JPS61269354A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS61269354A
JPS61269354A JP60110319A JP11031985A JPS61269354A JP S61269354 A JPS61269354 A JP S61269354A JP 60110319 A JP60110319 A JP 60110319A JP 11031985 A JP11031985 A JP 11031985A JP S61269354 A JPS61269354 A JP S61269354A
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JP
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power supply
supply voltage
line
output buffer
circuit
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JP60110319A
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Yoshikazu Saito
良和 斉藤
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/585Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries comprising conductive layers or plates or strips or rods or rings
    • HELECTRICITY
    • 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
    • HELECTRICITY
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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] この発明は、電源配線技術に関し、例えば半導体集積回
路における電源配線の形成に利用して有効な技術に関す
る。
[背景技術] 半導体集積回路においては、電源ラインの持つインダク
タンス成分や抵抗成分によって、電流が変化した際に電
源ラインの電位が変動され、電源電圧にノイズがのって
内部回路が誤動するおそれがあった。特に複数個の出カ
バソファを有する半導体集積回路において、それらの出
力バッファが同時に動作されたとき電源ラインに大きな
過渡電流が流れ、これによって電源電圧が変動されるお
それが大きかった。
そこで、電源ラインを共通する回路間の電源電圧変動に
よる誤動作を防止する方法として1例えば各回路ブロッ
クごとに、電源パッドから別々の電源配線を引き出して
電源電圧を供給するようにした発明が提案されている(
例えば特願昭59−38519号)。
しかしながら、各回路ブロックごとに電源配線を分割し
て配設する方式では、電源配線の数が非常に多くなって
配線の占有面積ひいてはチップサイズを増大させるとい
う不都合がある。
また、電源電圧の変動を抑えるため、電源ラインの幅を
太くする方法も考えられる。しかしながら、電源ライン
を太くすると抵抗成分を小さくすることはできるが、電
源ラインのインダクタンス成分は1次式で示すような性
質を有しているため、充分に減少しない、つまり、矩形
断面の配線の自己インダクタンスしは、配線の長さをΩ
、また幅および厚みをそれぞれd、aとすると、L= 
2 Q (Qn2 !/R−1+R/ fl) ・・”
(1)で示される。
二二でRは、配線の断面形状によって定まる定数で矩形
断面では、R=0.2235 (a+d)である。
上記式(1)より明らかなように、配線のインダクタン
ス成分は、配線幅を2倍にしても2分の1に減少するも
のではない。これより、電源ラインのインダクタンス成
分は、配線の幅を広くしても有効に減少されないことが
分かる。
以上のことが本発明者によって明からにされた。
[発明の目的コ この発明の目的は、電源ラインのインダクタンス成分に
よる電源電圧の変動を抑え、回路の誤動作を防止するこ
とができるような電源配線方式を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては1本明細書の記述および添附図面から明かにな
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
を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、配線を2つに分けるとインダクタンス成分が
減少されることに着目し、少なくとも出力バッファ回路
に電源電圧を供給する電源ラインを2つに分けて、その
うち一方は半導体基板の周縁に沿って配設することによ
って、2つの電源ライン間にボンディングパッドもしく
は適当な回路ブロックが介在されるようにして、2つの
電源ライン、を充分に離すようにして、2つの電源ライ
ン間の相互インダクタンスを減少させて電源ラインの持
つインダクタンスを充分に低減させ、これによって電源
電圧の変動を抑え、内部回路の誤動作を防止するという
上記目的を達成するものである。
[実施例] 第1図には、本発明に係る半導体集積回路における電源
配線方式の概略が示されている。
この発明は、同図(A)に示すように、接地電位のよう
な電源電圧GND (もしくはVcc)が印加される電
源用ボンディングパッドPから、特に大きな電流が流さ
れる出力バッファ回路DOBまで配設される電源ライン
を21とQ2の2つに分割して電源電圧を供給しようと
いうものである。
すなわち、配線のインダクタンス成分は、その自己イン
ダクタンスのみ考えると、前述の式(1)からも分かる
ように、配線幅の大きさにあまり依存しないのみならず
、半導体集積回路では自己インダクタンスをインピーダ
ンスとして考えることができるため、相互インダクタン
スを無視すると第1図(A)のごとく、配線を2つに分
割したことで、全体としてのインダクタンスはおよそ2
分の1になる。
ところが、同図(B)のごとく、2つの配線a、と22
が互いに近接して並行に走っていると、2つの配線間の
相互誘導作用による相互インダクタンスを全く無視する
ようなことはできない、これに対し、同図(A)のよう
に2つの配線を離しておくと、一方の配線に流れる電流
によってその配線の周囲に形成される磁界の影響が他方
の配線に及ばないようになる。その結果、2つの配線Ω
1、Q2の相互インダクタンス成分をゼロとみなすこと
ができ、全体としてのインダクタンスがおよそ半分に減
少され、電流の変化に伴なう電圧変動が有効に低減され
る。
第2図には、本発明の具体的な適用の対象となる半導体
集積回路の一例としてのスタティックRAMのチップ全
体のレイアウトの一実施例が示されている。特に制限さ
れないが、この実施例のスタティックRAMはメモリア
レイ部がMISFETによって構成され、また周辺回路
がバイポーラトランジスタとCMO8@路で構成されて
いる。
図中、鎖線Aで囲まれた各回路ブロックは、半導体集積
回路技術によって単結晶シリコン基板のような一個の半
導体チップ上において形成される。
本実施例のスタティックRAMは、特に制限されないが
、メモリアレイ部が4つのメモリマットM−MAT1〜
M−MAT4に分割され、各メモリマットM−MAT 
1−M−MAT J内には、公知の高抵抗負荷形のメモ
リセルが例えば128行×128列のようなマトリック
ス状に配設されている。
上記メモリマットM−MAT1とM−MAT2との間お
よびメモリマットM−MAT3とM−MAT4との間に
は1両側に各々ワード線選択駆動回路を有するXデコー
ダX−DECIとX−DEC2とがそれぞれ配設されて
いる。
また、各メモリマットM−MATI〜M−MAT4の一
側(図では下側)には、各マット内に配設されたデータ
線対を、コモンデータ線対に接続させるためのカラムス
イッチ群y−swと、これらのカラムスイッチ群うちY
系のアドレス信号に対応する一対のカラムスイッチを各
マットごとに一つずつ選択的にオン状態にさせるYデコ
ーダY−DECおよびプリアンプP−AMPが配設され
ている。メモリマットM−MAT1〜M−MAT4の上
方には、各データ線に接続されるプルアップMO3FE
T列FULLが配設されている。
さらに、上記メモリマットM−MAT1〜M −MAT
4の両側方には、外部から供給されるアドレス信号A 
□ ” A 13に基づいて、上記XデコーダX−DE
CI、X−DEC2やYデコーダY−DECに対する内
部アドレス信号を形成するXアドレスバラフッ回路X−
ADB 1.X−ADB2およびYアドレスバラフッ回
路Y−ADBとアドレスデコード機能を有するX系選択
回路X−3ELl、X−5EL2およびY系選択回路Y
−5ELが配設されている。
さらに、上記メモリマットM−MAT1〜M−MAT4
の左側には、各種制御信号C8,DE。
WEの入力バッファCNTBやデータ人カバッファDI
R,センスアンプSAと書込ドライバWDkおよびデー
タ出力バッファDOBが設けられている。特に制限され
ないが、この実施例では、4個の出力バッファが設けら
れ、上記各マットM−MAT1〜M−MAT4から1ビ
ツトずつ計4ビットのデータが同時に出力可能にされて
いる。
また、この実施例では、第2図に示すごとく、半導体チ
ップAの左右両側縁に沿って、アドレス信号AO〜A1
3や制御信号CS、OE、WEおよび回路の電源電圧V
ccおよび接地電位GNDが印加されるパッドP1〜P
26が、ビン配置に対応した所定の順序で配列、形成さ
れている。特に制限されないが、この実施例では、上記
パッドP1〜P28のうち、電源電圧Vccに対応する
パッドと接地電位GNDに対応するパッドとしてそれぞ
れ2つずつ形成され、そこに印加された電圧が電源電圧
Vcc1とVcc2および接地電位GND1 。
GND2としてチップ内部に供給されるようにされてい
る。
すなわち、接地電位GNDに対応してパッドP12とp
i3が、また電源電圧Vccに対応してパッドP2Bと
P26が設けられている。そして、上記電源電圧のうち
パッドpx3とP25に印加された電源電圧G N D
 2とVcc2は出力バッファ回路DOBにのみ供給さ
れるようにされている。
一方、パッドp12およびP2Bに印加された接地電位
GND1と電源電圧Vcclは、前記アドレスバッファ
X−ADB 1.X−ADB 2.Y−ADBや選択回
路X−5ELI、X−8EL2゜Y−3EL、デコーダ
X−DECI、X−DEC2、Y−DEC等、上記出力
バッファDOB以外の内部回路に供給されるようにされ
ている。
これによって、比較的大きな電流が流される出力バッフ
ァDOBが動作したときに、電源電圧GND2やVcc
2が変動してもその影響が電源電圧GND、やVccl
に伝わりにくくされ、内部回路の誤動作が抑制される。
特に制限されないが、上記分割された2つの電源パッド
P 12 p P 13およびP2!5yP26に対し
ては、共通のリード端子からそれぞれボンディングワイ
ヤが接続されて、電源電圧の供給を受けるようにされる
次に、第3図には、上記半導体チップ上の各回路ブロッ
クに対する電源ラインの配線方式の一実施例が示されて
いる。
すなわち、この実施例では、パッドP12に印加された
接地電位GND1およびパッドP26に印加された電源
電圧Vcc1が、それぞれ半導体チップの比較的内側に
配設された電源ラインL1とLmとによって、アドレス
バッファX−ADB 1゜X−ADB2.Y−ADBや
選択回路X−3EL1、X−5EL2.Y−5EL、制
御信号とデータ信号の入力バッフ7回路CNTB、DI
BおよびセンスアンプSA、書込みドライバWDR等に
供給されている。電源ラインL1とLmは、それぞれチ
ップの相対向する一側から他側方へ向かって、途中で枝
分れしながら各回路ブロックに電源電圧を供給して行く
ように配設される。
一方、出力バッファ用の電源パッドpiaに印加された
接地電位G N D xは、同図に示すごとく、パッド
の部分から2つに分かれて、パッドP14〜pieより
外側のチップ最外縁に沿って配設された電源ライン(グ
ランドライン)Lllと、パッドP13からチップの内
側に向かって配設された電源ライン(グランドライン)
L12とによって、出力バッファDOBに供給されるよ
うになっている。
また、この実施例では、電源パッドp25に印加された
電源電圧Vcclは、同じくパッド部分から2つに分か
れて、パッドP1〜P14およびP16〜P24よりも
外側のツブ最外縁に沿って配設された電源ライン(Vc
cライン)LllとL22とによって出力バッファDO
Bに供給されるようになっている。
このように、電源パッドの部分から2つに分割され、か
つ互いに離間された状態で配設された電源ラインL11
tL12と、Lm 1 t Lm 2とによって、出力
バッファDOBに対する電源電圧の供給が行なわれてい
るため、各電源ラインLllと、□間およびLllとL
22間の相互インダクタンスはほとんどゼロとみなすこ
とができる。その結果、一本の電源ラインで供給を行な
う場合に比べて全体としてのインダクタンスがおよそ半
分にされ、出力バッファDOBが同時に動作されて大き
な電流が流されても、電源電圧G N D xおよびV
cc2そのものの変動が抑止される。
さらに、この実施例では、上記出力バッファDOBに対
する電源ラインのうち、VccラインL21とL22は
、それ自身がLm 1 as t、22 bとLm 2
 ay Lm 2 bのように2つに分割され、互いに
並行してチップ外縁に沿って出力バッファDOBまで配
設されている。しかも、アルミの二層配線技術を利用し
てVccラインL21aとL21bの間およびL22a
とL22b間には、他の電源ラインL1とLmの分枝が
それぞれ介在されるように各配線層の形成が行なわれて
いる。
第4図には、第3図におけるIV−IV線に沿った断面
構造が、また、第5図には第3図における■−V線に沿
った断面構造の一実施例がそれぞれ示されている。
先ず、第4図について説明する。
P型車結晶シリコンのような半導体基板1の主面上に形
成されたロコス(LOGOS)と呼ばれる比較的厚い選
択酸化膜2およびその上に形成されたMISFETのゲ
ート酸化膜やCVD法(ケミカル・ベイパー・デポジシ
ョン法)による酸化シリコン膜等からなる第1層間絶縁
膜3上から、その外側のスクライブラインとなる半導体
基板主面上にかけては、グランドラインおよびVccラ
インとなる一層目のアルミニウム層4a、4b、4c、
4dがそれぞれ形成されている。
このうちアルミニウム層4aと4cは、内部回路に接地
電位G N D 1と電源電圧Vcc1を供給するグラ
ンドラインL1とVccラインL2で、アルミニウム層
4bは出力バッファDOBに電源電圧VCC2を供給す
る第1の電源ラインL21a−またアルミニウム層4d
は、第3図には示されていないが、基板電位を与えるグ
ランドラインとなる配線である。このグランドライン4
dは、一端が第3図の電源パッドP13に接続され、か
つチップ外縁に沿って配設されてスクライブラインとな
る半導体基板主面に連続してその一部が接触されること
により、基板に接地電位を印加している。
さらに、このグランドライン4dによって供給される接
地電位は、基板を介して各パッドの近傍に設けられてい
る入力保護素子(図示省略)に印加される。
上記一層目のアルミニウム層4a、4bの上には、プラ
ズマCVD法により酸化シリコン膜やスピン・オン・グ
ラス法あるいはCVD法によるリン・シリケート・ガラ
ス膜等からなる第2層間絶縁膜5を介して、二層目のア
ルミニウム層6a。
6dが形成されている。
なお、アルミニウム層6a、6dの上には、酸化シリコ
ン膜もしくは窒化シリコン膜からなるパッシベーション
膜が形成される。
このうち、アルミニウム層6aは、内部回路に電源電圧
Vcc1を供給するためのVccラインL2で、アルミ
ニウム層6dは出力バッファDOBに電源電圧Vcc2
を供給する第2の電源ラインL2、bとなる配線である
。アルミニウム層6aは、スルーホール7にて、一層目
のアルミニウム層4Cに接続されている。
このように、この実施例では、一層目と二層目のアルミ
ニウム層4bと6dの2つが出力バッファDOBに電源
電圧Vcc2を供給するVccラインL21 at L
21 bとして使用されている。しかも、内部回路に電
源電圧Vcclを供給するVccラインとして使用され
るアルミニウム層6aと4Cとがスルーホール7にて互
いに接続され、このアルミニウム層6aと4cが上記V
ccラインL21aとL21b間に介在され、Vccラ
インL21aとしてのアルミニウム層4bの上方を覆う
ようにされている。
そのため、アルミニウム層6aと4Cが、Vccライン
L21&としてのアルミニウム層4bに流される電流に
よってその周囲に形成される磁界およびアルミニウム層
6dの周囲の磁界をしゃ断する磁気しや蔽板として作用
するので、出力バッファに電源電圧V c c 2を供
給する第1のVccラインL21aと第2のVccライ
ンL21b間の相互誘導作用による相互インダクタンス
が低くされる。
その結果、2つのVccラインを非常に離して配設した
のと同じように、一本のラインで電源電圧(Vcc2)
を供給する場合に比べて配線の持つインダクタンスが大
幅に低減される。なお、上記アルミニウム層のう、ち比
較的幅の広い二層目のアルミニウム層6aは1組立て(
パッケージング)の際の圧力による応力集中を避けるた
め中央にスリットを入れて2つに分割するように形成し
てもよい。
一方、第5図に示されているプルチップMO8FET配
設側の配線領域では、一層目のアルミニウム層4eによ
って、内部回路に接地電位GND1を供給する電源ライ
ンL1が、また、一層目のアルミニウム層4fと二層目
のアルミニウム層6fとによって、出力バッファに電源
電圧V cc 2.を供給する第1のVccラインL2
2aと第2のVccラインL22bが形成されている。
二層目のアルミニウム層6eは、内部回路に電源電圧V
cclを供給する電源ラインL2である。
さらに、チップの最外縁には、前記アルミニウム層4d
と同様に基板に接地電位GND、を与えるべく、一部が
スクライブラインたる基板主面に接触された一層目のア
ルミニウム層4gが形成されている。
この実施例では、配線領域の幅の大きさの関係で、第4
図に示すように、内部回路に電源電圧VCC1を供給す
る電源ラインL2が、一層目と二層目のアルミニウム層
との2つで構成されないで、二層目のアルミニウム層6
eのみで構成されている。そのため、磁気じゃ蔽効果は
多少第4図の構造よりも劣る。しかし、この実施例でも
出力バッファに電源電圧Vcc2を供給するVccライ
ンL22aとL22bとなるアルミニウム層4fと6f
との間に、アルミニウム層6eと4gが介在されるため
、これがVccラインL22aもしくはL22bの周囲
に形成される磁界の一部を遮ぎる。そのため、電源ライ
ンL22aとL22b間の相互誘導作用による相互イン
ダクタンスが一本のラインで供給する場合に比べて減少
され、電源電圧の変動が抑えられる。
ただし、このプルアップMO3FET側の配線領域の構
造も、第4図と同じような構造にし、これによって更に
相互インダクタンスを減少させるようにしてもよい。
なお、第4図および第5図において、半導体基板1の主
面に形成された回路符号N−BL、P−ISO,・・・
・で示された各半導体領域は、それぞれN−BLがN中
型埋込層、P−ISOがP+型アイソレーション領域、
P −WE L LがP型ウェル領域、N−WELLが
N型ウェハ領域、CN。
BRおよびEは各々バイポーラトランジスタのコレクタ
引上げロ、ベース領域およびエミッタ領域、さらにP+
およびN+で示されるのがPチャンネル形MO8FET
とNチャンネル形MOSFETのソース、ドレイン領域
となる半導体領域と同時に形成された半導体領域である
[効果] 少なくとも出力バッファ回路に電源電圧を供給する電源
ラインを2つに分けて、そのうち一方は半導体基板の周
縁に沿って配設するようにしたので、2つの電源ライン
間にボンディングパッドもしくは適当な回路ブロックが
介在されて充分に距離が離されるようになるという作用
により、電源ラインの持つインダクタンス成分が充分に
低減され、これによって出力バッファ回路の動作に伴な
う電源電圧の変動が抑えられ、内部回路の誤動作が防止
されるという効果がある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可能
であることはいうまでもない6例えば、上記実施例では
出力バッファに電源電圧Vccを供給する電源ラインに
適用した場合について説明したが、それ以外の回路に電
源電圧を供給する電源ラインについても同様な構成をと
るようにしてよい、さらに、上記実施例では、電源パッ
ドが出力バッファに対するものと、それ以外の回路に対
するものとに分割されているが、共通のパッドから各電
源ラインを引き出すようにしてもよい。
[利用分野] 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるバイポーラトランジ
スタとMOSFETからなる回路が同一チップ上に混在
されてなるスタティックRAMに適用したものについて
説明したが、この発明は半導体集積回路一般、さらには
プリント基板における電源配線方式にも利用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明に係る電源配線方式の概略を示す説明
図、 第2図は、本発明の適用対象となる半導体集積回路の一
例としてのスタティックRAMのレイアウト構成の一例
を示す説明図、 第3図は、本発明に係る電源配線方式の一実施例を示す
説明図、 第4図は、第3図におけるIV−IV線に沿った断面図
、 第5図は、第3図における■−v線に沿った断面図。 堀; M−MAT 1〜M−MAT4・・・・メモリマット、
X−DECI、X−DEC2・・・・Xデコーダ、Y−
DEC・・・・Yデコーダ、X−5ELL、X−3EL
2・・・・X系選択回路、Y−3EL・・・・Y系選択
回路、DIB・・・・データ人力バッファ、DOB・・
・・出力バッファ(データ出力バッファ)P1〜P26
・・・・ボンディングパッド、L1+r、、 1 * 
t、、2・・・・電源ライン(グランドライン) −L
2 t L21 y Lx□・・・・電源ライン(Vc
cライン)、l・・・・半導体基板、2・・・・選択酸
化膜(ロコス)、3.5・・・・層間絶縁膜、4a〜4
g−−−−一層目のアルミニウム層、68〜6f・・・
・二層目のアルミニウム層。 第  1  図 (A)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体集積回路が形成された半導体基板の周縁に沿
    ってボンディングパッドが配設されてなる半導体集積回
    路装置において、上記ボンディングパッドのうち、電源
    電圧が印加されるパッドから少なくとも出力バッファ回
    路まで配設される電源配線が2以上に分割されているこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記2以上に分割された電源配線の少なくとも一つ
    は、半導体基板の周縁に沿って配設されることにより、
    その電源配線と他の電源配線との間にはボンディングパ
    ッドもしくは任意の回路ブロックが介在されるようにさ
    れてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体集積回路装置。 3、電源電圧が印加される上記ボンディングパッドは、
    出力バッファ回路に対するものと、それ以外の回路に対
    するものとに分割され、かつ少なくとも出力バッファ回
    路用電源パッドから出力バッファ回路まで配設された電
    源配線は2以上に分割されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項もしくは第2項記載の半導体集積回路
    装置。
JP60110319A 1985-05-24 1985-05-24 半導体集積回路装置 Pending JPS61269354A (ja)

Priority Applications (2)

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JP60110319A JPS61269354A (ja) 1985-05-24 1985-05-24 半導体集積回路装置
US07/348,117 US4924293A (en) 1985-05-24 1989-05-04 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60110319A JPS61269354A (ja) 1985-05-24 1985-05-24 半導体集積回路装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61269354A true JPS61269354A (ja) 1986-11-28

Family

ID=14532705

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JP60110319A Pending JPS61269354A (ja) 1985-05-24 1985-05-24 半導体集積回路装置

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JP (1) JPS61269354A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62200416A (ja) * 1986-02-28 1987-09-04 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置の電源回路
JPH03222190A (ja) * 1990-01-26 1991-10-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置

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JPS62200416A (ja) * 1986-02-28 1987-09-04 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置の電源回路
JPH03222190A (ja) * 1990-01-26 1991-10-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置

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