JP2007317814A - Semiconductor integrated circuit using standard cell and its design method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタンダードセルを配置配線して作成する半導体集積回路とその設計方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit formed by arranging and wiring standard cells and a design method thereof.
半導体集積回路の製造工程において、静電放電(ESD:electrostatic
discharge)が発生する可能性がある。例えば、金属配線工程においてプラズマを用いたドライエッチング処理が行われるとき、プラズマの照射によりトランジスタのゲートまたはゲートに接続される金属配線に電荷がチャージされることによりESDが発生する。この現象はアンテナ効果と呼ばれる。電荷がチャージされる部分と、ドレインまたはソースの拡散領域とを結ぶ経路が存在する場合は、電荷は拡散領域に散逸される。しかし、電荷を逃がす低抵抗経路が存在しない場合には電荷は誘電体であるゲート酸化膜を通過し、ゲートが破壊されたり酸化膜が変質したりという不具合が生じる可能性がある。
In the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, electrostatic discharge (ESD: electrostatic)
(discharge) may occur. For example, when a dry etching process using plasma is performed in a metal wiring process, ESD is generated by charging a gate of a transistor or a metal wiring connected to the gate by plasma irradiation. This phenomenon is called the antenna effect. In the case where there is a path connecting the portion where the charge is charged and the drain or source diffusion region, the charge is dissipated into the diffusion region. However, when there is no low resistance path for releasing charge, the charge passes through the gate oxide film which is a dielectric, and there is a possibility that the gate is broken or the oxide film is altered.
このようなESDによる損傷からトランジスタを保護するために、ゲートまたはゲートに接続される金属配線にチャージされる電荷の大きさがゲートの耐圧許容範囲内になるよう、レイアウトパターンに対してアンテナルールが設けられている。アンテナルールは、例えば電荷が蓄積される導電層の面積とゲート酸化膜の面積との比を用いて設定される。 In order to protect the transistor from damage due to such ESD, the antenna rule is applied to the layout pattern so that the magnitude of the electric charge charged to the gate or the metal wiring connected to the gate is within the allowable voltage tolerance of the gate. Is provided. The antenna rule is set using, for example, the ratio of the area of the conductive layer where charges are accumulated and the area of the gate oxide film.
しかし、レイアウト設計工程においてアンテナルールを満足しない部分が出てくる場合がある。これをアンテナエラーと呼ぶ。アンテナエラーが発生したトランジスタにおいては、ESDによるゲート破壊が生じる可能性が高い。このようなアンテナエラーの対策として、レイアウトにアンテナダイオードを挿入し、ゲート破壊の要因となる電荷をダイオード経由で拡散領域に散逸させる方法がある。 However, there may be a portion that does not satisfy the antenna rule in the layout design process. This is called an antenna error. In a transistor in which an antenna error has occurred, there is a high possibility of gate breakdown due to ESD. As a countermeasure against such an antenna error, there is a method in which an antenna diode is inserted into the layout, and charges that cause gate breakdown are dissipated to the diffusion region via the diode.
また、半導体集積回路の設計においては、一度に回路全体を構築するのではなく、スタンダードセルライブラリ(standardcell libraries)に含まれる種々の論理機能を実現するスタンダードセルを所定の規則のもとに複数組み合わせる手法が一般的である。 In designing a semiconductor integrated circuit, a plurality of standard cells that realize various logic functions included in a standard cell library are combined based on a predetermined rule, rather than constructing the entire circuit at once. The method is common.
通常、スタンダードセルは少なくとも1つのスタンダードセルの入力端子を有し、他のスタンダードセル又は外部ソースからの信号を受信可能な構成である。スタンダードセルを設計する時点においては、スタンダードセルの入力端子が最終的に何に接続されるかは未知である。そのため、レイアウトのどの部分でアンテナダイオードが必要になるかを事前に判定することは不可能である。そこで、各スタンダードセルの入力端子にアンテナダイオードを接続することで、半導体集積回路の製造工程においてESDによるゲート破壊が生じないことを保証する。 Usually, the standard cell has an input terminal of at least one standard cell, and can receive signals from other standard cells or external sources. At the time of designing the standard cell, it is unknown what the input terminal of the standard cell is finally connected to. Therefore, it is impossible to determine in advance in which part of the layout the antenna diode is necessary. Therefore, by connecting an antenna diode to the input terminal of each standard cell, it is ensured that gate breakdown due to ESD does not occur in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit.
なお、本願発明に関連する先行技術として特許文献1、2を挙げる。
特許文献1には、スタンダードセル入力に関連するダイオード配置空間用ホルダを有するスタンダードセルライブラリを用いて半導体集積回路を設計し、スタンダードセルに電荷がチャージする可能性があるか否かの判定を行い、電荷がチャージする可能性があることが確認された場合、そのスタンダードセル入力に関連するダイオード配置空間用ホルダをダイオードに置き換えることにより、ゲート破壊を回避可能にする半導体装置の実現方法が提案されている。 In Patent Document 1, a semiconductor integrated circuit is designed using a standard cell library having a holder for a diode arrangement space related to the standard cell input, and it is determined whether or not there is a possibility that the standard cell is charged. When it is confirmed that there is a possibility that electric charge will be charged, a method for realizing a semiconductor device is proposed in which gate destruction can be avoided by replacing the diode placement space holder related to the standard cell input with a diode. ing.
特許文献2には、アンテナ対策用保護ダイオードセルをライブラリとして備え、半導体集積回路を設計後にレイアウトの空き領域内にダイオードセルを配置することより、ゲート破壊を回避可能にする半導体装置の実現方法が提案されている。
各スタンダードセル入力にダイオードを付加することには欠点がある。1つ目は、スタンダードセルの入力容量が増大する点である。入力容量増大の結果、動作速度の低下や消費電流の増大を招き、消費電流の増大は消費電力の増大も引き起こす。2つ目は、スタンダードセル内の空き領域によっては必ずしもアンテナエラーに対応できない点である。スタンダードセル内の空き領域がダイオードを備えることができない程に小さい場合には、スタンダードセル入力(ゲート電極)に蓄積される電荷を分配できず、ゲート破壊を回避する手段を失う。もし、ダイオードを挿入するためにスタンダードセルを拡大した場合には、半導体集積回路の面積増大などの新たな問題が生じる。 Adding a diode to each standard cell input has drawbacks. The first is that the input capacity of the standard cell is increased. As a result of the increase in the input capacitance, the operation speed is reduced and the current consumption is increased. The increase in the current consumption also causes an increase in power consumption. Second, it is not always possible to cope with an antenna error depending on an empty area in the standard cell. If the empty area in the standard cell is so small that a diode cannot be provided, the charge accumulated in the standard cell input (gate electrode) cannot be distributed and the means for avoiding gate breakdown is lost. If the standard cell is expanded to insert a diode, new problems such as an increase in the area of the semiconductor integrated circuit occur.
また、特許文献1で提案しているような、ESDによる損傷を受ける可能性がある全てのスタンダードセル入力にダイオード配置のための空間を新たに設ける方法も、半導体集積回路の面積増大を招く可能性がある。 In addition, the method of newly providing a space for diode placement at all standard cell inputs that may be damaged by ESD, as proposed in Patent Document 1, may also increase the area of the semiconductor integrated circuit. There is sex.
さらに、特許文献2で提案しているような、アンテナ対策用保護ダイオードセルをライブラリとして備える方法にも欠点がある。それは、スタンダードセルの敷き詰め率が高い場合に、ダイオードセル挿入による半導体集積回路の面積増大が引き起こされる点である。
Furthermore, the method of providing the antenna countermeasure protection diode cell as a library as proposed in
本発明は上記課題を解決するために、スタンダードセルを用いた半導体集積回路の設計において、スタンダードセル内の空き領域を利用し、必要に応じてダイオードを備えたスタンダードセルを挿入することにより、入力容量の増大を防ぎ、半導体集積回路としての面積を増加させることなく、またスタンダードセルの敷き詰め率が高くダイオードセルを挿入できない場合においても、ゲート破壊回避可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention uses an empty area in a standard cell in the design of a semiconductor integrated circuit using a standard cell, and inserts a standard cell having a diode as necessary. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of preventing gate breakdown without increasing the capacity, without increasing the area of the semiconductor integrated circuit, and when the standard cell coverage is high and the diode cell cannot be inserted. To do.
本発明の実施においては、スタンダードセル内に空き領域がある場合、入力端子に接続していないダイオードを備えたスタンダードセルと、ダイオードを備えていないスタンダードセルの2種類を用意する。まず、ダイオードを備えていないスタンダードセルで半導体集積回路の設計を行い、アンテナエラー検証の結果、アンテナエラーが出たスタンダードセル近傍のスタンダードセルを、ダイオードを備えたスタンダードセルに置換し、ダイオードをアンテナエラーの出たスタンダードセルの入力端子に接続する。 In the implementation of the present invention, when there is an empty area in the standard cell, two types are prepared: a standard cell having a diode not connected to an input terminal and a standard cell having no diode. First, a semiconductor integrated circuit is designed with a standard cell that does not include a diode. As a result of antenna error verification, a standard cell near the standard cell that has generated an antenna error is replaced with a standard cell that includes a diode. Connect to the input terminal of the standard cell where the error occurred.
本発明に基づいた半導体集積回路によれば、スタンダードセル内の空き領域に入力端子に接続していないダイオードを備え、アンテナエラーが出た他のスタンダードセルの入力端子にダイオードを接続することにより、余分な入力容量や面積の増大なくESDによるゲート破壊を回避できる。 According to the semiconductor integrated circuit based on the present invention, a diode that is not connected to the input terminal in an empty area in the standard cell, and by connecting the diode to the input terminal of another standard cell in which an antenna error has occurred, Gate breakdown due to ESD can be avoided without an increase in extra input capacitance or area.
アンテナエラーが出たスタンダードセル内に十分な空き領域がなくダイオードを備えることができない場合や、スタンダードセルの敷き詰め率が高くダイオードセルを挿入できない場合にも有効である。 This is also effective when there is not enough free space in the standard cell where an antenna error has occurred and a diode cannot be provided, or when the standard cell has a high coverage ratio and a diode cell cannot be inserted.
また本発明に基づいた半導体集積回路の設計方法によれば、アンテナエラー発生時にのみ、ダイオードを備えないスタンダードセルを、ダイオードを備えたスタンダードセルに単純に置換することで、余分な入力容量や面積の増大なく、ゲート破壊を回避できる。 In addition, according to the semiconductor integrated circuit design method based on the present invention, only when an antenna error occurs, a standard cell without a diode is simply replaced with a standard cell with a diode, so that an excess input capacitance and area can be obtained. Gate breakage can be avoided without increasing.
以下に本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
(実施の形態1)
スタンダードセルを用いた半導体集積回路とその設計方法の発明について、図面に照らし合わせて第1の実施の形態を説明する。図面において、点線(図1のセル枠8)はスタンダードセルの領域を表す。ただし、水平方向の点線についてはVDD側のPchと、VSS側のNchとの境界を表すものとする。
(Embodiment 1)
A first embodiment of a semiconductor integrated circuit using a standard cell and an invention of a design method thereof will be described with reference to the drawings. In the drawing, a dotted line (
まず、本実施の形態において用いられる複数種類のスタンダードセル各々の構成について説明する。 First, the configuration of each of a plurality of types of standard cells used in the present embodiment will be described.
図1は、スタンダードセル1Aの構成を表す図である。スタンダードセル1Aには、ゲート電極1とP型拡散領域3によってPchトランジスタが構成されており、ゲート電極1とN型拡散領域5によってNchトランジスタが構成されている。また、Nchトランジスタ形成領域の空き領域にはダイオード7が配置されている。なお、ゲート電極1はスタンダードセル1Aの入力端子に対応する。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the standard cell 1A. In the standard cell 1A, the gate electrode 1 and the P-
図2は、スタンダードセル2Aの構成を表した図である。スタンダードセル2Aは、スタンダードセル内にダイオードを備えない点においてのみスタンダードセル1Aと異なる。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the standard cell 2A. The standard cell 2A differs from the standard cell 1A only in that no diode is provided in the standard cell.
図3は、スタンダードセル1Bの構成を表す図である。スタンダードセル1Bには、ゲート電極2とP型拡散領域4によってPchトランジスタが構成されており、ゲート電極2とN型拡散領域6によってNchトランジスタが構成されている。ゲート電極2は配線9に接続されている。なお、ゲート電極2はスタンダードセル1Bの入力端子に対応する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the standard cell 1B. In the standard cell 1B, a Pch transistor is configured by the
スタンダードセル2AはNchトランジスタ形成領域に空き領域を備えているが、このような片方のチャネルに空き領域を備えた構成のセルは一般的である。 The standard cell 2A has a vacant area in the Nch transistor formation area, but such a cell having a vacant area in one of the channels is common.
次に、上記のスタンダードセルを用いたブロックレイアウトとその設計方法を説明する。 Next, a block layout using the standard cell and a design method thereof will be described.
図5は、本実施の形態におけるブロックレイアウトの設計フローを表した図である。 FIG. 5 is a diagram showing a design flow of the block layout in the present embodiment.
ステップ1は、スタンダードセルの設計を行う工程である。ここでは、図2に示すスタンダードセル2Aのようなスタンダードセルに加え、図1に示すスタンダードセル1Aのような、スタンダードセル内の空き領域に入力端子に接続されないダイオード7を備えた、本発明に特徴的なスタンダードセルを設計する。なお、前記2種類のスタンダードセル以外にも、図3に示すスタンダードセル1Bのような、ブロックレイアウトを構成するのに必要な他のスタンダードセルも設計されることは言うまでもない。これらの設計されたスタンダードセルは、スタンダードセルライブラリに登録される。
Step 1 is a process for designing a standard cell. Here, in addition to the standard cell such as the standard cell 2A shown in FIG. 2, the present invention includes a
ステップ2は、スタンダードセルの配置・配線を行う工程である。所定のブロックレイアウトを設計するために必要な、スタンダードセルライブラリに含まれるスタンダードセル用いた配置・配線が行われる。この段階では、内部にダイオードを備えたスタンダードセル1Aは用いず、ダイオードを備えないスタンダードセル2Aを用いる。実際にレイアウトした後でないと、ブロックレイアウトのどこでアンテナエラーが検出されるかわからないためである。このスタンダードセル2Aと、スタンダードセル1Bを用いて図6に示すようなブロックレイアウトを形成する。ただし、本発明の各スタンダードセルおよび複数のスタンダードセルから構成されるブロックレイアウトを表わす図面では、拡散領域とゲートのみを図示し、拡散領域とVDDやVSSを接続する配線、および各スタンダードセル間を接続する配線については簡単のため省略している。
ステップ3は、ステップ2で構成されたブロックレイアウトに対してアンテナエラー検証を行う工程である。この段階では、ブロックレイアウトに含まれるスタンダードセルのいずれかでアンテナエラーが発生した場合にそれを検出する。スタンダードセルのいずれかにアンテナエラーが検出された場合は次の工程でブロックレイアウトの変更を行い、アンテナエラーが検出されない場合はブロックレイアウトに対する変更は加えない。本例では図6に示すブロックレイアウトにおいて、スタンダードセル1Bにアンテナエラーが検出されたものとする。
ステップ4は、アンテナエラーが検出されたスタンダードセル近傍のスタンダードセルを置換する工程である。この段階では、図6に示すようなブロックレイアウトにおいて、アンテナエラーが検出されたスタンダードセル1Bの近傍にあるスタンダードセル2Aを、内部にダイオードを備えたスタンダードセル1Aと置換する。さらに、スタンダードセル1Aのダイオードを、アンテナエラーが検出されたスタンダードセル1Bのゲート電極2に接続することにより、図4のようなブロックレイアウトを形成する。
上記のステップ3、4で説明した、アンテナエラー検出によるブロックレイアウト変更について、図6に示すスタンダードセル2A、1Bから成るブロックレイアウトと、図4に示すスタンダードセル1A、1Bから成るブロックレイアウトを用いて以下に詳述する。
Regarding the block layout change by the antenna error detection described in
図6に示すブロックレイアウトでは、その製造工程においてP型拡散領域4やN型拡散領域6及びゲート電極2よりも後に配線9が形成される。そのため、アンテナ効果による電荷は配線9にチャージされる。配線9にチャージされた電荷量が、配線9と接続されたゲート電極2の耐圧許容範囲を超えると、ゲート電極2が破壊される恐れがある。
In the block layout shown in FIG. 6, the
そこで、構成したブロックレイアウトに対してアンテナエラー検証を行い、ブロックを構成するいずれかのスタンダードセルにアンテナエラーが検出された場合には(ステップ3)、ダイオードを備えないスタンダードセル2Aをレイアウトから取り除き、同じ位置にダイオード7を備えたスタンダードセル1Aを配置する。さらに、スタンダードセル1A内に備えられたダイオード7をゲート電極2に接続する(ステップ4)。この置換配置により、図4に示すブロックレイアウトが形成される。
Therefore, antenna error verification is performed on the configured block layout, and when an antenna error is detected in any of the standard cells constituting the block (step 3), the standard cell 2A not including the diode is removed from the layout. The standard cell 1A having the
ダイオード7を介して、スタンダードセル1Bの配線9にチャージされた電荷をスタンダードセル1AのN形拡散領域33に散逸させることにより、配線9と接続されたゲート電極2の破壊を回避することが可能になる。
By dissipating the charge charged in the
上記のようにスタンダードセル1Aとスタンダードセル2Aとを置換するためには、スタンダードセル2Aがスタンダードセル1Aと同一の論理、同一のセル高さ、同一のセル幅、同一のピン形状を有する必要がある。図2に示すスタンダードセル2Aは、内部にダイオードを備えない点においてのみスタンダードセル1Aと異なり、その他の素子やセルのサイズなど、構成の大部分はスタンダードセル1Aと同じである。サイズが同一であるため、スタンダードセル2Aをスタンダードセル1Aに置換することによるブロックレイアウトの疎密の変化はなく、他のスタンダードセルの再配置は不要である。また、論理が同一であるため、置換によってブロックレイアウトとしての機能が変質することもない。従って、スタンダードセル1Bにアンテナエラーを検出した場合には、スタンダードセル1Aとスタンダードセル2Aを置換するという容易な手段によって、ゲート電極2の破壊を回避できるのである。
In order to replace the standard cell 1A and the standard cell 2A as described above, the standard cell 2A needs to have the same logic, the same cell height, the same cell width, and the same pin shape as the standard cell 1A. is there. The standard cell 2A shown in FIG. 2 differs from the standard cell 1A only in that no diode is provided therein, and most of the configuration, such as other elements and cell sizes, is the same as the standard cell 1A. Since the sizes are the same, there is no change in the density of the block layout due to the replacement of the standard cell 2A with the standard cell 1A, and other standard cells need not be rearranged. Further, since the logic is the same, the function as the block layout is not altered by the replacement. Therefore, when an antenna error is detected in the standard cell 1B, destruction of the
また、図8に示すブロックレイアウトのように、スタンダードセル1Aとはゲート電極やダイオードが左右反転して配置されたスタンダードセル4Aを用いることによっても同様の効果が得られる。 In addition, as in the block layout shown in FIG. 8, the same effect can be obtained by using the standard cell 4A in which the gate electrode and the diode are horizontally reversed as in the standard cell 1A.
図8は本実施の形態において、スタンダードセル1A、1B、3B、4Aを用いて設計されたブロックレイアウトの一部を表す図である。スタンダードセル3Bには、ゲート電極16とP型拡散領域19によってPchトランジスタが構成されており、ゲート電極16とN型拡散領域20によってNchトランジスタが構成されている。ゲート電極16は配線18に接続されている。スタンダードセル4Aは、図1のスタンダードセル1Aと同一の論理、同一のセル高さ、同一のセル幅、同一のピン形状を有する。同一の論理という条件には、スタンダードセル内のゲート電極やダイオードが左右反転して配置された構成のものも含まれる。素子の配置が左右反転されていてもその論理には変わりはなく、スタンダードセルとして同じ機能を実現することが可能なためである。また、同一のセル高さ、同一のセル幅を有するスタンダードセル2Aとの置換は容易である。なお、ゲート電極16、17はそれぞれスタンダードセル3B、4Aの入力端子に対応する。
FIG. 8 is a diagram showing a part of a block layout designed using standard cells 1A, 1B, 3B, and 4A in the present embodiment. In the standard cell 3B, a Pch transistor is configured by the
図8に示すブロックレイアウトでは、その製造工程においてP型拡散領域19やN型拡散領域20及びゲート電極16よりも後に配線18が形成される。配線18にチャージされた電荷によりゲート電極16が破壊される恐れのある場合は、スタンダードセル4A内に備えられたダイオード15をスタンダードセル3Bのゲート電極16に接続することにより、ゲート電極16の破壊を回避することができる。同様に、配線9にチャージされた電荷によりゲート電極2が破壊される恐れのある場合は、スタンダードセル1A内に備えられたダイオード7をスタンダードセル1Bのゲート電極2に接続することにより、ゲート電極2の破壊を回避することができる。
In the block layout shown in FIG. 8, the wiring 18 is formed after the P-type diffusion region 19, the N-
以上のように、スタンダードセルを用いた半導体集積回路の設計において、スタンダードセル内の空き領域を利用し、必要に応じてダイオードを備えたスタンダードセルを挿入することにより、従来技術の課題であった各スタンダードセルにダイオードを付加することによる余分な入力容量の増大、スタンダードセル内にダイオード配置用の空間を設けることやレイアウトにダイオードセルを挿入することによる面積増大の可能性、さらにスタンダードセルの敷き詰め率が高いことによるゲート破壊回避不可能性などを解消することが可能となる。 As described above, in the design of a semiconductor integrated circuit using standard cells, it is a problem of the prior art by using a free area in the standard cell and inserting a standard cell with a diode as necessary. Increasing the extra input capacity by adding diodes to each standard cell, providing space for placing diodes in the standard cells, and increasing the area by inserting diode cells in the layout, and spreading the standard cells It becomes possible to eliminate the inability to avoid gate destruction due to the high rate.
なお、本発明においてアンテナエラー検出時には、アンテナエラーが検出されたスタンダードセルのゲート破壊を回避するために必要な置換のみが行われる。例えば、図7においてスタンダードセル1Bの左側にはダイオード7を備えたスタンダードセル1Aが、右側にはダイオードを備えないスタンダードセル2Aが配置されているが、アンテナエラー検出前には左右共にスタンダードセル2Aが配置されていたことは、上述の本実施の形態の説明から明らかである。ここで片方のスタンダードセル2Aのみがスタンダードセル1Aに置換されたのは、スタンダードセル1Bにチャージされる電荷は、1つのダイオード7をゲート電極2に接続することで拡散領域に散逸させることが可能な大きさであったためである。
In the present invention, when an antenna error is detected, only replacement necessary for avoiding gate destruction of the standard cell in which the antenna error is detected is performed. For example, in FIG. 7, a standard cell 1A with a
このように、スタンダードセル1B近傍の必要な箇所にのみダイオードを備えたスタンダードセル1Aを配置し、それ以外はダイオードを備えないスタンダードセル2Aを配置することにより、ブロック全体として余分なダイオードを備えたスタンダードセルを含むことを回避できる。ダイオードを備えたスタンダードセルはダイオードを備えない場合よりも入力容量が増加するため、各スタンダードセルにダイオードを備える従来の構成に比べ、ブロック全体として無駄な入力容量の増大を防ぐことができる。 In this way, the standard cell 1A including the diode is disposed only in a necessary portion in the vicinity of the standard cell 1B, and the standard cell 2A including no other diode is disposed, so that an extra diode is provided as the entire block. Including standard cells can be avoided. Since a standard cell with a diode has an input capacity that is greater than when a diode is not provided, it is possible to prevent an unnecessary increase in input capacity as a whole block as compared with a conventional configuration in which each standard cell has a diode.
(実施の形態2)
以下、スタンダードセルを用いた半導体集積回路の発明について、図面に照らし合わせて第2の実施の形態を説明する。実施の形態1で説明した内容については省略して記す。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the invention of a semiconductor integrated circuit using standard cells will be described with reference to the drawings. The contents described in the first embodiment are omitted.
図9は本実施の形態において、スタンダードセル1A、1B、3A、2Bを用いて設計されたスタンダードセルのブロックレイアウトを表す図である。スタンダードセル3Aはスタンダードセル1Aと同一の論理、同一のセル高さ、同一のセル幅、同一のピン形状を有し、構成の大部分はスタンダードセル1Aと同様であるが、スタンダードセル1Aはダイオード7を備え、スタンダードセル3Aはダイオード7とは拡散領域の形状の異なるダイオード10を備える点においてのみ異なる。スタンダードセル2Bには、ゲート電極11とP型拡散領域13によってPchトランジスタが構成されており、ゲート電極11とN型拡散領域14によってNchトランジスタが構成されている。ゲート電極11は配線12に接続されている。なお、ゲート電極11はスタンダードセル2Bの入力端子に対応する。
FIG. 9 is a diagram showing a block layout of standard cells designed using the standard cells 1A, 1B, 3A, and 2B in the present embodiment. The standard cell 3A has the same logic, the same cell height, the same cell width, and the same pin shape as the standard cell 1A, and most of the configuration is the same as the standard cell 1A, but the standard cell 1A is a diode. 7 and the standard cell 3A differs from the
図9に示すブロックレイアウトでは、その製造工程においてP型拡散領域13やN型拡散領域14及びゲート電極11よりも後に配線12が形成される。配線12にチャージされた電荷によりゲート電極11が破壊される恐れのある場合は、スタンダードセル3A内に備えられたダイオード10をスタンダードセル2Bのゲート電極11に接続することにより、ゲート電極11の破壊を回避することができる。同様に、配線9にチャージされた電荷によりゲート電極2が破壊される恐れのある場合は、スタンダードセル1A内に備えられたダイオード7をスタンダードセル1Bのゲート電極2に接続することにより、ゲート電極2の破壊を回避することができる。
In the block layout shown in FIG. 9, the
図9において、ダイオード10の拡散領域はダイオード7の拡散領域より大きい。この場合、ダイオード7よりダイオード10の方がより大きな電荷を拡散領域へ逃がすことができる。つまり図9のブロックレイアウトは、スタンダードセル2Bの電極12にチャージされ得る電荷の量がダイオード7により散逸させることのできる電荷の大きさを超える場合に、スタンダードセル1Aではなく、より大きな拡散領域のダイオード10を備えたスタンダードセル3Aを配置することでゲート電極12の破壊を回避することを可能にする構成である。
In FIG. 9, the diffusion region of the
このように、拡散領域の形状が異なるスタンダードセルを、ゲート電極にチャージされる電荷の大きさに応じて配置することにより、ESDによるゲート電極の破壊を適切に回避することが可能になる。 In this manner, by disposing standard cells having different diffusion region shapes in accordance with the magnitude of charges charged in the gate electrode, it is possible to appropriately avoid the destruction of the gate electrode due to ESD.
(実施の形態3)
以下、スタンダードセルを用いた半導体集積回路の発明について、図面に照らし合わせて第3の実施の形態を説明する。実施の形態1〜2で説明した内容については省略して記す。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the invention of a semiconductor integrated circuit using standard cells will be described with reference to the drawings. The contents described in the first and second embodiments are omitted.
図10は本実施の形態において、スタンダードセル1A、4B、4Aを用いて設計されたブロックレイアウトの一部を表す図である。スタンダードセル4Bには、ゲート電極22とP型拡散領域24によってPchトランジスタが構成されており、ゲート電極22とN型拡散領域25によってNchトランジスタが構成されている。ゲート電極22は配線23に接続されている。ゲート電極17はスタンダードセル4Aの入力端子に対応する。
FIG. 10 is a diagram showing a part of a block layout designed using standard cells 1A, 4B, and 4A in the present embodiment. In the standard cell 4B, the
図10に示すブロックレイアウトでは、その製造工程においてP型拡散領域24やN型拡散領域25及びゲート電極22よりも後に配線23が形成される。配線23にチャージされた電荷によりゲート電極22が破壊される恐れのある場合は、スタンダードセル1A内に備えられたダイオード7と、スタンダードセル4A内に備えられたダイオード15をゲート電極22に接続し、ダイオード7とダイオード15にも電荷を分配することでゲート電極22の破壊を回避することができる。
In the block layout shown in FIG. 10, the
図10において、ゲート電極22にはダイオード7、ダイオード15の2つのダイオードが接続されている。この場合、ダイオード7のみを接続するよりも大きな電荷を拡散領域へ逃がすことができる。つまり、図10のブロックレイアウトは、スタンダードセル4Bの電極22にチャージされ得る電荷の量がダイオード7により散逸させることのできる電荷の大きさを超える場合に、スタンダードセル1Aに加えてスタンダードセル4Aを配置することでゲート電極22の破壊を回避することを可能にする構成である。
In FIG. 10, two
このように、ゲート電極にチャージされる電荷の大きさに応じて、ダイオードを備えた複数のスタンダードセルを配置することにより、ESDによるゲート電極の破壊を適切に回避することが可能になる。 As described above, by disposing a plurality of standard cells including diodes in accordance with the magnitude of the charge charged in the gate electrode, it is possible to appropriately avoid the destruction of the gate electrode due to ESD.
なお、図11に示すブロックレイアウトのように、ダイオード7とダイオード15を接続することで新たなダイオード21を形成し、ゲート電極2に接続させる構成でも同様の効果が得られる。さらに、図11に示すブロックレイアウトではスタンダードセル1Bと隣接しないスタンダードセル1Aを、スタンダードセル1Aが備えるダイオード7とスタンダードセル4Aが備えるダイオード15と接続することにより、ゲート電極2にチャージされた電荷の散逸に用いることが可能になる。
Similar effects can be obtained by a configuration in which a
(実施の形態4)
以下、スタンダードセルを用いた半導体集積回路の発明について、図面に照らし合わせて第4の実施の形態を説明する。実施の形態1〜3で説明した内容については省略して記す。
(Embodiment 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the invention of a semiconductor integrated circuit using standard cells will be described with reference to the drawings. The contents described in the first to third embodiments will be omitted.
図12は本実施の形態において、スタンダードセル1A、1B、2Bを用いて設計されたブロックレイアウトの一部を表す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a part of a block layout designed using standard cells 1A, 1B, and 2B in the present embodiment.
図12に示すブロックレイアウトでは、その製造工程においてP型拡散領域4やN型拡散領域6及びゲート電極2よりも後に配線9が形成される。同様に、P型拡散領域13やN型拡散領域14及びゲート電極11よりも後に配線12が形成される。配線9にチャージされた電荷によりゲート電極2が破壊される恐れ、配線12にチャージされた電荷によりゲート電極11が破壊される恐れのある場合には、スタンダードセル1A内に備えられたダイオード7をゲート電極2及びゲート電極11に接続し、ダイオード7に電荷を分配することでゲート電極2及びゲート電極11の破壊を回避することができる。
In the block layout shown in FIG. 12, the
図12において、ダイオード7はゲート電極2、ゲート電極11の両方に接続されている。この場合、ダイオード7はゲート電極2にチャージされた電荷、ゲート電極11にチャージされた電荷の両方を拡散領域に逃がす。つまり、図12のブロックレイアウトは、ゲート電極2、ゲート電極11にチャージされる電荷の量の合計が、ダイオード7により散逸させることのできる電荷の大きさより小さい場合に、複数のゲート電極に1つのダイオードを接続することでゲート電極の破壊を回避することを可能にする構成である。
In FIG. 12, the
このように、ゲート電極にチャージされる電荷の大きさに応じて、複数のスタンダードセルに1つのダイオードを接続することにより、複数のスタンダードセルのゲート電極の破壊を回避することが可能になる。 In this way, by connecting one diode to a plurality of standard cells according to the magnitude of the charge charged to the gate electrode, it becomes possible to avoid the destruction of the gate electrodes of the plurality of standard cells.
また、アンテナエラーが検出されたスタンダードセル個々に対してダイオードを備えたスタンダードセルを挿入する方法よりも、ブロックレイアウト全体で用いるダイオードを備えたスタンダードセルの個数を減らすことができる。スタンダードセルの入力容量は、スタンダードセルに配置されるダイオードの分だけ増加するため、本実施の形態の構成によりダイオードを備えたスタンダードセルを減少させることで、ブロックレイアウト全体としてスタンダードセルの入力容量を抑えることが可能となる。 Further, the number of standard cells having diodes used in the entire block layout can be reduced as compared with the method of inserting standard cells having diodes for each standard cell in which an antenna error is detected. Since the input capacity of the standard cell increases by the amount of the diode arranged in the standard cell, the input capacity of the standard cell as a whole block layout can be reduced by reducing the number of standard cells with diodes by the configuration of this embodiment. It becomes possible to suppress.
(実施の形態5)
以下、スタンダードセルを用いた半導体集積回路の発明について、図面に照らし合わせて第5の実施の形態を説明する。実施の形態1〜4で説明した内容については省略して記す。
(Embodiment 5)
Hereinafter, a fifth embodiment of the invention of a semiconductor integrated circuit using standard cells will be described with reference to the drawings. The contents described in Embodiments 1 to 4 will be omitted.
図13は本実施の形態において、スタンダードセル1A、5A、1Bを用いて設計されたブロックレイアウトの一部を表す図である。スタンダードセル5Aは、スタンダードセル1AとPch、Nch側で素子の配置が反転された構成であり、Pchトランジスタ形成領域の空き領域にダイオード26が配置されている。また、他のスタンダードセルと同様、ゲート電極28とP型拡散領域34によってPchトランジスタが、ゲート電極28とN型拡散領域35によってNchトランジスタが構成されている。ゲート電極28はスタンダードセル5Aの入力端子に対応する。
FIG. 13 is a diagram showing a part of a block layout designed using standard cells 1A, 5A, and 1B in the present embodiment. The standard cell 5A has a configuration in which the arrangement of elements is inverted from that of the standard cell 1A on the Pch and Nch sides, and a
図13に示すブロックレイアウトでは、その製造工程においてP型拡散領域4やN型拡散領域6及びゲート電極2よりも後に配線9が形成される。配線9にチャージされた電荷によりゲート電極2が破壊される恐れのある場合は、スタンダードセル1A内に備えられたダイオード7と、スタンダードセル5A内に備えられたダイオード26とを接続することで新たなダイオード27を形成し、ゲート電極2に接続することによりダイオード7とダイオード26にも電荷を分配することでゲート電極2の破壊を回避することができる。
In the block layout shown in FIG. 13, the
また、プロセスがより微細化すると、製造工程におけるドライエッチングなどプラズマの影響によるトランジスタの不具合を確実に回避するために、Nch側にダイオードを備えたスタンダードセルと、Pch側にダイオードを備えたスタンダードセルの両方を配置する、本実施の形態の構成をとることがより望ましい。 In addition, if the process is further miniaturized, a standard cell with a diode on the Nch side and a standard cell with a diode on the Pch side will surely avoid transistor failures due to plasma effects such as dry etching in the manufacturing process. It is more desirable to adopt the configuration of the present embodiment in which both are arranged.
以上の実施の形態1〜5はすべて例示であって、本発明の実施の形態をここで挙げた形態に制限するものでないことは言うまでもない。 The above first to fifth embodiments are merely examples, and it is needless to say that the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments.
例えば、図14に示すようにダイオードはスタンダードセル内だけではなくメモリ内にも配置可能であり、幅広く利用することができる。図14では、半導体集積回路29内においてロジック部32を構成するスタンダードセルにアンテナエラーが検出された場合に、メモリ部30に備えられたダイオード31を、アンテナエラーが検出されたロジック部32内のスタンダードセルのゲートに接続することにより、該スタンダードセルにおけるゲート破壊を回避する。このように、同じブロックレイアウトに備えられたスタンダードセル間に限らず、異なるブロック間においてもダイオードの接続によるゲート破壊回避が可能である。
For example, as shown in FIG. 14, the diode can be arranged not only in the standard cell but also in the memory, and can be widely used. In FIG. 14, when an antenna error is detected in a standard cell constituting the
また、本実施の形態においてはダイオードを備えたスタンダードセルと、破壊される恐れのあるゲート電極を備えたスタンダードセルが隣接しているが、必ずしも隣接している必要はない。 In this embodiment, a standard cell including a diode and a standard cell including a gate electrode that may be destroyed are adjacent to each other, but it is not always necessary to be adjacent.
本発明は、半導体集積回路に関し、スタンダードセルを用いた半導体集積回路のレイアウト構造とその設計方法に有用である。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and is useful for a layout structure of a semiconductor integrated circuit using standard cells and a design method thereof.
1、2、11、16、17、22、28 ゲート電極
3、4、13、19、24、34 P型拡散領域
5、6、14、20、25、33、35 N型拡散領域
7、10、15、21、26、27、31 ダイオード
8 セル枠
9、12、18、23 配線
29 半導体集積回路
30 メモリ
32 ロジック部
1, 2, 11, 16, 17, 22, 28
Claims (11)
前記第2のダイオードが、前記複数のスタンダードセルのうち、前記第2のスタンダードセル以外の少なくとも1つに接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 The plurality of standard cells further includes a second standard cell including a second diode, and the second diode is not connected to an input terminal of the second standard cell;
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the second diode is connected to at least one of the plurality of standard cells other than the second standard cell.
前記第2のスタンダードセルを含む前記複数のスタンダードセルを配置配線し、
アンテナエラー検証を行った結果、アンテナエラーが発生した場合に、アンテナエラーが検出されたスタンダードセル近傍の前記第2のスタンダードセルを前記第1のスタンダードセルに置換し、前記第1のダイオードを、前記アンテナエラーが検出されたスタンダードセルに接続することを特徴とする半導体集積回路の設計方法。 A first standard cell having a first diode, and a second standard having the same logic, the same cell height and the same width as the first standard cell, and not having the first diode A method of designing a semiconductor integrated circuit performed using a plurality of standard cells including cells,
Arranging and wiring the plurality of standard cells including the second standard cell;
As a result of the antenna error verification, when an antenna error occurs, the second standard cell in the vicinity of the standard cell where the antenna error is detected is replaced with the first standard cell, and the first diode is A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising: connecting to a standard cell in which the antenna error is detected.
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