JPS5969954A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5969954A
JPS5969954A JP57180241A JP18024182A JPS5969954A JP S5969954 A JPS5969954 A JP S5969954A JP 57180241 A JP57180241 A JP 57180241A JP 18024182 A JP18024182 A JP 18024182A JP S5969954 A JPS5969954 A JP S5969954A
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capacitance
tunnel
dummy
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Mamoru Fuse
布施 守
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/20Interconnections within wafers or substrates, e.g. through-silicon vias [TSV]

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar 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】 本発明は半導体装置、特に集積回路におけるクロス配線
に関するものである。
最近バイポーラlCに於いては、ワンチップ上にILデ
バイスを用いたデジタル部とアナログ部回路とを組み込
んだアナログ・デジタル混在型のICが増加している。
ICの規模の増大と伴にデバイス間を結ぶ配線数も膨大
となっ°Cいるが、■2L部に於いては、このことは特
にN要な問題となっている。
通常、アナログ部分における配線交差箇所では、N型エ
ピタキシャル表面からNPNトランジスタのベースと同
時拡散したP+領域を形成し、この中ENPN)ランジ
スタのエミッタN+を拡散して抵抗の両端でP+層とN
+層をショートしてこれらを一方の配線の一部として使
うことが広く用いられている。このとき、トンネル抵抗
のP+領域と外側のN型エピタキシャル領域の間には、
0.IPF乃至03PF:程度の寄生容量がつくが特に
高周波回路以外は問題とならない。
一方、  I2L部でのクロス配線は、次のようにして
対処し7ている。すなわち、NPNトランジスタのベー
ス拡散と同時拡散した領域であって接地電位に接続さ:
1LfcP+領域を設け、とのP+領域中にNPN)ラ
ンジスタのエミッタと同時拡散″した炉領域を形成し、
とのN+領領域両端でコンタクト部分を形成してアルミ
ニウム配線を引き出すようにし、クロスする他の配線は
N+領域上を絶縁膜を介して通過するようにしている。
以下、クロス配線のために基体中に形成された領域部を
トンネル抵抗と呼ぶ。このとき、N+領領域P+領域間
には数PFの寄生容量が存在し、I2Lに於いては配線
の迂回が困難であることもあって、I2Lの至るところ
に寄生容量が入っ゛〔くる。この結果として、同期をと
るべき信号ラインの一方にトンネル抵抗が入ると、他方
に比して信号の遅れが生じ、この結果、誤動作の原因と
なる。
第1図に従来のトンネル抵抗の使用例を示す。
NANDゲートIA−N’ANDゲートIB間の信号ラ
インとNANDゲート2A−NANDゲート2B間の信
号ラインとは伴に同期をとる必要があるが、マスクレイ
アウトの都合上NANDゲート2AとNANDゲート2
Bとの間にトンネル抵抗TN几が挿入されている。従っ
て、このままでは、第2図に示すように、P点の波形(
同図(a))に対してGNDとの間に数PFの寄生容量
が入っているQ点の波形は同図(b)のようになり、信
号の遅延の原因となる。
第3図は広く一般に行なわれているI2L部のレイアウ
ト図である。第3図の左側には、ファンアウト数3でイ
ンジェクタ領域20.ベース領域22およびコレクタ領
域24を有する2つの■2L部5゜が示してあゆ、右側
に交差配線のためのトンネル抵抗100が示しである。
トンネル抵抗100はN型エピタキシャル層3の表面か
ら拡散されたP+領域6が絶縁領域4とつながっており
、GND(接地)電位に落ちている。P+領域6には、
■2L部100のコレクタ炉領域24と同時拡散された
トンネル抵抗のN+領域7が形成され、コレクタ領域2
4と領域、7の一端とはアルミニウム配線26−1で接
続され、領域7の他端から配線26−2が取り出されて
いる。領域7の上には、■2L部100の他のコレクタ
領域に接続された二つの配+12s。
30が交さしている。尚、5は炉カラー領域である。
第4図は、第3図のA−A/勝に沿って切った模式的構
造断面図であり、1はP型基板、2はN+埋込み層であ
り、3は比抵抗1〜3Ω−cm 、厚さ7〜10μのN
型エビタキンヤル層、4は絶縁P+領域、5はN+カラ
ーであって埋込陪に達するように表面から深く拡散形成
されCいる。6はNPNトランジスタのベースと同時拡
散あるいはこれより低い濃度のP抵抗である。通常のI
Lに於いては、領域6はNPN )ランジスタのベース
と同時に拡散するが、高耐圧ILなどに於いてはILの
β。、を改善する為に、アナログ部分のNPNトランジ
スタのベースP+よりも低濃度のP+層を■2Lのベー
スに使うので、容量値を小さくする為にはこの低濃度P
領域を用いるのが良い。7はNPNエミッタと同時拡散
する炉トンネル抵抗領域、8は酸化膜、26−1.26
−2.28.30は前述のA7配線である。第4図から
もわかるように、トンネル抵抗を形成するP+層6およ
びN+層7とも高濃度であり、接合近辺での濃度は10
〜IOに達する。又、IL内を伝播する信号レベルは0
.7v以下なので、トンネル抵抗の寄生容量は、数PF
が一般的である。この寄生容量を減少させるには、金属
を多層配線化するなどが考えられるが、この方法では工
程数の増加によりコストアップとなることは避けられな
い。
本発明の目的は、I2L部のトンネル抵抗により形成さ
れる寄生容量によって同期をとるべき信号ラインの一方
が遅延を生じ誤動作する欠点を解消し−た半導体装置を
提供することである。
本発明による半導体装置は、同期をとるべき信号ライン
群の中の1つに交差配線のだめのトンネル抵抗による寄
生容量が入った場合、同期をとるべき他の信号ラインに
も同じPN接合を用いたダミー容量を挿入することによ
って、信号が同じ遅延となるようにし、ひげの発生や誤
動作を防止しようとするものである。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第5図は、本発明をNANDゲートに適用した場合の等
価回路図であり、NANDゲート2人の出力とNAND
ゲー)2Bの入力間には第1図のようにトンネル抵抗5
2が挿入されている。又、これと同期をとるべきN A
 N DクーhlAの出力とNANDゲートIBの入力
間には、トンネル抵抗52の容量および抵抗値と等しい
ダミー容量52が投入され“Cいる。これによりP点、
Q点の波形は第6図(a)および(b)のようになって
同じ遅延を示すようになり、ILの論理動作に影響を与
えない。
第7図に、第5図に沿って本発明を三信号ラインに適用
した場合のダミー容量の適切な使用例を示す。配線70
と72.74とはパターンレイアウト上交差すべき配線
であり、このため、P型領域6にN型領域7−1を形成
したトンネル抵抗51をつくり、配線70を70−1 
、70−2に分割してこれらをトンネル抵抗51で結び
、配線72.74は領域7−1上を絶縁膜を介して通過
している。
配線76は、配線70と同期をとる必要がある配線線で
あり、この配線76にダミー容量をもたせるために、領
域7−1と同じ幅および長さの領域7−2が設けられ、
配線76は76−1.76−2の二つに分割されて領域
7−2で接続されている。
領域7−1と7−2とは同じ幅および長さで、しかも近
接配置されているので、領域7−1.7−2の容量値及
び抵抗値はほぼ等しい。従って、二つのライン70.7
6間の点’)’ 、Qにおける遅延時間も第6図のよう
にほぼ一定となる。尚領域6が接地されていることは前
述のとおりである。
第8図は、本発明の他の実施例を示す平面図である。配
線80と配線83乃至87とは交差される必要があるか
ら、配線80には領域7−1によるトンネル抵抗が形成
され、この領域7−1上に絶縁膜を介しC5つの配線8
3乃至87が通過している。また、配線80と配線81
.82とはこれらに伝わる信号に同期をとる必要がある
ので、配線81.82にはダミー容量を設ける必要があ
る。しかしながら、第8図では第7図のように配線81
.82の一部にダミー容量のための領域を直列に設ける
のではなく、配線81.82の一部に導体81−1.8
2−2を介して領域7−2.7−3を接続することによ
り、配線81.82と接jt!間に容量を設けている。
領域7−1は容量のほかに抵抗成分をもち、配置fij
81,82については容量のみであるが、領域7−1の
抵抗成分はたかだか100Ωであるから、信号遅延にほ
とんど影響ない。従って、第8図のように、ダミー容量
に抵抗成分をもたなくても、同期をとるべき信号間の遅
延はほぼ同一になる。尚、領域7−1と領域7−2.7
−3との容量を同じにするため、同一の幅で同一の長さ
にする。この場合、領域7−1゜7−2の形状を第8図
のようにしないで例えば矩形にしてもよいと考えられる
かもしれないが、容量値は領域7−1.7−2.7−3
の底面および側面の面積の和できまるから、領域7−1
と7−2.7−3との間の幅をかえると、領域7−1゜
7−2.7−3の拡散広がりにより生じる各領域の底面
および側面の面積の変化により容量値のノくラツキが大
きくなり、このため、各領域の幅は同じでかつ長さも等
しくするのがよい。
第7図、第8図に於いて、ダミー容量は一つの連続した
領域で形成されているが、もちろん同じ幅でいくつかの
エレメントに分れていてエレメントが相互に接続されて
いても良いし、それらの分割されたダミー容量のいくつ
かは配線の交さに利用してもさしつかえない。この場合
、容量値は、合計としてはそれぞれのダミー容蓋自体相
互に等しくなければならない。上述のような設計を行う
ことによって、マスクレイプラト上の自由度は大幅にふ
え、チップサイズの縮少化を行うことが可能となる。又
、このときダミー容量、トンネル抵抗は容量が相互に一
致性を保つように、抵抗(容量)の幅荀一定とし、また
同一方向で近接配置とすることが望旭・しい。
第9図に本発明のさらに他の実施例を示づ゛。第8図1
では、トンネル抵抗として接地された一導電型領域に形
成されCいる反対導電型領域を用いたが、第9図では、
N型領域7が形成袋れているP型領域6は接地されてお
らず、その代わすAl配線9−1.9−2でPおよびN
型領域6,7は接続されてこれをトンネル抵抗としてい
る。従って、ダミー容量もP型領域6とN型領域7とは
接続されている。この場合、バイアスされているので、
NPNのベース拡散と同時に形成したP+領域6とN型
エピタキシャル層3とで形成される容量は0.1〜0.
3 PF程度であり、前述の容量値より1ケタ小はい。
従っ°c1 この場合には容量値のバランスを考慮する
必要は殆んどない。つまり、形状が多少ちがっていても
よい。第9図の左側は、トンネル抵抗、右側はダミー容
量をそれぞれ示すが、ダミー容量の耐領域6は特になく
てもかまわない。
また、第9図で示したダミー容量は、第8図の考え方と
同じで、配線9−3は配線9−1.9−2と同期をとる
べき配線に接続されている。
以上述べたように、本発明を適用したI2Lは、何ら特
殊な工程を付加することなくダミー容量を注意深く設計
上配置することにょっ−〔、I2L部の論理に影響を与
えないで配線交さすることが可能であり、IC規模の増
大すなわち、配線数の急速な増大に伴なって本発明は益
々重要性を増すであろう。
尚、本発明はI2Lに適用した場合についてのみ述べた
が他の一般的なアナログ回路、MO8LSIにおけるク
ロス配線に適用しても同様な効果が得られるのは自明で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のI2Lに於いてトンネル抵抗が設けられ
た等価回路図、第2図は第1図のP点、Q点に於ける電
圧波形図、第3図は従来のILに於けるデジタル部とト
ンネル抵抗の配置を示す平面図゛、第4図は第3図のA
 −A′で切断したときの断面図、第5図は本発明によ
るトンネル抵抗、ダミー容量が設けられた等価回路図、
第6図は第5図P点、Q点に於ける電圧波形図、第7図
、第8図は本発明を適用したトンネル抵抗、ダミー容量
の望゛ましい配置例を示す平面図、第9図は本発明の他
の実施例を示す構造断面図である。 1・・・・・・P型基板、2・・・・・・N+埋込み層
、3・・・・・N型エピタキシャル層、4・・・・・・
P+絶縁領域、5・・・・・・N+lyラー領域、6・
・・・・・P+領域、7・・・・・・N+領領域8・・
・・・酸化膜、9・・・・・・Al配線、51・・・・
・・トンネル抵抗、52・・・・・・ダミー容量。 第1図 第2区 第3図 1 第4図 第5図 70 6 捗7四 搾6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 信号伝達ライン中に交差配線のために半導体基体内の一
    領域を経由するようにした配線を有する半導体装置にお
    いて、該配線に伝わる信号と同期した信号が伝わる他の
    配線にダミー容量が設けられていることを特徴とする半
    導体装置。
JP57180241A 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置 Granted JPS5969954A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57180241A JPS5969954A (ja) 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置

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JP57180241A JPS5969954A (ja) 1982-10-14 1982-10-14 半導体装置

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JPS5969954A true JPS5969954A (ja) 1984-04-20
JPH0153512B2 JPH0153512B2 (ja) 1989-11-14

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