JPS63143843A

JPS63143843A - 半導体集積回路電源配線装置

Info

Publication number: JPS63143843A
Application number: JP29174786A
Authority: JP
Inventors: Kennosuke Fukami; 深見　健之助; Takeshi Takeya; 武谷　健; Kazuhiro Matsuda; 和浩松田; Hideki Fukuda; 秀樹福田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1988-06-16

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、小型にして電圧変動の少ない安定性の高い半
導体集積回路装置の電源配線に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体集積回路装置において、内部回路の動作に
必要な電源電圧は、電源パッドを介し、信号配線に使用
する金属配線に比較して幅の広い第２．第３の金属配線
を半導体基板上に形成した厚い酸化膜上に形成して伝え
られ、半導体基板上に形成したトランジスタ等内部素子
の所定の位置に分配していた。第７図に従来の電源線の
一構成例、第８図に第７図２０の拡大平面パターン図、
第９図に第７図２０の断面構造図を示す。図において１
は外部より電源電圧を供給するためのパッド、２は接地
電位を供給するためのパッド、３は入出力信号を供給、
とり出すためのパッド、３０５は人出力バツファに電源
電圧を供給するための第３の金属配線層で形成した電源
配線、３０５は入出力バッファに接地電位を供給するた
めの第３の金属配線層で形成した接地配線、３０３は内
部回路ブロックに電源電圧を供給するための第３の金属
配線層で形成した電源配線、３０３′は内部回路ブロッ
クに接地電位を供給するための第３の金属配線層で形成
した接地配線、３０４は内部回路ブロックに電源電圧を
供給するための第２の金属配線層で形成した電源配線、
３０４′は内部回路ブロックに接地電位を供給するため
の第２の金属配線層で形成した接地配線、３０２はトラ
ンジスタ等内部素子に電源電圧を供給するための第２の
金属配線層で形成した電源配線、３０２′はトランジス
タ等内部素子に接地電位を供給するための第２の金属配
線層で形成した接地配線、１００はｎ型半簿体基板、２
０１　、２０２．２０３は半導体基板に形成した厚い絶
縁膜、ＩＯは第２の金属層と第３の金属層を接続するた
めの穴２０は第８図、第９図にその平面パターン図およ
び構造断面図をそれぞれ示す領域である。このように構
成されていたので、電源配線を形成する金属配線層が有
する寄生の抵抗成分、インダクタンス成分が内部回路の
動作に従って流れる過渡的な電流によって供給電源電位
の変動をもたらすという欠点があった。また、この問題
を回避するためには、電源配線を形成する第２．第３の
金属配線層の幅の広げ、寄生する抵抗成分、およびイン
ダクタンス成分を小とする必要が生じるが、これは電源
配線に必要な領域の面積拡大をもたらすという欠点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、過渡的な電流による供給電源電圧の変
動を小型にして抑制する点を解決した電源配線を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

本発明は従来未使用であった第７図３０３．３０３’お
よび３０４　、３０４の金属電源配線層および接地配線
層直下の半導体基板内に大なる容量を同時に作り込み、
前記の容量を電源供給用金属配線に接続することを最も
主要な特徴とする。従来の技術とは、電源供給用金属配
線層直下の未使用領域を有効に利用し、前記領域に大な
る容量を作り込み、該金属配線と接続することによって
、該金属配線の幅を拡大することなく、該金属配線上を
流れる過渡的な電流によって生じる電圧変動を該大なる
容量の効果によって抑制する点が異なる。

〔実施例の説明〕

第１図は本発明の第１の実施例を説明する平面パターン
図、第２図はその構造断面図であって、第７図２０の部
分に相当する。１００はｎ型半導体基板、１０２は低濃
度ｐ型ウェル、１０３は高濃度ｎ型半導体層、１１０は
高濃度ｐ型チャネルストップ層、２０１は半導体基板表
面上の厚い酸化膜、２０１′は半導体基板表面上に形成
した薄いゲート酸化膜、２０２．２０３は異なる金属配
線層を絶縁する為の厚い酸化膜、３０１は容量を形成す
る為の第１の金属層、３０２．３０３は内部回路に電源
電圧を供給する為の第２、第３の金属配線層、１１は第
１の金属配線層と第２の金属配線層を接続する為の穴、
３０２　、３０３’は内部回路に接地電位を供給する為
の第２．第３の金属配線層、１２は高濃度半導体層と第
２の金属配線層を形成する穴、ｌＯは第２．第３の金属
配線層を接続する穴である。このような構造になってい
るから、３０３′および３０２′から１０３を介して１
０２に接地電位を与え、３０３および３０２から３０１
へ電源電圧を与え、３０１．２０１’　、１０２から構
成される容量を形成することができ、２０１は薄い酸化
膜であるから、大なる容量を３０２．３０３より構成さ
れる電源供給用金属配線に接続することが出来る。その
効果としては、電源配線上に流れる過渡的な電流による
電位変動をこの大なる容量によって抑制することができ
、該容量はこれら電源配線直下に形成されているから電
源配線領域の占有面積拡大を抑制することができる。

第３図は本発明の第２の実施例を説明する平面パターン
図、第４図はその構造断面図であって、第７図２０の部
分に相当する。１００はｎ型半導体基板、１０２は低濃
度ｐ型ウェル、１０３は高濃度ｎ型半導体層、１０５は
高濃度ｎ型半導体層、１１０は高濃度チャネルストップ
層、２０１は半導体基板表面ヒの厚い酸化膜、２０１は
半導体基板表面上に形成した薄い酸化膜、２０２．２０
３は異なる金属配線層を絶縁する為の厚い酸化膜、３０
２．３０３は内部回路へ電源電圧を供給する為の第２．
第３の金属配線層、３０２　’、　３０３　／は内部回
路へ接地電位を供給する為の第２．第３の金属配線層で
ある。このような構造になっているから、３０３′およ
び３０２′から１０３を介して１０２へ接地電位を与え
、３０３および３０２がら１０５へ電源電圧を与え、１
０５と１０２から構成される接合容量を形成することが
でき、該容量を電源供給用金属配線に接続することがで
きる。その効果としては前記第１の実施例と同一の効果
を提供することができる。

第５図は本発明の第３の実施例を説明する平面パターン
図、第６図はその構造断面図であって、１００はｎ型半
導体基板、１０２は低濃度ｐ型ウェル、１０３は高濃度
ｎ型半導体層、１０４は１０３より浅く形成されたｎ型
半導体層、１０５は１０３と同程度の深さに形成され１
０４と接続されたｎ型半導体層、２０１は半導体基板表
面に形成された厚い酸化膜、２０１′は半導体基板表面
に形成された薄い酸化膜、２０２．２０３は異なる金配
線層を絶縁する為の厚い酸化膜１，３０１は容量を形成
する為の第１の金属層、３０２　、３０３は内部回路へ
電源電圧を供給する為の第２、第３の金属配線層、３０
２’　、　３０３　’は内部回路へ接地電位を供給する
為の第２．第３の金属配線層である。このような構造に
なっているから、３０２およびび３０３から１０５を介
して１０４に電源電圧を与え、３０２および３０３′か
ら１０３を介して１０２に接地電位を与え、３０２／お
よび３０３′から３０１へ接地電位を与えることにより
、３０１．２０１’、１０４から形成される容量と、１
０４．１０２から形成される接合容量を電源配線に並列
に接続することが出来る。その効果としては、小型にし
て実施例１．実施例２よりさらに大なる容量を電源配線
に接続することができ、さらに電源電位の安定化を期待
することができる。

上記の実施例おいて、第１の導電型としてｎ型、第２の
４電型としてｐ型を用いた場合について説明したが、第
１の導電型としてｐ型、第２の導電型としてｎ型を用い
、接続法をかえた場合も容易に類推され゛る。さらに第
２．第３の金属層より上層にも電源配線があった場合も
同様である。

尚、本実施例は通常のＣＭＯＳプロセスで実現可能であ
り、特に第３の実施例１０４の半導体層はチャネルドー
プの工程と共用化できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、従来金属配線層のみで形成してい
た電源配線、接地配線直下の半導体基板は未使用であっ
たが、この部分に大なる容量を容易に形成することがで
き、該容量を電源配線に容易に接続することができるか
ら、内部回路の動作に伴なう過渡的に流れる電源電流に
よって生じる電源変動を小面積にして安定化できるとい
う利点がある。

また、本電源配線形成には回路間を接続するための第２
．第３の金属配線層を必要とすることがないから、回路
間を接続する信号線の配線は特別な制約を課する必要が
ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は年発明の特徴を最も良く表わしている第１の実
施例の平面パターン図、第２図は本発明第１の実施例の
構造断面図、第３図は本発明の特徴を最もよく表わして
いる第２の実施例の平面パターン図、第４図は本発明第
２の実施例の構造断面図、第５図は本発明の特徴を最も
よ（表わしている第３の実施例の平面パターン図、第６
図は本発明第３の実施例の構造断面図である。第７図は従来から用いられている半導体集積回路の電源
配線、接地配線の一構成例、第８図は金属配線層のみを
備えた従来の電源、接地配線の平面パターン図、第９図
は従来の電源配線部の構造断面を示す。図において、ｌ・・・電源電圧供給用パッド、２・・・接地電位供給
用パッド、３・・・入出力信号接続パッド、ｌＯ・・・
第２の金属層と第３の金属層を接続する穴、１１・・・
第１の金属層と第２の金属層を接続する穴、１２−・・
高濃度半導体層と第２の金属層を接続する穴、２０・・
・第１図〜第５図及び第８図、第９図に示す部分を示す
領域、１００−・・第１の半導体層（ｎ型基板）、１０
２・・・第２の半導体層（ｐ型ウェル）　、１０３・・
・第３の半導体層（ｐ型半導体層）　、１０４−・・第
５の半導体層（）ｌいｎ型半導体層）　、１０５・・・
第４の半導体層（ｎ型半導体層）　、１１０・・・チャ
ネルストップ（ｐ型半導体層）　、２０１・・・半導体
表面上の厚い酸化膜、２０１′・・・半導体表面の薄い
酸化膜、２０２・・・第１の金属層と第２の金属層を絶
縁する酸化膜、２０３・・・第２の金属層と第３の金属
層を絶縁する酸化膜、３０１・・・第１の金属層、３０
２−・・第２の金属層（電源電位）　、３０２’・・・
第２の金属層（接地電位）、３０３・・・第３の金属層
（電源電位）　、３０３’・・・第３の金属Ｂ５（接地
電位）特許出願人　　日本電信電話株式会社代理人　弁理士　玉　蟲　久五部（外２名）第　　５　　図第　　６　　図第　　８　　図第　　９　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の導電型の半導体基板を形成する第１の半導体
層と、前記の半導体基板の主表面の一部領域に形成され
た第２の導電型のウェル領域を形成する第２の半導体層
と、前記のウェル領域内の一部に形成されたウェル深さ
より充分浅い、高濃度の第２の導電型の第３の半導体層
と、これら前記の半導体表面上部に設けた薄い第１の絶
縁膜と、前記絶縁膜表面上部に設け、前記の第３の半導
体層と一定の距離を設けた第１の金属層と、前記金属層
をおおう厚い第２の絶縁膜と、前記の絶縁膜表面上部に
設けた第２の金属層と、前記金属層と第３の厚い絶縁膜
を介して設けた第３の金属層を備え、第３の半導体層上
で第１、第２の絶縁膜に所定の大きさの穴を設け、第２
の金属層と第３の半導体層を接続し、第１の金属層上で
第２の絶縁膜に所定の大きさの穴を設け、第１の金属層
と第２の金属層を接続し、第３の半導体層に接続される
第２の金属層を接地電位とし、第１の金属層に接続され
る第２の金属層を他方の電源電位とし、第２の金属層上
で第３の絶縁膜の所定の位置に所定の大きさの穴を設け
、２つの異なる第３の金属層をこの穴を介してそれぞれ
接地電位である第２の金属層と他方の電源電位にある第
２の金属層に接続し、第２、第３の金属層で形成される
電源配線直下にＰウェル、第１の絶縁膜、第１の金属層
で形成される容量を接続することを特徴とする半導体集
積回路電源配線装置。２、前記特許請求範囲第１項において、前記ウェル領域
内の一部に前記第３の半導体層と所定の距離を設けて形
成した第１の導電型の第４の半導体層を設け、第１の金
属層をとり払い、第１、第２の酸化膜に所定の大きさの
穴を設け、電源電位にある第２の金属層と該第４の半導
体層を接続し、該第４の半導体層で形成される接合容量
を第２、第３の金属層で形成される電源配線直下でこれ
と接続することを特徴とする半導体集積回路電源配線装
置。３、前記特許請求範囲第２項において、第１の導電型の
第４の半導体層を第３の半導体層より、より薄く形成し
、前記第４の半導体層に隣接して、第３の半導体層とほ
ぼ同一の深さを有する第１の導電型の第５の半導体層を
形成して、第４の半導体層と接続し、前記特許請求範囲
第１項と同様に前記の第４の半導体層表面上部に第１の
薄い絶縁膜を介して第１の金属層を設け、前記第１の金
属層を接地電位にある第２、第３の金属層と接続し、第
５の半導体層を電源電位にある第２、第３の金属層と接
続させ、第２、第３の金属層で形成される電源配線直下
に、第１の金属層と第５の半導体層で形成される容量お
よび第５の半導体層と第２の半導体層で形成される容量
を第２、第３の金属配線層で形成される電源配線に並列
に接続することを特徴とする半導体集積回路電源配線装
置。