KR20040096776A

KR20040096776A - 반도체 집적회로 장치 및 이를 이용한 오디오 기기

Info

Publication number: KR20040096776A
Application number: KR1020040032259A
Authority: KR
Inventors: 오키다카시
Original assignee: 로무 가부시키가이샤
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2004-11-17
Also published as: CN100447999C; US7006030B2; CN1551348A; JP2004335876A; TW200507234A; US20040222915A1; JP3781736B2

Abstract

본 발명에 따른 반도체 집적회로 장치는 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로 장치에 관한 것으로, 최하층에서 폴리실리콘 컨덕터를 디지털 신호 컨덕터로 하고, 그 상부에서 첫째층의 알루미늄 컨덕터를 쉴딩 컨덕터(shielding conductor)로 하고, 최상층에서 둘째층의 알루미늄 컨덕터를 아날로그 신호 컨덕터로 하는 구성을 포함한다. 이와 같이 구성함으로써, 아날로그 신호의 전달 품질을 향상시키는 것을 최우선으로 하는 동시에, 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 경감할 수 있게 된다.

Description

반도체 집적회로 장치 및 이를 이용한 오디오 기기 {SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE AND AUDIO APPLIANCE EMPLOYING IT}

본 발명은 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로 장치 및 이를 이용한 오디오 기기에 관한 것이다.

아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로 장치에 있어서 컨덕터의 레이아웃(layout)을 설계할 때 컨덕터 사이의 크로스토크를 경감시키는 대책을 세우는 것이 상당히 중요하다. 종래의 반도체 집적회로 장치에서 상기 크로스토크를 최소화하는 대책으로는, (1) 양 컨덕터의 교차 면적을 최소화함(도 3a을 참조), (2) 양 컨덕터가 교차하지 않도록 컨덕터를 우회하도록 배치함(도 3b을 참조), (3) 저임피던스 회로에 아날로그 신호 컨덕터만을디지털 신호 컨덕터와 교차시키(도 3c을 참조)는 방법이 일반적으로 채용되고 있다. 또한, 도 3a∼도 3c에서는 아날로그 신호 컨덕터를 L1으로 하며, 디지털 신호 컨덕터를 L2로 나타내고 있다.

실질적으로, 상기 크로스토크의 경감에 대한 대책을 행한 반도체 집적회로 장치라면, 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 경감하고, 양호한 아날로그 신호 전달을 실현할 수 있다.

그러나, 상기 (1)의 방법에서는 미세화된 컨덕터의 저항 성분이 증대되고 신호 감쇠율이 커지는 단점이 있다. 또, 상기 (2)의 방법에서는 컨덕터의 우회 부분에서 저항 성분이 증대되고 신호 감쇠율이 커지게 되어, 칩 사이즈도 불필요하게 확대되는 단점이 있다. 또, 상기 (3)의 방법에서는 디지털 신호 컨덕터와 교차하는 아날로그 신호 컨덕터가 제한되는 단점이 있다.

특히, 다채널 음향 시스템용 오디오 기기(5.1 채널 음향 시스템용 홈-극장 장치나 텔레비전 수상 장치 등)에 탑재된 연산 증폭기 IC에서는, (i) 아날로그 신호 컨덕터의 저항 성분을 최소화해야 하는 점, (ii) 다채널 아날로그 신호 컨덕터의 레이아웃을 우회하도록 설계하는데 한계가 있다는 점, (iii) 아날로그 신호 컨덕터가 접속되는 연산 증폭기 회로의 입력 임피던스가 높다는 점 등의 이유 때문에 상기 (1)∼(3)의 방법을 채용하는 것이 어려웠다. 그 때문에, 상기 오디오 기기에서는 오디오 신호(아날로그 신호)의 재생 중에 디지털 조작(볼륨 조정 등)을 행하면, 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈를 전송하여 오디오 출력에 잡음을 발생시킬 우려가 있었다.

또한, 종래부터 상기 방법 이외에 크로스토크를 경감하는 대책으로서, 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터 사이에 저임피던스의 쉴딩 컨덕터를 삽입하는 기술이 개시ㆍ제안되어 있다(예컨대, 특개평 5-47943호 공보 참조).

실질적으로, 상기 문헌에 개시된 반도체 집적회로 장치라면, 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 경감하고, 양호한 아날로그 신호 전달을 실현할 수 있다.

그러나, 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 일반적인 반도체 집적회로 장치에서는 아날로그 신호의 전달 품질 향상보다 디지털 신호의 전달 품질 향상이나 응답성 향상을 우선으로 하는 것이 보통이며, 이에 따라 상기 문헌에 개시된 반도체 집적 장치에서도 디지털 신호 컨덕터가 저임피던스의 알루미늄 컨덕터로 되고, 아날로그 신호 컨덕터가 고임피던스의 폴리실리콘 컨덕터로 되어 있었다. 즉, 상기 문헌에 개시된 반도체 집적 장치를 포함하는 종래의 반도체 집적회로 장치에서, 아날로그 신호 컨덕터는 알루미늄을 재료로 한 디지털 신호 컨덕터보다 우선으로 되지 않았다. 결과적으로, 상술된 종래 기술에 따르면 아날로그 신호 컨덕터의 저항 성분이 커져서 노이즈의 전송을 도모하는 경향이 있었다. 이에 따라 쉴딩 컨덕터의 삽입 효과를 줄인 형태로 될 뿐만 아니라, 아날로그 신호 자체의 신호 감쇠율을 악화시키는 요인으로 된다는 부정적인 일면이 있었다.

물론, 디지털 신호가 수 100 [MHz] 이상의 고주파 신호라면, 그 전달 품질의 향상이나 응답성의 향상을 우선으로 하여 상기 종래 기술을 채용하는 것이 어쩔 수없었다. 그러나, 재생 음질을 좌우하는 아날로그 신호(오디오 신호)의 전달 품질을 향상시키는 것을 최우선으로 하고, 디지털 신호(예를 들면, 주파수 1 [MHz] 이하의 기기 조작 신호)의 전달 품질 및 기타 특성은 그다지 중요하지 않은 오디오 기기 탑재용으로 설계된 연산 증폭기 IC와 같은 반도체 집적회로 장치에서, 상기 문헌에 개시된 크로스토크의 경감에 대한 대책이 최선의 구성이라고는 할 수 없었다.

또, 종래부터 신호 주파수에 따라 복수층의 컨덕터를 구별하여 사용하는 기술이 본원 출원인에 의하여 개시ㆍ제안되어 있다(특개평 11-238846호 공보를 참조). 그러나, 그 문헌에 개시된 기술이 해결하고자 하는 과제는 어디까지나 디지털 회로의 저주파수 회로에 용장성(redundancy)을 갖도록 하는 점에 있고, 본 발명이 해결하고자 하는 과제(디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 경감함)에 대해서는 적절하게 배치된 회로의 레이아웃을 연구하는 것이 고려되고 있을 뿐이었다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여, 아날로그 신호의 전달 품질을 향상시키는 것을 최우선으로 하여 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 경감할 수 있는 반도체 집적회로 장치 및 이를 이용한 오디오 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 연산 증폭기 IC의 신호 계통을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 연산 증폭기 IC의 한 실시형태를 나타내는 종단면도.

도 3a∼도 3c는 크로스토크(crosstalk)를 경감하는 종래의 대책을 설명하는 도면.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 반도체 집적회로 장치는 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로장치로서, 상기 아날로그 신호 컨덕터가 상기 디지털 신호 컨덕터보다 낮은 임피던스를 갖는 구성으로 하고 있다.

또, 상기 구성으로 이루어지는 반도체 집적회로 장치는 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터와의 사이에 적어도 한층에서 쉴딩 컨덕터를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 구성으로 이루어지는 반도체 집적회로 장치에 있어서, 상기 쉴딩 컨덕터는 상기 아날로그 신호 컨덕터의 전체 길이에 걸쳐서 평행하게 배치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 따른 오디오 기기는 상기 구성으로 이루어지는 반도체 집적회로 장치를 연산 증폭기 IC로 구비하는 구성으로 하고 있다.

이하에서는 다채널 음향 시스템의 오디오 기기에 탑재되는 연산 증폭기 lC에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 연산 증폭기 IC의 신호 계통을 나타내는 블록도이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 연산 증폭기 IC(1)는 오디오 신호 생성부(2)(DVD 재생 장치의 픽업 등)로부터 입력된 다계통의 오디오 신호(아날로그 신호)를 소정의 게인(gain)으로 증폭하고, 다음 단계에서 오디오 신호 재생부(3)(스피커 등)로 송출하는 집적 회로이다. 또, 연산 증폭기 IC(1)의 게인 조정 등은 마이크로 컴퓨터(4)로부터 입력되는 조작 신호(주파수 1 [MHz] 이하의 디지털 신호)에 의하여 제어된다.

다음에, 연산 증폭기 IC(1)에 있어서 크로스토크에 대한 대책에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 연산 증폭기 IC(1)의 한 실시형태를 나타내는 종단면도이고, 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터가 종방향으로 병렬 배치되어 있는 경우의 크로스토크에 대한 대책을 나타내고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 연산 증폭기 IC(1)가 2층의 Al 프로세스로 형성되고 있는 경우를 예로 들어 설명한다.

본 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 연산 증폭기 IC(1)는 최하층에서 폴리실리콘 컨덕터 P를 디지털 신호 컨덕터로 하고, 그 상부에서 첫째층의 알루미늄 컨덕터 AL1을 쉴딩 컨덕터로 하고, 최상층에서 둘째층의 알루미늄 컨덕터 AL2를 아날로그 신호 컨덕터로 한다. 즉, 본 실시형태의 연산 증폭기 IC(1)는 디지털 신호 컨덕터보다 아날로그 신호 컨덕터를 우선으로 하여 알루미늄 컨덕터로 한 구성이라고 할 수 있다. 또한, 쉴딩 컨덕터 AL1에는 소정 전위(예를 들면, 접지 전위)가 인가되어 있다.

아날로그 신호 컨덕터 AL2의 컨덕터 저항을 R로 하고, 디지털 신호의 주파수를 f로 하고, 컨덕터 사이의 기생 용량을 C로 한 경우, 디지털 신호 컨덕터 P와 아날로그 신호 컨덕터 AL2와의 사이에 쉴딩 컨덕터 AL1이 없다면, R/(R+1/2πfC)의 비율로 노이즈가 디지털 신호 컨덕터 P부터 아날로그 신호 컨덕터 AL2까지 전달된다. 이에 대해, 상기 구성으로 이루어지는 연산 증폭기 IC(1)와 같이 디지털 신호 컨덕터 P와 아날로그 신호 컨덕터 AL2와의 사이에 저임피던스의 쉴딩 컨덕터 AL1을 배치한다면, 디지털 신호 컨덕터 P로부터의 노이즈가 쉴딩 컨덕터 AL1에 흡수되므로, 부하 용량 C에 의한 노이즈 전달 경로가 차단되고, 이 노이즈가 아날로그 신호 컨덕터 AL2까지 전송되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또, 본 실시형태의 연산 증폭기 IC(1)에서는 아날로그 신호 컨덕터를 알루미늄 컨덕터 AL2로 형성하므로, 저항 성분이 작다. 이에 따라, 노이즈의 전송을 경감하는데 기여하며, 아날로그 신호 자체의 신호 감쇠율을 절감하는 효과도 기대할 수 있다. 따라서, 상술된 방법은 재생 음질을 좌우하는 아날로그 신호(오디오 신호)의 전달 품질을 향상시키는 것을 최우선으로 하고, 디지털 신호의 전달 품질 및 기타 특성은 그다지 중요하지 않은 연산 증폭기 IC(1)와 같은 반도체 집적회로 장치에 있어서 최선의 크로스토크에 대한 대책이라고 할 수 있다.

또, 상기의 실시형태에 있어서 쉴딩 컨덕터 AL1은 디지털 신호 컨덕터 P와 아날로그 신호 컨덕터 AL2와의 교차부분에 샌드위치식으로 넣어도 되고, 아날로그 신호 컨덕터 AL2의 전체 길이에 걸쳐서 평행하게 배치해도 된다. 특히, 후자의 구성을 채용함으로써, 쉴딩 효과를 높여서 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 더욱 경감할 수 있게 된다.

또, 상기 실시형태에서는 연산 증폭기 IC(1)를 2층의 Al 프로세스로 형성한 경우를 예시하여 설명하였으나, 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않으며, 다층의 Al 프로세스로 형성된 반도체 집적회로 장치에도 적용할 수 있다. 그 경우에는 최하층에서 폴리실리콘 컨덕터를 디지털 신호 컨덕터로 하고, 그 상부에 위치하는 복수층의 알루미늄 컨덕터를 쉴딩 컨덕터로 하고, 최상층에서 알루미늄 컨덕터를 아날로그 신호 컨덕터로 하는 것이 가장 효과적이다.

또, 상기 실시형태에서는 본 발명을 오디오 기기의 연산 증폭기 IC에 적용하는 경우를 예시하여 설명하였으나, 본 발명의 적용 대상은 이에 한정되지 않으며,아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로 장치(특히, 아날로그 신호의 전달 품질을 향상시키는 것이 최우선이고, 디지털 신호의 전달 품질은 그다지 중요하지 않은 반도체 집적회로 장치)의 전반에 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 집적회로 장치는 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로 장치로서, 상기 아날로그 신호 컨덕터가 상기 디지털 신호 컨덕터보다 낮은 임피던스를 갖는 구성으로 하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 아날로그 신호 컨덕터에 노이즈의 전송이 경감되며 아날로그 신호 자체의 신호 감쇠율도 개선되기 때문에, 아날로그 신호의 전달 품질 향상을 최우선으로 함에 따라 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 경감할 수 있게 된다.

또한, 상기 구성으로 이루어지는 반도체 집적회로 장치는 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터와의 사이에 적어도 한층에서 쉴딩 컨덕터를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함에 따라 디지털 신호 컨덕터부터 노이즈가 쉴딩 컨덕터에 의해 흡수되므로, 기생 용량에 의한 노이즈 전달 경로가 차단되어 아날로그 신호 컨덕터로의 노이즈의 전송을 방지할 수 있게 된다.

또, 상기 구성으로 이루어지는 반도체 집적회로 장치에 있어서, 상기 쉴딩 컨덕터는 상기 아날로그 신호 컨덕터의 전체 길이에 걸쳐서 평행하게 배치되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 쉴딩 효과를 높이고 디지털 신호 컨덕터부터 아날로그 신호 컨덕터까지 노이즈의 전송을 더욱 경감할 수 있게 된다.

또, 본 발명에 따른 오디오 기기는 상기 구성으로 이루어지는 반도체 집적회로 장치를 연산 증폭기 IC로 구비하는 구성으로 하고 있다. 이와 같이, 재생 음질을 좌우하는 아날로그 신호(오디오 신호)의 전달 품질을 향상시키는 것이 최우선이며, 디지털 신호의 전달 품질 등은 그다지 중요하지 않은 반도체 집적회로 장치에 대하여 본 발명을 적용하면 크로스토크에 대한 최선의 대책을 행할 수 있게 된다.

Claims

아날로그 신호 컨덕터; 및

디지털 신호 컨덕터를 구비하고,

상기 아날로그 신호 컨덕터 및 상기 디지털 신호 컨덕터는 단일 기판상에서 형성되고,

상기 아날로그 신호 컨덕터는 상기 디지털 신호 컨덕터보다 낮은 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 장치.
제1항에 있어서,

적어도 한층에서 쉴딩 컨덕터를 추가로 구비하고,

상기 쉴딩 컨덕터는 상기 아날로그 신호 컨덕터와 상기 디지털 신호 컨덕터와의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 장치.
제2항에 있어서,

상기 쉴딩 컨덕터는 상기 아날로그 신호 컨덕터의 전체 길이에 걸쳐서 상기 아날로그 신호 컨덕터와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 장치.
연산 증폭기 IC를 구비하고,

상기 연산 증폭기 IC는 아날로그 신호 컨덕터와 디지털 신호 컨덕터를 단일 기판상에 형성하는 반도체 집적회로 장치이고,

상기 아날로그 신호 컨덕터는 상기 디지털 신호 컨덕터보다 낮은 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 오디오 기기.
제4항에 있어서,

적어도 한층에서 쉴딩 컨덕터를 추가로 구비하고,

상기 쉴딩 컨덕터는 상기 아날로그 신호 컨덕터와 상기 디지털 신호 컨덕터와의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 오디오 기기.
제5항에 있어서,

상기 쉴딩 컨덕터는 상기 아날로그 신호 컨덕터의 전체 길이에 걸쳐서 상기 아날로그 신호 컨덕터와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 오디오 기기.