JP2006173418A - 半導体集積回路の電源構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源ノイズ低減のため容量を持たせたセルをブロック間などに挿入していたが、電源接続ができない可能性があり、容量セルは容量としての機能はなく、半導体集積回路に十分な電源ノイズ低減用の静電容量を付加できない。
【解決手段】 第１配線層において基準電圧供給用配線ａ１，ａ２と電源電圧供給用配線ｂ１，ｂ２が交互に配線され、第２配線層において第１配線層での配線方向とは異なる配線方向で基準電圧供給用配線Ａ１，Ａ２と電源電圧供給用配線Ｂ１，Ｂ２が交互に配線され、第１配線層の基準電圧供給用配線と第２配線層の基準電圧供給用配線とが、および、第１配線層の電源電圧供給用配線と第２配線層の電源電圧供給用配線とがビアｃを介して立体的に接続され、配線層積層方向での前記基準電圧供給用配線と前記電源電圧供給用配線の重なり部分で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部ｄが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路において電源ノイズを低減するための電源構造に関するものである。

従来、半導体集積回路において、電源ノイズを低減するために、容量セルと呼ばれるセル形状の容量素子を通常の論理セルと同様に配置し、容量セルを電源と接続することで電源に電源安定用容量部を付加していた。
特開平７−２９９８４号公報（第３−４頁、第１−２図）

しかしながら、例えばブロック間に容量セルを挿入した場合、電源接続ができない可能性がある。この場合、容量セルは電源安定用容量部として機能せず、半導体集積回路に十分な電源ノイズ低減用の静電容量を付加できない。

本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じる。

第１の解決手段として、本発明による半導体集積回路の電源構造は、第１配線層において基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線されているとともに、第２配線層において前記第１配線層での配線方向とは異なる配線方向（通常は直角方向）で基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線され、前記第１配線層の前記基準電圧供給用配線と前記第２配線層の前記基準電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続されているとともに、前記第１配線層の前記電源電圧供給用配線と前記第２配線層の前記電源電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続され、このような接続により立体的で格子状の電源構造が構成されている。さらに、このような立体的格子状電源構造において、配線層積層方向（第１配線層と第２配線層との対面方向）での前記基準電圧供給用配線と前記電源電圧供給用配線の重なり部分で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成された構成となっている。

第１配線層における配線方向と第２配線層における配線方向とは相違している。第１配線層において、基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線とが交互となっている。同様に、第２配線層においても、基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線とが交互となっている。そして、基準電圧供給用配線につき、第１配線層のものと第２配線層のものどうしがビアを介して立体的に接続されているとともに、電源電圧供給用配線についても第１配線層のものと第２配線層のものどうしがビアを介して立体的に接続されている。このような接続により、立体的で格子状の電源構造が構成されている。そして、この立体的格子状電源構造において、第１配線層の基準電圧供給用配線および電源電圧供給用配線と、第２配線層の電源電圧供給用配線および基準電圧供給用配線との接続について、次のような構造が展開されている。すなわち、第１配線層の基準電圧供給用配線と第２配線層の電源電圧供給用配線との重なり部分、および、第１配線層の電源電圧供給用配線と第２配線層の基準電圧供給用配線との重なり部分が、層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部を構成している。

なお、第１配線層と第２配線層との配線層積層方向での上下関係については、これを問うものではない。

上記の構成によれば、電源安定用容量部に電荷を蓄積して両端電圧を安定的に確保することにより、電圧降下を抑制でき、電圧降下に起因する電源ノイズを低減することができる。

上記の構成において、電源ノイズ低減の効果を高めるためには、電源安定用容量部を構成する基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線との重なり部分の面積を増やせばよい。重なり部分の面積を増やす態様には次のいくつかがある。

基準電圧供給用配線を重なり部分から対面相手方の電源電圧供給用配線の配線方向に沿って延在させ、その基準電圧供給用配線の配線延在部とその対面相手方の電源電圧供給用配線との重なり面積を拡大する。すなわち、対面相手方の電源電圧供給用配線に対する重なり面積を増すために、基準電圧供給用配線を重なり部分から対面相手方の電源電圧供給用配線の配線方向に延在させる。また、対称的に、電源電圧供給用配線を重なり部分から対面相手方の基準電圧供給用配線の配線方向に沿って延在させ、その電源電圧供給用配線の配線延在部とその対面相手方の基準電圧供給用配線との重なり面積を拡大する。すなわち、対面相手方の基準電圧供給用配線に対する重なり面積を増すために、電源電圧供給用配線を重なり部分から対面相手方の基準電圧供給用配線の配線方向に延在させる。このようにして重なり部分の面積を増やすことにより、電源安定用容量部の静電容量を増加させることができ、電源ノイズ低減の効果を高めることができる。

ここで、基準電圧供給用配線の延在および電源電圧供給用配線の延在は、格子状電源構造からはみ出さないことを原則とするが、若干のはみ出しは許容される。

次は、格子状電源構造から積極的にはみ出させて延在を行うものである。基準電圧供給用配線を重なり部分から延在させるのに、対面相手方の電源電圧供給用配線の配線方向に沿ってだけでなく、自己の配線方向に沿っても延在させる。すなわち、２次元方向に延在させる。また、同様に、電源電圧供給用配線を重なり部分から延在させるのに、対面相手方の基準電圧供給用配線の配線方向に沿ってだけでなく、自己の配線方向に沿っても延在させる。すなわち、これも２次元方向に延在させる。このような基準電圧供給用配線の２次元方向の配線延在部とそれに対面する電源電圧供給用配線の２次元方向の配線延在部の存在により、基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線との重なり面積をより大きく拡大する。これにより、電源安定用容量部の静電容量をさらに増加させることができ、電源ノイズ低減の効果をさらに高めることができる。

ここで、２次元方向での延在については、信号配線を妨害しないように考慮するものとする。また、２次元方向の延在の形状については、レクト形状（方形）を標準とするが、これのみに限る必要はなく、円形、楕円形、正多角形など任意の形状を採用し得る。

第２の解決手段として、本発明による半導体集積回路の電源構造は、第１配線層において基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線されているとともに、第２配線層において前記第１配線層での配線方向とは異なる配線方向で基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線され、前記第１配線層の前記基準電圧供給用配線と前記第２配線層の前記基準電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続されているとともに、前記第１配線層の前記電源電圧供給用配線と前記第２配線層の前記電源電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続され、このような接続により立体的格子状電源構造が構成されている。さらに、このような立体的格子状電源構造の格子目部分において、前記第１配線層と前記第２配線層のそれぞれに容量形成用電極膜が互いに対面する状態で配置され、前記第１配線層の容量形成用電極膜がつなぎ部を介して前記第１配線層における前記電源電圧供給用配線（または前記基準電圧供給用配線）に接続されているとともに、前記第２配線層の容量形成用電極膜がつなぎ部を介して前記第２配線層における前記基準電圧供給用配線（または前記電源電圧供給用配線）に接続され、互いに対面する一対の前記容量形成用電極膜どうし間で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている。

これは、格子状電源構造の格子目部分を利用して電源安定用容量部を確保するものである。この構成によれば、容量形成用電極膜で構成された電源安定用容量部に電荷を蓄積して両端電圧を安定的に確保することにより、電圧降下を抑制でき、電圧降下に起因する電源ノイズを低減することができる。

ここで、容量形成用電極膜およびつなぎ部の材質については、基準電圧供給用配線、電源電圧供給用配線と同じ材質の金属とするのが好ましい。また、容量形成用電極膜の配置については、信号配線を妨害しないように考慮するものとする。

あるいは、上記の構成において、容量形成用電極膜とつなぎ部に代えて次のように構成してもよい。すなわち、上記同様の立体的格子状電源構造において、さらに、前記第１配線層における前記電源電圧供給用配線（または前記基準電圧供給用配線）から前記格子目部分に向けて前記格子目部分の大きさよりやや小さい大きさの配線延在部が一体的に延設され、前記第２配線層における前記基準電圧供給用配線（または前記電源電圧供給用配線）から前記格子目部分に向けて前記格子目部分の大きさよりやや小さい大きさの配線延在部が一体的に延設され、互いに対面する一対の前記配線延在部どうし間で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている。

これも、格子状電源構造の格子目部分を利用して電源安定用容量部を確保するものである。この構成によれば、配線延在部で構成された電源安定用容量部に電荷を蓄積して両端電圧を安定的に確保することにより、電圧降下を抑制でき、電圧降下に起因する電源ノイズを低減することができる。容量形成用電極膜とつなぎ部の場合に比べて、電源安定用容量部の面積をより大きなものにしやすく、その分、電源安定用容量部の静電容量をさらに増加させて、電源ノイズ低減の効果をさらに高めることができる。

ここで、配線延在部の形成については、信号配線を妨害しないように考慮するものとする。

あるいは、別の電源構造において、上記同様の考え方を展開してもよい。すなわち、第３の解決手段として、本発明による半導体集積回路の電源構造は、第１配線層において複数の基準電圧供給用配線が平行に配線され、第２配線層において複数の電源電圧供給用配線が前記基準電圧供給用配線と平行に配線されている。配線層の積層方向でみると、各基準電圧供給用配線は隣接する電源電圧供給用配線どうし間に位置し、各電源電圧供給用配線は隣接する基準電圧供給用配線どうし間に位置している。そして、第１配線層において、隣接する基準電圧供給用配線どうしが容量形成用電極膜を介して接続され、第２配線層において、隣接する電源電圧供給用配線どうしが容量形成用電極膜を介して接続されている。この結果として、第１配線層での基準電圧供給用配線の容量形成用電極膜と対面相手方の第２配線層での電源電圧供給用配線との間で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成され、第２配線層での電源電圧供給用配線の容量形成用電極膜と対面相手方の第１配線層での基準電圧供給用配線との間で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている。ここで、容量形成用電極膜の形成については、信号配線を妨害しないように考慮するものとする。

この構成によれば、電源構造の基本が一方向格子状であり、上述の縦横二方向の格子状電源構造に比べて構造がより簡単になっているが、容量形成用電極膜と電圧供給用配線との重なり部分で構成された電源安定用容量部に電荷を蓄積して両端電圧を安定的に確保することにより、電圧降下を抑制でき、電圧降下に起因する電源ノイズを低減することができる。

本発明によれば、電源安定用容量部の構成を合理的なものとし、セル形状挿入手法に比べてすぐれたノイズ低減効果を発揮させることができる。

以下、本発明にかかわる半導体集積回路の電源構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における半導体集積回路の電源構造の概略構成を示す斜視図である。すなわち、図１（ａ）は基礎となる立体的格子状電源構造の斜視図、図１（ｂ）は電源安定用容量部を付加した状態を示す斜視図である。

Ｘは第１の方向、Ｙは第１の方向Ｘに対して直交する第２の方向である。複数の配線層のうちの上位の２層を考える。この２層のうち下位の配線層を第１配線層とし、上位の配線層を第２配線層とする。第１配線層における配線方向は第１の方向Ｘであり、第２配線層における配線方向は第２の方向Ｙであり、両者は互いに異なっている。

まず、図１（ａ）に基づいて立体的格子状電源構造について説明する。

ａ１，ａ２は第１配線層において、第１の方向Ｘに沿って互いに平行に形成された基準電圧供給用配線、ｂ１，ｂ２は同じく第１配線層において、同じく第１の方向Ｘに沿って互いに平行に、そして隣接する基準電圧供給用配線ａ１，ａ２…どうし間に位置する状態で形成された電源電圧供給用配線である。

Ａ１，Ａ２は第２配線層において、第２の方向Ｙに沿って互いに平行に形成された基準電圧供給用配線、Ｂ１，Ｂ２は同じく第２配線層において、同じく第２の方向Ｙに沿って互いに平行に、そして隣接する基準電圧供給用配線Ａ１，Ａ２…どうし間に位置する状態で形成された電源電圧供給用配線である。

第１配線層および第２配線層における交互の基準電圧供給用配線、電源電圧供給用配線は隣接するものどうし互いに等間隔となっている。

第１配線層における基準電圧供給用配線ａ１，ａ２は第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ１，Ａ２に対して、両者が重なる部分でビアｃを介して立体的に接続されている。また、第１配線層における電源電圧供給用配線ｂ１，ｂ２は第２配線層における電源電圧供給用配線Ｂ１，Ｂ２に対して、両者が重なる部分でビアｃを介して立体的に接続されている。

そして、図１（ｂ）に示すように、第１配線層における基準電圧供給用配線ａ１，ａ２と第２配線層における電源電圧供給用配線Ｂ１，Ｂ２との重なり部分（代表的にＰ１で示す）、および、第１配線層における電源電圧供給用配線ｂ１，ｂ２と第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ１，Ａ２との重なり部分（代表的にＰ２で示す）が、それぞれＭＩＭ（metal insulator metal）による電源安定用容量部ｄに構成されている。すなわち、立体的格子状電源構造に静電容量を持たせている。基準電圧供給用配線、電源電圧供給用配線はともに金属薄膜で構成されている。具体的にはアルミニウム膜やアルミニウム合金膜である。配線層積層方向で対面する２つの配線層の間には、両配線層を電気的に絶縁するための層間絶縁膜が介在されているが、基準電圧供給用配線と層間絶縁膜と電源電圧供給用配線のサンドイッチ構造により、ＭＩＭ構造の電源安定用容量部ｄが構成されている。この電源安定用容量部ｄに電荷を蓄積して両端電圧を安定的に確保することにより、電圧降下を抑制し、電源ノイズを低減させることができる。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における半導体集積回路の電源構造の概略構成を示す平面図である。すなわち、図２（ａ）は基礎となる立体的格子状電源構造の平面図、図２（ｂ）は電源安定用容量部の静電容量を増加した状態を示す平面図である。図２において、第１配線層における配線方向の第１の方向Ｘは縦方向に、第２配線層における配線方向の第２の方向Ｙは横方向になっている。この点で図示の方向性が図１とは９０度異なっているが、基本的な立体的格子状電源構造は同じであり、図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。

図示の状態で中心部Ｐ３は、第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ２と第１配線層における電源電圧供給用配線ｂ１との重なり部分となっているが、この重なり部分Ｐ３での電源安定用容量部ｄの静電容量を増すために、重なり部分の面積を増大させている。すなわち、重なり部分の中心部から、第２配線層における第２の方向Ｙに沿う基準電圧供給用配線Ａ２には、第１の方向Ｘに沿って正負両方向に延在させる状態で配線延在部Ａ２１，Ａ２２が一体形成され、第１配線層における第１の方向Ｘに沿う電源電圧供給用配線ｂ１には、第２の方向Ｙに沿って正負両方向に延在させる状態で配線延在部ｂ１１，ｂ１２が一体形成されている。延在させる方向は元の配線方向に対して直角となっている。電源安定用容量部ｄの平面視形状について、図１（ｂ）の場合は正方形であるが、図２（ｂ）の場合は配線延在部の存在により十字状となる。配線延在部ｂ１１，ｂ１２は、平面視では実際は第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ２に隠されて見えないものであるが、説明の都合上、ずらして見える状態にしている。十字状の基準電圧供給用配線と十字状の電源電圧供給用配線と両者間の層間絶縁膜とで電源安定用容量部ｄが構成されている。配線延在部の形成においては、信号配線の配線領域を侵さないように考慮する。本実施の形態では、格子状電源構造からはみ出さない状態となっている。

なお、図示は省略しているが、他の重なり部分でも同様に配線延在部を追加すればよい。配線延在部を形成する重なり部分については、すべての重なり部分でもよいし、一部の重なり部分でもよい。一部とするときは、等間隔おきとするのが好ましい。

本実施の形態によれば、基準電圧供給用配線と基準電圧供給用配線の重なり部分の面積を増やして電源安定用容量部の静電容量を増加しているので、電源ノイズの低減効果を強化することができる。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における半導体集積回路の電源構造の概略構成を示す平面図である。すなわち、図３（ａ）は基礎となる立体的格子状電源構造の平面図、図３（ｂ）は電源安定用容量部の静電容量を増加した状態を示す平面図である。図３において、第１配線層における配線方向の第１の方向Ｘは縦方向に、第２配線層における配線方向の第２の方向Ｙは横方向になっている。基本的な立体的格子状電源構造は図１のものと同じであり、同じ符号は同一構成要素を指している。

図示の状態で中心部は、第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ２と第１配線層における電源電圧供給用配線ｂ１との重なり部分となっているが、この重なり部分での電源安定用容量部ｄの静電容量を増すために、重なり部分の面積を増大させている。すなわち、重なり部分の中心部から、第２配線層における第２の方向Ｙに沿う基準電圧供給用配線Ａ２には、第１の方向Ｘに沿って正負両方向に延在させるとともに第２の方向Ｙに沿っても正負両方向に延在させる状態で配線延在部Ａ２３，Ａ２４が一体形成され、第１配線層における第１の方向Ｘに沿う電源電圧供給用配線ｂ１には、第２の方向Ｙに沿って正負両方向に延在させるとともに第１の方向Ｘに沿って正負両方向に延在させる状態で配線延在部ｂ１３，ｂ１４が一体形成されている。延在させる方向は２次元方向となっている。電源安定用容量部ｄの平面視形状はレクト形状となっている。レクト形状というのは方形のことであり、正方形でも長方形でもよい。配線延在部ｂ１３，ｂ１４は、平面視では実際は第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ２のレクト形状の配線延在部Ａ２３，Ａ２４に隠されて見えないものであるが、説明の都合上、ずらして見える状態にしている。レクト形状の基準電圧供給用配線とレクト形状の電源電圧供給用配線と両者間の層間絶縁膜とで電源安定用容量部ｄが構成されている。レクト形状の配線延在部の形成においては、信号配線の配線領域を侵さないように考慮する。なお、レクト形状に拡張するために信号配線を移動させてもよい。

なお、図示は省略しているが、他の重なり部分でも同様にレクト形状の配線延在部を追加すればよい。配線延在部を形成する重なり部分については、すべての重なり部分でもよいし、一部の重なり部分でもよい。一部とするときは、等間隔おきとするのが好ましい。また、配線延在部の形状については、レクト形状のほか、円形、楕円形、正多角形などでもよい。

本実施の形態によれば、基準電圧供給用配線と基準電圧供給用配線の重なり部分の面積を増やしてさらに電源安定用容量部の静電容量を増加しているので、電源ノイズの低減効果をさらに強化することができる。

（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における半導体集積回路の電源構造の概略構成を示す平面図である。すなわち、図４（ａ）は基礎となる立体的格子状電源構造の平面図、図４（ｂ）は電源安定用容量部を付加した状態を示す平面図である。基本的な立体的格子状電源構造は図１のものと同じであり、同じ符号は同一構成要素を指している。

格子状電源構造の格子目部分Ｐ４において、第１配線層と第２配線層のそれぞれに電圧供給用配線と同質の金属からなる容量形成用電極膜ｂ１５，Ａ２５を配置し、第１配線層の容量形成用電極膜ｂ１５をつなぎ部ｂ１６を介して第１配線層における電源電圧供給用配線ｂ１に接続するとともに、第２配線層の容量形成用電極膜Ａ２５をつなぎ部Ａ２６を介して第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ２に接続している。積層方向で対面する容量形成用電極膜ｂ１５，Ａ２５間にも層間絶縁膜があり、ＭＩＭ構造の電源安定用容量部ｄを構成している。容量形成用電極膜ｂ１５，Ａ２５の平面視形状はレクト形状となっている。下側の容量形成用電極膜ｂ１５は、平面視では実際は上側の容量形成用電極膜Ａ２５に隠されて見えないものであるが、説明の都合上、ずらして見える状態にしている。レクト形状の容量形成用電極膜とレクト形状の容量形成用電極膜と両者間の層間絶縁膜とで電源安定用容量部ｄが構成されている。容量形成用電極膜の形成においては、信号配線の配線領域を侵さないように考慮する。容量構造を形成できない場合は、容量形成用電極膜の配置は行わないものとする。

なお、図示は省略しているが、他の格子目部分でも同様に容量形成用電極膜を追加すればよい。容量形成用電極膜を形成する格子目部分については、すべての格子目部分でもよいし、一部の格子目部分でもよい。一部とするときは、等間隔おきとするのが好ましい。

本実施の形態によれば、基準電圧供給用配線と基準電圧供給用配線の重なり部分の面積を増やしてさらに電源安定用容量部の静電容量を増加しているので、電源ノイズの低減効果をさらに強化することができる。

（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における半導体集積回路の電源構造の概略構成を示す平面図である。すなわち、図５（ａ）は基礎となる立体的格子状電源構造の平面図、図５（ｂ）は電源安定用容量部を付加した状態を示す平面図である。基本的な立体的格子状電源構造は図１のものと同じであり、同じ符号は同一構成要素を指している。

第１配線層における電源電圧供給用配線ｂ１から格子目部分Ｐ４に向けて格子目部分Ｐ４の大きさにほぼ匹敵する大きさの配線延在部ｂ１７を一体的に延設し、第２配線層における基準電圧供給用配線Ａ２から格子目部分Ｐ４に向けて格子目部分Ｐ４の大きさにほぼ匹敵する大きさの配線延在部Ａ１７を一体的に延設している。積層方向で対面する配線延在部ｂ１７，Ａ２７間にも層間絶縁膜があり、ＭＩＭ構造の電源安定用容量部ｄを構成している。配線延在部ｂ１７，Ａ２７の形成においては、信号配線の配線領域を侵さないように考慮する。容量構造を形成できない場合は、配線延在部の形成は行わないものとする。

上記構成に代えて、第１配線層における基準電圧供給用配線ａ１から格子目部分Ｐ４に向けて配線延在部を一体的に延設し、第２配線層における電源電圧供給用配線Ｂ１から格子目部分Ｐ４に向けて配線延在部を一体的に延設するのでもよい。

なお、図示は省略しているが、他の格子目部分でも同様に配線延在部を追加すればよい。配線延在部を形成する格子目部分については、すべての格子目部分でもよいし、一部の格子目部分でもよい。一部とするときは、等間隔おきとするのが好ましい。

本実施の形態によれば、基準電圧供給用配線と基準電圧供給用配線の重なり部分の面積を増やしてさらに電源安定用容量部の静電容量を増加しているので、電源ノイズの低減効果をさらに強化することができる。

（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６における半導体集積回路の電源構造の概略構成を示す。すなわち、図６（ａ）は基礎となる一方向格子状電源構造の平面図、図６（ｂ）はその側面図、図６（ｃ）は電源安定用容量部を付加した状態を示す平面図、図６（ｄ）はその側面図である。

複数の配線層のうちの上位の２層を考える。この２層のうち下位の配線層を第１配線層とし、上位の配線層を第２配線層とする。

ｅは第１配線層において、互いに平行にかつ等間隔で形成された基準電圧供給用配線、ｆは同じく第２配線層において、同じ方向に沿って互いに平行にかつ等間隔で形成された電源電圧供給用配線である。第１配線層における基準電圧供給用配線ｅの隣接するものどうし間に、第２配線層における電源電圧供給用配線ｆが配置され、第２配線層における電源電圧供給用配線ｆの隣接するものどうし間に、第１配線層における基準電圧供給用配線ｅが配置されている。

図７は図６（ｃ），（ｄ）の構造の要部を拡大して示す斜視図である。ｅ′は第１配線層における基準電圧供給用配線ｅを第２配線層に投影した状態を示す。ｆ′は第２配線層における電源電圧供給用配線ｆを第１配線層に投影した状態を示す。この投影により、第１配線層の基準電圧供給用配線ｅと第２配線層の電源電圧供給用配線ｆとが平面視で交互に並んでいることが理解されるはずである。

そして、第１配線層において、互いに隣接する基準電圧供給用配線ｅどうしが、同一金属材料からなる容量形成用電極膜ｇを介して一体的に接続されている。また、第２配線層において、互いに隣接する電源電圧供給用配線ｆどうしが、同一金属材料からなる容量形成用電極膜ｈを介して一体的に接続されている。第１配線層における容量形成用電極膜ｇとそれに対面する第２配線層上の電源電圧供給用配線ｆとの重なり部分がＭＩＭ構造の電源安定用容量部ｉに構成されている。また、第２配線層における容量形成用電極膜ｈとそれに対面する第１配線層上の基準電圧供給用配線ｅとの重なり部分もＭＩＭ構造の電源安定用容量部ｉに構成されている。この電源安定用容量部ｉに電荷を蓄積して両端電圧を安定的に確保することにより、電圧降下を抑制し、電源ノイズを低減させることができる。

本発明の半導体集積回路の電源構造は、大規模ＬＳＩチップ等における電源ノイズ低減のための電源構造として有用である。

本発明の実施の形態１における半導体集積回路の基礎となる立体的格子状電源構造の斜視図（ａ）と電源安定用容量部を付加した状態を示す斜視図（ｂ） 本発明の実施の形態２における半導体集積回路の基礎となる立体的格子状電源構造の平面図（ａ）と電源安定用容量部の静電容量を増加した状態を示す平面図（ｂ） 本発明の実施の形態３における半導体集積回路の基礎となる立体的格子状電源構造の平面図（ａ）と電源安定用容量部の静電容量を増加した状態を示す平面図（ｂ） 本発明の実施の形態４における半導体集積回路の基礎となる立体的格子状電源構造の平面図（ａ）と電源安定用容量部を付加した状態を示す平面図（ｂ） 本発明の実施の形態５における半導体集積回路の基礎となる立体的格子状電源構造の平面図（ａ）と電源安定用容量部を付加した状態を示す平面図（ｂ） 本発明の実施の形態６における半導体集積回路の基礎となる一方向格子状電源構造の平面図（ａ）とその側面図（ｂ）と電源安定用容量部を付加した状態を示す平面図（ｃ）とその側面図（ｄ） 本発明の実施の形態６における半導体集積回路の電源構造で電源安定用容量部を付加した状態を示す要部拡大の斜視図

符号の説明

ａ１，ａ２ 第１配線層における基準電圧供給用配線
Ａ１，Ａ２ 第２配線層における基準電圧供給用配線
ｂ１，ｂ２ 第１配線層における電源電圧供給用配線
Ｂ１，Ｂ２ 第２配線層における電源電圧供給用配線
Ａ２１，Ａ２２ 基準電圧供給用配線の配線延在部
ｂ１１，ｂ１２ 電源電圧供給用配線の配線延在部
Ａ２３，Ａ２４ 基準電圧供給用配線の配線延在部
ｂ１３，ｂ１４ 電源電圧供給用配線の配線延在部
Ａ２５ 基準電圧供給用配線側の容量形成用電極膜
Ａ２６ つなぎ部
ｂ１５ 電源電圧供給用配線側の容量形成用電極膜
ｂ１６ つなぎ部
Ａ１７ 基準電圧供給用配線の配線延在部
ｂ１７ 電源電圧供給用配線の配線延在部
ｃ ビア
ｄ 電源安定用容量部
ｅ 基準電圧供給用配線
ｆ 電源電圧供給用配線
ｇ，ｈ 容量形成用電極膜
ｉ 電源安定用容量部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 重なり部分
Ｐ４ 格子目部分

Claims (10)

1. 第１配線層において基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線されているとともに、第２配線層において前記第１配線層での配線方向とは異なる配線方向で基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線され、前記第１配線層の前記基準電圧供給用配線と前記第２配線層の前記基準電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続されているとともに、前記第１配線層の前記電源電圧供給用配線と前記第２配線層の前記電源電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続され、このような接続により立体的で格子状の電源構造が構成され、
   さらに、配線層積層方向での前記基準電圧供給用配線と前記電源電圧供給用配線の重なり部分で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている半導体集積回路の電源構造。
2. 前記基準電圧供給用配線が前記重なり部分から対面相手方の前記電源電圧供給用配線の配線方向に沿って延在され、その基準電圧供給用配線の配線延在部とその対面相手方の前記電源電圧供給用配線との重なり面積が拡大されている請求項１に記載の半導体集積回路の電源構造。
3. 前記電源電圧供給用配線が前記重なり部分から対面相手方の前記基準電圧供給用配線の配線方向に沿って延在され、その電源電圧供給用配線の配線延在部とその対面相手方の前記基準電圧供給用配線との重なり面積が拡大されている請求項１に記載の半導体集積回路の電源構造。
4. 前記基準電圧供給用配線が前記重なり部分から対面相手方の前記電源電圧供給用配線の配線方向に沿って延在され、その基準電圧供給用配線の配線延在部とその対面相手方の前記電源電圧供給用配線との重なり面積が拡大されているとともに、前記電源電圧供給用配線が前記重なり部分から対面相手方の前記基準電圧供給用配線の配線方向に沿って延在され、その電源電圧供給用配線の配線延在部とその対面相手方の前記基準電圧供給用配線との重なり面積が拡大されている請求項１に記載の半導体集積回路の電源構造。
5. 前記基準電圧供給用配線が前記重なり部分から対面相手方の前記電源電圧供給用配線の配線方向および自己の配線方向に沿って２次元方向に延在されているとともに、前記対面相手方の前記電源電圧供給用配線が前記重なり部分から前記基準電圧供給用配線の配線方向および自己の配線方向に沿って２次元方向に延在され、このような基準電圧供給用配線の２次元方向の配線延在部とそれに対面する電源電圧供給用配線の２次元方向の配線延在部の存在により、基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線との重なり面積が拡大されている請求項１に記載の半導体集積回路の電源構造。
6. 第１配線層において基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線されているとともに、第２配線層において前記第１配線層での配線方向とは異なる配線方向で基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線され、前記第１配線層の前記基準電圧供給用配線と前記第２配線層の前記基準電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続されているとともに、前記第１配線層の前記電源電圧供給用配線と前記第２配線層の前記電源電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続され、このような接続により立体的で格子状の電源構造が構成され、
   さらに、前記格子状の電源構造の格子目部分において、前記第１配線層と前記第２配線層のそれぞれに容量形成用電極膜が互いに対面する状態で配置され、前記第１配線層の容量形成用電極膜がつなぎ部を介して前記第１配線層における前記電源電圧供給用配線または前記基準電圧供給用配線に接続されているとともに、前記第２配線層の容量形成用電極膜がつなぎ部を介して前記第２配線層における前記基準電圧供給用配線または前記電源電圧供給用配線に接続され、互いに対面する一対の前記容量形成用電極膜どうし間で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている半導体集積回路の電源構造。
7. 第１配線層において基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線されているとともに、第２配線層において前記第１配線層での配線方向とは異なる配線方向で基準電圧供給用配線と電源電圧供給用配線が交互に配線され、前記第１配線層の前記基準電圧供給用配線と前記第２配線層の前記基準電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続されているとともに、前記第１配線層の前記電源電圧供給用配線と前記第２配線層の前記電源電圧供給用配線とがビアを介して立体的に接続され、このような接続により立体的で格子状の電源構造が構成され、
   さらに、前記第１配線層における前記電源電圧供給用配線または前記基準電圧供給用配線から前記格子目部分に向けて前記格子目部分の大きさよりやや小さい大きさの配線延在部が一体的に延設され、前記第２配線層における前記基準電圧供給用配線または前記電源電圧供給用配線から前記格子目部分に向けて前記格子目部分の大きさよりやや小さい大きさの配線延在部が一体的に延設され、互いに対面する一対の前記配線延在部どうし間で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている半導体集積回路の電源構造。
8. 第１配線層および第２配線層においてそれぞれ基準電圧供給用配線および電源電圧供給用配線が交互にかつ平行に配線され、前記第１配線層において、隣接する前記基準電圧供給用配線どうしが容量形成用電極膜を介して接続され、配線層積層方向で前記容量形成用電極膜とその対面相手方の前記電源電圧供給用配線との重なり部分で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている半導体集積回路の電源構造。
9. 第１配線層および第２配線層においてそれぞれ基準電圧供給用配線および電源電圧供給用配線が交互にかつ平行に配線され、前記第２配線層において、隣接する前記電源電圧供給用配線どうしが容量形成用電極膜を介して接続され、配線層積層方向で前記容量形成用電極膜とその対面相手方の前記基準電圧供給用配線との重なり部分で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている半導体集積回路の電源構造。
10. 第１配線層および第２配線層においてそれぞれ基準電圧供給用配線および電源電圧供給用配線が交互にかつ平行に配線され、同一の配線層において、隣接する前記基準電圧供給用配線どうしおよび前記電源電圧供給用配線どうしがそれぞれ容量形成用電極膜を介して接続され、配線層積層方向で前記容量形成用電極膜とその対面相手方の前記電源電圧供給用配線および前記基準電圧供給用配線との重なり部分で層間絶縁膜の介在により電源安定用容量部が形成されている半導体集積回路の電源構造。
    
    
    

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