JPH10173055A - Cell-based semiconductor device and standard cell - Google Patents
Cell-based semiconductor device and standard cellInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、セル同士の信号線
結線の自由度をある程度確保しながら、セル面積を縮小
化することができるセルベース半導体装置、及びスタン
ダードセルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cell-based semiconductor device capable of reducing the cell area while securing a certain degree of freedom in connecting signal lines between cells, and a standard cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、いわゆるセルベース(または、ビ
ルディングブロック方式ともいう)のセミカスタム設計
手法は、ASIC(Application Specific Integrated C
ircuit) 設計に広く採用されている。この設計手法で
は、ライブラリに登録されている共通設計資産を組み合
わせ、また自動配置配線ツールを用いることによってI
C設計の効率向上が図られる。セルベースASICは、
セル登録した単位論理回路(または、素子単体でも可)
を組み合わせて回路機能ブロックを構成させるスタンダ
ードセル方式、既に設計された回路機能ブロックを階層
構造にして配置配線する一般セル方式に大別される。2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called cell-based (or building block system) semi-custom design method has been developed by using an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
ircuit) Widely used in design. In this design method, common design assets registered in a library are combined, and an I / O tool is used by using an automatic placement and routing tool.
The efficiency of the C design is improved. Cell-based ASICs
Unit logic circuit registered in the cell (or element only)
And a general cell system in which already designed circuit function blocks are arranged and wired in a hierarchical structure.
【0003】図3および図4は、セルベースASICの
設計に用いられ、予めライブラリに登録されている従来
の単位セルを例示するパターン図である。図3は、2入
力のNANDセル、図4は、3入力のNORセルを示
す。図3および図4中、符号1はPチャネルMOSトラ
ンジスタ(以下、PMOSという)、2はNチャネルM
OSトランジスタ(以下、NMOSという)、3はp型
能動領域、4はn型能動領域、5はゲート電極、6はP
MOS1のドレイン領域(p+ 不純物拡散領域)、7は
PMOS1のソース領域(p+ 不純物拡散領域)、8は
NMOS2のドレイン領域(n+ 不純物拡散領域)、9
はNMOS2のソース領域(n+ 不純物拡散領域)、1
0は内部信号線、11は電源電圧供給線、12はGND
線(本発明では、11と12を電源線と総称する)の各
パターンである。FIGS. 3 and 4 are pattern diagrams illustrating a conventional unit cell used for designing a cell-based ASIC and registered in a library in advance. FIG. 3 shows a two-input NAND cell, and FIG. 4 shows a three-input NOR cell. 3 and 4, reference numeral 1 denotes a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as PMOS), and reference numeral 2 denotes an N-channel M transistor.
OS transistor (hereinafter referred to as NMOS), 3 is a p-type active region, 4 is an n-type active region, 5 is a gate electrode, 6 is a P-type active region.
The drain region (p + impurity diffusion region) of MOS 1, 7 is the source region (p + impurity diffusion region) of PMOS 1 , 8 is the drain region (n + impurity diffusion region) of NMOS 2 , 9
Is the source region (n + impurity diffusion region) of NMOS2, 1
0 is an internal signal line, 11 is a power supply voltage supply line, and 12 is GND
These are patterns of lines (in the present invention, 11 and 12 are collectively referred to as power supply lines).
【0004】ゲート電極5は、例えば第1層目のポリシ
リコン(1PS)、ポリサイド等から構成される。各ゲ
ート電極5の途中には、入力端子TINが設けられてい
る。The gate electrode 5 is made of, for example, a first layer of polysilicon (1PS), polycide, or the like. An input terminal T IN is provided in the middle of each gate electrode 5.
【0005】内部信号線10は、ゲート電極5上に層間
絶縁層を介して積層される、例えば第2層目のポリシリ
コン(2PS)、ポリサイド、タングステン等の膜から
構成される。内部信号線10下地の層間絶縁層に第1の
コンタクト(1CNT)が設けられている。この1CN
Tを介して、内部信号線10が、PMOS1のドレイン
領域6とNMOS2の一方のドレイン領域8とに接続さ
れている。内部信号線10の途中には、出力端子TOUT
が設けられている。The internal signal line 10 is formed of a second-layer film of polysilicon (2PS), polycide, tungsten, or the like, which is stacked on the gate electrode 5 with an interlayer insulating layer interposed therebetween. A first contact (1CNT) is provided on the interlayer insulating layer under the internal signal line 10. This 1CN
The internal signal line 10 is connected to the drain region 6 of the PMOS 1 and one drain region 8 of the NMOS 2 via T. In the middle of the internal signal line 10, the output terminal T OUT
Is provided.
【0006】一方、電源線11および12は、セルの上
下部分で一方方向に平行に配線され、この配線幅が、種
類の異なるセル間(この例では、図3のNANDセルと
図4のNORセル間)で統一されている。これは、種類
の異なるセルを一方方向に並べるだけで内部の電源電圧
供給線11同士、GND線12同士が直列接続させるた
めである。電源電圧供給線11は、PMOSのソース領
域に1CNTを介して接続されている。また、GND線
12は、NMOS2の他方のソース領域9に1CNTを
介して接続されている。On the other hand, the power supply lines 11 and 12 are wired in parallel in one direction in the upper and lower portions of the cells, and the wiring width is different between different types of cells (in this example, the NAND cell of FIG. 3 and the NOR cell of FIG. 4). (Between cells). This is because the internal power supply lines 11 and the GND lines 12 are connected in series only by arranging cells of different types in one direction. The power supply voltage supply line 11 is connected to the source region of the PMOS via 1 CNT. The GND line 12 is connected to the other source region 9 of the NMOS 2 via 1 CNT.
【0007】このように構成されている単位セルを用い
た従来のセルベースASICの設計では、自動配置配線
ツールに顧客仕様にもとづく必要な機能、性能および制
約条件等を与えると、この自動配置配線ツールによっ
て、適切な論理回路セル(単位セル)がライブラリから
呼び出され、最適なパターン設計が行なわれる。すなわ
ち、顧客仕様(機能、性能)を満たすように、種類の異
なる単位セルを組み合わせて自動配置した後、配置され
た各セル間が多層配線によって自動接続される。In the design of a conventional cell-based ASIC using the unit cell configured as described above, if the necessary functions, performances, and constraints based on customer specifications are given to an automatic placement and routing tool, the automatic placement and routing is performed. The tool calls an appropriate logic circuit cell (unit cell) from the library and performs an optimal pattern design. That is, after unit cells of different types are automatically combined and arranged so as to satisfy customer specifications (functions and performances), the arranged cells are automatically connected by multilayer wiring.
【0008】たとえば、図3および図4の例では、自動
配置しただけでセル列内部の電源電圧供給線11同士、
GND線12同士がそれぞれ相互接続され、上記自動配
線では、セル間で入出力端子TIN,TOUT を相互接続さ
せる外部信号線の配線と、各セル列の電源電圧供給線1
1と各セル列GND線12を、それぞれ共通化する外部
電源線の配線とが行なわれる。For example, in the examples shown in FIGS. 3 and 4, power supply voltage supply lines 11 in a cell column are
The GND lines 12 are interconnected with each other. In the automatic wiring, wiring of an external signal line for interconnecting the input / output terminals T IN and T OUT between cells and the power supply voltage supply line 1 of each cell row are used.
1 and the wiring of the external power supply line for sharing the cell line GND line 12 with each other.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】所定機能の回路又は素
子が予めインストールされた単位セルは、上述したよう
に顧客の要求に応じて種々の回路機能ブロックを構成す
るために供せられることから、その設計段階において
は、どのような回路にも対応できるように、そのセル間
接続の配線の自由度が大きいことが要求される。具体的
に、セル間接続の配線の自由度が大きいとは、単位セル
自身のパターンや接続点が後の外部信号線の結線に邪魔
にならないことを意味する。このため、例えば図3およ
び図4では、内部信号線10、電源電圧供給線11およ
びGND線12は、ともに第1層目の配線層(例えば、
タングステン層)が用いられる。また、この配線の際に
は、信号遅延の問題も考慮しなければならない。すなわ
ち、近くを結ぶ信号線は下層側の配線を利用し、例えば
クロックラインやバスラインといった遠くまで信号を運
ぶ配線は、邪魔なものがすくなく配線の自由度が高く、
また抵抗の低い上層側の配線を利用するといった、信号
の種類に応じた配線層の使い分けがなされる。A unit cell in which a circuit or an element having a predetermined function is pre-installed is provided for configuring various circuit function blocks in accordance with customer requirements as described above. In the design stage, it is required that the degree of freedom of the interconnection between the cells be large so as to be applicable to any circuit. Specifically, that the degree of freedom of wiring for cell-to-cell connection means that the pattern or connection point of the unit cell itself does not hinder the connection of the external signal line later. Therefore, in FIGS. 3 and 4, for example, the internal signal line 10, the power supply voltage supply line 11, and the GND line 12 are all connected to the first wiring layer (for example,
Tungsten layer) is used. In this wiring, the problem of signal delay must be considered. In other words, the signal lines that connect near each other use lower-layer wiring, and wiring that carries signals far away, such as clock lines and bus lines, has less wiring and a high degree of freedom in wiring.
In addition, the use of different wiring layers according to the type of signal is made, such as using the upper wiring having lower resistance.
【0010】一方、半導体プロセスの立場では、配線構
造が多層になればなるほど、後のプロセスの容易性を考
慮すると平坦化が重要になり、下層側ほど膜厚を薄くし
上層側ほど厚くするほうが好ましい。加えて、加工性の
面では、より上層側にいくほどL&S(Line and Space)
間隔を広くしたほうが好ましく、また最下層はタングス
テン膜などの比較的に高抵抗な材料の使用を余儀なくさ
れる場合も多い。以上の観点により、この第1層目の配
線層は、例えば、1PS、タングステン膜といった比較
的に抵抗率が高い材料で構成され、しかも比較的に薄い
ので、隣接する素子間を接続する内部配線層としては適
している。On the other hand, from the standpoint of a semiconductor process, as the wiring structure becomes more multilayered, planarization becomes more important in consideration of the easiness of later processes, and it is better to make the film thinner on the lower side and thicker on the upper side. preferable. In addition, in terms of workability, L & S (Line and Space)
It is preferable to increase the interval, and the lowermost layer often has to use a relatively high-resistance material such as a tungsten film. In view of the above, the first wiring layer is made of a material having a relatively high resistivity, such as 1PS or a tungsten film, and is relatively thin, so that the internal wiring connecting adjacent elements is formed. Suitable as a layer.
【0011】しかし、大規模な回路構成をとることがあ
る近年のセルベースASICでは、第1層目の配線層を
セル内部の電源線に用いることによる不利益が、セル間
配線の自由度確保との関係で相対的に大きくなってきて
いる。すなわち、近年のICの製造プロセスでは、4
層、5層といった配線構造を多層化することによって配
線のリソースが増え、これとともに配線の自由度が増大
している。また、論理回路の大規模化および高速化にと
もなって、面積縮小化や配線長の短縮化の要求が次第に
高まり、以前のようなセル間に配線領域を設けずにセル
配置領域上で殆どの配線を行なうこととしている。とこ
ろが、従来のセル構造では、シート抵抗が高い第1層目
の配線層によってセル内部の電源線が構成されているこ
とから、必然的に内部の電源線幅を広くとらざるを得
ず、セル面積の縮小化が難しいのが実情であった。However, in recent cell-based ASICs, which may have a large-scale circuit configuration, the disadvantage of using the first wiring layer as a power supply line inside the cell is that the freedom of wiring between cells is secured. Has become relatively large in relation to. That is, in recent IC manufacturing processes, 4
By increasing the number of wiring structures such as layers and five layers, wiring resources are increased, and the degree of freedom of wiring is also increased. In addition, as logic circuits have become larger and faster, demands for smaller areas and shorter wiring lengths have gradually increased. Wiring is to be performed. However, in the conventional cell structure, since the power supply line inside the cell is constituted by the first wiring layer having a high sheet resistance, the internal power supply line width is inevitably widened. In fact, it was difficult to reduce the area.
【0012】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、セル同士の信号線結線の自由度をある程度確保しな
がら、セル面積を縮小化することができるセルベース半
導体装置、及びスタンダードセルを提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a cell-based semiconductor device and a standard cell capable of reducing the cell area while securing a certain degree of freedom in connecting signal lines between cells. The purpose is to do.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上記目的を達成するために、本発明のセル
ベース半導体装置では、少なくとも基本素子が予め形成
されている複数種類のセルを、任意に組み合わせること
によって所望の回路機能ブロックが構成されているセル
ベース半導体装置であって、前記セルは、複数の基本素
子と、前記複数の基本素子をセル内部で接続させる内部
信号線と、一方方向の両側に隣接するセル間で相互に接
続され、前記基本素子に電源電圧を供給する電源線とを
有し、前記内部信号線が、前記電源線より下層側の配線
層で構成され、前記電源線より上層側に積層されている
信号線用配線層は、異なるセルの入出力端子間を結線さ
せる外部信号線を構成していることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and achieve the above object, a cell-based semiconductor device of the present invention comprises a plurality of types of cells in which at least a basic element is formed in advance. Is a cell-based semiconductor device in which a desired circuit function block is configured by arbitrarily combining, the cell includes a plurality of basic elements, and an internal signal line connecting the plurality of basic elements inside the cell. A power supply line connected to cells adjacent to each other on both sides in one direction and supplying a power supply voltage to the basic element, wherein the internal signal line is formed of a wiring layer lower than the power supply line. The signal line wiring layer stacked above the power supply line constitutes an external signal line for connecting input / output terminals of different cells.
【0014】このように、本セルベース半導体装置で
は、セル内の電源線を内部信号線より上層側の配線層で
構成させることによって、一般にアルミニウム等から構
成される第2層目以降の配線層を電源線として利用で
き、電源線の線幅を従来よりも狭くすることができる。
また、電源線の下層側に第1層目の配線層パターンやコ
ンタクトを形成できることから、セル面積の縮小化が容
易となる。この結果、電源線を従来よりも上層化するこ
ととなり、この意味ではセル間配線の自由度は若干低下
する。しかし、先に記述したように近年の配線構造の多
層化にともなってセル間接続の自由度が大幅に増大して
いることを考慮し、また電源線より外側には内部信号線
を引き出さないようにすることによって、セル間接続の
自由度低下は余り問題とならず、本発明によって、電源
線の上層化によるセル面積が縮小化されるといった大き
な効果を得ることができる。As described above, in the present cell-based semiconductor device, the power supply line in the cell is constituted by the wiring layer above the internal signal line, so that the second and subsequent wiring layers generally formed of aluminum or the like are provided. Can be used as a power supply line, and the line width of the power supply line can be made narrower than before.
Further, the first wiring layer pattern and the contact can be formed below the power supply line, so that the cell area can be easily reduced. As a result, the power supply line is formed in a higher layer than in the prior art, and in this sense, the degree of freedom of the inter-cell wiring is slightly reduced. However, as described above, in consideration of the fact that the degree of freedom in connection between cells has been greatly increased with the recent increase in the number of wiring layers, the internal signal lines must not be drawn outside the power supply lines. By doing so, the reduction in the degree of freedom in the connection between cells does not cause much problem, and the present invention can provide a great effect that the cell area is reduced by increasing the power supply lines.
【0015】このセル間接続の自由度確保の観点から
は、電源線は出来るだけ下層側の配線層を利用すること
が望ましいが、例えば同じ機能のセルが連続的に接続さ
れるような場合にあっては、電源線と同じ階層、或いは
下層側で外部信号線を配線させることができる。この場
合の外部信号線は、電源線と略平行に配線させるよう
に、例えば入出力端子の位置を決めおくと、自由度には
何ら問題なく配線を行なうことができる。From the viewpoint of securing the degree of freedom of connection between cells, it is desirable to use the lower wiring layer as much as possible for the power supply line. However, for example, when cells having the same function are connected continuously. In that case, an external signal line can be wired on the same layer as the power supply line or on the lower layer side. In this case, if the positions of the input / output terminals are determined so that the external signal lines are wired substantially parallel to the power supply lines, the external signal lines can be wired without any problem in the degree of freedom.
【0016】本発明のスタンダードセルでは、複数の基
本素子と、前記複数の基本素子をセル内部で接続させる
内部信号線と、一方方向の両側に隣接するセル間で相互
に接続され、前記基本素子に電源電圧を供給する電源線
とを有するスタンダードセルであって、前記内部信号線
が、前記電源線より下層側の配線層で構成されているこ
とを特徴とする。In the standard cell according to the present invention, a plurality of basic elements, an internal signal line for connecting the plurality of basic elements inside the cell, and the cells adjacent to each other on one side in one direction are connected to each other. And a power supply line for supplying a power supply voltage to the standard cell, wherein the internal signal line is formed of a wiring layer below the power supply line.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるセルベース
半導体装置およびスタンダードセルを、図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1および図2は、セルベースA
SICの設計に用いられ、予めライブラリに登録されて
いる本実施形態に係わる単位セル(スタンダードセル)
を例示するパターン図である。本発明のスタンダードセ
ルは、このパターン図に特徴があり、本発明のセルベー
ス半導体装置は、このパターン図に例示されるような種
類が異なるセルを、任意に組み合わせることによって所
望の回路機能ブロックが構成されている。したがって、
以下の説明では、本発明の要部が示されている図1およ
び図2のセルパターンを説明することによって本発明の
実施形態を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a cell-based semiconductor device and a standard cell according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show the cell base A
A unit cell (standard cell) according to the present embodiment, which is used for SIC design and registered in a library in advance
FIG. The standard cell of the present invention is characterized by this pattern diagram, and the cell-based semiconductor device of the present invention has a desired circuit function block by arbitrarily combining cells of different types as exemplified in this pattern diagram. It is configured. Therefore,
In the following description, an embodiment of the present invention will be described by describing the cell patterns of FIGS. 1 and 2 showing the main parts of the present invention.
【0018】図1は、本発明のセルベースASICにお
ける2入力のNANDセルを示し、従来例を示す図3と
対応する。また、図2は、本発明のセルベースASIC
における3入力のNORセルを示し、従来例を示す図4
と対応する。なお、ここで図3および図4に示す従来の
セルと重複する構成は、同一符号を付し、その詳細な説
明は省略する。図1および図2中、符号1はPMOS、
2はNMOS、3はp型能動領域、4はn型能動領域
域、5はゲート電極、6はPMOS1のドレイン領域
(p+ 不純物拡散領域)、7はPMOS1のソース領域
(p+ 不純物拡散領域)、8はNMOS2のドレイン領
域(n+ 不純物拡散領域)、9はNMOS2のソース領
域(n+ 不純物拡散領域)、10は内部信号線、11は
電源電圧供給線、12はGND線(本発明では、11と
12を電源線と総称する)の各パターンを示す。また、
符号TINは入力端子、TOUT は出力端子、1CNTは第
1のコンタクト(第1配線層と、ソース領域7又はドレ
イン領域8との接続孔)を示す。FIG. 1 shows a two-input NAND cell in a cell-based ASIC of the present invention, and corresponds to FIG. 3 showing a conventional example. FIG. 2 shows a cell-based ASIC of the present invention.
FIG. 4 shows a three-input NOR cell in FIG.
And corresponding. Here, the same components as those of the conventional cells shown in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a PMOS,
2 is an NMOS, 3 is a p-type active region, 4 is an n-type active region, 5 is a gate electrode, 6 is a drain region (p + impurity diffusion region) of PMOS 1, and 7 is a source region (p + impurity diffusion region) of PMOS 1. ), 8 is the drain region (n + impurity diffusion region) of NMOS 2, 9 is the source region (n + impurity diffusion region) of NMOS 2 , 10 is the internal signal line, 11 is the power supply voltage supply line, and 12 is the GND line (the present invention). Here, patterns 11 and 12 are collectively referred to as power supply lines). Also,
Reference symbol T IN indicates an input terminal, T OUT indicates an output terminal, and 1 CNT indicates a first contact (a connection hole between the first wiring layer and the source region 7 or the drain region 8).
【0019】本実施形態のセルが、図3および図4の従
来の場合と異なるのは、第1に、電源電圧供給線11お
よびGND線12が第2層目の配線層(以下、第2配線
層という)から構成されていることである。具体例に
は、この第2配線層として、例えば第1層目のAl配線
層(1AL)が選択される。この電源線11,12を第
2配線層から構成させることによって、電源線11,1
2の幅それぞれが、この図の場合は従来の40%と細く
なっている。なお、この電源線11,12の配線幅は、
従来と同様、種類の異なるセル間(この例では、図1の
NANDセルと図2のNORセル間)で統一されてい
る。The difference between the cell of the present embodiment and the conventional cell shown in FIGS. 3 and 4 is that, first, the power supply voltage supply line 11 and the GND line 12 are connected to a second wiring layer (hereinafter referred to as a second wiring layer). (Referred to as a wiring layer). In a specific example, for example, the first Al wiring layer (1AL) is selected as the second wiring layer. By forming the power supply lines 11, 12 from the second wiring layer, the power supply lines 11, 1
Each of the widths 2 is as thin as 40% of the conventional one in this case. Note that the wiring width of the power supply lines 11 and 12 is
As in the related art, the types of cells are unified between different types of cells (in this example, between the NAND cell of FIG. 1 and the NOR cell of FIG. 2).
【0020】第2に、この電源線11,12を従来より
上層側の配線層を用いることによって、トランジスタ1
または2へ電源電圧を供給するコンタクト構造が従来と
異なっている。すなわち、PMOS1のソース領域7上
の図示せぬ絶縁層上に、例えば第2ポリシリコン膜で構
成されるコンタクトパッド層13が配置され、これが1
CNTを介してソース領域7接続されている。このコン
タクトパッド層13は、その上に成膜される図示せぬ絶
縁層に形成される第2のコンタクト(2CNT)を介し
て上層側の前記電源供給線11に接続されている。同様
に、NMOS2側では、そのソース領域9とGND線1
2との間には、それぞれ絶縁層を介してコンタクトパッ
ド層13が介在され、このコンタクトパッド層13は、
1CNTを介して下層側のソース領域9に接続され、2
CNTを介して上層側のGND線12に接続されてい
る。なお、図2中、符号SCNTは、1CNTと2CN
Tがコンタクトパッド層13を介在させて重ねられたス
タックコンタクトの例を示している。Second, the power supply lines 11 and 12 are formed by using a wiring layer on the upper layer side than the conventional one, so that the transistor 1
Alternatively, the contact structure for supplying the power supply voltage to the power supply 2 is different from the conventional structure. That is, a contact pad layer 13 made of, for example, a second polysilicon film is arranged on an insulating layer (not shown) on the source region 7 of the PMOS 1, and this is
The source region 7 is connected via the CNT. The contact pad layer 13 is connected to the power supply line 11 on the upper layer side via a second contact (2CNT) formed on an insulating layer (not shown) formed thereon. Similarly, on the NMOS 2 side, the source region 9 and the GND line 1
2, a contact pad layer 13 is interposed via an insulating layer, and the contact pad layer 13
1 is connected to the lower source region 9 via CNT,
It is connected to the upper GND line 12 via the CNT. In FIG. 2, the symbol SCNT is 1CNT and 2CN.
An example of a stack contact where T is stacked with the contact pad layer 13 interposed therebetween is shown.
【0021】第3に、従来は電源線が最下層の配線層で
構成されていたために、この電源線の下層側の領域が有
効に利用できなかったが、本発明では、電源線を2層目
以降の配線層で構成させることによって、この下層側領
域の有効利用を図ることが可能となったことである。す
なわち、従来の図3および図4では、同じ階層の内部信
号線10との距離を確保するために、電源線11,12
の内側にしか配置できなかったコンタクト部(2CN
T,SCNT)を、本実施形態では電源線11,12直
下に位置させている。また、内部信号線10は電源線1
1,12の直下で配線することも可能となる。Third, since the power supply line is conventionally formed of the lowermost wiring layer, the area under the power supply line cannot be effectively used. However, in the present invention, the power supply line is divided into two layers. By using the wiring layers subsequent to the first layer, the lower layer side region can be effectively used. That is, in the conventional FIGS. 3 and 4, in order to secure a distance from the internal signal line 10 of the same level,
(2CN) that could only be placed inside
T, SCNT) are located immediately below the power supply lines 11 and 12 in the present embodiment. The internal signal line 10 is connected to the power line 1
Wiring can also be performed immediately below 1, 12.
【0022】とくに図示しないが、このように構成され
ているスタンダードセルは、従来と同様に、その配置配
線時に、顧客仕様にもとづいて多数、種類を組み合わせ
て回路機能ブロックを形成し、このセル間の入力端子T
IN/出力端子TOUT が、更に上層側の第2層目のAl配
線(2AL)、第3層目のAl配線(3AL)、…を用
いて最適に結線されている。また、セル配置時にセル列
内で直列接続される電源線11,12は、それぞれ上層
側までコンタクトプラグやコンタクトパッド層で持ち上
げられ、上層側の配線層によって共通化され、外部に引
き出されている。Although not particularly shown, the standard cells thus configured form a circuit functional block by combining a large number and types based on customer specifications at the time of arrangement and wiring, as in the conventional case. Input terminal T
The IN / output terminal T OUT is optimally connected using a second-layer Al wiring (2AL), a third-layer Al wiring (3AL),. The power supply lines 11 and 12 connected in series in the cell row at the time of arranging the cells are lifted up to the upper layer side by a contact plug or a contact pad layer, shared by the upper wiring layer, and led out. .
【0023】本実施形態のセルベースASICおよびス
タンダードセルは、電源線11,12が、内部信号線1
0より上層側の配線層で構成されていることから、電源
線11,12の体積抵抗率を変えることなく(又は、体
積抵抗率を下げながら)線幅を細くでき、また電源線1
1,12の下に内部信号線10を配線することができ、
この結果、全体のセル面積を従来より縮小化できる。た
とえば、図1および図2の例では、電源線11,12の
線幅が従来の60%、その内部信号線10との距離が従
来の40〜50%とそれぞれ小さくなっており、この結
果、2割ほどセル面積が縮小化されている。このセル構
造では、電源線11,12と内部信号線10とを重ねる
ことも可能であり、また1ALの厚さによっては更に電
源線11,12の幅を短縮でき、その場合は3〜5割と
いった更なる面積縮小化も可能である。In the cell-based ASIC and the standard cell of this embodiment, the power supply lines 11 and 12 are connected to the internal signal line 1.
0, the line width can be reduced without changing the volume resistivity of the power supply lines 11 and 12 (or while lowering the volume resistivity).
Internal signal lines 10 can be wired below 1, 12;
As a result, the entire cell area can be reduced as compared with the related art. For example, in the examples of FIG. 1 and FIG. 2, the line width of the power supply lines 11 and 12 is 60% of the conventional one, and the distance from the internal signal line 10 is 40 to 50% of the conventional one. The cell area is reduced by about 20%. In this cell structure, the power supply lines 11, 12 and the internal signal line 10 can be overlapped, and the width of the power supply lines 11, 12 can be further reduced depending on the thickness of 1AL. In this case, 30 to 50% Further area reduction is also possible.
【0024】なお、上記説明は、電源線11,12は2
層目の配線層を用いた場合について行なったが、本発明
は、これに限定されず、電源線は内部信号線より上層側
の配線層を用い、かつ電源線より上層側の信号線用配線
層は、外部信号線、即ち自動配線できる信号線であるこ
とが要件である。したがって、電源線と同じ階層、又は
下層側においても外部信号線を存在させてもよい。この
場合、配線の自由度確保の観点からは、当該外部信号線
は、電源線と略平行に配線されていることが好ましい。
また、この外部信号線は、例えば同じ機能のセルを連続
的に接続されるような場合にあっては、前記電源線1
1,12と同様に、信号線引出し位置と線幅が予め決め
られ、セルを配置させるだけで入力端子TINが隣接セル
の出力端子TOUT に自動接続されるような構成であって
もよい。もちろん、この電源線と同じ階層又は下層側の
外部信号線は、セルに予め形成されたものでなく、自動
配線時に配線させるものでもよい。In the above description, the power supply lines 11 and 12 are
The present invention is not limited to the case where the first wiring layer is used, but the present invention is not limited to this. The power supply line uses a wiring layer above the internal signal line, and the signal line wiring above the power supply line. The layer is required to be an external signal line, that is, a signal line that can be automatically wired. Therefore, an external signal line may be provided on the same layer as the power supply line or on the lower layer side. In this case, from the viewpoint of securing the degree of freedom of wiring, it is preferable that the external signal line be wired substantially in parallel with the power supply line.
The external signal line is connected to the power supply line 1 when, for example, cells having the same function are continuously connected.
Similarly to 1 and 12, the signal line lead-out position and the line width may be determined in advance, and the input terminal T IN may be automatically connected to the output terminal T OUT of the adjacent cell only by arranging the cell. . Of course, the external signal line on the same layer or lower layer as the power supply line is not formed in advance in the cell, but may be wired at the time of automatic wiring.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
るセルベース半導体装置およびスタンダードセルによれ
ば、セル同士の信号線結線の自由度をある程度確保しな
がら、セル面積を縮小化することができる。また、電源
線の低抵抗化が可能であり、電圧降下を小さくできる。
さらに、配線層の下層側の領域を有効に利用できる。す
なわち、面積縮小化のために利用するほか、例えば本実
施形態に示すようにゲート電極の引回し配線の抵抗を低
減したり、電源線の直下にコンタクトを設けることも可
能となる。As described above, according to the cell-based semiconductor device and the standard cell according to the present invention, it is possible to reduce the cell area while securing a certain degree of freedom in connecting signal lines between cells. it can. Further, the resistance of the power supply line can be reduced, and the voltage drop can be reduced.
Further, the region on the lower layer side of the wiring layer can be effectively used. That is, in addition to being used for area reduction, for example, as shown in the present embodiment, it is also possible to reduce the resistance of the lead wiring of the gate electrode or to provide a contact directly below the power supply line.
【図1】本発明の実施形態に係わるNANDセルを示す
パターン図である。FIG. 1 is a pattern diagram showing a NAND cell according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態に係わるNORセルを示すパ
ターン図である。FIG. 2 is a pattern diagram showing a NOR cell according to an embodiment of the present invention.
【図3】従来のNANDセルを示すパターン図である。FIG. 3 is a pattern diagram showing a conventional NAND cell.
【図4】従来のNORセルを示すパターン図である。FIG. 4 is a pattern diagram showing a conventional NOR cell.
1…PMOS、2…NMOS、3…p型不純物領域、4
…n型不純物領域、5…ゲート電極、6,8…ドレイン
領域、7,9…ソース領域、10…内部信号線、11…
電源電圧供給線(電源線)、12…GND線(電源
線)、13…コンタクトパッド層、TIN…入力端子、T
OUT …出力端子、1CNT,2CNT,SCNT…コン
タクト。1 ... PMOS, 2 ... NMOS, 3 ... p-type impurity region, 4
... n-type impurity region, 5 ... gate electrode, 6, 8 ... drain region, 7, 9 ... source region, 10 ... internal signal line, 11 ...
Power supply voltage supply line (power supply line), 12 GND line (power supply line), 13 contact pad layer, T IN ... input terminal, T
OUT ... output terminal, 1CNT, 2CNT, SCNT ... contact.
Claims (5)
れている複数種類のセルを、任意に組み合わせることに
よって所望の回路機能ブロックが構成されているセルベ
ース半導体装置であって、 前記セルは、複数の基本素子と、前記複数の基本素子を
セル内部で接続させる内部信号線と、一方方向の両側に
隣接するセル間で相互に接続され、前記基本素子に電源
電圧を供給する電源線とを有し、 前記内部信号線が、前記電源線より下層側の配線層で構
成され、 前記電源線より上層側に積層されている信号用配線層
は、異なるセルの入出力端子間を結線させる外部信号線
を構成しているセルベース半導体装置。1. A cell-based semiconductor device in which a desired circuit function block is formed by arbitrarily combining a plurality of types of cells in which at least a predetermined basic element is formed in advance. A basic element, an internal signal line connecting the plurality of basic elements inside the cell, and a power supply line interconnected between cells adjacent on both sides in one direction and supplying a power supply voltage to the basic element. The internal signal line is formed of a wiring layer below the power supply line, and the signal wiring layer stacked on the upper side of the power supply line is an external signal for connecting input / output terminals of different cells. A cell-based semiconductor device constituting a line.
構成されている前記外部信号線を更に有し、当該外部信
号線が、前記電源線と略平行に配線されている請求項1
に記載のセルベース半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising the external signal line formed of a wiring layer of the same hierarchy as the power supply line, wherein the external signal line is wired substantially in parallel with the power supply line.
3. The cell-based semiconductor device according to 1.
構成されている前記外部信号線を更に有し、当該外部信
号線が、前記電源線と略平行に配線されている請求項1
に記載のセルベース半導体装置。3. The external signal line further comprising a wiring layer below the power supply line, wherein the external signal line is wired substantially parallel to the power supply line.
3. The cell-based semiconductor device according to 1.
抵抗の膜から構成されている請求項1に記載のセルベー
ス半導体装置。4. The cell-based semiconductor device according to claim 1, wherein said power supply line is formed of a film having a lower resistance than said internal signal line.
の基本素子をセル内で接続する内部信号線と、一方方向
の両側に隣接するセル間で相互に接続され、 前記基本素子に電源電圧を供給する電源線とを有するス
タンダードセルであって、 前記内部信号線が、前記電源線より下層側の配線層で構
成されているスタンダードセル。5. At least a plurality of basic elements, an internal signal line connecting the plurality of basic elements in a cell, and a cell connected to cells adjacent on both sides in one direction, wherein a power supply voltage is applied to the basic element. A standard cell having a power supply line to be supplied, wherein the internal signal line is formed of a wiring layer lower than the power supply line.
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---|---|---|---|
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