(57)【要約】【課題】実装基板に実装した後でもノイズを適切に削減することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】電源線ＶＤＤとグランド線ＧＮＤとの間にパスコンとして機能する可変容量ダイオード１１を接続する。可変電圧部１２は、外部からの設定または内部の状態（検出されるノイズ量やロジック回路１４の動作周波数など）に応じて可変容量ダイオード１１に印加する電圧を可変することにより、半導体装置１０を実装基板に実装した後でも、可変容量ダイオード１１の容量値をノイズに適した値に設定できる。【選択図】図１
2008141115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源線とグランド線との間に接続され、バイパスコンデンサとして機能する可変容量素子と、
外部からの設定または内部の状態に応じて前記可変容量素子に印加する電圧を可変する可変電圧部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記可変電圧部は、前記半導体装置を実装基板に実装後、前記可変容量素子に印加する前記電圧を指定する値を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記可変電圧部は、内部の論理回路の動作周波数に応じて前記電圧を可変することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記可変電圧部は、前記電源線のノイズを検出するノイズ検出回路を有し、検出された前記ノイズに応じて前記電圧を可変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。
【請求項５】
前記可変容量素子と、前記可変電圧部とを、前記電源線から電気的に切り離すスイッチと、前記スイッチを制御する制御回路を更に有する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特にノイズを削減する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）などの半導体装置において、電源配線を通して半導体装置内から外部に出るノイズや、外部から半導体装置内に侵入するノイズを削減するために、電源とグランド間にバイパスコンデンサ（以下、パスコンという）を挿入していた。このようなパスコンは、実装基板へ取り付ける以外にも、半導体装置（チップ）内部に搭載して半導体装置自体のノイズを削減することが行われている。
【０００３】
なお、高周波フィルタにおいて、可変容量素子の容量値を外部印加電圧により変化させることによって、フィルタの周波数伝達特性を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１７２３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来の半導体装置ではパスコンを内蔵するものはあったが、ノイズの発生量、発生源、ノイズ帯域などは、実装基板を作成し半導体装置を実装するまで分からないことが多く、設計段階でパスコンの容量値を設定することは難しい。
【０００５】
そのため、半導体装置を実装してからのノイズ問題が顕著に現われることになると、ノイズ対策のための新たなパスコンの追加、実装基板の設計変更、半導体装置の設計変更などが必要になり、予想外の時間及び費用が発生するという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、実装基板に実装した後でもノイズを適切に削減することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では上記問題を解決するために、図１に示すように、電源線ＶＤＤとグランド線ＧＮＤとの間に接続され、パスコンとして機能する可変容量素子（図１では可変容量ダイオード１１）と、外部からの設定または内部の状態に応じて可変容量素子に印加する電圧を可変する可変電圧部１２と、を有することを特徴とする半導体装置１０が提供される。
【０００８】
上記の構成によれば、可変電圧部１２は、外部からの設定または内部の状態に応じて可変容量素子に印加する電圧を可変することにより、半導体装置１０の実装基板への実装後でも、可変容量素子に実装後のノイズに適した容量値が設定される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可変電圧部は、外部からの設定または内部の状態に応じて、電源線とグランド線との間に接続されパスコンとして機能する可変容量素子に印加する電圧を可変するので、半導体装置の実装後にも、新たなパスコンを追加することなく、実装後のノイズに適した容量値を可変容量素子に設定することができ、ノイズを適切に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の半導体装置の概略を示す図である。
半導体装置１０は、可変容量ダイオード１１、可変電圧部１２、直流カットコンデンサ１３及びロジック回路１４を有している。
【００１１】
可変容量ダイオード１１、可変電圧部１２、ロジック回路１４は外部電源２０より供給される電圧を伝送する電源線ＶＤＤとグランド線ＧＮＤとの間に、互いに並列に接続されている。また、可変容量ダイオード１１と直流カットコンデンサ１３とは直列に接続されている。
【００１２】
可変容量ダイオード１１は、パスコンとして機能し、印加される電圧によって容量値が可変される容量素子である。このような可変容量ダイオード１１は、通常の半導体製造プロセス技術で容易にチップ内に組み込むことができる。
【００１３】
図２は、可変容量ダイオードの特性を示す図である。
印加される電圧が小さくなると容量が増加し、電圧が大きくなると逆に容量が減少する。
【００１４】
可変容量ダイオード１１に印加される電圧に応じて生じる容量値によって、グランド線ＧＮＤにバイパスされる周波数帯が設定される。
可変電圧部１２は、外部からの設定または内部の状態に応じて可変容量ダイオード１１に印加する電圧を可変する。詳細は後述するが、可変電圧部１２は、半導体装置１０を実装基板に実装後、検出されたノイズの状態（ノイズ帯域やノイズ量など）から、例えば、外部より設定される入力値をもとに、可変容量ダイオード１１に印加する電圧を可変する。また、実装後の内部の状態（ノイズ量や、動作周波数など）を検出して可変容量ダイオード１１に印加する電圧を可変するようにしてもよい。
【００１５】
直流カットコンデンサ１３は、直流成分をカットして、ノイズ成分を含む交流成分を可変容量ダイオード１１に導く。これにより、可変電圧部１２による直流電圧の変動が、半導体装置１０のロジック回路１４に影響を与えないようにしている。
【００１６】
ロジック回路１４は、例えば、マイクロコントローラなど、様々な論理回路が適用可能である。
以下、半導体装置１０の動作を説明する。
【００１７】
半導体装置１０を実装基板に実装した後、可変電圧部１２は、外部からの設定または内部の状態に応じて可変容量ダイオード１１に印加する電圧を可変する。可変容量ダイオード１１は、印加された電圧に応じて容量値を可変して、ノイズを除去する帯域を可変する。
【００１８】
これにより、半導体装置１０を実装基板に実装した後にも、新たなパスコンを追加することなく、実装後のノイズに適した容量値を可変容量ダイオード１１に設定することができ、ノイズを適切に除去することができる。
【００１９】
以下、可変電圧部１２を具体的に説明する。
図３は、第１の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
なお、図１と同じ構成要素については同一符号とし、説明を省略する。
【００２０】
第１の実施の形態の半導体装置１０ａにおいて、可変電圧部１２ａは、それぞれ電源線ＶＤＤとグランド線ＧＮＤとの間に接続された、可変電圧回路１２−１と、不活性メモリ１２−２を有している。
【００２１】
可変電圧回路１２−１は、不活性メモリ１２−２に設定された値に応じて外部電源２０から供給される電圧を可変して、可変容量ダイオード１１に印加する。
不活性メモリ１２−２は、例えば、フラッシュメモリであり、可変電圧回路１２−１が制御する電圧値を記憶する。この電圧値は、半導体装置１０ａを実装基板に実装した後に検出されるノイズに応じて、例えば、外部のメモリ書き込み機器３０によって書き込まれる。これによって、実装後のノイズが最も小さくなる電圧値が記憶され、可変電圧回路１２−１は電圧を可変し、可変容量ダイオード１１の容量値を可変できる。
【００２２】
なお、不活性メモリ１２−２の代わりに、一度だけ書き込めるヒューズ回路などを用いてもよい。
図４は、第２の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
【００２３】
なお、図３と同じ構成要素については同一符号とし、説明を省略する。
第２の実施の形態の半導体装置１０ｂにおいて、可変電圧部１２ｂは、それぞれ電源線ＶＤＤとグランド線ＧＮＤとの間に接続された、可変電圧回路１２−１と、周波数／電圧テーブル管理部１２−３とを有している。
【００２４】
例えば、半導体装置１０ｂをパーソナルコンピュータのマザーボードなどに実装した場合、ロジック回路１４の動作周波数は一定ではない。例えば、スタンバイ状態では動作周波数が小さくなる。このように、動作周波数が変化するとノイズ成分も変化することになる。
【００２５】
そこで、第２の実施の形態の半導体装置１０ｂでは、ロジック回路１４の動作周波数に応じた電圧を可変容量ダイオードに印加して、動作周波数に応じて変化するノイズも適切に除去するようにしている。
【００２６】
周波数／電圧テーブル管理部１２−３は、ロジック回路１４の動作周波数と、可変電圧回路１２−１が設定する電圧とを関係付けた周波数／電圧テーブルを管理する。
図５は、周波数／電圧テーブルの例である。
【００２７】
図のように、動作周波数に応じて、可変電圧回路１２−１が可変容量ダイオード１１に印加する電圧が段階的に指定されている。
周波数／電圧テーブル管理部１２−３は、半導体装置１０ｂを実装基板に実装後、ロジック回路１４の動作周波数に応じた電圧値を出力する。可変電圧回路１２−１は、その電圧値で示される大きさの電圧を可変容量ダイオード１１に印加して、容量値を可変する。
【００２８】
これによって、実装後の半導体装置１０ｂの内部の動作周波数に応じて変化するノイズを、適切に削除することができる。
なお、上記の例では動作周波数に応じて電圧を段階的に変化させた場合について説明したが、線形に変化させるようにしてもよい。
【００２９】
図６は、第３の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
なお、図３と同じ構成要素については同一符号とし、説明を省略する。
第３の実施の形態の半導体装置１０ｃにおいて、可変電圧部１２ｃは、それぞれ電源線ＶＤＤとグランド線ＧＮＤとの間に接続された、可変電圧回路１２−１と、ノイズ検出回路１２−４とを有している。
【００３０】
ノイズ検出回路１２−４は、半導体装置１０ｃを実装基板に実装後のノイズを検出し、検出されたノイズに応じて、可変電圧回路１２−１が可変容量ダイオード１１に印加する電圧を指定する。例えば、ノイズ検出回路１２−４は比較回路を有し、実装後のノイズ量を計測して一定のノイズ量を超えると、可変電圧回路１２−１により、ノイズ量が最小になるように可変容量ダイオード１１に印加する電圧を可変する。
【００３１】
これによって、実装後のノイズを半導体装置１０ｃの内部で検出し、適切な容量値を可変容量ダイオード１１に設定するので、ノイズを適切に削減できる。
次に、第４の実施の形態の半導体装置を説明する。
【００３２】
図７は、第４の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
なお、図１と同じ構成要素については同一符号とし、説明を省略する。
第４の実施の形態の半導体装置１０ｄは、可変容量ダイオード１１と可変電圧部１２とを電源線ＶＤＤから切り離すためのスイッチＳＷと、スイッチＳＷを制御する制御回路１５とを有している。
【００３３】
制御回路１５は、半導体装置１０ｄの実装後、ノイズ対策が十分であり、可変容量ダイオード１１によるパスコンが不要である場合、スイッチＳＷをオフする。これによって、半導体装置１０ｄのリーク電流を削減することができる。
【００３４】
なお、以上説明してきた、第１乃至第４の実施の形態の半導体装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおける可変電圧部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、スイッチＳＷ及び制御回路１５と、互いに組み合わせるようにしてもよいし、全て同一の半導体装置に含むようにしてもよい。
【００３５】
また、上記では可変容量ダイオード１１を１つのみ示したが、複数接続して、必要な容量値をかせぐようにしてもよい。
（付記１）  電源線とグランド線との間に接続され、バイパスコンデンサとして機能する可変容量素子と、
外部からの設定または内部の状態に応じて前記可変容量素子に印加する電圧を可変する可変電圧部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【００３６】
（付記２）  前記可変電圧部は、前記半導体装置を実装基板に実装後、前記可変容量素子に印加する前記電圧を指定する値を記憶する記憶部を有することを特徴とする付記１記載の半導体装置。
【００３７】
（付記３）  前記可変電圧部は、内部の論理回路の動作周波数に応じて前記電圧を可変することを特徴とする付記１または２記載の半導体装置。
（付記４）  前記可変電圧部は、前記電源線のノイズを検出するノイズ検出回路を有し、検出された前記ノイズに応じて前記電圧を可変することを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【００３８】
（付記５）  前記可変容量素子と、前記可変電圧部とを、前記電源線から電気的に切り離すスイッチと、前記スイッチを制御する制御回路を更に有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【００３９】
（付記６）  前記可変容量素子と直列に接続した直流カットコンデンサとを有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態の半導体装置の概略を示す図である。
【図２】可変容量ダイオードの特性を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
【図５】周波数／電圧テーブルの例である。
【図６】第３の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
【図７】第４の実施の形態の半導体装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  半導体装置
１１  可変容量ダイオード
１２  可変電圧部
１３  直流カットコンデンサ
１４  ロジック回路
２０  外部電源
【図１】
2008141115.tif 000003
【図２】
2008141115.tif 000004
【図３】
2008141115.tif 000005
【図４】
2008141115.tif 000006
【図５】
2008141115.tif 000007
【図６】
2008141115.tif 000008
【図７】
2008141115.tif 000009