JP2023084494A - Semiconductor device, photoelectric conversion device, photoelectric conversion system, and mobile body - Google Patents

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Abstract

To provide a technique advantageous for suppressing a crosstalk noise.SOLUTION: A semiconductor device contains: a plurality of first power supply lines that is extended to a first direction, and is distributed to a second direction crossed to the first direction in a predetermined period on a main surface of a substrate; a plurality of second power supply lines that is arranged to a position separated from the main surface from the plurality of first power supply lines; a signal line that is extended to a first direction and a second direction between a first terminal and a second terminal, and electrically connects a first terminal and a second terminal; and a cell that to which a power is supplied from the two first power supply lines of the plurality of first power supply lines. The plurality of second power supply lines contains: a plurality of first wiring patterns extended to the first direction; and a plurality of second wiring patterns extended to the second direction. In an orthogonal projection to the main surface, the signal line is arranged so as to be housed in a region of the plurality of first wiring patterns and the plurality of second wiring patterns up to the second terminal from the first terminal. A signal line another than the signal line is not arranged between the signal line and the plurality of second power supply lines.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体装置、光電変換装置、光電変換システム、および、移動体に関する。 The present invention relates to semiconductor devices, photoelectric conversion devices, photoelectric conversion systems, and moving bodies.

半導体装置に配された近接する信号線において、一方の信号線の電圧変動が他方の信号線を流れる信号の品質に影響するクロストークノイズが知られている。特許文献1には、1つの配線層に電源配線と信号線とを繰り返し配することによって、クロストークの影響を抑制することが示されている。 2. Description of the Related Art Crosstalk noise is known in which a voltage fluctuation in one signal line affects the quality of a signal flowing through another signal line in adjacent signal lines arranged in a semiconductor device. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-201000 discloses that the influence of crosstalk is suppressed by repeatedly arranging power supply wiring and signal lines in one wiring layer.

特開2001-127162号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-127162

信号線を流れる信号の品質をより高くするために、クロストークの影響をより抑制する必要がある。 In order to improve the quality of signals flowing through signal lines, it is necessary to further suppress the influence of crosstalk.

本発明は、クロストークノイズを抑制するのに有利な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an advantageous technique for suppressing crosstalk noise.

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る半導体装置は、基板の主面の上に、第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に所定の周期で配された複数の第1電力供給線と、前記複数の第1電力供給線よりも前記主面から離れた位置に配された複数の第2電力供給線と、第1端子と第2端子との間を前記第1方向および前記第2方向に延びて、前記第1端子と前記第2端子とを電気的に接続する信号線と、前記複数の第1電力供給線のうち2つの第1電力供給線から給電されるセルと、を含む半導体装置であって、前記複数の第2電力供給線は、前記第1方向に延びる複数の第1配線パターンと前記第2方向に延びる複数の第2配線パターンとを含み、前記主面に対する正射影において、前記信号線は、前記第1端子から前記第2端子に至るまで、前記複数の第1配線パターンの領域内および前記複数の第2配線パターンの領域内に収まるように配され、かつ、前記信号線と前記複数の第2電力供給線との間に、前記信号線とは別の信号線が配されていないことを特徴とする。 In view of the above problems, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention extends in a first direction on a main surface of a substrate and is arranged with a predetermined period in a second direction intersecting the first direction. a first power supply line, a plurality of second power supply lines arranged at a position further from the main surface than the plurality of first power supply lines, and a first terminal and a second terminal between the From a signal line extending in the first direction and the second direction and electrically connecting the first terminal and the second terminal, and two first power supply lines among the plurality of first power supply lines and a cell to which power is supplied, wherein the plurality of second power supply lines includes a plurality of first wiring patterns extending in the first direction and a plurality of second wiring patterns extending in the second direction. in an orthographic projection with respect to the main surface, the signal line extends from the first terminal to the second terminal within the region of the plurality of first wiring patterns and within the region of the plurality of second wiring patterns and a signal line other than the signal line is not disposed between the signal line and the plurality of second power supply lines.

本発明によればクロストークノイズを抑制するのに有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an advantageous technique for suppressing crosstalk noise.

本実施形態の半導体装置の構成例を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of the semiconductor device of this embodiment; 図1の半導体装置の構成例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the semiconductor device in FIG. 1; 比較例の半導体装置の構成例を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor device of a comparative example; 図1の半導体装置の変形例を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a modification of the semiconductor device in FIG. 1; 図4の半導体装置の構成例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the semiconductor device of FIG. 4; 図1の半導体装置を用いた光電変換装置の構成例を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of a photoelectric conversion device using the semiconductor device of FIG. 1; 図6の光電変換装置の構成例を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of the photoelectric conversion device of FIG. 6; 図6の光電変換装置が組み込まれた光電変換システムの構成例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a photoelectric conversion system in which the photoelectric conversion device of FIG. 6 is incorporated; 図6の光電変換装置が組み込まれた移動体の構成例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a moving body in which the photoelectric conversion device of FIG. 6 is incorporated;

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1~図9を参照して、本開示の実施形態による半導体装置について説明する。図1は、本実施形態における半導体装置100の構成例を示す平面図である。図1に示される構成において、半導体装置100は、基板からの距離が最も近い配線層を第1層とし、基板から離れる上方向に向かって第1層から第5層まで順に配される配線層を備える。ここでは、5層の配線層が示されているが、配線層の数に特に限定はない。 A semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor device 100 according to this embodiment. In the configuration shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 has the wiring layer closest to the substrate as the first layer, and the wiring layers sequentially arranged from the first layer to the fifth layer in an upward direction away from the substrate. Prepare. Although five wiring layers are shown here, the number of wiring layers is not particularly limited.

半導体装置100は、複数の第1電力供給線121、複数の第2電力供給線122、123、信号線111、112、セル101、102を含む。複数の第1電力供給線121は、基板の主面の上に、X方向(図1における横方向)に延び、X方向と交差するY方向(図1における縦方向)に所定の周期で配されている。ここで、X方向とY方向とは、直交していてもよい。複数の第1電力供給線121は、第1層に配されている。つまり、第1電力供給線が配される配線層と基板の主面との間には、他の配線層(配線パターン)が配されていない。複数の第1電力供給線121は、1つの配線層(第1層)に配されている。 The semiconductor device 100 includes a plurality of first power supply lines 121 , a plurality of second power supply lines 122 and 123 , signal lines 111 and 112 and cells 101 and 102 . The plurality of first power supply lines 121 extend in the X direction (horizontal direction in FIG. 1) on the main surface of the substrate and are arranged in a Y direction (vertical direction in FIG. 1) that intersects the X direction at predetermined intervals. It is Here, the X direction and the Y direction may be orthogonal. The plurality of first power supply lines 121 are arranged on the first layer. That is, another wiring layer (wiring pattern) is not arranged between the wiring layer in which the first power supply line is arranged and the main surface of the substrate. The plurality of first power supply lines 121 are arranged in one wiring layer (first layer).

複数の第2電力供給線122、123は、複数の第1電力供給線121よりも基板の主面から離れた位置に配されている。図1に示される構成において、複数の第2電力供給線122は、第3層に配され、複数の第2電力供給線123は、第4層に配されている。第1電力供給線121および第2電力供給線122、123は、電源線と接地線とを含み、半導体装置100に配される素子に電力を供給する。 The plurality of second power supply lines 122 and 123 are arranged at positions farther from the main surface of the substrate than the plurality of first power supply lines 121 . In the configuration shown in FIG. 1, the plurality of second power supply lines 122 are arranged on the third layer and the plurality of second power supply lines 123 are arranged on the fourth layer. First power supply line 121 and second power supply lines 122 and 123 include a power line and a ground line, and supply power to elements arranged in semiconductor device 100 .

セル101、102は、インバータやバッファなど、複数のトランジスタを含む。セル101、102は、制御回路やメモリなどの回路ブロック間や、半導体装置100の入出力端子と回路ブロックとの間などに配される比較的、小規模な回路でありうる。セル101、102は、複数の第1電力供給線121のうち2つの第1電力供給線121から給電される。 Cells 101 and 102 include multiple transistors such as inverters and buffers. The cells 101 and 102 can be relatively small-scale circuits arranged between circuit blocks such as control circuits and memories, or between input/output terminals of the semiconductor device 100 and circuit blocks. The cells 101 and 102 are powered by two first power supply lines 121 out of the plurality of first power supply lines 121 .

信号線111、112のうち信号線111は、シールドが必要な信号線である。信号線111は、2つの端子(図1では一方の端子131が図示されている。)の間をX方向およびY方向に延びて、2つの端子を電気的に接続する。図1に示される構成において、信号線111は、X方向に延びる部分とY方向に延びる部分との両方で同じ配線層に配されているが、複数の配線層にわたり配されていてもよい。また、図1に示される構成において、信号線111は、第2層に配されている例を示しているが、第3層よりも上の配線層に配されていてもよい。図1に示されるように、信号線111の端子は、セル101に接続されていてもよい。また、信号線111の端子は、上述の回路ブロックに接続されていてもよい。また、図1に示される構成において、信号線111は、第1電力供給線121と第2電力供給線122、123との間に配されている。 Of the signal lines 111 and 112, the signal line 111 is a signal line that requires shielding. The signal line 111 extends in the X direction and the Y direction between two terminals (one terminal 131 is illustrated in FIG. 1) to electrically connect the two terminals. In the configuration shown in FIG. 1, the signal line 111 is arranged in the same wiring layer in both the portion extending in the X direction and the portion extending in the Y direction, but may be arranged over a plurality of wiring layers. In the configuration shown in FIG. 1, the signal line 111 is arranged in the second layer, but it may be arranged in a wiring layer above the third layer. As shown in FIG. 1, the terminal of signal line 111 may be connected to cell 101 . Also, the terminal of the signal line 111 may be connected to the circuit block described above. Further, in the configuration shown in FIG. 1, the signal line 111 is arranged between the first power supply line 121 and the second power supply lines 122 and 123 .

信号線111、112のうち信号線112は、シールドが不要な信号線である。信号線112は、2つの端子(図1では一方の端子132が図示されている。)の間をX方向およびY方向に延びて、2つの端子を電気的に接続する。図1に示される構成において、信号線112は、複数の配線層を用いて形成されているが、使用する配線層数に限定はない。信号線112の配線層が変わる部分は、ビアによって電気的に接続される。また、図1に示されるように、信号線112の端子は、セル102に接続されていてもよい。また、信号線112の端子は、上述の回路ブロックに接続されていてもよい。 Of the signal lines 111 and 112, the signal line 112 is a signal line that does not require a shield. The signal line 112 extends in the X and Y directions between two terminals (one terminal 132 is shown in FIG. 1) to electrically connect the two terminals. In the configuration shown in FIG. 1, the signal line 112 is formed using a plurality of wiring layers, but the number of wiring layers to be used is not limited. A portion of the signal line 112 whose wiring layer changes is electrically connected by a via. Also, as shown in FIG. 1, the terminal of the signal line 112 may be connected to the cell 102 . Also, the terminal of the signal line 112 may be connected to the circuit block described above.

複数の第2電力供給線122、123は、X方向に延びる複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)とY方向に延びる複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)とを含む。第2電力供給線122は、第1電力供給線121とビアを用いて電気的に接続される。第2電力供給線122は、任意の場所に配置されたセル101、102に対して電源パッドからの電圧降下を抑制して電力を供給するために第1電力供給線121、信号線111、112よりも配線幅が太い。図1に示される構成において、第2電力供給線122は、第3層を用いて配された例を示している。 The plurality of second power supply lines 122 and 123 are composed of a plurality of second power supply lines 122 (first wiring pattern) extending in the X direction and a plurality of second power supply lines 123 (second wiring pattern) extending in the Y direction. including. The second power supply line 122 is electrically connected to the first power supply line 121 using vias. The second power supply line 122 is connected to the first power supply line 121 and the signal lines 111 and 112 in order to suppress the voltage drop from the power supply pad and supply power to the cells 101 and 102 arranged at arbitrary locations. Wiring width is thicker than In the configuration shown in FIG. 1, the second power supply line 122 shows an example arranged using the third layer.

複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)は、電源線と接地線とを対にして、Y方向に所定の周期で配されていてもよい。図1では、1対の第2電力供給線122が示されている。しかしながら、これに限られることなく、第2電力供給線122は、適宜、設けられればよい。 The plurality of second power supply lines 122 (first wiring pattern) may be arranged in the Y direction at a predetermined cycle by making a pair of power supply lines and ground lines. In FIG. 1, a pair of second power supply lines 122 are shown. However, without being limited to this, the second power supply line 122 may be provided as appropriate.

第2電力供給線123は、第1電力供給線121とビアを用いて電気的に接続される。また、第2電力供給線123は、第2電力供給線122とビアを用いて電気的に接続されていてもよい。第2電力供給線123は、任意の場所に配置されたセル101、102に対して電源パッドからの電圧降下を抑制して電力を供給するために第1電力供給線121、信号線111、112よりも配線幅が太い。図1に示される構成において、第2電力供給線123は、第4層を用いて配された例を示している。つまり、本実施形態において、複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)と複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)とが、互いに異なる配線層に形成されている。 The second power supply line 123 is electrically connected to the first power supply line 121 using vias. Also, the second power supply line 123 may be electrically connected to the second power supply line 122 using vias. The second power supply line 123 is connected to the first power supply line 121 and the signal lines 111 and 112 in order to suppress the voltage drop from the power supply pad and supply power to the cells 101 and 102 arranged at arbitrary locations. Wiring width is thicker than In the configuration shown in FIG. 1, the second power supply line 123 shows an example arranged using the fourth layer. That is, in the present embodiment, the plurality of second power supply lines 122 (first wiring pattern) and the plurality of second power supply lines 123 (second wiring pattern) are formed in different wiring layers.

複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)は、電源線と接地線とを対にして、X方向に所定の周期で配されていてもよい。図1では、2対の第2電力供給線122が示されている。しかしながら、これに限られることなく、第2電力供給線123は、適宜、設けられればよい。 The plurality of second power supply lines 123 (second wiring pattern) may be arranged in the X direction at predetermined intervals by making a pair of power supply lines and ground lines. In FIG. 1, two pairs of second power supply lines 122 are shown. However, without being limited to this, the second power supply line 123 may be provided as appropriate.

図1に示される構成において、信号線111と同じ配線層に、信号線111と互いに隣り合うようにシールド線124、125が配されている。シールド線124、125は、信号線111の基板の主面に沿った方向をシールドする役割を有する。そのため、シールド線124、125は、信号線111と同じ配線層である必要がある。また、図1に示されるように、信号線111がX方向とY方向との間で配線方向が変化わる場合、シールド線124、125も、信号線111に沿って配線方向が変化する必要がある。シールド線124、125が所定の電位に保たれるように、シールド線124、125は、第1電力供給線121、第2電力供給線122、123などの電源線または接地線に接続されていてもよい。 In the configuration shown in FIG. 1 , shield lines 124 and 125 are arranged adjacent to the signal line 111 in the same wiring layer as the signal line 111 . The shield lines 124 and 125 have the role of shielding the signal line 111 along the main surface of the substrate. Therefore, the shield lines 124 and 125 should be on the same wiring layer as the signal line 111 . Further, as shown in FIG. 1, when the wiring direction of the signal line 111 changes between the X direction and the Y direction, the shield lines 124 and 125 also need to change the wiring direction along the signal line 111. be. The shield lines 124 and 125 are connected to power supply lines such as the first power supply line 121 and the second power supply lines 122 and 123 or ground lines so that the shield lines 124 and 125 are maintained at a predetermined potential. good too.

シールド線124、125が第1電力供給線121の直上に配され、第2電力供給線122、123の直下に配される場合、第1電力供給線121と第2電力供給線122、123とのビアによる電気的な接続は、シールド線124、125を避けて行ってもよい。また、配線ショートが発生しない場合、第1電力供給線121と第2電力供給線122、123のビアによる電気的な接続は、シールド線124、125を貫通して接続してもよい。 When the shield lines 124 and 125 are arranged directly above the first power supply line 121 and below the second power supply lines 122 and 123, the first power supply line 121 and the second power supply lines 122 and 123 The electrical connection by vias may be made by avoiding the shield lines 124 and 125 . In addition, when wiring short-circuit does not occur, the electrical connection of the first power supply line 121 and the second power supply lines 122 and 123 by vias may pass through the shield lines 124 and 125 .

図1に示されるように、基板の主面に対する正射影において、信号線111は、一方の端子(例えば、端子131)から他方の端子(不図示)に至るまで、複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)の領域内および複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)の領域内に収まるように配され、かつ、信号線111と複数の第2電力供給線122、123との間に、信号線111とは別の信号線(例えば、信号線112)が配されていない。これによって、信号線111は、基板の主面に垂直な方向もシールドされ、クロストークノイズの影響を抑制することができる。 As shown in FIG. 1, in orthogonal projection onto the main surface of the substrate, the signal line 111 extends from one terminal (e.g., terminal 131) to the other terminal (not shown) through a plurality of second power supply lines. 122 (first wiring pattern) and the plurality of second power supply lines 123 (second wiring pattern), and the signal line 111 and the plurality of second power supply lines 122; 123, there is no signal line other than the signal line 111 (for example, the signal line 112). Thereby, the signal line 111 is also shielded in the direction perpendicular to the main surface of the substrate, and the influence of crosstalk noise can be suppressed.

また、図1に示されるように、主面に対する正射影において、信号線111の基板の主面に沿った方向のシールドをするためのシールド線124、125が、第2電力供給線122(第1配線パターン)および第2電力供給線123(第2配線パターン)に重なるように配されている。これによって、さらに、信号線111をシールドする効果が大きくなり、クロストークノイズの影響を抑制できる。 Further, as shown in FIG. 1, shield lines 124 and 125 for shielding the signal line 111 in the direction along the main surface of the substrate in orthogonal projection to the main surface are connected to the second power supply line 122 (second power supply line 122). 1 wiring pattern) and the second power supply line 123 (second wiring pattern). As a result, the effect of shielding the signal line 111 is further increased, and the influence of crosstalk noise can be suppressed.

図1に示されるように、第1層の配線パターンとして、セル101、102の内部配線(不図示)、第1電力供給線121が配されている。また、信号線111は、セル101、102の上を通過していない。つまり、基板の主面と信号線111との間、かつ、基板の主面に対する正射影において信号線111と重なるように、信号線とは異なる信号線(例えば、信号線112)が配されていない。したがって、信号線111に対して基板の主面の方向からのノイズ源は少ない。このため、信号線111の基板の主面に近い側にはシールド用のパターンが設けられていなくてもよい。 As shown in FIG. 1, internal wiring (not shown) of the cells 101 and 102 and a first power supply line 121 are arranged as the wiring pattern of the first layer. Also, the signal line 111 does not pass over the cells 101 and 102 . That is, a signal line different from the signal line (for example, the signal line 112) is arranged between the main surface of the substrate and the signal line 111 and so as to overlap the signal line 111 in orthogonal projection with respect to the main surface of the substrate. do not have. Therefore, there are few noise sources from the direction of the main surface of the substrate with respect to the signal line 111 . Therefore, the side of the signal line 111 closer to the main surface of the substrate may not have a pattern for shielding.

図1に示される構成において、信号線111が第2層、第2電力供給線122が第3層、第2電力供給線123が第4層に配されているが、第2電力供給線122、123の直上または直下に信号線111が配されていれば、信号線111および第2電力供給線122、123が配される配線層を限定する必要はない。また、信号線111と第2電力供給線122、123との間に他の信号線がなければ、信号線111および第2電力供給線122、123が配される配線層を限定する必要はない。 In the configuration shown in FIG. 1, the signal line 111 is arranged on the second layer, the second power supply line 122 is arranged on the third layer, and the second power supply line 123 is arranged on the fourth layer. , 123, there is no need to limit the wiring layer in which the signal line 111 and the second power supply lines 122 and 123 are arranged. Moreover, if there is no other signal line between the signal line 111 and the second power supply lines 122 and 123, it is not necessary to limit the wiring layer in which the signal line 111 and the second power supply lines 122 and 123 are arranged. .

信号線111が配された配線層と第2電力供給線122、123が配された配線層とが2層以上離れている場合、信号線111と第2電力供給線122、123との間に配線禁止領域またはシールドパターンを別途設ける必要がある。つまり、信号線111が配された配線層と、第2電力供給線122、123が配された配線層と、の間に、第2電力供給線122、123が配されていない配線層が配されている場合、基板の主面に対する正射影において、信号線111が配された配線層と第2電力供給線122、123が配された配線層との間配線層のうち信号線111と重なる領域は、配線禁止領域として導電パターンが配されていない領域を含んでいてもよい。配線禁止領域を設定し、ノイズ源になる配線パターン(例えば、信号線112)が配されないことによって、基板の主面と交差する方向の信号線から受けるクロストークノイズの影響を抑制することができる。 When the wiring layer in which the signal line 111 is arranged and the wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 are arranged are separated by two or more layers, there is a gap between the signal line 111 and the second power supply lines 122 and 123. It is necessary to separately provide a wiring prohibited area or a shield pattern. That is, a wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 are not arranged is arranged between the wiring layer in which the signal line 111 is arranged and the wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 are arranged. In this case, the signal line 111 overlaps between the wiring layer in which the signal line 111 is arranged and the wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 are arranged in the orthogonal projection onto the main surface of the substrate. The region may include a region where no conductive pattern is arranged as a wiring prohibited region. By setting a wiring prohibited area and not arranging a wiring pattern (for example, the signal line 112) that becomes a noise source, it is possible to suppress the influence of crosstalk noise received from the signal line in the direction intersecting the main surface of the substrate. .

また、例えば、信号線111が配された配線層と、第2電力供給線122、123が配された配線層と、の間に、第2電力供給線122、123が配されていない配線層が配されている場合、基板の主面に対する正射影において、信号線111が配された配線層と第2電力供給線122、123が配された配線層との間配線層のうち前記信号線と重なる領域は、所定の電位に保たれている、または、フローティング状態である導電パターンが配されている領域を含んでいてもよい。信号線として機能しない導電パターンによって、基板の主面と交差する方向の信号線から受けるクロストークノイズの影響を抑制することができる。 Further, for example, a wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 are not arranged between the wiring layer in which the signal line 111 is arranged and the wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 are arranged are arranged, in the orthogonal projection with respect to the main surface of the substrate, the signal line The region overlapping with may include a region in which a conductive pattern that is kept at a predetermined potential or in a floating state is arranged. The conductive pattern that does not function as a signal line can suppress the influence of crosstalk noise received from the signal line in the direction intersecting the main surface of the substrate.

信号線112は、上述のようにシールドが不要な信号線である。したがって、図1に示されるように、基板の主面に対する正射影において、信号線112は、複数の第2電力供給線122、123と重ならない部分を含んでいてもよい。 The signal line 112 is a signal line that does not require a shield as described above. Therefore, as shown in FIG. 1, the signal line 112 may include portions that do not overlap the plurality of second power supply lines 122 and 123 in orthogonal projection onto the main surface of the substrate.

図2(a)は、図1のA-A'間の断面図、図2(b)は、図1のB-B'間の断面図をそれぞれ示す。図2(a)、2(b)において、基板200と配線層201が図示されている。 2(a) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 1, and FIG. 2(b) is a sectional view taken along line BB' in FIG. 1, respectively. A substrate 200 and a wiring layer 201 are illustrated in FIGS. 2(a) and 2(b).

図2(a)に示される断面図において、信号線111の左右にシールド線124、125が配されることで、信号線112に対して、信号線111がシールドされていることが分かる。また、第2電力供給線123によって、信号線111の基板200の主面から離れる上方向もシールドされている。信号線111の基板200の主面に近付く下方向には信号線が配されていないため、シールドパターンは配されていない。しかしながら、信号線111と基板200の主面との間に、信号線111をシールドするためのシールドパターン(導電パターン)が設けられていてもよい。 In the cross-sectional view shown in FIG. 2A, it can be seen that the signal line 111 is shielded from the signal line 112 by arranging the shield lines 124 and 125 on the left and right sides of the signal line 111 . The second power supply line 123 also shields the upward direction away from the main surface of the substrate 200 of the signal line 111 . Since no signal line is arranged below the signal line 111 near the main surface of the substrate 200, no shield pattern is arranged. However, a shield pattern (conductive pattern) for shielding the signal line 111 may be provided between the signal line 111 and the main surface of the substrate 200 .

また、図1、2(a)に示されるように、信号線111は第2層、第2電力供給線123は第4層に配されているため、信号線111と第2電力供給線123の間には、配線禁止領域や第3層にシールドパターンを設ける必要がある。図1、2(a)に示される構成において、信号線111と第2電力供給線123との間には、配線禁止領域が設けられている。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2(a), the signal line 111 is arranged on the second layer and the second power supply line 123 is arranged on the fourth layer, so that the signal line 111 and the second power supply line 123 Between them, it is necessary to provide a wiring prohibition area or a shield pattern on the third layer. In the configuration shown in FIGS. 1 and 2A, a wiring prohibited area is provided between the signal line 111 and the second power supply line 123 .

図2(b)に示される断面図において、信号線111の直上に第2電力供給線122、123が配されることで、信号線111の基板200の主面から離れる上方向がシールドされている。また、信号線111の直下には第1電力供給線121が配されており、他の信号線が配されていないため、ノイズ源がない。このため、信号線111と基板200の主面との間にシールドパターンは設けられていない。 In the cross-sectional view shown in FIG. 2B, the signal line 111 is shielded from the main surface of the substrate 200 by arranging the second power supply lines 122 and 123 directly above the signal line 111 . there is Further, since the first power supply line 121 is arranged directly under the signal line 111 and no other signal line is arranged, there is no noise source. Therefore, no shield pattern is provided between the signal line 111 and the main surface of the substrate 200 .

半導体装置100が、このような構造を備えることによって、X方向およびY方向の両方に延びる信号線111が配された場合においても、第2電力供給線122、123を用いることで、信号線111をシールドすることが可能になる。換言すると、セル101、102や回路ブロックなどに電力を供給する第2電力供給線122、123の配置に併せて、シールドが必要な信号線111を配置することによって、効率的に信号線111をシールドすることができる。つまり、新たなシールドパターンを追加するなど、設計を煩雑にすることなく信号線111に対するクロストークノイズの影響を抑制することができる。 By providing the semiconductor device 100 with such a structure, even when the signal line 111 extending in both the X direction and the Y direction is arranged, the signal line 111 can be can be shielded. In other words, by arranging the signal line 111 that needs to be shielded in accordance with the arrangement of the second power supply lines 122 and 123 that supply power to the cells 101 and 102 and circuit blocks, the signal line 111 can be efficiently shielded. can be shielded. In other words, the influence of crosstalk noise on the signal line 111 can be suppressed without complicating the design such as by adding a new shield pattern.

図3は、基板の主面に対する正射影において、信号線111が第2電力供給線122、123と重なる位置に配されない比較例の半導体装置300を示す。第2電力供給線122、123の配置、および、シールドが不要な信号線112の配置は、図1と同様である。信号線111、シールド線124、125は、図1と同様の第2層に配されている。 FIG. 3 shows a comparative semiconductor device 300 in which the signal line 111 does not overlap the second power supply lines 122 and 123 in orthogonal projection onto the main surface of the substrate. The arrangement of the second power supply lines 122 and 123 and the arrangement of the signal line 112 that does not require shielding are the same as in FIG. The signal line 111 and shield lines 124 and 125 are arranged on the second layer as in FIG.

シールドが必要な信号線111に対して、図1に示される構成と比較して、直上に第2電力供給線122、123が配されていないため、別途、シールドパターン321を配する必要がある。さらに、シールドパターン321は、第2電力供給線122、123とのショートを防ぐために、第2電力供給線122、123と交差する箇所では、互いに異なる配線層を使用する必要がある。 Compared to the configuration shown in FIG. 1, the second power supply lines 122 and 123 are not arranged directly above the signal line 111 that requires shielding, so it is necessary to separately arrange a shield pattern 321. . Furthermore, the shield pattern 321 needs to use different wiring layers at the locations where it crosses the second power supply lines 122 and 123 in order to prevent short circuits with the second power supply lines 122 and 123 .

結果として、図1と図3とを比較して明らかなように、半導体装置300は、半導体装置100よりも配線リソースを余剰に消費していることが分かる。また、図1に示される本実施形態の半導体装置100は、第2電力供給線122、123をシールドパターンとして用いることで、配線リソースの消費が抑制されていることが分かる。つまり、本実施形態の半導体装置100は、効率よくクロストークノイズを抑制することができる。 As a result, as is clear from a comparison between FIGS. 1 and 3, the semiconductor device 300 consumes more wiring resources than the semiconductor device 100. FIG. Further, it can be seen that the semiconductor device 100 of the present embodiment shown in FIG. 1 uses the second power supply lines 122 and 123 as shield patterns, thereby suppressing consumption of wiring resources. That is, the semiconductor device 100 of this embodiment can efficiently suppress crosstalk noise.

図4は、図1に示される半導体装置100の変形例の半導体装置100'の構成例を示す平面図である。上述の半導体装置100において、第2電力供給線122と第2電力供給線123とは、互いに異なる配線層に配されている。一方、図4に示される半導体装置100'において、第2電力供給線122、123が、複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)と複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)との交差部を除き、1つの配線層に配されている。これ以外は、上述の半導体装置100と同様であってもよいため、異なる点を中心に説明し、同様な部分については説明を適宜、省略する。 FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor device 100' which is a modification of the semiconductor device 100 shown in FIG. In the semiconductor device 100 described above, the second power supply line 122 and the second power supply line 123 are arranged in different wiring layers. On the other hand, in the semiconductor device 100' shown in FIG. pattern) are arranged in one wiring layer. Other than this, it may be the same as the above-described semiconductor device 100, so the description will focus on the points of difference, and the description of the similar parts will be omitted as appropriate.

第2電力供給線122は、第3層を用いてX方向に延びるように配されている。また、第2電力供給線123は、第3層を用いてY方向に延びるように配されている。第2電力供給線122と第2電力供給線123との交差する箇所において、配線ショートを防ぐために、第2電力供給線122は、第3層に配されず、別の配線層に形成された電力供給線422に接続することで対応する。 The second power supply line 122 is arranged to extend in the X direction using the third layer. Also, the second power supply line 123 is arranged to extend in the Y direction using the third layer. The second power supply line 122 is not arranged in the third layer but formed in another wiring layer in order to prevent wiring short-circuit at the intersection of the second power supply line 122 and the second power supply line 123. This is done by connecting to the power supply line 422 .

電力供給線422は、第2電力供給線122とビアを用いて電気的に接続される。図4に示される構成において、電力供給線422は、第4層を用いてX方向に配されている。しかしながら、これに限られることはなく、他の配線層が使用されてもよい。また、図4に示される構成において、第2電力供給線122が、第2電力供給線123との交差部において他の層に配された電力供給線422に接続しているが、第2電力供給線123が、他の層に配された電力供給線に接続していてもよい。他の配線パターンの構成などに応じて、第2電力供給線122または第2電力供給線123が、他の層に配された電力供給線に接続すればよい。
図4に示される構成においても、基板の主面に対する正射影において、信号線111は、一方の端子(例えば、端子131)から他方の端子(不図示)に至るまで、複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)の領域内および複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)の領域内に収まるように配され、かつ、信号線111と複数の第2電力供給線122、123との間に、信号線111とは別の信号線(例えば、信号線112)が配されていない。これによって、信号線111は、基板の主面に垂直な方向もシールドされ、クロストークノイズの影響を抑制することができる。
The power supply line 422 is electrically connected to the second power supply line 122 using vias. In the configuration shown in FIG. 4, power supply lines 422 are arranged in the X direction using the fourth layer. However, it is not limited to this, and other wiring layers may be used. In addition, in the configuration shown in FIG. 4 , the second power supply line 122 is connected to the power supply line 422 arranged in another layer at the intersection with the second power supply line 123 . The supply line 123 may be connected to a power supply line arranged on another layer. The second power supply line 122 or the second power supply line 123 may be connected to a power supply line arranged in another layer according to other wiring pattern configurations.
In the configuration shown in FIG. 4 also, in orthogonal projection onto the main surface of the substrate, the signal line 111 extends from one terminal (e.g., terminal 131) to the other terminal (not shown) through a plurality of second power supply terminals. The signal line 111 and the plurality of second power supply lines 122 are arranged so as to fit within the area of the line 122 (first wiring pattern) and within the area of the plurality of second power supply lines 123 (second wiring pattern). , 123, there is no signal line other than the signal line 111 (for example, the signal line 112). Thereby, the signal line 111 is also shielded in the direction perpendicular to the main surface of the substrate, and the influence of crosstalk noise can be suppressed.

また、図4に示されるように、主面に対する正射影において、信号線111の基板の主面に沿った方向のシールドをするためのシールド線124、125が、第2電力供給線122(第1配線パターン)および第2電力供給線123(第2配線パターン)に重なるように配されている。これによって、さらに、信号線111をシールドする効果が大きくなり、クロストークノイズの影響を抑制できる。 Further, as shown in FIG. 4, shield lines 124 and 125 for shielding the signal line 111 in the direction along the main surface of the substrate in orthogonal projection with respect to the main surface are connected to the second power supply line 122 (second power supply line 122). 1 wiring pattern) and the second power supply line 123 (second wiring pattern). As a result, the effect of shielding the signal line 111 is further increased, and the influence of crosstalk noise can be suppressed.

図4に示されるように、第1層の配線パターンとして、セル101、102の内部配線(不図示)、第1電力供給線121が配されている。また、信号線111は、セル101、102の上を通過していない。つまり、基板の主面と信号線111との間、かつ、基板の主面に対する正射影において信号線111と重なるように、信号線とは異なる信号線(例えば、信号線112)が配されていない。したがって、信号線111に対して基板の主面の方向からのノイズ源は少ない。このため、信号線111の基板の主面に近い側にはシールド用のパターンが設けられていなくてもよい。 As shown in FIG. 4, internal wiring (not shown) of the cells 101 and 102 and the first power supply line 121 are arranged as the wiring pattern of the first layer. Also, the signal line 111 does not pass over the cells 101 and 102 . That is, a signal line different from the signal line (for example, the signal line 112) is arranged between the main surface of the substrate and the signal line 111 and so as to overlap the signal line 111 in orthogonal projection with respect to the main surface of the substrate. do not have. Therefore, there are few noise sources from the direction of the main surface of the substrate with respect to the signal line 111 . Therefore, the side of the signal line 111 closer to the main surface of the substrate may not have a pattern for shielding.

図4に示される構成において、信号線111が第2層、第2電力供給線122、123が第3層、電力供給線422が第4層に配されているが、第2電力供給線122、123、電力供給線422の直上または直下に信号線111が配されていれば、信号線111および第2電力供給線122、123が配される配線層を限定する必要はない。また、信号線111と第2電力供給線122、123、電力供給線422との間に他の信号線がなければ、信号線111および第2電力供給線122、123、電力供給線422が配される配線層を限定する必要はない。 In the configuration shown in FIG. 4, the signal line 111 is arranged on the second layer, the second power supply lines 122 and 123 are arranged on the third layer, and the power supply line 422 is arranged on the fourth layer. , 123 and the power supply line 422, the wiring layer in which the signal line 111 and the second power supply lines 122 and 123 are arranged need not be limited. Also, if there is no other signal line between the signal line 111 and the second power supply lines 122, 123 and the power supply line 422, the signal line 111, the second power supply lines 122 and 123 and the power supply line 422 are routed. It is not necessary to limit the wiring layer to be used.

信号線111が配された配線層と第2電力供給線122、123、電力供給線422が配された配線層とが2層以上離れている場合、上述と同様に信号線111と第2電力供給線122、123との間に配線禁止領域またはシールドパターンを別途、設ける必要がある。配線禁止領域によってノイズ源になる配線パターンが配されないことによって、基板の主面と交差する方向の信号線から受けるクロストークノイズの影響を抑制することができる。また、信号線として機能しない導電パターン(シールドパターン)によって、基板の主面と交差する方向の信号線から受けるクロストークノイズの影響を抑制することができる。 When the wiring layer in which the signal line 111 is arranged and the wiring layer in which the second power supply lines 122 and 123 and the power supply line 422 are arranged are separated by two or more layers, the signal line 111 and the second power It is necessary to separately provide a wiring prohibited area or a shield pattern between the supply lines 122 and 123 . By not arranging a wiring pattern that becomes a noise source in the wiring prohibited area, it is possible to suppress the influence of crosstalk noise received from the signal lines in the direction intersecting the main surface of the substrate. In addition, the conductive pattern (shield pattern) that does not function as a signal line can suppress the influence of crosstalk noise received from the signal line in the direction intersecting the main surface of the substrate.

図5(a)は、図4のA-A'間の断面図、図5(b)は、図4のB-B'間の断面図をそれぞれ示す。図5(a)、5(b)において、基板200と配線層201が図示されている。 5(a) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 4, and FIG. 5(b) is a sectional view taken along line BB' in FIG. 4, respectively. A substrate 200 and a wiring layer 201 are illustrated in FIGS. 5(a) and 5(b).

図5(a)に示される断面図において、信号線111の左右にシールド線124、125が配されることで、信号線112に対して、信号線111がシールドされていることが分かる。また、第2電力供給線123によって、信号線111の基板200の主面から離れる上方向もシールドされている。信号線111の基板200の主面に近付く下方向には信号線が配されていないため、シールドパターンは配されていない。しかしながら、信号線111と基板200の主面との間に、信号線111をシールドするためのシールドパターン(導電パターン)が設けられていてもよい。 5A, it can be seen that the signal line 111 is shielded from the signal line 112 by arranging the shield lines 124 and 125 on the left and right sides of the signal line 111. As shown in FIG. The second power supply line 123 also shields the upward direction away from the main surface of the substrate 200 of the signal line 111 . Since no signal line is arranged below the signal line 111 near the main surface of the substrate 200, no shield pattern is arranged. However, a shield pattern (conductive pattern) for shielding the signal line 111 may be provided between the signal line 111 and the main surface of the substrate 200 .

図2(a)の半導体装置100の断面図と図5(a)の半導体装置100'の断面図とを比較すると、信号線111の基板200の主面から離れる上方向のシールドパターン(第2電力供給線123)が、第4層ではなく第3層に配されている。このため、第2層に配されている信号線111とシールドパターン(第2電力供給線123)との間に、配線禁止領域やシールド配線を設ける必要がない。つまり、半導体装置100'の設計をより容易に行える可能性がある。 Comparing the cross-sectional view of the semiconductor device 100 of FIG. 2A with the cross-sectional view of the semiconductor device 100' of FIG. A power supply line 123) is placed on the third layer instead of the fourth layer. Therefore, it is not necessary to provide a wiring prohibited area or a shield wiring between the signal line 111 and the shield pattern (the second power supply line 123) arranged on the second layer. That is, there is a possibility that the semiconductor device 100' can be designed more easily.

図5(b)に示される断面図において、信号線111の直上に第2電力供給線123が配されることで、信号線111の基板200の主面から離れる上方向がシールドされている。また、信号線111の直下には第1電力供給線121が配されており、他の信号線が配されていないため、ノイズ源がない。このため、信号線111と基板200の主面との間にシールドパターンは設けられていない。 In the cross-sectional view shown in FIG. 5B, the signal line 111 is shielded from the main surface of the substrate 200 by arranging the second power supply line 123 directly above the signal line 111 . Further, since the first power supply line 121 is arranged directly under the signal line 111 and no other signal line is arranged, there is no noise source. Therefore, no shield pattern is provided between the signal line 111 and the main surface of the substrate 200 .

図2(b)の半導体装置100の断面図と図5(b)の半導体装置100'の断面図を比較すると、信号線111の直上の全体が第2電力供給線123によってシールドされるため、配線禁止領域やシールド配線を設ける必要がない。つまり、半導体装置100'の設計をより容易に行える可能性がある。 Comparing the cross-sectional view of the semiconductor device 100 in FIG. 2B with the cross-sectional view of the semiconductor device 100' in FIG. There is no need to provide a wiring prohibition area or shield wiring. That is, there is a possibility that the semiconductor device 100' can be designed more easily.

本実施形態の半導体装置100、100'の応用例として光電変換装置について説明する。図6は、上述の半導体装置100、100'と、複数の光電変換素子604を備える画素アレイ603と、を含む光電変換装置600の構成例を示す斜視図である。 A photoelectric conversion device will be described as an application example of the semiconductor devices 100 and 100' of the present embodiment. FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of a photoelectric conversion device 600 including the semiconductor devices 100 and 100′ described above and a pixel array 603 having a plurality of photoelectric conversion elements 604. As shown in FIG.

光電変換装置600は、基板601と基板602とを備え、基板601と基板602とが積層されている。基板601には、画素アレイ603が配されている。画素アレイ603には、光電変換素子604(画素とも呼ばれうる)が、2次元アレイ状に規則的に配される。 A photoelectric conversion device 600 includes a substrate 601 and a substrate 602, and the substrate 601 and the substrate 602 are stacked. A pixel array 603 is arranged on the substrate 601 . Photoelectric conversion elements 604 (also called pixels) are regularly arranged in a two-dimensional array in the pixel array 603 .

基板602は、上述の半導体装置100、100'の基板である。図6に示される構成では、半導体装置100、100'は、1つの基板602に形成されているが、複数の基板に形成されていてもよい。この場合、3つ以上の基板が積層されていてもよい。 The substrate 602 is the substrate of the semiconductor device 100, 100' described above. In the configuration shown in FIG. 6, the semiconductor devices 100, 100' are formed on one substrate 602, but may be formed on a plurality of substrates. In this case, three or more substrates may be laminated.

半導体装置100、100'は、画素アレイ603を動作させるための構成を有する。半導体装置100、100'は、例えば、パッドモジュール605、606を備える。また、半導体装置100、100'は、上述の回路ブロックとして、複数のアナログまたはデジタルの回路ブロック607-624を備える。 The semiconductor devices 100 and 100' have a configuration for operating the pixel array 603. FIG. The semiconductor device 100, 100' includes, for example, pad modules 605, 606. FIG. The semiconductor device 100, 100' also includes a plurality of analog or digital circuit blocks 607-624 as the circuit blocks described above.

パッドモジュール605、606は、光電変換装置600の外部の装置との信号の送受信を行うためのIOパッドを1つ以上有する回路でありうる。また、回路ブロック607~624を構成するアナログ回路の例として、ADC(Analog-to―Digital Converter)回路、列メモリ回路、水平走査回路、垂直走査回路などが挙げられる。さらに、回路ブロック607~624を構成するデジタル回路の例として、デジタル信号処理回路、アナログ回路の制御回路などが挙げられる。これらのパッドモジュール605、606と回路ブロック607~624との間や回路ブロック607~624間に、上述のセル101、102が配されうる。 The pad modules 605 and 606 may be circuits having one or more IO pads for transmitting and receiving signals to and from devices external to the photoelectric conversion device 600 . Examples of analog circuits forming the circuit blocks 607 to 624 include ADC (Analog-to-Digital Converter) circuits, column memory circuits, horizontal scanning circuits, vertical scanning circuits, and the like. Furthermore, examples of the digital circuits forming the circuit blocks 607 to 624 include a digital signal processing circuit, an analog circuit control circuit, and the like. The cells 101 and 102 described above can be arranged between these pad modules 605 and 606 and the circuit blocks 607-624 and between the circuit blocks 607-624.

図7は、図6の点線で囲まれた部分650を拡大した平面図である。図7に示される構成において、信号線111は、パッドモジュール605と回路ブロック609、618、619との間を接続する。しかしながら、これに限られることはなく、信号線111は、他の回路ブロック間を接続していてもよい。また、図7では、図1、4に示されるようなセル101、102の図示は省略されている。 FIG. 7 is an enlarged plan view of a portion 650 surrounded by dotted lines in FIG. In the configuration shown in FIG. 7, signal line 111 connects between pad module 605 and circuit blocks 609 , 618 , 619 . However, the present invention is not limited to this, and the signal line 111 may connect between other circuit blocks. 7, illustration of the cells 101 and 102 as shown in FIGS. 1 and 4 is omitted.

図7に示されるように、主面に対する正射影において、信号線111は、端子131aから端子131bに至るまで、複数の第2電力供給線122(第1配線パターン)の領域内および複数の第2電力供給線123(第2配線パターン)の領域内に収まるように配され、かつ、信号線111と複数の第2電力供給線122、123との間に、信号線111とは別の信号線が配されていない。これによって、上述したように、クロストークノイズの影響を抑制することができる。 As shown in FIG. 7, in the orthogonal projection with respect to the main surface, the signal line 111 extends from the terminal 131a to the terminal 131b within the region of the plurality of second power supply lines 122 (first wiring pattern) and the plurality of first wiring patterns. 2 The power supply line 123 (second wiring pattern) is arranged so as to fit within the area, and between the signal line 111 and the plurality of second power supply lines 122 and 123, a signal different from the signal line 111 is provided. line is not laid. This makes it possible to suppress the influence of crosstalk noise as described above.

図7に示される構成において、図4に示される構成と同様に、第2電力供給線122と第2電力供給線123とは、第3層を用いて配されている。第2電力供給線122は、第3層を用いてX方向に延びるように配されている。また、第2電力供給線123は、第3層を用いてY方向に延びるように配されている。第2電力供給線122と第2電力供給線123との交差部において、配線ショートを防ぐために、第2電力供給線122は、第3層に配されず、第4層に形成された電力供給線422に接続することで対応している。 In the configuration shown in FIG. 7, the second power supply line 122 and the second power supply line 123 are arranged using the third layer, similarly to the configuration shown in FIG. The second power supply line 122 is arranged to extend in the X direction using the third layer. Also, the second power supply line 123 is arranged to extend in the Y direction using the third layer. At the intersection of the second power supply line 122 and the second power supply line 123, the second power supply line 122 is not arranged on the third layer, but the power supply line is formed on the fourth layer in order to prevent a wiring short circuit. This is done by connecting to line 422 .

上述の本実施形態の半導体装置100、100'を用いることで、光電変換装置600のようなアナログ回路およびデジタル回路が混在するような半導体集積回路において、X方向およびY方向に延びる信号線111をシールドすることができる。これによって、光電変換装置600のような半導体集積回路を備える装置内での、信号線に対するクロストークノイズの影響を抑制することができる。結果として、信頼性が高い装置を得ることが可能になる。 By using the semiconductor devices 100 and 100' of the present embodiment described above, in a semiconductor integrated circuit such as the photoelectric conversion device 600 in which analog circuits and digital circuits coexist, the signal lines 111 extending in the X direction and the Y direction can be used. can be shielded. As a result, it is possible to suppress the influence of crosstalk noise on signal lines in a device including a semiconductor integrated circuit, such as the photoelectric conversion device 600 . As a result, it becomes possible to obtain a highly reliable device.

ここで、本実施形態の半導体装置100、100'を備える光電変換装置600の応用例について説明する。図8は、半導体装置100、100'を備える光電変換装置600が組み込まれた光電変換システム800の概略構成を示すブロック図である。 Here, an application example of the photoelectric conversion device 600 including the semiconductor devices 100 and 100' of this embodiment will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a photoelectric conversion system 800 incorporating a photoelectric conversion device 600 including the semiconductor devices 100 and 100'.

上述した本実施形態の半導体装置100、100'を備える光電変換装置600は、種々の光電変換システムに適用可能である。適用可能な光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と光電変換装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。図8には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図が例示されている。 The photoelectric conversion device 600 including the semiconductor devices 100 and 100' of the present embodiment described above can be applied to various photoelectric conversion systems. Examples of applicable photoelectric conversion systems include digital still cameras, digital camcorders, surveillance cameras, copiers, facsimiles, mobile phones, vehicle-mounted cameras, and observation satellites. A camera module including an optical system such as a lens and a photoelectric conversion device is also included in the photoelectric conversion system. FIG. 8 illustrates a block diagram of a digital still camera as an example of these.

図8に例示される光電変換システム800は、光電変換装置600、被写体の光学像を光電変換装置600の光電変換部(例えば、画素アレイ603)に結像させるレンズ802、レンズ802を通過する光量を可変にするための絞り803、レンズ802の保護のためのバリア801を有する。レンズ802および絞り803は、光電変換装置600に光を集光する光学系である。光電変換装置600は、レンズ802によって結像された光学像を電気信号に変換する。 A photoelectric conversion system 800 exemplified in FIG. and a barrier 801 for protecting the lens 802 . A lens 802 and a diaphragm 803 are an optical system that condenses light onto the photoelectric conversion device 600 . The photoelectric conversion device 600 converts the optical image formed by the lens 802 into an electrical signal.

光電変換システム800は、また、光電変換装置600よって出力される出力信号の処理を行うことで画像を生成する画像生成部である信号処理部807を有する。信号処理部807は、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部807は、光電変換装置600が設けられた半導体基板(例えば、基板602)に形成されていてもよいし、光電変換装置600とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、光電変換装置600と信号処理部807とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。 The photoelectric conversion system 800 also includes a signal processing unit 807 that is an image generation unit that processes an output signal output from the photoelectric conversion device 600 to generate an image. A signal processing unit 807 performs various corrections and compressions as necessary and outputs image data. The signal processing unit 807 may be formed on the semiconductor substrate (for example, the substrate 602 ) on which the photoelectric conversion device 600 is provided, or may be formed on a semiconductor substrate different from the photoelectric conversion device 600 . Further, the photoelectric conversion device 600 and the signal processing section 807 may be formed on the same semiconductor substrate.

光電変換システム800は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部810、外部コンピュータなどと通信するための外部インターフェース部(外部I/F部)813を有する。さらに光電変換システム800は、撮像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリなどの記録媒体812、記録媒体812に記録または読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部(記録媒体制御I/F部)811を有する。なお、記録媒体812は、光電変換システム800に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。 The photoelectric conversion system 800 further includes a memory unit 810 for temporarily storing image data, and an external interface unit (external I/F unit) 813 for communicating with an external computer or the like. Further, the photoelectric conversion system 800 includes a recording medium 812 such as a semiconductor memory for recording or reading image data, and a recording medium control interface section (recording medium control I/F section) for recording or reading the recording medium 812. 811. Note that the recording medium 812 may be built in the photoelectric conversion system 800 or may be detachable.

さらに光電変換システム800は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部809、光電変換装置600と信号処理部807とに各種タイミング信号を出力するタイミング発生部808を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システム800は少なくとも光電変換装置600と、光電変換装置600から出力された出力信号を処理する信号処理部807とを有すればよい。 Further, the photoelectric conversion system 800 has an overall control/calculation unit 809 that controls various calculations and the entire digital still camera, and a timing generation unit 808 that outputs various timing signals to the photoelectric conversion device 600 and the signal processing unit 807 . Here, the timing signal and the like may be input from the outside, and the photoelectric conversion system 800 only needs to have at least the photoelectric conversion device 600 and the signal processing unit 807 that processes the output signal output from the photoelectric conversion device 600. .

光電変換装置600は、撮像信号を信号処理部807に出力する。信号処理部807は、光電変換装置600から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部807は、撮像信号を用いて、画像を生成する。 The photoelectric conversion device 600 outputs the imaging signal to the signal processing section 807 . A signal processing unit 807 performs predetermined signal processing on the imaging signal output from the photoelectric conversion device 600 and outputs image data. A signal processing unit 807 generates an image using the imaging signal.

このように、本実施形態によれば、上述の光電変換装置600(例えば、撮像装置)を適用した光電変換システムを実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, a photoelectric conversion system to which the photoelectric conversion device 600 (for example, an imaging device) described above is applied can be realized.

次いで、本実施形態の半導体装置100、100'を備える光電変換装置600が組み込まれた光電変換システムおよび移動体について、図9(a)、9(b)を用いて説明する。図9(a)、9(b)は、本実施形態の半導体装置100、100'を備える光電変換装置600が組み込まれた光電変換システム900、および、光電変換システム900を搭載した移動体として輸送機器901の構成を示す図である。 Next, a photoelectric conversion system incorporating a photoelectric conversion device 600 including the semiconductor devices 100 and 100' of the present embodiment and a moving body will be described with reference to FIGS. 9(a) and 9(b). FIGS. 9A and 9B show a photoelectric conversion system 900 incorporating a photoelectric conversion device 600 including the semiconductor devices 100 and 100′ of the present embodiment, and a mobile body equipped with the photoelectric conversion system 900. 9 is a diagram showing the configuration of a device 901; FIG.

図9(a)は、車載カメラに関する光電変換システム900の一例を示したものである。光電変換システム900は、本実施形態の半導体装置100、100'を備える光電変換装置600によって取得された複数の画像データに対し、画像処理などの信号処理を行う画像処理部912と、画像処理部912によって信号処理された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差取得部914を有する。また、光電変換システム900は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部916と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部918と、を有する。ここで、視差取得部914や距離取得部916は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離などに関する情報である。衝突判定部918はこれらの距離情報の何れかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。 FIG. 9(a) shows an example of a photoelectric conversion system 900 for an onboard camera. The photoelectric conversion system 900 includes an image processing unit 912 that performs signal processing such as image processing on a plurality of image data acquired by the photoelectric conversion device 600 that includes the semiconductor devices 100 and 100′ of this embodiment, and an image processing unit. It has a parallax acquisition unit 914 that calculates parallax (phase difference of parallax images) from a plurality of image data subjected to signal processing by 912 . The photoelectric conversion system 900 also includes a distance acquisition unit 916 that calculates the distance to the object based on the calculated parallax, and a collision determination unit that determines whether there is a possibility of collision based on the calculated distance. 918 and . Here, the parallax acquisition unit 914 and the distance acquisition unit 916 are examples of distance information acquisition means for acquiring distance information to the object. That is, the distance information is information related to parallax, defocus amount, distance to the object, and the like. The collision determination unit 918 may use any of these distance information to determine the possibility of collision. The distance information acquisition means may be implemented by specially designed hardware, or may be implemented by a software module. Moreover, it may be implemented by FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like, or by a combination thereof.

光電変換システム900は、駆動装置を具備する輸送機器901(例えば、車両)の車両情報取得装置920と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、光電変換システム900は、衝突判定部918での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU930が接続されている。また、光電変換システム900は、衝突判定部918での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置940とも接続されている。例えば、衝突判定部918の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU930はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置940は音などの警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。 The photoelectric conversion system 900 is connected to a vehicle information acquisition device 920 of a transportation device 901 (for example, a vehicle) equipped with a driving device, and can acquire vehicle information such as vehicle speed, yaw rate, and steering angle. The photoelectric conversion system 900 is also connected to a control ECU 930 that is a control device that outputs a control signal for generating a braking force to the vehicle based on the determination result of the collision determination section 918 . The photoelectric conversion system 900 is also connected to an alarm device 940 that issues an alarm to the driver based on the determination result of the collision determination section 918 . For example, if the collision determination unit 918 determines that there is a high possibility of a collision, the control ECU 930 performs vehicle control to avoid a collision and reduce damage by applying the brakes, releasing the accelerator, or suppressing the engine output. The alarm device 940 warns the user by sounding an alarm such as sound, displaying alarm information on a screen of a car navigation system or the like, or vibrating a seat belt or a steering wheel.

本実施形態では、輸送機器901の周囲、例えば、前方または後方を光電変換システム900で撮像する。図9(b)に、輸送機器901の前方(撮像範囲950)を撮像する場合の光電変換システム900を示す。車両情報取得装置920が、光電変換システム900ないしは光電変換装置600に指示を送る。このような構成によって、測距の精度をより向上させることができる。 In this embodiment, the photoelectric conversion system 900 captures an image of the surroundings of the transportation equipment 901, for example, the front or rear. FIG. 9(b) shows a photoelectric conversion system 900 for capturing an image in front of a transportation device 901 (imaging range 950). Vehicle information acquisition device 920 sends an instruction to photoelectric conversion system 900 or photoelectric conversion device 600 . With such a configuration, the accuracy of distance measurement can be further improved.

上記では、他の車両と衝突しないように光電変換装置600で得られた情報に基づいて輸送機器901のブレーキ、アクセル、エンジンなどの駆動装置960を制御する例を説明した。しかし、これに限られることはなく他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。また、光電変換装置600が組み込まれた光電変換システム900が、輸送機器901に組み込まれる例を示したが、光電変換装置600は、車両情報取得装置920や制御ECU930、警報装置940に組み込まれていてもよい。さらに、光電変換装置600が組み込まれた光電変換システム900は、自動車などの車両に限らず、例えば、船舶、航空機、鉄道車両あるいは産業用ロボットなどの駆動装置を具備する輸送機器に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)など、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。 In the above, an example of controlling the driving device 960 such as the brake, accelerator, and engine of the transportation equipment 901 based on the information obtained by the photoelectric conversion device 600 so as not to collide with another vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to control for automatically driving following another vehicle, control for automatically driving so as not to stray from the lane, and the like. Further, although an example in which the photoelectric conversion system 900 incorporating the photoelectric conversion device 600 is incorporated in the transportation equipment 901 has been shown, the photoelectric conversion device 600 is incorporated in the vehicle information acquisition device 920, the control ECU 930, and the alarm device 940. may Furthermore, the photoelectric conversion system 900 in which the photoelectric conversion device 600 is incorporated is not limited to vehicles such as automobiles, and can be applied to transportation equipment equipped with a driving device such as ships, aircraft, railway vehicles, and industrial robots. can. In addition, the present invention can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the claims are appended to make public the scope of the invention.

100:半導体装置、111:信号線、121:第1電力供給線、122,123:第2電力供給線、131:端子 100: semiconductor device, 111: signal line, 121: first power supply line, 122, 123: second power supply line, 131: terminal

Claims (20)

基板の主面の上に、第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に所定の周期で配された複数の第1電力供給線と、
前記複数の第1電力供給線よりも前記主面から離れた位置に配された複数の第2電力供給線と、
第1端子と第2端子との間を前記第1方向および前記第2方向に延びて、前記第1端子と前記第2端子とを電気的に接続する信号線と、
前記複数の第1電力供給線のうち2つの第1電力供給線から給電されるセルと、を含む半導体装置であって、
前記複数の第2電力供給線は、前記第1方向に延びる複数の第1配線パターンと前記第2方向に延びる複数の第2配線パターンとを含み、
前記主面に対する正射影において、前記信号線は、前記第1端子から前記第2端子に至るまで、前記複数の第1配線パターンの領域内および前記複数の第2配線パターンの領域内に収まるように配され、かつ、前記信号線と前記複数の第2電力供給線との間に、前記信号線とは別の信号線が配されていないことを特徴とする半導体装置。
a plurality of first power supply lines extending in a first direction and arranged at predetermined intervals in a second direction intersecting the first direction on the main surface of the substrate;
a plurality of second power supply lines arranged at positions further from the main surface than the plurality of first power supply lines;
a signal line extending in the first direction and the second direction between the first terminal and the second terminal and electrically connecting the first terminal and the second terminal;
a cell to which power is supplied from two first power supply lines among the plurality of first power supply lines,
the plurality of second power supply lines includes a plurality of first wiring patterns extending in the first direction and a plurality of second wiring patterns extending in the second direction;
In the orthogonal projection onto the main surface, the signal line is arranged so as to fit within the region of the plurality of first wiring patterns and within the region of the plurality of second wiring patterns from the first terminal to the second terminal. and a signal line other than the signal line is not disposed between the signal line and the plurality of second power supply lines.
前記複数の第1配線パターンは、電源線と接地線とを対にして、前記第2方向に所定の周期で配され、
前記複数の第2配線パターンは、電源線と接地線とを対にして、前記第1方向に所定の周期で配されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
the plurality of first wiring patterns are arranged in the second direction with a predetermined period in pairs of power supply lines and ground lines;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said plurality of second wiring patterns are arranged in said first direction at predetermined intervals in pairs of power supply lines and ground lines.
前記複数の第2電力供給線のそれぞれの幅は、前記複数の第1信号線のそれぞれの幅よりも太いことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of each of said plurality of second power supply lines is thicker than a width of each of said plurality of first signal lines. 前記複数の第1配線パターンと前記複数の第2配線パターンとが、互いに異なる配線層に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of first wiring patterns and the plurality of second wiring patterns are formed in wiring layers different from each other. 前記複数の第2電力供給線が、前記複数の第1配線パターンと前記複数の第2配線パターンとの交差部を除き、1つの配線層に配されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の半導体装置。 1 to 3, wherein the plurality of second power supply lines are arranged in one wiring layer except for intersections between the plurality of first wiring patterns and the plurality of second wiring patterns. 4. The semiconductor device according to any one of 3. 前記信号線が、1つの配線層に配されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said signal line is arranged in one wiring layer. 前記信号線が、複数の配線層にわたり配されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said signal line is arranged over a plurality of wiring layers. 前記信号線と同じ配線層に、前記信号線と互いに隣り合うようにシールド線が配されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の半導体装置。 8. The semiconductor device according to claim 1, wherein a shield line is arranged in the same wiring layer as the signal line so as to be adjacent to the signal line. 前記主面に対する正射影において、前記シールド線が、前記第1配線パターンおよび前記第2配線パターンに重なるように配されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein said shield line is arranged so as to overlap said first wiring pattern and said second wiring pattern in orthogonal projection onto said main surface. 前記シールド線が、所定の電位に保たれていることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体装置。 10. The semiconductor device according to claim 8, wherein said shield line is kept at a predetermined potential. 前記複数の第1電力供給線と前記複数の第2電力供給線との間に、前記信号線が配されていることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の半導体装置。 11. The semiconductor device according to claim 1, wherein the signal line is arranged between the plurality of first power supply lines and the plurality of second power supply lines. . 前記主面と前記信号線との間、かつ、前記主面に対する正射影において前記信号線と重なるように、前記信号線とは異なる信号線が配されていないことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。 12. The method according to claim 11, wherein no signal line different from the signal line is arranged between the main surface and the signal line and so as to overlap the signal line in the orthogonal projection with respect to the main surface. The semiconductor device described. 前記複数の第1電力供給線が、1つの配線層に配されていることを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の半導体装置。 13. The semiconductor device according to claim 1, wherein said plurality of first power supply lines are arranged in one wiring layer. 前記複数の第1電力供給線が配された配線層と前記主面との間に、他の配線層が配されていないことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。 14. The semiconductor device according to claim 13, wherein no other wiring layer is arranged between the wiring layer in which the plurality of first power supply lines are arranged and the main surface. 前記信号線が配された第1配線層と、前記複数の第2電力供給線が配された第2配線層と、の間に、前記複数の第2電力供給線が配されていない第3配線層が配され、
前記主面に対する正射影において、前記第3配線層のうち前記信号線と重なる領域は、導電パターンが配されていない領域を含むことを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載の半導体装置。
A third wiring layer in which the plurality of second power supply lines are not arranged between a first wiring layer in which the signal lines are arranged and a second wiring layer in which the plurality of second power supply lines are arranged A wiring layer is arranged,
15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein a region of the third wiring layer that overlaps with the signal line in an orthogonal projection onto the main surface includes a region in which no conductive pattern is arranged. semiconductor equipment.
前記信号線が配された第1配線層と、前記複数の第2電力供給線が配された第2配線層と、の間に、前記複数の第2電力供給線が配されていない第3配線層が配され、
前記主面に対する正射影において、前記第3配線層のうち前記信号線と重なる領域は、導電パターンが配された領域を含み、
前記導電パターンは、所定の電位に保たれている、または、フローティング状態であることを特徴とする請求項1乃至15の何れか1項に記載の半導体装置。
A third wiring layer in which the plurality of second power supply lines are not arranged between a first wiring layer in which the signal lines are arranged and a second wiring layer in which the plurality of second power supply lines are arranged A wiring layer is arranged,
In an orthographic projection with respect to the main surface, a region of the third wiring layer that overlaps with the signal line includes a region in which a conductive pattern is arranged,
16. The semiconductor device according to claim 1, wherein said conductive pattern is kept at a predetermined potential or is in a floating state.
前記信号線を第1信号線として、第2信号線がさらに配され、
前記主面に対する正射影において、前記第2信号線は、前記複数の第2電力供給線と重ならない部分を含むことを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項に記載の半導体装置。
Using the signal line as a first signal line, a second signal line is further arranged,
17. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second signal line includes a portion that does not overlap with said plurality of second power supply lines when orthogonally projected onto said main surface.
請求項1乃至17の何れか1項に記載の半導体装置と、
複数の光電変換素子を備える画素アレイと、を含む光電変換装置であって、
前記基板を第1基板として、第2基板を備え、
前記第2基板には、前記画素アレイが配され、
前記半導体装置は、前記画素アレイを動作させるための構成を有し、
前記第1基板と前記第2基板とが、積層されていることを特徴とする光電変換装置。
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 17;
A photoelectric conversion device including a pixel array comprising a plurality of photoelectric conversion elements,
The substrate is used as a first substrate, and a second substrate is provided,
The pixel array is arranged on the second substrate,
The semiconductor device has a configuration for operating the pixel array,
A photoelectric conversion device, wherein the first substrate and the second substrate are laminated.
請求項18に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とする光電変換システム。
a photoelectric conversion device according to claim 18;
a signal processing unit that processes a signal output from the photoelectric conversion device;
A photoelectric conversion system comprising:
駆動装置を具備する移動体であって、請求項18に記載の光電変換装置を搭載し、前記光電変換装置で得られた情報に基づいて前記駆動装置を制御する制御装置を備えることを特徴とする移動体。 A moving body comprising a driving device, comprising the photoelectric conversion device according to claim 18, and a control device for controlling the driving device based on information obtained by the photoelectric conversion device. mobile body.
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