部に
て前記半導体基板に供給されていることを特徴とするデ
ィジタル・アナログ混載の半導体装置。
1. A semiconductor device in which a digital circuit and an analog circuit are provided on the same semiconductor substrate and at least one conductive type island region is provided, wherein the digital circuit and the analog circuit have a first configuration. A digital / analog mixed mounting characterized in that a power source is supplied and a second power source separated from the first power source is supplied to the semiconductor substrate inside the digital circuit and the analog circuit. Semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089980A (en) * 2009-09-09 2011-05-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd Micro-electromechanical system, system, and operating method thereof

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