(57)【要約】  櫛形状の共通電極（１０）を共有する複数の櫛形容量（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を備えた容量配列体（１）において、複数の櫛形容量（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）のうち少なくとも１つは、櫛形状の電極を基本パーツ（２１）とし、当該基本パーツ（２１）を１つ有するものであり、複数の櫛形容量（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）の残りは、基本パーツ（２１）が複数個互いに接続されてなる電極を有するものであり、残りの櫛形容量（２０ｂ，２０ｃ）において、複数の基本パーツ（２１）どうしを接続する配線（２５）と共通電極（１０）の櫛歯（１２）の先端との間隙が、基本パーツ（２１）の基部（２２）と共通電極（１０）の櫛歯（１２）の先端との間隙よりも大きく保たれている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
櫛形状の共通電極を共有する複数の櫛形容量を備えた容量配列体であって、
前記複数の櫛形容量のうち少なくとも１つは、櫛形状の電極を基本パーツとし、当該基本パーツを１つ有するものであり、
前記複数の櫛形容量の残りは、前記基本パーツが複数個互いに接続されてなる電極を有するものであり、
前記残りの櫛形容量において、前記複数の基本パーツどうしを接続する配線と前記共通電極の櫛歯の先端との間隙が、前記基本パーツの基部と前記共通電極の櫛歯の先端との間隙よりも大きく保たれている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項２】
請求項１の容量配列体において、
前記複数の櫛形容量は互いに隣り合って配置されている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項３】
請求項１の容量配列体において、
櫛形状のシールド電極を備え、
前記シールド電極の各櫛歯は、前記基本パーツの各櫛歯と平面視で重なっている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項４】
請求項３の容量配列体において、
前記シールド電極が、前記複数の櫛形容量の上層および下層に設けられている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項５】
請求項１の容量配列体において、
平面視で前記複数の櫛形容量の全面がシールドされている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項６】
請求項１の容量配列体において、
前記複数の櫛形容量は積層されており、
前記共通電極の櫛歯および前記基本パーツの櫛歯は、断面視で千鳥状に配置されている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項７】
請求項１の容量配列体において、
前記複数の櫛形容量とは別の層に、前記複数の櫛形容量とは異なる形状の櫛形容量が積層されている
ことを特徴とする容量配列体。
【請求項８】
請求項１の容量配列体を備えている
ことを特徴とする信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量配列体に関し、特に、容量配列体を構成する複数の櫛形容量のレイアウトに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路には数多くの素子が配置されるため、基板上の限られたスペースをいかに有効利用するかが重要である。特に、他の素子よりも占有面積が大きい容量素子をいかに効率的に配置するかが重要となる。そこで、半導体集積回路では、面積効率に優れた櫛形容量がよく用いられる（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
櫛形容量の容量値は櫛歯の本数に応じて決まる。そして、櫛歯の本数をさまざまにすることよって複数の櫛形容量からなる容量配列体が構成される。【０００４】
例えば、図７に示す容量配列体は３つの櫛形容量１００，１１０，１２０を含んでいる。櫛形容量１００，１１０，１２０はそれぞれ１本，２本，８本の櫛歯を有する。そして、櫛形容量１００の櫛歯を中心にして櫛形容量１１０，１２０の櫛歯を左右対称となるようにそれぞれ配置することで、半導体集積回路のレイアの表面の傾斜を平均化して、櫛形容量の比精度を向上させている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，０２２，５８１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０２７０１４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、図７の構成において、櫛形容量１００，１１０，１２０の容量比は、櫛歯数に応じて１：２：８となるはずであるが、櫛形容量１００，１１０，１２０における基部あるいは接続配線が並行配置されているため、これらの間の寄生容量が影響して若干のずれが生じる。さらに、共通電極１３０の櫛歯の先端と、櫛形容量１００の基部あるいは接続配線との間のデッドスペースを少なくしようとして当該櫛歯の先端を櫛形容量１００の基部あるいは接続配線に近づけ過ぎると、これらの間に生じる寄生容量が大きくなる。その結果、櫛形容量の比精度がますます劣化する。【０００７】
かかる点に鑑みて、本発明は、容量配列体における櫛形容量の比精度を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。例えば、櫛形状の共通電極を共有する複数の櫛形容量を備えた容量配列体において、複数の櫛形容量のうち少なくとも１つは、櫛形状の電極を基本パーツとし、当該基本パーツを１つ有するものであり、複数の櫛形容量の残りは、基本パーツが複数個互いに接続されてなる電極を有するものである。そして、残りの櫛形容量において、複数の基本パーツどうしを接続する配線と共通電極の櫛歯の先端との間隙が、基本パーツの基部と共通電極の櫛歯の先端との間隙よりも大きく保たれている。【０００９】
これによると、基本パーツの基部と共通電極の櫛歯の先端との間の寄生容量が各櫛形容量において支配的な寄生容量であり、各櫛形容量にはそのような寄生容量が基本パーツの数だけ存在する。したがって、寄生容量を含んだ櫛形容量の比精度を向上させることができる。【００１０】
例えば、上記容量配列体は、さらに、櫛形状のシールド電極を備えていてもよく、シールド電極の各櫛歯は、基本パーツの各櫛歯と平面視で重なっていることが好ましい。より好ましくは、シールド電極が複数の櫛形容量の上層および下層に設けられている。あるいは、複数の櫛形容量は積層されていてもよい。この場合、共通電極の櫛歯および基本パーツの櫛歯は、断面視で千鳥状に配置されていてもよい。また、例えば、上記容量配列体において、平面視で複数の櫛形容量の全面がシールドされていてもよい。【００１１】
これらによると、異なる櫛形容量における基本パーツの櫛歯間において共通電極の櫛歯にまたがって生じる寄生容量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、容量配列体において、櫛形容量の比精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。
【図２】図２は、第１の変形例に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。
【図３】図３は、図２の容量配列体の別のレイアウトを示す図である。
【図４】図４は、第２の変形例に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。
【図５】図５は、第３の変形例に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。
【図６】図６は、図１の容量配列体を備えた逐次比較型Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路のブロック図である。
【図７】図７は、従来の容量配列体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。図１（Ａ）の平面図に示すように、容量配列体１は、櫛形状の共通電極１０を共有する櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃで構成される。共通電極１０は、基部１１と複数の櫛歯１２とを有する。櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ、櫛形状の電極である基本パーツ２１を有する。
【００１５】
具体的に、櫛形容量２０ａは、共通電極１０と１個の基本パーツ２１とを互いに噛み合わせて構成される。基本パーツ２１は、基部２２と例えば２本の櫛歯２３とを有する。また、基本パーツ２１の基部２２には配線２５ａが接続されている。
【００１６】
櫛形容量２０ｂは、共通電極１０と２個の基本パーツ２１とを互いに噛み合わせて構成される。それぞれの基本パーツ２１の基部２２は配線２５ｂで互いに接続されている。櫛形容量２０ｂにおいて、共通電極１０の櫛歯１２の先端と配線２５ｂとの隙間Ｇ１は、共通電極１０の櫛歯１２の先端と基本パーツ２１の基部２２との隙間Ｇ２よりも広くなっている。隙間Ｇ１は、例えばプロセスルールによって決定すればよい。
【００１７】
櫛形容量２０ｃは、共通電極１０と４個の基本パーツ２１とを互いに噛み合わせて構成される。それぞれの基本パーツ２１の基部２２は配線２５ｃで互いに接続されている。櫛形容量２０ｃにおける配線２５ｃは、櫛形容量２０ｂにおける配線２５ｂと同様に配置されている。
【００１８】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。図１（Ｂ）に示すように、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃは多層からなり、基板５０上に配置されている。櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各層は図示しないビアで適当な箇所で互いに接続されている。
【００１９】
櫛形容量２０ｂ，２０ｃにおいて、Ｇ１に生じる寄生容量はＧ２に生じる寄生容量よりも小さく、櫛形容量２０ｂ，２０ｃの容量値に占めるＧ１に生じる寄生容量の割合はごくわずかであり無視することができる。したがって、櫛形容量２０ａの論理容量値をＣ、Ｇ２に生じる寄生容量を△Ｃとすると、櫛形容量２０ｂの実際の容量値は、２Ｃ＋２△Ｃ＝２（Ｃ＋△Ｃ）となる。また、櫛形容量２０ｃの実際の容量値は、４Ｃ＋４△Ｃ＝４（Ｃ＋△Ｃ）となる。すなわち、本実施形態によると、櫛形容量２０ａの実際の容量値を基準にして、櫛形容量２０ｂ，２０ｃの実際の容量値はそれぞれ２倍、４倍であるため、櫛形容量の比精度を高く保つことができる。さらに、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃを隣り合わせて配置しているため、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに係る基本パーツ２１の基部２２の間および配線２５ａ，２５ｂ，２５ｃの間に生じる寄生容量を低減することができる。したがって、この寄生容量による櫛形容量の比精度の劣化を抑制することができる。
【００２０】
なお、基本パーツ２１の櫛歯２３の本数は任意であり、櫛形容量２０ｂ，２０ｃにおける基本パーツ２１の個数も任意である。また、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃは必ずしも隣り合って配置されなくてもよい。さらに、配線２５ａ，２５ｂ，２５ｃの配置層も任意である。
【００２１】
また、共通電極１０の櫛歯１２は、基部１１に対して、線対称となるように形成されていてもよい。この場合、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ、共通電極１０の基部１１に対して、線対称となるように配置されてもよい。
【００２２】
ここで、図１（Ｂ）に示すレイアウトでは、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの表面において、互いに隣接する櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間で共通電極１０の櫛歯１２をまたいで寄生容量が生じるおそれがある。そこで、以下の各変形例のように櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃをシールドすることが好ましい。
【００２３】
＜第１の変形例＞
図２は、第１の変形例に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。図２（Ａ）の平面図に示すように、本変形例に係る容量配列体１には、櫛形状のシールド電極１５が設けられている。シールド電極１５の櫛歯１６は櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各基本パーツ２１の櫛歯２３に重なっている。図２（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ、図２（Ａ）中のＸ−Ｘ線断面図、Ｙ１−Ｙ１線断面図およびＹ２−Ｙ２線断面図である。図２（Ｂ）乃至（Ｄ）に示すように、シールド電極１５の櫛歯１６は共通電極１０の櫛歯１２に重なっていてもよい。また、本変形例に係る容量配列体１において、シールド電極１５を櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上部に配置することが好ましい。なお、シールド電極１５は共通電極１０と図示しないビアで適当な箇所で接続されている。
【００２４】
図３は、図２の容量配列体の別のレイアウトを示す図である。図３（Ａ）の平面図は図２（Ａ）の平面図と同じであるため説明を省略する。図３（Ｂ）乃至（Ｄ）はそれぞれ、図３（Ａ）中のＸ−Ｘ線断面図、Ｙ１−Ｙ１線断面図およびＹ２−Ｙ２線断面図である。図３（Ｂ）乃至（Ｄ）に示すように、シールド電極１５を櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの下部にも配置することが好ましい。なお、容量配列体１の平面視で、いずれかの層における櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上層および下層にシールド電極１５が配置されていればよい。
【００２５】
＜第２の変形例＞
図４は、第２の変形例に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。図４（Ａ）の平面図に示すように、シールド部材２８によって櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの全面がシールドされている。なお、図４（Ａ）において、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃのレイアウトを明確にするためにシールド部材２８を枠線のみで示しているが、実際には枠線で囲まれた領域全体がシールド部材２８を示す。図４（Ｂ）は図４（Ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。図４（Ｂ）に示すように、シールド部材２８によって、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上面および容量配列体１の側面がシールドされていることが好ましい。なお、シールド部材２８は、平面視で、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの一部と重なっていてもよい。
【００２６】
＜第３の変形例＞
図５は、第３の変形例に係る容量配列体のレイアウトを示す図である。図５（Ａ）の平面図に示すように、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに係る基本パーツ２１は３本の櫛歯２３を有する。また、シールド電極１５の櫛歯１６を櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各基本パーツ２１の櫛歯２３に重ねてもよい。図５（Ｂ）は図５（Ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ｂ）に示すように、シールド電極１５を櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上部および櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの下部にそれぞれ配置することが好ましい。また、共通電極１０の櫛歯１２および基本パーツ２１の櫛歯２３は必ずしも同一層に配置されていなくてもよく、共通電極１０の櫛歯１２および基本パーツ２１の櫛歯２３は千鳥状に配置されていてもよい。
【００２７】
以上、上記各変形例によると、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上面がシールドされるため、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上面において、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの間に寄生容量が共通電極１０の櫛歯１２をまたいで形成されにくくなる。また、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃの下面についても同様である。さらに、シールドにより外乱ノイズを遮断することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃは多層構造であるが、複数層のうちの１層に図１（Ａ）に示す櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃが配置されていればよく、図１（Ａ）に示す櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃと異なる形状の櫛形容量が他の層に配置されていてもよい。あるいは、櫛形容量２０ａ，２０ｂ，２０ｃを単層構造としてもよい。
【００２９】
＜応用例＞
図６は、信号処理装置の一例である逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路のブロック図である。例えば、図６に示すような信号処理装置で２進数演算を行う場合には２のべき乗の容量比の容量素子が多く用いられる。
【００３０】
図６に示す信号処理装置は、上記実施形態に係る容量配列体１を８個備えている。それぞれの容量配列体１において、櫛形容量で構成される各容量素子の容量比は、１：２：４：８：１６となっている。また、互いに隣接する２つの容量配列体１は、それぞれの容量配列体１によって共有される配線に対して、線対称となるように配置されている。つまり、図１に示す共通電極１０は、基部１１の長さ方向に伸びる直線で、櫛歯１２を折り返した形状となるように形成されている。そして、このように形成された共通電極１０の基部１１が、互いに隣接する２つの容量配列体１によって共有される配線に相当する。
【００３１】
以上のように、上記実施形態に係る容量配列体１を用いることで、限られた回路スペースを効率的に利用しながら、高い比精度を得ることができる。
【００３２】
なお、容量配列体１は、逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路以外にも、他のタイプのＡ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）変換回路、ＰＬＬ（Phase-Locked Loop）回路、フィルタ等の信号処理装置に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る容量配列体は、容量比精度が高いため、各種信号処理装置に有用である。
【符号の説明】
【００３４】
１                        容量配列体
１０                      共通電極
１２                      櫛歯
１５                      シールド電極
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ    櫛形容量
２１                      基本パーツ
２２                      基部
２３                      櫛歯
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ    配線
２８                      シールド部材
【図１】
2012056607.tif 000003
【図２】
2012056607.tif 000004
【図３】
2012056607.tif 000005
【図４】
2012056607.tif 000006
【図５】
2012056607.tif 000007
【図６】
2012056607.tif 000008
【図７】
2012056607.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月5日(2013.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
例えば、図７に示す容量配列体は３つの櫛形容量１００，１１０，１２０を含んでいる。櫛形容量１２０，１１０，１００はそれぞれ１本，２本，８本の櫛歯を有する。そして、櫛形容量１２０の櫛歯を中心にして櫛形容量１１０，１００の櫛歯を左右対称となるようにそれぞれ配置することで、半導体集積回路のレイアの表面の傾斜を平均化して、櫛形容量の比精度を向上させている（例えば、特許文献２参照）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
例えば、図７の構成において、櫛形容量１２０，１１０，１００の容量比は、櫛歯数に応じて１：２：８となるはずであるが、櫛形容量１００，１１０，１２０における基部あるいは接続配線が並行配置されているため、これらの間の寄生容量が影響して若干のずれが生じる。さらに、共通電極１３０の櫛歯の先端と、櫛形容量１００の基部あるいは接続配線との間のデッドスペースを少なくしようとして当該櫛歯の先端を櫛形容量１００の基部あるいは接続配線に近づけ過ぎると、これらの間に生じる寄生容量が大きくなる。その結果、櫛形容量の比精度がますます劣化する。
【国際調査報告】
2012056607.tif 000010
2012056607.tif 000011
2012056607.tif 000012
2012056607.tif 000013