JPH0818005A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH0818005A
JPH0818005A JP14300094A JP14300094A JPH0818005A JP H0818005 A JPH0818005 A JP H0818005A JP 14300094 A JP14300094 A JP 14300094A JP 14300094 A JP14300094 A JP 14300094A JP H0818005 A JPH0818005 A JP H0818005A
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JP
Japan
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connection
wiring
metal wiring
load
differential amplifier
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Application number
JP14300094A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Kamatani
康弘 鎌谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH0818005A publication Critical patent/JPH0818005A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a stable semiconductor integrated circuit from which two outputs, positive phase and opposite phase outputs, of a differential amplifier can be taken out in good balance. CONSTITUTION:Collectors 6 and 26 of NPN type transistors 1 and 2 constituting a differential amplification circuit, and load resistors 7 and 27 are connected together with wirings 17 and 37, respectively, and further, both resistors are connected to a power supply with a wiring 40, and then, width and shape of wirings 19 and 20 for connection to both resistors from the middle point 39 of wiring are made about the same, and again, those of contact apertures 12 and 32 far both resistors and wirings are made about the same, so that, positive and opposite phase outputs from the amplifier are taken out in balance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号増幅回路に
適した半導体集積回路、特に差動増幅回路に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit suitable for a high frequency signal amplifier circuit, and more particularly to a differential amplifier circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路は高周波信号処理
回路にも利用されるようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have come to be used also in high frequency signal processing circuits.

【0003】以下に、従来の半導体集積回路において差
動増幅器を構成する場合の該差動増幅器のゲインについ
て説明する。
The gain of the differential amplifier in the case of forming the differential amplifier in the conventional semiconductor integrated circuit will be described below.

【0004】図5は従来の差動増幅器の回路図であり、
図5において、111,112は第1および第2のトランジス
ター、113は電圧源、114,115は第1および第2の負荷
抵抗、116,117はバイアス抵抗、120はカップリングコ
ンデンサ、121は入力信号源、122はバイアス電源、123
は電流源、124,125は出力端子である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier,
In FIG. 5, 111 and 112 are first and second transistors, 113 is a voltage source, 114 and 115 are first and second load resistors, 116 and 117 are bias resistors, 120 is a coupling capacitor, and 121 is an input. Signal source, 122 is bias power supply, 123
Is a current source, and 124 and 125 are output terminals.

【0005】以上のように構成された差動増幅器の動作
を説明する。図5の差動増幅器の出力端子124の電圧Vo
1と入力信号源121の間の利得G1、差動増幅器の出力
端子125の電圧Vo2と入力信号源121の間の利得G2、
負荷抵抗114,115の抵抗値をRc、電流源123の電流値を
Io、カップリングコンデンサ120の入力信号に対するイ
ンピーダンスの値は入力信号源121の出力インピーダン
スに対して十分低いインピーダンスであるとすると、利
得G1,G2は、
The operation of the differential amplifier configured as above will be described. The voltage Vo at the output terminal 124 of the differential amplifier of FIG.
1 and a gain G1 between the input signal source 121, a voltage Vo2 at the output terminal 125 of the differential amplifier and a gain G2 between the input signal source 121,
If the resistance values of the load resistors 114 and 115 are Rc, the current value of the current source 123 is Io, and the impedance value of the coupling capacitor 120 for the input signal is sufficiently lower than the output impedance of the input signal source 121, The gains G1 and G2 are

【0006】[0006]

【数1】G1=−Rc/(4Vt/Io)## EQU1 ## G1 = -Rc / (4Vt / Io)

【0007】[0007]

【数2】G2=Rc/(4Vt/Io) となる。## EQU2 ## G2 = Rc / (4Vt / Io).

【0008】ここで、G1の“−”は入力信号に対する
出力信号の位相が逆相であることを示し、Vtは熱起電
力と呼ばれるもので、Vt=kT/qで求められ、kは
ボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子の電荷量、V
tは室温で約26mVである。
Here, "-" of G1 indicates that the phase of the output signal is opposite to that of the input signal, Vt is called thermoelectromotive force, which is obtained by Vt = kT / q, and k is Boltzmann. Constant, T is absolute temperature, q is electron charge, V
t is about 26 mV at room temperature.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では半導体集積回路化した場合に、半導体集
積回路は使用される接続用の金属配線のインピーダンス
が無視できない。
However, in the above conventional structure, when the semiconductor integrated circuit is formed into a semiconductor integrated circuit, the impedance of the metal wiring for connection used in the semiconductor integrated circuit cannot be ignored.

【0010】以下に従来の半導体集積回路について説明
する。図6は従来の半導体集積回路で構成される差動増
幅器の一部を示すパターン平面図であり、1は第1のN
PN型トランジスタ、21は第2のNPN型トランジス
タ、2,22はP型半導体基板上に成長させたN型エピタ
キシャル層、3,23は素子を分離するためのP型半導体
領域、4,24はそれぞれ前記P型半導体領域3,23で絶
縁分離された前記N型エピタキシャル層2,22内に拡散
されたベース用のP型半導体領域、5,25はそれぞれ前
記P型半導体領域4,24内に拡散されたエミッタ用のN
型半導体領域、6,26はそれぞれ前記N型エピタキシャ
ル層2,22に拡散されたコレクタコンタクト用のN型半
導体領域、7,27は前記N型エピタキシャル層2,22と
は異なるN型エピタキシャル層に拡散されたP型半導体
領域で構成される負荷用の抵抗、8,38は前記第1およ
び第2のNPN型トランジスタ1,21のコレクタ6,26
と電気的に接続する接続用の金属配線、14,34は半導体
抵抗素子接続用の金属配線、15は前記第1のNPN型ト
ランジスタ1のエミッタ5と前記第2のNPN型トラン
ジスタ21のエミッタ25から電流源に接続する接続用の金
属配線、16は前記第1のNPN型トランジスタ1のベー
ス4と入力およびバイアス抵抗を接続する接続用の金属
配線、36は前記第2のNPN型トランジスタ21のベース
24とバイアス抵抗を接続する接続用の金属配線、17は前
記第1のNPN型トランジスタ1のコレクタ6と負荷用
の抵抗7を接続する第1の接続用の金属配線、37は前記
第2のNPN型トランジスタ21のコレクタ26と負荷用の
抵抗27を接続する第2の接続用の金属配線、18は負荷用
の抵抗7と負荷用の抵抗27を接続する第3の接続用の金
属配線、19は負荷用の抵抗27と電圧源を接続する接続用
の金属配線、9,10,11,12,13,29,30,31,32,33
は、P型半導体領域(ベース)4,24と、N型半導体領域
(エミッタ)5,25と、N型半導体領域(コレクタ)6,26
と、負荷用の接続用の金属配線8,15,16,17,18,3
6,37,38とを電気的に接続するコンタクト窓である。
A conventional semiconductor integrated circuit will be described below. FIG. 6 is a pattern plan view showing a part of a differential amplifier composed of a conventional semiconductor integrated circuit, and 1 is a first N
PN type transistor, 21 is a second NPN type transistor, 2 and 22 are N type epitaxial layers grown on a P type semiconductor substrate, 3 and 23 are P type semiconductor regions for separating elements, and 4 and 24 are The P-type semiconductor regions for base 5 and 25 diffused in the N-type epitaxial layers 2 and 22, which are insulated and isolated by the P-type semiconductor regions 3 and 23, are in the P-type semiconductor regions 4 and 24, respectively. N for diffused emitter
Type semiconductor regions, 6 and 26 are N type semiconductor regions for collector contact diffused in the N type epitaxial layers 2 and 22, and 7 and 27 are N type epitaxial layers different from the N type epitaxial layers 2 and 22. Load resistors 8 and 38 composed of diffused P-type semiconductor regions are collectors 6 and 26 of the first and second NPN type transistors 1 and 21, respectively.
A metal wire for connection electrically connected with 14, a metal wire for connecting a semiconductor resistance element 14, 34, an emitter 5 of the first NPN transistor 1 and an emitter 25 of the second NPN transistor 21 From the first NPN transistor 1 to the current source, 16 is a metal wire for connecting the base 4 of the first NPN transistor 1 to the input and bias resistor, and 36 is the second NPN transistor 21. base
24 is a connecting metal wire for connecting the bias resistor, 17 is a first connecting metal wire for connecting the collector 6 of the first NPN transistor 1 and the load resistor 7, and 37 is the second metal wire. A second connection metal wire for connecting the collector 26 of the NPN transistor 21 and the load resistor 27, 18 a third connection metal wire for connecting the load resistor 7 and the load resistor 27, Reference numeral 19 is a metal wire for connection for connecting the load resistance 27 and the voltage source, 9, 10, 11, 12, 13, 29, 30, 31, 32, 33
Are P-type semiconductor regions (bases) 4 and 24 and N-type semiconductor regions
(Emitter) 5,25 and N-type semiconductor region (collector) 6,26
And metal wiring 8,15,16,17,18,3 for connection for load
It is a contact window that electrically connects 6, 37 and 38.

【0011】以上のように構成された半導体集積回路の
動作を説明する。
The operation of the semiconductor integrated circuit configured as described above will be described.

【0012】まず、半導体集積回路で使われる接続用の
金属配線のインピーダンスについて説明する。図8は図
6に用いられる接続用の金属配線の平面図であり、41は
接続用の金属配線、42,43はコンタクト窓である。図8
における接続用の金属配線の抵抗成分Rは一般に(数3)
で表される。
First, the impedance of the metal wiring for connection used in the semiconductor integrated circuit will be described. FIG. 8 is a plan view of the metal wiring for connection used in FIG. 6, 41 is a metal wiring for connection, and 42 and 43 are contact windows. FIG.
In general, the resistance component R of the metal wiring for connection in
It is represented by.

【0013】[0013]

【数3】R=ρL/W+ρn/2 (数3)において、ρは金属配線の比抵抗、Lは金属配線
の長さ、Wは金属配線の線幅、nは金属配線が直角に折
曲げられたときのコーナーの数であり、このコーナー部
分は実験値に基づいて1/2のシート抵抗で換算でき
る。
## EQU00003 ## In R = .rho.L / W + .rho.n / 2 (Equation 3), ρ is the specific resistance of the metal wiring, L is the length of the metal wiring, W is the line width of the metal wiring, and n is the metal wiring bent at a right angle. It is the number of corners when it is cut, and this corner part can be converted with a sheet resistance of 1/2 based on the experimental value.

【0014】同様に、金属配線のインダクタンス成分H
は(数4)で求められる。
Similarly, the inductance component H of the metal wiring is
Is calculated by (Equation 4).

【0015】[0015]

【数4】H=log(L/W)+0.224W/L+1.193 (数4)において、Lは金属配線の長さ、Wは金属配線の
線幅、単位は〔nH〕である。
## EQU00004 ## In H = log (L / W) + 0.224W / L + 1.193 (Equation 4), L is the length of the metal wiring, W is the width of the metal wiring, and the unit is [nH].

【0016】図6において、第1,第2のNPN型トラ
ンジスタ1,21は、P型半導体領域4,24をベース領
域、N型半導体領域6,26をコレクタ領域、N型半導体
領域5,25をエミッタ領域として構成される。このうち
前記P型半導体領域4,24(ベース)は、それぞれコンタ
クト窓10,30を介して接続用の金属配線16,36と電気的
に接続される。同様に、N型半導体領域5,25(エミッ
タ)、N型半導体領域6,26(コレクタ)は、それぞれコ
ンタクト窓9と29、11と31を介して接続用の金属配線1
5,17および37と電気的に接続される。P型半導体領域
で構成される負荷用の抵抗7,27は、それぞれコンタク
ト窓12,13,32,33を介して接続用の金属配線17,37,
18と電気的に接続される。
In FIG. 6, in the first and second NPN type transistors 1 and 21, the P type semiconductor regions 4 and 24 are base regions, the N type semiconductor regions 6 and 26 are collector regions, and the N type semiconductor regions 5 and 25. As an emitter region. Of these, the P-type semiconductor regions 4 and 24 (base) are electrically connected to the connecting metal wirings 16 and 36 through the contact windows 10 and 30, respectively. Similarly, the N-type semiconductor regions 5 and 25 (emitter) and the N-type semiconductor regions 6 and 26 (collector) are connected through the contact windows 9 and 29 and 11 and 31, respectively, to the metal wiring 1 for connection.
Electrically connected with 5, 17 and 37. The resistors 7 and 27 for the load formed of the P-type semiconductor region are connected through the contact windows 12, 13, 32 and 33 with the metal wirings 17, 37 and 37 for connection, respectively.
It is electrically connected to 18.

【0017】図5と図6を対応させると、図5の第1,
第2のトランジスタ111,112は図6の第1,第2のNP
N型トランジスタ1,21であり、図5の負荷用の抵抗11
4,115は図6の負荷用の抵抗7,27であり、図6の接続
用の金属配線16は図5でいうところのバイアス抵抗116
とカップリングコンデンサ120を介して入力信号源121に
接続される。図6の接続用の金属配線36は図5でいうと
ころのバイアス抵抗117に接続される。図6の接続用の
金属配線15は図5でいうところの電流源123に接続さ
れ、図6の接続用の金属配線17は図5でいうところの出
力端子124に接続される。図6の接続用の金属配線37は
図5でいうところの出力端子125に接続される。図6の
接続用の金属配線18は図5でいうところの電圧源113に
接続される。
Correspondence between FIG. 5 and FIG.
The second transistors 111 and 112 are the first and second NPs of FIG.
The N-type transistors 1 and 21 and the load resistor 11 of FIG.
Reference numerals 4 and 115 are resistances 7 and 27 for the load in FIG. 6, and the metal wiring 16 for connection in FIG. 6 is the bias resistance 116 in FIG.
Is connected to the input signal source 121 via the coupling capacitor 120. The metal wiring 36 for connection in FIG. 6 is connected to the bias resistor 117 referred to in FIG. The connecting metal wiring 15 in FIG. 6 is connected to the current source 123 in FIG. 5, and the connecting metal wiring 17 in FIG. 6 is connected to the output terminal 124 in FIG. The metal wiring 37 for connection in FIG. 6 is connected to the output terminal 125 in FIG. The metal wiring 18 for connection in FIG. 6 is connected to the voltage source 113 referred to in FIG.

【0018】次に、図6の各接続用の金属配線のインピ
ーダンスを考慮して等価回路を書くと図7のようにな
る。図6に示す接続用の金属配線18のコンタクト窓13と
コンタクト窓33の間の接続用の金属配線の抵抗成分をR
1(171)、インダクタンス成分をL1(170)、接続用の金
属配線18のコンタクト窓33と電圧源153の間の接続用の
金属配線の抵抗成分をR2(173)、インダクタンス成分
をL2(172)、接続用の金属配線17のコンタクト窓11と
コンタクト窓12の間の接続用の金属配線の抵抗成分をR
3(181)、インダクタンス成分をL3(180)、接続用の金
属配線37のコンタクト窓31とコンタクト窓32の間の接続
用の金属配線の抵抗成分をR4(183)、インダクタンス
成分をL4(182)とする。
Next, an equivalent circuit is written as shown in FIG. 7 in consideration of the impedance of the metal wiring for connection in FIG. The resistance component of the metal wiring for connection between the contact window 13 and the contact window 33 of the metal wiring 18 for connection shown in FIG.
1 (171), the inductance component is L1 (170), the resistance component of the connection metal wiring between the contact window 33 of the connection metal wiring 18 and the voltage source 153 is R2 (173), and the inductance component is L2 (172). ), The resistance component of the metal wiring for connection between the contact windows 11 and 12 of the metal wiring 17 for connection is R
3 (181), the inductance component is L3 (180), the resistance component of the metal wiring for connection between the contact window 31 and the contact window 32 of the metal wiring 37 for connection is R4 (183), and the inductance component is L4 (182). ).

【0019】また図7において、151,152は第1,第2
のトランジスタ、153は電圧源、154,155は負荷用の抵
抗(RC)、156,157はバイアス抵抗、160はカップリン
グコンデンサ、161は入力信号源、162はバイアス電源、
163は電流源、164,165は出力端子である。
Further, in FIG. 7, 151 and 152 are the first and second
Transistor, 153 is a voltage source, 154 and 155 are resistors (RC) for load, 156 and 157 are bias resistors, 160 is a coupling capacitor, 161 is an input signal source, 162 is a bias power source,
163 is a current source, and 164 and 165 are output terminals.

【0020】図7のように構成された差動増幅器の出力
端子164の電圧Vo51と入力信号源161の間の利得G51、
位相差P51、差動増幅器の出力端子165の電圧Vo52と入
力信号源161の間の利得G52、位相差P52、負荷用の抵
抗154,155の抵抗値をRc、電流源163の電流値をIo、
カップリングコンデンサ160の入力信号に対するインピ
ーダンスの値は、入力信号源161の出力インピーダンス
に対して十分低いインピーダンスであるとすると、
The gain G51 between the input signal source 161 and the voltage Vo51 at the output terminal 164 of the differential amplifier constructed as shown in FIG.
The phase difference P51, the gain G52 between the voltage Vo52 of the output terminal 165 of the differential amplifier and the input signal source 161, the phase difference P52, the resistance values of the load resistors 154 and 155 are Rc, and the current value of the current source 163 is Io. ,
Assuming that the impedance value of the coupling capacitor 160 with respect to the input signal is sufficiently lower than the output impedance of the input signal source 161,

【0021】[0021]

【数5】G51=−(Rc+R1+ωL1+R3+ωL3)
/(4Vt/Io)
[Equation 5] G51 =-(Rc + R1 + ωL1 + R3 + ωL3)
/ (4Vt / Io)

【0022】[0022]

【数6】P51=tan~1(−(ωL1+ωL3)/(Rc+R1
+R3))
## EQU6 ## P51 = tan to 1 (-(ωL1 + ωL3) / (Rc + R1
+ R3))

【0023】[0023]

【数7】G52=Rc/(4Vt/Io)[Equation 7] G52 = Rc / (4Vt / Io)

【0024】[0024]

【数8】P52=tan~1(−ωL4/(Rc+R4)) ただし、ω=2πfとなる。## EQU8 ## P52 = tan to 1 (-.omega.L4 / (Rc + R4)) However, .omega. = 2.pi.f.

【0025】ここで、G51の“−”は入力信号に対する
出力信号の位相が逆相であることを示し、ωL1は周波
数fのときのインピーダンス2πfL1、VtはkT/
qで表され、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは
電子の電荷量、Vtは室温で約26mVである。
Here, "-" of G51 indicates that the phase of the output signal is opposite to the input signal, ωL1 is impedance 2πfL1 at frequency f, and Vt is kT / kT /.
It is represented by q, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, q is the amount of electron charge, and Vt is about 26 mV at room temperature.

【0026】次に、実際の半導体集積回路でのR1,L
1,R3,L3,R4およびL4の値を求めると、接続
用の金属配線18において、ρ=16mΩ、L=60μm、W=
10μm、n=0とすると、(数3)よりR1=0.096Ωとな
る。同様に(数4)において、L=60μm、W=10μmを代
入するとL1=2.98(nH)となる。
Next, R1 and L in the actual semiconductor integrated circuit
When the values of 1, R3, L3, R4 and L4 are obtained, ρ = 16 mΩ, L = 60 μm, W = in the metal wiring 18 for connection.
If 10 μm and n = 0, then R1 = 0.096Ω from (Equation 3). Similarly, in (Equation 4), when L = 60 μm and W = 10 μm are substituted, L1 = 2.98 (nH).

【0027】また、接続用の金属配線17において、ρ=
16mΩ、L=30μm、W=10μm、n=0とすると、(数
3)よりR3=0.048Ωとなる。同様に(数4)において、
L=30μm、W=10μmを代入するとL3=2.37(nH)とな
る。
In the metal wiring 17 for connection, ρ =
If 16 mΩ, L = 30 μm, W = 10 μm, and n = 0, then R3 = 0.048Ω from (Equation 3). Similarly, in (Equation 4),
Substituting L = 30 μm and W = 10 μm gives L3 = 2.37 (nH).

【0028】また接続用の金属配線37において、ρ=16
mΩ、L=30μm、W=10μm、n=0とすると、(数3)
よりR4=0.048Ωとなる。同様に(数4)において、L
=30μm、W=10μmを代入するとL4=2.37(nH)とな
る。
In the metal wiring 37 for connection, ρ = 16
If mΩ, L = 30 μm, W = 10 μm, and n = 0, then (Equation 3)
Therefore, R4 = 0.048Ω. Similarly, in (Equation 4), L
= 30 μm and W = 10 μm, L4 = 2.37 (nH).

【0029】いま、直流ゲインを求めると、インピーダ
ンスωL1,ωL3,ωL4は0Ωとなる。ここで負荷
用の抵抗154,155の抵抗値Rcを200Ω、電流源163の電
流値Ioを1mAとすると、G51は5.74dB、G52は5.70dB
となる。
Now, when the DC gain is obtained, the impedances ωL1, ωL3, ωL4 are 0Ω. Here, assuming that the resistance value Rc of the load resistors 154 and 155 is 200Ω and the current value Io of the current source 163 is 1 mA, G51 is 5.74 dB and G52 is 5.70 dB.
Becomes

【0030】次に周波数が200MHzの場合、インピーダン
スωL1は3.8Ωとなる。ここで負荷用の抵抗154,155
の抵抗値Rcを200Ω、電流源163の電流値Ioを1mAとす
ると、G51は6.03dB、G52は5.83dBとなり、上記の従来
の構成では本来同じ大きさになるべき出力が異なり、特
に高周波では顕著になる。同様に位相差はP51が181.9
°、P52が0.9゜となり、本来P51とP52の位相差が180
゜となるべきものが181゜となる。この2つの信号を用
いてさらに増幅する場合に、アンバランスであるため理
想とする信号が取り出せないという欠点を有していた。
Next, when the frequency is 200 MHz, the impedance ωL1 becomes 3.8Ω. Here, resistors for load 154, 155
Assuming that the resistance value Rc is 200 Ω and the current value Io of the current source 163 is 1 mA, G51 becomes 6.03 dB and G52 becomes 5.83 dB. In the above-mentioned conventional configuration, the output that should be the same originally is different, especially at high frequency. It will be noticeable. Similarly, the phase difference P51 is 181.9
°, P52 becomes 0.9 °, and the phase difference between P51 and P52 is 180
What should be ° is 181 °. When these two signals are used for further amplification, there is a drawback that an ideal signal cannot be extracted because of imbalance.

【0031】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、差動増幅器の正相出力と逆相出力の2つの出力をバ
ランスよく取り出すことのできる半導体集積回路を提供
することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of taking out two outputs, a positive-phase output and a negative-phase output, of a differential amplifier in a well-balanced manner. .

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の半導体集積回路は、差動増幅回路を構成す
る第1のトランジスタのコレクタと第1の負荷抵抗を第
1の配線材料にて接続し、第2のトランジスタのコレク
タと第2の負荷抵抗を第2の配線材料にて接続し、前記
第1の負荷抵抗と第2の負荷抵抗を第3の配線材料で接
続して電源供給点に接続し、前記第3の配線材料の中心
付近から前記第1の負荷抵抗への配線材料の幅,形状,
大きさと前記第3の配線材料の中心付近から前記第2の
負荷抵抗への配線材料の幅,形状,大きさをほぼ同じに
し、かつ前記第1の配線材料と前記第1の負荷抵抗との
コンタクト部の形状,大きさと前記第2の配線材料と前
記第2の負荷抵抗とのコンタクト部の形状,大きさをほ
ぼ同じに形成したことを特徴とする。また、前記第1の
配線材料と前記第2の配線材料の幅,形状および第1の
負荷抵抗と第2の負荷抵抗とのコンタクト部の形状,大
きさをほぼ同じに形成する。
In order to achieve this object, the semiconductor integrated circuit of the present invention is configured such that the collector of the first transistor and the first load resistor constituting the differential amplifier circuit are made of the first wiring material. And connecting the collector of the second transistor and the second load resistance with the second wiring material, and connecting the first load resistance and the second load resistance with the third wiring material. Connecting to a power supply point, the width, shape, of the wiring material from near the center of the third wiring material to the first load resistor,
The size and the width, shape and size of the wiring material from the vicinity of the center of the third wiring material to the second load resistance are made substantially the same, and the first wiring material and the first load resistance are The shape and size of the contact part and the shape and size of the contact part of the second wiring material and the second load resistor are formed to be substantially the same. Further, the width and shape of the first wiring material and the second wiring material and the shape and size of the contact portion between the first load resistance and the second load resistance are formed to be substantially the same.

【0033】[0033]

【作用】本発明によれば、上記構成によって半導体集積
回路で構成された差動増幅器の負荷と電源の間に直列に
挿入される接続用の金属配線のインピーダンスの大きさ
に関係なく、差動増幅器の正相出力,逆相出力の出力レ
ベルをほとんど等しくすることができる。
According to the present invention, regardless of the magnitude of impedance of the metal wiring for connection which is inserted in series between the load and the power source of the differential amplifier configured by the semiconductor integrated circuit according to the above configuration, the differential The output levels of the positive-phase output and negative-phase output of the amplifier can be made almost equal.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の各実施例について図面を参照
しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】図1は本発明の第1の実施例における半導
体集積回路で構成される差動増幅器の一部を示すパター
ン平面図である。図1において、図6に示す従来例と同
一箇所は同一番号を付与しており、従来例と異なる点を
中心に説明する。図1において、40は負荷用の抵抗7と
負荷用の抵抗27と電圧源を接続する第3の接続用の金属
配線、39は第3の接続用の金属配線40上のコンタクト窓
13とコンタクト窓33の中点、19は、第3の接続用の金属
配線40のうち、負荷用の抵抗7と中点39の間の接続用の
金属配線、20は第3の接続用の金属配線40のうち、負荷
用の抵抗27と中点39の間の接続用の金属配線である。そ
して、一方の出力は負荷用の抵抗7と第1のNPN型ト
ランジスタ1のコレクタ6をつなぐ第1の接続用の金属
配線17から負荷用の抵抗7に近いところから接続用の金
属配線8で取り出す。同様に、もう一方の出力も負荷用
の抵抗27と第2のNPN型トランジスタ21のコレクタ26
をつなぐ第2の接続用の金属配線37から負荷用の抵抗27
に近いところから接続用の金属配線38で取り出す。
FIG. 1 is a pattern plan view showing a part of a differential amplifier composed of a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in the conventional example shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the points different from the conventional example will be mainly described. In FIG. 1, 40 is a metal wire for a third connection for connecting the load resistance 7 and the load resistance 27 to a voltage source, and 39 is a contact window on the third connection metal wire 40.
The middle points 13 and 19 of the contact window 33 are metal wires for connection between the load resistance 7 and the middle point 39 of the third connection metal wire 40, and 20 is the third connection metal wire 40. The metal wiring 40 is a metal wiring for connection between the load resistance 27 and the midpoint 39. Then, one output is from the first connection metal wiring 17 connecting the load resistance 7 and the collector 6 of the first NPN transistor 1 to the connection metal wiring 8 from a position close to the load resistance 7. Take it out. Similarly, the other output also has a load resistor 27 and a collector 26 of the second NPN transistor 21.
The second connecting metal wiring 37 that connects the
Take out with a metal wire 38 for connection from a place near.

【0036】また、第1,第2のNPN型トランジスタ
1,21は、P型半導体領域4,24をベース領域、N型半
導体領域6,26をコレクタ領域、N型半導体領域5,25
をエミッタ領域として構成される。前記P型半導体領域
4,24はそれぞれコンタクト窓10,30を介して接続用の
金属配線16,36と電気的に接続される。同様に、N型半
導体領域5,6と25,26は、それぞれコンタクト窓9,
11と29,31を介して接続用の金属配線15,17,37と電気
的に接続される。P型半導体領域で構成される負荷用の
抵抗7,27は、それぞれコンタクト窓12,13,32,33を
介して第1,第2,第3の接続用の金属配線17,37,40
と電気的に接続される。
In the first and second NPN transistors 1 and 21, the P-type semiconductor regions 4 and 24 are base regions, the N-type semiconductor regions 6 and 26 are collector regions, and the N-type semiconductor regions 5 and 25.
As an emitter region. The P-type semiconductor regions 4 and 24 are electrically connected to the connecting metal wirings 16 and 36 through the contact windows 10 and 30, respectively. Similarly, the N-type semiconductor regions 5, 6 and 25, 26 are respectively provided with contact windows 9,
The metal wires 15, 17, 37 for connection are electrically connected through 11 and 29, 31. The resistors 7 and 27 for the load formed of the P-type semiconductor region are connected to the metal wirings 17, 37 and 40 for the first, second and third connection via the contact windows 12, 13, 32 and 33, respectively.
Electrically connected to.

【0037】次に、差動増幅回路を集積化した半導体集
積回路の構成図である図1と、接続用の金属配線のライ
ンインピーダンスを配慮した等価回路を示す図2を対照
しながら説明する。
Next, a description will be given by contrasting FIG. 1 which is a configuration diagram of a semiconductor integrated circuit in which a differential amplifier circuit is integrated with FIG. 2 which shows an equivalent circuit in consideration of line impedance of metal wiring for connection.

【0038】まず、図1中の第3の接続用の金属配線40
は、電源用の配線であり、電圧源153からの電源電圧が
中点39に向かって供給され、抵抗成分R13(179)と、イ
ンダクタンス成分L13(178)を有している。そして、中
点39を境にして同質の接続用の金属配線19と20に分岐さ
れる。
First, the metal wiring 40 for the third connection in FIG.
Is a wiring for a power supply, the power supply voltage from the voltage source 153 is supplied toward the midpoint 39, and has a resistance component R13 (179) and an inductance component L13 (178). Then, at the middle point 39 as a boundary, the metal wires 19 and 20 for connection having the same quality are branched.

【0039】次に、図1中の接続用の金属配線19は、図
1中のP型半導体領域7(トランジスタ151の負荷用の抵
抗)の一端にあるコンタクト窓13と前記中点39との間を
接続する配線であり、抵抗成分R11(175)とインダクタ
ンス成分L11(174)とを有している。
Next, the metal wiring 19 for connection in FIG. 1 is connected to the contact window 13 at one end of the P-type semiconductor region 7 (resistance for load of the transistor 151) in FIG. It is a wiring that connects the two and has a resistance component R11 (175) and an inductance component L11 (174).

【0040】次に、図1中の接続用の金属配線20は、図
1中のP型半導体領域27(トランジスタ152の負荷用の抵
抗)の一端にあるコンタクト窓33と前記中点39との間を
接続する配線であり、抵抗成分R12(176)とインダクタ
ンス成分L12(177)とを有している。
Next, the metal wiring 20 for connection in FIG. 1 connects the contact window 33 at one end of the P-type semiconductor region 27 (the load resistance of the transistor 152) in FIG. It is a wiring that connects the two and has a resistance component R12 (176) and an inductance component L12 (177).

【0041】次に、図1中の第1の接続用の金属配線17
は、図1中のP型半導体領域7の他端にあるコンタクト
窓12と第1のNPN型トランジスタ1(図2中のトラン
ジスタ151)のコレクタ用のコンタクト窓11との間を接続
する配線であり、抵抗成分R3(181)とインダクタンス
成分L3(180)とを有している。
Next, the metal wiring 17 for the first connection in FIG.
Is a wiring that connects between the contact window 12 at the other end of the P-type semiconductor region 7 in FIG. 1 and the collector contact window 11 of the first NPN transistor 1 (transistor 151 in FIG. 2). Yes, it has a resistance component R3 (181) and an inductance component L3 (180).

【0042】次に、図1中の第2の接続用の金属配線37
は、図1中のP型半導体領域27の他端にあるコンタクト
窓32と第2のNPN型トランジスタ21(図2中のトラン
ジスタ152)のコレクタ用のコンタクト窓31との間を接続
する配線であり、抵抗成分R4(183)とインダクタンス
成分L4(182)とを有している。
Next, the metal wiring 37 for the second connection in FIG.
Is a wiring that connects between the contact window 32 at the other end of the P-type semiconductor region 27 in FIG. 1 and the collector contact window 31 of the second NPN transistor 21 (transistor 152 in FIG. 2). Yes, it has a resistance component R4 (183) and an inductance component L4 (182).

【0043】次に、図1中の接続用の金属配線15は、第
1のNPN型ランジスタ1のエミッタ用のコンタクト窓
9と第2のNPN型ランジスタ21のコンタクト窓29との
間を共通接続し、電流源163の電流が供給される。
Next, the connection metal wiring 15 in FIG. 1 connects the contact window 9 for the emitter of the first NPN transistor 1 and the contact window 29 of the second NPN transistor 21 in common. Then, the current of the current source 163 is supplied.

【0044】そして、図1中の接続用の金属配線16は、
第1のNPN型ランジスタ1(図2中のトランジスタ15
1)のベース入力用の配線であり、図1中の接続用の金属
配線36は、第2のNPN型ランジスタ21(図2中のトラ
ンジスタ152)のベース入力用の配線であり、両方の接続
用の金属配線16,36から入力信号が得られ、接続用の金
属配線8(図2中の出力端子164)と接続用の金属配線38
(図2中の出力端子165)から出力信号を取り出す。
The metal wiring 16 for connection in FIG. 1 is
The first NPN transistor 1 (transistor 15 in FIG.
1) is a base input wiring, and the connection metal wiring 36 in FIG. 1 is a base input wiring of the second NPN transistor 21 (transistor 152 in FIG. 2), and both connections are connected. Input signals are obtained from the metal wires 16 and 36 for connection, and the metal wire 8 for connection (the output terminal 164 in FIG. 2) and the metal wire 38 for connection
An output signal is taken out from (output terminal 165 in FIG. 2).

【0045】なお、図1の第1の接続用の金属配線17と
第2の接続用の金属配線37の長さがアンバランスになっ
ているが、意識的にアンバランスにしたものではなく、
差動増幅回路以外の周辺回路、例えば電流源163やバイ
アス用の電圧源162等を集積化する際に、レイアウトの
都合で結果的にアンバランスになった状態を描いてい
る。
Although the lengths of the first connecting metal wiring 17 and the second connecting metal wiring 37 in FIG. 1 are unbalanced, they are not intentionally unbalanced.
When the peripheral circuits other than the differential amplifier circuit, such as the current source 163 and the bias voltage source 162, are integrated, the resulting unbalanced state is depicted due to the layout.

【0046】次に、図2の等価回路を基に回路の動作を
説明する。図2の差動増幅回路の出力端子164の電圧Vo
51と入力信号源161の間の利得G151、位相差P151、差
動増幅器の出力端子165の電圧Vo52と入力信号源161の
間の利得G152、位相差P152は負荷用の抵抗154,155の
抵抗値をRc、電流源163の電流値をIo、カップリング
コンデンサ160の入力信号に対するインピーダンスの値
は入力信号源161の出力インピーダンスに対して十分低
いインピーダンスであるとすると、
Next, the operation of the circuit will be described based on the equivalent circuit of FIG. The voltage Vo at the output terminal 164 of the differential amplifier circuit of FIG.
The gain G151 between the input signal source 161 and 51, the phase difference P151, the gain G152 between the voltage Vo52 of the output terminal 165 of the differential amplifier and the input signal source 161, and the phase difference P152 are the resistances of the load resistors 154 and 155. If the value is Rc, the current value of the current source 163 is Io, and the impedance value of the coupling capacitor 160 for the input signal is sufficiently lower than the output impedance of the input signal source 161,

【0047】[0047]

【数9】G151=−(Rc+R11+ωL11)/(4Vt/Io)[Formula 9] G151 =-(Rc + R11 + ωL11) / (4Vt / Io)

【0048】[0048]

【数10】G152=(Rc+R12+ωL12)/(4Vt/Io) となる。## EQU10 ## G152 = (Rc + R12 + .omega.L12) / (4Vt / Io).

【0049】ここで、G151の“−”は入力信号に対す
る出力信号の位相が逆相であることを、ωL11は周波数
fのときのインピーダンス2πfL11、ωL12は周波数
fのときのインピーダンス2πfL12、VtはkT/q
で表され、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電
子の電荷量、Vtは室温で約26mVである。
Here, "-" of G151 means that the phase of the output signal is opposite to the input signal, ωL11 is impedance 2πfL11 at frequency f, ωL12 is impedance 2πfL12 at frequency f, and Vt is kT. / Q
Where k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, q is the charge of electrons, and Vt is about 26 mV at room temperature.

【0050】次に、図1および図2に基づいて動作を説
明すると、図2において、電流源163はトランジスタ15
1,152のエミッタ共通接続点に定電流を与え、それらの
ベースには抵抗156と157を通じて電圧源162からの共通
のバイアス電圧が与えられて、トランジスタ151と152は
直流バイアスされ、それぞれ電流源163の電流値の1/2
の大きさのエミッタ電流で動作する。信号源161は交流
信号を発生し、カップリングコンデンサ160を介してト
ランジスタ151,152のベース間に交流信号を与える。そ
して、トランジスタ151並びに152は、その交流入力信号
に応じてコレクタ電流の交流成分を増幅する。トランジ
スタ151と152のコレクタ電流の交流成分は同一振幅で逆
位相であるから、図1中の負荷用の抵抗7と27を共通接
続する接続用の金属配線19,20の中点39では、それら2
つの交流電流が相殺され、接続用の金属配線40に流れる
電流は電流源163と同じ直流電流となる。したがって、
電源用の接続用の金属配線40がインダクタンス成分L13
(178)を有していても、その金属配線に交流電流が流れ
ないため、抵抗成分R13(179)による電圧降下によっ
て、中点39の電位が僅かに下がる程度の影響に留まり、
そのことが差動増幅回路の交流動作には直接影響しな
い。
Next, referring to FIGS. 1 and 2, the operation will be described. In FIG.
A constant current is applied to the common emitter connection point of 1, 152, and a common bias voltage from a voltage source 162 is applied to their bases through resistors 156 and 157. 1/2 of the current value of 163
Operates with a large emitter current. The signal source 161 generates an AC signal and supplies the AC signal between the bases of the transistors 151 and 152 via the coupling capacitor 160. Then, the transistors 151 and 152 amplify the AC component of the collector current according to the AC input signal. Since the AC components of the collector currents of the transistors 151 and 152 have the same amplitude and opposite phases, at the midpoint 39 of the connecting metal wirings 19 and 20 for commonly connecting the load resistors 7 and 27 in FIG. Two
The two alternating currents are offset, and the current flowing through the connecting metal wiring 40 becomes the same direct current as the current source 163. Therefore,
The metal wiring 40 for connecting the power supply has an inductance component L13.
Even if it has (178), since an alternating current does not flow in the metal wiring, the voltage drop due to the resistance component R13 (179) causes the potential at the midpoint 39 to slightly decrease,
That does not directly affect the AC operation of the differential amplifier circuit.

【0051】一方、交流動作については、第1の出力端
子164(図1中の接続用の金属配線8)の出力振幅が、ト
ランジスタ151のコレクタ電流の交流成分Ic1(AC)と、
図1中のコンタクト窓12から中点39までのインピーダン
スとの積で決定され、第2の出力端子165(図1中の接続
用の金属配線38)の出力振幅が、トランジスタ152のコレ
クタ電流の交流成分Ic2(AC)と、図1中のコンタクト窓
32から中点39までのインピーダンスとの積で決定され、
そして信号源161と出力端子164間の利得G151と、信号
源161と出力端子165間の利得G152は前記(数9),(数1
0)で決まる。
On the other hand, for the AC operation, the output amplitude of the first output terminal 164 (the connecting metal wiring 8 in FIG. 1 ) is equal to the AC component Ic 1 (AC) of the collector current of the transistor 151.
It is determined by the product of the impedance from the contact window 12 to the midpoint 39 in FIG. 1, and the output amplitude of the second output terminal 165 (metal wiring 38 for connection in FIG. 1) is the collector current of the transistor 152. AC component Ic 2 (AC) and contact window in Fig. 1
Determined by the product of impedance from 32 to midpoint 39,
The gain G151 between the signal source 161 and the output terminal 164 and the gain G152 between the signal source 161 and the output terminal 165 are expressed by the above-mentioned (Equation 9) and (Equation 1).
It depends on 0).

【0052】したがって、図1に示す第1の実施例は、
接続用の金属配線17と接続用の金属配線37の長さが異な
っても、接続用の金属配線19並びに20の長さ,線幅等の
形状を同一にすることで、中点39から出力端子164,165
までのインピーダンスが等しくなり、バランスのよい差
動出力振幅が得られる。また、接続用の金属配線40は、
直流電流しか流れないため、抵抗成分R13(179)の電圧
降下を無視することが可能であれば、製造プロセスの加
工精度で決定される最小ルールの線幅でも問題とならな
い。
Therefore, the first embodiment shown in FIG.
Even if the lengths of the metal wiring 17 for connection and the metal wiring 37 for connection are different, the metal wires 19 and 20 for connection have the same shape, such as length and line width, so that the output from the midpoint 39. Terminal 164, 165
The impedances up to are equal and a well-balanced differential output amplitude is obtained. Also, the metal wiring 40 for connection is
Since only a direct current flows, if the voltage drop of the resistance component R13 (179) can be ignored, the line width of the minimum rule determined by the processing accuracy of the manufacturing process does not matter.

【0053】上記の説明は、1段構成の差動増幅回路に
ついて説明したが、同様の構成の差動増幅回路を縦続接
続して高利得を得る場合は、電源用パッドから延々と引
き延ばして数多くの回路ブロックに電源電圧を供給する
電源用基幹配線40′に各回路ブロックの接続用の金属配
線40に相当する配線を接続すれば、電源用基幹配線40′
での交流電流の重畳が避けられる。そして、差動増幅回
路を縦続接続した場合、後段側の差動増幅回路から前段
側の差動増幅回路への交流信号の混入が避けられ、波形
歪みやクロストーク,電源ラインを介した帰還ループに
よる発振現象等の問題の生じない高利得の差動増幅が実
現できる。
In the above description, the differential amplifier circuit having a one-stage structure has been described. However, when a differential amplifier circuit having the same structure is connected in cascade to obtain a high gain, the differential amplifier circuits are extended from the power supply pad and extended. If the wiring corresponding to the metal wiring 40 for connection of each circuit block is connected to the power supply backbone wiring 40 'for supplying the power supply voltage to the circuit block, the power supply backbone wiring 40'
It is possible to avoid superposition of alternating current at. When the differential amplifier circuits are connected in cascade, mixing of an AC signal from the differential amplifier circuit on the rear stage side to the differential amplifier circuit on the front stage side is avoided, and waveform distortion, crosstalk, and a feedback loop via the power line are avoided. It is possible to realize high-gain differential amplification without causing problems such as an oscillation phenomenon due to.

【0054】なお、上記実施例は、接続用の金属配線が
すべて1層の配線層のみで構成されるものであるが、第
1層目の配線層と第2層目の配線層とを組み合わせて用
いることも可能である。この場合、図1中の接続用の金
属配線19,20は第1層目の配線層で構成し、電源用基幹
配線40′は第2層目の配線層で構成すると都合がよい。
例えば、中点39の位置にスルーホールを設け、第1層目
の接続用の金属配線19,20と第2層目の配線層による電
源用基幹配線40′を結合すればよく、そのスルーホール
が上記実施例の接続用の金属配線40と同じ役割を果た
し、接続用の金属配線40はあえて必要でない。この場
合、スルーホールの形状は最小ルールのものを用い、第
1層目と第2層目の接触部分が大きくならないように配
慮する。電源用基幹配線40′を配設する方向は、接続用
の金属配線19,20と同一方向であっても、交差方向であ
ってもよく、差動増幅回路のブロックを跨るように配置
されても何ら問題は生じない。また、1段の差動増幅回
路をセル化して、同一セルを連続的に配列し、それに沿
って配置した電源用基幹配線40′にスルーホールを通じ
てそれぞれ共通接続するというように、レイアウトが簡
便にできるという利点もある。
In the above embodiment, all the metal wirings for connection are made up of only one wiring layer, but the first wiring layer and the second wiring layer are combined. It is also possible to use. In this case, it is convenient to configure the connecting metal wirings 19 and 20 in FIG. 1 in the first wiring layer and the power supply backbone wiring 40 'in the second wiring layer.
For example, a through hole may be provided at the position of the middle point 39, and the metal wirings 19 and 20 for connection of the first layer and the power supply backbone wiring 40 ′ of the wiring layer of the second layer may be connected. Plays the same role as the connecting metal wiring 40 of the above embodiment, and the connecting metal wiring 40 is not necessary. In this case, the shape of the through hole should be the one with the minimum rule, and care should be taken so that the contact area between the first layer and the second layer does not become large. The power supply main wiring 40 ′ may be arranged in the same direction as the connecting metal wirings 19 and 20 or in the crossing direction, and the main wiring 40 ′ is arranged so as to straddle the blocks of the differential amplifier circuit. However, there is no problem. In addition, the layout is simplified by making a single-stage differential amplifier circuit into cells, arranging the same cells continuously, and commonly connecting them to the power supply backbone wiring 40 'arranged along them through through holes. There is also an advantage that you can.

【0055】次に、本実施例における実際の半導体集積
回路でのR11,R12およびL11,L12の値を求める。前
記(数3)において、ρ=16mΩ、L=60μm、W=10μ
m、n=0とするとR11=R12=0.096Ωとなる。同様に
(数4)において、L=60μm、W=10μmを代入するとL
11=L12=2.98(nH)となる。いま、直流ゲインを求める
とインピーダンスωL11,ωL12は0Ωとなる。ここで
負荷用の抵抗154,155の抵抗値Rcを200Ω、電流源163
の電流値Ioを1mAとすると、G151は5.684dB、G152は
5.684dBとなる。次に周波数を200MHzの場合、インピー
ダンスωL11,ωL12は3.8Ωとなる。ここで、負荷用
の抵抗154,155の抵抗値Rcを200Ω、電流源163の電流
値Ioを1mAとすると、G151は5.848dB、G152は5.848d
Bとなる。
Next, the values of R11, R12 and L11, L12 in the actual semiconductor integrated circuit of this embodiment are obtained. In the above (Formula 3), ρ = 16 mΩ, L = 60 μm, W = 10 μ
If m and n = 0, then R11 = R12 = 0.096Ω. As well
Substituting L = 60 μm and W = 10 μm in (Equation 4) yields L
11 = L12 = 2.98 (nH). Now, when the DC gain is obtained, the impedances ωL11 and ωL12 are 0Ω. Here, the resistance value Rc of the resistors 154 and 155 for the load is 200Ω, and the current source 163
If the current value Io of is 1 mA, G151 is 5.684 dB and G152 is
It will be 5.684 dB. Next, when the frequency is 200 MHz, the impedances ωL11 and ωL12 are 3.8Ω. Here, assuming that the resistance value Rc of the resistors 154 and 155 for loads is 200Ω and the current value Io of the current source 163 is 1 mA, G151 is 5.848 dB and G152 is 5.848d.
It becomes B.

【0056】以上のように、本実施例によれば、差動増
幅器の正相出力と逆相出力の2つの出力をバランスよく
取り出すことのできる半導体集積回路を提供することが
できる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit which can take out two outputs of the differential amplifier, which are the positive phase output and the negative phase output, in a well-balanced manner.

【0057】図3は本発明の第2の実施例における半導
体集積回路で構成される差動増幅器の一部を示すパター
ン平面図である。図3は前記図1に示す第1の実施例お
よび従来例の図6と同一箇所は同一番号を付与してお
り、図1と異なる点を中心に説明する。
FIG. 3 is a pattern plan view showing a part of a differential amplifier composed of a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG. 1 and the conventional example shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and different points from FIG. 1 will be mainly described.

【0058】図3に示す第2の実施例は接続用の金属配
線17と接続用の金属配線37の長さが同じであって、中点
39から出力端子164,165までのインピーダンスを図1の
実施例に比べ、より等しくし、バランスのよい差動出力
振幅が得られるようにしたものである。
In the second embodiment shown in FIG. 3, the metal wiring 17 for connection and the metal wiring 37 for connection have the same length, and
The impedance from 39 to the output terminals 164 and 165 is made more equal than that of the embodiment of FIG. 1 so that a well-balanced differential output amplitude can be obtained.

【0059】また、図3の等価回路である図4に示すト
ランジスタ151,152のコレクタのコンタクト窓11,31の
近傍から出力用の接続用の金属配線8,38を取り出すと
きは、抵抗用のP型拡散領域7,27の一端に接続される
電源側の接続用の金属配線19,20の形状をバランスさせ
るだけでなく、P型拡散領域7,27の他端に接続される
接続用の金属配線17,37も長さ,線幅等の形状をバラン
スさせる。
Further, when the metal wirings 8 and 38 for connection for output are taken out from the vicinity of the contact windows 11 and 31 of the collectors of the transistors 151 and 152 shown in FIG. 4 which is the equivalent circuit of FIG. In addition to balancing the shapes of the power source side connecting metal wirings 19 and 20 connected to one ends of the P type diffusion regions 7 and 27, the metal wirings 19 and 20 for connecting to the other ends of the P type diffusion regions 7 and 27 are connected. The metal wirings 17, 37 also balance the shapes such as the length and the line width.

【0060】このようにすれば、配線材料を含めた負荷
抵抗が左右でバランスし、第1の実施例と同様に、バラ
ンスのよい差動出力振幅が得られる。
In this way, the load resistance including the wiring material is balanced on the left and right, and a well-balanced differential output amplitude can be obtained as in the first embodiment.

【0061】次に、差動増幅回路を集積化した半導体集
積回路の構成図である図3と、接続用の金属配線のライ
ンインピーダンスを配慮した等価回路を示す図4を対照
しながら説明する。
Next, a description will be given by contrasting FIG. 3 which is a configuration diagram of a semiconductor integrated circuit in which a differential amplifier circuit is integrated with FIG. 4 which shows an equivalent circuit in consideration of line impedance of a metal wiring for connection.

【0062】まず、図3中の接続用の金属配線40は、電
源用の配線であり、電圧源153からの電源電圧が中点39
に向かって供給され、抵抗成分R13(179)と、インダク
タンス成分L13(178)を有している。そして、中点39を
境にして同質の接続用の金属配線19と20に分岐される。
First, the metal wiring 40 for connection in FIG. 3 is a wiring for power supply, and the power supply voltage from the voltage source 153 is at the midpoint 39.
And has a resistance component R13 (179) and an inductance component L13 (178). Then, at the middle point 39 as a boundary, the metal wires 19 and 20 for connection having the same quality are branched.

【0063】次に、図3中の接続用の金属配線19は、図
3中のP型半導体領域7(トランジスタ151の負荷用の抵
抗)の一端にあるコンタクト窓13と前記中点39との間を
接続する配線であり、抵抗成分R11(175)とインダクタ
ンス成分L11(174)とを有している。
Next, the metal wiring 19 for connection in FIG. 3 connects the contact window 13 at one end of the P-type semiconductor region 7 (resistance for load of the transistor 151) in FIG. It is a wiring that connects the two and has a resistance component R11 (175) and an inductance component L11 (174).

【0064】次に、図3中の接続用の金属配線20は、図
3中のP型半導体領域27(トランジスタ152の負荷用の抵
抗)の一端にあるコンタクト窓33と前記中点39との間を
接続する配線であり、抵抗成分R12(176)とインダクタ
ンス成分L12(177)とを有している。
Next, the metal wiring 20 for connection in FIG. 3 connects the contact window 33 at one end of the P-type semiconductor region 27 (resistance for load of the transistor 152) in FIG. It is a wiring that connects the two and has a resistance component R12 (176) and an inductance component L12 (177).

【0065】次に、図3中の接続用の金属配線17は、図
3中のP型半導体領域7の他端にあるコンタクト窓12と
第1のNPN型トランジスタ1(図4中のトランジスタ1
51)のコレクタ用のコンタクト窓11との間を接続する配
線であり、抵抗成分R3(181)とインダクタンス成分L
3(180)とを有している。
Next, the metal wiring 17 for connection in FIG. 3 includes a contact window 12 at the other end of the P-type semiconductor region 7 in FIG. 3 and the first NPN transistor 1 (transistor 1 in FIG. 4).
51) is a wiring that connects between the collector contact window 11 and the resistance component R3 (181) and the inductance component L.
3 (180).

【0066】次に、図3中の接続用の金属配線37は、図
3中のP型半導体領域27の他端にあるコンタクト窓32と
第2のNPN型トランジスタ21(図4中のトランジスタ1
52)のコレクタ用のコンタクト窓31との間を接続する配
線であり、抵抗成分R4(183)とインダクタンス成分L
4(182)とを有している。
Next, the metal wiring 37 for connection in FIG. 3 includes the contact window 32 at the other end of the P-type semiconductor region 27 in FIG. 3 and the second NPN transistor 21 (transistor 1 in FIG. 4).
52) is a wiring connecting between the collector contact window 31 and the resistance component R4 (183) and the inductance component L.
4 (182).

【0067】次に、図3中の接続用の金属配線15は、第
1のNPN型トランジスタ1のエミッタ用のコンタクト
窓9と第2のNPN型トランジスタ21のコンタクト窓29
との間を共通接続し、電流源163の電流が供給される。
Next, the metal wiring 15 for connection in FIG. 3 has a contact window 9 for the emitter of the first NPN transistor 1 and a contact window 29 for the second NPN transistor 21.
And are commonly connected, and the current of the current source 163 is supplied.

【0068】そして、図3中の接続用の金属配線16は、
第1のNPN型トランジスタ1(図4中のトランジスタ1
51)のベース入力用の配線であり、図3中の接続用の金
属配線36は、第2のNPN型トランジスタ21(図4中の
トランジスタ152)のベース入力用の配線であり、両方の
接続用の金属配線16,36から入力信号が得られ、接続用
の金属配線8(図4中の出力端子164)と接続用の金属配
線38(図4中の出力端子165)から出力信号を取り出す。
The metal wiring 16 for connection in FIG. 3 is
First NPN transistor 1 (transistor 1 in FIG. 4
51) is a wiring for base input, and the metal wiring 36 for connection in FIG. 3 is a wiring for base input of the second NPN transistor 21 (transistor 152 in FIG. 4). Input signals are obtained from the metal wirings 16 and 36 for connection, and output signals are taken out from the metal wiring 8 for connection (output terminal 164 in FIG. 4) and the metal wiring 38 for connection (output terminal 165 in FIG. 4). .

【0069】以上のように本実施例は、差動増幅回路以
外の周辺回路を含めて接続用の金属配線17と37の長さが
バランスし、集積化に好適である。
As described above, this embodiment is suitable for integration because the lengths of the metal wirings 17 and 37 for connection including peripheral circuits other than the differential amplifier circuit are balanced.

【0070】図4のように構成された差動増幅器の出力
端子164の電圧Vo51と入力信号源161の間の利得G151、
差動増幅器の出力端子165の電圧Vo52と入力信号源161
の間の利得G152は負荷用の抵抗154,155の抵抗値をR
c、電流源163の電流値をIo、カップリングコンデンサ
ー160の入力信号に対するインピーダンスの値は入力信
号源161の出力インピーダンスに対して十分低いインピ
ーダンスであるとする
The gain G151 between the voltage Vo51 at the output terminal 164 and the input signal source 161 of the differential amplifier constructed as shown in FIG.
The voltage Vo52 at the output terminal 165 of the differential amplifier and the input signal source 161
The gain G152 between the resistance values of the resistors 154 and 155 for the load is R
c, the current value of the current source 163 is Io, and the impedance value of the coupling capacitor 160 with respect to the input signal is sufficiently lower than the output impedance of the input signal source 161.

【0071】と、And

【数11】 G151=−(Rc+R11+ωL11)/(4Vt/Io)G151 =-(Rc + R11 + ωL11) / (4Vt / Io)

【0072】[0072]

【数12】 G152=(Rc+R12+ωL12)/(4Vt/Io) となる。## EQU12 ## G152 = (Rc + R12 + ωL12) / (4Vt / Io).

【0073】ここで、G151の“−”は入力信号に対す
る出力信号の位相が逆相であること、ωL11は周波数f
のときのインピーダンス2πfL11、ωL12は周波数f
のときのインピーダンス2πfL12、VtはkT/qで
表され、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子
の電荷量、Vtは室温で約26mVである。
Here, "-" of G151 indicates that the phase of the output signal is opposite to that of the input signal, and ωL11 is the frequency f.
Impedance 2πfL11, ωL12 at frequency f
In this case, the impedance 2πfL12, Vt is represented by kT / q, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, q is the electron charge amount, and Vt is about 26 mV at room temperature.

【0074】次に実際の半導体集積回路でのR11,R12
およびL11,L12の値を求める。
Next, R11 and R12 in an actual semiconductor integrated circuit
And the values of L11 and L12 are obtained.

【0075】(数3)において、ρ=16mΩ、L=60μm、
W=10μm、n=0とするとR11=R12=0.096Ωとな
る。同様に(数4)において、L=60μm、W=10μmを代
入するとL11=L12=2.98(nH)となる。いま、直流ゲイ
ンを求めると、インピーダンスωL11,ωL12は0Ωと
なる。負荷用の抵抗154,155の抵抗値Rcを200Ω、電流
源163の電流値Ioを1mAとすると、G151は5.684dB、G
152は5.684dBとなる。次に周波数を200MHzの場合、イン
ピーダンスωL11、ωL12は3.8Ωとなる。負荷用の抵
抗154,155の抵抗値Rcを200Ω、電流源163の電流値Io
を1mAとすると、G151は5.848dB、G152は5.848dBとな
る。
In (Equation 3), ρ = 16 mΩ, L = 60 μm,
If W = 10 μm and n = 0, then R11 = R12 = 0.096Ω. Similarly, by substituting L = 60 μm and W = 10 μm in (Equation 4), L11 = L12 = 2.98 (nH). Now, when the DC gain is obtained, the impedances ωL11 and ωL12 are 0Ω. When the resistance value Rc of the load resistors 154 and 155 is 200Ω and the current value Io of the current source 163 is 1 mA, G151 is 5.684 dB, G
152 becomes 5.684 dB. Next, when the frequency is 200 MHz, the impedances ωL11 and ωL12 are 3.8Ω. The resistance value Rc of the load resistors 154 and 155 is 200Ω, and the current value Io of the current source 163 is
Is 1 mA, G151 is 5.848 dB and G152 is 5.848 dB.

【0076】以上のように、本実施例によれば、差動増
幅器の正相出力と逆相出力の2つの出力をバランスよく
取り出すことのできる半導体集積回路を提供することが
できる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit which can take out two outputs of the differential amplifier, which are the positive phase output and the negative phase output, in a well-balanced manner.

【0077】なお、本実施例ではいずれもNPN型トラ
ンジスタで差動増幅器を構成したが、PNP型トランジ
スタやMOSトランジスタで構成してもよい。
In this embodiment, the differential amplifier is constructed by NPN type transistors, but it may be constructed by PNP type transistors or MOS transistors.

【0078】さらに、上記実施例では差動増幅器を例に
あげて説明したが、本発明はカレントミラー回路に使用
する場合等、広く応用できることは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, the differential amplifier has been described as an example, but it goes without saying that the present invention can be widely applied to the case where it is used in a current mirror circuit.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明は、差動増幅回路を構成する第1
のトランジスタのコレクタと第1の負荷抵抗を第1の配
線材料にて接続し、第2のトランジスタのコレクタと第
2の負荷抵抗を第2の配線材料にて接続する。さらに、
第1の負荷抵抗と第2の負荷抵抗を第3の配線材料で接
続して電源供給点に接続し、第3の配線材料の中心付近
から第1の負荷抵抗への配線材料の幅,形状,大きさと
第3の配線材料の中心付近から第2の負荷抵抗への配線
材料の幅,形状,大きさをほぼ同じにし、かつ第1の配
線材料と第1の負荷抵抗とのコンタクト部の形状,大き
さと、前記第2の配線材料と第2の負荷抵抗とのコンタ
クト部の形状,大きさをほぼ等しくするような構成にし
たことにより、差動増幅器の正相出力と逆相出力の2つ
の出力をバランスよく取り出すことのできる安定した半
導体集積回路を提供することができる。
According to the present invention, there is provided a first differential amplifier circuit.
The collector of the transistor and the first load resistance are connected by the first wiring material, and the collector of the second transistor and the second load resistance are connected by the second wiring material. further,
The first load resistance and the second load resistance are connected by a third wiring material and connected to a power supply point, and the width and shape of the wiring material from the vicinity of the center of the third wiring material to the first load resistance. , The width and shape and size of the wiring material from the vicinity of the center of the third wiring material to the second load resistance are made substantially the same, and the contact portion between the first wiring material and the first load resistance is Since the shape and size and the shape and size of the contact portion between the second wiring material and the second load resistor are made substantially equal to each other, the positive-phase output and the negative-phase output of the differential amplifier can be obtained. It is possible to provide a stable semiconductor integrated circuit that can take out two outputs in a well-balanced manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における半導体集積回路
で構成される差動増幅器の一部を示すパターン平面図で
ある。
FIG. 1 is a pattern plan view showing a part of a differential amplifier composed of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体集積回路の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor integrated circuit of FIG.

【図3】本発明の第2の実施例における半導体集積回路
で構成される差動増幅器の一部を示すパターン平面図で
ある。
FIG. 3 is a pattern plan view showing a part of a differential amplifier composed of a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の半導体集積回路の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor integrated circuit of FIG.

【図5】従来の差動増幅器の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier.

【図6】従来の半導体集積回路で構成される差動増幅器
のパターン平面図である。
FIG. 6 is a pattern plan view of a differential amplifier configured by a conventional semiconductor integrated circuit.

【図7】図6に示す従来の半導体集積回路の差動増幅器
の等価回路図である。
7 is an equivalent circuit diagram of a differential amplifier of the conventional semiconductor integrated circuit shown in FIG.

【図8】図6に示す接続用の金属配線の平面図である。FIG. 8 is a plan view of the metal wiring for connection shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21…NPN型トランジスタ、 2,22…N型エピタ
キシャル層、 3,4,23,24…P型半導体領域、
5,6,25,26…N形半導体領域、 7,27…P形半導
体領域で構成される負荷抵抗、 9,10,11,12,13,
29,30,31,32,33…コンタクト窓、 8,15,16,1
7,18,19,20,36,37,38,40…接続用の金属配線、
14,34…半導体抵抗素子、 40′…電源用基幹配線、
111,112,151,152…トランジスタ、 113,153…電
圧源、 114,115,154,155…負荷用の抵抗、 116,1
17,156,157…バイアス抵抗、 120,160…カップリン
グコンデンサ、 121,161…信号源、 122,162…バイ
アス電源、 123,163…電流源、124,125,164,165…
出力端子。
1, 21 ... NPN type transistor, 2, 22 ... N type epitaxial layer, 3, 4, 23, 24 ... P type semiconductor region,
5, 6, 25, 26 ... N-type semiconductor region, 7, 27 ... Load resistance composed of P-type semiconductor region, 9, 10, 11, 12, 13,
29,30,31,32,33 ... Contact window, 8,15,16,1
7, 18, 19, 20, 36, 37, 38, 40 ... Metal wiring for connection,
14, 34 ... Semiconductor resistance element, 40 '... Basic wiring for power supply,
111, 112, 151, 152 ... Transistor, 113, 153 ... Voltage source, 114, 115, 154, 155 ... Load resistance, 116, 1
17, 156, 157 ... Bias resistor, 120, 160 ... Coupling capacitor, 121, 161 ... Signal source, 122, 162 ... Bias power source, 123, 163 ... Current source, 124, 125, 164, 165 ...
Output terminal.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体集積回路において、差動増幅回路
を構成する第1のトランジスタのコレクタと第1の負荷
抵抗を第1の配線材料にて接続し、第2のトランジスタ
のコレクタと第2の負荷抵抗を第2の配線材料にて接続
し、前記第1の負荷抵抗と前記第2の負荷抵抗を第3の
配線材料で接続して電源供給点に接続し、前記第3の配
線材料の中心付近から前記第1の負荷抵抗への配線材料
の幅,形状,大きさと前記第3の配線材料の中心付近か
ら前記第2の負荷抵抗への配線材料の幅,形状,大きさ
をほぼ同じにし、かつ前記第1の配線材料と前記第1の
負荷抵抗とのコンタクト部の形状,大きさと前記第2の
配線材料と前記第2の負荷抵抗とのコンタクト部の形
状,大きさをほぼ同じに構成したことを特徴とする半導
体集積回路。
1. In a semiconductor integrated circuit, a collector of a first transistor and a first load resistor forming a differential amplifier circuit are connected by a first wiring material, and a collector of a second transistor and a second load resistor are connected. The load resistance is connected by a second wiring material, the first load resistance and the second load resistance are connected by a third wiring material, and they are connected to a power supply point. The width, shape, and size of the wiring material from the vicinity of the center to the first load resistance and the width, shape, and size of the wiring material from the vicinity of the center of the third wiring material to the second load resistance are substantially the same. And the shape and size of the contact portion between the first wiring material and the first load resistor and the shape and size of the contact portion between the second wiring material and the second load resistor are substantially the same. A semiconductor integrated circuit having the above-mentioned configuration.
【請求項2】 第1の配線材料と第2の配線材料の幅,
形状および第1の負荷抵抗,第2の負荷抵抗とのコンタ
クト部の形状,大きさをほぼ同じに形成したことを特徴
とする請求項1記載の半導体集積回路。
2. The width of the first wiring material and the second wiring material,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the shape and the shape and size of the contact portion with the first load resistance and the second load resistance are formed to be substantially the same.
【請求項3】 差動増幅回路の出力を第1および第2の
トランジスタのコレクタにできるだけ近い配線材料から
取り出すことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the output of the differential amplifier circuit is taken out from a wiring material as close as possible to the collectors of the first and second transistors.
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