JPH10145219A - Semiconductor input circuit and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor input circuit and its manufacturing method

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JPH10145219A
JPH10145219A JP8294015A JP29401596A JPH10145219A JP H10145219 A JPH10145219 A JP H10145219A JP 8294015 A JP8294015 A JP 8294015A JP 29401596 A JP29401596 A JP 29401596A JP H10145219 A JPH10145219 A JP H10145219A
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Japan
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circuit
capacitor
voltage
electrode
input
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JP8294015A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Imaizumi
正人 今泉
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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  • Logic Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To adapt a semiconductor input circuit to a semiconductor integrated circuit of breakdown strength, which is smaller than the voltage amplitude of an externally supplied logical signal and to enable making capacitive potential division coupling between an internal circuit and an external circuit. SOLUTION: This device is provided with an input pad 11 which receives a logical signal of 5V voltage amplitude, a capacitive-type potential dividing circuit 12 which is serially connected to the pad 11, a voltage-limiting circuit 13 which limits the logical signal to 3V voltage amplitude and a detection circuit DT which detects the voltage amplitude that is limited by the circuit 13 as an input signal. The circuit 12 consists of a capacitor 12a, which is serially connected between the pad 11 and a node P and a capacitor 12b, that is connected between the node P and a power terminal VSS.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は所定電圧振幅で論理
信号を処理する半導体集積回路に組み込まれる半導体入
力回路に関し、特に所定電圧振幅を越える論理信号を受
け取る半導体入力回路およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor input circuit incorporated in a semiconductor integrated circuit for processing a logic signal with a predetermined voltage amplitude, and more particularly to a semiconductor input circuit for receiving a logic signal exceeding a predetermined voltage amplitude and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路が5Vの電源電圧で動作
する場合、一般に図5に示す半導体入力回路がこの半導
体集積回路に設けられる。この半導体入力回路は、外部
から供給される論理信号を入力パッド1で受け取り、こ
の入力パッド1からの論理信号をダイオード2および3
で構成されるクランプ回路で5Vの電圧振幅に制限し、
さらにこのクランプ回路からの論理信号をCMOSバッ
ファ4で入力信号として検出する。尚、半導体集積回路
上の半導体素子は電源電圧に対応した耐圧を持つように
形成されるため、入力パッド1に供給される論理信号の
電圧振幅が5Vを越えない場合にダイオード2を省略す
ることにより、リーク電流の低減が図られる。
2. Description of the Related Art When a semiconductor integrated circuit operates at a power supply voltage of 5 V, a semiconductor input circuit shown in FIG. 5 is generally provided in the semiconductor integrated circuit. This semiconductor input circuit receives a logic signal supplied from the outside at input pad 1 and converts the logic signal from input pad 1 to diodes 2 and 3.
Is limited to a voltage amplitude of 5V by a clamp circuit composed of
Further, the logic signal from the clamp circuit is detected by the CMOS buffer 4 as an input signal. Since the semiconductor element on the semiconductor integrated circuit is formed to have a withstand voltage corresponding to the power supply voltage, the diode 2 is omitted when the voltage amplitude of the logic signal supplied to the input pad 1 does not exceed 5V. Thereby, the leakage current can be reduced.

【0003】最近では、半導体集積回路の高集積化およ
び省電力化が盛んに行われ、3Vの電源電圧で動作する
半導体集積回路が開発されている。このような半導体集
積回路は、他の半導体集積回路から供給される例えば5
Vの電圧振幅の論理信号を入力信号として検出できる必
要がある。この場合、リーク電流を低減するためにダイ
オード2を省略すると、CMOSバッファ4を構成する
MOSトランジスタが耐圧不足のために破壊されること
になる。これを避けるためにMOSトランジスタのゲー
ト耐圧およびPN接合耐圧を5V以上に増大すれば、M
OSトランジスタのサイズが拡大し、これが半導体集積
回路の集積密度を低下させる原因になる。
Recently, high integration and power saving of semiconductor integrated circuits have been actively performed, and semiconductor integrated circuits that operate at a power supply voltage of 3 V have been developed. Such a semiconductor integrated circuit is supplied from another semiconductor integrated circuit.
It is necessary that a logic signal having a voltage amplitude of V can be detected as an input signal. In this case, if the diode 2 is omitted in order to reduce the leakage current, the MOS transistor forming the CMOS buffer 4 will be broken due to insufficient withstand voltage. If the gate breakdown voltage and PN junction breakdown voltage of the MOS transistor are increased to 5 V or more to avoid this, M
The size of the OS transistor increases, which causes a reduction in the integration density of the semiconductor integrated circuit.

【0004】従来、図6に示す半導体入力回路がリーク
電流を低減する技術として提案されている。この半導体
入力回路は入力パッド1とCMOSバッファ4との間に
接続されるデプリーションMOSトランジスタ5を有
し、このデプリーションMOSトランジスタ5のゲート
電位を3Vに設定することによりCMOSバッファ4に
供給される論理信号の電圧振幅を3Vに制限する。従っ
て、上述のダイオード2が不要となる。
Conventionally, a semiconductor input circuit shown in FIG. 6 has been proposed as a technique for reducing leakage current. This semiconductor input circuit has a depletion MOS transistor 5 connected between the input pad 1 and the CMOS buffer 4. The logic supplied to the CMOS buffer 4 by setting the gate potential of the depletion MOS transistor 5 to 3V. Limit the voltage amplitude of the signal to 3V. Therefore, the above-mentioned diode 2 becomes unnecessary.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のデプリ
ーションMOSトランジスタ5は5V以上のPN接合耐
圧を必要とし、さらに半導体集積回路に設けられる他の
MOSトランジスタから独立した形成工程で形成されな
くてはならない。従って、半導体集積回路の製造コスト
がデプリーションMOSトランジスタ5を利用すること
によって増大してしまう。
However, the above-described depletion MOS transistor 5 requires a PN junction breakdown voltage of 5 V or more, and must be formed in a process independent of other MOS transistors provided in the semiconductor integrated circuit. No. Therefore, the use of the depletion MOS transistor 5 increases the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit.

【0006】また、従来は半導体入力回路の内部回路と
外部回路とは電気的に接続された構造となっている。し
かし、内部回路と外部回路とを容量分圧結合したい場合
には、適用することができなかった。
Conventionally, the internal circuit and the external circuit of a semiconductor input circuit are electrically connected. However, this method cannot be applied to the case where the internal circuit and the external circuit are to be capacitively coupled.

【0007】本発明の目的は、外部から供給される論理
信号の電圧振幅よりも小さい耐圧の半導体集積回路に適
し、内部回路と外部回路とを容量分圧結合可能な半導体
入力回路およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is a semiconductor input circuit suitable for a semiconductor integrated circuit having a withstand voltage smaller than the voltage amplitude of a logic signal supplied from the outside, capable of capacitively coupling an internal circuit and an external circuit, and a method of manufacturing the same. Is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的は、所定の電圧
振幅を越える論理信号を受け取る入力パッドと、この入
力パッドに接続される容量分圧回路と、この容量分圧回
路を介して供給される論理信号を前記所定電圧振幅に制
限する電圧制限回路と、この電圧制限回路によって制限
された電圧振幅の論理信号を入力信号として検出する検
出手段とを備え、上記容量分圧回路は上記入力パッドと
電圧制限回路間に直列に接続された第1のキャパシタ
と、上記電圧制限回路と電源端子間に接続された第2の
キャパシタで構成されることにより達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an input pad for receiving a logic signal exceeding a predetermined voltage amplitude, a capacitance voltage dividing circuit connected to the input pad, and a voltage supplied through the capacitance voltage dividing circuit. A voltage limiting circuit for limiting the logic signal to the predetermined voltage amplitude, and detecting means for detecting a logic signal having the voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit as an input signal, wherein the capacitive voltage dividing circuit includes the input pad. And a second capacitor connected between the voltage limiting circuit and a power supply terminal.

【0009】本発明の半導体入力回路では、所定の電圧
振幅を越える論理信号が入力パッドで受け取られ、この
入力パッドに直列に接続される容量分圧回路を介して供
給される論理信号が電圧制限回路にて前記所定電圧振幅
に制限される。この電圧制限回路によって制限された電
圧振幅の論理信号が入力信号として検出手段で検出され
る。そして、前記容量分圧回路の第1のキャパシタの第
1電極を構成する部分を持つように前記入力パッドに接
続される配線が成され、前記第1のキャパシタの第2電
極および該第1のキャパシタの第2電極と兼用する第2
のキャパシタの第1の電極を構成する部分を持つように
前記電圧制限回路および前記検出手段に接続される配線
が形成される。前記半導体基板中の導電領域が前記第2
のキャパシタの第2の電極として形成される。さらに、
前記第1のキャパシタの第1電極と前記第1のキャパシ
タの第2電極間に第1の絶縁膜が形成され、前記第2の
キャパシタの第1の電極と前記第2のキャパシタの第2
の電極間に第2の絶縁膜が形成される。
In the semiconductor input circuit according to the present invention, a logic signal exceeding a predetermined voltage amplitude is received at the input pad, and the logic signal supplied through the capacitor voltage dividing circuit connected in series to the input pad is subjected to voltage limiting. The circuit is limited to the predetermined voltage amplitude. A logic signal having a voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit is detected by the detection means as an input signal. A wiring connected to the input pad is formed so as to have a portion constituting a first electrode of a first capacitor of the capacitance voltage dividing circuit, and a second electrode of the first capacitor and the first electrode are formed. The second electrode also serves as the second electrode of the capacitor
A wiring connected to the voltage limiting circuit and the detecting means is formed so as to have a portion constituting the first electrode of the capacitor. The conductive region in the semiconductor substrate is the second region.
As the second electrode of the capacitor. further,
A first insulating film is formed between a first electrode of the first capacitor and a second electrode of the first capacitor, and a first electrode of the second capacitor and a second electrode of the second capacitor are formed.
A second insulating film is formed between the electrodes.

【0010】この半導体入力回路では、入力パッドに供
給される論理信号が反転すると、この論理信号が容量分
圧回路を介して電圧制限回路に一時的に伝達される。こ
のため、リーク電流が継続して電圧制限回路に流れるこ
とが防止される。このとき、電圧制限回路は容量分圧回
路からの論理信号の電圧振幅を所定電圧振幅に制限す
る。従って、半導体集積回路が外部から供給される論理
信号の電圧振幅よりも低い耐圧であっても、半導体集積
回路の耐圧を増大させることなく無駄な電力消費を低減
することができる。
In this semiconductor input circuit, when a logic signal supplied to an input pad is inverted, the logic signal is temporarily transmitted to a voltage limiting circuit via a capacitance voltage dividing circuit. Therefore, it is possible to prevent the leakage current from continuously flowing to the voltage limiting circuit. At this time, the voltage limiting circuit limits the voltage amplitude of the logic signal from the capacitance voltage dividing circuit to a predetermined voltage amplitude. Therefore, even when the semiconductor integrated circuit has a withstand voltage lower than the voltage amplitude of the logic signal supplied from the outside, useless power consumption can be reduced without increasing the withstand voltage of the semiconductor integrated circuit.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
半導体集積回路を図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1はこの半導体集積回路の回路構成を示
す。この半導体集積回路は単一の半導体基板SB上に形
成され3Vの電源電圧で動作する半導体入力回路IMお
よび論理回路モジュールLMとで構成される。半導体入
力回路IMはこの3Vを越える5Vの電圧振幅の論理信
号を論理回路モジュールLMの入力信号にするために用
いられ、論理回路モジュールLMはこの半導体入力回路
IMから供給される入力信号を処理する。
FIG. 1 shows a circuit configuration of the semiconductor integrated circuit. This semiconductor integrated circuit includes a semiconductor input circuit IM and a logic circuit module LM which are formed on a single semiconductor substrate SB and operate at a power supply voltage of 3V. The semiconductor input circuit IM is used for converting a logic signal having a voltage amplitude of 5 V exceeding 3 V into an input signal of the logic circuit module LM, and the logic circuit module LM processes an input signal supplied from the semiconductor input circuit IM. .

【0013】半導体入力回路IMは、外部から供給され
る5Vの電圧振幅の論理信号を受け取る入力パッド11
と、この入力パッド11に直列に接続されるキャパシタ
12a、12bから成る容量分圧回路12と、この容量
分圧回路12を介して供給される論理信号を3Vの電圧
振幅に制限する電圧制限回路13と、この電圧制限回路
13によって制限された電圧振幅の論理信号を入力信号
として検出する検出回路DTとを有する。
The semiconductor input circuit IM has an input pad 11 for receiving a logic signal having a voltage amplitude of 5 V supplied from the outside.
And a capacitor voltage dividing circuit 12 composed of capacitors 12a and 12b connected in series to the input pad 11, and a voltage limiting circuit for limiting a logic signal supplied via the capacitor voltage dividing circuit 12 to a voltage amplitude of 3V. 13 and a detection circuit DT that detects a logic signal having a voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit 13 as an input signal.

【0014】電圧制限回路13は3Vの電源電位に設定
される電源端子VDDとキャパシタ12および検出回路
DTを結ぶノードPとの間において逆バイアス接続され
るダイオード13a並びにこのノードPと0Vの基準電
位に設定される電源端子VSSとの間において逆バイア
ス接続されるダイオード13bで構成されるクランプ回
路である。検出回路DTは電圧制限回路13によって制
限された電圧振幅の論理信号をラッチするラッチ回路1
4と、このラッチ回路14の初期値を設定するプルダウ
ン抵抗15と、このラッチ回路14によってラッチされ
た論理信号を入力信号として出力するCMOSインバー
タ16とを有する。
The voltage limiting circuit 13 has a diode 13a reverse-biased between a power supply terminal VDD set to a power supply potential of 3V and a node P connecting the capacitor 12 and the detection circuit DT, and a reference potential of 0V between this node P and 0V. Is a clamp circuit composed of a diode 13b that is reverse-biased between the power supply terminal VSS and the power supply terminal VSS. The detection circuit DT is a latch circuit 1 for latching a logic signal having a voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit 13.
4, a pull-down resistor 15 for setting an initial value of the latch circuit 14, and a CMOS inverter 16 for outputting a logic signal latched by the latch circuit 14 as an input signal.

【0015】ラッチ回路14は互いに逆方向接続された
CMOSインバータ14aおよび14bで構成される。
ラッチ回路14の入力端はノードPに接続されると共に
プルダウン抵抗15を介して電源端子VSSに接続され
る。ラッチ回路14は、入力パッド11への入力信号の
周波数fが極端に低い場合に、ノイズ等で誤動作するの
を防ぐために設けられている。ラッチ回路14およびプ
ルダウン抵抗15はノードPが入力パッド11に容量分
圧回路12によって容量結合されるため生じる、電位変
化の遅れを補償するために設けられている。
The latch circuit 14 is composed of CMOS inverters 14a and 14b connected in opposite directions.
The input terminal of the latch circuit 14 is connected to the node P and to the power supply terminal VSS via the pull-down resistor 15. The latch circuit 14 is provided to prevent a malfunction due to noise or the like when the frequency f of the input signal to the input pad 11 is extremely low. The latch circuit 14 and the pull-down resistor 15 are provided for compensating a delay in potential change caused by capacitive coupling of the node P to the input pad 11 by the capacitive voltage dividing circuit 12.

【0016】容量分圧回路12のキャパシタCおよびプ
ルダウン抵抗15のレジスタンスRは、入力パッド11
に供給される論理信号の周波数fに対してf<10・C
・Rという関係に設定される。
The resistance of the capacitor C of the capacitive voltage dividing circuit 12 and the resistance R of the pull-down resistor 15 are determined by the input pad 11
F <10 · C with respect to the frequency f of the logic signal supplied to
-Set to the relationship of R.

【0017】上述の半導体集積回路では、入力パッド1
1の電位が外部から供給される論理信号に対応して変化
すると、この変化が容量分圧回路12を介してノードP
に伝達される。ダイオード13aはノードPの電位が電
源端子VDDの電位(=3V)を越えて上昇することを
阻止し、ダイオード13bはノードPの電位が電源端子
VSSの電位(=0V)を越えて降下することを阻止す
る。すなわち、論理信号はノードPにおいて0Vから3
Vの範囲で変化する。ノードPは入力パッド12に容量
結合しているにすぎないため、ダイオード13aまたは
13bを介して流れる電流は一時的なものとなる。この
ノードP上の論理信号はラッチ回路14により入力信号
としてラッチされ、インバータ16を介して論理回路モ
ジュールLMに出力される。
In the above-described semiconductor integrated circuit, the input pad 1
1 changes in response to a logic signal supplied from the outside, this change is transmitted to the node P via the capacitor voltage dividing circuit 12.
Is transmitted to The diode 13a prevents the potential of the node P from rising beyond the potential of the power supply terminal VDD (= 3V), and the diode 13b prevents the potential of the node P from falling beyond the potential of the power supply terminal VSS (= 0V). To block. That is, the logic signal is changed from 0 V to 3 at the node P.
It changes in the range of V. Since node P is only capacitively coupled to input pad 12, the current flowing through diode 13a or 13b is temporary. The logic signal on the node P is latched as an input signal by the latch circuit 14, and is output to the logic circuit module LM via the inverter 16.

【0018】ここで、図2を参照して上述の半導体集積
回路の製造工程を概略的に説明する。
Here, a manufacturing process of the above-described semiconductor integrated circuit will be schematically described with reference to FIG.

【0019】工程(a)では、N型シリコン基板SB内
にイオン注入等によりP型シリコンの導電領域21が形
成され、この導電領域21およびシリコン基板SB上に
酸化膜22が形成される。尚、上記P型の導電領域21
はキャパシタ12bの第1電極12b1を構成してお
り、図示していないが接地電位に接続されている。
In the step (a), a P-type silicon conductive region 21 is formed in the N-type silicon substrate SB by ion implantation or the like, and an oxide film 22 is formed on the conductive region 21 and the silicon substrate SB. The P-type conductive region 21
Constitutes a first electrode 12b1 of the capacitor 12b and is connected to a ground potential (not shown).

【0020】工程(b)では、メタル配線層23が電圧
制限回路13およびラッチ回路14に接続される配線と
してシリコン基板SBおよびその酸化膜上に形成され
る。このメタル配線層23の一部は、キャパシタ12b
の第2電極12b2およびキャパシタ12aの第1電極
12a1を構成する。
In the step (b), a metal wiring layer 23 is formed on the silicon substrate SB and its oxide film as a wiring connected to the voltage limiting circuit 13 and the latch circuit 14. Part of the metal wiring layer 23 is
Of the second electrode 12b2 and the first electrode 12a1 of the capacitor 12a.

【0021】工程(c)では、酸化膜24がシリコン基
板SBおよびメタル配線層23上に形成される。上記酸
化膜24は、第1のメタル配線層23と、第2のメタル
配線層25との間の絶縁膜であり、キャパシタ12aの
絶縁膜として選択的にパターニングされる。
In the step (c), an oxide film 24 is formed on the silicon substrate SB and the metal wiring layer 23. The oxide film 24 is an insulating film between the first metal wiring layer 23 and the second metal wiring layer 25, and is selectively patterned as an insulating film of the capacitor 12a.

【0022】工程(d)では、メタル配線層25が入力
パット゛11に接続される配線として酸化膜24上に形成
される。このメタル配線層25の一部はキャパシタ12
aの第2電極12a2を構成する。
In the step (d), a metal wiring layer 25 is formed on the oxide film 24 as a wiring connected to the input pad # 11. Part of this metal wiring layer 25 is
a of the second electrode 12a2.

【0023】工程(e)では、酸化膜26が表面保護膜
として配線パターン23および26を覆って形成され、
この酸化膜26がキャパシタ12aの第2電極12a2
の一部を露出するよう選択的に除去される。このキャパ
シタ12aの第2電極12a2の露出部は、入力パッド
11として用いられる。上述した一実施形態では、半導
体集積回路が5Vの電圧振幅の論理信号を受け取る入力
パッド11と、この入力パッド11に直列に接続される
キャパシタ12aおよび12bから成る容量分圧回路1
2と、この容量分圧回路12を介して供給される論理信
号を3Vの電圧振幅に制限する電圧制限回路13と、こ
の電圧制限回路13によって制限された電圧振幅の論理
信号を入力信号として検出する検出回路DTを有する。
入力パッド11に供給される論理信号が反転すると、こ
の論理信号が容量分圧回路12を介して電圧制限回路1
3に一時的に伝達される。このため、リーク電流が継続
して電圧制限回路13に流れることが防止される。この
とき、電圧制限回路13は容量分圧回路12からの論理
信号の電圧振幅を3Vの電圧振幅に制限する。従って、
半導体集積回路が外部から供給される論理信号の電圧振
幅よりも低い3Vの耐圧であっても、半導体集積回路の
耐圧を増大させることなく無駄な電力消費を低減するこ
とができる。具体的には、半導体入力回路IMは半導体
基板SB上に形成されるMOSトランジスタのゲート耐
圧およびPN接合耐圧が共に3Vであっても適用でき
る。
In the step (e), an oxide film 26 is formed as a surface protection film covering the wiring patterns 23 and 26,
This oxide film 26 serves as the second electrode 12a2 of the capacitor 12a.
Is selectively removed to expose a portion of the. The exposed portion of the second electrode 12a2 of the capacitor 12a is used as the input pad 11. In the above-described embodiment, the semiconductor integrated circuit receives the logic signal having the voltage amplitude of 5 V, the input pad 11, and the capacitor voltage dividing circuit 1 including the capacitors 12a and 12b connected in series to the input pad 11.
2, a voltage limiting circuit 13 for limiting a logic signal supplied via the capacitive voltage dividing circuit 12 to a voltage amplitude of 3 V, and a logic signal having a voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit 13 is detected as an input signal. And a detection circuit DT.
When the logic signal supplied to the input pad 11 is inverted, the logic signal is supplied to the voltage limiting circuit 1 via the capacitor voltage dividing circuit 12.
3 is temporarily transmitted. Therefore, it is possible to prevent the leakage current from continuously flowing to the voltage limiting circuit 13. At this time, the voltage limiting circuit 13 limits the voltage amplitude of the logic signal from the capacitance voltage dividing circuit 12 to a voltage amplitude of 3V. Therefore,
Even when the semiconductor integrated circuit has a withstand voltage of 3 V lower than the voltage amplitude of the logic signal supplied from the outside, useless power consumption can be reduced without increasing the withstand voltage of the semiconductor integrated circuit. Specifically, the semiconductor input circuit IM can be applied even when both the gate breakdown voltage and the PN junction breakdown voltage of the MOS transistor formed on the semiconductor substrate SB are 3V.

【0024】また、容量分圧回路12を構成するキャパ
シタ12aおよび12bは、それぞれ入力パッド11に
接続される配線の一部であるキャパシタの第2の電極1
2a2と、電圧制限回路13および検出回路DTに接続
される配線の一部であるキャパシタ12aの第1の電極
12a1およびキャパシタ12bの第2の電極12b2
と、P型シリコンの導電領域21であるキャパシタ12
bの第1の電極12b1とで構成される。従って、これ
らキャパシタ12aおよび12bの電極12a1、12
a2、12b1、12b2を形成するために新たな製造
工程を追加する必要がない。さらに、これらキャパシタ
12aおよび12b間の酸化膜24は第1及び第2のメ
タル配線層間の層間絶縁膜と同一の製造工程で製造する
ことができる。
The capacitors 12a and 12b constituting the capacitance voltage dividing circuit 12 are connected to the second electrode 1 of the capacitor which is a part of the wiring connected to the input pad 11.
2a2, the first electrode 12a1 of the capacitor 12a and the second electrode 12b2 of the capacitor 12b, which are part of the wiring connected to the voltage limiting circuit 13 and the detecting circuit DT.
And a capacitor 12 which is a conductive region 21 of P-type silicon.
b of the first electrode 12b1. Therefore, the electrodes 12a1, 12a of these capacitors 12a and 12b
It is not necessary to add a new manufacturing process to form a2, 12b1, and 12b2. Further, oxide film 24 between these capacitors 12a and 12b can be manufactured in the same manufacturing process as the interlayer insulating film between the first and second metal wiring layers.

【0025】ここで、図3を参照してこの半導体集積回
路において分圧された電位の求め方を説明する。
Here, a method of obtaining a divided potential in this semiconductor integrated circuit will be described with reference to FIG.

【0026】図3に於いて、P型の導電領域の面積をS
1 、メタル配線層25の面積をS2とし、メタル配線層
23の膜厚をdm1 、メタル配線層25の膜厚をd
2 、酸化膜22の膜厚をdox1 、酸化膜24の膜厚
をdox2 とする。尚、メタル配線層23は、P型シリ
コンの導電領域21を含む領域であるものとする。
In FIG. 3, the area of the P-type conductive region is S
1 , the area of the metal wiring layer 25 is S 2 , the thickness of the metal wiring layer 23 is dm 1 , and the thickness of the metal wiring layer 25 is d.
m 2 , the thickness of the oxide film 22 is dox 1 , and the thickness of the oxide film 24 is dox 2 . It is assumed that the metal wiring layer 23 is a region including the P-type silicon conductive region 21.

【0027】メタル配線層23とメタル配線層25で構
成されるキャパシタ12aの容量C1 は、
The capacitance C 1 of the capacitor 12a composed of the metal wiring layer 23 and the metal wiring layer 25 is

【数1】 であり、一方P型シリコン導電領域21とメタル配線層
23とで構成されるキャパシタ12bの容量C2 は、
(Equation 1) On the other hand, the capacitance C 2 of the capacitor 12b composed of the P-type silicon conductive region 21 and the metal wiring layer 23 is

【数2】 となる。(ここで、εoxは酸化膜の比誘電率、ε0 は真
空中の誘電率をそれぞれ表す。) 入力電圧信号Vi の分圧Vo は下記式で表される。
(Equation 2) Becomes (Here, epsilon ox is the dielectric constant of the oxide film, epsilon 0 denotes respectively a dielectric constant in vacuum.) The partial pressure V o of the input voltage signal V i is represented by the following formula.

【0028】[0028]

【数3】 ここで、通常プロセスのまま、すなわち追加マスク工程
を使用しないとすると、酸化膜22の膜厚dox1 、酸
化膜24の膜厚dox2 は変更することができない。ま
た、メタル配線層25の面積S2 は、ボンディング部で
ある入力パッド11の開口面積であり、自由に設定変更
することはできない。従って、P型導電領域の面積S1
を変更することにより出力電位を適宜変更することが可
能になる。すなわち、P型導電領域21と、メタル配線
層23とが対向する部分の面積S1 を任意に設定するこ
とによって、所望のキャパシタンスCを得ることがで
き、所望の出力を得ることができる。
(Equation 3) Here, usually remains process, i.e. when not to use an additional mask process, the film thickness dox 1 of oxide film 22, the film thickness dox 2 of the oxide film 24 can not be changed. The area S 2 of the metal wiring layer 25 is the opening area of the input pad 11 which is a bonding portion, and cannot be freely changed. Therefore, the area S 1 of the P-type conductive region
, The output potential can be changed as appropriate. That is, by arbitrarily setting the area S 1 of the portion where the P-type conductive region 21 and the metal wiring layer 23 face each other, a desired capacitance C can be obtained, and a desired output can be obtained.

【0029】例えば、dox1 =5×10-7m、dox
2 =4×10-7m、S2 =100μm×100μm=1
-8mとして、Vi=5V、Vo=3Vを得るために
は、 C2 /(C1 +C2 )=Vo/Vi=3/5 従って、上記(3)式より
For example, dox 1 = 5 × 10 −7 m, dox
2 = 4 × 10 −7 m, S 2 = 100 μm × 100 μm = 1
As 0 -8 m, Vi = 5V, in order to obtain Vo = 3V is, C 2 / (C 1 + C 2) = Vo / Vi = 3/5 Thus, from the equation (3)

【数4】 とすれば良い。(Equation 4) It is good.

【0030】さらに、他の実施の形態として追加のマス
ク工程を使用することにより、酸化膜の膜厚dox1
dox2 を独立して制御することが可能である。この場
合、膜厚dox1 、dox2 および面積S1 の3つのパ
ラメータを使用して、上記(3)式によって任意の分圧
出力を得ることができる。
Further, as another embodiment, by using an additional mask step, the thickness of the oxide film dox 1 ,
dox 2 can be controlled independently. In this case, an arbitrary partial pressure output can be obtained by the above equation (3) using three parameters of the film thickness dox 1 , dox 2 and area S 1 .

【0031】図4(a)および(b)は、一般的な半導
体入力回路の構造の例を示した図である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an example of the structure of a general semiconductor input circuit.

【0032】図4(a)では、N型のシリコン基板31
内に形成されたP型導電領域32と、シリコン基板32
および導電領域32上の酸化膜33を挟んで形成された
メタル配線層34とにより、キャパシタを構成してい
る。また、図4(b)では、シリコン基板35上の酸化
膜36を挟んで形成されたメタル配線層37と、このメ
タル配線層37上の酸化膜38を挟んで形成されたメタ
ル配線層38とにより、キャパシタを構成している。
FIG. 4A shows an N-type silicon substrate 31.
A P-type conductive region 32 formed therein and a silicon substrate 32
And a metal wiring layer 34 formed with an oxide film 33 on conductive region 32 interposed therebetween, to form a capacitor. In FIG. 4B, a metal wiring layer 37 formed on the silicon substrate 35 with the oxide film 36 interposed therebetween and a metal wiring layer 38 formed on the metal wiring layer 37 with the oxide film 38 interposed therebetween are formed. Constitutes a capacitor.

【0033】このような図4(a)および(b)の何れ
の構成の容量素子の場合も、IC内で大容量のキャパシ
タを構成することがチップの占有面積の面から問題とな
っていた。しかしながら、本発明のようにボンディング
パッド(入力パッド)の真下に、該パッドを兼用して直
接キャパシタを構成すれば、製造プロセス上で追加工程
を必要としなくともチップ上で占有面積を大きくとると
いった問題を解決することができる。
In the case of such a capacitive element having any of the configurations shown in FIGS. 4A and 4B, configuring a large-capacity capacitor in an IC has been a problem from the viewpoint of the area occupied by a chip. . However, if a capacitor is directly formed directly below a bonding pad (input pad) as in the present invention, also using the pad, the area occupied on a chip can be increased without requiring an additional step in a manufacturing process. Can solve the problem.

【0034】また、容量分圧回路によるキャパシタ分圧
結合が使用される応用例として、入力電圧レベルを下げ
て内部回路に供給することにより、内部回路の耐圧を入
力電圧レベルより高くできない場合に用いることができ
る。
Further, as an application example in which the capacitor voltage division coupling by the capacitance voltage division circuit is used, the input voltage level is reduced and supplied to the internal circuit, so that it is used when the withstand voltage of the internal circuit cannot be made higher than the input voltage level. be able to.

【0035】尚、本発明は上述の実施形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能であ
る。上述した3Vの耐圧の半導体集積回路が5Vの電圧
振幅の論理信号を処理する構成を、例えば2.5Vの耐
圧の半導体集積回路が3Vの電圧振幅の論理信号を処理
する構成に変形しても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist thereof. The above-described configuration in which a semiconductor integrated circuit having a withstand voltage of 3V processes a logic signal having a voltage amplitude of 5V may be modified to, for example, a configuration in which a semiconductor integrated circuit having a withstand voltage of 2.5V processes a logic signal having a voltage amplitude of 3V. good.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボンディ
ングパッドに入力された信号からキャパシタで分圧した
信号出力を得ることができる。しかも、製造プロセス上
で追加工程を必要とせず、チップ上で面積を占有するこ
ともない。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a signal output obtained by dividing the voltage of a signal input to a bonding pad by a capacitor. In addition, no additional steps are required in the manufacturing process, and no area is occupied on the chip.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路の構
成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す半導体集積回路の製造工程を概略的
に示す図である。
FIG. 2 is a view schematically showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1;

【図3】図1に示す半導体集積回路において分圧された
電位の求め方を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining how to obtain a divided potential in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1;

【図4】一般的な半導体入力回路の構造の例を示した図
である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of a general semiconductor input circuit.

【図5】一般的な従来の半導体入力回路の構成を示す回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a general conventional semiconductor input circuit.

【図6】リーク電流を低減するためにデプリーションM
OSトランジスタを利用する従来の他の半導体入力回路
の構成を示す回路図である。
FIG. 6 shows depletion M to reduce leakage current.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of another conventional semiconductor input circuit using an OS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…入力パッド、 12…容量分圧回路、 12a…キャパシタ、 12b…キャパシタ、 13…電圧制限回路、 14…ラッチ回路、 15…プルダウン抵抗、 16…CMOSインバータ SB…基板、 21…導電領域、 22…酸化膜、 23…メタル配線層、 24…酸化膜、 25…メタル配線層、 26…酸化膜、 IM…半導体入力回路、 LM…論理回路モジュール、 DT…検出回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Input pad, 12 ... Capacitance voltage dividing circuit, 12a ... Capacitor, 12b ... Capacitor, 13 ... Voltage limiting circuit, 14 ... Latch circuit, 15 ... Pull-down resistor, 16 ... CMOS inverter SB ... Substrate, 21 ... Conductive area, 22 ... Oxide film, 23 ... Metal wiring layer, 24 ... Oxide film, 25 ... Metal wiring layer, 26 ... Oxide film, IM ... Semiconductor input circuit, LM ... Logic circuit module, DT ... Detection circuit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の電圧振幅を越える論理信号を受け
取る入力パッドと、この入力パッドに接続される容量分
圧回路と、この容量分圧回路を介して供給される論理信
号を前記所定電圧振幅に制限する電圧制限回路と、この
電圧制限回路によって制限された電圧振幅の論理信号を
入力信号として検出する検出手段とを備え、 上記容量分圧回路は上記入力パッドと電圧制限回路間に
直列に接続された第1のキャパシタと、上記電圧制限回
路と電源端子間に接続された第2のキャパシタで構成さ
れることを特徴とする半導体入力回路。
1. An input pad for receiving a logic signal exceeding a predetermined voltage amplitude, a capacitor voltage dividing circuit connected to the input pad, and a logic signal supplied via the capacitor voltage dividing circuit being connected to the predetermined voltage amplitude. And a detecting means for detecting a logic signal having a voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit as an input signal, wherein the capacitance voltage dividing circuit is connected in series between the input pad and the voltage limiting circuit. A semiconductor input circuit comprising a connected first capacitor and a second capacitor connected between the voltage limiting circuit and a power supply terminal.
【請求項2】 前記第1のキャパシタは前記入力パッド
に接続される配線の一部である電極と前記電圧制限回路
および前記検出手段に接続される配線の一部である電極
とにより構成され、前記第2のキャパシタは前記電圧制
限回路および前記検出手段に接続される配線の一部であ
る電極と基板内の導電領域とによって構成されることを
特徴とする請求項1に記載の半導体入力回路。
2. The first capacitor includes an electrode that is a part of a wiring connected to the input pad, and an electrode that is a part of a wiring connected to the voltage limiting circuit and the detecting unit. 2. The semiconductor input circuit according to claim 1, wherein said second capacitor is constituted by an electrode which is a part of a wiring connected to said voltage limiting circuit and said detecting means, and a conductive region in a substrate. .
【請求項3】 前記検出手段は前記電圧制限回路によっ
て制限された電圧振幅の論理信号をラッチするラッチ回
路およびこのラッチ回路の初期値を設定するプルダウン
抵抗を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体入
力回路。
3. The apparatus according to claim 1, wherein said detecting means includes a latch circuit for latching a logic signal having a voltage amplitude limited by said voltage limiting circuit, and a pull-down resistor for setting an initial value of said latch circuit. A semiconductor input circuit as described in the above.
【請求項4】 前記容量分圧回路のキャパシタンスC、
前記プルダウン抵抗のレジスタンスR、および前記論理
信号の周波数fの関係はf<10・C・Rであることを
特徴とする請求項1に記載の半導体入力回路。
4. The capacitance C of the capacitance voltage dividing circuit,
2. The semiconductor input circuit according to claim 1, wherein a relationship between a resistance R of the pull-down resistor and a frequency f of the logic signal is f <10 · C · R. 3.
【請求項5】 前記電圧制限回路はダイオードクランプ
回路であることを特徴とする請求項1に記載の半導体入
力回路。
5. The semiconductor input circuit according to claim 1, wherein said voltage limiting circuit is a diode clamp circuit.
【請求項6】 所定の電圧振幅を越える論理信号を受け
取る入力パッドと、この入力パッドに直列に接続される
容量分圧回路と、この容量分圧回路を介して供給される
論理信号を前記所定電圧振幅に制限する電圧制限回路
と、この電圧制限回路によって制限された電圧振幅の論
理信号を入力信号として検出する検出手段とを半導体基
板上に形成する工程を備え、前記形成工程は前記容量分
圧回路の第1のキャパシタの第1電極を構成する部分を
持つように前記入力パッドに接続される配線を形成する
工程と、前記第1のキャパシタの第2電極および該第1
のキャパシタの第2電極と兼用する第2のキャパシタの
第1の電極を構成する部分を持つように前記電圧制限回
路および前記検出手段に接続される配線を形成する工程
と、前記半導体基板中の導電領域を前記第2のキャパシ
タの第2の電極として形成する工程と、前記第1のキャ
パシタの第1電極と前記第1のキャパシタの第2電極間
に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第2のキャパシ
タの第1の電極と前記第2のキャパシタの第2の電極間
に第2の絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とす
る半導体入力回路の製造方法。
6. An input pad for receiving a logic signal exceeding a predetermined voltage amplitude, a capacitor voltage dividing circuit connected in series to the input pad, and a logic signal supplied via the capacitor voltage dividing circuit being supplied to the input pad. Forming, on a semiconductor substrate, a voltage limiting circuit for limiting the voltage amplitude to a voltage amplitude, and detecting means for detecting, as an input signal, a logic signal having the voltage amplitude limited by the voltage limiting circuit; Forming a wiring connected to the input pad so as to have a portion constituting a first electrode of a first capacitor of the voltage circuit; and a second electrode of the first capacitor and the first electrode.
Forming a wiring connected to the voltage limiting circuit and the detecting means so as to have a portion constituting a first electrode of a second capacitor also serving as a second electrode of the capacitor; Forming a conductive region as a second electrode of the second capacitor; and forming a first insulating film between the first electrode of the first capacitor and the second electrode of the first capacitor. Forming a second insulating film between a first electrode of the second capacitor and a second electrode of the second capacitor.
【請求項7】 前記第1の絶縁膜の形成工程は前記半導
体基板上に第1のメタル配線層と第2のメタル配線層の
間の絶縁膜と一緒に前記絶縁膜を形成する工程を含むこ
とを特徴とする請求項6に記載の半導体入力回路の製造
方法。
7. The step of forming the first insulating film includes a step of forming the insulating film on the semiconductor substrate together with an insulating film between a first metal wiring layer and a second metal wiring layer. 7. The method for manufacturing a semiconductor input circuit according to claim 6, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007189474A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Renesas Technology Corp Semiconductor device
JP2014096789A (en) * 2012-11-07 2014-05-22 Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg Drive circuit with signal transmission circuit and method for operating

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