JP2010161158A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップにおけるチップ面積の縮小化技術に関し、特に、エリアバンプ構造の半導体集積回路装置におけるI/O(Input/Output)セルのレイアウト効率の向上に有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing the chip area of a semiconductor chip, and more particularly to a technique effective in improving the layout efficiency of an I / O (Input / Output) cell in a semiconductor integrated circuit device having an area bump structure.
近年、半導体素子の微細化に伴い、半導体集積回路装置の高性能、高集積化が進んでいる。高性能化により、半導体チップに必要なピン数はますます増加傾向にあるが、高集積化、高収益化のためチップサイズの面積増加は抑えられる傾向にある。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, high performance and high integration of semiconductor integrated circuit devices have been advanced. Due to higher performance, the number of pins required for a semiconductor chip tends to increase, but the increase in chip size area tends to be suppressed for higher integration and higher profitability.
結果として、半導体チップ周辺にパッドを配置する技術ではピン数増加に対応することが困難になりつつあり、パッドを半導体チップの外周部、およびそれより内側に、グリッド状や千鳥足状に配置し、それらパッド上にバンプをそれぞれ形成する技術、いわゆるエリアバンプが開発されている。 As a result, it is becoming difficult to cope with the increase in the number of pins with the technology of arranging pads around the semiconductor chip, and the pads are arranged in a grid shape or a staggered pattern on the outer periphery of the semiconductor chip and inside thereof, Techniques for forming bumps on these pads, so-called area bumps, have been developed.
半導体集積回路装置において、半導体チップには、辺部に沿って上記したパッドに接続される複数のI/Oセルが直線状に配置されている。I/Oセルは、たとえば、出力用バッファを構成するNチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタとPチャネルMOSトランジスタ、ESD(ElectroStatic Discharge)保護用の2つのダイオード、出力バッファを駆動するプリバッファ、出力バッファの信号入力を制御する論理部、および電圧レベルを変換するレベルシフタから構成されている。 In a semiconductor integrated circuit device, a plurality of I / O cells connected to the pads described above are arranged in a straight line along a side portion of a semiconductor chip. The I / O cell includes, for example, an N-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor and a P-channel MOS transistor that constitute an output buffer, two diodes for ESD (ElectroStatic Discharge) protection, a pre-buffer that drives the output buffer, and an output The logic unit controls the signal input to the buffer and the level shifter converts the voltage level.
一般に、I/Oセルは、たとえば、半導体チップの端部から中心部にかけて、NチャネルMOSトランジスタ、2つのダイオード、PチャネルMOSトランジスタ、プリバッファ、論理部、およびレベルシフタの順番でレイアウトされており、2つのダイオードの間にパッド接続口が形成されており、該パッド接続口とパッドとが配線パターンを介して接続される構成となっている。 In general, the I / O cell is laid out in the order of, for example, an N channel MOS transistor, two diodes, a P channel MOS transistor, a prebuffer, a logic unit, and a level shifter from the end to the center of the semiconductor chip. A pad connection port is formed between the two diodes, and the pad connection port and the pad are connected via a wiring pattern.
また、この種のI/Oセルとパッドとの配置技術については、たとえば、I/Oセルの長辺を半導体集積回路装置の第1の辺と平行させ、該I/Oセルの短辺は第1の辺と直交する半導体集積回路装置の第2の辺と平行となるように配列し、内部のコアトランジスタ領域を変更せずに、チップ面積の縮小化、多ピン化に対応するものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Also, regarding this type of I / O cell and pad arrangement technique, for example, the long side of the I / O cell is made parallel to the first side of the semiconductor integrated circuit device, and the short side of the I / O cell is The semiconductor integrated circuit device is arranged so as to be parallel to the second side of the semiconductor integrated circuit device orthogonal to the first side, and the chip core can be reduced and the number of pins can be increased without changing the internal core transistor region. It is known (for example, refer to Patent Document 1).
ところが、上記のような半導体集積回路装置におけるエリアバンプ技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。 However, the present inventors have found that the area bump technology in the semiconductor integrated circuit device as described above has the following problems.
エリアバンプでは、半導体チップの最外周部に配置されるパッドを、前述した該パッドとの接続口となるパッド接続口よりも半導体チップの内側に配置する場合と、パッド接続口よりも半導体チップの外周側にレイアウトする場合とがある。 In the area bump, the pads arranged on the outermost peripheral portion of the semiconductor chip are arranged inside the semiconductor chip with respect to the pad connection port serving as the connection port with the pad described above, and In some cases, the layout is made on the outer peripheral side.
パッド接続口よりも半導体チップの内側に配置する場合には、最外周部に配置されるパッドよりもさらに内側に配置されるパッドとパッド接続口とを接続する配線パターンを、最外周部に配置されるパッド間に配線しなければならず、パッド数が増加した場合には、この配線パターンを配線することが困難となってしまうことになる。 When placing inside the semiconductor chip from the pad connection port, place the wiring pattern that connects the pad and the pad connection port located further inside than the pad arranged at the outermost periphery on the outermost periphery. If the number of pads increases, it becomes difficult to wire this wiring pattern.
近年、半導体集積回路装置におけるパンプ数の増加に伴い、I/Oセルの幅を狭める必要が生じており、それによって、配線パターンの配線がより困難となる傾向にある。 In recent years, with the increase in the number of pumps in a semiconductor integrated circuit device, it has become necessary to reduce the width of I / O cells, which tends to make wiring of wiring patterns more difficult.
また、半導体チップの最外周部に配置されるパッドをパッド接続口よりも半導体チップの外周側にレイアウトする場合には、内側に配置されるパッドとパッド接続口とを接続する配線パターンを最外周部に配置されるパッド間に配線する必要がないために、配線レイアウトそれ自体は容易となる。 In addition, when the pads arranged on the outermost peripheral part of the semiconductor chip are laid out on the outer peripheral side of the semiconductor chip from the pad connection port, the wiring pattern that connects the pad arranged on the inner side and the pad connection port is arranged on the outermost peripheral side. Since there is no need to wire between pads arranged in the section, the wiring layout itself is easy.
しかし、半導体ウエハのダイシングにブレードとバンプとの接触防止や、バンプ形成時の誤差などを考慮すると、最外周部に配置されるパッドは、半導体チップ端とある程度の距離(たとえば、約100μm程度以上)をとって配置する必要があり、そのために、半導体チップ端とパッドとの間に無駄な領域が発生してしまうことになり、結果としてチップサイズが増大してしまうという問題がある。 However, considering the prevention of contact between the blade and the bump in dicing the semiconductor wafer and the error at the time of bump formation, the pad arranged on the outermost peripheral portion is a certain distance from the edge of the semiconductor chip (for example, about 100 μm or more). Therefore, there is a problem that a useless area is generated between the end of the semiconductor chip and the pad, resulting in an increase in chip size.
本発明の目的は、エリアバンプ構造の半導体チップに最適化したI/Oセルのレイアウトを施すことにより、チップサイズを縮小化する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for reducing the chip size by applying an optimized I / O cell layout to an area bump semiconductor chip.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、半導体チップを備え、該半導体チップは、半導体チップの辺に沿ってアレイ状に配置された複数のI/Oパッドと、半導体チップの辺に沿って配置され、任意のI/Oパッドと接続される複数のI/O部とを有し、該I/O部は、任意のI/Oパッドと接続部となるパッド接続口と、入力信号、および出力信号の電圧を変換する信号電圧変換回路と、第1のトランジスタ、および第2のトランジスタから構成され、駆動制御信号に基づいて、出力信号を出力する出力バッファ部と、駆動信号を出力し、出力バッファ部を駆動するプリバッファ部と、 出力バッファ部、および入力信号を制御する論理部とを備え、パッド接続口を挟んで、半導体チップの中心側から半導体チップの辺側にかけて、第1のトランジスタ、および第2のトランジスタがそれぞれレイアウトされ、第2のトランジスタよりも半導体チップの辺側に、プリバッファ部、論理部、および信号電圧変換回路が任意にレイアウトされているものである。 The present invention includes a semiconductor chip, and the semiconductor chip is arranged along a side of the semiconductor chip, and a plurality of I / O pads arranged along the side of the semiconductor chip. A plurality of I / O units connected to the pad, the I / O unit converting a voltage of an input signal and an output signal, a pad connection port serving as a connection unit with an arbitrary I / O pad A signal voltage conversion circuit, a first transistor, and a second transistor, and an output buffer unit that outputs an output signal based on a drive control signal, and a pre-drive that outputs the drive signal and drives the output buffer unit. A buffer unit, an output buffer unit, and a logic unit for controlling an input signal. The first transistor and the second transistor are arranged from the center side of the semiconductor chip to the side of the semiconductor chip across the pad connection port. Each of the transistors is laid out, and a prebuffer unit, a logic unit, and a signal voltage conversion circuit are arbitrarily laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the second transistor.
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。 Moreover, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.
本発明は、前記I/O部が、第2のトランジスタよりも半導体チップの辺側に、プリバッファ部がレイアウトされており、プリバッファ部よりも半導体チップの辺側に論理部がレイアウトされており、論理部よりも半導体チップの辺側に信号電圧変換回路がレイアウトされているものである。 In the present invention, the I / O portion is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the second transistor, and the logic portion is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the prebuffer portion. The signal voltage conversion circuit is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the logic portion.
さらに、本発明は、前記I/O部が、第2のトランジスタよりも半導体チップの辺側に、プリバッファ部がレイアウトされており、プリバッファ部よりも半導体チップの辺側に、信号電圧変換回路がレイアウトされており、信号電圧変換回路よりも半導体チップの辺側に論理部がレイアウトされているものである。 Further, according to the present invention, the I / O section is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the second transistor, and the signal voltage conversion is performed on the side of the semiconductor chip with respect to the prebuffer section. The circuit is laid out, and the logic part is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the signal voltage conversion circuit.
また、本発明は、前記I/O部が、第2のトランジスタよりも半導体チップの辺側に、信号電圧変換回路がレイアウトされており、信号電圧変換回路よりも半導体チップの辺側に、論理部がレイアウトされており、論理部よりも半導体チップの辺側にプリバッファ部がレイアウトされているものである。 Further, according to the present invention, the I / O portion has a signal voltage conversion circuit laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the second transistor, and the logic on the side of the semiconductor chip with respect to the signal voltage conversion circuit. The part is laid out, and the pre-buffer part is laid out on the side of the semiconductor chip from the logic part.
さらに、本発明は、前記I/O部が、ESD保護用の第1、および第2のダイオードを備え、第1のダイオードは、パッド接続口と第1のトランジスタとの間にレイアウトされ、第2のダイオードは、パッド接続口と第2のトランジスタとの間にレイアウトされているものである。 Further, according to the present invention, the I / O unit includes first and second diodes for ESD protection, and the first diode is laid out between the pad connection port and the first transistor. The second diode is laid out between the pad connection port and the second transistor.
また、本発明は、前記I/O部が、出力バッファ部、および入力信号を制御する信号の遅延を防止するコアバッファ部を備え、コアバッファ部は、第1のトランジスタよりも、半導体チップの中心側にレイアウトされているものである。 Further, according to the present invention, the I / O unit includes an output buffer unit and a core buffer unit that prevents a delay of a signal that controls the input signal, and the core buffer unit is formed on the semiconductor chip more than the first transistor. It is laid out on the center side.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
(1)半導体チップのチップサイズを縮小化することができる。 (1) The chip size of the semiconductor chip can be reduced.
(2)上記(1)により、半導体集積回路装置の小型化、および低コスト化を実現することができる。 (2) According to the above (1), the semiconductor integrated circuit device can be reduced in size and cost.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路装置に設けられた半導体チップにおけるパッドの配列例を示す説明図、図2は、図1の半導体チップにおけるパッドとI/Oセルとの一部領域を拡大した説明図、図3は、図2のI/Oセルにおける回路構成の一例を示す回路図、図4は、図2のI/Oセル、およびその上方に形成される周回電源線におけるレイアウトの一例を示す説明図、図5は、図2のI/Oセルと半導体チップの辺部に最も近いパッドとの接続例を示す説明図、図6は、本発明の実施の形態1によるI/Oセルと半導体チップの辺部に最も近いパッドとの接続の他の例を示す説明図、図7は、本発明者が検討した一般的なI/Oセルのレイアウト例を示す説明図、図8は、図7のI/Oセルとパッドとの接続例を示す説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of pads in a semiconductor chip provided in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating pads and I / O cells in the semiconductor chip of FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the I / O cell of FIG. 2, and FIG. 4 is an I / O cell of FIG. 2 and a circuit formed thereabove. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the layout in the power supply line, FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of connection between the I / O cell of FIG. 2 and the pad closest to the side of the semiconductor chip, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of connection between the I / O cell according to
本実施の形態1において、半導体集積回路装置に設けられる半導体チップ1の表面には、図1に示すように、複数のパッド2が形成されている。これらパッド2は、任意の長方形の領域毎に、半導体チップ1の外周辺、およびそれより内側にグリッド状に配列されている。そして、各々のパッド2には、該パッド上にバンプが形成され、エリアバンプ構造の半導体集積回路装置となる。
In the first embodiment, a plurality of
図2は、図1の半導体チップ1におけるパッド2とI/O部となるI/Oセル3との一部領域(図1の点線で示す領域)を拡大した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlargement of a partial region (region indicated by a dotted line in FIG. 1) between the
また、半導体チップ1の4つの辺部には、図2に示すように、I/O領域1aがそれぞれ設けられている。このI/O領域1aには、外部とのインタフェースである複数のI/Oセル3が直線状にそれぞれ設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, I / O regions 1a are provided on the four sides of the
I/Oセル3は、長方形状からなり、一方の短辺側が半導体チップ1の任意の1つの辺と平行となるように直線状に配列されている。I/Oセル3は、中央部よりも上部、すなわち、I/Oセル3の中央部よりも半導体チップ1の中心側にパッド接続口3aが形成されている。このパッド接続口3aは、任意のパッド2と半導体チップ1に形成された配線パターン4とを介して接続される。
The I /
さらに、グリッド状に配列されたパッド2のうち、半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2は、パッド接続口3aよりも外側(半導体チップ1の外周辺側)にレイアウトされており、半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2よりも内側に配列されている残りのパッド2は、パッド接続口3aよりも内側(半導体チップ1の中心側)にレイアウトされている。
Furthermore, of the
図3は、I/Oセル3の回路構成の一例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the I /
I/Oセル3は、図示するように、コアバッファ部5、信号電圧変換回路6、論理部7、プリバッファ部8、出力バッファ部9、ESD保護部10,11から構成されている。コアバッファ部5は、出力バッファ部9、および入力信号を制御する信号の遅延を防止する。
The I /
信号電圧変換回路6は、入力信号、および出力信号の電圧を変換する。論理部7は、出力バッファ部9、および入力信号を制御する論理回路である。
The signal
プリバッファ部8は、出力バッファ部9を駆動する。出力バッファ部9は、プリバッファ部8の制御信号に基づいて、出力信号を出力する。ESD保護部10,11は、I/Oセル3におけるESD保護用の回路である。
The
コアバッファ部5は、バッファ12〜15から構成されており、信号電圧変換回路6は、レベルシフタ16〜19からなる。論理部7は、論理積回路20,21、論理和回路22、およびインバータ23から構成されている。プリバッファ部8は、トランジスタ24〜27からなる。トランジスタ24,26は、PチャネルMOSからなり、トランジスタ25,27は、NチャネルMOSからなる。
The
出力バッファ部9は、第2のトランジスタであるPチャネルMOSのトランジスタ28、および第1のトランジスタであるNチャネルMOSのトランジスタ29から構成されている。ESD保護部10は、抵抗30,31から構成されており、ESD保護部11は、ダイオード32,33から構成されている。
The
第2のダイオードとなるダイオード32のカソードには、電源電圧VCCQが接続されており、該ダイオード32のアノードには、第1のダイオードとなるダイオード33のカソードが接続されている。このダイオード33のアノードには、基準電位VSSQが接続されている。
The power supply voltage VCCQ is connected to the cathode of the
また、ダイオード32とダイオード33との接続部には、パッド接続口3a、および配線パターン4を介してパッド2が接続されている。抵抗30,31の一方の接続部、およびトランジスタ29の一方の接続部には、ダイオード32とダイオード33との接続部がそれぞれ接続されている。このトランジスタ29の他方の接続部には、基準電位VSSQが接続されている。
Further, the
トランジスタ28の一方の接続部には、電源電圧VCCQが接続されており、該トランジスタ28の他方の接続部には、抵抗31の他方の接続部が接続されている。トランジスタ24とトランジスタ25とは、電源電圧VCCQと基準電位VSSQとの間に直列接続されたインバータ構成となっている。インバータの出力部となるトランジスタ24とトランジスタ25との接続部には、トランジスタ28のゲートが接続されている。
The power supply voltage VCCQ is connected to one connection portion of the
同様に、トランジスタ26とトランジスタ27とは、電源電圧VCCQと基準電位VSSQとの間に直列接続されたインバータ構成となっている。そして、インバータの出力部となるトランジスタ26とトランジスタ27との接続部には、トランジスタ29のゲートが接続されている。
Similarly, the
インバータの入力部となるトランジスタ24,25のゲートには、論理積回路21の出力部がそれぞれ接続されており、同じくインバータの入力部となるトランジスタ26,27のゲートには、論理和回路22の出力部がそれぞれ接続されている。
The output parts of the AND
また、抵抗30の他方の接続部には、論理積回路20の一方の入力部が接続されており、該論理積回路20の他方の入力部には、レベルシフタ17の出力部が接続されている。論理積回路20の出力部には、レベルシフタ16の入力部が接続されている。
Further, one input part of the AND
論理積回路21の一方の入力部、ならびに論理和回路22の一方の入力部には、レベルシフタ18の出力部がそれぞれ接続されている。論理和回路22の他方の接続部には、レベルシフタ19の出力部、およびインバータ23の入力部がそれぞれ接続されている。インバータ23の出力部には、論理積回路21の他方の入力部が接続されている。
The output part of the
ここで、レベルシフタ16は、電源電圧VCCQ−基準電位VSSQの振幅を、電源電圧VDD−基準電位VSSの振幅に変換し、レベルシフタ17〜19は、電源電圧VDD−基準電位VSSの振幅を、電源電圧VCCQ−基準電位VSSQの振幅に変換する。
Here, the
電源電圧VCCQは、たとえば、約3.3V程度、約2.8V程度、約2.5V程度、約1.8V程度、または約1.2V程度の電圧レベルであり、電源電圧VDDは、たとえば、約1.1V程度の電圧レベルである。 The power supply voltage VCCQ is, for example, about 3.3V, about 2.8V, about 2.5V, about 1.8V, or about 1.2V, and the power supply voltage VDD is, for example, The voltage level is about 1.1V.
レベルシフタ16は、電源電圧VCCQ−基準電位VSSQの振幅で動作するバッファ34と電源電圧VDD−基準電位VSSの振幅で動作するバッファ35からなる。バッファ34の入力部には、論理積回路20の出力部が接続されている。バッファ34の出力部には、バッファ35の入力部が接続されており、該バッファ35の出力部には、バッファ12の入力部が接続されている。
The
このバッファ12の出力部から出力される信号が、パッド2を介して入力された入力信号となり信号CINとして、半導体チップ1のコア領域に入力される。
A signal output from the output unit of the
また、レベルシフタ19は、トランジスタ36〜39、ならびにインバータ40からなるラッチ回路からなっている。トランジスタ36,38は、PチャネルMOSであり、トランジスタ37,39は、NチャネルMOSからなる。
The
トランジスタ36,37は、電源電圧VCCQと基準電位VSSとの間に直列接続されており、同様に、トランジスタ38,39も電源電圧VCCQと基準電位VSSとの間に直列接続されている。
The
そして、トランジスタ36とトランジスタ37との接続部には、トランジスタ38のゲートが接続されており、トランジスタ38とトランジスタ39との接続部には、トランジスタ36のゲートが接続されている。
The gate of the
トランジスタ36とトランジスタ37との接続部は、レベルシフタ19の出力部となり、論理和回路22の他方の入力部、ならびにインバータ23の入力部がそれぞれ接続されている。
A connection portion between the
レベルシフタ19の入力部となるトランジスタ39のゲート、およびインバータ40の入力部には、バッファ15の出力部が接続されている。また、インバータ40の出力部には、トランジスタ37のゲートがそれぞれ接続されている。ここで、レベルシフタ17〜18の構成においても、レベルシフタ19と同様の構成となっている。
The output section of the
また、バッファ15の入力部には、半導体チップ1のコア領域から出力される出力信号の制御信号となる出力制御信号OEが入力されるように接続されている。バッファ13の入力部には、信号CINの制御信号となる入力許可信号IEがコア領域から入力されるように接続されている。
In addition, the input portion of the
そして、バッファ13の出力部には、レベルシフタ17の入力部が接続されている。バッファ14の入力部には、コア領域から出力される出力信号Iが入力されるように接続されており、該バッファ14の出力部には、レベルシフタ18の入力部が接続されている。ここで、コアバッファ部5は、電源電圧VDD−基準電位VSSの振幅で動作するロジックである。
The input unit of the
図4は、I/Oセル3、およびその上方に形成される周回電源線におけるレイアウトの一例を示す説明図である。なお、図4においては、下方が半導体チップ1のチップ端側であり、上方が半導体チップ1の中心側となっている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the layout of the I /
I/Oセル3は、図4の下方に、信号電圧変換回路6がレイアウトされている。信号電圧変換回路6の上方には、論理部7がレイアウトされており、該論理部7の上方には、プリバッファ部8がレイアウトされている。
In the I /
そして、プリバッファ部8の上方には、ESD保護部10の抵抗30がレイアウトされており、該抵抗30の上方には、出力バッファ部9におけるトランジスタ28がレイアウトされている。
A
トランジスタ28の上方には、ESD保護部10の抵抗31がレイアウトされており、該抵抗31の上方には、ESD保護部11のダイオード32がレイアウトされている。なお、抵抗30は、プリバッファ部8とトランジスタ28との間以外の位置にレイアウトしてもよく、たとえば、ダイオード32と論理部7との間であればよい。
The
また、ダイオード32の上方には、パッド接続口3aを挟んでダイオード33がレイアウトされている。ダイオード33の上方には、出力バッファ部9におけるトランジスタ29がレイアウトされており、該トランジスタ29の上方には、コアバッファ部5がレイアウトされている。
A
さらに、周回電源線は、図4の下方に、電源電圧VDDを供給する周回電源線43が配線されており、周回電源線43の上方には、基準電位VSSを供給する周回基準電位線44が配線されている。
Further, the peripheral power supply line is provided with a peripheral
周回基準電位線44の上方には、基準電位VSSQを供給する周回基準電位線45が配線されており、該周回基準電位線45の上方には、電源電圧VCCQを供給する周回電源線46が配線されている。
A circular reference
また、周回電源線46の上方には、基準電位VSSQを供給する周回基準電位線47が配線されており、該周回基準電位線47の上方には、基準電位VSSを供給する周回基準電位線48が配線されている。そして、周回基準電位線48の上方には、電源電圧VDDを供給する周回電源線49が配線されている。
A circular reference
このように、プリバッファ部8をパッド接続口3aよりも下側(半導体チップ1の端側)に配置することによって、該パッド接続口3aをI/Oセル3の中央部よりも上部(半導体チップ1の中心側)にレイアウトすることができる。
As described above, the
図5は、I/Oセル3と半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2との接続例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of connection between the I /
この場合、パッド2は、パッド接続口3aの下方に(半導体チップ1の辺側)にレイアウトされ、配線パターン4を介してパッド接続口3aと接続されている。半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2は、半導体ウエハのダイシング時におけるブレードとバンプとの接触防止などの制約によって、チップ端から予め設定された距離(たとえば、100μm程度)をとって配置しなければならないが、そのチップ端からパッド2がレイアウトされている位置まで(図中、Aで示す)の領域にI/Oセル3を配置することができるので、レイアウト面積を小さくすることが可能となる。
In this case, the
また、図6は、I/Oセル3の幅方向の長さが、図5に示すI/Oセル3よりも長い場合のI/Oセル3と半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2との接続例を示す説明図である。
6 shows the
この場合も図5と同様であり、パッド2は、パッド接続口3aの下方に(半導体チップ1の辺側)にレイアウトされ、配線パターン4を介してパッド接続口3aと接続されており、チップ端からパッド2がレイアウトされている位置まで(図中、Aで示す)の領域にI/Oセル3を配置することができるので、レイアウト面積を小さくすることが可能となる。
In this case as well, the
図7は、本発明者が検討した一般的なI/Oセル100のレイアウト例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a layout example of a general I /
I/Oセル100は、半導体チップの辺側に、出力バッファ部を構成するNチャネルMOSのトランジスタ101がレイアウトされており、該トランジスタ101の上方にESD保護回路のダイオード102,103がそれぞれレイアウトされている。
In the I /
ダイオード103の上方には、出力バッファ部を構成するNチャネルMOSのトランジスタ104がレイアウトされており、該トランジスタ104の上方には、プリバッファ部105がレイアウトされている。
Above the
そして、プリバッファ部105の上方には、論理部106が位置しており、該論理部106の上方に信号電圧変換回路107がレイアウトされた構成となっている。そして、ダイオード102とダイオード103とを挟むようにパッド接続口108が設けられている。
A
図8は、図7のI/Oセル100とパッド109との接続例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a connection example between the I /
I/Oセル100のパッド接続口108とパッド109とは、半導体チップ110に形成された配線パターン111を介して接続されている。
The
I/Oセル100は、図7で示したように、プリバッファ部105がI/Oセル100の中心部近傍にレイアウトされているために、パッド接続口108がI/Oセル100の中心部よりも下方(半導体チップの辺側)にレイアウトされてしまうことになる。
As shown in FIG. 7, the I /
そのため、半導体チップの辺部に最も近いパッド109をチップ端から予め設定された距離まで離して配置すると、該パッド109がI/Oセル100よりもチップ端側にレイアウトされてしまうことになり、半導体チップ110に素子がレイアウトされないデッドスペース(図中Bで示す距離の領域)が生じてしまうことになり、レイアウト効率が低下してしまい、半導体チップ110が大きくなってしまうことになる。
Therefore, if the
それにより、本実施の形態1によれば、I/Oセル3におけるレイアウトによって、半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2がレイアウトされる領域を有効に活用することが可能となり、半導体チップ1のサイズを小さくすることができる。
Thereby, according to the first embodiment, the layout in the I /
また、本実施の形態1においては、半導体チップ1の裏面に任意の長方形の領域毎に、パッド2をグリッド状に配列した例について記載したが、たとえば、図9に示すように、半導体チップ1の4つの周辺部に沿って額縁状の領域にパッド2をグリッド状に配列するようにしてもよい。
In the first embodiment, the example in which the
さらに、図10は、図9の点線で示す領域のパッド配列におけるパッド2とI/Oセル3のパッド接続口3aとを配線パターン4によって接続した際の配線例を示したものである。
Further, FIG. 10 shows a wiring example when the
これによっても、半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2がレイアウトされる領域を有効に活用することが可能となり、半導体チップ1のサイズを小さくすることができる。
This also makes it possible to effectively use the area where the
(実施の形態2)
図11は、本発明の実施の形態2によるI/Oセルのレイアウト例を示す説明図、図12は、図11のI/Oセルにおけるレイアウトの他の例を示す説明図である。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example layout of the I / O cell according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing another example of the layout in the I / O cell of FIG.
前記本実施の形態1(図4)では、I/Oセル3のレイアウトが、半導体チップ1のチップ端側から半導体チップ1の中心側にかけて、信号電圧変換回路6、論理部7、およびプリバッファ部8の順番でレイアウトされている例について記載したが、これら信号電圧変換回路6、論理部7、ならびにプリバッファ部8のレイアウト順は、図4に示す以外であってもよい。
In the first embodiment (FIG. 4), the layout of the I /
図11は、I/Oセル3における信号電圧変換回路6、論理部7、およびプリバッファ部8における他のレイアウト例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating another layout example of the signal
この場合、I/Oセル3は、図示するように、半導体チップ1のチップ端側(図11の下方)に、論理部7がレイアウトされており、その論理部7の上方に、信号電圧変換回路6がレイアウトされている。
In this case, as shown in the figure, the I /
信号電圧変換回路6の上方には、プリバッファ部8がレイアウトされており、該プリバッファ部8の上方には、ESD保護部10の抵抗30がレイアウトされている。そして、抵抗30の上方には、出力バッファ部9におけるトランジスタ28がレイアウトされており、該トランジスタ28の上方には、ESD保護部10の抵抗31がレイアウトされており、該抵抗31の上方には、ESD保護部11のダイオード32がレイアウトされている。
A
なお、ダイオード33、出力バッファ部9におけるトランジスタ29、ならびにコアバッファ部5のレイアウトについては、図4と同様であり、パッド接続口3aについても、図4と同様に、ダイオード32とダイオード33との間に設けられている。
The layout of the
また、図12は、I/Oセル3におけるレイアウトの他の例を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing another example of the layout in the I /
図12では、半導体チップ1のチップ端側(図12の下方)に、プリバッファ部8がレイアウトされており、該プリバッファ部8の上方には、論理部7がレイアウトされている。論理部7の上方には、信号電圧変換回路6がレイアウトされており、この信号電圧変換回路6の上方には、抵抗30がレイアウトされ、さらに、その上方には、出力バッファ部9におけるトランジスタ28がレイアウトされている。
In FIG. 12, the
トランジスタ28の上方には、抵抗31がレイアウトされており、該抵抗31の上方には、ダイオード32がレイアウトされている。図12においても、ダイオード33、出力バッファ部9におけるトランジスタ29、ならびにコアバッファ部5のレイアウトについては図4と同様であり、パッド接続口3aについても、図4と同様にダイオード32とダイオード33との間に設けられている。
A
それにより、本実施の形態2おいても、半導体チップ1の辺部に最も近いパッド2がレイアウトされる領域を有効に活用することが可能となり、半導体チップ1のサイズを小さくすることができる。
Thereby, also in the second embodiment, it is possible to effectively utilize the region where the
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Not too long.
本発明は、エリアバンプ構造の半導体チップにおけるチップ面積の低減技術に適している。 The present invention is suitable for a chip area reduction technique in a semiconductor chip having an area bump structure.
1 半導体チップ
1a I/O領域
2 パッド
3 I/Oセル
3a パッド接続口
4 配線パターン
5 コアバッファ部
6 信号電圧変換回路
7 論理部
8 プリバッファ部
9 出力バッファ部
10 ESD保護部
11 ESD保護部
12 バッファ
13 バッファ
14 バッファ
15 バッファ
16 レベルシフタ
17 レベルシフタ
18 レベルシフタ
19 レベルシフタ
20 論理積回路
21 論理積回路
22 論理和回路
23 インバータ
24 トランジスタ
25 トランジスタ
26 トランジスタ
27 トランジスタ
28 トランジスタ
29 トランジスタ
30 抵抗
31 抵抗
32 ダイオード
33 ダイオード
34 バッファ
35 バッファ
36 トランジスタ
37 トランジスタ
38 トランジスタ
39 トランジスタ
40 インバータ
43 周回電源線
44 周回基準電位線
45 周回基準電位線
46 周回電源線
47 周回基準電位線
48 周回基準電位線
49 周回電源線
100 I/Oセル
101 トランジスタ
102 ダイオード
103 ダイオード
104 トランジスタ
105 プリバッファ部
106 論理部
107 信号電圧変換回路
108 パッド接続口
109 パッド
110 半導体チップ
111 配線パターン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体チップは、
前記半導体チップの辺に沿ってアレイ状に配置された複数のI/Oパッドと、
前記半導体チップの辺に沿って配置され、任意の前記I/Oパッドと接続される複数のI/O部とを有し、
前記I/O部は、
任意の前記I/Oパッドと接続部となるパッド接続口と、
入力信号、および出力信号の電圧を変換する信号電圧変換回路と、
第1のトランジスタ、および第2のトランジスタから構成され、駆動制御信号に基づいて、出力信号を出力する出力バッファ部と、
駆動信号を出力し、前記出力バッファ部を駆動するプリバッファ部と、
前記出力バッファ部、および入力信号を制御する論理部とを備え、
前記パッド接続口を挟んで、前記半導体チップの中心側から前記半導体チップの辺側にかけて、前記第1のトランジスタ、および前記第2のトランジスタがそれぞれレイアウトされ、
前記第2のトランジスタよりも前記半導体チップの辺側に、前記プリバッファ部、前記論理部、および前記信号電圧変換回路が任意にレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 With a semiconductor chip,
The semiconductor chip is
A plurality of I / O pads arranged in an array along the side of the semiconductor chip;
A plurality of I / O units disposed along the side of the semiconductor chip and connected to any of the I / O pads;
The I / O unit is
A pad connection port to be connected to any I / O pad;
A signal voltage conversion circuit for converting the voltage of the input signal and the output signal;
An output buffer unit configured by a first transistor and a second transistor and outputting an output signal based on a drive control signal;
A pre-buffer unit that outputs a drive signal and drives the output buffer unit;
The output buffer unit, and a logic unit for controlling the input signal,
The first transistor and the second transistor are laid out from the center side of the semiconductor chip to the side of the semiconductor chip across the pad connection port,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the prebuffer unit, the logic unit, and the signal voltage conversion circuit are arbitrarily laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the second transistor.
前記I/O部は、
前記第2のトランジスタよりも前記半導体チップの辺側に、前記プリバッファ部がレイアウトされており、
前記プリバッファ部よりも前記半導体チップの辺側に前記論理部がレイアウトされており、
前記論理部よりも前記半導体チップの辺側に前記信号電圧変換回路がレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
The I / O unit is
The pre-buffer unit is laid out on the side of the semiconductor chip from the second transistor,
The logic part is laid out on the side of the semiconductor chip from the prebuffer part,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the signal voltage conversion circuit is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the logic unit.
前記I/O部は、
前記第2のトランジスタよりも前記半導体チップの辺側に、前記プリバッファ部がレイアウトされており、
前記プリバッファ部よりも前記半導体チップの辺側に、前記信号電圧変換回路がレイアウトされており、
前記信号電圧変換回路よりも前記半導体チップの辺側に前記論理部がレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
The I / O unit is
The pre-buffer unit is laid out on the side of the semiconductor chip from the second transistor,
The signal voltage conversion circuit is laid out on the side of the semiconductor chip from the prebuffer unit,
A semiconductor integrated circuit device, wherein the logic section is laid out on a side of the semiconductor chip with respect to the signal voltage conversion circuit.
前記I/O部は、
前記第2のトランジスタよりも前記半導体チップの辺側に、前記信号電圧変換回路がレイアウトされており、
前記信号電圧変換回路よりも前記半導体チップの辺側に、前記論理部がレイアウトされており、
前記論理部よりも前記半導体チップの辺側に前記プリバッファ部がレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
The I / O unit is
The signal voltage conversion circuit is laid out on the side of the semiconductor chip from the second transistor,
The logic part is laid out on the side of the semiconductor chip from the signal voltage conversion circuit,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the prebuffer unit is laid out on the side of the semiconductor chip with respect to the logic unit.
前記I/O部は、
ESD保護用の第1、および第2のダイオードを備え、
前記第1のダイオードは、
前記パッド接続口と前記第1のトランジスタとの間にレイアウトされ、
前記第2のダイオードは、
前記パッド接続口と前記第2のトランジスタとの間にレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 4,
The I / O unit is
Comprising first and second diodes for ESD protection;
The first diode is
Laid out between the pad connection port and the first transistor;
The second diode is
A semiconductor integrated circuit device laid out between the pad connection port and the second transistor.
前記I/O部は、
前記出力バッファ部、および入力信号を制御する信号の遅延を防止するコアバッファ部を備え、
前記コアバッファ部は、
前記第1のトランジスタよりも、前記半導体チップの中心側にレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 In the semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The I / O unit is
The output buffer unit, and a core buffer unit for preventing delay of a signal for controlling an input signal,
The core buffer unit is
The semiconductor integrated circuit device is laid out closer to the center of the semiconductor chip than the first transistor.
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