JPH0729984A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH0729984A
JPH0729984A JP19275293A JP19275293A JPH0729984A JP H0729984 A JPH0729984 A JP H0729984A JP 19275293 A JP19275293 A JP 19275293A JP 19275293 A JP19275293 A JP 19275293A JP H0729984 A JPH0729984 A JP H0729984A
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JP
Japan
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wiring
supplying
reference voltage
power supply
transistor
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Application number
JP19275293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Kato
浩二 加藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To prevent a fluctuation in the potential of an interconnection for supplying standard voltage without increasing power consumption and a chip area. CONSTITUTION:In a multilayer interconnection ECL IC, an interconnection 2 for supplying reference voltage VREF which is formed with a second-layer metal film and an interconnection 3 for supplying ground power supply voltage which is formed with a third-layer metal film are so located as to overlap each other. An MIM capacitor is fabricated with the overlapped parts of the interconnections 2, 3 and an interlayer insulating film formed between the interconnections 2 and 3. Using this MIM capacitor, a fluctuation in the potential of the interconnection 2 when a gate circuit is switched is prevented and thereby reference voltage VREF is supplied stably.

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、半導体集積回路装置
に関し、例えばエミッタ結合型論理IC(以下「ECL
IC」という)に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, for example, an emitter-coupled logic IC (hereinafter "ECL").
It is suitable for application to "IC").

【0002】[0002]

【従来の技術】ECL ICは、高速動作が可能で高集
積化も容易なバイポーラディジタルICとして大型計算
機などに多用されており、研究開発が活発に行われてい
る。
2. Description of the Related Art ECL ICs are widely used in large-scale computers and the like as bipolar digital ICs that can operate at high speed and can be easily highly integrated, and research and development are being actively conducted.

【0003】図5は従来のECL ICのゲート回路の
一例を示し、3入力のゲート回路の例である。図5にお
いて、トランジスタQ11〜Q13とトランジスタQ14とに
より差動増幅器が構成されている。トランジスタQ11
13のそれぞれのベースには入力信号が供給され、一
方、トランジスタQ14のベースには図示省略したバイア
ス回路(基準電圧回路)により発生された所定の基準電
圧VREF が供給される。トランジスタQ11〜Q13のそれ
ぞれのコレクタには負荷抵抗R11を介して、またトラン
ジスタQ14のコレクタには負荷抵抗R12を介して、それ
ぞれ電源電圧VCC=0V(接地電源電圧)が供給され
る。トランジスタQ11〜Q13のそれぞれのエミッタとト
ランジスタQ14のエミッタとは共通接続され、これらの
共通接続されたエミッタにトランジスタQ15と負荷抵抗
13とから成る定電流回路が接続されている。負荷抵抗
13の一端には負の電源電圧VEE(例えば、−5.2
V)が供給される。トランジスタQ15のベースには所望
の定電流に応じた一定の電圧が供給される。
FIG. 5 shows an example of a gate circuit of a conventional ECL IC, which is an example of a 3-input gate circuit. 5, the differential amplifier is constituted by transistors Q 11 to Q 13 and the transistor Q 14. Transistor Q 11 ~
An input signal is supplied to each base of Q 13 , while a predetermined reference voltage V REF generated by a bias circuit (reference voltage circuit) not shown is supplied to the base of the transistor Q 14 . A power supply voltage V CC = 0V (ground power supply voltage) is supplied to the collectors of the transistors Q 11 to Q 13 via a load resistor R 11 and to the collector of the transistor Q 14 via a load resistor R 12. To be done. It is commonly connected to the respective emitters and emitter of the transistor Q 14 of the transistor Q 11 to Q 13, the constant current circuit consisting of a common emitter connected to the transistors Q 15 load resistor R 13 Metropolitan is connected. One end of the load resistor R 13 has a negative power supply voltage V EE (for example, -5.2).
V) is supplied. A constant voltage according to a desired constant current is supplied to the base of the transistor Q 15 .

【0004】トランジスタQ11〜Q13と負荷抵抗R11
から成るインバータの出力はエミッタフォロワ回路を構
成するトランジスタQ16のベースに供給され、このトラ
ンジスタQ16により電力増幅および出力レベルの調整が
行われる。同様に、トランジスタQ14と負荷抵抗R12
から成るインバータの出力はエミッタフォロワ回路を構
成するトランジスタQ17のベースに供給され、このトラ
ンジスタQ17により電力増幅および出力レベルの調整が
行われる。トランジスタQ16、Q17のそれぞれのエミッ
タにはそれぞれ負荷抵抗R14、R15を介して負の電源電
圧VEEが供給される。この場合、トランジスタQ17のエ
ミッタからOR出力が取り出され、トランジスタQ16
エミッタからNOR出力が取り出される。
[0004] transistor Q 11 output of the inverter consisting to Q 13 and the load resistor R 11 Metropolitan is supplied to the base of the transistor Q 16 constituting an emitter follower circuit, the line adjustment of the power amplifier and the output level by the transistor Q 16 Be seen. Similarly, the output of the inverter composed of the transistor Q 14 load resistor R 12 Metropolitan is supplied to the base of the transistor Q 17 constituting an emitter follower circuit, the adjustment of the power amplifier and the output level is performed by the transistor Q 17. The negative power supply voltage V EE is supplied to the emitters of the transistors Q 16 and Q 17 via load resistors R 14 and R 15 , respectively. In this case, the OR output is taken out from the emitter of the transistor Q 17 and the NOR output is taken out from the emitter of the transistor Q 16 .

【0005】上述のように構成された図5に示すゲート
回路においては、トランジスタQ11〜Q13のベースのい
ずれかに基準電圧VREF よりも十分に高い電圧が入力さ
れたときにはそのトランジスタが導通してトランジスタ
15と負荷抵抗R13とから成る定電流回路により決めら
れるエミッタ電流が流れ、一方、トランジスタQ14はカ
ットオフする。また、トランジスタQ11〜Q13のそれぞ
れのベースに入力される電圧がいずれも基準電圧VREF
よりも十分に低いときにはこれらのトランジスタQ11
13はカットオフし、一方、トランジスタQ14は導通し
てトランジスタQ15と負荷抵抗R13とから成る定電流回
路により決められるエミッタ電流が流れる。すなわち、
トランジスタQ11〜Q13のベースに入力される電圧が基
準電圧VREF よりも十分に高いか十分に低いかに応じ
て、トランジスタQ11〜Q13とトランジスタQ14との間
でエミッタ電流の切り換えが行われる。
In the gate circuit shown in FIG. 5 configured as described above, when a voltage sufficiently higher than the reference voltage V REF is input to any one of the bases of the transistors Q 11 to Q 13 , the transistor becomes conductive. Then, the emitter current determined by the constant current circuit composed of the transistor Q 15 and the load resistor R 13 flows, while the transistor Q 14 is cut off. In addition, all the voltages input to the bases of the transistors Q 11 to Q 13 are the reference voltage V REF.
These transistors Q 11 ~
Q 13 is cut off, while the transistor Q 14 is turned on and the emitter current determined by the constant current circuit composed of the transistor Q 15 and the load resistor R 13 flows. That is,
Depending on whether the transistor Q 11 to Q voltage input to the base 13 is sufficiently high or sufficiently lower than the reference voltage V REF, the switching of the emitter current between transistors Q 11 to Q 13 and the transistor Q 14 Done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、大規模なE
CL ICにおいては、ゲート回路におけるエミッタ電
流の切り換えが行われるとき、すなわちゲート回路がス
イッチングするときに、多大の電流が基準電圧VREF
給用の配線を流れる場合がある。このため、基準電圧V
REF 供給用の配線の電位が大きく変動し、その結果、雑
音余裕度(ノイズマージン)が減少したり、ゲート遅延
時間tpdが変動したりするという問題があった。
By the way, large-scale E
In the CLIC, when the emitter current is switched in the gate circuit, that is, when the gate circuit is switched, a large amount of current may flow through the wiring for supplying the reference voltage V REF . Therefore, the reference voltage V
There has been a problem that the potential of the wiring for supplying REF changes greatly, and as a result, the noise margin (noise margin) decreases and the gate delay time t pd changes.

【0007】例えば、図6は従来のECL ICのゲー
ト回路の入出力特性の測定結果の一例を示すが、これよ
り、入力信号がローレベルからハイレベルに立ち上がる
ときに基準電圧VREF が大きく増大しているのがわか
る。この基準電圧VREF の増大はゲート遅延時間tpd
増大をもたらす。
For example, FIG. 6 shows an example of the measurement result of the input / output characteristics of the gate circuit of the conventional ECL IC. From this, the reference voltage V REF greatly increases when the input signal rises from the low level to the high level. You can see that This increase in the reference voltage V REF causes an increase in the gate delay time t pd .

【0008】上述のような基準電圧VREF 供給用の配線
の電位の変動を抑えるために、基準電圧VREF 発生用の
バイアス回路のパワーを上げたり、この基準電圧VREF
供給用の配線の幅を大きくしてそのインピーダンスを低
くしたりすることが考えられるが、このようにするとE
CL ICの消費電力の増加やチップ面積の増大を招い
てしまうため、好ましくない。
In order to suppress the fluctuation of the potential of the wiring for supplying the reference voltage V REF as described above, the power of the bias circuit for generating the reference voltage V REF is raised or the reference voltage V REF is changed.
It is conceivable to increase the width of the supply wiring to lower its impedance.
This is not preferable because it increases the power consumption of the CLIC and the chip area.

【0009】従って、この発明の目的は、消費電力の増
加やチップ面積の増大を招くことなく、基準電圧供給用
の配線の電位の変動を抑えることができる半導体集積回
路装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of suppressing the fluctuation of the potential of the wiring for supplying the reference voltage without increasing the power consumption and the chip area. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明による半導体集積回路装置は、層間絶縁膜
(4)により互いに電気的に絶縁された基準電圧供給用
の配線(2)と電源電圧供給用の配線(3)との少なく
とも一部が互いに重なるように設けられ、重なった部分
の基準電圧供給用の配線(2)と層間絶縁膜(4)と電
源電圧供給用の配線(3)とによりキャパシター
(C1 )が形成されているものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit device according to the present invention has a wiring (2) for supplying a reference voltage and a power supply which are electrically insulated from each other by an interlayer insulating film (4). The wiring (3) for voltage supply is provided so that at least a part thereof overlaps each other, and the wiring (2) for supplying the reference voltage, the interlayer insulating film (4), and the wiring (3 for power supply voltage) of the overlapping portion are provided. And) form a capacitor (C 1 ).

【0011】この発明による半導体集積回路装置の好適
な一実施形態において、電源電圧供給用の配線(3)は
接地電源電圧供給用の配線である。
In a preferred embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the power supply voltage supply wiring (3) is a ground power supply voltage supply wiring.

【0012】この発明による半導体集積回路装置の好適
な一実施形態において、基準電圧供給用の配線(2)お
よび電源電圧供給用の配線(3)は金属、例えばアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金により形成される。
In a preferred embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the wiring (2) for supplying the reference voltage and the wiring (3) for supplying the power supply voltage are formed of a metal such as aluminum or aluminum alloy.

【0013】この発明による半導体集積回路装置は、例
えばECL ICであり、基準電圧供給用の配線(2)
はそのゲート回路の基準電圧供給用であり、電源電圧供
給用の配線(3)はそのゲート回路の接地電源電圧供給
用である。
A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is, for example, an ECL IC and has a wiring (2) for supplying a reference voltage.
Is for supplying the reference voltage of the gate circuit, and the wiring (3) for supplying the power supply voltage is for supplying the ground power supply voltage of the gate circuit.

【0014】[0014]

【作用】上述のように構成されたこの発明による半導体
集積回路装置によれば、基準電圧供給用の配線(2)の
電位を変動させる原因が生じても、基準電圧供給用の配
線(2)と層間絶縁膜(4)と電源電圧供給用の配線
(3)とにより形成されるキャパシター(C1 )が基準
電圧供給用の配線(2)の電位を安定化させるように働
くため、基準電圧供給用の配線(2)の電位の変動を抑
えることができる。例えば、ECL ICにおいてゲー
ト回路がスイッチングするときに多大の電流が基準電圧
供給用の配線(2)を流れても、基準電圧供給用の配線
(2)と層間絶縁膜(4)と電源電圧供給用の配線
(3)とにより形成されるキャパシター(C1 )の働き
で、基準電圧供給用の配線(2)の電位の変動を抑える
ことができる。
According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention configured as described above, even if the potential of the reference voltage supply wiring (2) is varied, the reference voltage supply wiring (2) is generated. Since the capacitor (C 1 ) formed by the interlayer insulating film (4) and the power supply voltage supply wiring (3) acts to stabilize the potential of the reference voltage supply wiring (2), the reference voltage The fluctuation of the potential of the supply wiring (2) can be suppressed. For example, in the ECL IC, even when a large amount of current flows through the reference voltage supply wiring (2) when the gate circuit is switched, the reference voltage supply wiring (2), the interlayer insulating film (4), and the power supply voltage supply are supplied. By the action of the capacitor (C 1 ) formed by the wiring (3) for supplying the voltage, it is possible to suppress the fluctuation of the potential of the wiring (2) for supplying the reference voltage.

【0015】以上により、消費電力の増加やチップ面積
の増大を招くことなく、基準電圧供給用の配線の電位の
変動を抑えることができる。
As described above, the fluctuation of the potential of the wiring for supplying the reference voltage can be suppressed without increasing the power consumption and the chip area.

【0016】[0016]

【実施例】以下、この発明をECL ICに適用した一
実施例について図面を参照しながら説明する。図1はこ
の発明の一実施例によるECL ICのゲート回路を示
し、3入力のゲート回路の例である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to an ECL IC will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a gate circuit of an ECL IC according to an embodiment of the present invention, which is an example of a 3-input gate circuit.

【0017】図1において、トランジスタQ1 〜Q3
トランジスタQ4 とにより差動増幅器が構成されてい
る。トランジスタQ1 〜Q3 のそれぞれのベースには入
力信号が供給され、一方、トランジスタQ4 のベースに
は図示省略したバイアス回路により発生された所定の基
準電圧VREF が供給される。トランジスタQ1 〜Q3
それぞれのコレクタには負荷抵抗R1 を介して、またト
ランジスタQ4 のコレクタには負荷抵抗R2 を介して、
それぞれ電源電圧VCC=0V(接地電源電圧)が供給さ
れる。トランジスタQ1 〜Q3 のそれぞれのエミッタと
トランジスタQ4のエミッタとは共通接続され、これら
の共通接続されたエミッタにトランジスタQ5 と負荷抵
抗R3 とから成る定電流回路が接続されている。負荷抵
抗R3 の一端には負の電源電圧VEE(例えば、−5.2
V)が供給される。また、トランジスタQ5 のベースに
は所望の定電流に応じた一定の電圧が印加される。
In FIG. 1, transistors Q 1 to Q 3 and transistor Q 4 form a differential amplifier. To the respective bases of the transistors Q 1 to Q 3 are the input signal is supplied, whereas, on the base of the transistor Q 4 are predetermined reference voltage V REF generated by a bias circuit not shown is supplied. Each of the collectors of the transistors Q 1 to Q 3 is connected via a load resistor R 1, and the collector of the transistor Q 4 is connected via a load resistor R 2 .
Power supply voltage V CC = 0V (ground power supply voltage) is supplied to each. It is commonly connected to the respective emitters and emitter of the transistor Q 4 of the transistor Q 1 to Q 3, a constant current circuit consisting of a common emitter connected to the transistors Q 5 load resistance R 3 Metropolitan is connected. One end of the load resistor R 3 has a negative power supply voltage V EE (for example, -5.2).
V) is supplied. Further, a constant voltage according to a desired constant current is applied to the base of the transistor Q 5 .

【0018】トランジスタQ1 〜Q3 と負荷抵抗R1
から成るインバータの出力はエミッタフォロワ回路を構
成するトランジスタQ6 のベースに供給され、このトラ
ンジスタQ6 により電力増幅および出力レベルの調整が
行われる。同様に、トランジスタQ4 と負荷抵抗R2
から成るインバータの出力はエミッタフォロワ回路を構
成するトランジスタQ7 のベースに供給され、このトラ
ンジスタQ7 により電力増幅および出力レベルの調整が
行われる。トランジスタQ6 、Q7 のそれぞれのエミッ
タにはそれぞれ負荷抵抗R4 、R5 を介して負の電源電
圧VEEが供給される。そして、この場合、トランジスタ
7 のエミッタからOR出力が取り出され、トランジス
タQ6 のエミッタからNOR出力が取り出される。
The output of the inverter composed of the transistors Q 1 to Q 3 load resistor R 1 Metropolitan is supplied to the base of the transistor Q 6 constituting the emitter follower circuit, the line adjustment of the power amplifier and the output level by the transistor Q 6 Be seen. Similarly, the output of the inverter composed of the transistors Q 4 load resistor R 2 Metropolitan is supplied to the base of the transistor Q 7 constituting the emitter follower circuit, the adjustment of the power amplifier and the output level is performed by the transistor Q 7. The negative power supply voltage V EE is supplied to the emitters of the transistors Q 6 and Q 7 via load resistors R 4 and R 5 , respectively. In this case, the OR output is taken out from the emitter of the transistor Q 7 and the NOR output is taken out from the emitter of the transistor Q 6 .

【0019】以上の構成は、図5に示す従来のECL
ICのゲート回路と同様であるが、この一実施例におい
ては、これに加えて、トランジスタQ4 のベースに基準
電圧VREF を供給するための配線とVCC=0V、すなわ
ち接地電源電圧を供給するための配線との間にキャパシ
ターC1 が並列に接続されている。また、この場合、定
電流回路を構成するトランジスタQ5 のベースに電圧を
供給するための配線と電源電圧VEEを供給するための配
線との間にもキャパシターC2 が並列に接続されてい
る。
The above-mentioned configuration is the conventional ECL shown in FIG.
Similar to the IC gate circuit, but in this embodiment, in addition to this, a wiring for supplying the reference voltage V REF to the base of the transistor Q 4 and V CC = 0V, that is, a ground power supply voltage is supplied. The capacitor C 1 is connected in parallel between the wiring and the wiring. Further, in this case, the capacitor C 2 is also connected in parallel between the wiring for supplying the voltage to the base of the transistor Q 5 forming the constant current circuit and the wiring for supplying the power supply voltage V EE . .

【0020】上述のように構成された図1に示すゲート
回路においては、図5に示す従来のECL ICのゲー
ト回路と同様に、トランジスタQ1 〜Q3 のベースのい
ずれかに基準電圧VREF よりも十分に高い電圧が入力さ
れたときにはそのトランジスタが導通してトランジスタ
5 と負荷抵抗R3 とから成る定電流回路により決めら
れるエミッタ電流が流れ、一方、トランジスタQ4 はカ
ットオフする。また、トランジスタQ1 〜Q3 のそれぞ
れのベースに入力される電圧がいずれも基準電圧VREF
よりも十分に低いときにはこれらのトランジスタQ1
3 はカットオフし、一方、トランジスタQ4 は導通し
てトランジスタQ5 と負荷抵抗R3 とから成る定電流回
路により決められるエミッタ電流が流れる。すなわち、
トランジスタQ1 〜Q3 のベースに入力される電圧が基
準電圧VREF よりも十分に高いか十分に低いかに応じ
て、トランジスタQ1 〜Q3 とトランジスタQ4 との間
でエミッタ電流の切り換えが行われる。
In the gate circuit shown in FIG. 1 constructed as described above, like the gate circuit of the conventional ECL IC shown in FIG. 5, the reference voltage V REF is applied to any one of the bases of the transistors Q 1 to Q 3. When a voltage sufficiently higher than that is input, the transistor becomes conductive and the emitter current determined by the constant current circuit consisting of the transistor Q 5 and the load resistor R 3 flows, while the transistor Q 4 is cut off. In addition, all the voltages input to the bases of the transistors Q 1 to Q 3 are the reference voltage V REF.
These transistors Q 1 ~
Q 3 is cut off, while transistor Q 4 is conducting and an emitter current determined by the constant current circuit consisting of transistor Q 5 and load resistor R 3 flows. That is,
Depending on whether the transistor Q 1 voltage input to the base of the to Q 3 is sufficiently high or sufficiently lower than the reference voltage V REF, the switching of the emitter current between transistors Q 1 to Q 3 and the transistor Q 4 Done.

【0021】図2はこの一実施例によるECL ICの
構造の一例の要部を示し、特に、配線のレイアウトパタ
ーンを示すものである。
FIG. 2 shows an essential part of an example of the structure of the ECL IC according to this embodiment, and particularly shows a wiring layout pattern.

【0022】大規模なECL ICにおいては、大電流
を流すことができる接地電源電圧供給用の配線を確保す
るために、3層以上の多層配線が通常使用されるが、こ
の一実施例においては、この多層配線を利用して上述の
キャパシターC1 、C2 を構成する。
In a large-scale ECL IC, a multilayer wiring of three layers or more is usually used to secure a wiring for supplying a ground power supply voltage capable of flowing a large current, but in this embodiment, , The above-mentioned capacitors C 1 and C 2 are formed by utilizing this multilayer wiring.

【0023】すなわち、図2において、符号1は電源電
圧VEE供給用の配線、2は基準電圧VREF 供給用の配
線、3は接地電源電圧供給用の配線を示す。この場合、
電源電圧VEE供給用の配線1は一層目の金属膜により、
基準電圧VREF 供給用の配線2は二層目の金属膜によ
り、接地電源電圧供給用の配線3は三層目の金属膜によ
りそれぞれ形成されている。この金属膜としては、具体
的には、例えば、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜
が用いられる。
That is, in FIG. 2, reference numeral 1 is a wiring for supplying the power supply voltage V EE , 2 is a wiring for supplying the reference voltage V REF , and 3 is a wiring for supplying the ground power supply voltage. in this case,
The wiring 1 for supplying the power supply voltage V EE is made of the first metal film,
The wiring 2 for supplying the reference voltage V REF is formed of the second layer metal film, and the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage is formed of the third layer metal film. As the metal film, specifically, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film is used.

【0024】この場合、接地電源電圧供給用の配線3
は、基準電圧VREF 供給用の配線2を覆うように設けら
れている。図3は図2の3−3線に沿っての断面を示
し、接地電源電圧供給用の配線3と基準電圧VREF 供給
用の配線2とが互いに重なった部分の積層構造を示すも
のである。図3において、符号4は接地電源電圧供給用
の配線3と基準電圧VREF 供給用の配線2とを互いに電
気的に絶縁するための層間絶縁膜を示す。図3に示すよ
うに、この場合、基準電圧VREF 供給用の配線2と層間
絶縁膜4と接地電源電圧供給用の配線3とにより金属−
絶縁体−金属(MIM)構造のキャパシターが形成さ
れ、このMIMキャパシターにより図1に示すキャパシ
ターC1 が構成されている。
In this case, the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage
Are provided so as to cover the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF . FIG. 3 is a cross section taken along line 3-3 of FIG. 2, showing a laminated structure of a portion in which the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage and the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF overlap each other. . In FIG. 3, reference numeral 4 denotes an interlayer insulating film for electrically insulating the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage and the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF from each other. As shown in FIG. 3, in this case, the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF , the interlayer insulating film 4, and the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage are metal-
A capacitor having an insulator-metal (MIM) structure is formed, and the MIM capacitor constitutes the capacitor C 1 shown in FIG.

【0025】このMIMキャパシターにより構成される
キャパシターC1 の容量は具体的には例えば次のように
なる。
Specifically, the capacitance of the capacitor C 1 formed by this MIM capacitor is as follows, for example.

【0026】いま、基準電圧VREF 供給用の配線2の幅
が12.8μm、長さが5500μm(5.5mm)と
すると、この基準電圧VREF 供給用の配線2と層間絶縁
膜4と接地電源電圧供給用の配線3とにより形成される
MIMキャパシターの容量の値は、基準電圧VREF 供給
用の配線2の長さ1mm当たり0.9pFである。ま
た、ゲートのベンチ1本当たりのデカップリング容量は
(0.9pF/mm)×5.5mm=4.95pFとな
る。ただし、層間絶縁膜4としては、減圧CVD法によ
り形成されたSi3 4 膜を用いた。
Now, assuming that the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF has a width of 12.8 μm and a length of 5500 μm (5.5 mm), the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF , the interlayer insulating film 4 and the ground. The capacitance value of the MIM capacitor formed by the wiring 3 for supplying the power supply voltage is 0.9 pF per 1 mm of the length of the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF . In addition, the decoupling capacitance of one gate bench is (0.9 pF / mm) × 5.5 mm = 4.95 pF. However, as the interlayer insulating film 4, a Si 3 N 4 film formed by the low pressure CVD method was used.

【0027】また、VEE=−5.2Vとすると、チップ
全体の消費電力は8.9Wであり、そのうちバイアス回
路の消費電力は1.3Wでこれはチップ全体の消費電力
の約14%である。一方、基準電圧VREF の変動を抑え
るためにこの一実施例のようにMIMキャパシターから
成るキャパシターC1 を設けず、バイアス回路のパワー
を上げて基準電圧VREF の変動に対処しようとすると、
バイアス回路の消費電力は2.3W程度に増大し、チッ
プ全体の消費電力は約9.9Wに増大してしまう。
When V EE = -5.2V, the power consumption of the whole chip is 8.9W, of which the power consumption of the bias circuit is 1.3W, which is about 14% of the power consumption of the whole chip. is there. On the other hand, in order to suppress the fluctuation of the reference voltage V REF , it is necessary to increase the power of the bias circuit to cope with the fluctuation of the reference voltage V REF without providing the capacitor C 1 formed of the MIM capacitor as in this embodiment.
The power consumption of the bias circuit increases to about 2.3 W, and the power consumption of the entire chip increases to about 9.9 W.

【0028】図4は、基準電圧VREF の変動を抑えるた
めに基準電圧VREF 供給用の配線2と接地電源電圧供給
用の配線3との間にMIMキャパシターから成るキャパ
シターC1 を接続したこの一実施例によるゲート回路が
40個同時にスイッチングしたときの入出力特性の測定
結果の一例を示す。ただし、図4の挿入図に示したよう
に、キャパシターC1 を構成するMIMキャパシターと
しては、1pFの容量のものを4個並列に接続して合計
4pFとしたものを用いた。
[0028] Figure 4, this was connected to a capacitor C 1 consisting of MIM capacitor between the reference voltage V REF supply wiring 2 and the ground power supply voltage line 3 for supplying to suppress variation in reference voltage V REF An example of the measurement result of the input / output characteristics when 40 gate circuits according to an embodiment are simultaneously switched is shown. However, as shown in the inset diagram of FIG. 4, as the MIM capacitor forming the capacitor C 1 , four MIM capacitors each having a capacitance of 1 pF were connected in parallel to make a total of 4 pF.

【0029】図4を図6と比較すればわかるように、基
準電圧VREF 供給用の配線2と接地電源電圧供給用の配
線3との間にMIMキャパシターから成るキャパシター
1を接続したこの一実施例によるゲート回路において
は、キャパシターC1 を接続しない従来のゲート回路に
比べて、ゲート回路がスイッチングしたときの基準電圧
REF の変動が極めて少なく抑えられている。
As can be seen by comparing FIG. 4 with FIG. 6, the capacitor C 1 formed of an MIM capacitor is connected between the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF and the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage. In the gate circuit according to the embodiment, the fluctuation of the reference voltage V REF when the gate circuit is switched is suppressed to be extremely small as compared with the conventional gate circuit in which the capacitor C 1 is not connected.

【0030】なお、この一実施例において定電流回路を
構成するトランジスタQ5 のベースへの電圧供給用の配
線と電源電圧VEE供給用の配線1との間に接続されたキ
ャパシターC2 もMIMキャパシターにより構成され
る。図示は省略するが、この場合、トランジスタQ5
ベースへの電圧供給用の配線を二層目の金属膜により形
成するとともに、この二層目の金属膜により形成され
た、トランジスタQ5 のベースへの電圧供給用の配線を
電源電圧VEE供給用の配線1とその少なくとも一部が互
いに重なるように設け、これらの配線とそれらの間の層
間絶縁膜とによりMIMキャパシターを形成することが
でき、このMIMキャパシターによりキャパシターC2
を構成することができる。そして、このように定電流回
路を構成するトランジスタQ5 のベースへの電圧供給用
の配線と電源電圧VEE供給用の配線1との間にキャパシ
ターC2 が接続されていることにより、トランジスタQ
5 のベースに供給される電圧の変動を抑えることができ
る。
In this embodiment, the capacitor C 2 connected between the wiring for supplying the voltage to the base of the transistor Q 5 constituting the constant current circuit and the wiring 1 for supplying the power source voltage V EE is also MIM. It is composed of a capacitor. Although illustration is omitted, in this case, the wiring for supplying voltage to the base of the transistor Q 5 is formed by the second-layer metal film, and the base of the transistor Q 5 formed by the second-layer metal film is formed. A wiring for supplying a voltage to the power supply voltage V EE and a wiring for supplying a power supply voltage V EE are provided so that at least a part thereof overlaps with each other, and an MIM capacitor can be formed by these wiring and an interlayer insulating film between them. , This MIM capacitor makes the capacitor C 2
Can be configured. Since the capacitor C 2 is connected between the wiring for supplying the voltage to the base of the transistor Q 5 and the wiring 1 for supplying the power supply voltage V EE, which constitutes the constant current circuit, the transistor Q 2 is connected.
The fluctuation of the voltage supplied to the base of 5 can be suppressed.

【0031】以上のように、この一実施例によれば、三
層目の金属膜により形成された接地電源電圧供給用の配
線3と二層目の金属膜により形成された基準電圧VREF
供給用の配線2とを互いに重なるように設け、この重な
った部分の基準電圧VREF 供給用の配線2と層間絶縁膜
4と接地電源電圧供給用の配線3とにより形成されるM
IMキャパシターにより図1に示すキャパシターC1
構成しているので、このキャパシターC1 の働きによ
り、ゲート回路がスイッチングしたときの基準電圧V
REF の変動を効果的に抑えることができる。これによっ
て、ECL ICの消費電力の増加やチップ面積の増大
を招くことなく、ECL ICの安定動作および高速動
作を実現することができる。
As described above, according to this embodiment, the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage formed of the third layer metal film and the reference voltage V REF formed of the second layer metal film.
Supply wiring 2 is provided so as to overlap with each other, and M is formed by the wiring 2 for supplying the reference voltage V REF , the interlayer insulating film 4 and the wiring 3 for supplying the ground power supply voltage in the overlapping portion.
Since the IM capacitor constitutes the capacitor C 1 shown in FIG. 1, the action of the capacitor C 1 causes the reference voltage V when the gate circuit is switched.
The fluctuation of REF can be effectively suppressed. As a result, stable operation and high-speed operation of the ECL IC can be realized without increasing the power consumption of the ECL IC and the chip area.

【0032】以上、この発明の一実施例につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. .

【0033】例えば、上述の一実施例においては、この
発明をECL ICに適用した場合について説明した
が、この発明は、基準電圧供給用の配線と電源電圧供給
用の配線とを用いる他の半導体集積回路装置、例えばM
OSスタティックRAMなどに適用することも可能であ
る。
For example, although the case where the present invention is applied to the ECL IC has been described in the above-mentioned one embodiment, the present invention is directed to another semiconductor using a wiring for supplying a reference voltage and a wiring for supplying a power supply voltage. Integrated circuit device, eg M
It can also be applied to an OS static RAM or the like.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
消費電力の増加やチップ面積の増大を招くことなく、基
準電圧供給用の配線の電位の変動を抑えることができる
半導体集積回路装置を実現することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to realize a semiconductor integrated circuit device capable of suppressing the fluctuation of the potential of the wiring for supplying the reference voltage without increasing the power consumption and the chip area.

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

【図1】この発明の一実施例によるECL ICのゲー
ト回路を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a gate circuit of an ECL IC according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例によるECL ICの構造
の一例の要部を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a main part of an example of the structure of the ECL IC according to the embodiment of the present invention.

【図3】図2の3−3線に沿っての拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line 3-3 of FIG.

【図4】この発明の一実施例によるECL ICのゲー
ト回路の入出力特性の測定結果の一例を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing an example of measurement results of input / output characteristics of a gate circuit of an ECL IC according to an embodiment of the present invention.

【図5】従来のECL ICのゲート回路を示す回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a gate circuit of a conventional ECL IC.

【図6】従来のECL ICのゲート回路の入出力特性
の測定結果の一例を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of measurement results of input / output characteristics of a gate circuit of a conventional ECL IC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 基準電圧VREF 供給用の配線 3 接地電源電圧供給用の配線 4 層間絶縁膜 C1 、C2 キャパシター2 Wiring for supplying reference voltage V REF 3 Wiring for supplying ground power supply voltage 4 Interlayer insulating film C 1 , C 2 Capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8832−4M H01L 27/04 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location 8832-4M H01L 27/04 C

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 層間絶縁膜により互いに電気的に絶縁さ
れた基準電圧供給用の配線と電源電圧供給用の配線との
少なくとも一部が互いに重なるように設けられ、 上記重なった部分の上記基準電圧供給用の配線と上記層
間絶縁膜と上記電源電圧供給用の配線とによりキャパシ
ターが形成されている半導体集積回路装置。
1. A wiring for supplying a reference voltage and a wiring for supplying a power supply voltage, which are electrically insulated from each other by an interlayer insulating film, are provided so as to at least partially overlap with each other, and the reference voltage in the overlapping portion. A semiconductor integrated circuit device in which a capacitor is formed by a supply wire, the interlayer insulating film, and the power supply voltage supply wire.
【請求項2】 上記電源電圧供給用の配線は接地電源電
圧供給用の配線であることを特徴とする請求項1記載の
半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the wiring for supplying the power supply voltage is a wiring for supplying the ground power supply voltage.
【請求項3】 上記基準電圧供給用の配線および上記電
源電圧供給用の配線は金属により形成されていることを
特徴とする請求項1または2記載の半導体集積回路装
置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the wiring for supplying the reference voltage and the wiring for supplying the power supply voltage are formed of metal.
【請求項4】 上記半導体集積回路装置はECL IC
であることを特徴とする請求項1、2または3記載の半
導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device is an ECL IC
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, 2 or 3, wherein
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019039245A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 ローム株式会社 Operational amplifier

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