JPS6370550A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPS6370550A JPS6370550A JP61216485A JP21648586A JPS6370550A JP S6370550 A JPS6370550 A JP S6370550A JP 61216485 A JP61216485 A JP 61216485A JP 21648586 A JP21648586 A JP 21648586A JP S6370550 A JPS6370550 A JP S6370550A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発f!Aは半導体集積回路に関し、特に多数の論理ゲ
ートを含む半導体集積回路に関する。
ートを含む半導体集積回路に関する。
かかる半導体集積回路は一つの半導体チップとして形成
式j、る。各論理ゲート(以下ゲートという)動作時に
電源電力が消費される、いいかえれば、過渡的に電流が
流れる。この電流は、半導体チップ上に形成てれた金属
細線である電源線を介して、各ゲートに並列に供給され
る。
式j、る。各論理ゲート(以下ゲートという)動作時に
電源電力が消費される、いいかえれば、過渡的に電流が
流れる。この電流は、半導体チップ上に形成てれた金属
細線である電源線を介して、各ゲートに並列に供給され
る。
各ゲートの平均負荷容量C1をα2pF、スイッチング
時間tpct 20.1rlS、電源電圧V。。を5v
とすると、一つのゲートが動作したとき過渡的に流れる
電流工。Cは Ice” ”x、Vcc/ tpd =0.2 p F X 5 V/ 0.1 n S”:
lOmA となる。ゲートの総数1に100万ゲートとし、そのう
ちの1/10.すなわ1000 ゲートが同時に動作す
るとすf17ば、電源線を流詐る電流のピークはIOA
という大きい値になる。しかし、このような大電流は、
電源線のエレクトロマイグレーシランま九は焼失全招き
、また、電源線の抵抗成分やりアクタンス成分によシ大
きな電位降下を招く。
時間tpct 20.1rlS、電源電圧V。。を5v
とすると、一つのゲートが動作したとき過渡的に流れる
電流工。Cは Ice” ”x、Vcc/ tpd =0.2 p F X 5 V/ 0.1 n S”:
lOmA となる。ゲートの総数1に100万ゲートとし、そのう
ちの1/10.すなわ1000 ゲートが同時に動作す
るとすf17ば、電源線を流詐る電流のピークはIOA
という大きい値になる。しかし、このような大電流は、
電源線のエレクトロマイグレーシランま九は焼失全招き
、また、電源線の抵抗成分やりアクタンス成分によシ大
きな電位降下を招く。
ディスクリート回路では、回路節点にコンデンサを接続
し、このコンデンサから過渡的な電流を供給することに
よシ、電源線の電位変動を抑圧することが行われている
。しかし、半導体チップにこのようなコンデンサを集積
するとチップサイズを増大させることになるので、従来
の半導体集積回路はこのようなコンデンサは用いていな
かった。
し、このコンデンサから過渡的な電流を供給することに
よシ、電源線の電位変動を抑圧することが行われている
。しかし、半導体チップにこのようなコンデンサを集積
するとチップサイズを増大させることになるので、従来
の半導体集積回路はこのようなコンデンサは用いていな
かった。
以上説明したよりに従来の半導体集積回路は、ゲート数
が多くなると電源線が損傷した)電源線によ勺大きな電
位降下が生じたりするので、集積度が制約烙詐るという
欠点がある。
が多くなると電源線が損傷した)電源線によ勺大きな電
位降下が生じたりするので、集積度が制約烙詐るという
欠点がある。
本発明の目的は、上記欠点を解決してチップサイズを増
大させることなく電源線を流れる電流のピークを抑圧し
て集積度を上げることができる半導体集積回路を提供す
ることにある。
大させることなく電源線を流れる電流のピークを抑圧し
て集積度を上げることができる半導体集積回路を提供す
ることにある。
本発明の半導体集積回路は、第一の電源線と、この第一
の電源線の電位とは異なる電位の第二の電源線と、前記
第一および第二の電源線を介して電源電力が供給される
複数の論理ゲートとを備える半導体チップと、この半導
体チップ上に形成さnl一端が前記第一の電源線に、他
端が前記第二の電源線に、そnぞれ分布的に接続された
容量とを具備して構成される。
の電源線の電位とは異なる電位の第二の電源線と、前記
第一および第二の電源線を介して電源電力が供給される
複数の論理ゲートとを備える半導体チップと、この半導
体チップ上に形成さnl一端が前記第一の電源線に、他
端が前記第二の電源線に、そnぞれ分布的に接続された
容量とを具備して構成される。
以下実施例を示す図面を参照して本発明について詳細に
説明する。
説明する。
第1図は、本発明の半導体集積回路の第一の実施例の縦
断面図である。
断面図である。
第1図に示す実施例は、多数のゲートを有するシリコン
チップ1と、シリコンチップ1の表面に形成され念金属
の電源線101と、シリコンチップ1および電源線10
1i覆う二酸化ケイ素(SiO寞)の層間絶縁膜2と、
眉間絶縁膜2中に埋設され友金属の電源線102と、層
間絶嶽膜2の上に順次形成され九金属の電極膜3、二酸
化タンタル(Ta□0.)の高誘電率膜4および金属の
′rJL極膜5とを備えて形成されている。
チップ1と、シリコンチップ1の表面に形成され念金属
の電源線101と、シリコンチップ1および電源線10
1i覆う二酸化ケイ素(SiO寞)の層間絶縁膜2と、
眉間絶縁膜2中に埋設され友金属の電源線102と、層
間絶嶽膜2の上に順次形成され九金属の電極膜3、二酸
化タンタル(Ta□0.)の高誘電率膜4および金属の
′rJL極膜5とを備えて形成されている。
電源線101はクリコンチップ1の各ゲートに直接、電
源線102は層間絶縁膜2中のスルーホールを介して各
ゲートに接続されている。シリコンチップト層間絶縁膜
2ならびに電源線101・102からなる部分は従来の
半導体集積回路を構成する半導体チップと何等変るとこ
ろはない。
源線102は層間絶縁膜2中のスルーホールを介して各
ゲートに接続されている。シリコンチップト層間絶縁膜
2ならびに電源線101・102からなる部分は従来の
半導体集積回路を構成する半導体チップと何等変るとこ
ろはない。
電極膜3・5ならびに高誘電導膜4は平板コンデンサを
構成している。電源線101は電極膜5に、電源線10
2は電極膜3に、七詐ぞf’L(点線で図示し九)スル
ーホールを介して分布的に接続でれており、従って上記
の平板コンデンサは電源線101・102間に分布的に
接読されていることになる。
構成している。電源線101は電極膜5に、電源線10
2は電極膜3に、七詐ぞf’L(点線で図示し九)スル
ーホールを介して分布的に接続でれており、従って上記
の平板コンデンサは電源線101・102間に分布的に
接読されていることになる。
第2図は、第11fflに示す実施例の模式ブロック図
である。ゲート6はシリコンチップ1中のゲートであ〕
、コンデンサ7は平板コンデンサを分布的に図示しtも
のである。複数のゲート6ごとに一つのコンデンサ7が
設けられていることになる。
である。ゲート6はシリコンチップ1中のゲートであ〕
、コンデンサ7は平板コンデンサを分布的に図示しtも
のである。複数のゲート6ごとに一つのコンデンサ7が
設けられていることになる。
電源線101には電源電圧vcc が印加され、電源線
102は接地される。
102は接地される。
動作してしるゲート6に、そのスイッチング時間tpd
中近傍のコンデンサ7から電源線101・102t−介
して、を流ICcが供給される。それぞれのゲート6の
動作時変率は一般に小さく、コンデンサ71:比較的長
い時間をかけて電源電圧■。。により充電できるから、
電源線101・102を流れる電流のピークを十分小格
く抑圧することができる。
中近傍のコンデンサ7から電源線101・102t−介
して、を流ICcが供給される。それぞれのゲート6の
動作時変率は一般に小さく、コンデンサ71:比較的長
い時間をかけて電源電圧■。。により充電できるから、
電源線101・102を流れる電流のピークを十分小格
く抑圧することができる。
シリコンチップ1におけるゲートの面密度を1000ゲ
ート/rr1m2、各ゲートの平均負荷容量を0.29
F’とすると負荷容量の面密度は200 p F/rn
rn 2となる。平板コンデンサを2000pF/mm
2 にすれば各ゲートに加わる電圧の変動率を1/10
以下におさえることができる。Ta205の比誘電率は
約20であるから、高誘電率膜4の厚さ’to、1μm
にすれば約2000 pF、/mm の容量が得られ
る。
ート/rr1m2、各ゲートの平均負荷容量を0.29
F’とすると負荷容量の面密度は200 p F/rn
rn 2となる。平板コンデンサを2000pF/mm
2 にすれば各ゲートに加わる電圧の変動率を1/10
以下におさえることができる。Ta205の比誘電率は
約20であるから、高誘電率膜4の厚さ’to、1μm
にすれば約2000 pF、/mm の容量が得られ
る。
第3図は、本発明の半導体集積回路の第二〇実施例の縦
断面図である。
断面図である。
第3図に示す実施例は、多数のゲートを有するシリコン
チップ1と、シリコンチップ1の表面にそれぞれ形成さ
れ几金属の電源線101・103と、チップコンデンサ
8と、電源線101・103とチップコンデンサ8とを
接続するパップ9とを備えて形成さnている。
チップ1と、シリコンチップ1の表面にそれぞれ形成さ
れ几金属の電源線101・103と、チップコンデンサ
8と、電源線101・103とチップコンデンサ8とを
接続するパップ9とを備えて形成さnている。
電源線101には電源電圧Vccが印加され、電源線1
03は接地さn、これら電源線を介して各ゲートに電源
電力が供給きれる。電源線101・103には分布的に
金のバンプ9が設けられており、バンプ9を介して電源
線101と電源線103とがチップコンデンサ8のそれ
ぞれの電極に分布的に接続される。
03は接地さn、これら電源線を介して各ゲートに電源
電力が供給きれる。電源線101・103には分布的に
金のバンプ9が設けられており、バンプ9を介して電源
線101と電源線103とがチップコンデンサ8のそれ
ぞれの電極に分布的に接続される。
第4図は第3図におけるチップコンデンサ8を示す図面
で、l、(a)は縦断面図、(b)は平面図である。
で、l、(a)は縦断面図、(b)は平面図である。
チップコンデンサ8は積層セラミックコンデンサであシ
、第4図(a)に図示するように、電極81・82と、
それらの間を充填する高誘電率セラミックスとからなる
。電極81・82は、シリコンチップ1と相対する面で
第4図(b)に図示するように互に入組んだ櫛歯状をし
ている。電源線101上のバンプ9が、例えば、電極8
1に、を原線103上のバンプ9が電極82に、そnぞ
れ接続される〇第4図(b)における丸印は、バンプ9
の接続される場所を例示的に図示している。
、第4図(a)に図示するように、電極81・82と、
それらの間を充填する高誘電率セラミックスとからなる
。電極81・82は、シリコンチップ1と相対する面で
第4図(b)に図示するように互に入組んだ櫛歯状をし
ている。電源線101上のバンプ9が、例えば、電極8
1に、を原線103上のバンプ9が電極82に、そnぞ
れ接続される〇第4図(b)における丸印は、バンプ9
の接続される場所を例示的に図示している。
ゲートが動作するとき流れる電流はそのゲートの近傍の
バンプ9(と電源111101・103と)を介してチ
ップコンデンサ8から供給されるので、電源線101・
103を流れる電流のピークを十分小さく抑圧すること
ができる。
バンプ9(と電源111101・103と)を介してチ
ップコンデンサ8から供給されるので、電源線101・
103を流れる電流のピークを十分小さく抑圧すること
ができる。
以上詳細に説明したように本発明の半導体集積回路は、
各ゲートに電源電力を供給する電源線に分布的に容量を
接続し、ゲートが動作し九とき過渡的に流詐る電流をこ
の容量から供給するので、電源線を流れる電流のピーク
を抑圧することができ、しかも容量を半導体チップの上
に形成しておフチツブサイズを増大させることもないの
で、集積度を上げることができるという効果がある。
各ゲートに電源電力を供給する電源線に分布的に容量を
接続し、ゲートが動作し九とき過渡的に流詐る電流をこ
の容量から供給するので、電源線を流れる電流のピーク
を抑圧することができ、しかも容量を半導体チップの上
に形成しておフチツブサイズを増大させることもないの
で、集積度を上げることができるという効果がある。
第1図は1本発明の半導体集積回路の第一の実施例の縦
断面図1 第2図は、第1図に示す実施例の模式ブロック図、 第3図は、本発明の半導体集積回路の第二の実施例の縦
断面図、 第4図(a)および(b)は、第3図におけるチップコ
ンデンサの縦断面図および平面図である。 1・・・・−・シリコンチップ、2・・・・・・層間絶
縁膜、3・5・・・・・・電極膜、4・・−・・・高鍔
電率膜、8・・・・・・チップコンデンサ、9・・・・
・・パン7’、101〜103・・・・・・電源線。
断面図1 第2図は、第1図に示す実施例の模式ブロック図、 第3図は、本発明の半導体集積回路の第二の実施例の縦
断面図、 第4図(a)および(b)は、第3図におけるチップコ
ンデンサの縦断面図および平面図である。 1・・・・−・シリコンチップ、2・・・・・・層間絶
縁膜、3・5・・・・・・電極膜、4・・−・・・高鍔
電率膜、8・・・・・・チップコンデンサ、9・・・・
・・パン7’、101〜103・・・・・・電源線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第一の電源線と、この第一の電源線と電位とは異なる電
位の第二の電源線と、前記第一および第二の電源線を介
して電源電力が供給される複数の論理ゲートとを備える
半導体チップと、 この半導体チップ上に形成され、一端が前記第一の電源
線に、他端が前記第二の電源線に、それぞれ分布的に接
続された容量と を具備することを特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61216485A JPS6370550A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 半導体集積回路装置 |
US07/383,292 US4937649A (en) | 1986-09-12 | 1989-07-17 | Semiconductor integrated circuit having a capacitor for stabilizing a voltage at a power supplying wiring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61216485A JPS6370550A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 半導体集積回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6370550A true JPS6370550A (ja) | 1988-03-30 |
JPH0565059B2 JPH0565059B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=16689167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61216485A Granted JPS6370550A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4937649A (ja) |
JP (1) | JPS6370550A (ja) |
Families Citing this family (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5687109A (en) | 1988-05-31 | 1997-11-11 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuit module having on-chip surge capacitors |
JP2601022B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1997-04-16 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US5170243A (en) * | 1991-11-04 | 1992-12-08 | International Business Machines Corporation | Bit line configuration for semiconductor memory |
US5196920A (en) * | 1992-04-21 | 1993-03-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor integrated circuit device for limiting capacitive coupling between adjacent circuit blocks |
SE470415B (sv) * | 1992-07-06 | 1994-02-14 | Ericsson Telefon Ab L M | Kondensator med hög kapacitans i ett integrerat funktionsblock eller en integrerad krets, förfarande för framställning av kondensatorn och användning av kondensatorn som en integrerad avkopplingskondensator |
US5479316A (en) * | 1993-08-24 | 1995-12-26 | Analog Devices, Inc. | Integrated circuit metal-oxide-metal capacitor and method of making same |
US5670815A (en) * | 1994-07-05 | 1997-09-23 | Motorola, Inc. | Layout for noise reduction on a reference voltage |
US5482897A (en) * | 1994-07-19 | 1996-01-09 | Lsi Logic Corporation | Integrated circuit with on-chip ground plane |
US6147857A (en) * | 1997-10-07 | 2000-11-14 | E. R. W. | Optional on chip power supply bypass capacitor |
US7587044B2 (en) | 1998-01-02 | 2009-09-08 | Cryptography Research, Inc. | Differential power analysis method and apparatus |
US6304658B1 (en) * | 1998-01-02 | 2001-10-16 | Cryptography Research, Inc. | Leak-resistant cryptographic method and apparatus |
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