JP2009135815A - Noise filter and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノイズフィルタおよび半導体デバイスに関し、特に、コイルを用いてノイズを抑制するノイズフィルタおよび半導体デバイスに関する。 The present invention relates to a noise filter and a semiconductor device, and more particularly to a noise filter and a semiconductor device that suppress noise using a coil.
半導体デバイスを始めとする電子デバイスにおけるノイズ問題の解決の要請は、近年ますます高まりを見せている。すなわち、自ら発生するノイズを抑制するEMI(Electromagnetic Interference)対策と、ノイズにさらされたときの耐性を向上させるEMS(Electromagnetic Susceptibility)対策とが高いレベルで求められている。 In recent years, there has been an increasing demand for solutions to noise problems in electronic devices such as semiconductor devices. That is, EMI (Electromagnetic Interference) measures that suppress noise generated by itself and EMS (Electromagnetic Susceptibility) measures that improve resistance when exposed to noise are required at a high level.
このようなノイズ問題を解決するためノイズフィルタを始めとして様々な技術が提案されている。例えば、多層プリント回路基板に、平面スパイラル配線を2重に配置する技術が知られている(例えば、特許文献1)。本技術によれば、多層回路基板の電源系から放射されるノイズを抑制することができる。 In order to solve such a noise problem, various techniques including a noise filter have been proposed. For example, a technique is known in which a planar spiral wiring is arranged in a double layer on a multilayer printed circuit board (for example, Patent Document 1). According to the present technology, noise radiated from the power supply system of the multilayer circuit board can be suppressed.
しかしながら、ノイズ抑制に対する要請は高まるばかりであり、ノイズ抑制対策のさらなる向上が求められていた。 However, the demand for noise suppression has only increased, and further improvement of noise suppression measures has been demanded.
本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、電子デバイスにおけるノイズ対策技術を提供することを目的とする。 One embodiment of the present invention has been made to solve at least a part of the above problems, and an object thereof is to provide a noise countermeasure technique in an electronic device, for example.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention can be realized as the following forms or application examples in order to solve at least a part of the above-described problems.
[適用例1]ノイズフィルタであって、
第1のスパイラルコイルと、
前記第1のスパイラルコイルと電気的に直列に接続された第2のスパイラルコイルと、
を備え、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに負の相互インダクタンスを有する電磁結合を形成するように配置されている、ノイズフィルタ。
[Application Example 1] A noise filter,
A first spiral coil;
A second spiral coil electrically connected in series with the first spiral coil;
With
The first spiral coil and the second spiral coil are arranged so as to form an electromagnetic coupling having a negative mutual inductance when a current flows.
適用例1に係るノイズフィルタによれば、定電圧を通過させ、ノイズ成分を除去するノイズフィルタを構成することができる。 According to the noise filter according to Application Example 1, it is possible to configure a noise filter that passes a constant voltage and removes a noise component.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記第1のスパイラルコイルは、第1の層の第1の領域に配置され、前記第2のスパイラルコイルは、前記第1の層と略平行な第2の層の第2の領域に配置され、前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、前記第1の領域と前記第2の領域は、前記第1の層の法線方向に重なっていても良い。こうすれば、定電圧を通過させ、ノイズ成分を除去するノイズフィルタを容易に構成することができる。 In the noise filter according to Application Example 1, the first spiral coil is disposed in a first region of the first layer, and the second spiral coil is a second substantially parallel to the first layer. The first spiral coil and the second spiral coil are arranged in a second region of the layer, and when the current flows, the winding direction is set so that the directions of the currents are opposite to each other, The first region and the second region may overlap in the normal direction of the first layer. In this way, it is possible to easily configure a noise filter that passes a constant voltage and removes noise components.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記第1のスパイラルコイルは、第1の層に配置され、前記第2のスパイラルコイルは、前記第1の層に配置されると共に、中心部が前記第1のスパイラルコイルの中心部と近接し、前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、前記第1および第2のスパイラルコイルの中心部から外縁部に向かって、前記第1のスパイラルコイルの巻き線と前記第2のスパイラルコイルの巻き線が交互に配置されていても良い。こうすれば、定電圧を通過させ、ノイズ成分を除去するノイズフィルタを容易に構成することができる。 In the noise filter according to Application Example 1, the first spiral coil is disposed in the first layer, the second spiral coil is disposed in the first layer, and a central portion thereof is the first layer. The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows. The windings of the first spiral coil and the windings of the second spiral coil may be alternately arranged from the center of the first and second spiral coils toward the outer edge. In this way, it is possible to easily configure a noise filter that passes a constant voltage and removes noise components.
適用例1に係るノイズフィルタは、さらに、第1の位相補償容量を備え、前記第1のスパイラルコイルおよび前記第2のスパイラルコイルはそれぞれに、第1の端部と第2の端部を有し、前記第1のスパイラルコイルの前記第1の端部は、前記第2のスパイラルコイルの前記第1の端部と電気的に接続され、前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、負荷と接続するための端部であり、前記第1のスパイラルコイルの前記第2の端部は、前記第1の位相補償容量に接続されていても良い。こうすれば、負荷が発生するノイズを、外部に放出することを抑制するEMIノイズフィルタを構成することができる。 The noise filter according to Application Example 1 further includes a first phase compensation capacitor, and each of the first spiral coil and the second spiral coil has a first end and a second end. The first end of the first spiral coil is electrically connected to the first end of the second spiral coil, and the second end of the second spiral coil. Is an end for connecting to a load, and the second end of the first spiral coil may be connected to the first phase compensation capacitor. In this way, it is possible to configure an EMI noise filter that suppresses the noise generated by the load from being released to the outside.
適用例1に係るノイズフィルタは、さらに、第2の位相補償容量を備え、前記第1のスパイラルコイルおよび前記第2のスパイラルコイルはそれぞれに、第1の端部と第2の端部を有し、前記第1のスパイラルコイルの前記第1の端部は、前記第2のスパイラルコイルの前記第1の端部と電気的に接続され、前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、負荷と接続するための端部であり、前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、さらに、前記第2の位相補償容量に接続されていても良い。こうすれば、外部から発生するノイズが負荷に伝播することを抑制するEMSノイズフィルタを構成することができる。 The noise filter according to Application Example 1 further includes a second phase compensation capacitor, and each of the first spiral coil and the second spiral coil has a first end and a second end. The first end of the first spiral coil is electrically connected to the first end of the second spiral coil, and the second end of the second spiral coil. Is an end for connecting to a load, and the second end of the second spiral coil may be further connected to the second phase compensation capacitor. In this way, it is possible to configure an EMS noise filter that suppresses noise generated from the outside from propagating to the load.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記第1のスパイラルコイルおよび前記第2のスパイラルコイルはそれぞれに、第1の端部と第2の端部を有し、前記第1のスパイラルコイルの前記第1の端部は、前記第2のスパイラルコイルの前記第1の端部と電気的に接続され、前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、負荷と接続するための端部であり、前記第1のスパイラルコイルの前記第2の端部は、定電圧源と接続するための端部であっても良い。こうすれば、定電圧源からの定電圧は負荷側に通過するが、ノイズ成分の通過は抑制するノイズフィルタを構成することができる。 In the noise filter according to the application example 1, each of the first spiral coil and the second spiral coil has a first end and a second end, and the first spiral coil includes the first spiral coil and the second spiral coil. One end portion is electrically connected to the first end portion of the second spiral coil, and the second end portion of the second spiral coil is an end portion for connecting to a load. In addition, the second end of the first spiral coil may be an end for connecting to a constant voltage source. In this way, a constant voltage from the constant voltage source passes to the load side, but a noise filter that suppresses the passage of noise components can be configured.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、半導体の一方の側に形成された配線層に形成されていても良い。こうすれば、半導体装置の内部にノイズフィルタを容易に形成することができる。 In the noise filter according to Application Example 1, the first spiral coil and the second spiral coil may be formed in a wiring layer formed on one side of the semiconductor. In this way, a noise filter can be easily formed inside the semiconductor device.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記配線層には、負荷に定電圧を供給する複数の電圧供給配線が配置され、複数の電圧供給配線に対して一つの前記ノイズフィルタが配置されていても良い。こうすれば、ノイズフィルタの配置数を削減できる。 In the noise filter according to Application Example 1, even if a plurality of voltage supply wirings for supplying a constant voltage to the load are arranged in the wiring layer, and one noise filter is arranged for the plurality of voltage supply wirings. good. In this way, the number of noise filters can be reduced.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記配線層には、前記半導体の外周縁に沿って配置された主要電源配線が配置され、前記ノイズフィルタは、前記主要電源配線に沿って配置されていても良い。 In the noise filter according to Application Example 1, the wiring layer may include a main power supply wiring disposed along an outer peripheral edge of the semiconductor, and the noise filter may be disposed along the main power supply wiring. good.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記第1のスパイラルコイルの前記第2の端部は、さらに、定電圧源に接続され、前記第1の位相補償容量は、前記定電圧源の出力電圧を安定させるための安定化容量を兼ねていても良い。こうすれば、独立した第1の位相補償容量を配置する必要がなく、部品点数を削減できる。 In the noise filter according to Application Example 1, the second end of the first spiral coil is further connected to a constant voltage source, and the first phase compensation capacitor is configured to output the output voltage of the constant voltage source. It may also serve as a stabilizing capacity for stabilization. In this way, it is not necessary to arrange an independent first phase compensation capacitor, and the number of parts can be reduced.
適用例1に係るノイズフィルタにおいて、前記第2の位相補償容量は、前記負荷となるデバイスに含まれる寄生容量であっても良い。こうすれば、独立した第2の位相補償容量を配置する必要がなく、部品点数を削減できる。 In the noise filter according to Application Example 1, the second phase compensation capacitor may be a parasitic capacitor included in a device serving as the load. In this way, it is not necessary to arrange an independent second phase compensation capacitor, and the number of parts can be reduced.
[適用例2]ノイズフィルタであって、
第1の層の第1の領域に配置された第1のスパイラルコイルと、
第1の層と略平行な第2の層の第2の領域に配置され、前記第1のスパイラルコイルと電気的に直列に接続された第2のスパイラルコイルと、
を備え、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、
前記第1の領域と前記第2の領域は、前記第1の層の法線方向に重なっている、ノイズフィルタ。
[Application Example 2] A noise filter,
A first spiral coil disposed in a first region of the first layer;
A second spiral coil disposed in a second region of the second layer substantially parallel to the first layer and electrically connected in series with the first spiral coil;
With
The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows,
The noise filter, wherein the first region and the second region overlap in a normal direction of the first layer.
[適用例3]ノイズフィルタであって、
第1の層に配置された第1のスパイラルコイルと、
前記第1の層に配置され、前記第1のスパイラルコイルと電気的に直列に接続され、中心部が前記第1のスパイラルコイルの中心部と近接する第2のスパイラルコイルと、
を備え、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、
前記第1および第2のスパイラルコイルの中心部から外縁部に向かって、前記第1のスパイラルコイルの巻き線と前記第2のスパイラルコイルの巻き線が交互に配置されている、ノイズフィルタ。
[Application Example 3] A noise filter,
A first spiral coil disposed in the first layer;
A second spiral coil disposed in the first layer, electrically connected in series with the first spiral coil, and having a central portion adjacent to the central portion of the first spiral coil;
With
The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows,
A noise filter in which the windings of the first spiral coil and the windings of the second spiral coil are alternately arranged from the center part of the first and second spiral coils toward the outer edge part.
適用例2または適用例3に係るノイズフィルタによれば、それぞれ、適用例1に係るノイズフィルタと、同様の作用効果を得ることができる。また、適用例2または適用例3に係るノイズフィルタは、それぞれ、適用例1に係るノイズフィルタと同様にして種々の態様にて実現され得る。 According to the noise filter according to application example 2 or application example 3, it is possible to obtain the same operational effects as the noise filter according to application example 1, respectively. In addition, the noise filter according to Application Example 2 or Application Example 3 can be realized in various manners in the same manner as the noise filter according to Application Example 1.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、上記態様に係るノイズフィルタを半導体の一方に形成された配線層に備える半導体デバイスとして実現することができる。 In addition, this invention can be implement | achieved in various aspects, for example, can be implement | achieved as a semiconductor device provided with the noise filter which concerns on the said aspect in the wiring layer formed in one side of the semiconductor.
以下、本発明について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
A.実施例:
・ノイズフィルタの回路構成:
図1は、ノイズフィルタの回路構成を示す図である。ノイズフィルタ1は、第1のコイルL1と、第2のコイルL2、第1の位相補償コンデンサC1と、第2の位相補償コンデンサC2とを含んでいる。
A. Example:
・ Noise filter circuit configuration:
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a noise filter. The noise filter 1 includes a first coil L1, a second coil L2, a first phase compensation capacitor C1, and a second phase compensation capacitor C2.
第1のコイルL1と第2のコイルL2とは、直列に接続されている。第1のコイルL1と第2のコイルL2とは、これらのコイルに流れる電流が変動するときに、負の相互インダクタンス(−M)を有する電磁結合を形成するように配置されている。 The first coil L1 and the second coil L2 are connected in series. The first coil L1 and the second coil L2 are arranged so as to form electromagnetic coupling having a negative mutual inductance (−M) when the current flowing through these coils fluctuates.
第1の位相補償コンデンサC1は、第1のコイルL1の電極のうち、第2のコイルL2と接続されている電極と反対側の電極と、接地電圧VSSとの間に配置されている。第2の位相補償コンデンサC2は、第2のコイルL2の電極のうち、第1のコイルL1と接続されている電極と反対側の電極と、接地電圧VSSとの間に配置されている。 The first phase compensation capacitor C1 is disposed between the electrode on the opposite side of the electrode connected to the second coil L2 among the electrodes of the first coil L1 and the ground voltage VSS. The second phase compensation capacitor C2 is disposed between the electrode on the opposite side of the electrode connected to the first coil L1 among the electrodes of the second coil L2, and the ground voltage VSS.
第1のコイルL1の電極のうち、第2のコイルL2と接続されている電極と反対側の電極は、定圧電源2の出力する電源電圧VDDに接続されている。第2のコイルL2の電極のうち、第1のコイルL1と接続されている電極と反対側の電極は、ノイズの発生源となる負荷3に接続されている。すなわち、負荷3には、第1のコイルL1と第2のコイルL2を介して、定圧電源2から電源電圧VDDが供給される。
Of the electrodes of the first coil L1, the electrode opposite to the electrode connected to the second coil L2 is connected to the power supply voltage VDD output from the constant
・ノイズフィルタ1の実装例:
次に、ノイズフィルタ1の具体的な実装例について説明する。図2は、ノイズフィルタ1が実装される半導体装置100の平面図である。半導体装置100は、単結晶シリコンなどの半導体で形成されており、中央のセル領域A1と、セル領域A1を囲む入出力領域A2とを含んでいる。
・ Noise filter 1 implementation example:
Next, a specific mounting example of the noise filter 1 will be described. FIG. 2 is a plan view of the
セル領域A1には、トランジスタ(例えば、MOS電界効果トランジスタ)が規則正しく配置されたゲートアレイが形成されている(図示省略)。セル領域A1には、これらのトランジスタと、その上方に形成された多数層に亘る配線層(以下、多層配線部と呼ぶ)とによって、NAND回路やNOR回路などの基本論理回路を構成する大量のセルが構成され、これらのセルをさらに配線して所定のロジック回路が構成されている。 In the cell region A1, a gate array in which transistors (for example, MOS field effect transistors) are regularly arranged is formed (not shown). In the cell region A1, a large amount of a basic logic circuit such as a NAND circuit or a NOR circuit is constituted by these transistors and a wiring layer (hereinafter referred to as a multilayer wiring portion) formed in a number of layers above them. Cells are configured, and a predetermined logic circuit is configured by further wiring these cells.
入出力領域A2には、半導体装置100とリードフレームLFと電気的に接続するための複数個のパッドが外縁部に沿って配置されている。入出力領域A2には、さらに、各パッドと、セル領域A1とを接続するためのトランジスタが配置されている(図示省略)。入出力領域A2のトランジスタは、静電気放電(ESD: Electrostatic Discharge)やラッチアップなどの不具合からセル領域A1を保護するための保護回路等を構成している。図2では、図の煩雑を避けるため、複数のパッドのうち、セル領域A1のセルを駆動する電源電圧VDDの供給を外部から受けるための電源パッド10と、セル領域A1のセルのための接地電圧VSSの供給を外部から受けるための接地パッド20のみを図示している。
In the input / output region A2, a plurality of pads for electrically connecting the
なお、セル領域A1および入出力領域A2は、その上面にトランジスタの各電極を電気的に接続し、所望の機能を発揮する回路とするための複数の層に亘るアルミの配線層が形成されている。 Note that the cell region A1 and the input / output region A2 are formed with an aluminum wiring layer extending over a plurality of layers to electrically connect each electrode of the transistor on the upper surface thereof to form a circuit that exhibits a desired function. Yes.
図3は、半導体装置100がプリント基板200上に配置されている状態の概略図である。図3では、図の煩雑を避けるため、電源パッド10がプリント基板200に接続される様子のみを図示し、他のパッドに関する部分は図示を省略している。図3には、プリント基板200上に配置される要素として、電源電圧VDDが印加されている配線である電源供給ライン220と、接地電圧VSSが印加されている配線である接地電圧ライン230と、バイパスコンデンサ210とが図示され、他の要素については図示を省略している。
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the
図3において電源パッド10について示すように、各パッドは、リードフレームLFの一端とワイヤーWによって接続されている。リードフレームLFの他の端部は、プリント基板200上に位置し、プリント基板200上に形成された配線と接続される。図3に示すように、電源パッド10は、ワイヤーWとリードフレームLFとを介して、プリント基板200上の電源供給ライン220と接続される。これにより、セル領域A1のセルには、各セルを駆動させる電源電圧VDDが供給される。
As shown for the
さらに、電源供給ライン220と接地電圧ライン230との間には、バイパスコンデンサ210が配置されている。バイパスコンデンサ210は、電源電圧VDDを安定させるためのコンデンサである。
Further, a
図示は省略するが、上述した接地パッド20は、図3と同様な構成で、別のワイヤーとリードフレームを介して、上述した接地電圧ライン230に接続されている。これにより、セル領域A1のセルには接地電圧VSSが供給される。
Although not shown, the above-described
なお、実際には、セル領域A1および入出力領域A2を含む半導体装置100は、外部の湿度や光から半導体を保護するために、リードフレームLFのプリント基板200上に位置する端部を除いて、樹脂で覆われているが、図3においては、内部構成を示すために樹脂の図示は省いてある。
Actually, the
次に、セル領域A1の内部構成について、さらに、詳細に説明する。図4は、セル領域A1における主要電源配線の配置について説明する図である。主要電源配線は、上述した電源電圧VDDが供給される主要電源電圧配線110と、上述した接地電圧VSSが供給される主要接地電圧配線120とを含む。図4において、主要電源電圧配線110は太い線で示され、主要接地電圧配線120は細い線で示されている。主要電源電圧配線110と主要接地電圧配線120は、多層配線部のうち、半導体側から見て第1層目の配線層(第1配線層)と、第2層目の配線層(第2配線層)に配置されている。図3において、実線は第1配線層に配置された配線を示し、破線は第2配線層に配置されている配線を示す。黒丸D1〜D3は、第1配線層の配線と第2配線層の配線とが、ビア(via)により電気的に接続されている箇所を示している。主要電源電圧配線110と主要接地電圧配線120は、共に、セル領域A1の外縁に沿った環状構造を有している。さらに、主要電源電圧配線110と主要接地電圧配線120は、共に、環状構造の上辺の中心付近と下辺の中心付近とを結ぶ直線状の配線を有している。
Next, the internal configuration of the cell area A1 will be described in more detail. FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of main power supply wirings in the cell region A1. The main power supply wiring includes the main power
図5は、図4において一点破線で示した領域A3〜A5の詳細配線構成をそれぞれ示した図である。図4(A)〜図4(C)は、それぞれ、領域A3〜A5を示している。セル領域A1における第1配線層には、複数の電源電圧給電配線111と、複数の接地電圧給電配線121とが配置されている。電源電圧給電配線111は、上述したセルを構成するトランジスタに、電源電圧VDDを供給するための配線である。電源電圧給電配線111は、環状構造の主要電源電圧配線110の内側に、図4における左右方向に延びる配線である。電源電圧給電配線111の両端部、および、中央部は、図5(A)〜(C)に黒丸DPで示すように、第2配線層に配置された主要電源電圧配線110と重なっている。この重なっている部分において、第1配線層に配置された電源電圧給電配線111と第2配線層に配置された主要電源電圧配線110は、ビアによって電気的に接続されている。接地電圧給電配線121は、上述したセルを構成するトランジスタに、接地電圧VSSを供給するための配線である。接地電圧給電配線121は、環状構造の主要接地電圧配線120の内側に、図4における左右方向に延びる配線である。接地電圧給電配線121の両端部、および、中央部は、図5(A)〜(C)に黒丸DPで示すように、第2配線層に配置された主要接地電圧配線120と重なっている。この重なっている部分において、第1配線層に配置された接地電圧給電配線121と第2配線層に配置された主要接地電圧配線120は、ビアによって電気的に接続されている。
FIG. 5 is a diagram showing the detailed wiring configuration of regions A3 to A5 indicated by the one-dot broken line in FIG. 4A to 4C show regions A3 to A5, respectively. A plurality of power supply
セル領域A1において、電源電圧給電配線111と接地電圧給電配線121は、2本ずつ交互に配置されている。各電源電圧給電配線111の途中には、スパイラルコイル配線150が形成されている。スパイラルコイル配線150は、図5に示すように主要電源電圧配線110のうちの図5における上下方向に延びる配線に沿って配置されている。スパイラルコイル配線150の詳細な構造については、後述する。
In the cell region A1, two power supply
図5(A)〜(C)において、一点破線で囲まれた領域にある、電源電圧給電配線111および接地電圧給電配線121以外の細かな配線は、セルの基本論理回路としての機能を実現するためのセル内配線や、セル間を接続してロジック回路を構成するセル間配線を表している。これらのセルを構成するトランジスタへの電源電圧VDDの給電は、トランジスタの電極(例えば、PチャネルMOSFETのソース電極)と、電源電圧給電配線111とを配線によって電気的に接続することによって行われる。ここで、トランジスタの電極と電源電圧給電配線111との電気的な接続点と、電源電圧給電配線111と主要電源電圧配線110との電気的な接続点との間に、必ずスパイラルコイル配線150が存在するように、トランジスタの電極と電源電圧給電配線111との電気的な接続点が配置されている。言い換えれば、主要電源電圧配線110から見て、必ずスパイラルコイル配線150を介して、セルのトランジスタに対する給電が行われるように、配線が行われている。
In FIGS. 5A to 5C, fine wirings other than the power supply voltage
次に、スパイラルコイル配線150の構成について、説明する。図6は、図5におけるスパイラルコイル配線150近傍の領域を拡大して示す図である。図7は、図6におけるA−A断面を示す断面図である。図8は、図6におけるB−B断面を示す断面図である。図9は、図6におけるC−C断面を示す断面図である。
Next, the configuration of the
図6〜図9において、粗いシングルハッチングが付された部分は、第1配線層に配線が形成されている領域を示し、細かいシングルハッチングが付された部分は、第2配線層に配線が形成されている領域を示している。図6において、クロスハッチングが付された部分は、第1配線層と第2配線層の両方に配線が形成されている領域を示している。図6〜図9において、黒く塗りつぶされた部分は、第1配線層の配線と第2配線層の配線とを接続するビアが配置されている領域を示す。また、図6〜図9において、破線でハッチングされた領域300は、各配線層の間を絶縁する絶縁層(例えば、シリコン酸化物層)を示し、破線でハッチングされた領域400は、トランジスタ等が形成される基板となる半導体400を示している。
6 to 9, a portion with rough single hatching indicates a region where wiring is formed in the first wiring layer, and a portion with fine single hatching forms wiring in the second wiring layer. The area that is being shown. In FIG. 6, the portion with cross hatching indicates a region where wiring is formed in both the first wiring layer and the second wiring layer. 6 to 9, black portions indicate regions where vias connecting the wirings of the first wiring layer and the wirings of the second wiring layer are arranged. 6 to 9, a hatched
スパイラルコイル配線150は、第2配線層に形成された第1のスパイラルコイル151と、第1配線層とに形成された第2のスパイラルコイル152とを備えている。第1のスパイラルコイル151と第2のスパイラルコイル152は、共に渦巻き形状を有している。第1のスパイラルコイル151と第2のスパイラルコイル152は、それぞれ、渦形状の中心側の端部である第1の端部と、渦形状の外側の端部である第2の端部を有している。第1のスパイラルコイル151の第1の端部と、第2のスパイラルコイル152の第1の端部は、ビア156によって、電気的に接続されている。これにより、第1のスパイラルコイル151と第2のスパイラルコイル152は、直列に接続される。
The
第1のスパイラルコイル151は、第2配線層において、第1の端部から第2の端部に向かって、段階的に半径を大きくしながら渦状に2周半巻かれた渦巻き形状に形成され、第2の端部は、図6における左側に位置する。
In the second wiring layer, the
第2のスパイラルコイル152は、第1配線層において、第1の端部から第2の端部に向かって、段階的に半径を大きくしながら渦状に2周巻かれた渦巻き形状に形成され、第2の端部は、図6における右側に位置する。第2のスパイラルコイル152は、図6においてクロスハッチングで示されているように、第1のスパイラルコイル151と、第1配線層および第2配線層の法線方向に重なっている。
In the first wiring layer, the
ここで、2本の隣接する電源電圧給電配線111の一方の端部ごとに、1つのスパイラルコイル配線150が配置されている。電源電圧給電配線111のスパイラルコイル配線150より主要電源電圧配線110側において、図6および図7に示すように、2本の隣接する電源電圧給電配線111は接続されている。図6および図7に示すように、主要電源電圧配線110と接続された端部から延びる2本の電源電圧給電配線111と、第1のスパイラルコイル151の第2の端部とが、複数のビア155により電気的に接続されている。
Here, one
そして、図6および図9に示すように、第2のスパイラルコイル152の第2の端部には、2本の電源電圧給電配線111が接続されている。第2のスパイラルコイル152の第2の端部に接続された電源電圧給電配線111を介して、各セルのトランジスタへの電源電圧VDDの給電が行われる。
As shown in FIGS. 6 and 9, two power supply
ここで、本実施例において、図6〜図9に示すように、半導体400において、図6の左右方向に形成されたPチャネルトランジスタPCHの列と、図6の左右方向に形成されたNチャネルトランジスタNCHの列とが、2列ずつ交互に配置されている。このようにトランジスタが配置されるのは、半導体400に形成されるウエル接合を減らすためである。2列のPチャネルトランジスタPCHに対応して、2本の電源電圧給電配線111が配置され、2列のNチャネルトランジスタNCHに対応して2本の接地電圧給電配線121が配置されるため、上述したように、上述したように2本の電源電圧給電配線111と2本の接地電圧給電配線121とが交互に配置されることとなる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 6 to 9, in the
半導体400には、隣接する2つのPチャネルトランジスタPCHの列の間と、隣接する2つのNチャネルトランジスタNCHの列の間に、図6〜図9に示すようにストッパSTPが形成されている。ストッパSTPは、ストッパSTPを挟んで対向する2つのトランジスタを電気的に分離する役割を果たす。ストッパSTPは、PN接合を形成するように配置された不純物注入領域であり、PチャネルトランジスタPCHの列の間のストッパSTPはP型領域であり、NチャネルトランジスタNCHの列の間のストッパSTPは、N型領域である。ストッパSTPは、そのPN接合によって、半導体400上の寄生容量となる。上述した第2のスパイラルコイル152の第2の端部に接続された電源電圧給電配線111は、2つのPチャネルトランジスタPCHの列の間に配置されたストッパSTPに、アルミ配線を介して接続されている(図示省略)。
In the
以上、図2〜図9を参照して、図1に示すノイズフィルタ1の具体的な実装例について説明した。ここで、説明した実装例の構成要素と、図1に示すノイズフィルタ1の構成要素の対応関係について、説明する。図1における第1のコイルL1には、実装例における第1のスパイラルコイル151が対応する。図1における第2のコイルL2には、実装例における第2のスパイラルコイル152が対応する。図1における第1の位相補償コンデンサC1には、実装例におけるバイパスコンデンサ210が対応する。すなわち、実装例におけるバイパスコンデンサ210は、バイパスコンデンサの本来の役割と共に、ノイズフィルタ1における位相補償コンデンサの役割を兼ねている。図1における第2の位相補償コンデンサC2には、寄生容量としてのストッパSTPが対応する。
The specific mounting example of the noise filter 1 shown in FIG. 1 has been described above with reference to FIGS. Here, the correspondence between the components of the mounting example described and the components of the noise filter 1 shown in FIG. 1 will be described. The
また、図1における負荷3には、実装例におけるセル領域A1に配置されたセルが対応する。図1における定圧電源2には、実装例における電源供給ライン220に電源電圧VDDを供給する電源が対応する(図示省略)。
Further, the load 3 in FIG. 1 corresponds to a cell arranged in the cell region A1 in the mounting example. 1 corresponds to a power supply that supplies the power supply voltage VDD to the
以上説明した実施例に係る半導体装置100には、図1に示すノイズフィルタ1に相当する構成を実装している。これにより、負荷3に相当する半導体装置100のセル領域A1に実現されたロジック回路の動作により発生したノイズが主要電源電圧配線110から外部に放出されることを抑制することができる。
A configuration corresponding to the noise filter 1 shown in FIG. 1 is mounted on the
図10〜図13を参照して、さらに説明する。図10は、半導体装置100に実装されたノイズフィルタ1を概略的に示す図である。図11は、半導体装置100に実装されたノイズフィルタ1の効果について説明する図である。図12は、ノイズフィルタ1のインピーダンスを示す図である。図13は、位相補償容量とノイズフィルタ1の効果との関係を示す図である。
Further description will be given with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram schematically showing the noise filter 1 mounted on the
図10にしめすように、電源電圧給電配線111の電圧のうち、スパイラルコイル配線150より負荷(セル領域)側の電圧をViとする。そして、電源電圧給電配線111のうち、スパイラルコイル配線150より定圧電源側の電圧をVOとする。
As shown in FIG. 10, the voltage on the load (cell region) side from the
図11(A)は、上述した電圧Viの時間軸に対する変化を示しており、図11(B)は、上述した電圧VOの時間軸に対する変化を示している。図11(A)に示すように、
電源電圧給電配線111の電圧のうち、スパイラルコイル配線150より負荷(セル領域)側の電圧Viには、負荷で発生したノイズ(交流成分)が含まれていることがわかる。図11(B)に示すように、電源電圧給電配線111の電圧のうち、スパイラルコイル配線150より定圧電源側の電圧VOには、電圧Viと比較してノイズ(交流成分)が大幅に低減していることがわかる。
FIG. 11A shows the change of the voltage V i with respect to the time axis, and FIG. 11B shows the change of the voltage V O with respect to the time axis. As shown in FIG.
Of the voltages of the power supply
図10を参照しながら、この理由を説明する。電圧Viにノイズ(交流成分)が含まれている場合、当該ノイズ(交流成分)に伴って電流変動(ノイズ電流変動)が生じる。図10に示すように、発生したノイズ電流変動が図10に示す方向である場合を考える。そうると、ノイズ電流変動は、第2のスパイラルコイル152を通過し、ビア156を介して、第1のスパイラルコイル151へと流入する。図10に示す方向のノイズ電流変動は、図10の上側からみて、第2のスパイラルコイル152では反時計回りに流れ、第1のスパイラルコイル151では時計周りに流れる。このように、ノイズ変動電流が第2のスパイラルコイル152を流れる向きと、ノイズ変動電流が第1のスパイラルコイル151を流れる向きは、逆向きになるように、両コイルの巻き方向が設定されている。
The reason for this will be described with reference to FIG. When noise (alternating current component) is included in the voltage V i , current fluctuation (noise current fluctuation) occurs with the noise (alternating current component). As shown in FIG. 10, a case where the generated noise current fluctuation is in the direction shown in FIG. Then, the noise current fluctuation passes through the
そうすると、第2のスパイラルコイル152で発生した磁界(例えば、図10において矢印で示す磁界)は、第1のスパイラルコイル151を貫通し、第2のスパイラルコイル152で発生した磁界は、第2のスパイラルコイル152を貫通し、磁界の向きは、相互に逆である。従って、第1のスパイラルコイル151と第2のスパイラルコイル152は、負の相互インダクタンスを有する電磁結合を形成する。
Then, the magnetic field generated by the second spiral coil 152 (for example, the magnetic field indicated by the arrow in FIG. 10) penetrates the
したがって、第1のスパイラルコイル151では、第2のスパイラルコイル152が発生させた磁界による電磁誘導により所定の起電力が発生する。そして、発生した所定の起電力は、第2のスパイラルコイル152を通過したノイズ変動電流を打ち消すように作用する。この結果、電圧Viに含まれているノイズ(交流成分)、すなわち、電圧変動が、スパイラルコイル配線150を通過することが抑制される。
Therefore, in the
しかし、実際には、ノイズフィルタ1をスパイラルコイル配線150のみで、構成するとスパイラルコイル配線150のインピーダンスが誘導性であるため、電圧の変化の位相に対して電流の変化の位相がπ/2進んでしまう。これにより、フィルタとしての効果は現れにくい。図12において、ベクトルVLは、スパイラルコイル配線150のインピーダンスを表している。
However, in practice, if the noise filter 1 is configured by only the
そこで、ノイズフィルタ1を、スパイラルコイル配線150に位相補償容量を負荷して構成することにより、ノイズフィルタ1のインピーダンスを容量性にする。図12において、ベクトルVCは、位相補償容量のインピーダンスを表している。十分な大きさの位相補償容量を付加すると、ベクトルVLとベクトルVCの和で表されるノイズフィルタ1全体のインピーダンスは、図13においてベクトルVTで示すように、容量性になる。すなわち、スパイラルコイル配線150の進み位相が、位相補償容量の遅れ位相により補償され、ノイズフィルタ1全体として抵抗負荷(電流と電圧の位相のずれがない負荷)に近いインピーダンスとなる。そうすると、ノイズフィルタ1のフィルタとしての効果が顕著に現れる。
Therefore, the noise filter 1 is configured by loading the
図13を参照して、さらに、説明する。図13は、上述した電圧Voの電圧Viに対する比(Vo/Vi)の常用対数(log10(Vo/Vi))を、周波数を横軸としてプロットしたグラフである。周波数が有る程度高い成分についてlog10(Vo/Vi)の値が低いほど、負荷側で発生したノイズを外部に放出することを抑制するフィルタ(EMIフィルタ)としての能力が高いことを示している。プロットG1は、実装例におけるバイパスコンデンサ210、すなわち、図1に示すノイズフィルタ1の回路図における第1の位相補償コンデンサC1を付加しない場合について示している。プロットG2は、バイパスコンデンサ210、すなわち、第1の位相補償コンデンサC1の容量を所定値A(μF:マイクロファラッド)とした場合について示している。プロットG3は、バイパスコンデンサ210、すなわち、第1の位相補償コンデンサC1の容量をプロットG2の10倍の値10A(μF)とした場合について示している。プロットG4は、バイパスコンデンサ210、すなわち、第1の位相補償コンデンサC1の容量をプロットG2の100倍の値100A(μF)とした場合について示している。なお、プロットG1〜プロットG4において、実装例におけるストッパSTPの寄生容量、すなわち、図1に示すノイズフィルタ1の回路図における第2の位相補償コンデンサC2は、付加していない。
Further description will be given with reference to FIG. FIG. 13 is a graph in which the common logarithm (log 10 (V o / V i )) of the ratio (V o / V i ) of the voltage V o to the voltage V i is plotted with the frequency as the horizontal axis. The lower the value of log 10 (V o / V i ) for a component having a higher frequency, the higher the ability as a filter (EMI filter) to suppress the noise generated on the load side from being emitted to the outside. ing. The plot G1 shows a case where the
図13のグラフから、ノイズフィルタ1のEMIフィルタとしての能力は、第1の位相補償コンデンサC1が大きいほど高いことがわかる。すなわち、第1の位相補償コンデンサC1が大きいほど、より低い周波数の交流成分(ノイズ)の低減効果がみられると共に、高い周波数の交流成分の低減効果が大きい。 From the graph of FIG. 13, it can be seen that the capacity of the noise filter 1 as an EMI filter increases as the first phase compensation capacitor C1 increases. That is, the larger the first phase compensation capacitor C1, the lower the AC component (noise) at a lower frequency, and the higher the AC component at a higher frequency.
一方、第1の位相補償コンデンサC1の大きさを、プロットG3と同様の10A(μF)として、第2の位相補償コンデンサC2の大きさを、所定値B(μF)、10B(μF)、20B(μF)と変化させて、同様のプロットを行った。この結果、第2の位相補償コンデンサC2を付加しないプロットG3と同じ結果となった。従って、ノイズフィルタ1のEMIフィルタとしての能力は、第2の位相補償コンデンサC2には依存しないことがわかった。 On the other hand, the size of the first phase compensation capacitor C1 is set to 10A (μF) similar to the plot G3, and the size of the second phase compensation capacitor C2 is set to a predetermined value B (μF), 10B (μF), 20B. The same plot was made with (μF). As a result, the same result as the plot G3 in which the second phase compensation capacitor C2 was not added was obtained. Therefore, it was found that the ability of the noise filter 1 as an EMI filter does not depend on the second phase compensation capacitor C2.
ノイズフィルタ1において、電源電圧VDDがノイズにさらされたとき場合に、このノイズを付加側に伝播させないEMSフィルタとしての能力は、EMIフィルタとしての能力とは逆に、第2の位相補償コンデンサC2が大きいほど高くなり、第1の位相補償コンデンサC1には依存しない。 In the noise filter 1, when the power supply voltage VDD is exposed to noise, the ability as an EMS filter not to propagate this noise to the additional side is opposite to the ability as an EMI filter, as opposed to the second phase compensation capacitor C2. Is larger, and does not depend on the first phase compensation capacitor C1.
本実施例における半導体装置100に実装されたノイズフィルタ1では、第1の位相補償コンデンサC1に対応するバイパスコンデンサ210、および、第2の位相補償コンデンサC2に対応する寄生容量としてのストッパSTPを、両方付加している。この結果、半導体装置100に実装されたノイズフィルタ1(スパイラルコイル配線150、バイパスコンデンサ210、寄生容量としてのストッパSTP)は、負荷が放出するノイズの外部放出を抑制するEMIフィルタとして機能することができると共に、電源電圧VDDがノイズにさらされたときの耐性を向上させるEMSフィルタとしても機能することできる。
In the noise filter 1 mounted on the
また、本実施例によれば、ノイズフィルタ1の第1の位相補償コンデンサC1としての機能を、電源電圧VDDのバイパスコンデンサ210に兼ねさせているので、ノイズフィルタ1用の第1の位相補償コンデンサC1を独立して設ける必要がない。この結果、部品点数の削減および基板の小型化を実現できる。
Further, according to this embodiment, the function of the noise filter 1 as the first phase compensation capacitor C1 is also used as the
さらに、本実施例によれば、ノイズフィルタ1の第2の位相補償コンデンサC2として、PチャネルトランジスタPCHを分離するためのストッパSTPの寄生容量を利用しているので、ノイズフィルタ1用の第2の位相補償コンデンサC2を独立して設ける必要がない。この結果、半導体装置100の小型化を実現できる。
Further, according to the present embodiment, since the parasitic capacitance of the stopper STP for separating the P-channel transistor PCH is used as the second phase compensation capacitor C2 of the noise filter 1, the second filter for the noise filter 1 is used. It is not necessary to provide the phase compensation capacitor C2 separately. As a result, the
B.変形例:
・第1変形例:
上記実施例では、スパイラルコイル配線は、第1配線層と第2配線層の2層を用いて構成されているが、これに限られない。例えば、スパイラルコイル配線は、1つの配線層のみを用いて構成することもできる。1つの配線層を用いて構成されるスパイラル配線を第1変形例および第2変形例として説明する。
B. Variations:
・ First modification:
In the above embodiment, the spiral coil wiring is configured by using two layers of the first wiring layer and the second wiring layer, but is not limited thereto. For example, the spiral coil wiring can be configured using only one wiring layer. Spiral wiring configured using one wiring layer will be described as a first modification and a second modification.
図14は、第1変形例に係るスパイラルコイル配線150aを示す図である。図14に示す全ての配線は、1つの層、例えば、第1配線層に配置されている。図14に示すスパイラルコイル配線150aにおいて、シングルハッチングされた部分は第1のスパイラルコイル151aを示し、クロスハッチングされた部分は第2のスパイラルコイル152aを示す。
FIG. 14 is a diagram showing a
第1変形例では、主要電源電圧配線110との接続端から延びる電源電圧給電配線111aが、第1のスパイラルコイル151aの外側の端部に接続されている。第1のスパイラルコイル151aは、外側の端部から中心部の端部に向かって、反時計回りに、概ね3周に亘って渦状に巻かれた渦形状を形成している。第1のスパイラルコイル151aの中心部の端部は、第2のスパイラルコイル152aの中心部の端部に接続されている。
In the first modified example, a power supply voltage
第2のスパイラルコイル152aは、中心部の端部から外側の端部に向かって、時計回りに概ね3周に亘って、第1のスパイラルコイル151aの渦形状に沿って、渦状に巻かれた渦形状を形成している。第2のスパイラルコイル152aの外側の端部は、電源電圧給電配線111aに接続されている。第2のスパイラルコイル152aの外側の端部に接続された電源電圧給電配線111aを介して、電源電圧VDDが各セルのトランジスタに給電される。
The
以上のように構成された第1変形例に係るスパイラルコイル配線150aでは、図1に示す回路図と等価になるように、第1のスパイラルコイル151aと、第2のスパイラルコイル152aとが直列に結合されている。また、第1のスパイラルコイル151a、および、第2のスパイラルコイル152aに電流が流れるとき、互いに電流の向きが逆になるように巻き方向が設定されている。すなわち、第1のスパイラルコイル151aと第2のスパイラルコイル152aは、マイナスの相互インダクタンスを生じる電磁結合を形成するように配置されている。
In the
第1のスパイラルコイル151aと第2のスパイラルコイル152aの中心部の端部は近接している。そして、図14に示す直線LNを参照すればわかるように、これらのスパイラルコイル151a、152aの中心部から外縁部に向かって、第1のスパイラルコイル151aの巻き線と第2のスパイラルコイル152aの巻き線が交互に配置されている。
The ends of the central portions of the
以上説明した第1変形例によれば、実施例と同様の作用・効果が実現される。 According to the first modified example described above, the same operation and effect as the example are realized.
・第2変形例:
図15は、第2変形例に係るスパイラルコイル配線150bを示す図である。スパイラルコイル配線150bは、第2配線層に形成されている。第1のスパイラルコイル151bと第2のスパイラルコイル152は、概ね第1変形例と同様の形状および位置関係に配置されているが、第1変形例と異なり、第2変形例の第1のスパイラルコイル151bと第2のスパイラルコイル152bは、渦の外側の端部において、直列に接続されている。そして、主要電源電圧配線110との接続端から延びる電源電圧給電配線111bは、ビア155bを介して、第1のスパイラルコイル151bの中心部の端部に接続されている。第2のスパイラルコイル152aの中心部の端部は、負荷側の電源電圧給電配線111aに接続されている。第2のスパイラルコイル152bの中心部の端部に接続された電源電圧給電配線111bを介して、電源電圧VDDが各セルのトランジスタに給電される。
・ Second modification:
FIG. 15 is a diagram illustrating a
第2変形例におけるスパイラルコイル配線150bにおいて、第1変形例と同様に、第1のスパイラルコイル151bと第2のスパイラルコイル152bの中心部の端部は近接している。そして、図15に示す直線LNを参照すればわかるように、これらのスパイラルコイル151b、152bの中心部から外縁部に向かって、第1のスパイラルコイル151bの巻き線と第2のスパイラルコイル152bの巻き線が交互に配置されている。
In the
第2変形例に係るスパイラルコイル配線150bによれば、第1変形例と同様の作用・効果が実現される。
According to the
・第3変形例:
上記実施例では、スパイラルコイル配線は、2本の電源電圧給電配線111に対して1つ設けられているが、これに限られない。例えば、スパイラルコイル配線は、1本の電源電圧給電配線111に対して1つ設けられても良い。
・ Third modification:
In the above embodiment, one spiral coil wiring is provided for the two power supply voltage
図16は、第3変形例に係るスパイラルコイル配線150cを示す図である。図17は、図16におけるD−D断面およびE−E断面を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a
図16および図17において、粗いシングルハッチングが付された部分は、第1配線層に配線が形成されている領域を示し、細かいシングルハッチングが付された部分は、第2配線層に配線が形成されている領域を示している。図16において、クロスハッチングが付された部分は、第1配線層と第2配線層の両方に配線が形成されている領域を示している。図16および図17において、黒く塗りつぶされた部分は、第1配線層の配線と第2配線層の配線とを接続するビアが配置されている領域を示す。また、図17において、破線でハッチングされた領域は、各配線層の間を絶縁する絶縁層(例えば、シリコン酸化物層)を示している。 In FIGS. 16 and 17, a portion with rough single hatching indicates a region where wiring is formed in the first wiring layer, and a portion with fine single hatching forms wiring in the second wiring layer. The area that is being shown. In FIG. 16, the portion with cross-hatching indicates a region where wiring is formed on both the first wiring layer and the second wiring layer. In FIGS. 16 and 17, black portions indicate regions where vias connecting the wirings of the first wiring layer and the wirings of the second wiring layer are arranged. In FIG. 17, the hatched area with broken lines indicates an insulating layer (for example, a silicon oxide layer) that insulates between the wiring layers.
第3変形例では、主要電源電圧配線110との接続端から延びる第1配線層の1本の電源電圧給電配線111cが、図16および図17(B)に示すように、ビア155cにより第2配線層に形成された第1のスパイラルコイル151cの外側の端部に接続されている。第1のスパイラルコイル151cは、第2配線層において、外側の端部から中心部の端部に向かって、反時計回りに、概ね3周に亘って渦状に巻かれている。第1のスパイラルコイル151cの中心部の端部は、ビア156cを介して、第1配線層に形成された第2のスパイラルコイル152cの中心部の端部に接続されている(図16、図17(A))。
In the third modification, one power supply voltage
第2のスパイラルコイル152cは、中心部の端部から外側の端部に向かって、時計回りに概ね3周に亘って、第2配線層の第1のスパイラルコイル151cと重なるように、渦状に巻かれている。第2のスパイラルコイル152cの外側の端部は、電源電圧給電配線111cに接続されている。第2のスパイラルコイル152cの外側の端部に接続された電源電圧給電配線111cを介して、電源電圧VDDが各セルのトランジスタに給電される。
The
以上のように構成された第3変形例に係るスパイラルコイル配線150cでは、図1に示す回路図と等価になるように、第1のスパイラルコイル151cと、第2のスパイラルコイル152cとがビア156cにより直列に結合されている。また、第1のスパイラルコイル151c、および、第2のスパイラルコイル152cに電流が流れるとき、互いに電流の向きが逆になるように巻き方向が設定されている。すなわち、第1のスパイラルコイル151cと第2のスパイラルコイル152cは、マイナスの相互インダクタンスを生じる電磁結合を形成するように配置されている。
In the
以上説明した第3変形例によれば、実施例と同様の作用・効果が実現される。 According to the third modified example described above, the same operation and effect as the example are realized.
・第4変形例:
上記実施例および変形例において、第1のスパイラルコイルおよび第2のスパイラルコイルは、一巻きが略8角形状に形成されているが、スパイラルコイル配線の形状は、これに限られない。例えば、8角より角数の多い多角形状、8角より角数の少ない多角形状、曲線を有する形状など、様々な形状のスパイラルコイル配線が用いられ得る。
-Fourth modification:
In the above-described embodiments and modifications, one turn of the first spiral coil and the second spiral coil is formed in a substantially octagonal shape, but the shape of the spiral coil wiring is not limited to this. For example, spiral coil wirings having various shapes such as a polygonal shape having more than eight corners, a polygonal shape having fewer than eight corners, and a curved shape can be used.
図18は、スパイラルコイル配線の形状の他の例を示す図である。図18(A)に示すスパイラルコイル配線150dには、一巻きの形状が略四角形状の第1のスパイラルコイル151d、および、第2のスパイラルコイル152dが採用されている。図18(B)に示すスパイラルコイル配線150eには、一巻きの形状が略円形状の第1のスパイラルコイル151e、および、第2のスパイラルコイル152eが採用されている。図18に示すスパイラルコイル配線150d、150eにおける、スパイラクコイルの平面形状以外の構成は、図16および図17を参照して説明した第3変形例におけるスパイラルコイル配線150cの構成と同様であるので、詳しい説明は省略する。
FIG. 18 is a diagram illustrating another example of the shape of the spiral coil wiring. A spiral coil wiring 150d shown in FIG. 18A employs a
なお、第1のスパイラルコイルと第2のスパイラルコイルの形状は、必ずしも一致していなくとも良い。例えば、第1のスパイラルコイルが略八角形状、第2のスパイラルコイル152が略四角形状であっても良い。
Note that the shapes of the first spiral coil and the second spiral coil are not necessarily the same. For example, the first spiral coil may have a substantially octagonal shape, and the
・第5変形例:
上記実施例では、セル領域には、ロジック回路が形成されているが、これに限られない。セル領域には、様々な回路が形成され得る。また、セル領域には、形成される回路に応じて、様々な態様で主要電源配線および電源電圧給電配線が配置され得るので、スパイラルコイル配線もまた、主要電源配線や電源電圧給電配線の配置に応じて、様々な態様で配置され得る。
-5th modification:
In the above embodiment, the logic circuit is formed in the cell region, but the present invention is not limited to this. Various circuits can be formed in the cell region. In addition, since the main power supply wiring and the power supply voltage power supply wiring can be arranged in various modes in the cell region according to the circuit to be formed, the spiral coil wiring is also used for the arrangement of the main power supply wiring and the power supply voltage power supply wiring. Depending on the situation, it can be arranged in various ways.
セル領域の他の一例を第5変形例として説明する。図19は、第5変形例におけるセル領域A10を概略的に示す図である。図19では、図の煩雑を避けるため、主要電源電圧配線110と、電源電圧給電配線111と、スパイラルコイル配線150のみを図示し、他の構成要素の図示は省略している。
Another example of the cell region will be described as a fifth modification. FIG. 19 is a diagram schematically showing a cell region A10 in the fifth modification. In FIG. 19, only the main power
第5変形例におけるセル領域A10は、破線で示すように複数の領域に分けられ、複数種類の回路が形成されている。すなわち、セル領域A10は、ROMやRAMなどメモリが形成されたメモリ領域A11と、デジタルロジック回路が形成されたロジック領域A12と、PLL(Phase Locked Loop)回路が形成されたPLL領域A13と、アナログ回路が形成されたアナログ領域A14と、を含んでいる。本実施例では、各領域A11〜A14のそれぞれに独立した環状の主要電源電圧配線110が、各領域の外縁部に沿って配置されている。各主要電源電圧配線110は、それぞれ、入出力領域(図示省略)を介して、外部から、電源電圧VDDの供給を受けている。
The cell region A10 in the fifth modification is divided into a plurality of regions as shown by broken lines, and a plurality of types of circuits are formed. That is, the cell area A10 includes a memory area A11 in which a memory such as ROM and RAM is formed, a logic area A12 in which a digital logic circuit is formed, a PLL area A13 in which a PLL (Phase Locked Loop) circuit is formed, and an analog area And an analog region A14 in which a circuit is formed. In the present embodiment, an annular main power
第3変形例では、各領域A11〜A14の環状の主要電源電圧配線110の内部には、それぞれ、両端が主要電源電圧配線110に接続された複数の電源電圧給電配線111が配置されている。そして、各電源電圧給電配線111の途中であって両端の近傍に、主要電源電圧配線110のうちの図19における上下方向の配線に沿って、複数のスパイラルコイル配線150が設けられている。そして、2本の電源電圧給電配線111の片側の端部にそれぞれ1つずつ設けられている。そして、各領域A11〜A14の内部に形成されたセルには、スパイラルコイル配線150を介して、電源電圧VDDが供給されるように配線されている。
In the third modification, a plurality of power supply
以上のように構成されたセル領域A10を有する半導体装置によれば、ノイズフィルタ1として実装されたスパイラルコイル配線150により、各領域A11〜A14の内部に形成されたセルの動作により発生したノイズが、外部に放出されることを抑制することができる。また、外部から電源電圧VDDに侵入したノイズが、各領域A11〜A14の内部に形成されたセルに侵入することを抑制することができる。
According to the semiconductor device having the cell region A10 configured as described above, the noise generated by the operation of the cells formed in the regions A11 to A14 by the
・第6変形例:
上記実施例におけるスパイラルコイル配線150および変形例におけるスパイラルコイル配線150b〜150dでは、第2配線層に形成された第1のスパイラルコイルと、第1配線層に形成された第2のスパイラルコイルとが、きれいに重なっているが、多少ずれていても良い。少なくとも、直列に接続された第1のスパイラルコイルと第2のスパイラルコイルとが、電流が流れるときに、負の相互インダクタンスを生じる電磁結合を形成するように、配置されていれば良い。そのためには、両コイルの配線がきれいに重なっていなくとも良いが、両コイルが配置された領域の少なくとも一部が配線層の垂直方向に重なっていることが好ましい。
-6th modification:
In the
・第7変形例:
上記実施例および変形例では、セル領域のセルに対する電源電圧VDDの給電は、全てノイズフィルタとしてのスパイラルコイル配線を介して、行われているが、これに限られない。例えば、動作時のノイズの発生量が多いセルに対してはスパイラルコイル配線を介して電源電圧VDDを給電し、ノイズの発生量が少ないセルに対してはスパイラルコイル配線を介さず、電源電圧VDDを給電しても良い。例えば、ノイズ発生量が少ないセルに対して電源電圧VDDを給電する電源電圧給電配線111には、スパイラルコイル配線150を配置しないこととしても良い。
-Seventh modification:
In the above-described embodiments and modifications, the supply of the power supply voltage VDD to the cells in the cell region is all performed via the spiral coil wiring as a noise filter, but is not limited thereto. For example, a power supply voltage VDD is supplied to a cell having a large amount of noise during operation via a spiral coil wiring, and a power supply voltage VDD is not supplied to a cell having a small noise generation amount via a spiral coil wiring. May be fed. For example, the
・第8変形例:
実施例では、ロジック回路をノイズ発生源としての負荷としているが、これに限られない。ノイズフィルタ1は、定電圧により駆動されるあらゆる負荷に対して適用可能である。具体的には、ノイズフィルタ1は、増幅回路や発振回路などのアナログ回路や、中央演算装置(CPU)、メモリ装置などのデジタル回路用のEMIフィルタあるいはEMSフィルタとして適用可能である。
-Eighth modification:
In the embodiment, the logic circuit is a load as a noise generation source, but is not limited thereto. The noise filter 1 can be applied to any load driven by a constant voltage. Specifically, the noise filter 1 can be applied as an EMI filter or an EMS filter for an analog circuit such as an amplifier circuit or an oscillation circuit, or a digital circuit such as a central processing unit (CPU) or a memory device.
・第9変形例:
上記実施例では、ノイズフィルタ1の第1の位相補償コンデンサC1として、バイパスコンデンサ210を採用し、第2の位相補償コンデンサC2として、寄生容量としてのストッパSTPを採用しているが、これに限られない。第1の位相補償コンデンサC1および第2の位相補償コンデンサC2として、独立した専用のコンデンサを、半導体装置100の内部または外部に配置しても良い。また、ノイズフィルタ1をEMIフィルタとして用いる場合には、第2の位相補償コンデンサC2はなくても良いし、ノイズフィルタ1をEMSフィルタとして用いる場合には、第1の位相補償コンデンサC1はなくても良い。
-Ninth modification:
In the above embodiment, the
第10変形例:
上記実施例では、主要電源電圧配線110と、負荷としてのセルとの間にスパイラルコイル配線150を配置しているが、これに限られない。例えば、主要電源電圧配線110と電源パッド10との間、具体的には、入出力領域A2にスパイラルコイル配線150を形成しても良い。
10th modification:
In the above embodiment, the
第11変形例:
上記実施例では、ノイズフィルタ1の第1のコイルL1および第2のコイルL2として、平面上に形成されるスパイラルコイルを採用しているが、これに限られない。第1のコイルL1および第2のコイルL2として、スプリング状コイルなどの巻き線コイルや、セラミックスシートなどの薄膜に配線を印刷して積層した積層コイル、など、様々なコイルが用いられ得る。
Eleventh modification:
In the said Example, although the spiral coil formed on a plane is employ | adopted as the 1st coil L1 and the 2nd coil L2 of the noise filter 1, it is not restricted to this. As the first coil L1 and the second coil L2, various coils such as a wound coil such as a spring coil or a laminated coil obtained by printing and laminating a wiring on a thin film such as a ceramic sheet can be used.
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example and the modification, Embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.
1…ノイズフィルタ
2…定圧電源
3…負荷
10…電源パッド
20…接地パッド
100…半導体装置
110…主要電源電圧配線
111、111a〜111e…電源電圧給電配線
120…主要接地電圧配線
121…接地電圧給電配線
150、150〜150e…スパイラルコイル配線
151、151a〜151e…第1のスパイラルコイル
152、152a〜152e…第2のスパイラルコイル
155、155c〜155e、156c〜156e…ビア
200…プリント基板
210…バイパスコンデンサ
220…電源供給ライン
230…接地電圧ライン
L1…第1のコイル
L2…第2のコイル
C1…第1の位相補償コンデンサ
C2…第2の位相補償コンデンサ
LF…リードフレーム
PCH…Pチャネルトランジスタ
NCH…Nチャネルトランジスタ
STP…ストッパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (14)
第1のスパイラルコイルと、
前記第1のスパイラルコイルと電気的に直列に接続された第2のスパイラルコイルと、
を備え、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに負の相互インダクタンスを有する電磁結合を形成するように配置されている、ノイズフィルタ。 A noise filter,
A first spiral coil;
A second spiral coil electrically connected in series with the first spiral coil;
With
The first spiral coil and the second spiral coil are arranged so as to form an electromagnetic coupling having a negative mutual inductance when a current flows.
前記第1のスパイラルコイルは、第1の層の第1の領域に配置され、
前記第2のスパイラルコイルは、前記第1の層と略平行な第2の層の第2の領域に配置され、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、
前記第1の領域と前記第2の領域は、前記第1の層の法線方向に重なっている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to claim 1,
The first spiral coil is disposed in a first region of a first layer;
The second spiral coil is disposed in a second region of a second layer substantially parallel to the first layer;
The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows,
The noise filter, wherein the first region and the second region overlap in a normal direction of the first layer.
前記第1のスパイラルコイルは、第1の層に配置され、
前記第2のスパイラルコイルは、前記第1の層に配置されると共に、中心部が前記第1のスパイラルコイルの中心部と近接し、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、
前記第1および第2のスパイラルコイルの中心部から外縁部に向かって、前記第1のスパイラルコイルの巻き線と前記第2のスパイラルコイルの巻き線が交互に配置されている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to claim 1,
The first spiral coil is disposed in a first layer;
The second spiral coil is disposed in the first layer, and a central portion is close to a central portion of the first spiral coil,
The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows,
A noise filter in which the windings of the first spiral coil and the windings of the second spiral coil are alternately arranged from the center part of the first and second spiral coils toward the outer edge part.
第1の位相補償容量を備え、
前記第1のスパイラルコイルおよび前記第2のスパイラルコイルはそれぞれに、第1の端部と第2の端部を有し、
前記第1のスパイラルコイルの前記第1の端部は、前記第2のスパイラルコイルの前記第1の端部と電気的に接続され、
前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、負荷と接続するための端部であり、
前記第1のスパイラルコイルの前記第2の端部は、前記第1の位相補償容量に接続されている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to any one of claims 1 to 3,
A first phase compensation capacitor;
Each of the first spiral coil and the second spiral coil has a first end and a second end;
The first end of the first spiral coil is electrically connected to the first end of the second spiral coil;
The second end of the second spiral coil is an end for connecting to a load;
The noise filter, wherein the second end of the first spiral coil is connected to the first phase compensation capacitor.
第2の位相補償容量を備え、
前記第1のスパイラルコイルおよび前記第2のスパイラルコイルはそれぞれに、第1の端部と第2の端部を有し、
前記第1のスパイラルコイルの前記第1の端部は、前記第2のスパイラルコイルの前記第1の端部と電気的に接続され、
前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、負荷と接続するための端部であり、
前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、さらに、前記第2の位相補償容量に接続されている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to any one of claims 1 to 4,
A second phase compensation capacitor;
Each of the first spiral coil and the second spiral coil has a first end and a second end;
The first end of the first spiral coil is electrically connected to the first end of the second spiral coil;
The second end of the second spiral coil is an end for connecting to a load;
The noise filter, wherein the second end of the second spiral coil is further connected to the second phase compensation capacitor.
前記第1のスパイラルコイルおよび前記第2のスパイラルコイルはそれぞれに、第1の端部と第2の端部を有し、
前記第1のスパイラルコイルの前記第1の端部は、前記第2のスパイラルコイルの前記第1の端部と電気的に接続され、
前記第2のスパイラルコイルの前記第2の端部は、負荷と接続するための端部であり、
前記第1のスパイラルコイルの前記第2の端部は、定電圧源と接続するための端部である、ノイズフィルタ。 The noise filter according to any one of claims 1 to 5,
Each of the first spiral coil and the second spiral coil has a first end and a second end;
The first end of the first spiral coil is electrically connected to the first end of the second spiral coil;
The second end of the second spiral coil is an end for connecting to a load;
The noise filter, wherein the second end of the first spiral coil is an end for connection to a constant voltage source.
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、半導体の一方の側に形成された配線層に形成されている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to any one of claims 1 to 6,
The first spiral coil and the second spiral coil are noise filters formed in a wiring layer formed on one side of a semiconductor.
前記配線層には、負荷に定電圧を供給する複数の電圧供給配線が配置され、
複数の電圧供給配線に対して一つの前記ノイズフィルタが配置されている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to claim 7,
In the wiring layer, a plurality of voltage supply wirings for supplying a constant voltage to the load are arranged,
A noise filter in which one noise filter is arranged for a plurality of voltage supply wirings.
前記配線層には、前記半導体の外周縁に沿って配置された主要電源配線が配置され、
前記ノイズフィルタは、前記主要電源配線に沿って配置されている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to claim 7,
In the wiring layer, the main power supply wiring arranged along the outer periphery of the semiconductor is arranged,
The noise filter is a noise filter disposed along the main power supply wiring.
前記第1のスパイラルコイルの前記第2の端部は、さらに、定電圧源に接続され、
前記第1の位相補償容量は、前記定電圧源の出力電圧を安定させるための安定化容量を兼ねている、ノイズフィルタ。 The noise filter according to claim 4,
The second end of the first spiral coil is further connected to a constant voltage source;
The first phase compensation capacitor is a noise filter that also serves as a stabilization capacitor for stabilizing the output voltage of the constant voltage source.
前記第2の位相補償容量は、前記負荷となるデバイスに含まれる寄生容量である、ノイズフィルタ。 The noise filter according to claim 5,
The second phase compensation capacitor is a noise filter that is a parasitic capacitor included in the device serving as the load.
第1の層の第1の領域に配置された第1のスパイラルコイルと、
第1の層と略平行な第2の層の第2の領域に配置され、前記第1のスパイラルコイルと電気的に直列に接続された第2のスパイラルコイルと、
を備え、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、
前記第1の領域と前記第2の領域は、前記第1の層の法線方向に重なっている、ノイズフィルタ。 A noise filter,
A first spiral coil disposed in a first region of the first layer;
A second spiral coil disposed in a second region of the second layer substantially parallel to the first layer and electrically connected in series with the first spiral coil;
With
The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows,
The noise filter, wherein the first region and the second region overlap in a normal direction of the first layer.
第1の層に配置された第1のスパイラルコイルと、
前記第1の層に配置され、前記第1のスパイラルコイルと電気的に直列に接続され、中心部が前記第1のスパイラルコイルの中心部と近接する第2のスパイラルコイルと、
を備え、
前記第1のスパイラルコイルと前記第2のスパイラルコイルは、電流が流れるときに、互いに前記電流の向きが逆になるように巻き方向が設定され、
前記第1および第2のスパイラルコイルの中心部から外縁部に向かって、前記第1のスパイラルコイルの巻き線と前記第2のスパイラルコイルの巻き線が交互に配置されている、ノイズフィルタ。 A noise filter,
A first spiral coil disposed in the first layer;
A second spiral coil disposed in the first layer, electrically connected in series with the first spiral coil, and having a central portion adjacent to the central portion of the first spiral coil;
With
The winding direction of the first spiral coil and the second spiral coil is set so that the directions of the currents are opposite to each other when a current flows,
A noise filter in which the windings of the first spiral coil and the windings of the second spiral coil are alternately arranged from the center part of the first and second spiral coils toward the outer edge part.
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-
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