JP2004214692A - Semiconductor integrated circuit device, d/a conversion device, and a/d conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体集積回路装置(LSI)ならびにD/A変換装置およびA/D変換装置に関し、特にLSIチップ上の複数の容量の相対精度を高める対策に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device (LSI), a D / A converter, and an A / D converter, and more particularly to a measure for increasing the relative accuracy of a plurality of capacitors on an LSI chip.
一般に、半導体集積回路上に複数個の容量セルを形成する場合に、その相対精度は、各容量セルを構成する2電極間絶縁層の均一性の他、その電極を別の回路素子に接続する配線によって生じる寄生容量の均一性により決まる。また、素子形状によるばらつきを避けるため、単位容量値Cのn倍(nは整数)の容量が必要であるときには、n個の単位容量セルを並列に接続して作製される。 In general, when a plurality of capacitance cells are formed on a semiconductor integrated circuit, the relative accuracy of the capacitance cells is equal to the uniformity of an insulating layer between two electrodes constituting each capacitance cell, and the electrodes are connected to another circuit element. It is determined by the uniformity of the parasitic capacitance generated by the wiring. In order to avoid variation due to the element shape, when a capacitance of n times (n is an integer) of the unit capacitance value C is required, it is manufactured by connecting n unit capacitance cells in parallel.
そして、容量アレイ内の単位容量セルを組み合わせて所定の容量を得るときには、容量アレイ内での単位容量セル間の面内ばらつきを考慮して、その単位容量セルは容量アレイのなかから分散して選ばれる。例えば、図15に示すように、4個の単位容量セル100A〜100Dが縦および横に2×2の状態に配置されてなる容量アレイにおいて、容量比がC1:C2:C3=1:1:2である容量を得る場合について説明すると、容量C1および容量C2には、それぞれ単位容量セル100Aおよび単位容量セル100Bを対応させ、容量C3には2個の単位容量セル100C,100Dを対応させる。
When a predetermined capacity is obtained by combining the unit capacity cells in the capacity array, the unit capacity cells are dispersed from the capacity array in consideration of the in-plane variation between the unit capacity cells in the capacity array. To be elected. For example, as shown in FIG. 15, in a capacitance array in which four
このとき、各単位容量セル100A〜100Dの下側電極200A〜200Dへの下側電極配線300が共通とされていて容量アレイの周縁に沿うように配置されており、一方、単位容量セル100Aの上側電極400Aへの上側電極配線500Aが下側電極配線300に沿って配置されており、単位容量セル100Dの上側電極配線500Cが単位容量セル100A〜100Dの近傍を通過するように配置されていることから、特に上側電極配線500A,500Cによる寄生容量600,600,…が生じやすい。それを避けるには、容量セル100A〜100D相互間の間隔を十分に広く取るようにすればよい。
At this time, the
しかしながら、上述のように容量セル100A〜100D相互間の間隔を広くすると、今度は、それら容量セル100A〜100D間の容量アレイ内ばらつきが大きくなって容量セル100A〜100D間の相対精度劣化につながり、その上、容量アレイ全体の面積が増大してチップコストの上昇を招くことになる。
However, if the distance between the
ここで、複数個の単位容量セルからなる容量アレイを備えた10ビットの電荷分配型D/A変換器の場合に、容量アレイの面積がどれだけ必要になるのかについて説明する。尚、以下の説明では、4個の単位容量セルが2×2の状態に配置されており、各単位容量セルは、導電層(厚さ:1μm)と容量電極専用の導電層との間に絶縁層(比誘電率:4)を介在させて形成された一対の電極を有していて、一辺が14μmの正方形でありかつ容量密度が1fF/μm(単位容量:196fF)とする。また、配線は、配線幅が0.5μmであって、前記導電層により形成されているものとする。 Here, in the case of a 10-bit charge distribution D / A converter having a capacitance array composed of a plurality of unit capacitance cells, how much area of the capacitance array is required will be described. In the following description, four unit capacity cells are arranged in a 2 × 2 state, and each unit capacity cell is provided between a conductive layer (thickness: 1 μm) and a conductive layer dedicated to a capacitor electrode. It has a pair of electrodes formed with an insulating layer (relative permittivity: 4) interposed therebetween, is a square of 14 μm on a side, and has a capacitance density of 1 fF / μm (unit capacitance: 196 fF). The wiring has a wiring width of 0.5 μm and is formed of the conductive layer.
この場合に、1本の配線を単位容量セル間に各単位容量セルに対し一定の距離L(単位:μm)をおいて通したときに生じる寄生容量は、対抗面積容量換算では、概略で、
14×1×(1/L)×4×8.85E−18=0.5fF/L
である。
In this case, the parasitic capacitance generated when one wiring is passed at a fixed distance L (unit: μm) between the unit capacitance cells between the unit capacitance cells is roughly calculated in terms of the area capacitance in terms of the opposing area capacitance.
14 × 1 × (1 / L) × 4 × 8.85E-18 = 0.5 fF / L
It is.
一方、この場合には、最上位ビットの容量の相対精度としては、単位容量(196fF)の0.05%よりも小さいことが必要である。 On the other hand, in this case, the relative precision of the capacity of the most significant bit needs to be smaller than 0.05% of the unit capacity (196 fF).
したがって、寄生容量の大きさを、単位容量の0.05%よりも小さくするには、単位容量セルおよび配線間の距離Lは、
0.5fF/L<196fF×0.0005
により、
L>5.1μm
であることが必要になり、したがって、この場合の容量アレイの面積は、
(14×2+5.1×2+0.5)2 =38.72 =1497.69
となり、単に4個の単位容量セルを2×2の状態に隙間なく並べた場合の面積(28×28=784)の略2倍の面積が必要なことが判る。
Therefore, in order to reduce the magnitude of the parasitic capacitance to less than 0.05% of the unit capacitance, the distance L between the unit capacitance cell and the wiring must be:
0.5 fF / L <196 fF × 0.0005
By
L> 5.1 μm
And therefore the area of the capacitive array in this case is
(14 × 2 + 5.1 × 2 + 0.5) 2 = 38.7 2 = 1497.69
Thus, it can be seen that the area is required to be approximately twice as large as the area (28 × 28 = 784) when four unit capacitance cells are simply arranged in a 2 × 2 state without any gap.
さらに、単位容量セル間に2本の配線を通し、それら配線の間隔も同様に離す場合には、単位容量セル間の間隔は、16.3μmになり、この条件では、例えば36個の単位容量セルを6×6の状態に並べた容量アレイの場合には、容量アレイ全体の面積は、容量として有効に使われる面積の略4倍の面積になる。 Further, when two wirings are passed between the unit capacitance cells and the wirings are similarly separated from each other, the spacing between the unit capacitance cells is 16.3 μm. Under this condition, for example, 36 unit capacitances In the case of a capacitor array in which cells are arranged in a 6 × 6 state, the area of the entire capacitor array is approximately four times the area effectively used as a capacitor.
以上、述べたように、従来の場合には、各容量セルの相対精度の劣化を回避すべく配線による寄生容量を考慮すると、容量セル相互間の距離が大きくなることになり、その結果、容量セル間の相対精度が劣化するのみならず、面積が増大してチップコストの上昇を招くという難点がある。 As described above, in the conventional case, in consideration of the parasitic capacitance due to wiring in order to avoid deterioration of the relative accuracy of each capacitance cell, the distance between the capacitance cells becomes large, and as a result, the capacitance becomes large. Not only is the relative accuracy between cells deteriorated, but also the area is increased and the chip cost is increased.
この発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、半導体基板上の複数個の容量セル等の回路素子にそれぞれ配線が接続されている半導体集積回路装置において、回路素子間の距離を大きくすることなく、素子相互間,配線相互間,配線と素子との間の各寄生容量を小さくできるようにし、もって、素子相互間の相対精度の劣化や面積の増大によるチップコストの上昇を招くことなく、素子の相対精度が高められるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and a main object thereof is to provide a semiconductor integrated circuit device in which wiring is connected to circuit elements such as a plurality of capacitor cells on a semiconductor substrate. It is possible to reduce each parasitic capacitance between elements, between wirings, and between wirings and elements without increasing the distance between them, thereby deteriorating relative accuracy between elements and increasing chip area due to an increase in area. The object is to increase the relative accuracy of the elements without causing an increase in the element.
上記の目的を達成すべく、この発明では、配線と素子との間にシールド配線を加え、このシールド配線により寄生容量を小さく抑えることで、素子相互間の距離を大きくすることなく、素子の相対精度を高めることができるようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a shield wiring is added between the wiring and the element, and the parasitic capacitance is reduced by the shield wiring, so that the relative distance between the elements can be increased without increasing the distance between the elements. Accuracy can be increased.
具体的には、請求項1の発明では、第1電極及び第2電極を有する容量セルと、前記容量セルの第1電極に接続された第1電極配線と、前記第1電極配線と前記容量セルの第2電極との間に少なくともその一部が配置されたシールド配線とを備えるようにした。 Specifically, according to the first aspect of the present invention, a capacitor cell having a first electrode and a second electrode, a first electrode wire connected to a first electrode of the capacitor cell, the first electrode wire and the capacitor And a shield wiring at least a part of which is disposed between the second electrode and the cell.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記容量セルの第2電極に接続された第2電極配線を更に備え、前記シールド配線は、少なくともその一部が、前記第1電極配線と前記第2電極配線との間にも配置されるものとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a second electrode wiring connected to a second electrode of the capacitor cell is further provided, and at least a part of the shield wiring is connected to the first electrode wiring. It is also arranged between the second electrode wiring and the second electrode wiring.
請求項3の発明では、各々第1電極及び第2電極を有する複数の容量セルと、前記複数の容量セルの第1電極に接続された複数の第1電極配線と、前記複数の容量セルの第2電極に接続された複数の第2電極配線と、前記複数の第1電極配線のうち少なくとも1つの第1電極配線とこの第1電極配線が接続された容量セル以外の他の容量セルの第2電極との間に少なくともその一部が配置され、且つ前記複数の第1電極配線のうち少なくとも1つの第1電極配線とこの第1電極配線が接続された容量セル以外の他の容量セルの第2電極に接続された前記第2電極配線との間に、少なくともその一部が配置されたシールド配線とを備えるものとする。
In the invention according to
この構成によれば、容量セル間において、各第1電極が、基本的に各容量セル毎に個別の電位を供給される個別電極であり、かつ各第2電極が、容量セルに共通の電位を供給される共通電極である場合に、各容量セルの個別電極配線(第1電極配線)と、他の各容量セルの共通電極(第2電極)および第2電極配線(共通電極配線)との容量結合が抑えられる。 According to this configuration, between the capacitance cells, each first electrode is an individual electrode which is basically supplied with an individual potential for each capacitance cell, and each second electrode is a common potential common to the capacitance cells. Is supplied, the individual electrode wiring (first electrode wiring) of each capacitance cell, the common electrode (second electrode) and the second electrode wiring (common electrode wiring) of each of the other capacitance cells, Is suppressed.
請求項4の発明では、請求項3の発明において、前記シールド配線は、少なくともその一部が、前記複数の第2電極配線のうち少なくとも1つの第2電極配線と前記複数の容量セルのうち少なくとも1つの容量セルの第1電極との間にも配置されるものとする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, at least a part of the shield wiring is at least one of the plurality of second electrode wirings and at least one of the plurality of capacitance cells. It is also arranged between the first electrodes of one capacitor cell.
この構成によれば、第1電極に加え、第2電極も基本的に個別電極である場合に、容量セルの第1電極配線と、前記各容量セルの第2電極および第2電極配線との容量結合が抑えられるのに加え、各容量セルの第2電極配線と、前記各容量セルの第1電極との容量結合も抑えられる。 According to this configuration, when the second electrode is basically an individual electrode in addition to the first electrode, the first electrode wiring of the capacitance cell and the second electrode and the second electrode wiring of each of the capacitance cells are connected to each other. In addition to suppressing the capacitive coupling, the capacitive coupling between the second electrode wiring of each capacitance cell and the first electrode of each capacitance cell is also suppressed.
尚、請求項3および4の発明では、請求項6の発明のように、容量セルの第1および第2電極のうちの一方を、拡散層により形成することができる。また、第1の導電層と、この第1導電層上に設けられた第2の導電層と、この第2導電層上に設けられた第3導電層とを備えている場合には、請求項7の発明のように、各容量セルの第1電極を、第1導電層と第3導電層とを電気的に接続して構成する一方、前記各容量セルの第2電極を、第2導電層により形成することができる。
According to the third and fourth aspects of the present invention, one of the first and second electrodes of the capacitor cell can be formed of a diffusion layer, as in the sixth aspect of the present invention. In the case where the semiconductor device includes the first conductive layer, the second conductive layer provided on the first conductive layer, and the third conductive layer provided on the second conductive layer, As in the invention of
請求項5の発明では、請求項1〜4の発明において、シールド配線の電位を固定電位にするように構成されているものとする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects, the potential of the shield wiring is set to a fixed potential.
また、請求項8の発明では、請求項1〜7の発明に係る容量セルを用いることで、高精度な電荷分配型D/A変換装置が実現できる。
According to the invention of
さらに、請求項9の発明では、請求項8の発明に係る電荷分配型D/A変換装置を、電荷再配分型A/D変換装置の局部D/A変換装置として備えることで、高精度なA/D変換装置を実現することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the charge distribution type D / A converter according to the eighth aspect is provided as a local D / A converter of the charge redistribution type A / D converter, thereby achieving high accuracy. An A / D converter can be realized.
以上説明したように、請求項1の発明によれば、シールド配線により、容量セルの第1電極に接続された第1電極配線と容量セルの第2電極との容量結合を抑えることができるので、これらの第1電極配線および第2電極間の距離を大きくすることなく、そのような容量結合に起因する不具合の発生を未然に防止することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the capacitive coupling between the first electrode wiring connected to the first electrode of the capacitor cell and the second electrode of the capacitor cell can be suppressed by the shield wiring. In addition, without increasing the distance between the first electrode wiring and the second electrode, it is possible to prevent a problem caused by such capacitive coupling from occurring.
請求項2の発明によれば、容量セルの第1電極配線および第2電極配線間の容量結合をも抑えることができるので、そのような容量結合に起因する不具合の発生を未然に防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to suppress the capacitive coupling between the first electrode wiring and the second electrode wiring of the capacitor cell, thereby preventing the occurrence of a problem due to such capacitive coupling. Can be.
請求項3〜7の発明によれば、容量セル間の距離を大きくすることなく寄生容量を小さくすることができるので、容量セル相互間の相対精度の劣化や面積の増大によるチップコストの上昇を招くことなく、容量セルの相対精度を高めることができる。 According to the third to seventh aspects of the present invention, the parasitic capacitance can be reduced without increasing the distance between the capacitance cells, so that the relative cost between the capacitance cells is degraded and the chip cost is increased due to an increase in area. Without inviting, the relative accuracy of the capacitance cell can be improved.
請求項8および9の発明によれば、高精度な電荷分配型D/A変換装置および電荷再配分型A/D変換装置を得ることができる。 According to the eighth and ninth aspects of the present invention, a highly accurate charge distribution D / A converter and a charge redistribution A / D converter can be obtained.
以下、本発明の実施形態1〜7を、図面に基づいて説明する。
Hereinafter,
(実施形態1)
図1は、この発明の実施形態1に係る容量アレイの構成を模式的に示しており、この容量アレイは、例えば、電荷再配分型A/D変換装置の局部D/A変換器としての電荷分配型D/A変換器に用いられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows a configuration of a capacitance array according to the first embodiment of the present invention. This capacitance array includes, for example, a charge as a local D / A converter of a charge redistribution A / D converter. Used for distribution type D / A converter.
この容量アレイは、4個の単位容量セル1A〜1Dが2×2の状態に配置されてなっており、これら単位容量セル1A〜1Dは、C1:C2:C3=1:1:2の容量比の容量が得られるように組み合わされている。容量C1には単位容量セル1A(図1の右下)が対応しており、容量C2には単位容量セル1B(同図左上)が対応しており、容量C3には単位容量セル1C(同図右上)および単位容量セル1D(同図左下)が対応している。
In this capacitance array, four
各単位容量セル1A〜1Dは、略正方形をなしていて、それぞれ、下側電極2A〜2Dと上側電極3A〜3Dとを有する。下側電極2A〜2Dには、単位容量セル1A〜1D間で共通の下側電極配線4が接続されている。この下側電極配線4は、図1の上方から下方に延びて下側電極2Cに接続した後、残りの下側電極2C,2A,2Bに順に接続されるように容量アレイの周辺に配置されている。
Each of the
一方、単位容量セル1Aの上側電極3Aには、上側電極配線5Aが接続されている。この上側電極配線5Aは、図1の上方から下方に延びていて、容量アレイの同図左辺および下辺に配置されている。単位容量セル1Bの上側電極3Bには、上側電極配線5Bが接続されている。この上側電極配線5Bは、同図上方から下方に延びて上側電極3Bに達するように配置されている。残りの単位容量セル1C,1Dの各上側電極3C,3Dには、上側電極配線5Cが接続されている。この上側電極配線5Cは、同図上方から下方に延びて容量アレイの中央を通るように配置されている。
On the other hand, the
そして、この実施形態では、容量アレイ領域内において、単位容量セル1Aの上側電極配線5Aの主要部分の両側に、上側電極配線5Aと、下側電極配線4,単位容量セル1B,1Dの下側電極2B,2Dとの容量結合を抑えるシールド配線6が設けられている。また、このシールド配線6は、単位容量セル1C,1Dの上側電極配線5Cの主要部分を左右両側から取り囲むように延設されており、このことで、上側電極配線5Cと、単位容量セル1A〜1Dの下側電極2A〜2Dとの容量結合についても、それを抑えるようになっている。尚、このようにシールド配線6を設けることで、該シールド配線6と上側電極配線5A,5Cとの間等に新たな寄生容量8,8,…が生じるようにはなるが、それら寄生容量8,8,…は、単位容量セル1A〜1D相互間の相対精度に大きく影響する程のものではない。
In this embodiment, the
したがって、この実施形態によれば、単位容量セル1A〜1D間の距離を大きくすることなく、上側電極配線5Aと、下側電極配線4および下側電極2B,2Dとの容量結合を抑えることができるとともに、上側電極配線5Cと、下側電極2A〜2Dとの容量結合を抑えることができ、よって、単位容量セル1A〜1D相互間の相対精度の劣化や面積の増大によるチップコストの上昇を招くことなく、単位容量セル1A〜1Dの相対精度を高めることができる。
Therefore, according to this embodiment, it is possible to suppress the capacitive coupling between the
(実施形態2)
図4および図5は、この発明の実施形態2に係る容量セルの構成を模式的に示している。
(Embodiment 2)
4 and 5 schematically show a configuration of a capacitance cell according to
この実施形態では、基板(図示せず)上に、第1の導電層11と、この第1導電層11の同図上側に位置する第2の導電層12と、この第2導電層12上の第3導電層13とが設けられており、容量セル1は、第1導電層11により形成された下側電極2と、絶縁層14を介して下側電極2に対面するように第2導電層12により形成された上側電極3とを有する。下側電極2には、下側電極配線4が接続されており、この下側電極配線4は第1導電層11により形成されている。一方、上側電極3には、上側電極配線5が接続されており、この上側電極配線5は、第3導電層13により形成されていて、導電体7を介して上側電極3に接続している。
In this embodiment, on a substrate (not shown), a first
そして、この実施形態では、上側電極配線5の主要部分の周りには、第1および第2導電層11,12により形成されたシールド配線6が配置されている。その際に、シールド配線6の第1導電層11による形成部分と、第2導電層12による形成部分とは、導電体7を介して互いに電気的に接続している。
In this embodiment, the
したがって、この実施形態によっても、実施形態1の場合と同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
尚、上記の実施形態では、第1および第2導電層11,12によりシールド配線6を形成するようにしているが、第2導電層12のみにより形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
(実施形態3)
図2および図3は、この発明の実施形態3に係る容量セルの構成を模式的に示している。尚、実施形態2の場合と同じ部分には、同じ符号を付して示す。
(Embodiment 3)
2 and 3 schematically show a configuration of a capacitance cell according to
この実施形態では、実施形態2の場合と同様に、容量セル1は、第1導電層11により形成された下側電極2と、絶縁層14を介して下側電極2に対面するように第2導電層12により形成された上側電極3とを有しており、下側電極2には、第1導電層11により形成された下側電極配線4が接続している。また、上側電極3には、上側電極配線5が接続されており、この上側電極配線5の上側電極3との接続部分は、第3導電層13により形成されている。実施形態2の場合と相違するのは、上側電極配線5の主要部分が、第3導電層13ではなく、第1導電層11により形成されている点である。尚、上側電極配線5の主要部分と接続部分とは、導電体7を介して電気的に接続されている。
In this embodiment, similarly to the case of the second embodiment, the
そして、この実施形態では、上側電極配線5の主要部分は、第1導電層11により形成されたシールド配線6により取り囲まれており、このことで、上側電極配線5の主要部分と、下側電極配線4および上下の電極2,3との容量結合を抑えるようになっている。
In the present embodiment, the main part of the
したがって、この実施形態によっても、実施形態2の場合と同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
(実施形態4)
図6は、この発明の実施形態4に係る単位容量セルの構成を模式的に示している。
(Embodiment 4)
FIG. 6 schematically shows a configuration of a unit capacitor cell according to
この実施形態では、拡散層2とポリシリコン層3との間の容量により単位容量が構成されており、この単位容量の容量精度に影響するポリシリコン層3および配線の各部分を含めて単位容量セル1が形成されている。
In this embodiment, the unit capacitance is constituted by the capacitance between the
具体的には、拡散層2は略矩形状をなしている。この拡散層2に対する拡散層電極配線4は、隣接する単位容量セル1,1間を縦方向および横方向にそれぞれ延びるように配置された第1部分4a,4a,…と、対応する単位容量セル1に近接する4つの第1部分4a,4a,…からそれぞれ拡散層2の各辺部中央に向かって延びる4つの第2部分4b,4b,…と、拡散層2の周辺部に重なるように配置された矩形枠状の第3部分4cとからなっている。拡散層電極配線4の第1部分4a,4a,…は、第1導電層により形成されており、第2部分4b,4b,…は、第3導電層により形成されている。第1部分4aと第2部分4bとは、第2導電層を介して接続している。第3部分4cは、第1導電層により形成されていて、各第2部分4bとはそれぞれ第2導電層を介して接続している。
Specifically, the
一方、ポリシリコン層3は、拡散層電極配線4の第3部分4cの内周側に配置されていて、拡散層2の中央部分に重なる略矩形状の第1部分3aと、この第1部分3aの各辺部中央からそれぞれ放射状に延びる4つの第2部分3b,3b,…と、拡散層2の外周側に該拡散層2を取り囲むように配置されていて、単位容量セル1の領域の周縁を形成する略矩形枠状の第3部分3cとからなっている。このポリシリコン層3に対するポリシリコン層電極配線5は、拡散層電極配線4の縦方向の第1部分4aに重なるように配置された第1部分5aと、この第1部分5aからポリシリコン層3の第3部分3cの2つの隅角部に向かって横方向に延びる2つの第2部分5b,5bと、ポリシリコン層3の第3部分3cに重なるように配置された略矩形枠状の第3部分5cとからなる。ポリシリコン層電極配線5の第1〜第3部分5a〜5cは、共に第3導電層により形成されており、第3部分5cは、第1および第2導電層を介してポリシリコン層3の第3部分3cに接続している。尚、層厚方向に相隣る層同士は図外の絶縁層により電気的に絶縁されている。また、図6に示す白抜きの四角は、対応する層間に介在する導電体である。
On the other hand, the
そして、この実施形態では、拡散層電極配線4と、ポリシリコン層電極配線5およびポリシリコン層3との容量結合を抑えるシールド配線6が設けられており、このシールド配線6は、グランド電位に固定されるようになっている。
In this embodiment, the
具体的には、シールド配線6は、拡散層電極配線4の縦方向の第1部分4aとポリシリコン層電極配線5の第1部分5aとの間に介在する第1部分6aと、拡散層電極配線4の第2部分4bとポリシリコン層電極配線5の第3部分5cとの間に介在する第2部分6bと、拡散層電極配線4の第1部分4aとポリシリコン層電極配線5の第3部分5cおよびポリシリコン層3の第3部分3cとの間に介在する第3部分6cとからなる。また、シールド配線6の第1および第2部分6a,6bは第2導電層により形成されており、第3部分6cは第1〜第3導電層により形成されており、これら第3部分6cの第1〜第3導電層は互いに電気的に接続している。
Specifically, the
ここで、比較のために、図7に、シールド配線を設けることなく寄生容量結合を抑えるようにした従来の場合を示す。尚、同図では、拡散層電極配線4およびポリシリコン層電極配線5の各部分を形成する導電層は実施形態の場合とは多少異なるものの、その配置は実施形態の場合と略同じである。図6と図7との対比から明らかであるように、シールド配線6を設けることで、拡散層電極配線4の各第1部分4aと単位容量セル1との間の距離を小さくできることが判る。
Here, for comparison, FIG. 7 shows a conventional case in which the parasitic capacitance coupling is suppressed without providing a shield wiring. In this figure, although the conductive layers forming the respective portions of the diffusion
したがって、この実施形態によれば、容量の相対精度に影響する領域であるポリシリコン層3の第3部分3cおよびポリシリコン層電極配線5の第3部分5cの領域を含めて単位容量セル1を形成し、その領域外の拡散層電極配線4およびポリシリコン層電極配線5間にシールド配線6を設けるようにしたので、単位容量セル1,1相互間の相対精度の劣化および面積の増大を招くことなく、各容量セル1の相対精度の向上を図ることができる。
Therefore, according to this embodiment, the
(実施形態5)
図8は、この発明の実施形態5に係る容量アレイの構成を模式的に示している。尚、実施形態1の場合と同じ部分には、同じ符号を付して示す。
(Embodiment 5)
FIG. 8 schematically shows a configuration of a capacitance array according to the fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
この容量アレイは、2×2の状態に配置された4個の単位容量セル1A〜1Dを備えている。
This capacitance array includes four
各単位容量セル1A〜1Dは、それぞれ、略矩形状をなしていて、下側電極2A〜2Dと上側電極3A〜3Dとを有する。下側電極2A〜2Dは、第1導電層により形成さており、上側電極3A〜3Dは、第1導電層上の第2導電層により形成されている。
Each of the
各単位容量セル1A〜1Dの下側電極2A〜2Dには、単位容量セル1A〜1D間で共通の下側電極配線4が接続されている。この下側電極配線4は、第2導電層上の第3導電層により形成されている。
The
一方、単位容量セル1A(図8の右下)の上側電極3Aには、上側電極配線5Aが接続されている。この上側電極配線5Aは、第2導電層により形成されている。単位容量セル1B(同図の右上)の上側電極3Bには、上側電極配線5Bが接続されている。この上側電極配線5Bも、上側電極配線5Aの場合と同じく、第2導電層により形成されている。
On the other hand, the
そして、この実施形態では、上側電極配線5Aと、該上側電極配線5Aの接続する単位容量セル1A以外の各単位容量セル1B〜1Dの下側電極2B〜2Dおよび上側電極3B〜3Dならびに下側電極配線4との容量結合を抑えるシールド配線6が設けられている。このシールド配線6は、第1および第2導電層のうち、各単位容量セル1A〜1Dの下側電極2A〜2Dおよび上側電極3A〜3Dを形成する部分以外の部分により形成されている。
In this embodiment, the
ここで、比較のために、図9に、シールド配線の無い場合について示す。この場合には、図10(b)に例示するように、単位容量セル1Aの上側電極配線5Aと、単位容量セル1Bの下側電極2Bとの間に発生する寄生容量8により、単位容量セル1Aの容量がΔCだけ増大(C+ΔC)して電荷保持容量の比精度が崩れることになる。これに対し、実施形態の場合には、図10(a)に示すように、単位容量セル1Aの容量が変化しないので、比精度は保たれる。
Here, for comparison, FIG. 9 shows a case without the shield wiring. In this case, as illustrated in FIG. 10B, the
したがって、この実施形態によっても、実施形態1の場合と同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(実施形態6)
図11は、この発明の実施形態6に係る単位容量セルの構成を模式的に示している。
(Embodiment 6)
FIG. 11 schematically shows a configuration of a unit capacitance cell according to
この単位容量セルでは、ポリシリコン層と、このポリシリコン層上の第1導電層と、この第1導電層上の第2導電層と、この第2導電層上の第3導電層とにより4つの電極が形成されている。そして、ポリシリコン層の電極と、第2導電層の電極とにより第1電極2が構成されており、第1導電層の電極と第3導電層の電極とにより第2電極3が構成されている。
In this unit capacitor cell, the polysilicon layer, the first conductive layer on the polysilicon layer, the second conductive layer on the first conductive layer, and the third conductive layer on the second conductive layer One electrode is formed. The
第1電極2に対する第1電極配線4は、隣接する単位容量セル1,1間を縦方向に延びるように配置された第1部分4a,4a,…と、第1電極2の4つの隅角部からそれぞれ横方向に延びる4つの第2部分4b,4b,…とからなっている。これら第1および第2部分4a,4bは、共に第3導電層により形成されている。
The
一方、第2電極3に対する第2電極配線5は、隣接する単位容量セル1,1間を横方向および縦方向に延びるように配置された第1部分5a,5a,…と、対応する単位容量セル1に近接する4つの第1部分5a,5a,…からそれぞれ第2電極3の各辺部中央に向かって延びる4つの第2部分5b,5b,…からなっている。各第1部分5aは第1導電層により形成されている。各第2部分5bは、第1部分5aの側については第1導電層により形成されている一方、第2電極3の側については第3導電層により形成されており、両者は、第2導電層を介して互いに接続している。
On the other hand, the
そして、この実施形態では、第1電極配線4の第1および第2部分4a,4bと第2電極配線5の第1部分5aとの容量結合を抑えるとともに、第2電極配線5の各第1部分5aと第2電極3との容量結合を抑えるシールド配線6が設けられている。
In this embodiment, the capacitive coupling between the first and
具体的には、シールド配線6は、第1電極配線4の縦方向の第1部分4aと第2電極配線5の第1部分5aとの間に配置された第1部分6aと、第1電極配線4の対応する4つの第1部分4a,4a,…と第1電極2との間に配置された矩形枠状の第2部分6bとからなる。シールド配線6の第1部分6aは、第2導電層により形成されており、第2部分6bは、第1〜第3導電層により形成されている。
Specifically, the
ここで、比較のために、図12に、シールド配線を設けることなく寄生容量結合を抑えるようにした従来の場合を示す。尚、同図では、第1電極配線4および第2電極配線5の各部分を形成する導電層は実施形態の場合とは多少異なるが、その配置は実施形態の場合と略同じである。図11と図12との対比から明らかであるように、この実施形態によれば、シールド配線6を設けることで、第2電極配線5の各第1部分5aと単位容量セル1との間の距離を小さくできることが判る。
Here, for comparison, FIG. 12 shows a conventional case in which parasitic capacitance coupling is suppressed without providing a shield wiring. In the figure, the conductive layers forming the respective portions of the
(実施形態7)
図13は、この発明の実施形態7に係る10ビット電荷再配分型A/D変換装置の構成を示しており、このA/D変換装置には、その局部D/A変換器10として、実施形態4に係る容量アレイ20(図6参照)を用いてなる電荷分配型D/A変換器が組み込まれている。
(Embodiment 7)
FIG. 13 shows a configuration of a 10-bit charge redistribution A / D converter according to
容量アレイ20は、容量比が16:8:4:2:1:1:1:1:1:1である容量を有しており、D/A変換器10は、各容量毎に設けられたスイッチからなるスイッチ群30を有する。そして、最上位ビットに対応する容量のスイッチをVrefh側に切り換えるとともに、他の容量のスイッチをVrefl側に切り換え、入力アナログ信号Vinと最上位ビットの容量との大小を比較器40により比較する。そして、比較器40の出力に基づき、逐次変換ロジック回路50は、最上位ビットの容量の方が大きいときには、そのスイッチをVrefh側に固定してビット値を“1”に決める一方、最上位ビットの容量の方が小さいときには、そのスイッチをVrefl側に切り換えてビット値を“0”に決める。このような動作を各容量について1クロック毎に順次行って各位のビットを決めることで、アナログ信号Vinをデジタル信号に変換して出力するようになされる。
The
ここで、発明例としての本A/D変換装置について行った積分比直線性の実験について説明する。また、比較のために、シールド配線の無い容量アレイ(図7)を用いたD/A変換器が組み込まれてなる従来例としてのA/D変換装置についても、その積分比直線性を調べた。その結果を、図14に併せて示す。 Here, an experiment on the integration ratio linearity performed on the present A / D converter as an example of the invention will be described. For comparison, the integration ratio linearity of an A / D converter as a conventional example in which a D / A converter using a capacitance array without shield wiring (FIG. 7) is incorporated was also examined. . The results are also shown in FIG.
図14から判るように、従来例の場合には、±1.7LSB程度の誤差が発生するのに対し、発明例では、誤差は±0.2LSB以下に抑えられている。 As can be seen from FIG. 14, in the case of the conventional example, an error of about ± 1.7 LSB occurs, whereas in the invention example, the error is suppressed to ± 0.2 LSB or less.
したがって、この実施形態によれば、電荷分配型D/A変換器10が局部D/A変換器として組み込まれてなる電荷再配分型A/D変換装置において、電荷分配型D/A変換器10に、実施形態4に係る容量アレイ20を用いるようにしたので、容量アレイ20の面積の増大を招くことなく該容量アレイ20内の各単位容量セルの相対精度を高めて、電荷分配型D/A変換器10および電荷再配分型A/D変換装置の精度向上に寄与することができる。
Therefore, according to this embodiment, in the charge redistribution A / D converter in which the charge distribution D /
尚、上記の実施形態では、電荷分配型D/A変換器10の容量アレイ10に実施形態4を適用した場合について説明しているが、実施形態1〜3ならびに実施形態5および6を適用することもできる。
In the above embodiment, the case where the fourth embodiment is applied to the
1,1A〜1D 単位容量セル(容量セル,回路素子)
2,2A〜2D 下側電極,拡散層,第1電極
3,3A〜3D 上側電極,ポリシリコン層,第2電極
4,4A〜4C 下側電極配線,拡散層電極配線,第1電極配線
5,5A〜5C 上側電極配線,ポリシリコン層電極配線,第2電極配線
6 シールド配線
10 電荷分配型D/A変換器
11 第1導電層
12 第2導電層
13 第3導電層
1,1A-1D unit capacity cell (capacitance cell, circuit element)
2, 2A-2D Lower electrode, diffusion layer,
Claims (9)
前記容量セルの第1電極に接続された第1電極配線と、
前記第1電極配線と前記容量セルの第2電極との間に少なくともその一部が配置されたシールド配線と
を備えていることを特徴とする半導体集積回路装置。 A capacitance cell having a first electrode and a second electrode;
A first electrode wiring connected to a first electrode of the capacitance cell;
A semiconductor integrated circuit device, comprising: a shield wiring at least a part of which is disposed between the first electrode wiring and the second electrode of the capacitance cell.
前記容量セルの第2電極に接続された第2電極配線を更に備え、
前記シールド配線は、少なくともその一部が、前記第1電極配線と前記第2電極配線との間にも配置される
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
A second electrode wiring connected to a second electrode of the capacitor cell;
The semiconductor integrated circuit device, wherein at least a part of the shield wiring is disposed between the first electrode wiring and the second electrode wiring.
前記複数の容量セルの第1電極に接続された複数の第1電極配線と、
前記複数の容量セルの第2電極に接続された複数の第2電極配線と、
前記複数の第1電極配線のうち少なくとも1つの第1電極配線とこの第1電極配線が接続された容量セル以外の他の容量セルの第2電極との間に少なくともその一部が配置され、且つ前記複数の第1電極配線のうち少なくとも1つの第1電極配線とこの第1電極配線が接続された容量セル以外の他の容量セルの第2電極に接続された前記第2電極配線との間に、少なくともその一部が配置されたシールド配線とを備える
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 A plurality of capacitance cells each having a first electrode and a second electrode;
A plurality of first electrode wires connected to first electrodes of the plurality of capacitance cells;
A plurality of second electrode wires connected to second electrodes of the plurality of capacitance cells;
At least a portion thereof is arranged between at least one first electrode wiring of the plurality of first electrode wirings and a second electrode of another capacitance cell other than the capacitance cell to which the first electrode wiring is connected; And at least one first electrode wiring of the plurality of first electrode wirings and the second electrode wiring connected to a second electrode of a capacitor cell other than the capacitor cell to which the first electrode wiring is connected. A semiconductor integrated circuit device, comprising: a shield wiring in which at least a part thereof is disposed.
前記シールド配線は、少なくともその一部が、前記複数の第2電極配線のうち少なくとも1つの第2電極配線と前記複数の容量セルのうち少なくとも1つの容量セルの第1電極との間にも配置される
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 3,
At least a part of the shield wiring is also arranged between at least one second electrode wiring of the plurality of second electrode wirings and a first electrode of at least one capacitance cell of the plurality of capacitance cells. A semiconductor integrated circuit device.
シールド配線の電位を固定電位にするように構成されている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein
A semiconductor integrated circuit device, wherein a potential of a shield wiring is set to a fixed potential.
各容量セルの第1および第2電極のうちの一方は、拡散層により形成されている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein
A semiconductor integrated circuit device, wherein one of the first and second electrodes of each capacitance cell is formed by a diffusion layer.
第1の導電層と、該第1導電層上に設けられた第2の導電層と、該第2導電層上に設けられた第3導電層とを備え、
各容量セルの第1電極は、前記第1導電層と前記第3導電層とが電気的に接続されてなり、
前記各容量セルの第2電極は、前記第2導電層により形成されている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein
A first conductive layer, a second conductive layer provided on the first conductive layer, and a third conductive layer provided on the second conductive layer,
The first electrode of each capacitor cell is formed by electrically connecting the first conductive layer and the third conductive layer,
A semiconductor integrated circuit device, wherein a second electrode of each of the capacitance cells is formed by the second conductive layer.
ことを特徴とする電荷分配型D/A変換装置。 A charge distribution type D / A converter, comprising the semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
ことを特徴とする電荷再配分型A/D変換装置。 A charge redistribution type A / D converter, comprising the charge distribution type D / A converter according to claim 8 as a local D / A converter.
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