JPH10326870A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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Abstract
線のうち、クロストークノイズ対策の対象となる対象配
線の自己配線容量を増大することにより、チップ面積の
増大を招かずに、クロストークノイズの影響を低減す
る。 【解決手段】 半導体基体10上に形成される複数の配
線11−1,11−2,…からなるプリチャージ方式の
バス11のうち、クロストークノイズ対策の対象となる
対象配線11−1と隣接する隣接配線11−2に、信号
を伝達するために該隣接配線11−2の電位を“H”か
ら“L”へ立下げると、配線間容量Csを介して対象配
線11−1の電位が引きずられるように変化する。そこ
で、対象配線11−1と隣接配線11−2との間の配線
間容量Csに比べて、該対象配線11−2の自己配線容
量Cl1を増大することで、対象配線11−1に生じる
クロストークノイズの影響を低減する。
Description
のデータバス等のバスを備えた半導体集積回路、特にそ
のバスを構成する複数の配線間に生じるクロストークノ
イズを低減させる半導体集積回路に関するものである。
れるプリチャージ方式のデータバス等のバスの一例を示
す概略の構成図である。半導体集積回路が形成される半
導体基体上には、データバス等のバス1が配設されてい
る。バス1は、電位を変化させることによって信号を伝
達する複数(N)の配線1−1〜1−Nを有し、これら
の複数の配線1−1〜1−Nが平行に配置されている。
各配線1−1〜1−Nは、プルアップ用トランジスタ
(例えば、Pチャネル型MOSトランジスタ、これを以
下「PMOS」という)2−1〜2−Nによって電源電
位VDDに弱くプルアップされている。即ち、プリチャ
ージ方式のバス1は、通常の信号線のようにドライバで
一定電位に固定されておらず、PMOS2−1〜2−N
によってそれぞれ弱くプルアップされている。配線2−
1〜2−Nを高電位(以下「“H”」という)に保持す
るPMOS2−1〜2−Nは、ゲインgmが小さい、つ
まりドライブ能力が小さいトランジスタである。例え
ば、配線1−2によって信号を伝達する場合、この配線
1−2に接続された素子等によって該配線1−2上の電
位を“H”から低電位(以下、「“L”」という)に立
下げることにより、信号の伝達が行われる。
ークノイズの一例を示す波形図である。図2のバス1内
のある対象となる対象配線(例えば、1−1)に着目
し、この対象配線1−1と半導体基体との間の自己配線
容量に比べて、該対象配線1−1とこれに隣接する隣接
配線1−2との間の配線間容量(カップリング容量とも
いう)が無視できない程大きい場合、隣接配線1−2の
電位が急激に変化すると(例えば、“H”から“L”へ
立下がると)、配線間容量を介して、図3に示すように
対象配線1−1の電位が引きずられるように波形が変化
することがある。これをクロストークノイズといい、近
年、半導体集積回路の高速化と製造プロセスの微細化に
よって顕著になってきている。図4は、従来のクロスト
ークノイズ対策を施したバス1の一例を示す概略の平面
図である。このバス1では、対象配線1−1と隣接配線
1−2との間に、一定電位に固定された信号干渉防止用
のシールド線2を設け、隣接配線1−2の急激な電位の
変化によって対象配線1−1にクロストークノイズが発
生することを防止するようにしている。従来、このよう
なクロストークノイズ対策の他に、対象配線1−1と隣
接配線1−2との配線間隔を広げることにより、クロス
トークノイズを低減させることも行われている。
プリチャージ方式のバスを有する半導体集積回路では、
前述したいずれのクロストークノイズ対策を施したとし
ても、半導体集積回路のチップ面積を増大させる可能性
が高く、生産コストの増大を招くという問題があり、い
まだ技術的に十分満足のいくクロストークノイズ対策を
施した半導体集積回路を提供することが困難であった。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、従
来より少ないチップ面積の増大あるいはチップ面積の増
大をなくして、クロストークノイズの影響を低減できる
半導体集積回路を提供することを目的とする。
本発明の半導体集積回路におけるプリチャージ方式のデ
ータバス等のバスにクロストークノイズ対策を施した原
理説明図であり、同図(a)は半導体集積回路の構成例
を示す概略の断面図、及び同図(b)はバスに発生する
クロストークノイズの一例を示す波形図である。図1
(a)に示すように、シリコン基板やウエル領域等の半
導体基体10上には、絶縁膜等を介してプリチャージ方
式のデータバス等のバス11が配設されている。バス1
1は、電位を変化させることによって信号を伝達するメ
タル、ポリシリコン等で形成された複数の配線11−
1,11−2,…を有し、これらが平行に配置されてい
る。各配線11−1,11−2,…には、これらを一定
電位(例えば、電源電位VDD)にプルアップするプル
アップ手段(例えば、PMOS)12−1,12−2,
…がそれぞれ接続されている。各PMOS12−1,1
2−2,…は、各配線11−1,11−2,…の電位を
“H”レベルに保持するゲインgmが小さい、つまりド
ライブ能力が低いトランジスタであり、このソース及び
ドレインが電源電位VDDと各配線11−1,11−
2,…に接続され、ゲートに印加される“L”レベルの
電位(例えば、グランド電位VSS)によってオン状態
になっている。
体10との間には配線容量Cl1,Cl2,…が存在
し、さらに各配線Cl1,Cl2,…間にも配線間容量
Cs,…が存在する。例えば、配線11−2によって信
号を伝達する場合、配線11−2に接続された素子等に
よって該配線11−2の電位を“H”(=VDD)から
“L”(=VSS)へ立下げ、この電位変化によって信
号の伝達が行われる。ここで、配線11−1を対象配線
として着目し、この隣接配線11−2が図1(b)に示
すように“H”から“L”へ立下がると、該隣接配線1
1−2の影響を受けて対象配線11−1にクロストーク
ノイズが発生する。このようなクロストークノイズの発
生現象は、対象配線11−1の電位を保持するPMOS
12−1の能力が低い場合に顕著に現れる。対象配線1
1−1の配線容量Cl1と、隣接配線11−2との配線
間容量Csとが等しいと仮定すると、対象配線11−1
に発生するクロストークノイズは次式(1)のように表
わせる。
l1を大きくすると、該対象配線11−1の電位低下が
少なくなってクロストークノイズか低減される。そこ
で、本発明のうちの請求項1に係る発明では、プリチャ
ージ方式のバス11を構成する複数の配線11−1,1
1−2,…のうち、クロストークノイズ対策の対象とな
る対象配線(例えば、11−1)と半導体基体10との
間の自己配線容量Cl1を、該対象配線11−1とこれ
に隣接する隣接配線(例えば、11−2)との間の配線
間容量Csに比べて、増大する構成にすることにより、
半導体集積回路のチップ面積の増大を招かずに、該対象
配線11−1に発生するクロストークノイズの影響を低
減するようにしている。
増大する構成例として、請求項2に係る発明では、対象
配線11−1を太くすることにより、該対象配線11−
1と半導体基体10との間の自己配線容量Cl1を、こ
れに隣接する隣接配線11−2との配線間容量Csに比
べて増大している。請求項3に係る発明では、対象配線
11−1の総配線長のうち、隣接配線11−2が存在す
る部分に比べて、単独配線部分が長くなるように該対象
配線11−1を引回すことにより、自己配線容量Cl1
を増大している。請求項4に係る発明では、半導体基体
10上の隙間に、予め引回した引回し配線を配設してお
き、これを対象配線11−1に適宜接続することによ
り、自己配線容量Cl1を増大している。請求項5に係
る発明では、対象配線11−1の下部又は上部にのみ
(あるいは下部及び上部にのみ)、安定した電位に保持
された導電層を配設することにより、対象配線11−1
の容量を増大させている。請求項6に係る発明では、請
求項4の引回し配線の下部又は上部にのみ(あるいは下
部及び上部にのみ)、安定した電位に保持された導電層
を配設することにより、対象配線11−1の容量を増大
させている。
の概略の断面図である。この半導体集積回路は、本発明
の原理を説明する図1(a)と同様に、半導体基体10
上に絶縁膜等を介してプリチャージ方式のデータバス等
のバス11が配設されている。バス11は、電位を変化
させることによって信号を伝達する複数の配線11−1
A,11−2,…を有し、これらが平行に配置されてい
る。各配線11−1A,11−2,…には、図5では省
略されているが、図1と同様にプルアップ用のPMOS
12−1,12−2,…がそれぞれ接続されている。こ
の半導体集積回路では、図1の対象配線11−1に代え
て、太くした対象配線11−1Aを設けた点のみが、図
1の半導体集積回路と異なっている。即ち、対象配線1
1−1Aは、図1の対象配線11−1に対して増分箇所
11−1aだけ太くしている。そのため、対象配線11
−1Aと半導体基体10との間の自己配線容量は、図1
の配線容量Cl1に対して増分箇所11−1aの配線容
量Cl1aだけ増大している。
伝達するため、これに接続された素子等によって該隣接
配線11−2の電位を“H”から“L”へ立下げると、
配線間容量Csを介して対象配線11−1Aの“H”の
電位も引下げられるように変化する。ここで、対象配線
11−1Aは図1の対象配線11−1よりも太くなって
いるが、このときの隣接配線11−2との間の配線間容
量Csの値が変わらないため、該対象配線11−1Aに
発生するクロストークノイズは、(1)式に基づき、次
式(2)のように表わせる。
線11−1よりも例えば2倍だけ太くした場合、該対象
配線11−1Aに発生するクロストークノイズは、式
(2)に基づき、次式(3)のように低減されることに
なる。
図1のものよりも太くし、これに隣接する隣接配線11
−2との配線間容量Csに比べて、該対象配線11−1
Aと半導体基体10との配線容量Cl1+Cl1aを増
大している。そのため、従来の図4に示すシールド線2
を入れたものに比べ、半導体集積回路のチップ面積の増
大がより少なく、しかもより効率的にクロストークノイ
ズを低減できる。
半導体集積回路の概略の平面図である。図6(a)に示
す半導体集積回路では、図1(a)のプリチャージ方式
のバス11を構成する複数の配線11−1,11−2,
…において、例えば、対象配線11−1の総配線長のう
ち、隣接配線11−2が存在する部分に比べて、単独配
線部分11−1bが長くなるように半導体集積回路の隙
間を利用して引回している。その他の構成は、図1
(a)と同様である。このように、半導体集積回路内の
隙間を利用して対象配線11−1を引回すことにより、
これに隣接する隣接配線11−2との配線間容量Csに
比べ、該対象配線11−1と半導体基体10との総配線
容量Cl1が増大する。そのため、従来の図4のような
シールド線2を入れたものより、チップ面積の増大を招
かず、より効率的に対象配線11−1に生じるクロスト
ークノイズを低減できる。
えば、ワンチップ設計で使用されるブロックモジュール
内の隙間を利用して(即ち、半導体基体10上に形成さ
れる複数の回路ブロック21,22,23,…間の隙間
を利用して)、予め引回した複数(N)の引回し配線1
3−1〜13−Nを配設しておく。このうちの1つの引
回し配線13−1の拡大平面図が図7に示されている。
これらの引回し配線13−1〜13−Nを、プリチャー
ジ方式のバス11を構成する複数の配線11−1〜11
−Nのうち、クロストークノイズ対策の必要な配線に適
宜接続するようにしている。例えば、対象配線11−1
に引回し配線13−1を接続すれば、該対象配線11−
1の半導体基体10に対する配線容量が、これに隣接す
る隣接配線11−2との配線間容量Csに比べて増大す
る。そのため、図6(a)と同様に、従来の図4のよう
なシールド線2を入れたものよりも、チップ面積の増大
を招かずに、該対象配線11−1に生じるクロストーク
ノイズをより効率的に低減できる。
概略の断面図、及び図9は図8の構成例を示す概略の平
面図である。この半導体集積回路では、図1と同様に、
半導体基体10上に絶縁膜等を介して1層目のプリチャ
ージ方式のバス11が形成されている。バス11は、複
数の配線11−1,11−2,11−3,…で構成さ
れ、これらの上部にのみ、絶縁膜等を介して安定した電
位に保持された2層目の導電層14−1が形成されてい
る。導電層14−1は、ポリシリコン等で形成され、安
定した信号線あるいは電源線等に接続されている。図9
の構成例では、1層目のバス11の近傍に、メタル等で
形成された1層目の安定電位層(例えば、グランド電位
層)15−1が形成され、この安定電位層15−1がス
ルーホール16を介して2層目の導電層14−1に接続
されている。複数の配線11−1,11−2,11−
3,…のうち、例えば、配線11−1を対象配線、これ
に隣接する配線11−2を隣接配線とすると、該対象配
線11−1と導電層14−1との間に容量Cuが形成さ
れる。
伝達するとき、この隣接配線11−2の電位が急激に変
化し、配線間容量Csを介して対象配線11−1の電位
が引きずられるように変化する。この際、対象配線11
−1には、半導体基体10との配線容量Cl1に加え
て、導電層14−1との間の容量Cuが付加されている
ので、隣接配線11−2との配線間容量Csに比べて、
該対象配線11−1の自己配線容量が増大している。そ
のため、チップ面積が増大せずに、対象配線11−1の
クロストークノイズを低減できる。しかも、対象配線1
1−1の上部に安定した電位に保持された導電層14−
1が形成されているので、上部から侵入する電磁放射ノ
イズ(以下、「EMIノイズ」という)が該導電層14
−1で遮蔽され、該対象配線11−1がEMIノイズの
影響を受け難くなる。また、安定電位層15−1をグラ
ンド電位層あるいは電源電位層とした場合、該安定電位
層15−1を高抵抗を介して導電層14−1に接続すれ
ば、該安定電位層15−1に生じる電源ノイズの影響を
避けることができる。
の概略の断面図、及び図11は図10の構成例を示す概
略の平面図である。この半導体集積回路では、図8と同
様に、複数の配線11−1,11−2,11−3,11
−4,…からなるプリチャージ方式の1層目のバス11
が、半導体基体10上に絶縁膜等を介して形成されてい
る。そして、図8とは異なり、プリチャージ方式のバス
11の下部にのみ、安定した電位に保持されたポリシリ
コン等の導電層14−2が形成されている。導電層14
−2は、安定した信号線あるいは電源線等に接続されて
いる。図11の構成例では、1層目のバス11の近傍
に、メタル等の1層目の安定電位層(例えば、グランド
電位層)15−2が形成され、この安定電位層15−2
がコンタクト16−2を介して導電層14−2に接続さ
れている。
対象配線、これに隣接する配線12−2を隣接配線とす
ると、該対象配線11−1と導電層14−2との間に配
線容量Cl1−1が形成されると共に、該導電層14−
2と半導体基体10との間に配線容量Cl1−2が形成
される。対象配線11−1には、半導体基体10よりも
距離が短い導電層14−2との間に配線容量Cl1−1
が形成され、この配線容量Cl1−1が、隣接配線11
−2と半導体基体10との間の配線容量Cl2よりも大
きいため、該対象配線11−1の自己配線容量Cl1−
1が増大する。そのため、例えば、隣接配線11−2に
よって信号を伝達する際に該隣接配線11−2の電位が
急激に変化し、配線間容量Csを介して対象配線11−
1の電位が引きずられるように変化する。ところが、配
線間容量Csに比べて対象配線11−1の自己配線容量
Cl1−1が増大しているので、チップ面積を増大させ
ずに対象配線11−1のクロストークノイズを低減でき
る。しかも、対象配線11−1の下部に導電層14−2
が形成されているので、該対象配線11−1は半導体基
体10からのノイズの影響も受け難くなる。また、1層
目の安定電位層15−2をグランド電位層あるいは電源
電位層とした場合、この安定電位層15−2を、高抵抗
を介して導電層14−2に接続すれば、該安定電位層1
5−2の電源ノイズの影響を避けることができる。
の概略の断面図、及び図13は図12の構成例を示す概
略の平面図である。この半導体集積回路では、第3及び
第4の実施形態を示す図8及び図10が組合され、複数
の配線11−1,11−2,11−3,11−4,11
−5,…からなるプリチャージ方式の1層目のバス11
の上部にのみ、絶縁膜等を介して2層目の導電層14−
1が形成されると共に、該バス11の下部にのみ、導電
層14−2が形成されている。導電層14−1,14−
2は、安定した信号線あるいは電源線等に接続されて安
定した電位に保持されている。
上部にのみ2層目の導電層14−1が形成され、該バス
11の下部にのみ導電層14−2が形成されている。バ
ス11の近傍には1層目の安定電位層(例えば、グラン
ド電位層)15−12が形成され、該安定電位層15−
12がスルーホール16−1を介して2層目の導電層1
4−1に接続されると共に、コンタクト16−2を介し
て導電層14−2に接続されている。このような半導体
集積回路では、例えば、バス11のうちの配線11−1
を対象配線、これに隣接する配線11−2を隣接配線と
すれば、隣接配線11−2によって信号を伝達する際
に、該隣接配線11−2の電位が急激に変化しても、配
線間容量Csに比べて対象配線11−1の自己配線容量
が(Cu+Cl1−1)と増大しているので、チップ面
積の増大を招かずに、対象配線11−1のクロストーク
ノイズの影響をより低減できる。従って、第3及び第4
の実施形態の効果を合せた効果が得られる。
路における引回し配線の概略の平面図であり、第2の実
施形態を示す図7及び第3の実施形態を示す図8中の要
素と共通の要素には共通の符号が付されている。この半
導体集積回路における引回し配線13−1は、図7と同
様に、自己配線容量を増大させるもので、半導体基板1
0上の例えば1層目に形成されている。引回し配線13
−1上には、図8と同様に、安定した電位に保持された
2層目の導電層14−1が形成され、自己配線容量がよ
り大きくなっている。このような構成にすれば、チップ
面積を増大させずに、対象配線11−1のクロストーク
ノイズの影響をより低減できる。なお、1層目の引回し
配線13−1の下部にのみ、図10と同様の安定した電
位に保持された導電層14−2を形成すれば、クロスト
ークノイズの影響をさらに低減することができる。本発
明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能で
ある。この変形例としては、例えば次の(a)〜(c)
のようなものがある。
1−1,11−2,11−3,11−4,11−5,…
を1層目以外の層に形成したり、あるいはバス11の配
置形態等を図示以外のものに変更してもよい。 (b) プリチャージ方式のバス11の上部にのみ配置
される導電層14−1、該バス11の下部にのみ配置さ
れる導電層14−2、あるいは該バス11の上部及び下
部に配置される導電層14−1,14−2を、各配線1
1−1,11−2,11−3,11−4,11−5,…
毎に対応する本数だけ設けてもよい。 (c) プルアップ用PMOS12−1,12−2,…
は、他のトランジスタで構成してもよい。
求項1〜6に係る発明によれば、クロストークノイズ対
策の対象となる対象配線とこの隣接配線との間の配線間
容量に比べ、該対象配線の自己配線容量を増大する構成
にしたので、従来よりもチップ面積の増大が少なく、あ
るいはチップ面積を増大させずに、対象配線のクロスト
ークノイズの影響を低減できる。さらに、請求項5に係
る発明によれば、対象配線の上部にのみ導電層を配置し
た場合、外部から侵入するEMIノイズの影響を該導電
層で遮蔽でき、対象配線がEMIノイズの影響を受け難
くなる。対象配線の下部にのみ導電層を配置した場合、
半導体基体からのノイズの影響を受け難くなる。
る。
波形図である。
平面図である。
の断面図である。
の平面図である。
の断面図である。
路の断面図である。
路の断面図である。
平面図である。
分箇所 11−1b 単独配線部分 12−1,12−2 プルアップ用
PMOS 13−1〜13−N 引回し配線 14−1,14−2 導電層 15−1,15−2,15−12 安定電位層 Cl1,Cl1a,Cl1−1,Cl2 配線容量 Cs 配線間容量 Cu 容量
Claims (6)
- 【請求項1】 電位を変化させることによって信号を伝
達する複数の配線を有し、これらの複数の配線が半導体
基体上に平行に配設されたバスと、 前記配線を一定電位にプルアップするプルアップ手段と
を備えた半導体集積回路であって、 前記複数の配線のうち、クロストークノイズ対策の対象
となる対象配線と前記半導体基体との間の自己配線容量
を、該対象配線とこれに隣接する隣接配線との間の配線
間容量に比べて、増大する構成にしたことを特徴とする
半導体集積回路。 - 【請求項2】 前記対象配線を太くしたことを特徴とす
る請求項1記載の半導体集積回路。 - 【請求項3】 前記対象配線の総配線長のうち、前記隣
接配線が存在する部分に比べて、単独配線部分が長くな
るように該対象配線を引回したことを特徴とする請求項
1記載の半導体集積回路。 - 【請求項4】 前記半導体基体上の隙間に、予め引回し
た引回し配線を配設しておき、前記対象配線に適宜接続
することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 - 【請求項5】 前記プルアップ手段によってプルアップ
された前記対象配線の下部及び/または上部にのみ、安
定した電位に保持された導電層を配設したことを特徴と
する請求項1記載の半導体集積回路。 - 【請求項6】 前記引回し配線の下部及び/または上部
にのみ、安定した電位に保持された導電層を配設したこ
とを特徴とする請求項4記載の半導体集積回路。
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