(57)【要約】【課題】同一半導体装置内に形成した回路間に生じるノイズの影響を抑制する。【解決手段】内部に抵抗素子やトランジスタ、容量素子等を多数含んだ複数の回路ブロック２Ａ〜２Ｃを同一半導体基板内に有する積層構造の半導体装置１Ａにおいて、回路ブロック２Ａがノイズ源である場合、当該回路ブロック２Ａの上方に主に金属で形成されたＢＯＸを形成することで、当該ノイズが他の基本ブロック２Ｂ、２Ｃに及ぼす影響を抑制することが可能となる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された回路ブロックと、
前記半導体基板上に形成された下層メタルと上層メタルとそれらの間に形成された層間絶縁膜とで前記回路ブロックを取り囲むシールド体と、を具備することを特徴とした半導体装置。
【請求項２】
前記回路ブロックが、抵抗素子、トランジスタ及び容量素子等の回路素子を複数含んだ回路から成ることを特徴とした請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記シールド体の側壁に形成した窓を介して、当該シールド体外部と前記回路ブロックとの信号をやり取りするための配線が形成されていることを特徴とした請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記下層メタル、前記層間絶縁膜及び前記上層メタルを形成する際に同時に、前記シールド体が形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記シールド体が複数形成され、当該複数のシールド体の高さが同一でないことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記シールド体の外周部が、少なくとも２重のメタル層により互い違いに格子状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体基板上に形成された回路ブロックと、
前記半導体基板上に形成された下層メタルと上層メタルとそれらの間に形成された層間絶縁膜とで前記回路ブロックを取り囲むシールド体と、
前記シールド体の内部に形成された少なくとも１つの中間メタル層とを具備したことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記中間メタル層が、同一平面上に存在する層間絶縁膜の面積よりも、広い面積を有するように形成されていることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記シールド体の外周部が、少なくとも２重のメタル層により互い違いに格子状に形成されていることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置内部に存在するある回路が、他の回路に及ぼす影響を抑制することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体装置は、外部から過大の入力電圧が入力端子に印加されると内部回路が破壊されてしまう可能性があり、その破壊を未然に防ぐために各種の入力保護回路が内蔵されている。
【０００３】
例えば、ポリシリコンゲートのＭＯＳ型集積回路においては、図１５に示すような保護回路８０が設けられている。この保護回路８０は、２つの保護ダイオードＤ３、Ｄ４を直列に接続して構成されている。当該保護ダイオードＤ３のカソード側はＶｃｃ（電源電圧）に、保護ダイオードＤ４のアノード側はＧＮＤ（接地電圧）にそれぞれ接続されている。そして、２つの保護ダイオードＤ３、Ｄ４の接続点８３に入力端子８１が接続され、また接続点８３から出力端子８２が取り出され内部回路へと接続されている。
【０００４】
一般に、保護回路８０の入力端子８１に外部から静電気等により過大な電圧が入力される。ここで、Ｖｃｃよりも高い電圧が印加された場合、保護ダイオードＤ３が導通して接続点８３の電圧レベルをクランプし、出力端子８２より先の内部回路に高電圧が印加されることを抑制する。また、ＧＮＤレベルを下回る負の高電圧が印加された場合、保護ダイオードＤ４が導通して接続点８３の電圧レベルをクランプし、出力端子８２より先の内部回路に負の高電圧が印加されることを抑制する。
【０００５】
図１６は、保護回路８０をＬＳＩ１００内に備えた従来の半導体装置を示す平面図である。同図では、一例として、ＬＳＩ１００に３つの回路ブロック１０１Ａ〜１０１Ｃと、１６個のパッド１０２Ａ〜１０２Ｐ、そして１６個の保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐを配置したものを示した。ここで、回路ブロックとは、その内部に抵抗素子やトランジスタ、容量素子等を複数含んだ回路をいう。
【０００６】
各パッド１０２Ａ〜１０２Ｐは、回路ブロック１０１Ａ〜１０１Ｃと配線１０３を介して接続されている。また、各保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐは、各パッド１０２Ａ〜１０２Ｐの１つ１つとそれぞれ電気的に導通するように配線１０５を介して接続されている。
【０００７】
このとき、各保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐは、図１５に示す保護回路８０を内部に備えたものであり、当該保護回路１０４Ａ〜１０４ＰはＬＳＩ１００に形成されたＶｃｃ配線及びＧＮＤ配線と電気的に導通するために上下に２本の配線（不図示）を必要とする。また、当該保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐの１回路が占める面積は、パッド１０２Ａ〜１０２Ｐの１個が占める面積のおよそ１／３〜１／２程度である。
【０００８】
通常、図１６に示す半導体装置のレイアウトパターンを決定するときは、以下の手順でそれぞれの素子配置を決定する。
【０００９】
第１に、３つの回路ブロック１０１Ａ〜１０１ＣをＬＳＩ１００上の略中央位置となるように配置する。この３つの回路ブロックの位置関係は、チップサイズやその機能面を考慮して決定される。図１６では、一番面積の広い回路ブロック１０１Ｃに対して、同面積を有する２つの回路ブロック１０１Ａ，１０１Ｂをそれぞれ平行となるように配置した。
【００１０】
第２に、パッド１０２Ａ〜１０２Ｐを３つの回路ブロック１０１Ａ〜１０１Ｃの周辺に略等間隔となるように配置していく。
【００１１】
第３に、保護回路１０４Ａ〜１０４ＰをＬＳＩ１００内に配置する。このとき、保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐの１個が占める面積は、パッド１０２Ａ〜１０２Ｐの１個が占める面積と比較して小さいため、各保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐは上述した回路ブロック１０１Ａ〜１０１Ｃとパッド１０２Ａ〜１０２Ｐとが形成する隙間、いわゆるデッドスペースを利用して配置していくことになる。
【００１２】
その後、回路ブロック１０１Ａ〜１０１Ｃとパッド１０２Ａ〜１０２Ｐとを電気的に導通させるために配線１０３と、各パッド１０２Ａ〜１０２Ｐと各保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐとをそれぞれ電気的に導通させるために配線１０５とを、それぞれ配置する。加えて、保護回路１０４Ａ〜１０４Ｐは、Ｖｃｃ配線、ＧＮＤ配線と導通する配線を別途配置する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１２７２４９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述した同一基板上に形成された複数の回路ブロックの中には、高周波信号を処理するものもあれば、それら高周波信号の影響（例えば、ノイズ等）を回避しなければならないものもある。しかも、それら両者が設計上の都合により、近くに配置されることも多々あるのが実情である。
【００１５】
従って、高周波信号を処理するある回路ブロックが、その周辺の回路ブロックに及ぼす悪影響をできるだけ少なくしなければならない。
【００１６】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ある基本回路ブロックがその周辺の回路ブロックに悪影響を及ぼすのを防止したものである。加えて、近年の半導体装置に要求される配線の低インピーダンス化を図ったものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された回路ブロックと、前記半導体基板上に形成された下層メタルと上層メタルとそれらの間に形成された層間絶縁膜とで前記回路ブロックを取り囲むシールド体とを具備することを特徴とするものである。
【００１８】
そして、前記回路ブロックが、抵抗素子、トランジスタ及び容量素子等の回路素子を複数含んだ回路から成ることを特徴とするものである。
【００１９】
また、前記シールド体の側壁に形成した窓を介して、当該シールド体外部と前記回路ブロックとの信号をやり取りするための配線が形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
更に、前記下層メタル、前記層間絶縁膜及び前記上層メタルを形成する際に同時に、前記シールド体が形成されることを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記シールド体が複数形成され、当該複数のシールド体の高さが同一でないことを特徴とするものである。
【００２２】
更に、前記シールド体の外周部が、少なくとも２重のメタル層により互い違いに格子状に形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された回路ブロックと、前記半導体基板上に形成された下層メタルと上層メタルとそれらの間に形成された層間絶縁膜とで前記回路ブロックを取り囲むシールド体と、前記シールド体の内部に形成された少なくとも１つの中間メタル層とを具備したことを特徴とするものである。
【００２４】
そして、前記中間メタル層が、同一平面上に存在する層間絶縁膜の面積よりも、広い面積を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
また、前記シールド体の外周部が、少なくとも２重のメタル層により互い違いに格子状に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１Ａの斜視図である。
【００２８】
以下、半導体装置１Ａの構成について説明する（図１乃至図３参照）。
【００２９】
半導体基板１２ａ上に回路ブロック２Ａ、２Ｂ、２Ｃが形成されている。当該回路ブロック２Ａ〜２Ｃとは、その内部に抵抗素子やトランジスタ、容量素子等を複数含んだ回路をいう。
【００３０】
セル３は、前記半導体装置１Ａ上の回路ブロック２Ａ、２Ｂ、２Ｃの周囲に形成され、当該回路ブロック２Ａ〜２Ｃのいずれかとアルミニウム、アルミニウム合金、銅等から成る配線を介して電気的に接続されている。また、セル３は、パッドとそれに隣接し、静電破壊等から内部回路を保護する保護回路を有している。尚、保護回路の構成は、図１５に示すように例えばＶｃｃとＧＮＤ間に直列接続された２つのダイオードからなる。また、本実施形態では、セル３が半導体装置１Ａの外周部に沿って複数配置された例を開示したが、当該セル３の配置及び数に特別な限定はない。
【００３１】
最下層メタル（以下、１層目メタル）４ａは、半導体装置１Ａを構成する半導体基板１２ａ上の例えばシリコン酸化膜１２ｂ上に形成された金属配線で、当該１層目メタル４ａはパッドを介してＧＮＤに接続されている。尚、このＧＮＤ電位は、基板に接続されていても良い（以下、基板ＧＮＤと称す）。この１層目メタル４ａは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅等から成る配線により形成され、セル３や回路ブロック２Ａ〜２Ｃとを電気的に接続している。
【００３２】
最上層メタル５ａは、積層構造の半導体装置１Ａの１層目メタル４ａ以外の上方に形成された金属配線で、当該最上層メタル５ａは、セル３の外側に沿って、半導体装置１Ａの外周部を取り囲むように形成されている。７は、層間絶縁膜である。
【００３３】
本発明の特徴は、回路ブロック２Ａ上に、その回路ブロック２Ａ全体を覆うようにシールド体としてのＢＯＸを形成したことにある。例えば、回路ブロック２Ａが高周波信号を処理する回路であり、ノイズの発生源であるとき、当該回路ブロック２Ａの周辺に配置された他の回路ブロック２Ｂ、２Ｃへのノイズの影響を抑止するものである。
【００３４】
そして、回路ブロック２Ａで発生したノイズは、当該ＢＯＸにより外部には出ず（他の回路ブロック２Ｂ、２Ｃ側に侵入せず）、ＢＯＸを構成するメタル部を通って当該回路ブロック２Ａに接続された１層目メタル４ａを介して所望のセル３内のパッドから半導体装置１Ａの外に出る。
【００３５】
また、逆に回路ブロック２Ｂ、２Ｃがノイズ源である場合に、上記のＢＯＸはそのノイズから回路ブロック２Ａを保護する機能を有する。この場合には、発生したノイズがそのＢＯＸを構成するメタル部を通って、１層目メタル４ａを介して所望のセル３内のパッドからノイズが半導体装置１Ａの外に出る。
【００３６】
ここで、前記ＢＯＸは、積層構造の半導体装置１Ａを形成する際に一緒に作り込むものであっても、また、当該ＢＯＸを別工程で形成し（即ち、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅等の金属だけで形成したＢＯＸを用意し）、その後回路ブロック２Ａ上に配置するものであってもよい。
【００３７】
以下、積層構造の半導体装置１Ａを形成する際に一緒に作り込む場合のＢＯＸの構成について図２を参照しながら説明する。
【００３８】
図２は、半導体装置１Ａの積層構造を利用して形成した、一実施形態のＢＯＸを示す斜視図である。この図では、例として４層のメタル配線プロセスを利用したＢＯＸ構造を開示しているが、積層であれば何層であってもよい。
【００３９】
当該ＢＯＸの側面は層間絶縁膜７がそれぞれの間に介在した１層目メタル４ａ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０から成る。また、当該ＢＯＸの上面（蓋）は、４層目メタル１０で形成され、前記回路ブロック２Ａ上の全面を被覆する。
【００４０】
１層目メタル４ａ、２層目メタル８、３層目メタル９及び４層目メタル１０は、スルーホール１１を介してそれぞれ電気的に導通される。当該スルーホール１１は、各メタル間に介在した層間絶縁膜７に設けたものであり、各層を構成する各メタルが充填されている。尚、スルーホール１１内のメタルは、１層目メタル４ａ、２層目メタル８、３層目メタル９及び４層目メタル１０がそのまま埋設されるものであっても良く、また、スルーホール内に例えばタングステン等の高融点金属を埋設し、その上に配線を形成するプロセスの場合には、タングステン等である。
【００４１】
本実施形態では、当該スルーホール１１の数やその幅についての制限はない。
当該スルーホール１１の数が多いほど、ＢＯＸの側面の層間絶縁膜７が減少し、ノイズ対策としての効果を有する。同様に当該スルーホール１１の幅（直径）が大きいほど、ＢＯＸの側面の層間絶縁膜７の面積が減少し、ノイズ対策としての効果を有する。当該ノイズはメタルでシールドされていない層間絶縁膜７を経由して外部に影響を与え、又は外部からの影響を内部に及ぼすからである。
【００４２】
しかし、様々な設計上の制約により、当該スルーホール１１を側面に形成できない場合もあるため、本実施形態ではＢＯＸ側面にスルーホール１１を形成しない場合も含む。この場合、ＢＯＸ側面はすべて層間絶縁膜７と成り、ノイズ対策として十分とは言えない。しかし、４層目メタル１０でＢＯＸ上面を形成し、回路ブロック２Ａの上面を蓋しているため、この場合、回路ブロック２Ａの上方（ＢＯＸ上方）からのノイズの出入りが抑制できるため、ノイズ対策としてある程度の効果が見込まれる。
【００４３】
窓Ａ、窓Ｂは、ＢＯＸの側壁に設けられており、そのＢＯＸ内部にある回路ブロック２Ａと外部との信号のやりとりを行うために設けたもので、その信号の取り出し口、又は取り込み口である。
【００４４】
図２では、例として窓Ａを３層目メタル９と同一平面上に形成したものを開示した。窓Ａには、後述する配線Ａが形成され、当該配線Ａと３層目メタル９とを電気的に導通させないため、窓Ａの枠に薄く層間絶縁膜７を形成させる。この枠に形成した薄い層間絶縁膜７は窓Ｂにおいても同様に形成する。
【００４５】
また、図２では、例として２つの窓Ａ、窓Ｂを上下の同位置に形成したもの（窓Ｂの上方に窓Ａがある位置関係）を開示した。しかし、本発明ではこの窓の位置や数に特に制限があるものではなく、図２だけの位置関係に限定したものではない。
【００４６】
次に、図２のＢＯＸの内部について、図３及び図４を用いて説明する。図３は図２のＸ１―Ｘ１線断面図を、図４は図２のＹ１―Ｙ１線断面図を表す。
【００４７】
また、当該ＢＯＸは、半導体基板１２ａに形成された回路ブロック２Ａ上に形成され、当該ＢＯＸ内部は、４層目メタル１０を最上層メタルとして、ＢＯＸの蓋を形成している。そして、そのＢＯＸ内部には回路ブロック２Ａと４層目メタル１０の間に層間絶縁膜７が介在している。更に、ＢＯＸ側面は、上述したように１層目メタル４ａ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０及び各メタルが充填されたスルーホール１１を有した層間絶縁膜７によって形成されている。
【００４８】
以下、図３についてさらに詳しく説明する。
【００４９】
図３は、図２のＢＯＸの側面のスルーホール１１に沿って切ったＸ１―Ｘ１線断面図であり、当該切り口に窓Ａ、窓Ｂは含まない。
【００５０】
ＢＯＸ内部は層間絶縁膜７が形成されている。そして、ＢＯＸの側面は、各メタル（１層目メタル４ａ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０）と、金属（１層目メタル４ａ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０を構成する、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅）が充填されたスルーホール１１を有した層間絶縁膜７が形成されている。そして、ＢＯＸの蓋である４層目メタル１０は、スルーホール１１を介して前記３層目メタル９、２層目メタル８を通って基板ＧＮＤに接続された１層目メタル４ａと電気的に導通しており、ＢＯＸを構成するすべてのメタルの電位はＧＮＤ電位となる。
【００５１】
以上の構成からＢＯＸ内部（回路ブロック２Ａ）から発生したノイズは、ＢＯＸの側面（各メタル部）及び蓋（最上層メタル部）を経由して、基板ＧＮＤに接続された１層目メタル４ａに至ることで、ＢＯＸ周辺の他の回路ブロックへの悪影響を抑止できる。また、ＢＯＸ内部を外部ノイズから保護する場合も同様である。
【００５２】
以下、図４について説明する。
【００５３】
図４は、図２の両窓Ａ、窓Ｂが配置された領域を含むＹ１−Ｙ１線断面図である。
【００５４】
配線Ａは、ＢＯＸ外部から窓Ａを経由してＢＯＸ内部に引き込まれ、その後ＢＯＸ内において、半導体基板１２ａに形成された回路ブロック２Ａの所望位置に接続されるように屈折した形状を成す。同様に、配線ＢもＢＯＸ外部から窓Ｂを経由して引き込まれ、回路ブロック２Ａの所望位置に接続される。配線Ａ，Ｂは回路ブロック２Ａへの入力信号又は出力信号をやりとりする配線を表すが、その本数や配置及び屈折形状に特に限定はない。
【００５５】
本実施形態において、特にＢＯＸを一緒に作りこむ場合、配線Ａは３層目メタル９と、配線Ｂは２層目メタル８と同時に形成される。
【００５６】
図３、図４では、４層目メタル１０を１層目メタル４ａ、２層目メタル８及び３層目メタル９に比較して厚く表現したが、すべての膜厚が同じでも良いし、すべての膜厚が相違していてもよい。それらは、半導体装置１Ａの設計上の種々の形態またはニーズにより変更する。
【００５７】
以上より、本発明の第１の実施形態では、他の回路ブロック２Ｂ、２Ｃに悪影響を及ぼす回路ブロック２Ａを取り囲むようにＢＯＸを形成することで、当該影響を抑制する。また、回路ブロック２Ｂ、２Ｃが悪影響を及ぼす場合、回路ブロック２ＡをＢＯＸで保護し、それらからの影響を抑制してもよい。尚、回路ブロック２Ｂ、２Ｃ、または回路ブロック２Ａ、２Ｂ、２Ｃを取り囲むようにＢＯＸを形成しても良い。
【００５８】
次に本発明の第２の実施形態（半導体装置１Ｂ）について図５を参照しながら説明する。図５と第１の実施形態（図１）の相違点は、１層目メタル４ｂが、半導体基板１２ａ上の回路ブロック２Ａ，２Ｂ，２Ｃを除くシリコン酸化膜表面全体に渡って形成されている点である。
【００５９】
これにより、本発明の第２の実施形態では、基板ＧＮＤに接続された１層目メタル４ｂが第１の実施形態のものに比して広い面積を有するため、半導体装置１Ｂの内部の低インピーダンス化を実現することができる。
【００６０】
以上より、本発明の第２の実施形態では、上述した第１の実施形態の効果に加え、低インピーダンスの半導体装置１Ｂを実現することができる。
【００６１】
次に本発明の第３の実施形態について、図６乃至図１２を参照しながら説明する。
【００６２】
図６は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置１Ｃを示す斜視図である。
【００６３】
また、半導体装置１Ｃの構成については、２つのＢＯＸを有するという点で、本発明の第１の実施形態と相違し、またＢＯＸ内部に後述する平面メタル１３を形成することに特徴を有する。尚、複数のＢＯＸ１、ＢＯＸ２の高さはすべて同一である必要はない。
【００６４】
以下、本実施形態の第１の特徴について述べる。回路ブロック２Ａ、２Ｂをそれぞれ取り囲むように２つの高さの異なるＢＯＸ１、ＢＯＸ２を形成する。これらＢＯＸ１、ＢＯＸ２におけるノイズの影響を防御する働きについては、上述した通りである。
【００６５】
ここで、前記ＢＯＸ１、ＢＯＸ２は、積層構造の半導体装置１Ｃを形成する際に一緒に作り込むものであっても、また、当該ＢＯＸ１、ＢＯＸ２を別工程で形成し（例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅等の金属だけで形成したＢＯＸ１、ＢＯＸ２を用意し）、その後回路ブロック２Ａ、２Ｂ上に配置するものであってもよい。
【００６６】
尚、本実施形態では、ＢＯＸ１とＢＯＸ２との高さが相違する場合を開示する。具体例として、ＢＯＸ１は４層の積層構造のＢＯＸを、ＢＯＸ２は、３層の積層構造のＢＯＸである。
【００６７】
以下、積層構造の半導体装置１Ｃを形成する際に一緒に作り込む場合のＢＯＸ１の構成について図７乃至図９を参照しながら、またＢＯＸ２の構成について図１０乃至図１２を参照しながら説明する。
【００６８】
図７は本実施形態のＢＯＸ１を示す斜視図である。同図において、ＢＯＸ１の斜視図上においては、図２のＢＯＸと差異はないので、その説明は省略する。
【００６９】
次に、本実施形態の第２の特徴は、ＢＯＸ内部の中間メタル層がＢＯＸ内部の同一平面内に広く形成されていること（後述する平面メタル１３が該当する）である。このとき「広く」とは、ＢＯＸ内部の同一平面において、平面メタル１３の面積が、その同一平面に形成された層間絶縁膜７の面積よりも広いものとする。
【００７０】
次に、各ＢＯＸ１、ＢＯＸ２の具体的な構成について、図８乃至図１１を参照しながら詳述する。
【００７１】
ＢＯＸ１は、半導体基板１２ａ上に形成された回路ブロック２Ａを取り囲むように形成されている。当該ＢＯＸ１内部は、４層メタル１０を蓋（最最上層メタル）として、その内部は層間絶縁膜７が形成されている。側面は、上述したように１層目メタル４ｃ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０及び各メタル部が充填されたスルーホール１１を有した層間絶縁膜７によって形成される。
【００７２】
図８は、図７に示すＢＯＸ１の側面のスルーホール１１に沿って切ったＸ２―Ｘ２線断面図あり、当該切り口に窓Ａ、窓Ｂは含まない。
【００７３】
ＢＯＸ１の内部においては、２層目メタル８が４層目メタル１０と同様に広い平面部（以下、平面メタル１３と称す）を有し、当該平面メタル１３と４層目メタル１０とが平行となるように形成されている。ここで、平面メタル１３はＢＯＸ１の側面内に形成された２層目メタル８と同一平面上に形成されたものではあるが、両者は電気的に導通するものではなく、層間絶縁膜７を介して離間した距離を維持している。
【００７４】
ここで、図８では、２層目メタル８が平面メタル１３を成す旨を開示した。しかし、設計上の制約やその他の条件により、一番上の層（図８では４層目メタル１０）及び１層目メタル４ｃ以外の層が平面メタル１３と成ればよい。つまり、例えば８層構造であれば、２層目から７層目までのいずれかの層のメタルが平面メタル１３と成り、また、それらの平面メタル１３は２層目メタルと５層目メタルといった具合に複数形成してもよい。また、ＢＯＸ１内部は上述した平面メタル１３の上方及び下方では、層間絶縁膜７が形成されている。
【００７５】
また、ＢＯＸ１の側面は、各メタル（１層目メタル４ｃ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０）と、金属（１層目メタル４ｃ、２層目メタル８、３層目メタル９、４層目メタル１０を構成する、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅）が充填されたスルーホール１１を有した層間絶縁膜７が形成されている。これにより、ＢＯＸ１の蓋である４層目メタル１０は、スルーホール１１を介して３層目メタル９、２層目メタル８を通って基板ＧＮＤに接続された１層目メタル４ｃと電気的に導通することとなる。
【００７６】
そして、ＢＯＸ１内部（回路ブロック２Ａ）から発生したノイズは、各メタル部を介して基板ＧＮＤに接続された１層目メタル４ｃを通じて、所望のセル３内のパッドから半導体装置１Ｃの外へと出る。また、ＢＯＸ１の内部の平面メタル１３を経由してＢＯＸ１外へ出るようにしても良い。この場合、平面メタル１３はＧＮＤに接続されている。尚、この平面メタル１３も、更に基板ＧＮＤに接続されていても良い。当該ノイズは、これにより、ＢＯＸ１周辺の他の回路ブロックへの悪影響を遮断する。
【００７７】
また、ＢＯＸ１内部を他の回路ブロック２Ｃから発生したノイズから保護する場合は、当該ノイズはＢＯＸ１に至るもＢＯＸ１を構成する各メタル部を介して最終的に１層目メタル４ｃを経由して、上述したように半導体装置１Ｃの外へ出る。これにより、回路ブロック２Ａの回路は外部のノイズに影響されず、安定した動作をすることができる。
【００７８】
図９は、図７の窓Ａ、窓Ｂが形成された領域を含むＹ２―Ｙ２線断面図である。
【００７９】
配線Ａは、ＢＯＸ１外部から窓Ａを経由してＢＯＸ１内部に引き込まれ、その後ＢＯＸ１内において、半導体基板１２ａに回路ブロック２Ａの所望位置に接続されるように屈折した形状を成す。同様に、配線ＢもＢＯＸ１外部から窓Ｂを経由して引き込まれ、回路ブロック２Ａの所望位置に接続される。配線Ａ，Ｂは基本ブロック２Ａへの入力信号又は出力信号をやりとりする配線を表すが、その本数や配置及び屈折形状に特に限定はない。
【００８０】
２層目メタル８は、図８に示したように平面メタル１３の一部を形成する。つまり、配線Ｂと平面メタル１３とは同一の層に形成されたメタルである。また、当該平面メタル１３と配線Ａとは、一定の厚みを有する層間絶縁膜７ａを形成することで、両者が短絡しないように保護されている。
【００８１】
次にＢＯＸ２について図１０を参照しながら説明する。ＢＯＸ２は、ＢＯＸ１に比べ低い積層構造を有する。具体的には、３層構造を開示した。ＢＯＸ１との相違点は、最上層メタルが３層目メタル９であるという点である。
【００８２】
当該ＢＯＸ２は、半導体基板１２ａに形成された回路ブロック２Ｂ上に形成され、２つの窓Ｃ、窓Ｄが形成されている。これら窓Ｃ、Ｄは、２層目メタル８と同一平面上に形成されたものである。但し、窓Ｃには配線Ｃが、窓Ｄには配線Ｄがそれぞれ配置されている。これらの配線Ｃ及び配線Ｄは図９のＢＯＸ１の配線Ａ及び配線Ｂと同様に、回路ブロックとの信号のやりとりをするためのものである。
【００８３】
当該ＢＯＸ２は、３層目メタル９を蓋（最上層メタル）として、その内部は層間絶縁膜７が形成されている。側面は、上述したように１層目メタル４ｃ、２層目メタル８、３層目メタル９及び各メタルが充填されたスルーホール１１を有した層間絶縁膜７によって形成される。
【００８４】
つまり、ＢＯＸ１では、最上層メタルである４層目メタル１０と半導体基板１２ａとは、ＢＯＸ１の側面を経由して電気的に導通する。したがって、４層目メタル１０は基板ＧＮＤ（グランド）と同電位を維持する。
【００８５】
次に、図１０のＢＯＸ２の内部について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【００８６】
図１１は、図１０のＢＯＸ１のＸ３―Ｘ３線断面図であり、当該切り口に窓Ｃ及び窓Ｄは含まない。
【００８７】
２層目メタル８が平面メタル１３を成し、当該平面メタル１３は、ＢＯＸ１の平面メタル１３と同様に層間絶縁膜７を介して２層目メタル８と離間して形成される。
【００８８】
ＢＯＸ２の側面には、１層目メタル４ｃ、２層目メタル８、３層目メタル９及び各メタルが充填されたスルーホール１１を有した層間絶縁膜７で形成されている。そして、ＢＯＸ２の蓋である３層目メタル９は、基板ＧＮＤに接続された１層目メタル４ｃと電気的に導通されており、ノイズを半導体装置１Ｃの外に出す。また、ＧＮＤに接続された平面メタルを介してノイズを半導体装置１Ｃの外に出しても良い。
【００８９】
図１２は、図１０の窓Ｃを含むＹ３―Ｙ３線断面図である。
【００９０】
配線Ｃは、ＢＯＸ２外部から窓Ｃを経由してＢＯＸ２内部に引き込まれ、その後ＢＯＸ２内部において、半導体基板１２ａ上の回路ブロック２Ｂの所望位置に接続されるように屈折した形状を成す。配線Ｃは回路ブロック２Ｂへの入力信号又は出力信号をやりとりする配線のいずれか一方であり、配線Ｄは配線Ｃに対応する配線である。尚、その本数や配置及び屈折形状に特に限定はない。
【００９１】
配線Ｃ及び配線Ｄは、図１３に示すように２層目メタル８と同一平面上に形成され、スルーホール１４、１５を介して回路ブロック２Ａと電気的に導通する。
また、図１３は図１２の矢印Ａ方向から見た図である。尚、図１３は配線Ｃ，Ｄを示すための図であり、層間絶縁膜７や３層目メタル１０は図示していない。
【００９２】
尚、本発明の各実施形態では、具体例としてＢＯＸが複数存在する場合を開示した。しかし、本発明ではＢＯＸの数や配置関係に特に制限はなく、更には、複数のＢＯＸ同士が隣接していても、又は大きく離間した位置に配置されていてもよい。
【００９３】
加えて、本発明の各実施形態では、バイポーラデバイスやＭＯＳデバイス等の能動素子を含む半導体装置、ＭＩＸＥＲ、ＡＧＣ回路等のギルバートＣｅｌｌ構造を持つ対称性が必要な半導体装置、高周波領域に使用される半導体装置、ＳｉＧｅＰｒｏｃｅｓｓを使用したときに使用される半導体装置、衛星テレビ、地上波テレビ、ケーブルテレビ、無線ＬＡＮ用の半導体装置、等に利用されるものも含まれる。
【００９４】
以上より、本発明の実施形態では、他の回路ブロック２Ｃに悪影響を及ぼす回路ブロック２Ａ、２Ｂを取り囲むようにＢＯＸ１、ＢＯＸ２を形成することで、当該回路ブロック２Ａ、２Ｂからの影響を抑制する。また、回路ブロック２Ｃが悪影響を及ぼす場合、回路ブロック２Ａ、２ＢをＢＯＸ１、ＢＯＸ２で保護し、回路ブロック２Ｃからのノイズの影響を抑制してもよい。
【００９５】
また、１層目メタルと最上層メタル以外のメタル層をＧＮＤに接続された平面メタルとして用いることで、回路ブロックの回路ＧＮＤと基板ＧＮＤとを別々に設けることができ、当該回路ブロックの回路動作が安定する。
【００９６】
更に、ＢＯＸは蓋（たとえば、最上層メタル）や側面にわたって広く金属が用いられているため、放熱性に優れている。
【００９７】
また、本実施形態では、例えば１層目メタル、２層目メタル、３層目メタル、４層目メタル及び各メタルがスルーホール内に充填された層間絶縁膜とでＢＯＸを形成しているが、この場合、上述したように層間絶縁膜の存在する部分でノイズのシールドが弱まるため（図１４（Ａ））、この部分の対策として、図１４（Ｂ）に示すように平面的にみて各メタル層を互い違い（格子状）に形成することで、ＢＯＸ３内外へのノイズの出入りを抑制するように構成しても良い。即ち、ＢＯＸ３の外周部を２重のメタル層により柵を形成するものである。これにより、ノイズが出入りする領域に、可能な限りメタル層が存在するように構成することができ、シールド効果が向上する。尚、シールド性を考慮して３重以上にしても良い。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の回路ブロックを有する半導体装置において、ある回路ブロックをＢＯＸで取り囲むことで、その他の回路ブロックにノイズ等の影響を与えないようにすることができる。
【００９９】
また、最下層メタルを回路ブロック以外の半導体基板表面の全面に渡って広く形成することで半導体装置の低インピーダンス化が図れる。
【０１００】
更に、ＢＯＸ内部にＧＮＤに接続された平面メタルを形成することで、回路ブロックの回路ＧＮＤと基板ＧＮＤとを別々に設けることができ、回路ブロックの回路動作を更に安定化させることが可能となる。
【０１０１】
また、ＢＯＸはメタルであるため、放熱性に優れているという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＢＯＸを示す斜視図である。
【図３】図２のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図４】図２のＹ１−Ｙ１線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置を示す斜視図である。
【図７】図５及び図６のＢＯＸ１を示す斜視図である。
【図８】図７のＸ２−Ｘ２線断面図である。
【図９】図７のＹ２−Ｙ２線断面図である。
【図１０】図６のＢＯＸ２を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＸ３−Ｘ３線断面図である。
【図１２】図１０のＹ３−Ｙ３線断面図である。
【図１３】図１０の内部を示した斜視図である。
【図１４】本発明の第１及び第４の実施形態に係るＢＯＸ内部を示した平面図である。
【図１５】従来の保護回路を示す回路図である。
【図１６】従来の半導体装置を示す平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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