JP3030951B2 - Semiconductor integrated device - Google Patents
Semiconductor integrated deviceInfo
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は発振器用半導体集積装置
のレイアウトに関する。The present invention relates to a layout of a semiconductor integrated device for an oscillator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、発振器用半導体集積回路において
発振部に代表されるアナログ領域と分周部に代表される
デジタル領域が混在し、それぞれの領域は(1)まった
く分離しないか(2)分離するも電源系は同一の配線系
をもちいていた。図5は従来の発振器用ICのレイアウ
トの一例である。501は発振部、502は出力バッフ
ァ部、503はデジタル部で504はVDD、505は
VSSパッドを示す。506はVDDパッドより配線さ
れる電源ライン(VDDライン)で507はVSSパッ
ドより配線される電源ライン(VSSライン)である。
ここで発振部501、出力バッファ502とデジタル部
はVDD及びVSSラインは共通である。また発振部の
隣に出力バッファが配置されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor integrated circuit for an oscillator, an analog area typified by an oscillating section and a digital area typified by a frequency dividing section are mixed, and the respective areas are either (1) not separated at all or (2) separated. However, the power supply system used the same wiring system. FIG. 5 shows an example of a layout of a conventional oscillator IC. Reference numeral 501 denotes an oscillation unit, 502 denotes an output buffer unit, 503 denotes a digital unit, 504 denotes VDD, and 505 denotes a VSS pad. Reference numeral 506 denotes a power supply line (VDD line) wired from the VDD pad, and 507 denotes a power supply line (VSS line) wired from the VSS pad.
Here, the oscillation section 501, the output buffer 502, and the digital section have the same VDD and VSS lines. An output buffer is arranged next to the oscillating unit.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なレイ
アウトでは発振部と出力バッファの電源ラインが共通の
ため出力バッファに瞬時的に大電流(ショート電流)が
流れることによる電圧のドロップで発振部の電源もドロ
ップする。このため発振部は本質的な発振ではない帰還
発振や異常発振等を引き起こす。この様なレイアウトに
よる異常発振等は簡単に対策がたてられないため開発納
期に著しい遅延が生じたり、最終的に要求仕様を満たす
ことができないこともある。本発明の目的はかかる欠点
を除去し安定した性能の発振器を供給することにある。However, in such a layout, since the power supply line of the oscillating section and the output buffer is common, the oscillating section is dropped due to the instantaneous large current (short current) flowing through the output buffer. Drop the power supply. For this reason, the oscillation unit causes feedback oscillation, abnormal oscillation, and the like, which are not essential oscillations. Abnormal oscillations and the like due to such a layout cannot be easily countermeasured, so that a significant delay may occur in the delivery date of development, or the required specifications may not be finally satisfied. It is an object of the present invention to eliminate such disadvantages and to provide an oscillator with stable performance.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積装置
は、発振部と論理部と出力バッファ部を具備した水晶発
振器用半導体集積装置において、前記発振部と前記出力
バッファ部を前記論理部で分離して配置してなり、且
つ、前記発振部の基板と反対の導電性を持つウェルを前
記論理部及び前記出力バッファ部側に配置することを特
徴とする。According to the present invention, there is provided a semiconductor integrated device for a crystal oscillator having an oscillation section, a logic section, and an output buffer section, wherein the oscillation section and the output buffer section are composed of the logic section. A well which is separately disposed and has a conductivity opposite to that of the substrate of the oscillating unit is arranged on the logic unit and the output buffer unit side.
【0005】[0005]
【0006】[0006]
【0007】[0007]
【実施例】本発明の一実施例を図1に示す。これは発振
器用ICのレイアウト例で、99・100は電源用パッ
ド(VDD)、101・102はもう一方の電源用パッ
ド(VSS)である。103〜110は入出力用のパッ
ドでどのパッドも静電気保護ダイオードをもっている。
ここでは103は水晶振動子接続用のパッドでゲートパ
ッド、104はドレインパッドである。111は発振
部、112は分周部、113は出力バッファを示してい
る。114は99の電源パッドより配線されるVDDラ
インを示し115は100の電源パッドより配線される
VDDラインである。VDDライン114とVDDライ
ン115は同電位であるがパターン的には完全に分離さ
れ別の配線ラインとなっている。また116と117も
同様で116は101の電源パッドより配線されるVS
Sライン、117は102の電源パッドより配線される
VSSラインで116、117は完全に別の配線となっ
ている。また118は発振部のウェルを示し発振部のウ
ェルは出力バッファ側に配置している。この様に電源パ
ッドを分けた場合のパッケージへのボンディングの一例
を図2に示す。ここで99、100は図1の電源パッド
に対応する。201はICチップを示し、205はリー
ドフレーム、202・203・204はリード端子で特
に202はVDD電源用である。206・207はボン
ディング・ワイヤである。出力バッファ等でショート電
流等に起因する電圧変動はボンディング・ワイヤ207
から206を経て発振部に影響を与えることになる。こ
こで202のリード端子からIC外部の電源までのイン
ピーダンスはボンディング・ワイヤ206のインダクタ
ンスを含むインピーダンスと比較するとかなり小さいた
め出力バッファからの電圧変動は外部電源に吸収され発
振部には大きな影響を与えない。この様に同電位の電源
ラインにおいても発振部とデジタル部(分周部+出力バ
ッファ部)とでまったく別の配線ラインを用いることで
出力バッファ部でのショート電流等に起因する電圧変動
による発振部への悪影響を防ぐことが可能となる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This is an example of the layout of the oscillator IC. 99 and 100 are power supply pads (VDD), and 101 and 102 are the other power supply pads (VSS). Reference numerals 103 to 110 denote input / output pads, each of which has an electrostatic protection diode.
Here, reference numeral 103 denotes a pad for connecting a crystal oscillator, a gate pad, and reference numeral 104 denotes a drain pad. Reference numeral 111 denotes an oscillator, 112 denotes a frequency divider, and 113 denotes an output buffer. Reference numeral 114 denotes a VDD line wired from 99 power supply pads, and 115 denotes a VDD line wired from 100 power supply pads. Although the VDD line 114 and the VDD line 115 have the same potential, they are completely separated from each other in a pattern and form separate wiring lines. 116 and 117 are the same, and 116 is the VS wired from the power supply pad of 101.
The S line 117 is a VSS line wired from the power supply pad 102, and the 116 and 117 are completely different wirings. Reference numeral 118 denotes a well of the oscillation section, and the well of the oscillation section is arranged on the output buffer side. FIG. 2 shows an example of bonding to a package when the power supply pads are separated in this manner. Here, 99 and 100 correspond to the power supply pad of FIG. 201 denotes an IC chip, 205 denotes a lead frame, 202, 203 and 204 denote lead terminals, and especially 202 denotes a VDD power supply. 206 and 207 are bonding wires. Voltage fluctuations caused by a short-circuit current or the like in an output buffer or the like are caused by the bonding wire 207.
Through 206 to affect the oscillation section. Here, since the impedance from the lead terminal of 202 to the power supply outside the IC is considerably smaller than the impedance including the inductance of the bonding wire 206, the voltage fluctuation from the output buffer is absorbed by the external power supply and greatly affects the oscillation section. Absent. As described above, even in the power supply line having the same potential, the oscillation section and the digital section (frequency divider + output buffer section) use completely different wiring lines, so that the oscillation due to the voltage fluctuation caused by the short-circuit current in the output buffer section and the like. It is possible to prevent adverse effects on the parts.
【0008】本発明の別の実施例を図3に示す。301
は発振部302〜305はデジタル部で306は出力バ
ッファである。また307〜312は各々のウェルでこ
こではN基板のICであるためにPウェルである。なお
P基板のICであればNウェルとなる。電源ライン及び
パッド配置は特に示してないが図1と同様の考え方によ
ってレイアウトされているものとする。この実施例は電
源が完全に分離されていても基板を介して電源変動の影
響を受ける可能性がある。このため大きな電源変動の要
因である出力バッファをIC内部で発振部と可能な限り
遠ざけかつ他のそれほど電圧変動の原因とならないデジ
タル部を発振部と出力バッファ部の間にはさんでいる。
また発振部においても基板と反対の電位をもつウェルを
出力バッファ側及びデジタル部側に配置し電圧変動に対
するインピーダンスをあげている。図4に発振部とデジ
タル部の接近部分の断面図を示しさらに説明する。40
1は基板でここではN基板である。402はデジタル部
のPウェル、403は発振部のPウェルである。404
・405は発振部のN基板側のサブコンタクト、406
・407はデジタル部の基板サブコンタクト。408・
409は発振部のウェルサブコンタクト、410・41
1はデジタル部のウェルサブコンタクトである。412
〜419はトランジスタを構成するそれぞれの拡散であ
る。420・421はそれぞれデジタル部のP・N両ト
ランジスタでインバータを構成する。422・423は
発振インバータを構成している。424〜427は基板
抵抗を等価的に表した物で407のサブコンタクトから
404のサブコンタクトへ向かうほど404からみたイ
ンピーダンスが高くなることを視覚的に分かりやすく表
している。ここでデジタル部のインバータによるショー
ト電流が流れるとAから420のトランジスタを介しB
を経て421のトランジスタを通ってVDDとVSSが
ショート状態となる。VDD側に着目するとショート電
流はVDDライン及び407・406のサブコンタクト
を介し基板を流れる。これにより基板の電位は低下の方
向に変動する。この変動の影響は抵抗424・425・
426・427を経るに従って減衰する。あるいは40
6・407のサブコンタクトと同様のサブコンタクトが
406・407の周囲に多くあればインピーダンスの低
いそちらのサブコンタクトに吸収されインピーダンスの
高い発振部の方向へは影響が行きにくくなる可能性があ
る。またデジタル部自身も出力バッファに対して低イン
ピーダンスの電圧変動吸収経路となる。この様な考え方
から抵抗425と426の間よりも405や404のサ
ブコンタクトの近くのほうが電圧変動の影響をうけにく
いのは当然である。Another embodiment of the present invention is shown in FIG. 301
Oscillating units 302 to 305 are digital units, and 306 is an output buffer. Numerals 307 to 312 denote P wells, which are N substrate ICs. In the case of a P substrate IC, an N well is used. Although the power supply line and pad arrangement are not particularly shown, it is assumed that the layout is based on the same concept as in FIG. This embodiment may be affected by power fluctuations through the substrate even if the power is completely isolated. For this reason, an output buffer, which is a cause of a large power supply fluctuation, is located as far as possible from the oscillation section inside the IC, and another digital section which does not cause much voltage fluctuation is interposed between the oscillation section and the output buffer section.
Also in the oscillating unit, wells having a potential opposite to that of the substrate are arranged on the output buffer side and the digital unit side to increase impedance against voltage fluctuation. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a portion where the oscillating section and the digital section approach each other, which will be further described. 40
Reference numeral 1 denotes a substrate, which is an N substrate here. Reference numeral 402 denotes a P-well of the digital unit, and 403 denotes a P-well of the oscillation unit. 404
405 is a sub-contact on the N-substrate side of the oscillation section, 406
407 is a substrate sub-contact in the digital section. 408
409 is a well sub-contact of the oscillating unit, and 410 and 41
Reference numeral 1 denotes a well sub-contact of the digital section. 412
Numerals 419 are the respective diffusions constituting the transistor. Inverters 420 and 421 each comprise PN transistors of the digital section. 422 and 423 constitute an oscillation inverter. Reference numerals 424 to 427 represent the substrate resistance equivalently, and indicate visually that the impedance from the viewpoint of 404 becomes higher as going from the sub-contact 407 to the sub-contact 404. Here, when a short-circuit current flows from the inverter in the digital section, B flows from A to 420 through the transistor.
, And VDD and VSS are short-circuited through the transistor 421. Focusing on the VDD side, the short-circuit current flows through the substrate via the VDD line and the sub-contacts of 407 and 406. This causes the potential of the substrate to fluctuate in a decreasing direction. The effect of this change is
Attenuates as it passes through 426 and 427. Or 40
If there are many sub-contacts similar to the sub-contacts 6 and 407 around the sub-contacts 406 and 407, there is a possibility that the sub-contacts having low impedance are absorbed by the sub-contacts having low impedance and the influence on the direction of the oscillating section having high impedance is hardly obtained. Also, the digital section itself is a low-impedance voltage fluctuation absorption path for the output buffer. From such a concept, it is natural that the vicinity of the sub-contacts 405 and 404 is less susceptible to the voltage fluctuation than between the resistors 425 and 426.
【0009】[0009]
【発明の効果】前述した様なレイアウトを用いることに
より出力バッファ等の大電流を流して電源に変動を与え
る部分に対しても発振部の様な非常に敏感な部分は特に
影響を受けにくい。発振起動時の様な不安定な状態にお
いては通常電源変動の影響をうけ帰還発振や異常発振を
起こしやすい。しかし本発明のレイアウトは電源電圧の
変動の発振部への影響をシャットアウトしているため、
発振起動時においても安定した発振の起動を行うことが
可能となる。したがって帰還発振や異常発振に対し非常
に強い安定した性能の発振器を提供することができる。
またICにおいてこの様なレイアウトを用いることによ
り水晶の特性にICからの帰還的影響を比較的与えにく
くすることができるため水晶自体の特性のバラツキに対
しても広い対応性がある。したがって発振器トータルと
しての歩留まりを向上することができコストダウンする
ことができる。By using the above-described layout, a very sensitive portion such as an oscillating portion is not particularly affected by a portion such as an output buffer which causes a large current to flow and fluctuates the power supply. In an unstable state such as when oscillation starts, feedback oscillation or abnormal oscillation is likely to occur under the influence of power supply fluctuation. However, since the layout of the present invention shuts out the effect of the fluctuation of the power supply voltage on the oscillation section,
Even at the time of oscillation start, stable oscillation can be started. Therefore, it is possible to provide an oscillator having very strong and stable performance against feedback oscillation and abnormal oscillation.
Further, by using such a layout in the IC, it is possible to make it harder for the characteristics of the crystal to be affected by feedback from the IC, and therefore, there is a wide range of variations in the characteristics of the crystal itself. Therefore, the yield as the total oscillator can be improved and the cost can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】 本発明の実施例のレイアウト図。FIG. 1 is a layout diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の一例のボンディング図。FIG. 2 is a bonding diagram of an example of the present invention.
【図3】 本発明の第二の実施例のレイアウト図。FIG. 3 is a layout diagram of a second embodiment of the present invention.
【図4】 構造断面図。FIG. 4 is a structural sectional view.
【図5】 従来のレイアウト図。FIG. 5 is a conventional layout diagram.
99・100 電源パッド(VDD) 101・102 電源パッド(VSS) 103・104・105・106・107・108・1
09・110 入出力パッド 111 発振部 112 デジタル部 113 出力バッファ部 114・115 電源配線(VDD) 116・117 電源配線(VSS) 118 Pウェル99 · 100 Power supply pad (VDD) 101 · 102 Power supply pad (VSS) 103 · 104 · 105 · 106 · 107 · 108 · 1
09/110 Input / output pad 111 Oscillator 112 Digital section 113 Output buffer 114/115 Power supply wiring (VDD) 116/117 Power supply wiring (VSS) 118 P-well
Claims (1)
した水晶発振器用半導体集積装置において、前記発振部
と前記出力バッファ部を前記論理部で分離して配置して
なり、且つ、前記発振部の基板と反対の導電性を持つウ
ェルを前記論理部及び前記出力バッファ部側に配置する
ことを特徴とする半導体集積装置。1. A crystal integrated semiconductor device for a crystal oscillator comprising an oscillating unit, a logic unit, and an output buffer unit, wherein the oscillating unit and the output buffer unit are separated from each other by the logic unit. A semiconductor integrated device, wherein a well having conductivity opposite to that of the substrate of the unit is arranged on the side of the logic unit and the output buffer unit.
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---|---|---|---|
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JP3200731A Expired - Lifetime JP3030951B2 (en) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Semiconductor integrated device |
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- 1991-08-09 JP JP3200731A patent/JP3030951B2/en not_active Expired - Lifetime
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