JPS61144843A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS61144843A
JPS61144843A JP59266160A JP26616084A JPS61144843A JP S61144843 A JPS61144843 A JP S61144843A JP 59266160 A JP59266160 A JP 59266160A JP 26616084 A JP26616084 A JP 26616084A JP S61144843 A JPS61144843 A JP S61144843A
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JP
Japan
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buffer circuit
circuit
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output buffer
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JP59266160A
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Kazutaka Mori
和孝 森
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11898Input and output buffer/driver structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0555Shape
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、特
に、配線パターンの変更によって、入力バッファ回路又
は出力バッファ回路を構成することが可能な入出力バッ
ファ回路を有する半導体集積回路装置に適用して有効な
技術に関するものである。
[背景技術] 例えば、コンピュータ用の半導体集積回路装置は、短時
間内に少量多品種を設計する必要があるために、所謂、
マスタスライス方式を採用する傾向にある。この半導体
集積回路装置は、配線パターンの変更によって、種々の
論理機能を構成することができる。このため、多種類の
外部機器との電気的接続の不適合を発生させないために
、入力バッファ回路又は出力バッファ回路を設けている
入力バッファ回路又は出力バッファ回路は、外部機器と
の接続でそれらの位置を変更させる必要があるので、位
置を固定することができない。
そこで、入力バッファ回路のデバイスパターン及び出力
バッファ回路のデバイスパターンを有する入出力バッフ
ァ回路を構成し、論理回路を構成する配線パターンと同
一製造工程でいずれかのバッファ回路を構成している。
しかしながら、前記入出力バッファ回路は1両方のデバ
イスパターンを用意する必要があり、一方のバッファ回
路を構成すると他方のバッファ回路のデバイスパターン
が無駄になる。これによって、半導体集積回路装置の集
積度の低下を生じる。
そこで、同一のデバイスパターンによって、入力バッフ
ァ回路と出力バッファ回路とを構成できる入出力バッフ
ァ回路を有する半導体集積回路装置が本願出願人によっ
て出願されている(特願昭58−134316号)、具
体的には、入力バッファ回路を構成する静電気破壊防止
回路の保護MISFET(ダイオード)及び内部集積回
路の入力段回路と、出力バッファ回路を構成する出力用
トランジスタ及び内部集積回路の出力段回路とを同一の
デバイスパターンで構成できるようになっている。
しかしながら、かかる技術における検討の結果、本発明
者は、大きな占有面積を必要とする静電破壊防止回路の
保護抵抗素子が多結晶シリコン膜でその内部に設けられ
ているので、人出力バッファ回路の占有面積が増大し、
半導体集積回路装置の集積度を低下させるという問題点
を見出した。
保護抵抗素子は、予期せぬ静電気で生じる過大電流の集
中による熱的破壊を防止するために、長く幅の太いパタ
ーンで1 [KΩ]程度の抵抗値に設定する必要がある
からである。
[発明の目的] 本発明の目的は1入出力バッフ7回路を有する半導体集
積回路装置において、前記人出力バッファ回路の占有面
積を低減し、その集積度の低下を抑制することが可能な
技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、半導体集積回路装置に、少なくとも入力バッ
ファ回路を構成する静電気破壊防止回路の保護抵抗素子
及び保護MISFETと、出力バッファ回路を構成する
出力用トランジスタとを同一のデバイスパターンで構成
できる入出力バッファ回路を備える。
これによって、1つのデバイスパターンで入力バッファ
回路又は出力バッファ回路を構成するこ゛とができ、面
積に無駄がなくなるので5入出力バッファ回路の占有面
積を低減し、半導体集積回路装置の集積度の低下を抑制
することができる。
以下、禾発明の構成について1本発明を、マスタスライ
ス方式を採用するCMISを有する半導体集積回路装置
に適用した実施例とともに説明する。
C実施例コ 第1図乃至第3図は1本発明の一実施例を説明するため
の図であり、第1図は、半導体集積回路装置の概略構成
を示す平面図、第2図は、配線パターンが施されていな
い第1図の要部における具体的な構成を示す平面図、第
3図は、第2図の■−■切断線における断面図である。
第2図及びこれ以後の平面図において、本実施例の構成
をbかり易すくするために、各導電層間に設けられるフ
ィールド絶縁膜以外の絶縁膜は図示しない。
なお、実施例の全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、そのくり返しの説明は省略する。
第1図において、1はマスタスライス方式を採用する半
導体集積回路装置である。
2は外部入出力端子であり、半導体集積回路装置11の
周辺部に複数配置されている。外部入出力端子2は、半
導体集積回路装置1の内部集積回路装置と外部機器とを
電気的に接続するようになっており、入力用又は出力用
として構成するこができるようになっている。
3は入出力バッファ回路であり、外部入出力端子2に対
応して半導体集積回路装置1の周辺部に複数配置されて
いる1入出力バッファ回路3は。
内部集積回路と外部機器との間の信号レベルを制御する
ようになっている。
4は単位セルであり、半導体集積回路装置1の中央部に
規則的に複数配置されて設けられている。
単位セル4は、基本設計により1つ又は複数の半導体素
子で構成されており、所定の配線パターンを施すことで
種々の論理機能を挿出できるようになっている。
5は基本セル列であり、複数の基本セル4を所定の方向
に配置して設けられている。基本セル列5は、その延在
する方向と交差する方向に所定の間隔で複数配置されて
いる。
6は配線領域(配線チャネル)であり、基本セル列5間
に設けられている。配線領域6は、基本セル4で構成さ
れる論理回路間を電気的に接続する配線を形成するよう
になっている。
第2図及び第3図において、7はn−型の半導体基板、
8はp−型のウェル領域、9は半導体素子間を電気的に
分離するフィールド絶縁膜、lOは主としてMISFE
Tのゲート絶縁膜を構成する絶縁膜である。
11は導電層であり、絶縁膜10を介してnチャネルM
ISFET及びPチャネルMISFET形成領域となる
半導体基板7及びウェル領域8の主面上部に設けられて
いる。導電層11は、MISFETのゲート電極を構成
するようになっており5例えば多結晶シリコン膜等の製
造工程における第1層目の導電層形成工程によって構成
される。
12はn9型の半導体領域であり、導電層11の両側部
のウェル領域8主面部に設けられている。
半導体領域12は、MISFETのソース領域又はドレ
イン領域を構成するようになっている。
13はp+型の半導体領域であり、導電層11両側部の
半導体基板7主面部に設けられている。
半導体領域13は、MISFETのソース領域又はドレ
イン領域を構成するようになっている。
nチャネルM I S F E T Q n 1乃至Q
 n ?は。
主として、ウェル領域8.絶縁膜lO1導電層11及び
一対の半導体領域12によって構成されている。
pチャネルMISFETQPは、主として、半導体基板
7.絶縁膜10、導電層11及び一対の半導体領域13
によって構成されている。
M I S F E T Q n I乃至Q n sは
、ソース領域又はドレイン領域となる半導体領域12の
少なくとも一方を共有させて直列接続して設けられてい
る。このM I S F E T Q n 1乃至Q 
n tsは、入力バッファ回路の静電気破壊防止回路の
保護抵抗素子及び保護MISFET(ダイオード)又は
出力バッファ回路の出力用トランジスタのデバイスパタ
ーンを構成している。例えば1Ml5FETQn1乃至
Q n sのゲート幅を200[μm]、m−。
電極間ピッチを18[μm]程度で構成する。なお、こ
のデバイスパターンは、使用目的に応じて、サイズ、形
状1Ml5FETQnの数等を変更してもよい。
M I S F E T Q n ?及びQpは、CM
ISを構成できるようになっており、内部集積回路の入
力段回路又は内部集積回路の出力段回路のデバイスパタ
ーンを構成している。なお、このデバイスパターンは、
前記と同様に、使用目的に応じて、サイズ、形状、MI
SFETQn、Qpの数等を変更してもよい。
すなわち1本実施例において1入出力バッファ回路3は
、M I S F E T Q n I乃至Q n 6
で構成したデバイスパターンと、MI 5FETQnt
及びQpで構成したデバイスパターンとを有している。
14は半導体素子等を覆う絶縁膜である。
次に、論理回路を構成する配線パターンと同一製造工程
で、前記入出力バッフ7回路3に配線を形成し、入力バ
ッファ回路又は出力バッファ回路を構成した例について
説明する。
第4図乃至第7図は、本発明の一実施例を説明するため
の図であり、第4図は、入力バッファ回路の等価回路図
、第5図は、第4図の等価回路図で入力バッファ回路を
構成したときの要部平面図。
第6図は、出力バッファ回路の等価回路図、第7図は、
第6図の等価回路図で出力バッファ回路を構成したとき
の要部平面図である。なお、第5図及び第7図において
1本実施例の構成をわかり易すくするために、配線パタ
ーン(外部入出力端子2を除く)を簡略化して実線で示
し、配線間の接続部及び配線と半導体領域12.13と
の接続部を簡略化して・点で示す。
第4図乃至第7図において、Vccは電源電圧端子(例
えば、5 [V])、Vssは基準電圧端子(例えば、
0[V])、INは内部集積回路の入力信号端子、OU
Tは内部集積回路の出力信号端子である。
入力バッファ回路は、配線パターンによって。
静電気破壊防止回路15と入力段回路(インバータ)1
6によって構成されている。
静電気破壊防止回路15は、並列接続されたMT 5F
ETQn 1.Qn4.Qnsと並列接続されたMr 
5FETQn2.Qns 、Qnsとで構成された保護
MISFET(ダイオード)と1Ml5FETQn+乃
至Q n @のドレイン領域となる半導体領域12で構
成された保護抵抗素子R1、R2、Rsとで構成されて
いる。
保護抵抗素子R1,R2、R3は、半導体領域12の比
抵抗を30[Ω/口]程度とすると、保護抵抗素子R1
、R2、Rsは、保護MISF1: T Q n I乃
至Qnsのドレイン領域となる半導体領域12と兼用し
て設けられ、しかも、葛折り形状にして隣接する半導体
領域12間をフィールド絶、縁膜9よりも占有面積が小
さい導電層11で電気的に分離するように設けられてい
る。これによって、保護抵抗素子Rs 、R2、Rsは
、極めて小さい占有面積で構成するとかできる。
さらに、保護抵抗素子R1、R2、Rsは、保護M I
 S F E T Q n 1乃至Q n @を分散さ
せて設けられているので、予期せぬ過大電流を分散させ
熱的破壊を抑制することができる。
入力段回路16は、M I S F E T Q n 
7とMISFETQpとによって構成されている。
出力バッファ回路は、出力用トランジスタ17と出力段
回路(インバータ)18とによって構成されている。
出力用トランジスタ17は、MISFETQn重とQn
*、QniとQ n a及びQ n sとQ n sと
の出力が並列接続して設けられ、しかも、それぞれのM
 I S F E T Q n s乃至Q n sが比
較的長いゲート幅で設けられている。すなわち、出力用
トランジスタ17のON抵抗を小さくすることができる
ので、外部機器の駆動能力を大きくすることができる。
出力段回路18は、MI 5FETQn7とMISFE
TQpとによって構成されている。
以上説明したように1本実施例によれば、入力バッファ
回−路の静電気破壊防止回路を構成する保護抵抗素子及
び保護M I S FETと、出力バッファ回路を構成
する出力用トランジスタとを同一のデバイスパターンで
構成したので、その面積に無駄がなくなり、人出力バッ
ファ回路の占有面積を低減することができる。
また、入力バッファ回路を構成する入力段回路と、出力
バッファ回路を構成する出力段回路とを同一のデバイス
パターンで構成したので、その面積に無駄がなくなり、
入出力バッファ回路の占有面積を低減することができる
[効果〕 以上説明したように、本願において開示された新規な技
術によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
(1)入出力バッファ回路を備えた半導体集積回路装置
において、入力バッファ回路の静電気破壊防止回路を構
成する保護抵抗素子及び保IMIsFETと、出力バッ
ファ回路を構成する出力用トランジスタとを同一のデバ
イスパターンで構成したので、その面積に無駄がなくな
り、入出力バッファ回路の占有面積を低減することがで
きる。
(2)前記(1)の入出力バッファ回路のデバイスパタ
ーンを、ソース領域又はドレイン領域を共有にして直列
接続した複数のMISFETで構成し、該複数のMIS
FETで保護MISFETを構成し、そのドレイン領域
を兼用して保護抵抗素子を構成したことにより、保護抵
抗素子の占有面積を略省略することができるので1入出
力バッファ回路の占有面積を縮小することができる。
(3)前記(1)及び(2)により、半導体集積回路装
置の集積度の低下を抑制することができる。
(4)前記(2)により、保護抵抗素子に保護MISF
ETを分散させて設けることにより、予期せぬ過大電流
を分散させ、熱的破壌を抑制することができる。
(5)前記(3)及び(4)により、半導体集積回路装
置の集積度の低下を抑制し、その電気的信頼性を向上す
ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
もとすき具体的に説明したが1本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて、種々変形し得ることは勿論である。
例えば、前記実施例は1本発明を、MISFETで構成
した入出力バッファ回路を有する半導体集積回路装置に
適用した例について説明したが、バイポーラトランジス
タ及びMISFETで構成した入出力バッファ回路を有
する半導体集積回路装置に適用してもよい。
また、前記実施例は1本発明を、論理集積回路の入出力
バッファ回路を有する半導体集積回路装置に適用した例
について説明したが、メモリ集積回路又はアナログ集積
回路の入出力バッファ回路に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は、本発明の一実施例を説明するため
の図であり、 第1図は、半導体集積回路装置の概略構成を示す平面図
。 第2図は、配線パターンが施されていない第1図の要部
における具体的な構成を示す平面図、第3図は、第2図
の■−■切断線における断面図。 第4図乃至第7図は1本発明の一実施例を説明するため
の図であり、 第4図は、入力バッフ7回路の等価回路図。 第5図は、第4図の等価回路図で入力バッファ回路を構
成したときの要部平面図。 第6図は、出力バッファ回路の等価回路図。 第7図は、第6図の等価回路図で出力バッファ回路を構
成したときの要部平面図である。 図中、1・・・半導体集積回路装置、2・・・外部入出
力端子、3・・・入出力バッファ回路、4・・・単位セ
ル、5・・・基本セル列、6・・・配線領域、7・・・
半導体基板。 8・・・ウェル領域、9・・・フィールド絶縁膜、10
゜14・・・絶縁膜、11・・・導電層、12.13・
・・半導体領域、15・・・静電気破壊防止回路、16
・・・入力段回路、17・・・出力用トランジスタ、1
8・・・出力段回路、Vcc・・・電源電圧端子、Vs
s・・・基準電圧端子、IN・・・入力信号端子、OU
T・・・出力信号端子、Q・・・MISFETである。 第  1  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、配線パターンの変更によって、入力バッファ回路又
    は出力バッファ回路を構成することが可能な入出力バッ
    ファ回路を有する半導体集積回路装置であって、前記入
    力バッファ回路は、保護抵抗素子と保護MISFETと
    で構成される静電気破壊防止回路を有し、前記出力バッ
    ファ回路は、出力用トランジスタを有しており、前記静
    電気破壊防止回路と出力用トランジスタとを同一のデバ
    イスパターンで構成できる入出力バッファ回路を備えた
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記入出力バッファ回路のデバイスパターンは、そ
    のソース領域又はドレイン領域を共有させて直列接続し
    た複数のMISFETで構成してなることを特徴する特
    許請求の範囲第1項に記載の半導体集積回路装置。 3、前記複数のMISFETは、並列接続することで前
    記保護MISFET又は前記出力用トランジスタを構成
    し、かつ、該保護MISFETのドレイン領域で前記保
    護抵抗素子を構成してなることを特徴とする特許請求の
    範囲第2項に記載の半導体集積回路装置。
JP59266160A 1984-12-19 1984-12-19 半導体集積回路装置 Pending JPS61144843A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308947A (ja) * 1987-06-11 1988-12-16 Nec Corp 半導体集積回路
US5045913A (en) * 1990-01-29 1991-09-03 International Business Machines Corp. Bit stack compatible input/output circuits
US5300796A (en) * 1988-06-29 1994-04-05 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having an internal cell array region and a peripheral region surrounding the internal cell array for providing input/output basic cells
US5451801A (en) * 1989-10-03 1995-09-19 Trw Inc. Adaptive configurable gate array
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JP2012089793A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置

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