专利名称：半导体集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及混装了因噪声的影响特性劣化的电路和成为噪声源的电路的半导体集成电路。
背景技术：
近年来的半导体集成电路，逐渐变成如被称为系统芯片(system onchip)或系统LSI那样，将多个功能集成在一个半导体集成电路上。在这样的半导体集成电路中，存在集成抗噪声性能弱的模拟电路和成为使模拟电路的特性劣化的原因的产生噪声的数字电路的情况。此时，为了不使模拟电路的特性劣化，需要不使从数字电路产生的噪声传输到模拟电路。
作为不使从数字电路产生的噪声传输到模拟电路的半导体集成电路，例如有在模拟电路和数字电路之间设置保护带(guard band)来降低噪声的传输的半导体集成电路(例如参照专利文献1、专利文献2)。
图12是表示上述设置了保护带的半导体集成电路900的结构的俯视图。另外，图13是半导体集成电路900的剖视图(沿着图12的剖线A-A的剖面)。
如图12所示，半导体集成电路900包括半导体衬底910、模拟电路区920、数字电路区930、保护带区940、模拟电路用电源950、以及数字电路用电源960。
半导体衬底910，混装有模拟电路和数字电路。
模拟电路区920是形成有模拟电路的区域。该区域的电路是抗噪声性能弱、因经由电源等传输的噪声引起特性劣化的电路。
数字电路区930是由产生使模拟电路区920的电路特性劣化的水平的噪声的数字电路构成的区域。
保护带区940具有衬底触点(contacts)941，衬底触点941被连接到数字电路用电源960。
模拟电路用电源950对模拟电路区920的电路提供电源电压。
数字电路用电源960对数字电路区930的电路提供电源电压。
在半导体集成电路900中，在半导体衬底910上配置有模拟电路区920和数字电路区930，在模拟电路区920和数字电路区930之间配置有保护带区940。
在如上述那样构成的半导体集成电路900中，在数字电路区930产生的噪声，在传输到模拟电路区920之前通过保护带区940。此时，如图13所示，噪声通过衬底触点941，再通过数字电路用电源960，逃逸到半导体衬底910的外部。即，噪声在保护带区940被吸收，逃逸到半导体衬底910的外部。因此，在数字电路区930产生的噪声，不会传输到模拟电路区920，能够防止模拟电路区920的特性劣化。
日本专利第3075892号公报[专利文献2]日本特开2002-246553号公报发明内容然而，在上述现有的半导体集成电路中，由于作为半导体集成电路上的物理区需要保护带区，所以存在半导体集成电路面积增大的问题。另外，在保护带区进行的噪声的吸收，保护带区的面积越大效果就越好，因此，如果要得到更大的噪声吸收的效果，半导体集成电路的面积的增加就会更显著。
本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种半导体集成电路，在混装了因噪声影响特性劣化的电路(抗噪声性能弱的电路)和成为噪声源的电路的半导体集成电路中，能够不增加半导体集成电路(半导体衬底)的面积地防止抗噪声性能弱的电路的特性劣化。
为了解决上述课题，权利要求1的发明是，一种半导体集成电路，包括保护对象电路区，由取决于噪声水平的大小特性发生劣化的电路构成；
高噪声电路区，由产生给上述保护对象电路区的电路带来的劣化量为比上述保护对象电路区的电路容许的劣化量大的劣化量的水平的噪声的电路构成；低噪声电路区，由产生给上述保护对象电路区的电路带来的劣化量为上述保护对象电路区的电路容许的劣化量以内的劣化量的水平的噪声的电路构成；以及三种以上的单个电源，用于提供电源电压的路径相互独立，上述低噪声电路区被配置在上述保护对象电路区和上述高噪声电路区之间，以使上述保护对象电路区和上述高噪声电路区不接触，上述保护对象电路区的电路、高噪声电路区的电路以及低噪声电路区的电路，由上述三种以上的单个电源中相互不同的电源提供各自的电源电压。
由此，高噪声电路区产生的噪声，在传输到保护对象电路区之前，通过低噪声电路区逃逸到半导体衬底的外部，因此，在高噪声电路区产生的噪声不会传输到抗噪声性能弱的保护对象电路区。因此，能够防止保护对象电路区的电路的特性劣化。
另外，权利要求2的发明是，在权利要求1所述的半导体集成电路中，其特征在于上述高噪声电路区和低噪声电路区的电路是产生与要处理的信号具有的频率大小相应的水平的噪声的电路，在上述低噪声电路区被处理的信号的最高频率，比在上述高噪声电路区内被处理的信号的频率低。
由此，根据电路处理的信号的频率，构成高噪声电路区和低噪声电路区。
另外，权利要求3的发明是，在权利要求1所述的半导体集成电路中，其特征在于上述保护对象电路区的电路是模拟电路，上述高噪声电路区的电路是数字电路。
另外，权利要求4的发明是，在根据权利要求2所述的半导体集成电路，其特征在于上述保护对象电路区的电路是模拟电路，上述高噪声电路区的电路是数字电路。
由此，能够防止在模拟电路和数字电路混装在一个半导体衬底上时，因噪声的影响特性容易劣化的模拟电路受到成为噪声源的数字电路的噪声的影响。
根据本发明，能够不增加半导体集成电路的面积地防止因噪声的影响电路特性劣化。
图1是表示本发明的实施方式1的半导体集成电路的结构的俯视图。
图2是本发明的实施方式1的半导体集成电路的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式2的半导体集成电路的结构的俯视图。
图4是表示本发明的实施方式2的半导体集成电路的变形例的俯视图。
图5是表示本发明的实施方式3的半导体集成电路的结构的俯视图。
图6是表示半导体衬底和引线框(lead frame)的连接关系的图。
图7是表示本发明的实施方式4的半导体集成电路的结构的俯视图。
图8是表示本发明的实施方式4的半导体集成电路的变形例的俯视图。
图9是表示本发明的实施方式4的半导体集成电路的另一变形例的俯视图。
图10是示出了在数字电路区产生的噪声、和在模拟电路区处理的信号的频谱(spectrum)分布的图。
图11是表示对本发明的实施方式1的半导体集成电路添加了保护带区的例子的俯视图。
图12是表示现有的半导体集成电路的结构的俯视图。
图13是现有的半导体集成电路的剖视图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
<发明的实施方式1>
图1是表示本发明的实施方式1的半导体集成电路100的结构的俯视图。另外，图2是半导体集成电路100的剖视图(图1的剖面A-A)。如图1所示，半导体集成电路100包括半导体衬底110、模拟电路区120、数字电路区130、数字电路区140以及电源151～153。
半导体衬底110混装有模拟半导体集成电路(模拟电路)和数字半导体集成电路(数字电路)。
模拟电路区120是形成有模拟电路的区域。形成在模拟电路区120的模拟电路，具体地，例如是调谐器、AD转换器、DA转换器、PLL(PhaseLocked Loop锁相环)、VCO(Voltage Controlled Oscillator压控振荡器)、滤波器、以及运算放大器等电路。这些电路一般抗噪声性能弱，根据被处理的信号所包含的噪声水平、通过半导体衬底被传输的噪声水平，特性发生劣化。因此，模拟电路区120是要防止在其他电路区产生的噪声的传输的区域(保护对象电路区)。
数字电路区130是由产生使上述保护对象电路区的电路超过容许范围的程度地发生特性劣化的水平的噪声的电路构成的区域(高噪声电路区)。在本实施方式中，数字电路区130是由产生与动作频率相应的水平的噪声的数字电路构成的区域，数字电路区130的电路的动作频率是60MHz。
数字电路区140是仅由产生不使保护对象电路区的电路的特性劣化(或劣化程度为模拟电路区120的电路的容许范围)的水平的噪声的电路构成的区域(低噪声电路区)。数字电路区140也是由产生与动作频率相应的水平的噪声的数字电路构成的区域，数字电路区140的电路的动作频率是10MHz。即，数字电路区130的电路的动作频率大于数字电路区140的动作频率，因此数字电路区130是比数字电路区140产生的噪声的水平大的区域。
上述的模拟电路区120、数字电路区130和数字电路区140，如图1所示，在模拟电路区120和数字电路区130之间物理地配置了数字电路区140，以使模拟电路区120和数字电路区130不接触。
电源151对模拟电路区120提供电源，电源152对数字电路区130提供电源，电源153对数字电路区140提供电源。电源151～153是单个的电源，互不连接，用于电源供给的路径是独立的。
当半导体集成电路100动作时，在数字电路区140和数字电路区130中产生噪声。在数字电路区130产生的噪声通过半导体衬底110后也要传输到抗噪声性能弱的模拟电路区120。
但是，在数字电路区130产生的噪声，在传输到模拟电路区120的途中经过数字电路区140。此时，在数字电路区130产生的噪声，如图2所示，在传输到模拟电路区120之前，通过对数字电路区140提供电源电压的电源153，逃逸到半导体衬底110的外部。即，在数字电路区130产生的噪声不会传输到抗噪声性能弱的模拟电路区120。
因此，根据本实施例，在高噪声电路区产生的噪声不会传输到保护对象电路区，所以能够防止保护对象电路区的电路的特性劣化。
另外，由于不需要保护带区，所以能够减少半导体衬底的面积。而且，上述低噪声电路区(数字电路区140)，一般比保护带区的面积大，因此噪声的吸收效果也更好。
数字电路区140和数字电路区130的动作频率为示例，不限于此。
<发明的实施方式2>
构成上述保护对象电路区等各区域的电路种类(模拟电路或数字电路的类别)，不限于上述实施方式1的例子。
实施方式2的半导体集成电路是构成上述保护对象电路区等各区域的电路种类与上述实施方式1不同的例子。
例如，如图3所示，半导体集成电路200包括半导体衬底110、模拟电路区220、模拟电路区230、以及模拟电路区240，所有的电路区是由模拟电路构成的区域。在以下的各实施方式、各变形例中，对具有与上述实施方式1相同的功能的构成要素，添加相同的符号，省略说明。
模拟电路区220(保护对象电路区)是由模拟电路构成的区域。模拟电路区220的电路，根据被处理的信号所包含的噪声水平、通过半导体衬底被传输的噪声水平，特性发生劣化。具体地，形成在模拟电路区220的电路，例如是调谐器的LNA(Low Noise Amplifier低噪声放大器)、混频器等抗噪声性能弱的模拟电路。
模拟电路区230(高噪声电路区)是设置了产生的噪声水平大的模拟电路的区域。模拟电路区230的电路产生的噪声，具有足够使模拟电路区220的特性劣化到超过容许范围的程度的水平。具体地，形成在模拟电路区230的电路，例如是调谐器的PLL电路等模拟电路。
模拟电路区240(低噪声电路区)是设置了产生的噪声水平小的模拟电路的区域。模拟电路区240的电路产生的噪声，未具有足够使模拟电路区220的特性劣化到超过容许范围的程度的水平。具体地，形成在模拟电路区240的电路，例如是调谐器的滤波器、VGA等模拟电路。
另外，如图4所示的半导体集成电路300那样，也可以是所有的电路区为由数字电路构成的区域。
数字电路区320(保护对象电路区)的数字电路，例如是高速接口等抗噪声性能弱的电路。数字电路区320的电路，根据被传输的噪声的水平，特性发生劣化。
数字电路区330(高噪声电路区)的数字电路是产生与动作频率相应的水平的噪声的电路。数字电路区330的数字电路产生的噪声的水平，具有足够使模拟电路区320的特性劣化到超过容许范围的程度的水平。
数字电路区340(低噪声电路区)的电路也是产生与动作频率相应的水平的噪声的电路。数字电路区340的电路的动作频率比数字电路区330的电路的动作频率低，产生的噪声的水平是仅在数字电路区320容许的范围内发生劣化的水平；。
<发明的实施方式3>
只要对保护对象电路区提供电源电压的电源、对低噪声电路区提供电源电压的电源以及对高噪声电路区提供电源电压的电源不连接在一起、相互独立，对上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域的电路提供电源电压的电源的数量就不限于上述各例。
实施方式3的半导体集成电路是对上述保护对象电路区等各区域所提供的电源的数量与上述实施方式1不同的例子。
例如，在图5所示的半导体集成电路400的例子中，电源具有电源451～455五种，比区域数三种多。这些电源相互独立，没有如一个电源对多个区域提供电源那样的重复。
电源只要在半导体衬底上是独立的即可。图6是表示半导体衬底110和电源端子的连接的图。
引线框160(电源端子)，从半导体集成电路的外部被提供电源电压。
焊线(bonding wire)170，连接引线框160和焊盘180。
焊盘180，经由未图示的电源布线，对上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域的电路提供经由焊线170被供给的电源电压。
在该例中，如图6所示，引线框160中的一个连接在多个焊盘180。因此，作为产品的端子电源不独立，从相同的电源端子对多个区域提供电源电压。但是，在半导体衬底110上，提供给上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域的电源的路径不同，噪声不会通过半导体衬底110直接传输。
<发明的实施方式4>
只要由低噪声电路区物理地分离保护对象电路区和高噪声电路区，以使保护对象电路区和高噪声电路区不接触，上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域的数量就不限于上述说明了的数量、物理形状。
实施方式4的半导体集成电路是上述保护对象电路区等的数量、形状与实施例1不同的例子。
例如，也可以如图7所示的半导体集成电路500那样地配置上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域。如图7所示，半导体集成电路500包括半导体衬底110、模拟电路区520(保护对象电路区)、数字电路区531～532(高噪声电路区)以及数字电路区541～542(低噪声电路区)。
模拟电路区520是由模拟电路构成的区域。模拟电路区520的电路，例如是调谐器、AD转换器、DA转换器、PLL电路、VCO电路、滤波器、以及运算放大器等抗噪声性能弱的模拟电路。
数字电路区531～532和数字电路区541～542是由数字电路构成的区域。在该例中，将数字电路区531～532和数字电路区541～542的各区域的电路的动作频率分别表示为f531、f532、f541、f542，取为f541≤f542＜f531≤f532。此时，当将数字电路区531～532和数字电路区541～542的各区域的电路产生的噪声大小分别表示为n531、n532、n541以及n542时，就成为n541≤n542＜n531≤n532。在该器件的例子中，在噪声的水平为n542以下时，模拟电路区520的电路的特性劣化在容许范围内，但在噪声的水平为n531以上时，模拟电路区520的电路的特性劣化到超过容许范围的程度。
上述的数字电路区541被物理地配置在模拟电路区520和数字电路区531之间，以使模拟电路区520和数字电路区531不接触。另外，数字电路区542被物理地配置在模拟电路区520和数字电路区532之间，以使模拟电路区520和数字电路区532不接触。
另外，在半导体集成电路500中，对上述的各区域提供电源电压的电源也是独立的。
在如上述那样构成的半导体集成电路500中，与半导体集成电路100相同，数字电路区531、532产生的噪声不会传输到模拟电路区520(保护对象电路区)。因此，半导体集成电路500也能够防止模拟电路区520的特性的劣化。
在半导体集成电路500中，如图7所示，可以使用布线592连接对数字电路区541提供电源电压的电源和对数字电路区542提供电源电压的电源，也可以使用布线591连接对数字电路区531提供电源电压的电源和对数字电路区532提供电源电压的电源。在这样地连接电源时，提供给高噪声电路区(数字电路区531、532)和对低噪声电路区(数字电路区541/542)的电源也是分别独立的，因此在数字电路区531、532(高噪声电路区)产生的噪声，在数字电路区541、数字电路区542被吸收，不会传输到模拟电路区520。
另外，也可以如图8所示的半导体集成电路600那样地配置上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域。如图8所示，半导体集成电路600包括半导体衬底110、模拟电路区621～623(保护对象电路区)、数字电路区630(高噪声电路区)、以及数字电路区641～642(低噪声电路区)。
模拟电路区621～623是由模拟电路构成区域。模拟电路区621～623的电路，例如是调谐器、AD转换器、DA转换器、PLL电路、VCO电路、滤波器、以及运算放大器等抗噪声性能弱的模拟电路。
数字电路区630和数字电路区641～642是由数字电路构成的区域。在该例中，将数字电路区630和数字电路区641～642的各区域的电路的动作频率分别表示为f630、f641、f642，取为f642≤f641＜f630。此时，当将数字电路区630和数字电路区641～642的各区域的电路产生的噪声大小分别表示为n630、n641以及n642时，就成为n642≤n641＜n630。上述模拟电路区621～623的电路，在噪声水平为n641以下时，特性的劣化在容许范围内，但在噪声水平为n630以上时，特性劣化到超过容许范围程度。
如图8所示，上述的数字电路区641被物理地配置在模拟电路区621和数字电路区630之间，以使模拟电路区621和数字电路区630不接触。另外，数字电路区641被物理地配置在模拟电路区622和数字电路区630之间，以使模拟电路区622和数字电路区630不接触。另外，数字电路区642被物理地配置在模拟电路区623和数字电路区630之间，以使模拟电路区623和数字电路区630不接触。
另外，在半导体集成电路600中，对上述的各区域提供电源电压的电源也是独立的。
在如上述那样构成的半导体集成电路600中，与半导体集成电路100相同，在数字电路区630产生的噪声也不会传输到抗噪声性能弱的模拟电路区621～623，能够减小模拟电路区621～623(保护对象电路区)的特性的劣化。
在半导体集成电路600中，如图8所示，也可以使用布线690连接对数字电路区641提供电源电压的电源和对数字电路区642提供电源电压的电源。在这样地连接电源时，提供给高噪声电路区(数字电路区630)和低噪声电路区(数字电路区641、642)的电源也是分别独立的，因此，在数字电路区630(高噪声电路区)产生的噪声，在数字电路区641、数字电路区642被吸收，不会传输到模拟电路区621～623。
另外，也可以如图9所示的半导体集成电路700那样地配置上述保护对象电路区、高噪声电路区以及低噪声电路区的各区域。如图9所示，半导体集成电路700包括半导体衬底110、模拟电路区721～722(保护对象电路区)、数字电路区730(高噪声电路区)以及数字电路区741～742(低噪声电路区)。
模拟电路区721～722是由模拟电路构成区域。模拟电路区721～722的电路，例如是调谐器、AD转换器、DA转换器、PLL电路、VCO电路、滤波器以及运算放大器等抗噪声性能弱的模拟电路。
数字电路区730和数字电路区741～742是由数字电路构成的区域。在该例中，将数字电路区730和数字电路区741～742的各区域的电路的动作频率分别表示为f730、f741、f742，取为f741＜f742＜f730。此时，当将数字电路区730和数字电路区741～742的各区域的电路产生的噪声大小分别表示为n730、n741、n742时，就成为n741＜n742＜n730。
另外，将在模拟电路区721进行处理的信号的频带的下限频率取为fl，上限频率取为fh，取为fl＜f741＜fh＜f742＜f730。
如图9所示，模拟电路区721与数字电路区741不接触地进行配置。另外，数字电路区741被物理地配置在模拟电路区722和数字电路区730之间，以使模拟电路区722和数字电路区730不接触。另外，数字电路区742被物理地配置在模拟电路区721和数字电路区730之间，以使模拟电路区721和数字电路区730不接触。
如上述那样，模拟电路区721和数字电路区741不接触地进行配置，是因为考虑了虽然数字电路区741的动作频率低，产生的噪声的水平小，但由于数字电路区741的动作频率位于在模拟电路区721所处理的信号的频带内而成为直接噪声成分的缘故。
另外，在半导体集成电路700中，对上述的各区域提供电源电压的电源也是独立的。
图10是表示在数字电路区730、741～742产生的噪声、和在模拟电路区72 1进行处理的信号的频谱分布的图。从图10可知，当在数字电路区730、741～742产生的噪声被传输到模拟电路区721时，在数字电路区741产生的噪声与在模拟电路区721进行处理的信号频带(fl～fh)重叠，成为直接的噪声。
因此，为了不使在数字电路区741产生的噪声传输到模拟电路区721，模拟电路区721和数字电路区741互不接触地进行配置。
由此，在数字电路区730产生的大的噪声不会传输到抗噪声性能弱的模拟电路区721～722，且在数字电路区741产生的噪声不会传输到模拟电路区721。
因此，在半导体集成电路700中，也能够减小保护对象电路区的电路的特性劣化。
此外，也可以如图11所示的半导体集成电路800那样，对半导体集成电路100，还在模拟电路区120和数字电路区140之间附加保护带区860。保护带区860是与现有的设置在半导体集成电路的保护带区相同的区域。由此，能够更有效地防止保护对象电路区的电路的特性劣化。
另外，不限于形成在低噪声电路区的电路为上述示例的模拟电路、数字电路的方式。
另外，作为形成在高噪声电路区的电路的例子，说明了动作频率大的数字电路的例子，但例如VCO等那样的产生大频率的模拟电路、动作频率小但峰值电流大的电路等，只要是产生使保护对象电路区的电路的特性劣化的噪声的电路即可。
另外，形成在低噪声电路区的电路不限于动作频率小的数字电路，例如峰值电流小的电路等，只要是产生的噪声水平为不使保护对象电路区的电路的特性劣化的水平的电路即可。
本发明的半导体集成电路，具有能够不增加半导体集成电路的面积地防止因噪声的影响电路的特性劣化的效果，适用于混装了因噪声的影响特性劣化的电路和成为噪声源的电路的半导体集成电路等。
权利要求
1.一种半导体集成电路，包括保护对象电路区，由取决于噪声水平的大小，特性发生劣化的电路构成；高噪声电路区，由产生给上述保护对象电路区的电路带来的劣化量为比上述保护对象电路区的电路容许的劣化量大的劣化量的水平的噪声的电路构成；低噪声电路区，由产生给上述保护对象电路区的电路带来的劣化量为上述保护对象电路区的电路容许的劣化量以内的劣化量的水平的噪声的电路构成；以及三种以上的单个电源，用于提供电源电压的路径相互独立，上述低噪声电路区被配置在上述保护对象电路区和上述高噪声电路区之间，以使上述保护对象电路区和上述高噪声电路区不接触，上述保护对象电路区的电路、高噪声电路区的电路以及低噪声电路区的电路，由上述三种以上的单个电源中相互不同的电源提供各自的电源电压。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于上述高噪声电路区和低噪声电路区的电路是产生与要处理的信号具有的频率大小相应的水平的噪声的电路，在上述低噪声电路区被处理的信号的最高频率，比在上述高噪声电路区内被处理的信号的频率低。
3.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于上述保护对象电路区的电路是模拟电路，上述高噪声电路区的电路是数字电路。
4.根据权利要求2所述的半导体集成电路，其特征在于上述保护对象电路区的电路是模拟电路，上述高噪声电路区的电路是数字电路。
全文摘要
在由取决于被输入的信号所包含的噪声水平发生劣化的电路构成的模拟电路区(120)和由产生使模拟电路区(120)的电路特性劣化的水平的噪声的电路构成的数字电路区(130)之间，配置仅由产生不使模拟电路区(120)的电路特性劣化(或劣化程度为容许范围)的水平的噪声的电路构成的数字电路区(140)，以使模拟电路区(120)和数字电路区(130)不接触。
文档编号H01L27/04GK101019224SQ20068000075
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年6月6日
发明者掛水隆史, 福本富彦 申请人:松下电器产业株式会社