JPH10200051A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH10200051A
JPH10200051A JP9004418A JP441897A JPH10200051A JP H10200051 A JPH10200051 A JP H10200051A JP 9004418 A JP9004418 A JP 9004418A JP 441897 A JP441897 A JP 441897A JP H10200051 A JPH10200051 A JP H10200051A
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power supply
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integrated circuit
voltage side
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Hisaki Nakayama
寿樹 仲山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寄生インダクタンスの影響により電源電圧が
変動する。 【解決手段】 スイッチングを行なう回路108と、該
回路に隣接して配置され、該回路の電源電圧の高電圧側
配線と低電圧側配線との間に設けられた、少なくともひ
とつの抵抗と容量とを有する直列回路121と、を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高速且つ/又は大電
流のスイッチングをするドライバー回路のような回路を
含む半導体集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5にCMOSインバータを用いた駆動
回路の例を示す。101は制御回路で、外部からの信号
又はIC(集積回路)内部の信号に基づいてプリドライ
バー107に制御信号104を出力する。PMOSトラ
ンジスタM101,NMOSトランジスタM102で形成され
るインバータはプリドライバー107であり、制御回路
101の出力104を反転し、PMOSトランジスタM
103とNMOSトランジスタM104で形成される最終段の
ドライバー108のゲートを駆動する。ドライバー10
8を構成するPMOSトランジスタM103及びNMOS
トランジスタM104は、負荷容量C101を所望のスピード
で充放電するために充分なサイズとされる。102は正
の電源ライン、103はGNDライン、106は出力で
ある。プリドライバー107の出力105は、ドライバ
ー108で反転され出力106となる。負荷容量C101
はIC内部のゲートの容量であってもIC外の負荷であ
っても良い。
【0003】また、特開平5−235275号公報には
電源のノイズを抑えるため、電源間にバイパス用の容量
をいれ、容量の破壊を防ぐ目的で薄膜抵抗を直列に接続
する方法が提案されている。図9(特開平5−2352
75号公報の図1)を用いてこの例を説明する。図9
(A)は従来例の平面図、図9(B)はIB−IB線に
おける断面図である。
【0004】図9に示した各構成要素は以下の通りであ
る。11はシリコン基板であり、通常のシリコン集積回
路に用いられるものと同様である。12は第1フィール
ド絶縁層(層厚は500nm程度)であり、酸化シリコ
ンを用いて形成されている。13は第1導電層(層厚は
500nm程度)であり、アルミニウムを用いて形成さ
れている。形成材料には、その他の金属やポリシリコン
等を用いてもよい。この第1導電層13は、キャパシタ
の下側電極となるものであるが、その延長された部分は
一方の電源ライン(例えば、グランドライン)となって
いる。14は誘電体層(層厚は50nm程度)であり、
窒化シリコンを用いて形成されている。15は第2フィ
ールド絶縁層(層厚は500nm程度)であり、酸化シ
リコンを用いて形成されている。16は薄膜抵抗層(層
厚は10nm程度)であり、SiCr系やNiCr系の
薄膜抵抗材料を用いて形成されている。この薄膜抵抗層
16の抵抗値は1〜2kΩ程度である。17は第3フィ
ールド絶縁層(層厚は150nm程度)であり、酸化シ
リコンを用いて形成されている。18aおよび18bは
コンタクト用の開口部である。19aは第2導電層、1
9bは第3導電層であり(層厚はいずれも1000nm
程度)、アルミニウムを用いて形成されている。形成材
料には、その他の金属やポリシリコン等を用いてもよ
い。第2導電層19aは、キャパシタの上側電極となる
ものであるが、その延長された部分は薄膜抵抗層16の
一方の端部に接続されている。第3導電層19bは、薄
膜抵抗層16の他方の端部に接続されるものであるが、
その延長された部分は他方の電源ライン(例えば、プラ
ス電源ライン)となっている。
【0005】以上の説明から明らかなように、開口部1
8aにおける第1導電層13、誘電体層14および第2
導電層19aによりキャパシタが構成され、これがバイ
パスコンデンサとして機能する。また、このキャパシタ
および薄膜抵抗層16により直列回路が構成され、この
直列回路が集積回路の両電源ライン間(例えば、グラン
ドラインとプラス電源ラインとの間)に設けられてい
る。
【0006】このように、従来例では容量と薄膜抵抗の
直列回路を集積回路の電源ライン間に設けカップリング
容量の破壊を防止している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記1
番目の従来例の駆動回路を半導体基板上に形成し、PK
G(パッケージ)に封入し、使用しようとした場合、P
KGやボンディングワイヤーに有限の寄生インダクタン
スが存在するため高速且つ/又は大電流のスイッチング
をしようとする場合、IC内の電源ラインやGNDライ
ンの電圧が変動してしまい、出力段のトランジスタに電
源電圧以上の電圧が印加され信頼性がそこなわれるとい
う問題があった。微細化が進むにつれてデバイスの耐圧
は下がってきているが、上記従来例の駆動回路を用いた
場合、耐圧的に余裕のある、より微細化の遅れたデバイ
スを使わなければならず、性能や集積度の向上という点
で不利になるという問題もあった。
【0008】図6を用いてこれらの問題を説明する。図
6は図5にPKGやボンディングワイヤーに起因する寄
生のインダクタンスL101,L102、寄生の抵抗R101,
R102を付加したものである。図6において、図5に示
した構成部材と同一部分には同一の番号を付け、かかる
構成部材は説明を省略する。
【0009】図6において、114は本集積回路に正の
電源を供給する電源入力端子、115は同様にGNDを
供給する電源入力端子、116は半導体基板上に形成さ
れた正の電源配線、117は半導体基板上に形成された
GND配線、118は本集積回路を含むPKGを示す。
ここで、プリドライバーの出力105が変化したときの
電源ライン116,117の変化をみる。通常用いられ
るQFP(Quad FlatPackage)等のPKGでは、寄生の
インダクタンスは10nH程度、寄生の抵抗は0.1Ω
のオーダーで存在する。このため、500mAの電流を
2nsecでスイッチングするような場合、寄生のイン
ダクタンスに発生する起電力を見積ると、 V=L(di/dt)=10nH×500mA/2ns
ec=2.5V となる。電源電圧を5〜10V程度で使用する場合、こ
の変動は無視できない。また実際にはスイッチングの瞬
間により大きな電流変化が生じるため電源ラインの変動
はより大きくなる。また正の電源、GNDの両方で変動
が生じるため、出力段のデバイスに印加される電圧はさ
らに大きくなる。
【0010】図7にドライバーの入力電圧と電源電圧、
出力段のMOSトランジスタのソースドレイン間電圧の
時間変化の様子を示す。
【0011】図7(a)はドライバー108の入力波形
図、図7(b)は電源ラインとGNDラインの波形図、
図7(c),(d)はそれぞれPMOSトランジスタM
103とNMOSトランジスタM104のソース・ドレイン間
の電圧を示している。図7(a)に示すタイミングT1
で入力が立ち上ると、NMOSトランジスタM104が次
第にON状態となりドライバー108に貫通電流が流
れ、加えてNMOSトランジスタM104には負荷C101に
たまった電荷を放電する電流が流れる。このとき、図6
の寄生素子L101,R101,L102,R102での電圧降下が
発生し、図7(b)に示すように、正の電源ラインは下
に、GNDラインは上にふられる(図7(b)のタイミ
ングT2)。
【0012】さらに、この電流変化は寄生のインダクタ
ンスL101,L102に逆起電力を発生させ、正の電源を上
にGNDラインを下に変化させる(図7(b)のタイミ
ングT3)。
【0013】この変化は入力の立ち上りにおいては、電
流の変化量の大きいGNDラインの変化が、顕著とな
る。逆に入力の立ち下りではPMOSトランジスタM10
3が負荷C101を充電することになるので正の電源ライン
の変化が顕著となる。
【0014】タイミングT3以降の変化は、L,R,C
の値により振動的となるか非振動的となるかが決まる。
【0015】以上のような変化が電源ラインに発生した
場合、出力段のMOSトランジスタM103,104のソース
・ドレイン間には図7(c),(d)に示すごとく電源
電圧以上の電圧が印加されることとなり、この電圧がM
OSトランジスタM103,M104のオン耐圧を越えた場
合、図8の静特性に示すようにドレイン電圧が増大し、
ホットキャリアがゲート酸化膜に飛び込むなどして信頼
性を低下させるという問題が発生する。
【0016】また、上述した特開平5−235275号
公報の技術を用いれば、確かに電源ラインの変動はある
程度緩和され容量の破壊対策にもなるが、上記高速且つ
/又は大電流をスイッチングする駆動回路やその他の集
積回路については、単純に電源間にカップリング容量と
保護抵抗の直列回路をいれただけでは必ずしも保護され
ない。図10の回路の配置の模式図を用いて説明する。
30が従来例の容量と薄膜抵抗の直列回路、31と32
はその他の高速且つ/又は大電流のスイッチングを行わ
ない集積回路、33は高速且つ/又は大電流をスイッチ
ングする駆動回路である。34,35は電源電圧の配
線、R36からR41は電源配線につく寄生抵抗、C4
2からC53は電源配線につく寄生容量である。L10
1,L102,R101,R102はそれぞれPKGやボンディン
グワイヤーに起因する寄生インダクタンスと寄生抵抗で
ある。実際には寄生素子は分布定数的分布をするが、こ
こではπ型回路で代表させている。寄生抵抗や寄生容量
の値は、配線の長さや幅、層間膜の構造等で変化する。
この例の場合電源ラインにノイズを発生させる原因は、
33の高速且つ/又は大電流をスイッチングする駆動回
路である。容量と薄膜抵抗の直列回路30の近くに配置
された回路31の周辺の電源配線については、比較的カ
ップリング容量の効果が効いて、回路33のスイッチン
グに起因する電源ラインの変動が少なくなる。しかし、
電源配線の寄生素子の影響で直列回路30から離れるに
つれて、直列回路30のカップリング容量の効果は薄れ
てくる。このため駆動回路33を構成するデバイスや、
駆動回路33に配線が近く、直列回路30から配線が遠
いその他の回路32を構成するデバイスには、電源電圧
の変動による大きな電圧が印加されることとなり、デバ
イスが破壊されたり信頼性の低下を引き起こすという前
述の問題は改善されない。
【0017】また、薄膜抵抗を使用する場合、通常のC
MOSやバイポーラトランジスタを形成する工程に、薄
膜抵抗を形成するための余分な工程を追加する必要があ
り、工程が増加しウエハコストが上昇するという問題が
ある。
【0018】これらの問題を回避しようとして、電源電
圧に対して充分耐圧的にマージンのあるデバイスを使お
うとすると、より微細化の進んだ先端のデバイスは使用
できず、ゲート長の長い、より特性的に劣るデバイスを
選択することとなり、特性的に不利になったり、同程度
のドライブ能力を得ようとした場合より大きなチップ面
積が必要となりコスト的に不利となったり、ドライバー
の寄生容量が増大し消費電力が増大する等の不具合が発
生する。
【0019】加えて、半導体基板上の電源ラインが変動
することにより、制御回路やその他の同一基板上に集積
された回路に誤動作を発生させる恐れがある。これを回
避するためにはPSRR(Power Supply Rejection Rat
io)の良い、より複雑な回路構成が必要となり、コスト
アップにつながる。
【0020】一例としては、コンパレータの比較電位
を、電源が安定していれば抵抗2本の抵抗分割で作れる
が、電源が変動する場合、バンドギャップ電圧源等を設
ける必要が生じるといった例があげられる。
【0021】なおここではCMOSを使ったドライバー
回路を例示したが、バイポーラ(Bipolar)又はBiC
MOSを用いても同様の問題がある。
【0022】バイポーラの場合、コレクタ−エミッタ間
のブレークダウン発生時の信頼性に対する影響はCMO
Sに比べれば少ないが、ドライブ能力が大きい分、スイ
ッチングの際、その他の回路に与える影響はより大き
い。
【0023】本発明の目的は、高速且つ/又は大電流の
駆動を要求される回路を含む集積回路に対して、PKG
やボンディングワイヤー等の寄生のインダクタンスの影
響による信頼性の低下を回避し、デバイスのもつ耐圧の
より近くまで電源電圧を利用できるような集積回路を提
供することにある。
【0024】また本発明の目的は、上記寄生インダクタ
ンスの影響により電源電圧が変動することによって発生
する回路の誤動作を防ぐことができる集積回路を提供す
ることにある。
【0025】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するための本願第1の発明の半導体集積回路は、スイ
ッチングを行う回路と、該回路に隣接して配置され、該
回路の電源電圧の高電圧側配線と低電圧側配線の間に設
けられた、少なくともひとつの抵抗と容量とを有する直
列回路と、を有することを特徴とするものである。
【0026】上記抵抗と容量からなる直列回路(RC直
列回路)のうち容量は、スイッチング時にスイッチング
を行う回路(特に高速且つ/又は大電流のスイッチング
を行う回路)に接続される高電源電圧ラインや低電源電
圧ライン(例えばGNDライン)に電荷を供給し、寄生
インダクタンスにおける電流変化量を低減し、寄生イン
ダクタンスで発生する逆起電力を減少させるように動作
する。RC直列回路の抵抗は寄生インダクタンスと前記
容量とによる共振を妨げるように作用する。
【0027】また本願第2の発明の半導体集積回路は、
上記本願第1の発明の半導体集積回路において、スイッ
チングを行わない別の回路を有し、該別の回路の電源電
圧の高電圧側配線と低電圧側配線は、前記スイッチング
を行う回路の電源電圧の高電圧側配線と低電圧側配線と
は電気的に分離されていることを特徴とするものであ
る。なお、ここでスイッチングを行わない回路とは全く
スイッチングを行わない回路、及びスイッチングを行っ
ても寄生インダクタンスによる電圧変動等の影響が無視
できる又は少ない回路をいう。
【0028】本願第2の発明の半導体集積回路は、上記
の本願第1の発明の半導体集積回路の、寄生インダクタ
ンスで発生する逆起電力を減少させ、容量による共振を
さまたげる作用に加えて、スイッチングを行わない別の
回路の電源電圧の高電圧側配線と低電圧側配線が、前記
スイッチングを行う回路の電源電圧の高電圧側配線と低
電圧側配線とは電気的に分離されているので、スイッチ
ングを行なう回路の影響がその他の回路に影響を与えな
いという作用を有する。
【0029】また本願第3の発明の半導体集積回路は、
上記本願1の発明の半導体集積回路において、前記少な
くともひとつの抵抗と容量とを有する直列回路は、集積
回路に電源電圧を供給する高電圧側のボンディングパッ
ドと低電圧側のボンディングパッドから、集積回路を構
成する各回路に電源電圧を供給する高電圧側配線と低電
圧側配線に対して、各回路のうち最も前記ボンディング
パッドに近い位置に配置されたことを特徴とする。
【0030】本願第3の発明の半導体集積回路は、上記
の本願第1の発明の半導体集積回路の、寄生インダクタ
ンスで発生する逆起電力を減少させ、容量による共振を
妨げる作用に加えて、該RC直列回路を、電源を供給す
るボンディングパッドと、該高速且つ/又は大電流のス
イッチングを行う回路やその他の回路との間のうち最も
前記ボンディングパッドに近い位置に設けたため、該ス
イッチングを行う回路(特に高速且つ/又は大電流のス
イッチングを行う回路)のスイッチングに伴う電流のう
ち該RC直列回路で吸収されなかった分と集積回路内部
の配線の寄生抵抗による電圧変動を、最小限にとどめる
という作用を有する。
【0031】また、本願第4の発明の半導体集積回路
は、上記本願第1、第2、第3の発明のいずれかの半導
体集積回路において、該RC直列回路を構成する抵抗と
容量の値を、寄生インダクタンスや寄生の抵抗と合わせ
たLCR直列回路が振動しない様な値に設定することを
特徴とするものである。
【0032】本願第4の発明の半導体集積回路は、上記
の本願第1の発明の半導体集積回路の、寄生インダクタ
ンスで発生する逆起電力を減少させ、容量による共振を
妨げる作用にくわえて、該RC直列回路の導入により逆
に電源電圧が振動するという副作用を防止するという作
用を有する。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。 (第1の実施形態)図1に本発明の半導体集積回路の第
1実施形態の回路構成を示す図である。なお、図6に示
したものと同一構成部材には同一番号を付して説明を省
略する。
【0034】図1に示すように、本実施形態の半導体集
積回路と図6の半導体集積回路との違いは、半導体基板
上の電源ライン116とGNDライン117との間に高
速且つ/又は大電流のスイッチングを行う回路と隣接し
て少なくともひとつのRCの直列回路121が入ってい
る点である。RC直列回路の具体的な例を図2に示す。
図2(a)は単純なRCの直列回路、図2(b)は図2
(a)のRC直列回路に、そのRC直列回路を反転した
回路を並列に接続した回路、図2(c)は図2(a)の
抵抗を2分割して容量の上下に配置した回路である。
【0035】図2(a)は単純な構成であるが、直列回
路の容量から電源ラインに電荷を充放電する場合と直列
回路の容量からGNDラインに電荷を充放電する場合で
インピーダンスが異なる。そこで、図2(b),(c)
では、電源ラインとGNDラインとの間で対称となるよ
うにRCを配置することで、その改善を図っている。
【0036】また、図11に本実施形態を実現する素子
の構造を示す。ここでは集積回路がCMOSで構成され
ている場合の、基板から1層めのメタル配線層までの断
面図を図示した。ただし、MOSのしきい値電圧調整用
のチャンネルドープや、基板表面の反転層の形成を防止
するチャンネルストップの層はここでの説明の本質と無
関係なため省略した。各部はそれぞれ、155がN型の
半導体基板、156がPウエル、157がNMOSのソ
ース、ドレイン、N型の基板の基板コンタクトを取る為
のN+ 拡散、158がPMOSのソース、ドレイン、P
ウエルのウエルコンタクトを取る為のP+ 拡散、159
が素子分離の為の厚い酸化膜、160がMOSのゲート
酸化膜と容量を形成する酸化膜、161が層間絶縁膜、
162がMOSのゲートと抵抗と容量の一方の電極を構
成するポリシリコン、163は1層めのメタル配線であ
る。151の領域がNMOS、152の領域がPMO
S、153の領域が抵抗、154の領域が容量である。
このうち153と154が前記RC直列回路を構成す
る。ここで重要なのは該RC直列回路が、集積回路を構
成するCMOSと同じ部材で構成されている点である。
このため、工程の増加無しに該RC直列回路を設けるこ
とができる。CMOSと同じ部材を使った抵抗と容量の
構成は本例に限らず、P+ またはN+ の拡散抵抗を用い
てもよいし、ポリシリコンとメタルの層間膜を用いた容
量でもよい。なお、これらの素子の製造法については公
知であるので説明を省略する。
【0037】図3を用いて本実施形態におけるRC直列
回路の効果を説明する。従来例と同様に、説明の簡易化
のためにプリドライバーの出力105が変化したときの
電源ラインの変化をみる。
【0038】プリドライバーの出力105がLowレベ
ルの状態(図3のT0)では、PMOSトランジスタM1
03がON、NMOSトランジスタM104がOFFし、負
荷C101は、電源電圧に充電されている。プリドライバ
ーの出力105がhighレベルに変化を始めると(図
3のT1)、NMOSトランジスタM104がONし、NM
OSトランジスタM104には、貫通電流i104と負荷C10
1を放電する電流i105が流れる。しかし本実施形態で
は、この電流の一部(i108)がRC直列回路121の
容量の充電に使われ、残りが寄生インダクタンスL102
を介して外部のGNDに流れる(i102=i104−i10
8)。このため、寄生インダクタンスL102で発生する逆
起電力は従来例に比較して小さくなり半導体基板内のG
NDライン117の電圧変動が抑圧される。
【0039】PMOSトランジスタM103についても同
様に貫通電流i103が流れるが、貫通電流i103の一部は
RC直列回路121より供給されるため(i107)、寄
生インダクタンスL101に流れる電流(i101)は図6の
従来例に比較して減少し(i101=i103−i107)、逆
起電力も減少し、電源ライン116の電圧変動はRC直
列回路の無い場合(図3(c)の点線)によりも抑圧さ
れ(図3(c)の実線)、信頼性の低下や他の回路に対
する悪影響は改善される。
【0040】この場合、RC直列回路121を容量だけ
で構成しても寄生インダクタンスで発生する逆起電力は
減少するが、容量と寄生インダクタンスで共振を起こし
有限の寄生抵抗成分により消費電力が増大したり、電源
ラインやGNDラインの電圧が振動するため、出力電圧
106が一定しないなどの問題が起こるため、抵抗を入
れた方が良い。
【0041】集積回路の電源供給元から前記スイッチン
グを行う回路の電源電圧の高電圧側配線、または低電圧
側配線まで(例えば、集積回路の電源供給元から、基
板、パッケージのリード、ボンディングワイヤーを経
て、前記スイッチングを行う回路の電源電圧の高電圧側
配線、または低電圧側配線まで)の寄生インダクタンス
の値LP と寄生抵抗の値RP が影響してくるので、RC
直列回路の抵抗R及び容量Cの値としてはLCR直列回
路の非振動条件 C ≧ 4Lp /(Rp +R)2 ・・・・・ 式(1) を満たすようにするのが望ましい。Lp は寄生のインダ
クタンスの値、Rp は直列に入る寄生の抵抗の値であ
る。例えば、図1の半導体集積回路では高電圧側はLp
=L101、Rp =R101であり、低電圧側はLp =L10
2、Rp =R102となる。RC直列回路の抵抗R及び容量
Cの値は、高電圧側、低電圧側の一方が上記式(1)が
成立するように(C≧4L101 /(R101+R)2、又は
C≧4L102 /(R102+R)2)より好ましくは高電圧
側、低電圧側の両方について、それぞれ上記式(1)が
成立するように(C≧4L101 /(R101+R)2、且つ
C≧4L102 /(R102+R)2)設定されることが望ま
しい。
【0042】加えて上記高速且つ/又は大電流のスイッ
チングを行う回路と隣接して配置されたRC直列回路
は、レイアウト上集積回路に電源電圧を供給する半導体
基板上のボンディングパッドとその他の回路の間、すな
わち、集積回路の機能を実現する回路(静電破壊の保護
回路を除く)の中で、最もボンディングパッドに近い位
置に配置した方がより効果的である。
【0043】図12を用いてこの様子を説明する。図1
2(a)に模式的に示したようにレイアウト上、前述の
RC直列回路121と隣接して配置する高速且つ/又は
大電流のスイッチングを行う回路136を、他の回路1
37A、137Bと比較して、電源のボンディングパッ
ド150、151に近い位置においた場合、半導体基板
上の電源配線に伴う寄生インダクタンスは、図12
(b)のようにスイッチング回路136を電源電圧を供
給する半導体基板上のボンディングパッドから離して配
置する場合より小さくなる。このため、RC直列回路を
挿入する前の、スイッチングに伴う電圧変動(寄生イン
ダクタンスの大きさに比例する)をより小さくできると
いう利点がある。
【0044】さらに、スイッチング電流のRC直列回路
による吸収もれがあっても、該RC直列回路121及び
隣接して配置された高速且つ/又は大電流のスイッチン
グを行う回路136と、電源電圧を供給する半導体基板
上のボンディングパッド150、151の間の寄生抵抗
をその他の配置の場合より小さくできる。従ってスイッ
チング電流のうちで該RC直列回路121に吸収されな
かった電流I1 (電源側)、I2(GND側)と、半導
体基板上の前記電源配線の寄生抵抗で生ずる電圧降下の
量が低減され、その他の回路の電源電圧変動が低減され
るという効果が得られる。
【0045】本例(図12(a))ではその他の回路1
37Bの電源電圧変動V1(電源側),V2(GND側)
が、 V1 =I1×(R152+R153)≒I1×R152 V2 =I2×(R156+R157)≒I2×R156 (注:R154,R155,R158,R159には電流I1、I2
は流れない、隣接配置されているのでR153≒0,R157
≒0)であるのに対し、該RC直列回路121と隣接す
る高速且つ/又は大電流のスイッチングを行う回路13
6と、電源電圧を供給する半導体基板上のボンディング
パッドとの間に、その他の回路137A、137Bを配
置した図12(b)の場合、その他の回路137Bの電
源電圧変動V3(電源側),V4(GND側)が、 V3 =I1×(R152+R154) V4 =I2×(R156+R158) となり、V1<V3,V2<V4となることから、前記第2
の効果は明らかである。
【0046】なお、静電破壊の保護回路については、通
常ボンディングパッドに近接して置かれ、半導体基板上
の電源配線の寄生インダクタンスを増やす恐れが無い点
と、該RC直列回路自身の保護も必要となる場合もある
ため、よりボンディングパッドの近くに置かれることは
合理的である。
【0047】なおここではMOSトランジスタを用いた
回路例を示したがバイポーラ(Bipolar)やBiCMO
Sの回路についても同じことが言える。
【0048】さらにここでは高電圧側の電源として正の
電源、低電圧側の電源としてGNDを例にとって説明し
たが正の電源と負の電源、GNDと負の電源でも良い。
【0049】本実施形態例では図1にひとつのRC直列
回路を示したが、パターンレイアウトや調整の都合で複
数のRC直列回路の並列接続の構成をとっても良いこと
は言うまでもない。 (第2の実施形態)第1の実施形態では、電源ラインと
GNDラインの間に高速且つ/又は大電流のスイッチン
グを行う回路と隣接してRCの直列回路を入れることに
より、電源ラインとGNDラインの電圧変動を低減する
例を示した。しかし、寄生インダクタンスに流れる電流
の変化を完全に無くすことはできないので、高速且つ/
又は大電流のスイッチングを行なう回路ブロックの影響
でその他の回路ブロックの電源ラインやGNDラインの
電圧変動の一部は残り、その他の回路ブロックに誤動作
を引き起こす可能性はなくならない。
【0050】そこで図4に示す本実施形態では、高速、
大電流のスイッチングを行なう回路ブロックとそれ以外
の回路ブロックの電源ラインとGNDラインをそれぞれ
電気的に分離し、前者の回路ブロックのスイッチングの
影響が後者の回路ブロックに影響を与えないようにして
いる。さらに第1の実施形態と同様に前者の回路ブロッ
クの電源ラインとGNDラインの間には、RCの直列回
路を接続しドライバー回路を構成するデバイスに対する
信頼性上の問題を回避している。
【0051】即ち本実施形態では、図4に示すように、
ドライバーとプリドライバーの電源ライン116とGN
Dライン117を制御回路101やその他の回路131
の電源ライン132、GNDライン133と電気的に分
離している。その他の回路131は、同一基板上に集積
されている大電流で高速なスイッチングを行なう回路を
含まない回路である。L103とR103はそれぞれ電源ライ
ン132とPKGの電源ピン134を接続するボンディ
ングワイヤーとリードフレームによる寄生インダクタン
スと寄生抵抗である。L104とR104はそれぞれGNDラ
イン133とPKGのGNDピン135を接続するボン
ディングワイヤーとリードフレームによる寄生インダク
タンスと寄生抵抗である。寄生インダクタンスL103と
L104は、インダクタンス値の大きさとしては、寄生イ
ンダクタンスL101,L102と同程度であるが、大電流の
スイッチングを行なう回路ブロック以外の電源ライン、
GNDラインに接続されているので、これらの寄生イン
ダクタンスで発生する逆起電力は小さく、電源ライン、
GNDラインの電圧変動による誤動作やPSRR(Powe
r Supply Rejection Ratio)の良い複雑な回路ブロック
の採用によるコストアップも防げる。
【0052】なお、プリドライバー及びドライバー部に
おける電源ライン、GNDラインの電圧変動のRC直列
回路を用いた低減については実施形態例1と同じなので
説明を省略する。
【0053】また、この実施形態例では、高速大電流の
スイッチングを行なう回路ブロックがひとつの場合を示
したが、複数含まれる回路の場合、これらをまとめて電
源ライン、GNDラインを共通化し、この電源ライン、
GNDライン間に少なくともひとつのRC直列回路を設
けても良いし、それぞれの干渉を排除するため、回路ブ
ロックごとに電源ライン、GNDラインを分離し、それ
ぞれの電源ライン、GNDライン間に少なくともひとつ
のRC直列回路を設けても良い。
【0054】さらに、ここでは高電圧側の電源として正
の電源、低電圧側の電源としてGNDを例にとって説明
したが、正の電源と負の電源、GNDと負の電源の組み
合わせでも同様である。
【0055】本実施形態例においてもひとつのRC直列
回路を図示したが、レイアウトや調整といった都合で複
数のRC直列回路の並列接続の構成をとっても良いこと
は言うまでもない。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果を得ることができる。 (1).高速且つ/又は大電流のスイッチングを行なう
ドライバー回路のような回路を含む集積回路の電源電圧
の高電圧接続側と低電圧接続側との間に、高速且つ/又
は大電流のスイッチングを行う回路と隣接して少なくと
もひとつの抵抗と容量とからなる直列回路を接続するこ
とによって、ボンディングワイヤーやPKGのリードフ
レームの寄生インダクタンスによるスイッチング時の電
源ライン、GNDライン又は負の電源ラインの電圧の変
動を抑制し、集積回路内のデバイスに過大な電圧が印加
されることを防ぎ、信頼性の低下をまぬがれることがで
きる。また、電源電圧とデバイスのもつ耐圧の間のマー
ジンを、大きくとる必要がなくなり、より微細化の進ん
だ高性能のデバイスを用いることができ、性能の向上と
収量アップによる低コスト化が図ることができる。 (2).高速且つ/又は大電流のスイッチングを行な
う、ドライバー回路とその他の回路の間で高電圧側、低
電圧側の電圧を与える配線を電気的に分離することによ
り、スイッチングと寄生素子に起因する電源ライン、G
NDライン又は負の電源ラインの電圧変動によるその他
の回路の誤動作を防ぐとともに、その他の回路に対して
PSRRの高いより複雑な回路構成を不用とし回路規模
の削減と低コスト化を図ることができる。一方、高速且
つ/又は大電流のスイッチングを行なう回路について
は、上記(1)と同様にRC直列回路を高圧供給側と低
圧供給側との間に接続することにより、(1)と同じ効
果が得られる。
【0057】さらに上記RC直列回路を、集積回路に電
源電圧を供給する高電圧側のボンディングパッドと低電
圧側のボンディングパッドから、集積回路を構成する各
回路に電源電圧を供給する高電圧側配線と低電圧側配線
に対して、各回路のうち最も前記ボンディングパッドに
近い位置に配置することにより寄生抵抗とスイッチング
電流のよる電源電圧の変動を抑制し、(1)の効果をよ
り有効なものとすることができる。
【0058】加えて寄生インダクタンスの値と寄生抵抗
の値に対し、上記RC直列回路の抵抗値及び容量値を式
(1)の条件を満たすように選ぶことにより、共振を防
止し、余分な消費電力の増加を抑え、出力波形を安定さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を説明する回路図であ
る。
【図2】本発明中のRC直列回路の具体的な例である。
【図3】本発明を説明するための各部の電圧の時間変化
を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態を説明する回路図であ
る。
【図5】従来の第1の回路例を示す図である。
【図6】第1の従来例に寄生素子を加えた回路図であ
る。
【図7】図6の従来例の動作を説明するための各部の電
圧の時間変化を示す図である。
【図8】トランジスタの静特性を示す図である。
【図9】もう1つの従来例を説明するためのレイアウト
と断面図である。
【図10】従来の問題点を説明するための配置図であ
る。
【図11】本発明を構成する素子の断面図である。
【図12】本発明による効果を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
101 制御回路 107 プリドライバー回路 108 ドライバー回路 116 電源ライン 117 GNDライン 131 その他の高速で大電流のスイッチングを行なわ
ない回路 132 電源ライン 133 GNDライン 121 RC直列回路 118 PKG M101 プリドライバーを構成するPMOSトランジス
タ M102 プリドライバーを構成するNMOSトランジス
タ M103 ドライバーを構成するPMOSトランジスタ M104 ドライバーを構成するNMOSトランジスタ L101,L102,L103,L104 寄生のインダクタンス R101,R102,R103,R104 寄生の抵抗 C101 負荷

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチングを行う回路と、該回路に隣
    接して配置され、該回路の電源電圧の高電圧側配線と低
    電圧側配線の間に設けられた、少なくともひとつの抵抗
    と容量とを有する直列回路と、を有することを特徴とす
    る半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 スイッチングを行わない別の回路を有
    し、該別の回路の電源電圧の高電圧側配線と低電圧側配
    線は、前記スイッチングを行う回路の電源電圧の高電圧
    側配線と低電圧側配線とは電気的に分離されていること
    を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記少なくともひとつの抵抗と容量とを
    有する直列回路は、集積回路に電源電圧を供給する高電
    圧側のボンディングパッドと低電圧側のボンディングパ
    ッドから、集積回路を構成する各回路に電源電圧を供給
    する高電圧側配線と低電圧側配線に対して、各回路のう
    ち最も前記ボンディングパッドに近い位置に配置された
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記抵抗と容量は、他の集積回路を構成
    する部材と同じ部材を使って構成されることを特徴とす
    る請求項1、請求項2又は請求項3記載の半導体集積回
    路。
  5. 【請求項5】 集積回路の電源供給元から、前記スイッ
    チングを行う回路の電源電圧の高電圧側配線、または低
    電圧側配線までに付く寄生インダクタンスの値をLP
    寄生抵抗の値をRP とし、前記直列回路の抵抗の値を
    R、容量の値をCとしたとき、高電圧側、低電圧側の少
    なくとも一方について、 C ≧ 4Lp /(R+Rp 2 を満たすように前記R、Cの値を設定したことを特徴と
    する請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4記載の
    半導体集積回路。
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