JPH05343919A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH05343919A
JPH05343919A JP17204492A JP17204492A JPH05343919A JP H05343919 A JPH05343919 A JP H05343919A JP 17204492 A JP17204492 A JP 17204492A JP 17204492 A JP17204492 A JP 17204492A JP H05343919 A JPH05343919 A JP H05343919A
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external terminal
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Kazufumi Suzukawa
一文 鈴川
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the required layout area and to make the operation stable for an oscillation circuit built in a microcomputer or the like. CONSTITUTION:In a microcomputer MC where an oscillation circuit OSC is built in, a crystal oscillator XO is mounted externally and external terminals XTAL and EXTAL are provided, the output of an inverter INV1 is coupled with the terminal EXTAL and acts like a static electricity protection element. Moreover, both transistors(TRs) PM1, NM1 being components of the INV1 are arranged closely and symmetrically to a bonding pad PEXTAL corresponding to the terminal EXTAL. Moreover, a feedback resistor Rf provided between an input terminal and an output terminal of the INV1 and TRs PM2, PM3 and NM2, NM3 being components of the inverter INV2 transmitting its output signal to a post-stage circuit are arranged closely and symmetrically to the TRs PM1, NM1.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、例
えば、発振回路を内蔵するマイクロコンピュータ等に利
用して特に有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique which is particularly effective when used in a microcomputer having an oscillation circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロック信号を形成するための発振回路
を内蔵し、この発振回路の発振周波数を設定するための
水晶発振子が外付けされる一対の外部端子を備えるマイ
クロコンピュータがある。
2. Description of the Related Art There is a microcomputer including an oscillation circuit for forming a clock signal and having a pair of external terminals to which a crystal oscillator for setting the oscillation frequency of the oscillation circuit is externally attached.

【0003】発振回路を内蔵するマイクロコンピュータ
ならびにその発振回路に関する仕様等について、例え
ば、1990年8月、株式会社日立製作所発行の『H8
/510 HD6415108 ハードウエアマニュア
ル』第127頁〜第129頁に記載されている。
For a microcomputer including an oscillation circuit and specifications regarding the oscillation circuit, see, for example, "H8" issued by Hitachi, Ltd. in August 1990.
/ 510 HD6415108 Hardware Manual, pp. 127-129.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記に記載される従来
のマイクロコンピュータにおいて、内蔵される発振回路
は、例えば図8に示されるように、外付けされた水晶発
振子XOに対する駆動素子となるインバータINV1
と、このインバータINV1の入力端子及び出力端子間
に設けられるフィードバック抵抗Rfとを含む。インバ
ータINV1は、図9に示されるように、Pチャンネル
MOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの総称とする)PM1及びNチャ
ンネルMOSFETNM1からなるCMOS(相補型M
OS)論理回路であって、その入力端子と外部端子XT
ALとの間ならびにその出力端子と外部端子EXTAL
との間には、一対のダイオードD1及びD2あるいはD
3及びD4と保護抵抗Rs1又はRs2とからなる静電
保護回路ESD1及びESD2がそれぞれ設けられる。
外部端子XTAL及びEXTALと回路の接地電位との
間には、水晶発振子XOの発振動作を安定化するための
比較的大きな容量CL1及びCL2がそれぞれ結合され
る。
In the conventional microcomputer described above, the built-in oscillating circuit is, for example, as shown in FIG. 8, an inverter serving as a drive element for an externally attached crystal oscillator XO. INV1
And a feedback resistor Rf provided between the input terminal and the output terminal of the inverter INV1. As shown in FIG. 9, the inverter INV1 includes a P-channel MOSFET (metal oxide semiconductor type field effect transistor. In this specification, MOSFET is a generic term for an insulated gate field effect transistor) PM1 and N-channel MOSFET NM1. CMOS (complementary M
OS) logic circuit having its input terminal and external terminal XT
Between AL and its output terminal and external terminal EXTAL
And a pair of diodes D1 and D2 or D
Electrostatic protection circuits ESD1 and ESD2 composed of 3 and D4 and a protection resistor Rs1 or Rs2 are provided, respectively.
Relatively large capacitors CL1 and CL2 for stabilizing the oscillation operation of the crystal oscillator XO are coupled between the external terminals XTAL and EXTAL and the ground potential of the circuit, respectively.

【0005】ところが、マイクロコンピュータの高集積
化及び高速化が進むにしたがって、上記従来の発振回路
OSCには次のような問題点が生じることが本願発明者
等によって明らかとなった。すなわち、水晶発振子XO
の駆動素子となるインバータINV1の出力端子は、前
述のように、静電保護回路ESD2を構成する保護抵抗
Rs3を介して外部端子EXTALに結合され、これに
よってインバータINV1の実質的な駆動能力が低下す
る。また、これに対処するには、インバータINV1の
駆動能力を必要以上に大きくしなくてはならないが、こ
のためにインバータINV1としての消費電流が大きく
なるとともに、その所要レイアウト面積が増大する。ま
た、従来の発振回路OSCでは、駆動素子となるインバ
ータINV1に加えて、インバータINV1の出力信号
をクロック信号φ0としてマイクロコンピュータの内部
回路に伝達するためのインバータINV2や静電保護回
路ESD1及びESD2となる合計4個の専用セルが必
要となる。
However, it has been made clear by the inventors of the present application that the conventional oscillator circuit OSC described above has the following problems as the degree of integration and speed of the microcomputer increases. That is, the crystal oscillator XO
As described above, the output terminal of the inverter INV1 that serves as a drive element of the inverter INV1 is coupled to the external terminal EXTAL via the protection resistor Rs3 included in the electrostatic protection circuit ESD2, which reduces the substantial drive capability of the inverter INV1. To do. In order to deal with this, the drive capacity of the inverter INV1 must be increased more than necessary, but this increases the current consumption of the inverter INV1 and increases the required layout area. Further, in the conventional oscillation circuit OSC, in addition to the inverter INV1 serving as a drive element, an inverter INV2 for transmitting an output signal of the inverter INV1 as a clock signal φ0 to an internal circuit of the microcomputer and electrostatic protection circuits ESD1 and ESD2 are provided. Therefore, a total of 4 dedicated cells are required.

【0006】さらに、インバータINV1は、比較的大
きな外付け容量CL2を駆動できるだけの比較的大きな
駆動能力を必要とし、またその出力端子と外部端子EX
TALとを結合するための配線層も、抵抗値を抑えるた
めに比較的大きな線幅を持つ必要があるが、インバータ
INV1を構成するPチャンネルMOSFETPM1及
びNM1は、図10に示されるように、外部端子EXT
ALに対応するボンディングパッドPEXTALから見
て少なくとも静電保護回路ESD2を構成するPチャン
ネルMOSFETPM7及びNチャンネルMOSFET
NM7の遠方に配置されるため、インバータINV1と
外部端子EXTALとの間の配線を含む発振回路の総配
線長が長くなってしまう。このことは、発振回路OSC
の所要レイアウト面積をさらに増大させるとともに、配
線間のカップリングノイズや電源ノイズ等によって発振
回路OSCの発振動作を不安定なものとする。
Further, the inverter INV1 requires a relatively large drive capacity for driving a relatively large external capacitance CL2, and its output terminal and external terminal EX.
The wiring layer for coupling with the TAL also needs to have a relatively large line width in order to suppress the resistance value. However, the P-channel MOSFETs PM1 and NM1 forming the inverter INV1 are externally connected to each other as shown in FIG. Terminal EXT
A P-channel MOSFET PM7 and an N-channel MOSFET at least forming the electrostatic protection circuit ESD2 when viewed from the bonding pad PEXTAL corresponding to AL
Since it is arranged far from NM7, the total wiring length of the oscillation circuit including the wiring between the inverter INV1 and the external terminal EXTAL becomes long. This means that the oscillator circuit OSC
The required layout area is further increased, and the oscillation operation of the oscillation circuit OSC becomes unstable due to coupling noise between wirings, power supply noise, and the like.

【0007】この発明の目的は、マイクロコンピュータ
等に内蔵される発振回路の所要レイアウト面積を縮小
し、その動作を安定化することにある。
An object of the present invention is to reduce the required layout area of an oscillation circuit incorporated in a microcomputer or the like and stabilize its operation.

【0008】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及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 be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】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、次
の通りである。すなわち、発振回路を内蔵し水晶発振子
を外付けするための一対の外部端子を備えるマイクロコ
ンピュータ等において、水晶発振子に対する駆動素子と
して設けられる第1のCMOS論理回路を、対応する外
部端子に対する静電保護素子として兼用する。また、第
1のCMOS論理回路の出力端子を直接対応する外部端
子に結合するとともに、第1のCMOS論理回路を構成
するPチャンネル及びNチャンネルMOSFETを、上
記外部端子に対応するボンディングパッドに近接しかつ
対称的に配置し、第1のCMOS論理回路の入力端子及
び出力端子間に設けられるフィードバック抵抗ならびに
第1のCMOS論理回路の出力信号をマイクロコンピュ
ータの後段回路に伝達するための第2のCMOS論理回
路を構成するPチャンネル及びNチャンネルMOSFE
Tを、第1のCMOS論理回路を構成するPチャンネル
及びNチャンネルMOSFETにそれぞれ近接しかつ互
いに対称的に配置する。
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a microcomputer or the like having a pair of external terminals for incorporating a crystal oscillator in which an oscillator circuit is built-in, a first CMOS logic circuit provided as a drive element for the crystal oscillator is provided with a static circuit for a corresponding external terminal. Also serves as an electrical protection element. In addition, the output terminal of the first CMOS logic circuit is directly coupled to the corresponding external terminal, and the P-channel and N-channel MOSFETs forming the first CMOS logic circuit are placed close to the bonding pad corresponding to the external terminal. And a second CMOS for symmetrically arranging a feedback resistor provided between an input terminal and an output terminal of the first CMOS logic circuit and for transmitting an output signal of the first CMOS logic circuit to a subsequent circuit of the microcomputer. P-channel and N-channel MOSFE configuring a logic circuit
The Ts are respectively arranged close to and symmetrical to the P-channel and N-channel MOSFETs that form the first CMOS logic circuit.

【0010】[0010]

【作用】上記手段によれば、第1のCMOS論理回路の
出力端子と対応する外部端子との間に設けられる保護抵
抗をなくして、その分第1のCMOS論理回路の駆動能
力を小さくすることができる。また、第1のCMOS論
理回路の出力端子と対応する外部端子との間の配線を短
縮し、その配線抵抗を小さくして、第1のCMOS論理
回路の駆動能力をさらに小さくすることができるととも
に、発振回路としての総配線長を短縮し、これらの配線
間におけるカップリングノイズや電源ノイズを抑制する
ことができる。これらの結果、発振回路の所要レイアウ
ト面積を縮小し、その動作を安定化することができる。
According to the above means, the protective resistance provided between the output terminal of the first CMOS logic circuit and the corresponding external terminal is eliminated, and the driving capability of the first CMOS logic circuit is correspondingly reduced. You can In addition, the wiring between the output terminal of the first CMOS logic circuit and the corresponding external terminal can be shortened and the wiring resistance thereof can be reduced to further reduce the driving capability of the first CMOS logic circuit. The total wiring length of the oscillation circuit can be shortened, and the coupling noise and power supply noise between these wirings can be suppressed. As a result, the required layout area of the oscillator circuit can be reduced and its operation can be stabilized.

【0011】[0011]

【実施例】図1には、この発明が適用されたマイクロコ
ンピュータMCの一実施例の部分的なブロック図が示さ
れている。同図をもとに、まずこの実施例のマイクロコ
ンピュータMCの構成及び動作の概要について説明す
る。なお、図1の各ブロックを構成する回路素子は、公
知のCMOS集積回路の製造技術により、単結晶シリコ
ンのような1個の半導体基板上に形成される。また、マ
イクロコンピュータMCは、さらに図示されない多くの
機能ブロックを含むが、これらの機能ブロックに関する
説明は本発明に直接関係がないために割愛する。
1 is a partial block diagram of an embodiment of a microcomputer MC to which the present invention is applied. An outline of the configuration and operation of the microcomputer MC of this embodiment will be described first with reference to FIG. The circuit elements forming each block in FIG. 1 are formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known CMOS integrated circuit manufacturing technique. Further, the microcomputer MC includes many functional blocks not shown in the figure, but the description of these functional blocks is omitted because it is not directly related to the present invention.

【0012】図1において、この実施例のマイクロコン
ピュータMCは、クロック信号φ0を形成するための発
振回路OSCを内蔵し、この発振回路OSCの発振周波
数を設定するための水晶発振子XO(発振子)が外付け
される一対の外部端子XTAL(第1の外部端子)及び
EXTAL(第2の外部端子)を備える。水晶発振子X
Oは、特に制限されないが、いわゆるATカット並列共
振形の水晶発振子からなり、固有の共振周波数を持つ。
また、外部端子XTAL及びEXTALと回路の接地電
位との間には、水晶発振子XOの発振動作を安定化する
ための容量CL1及びCL2がそれぞれ外付けされる。
これらの容量は、例えば10ないし20pF(ピコファ
ラッド)程度の比較的大きな静電容量を有する。
In FIG. 1, a microcomputer MC of this embodiment has an oscillation circuit OSC for forming a clock signal φ0 built therein and a crystal oscillator XO (oscillator) for setting the oscillation frequency of the oscillation circuit OSC. ) Is externally attached to a pair of external terminals XTAL (first external terminal) and EXTAL (second external terminal). Crystal oscillator X
Although not particularly limited, O is composed of a so-called AT cut parallel resonance type crystal oscillator and has an inherent resonance frequency.
Further, capacitors CL1 and CL2 for stabilizing the oscillation operation of the crystal oscillator XO are externally attached between the external terminals XTAL and EXTAL and the ground potential of the circuit, respectively.
These capacitors have a relatively large electrostatic capacitance of, for example, 10 to 20 pF (picofarad).

【0013】発振回路OSCから出力されるクロック信
号φ0は、特に制限されないが、分周回路FD1に供給
され、分周回路FD1から出力されるクロック信号φ1
は、分周回路FD2に供給される。分周回路FD2から
出力されるクロック信号φ2は、マイクロコンピュータ
MCの図示されない後段回路に動作クロックとして供給
される。分周回路FD1及びFD2は、それぞれ所定ビ
ットのカウンタ回路を基本構成とし、クロック信号φ0
及びφ1を二分の一又は八分の一にそれぞれ分周してク
ロック信号φ1及びφ2をそれぞれ形成する。
The clock signal φ0 output from the oscillator circuit OSC is not particularly limited, but is supplied to the frequency dividing circuit FD1 and output from the frequency dividing circuit FD1.
Is supplied to the frequency dividing circuit FD2. The clock signal φ2 output from the frequency dividing circuit FD2 is supplied as an operation clock to a subsequent circuit (not shown) of the microcomputer MC. The frequency dividing circuits FD1 and FD2 each have a basic circuit of a counter circuit of a predetermined bit, and have a clock signal φ0.
And φ1 are divided into ½ and ⅛, respectively, to form clock signals φ1 and φ2, respectively.

【0014】図2には、図1のマイクロコンピュータM
Cに含まれる発振回路OSCの一実施例の機能図が示さ
れ、図3には、その一実施例の回路図が示されている。
これらの図をもとに、この実施例のマイクロコンピュー
タMCに含まれる発振回路OSCの具体的な構成及び動
作ならびにその特徴について説明する。なお、以下の回
路図において、そのチャンネル(バックゲート)部に矢
印が付されるMOSFETはPチャンネル型(第1導電
型)であって、矢印の付されないNチャンネル型(第2
導電型)のMOSFETと区別して示される。
FIG. 2 shows the microcomputer M of FIG.
A functional diagram of an embodiment of the oscillator circuit OSC included in C is shown, and a circuit diagram of the embodiment is shown in FIG.
Based on these figures, the specific configuration and operation of the oscillator circuit OSC included in the microcomputer MC of this embodiment and its characteristics will be described. In the following circuit diagram, the MOSFET whose channel (back gate) part has an arrow is a P-channel type (first conductivity type), and the MOSFET without an arrow is an N-channel type (second conductivity type).
(Conductivity type) MOSFET is shown separately.

【0015】図2において、発振回路OSCは、特に制
限されないが、水晶発振子XOの駆動素子として作用す
るインバータINV1(第1のCMOS論理回路)を含
む。このインバータINV1は、図3に示されるよう
に、PチャンネルMOSFETPM1及びNチャンネル
MOSFETNM1からなるいわゆる出力反転型のCM
OS論理回路であって、これらのMOSFETのサイズ
が比較的大きくされることで比較的大きな駆動能力を持
つ。インバータINV1の入力端子は、静電保護回路E
SD1を介して外部端子XTALに結合され、その出力
端子は、直接外部端子EXTALに結合される。
In FIG. 2, the oscillator circuit OSC includes an inverter INV1 (first CMOS logic circuit) which acts as a drive element for the crystal oscillator XO, although not particularly limited thereto. As shown in FIG. 3, the inverter INV1 is a so-called output inversion type CM including a P-channel MOSFET PM1 and an N-channel MOSFET NM1.
The OS logic circuit has a relatively large driving capability by making the size of these MOSFETs relatively large. The input terminal of the inverter INV1 has an electrostatic protection circuit E
It is coupled to the external terminal XTAL via SD1, and its output terminal is directly coupled to the external terminal EXTAL.

【0016】ここで、静電保護回路ESD1は、インバ
ータINV1の入力端子と外部端子XTALとの間に設
けられる所定の保護抵抗Rs1と、外部端子XTALと
回路の電源電圧及び接地電位との間にそれぞれ設けられ
るダイオードD1及びD2とを含む。このうち、保護抵
抗Rs1は、後述するように、拡散抵抗からなり、例え
ば100Ω(オーム)程度の比較的小さな抵抗値を持
つ。また、ダイオードD1及びD2は、図3に示される
ように、それぞれのゲート及びソースが共通結合される
ことでダイオード形態とされるPチャンネルMOSFE
TPM4及びNチャンネルMOSFETNM4によって
構成され、外部端子XTALに印加される高電圧の静電
気を吸収して、インバータINV1を構成するPチャン
ネルMOSFETPM1及びNM1のゲート破壊を防止
する。なお、回路の電源電圧は、特に制限されないが、
+5Vのような正の電源電圧とされる。
Here, the electrostatic protection circuit ESD1 has a predetermined protection resistor Rs1 provided between the input terminal of the inverter INV1 and the external terminal XTAL, and between the external terminal XTAL and the power supply voltage and ground potential of the circuit. It includes diodes D1 and D2 respectively provided. Of these, the protection resistor Rs1 is made of a diffusion resistor as described later, and has a relatively small resistance value of, for example, about 100 Ω (ohm). Further, as shown in FIG. 3, the diodes D1 and D2 are P-channel MOSFETs in a diode form by having their gates and sources commonly coupled.
The TPM4 and the N-channel MOSFET NM4 are configured to absorb the high-voltage static electricity applied to the external terminal XTAL to prevent the gate breakdown of the P-channel MOSFETs PM1 and NM1 that form the inverter INV1. The power supply voltage of the circuit is not particularly limited,
It is a positive power supply voltage such as + 5V.

【0017】インバータINV1の出力端子すなわち外
部端子EXTALは、さらに所定の保護抵抗Rs2を介
してインバータINV2(第2のCMOS論理回路)の
入力端子に結合される。このインバータINV2の出力
信号は、前述のように、クロック信号φ0として、後段
回路すなわち分周回路FD1に供給される。インバータ
INV1の入力端子とインバータINV2の入力端子と
の間には、所定のフィードバック抵抗Rfが設けられ
る。なお、インバータINV2は、図3に示されるよう
に、PチャンネルMOSFETPM2及びNチャンネル
MOSFETNM2により構成される。また、保護抵抗
Rs2は、後述するように、例えば100Ω程度の比較
的小さな拡散抵抗であって、PチャンネルMOSFET
PM2及びNチャンネルMOSFETNM2のゲート破
壊を防止しかつ外部端子EXTALを介して入力される
ノイズを吸収すべく作用する。さらに、フィードバック
抵抗Rfは、並列結合されかつそのゲートに回路の電源
電圧又は接地電位を受けることで定常的にオン状態とさ
れる一対のPチャンネルMOSFETPM3及びNチャ
ンネルMOSFETNM3からなり、そのソースドレイ
ン抵抗に相当する1MΩ(メガオーム)程度の比較的大
きな抵抗値を持つ。これにより、フィードバック抵抗R
fとしての所要レイアウト面積を縮小できるとともに、
関連する配線等を介するカップリングノイズを抑制する
ことができる。
The output terminal of the inverter INV1, that is, the external terminal EXTAL is further coupled to the input terminal of the inverter INV2 (second CMOS logic circuit) via a predetermined protection resistor Rs2. The output signal of the inverter INV2 is supplied to the subsequent circuit, that is, the frequency dividing circuit FD1 as the clock signal φ0 as described above. A predetermined feedback resistor Rf is provided between the input terminal of the inverter INV1 and the input terminal of the inverter INV2. The inverter INV2 is composed of a P-channel MOSFET PM2 and an N-channel MOSFET NM2, as shown in FIG. Further, as will be described later, the protection resistor Rs2 is a relatively small diffusion resistor of, for example, about 100Ω and is a P-channel MOSFET.
It works to prevent the gate breakdown of the PM2 and the N-channel MOSFET NM2 and to absorb the noise inputted through the external terminal EXTAL. Further, the feedback resistor Rf is composed of a pair of P-channel MOSFET PM3 and N-channel MOSFET NM3 which are connected in parallel and whose gates are constantly turned on by receiving the power supply voltage or ground potential of the circuit. It has a relatively large resistance value of about 1 MΩ (mega ohm). As a result, the feedback resistance R
The required layout area as f can be reduced, and
It is possible to suppress the coupling noise via the related wiring and the like.

【0018】これらのことから、インバータINV1
は、水晶発振子XOの共振により外部端子XTALに得
られる微小な圧電信号を反転・増幅し、外部端子EXT
ALつまりは水晶発振子XOの他方の電極に帰還する駆
動素子として作用し、フィードバック抵抗Rfは、イン
バータINV1の出力信号をその入力端子に帰還させる
ことによってインバータINV1の動作点を決定すべく
作用する。この実施例において、インバータINV1の
出力端子は、前述のように、直接対応する外部端子EX
TALに結合される。このため、インバータINV1
は、PチャンネルMOSFETPM1及びNチャンネル
MOSFETNM1をもって静電保護素子として作用
し、外部端子EXTALに印加される高電圧の静電気を
吸収して、インバータINV2を構成するPチャンネル
MOSFETPM2及びNチャンネルMOSFETNM
2のゲート破壊を防止する。また、インバータINV1
は、外部端子EXTALに結合される比較的大きな容量
CL2を駆動しうる大きな駆動能力を必要とされるが、
その出力端子が保護抵抗を介することなく直接外部端子
EXTALに結合されることにより、その分だけ駆動能
力を小さくすることができる。これらの結果、従来の発
振回路OSCにおいてインバータINV1の入力端子と
外部端子EXTALとの間に設けられてきた専用の静電
保護回路が不要となり、また駆動素子となるインバータ
INV1のサイズが小さくなって、発振回路OSCの所
要レイアウト面積が縮小されるものとなる。
From these things, the inverter INV1
Inverts and amplifies a minute piezoelectric signal obtained at the external terminal XTAL by the resonance of the crystal oscillator XO, and the external terminal EXT
AL, that is, acts as a drive element that feeds back to the other electrode of the crystal oscillator XO, and the feedback resistor Rf acts to determine the operating point of the inverter INV1 by feeding back the output signal of the inverter INV1 to its input terminal. .. In this embodiment, the output terminal of the inverter INV1 is directly connected to the corresponding external terminal EX as described above.
Bound to TAL. Therefore, the inverter INV1
Acts as an electrostatic protection element with the P-channel MOSFET PM1 and the N-channel MOSFET NM1, absorbs the high-voltage static electricity applied to the external terminal EXTAL, and forms the P-channel MOSFET PM2 and the N-channel MOSFET NM constituting the inverter INV2.
2. Prevent gate breakdown. In addition, the inverter INV1
Requires a large driving capability capable of driving a relatively large capacitance CL2 coupled to the external terminal EXTAL.
By directly coupling the output terminal to the external terminal EXTAL without passing through the protective resistance, the driving capability can be reduced accordingly. As a result, the dedicated electrostatic protection circuit provided between the input terminal of the inverter INV1 and the external terminal EXTAL in the conventional oscillation circuit OSC is not required, and the size of the inverter INV1 which is a drive element is reduced. Therefore, the required layout area of the oscillator circuit OSC is reduced.

【0019】図4には、図3の発振回路OSCの一実施
例の配置図が示されている。同図をもとに、この実施例
の発振回路OSCの具体的なレイアウトならびにその特
徴について説明する。なお、発振回路OSCの各回路素
子を構成するNチャンネルMOSFETは、P型半導体
基板上に直接形成されるN型拡散層をソース及びドレイ
ンとし、PチャンネルMOSFETは、P型半導体基板
上のN型ウェル領域内に形成されるP型拡散層をそのソ
ース及びドレインとする。以下の配置図では、細い点線
によりN型ウェル領域が表され、細い実線により拡散層
及びゲート層がまた太い実線によりアルミニウム配線層
がそれぞれ表される。また、以下の説明では、配置図の
位置関係をもって半導体基板面の上下左右を表す。
FIG. 4 shows a layout of an embodiment of the oscillator circuit OSC of FIG. The specific layout and features of the oscillator circuit OSC of this embodiment will be described with reference to FIG. The N-channel MOSFET that constitutes each circuit element of the oscillation circuit OSC has an N-type diffusion layer formed directly on the P-type semiconductor substrate as a source and a drain, and the P-channel MOSFET is an N-type on the P-type semiconductor substrate. The P-type diffusion layer formed in the well region is used as its source and drain. In the layouts below, the thin well line represents the N-type well region, the thin solid line represents the diffusion layer and the gate layer, and the thick solid line represents the aluminum wiring layer. Further, in the following description, the upper and lower sides and left and right sides of the semiconductor substrate surface are represented by the positional relationship in the layout diagram.

【0020】図4において、発振回路OSCが形成され
るP型半導体基板上には、外部端子XTALに対応する
ボンディングパッドPXTALと、外部端子EXTAL
に対応するボンディングパッドPEXTALとが設けら
れる。このうち、ボンディングパッドPXTALの右側
には、N型ウェル領域NWELL2が形成され、このN
型ウェル領域内には、ボンディングパッドPXTALに
近接して、静電保護回路ESD1を構成するPチャンネ
ルMOSFETPM4のソース及びドレインとなるP型
拡散層PD4が形成される。PチャンネルMOSFET
PM4のソース及びドレイン間すなわちそのチャンネル
上には、所定の絶縁膜をはさんで、そのゲートとなるゲ
ート層FG4Pがポリシリコン等により形成される。P
チャンネルMOSFETPM4のソース及びゲートは、
アルミニウム配線層AL8を介して回路の電源電圧VC
Cに結合され、そのドレインは、アルミニウム配線層A
L4を介してボンディングパッドPXTALに結合され
る。
In FIG. 4, a bonding pad PXTAL corresponding to the external terminal XTAL and an external terminal EXTAL are formed on the P-type semiconductor substrate on which the oscillator circuit OSC is formed.
Corresponding to the bonding pad PEXTAL. Of these, an N-type well region NWELL2 is formed on the right side of the bonding pad PXTAL.
A P-type diffusion layer PD4 serving as a source and a drain of a P-channel MOSFET PM4 forming the electrostatic protection circuit ESD1 is formed in the mold well region in the vicinity of the bonding pad PXTAL. P-channel MOSFET
Between the source and the drain of PM4, that is, on the channel thereof, a gate layer FG4P serving as the gate is formed of polysilicon or the like with a predetermined insulating film interposed therebetween. P
The source and gate of the channel MOSFET PM4 are
Power supply voltage VC of the circuit via the aluminum wiring layer AL8
C is connected to the drain of the aluminum wiring layer A
It is coupled to the bonding pad PXTAL via L4.

【0021】一方、ボンディングパッドPXTALの左
側には、ボンディングパッドPXTALに近接しかつP
型拡散層PD4つまりはPチャンネルMOSFETPM
4と対称的な位置に、静電保護回路ESD1を構成する
NチャンネルMOSFETNM4のソース及びドレイン
となるN型拡散層ND4が形成される。NチャンネルM
OSFETNM4のチャンネル上には、そのゲートとな
るゲート層FG4Nがポリシリコン等により形成され
る。NチャンネルMOSFETNM4のソース及びゲー
トは、アルミニウム配線層AL7を介して回路の接地電
位VSSに結合され、そのドレインは、アルミニウム配
線層AL3を介してボンディングパッドPXTALに結
合される。また、NチャンネルMOSFETNM4のド
レインとなるN型拡散層ND4の左側は、さらに左上方
に延長されて拡散抵抗を構成し、静電保護回路ESD1
の保護抵抗Rs1となる。
On the other hand, on the left side of the bonding pad PXTAL, close to the bonding pad PXTAL and P
Type diffusion layer PD4, that is, P-channel MOSFET PM
4, an N-type diffusion layer ND4 serving as a source and a drain of the N-channel MOSFET NM4 forming the electrostatic protection circuit ESD1 is formed. N channel M
On the channel of the OSFET NM4, a gate layer FG4N which becomes the gate thereof is formed of polysilicon or the like. The source and gate of the N-channel MOSFET NM4 are coupled to the ground potential VSS of the circuit through the aluminum wiring layer AL7, and the drain thereof is coupled to the bonding pad PXTAL through the aluminum wiring layer AL3. Further, the left side of the N-type diffusion layer ND4 serving as the drain of the N-channel MOSFET NM4 is further extended to the upper left side to form a diffusion resistance, and the electrostatic protection circuit ESD1
Protection resistance Rs1.

【0022】次に、ボンディングパッドPEXTALの
左側には、N型ウェル領域NWELL1が形成され、こ
のN型ウェル領域内には、ボンディングパッドPEXT
ALに近接して、インバータINV1を構成するPチャ
ンネルMOSFETPM1のソース及びドレインとなる
P型拡散層PD1が形成される。PチャンネルMOSF
ETPM1のチャンネル上には、ゲート層FG1Pがポ
リシリコン等により形成される。PチャンネルMOSF
ETPM1のソースは、アルミニウム配線層AL5を介
して回路の電源電圧VCCに結合され、そのドレイン
は、アルミニウム配線層AL1を介してボンディングパ
ッドPEXTALに結合される。
Next, an N type well region NWELL1 is formed on the left side of the bonding pad PEXTAL, and the bonding pad PEXT is formed in this N type well region.
A P-type diffusion layer PD1 serving as a source and a drain of the P-channel MOSFET PM1 forming the inverter INV1 is formed near the AL. P channel MOSF
The gate layer FG1P is formed of polysilicon or the like on the channel of the ETPM1. P channel MOSF
The source of ETPM1 is coupled to the power supply voltage VCC of the circuit through the aluminum wiring layer AL5, and the drain thereof is coupled to the bonding pad PEXTAL through the aluminum wiring layer AL1.

【0023】一方、ボンディングパッドPEXTALの
右側には、ボンディングパッドPEXTALに近接しか
つP型拡散層PD1つまりはPチャンネルMOSFET
PM1と対称的な位置に、インバータINV1を構成す
るNチャンネルMOSFETNM1のソース及びドレイ
ンとなるN型拡散層ND1が形成される。Nチャンネル
MOSFETNM1のチャンネル上には、そのゲートと
なるゲート層FG1Nがポリシリコン等により形成され
る。NチャンネルMOSFETNM1のソースは、アル
ミニウム配線層AL6を介して回路の接地電位VSSに
結合され、そのドレインは、アルミニウム配線層AL2
を介してボンディングパッドPEXTALに結合され
る。また、NチャンネルMOSFETNM1のドレイン
となるN型拡散層ND1の右側は、さらに右上方に延長
されて拡散抵抗を構成し、インバータINV2に対する
保護抵抗Rs2となる。
On the other hand, on the right side of the bonding pad PEXTAL, the P-type diffusion layer PD1 that is close to the bonding pad PEXTAL, that is, the P-channel MOSFET is provided.
An N-type diffusion layer ND1 serving as a source and a drain of the N-channel MOSFET NM1 forming the inverter INV1 is formed at a position symmetrical to PM1. On the channel of the N-channel MOSFET NM1, a gate layer FG1N to be its gate is formed of polysilicon or the like. The source of the N-channel MOSFET NM1 is coupled to the ground potential VSS of the circuit through the aluminum wiring layer AL6, and the drain thereof is the aluminum wiring layer AL2.
To the bonding pad PEXTAL via. Further, the right side of the N-type diffusion layer ND1 serving as the drain of the N-channel MOSFET NM1 is further extended to the upper right to form a diffusion resistance, which serves as a protection resistance Rs2 for the inverter INV2.

【0024】N型ウェル領域NWELL1内のP型拡散
層PD1の上方には、このP型拡散層PD1に近接し
て、フィードバック抵抗Rfを構成するPチャンネルM
OSFETPM3のソース及びドレインとなるP型拡散
層PD3が形成される。また、N型拡散層ND1の上方
には、このN型拡散層ND1に近接しかつ上記P型拡散
層PD3と対称的な位置に、同じくフィードバック抵抗
Rfを構成するNチャンネルMOSFETNM3のソー
ス及びドレインとなるN型拡散層ND3が形成される。
PチャンネルMOSFETPM3及びNM3のチャンネ
ル上には、これらのMOSFETのゲートとなるゲート
層FG3P及びFG3Nがポリシリコン等により形成さ
れる。なお、図4から明らかなように、PチャンネルM
OSFETPM3及びNチャンネルMOSFETNM3
は、そのゲート長が比較的大きくまたそのゲート幅が比
較的小さくなるように形成され、これによって1MΩの
ように比較的大きな抵抗値を持つものとされる。
Above the P-type diffusion layer PD1 in the N-type well region NWELL1, in proximity to the P-type diffusion layer PD1, a P-channel M forming a feedback resistance Rf.
A P-type diffusion layer PD3 serving as the source and drain of the OSFET PM3 is formed. Further, above the N-type diffusion layer ND1 and in the vicinity of the N-type diffusion layer ND1 and at a position symmetrical to the P-type diffusion layer PD3, the source and drain of the N-channel MOSFET NM3 also forming the feedback resistance Rf are formed. The N-type diffusion layer ND3 is formed.
On the channels of the P-channel MOSFETs PM3 and NM3, gate layers FG3P and FG3N which become the gates of these MOSFETs are formed of polysilicon or the like. In addition, as is apparent from FIG. 4, the P channel M
OSFET PM3 and N-channel MOSFET NM3
Is formed so that its gate length is relatively large and its gate width is relatively small, so that it has a relatively large resistance value of 1 MΩ.

【0025】フィードバック抵抗Rfを構成するPチャ
ンネルMOSFETPM3のソースならびにNチャンネ
ルMOSFETNM3のドレインは、アルミニウム配線
層AL9を介してインバータINV1を構成するPチャ
ンネルMOSFETPM1のゲート層FG1Pならびに
NチャンネルMOSFETNM1のゲート層FG1Nに
結合され、さらに前記保護抵抗Rs1の他方に結合され
る。また、PチャンネルMOSFETPM3のドレイン
ならびにNチャンネルMOSFETNM3のソースは、
アルミニウム配線層AL10を介して前記保護抵抗Rs
2の他方に結合され、さらにインバータINV2を構成
するPチャンネルMOSFETPM2及びNチャンネル
MOSFETNM2のゲート層FG2に結合される。P
チャンネルMOSFETPM3のゲート層FG3Pは、
図示されないアルミニウム配線層を介して回路の接地電
位VSSに結合され、NチャンネルMOSFETNM3
のゲート層FG3Nは、図示されない他のアルミニウム
配線層を介して回路の電源電圧VCCに結合される。こ
れにより、PチャンネルMOSFETPM3及びNチャ
ンネルMOSFETNM3は、定常的にオン状態とさ
れ、そのソースドレイン抵抗相当の抵抗値を持つフィー
ドバック抵抗Rfとして作用する。
The source of the P-channel MOSFET PM3 forming the feedback resistor Rf and the drain of the N-channel MOSFET NM3 are formed on the gate layer FG1P of the P-channel MOSFET PM1 forming the inverter INV1 and the gate layer FG1N of the N-channel MOSFET NM1 via the aluminum wiring layer AL9. It is further coupled to the other of the protection resistors Rs1. The drain of the P-channel MOSFET PM3 and the source of the N-channel MOSFET NM3 are
The protection resistor Rs is provided through the aluminum wiring layer AL10.
It is coupled to the other of the two, and further coupled to the gate layer FG2 of the P-channel MOSFET PM2 and the N-channel MOSFET NM2 which form the inverter INV2. P
The gate layer FG3P of the channel MOSFET PM3 is
The N-channel MOSFET NM3 is coupled to the ground potential VSS of the circuit through an aluminum wiring layer (not shown).
Gate layer FG3N is coupled to the power supply voltage VCC of the circuit via another aluminum wiring layer (not shown). As a result, the P-channel MOSFET PM3 and the N-channel MOSFET NM3 are constantly turned on and act as a feedback resistor Rf having a resistance value corresponding to the source / drain resistance thereof.

【0026】次に、インバータINV2を構成するPチ
ャンネルMOSFETPM2は、N型ウェル領域NWE
LL1内にP型拡散層PD3つまりはPチャンネルMO
SFETPM3に近接して配置されるP型拡散層PD2
をそのソース及びドレインとする。また、同じくインバ
ータINV2を構成するNチャンネルMOSFETNM
2は、N型拡散層ND3つまりはNチャンネルMOSF
ETNM3に近接しかつP型拡散層PD2つまりはPチ
ャンネルMOSFETPM2と対称的な位置に配置され
るN型拡散層ND2をそのソース及びドレインとする。
PチャンネルMOSFETPM2のソースは、アルミニ
ウム配線層AL11を介して回路の電源電圧VCCに結
合され、NチャンネルMOSFETNM2のソースは、
アルミニウム配線層AL12を介して回路の接地電位V
SSに結合される。また、PチャンネルMOSFETP
M2及びNチャンネルMOSFETNM2のドレイン
は、アルミニウム配線層AL13を介して図示されない
後段回路に結合され、これらのMOSFETのゲートと
なるゲート層FG2は、前述のように、アルミニウム配
線層AL10を介してPチャンネルMOSFETPM3
のドレインならびにNチャンネルMOSFETNM3の
ソース等に結合される。
Next, the P-channel MOSFET PM2 forming the inverter INV2 is connected to the N-type well region NWE.
A P-type diffusion layer PD3, that is, a P-channel MO in LL1.
P-type diffusion layer PD2 arranged close to SFETPM3
As its source and drain. Also, an N-channel MOSFET NM which also constitutes the inverter INV2
2 is an N-type diffusion layer ND3, that is, an N-channel MOSF
The N-type diffusion layer ND2 arranged near the ETNM3 and at a position symmetrical to the P-type diffusion layer PD2, that is, the P-channel MOSFET PM2 is used as the source and drain thereof.
The source of the P-channel MOSFET PM2 is coupled to the circuit power supply voltage VCC through the aluminum wiring layer AL11, and the source of the N-channel MOSFET NM2 is
Ground potential V of the circuit via the aluminum wiring layer AL12
It is connected to SS. In addition, P-channel MOSFETP
The drains of the M2 and the N-channel MOSFET NM2 are coupled to a subsequent circuit (not shown) via the aluminum wiring layer AL13, and the gate layer FG2 serving as the gates of these MOSFETs has the P-channel via the aluminum wiring layer AL10 as described above. MOSFET PM3
Of the N channel MOSFET NM3.

【0027】以上のように、この実施例の発振回路OS
Cでは、インバータINV1を構成するPチャンネルM
OSFETPM1及びNチャンネルMOSFETNM1
が、外部端子EXTALに対応するボンディングパッド
PEXTALに近接しかつ対称的に配置されるととも
に、フィードバック抵抗Rfを構成するPチャンネルM
OSFETPM3及びNチャンネルMOSFETNM3
ならびにインバータINV2を構成するPチャンネルM
OSFETPM2及びNチャンネルMOSFETNM2
が、対応するPチャンネルMOSFETPM1及びNチ
ャンネルMOSFETNM1にそれぞれ近接しかつ互い
に対称的に配置される。しかるに、インバータINV1
の出力端子と外部端子EXTALつまりはボンディング
パッドPEXTALとの間の配線長が短縮され、相応し
てその配線抵抗が小さくされるとともに、発振回路OS
C内における総配線長が短縮され、これらの配線間にお
けるカップリングノイズや電源ノイズが抑制される。こ
れらの結果、インバータINV1ひいては発振回路OS
Cの所要レイアウト面積がさらに縮小され、発振回路O
SCとしての動作が安定化されるものとなる。
As described above, the oscillator circuit OS of this embodiment
In C, the P channel M that constitutes the inverter INV1
OSFET PM1 and N-channel MOSFET NM1
Of the P channel M, which is arranged symmetrically and close to the bonding pad PEXTAL corresponding to the external terminal EXTAL and which constitutes the feedback resistor Rf.
OSFET PM3 and N-channel MOSFET NM3
And the P channel M that constitutes the inverter INV2
OSFET PM2 and N-channel MOSFET NM2
Are arranged close to the corresponding P-channel MOSFET PM1 and N-channel MOSFET NM1, respectively, and symmetrically arranged. However, the inverter INV1
Of the output terminal and the external terminal EXTAL, that is, the bonding pad PEXTAL is shortened, the wiring resistance is correspondingly reduced, and the oscillation circuit OS
The total wiring length in C is reduced, and coupling noise and power supply noise between these wirings are suppressed. As a result, the inverter INV1 and thus the oscillation circuit OS
The required layout area of C is further reduced, and the oscillation circuit O
The operation as the SC is stabilized.

【0028】以上の本実施例に示されるように、この発
明を発振回路を内蔵するマイクロコンピュータ等の半導
体装置に適用することで、次のような作用効果が得られ
る。すなわち、 (1)発振回路を内蔵し水晶発振子が外付けされる一対
の外部端子を備えるマイクロコンピュータ等において、
発振回路に水晶発振子の駆動素子として設けられる第1
のCMOS論理回路を、対応する外部端子に対する静電
保護素子として兼用し、第1のCMOS論理回路の出力
端子を直接対応する外部端子に結合することで、第1の
CMOS論理回路の出力端子と対応する外部端子との間
に設けられる保護抵抗をなくして、その分駆動素子とな
る第1のCMOS論理回路の駆動能力を小さくすること
ができるという効果が得られる。
By applying the present invention to a semiconductor device such as a microcomputer incorporating an oscillation circuit as shown in the above embodiment, the following operational effects can be obtained. That is, (1) In a microcomputer or the like having a pair of external terminals to which a crystal oscillator is externally mounted and which has an oscillation circuit,
First provided as a driving element for a crystal oscillator in an oscillation circuit
Of the first CMOS logic circuit by directly connecting the output terminal of the first CMOS logic circuit to the corresponding external terminal by also using the CMOS logic circuit as a static electricity protection element for the corresponding external terminal. It is possible to eliminate the protection resistance provided between the corresponding external terminal and the driving capability of the first CMOS logic circuit, which is the driving element, by that much.

【0029】(2)上記(1)項において、第1のCM
OS論理回路を構成するPチャンネル及びNチャンネル
MOSFETを、対応するボンディングパッドに近接し
かつ対称的に配置することで、その出力端子と対応する
ボンディングパッドとの間の配線長を短縮し、配線抵抗
を小さくして、第1のCMOS論理回路の駆動能力をさ
らに小さくすることができるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項において、第1のCM
OS論理回路の入力端子及び出力端子間に設けられるフ
ィードバック抵抗ならびに第1のCMOS論理回路の出
力信号をマイクロコンピュータの内部回路に伝達するた
めの第2のCMOS論理回路を構成するPチャンネル及
びNチャンネルMOSFETを、第1のCMOS論理回
路を構成するPチャンネル及びNチャンネルMOSFE
Tにそれぞれ近接しかつ互いに対称的に配置すること
で、発振回路としての総配線長を短縮し、これらの配線
間におけるカップリングノイズや電源ノイズを抑制する
ことができるという効果が得られる。 (4)上記(1)項ないし(3)項により、発振回路の
所要レイアウト面積を縮小し、その動作を安定化するこ
とができるという効果が得られる。
(2) In the above item (1), the first CM
By arranging the P-channel and N-channel MOSFETs forming the OS logic circuit in close proximity to the corresponding bonding pad and symmetrically, the wiring length between the output terminal and the corresponding bonding pad is shortened, and the wiring resistance is reduced. Can be reduced to further reduce the driving capability of the first CMOS logic circuit. (3) In the above (1) and (2), the first CM
A feedback resistor provided between the input terminal and the output terminal of the OS logic circuit and a P channel and an N channel forming a second CMOS logic circuit for transmitting the output signal of the first CMOS logic circuit to the internal circuit of the microcomputer. A MOSFET is a P-channel and N-channel MOSFE which constitutes a first CMOS logic circuit.
By arranging them close to T and symmetrically with respect to each other, it is possible to obtain an effect that the total wiring length as the oscillation circuit can be shortened and the coupling noise and the power supply noise between these wirings can be suppressed. (4) According to the above items (1) to (3), the required layout area of the oscillation circuit can be reduced and the operation thereof can be stabilized.

【0030】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、この発明は、上記実
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言うまでもない。例え
ば、図1において、マイクロコンピュータMCは、1個
又は3個以上の分周回路を備えることができるし、各分
周回路の分周比や接続形態は、この実施例による制約を
受けない。外部端子XTAL及びEXTALに結合され
る水晶発振子XOは、特にATカット並列共振形である
ことを必要条件としないし、水晶以外の発振子を用いる
こともできる。外部端子XTAL及びEXTALと回路
の接地電位との間に設けられる容量CL1及びCL2の
具体的な静電容量値は、任意に設定できる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the microcomputer MC can include one or three or more frequency dividing circuits, and the frequency dividing ratio and connection form of each frequency dividing circuit are not limited by this embodiment. The crystal oscillator XO coupled to the external terminals XTAL and EXTAL does not particularly need to be the AT cut parallel resonance type, and an oscillator other than a crystal can be used. Specific capacitance values of the capacitors CL1 and CL2 provided between the external terminals XTAL and EXTAL and the ground potential of the circuit can be arbitrarily set.

【0031】図2において、静電保護回路ESD1の構
成は、この実施例による制約を受けない。また、図5に
例示されるように、インバータINV1を2入力のノア
ゲートNOG1に置き換えることで、発振回路OSCの
動作を内部制御信号OCに従って制御することができ
る。この場合、ノアゲートNOG1は、図6に示される
ように、PチャンネルMOSFETPM5及びPM6な
らびにNチャンネルMOSFETNM5及びNM6から
なり、これらのMOSFETは、図7に例示されるよう
に、対応するボンディングパッドPEXTALに近接し
かつそれぞれ対称的となる位置に配置すればよい。水晶
発振子XOの駆動素子となるCMOS論理回路は、さら
にナンドゲートに置き換えることができるし、インバー
タINV2についても、各種のCMOS論理回路に置き
換えることができる。保護抵抗Rs1及びRs2は、拡
散抵抗に代えて例えばポリシリコン抵抗等を用いること
ができる。さらに、発振回路OSCの具体的な回路構成
やレイアウトならびに電源電圧の極性及び絶対値等は、
種々の実施形態を採りうる。
In FIG. 2, the structure of the electrostatic protection circuit ESD1 is not restricted by this embodiment. Further, as illustrated in FIG. 5, by replacing the inverter INV1 with a 2-input NOR gate NOG1, the operation of the oscillation circuit OSC can be controlled according to the internal control signal OC. In this case, the NOR gate NOG1 is composed of P-channel MOSFETs PM5 and PM6 and N-channel MOSFETs NM5 and NM6, as shown in FIG. However, they may be arranged at symmetrical positions. The CMOS logic circuit serving as the drive element of the crystal oscillator XO can be replaced with a NAND gate, and the inverter INV2 can be replaced with various CMOS logic circuits. As the protection resistors Rs1 and Rs2, for example, polysilicon resistors or the like can be used instead of the diffusion resistors. Furthermore, the specific circuit configuration and layout of the oscillator circuit OSC, and the polarity and absolute value of the power supply voltage are
Various embodiments can be adopted.

【0032】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるマイ
クロコンピュータに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、マイクロプロ
セッサやゲートアレイ集積回路等にも適用できる。この
発明は、少なくとも発振回路を内蔵し水晶発振子を外付
けするための外部端子を備える半導体装置に広く適用で
きる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a microcomputer which is a field of application which is the background of the invention has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a microprocessor or a gate array integrated circuit. The present invention can be widely applied to semiconductor devices having at least an oscillation circuit and an external terminal for externally attaching a crystal oscillator.

【0033】[0033]

【発明の効果】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、発振回路を内蔵し水晶発振
子を外付けするための一対の外部端子を備えるマイクロ
コンピュータ等において、水晶発振子の駆動素子として
設けられる第1のCMOS論理回路を、対応する外部端
子の静電保護素子として兼用する。また、第1のCMO
S論理回路の出力端子を直接対応する外部端子に結合す
るとともに、第1のCMOS論理回路を構成するPチャ
ンネル及びNチャンネルMOSFETを、上記外部端子
に対応するボンディングパッドに近接しかつ対称的に配
置する。さらに、第1のCMOS論理回路の入力端子及
び出力端子間に設けられるフィードバック抵抗ならびに
第1のCMOS論理回路の出力信号をマイクロコンピュ
ータの後段回路に伝達する第2のCMOS論理回路を構
成するPチャンネル及びNチャンネルMOSFETを、
第1のCMOS論理回路を構成するPチャンネル及びN
チャンネルMOSFETにそれぞれ近接しかつ互いに対
称的に配置する。これにより、第1のCMOS論理回路
の出力端子と対応する外部端子との間に設けられる保護
抵抗をなくして、その分第1のCMOS論理回路の駆動
能力を小さくすることができる。また、第1のCMOS
論理回路の出力端子と外部端子との間の配線長を短縮
し、その配線抵抗を小さくして、第1のCMOS論理回
路の駆動能力をさらに小さくできるとともに、発振回路
としての総配線長を短縮し、これらの配線間におけるカ
ップリングノイズや電源ノイズを抑制することができ
る。これらの結果、発振回路の所要レイアウト面積を縮
小し、その動作を安定化することができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a microcomputer or the like having a pair of external terminals for externally mounting a crystal oscillator that has a built-in oscillation circuit, the first CMOS logic circuit provided as a drive element of the crystal oscillator is provided with a corresponding external terminal Also serves as an electrical protection element. Also, the first CMO
The output terminal of the S logic circuit is directly coupled to the corresponding external terminal, and the P-channel and N-channel MOSFETs forming the first CMOS logic circuit are arranged in close proximity and symmetrically to the bonding pad corresponding to the external terminal. To do. Further, a feedback resistor provided between the input terminal and the output terminal of the first CMOS logic circuit and a P channel forming a second CMOS logic circuit for transmitting an output signal of the first CMOS logic circuit to a subsequent circuit of the microcomputer. And N-channel MOSFET,
P channel and N constituting the first CMOS logic circuit
The channel MOSFETs are arranged close to each other and symmetrically arranged with respect to each other. As a result, the protective resistance provided between the output terminal of the first CMOS logic circuit and the corresponding external terminal can be eliminated, and the drive capability of the first CMOS logic circuit can be reduced accordingly. In addition, the first CMOS
The wiring length between the output terminal and the external terminal of the logic circuit can be shortened and the wiring resistance thereof can be reduced to further reduce the driving ability of the first CMOS logic circuit, and the total wiring length of the oscillation circuit can be shortened. However, coupling noise and power supply noise between these wirings can be suppressed. As a result, the required layout area of the oscillator circuit can be reduced and its operation can be stabilized.

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

【図1】この発明が適用されたマイクロコンピュータの
一実施例を示す部分的なブロック図である。
FIG. 1 is a partial block diagram showing an embodiment of a microcomputer to which the present invention is applied.

【図2】図1のマイクロコンピュータに含まれる発振回
路の第1の実施例を示す機能図である。
FIG. 2 is a functional diagram showing a first embodiment of an oscillator circuit included in the microcomputer of FIG.

【図3】図2の発振回路の一実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the oscillator circuit of FIG.

【図4】図3の発振回路の一実施例を示す配置図であ
る。
FIG. 4 is a layout diagram showing an embodiment of the oscillation circuit of FIG.

【図5】図1のマイクロコンピュータに含まれる発振回
路の第2の実施例を示す機能図である。
5 is a functional diagram showing a second embodiment of an oscillator circuit included in the microcomputer of FIG.

【図6】図5の発振回路の一実施例を示す回路図であ
る。
6 is a circuit diagram showing an embodiment of the oscillation circuit of FIG.

【図7】図6の発振回路の一実施例を示す配置図であ
る。
FIG. 7 is a layout showing an embodiment of the oscillator circuit of FIG.

【図8】この発明に先立って本願発明者等が開発したマ
イクロコンピュータに含まれる発振回路の一例を示す機
能図である。
FIG. 8 is a functional diagram showing an example of an oscillator circuit included in a microcomputer developed by the inventors of the present application prior to the present invention.

【図9】図8の発振回路の一例を示す回路図である。9 is a circuit diagram showing an example of the oscillator circuit of FIG.

【図10】図9の発振回路の一例を示す配置図である。10 is a layout diagram showing an example of the oscillator circuit of FIG. 9. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MC・・・マイクロコンピュータ、OSC・・・発振回
路、FD1〜FD2・・・分周回路、XO・・・水晶発
振子、CL1〜CL2・・・外付け容量。INV1〜I
NV2・・・インバータ、ESD1〜ESD2・・・静
電保護回路、D1〜D4・・・ダイオード、Rf,Rs
1〜Rs3・・・抵抗。PM1〜PM7・・・Pチャン
ネルMOSFET、NM1〜NM7・・・Nチャンネル
MOSFET。NWELL1〜NWELL5・・・N型
ウェル領域、PD1〜PD7,PD56・・・P型拡散
層、ND1〜ND7,ND56・・・N型拡散層、FG
1P〜FG7P,FG1N〜FG7N,FG1〜FG2
・・・ゲート層、AL1〜AL23・・・アルミニウム
配線層。NOG1・・・ノアゲート。
MC ... Microcomputer, OSC ... Oscillation circuit, FD1 to FD2 ... Frequency divider circuit, XO ... Crystal oscillator, CL1 to CL2 ... External capacitance. INV1-I
NV2 ... Inverter, ESD1 to ESD2 ... Electrostatic protection circuit, D1 to D4 ... Diode, Rf, Rs
1 to Rs3 ... Resistance. PM1 to PM7 ... P-channel MOSFET, NM1 to NM7 ... N-channel MOSFET. NWELL1 to NWELL5 ... N type well region, PD1 to PD7, PD56 ... P type diffusion layer, ND1 to ND7, ND56 ... N type diffusion layer, FG
1P to FG7P, FG1N to FG7N, FG1 to FG2
... Gate layer, AL1 to AL23 ... Aluminum wiring layer. NOG1 ... NOR gate.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の発振子が外付けされる第1及び第
2の外部端子と、その入力端子及び出力端子が上記第1
及び第2の外部端子にそれぞれ結合され上記発振子に対
する駆動素子ならびに上記第2の外部端子に対する静電
保護素子として作用する駆動回路とを具備することを特
徴とする半導体装置。
1. A first and second external terminal to which a predetermined oscillator is externally attached, and its input terminal and output terminal are the first
And a driving circuit which is respectively coupled to the second external terminal and which functions as a driving element for the oscillator and an electrostatic protection element for the second external terminal.
【請求項2】 上記駆動回路は、出力反転型の第1のC
MOS論理回路からなるものであって、その入力端子
は、所定の静電保護回路を介して上記第1の入力端子に
結合され、その出力端子は、直接上記第2の外部端子に
結合されるものであることを特徴とする請求項1の半導
体装置。
2. The drive circuit comprises an output inverting type first C
A MOS logic circuit, the input terminal of which is coupled to the first input terminal through a predetermined electrostatic protection circuit, and the output terminal of which is directly coupled to the second external terminal. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
【請求項3】 上記駆動回路を構成する第1及び第2導
電型のMOSFETは、上記第2の外部端子に対応する
ボンディングパッドに近接しかつ対称的に配置されるも
のであることを特徴とする請求項2の半導体装置。
3. The first and second conductivity type MOSFETs constituting the drive circuit are arranged in proximity to and symmetrically with a bonding pad corresponding to the second external terminal. The semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 上記駆動回路の出力信号は、第2のCM
OS論理回路を介して後段回路に伝達されるものであっ
て、上記第2のCMOS論理回路の入力端子と上記第2
の外部端子との間には、所定の保護抵抗が設けられ、上
記第2のCMOS論理回路の入力端子と上記第1のCM
OS論理回路の出力端子との間には、所定のフィードバ
ック抵抗が設けられるものであることを特徴とする請求
項2又は請求項3の半導体装置。
4. The output signal of the drive circuit is a second CM.
The signal is transmitted to the subsequent stage circuit via the OS logic circuit, and is connected to the input terminal of the second CMOS logic circuit and the second circuit.
A predetermined protection resistor is provided between the external terminal of the second CMOS logic circuit and the first CM.
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein a predetermined feedback resistance is provided between the output terminal of the OS logic circuit and the output terminal.
【請求項5】 上記フィードバック抵抗は、並列結合さ
れる第1及び第2導電型のMOSFETのソースドレイ
ン抵抗により実現されるものであって、上記フィードバ
ック抵抗及び第2のCMOS論理回路を構成する第1及
び第2導電型のMOSFETは、上記第1のCMOS論
理回路を構成する第1及び第2の導電型のMOSFET
にそれぞれ近接しかつそれぞれ対称的に配置されるもの
であることを特徴とする請求項2,請求項3又は請求項
4の半導体装置。
5. The feedback resistance is realized by source / drain resistances of first and second conductivity type MOSFETs connected in parallel, and the feedback resistance and the second CMOS logic circuit constitute a second CMOS logic circuit. The first and second conductivity type MOSFETs are the first and second conductivity type MOSFETs that form the first CMOS logic circuit.
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is arranged close to each other and symmetrically arranged.
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