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JP2011165824A - Semiconductor apparatus - Google Patents

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JP2011165824A
JP2011165824A JP2010025720A JP2010025720A JP2011165824A JP 2011165824 A JP2011165824 A JP 2011165824A JP 2010025720 A JP2010025720 A JP 2010025720A JP 2010025720 A JP2010025720 A JP 2010025720A JP 2011165824 A JP2011165824 A JP 2011165824A
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JP
Japan
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circuit
semiconductor device
conductor
region
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010025720A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nakano
隆 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress noise propagation between a digital circuit and an analog circuit via a multi-layer wiring layer, even when the noise is at high frequencies. <P>SOLUTION: A circuit separation region 40 is located between a first circuit region 20 and a second circuit region 30. A plurality of first conductors and a plurality of first via holes are provided in the circuit separation region 40. The plurality of first conductors is provided, at a layer that is lower than a power source line 110, facing the power source line 110, and are arranged repeatedly. The plurality of first via holes are provided in the multi-layer wiring layer, for each of the first conductors and connects each first conductor with the power source line 110. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、同一の基板内でノイズが伝播することを抑制できる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device capable of suppressing the propagation of noise within the same substrate.

近年は、アナログ回路とデジタル回路を同一のチップ内に混載した半導体装置の開発が進められている。このような半導体装置においては、デジタル回路から発生するノイズがアナログ回路に伝播し、アナログ回路の動作に影響を与える可能性がある。特許文献1では、電源配線とグラウンド配線の間にデカップリングコンデンサを設けることによりノイズの伝播を抑制することが開示されている。   In recent years, development of a semiconductor device in which an analog circuit and a digital circuit are mixedly mounted on the same chip has been advanced. In such a semiconductor device, noise generated from the digital circuit may propagate to the analog circuit and affect the operation of the analog circuit. Patent Document 1 discloses that noise propagation is suppressed by providing a decoupling capacitor between a power supply wiring and a ground wiring.

また特許文献2には、同一層に配線を並んで配置させることにより、素子分離絶縁膜の上方にデカップリングコンデンサを設けることが開示されている。   Patent Document 2 discloses that a decoupling capacitor is provided above an element isolation insulating film by arranging wirings in the same layer side by side.

2005−116587号公報No. 2005-116587 2008−103527号公報No. 2008-103527

近年は、半導体装置の高速化が進んでいるため、回路から発生するノイズも高周波数化している。ノイズが高周波である場合、デカップリングコンデンサでは、多層配線層を伝播するノイズを遮断することはできない。   In recent years, since the speed of semiconductor devices has been increased, noise generated from circuits has also been increased in frequency. When the noise is high frequency, the decoupling capacitor cannot block the noise propagating through the multilayer wiring layer.

本発明の目的は、ノイズが高周波である場合においても、多層配線層を介して複数の回路の相互間でノイズが伝播することを抑制できる半導体装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the propagation of noise between a plurality of circuits via a multilayer wiring layer even when the noise is a high frequency.

本発明によれば、第1回路が設けられている第1回路領域、第2回路が設けられている第2回路領域、並びに前記第1回路領域及び前記第2回路領域の間に位置する回路分離領域を有する基板と、
前記基板上に形成された多層配線層と、
前記回路分離領域に位置する前記多層配線層のいずれかの配線層に設けられた電源ラインと、
前記電源ラインより下層に設けられ、繰り返し配置されている複数の第1導体と、
前記複数の第1導体より下層に位置し、前記複数の第1導体に対向して設けられている導電層と、
前記複数の第1導体それぞれを前記電源ライン又は前記導電層に接続する複数の第1ビアと、
を備える半導体装置が提供される。
According to the present invention, the first circuit region in which the first circuit is provided, the second circuit region in which the second circuit is provided, and the circuit positioned between the first circuit region and the second circuit region A substrate having an isolation region;
A multilayer wiring layer formed on the substrate;
A power supply line provided in any one of the multilayer wiring layers located in the circuit isolation region;
A plurality of first conductors provided below the power supply line and repeatedly disposed;
A conductive layer located below the plurality of first conductors and facing the plurality of first conductors;
A plurality of first vias connecting each of the plurality of first conductors to the power line or the conductive layer;
A semiconductor device is provided.

本発明によれば、多層配線層を介して複数の回路の相互間で、高周波を含めた広い帯域のノイズが伝播することを抑制できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the noise of a wide zone | band including a high frequency propagates between several circuits via a multilayer wiring layer.

第1の実施形態に係る半導体装置の平面図である。1 is a plan view of a semiconductor device according to a first embodiment. 図1のA−A´断面図である。It is AA 'sectional drawing of FIG. 図1のB−B´断面図である。It is BB 'sectional drawing of FIG. 図1に示した半導体装置の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1. 第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment. 配線の平面形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the planar shape of wiring. 第6の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 7th Embodiment. 第8の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 8th Embodiment. 第9の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 9th Embodiment. 図13の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of FIG. 第10の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 10th Embodiment. 第11の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device which concerns on 11th Embodiment. 図16に示した半導体装置のA−A´断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the semiconductor device illustrated in FIG. 16. 第1の実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 1st Embodiment. 第6の実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 6th Embodiment. 第6の実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 6th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の平面図である。図2は図1のA−A´断面図であり、図3は図1のB−B´断面図である。図2に示すようにこの半導体装置は基板10、多層配線層100、電源ライン110、及び拡散層(導電層)143を備えている。図1に示すように基板10には、第1回路領域20、第2回路領域30、及び回路分離領域40が設けられている。第1回路領域20には第1回路22、例えばアナログ回路とデジタル回路の一方が設けられている。第2回路領域30には第2回路32、例えばアナログ回路とデジタル回路の他方が設けられている。回路分離領域40は第1回路領域20と第2回路領域30の間に位置している。そして図2に示すように、回路分離領域40には複数の第1導体140及び複数の第1ビア142が設けられている。すなわち本実施形態において、回路分離領域40は、複数の第1導体140及び複数の第1ビア142が設けられている領域として定義される。   FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. As shown in FIG. 2, the semiconductor device includes a substrate 10, a multilayer wiring layer 100, a power supply line 110, and a diffusion layer (conductive layer) 143. As shown in FIG. 1, the substrate 10 is provided with a first circuit region 20, a second circuit region 30, and a circuit isolation region 40. In the first circuit region 20, a first circuit 22, for example, one of an analog circuit and a digital circuit is provided. The second circuit region 30 is provided with a second circuit 32, for example, the other of an analog circuit and a digital circuit. The circuit isolation region 40 is located between the first circuit region 20 and the second circuit region 30. As shown in FIG. 2, the circuit isolation region 40 is provided with a plurality of first conductors 140 and a plurality of first vias 142. That is, in the present embodiment, the circuit isolation region 40 is defined as a region in which a plurality of first conductors 140 and a plurality of first vias 142 are provided.

図1に示す例において、回路分離領域40は、第1回路領域20と第2回路領域30の間の領域のうち、電源ライン110が設けられている領域に設けられている。回路分離領域40は、電源ライン110の延伸方向で見た場合、電源ライン110の少なくとも一部と重なっていればよいが、電源ライン110の幅方向で見た場合は、電源ライン110の全てと重なっているのが好ましい。なお本実施形態では電源ライン110の幅は、回路分離領域40においても他の部分と同じ幅であるが、後述する他の実施形態で示すように、回路分離領域40において他の部分より広くなっていてもよい。   In the example illustrated in FIG. 1, the circuit isolation region 40 is provided in a region where the power supply line 110 is provided among regions between the first circuit region 20 and the second circuit region 30. The circuit isolation region 40 only needs to overlap at least a part of the power supply line 110 when viewed in the extending direction of the power supply line 110, but when viewed in the width direction of the power supply line 110, It is preferable that they overlap. In the present embodiment, the width of the power supply line 110 is the same as that of other portions in the circuit isolation region 40, but is wider than other portions in the circuit isolation region 40 as shown in other embodiments described later. It may be.

複数の第1導体140は、電源ライン110より下層に設けられ、電源ライン110に対向しており、かつ繰り返し配置されている。複数の第1ビア142は多層配線層100の中に、複数の第1導体140それぞれごとに設けられており、各第1導体140を電源ライン110に接続している。具体的には第1ビア142の一端は第1導体140に接続しており、第1ビア142の他端は電源ライン110に接続している。また拡散層143は基板10に形成されているため、複数の第1導体140より下層に位置することになる。そして拡散層143は、複数の第1導体140に対向している。   The plurality of first conductors 140 are provided below the power supply line 110, face the power supply line 110, and are repeatedly arranged. The plurality of first vias 142 are provided in the multilayer wiring layer 100 for each of the plurality of first conductors 140, and each first conductor 140 is connected to the power supply line 110. Specifically, one end of the first via 142 is connected to the first conductor 140, and the other end of the first via 142 is connected to the power supply line 110. Further, since the diffusion layer 143 is formed on the substrate 10, the diffusion layer 143 is positioned below the plurality of first conductors 140. The diffusion layer 143 faces the plurality of first conductors 140.

本実施形態において複数の第1導体140は、第1ビア142のみに接続している。また電源ライン110は、例えば第1層目の配線層に形成されており、第1回路領域20、回路分離領域40、及び第2回路領域30それぞれ上をこの順に延伸している。そして第1ビア142は、第1回路領域20又は第2回路領域30に形成されているトランジスタに接続するビア(図示せず)と同一工程で形成される。   In the present embodiment, the plurality of first conductors 140 are connected only to the first vias 142. The power supply line 110 is formed, for example, in the first wiring layer and extends on the first circuit region 20, the circuit isolation region 40, and the second circuit region 30 in this order. The first via 142 is formed in the same process as a via (not shown) connected to the transistor formed in the first circuit region 20 or the second circuit region 30.

図1及び図2に示すように、基板10には素子分離膜12が設けられている。素子分離膜12は、例えばLOCOS酸化法により形成されるが、STI法により形成されても良い。素子分離膜12は、第1回路領域20及び第2回路領域30に形成されているトランジスタ等を他の素子から分離している。例えば図2に示すように、第1回路領域20にはMOSトランジスタが形成されている。このMOSトランジスタは、ゲート絶縁膜121、ゲート電極120、並びにソース及びドレインとなる拡散層123を有している。ゲート電極120は例えばポリシリコン配線であり、ゲート絶縁膜121上に位置している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 10 is provided with an element isolation film 12. The element isolation film 12 is formed by, for example, the LOCOS oxidation method, but may be formed by the STI method. The element isolation film 12 isolates the transistors and the like formed in the first circuit region 20 and the second circuit region 30 from other elements. For example, as shown in FIG. 2, a MOS transistor is formed in the first circuit region 20. This MOS transistor has a gate insulating film 121, a gate electrode 120, and a diffusion layer 123 to be a source and a drain. The gate electrode 120 is a polysilicon wiring, for example, and is located on the gate insulating film 121.

本実施形態において素子分離膜12は、回路分離領域40には形成されていない。そして図2に示すように、回路分離領域40に位置する基板10上には、分離領域絶縁膜141が設けられている。分離領域絶縁膜141はゲート絶縁膜121と同一工程で形成されているため、ゲート絶縁膜121と同一の層構成を有している。また、第1導体140は分離領域絶縁膜141上に形成されている。第1導体140はゲート電極120と同一工程で形成されるため、ゲート電極120と同一の層構成を有している。   In the present embodiment, the element isolation film 12 is not formed in the circuit isolation region 40. As shown in FIG. 2, an isolation region insulating film 141 is provided on the substrate 10 located in the circuit isolation region 40. Since the isolation region insulating film 141 is formed in the same process as the gate insulating film 121, it has the same layer structure as the gate insulating film 121. The first conductor 140 is formed on the isolation region insulating film 141. Since the first conductor 140 is formed in the same process as the gate electrode 120, it has the same layer configuration as the gate electrode 120.

拡散層143は、回路分離領域40に位置する基板10の表層の全面、及びその周囲に形成されている。拡散層143は、図1及び図3に示すように、回路分離領域40の外側において、ビア130を介してグラウンドライン132に接続している。このため、拡散層143にはグラウンド電位が与えられている。グラウンドライン132は電源ライン110と同一層に形成されていても良いし、異なる層に形成されていても良い。なお拡散層143は、素子分離膜12によって他の領域から分離されている。   The diffusion layer 143 is formed on the entire surface of the surface layer of the substrate 10 located in the circuit isolation region 40 and the periphery thereof. As shown in FIGS. 1 and 3, the diffusion layer 143 is connected to the ground line 132 through the via 130 outside the circuit isolation region 40. For this reason, a ground potential is applied to the diffusion layer 143. The ground line 132 may be formed in the same layer as the power supply line 110 or may be formed in a different layer. Note that the diffusion layer 143 is separated from other regions by the element isolation film 12.

このような構成において、回路分離領域40に位置する電源ライン110、複数の第1第1ビア142、第1導体140、及び拡散層143は、メタマテリアルとしての特性を示す構造体を形成している。この構造体において、メタマテリアルは複数の単位セル42を繰り返し、例えば周期的に配置した構成である。単位セル42は例えば2次元配列を有しているが、1次元配列であってもよい。単位セル42はいわゆるマッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルであり、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第1ビア142がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第1導体140がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして拡散層143がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当している。   In such a configuration, the power supply line 110, the plurality of first first vias 142, the first conductor 140, and the diffusion layer 143 located in the circuit isolation region 40 form a structure that exhibits characteristics as a metamaterial. Yes. In this structure, the metamaterial has a configuration in which a plurality of unit cells 42 are repeatedly arranged, for example, periodically. The unit cell 42 has, for example, a two-dimensional array, but may be a one-dimensional array. The unit cell 42 is a so-called mushroom-type metamaterial unit cell, and corresponds to a conductor plane in which the power line 110 is connected to the mushroom. The first via 142 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the first conductor 140 corresponds to the head portion of the mushroom. The diffusion layer 143 corresponds to the second conductor plane facing the mushroom.

そして、分離領域絶縁膜141の厚さ及び材料、並びに第1導体140の大きさ及び配列によってメタマテリアルの各容量の大きさが制御され、第1ビア142の長さ及び太さによってメタマテリアルのインダクタンス成分が制御される。これらを調節することにより、構造体をEBG(Electromagnetic Band Gap)として機能させるときのバンドギャップ帯域を調節することができる。本実施形態において単位セル42は、バンドギャップ帯域が、半導体装置のロジック回路から放出されるノイズの周波数(例えば1GHz以上)を含むように設計される。   The capacitance of each metamaterial is controlled by the thickness and material of the isolation region insulating film 141 and the size and arrangement of the first conductors 140, and the length and thickness of the first via 142 can control the metamaterial. The inductance component is controlled. By adjusting them, it is possible to adjust the band gap band when the structure functions as an EBG (Electromagnetic Band Gap). In the present embodiment, the unit cell 42 is designed such that the band gap band includes the frequency (for example, 1 GHz or more) of noise emitted from the logic circuit of the semiconductor device.

ここで「繰り返し」単位セル42を配置する場合、互いに隣り合う単位セル42において、同一のビア(例えば第1ビア142)の間隔(中心間距離)が、EBGのノイズとして想定している電磁波の波長λの1/2以内となるようにするのが好ましい。また「繰り返し」には、いずれかの単位セル42において構成の一部が欠落している場合も含まれる。また単位セル42が2次元配列を有している場合には、「繰り返し」には単位セル42が部分的に欠落している場合も含まれる。また「周期的」には、一部の単位セル42において構成要素の一部がずれている場合や、一部の単位セル42そのものの配置がずれている場合も含まれる。すなわち厳密な意味での周期性が崩れた場合においても、単位セル42が繰り返し配置されている場合には、メタマテリアルとしての特性を得ることができるため、「周期性」にはある程度の欠陥が許容される。なおこれらの欠陥が生じる要因としては、単位セル42間に配線やビアを通す場合、既存の配線レイアウトにメタマテリアル構造を追加する場合において既存のビアやパターンによって単位セル42が配置できない場合、製造誤差、及び既存のビアやパターンを単位セル42の一部として用いる場合などが考えられる。   Here, when the “repetitive” unit cells 42 are arranged, in the unit cells 42 adjacent to each other, the interval between the same vias (for example, the first via 142) (distance between the centers) is assumed to be an electromagnetic wave assumed as EBG noise. It is preferable to be within half of the wavelength λ. “Repetition” includes a case where a part of the configuration is missing in any unit cell 42. When the unit cell 42 has a two-dimensional array, “repetition” includes a case where the unit cell 42 is partially missing. Further, “periodic” includes a case where some of the constituent elements are deviated in some unit cells 42 and a case where the arrangement of some unit cells 42 is deviated. In other words, even when the periodicity in the strict sense collapses, if the unit cells 42 are repeatedly arranged, the characteristics as a metamaterial can be obtained, so that “periodicity” has some defect. Permissible. These defects may be caused when wiring or vias are passed between the unit cells 42, when adding the metamaterial structure to the existing wiring layout, and when the unit cells 42 cannot be arranged by existing vias or patterns, A case where an error and an existing via or pattern are used as a part of the unit cell 42 can be considered.

次に、本実施形態における作用及び効果について、図4を用いて説明する。図4は、図1に示した半導体装置の等価回路図である。本実施形態において、電源ライン110は第1回路22と第2回路32に接続している。そして電源ライン110は、第1回路22と第2回路32の間にEBGとなる複数の単位セル42を有している。そしてこのEBGは、ロジック回路(具体的には第1回路22及び第2回路32のいずれか)から放出されるノイズの周波数を含むように設計されている。このため、電源ラインを介して第1回路22と第2回路32の間でノイズが伝播することを抑制できる。   Next, operations and effects in the present embodiment will be described with reference to FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. In the present embodiment, the power supply line 110 is connected to the first circuit 22 and the second circuit 32. The power supply line 110 has a plurality of unit cells 42 serving as EBGs between the first circuit 22 and the second circuit 32. The EBG is designed to include the frequency of noise emitted from the logic circuit (specifically, one of the first circuit 22 and the second circuit 32). For this reason, it can suppress that noise propagates between the 1st circuit 22 and the 2nd circuit 32 via a power supply line.

図5は、第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、回路分離領域40の平面レイアウトを除いて、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment has the same configuration as that of the semiconductor device according to the first embodiment, except for the planar layout of the circuit isolation region 40.

本実施形態において、回路分離領域40の幅は、第1回路領域20及び第2回路領域30に位置する電源ライン110の幅より広い。これに伴い、電源ライン110のうち回路分離領域40に位置する部分は、他の部分より幅が広くなっている。そして回路分離領域40の全面に、複数の単位セル42(図2に図示)が配置されている。   In the present embodiment, the width of the circuit isolation region 40 is wider than the width of the power supply line 110 located in the first circuit region 20 and the second circuit region 30. Accordingly, a portion of the power supply line 110 located in the circuit isolation region 40 is wider than other portions. A plurality of unit cells 42 (shown in FIG. 2) are arranged on the entire surface of the circuit isolation region 40.

本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また回路分離領域40を第1の実施形態より大面積にして、単位セル42を構成する第1導体140を大面積にすることができるため、メタマテリアルの容量成分を大きくすることができる。この場合、単位セル42が有するバンドギャップ帯域を低周波化することができる。   Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Moreover, since the circuit isolation region 40 can be made larger than in the first embodiment and the first conductor 140 constituting the unit cell 42 can be made larger, the capacitance component of the metamaterial can be increased. In this case, the band gap band of the unit cell 42 can be lowered.

図6は、第3の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、回路分離領域40の平面レイアウトを除いて第2の実施形態と同様の構成を有している。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. The semiconductor device according to this embodiment has the same configuration as that of the second embodiment except for the planar layout of the circuit isolation region 40.

回路分離領域40の幅は、第1回路領域20及び第2回路領域30に位置する電源ライン110の幅より広く、第1回路領域20及び第2回路領域30が互いに対向している全ての部分の間に位置している。すなわち第1回路領域20及び第2回路領域30は、互いに対向しているいずれの部分においても、回路分離領域40を介して互いに対向している。具体的には、電源ライン110のうち回路分離領域40に位置する部分は、他の部分より幅が広くなっており、回路分離領域40の全面に設けられている。そして回路分離領域40の全面に、複数の単位セル42(図2に図示)が配置されている。   The width of the circuit isolation region 40 is wider than the width of the power supply line 110 located in the first circuit region 20 and the second circuit region 30, and all the portions where the first circuit region 20 and the second circuit region 30 are opposed to each other. Located between. That is, the first circuit region 20 and the second circuit region 30 are opposed to each other via the circuit isolation region 40 in any portion facing each other. Specifically, the portion of the power supply line 110 located in the circuit isolation region 40 is wider than the other portions and is provided on the entire surface of the circuit isolation region 40. A plurality of unit cells 42 (shown in FIG. 2) are arranged on the entire surface of the circuit isolation region 40.

本実施形態によっても、第2の実施形態と同様に、電源ライン110を介してノイズが伝播することを抑制できる。また回路分離領域40は、第1回路領域20及び第2回路領域30が互いに対向している全ての部分の間に位置している。このため、多層配線層100のうち単位セル42が設けられている層すなわち電源ライン110より下の層を介して、第1回路領域20と第2回路領域30の間でノイズが伝播することを抑制できる。この効果は、第1回路領域20及び第2回路領域30のいずれか一方を回路分離領域40で囲んだときに、特に顕著になる。   Also according to the present embodiment, it is possible to suppress the propagation of noise through the power supply line 110 as in the second embodiment. The circuit isolation region 40 is located between all the portions where the first circuit region 20 and the second circuit region 30 face each other. For this reason, noise propagates between the first circuit region 20 and the second circuit region 30 through the layer in which the unit cells 42 are provided in the multilayer wiring layer 100, that is, the layer below the power supply line 110. Can be suppressed. This effect is particularly remarkable when one of the first circuit region 20 and the second circuit region 30 is surrounded by the circuit isolation region 40.

図7は、第4の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、電源ライン110が延伸する方向、及び回路分離領域40の平面レイアウトを除いて、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment has the same configuration as that of the semiconductor device according to the first embodiment except for the direction in which the power supply line 110 extends and the planar layout of the circuit isolation region 40.

本実施形態において、電源ライン110は第1回路領域20と第2回路領域30の間を、第1回路領域20と第2回路領域30を仕切るように延伸している。そして回路分離領域40は、第1回路領域20及び第2回路領域30が互いに対向している全ての部分の間に位置している。   In the present embodiment, the power supply line 110 extends between the first circuit region 20 and the second circuit region 30 so as to partition the first circuit region 20 and the second circuit region 30. The circuit isolation region 40 is located between all the portions where the first circuit region 20 and the second circuit region 30 face each other.

本実施形態において回路分離領域40は、第1回路領域20及び第2回路領域30が互いに対向している全ての部分の間に位置している。このため、多層配線層100のうち単位セル42が設けられている層すなわち電源ライン110より下の層を介して、第1回路領域20と第2回路領域30の間でノイズが伝播することを抑制できる。   In the present embodiment, the circuit isolation region 40 is located between all the portions where the first circuit region 20 and the second circuit region 30 face each other. For this reason, noise propagates between the first circuit region 20 and the second circuit region 30 through the layer in which the unit cells 42 are provided in the multilayer wiring layer 100, that is, the layer below the power supply line 110. Can be suppressed.

なお、本実施例においては、電源ライン110は、第1回路領域20や第2回路領域30への電源供給ラインでなく、他の回路領域への電源供給ラインであってもよく、また回路領域への電源供給が無いダミーの電源供給ラインであってもよい。この場合であっても、多層配線層100に単位セル42が形成される。すなわち電源ライン110より下の層を介して、第1回路領域20と第2回路領域30の間で放射ノイズが伝播することを抑制できる。この場合のノイズ伝播抑制は、シールド効果が主な要因となっている。   In this embodiment, the power supply line 110 may not be a power supply line to the first circuit region 20 or the second circuit region 30, but may be a power supply line to another circuit region. It may be a dummy power supply line that does not supply power. Even in this case, the unit cell 42 is formed in the multilayer wiring layer 100. That is, it is possible to suppress the radiation noise from propagating between the first circuit region 20 and the second circuit region 30 through the layer below the power supply line 110. The suppression of noise propagation in this case is mainly due to the shielding effect.

図8は、第5の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、以下の点を除いて第1〜第4の実施形態に係る半導体装置のいずれかと同様の構成である。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the fifth embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment has the same configuration as that of any of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments except for the following points.

まず、電源ライン110は2層目以上の配線層に形成されている。すなわち複数の第1導体140と電源ライン110の間には、少なくとも1層の配線層が位置している。そして 複数の第1導体140それぞれは、配線145、第2ビア149、及び第3ビア146を介して電源ライン110に接続している。詳細には、配線145は、複数の第1導体140と電源ライン110の間に位置しているいずれかの配線層に形成されている。第2ビア149は、第1導体140と配線145の一端とを接続している。第3ビア146は、電源ライン110と配線145の他端とを接続している。   First, the power supply line 110 is formed in the second or higher wiring layer. That is, at least one wiring layer is located between the plurality of first conductors 140 and the power supply line 110. Each of the plurality of first conductors 140 is connected to the power supply line 110 via the wiring 145, the second via 149, and the third via 146. Specifically, the wiring 145 is formed in any wiring layer located between the plurality of first conductors 140 and the power supply line 110. The second via 149 connects the first conductor 140 and one end of the wiring 145. The third via 146 connects the power line 110 and the other end of the wiring 145.

本実施形態において、単位セル42はいわゆるマッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルである。具体的には、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第2ビア149、配線145、及び第3ビア146がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第1導体140がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして拡散層143がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当している。   In the present embodiment, the unit cell 42 is a so-called mushroom-type metamaterial unit cell. Specifically, the power line 110 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The second via 149, the wiring 145, and the third via 146 correspond to the mushroom inductance portion, and the first conductor 140 corresponds to the mushroom head portion. The diffusion layer 143 corresponds to the second conductor plane facing the mushroom.

図9の各図は、配線145の平面形状の一例を示す図である。図9(a)に示す例では、配線145はスパイラル状に延伸している。図9(b)に示す例では、配線145はミアンダ状、すなわちジグザグに延伸している。いずれの場合においても配線145は、第2ビア149と第3ビア146とを直線で接続する場合より長くなっている。   Each diagram in FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a planar shape of the wiring 145. In the example shown in FIG. 9A, the wiring 145 extends in a spiral shape. In the example shown in FIG. 9B, the wiring 145 extends in a meander shape, that is, zigzag. In any case, the wiring 145 is longer than when the second via 149 and the third via 146 are connected in a straight line.

本実施形態によっても、第1〜第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。また単位セル42において、マッシュルームのインダクタンス部分は、第2ビア149、配線145、及び第3ビア146によって構成されているため、第1〜第4の実施形態と比較してその値は大きくなる。従って、EBGのバンドギャップ帯域を低周波化することができる。特に配線145を図9に示したパターンにした場合、単位セル42を大面積にしなくても配線145の配線長を確保することができるため、EBGのバンドギャップ帯域をさらに低周波化することができる。   Also according to this embodiment, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained. Further, in the unit cell 42, the mushroom inductance portion is configured by the second via 149, the wiring 145, and the third via 146, and thus the value thereof is larger than in the first to fourth embodiments. Therefore, the band gap band of EBG can be lowered. In particular, when the wiring 145 has the pattern shown in FIG. 9, the wiring length of the wiring 145 can be ensured without making the unit cell 42 large, so that the band gap band of the EBG can be further reduced. it can.

なお図8では、配線145及び第3ビア146を各一層ずつ設けたが、これらをこの順に複数繰り返し重ねてもよい。この場合、単位セル42において、マッシュルームのインダクタンス部分は、第2ビア149、複数の配線145、及び複数の第3ビア146によって構成されることになる。   In FIG. 8, the wiring 145 and the third via 146 are provided for each layer, but a plurality of these may be repeatedly stacked in this order. In this case, in the unit cell 42, the mushroom inductance portion is configured by the second via 149, the plurality of wirings 145, and the plurality of third vias 146.

図10は、第6の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、以下の点を除いて第1〜第4の実施形態に係る半導体装置のいずれかと同様の構成である。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the sixth embodiment. This semiconductor device has the same configuration as that of any of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments except for the following points.

まず電源ライン110は、2層目以上の配線層に形成されている。そして1層目の配線層には、第2導体147が形成されている。第2導体147は、第4ビア148を介して基板10の拡散層143に接続している。   First, the power supply line 110 is formed in the second and higher wiring layers. A second conductor 147 is formed in the first wiring layer. The second conductor 147 is connected to the diffusion layer 143 of the substrate 10 through the fourth via 148.

第2導体147は、例えばシート状の導体パターンであり、複数の第1導体140に対向するように延在している。第2導体147には第1ビア142を貫通させるための開口が形成されている。すなわちこの開口を設けることにより、第2導体147は第1ビア142との間での絶縁が確保される。なお第2導体147は、第1ビア142の間を埋めるように島状に設けられてもよい。   The second conductor 147 is a sheet-like conductor pattern, for example, and extends so as to face the plurality of first conductors 140. The second conductor 147 has an opening through which the first via 142 passes. That is, by providing this opening, insulation between the second conductor 147 and the first via 142 is ensured. The second conductor 147 may be provided in an island shape so as to fill the space between the first vias 142.

本実施形態において、単位セル42はいわゆるマッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルを2つ重ねた構成である。具体的には、第1のマッシュルームは、電源ライン110、第1ビア142、第1導体140、及び拡散層143により構成されている。そして、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第1ビア142がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第1導体140がマッシュルームのヘッド部分に相当している。また第2のマッシュルームは、電源ライン110、第2導体147、第4ビア148、及び拡散層143によって構成されている。そして拡散層143がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第4ビア148がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第2導体147がマッシュルームのヘッド部分に相当している。   In the present embodiment, the unit cell 42 has a configuration in which two unit cells of so-called mushroom type metamaterial are stacked. Specifically, the first mushroom is composed of the power supply line 110, the first via 142, the first conductor 140, and the diffusion layer 143. The power line 110 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The first via 142 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the first conductor 140 corresponds to the head portion of the mushroom. The second mushroom is configured by the power supply line 110, the second conductor 147, the fourth via 148, and the diffusion layer 143. The diffusion layer 143 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The fourth via 148 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the second conductor 147 corresponds to the head portion of the mushroom.

本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また第1導体140は、拡散層143との間で容量を形成すると共に、第2導体147との間でも容量を形成している。このため、単位セル42の容量は、第1の実施形態と比較して大きくなる。従って、EBGのバンドギャップ帯域を低周波化することができる。さらに、単位セル42はマッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルを2つ重ねた構成である。そして第1導体140と第2導体147は、周辺が互いに対向している。従って、単位セルを実質的に高密度にすることができる。   Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. The first conductor 140 forms a capacitance with the diffusion layer 143 and also forms a capacitance with the second conductor 147. For this reason, the capacity of the unit cell 42 is larger than that of the first embodiment. Therefore, the band gap band of EBG can be lowered. Furthermore, the unit cell 42 has a configuration in which two unit cells of mushroom type metamaterial are stacked. The periphery of the first conductor 140 and the second conductor 147 is opposed to each other. Therefore, the unit cells can be made substantially dense.

なお本実施形態において、図19に示すように、第1ビア142及び第1導体140を設けなくてもよい。この場合においても、上記した第2のマッシュルームによりメタマテリアルが構成されるため、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また図20に示すように、第1導体140と第2導体147は同一層に設けられてもよい。この場合、単位セル42を構成するために必要な配線層の数が少なくなるため、工程数を減らすことができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the first via 142 and the first conductor 140 need not be provided. Even in this case, since the metamaterial is constituted by the above-described second mushroom, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. As shown in FIG. 20, the first conductor 140 and the second conductor 147 may be provided in the same layer. In this case, since the number of wiring layers necessary for configuring the unit cell 42 is reduced, the number of processes can be reduced.

図11は、第7の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、以下の点を除いて第6の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。   FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor device according to the seventh embodiment. This semiconductor device has the same configuration as that of the semiconductor device according to the sixth embodiment except for the following points.

まず、電源ライン110は4層目またはそれより上の配線層に形成されている。そして電源ライン110より下の配線層において、第2導体147が形成されている配線層と第1導体140が設けられている配線層とが交互に配置されている。なお第2導体147が形成されている配線層と第1導体140が設けられている配線層の間には、他の配線層が位置していてもよい。そして第1ビア142は各層の第1導体140に接続しており、第4ビア148は各層の第2導体147に接続している。 First, the power supply line 110 is formed in the fourth or higher wiring layer. In the wiring layer below the power supply line 110, the wiring layer in which the second conductor 147 is formed and the wiring layer in which the first conductor 140 is provided are alternately arranged. In addition, another wiring layer may be located between the wiring layer in which the second conductor 147 is formed and the wiring layer in which the first conductor 140 is provided. The first via 142 is connected to the first conductor 140 of each layer, and the fourth via 148 is connected to the second conductor 147 of each layer.

本実施形態によっても、第6の実施形態に係る半導体装置と同様の効果を得ることができる。また単位セル42の容量は、第6の実施形態と比較して大きくなる。従って、EBGのバンドギャップ帯域をさらに低周波化することができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the semiconductor device according to the sixth embodiment can be obtained. Further, the capacity of the unit cell 42 is larger than that of the sixth embodiment. Therefore, the band gap band of the EBG can be further lowered.

なお、第6の実施形態及び第7の実施形態において、第2導体147を設けるための導体層は、配線層とは別に設けられてもよい。この場合、第2導体147は、第1導体140が設けられている層と、この層より一つ上の配線層の間に追加される。そして第1導体140が設けられている層と第2導体147の間に位置する絶縁膜は、第2導体147とこれより一つ上の配線層の間に位置する絶縁膜より誘電率が高い材料により形成されるのが好ましい。   In the sixth embodiment and the seventh embodiment, the conductor layer for providing the second conductor 147 may be provided separately from the wiring layer. In this case, the second conductor 147 is added between the layer in which the first conductor 140 is provided and the wiring layer one layer above this layer. The insulating film located between the layer on which the first conductor 140 is provided and the second conductor 147 has a higher dielectric constant than the insulating film located between the second conductor 147 and the wiring layer one above it. It is preferably formed of a material.

図12は、第8の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、単位セル42の構成を除いて第1〜第4の実施形態に係る半導体装置のいずれかと同様の構成である。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the eighth embodiment. This semiconductor device has the same configuration as that of any of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments except for the configuration of the unit cell 42.

本実施形態において、回路分離領域40に位置する拡散層143上には、複数の凸状の絶縁層150が繰り返し、例えば周期的に設けられている。そして絶縁層150の上面及び側面には、第3導体152、誘電層154、及び第1導体156がこの順に積層されている。第3導体152は拡散層143に接続しているが、第1導体156は拡散層143から離れているため、拡散層143とは絶縁している。そして第1導体156は、第1ビア142を介して電源ライン110に接続している。誘電層154は、多層配線層を構成する絶縁層より誘電率が高い材料により形成されている。誘電層154が第1導体156と第3導体152の間に挟まれることにより、単位セル42の容量が形成される。   In the present embodiment, a plurality of convex insulating layers 150 are repeatedly provided on the diffusion layer 143 located in the circuit isolation region 40, for example, periodically. A third conductor 152, a dielectric layer 154, and a first conductor 156 are stacked in this order on the top and side surfaces of the insulating layer 150. Although the third conductor 152 is connected to the diffusion layer 143, the first conductor 156 is separated from the diffusion layer 143 and thus insulated from the diffusion layer 143. The first conductor 156 is connected to the power supply line 110 through the first via 142. The dielectric layer 154 is made of a material having a higher dielectric constant than that of the insulating layer constituting the multilayer wiring layer. When the dielectric layer 154 is sandwiched between the first conductor 156 and the third conductor 152, the capacitance of the unit cell 42 is formed.

本実施形態において、単位セル42はマッシュルーム型であり、第3導体152、誘電層154、第1導体156、第1ビア142、及び電源ライン110によって構成されている。具体的には、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第1ビア142がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第1導体156がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして第3導体152がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当している。   In the present embodiment, the unit cell 42 is a mushroom type, and includes a third conductor 152, a dielectric layer 154, a first conductor 156, a first via 142, and a power supply line 110. Specifically, the power line 110 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The first via 142 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the first conductor 156 corresponds to the head portion of the mushroom. The third conductor 152 corresponds to a second conductor plane facing the mushroom.

本実施形態によっても、第1〜第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。またEBGの容量は第3導体152、誘電層154、及び第1導体156により形成されているが、これらは3次元的に形成されている。このため、単位セル42の容量は、第1の実施形態と比較して大きくなる。従って、EBGのバンドギャップ帯域を低周波化することができる。また、EBGの容量を凸状に形成しているため、占有面積を広げずに容量を増やすことができる。   Also according to this embodiment, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained. The capacitance of the EBG is formed by the third conductor 152, the dielectric layer 154, and the first conductor 156, which are three-dimensionally formed. For this reason, the capacity of the unit cell 42 is larger than that of the first embodiment. Therefore, the band gap band of EBG can be lowered. Further, since the capacity of the EBG is formed in a convex shape, the capacity can be increased without increasing the occupied area.

図13は、第9の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、単位セル42の構成を除いて第1〜第4の実施形態に係る半導体装置のいずれかと同様の構成である。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the ninth embodiment. This semiconductor device has the same configuration as that of any of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments except for the configuration of the unit cell 42.

本実施形態において、回路分離領域40に位置する多層配線層の中には、複数の容量素子160が繰り返し、例えば周期的に配置されている。容量素子160は、シリンダ型の容量素子であり、層間絶縁膜に形成された凹部に埋め込まれている。この凹部の底面及び側壁には、下部電極層162、誘電膜164、及び上部電極層166がこの順に積層されている。下部電極層162は、ビア171を介して拡散層143に接続しており、上部電極層166は第1ビア142を介して電源ライン110に接続している。誘電膜164は、多層配線層を構成する絶縁層より誘電率が高い材料により形成されている。   In the present embodiment, a plurality of capacitive elements 160 are repeatedly arranged, for example, periodically in the multilayer wiring layer located in the circuit isolation region 40. The capacitive element 160 is a cylinder-type capacitive element and is embedded in a recess formed in the interlayer insulating film. A lower electrode layer 162, a dielectric film 164, and an upper electrode layer 166 are stacked in this order on the bottom and side walls of the recess. The lower electrode layer 162 is connected to the diffusion layer 143 through the via 171, and the upper electrode layer 166 is connected to the power supply line 110 through the first via 142. The dielectric film 164 is formed of a material having a higher dielectric constant than the insulating layer constituting the multilayer wiring layer.

本実施形態において単位セル42はマッシュルーム型であり、下部電極層162、上部電極層166、第1ビア142、及び電源ライン110によって構成されている。具体的には、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第1ビア142がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、上部電極層166がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして下部電極層162がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当している。   In the present embodiment, the unit cell 42 is a mushroom type, and includes a lower electrode layer 162, an upper electrode layer 166, a first via 142, and a power supply line 110. Specifically, the power line 110 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The first via 142 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the upper electrode layer 166 corresponds to the head portion of the mushroom. The lower electrode layer 162 corresponds to a second conductor plane facing the mushroom.

本実施形態によっても、第1〜第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。またEBGの容量はシリンダ型の容量素子160によって構成されている。このため、単位セル42の容量は、第1の実施形態と比較して大きくなる。従って、EBGのバンドギャップ帯域を低周波化することができる。また、EBGの容量を凹状に形成しているため、占有面積を広げずに容量を増やすことができる。   Also according to this embodiment, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained. The capacity of the EBG is constituted by a cylinder type capacitive element 160. For this reason, the capacity of the unit cell 42 is larger than that of the first embodiment. Therefore, the band gap band of EBG can be lowered. Further, since the capacity of the EBG is formed in a concave shape, the capacity can be increased without increasing the occupied area.

図14は、図13の変形例を示す図である。本図に示す半導体装置は、容量素子160が複数のシリンダをつなげて一つの容量素子とした構成を有している。このようにしても、上記した効果を得ることができる。また、ビア171をビア142からずらした位置に設けることにより、単位セル42のインダクタンスを大きくすることができる。   FIG. 14 is a diagram showing a modification of FIG. The semiconductor device shown in this figure has a structure in which a capacitor 160 is connected to a plurality of cylinders to form one capacitor. Even if it does in this way, the above-mentioned effect can be acquired. Further, by providing the via 171 at a position shifted from the via 142, the inductance of the unit cell 42 can be increased.

図15は、第10の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、単位セル42の構成を除いて第1〜第4の実施形態に係る半導体装置のいずれかと同様の構成である。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the tenth embodiment. This semiconductor device has the same configuration as that of any of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments except for the configuration of the unit cell 42.

本実施形態において、拡散層143には凹部が形成されている。この凹部の側面及び底面には、絶縁膜184が形成されている。絶縁膜184は、例えば熱酸化膜である。そして絶縁膜184上には、第1導体182が埋め込まれている。すなわち拡散層143、絶縁膜184、及び第1導体182によって容量が形成されている。第1導体182には第1ビア142が接続している。   In the present embodiment, the diffusion layer 143 has a recess. An insulating film 184 is formed on the side and bottom surfaces of the recess. The insulating film 184 is a thermal oxide film, for example. A first conductor 182 is embedded on the insulating film 184. That is, a capacitance is formed by the diffusion layer 143, the insulating film 184, and the first conductor 182. A first via 142 is connected to the first conductor 182.

本実施形態において単位セル42はマッシュルーム型であり、拡散層143、絶縁膜184、第1導体182、第1ビア142、及び電源ライン110によって構成されている。具体的には、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第1ビア142がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第1導体182がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして拡散層143がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当している。   In the present embodiment, the unit cell 42 is a mushroom type, and includes a diffusion layer 143, an insulating film 184, a first conductor 182, a first via 142, and a power supply line 110. Specifically, the power line 110 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The first via 142 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the first conductor 182 corresponds to the head portion of the mushroom. The diffusion layer 143 corresponds to the second conductor plane facing the mushroom.

本実施形態によっても、第1〜第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。また単位セル42の容量は、拡散層143、絶縁膜184、及び第1導体182によって形成されている。絶縁膜184は、拡散層143に形成された凹部の側面に形成されている。このため、単位セル42の容量は、第1の実施形態と比較して大きくなる。従って、EBGのバンドギャップ帯域を低周波化することができる。また電源ライン110の下方に配線層を設ける必要がないため、半導体装置を薄型化することができる。   Also according to this embodiment, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained. The capacity of the unit cell 42 is formed by the diffusion layer 143, the insulating film 184, and the first conductor 182. The insulating film 184 is formed on the side surface of the recess formed in the diffusion layer 143. For this reason, the capacity of the unit cell 42 is larger than that of the first embodiment. Therefore, the band gap band of EBG can be lowered. Further, since it is not necessary to provide a wiring layer below the power supply line 110, the semiconductor device can be thinned.

図16は、第11の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図17は、図16に示した半導体装置のA−A´断面図である。この半導体装置は、以下の点を除いて、第1〜第4の実施形態に係る半導体装置のいずれかと同様の構成である。   FIG. 16 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the eleventh embodiment. 17 is a cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. This semiconductor device has the same configuration as that of any of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments except for the following points.

まず、回路分離領域40に位置する基板10にも素子分離膜12が形成されている。そして回路分離領域40に位置する素子分離膜12上には、シート状の第2導体172が形成されている。第2導体172は、複数の第1導体140に対向しており、ビア130を介してグラウンドライン132に接続している。第2導体172は、例えばゲート電極120と同一の層構成を有しており、ゲート電極120と同一工程で形成される。なおゲート電極120が多層構造を有している場合、第2導体172は、ゲート電極120を構成する一部の導体層により構成されてもよい。例えばゲート電極120が上面にバリアメタル層を有している場合、第2導体172はバリアメタル層により形成されても良い。   First, the element isolation film 12 is also formed on the substrate 10 located in the circuit isolation region 40. A sheet-like second conductor 172 is formed on the element isolation film 12 located in the circuit isolation region 40. The second conductor 172 faces the first conductors 140 and is connected to the ground line 132 through the via 130. The second conductor 172 has, for example, the same layer configuration as the gate electrode 120 and is formed in the same process as the gate electrode 120. In the case where the gate electrode 120 has a multilayer structure, the second conductor 172 may be configured by a part of the conductor layer that constitutes the gate electrode 120. For example, when the gate electrode 120 has a barrier metal layer on the upper surface, the second conductor 172 may be formed of the barrier metal layer.

本実施形態において複数の第1導体140は多層配線層のいずれかの配線層、例えば第1層目の配線層に形成されている。そして第2導体172上には、誘電層174が形成されている。複数の第1導体140は、誘電層174上に位置している。誘電層174は多層配線層を構成する絶縁層とは別工程で形成されており、かつ、多層配線層を構成する絶縁層より誘電率が高い材料により形成されている。   In the present embodiment, the plurality of first conductors 140 are formed in any one of the multilayer wiring layers, for example, the first wiring layer. A dielectric layer 174 is formed on the second conductor 172. The plurality of first conductors 140 are located on the dielectric layer 174. The dielectric layer 174 is formed in a separate process from the insulating layer constituting the multilayer wiring layer, and is formed of a material having a dielectric constant higher than that of the insulating layer constituting the multilayer wiring layer.

本実施形態において、単位セル42はマッシュルーム型であり、第2導体172、誘電層174、第1導体140、第1ビア142、及び電源ライン110によって構成されている。具体的には、電源ライン110がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そして第1ビア142がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、第1導体140がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして第2導体172がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当している。   In the present embodiment, the unit cell 42 is a mushroom type, and includes a second conductor 172, a dielectric layer 174, a first conductor 140, a first via 142, and a power line 110. Specifically, the power line 110 corresponds to a conductor plane connected to the mushroom. The first via 142 corresponds to the inductance portion of the mushroom, and the first conductor 140 corresponds to the head portion of the mushroom. The second conductor 172 corresponds to a second conductor plane facing the mushroom.

本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また誘電層174は多層配線層を構成する絶縁層とは別工程で形成されるため、誘電層174を高誘電率材料で形成することにより、単位セル42の容量を大きくすることができる。従って、EBGのバンドギャップ帯域を低周波化することができる。   Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Since the dielectric layer 174 is formed in a separate process from the insulating layer constituting the multilayer wiring layer, the capacitance of the unit cell 42 can be increased by forming the dielectric layer 174 from a high dielectric constant material. Therefore, the band gap band of EBG can be lowered.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

例えば図18に示すように、第1の実施形態において第1導体140の幅を広げ、第1回路領域20及び第2回路領域30が、互いに対向しているいずれの部分においても、第1導体140を介して互いに対向するようにしてもよい。このようにすると、第一導体140の上方の大部分には電源ライン110が位置していないことになる。このため、この位置していない部分に他の配線を設けることができるため、配線の設計自由度が向上する。   For example, as shown in FIG. 18, the width of the first conductor 140 is increased in the first embodiment, and the first conductor region 20 and the second circuit region 30 are in the first conductor in any part facing each other. You may make it mutually oppose through 140. If it does in this way, the power supply line 110 will not be located in the upper part of the 1st conductor 140 most. For this reason, since another wiring can be provided in this part which is not located, the freedom degree of design of wiring improves.

また上記した各実施形態において、第1導体の表層に凹凸を設けてもよい。また第1〜第10の実施形態、及び図19に示す例において、拡散層143が設けられていなくてもよい。この場合、基板10が拡散層143の代わりになる。   Moreover, in each above-mentioned embodiment, you may provide an unevenness | corrugation in the surface layer of a 1st conductor. Further, in the first to tenth embodiments and the example shown in FIG. 19, the diffusion layer 143 may not be provided. In this case, the substrate 10 replaces the diffusion layer 143.

10 基板
12 素子分離膜
20 第1回路領域
22 第1回路
30 第2回路領域
32 第2回路
40 回路分離領域
42 単位セル
100 多層配線層
110 電源ライン
120 ゲート電極
121 ゲート絶縁膜
123 拡散層
130 ビア
132 グラウンドライン
140 第1導体
141 分離領域絶縁膜
142 第1ビア
143 拡散層
145 配線
146 第3ビア
147 第2導体
148 第4ビア
149 第2ビア
150 絶縁層
152 第3導体
154 誘電層
156 第1導体
160 容量素子
162 下部電極層
164 誘電膜
166 上部電極層
171 ビア
172 第2導体
174 誘電層
182 第1導体
184 絶縁膜
10 Substrate 12 Element Isolation Film 20 First Circuit Area 22 First Circuit 30 Second Circuit Area 32 Second Circuit 40 Circuit Isolation Area 42 Unit Cell 100 Multilayer Wiring Layer 110 Power Line 120 Gate Electrode 121 Gate Insulating Film 123 Diffusion Layer 130 Via 132 ground line 140 first conductor 141 isolation region insulating film 142 first via 143 diffusion layer 145 wiring 146 third via 147 second conductor 148 fourth via 149 second via 150 insulating layer 152 third conductor 154 dielectric layer 156 first Conductor 160 Capacitor 162 Lower electrode layer 164 Dielectric film 166 Upper electrode layer 171 Via 172 Second conductor 174 Dielectric layer 182 First conductor 184 Insulating film

Claims (13)

第1回路が設けられている第1回路領域、第2回路が設けられている第2回路領域、並びに前記第1回路領域及び前記第2回路領域の間に位置する回路分離領域を有する基板と、
前記基板上に形成された多層配線層と、
前記回路分離領域に位置する前記多層配線層のいずれかの配線層に設けられた電源ラインと、
前記電源ラインより下層に設けられ、繰り返し配置されている複数の第1導体と、
前記複数の第1導体より下層に位置し、前記複数の第1導体に対向して設けられている導電層と、
前記複数の第1導体それぞれを前記電源ライン又は前記導電層に接続する複数の第1ビアと、
を備える半導体装置。
A substrate having a first circuit region in which a first circuit is provided, a second circuit region in which a second circuit is provided, and a circuit isolation region located between the first circuit region and the second circuit region; ,
A multilayer wiring layer formed on the substrate;
A power supply line provided in any one of the multilayer wiring layers located in the circuit isolation region;
A plurality of first conductors provided below the power supply line and repeatedly disposed;
A conductive layer located below the plurality of first conductors and facing the plurality of first conductors;
A plurality of first vias connecting each of the plurality of first conductors to the power line or the conductive layer;
A semiconductor device comprising:
請求項1に記載の半導体装置において、
前記電源ラインは、前記第1回路と前記第2回路それぞれに接続している半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The power supply line is a semiconductor device connected to each of the first circuit and the second circuit.
請求項1又は2に記載の半導体装置において、前記導電層はグラウンド電位が与えられている半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a ground potential is applied to the conductive layer. 請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記複数の第1導体は、それぞれ前記第1ビアのみに接続している半導体装置。
In the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3,
The plurality of first conductors are respectively connected to the first vias only.
請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記導電層は前記基板、又は前記基板に形成された拡散層であり、
前記導電層を他の領域から分離する素子分離膜をさらに備える半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The conductive layer is the substrate or a diffusion layer formed on the substrate,
A semiconductor device further comprising an element isolation film that isolates the conductive layer from other regions.
請求項5に記載の半導体装置において、
前記第1回路領域には、ゲート絶縁膜及びゲート電極を有するトランジスタが形成されており、
前記回路分離領域に位置する前記基板の表面には、前記ゲート絶縁膜と同一の層構成を有する分離領域絶縁膜が形成されており、
前記複数の第1導体は、前記分離領域絶縁膜上に形成されており、かつ前記ゲート電極と同一の層構成を有している半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5,
A transistor having a gate insulating film and a gate electrode is formed in the first circuit region,
An isolation region insulating film having the same layer configuration as the gate insulating film is formed on the surface of the substrate located in the circuit isolation region,
The plurality of first conductors are formed on the isolation region insulating film and have the same layer configuration as the gate electrode.
請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記基板に設けられた素子分離膜をさらに備え、
前記回路分離領域にも前記素子分離膜は形成されており、
前記導電層は、前記回路分離領域に位置する前記素子分離膜の表面に形成されているシート状の導体である半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
An element isolation film provided on the substrate;
The element isolation film is also formed in the circuit isolation region,
The semiconductor device, wherein the conductive layer is a sheet-like conductor formed on a surface of the element isolation film located in the circuit isolation region.
請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体装置において、
平面レイアウトにおいて、前記第1回路領域及び前記第2回路領域が互いに対向しているいずれの部分においても、前記第1回路領域及び前記第2回路領域は前記回路分離領域を介して互いに対向している半導体装置。
In the semiconductor device as described in any one of Claims 1-7,
In the planar layout, the first circuit region and the second circuit region are opposed to each other via the circuit isolation region in any portion where the first circuit region and the second circuit region are opposed to each other. A semiconductor device.
請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記複数の第1導体と前記電源ラインの間には、少なくとも1層の配線層が位置しており、
前記複数の第1導体それぞれは、前記第1導体と前記電源ラインとの間に位置する配線層に形成された配線、前記第1導体と前記配線の一端とを接続する第2ビア、及び前記電源ラインと前記配線の他端とを接続する第3ビアを介して前記電源ラインに接続している半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
Between the plurality of first conductors and the power line, at least one wiring layer is located,
Each of the plurality of first conductors includes a wiring formed in a wiring layer located between the first conductor and the power supply line, a second via connecting the first conductor and one end of the wiring, and the A semiconductor device connected to the power line via a third via that connects the power line and the other end of the wiring.
請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記電源ラインと前記第1導体の間に位置する配線層に形成されている少なくとも一つの第2導体と、
前記第2導体を前記基板に接続する第4ビアと、
を備え、
前記少なくとも一つの第2導体は、前記複数の第1導体と対向している半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
At least one second conductor formed in a wiring layer located between the power line and the first conductor;
A fourth via connecting the second conductor to the substrate;
With
The semiconductor device wherein the at least one second conductor is opposed to the plurality of first conductors.
請求項1〜10のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記電源ラインは、前記第1回路領域、前記回路分離領域、及び前記第2回路領域それぞれ上をこの順に延伸している半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The power supply line is a semiconductor device extending above the first circuit region, the circuit isolation region, and the second circuit region in this order.
請求項1〜11のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記電源ライン、前記複数の第1導体、及び前記複数の第1ビアは、EBG(Electromagnetic Band Gap)構造の少なくとも一部を構成している半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The power supply line, the plurality of first conductors, and the plurality of first vias are semiconductor devices that constitute at least a part of an EBG (Electromagnetic Band Gap) structure.
請求項1〜12のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記第1回路及び前記第2回路の一方はアナログ回路であり、他方はデジタル回路である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
One of the first circuit and the second circuit is an analog circuit, and the other is a digital circuit.
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