JPH0252428B2 - - Google Patents
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- JPH0252428B2 JPH0252428B2 JP56163005A JP16300581A JPH0252428B2 JP H0252428 B2 JPH0252428 B2 JP H0252428B2 JP 56163005 A JP56163005 A JP 56163005A JP 16300581 A JP16300581 A JP 16300581A JP H0252428 B2 JPH0252428 B2 JP H0252428B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/90—Masterslice integrated circuits
- H10D84/903—Masterslice integrated circuits comprising field effect technology
- H10D84/907—CMOS gate arrays
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はマスタースライス半導体集積回路装置
に係り、特にメモリー構成が多く含まれる場合の
有効な基本セルの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a master slice semiconductor integrated circuit device, and particularly to an effective basic cell structure when a large number of memory structures are included.
近年、通信機や計算機のIC化が進み、この際
マスタースライス方式のLSIが利用されることが
多い。マスタースライス方式のLSIはあらかじめ
定められた位置にトランジスタを規則的に配置し
ておき、各トランジスタの入出力端子を定められ
た格子にアルミニウム導電膜を形成することによ
り結線して、回路を実現するものである。トラン
ジスタの配置は、基本セルと呼ばれる構成単位の
くり返しによりチツプ全体に配置されているのが
一般的である。又、トランジスタは動作スピード
及び消費電力、更には配置の規則性の上から相補
型絶縁ゲート電界効果トランジスタによる、いわ
ゆるCMOSタイプが使われている。 In recent years, communication devices and computers have become increasingly integrated into ICs, and master slice LSIs are often used. Master slice type LSIs realize a circuit by regularly arranging transistors at predetermined positions and connecting the input and output terminals of each transistor by forming an aluminum conductive film in a predetermined grid. It is something. Generally, transistors are arranged throughout the chip by repeating structural units called basic cells. Further, from the viewpoint of operating speed, power consumption, and regularity of arrangement, so-called CMOS type transistors, which are complementary insulated gate field effect transistors, are used as transistors.
第1図は従来のCMOSタイプのマスタースラ
イス方式LSIの基本セルの平面図の一例を示す。
すなわち、N型シリコン基板1およびこのN型シ
リコン基板1に形成されたPウエル層2にそれぞ
れ形成されたP+ソースドレイン層6、N+ソース
ドレイン層3によつて直列となつた各々2個の
PMOST13、NMOST12がゲートポリシリコ
ン8,5及びフイードスルーポリシリコン9を伴
なつて形成され、それぞれのソースドレイン層
3,6、ゲートポリシリコン5,8、フイードス
ルーポリシリコン9には、コンタクト穴10が穿
たれ、アルミニウム導電膜により結線されて回路
を構成されることを示す。図にはP+サブストレ
ートコンタクト4、N+サブストレートコンタク
ト7にアルミニウム導電膜11A(すなわちVDD
線)、11B(すなわちVss線)のみを示す。 FIG. 1 shows an example of a plan view of a basic cell of a conventional CMOS type master slice type LSI.
That is, two of each are connected in series by the N type silicon substrate 1 and the P + source drain layer 6 and the N + source drain layer 3 formed on the P well layer 2 formed on the N type silicon substrate 1, respectively. of
PMOST 13 and NMOST 12 are formed with gate polysilicon 8, 5 and feedthrough polysilicon 9, and the respective source/drain layers 3, 6, gate polysilicon 5, 8, and feedthrough polysilicon 9 have contacts. It is shown that a hole 10 is drilled and wires are connected using an aluminum conductive film to form a circuit. The figure shows an aluminum conductive film 11A (i.e. V DD
line), 11B (ie, Vss line) only.
これは第1図bの簡略図で示され、構造はこの
簡略図を用いて説明できる。 This is shown in the simplified diagram of FIG. 1b, with the aid of which the structure can be explained.
従来の基本セルは論理回路に対しては非常に有
効な構造をとつているが、メモリ回路に対しては
構造上問題が多い。このことを第2図を用いて説
明する。 Although conventional basic cells have a very effective structure for logic circuits, they have many structural problems when used for memory circuits. This will be explained using FIG. 2.
第2図aはスタテツクメモリ1ビツトの回路図
を示す。トランスフアーゲートTG1,TG2は普通
NMOSトランジスタで形成され、ビツト線Bと
この反転信号がこの入力に加えられる。トラン
スフアーゲートのゲートにはワード線Wの信号が
加えられ、トランスフアーゲートの出力は
CMOSインバータIA,IBからなるフリツプフロ
ツプ回路の入力につながつている。この回路を従
来の基本セルで実現しようとすると、第2図bに
太線でアルミニウム導電膜の結線を示すように3
つの基本セルすなわち、12個のトランジスタを使
い5個の無駄なトランジスタ8A,8A′,5A,
8C,8C′,5C′が生じる。これはセルの利用率
が7/12、すなわち5.8%に落ちてしまうことを意
味する。 FIG. 2a shows a circuit diagram of a 1-bit static memory. Transfer gates T G1 and T G2 are normal
It is formed by an NMOS transistor, and bit line B and its inverted signal are applied to this input. The signal of the word line W is applied to the gate of the transfer gate, and the output of the transfer gate is
It is connected to the input of a flip-flop circuit consisting of CMOS inverters IA and IB. If we try to realize this circuit using a conventional basic cell, we will see three connections in the aluminum conductive film as shown in bold lines in Figure 2b.
1 basic cell, 12 transistors, 5 useless transistors 8A, 8A', 5A,
8C, 8C', 5C' are generated. This means that the cell utilization rate will drop to 7/12, or 5.8%.
近年のマスタースライス方式のLSIは、ゲート
数が大きくなり、IC化装置のメモリ内在の要求
を満たす必要がますます大きくなつてきた。しか
るに従来の基本セルではメモリ形成に際してセル
の利用率が大巾に下るという欠点があつた。 In recent years, the number of gates in master slice type LSIs has increased, and the need to meet the internal memory requirements of IC devices has become increasingly important. However, conventional basic cells have the disadvantage that the cell utilization rate drops significantly when forming a memory.
本発明の目的はメモリ形成に重点を置くことに
より従来の欠点を除去し、論理回路とメモリ回路
の両方をセル利用率を下げずに構成できる基本セ
ルを含むマスタースライス半導体集積回路装置を
提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate the conventional drawbacks by focusing on memory formation, and to provide a master slice semiconductor integrated circuit device including a basic cell that can configure both logic circuits and memory circuits without reducing cell utilization. There is a particular thing.
本発明は、素子領域と配線領域からなる基本セ
ルが複数個規則的に配置され、x,y方向に指定
された格子上にアルミニウム導電膜を形成するマ
スタースライス半導体集積回路装置において、第
1導電型シリコン基板上に形成された第2導電型
ソースドレイン層で直列となる第2導電型トラン
ジスタと、第1導電型ソースドレイン層で直列と
なる第1導電型トランジスタとが、一方が4個、
他方が少なくとも一方の中央部の2個のトランジ
スタと相補トランジスタの組を形成する関係で存
在する基本セルからなる構造によつて構成され
る。 The present invention provides a master slice semiconductor integrated circuit device in which a plurality of basic cells each consisting of an element region and a wiring region are arranged regularly, and an aluminum conductive film is formed on a specified grid in the x and y directions. One of the second conductivity type transistors connected in series with the second conductivity type source drain layer formed on the type silicon substrate and the first conductivity type transistor connected in series with the first conductivity type source drain layer, one of which is four in number,
The other is constituted by a structure consisting of basic cells that exist in a relationship to form a set of complementary transistors with at least one of the two central transistors.
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3図を参照すると、本発明の第1の実施例
は、N型シリコン基板1上にP+ソースドレイン
層6によつて直列となる2個のPMOSトランジ
スタのゲートポリシリコン8と、N+ソースドレ
イン層3によつて直列となる4個のNMOSトラ
ンジスタのゲートポリシリコン5と、ゲートポリ
シリコン5,8と、ソースドレイン層6,3のコ
ンタクト穴10とで形成される。 Referring to FIG. 3, the first embodiment of the present invention has gate polysilicon 8 of two PMOS transistors connected in series by a P + source/drain layer 6 on an N type silicon substrate 1, and an N It is formed by the gate polysilicon 5 of four NMOS transistors connected in series by the source/drain layer 3, the gate polysilicon 5, 8, and the contact hole 10 of the source/drain layer 6, 3.
第4図は本発明の第1の実施例によつて第2図
aに示したスタテツクメモリセルの1ビツトを示
したアルミニウム導電膜パターン(実線で示す)
を示したものである。図でゲートポリシリコン5
AはTG1のゲート、5DはTG2のゲートとなり、
ゲートポリシリコン5B,8AでIB、ゲートポ
リシリコン5C,8BでIAを構成している。図
に示すとおりメモリ構成に際してのセル利用率は
100%である。第3図の本発明の第1の実施例と
従来例の第1図を比べてみればわかるとおり、左
右端のNMOSTのゲートポリシリコン5の2ケ
が付加されただけで論理回路構成上の支障はな
い。 FIG. 4 shows an aluminum conductive film pattern (indicated by a solid line) showing one bit of the static memory cell shown in FIG. 2a according to the first embodiment of the present invention.
This is what is shown. In the figure, gate polysilicon 5
A is the gate of TG 1 , 5D is the gate of TG 2 ,
Gate polysilicon 5B and 8A constitute IB, and gate polysilicon 5C and 8B constitute IA. As shown in the figure, the cell utilization rate for memory configuration is
It is 100%. As can be seen by comparing the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 with the conventional example shown in FIG. There is no problem.
第5図は本発明の第1の実施例における2入力
NOR回路実現例aと2入力NAND回路実現例b
を示す。第5図aにおいてゲートポリシリコン5
A,5Dがあいているため、このゲートポリシリ
コンをフイードスルーとして利用することができ
る。単純にトランジスタ部分だけを考えれば第1
図の従来の場合、セル利用率が100%で本発明例
では4/6、すなわち67%であるが、従来の場合の
メモリ回路の実現例である58%より大きい点第1
図のフイードスルーポリシリコン9が本発明の場
合不必要である点、等から全体のセル利用率、基
本セルの集積度共従来の場合よりも改善できる。 FIG. 5 shows two inputs in the first embodiment of the present invention.
NOR circuit implementation example a and 2-input NAND circuit implementation example b
shows. In FIG. 5a, gate polysilicon 5
Since A and 5D are open, this gate polysilicon can be used as a feed through. If you simply consider the transistor part, the first
In the conventional case shown in the figure, the cell utilization rate is 100%, and in the example of the present invention, it is 4/6, or 67%, which is higher than 58%, which is an example of realizing the memory circuit in the conventional case.
Since the feed-through polysilicon 9 shown in the figure is unnecessary in the present invention, the overall cell utilization rate and the degree of integration of basic cells can be improved over the conventional case.
第5図bは2入力NAND回路の実現例を示す。
本来は第5図aの配線と類似形で定められるが2
個の余分なNMOSTを有効利用して論理レベル
を下げた改善例を示す。従来の場合出力V0と
VSS間には2個の直列NMOSTがあるが、本発
明では2個の並列NMOSTが2個直列になつて
いる。 FIG. 5b shows an implementation example of a two-input NAND circuit.
Originally, it was determined by a wiring similar to that shown in Figure 5a, but 2
An example of an improvement in which the logic level is lowered by effectively using the extra NMOST is shown below. In the conventional case, the output V 0 and
There are two series NMOSTs between VSS, but in the present invention two parallel NMOSTs are connected in series.
第6図aは本発明の第2の実施例を示し、中央
部の2個のゲートポリシリコン58をつないだ
例、及び左右端のNMOSTのゲートポリシリコ
ンをフイードスルーポリシリコンとしても使える
ようにのばした例を示す。 FIG. 6a shows a second embodiment of the present invention, in which two gate polysilicon 58 in the center are connected, and the gate polysilicon of NMOST at the left and right ends can also be used as feed-through polysilicon. An example is shown below.
第6図bは本発明の第3の実施例を示し、
NMOSTが2個でPMOSTが4個の基本セルと、
PMOSTが2個でNMOSTが4個の基本セルとが
混在している場合を示す。この場合は論理セルを
形成するときのセル利用率が本発明の第1の実施
例に比して大巾に上るという特徴がある。但し第
2図aにおけるゲートTG1,TG2が共にNMOST
の場合と共にPMOSTの場合とが混在するという
欠点はあるが、回路上の支障はない。 FIG. 6b shows a third embodiment of the invention,
A basic cell with 2 NMOSTs and 4 PMOSTs,
A case is shown in which basic cells with two PMOSTs and four NMOSTs coexist. This case is characterized in that the cell utilization rate when forming logic cells is much higher than in the first embodiment of the present invention. However, both gates TG 1 and TG 2 in Fig. 2a are NMOST.
Although there is a drawback that the PMOST case and the PMOST case coexist, there is no problem with the circuit.
本発明は以上説明したとおり、マスタースライ
ス方式LSIにおいて、2個の直列PMOSTと4個
の直列NMOSTとにおいて中央の2個が相補ト
ランジスタの組立形成させた構造により、メモリ
回路と論理回路のいずれに対してもセル利用率を
高めることができるという効果がある。 As explained above, in a master slice type LSI, the present invention has a structure in which two series PMOSTs and four series NMOSTs are assembled with complementary transistors, so that they can be used as either memory circuits or logic circuits. This also has the effect of increasing the cell utilization rate.
第1図a,bは従来のCMOSタイプマスター
スライス方式の基本セルを示す図で第1図aは平
面図、第1図bは簡略図、第2図a,bはスタテ
ツクメモリ回路を示す図で第2図aは回路図、第
2図bは第1図に示した従来の基本セルで実現し
た例、第3図は本発明の第1の実施例を示す簡略
図、第4図は本発明の第1の実施例に示す基本セ
ルでのスタテツクメモリ回路の実施例を示す図、
第5図a,bは本発明の第1の実施例による論理
回路の実現例で第5図aは2入力NOR回路の例、
第5図bは改良された2入力NAND回路の例、
第6図aは本発明の第2の実施例を示す簡略図、
第6図bは本発明の第3の実施例を示す図であ
る。
なお図において、1……N型シリコン基板、2
……Pウエル層、3……N+ソース、ドレイン層、
4……P+サブコン層、5……NMOSTゲートポ
リシリコン層、6……P+ソースドレイン層、7
……N+サブコン層、8……PMOSTゲートポリ
シリコン層、9……フイードスルーポリシリコン
層、10……コンタクト穴、11……アルミニウ
ム導電膜、12……NMOST領域、13……
PMOST領域、58……NMOST,PMOST共通
ゲートポリシリコン層、である。
Figures 1a and b are diagrams showing the basic cell of the conventional CMOS type master slice system. Figure 1a is a plan view, Figure 1b is a simplified diagram, and Figures 2a and b are static memory circuits. In the figures, Fig. 2a is a circuit diagram, Fig. 2b is an example realized using the conventional basic cell shown in Fig. 1, Fig. 3 is a simplified diagram showing the first embodiment of the present invention, and Fig. 4 1 is a diagram showing an example of a static memory circuit in a basic cell according to the first embodiment of the present invention,
5a and 5b are examples of realizing a logic circuit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5a is an example of a 2-input NOR circuit.
Figure 5b is an example of an improved two-input NAND circuit.
FIG. 6a is a simplified diagram showing a second embodiment of the invention;
FIG. 6b shows a third embodiment of the invention. In the figure, 1...N-type silicon substrate, 2
...P well layer, 3...N + source, drain layer,
4...P + sub-layer, 5...NMOST gate polysilicon layer, 6...P + source/drain layer, 7
. . . N + sub-layer, 8 . . . PMOST gate polysilicon layer, 9 . . . Feed-through polysilicon layer, 10 . . . Contact hole, 11 .
PMOST region, 58...NMOST, PMOST common gate polysilicon layer.
Claims (1)
2導電型のソースドレイン層が直列接続された複
数個の第2導電型トリンジスタ群と、前記第1導
電型半導体基板内の第2導電型ウエル層内に形成
された複数の第1導電型ソースドレイン層が直列
接続された複数個の第1導電型トランジスタ群と
を含む基本セルが規則的に配置されたマスタース
ライス半導体集積回路において、前記基本セルが
4個の前記第1導電型と前記第2導電型の一方の
導電型のトランジスタから成る第1のトランジス
タ群と2個の前記第1導電型と前記第2導電型の
他方の導電型のトランジスタから成る第2のトラ
ンジスタ群とで構成され、且つ前記第1のトラン
ジスタ群の中央部の2個のトランジスタが前記第
2のトランジスタ群と相補型回路を構成すべくゲ
ート電極同士が直線上に形成されていることを特
徴とするマスタースライス半導体集積回路装置。1 a plurality of second conductivity type transistor groups in which a plurality of second conductivity type source/drain layers formed in a first conductivity type semiconductor substrate are connected in series; and a second conductivity type transistor group in the first conductivity type semiconductor substrate; In the master slice semiconductor integrated circuit in which basic cells including a plurality of first conductivity type transistor groups in which a plurality of first conductivity type source drain layers formed in a well layer are connected in series are regularly arranged, A first transistor group whose basic cells include four transistors of one conductivity type of the first conductivity type and the second conductivity type, and two transistors of the other conductivity type of the first conductivity type and the second conductivity type. and a second transistor group consisting of transistors of the same type, and the gate electrodes of the two central transistors of the first transistor group are arranged in a straight line so as to form a complementary circuit with the second transistor group. A master slice semiconductor integrated circuit device, characterized in that it is formed on a master slice semiconductor integrated circuit device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163005A JPS5864047A (en) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Master-slice semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163005A JPS5864047A (en) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Master-slice semiconductor integrated circuit device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5864047A JPS5864047A (en) | 1983-04-16 |
| JPH0252428B2 true JPH0252428B2 (en) | 1990-11-13 |
Family
ID=15765380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56163005A Granted JPS5864047A (en) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Master-slice semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JPH0715976B2 (en) * | 1983-01-13 | 1995-02-22 | セイコーエプソン株式会社 | Semiconductor device |
| KR890004568B1 (en) * | 1983-07-09 | 1989-11-15 | 후지쑤가부시끼가이샤 | Master slice type for semiconductor |
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS57211248A (en) * | 1981-06-22 | 1982-12-25 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
-
1981
- 1981-10-13 JP JP56163005A patent/JPS5864047A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5864047A (en) | 1983-04-16 |
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