JP4807455B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
前記下部電極に接続された配線層が、前記上部電極の各々を囲むシールド配線部と、該シールド配線部に接続され、前記入力信号を供給する入力配線とを含み、
前記シールド配線部は、前記入力信号と同電位であることを特徴とする。
前記シールド配線部及び前記入力配線は、第2メタル配線層に形成され、
該第2メタル配線層より下層の第1メタル配線層が、前記上部電極に接続された上部電極用配線部分と、前記下部電極に接続された下部電極用配線部分とを含むことを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明に係る半導体装置において、
前記下部電極用配線部分は、前記上部電極の各々を囲み、シールド配線部として機能することを特徴とする。
第4の発明は、第1〜3のいずれかの発明に係る半導体装置において、
前記複数の容量セルのうちいずれか1つの容量セルに接続された前記入力配線は、他の容量セルに接続された前記シールド配線部の外側に位置することを特徴とする。
第5の発明は、第1〜4のいずれかの発明に係る半導体装置において、
前記シールド配線部は、上面視図において、前記上部電極を囲む配線構造を含むことを特徴とする。
前記シールド配線部は、多層配線構造であることを特徴とする。
前記シールド配線部より上方に配置されて前記上部電極を上から覆う平板形状を有し、固定電位が供給される固定電位シールド配線部を更に有することを特徴とする。
前記平板形状は、複数の前記上部電極を1枚で覆う大きさを有することを特徴とする。
前記シールド配線部は、前記上部電極を上部から覆う平板形状を含むことを特徴とする。
前記シールド配線部は、前記上部電極を部分的に囲む配線構造を含むことを特徴とする。
前記上部電極を部分的に囲む配線構造は、隣接する前記上部電極同士を電気的に接続する上部電極接続部以外の周囲部分を囲む構造であることを特徴とする。
前記シールド配線部より上方に配置されて前記上部電極を上から覆う平板形状を有し、固定電位が供給される固定電位シールド配線部を更に有することを特徴とする。
前記平板形状は、複数の前記上部電極を1枚で覆う大きさを有することを特徴とする。
コンパレータを更に有し、D/Aコンバータ回路を更に含むことを特徴とする。
オペアンプを更に有し、増幅回路を更に含むことを特徴とする。
C0〜C8、C11〜C14、C11a〜C14a 容量セル
CU0〜CU8、CU11〜CU14、CU11a〜CU14a 上部電極
CL0〜CL8、CL11〜CL14 下部電極
S0〜S8、S10〜S18、S20〜S28、S31〜S34、S31a〜S34a、S31c〜S34c、S71〜S74、S71a〜S74a、S131〜S134、S171〜S174 シールド配線部
V0〜V8、V11〜V14 入力配線
CUC 上部電極接続部
22、25、21a〜24a、21b〜24b コンタクトホール
30、30a、30c、31a〜34a、31b〜34b 第1メタル配線層
41〜44、81〜84、141、142、181、182 ビアホール
50、50c、50e、150 キャパシタアレイ
60、61、62、63、64、65 絶縁層
70、70a、70c、70e、71d〜74d、71e、72e 第2メタル配線
S70f、S71f、S72f、S170、S171、S172 固定電位シールド配線部
90、91、92、93、94、130 第3メタル配線層
100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h、100i、100j、100h、100k、200 半導体装置
170、171、172、173、174 第4メタル配線層
190、191、192、193、194 第5メタル配線層
280 D/Aコンバータ回路
290 コンパレータ
291 逐次比較レジスタ
292 スイッチ制御回路
Cd1、Cd2 コンデンサ
Amp オペアンプ
図1は、本発明を適用した実施例1に係る半導体装置100の平面構成を示した図である。なお、今まで説明したのと同様の構成要素については、同一の参照符号を付す。
次に、実施例2に係る半導体装置100aについて説明する。図4は、実施例2に係る半導体装置100aの断面図である。説明の容易のため、実施例2に係る半導体装置100aが、実施例1の図1と同様の上面視構成を有する場合において、図2、図3と同様の箇所を例に挙げて説明する。
図5は、実施例3に係る半導体装置100bを示した図である。図5においても、理解の容易のため、図2〜図4に示したのと同様の箇所の断面図を示す。
次に、図6乃至図9を用いて、実施例4に係る半導体装置100cについて説明する。実施例1〜3においては、理解の容易のために、模式的な図面を用いて説明したが、本実施例においては、より詳細かつ具体的な図面を用いて、本発明が適用された半導体装置100cについて説明する。
次に、図10乃至図13を用いて、実施例5に係る半導体装置100dを説明する。実施例5においても、4個の容量セルC11〜C14が縦2行×横2列をなして構成されたキャパシタアレイ50dを例に挙げて説明する。実施例4と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて、その説明を省略するものとする。
次に、実施例6に係る半導体装置100eについて説明する。図14は、実施例6に係る半導体装置100eの断面図である。実施例6においては、2層メタル配線構造であって、上部電極からの出力を第1メタル配線層から行う例について説明する。なお、実施例5と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いるものとする。
図18は、本発明を適用した実施例7に係る半導体装置100fの断面構成を示した図である。図18において、実施例7に係る半導体装置100fの一部として、隣接して配置された2つの容量セルC13、C14が示されている。なお、実施例6と同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を簡略化する。
図21は、本発明を適用した実施例8に係る半導体装置100gの断面構成を示した図である。実施例8に係る半導体装置100gは、実施例7に係る半導体装置100fの変形例と言ってもよく、実施例7に係る半導体装置100fの多層構造を拡張した実施例である。なお、図21においては、絶縁層の細かな構成は省略し、絶縁層60として導体間の絶縁層60を総称的に示している。
図27は、本発明を適用した実施例9に係る半導体装置100iの断面構成を示した図である。図27において、実施例9に係る半導体装置100iは、半導体基板10上に絶縁層61を介して下部電極CL11、CL12が形成され、その上層に絶縁層62を介して上部電極CU11、CU12が形成されている。更に上部電極Cu11、CU12の上層に絶縁層63を介して第1メタル配線層30aが形成されている。第1メタル配線層30aのうち、外側のシールド配線部S31a、S32aはコンタクトホール21a、22aにより下部電極CL11、CL12と接続され、内側の第1メタル配線層31b、32bは、コンタクトホール21b、22bにより上部電極CU11、CU12と接続されている。ここまでの構成は、対象の容量セルが容量セルC13、C14ではなく、容量セルC11、C12である点以外は、実施例7に係る半導体装置100fと全く同様である。よって、上部電極CU11、CU12及び下部電極CL11、CL12の平面構成は図15と同様の構成であり、第1メタル配線層30aの平面構成は図19と同様の構成であるので、その平面構成の詳細説明は省略する。図19と同様の平面構成を有する第1メタル配線層30aは、上部電極CU11、CU12及び中央の第1メタル配線層31b、32bの大部分を上面視的に囲むシールド配線部S31a、S32aを有し、これにより寄生容量の発生を低減する。
図30は、本発明を適用した実施例10に係る半導体装置100jの断面構成図である。実施例10に係る半導体装置100jは、半導体基板10の上に、絶縁層61を介して下部電極CL11、CL12が形成され、その上に絶縁層62を介して下部電極CL11、CL12と対向して上部電極CU11、CU12が形成されている。上部電極CU11、CU12の上層には、第1メタル配線層30cが形成されており、容量セルC11、C12の外側部分に対応して形成されたシールド配線部S31c、S32cと、容量セルC11、C12の内側部分に対応して形成された第1メタル配線層31d、32dとに分割されている。容量セルC11、C12の外側に配置されたシールド配線部S31c、S32cは、コンタクトホール21a、22aを介して下部電極CL11、Cl12と接続されている。また、容量セルC11、C12の内側に配置された第1メタル配線層31d、32dは、コンタクトホール21b、22bを介して、上部電極CU11、CU12と接続されている。
次に、実施例1〜10において説明した半導体装置100〜100kをD/Aコンバータ回路を有するA/Dコンバータを含む半導体装置100mに適用した例について説明する。
次に、実施例11に引き続き、実施例1〜10に係る半導体装置100〜100kを適用した増幅回路について説明する。図35は、実施例1〜10に係る半導体装置100〜100kを用いた増幅回路を含む実施例12に係る半導体装置100nの回路構成を示した図である。
Claims (15)
- 入力信号が入力される下部電極と、該下部電極に対向して配置された上部電極とを有する複数の容量セルが隣接して備えられた半導体装置であって、
前記下部電極に接続された配線層が、前記上部電極の各々を囲むシールド配線部と、該シールド配線部に接続され、前記入力信号を供給する入力配線とを含み、
前記シールド配線部は、前記入力信号と同電位であることを特徴とする半導体装置。 - 前記シールド配線部及び前記入力配線は、第2メタル配線層に形成され、
該第2メタル配線層より下層の第1メタル配線層が、前記上部電極に接続された上部電極用配線部分と、前記下部電極に接続された下部電極用配線部分とを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記下部電極用配線部分は、前記上部電極の各々を囲み、シールド配線部として機能することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記複数の容量セルのうちいずれか1つの容量セルに接続された前記入力配線は、他の容量セルに接続された前記シールド配線部の外側に位置することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記シールド配線部は、上面視図において、前記上部電極を囲む配線構造を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記シールド配線部は、多層配線構造であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記シールド配線部より上方に配置されて前記上部電極を上から覆う平板形状を有し、固定電位が供給される固定電位シールド配線部を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記平板形状は、複数の前記上部電極を1枚で覆う大きさを有することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
- 前記シールド配線部は、前記上部電極を上部から覆う平板形状を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記シールド配線部は、前記上部電極を部分的に囲む配線構造を含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記上部電極を部分的に囲む配線構造は、隣接する前記上部電極同士を電気的に接続する上部電極接続部以外の周囲部分を囲む構造であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
- 前記シールド配線部より上方に配置されて前記上部電極を上から覆う平板形状を有し、固定電位が供給される固定電位シールド配線部を更に有することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
- 前記平板形状は、複数の前記上部電極を1枚で覆う大きさを有することを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
- コンパレータを更に有し、D/Aコンバータ回路を更に含むことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の半導体装置。
- オペアンプを更に有し、増幅回路を更に含むことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の半導体装置。
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