JPH0317380B2 - - Google Patents
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- JPH0317380B2 JPH0317380B2 JP60060310A JP6031085A JPH0317380B2 JP H0317380 B2 JPH0317380 B2 JP H0317380B2 JP 60060310 A JP60060310 A JP 60060310A JP 6031085 A JP6031085 A JP 6031085A JP H0317380 B2 JPH0317380 B2 JP H0317380B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/40—Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
- H10W20/49—Adaptable interconnections, e.g. fuses or antifuses
Landscapes
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路装置に関し、特にマス
タースライス方式によるMIS型大規模集積回路に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to an MIS type large-scale integrated circuit using a master slice method.
大規模集積回路が大型化するにつれて多品種少
量生産の傾向が著るしい今日、製造コストを低減
し、製造期間を短縮するために、マスタースライ
ス(master slice)方式による大規模集積回路の
製造が注目されている。 Today, as large-scale integrated circuits become larger, there is a marked trend toward high-mix, low-volume production.In order to reduce manufacturing costs and shorten manufacturing time, large-scale integrated circuits are manufactured using the master slice method. Attention has been paid.
マスタースライス方式とは、一つの半導体個片
(チツプ)中に“基本素子集合”(通常は複数のト
ランジスタや抵抗からは基本回路)を、予め大量
に作成しておき、開発品種に応じて配線マスクを
作成してされるトランジスタや抵抗間を結合して
所望の電気回路動作を有する大規模集積回路を完
成させるものである。
The master slicing method is a method in which a large number of "basic element sets" (usually basic circuits from multiple transistors and resistors) are created in advance on a single semiconductor chip, and then interconnected according to the developed product. A large-scale integrated circuit having a desired electrical circuit operation is completed by creating a mask and connecting transistors and resistors.
マスタースライス方式によれば、トランジスタ
及び抵抗等からなる基本素子集合は、予め大量に
形成されているので、品種開発の要望が生じた時
点で配線用のマスクのみを作ればよく、開発期間
が短縮される。また、その基本素子集合は種々の
大規模集積回路に共通して使用可能であるから、
開発コストも低減される。 According to the master slicing method, the basic element set consisting of transistors, resistors, etc. is formed in large quantities in advance, so when a request for product development arises, only the wiring mask needs to be made, which shortens the development period. be done. In addition, since the basic element set can be commonly used in various large-scale integrated circuits,
Development costs are also reduced.
このようなマスタースライス方式の大規模集積
回路は、トランジスタ及び抵抗等からなる基本素
子集合を半導体チツプの所望領域整然とした行列
形式に配置するのが一般であり、このように標準
化することにより電子計算機による自動配置、配
線処理が有効に採用され得る。 In large-scale integrated circuits based on the master slice method, a set of basic elements such as transistors and resistors are generally arranged in a desired area of a semiconductor chip in an orderly matrix format. automatic placement and wiring processing can be effectively employed.
マスタースライス方式の大規模集積回路は、ま
たトランジスタ等の素子を含む基本素子集合と配
線部分とに分けられるが、配置されているすべて
のトランジスタを使用するのは非常に稀である。
そこで、未使用の基本素子集合が存在している場
合、その領域上が配線領域として使用することが
できれば配線はかなり容易となり、配線設計の期
間が短縮されることになる。
A master slice type large-scale integrated circuit is also divided into a basic element set including elements such as transistors and a wiring part, but it is extremely rare to use all the arranged transistors.
Therefore, when an unused basic element set exists, if the area above can be used as a wiring area, wiring will be considerably easier and the period for wiring design will be shortened.
本発明は上述の如き種々の事情に鑑みなされた
もので、その目的は相補型MISトランジスタを使
つて簡単な構造でしかも小面積の共通部分を備
え、しかも基本素子集合として作成されているト
ランジスタ上において、未使用のトランジスタ上
は配線領域として使用することを可能ならしめる
様なマスタースライス方式の半導体集積回路装置
を提供することにある。 The present invention was made in view of the various circumstances described above, and its purpose is to use complementary MIS transistors to have a simple structure, a small common area, and a transistor fabricated as a basic element set. An object of the present invention is to provide a master slice type semiconductor integrated circuit device in which the area above unused transistors can be used as a wiring area.
その目的のために、本発明の半導体集積回路装
置は、複数個の基本素子集合を配列してなる基本
素子集合列が配線領域を挟んで複数形成された母
体半導体基板を有し、
各該基本素子集合は、一導電型チヤネルMISト
ランジスタと反対導電型チヤネルMISトランジス
タとが並設されてなり、それらMISトランジスタ
のゲート電極は前記基本素子集合の配列方向と略
直交する方向に長手方向が向くように配置され、
その前記配線領域側の端部に端子取り出し部を有
し、
前記一導電型チヤネルMISトランジスタのゲー
ト電極、ソース領域及びドレイン領域上を通過す
る第1の電源線、及び各前記反対導電型チヤネル
MISトランジスタのゲート電極、ソース領域及び
ドレイン領域上を通過する第2の電源線がそれぞ
れ前記端子取り出し部よりも内側に位置し且つ前
記基本素子集合の配列方向に沿つて延在して前記
基本素子集合列を縦断していることを特徴とする
ものである。
For this purpose, the semiconductor integrated circuit device of the present invention has a base semiconductor substrate on which a plurality of basic element assembly rows each consisting of a plurality of basic element sets are formed with a wiring area in between, and each of the basic element sets has a base semiconductor substrate. The element set is made up of a channel MIS transistor of one conductivity type and a channel MIS transistor of the opposite conductivity type arranged in parallel, and the gate electrodes of these MIS transistors are arranged such that their longitudinal direction is substantially orthogonal to the arrangement direction of the basic element set. placed in
A first power supply line having a terminal extraction part at an end thereof on the wiring region side, and passing over the gate electrode, source region, and drain region of the one conductivity type channel MIS transistor, and each of the opposite conductivity type channels.
A second power supply line passing over the gate electrode, source region, and drain region of the MIS transistor is located inside the terminal take-out portion, and extends along the arrangement direction of the basic element set to connect the basic elements. It is characterized by traversing the set row.
以下実施例について詳細に説明する。 Examples will be described in detail below.
第1図は本発明に係る大規模集積回路を構成す
るに使用される基本素子集合(以下基本セルと称
する)を示す。該基本セルは2個のPチヤンネル
型のMISトランジスタTR1,TR2と、2個の
Nチヤンネル型のMISトランジスタTR3,TR
4からなる。そして、同一チヤンネル同士のトラ
ンジスタは、そのソースまたはドレインの一方を
共有している。加えて、異なる同士の2組のトラ
ンジスタ対はゲートを共有している。
FIG. 1 shows a basic element set (hereinafter referred to as basic cell) used to construct a large-scale integrated circuit according to the present invention. The basic cell includes two P-channel MIS transistors TR1 and TR2 and two N-channel MIS transistors TR3 and TR.
Consists of 4. Transistors on the same channel share either the source or the drain. In addition, two different pairs of transistors share a gate.
第2図は第1図に示した基本セルの回路構成を
実現する不純物導入領域パターンとゲート電極パ
ターンの正面図を示す。図中、1は例えば多結晶
(ポリ)シリコン(Si)からなる第1のゲート電
極配線層、1A,1B,1Cは該第1のゲートの
端子取出し部、2は同じくポリシリコンからなる
第2のゲート電極配線層、2A,2B,2Cは該
第2のゲートと端子取出し部である。また3,
4,5はN+型領域で、Nチヤンネル型トランジ
スタのソースおよびドレイン領域となる。また
6,7,8はP+型領域で、Pチヤンネル型トラ
ンジスタのソースおよびドレイン領域となる。更
に9は前記Nチヤンネル型トランジスタが形成さ
れる島状P型領域(P−well)であり、N型のシ
リコン半導体基板10に予め形成されている。こ
こで、これらのソース領域、ドレイン領域は通常
の不純物導入法、例えばイオン注入法、不純物含
有ガラスからの固相一固相拡散法等によつて形成
することができる。ポリシリコンからなるゲート
電極へは、これらのソース領域、ドレイン領域形
成時に同時に不純物が導入されて導電性が付与さ
れる。 FIG. 2 shows a front view of an impurity-introduced region pattern and a gate electrode pattern that realize the circuit configuration of the basic cell shown in FIG. In the figure, 1 is a first gate electrode wiring layer made of, for example, polycrystalline silicon (Si), 1A, 1B, and 1C are terminal lead-out portions of the first gate, and 2 is a second gate electrode wiring layer also made of polysilicon. The gate electrode wiring layers 2A, 2B, and 2C are the second gate and the terminal lead-out portion. Also 3,
4 and 5 are N + type regions, which serve as source and drain regions of an N channel transistor. Further, 6, 7, and 8 are P + type regions, which become the source and drain regions of a P channel type transistor. Furthermore, 9 is an island-shaped P-type region (P-well) in which the N-channel transistor is formed, and is previously formed on the N-type silicon semiconductor substrate 10. Here, these source and drain regions can be formed by a conventional impurity introduction method, such as an ion implantation method or a solid phase-solid phase diffusion method from impurity-containing glass. Impurities are introduced into the gate electrode made of polysilicon at the same time as the source and drain regions are formed to impart conductivity.
このように本発明に係る基本セルは、ゲート電
極の端子取出し部1B,2Bを中心にして左右対
称にP+型およびN+型領域をそれぞれ3個配設
し、且つ該不純物導入領域間をそれぞれ覆つて上
下対称の2個のゲート電極を配置している。加え
て、各ゲートの電極の端子取出し部を両端と中央
に設け、且つ上下のゲート電極間には不純物導入
領域4及び7から端子を取り出せるだけの間隙を
設けている。なお、第3図は第2図A−A′線に
沿つて切断した断面図、第4図は第2図B−
B′線に沿つて切断した断面図であり、同図中、
11は例えば二酸化シリコン(SiO2)からなる
ゲート絶縁膜でありまた12は同様に二酸化シリ
コンからなるフイールド絶縁膜である。 As described above, the basic cell according to the present invention has three P + type and three N + type regions arranged symmetrically around the terminal extraction portions 1B and 2B of the gate electrode, and a space between the impurity introduced regions. Two vertically symmetrical gate electrodes are arranged covering each of the gate electrodes. In addition, terminal extraction portions of the electrodes of each gate are provided at both ends and in the center, and a gap is provided between the upper and lower gate electrodes to allow the terminals to be extracted from the impurity-introduced regions 4 and 7. In addition, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG.
It is a cross-sectional view taken along the line B′, and in the same figure,
11 is a gate insulating film made of silicon dioxide (SiO 2 ), for example, and 12 is a field insulating film similarly made of silicon dioxide.
上述の如き基本セルは、一個の半導体チツプ上
において列状にいわゆるアレイとして配列され
る。ここで、縦方向に基本セルを配列したとする
と、基本セル1個ごとに横方向配線領域を確保せ
しめる。第5図は半導体チツプ上における基本セ
ルの配列を示すもので、該基本セルの配列領域2
0にはそれぞれ縦方向に数十乃至数百の基本セル
21が配設され、各配列領域20間に設けた縦方
向の配線用空領域22には10〜30本程度の配線が
設けられる。そして、該配列領域20は半導体チ
ツプ上に横方向に数十列必要に応じて配設され得
る。第6図は基本セル21の配列状態を拡大して
示した平面図であり、基本セル21と21の間に
は横方向の配線用空領域23が形成されており、
この部分は1〜4本程度の配線が設けられるだけ
の間隙が設けられる。 The basic cells as described above are arranged in rows as a so-called array on one semiconductor chip. Here, if the basic cells are arranged in the vertical direction, a horizontal wiring area is secured for each basic cell. FIG. 5 shows the arrangement of basic cells on a semiconductor chip, and shows the arrangement area 2 of the basic cells.
Tens to hundreds of basic cells 21 are arranged in the vertical direction in each cell 0, and about 10 to 30 wirings are provided in the vertical wiring vacant area 22 provided between each array area 20. The array regions 20 can be arranged in dozens of rows laterally on the semiconductor chip as required. FIG. 6 is an enlarged plan view showing the arrangement of the basic cells 21, in which a horizontal empty area 23 for wiring is formed between the basic cells 21.
In this part, a gap is provided to accommodate about 1 to 4 wiring lines.
このように、横方向の配線用空領域23が、各
基本セル間に存在することにより、横方向の配線
の分散が図れる。配線の局所的な集中は配線率を
低下せしめるところであり、大規模集積回路内全
体に配線を分散せしめることは、配線率を向上さ
せるために重要である。 In this way, the horizontal wiring vacant area 23 exists between each basic cell, thereby making it possible to distribute the wiring in the horizontal direction. Local concentration of wiring reduces wiring efficiency, and dispersing wiring throughout a large-scale integrated circuit is important for improving wiring efficiency.
また、前述の如く、基本セルのゲート電極端子
は左右対称に縦方向の配線用空領域22に導出さ
れているので、配線は非常に容易となり、配線の
自由度を高めることができる。即ち、一方の側の
縦方向の配線領域22が過密となる場合であつて
も、反対側の端子を用いて隣り合う縦方向配線領
域において縦方向配線処理ができるからである。 Further, as described above, since the gate electrode terminals of the basic cells are led out symmetrically into the vertical wiring vacant area 22, wiring is extremely easy and the degree of freedom in wiring can be increased. That is, even if the vertical wiring area 22 on one side becomes overcrowded, the vertical wiring process can be performed in the adjacent vertical wiring area using the terminals on the opposite side.
このような縦方向配線並びに横方向配線を実現
するに当り、配線層としては、縦方向と横方向の
2層配線層を使用する。ここで、半導体基板に近
い側すなわち下層の配線層を第1層、遠い側すな
わち上層の配線層を第2層とすると、第1層目は
第5図および第6図の矢印A方向すなわち基本セ
ルを隣接して配置する縦方向と平行であり、第2
層目は矢印B方向すなわち第1層目と直交する横
方向に設定することができる。前記下層配線層は
前記ポリシリコンゲート電極を覆う例えば燐シリ
ケートガラス(PSG)からなる第1の絶縁層上
に形成され、上層配線層は前記下層配線層を覆う
同じく燐シリケートガラスからなる絶縁層上に形
成される。更に該上層配線層を覆つてパツシペー
シヨン用燐シリケートガラス層が形成される。 In realizing such vertical wiring and horizontal wiring, two wiring layers, one vertical and one horizontal, are used as wiring layers. Here, if the wiring layer closer to the semiconductor substrate, that is, the lower layer, is the first layer, and the wiring layer that is farther away, that is, the upper layer, is the second layer, then the first layer is in the direction of arrow A in FIGS. 5 and 6, that is, the basic It is parallel to the vertical direction in which the cells are arranged adjacently, and the second
The layers can be set in the direction of arrow B, that is, in the horizontal direction orthogonal to the first layer. The lower wiring layer is formed on a first insulating layer made of, for example, phosphorus silicate glass (PSG) that covers the polysilicon gate electrode, and the upper wiring layer is formed on an insulating layer also made of phosphorus silicate glass that covers the lower wiring layer. is formed. Furthermore, a phosphorus silicate glass layer for passivation is formed to cover the upper wiring layer.
ここで前記第1層目の配線は、前記配線用空領
域22に設けるだけでなく、第7図に示すよう
に、基本セル配列領域20上も利用する。そし
て、この基本セル上に配設される配線は、電源線
に当てられ、これらは基本セル間の配線用空領域
23の島領域9上に設けられたP+型領域24、
とN型シリコン半導体基板上のN+型領域25の
×印を加えた点で抵抗性(オーミツク)接触をし
ている。 Here, the first layer wiring is not only provided in the wiring vacant area 22, but also utilized on the basic cell array area 20, as shown in FIG. The wiring arranged on this basic cell is applied to the power supply line, and these are connected to the P + type region 24 provided on the island region 9 of the wiring vacant region 23 between the basic cells,
A resistive (ohmic) contact is made between the N + type region 25 on the N type silicon semiconductor substrate and the point marked with an x.
相補型MIS回路においては、未使用の入力ゲー
トがどこにも結線されていない状態は許されず、
電源線に接続されねばならない。 In complementary MIS circuits, unused input gates are not allowed to be unconnected.
Must be connected to the power line.
このような空入力端子を処理するために、前述
した基本セル毎に存在する横方向の配線用空領域
23を利用する。 In order to process such empty input terminals, the horizontal wiring empty area 23 that exists in each basic cell described above is used.
第7図において、端子取出口AとBまたは
A′とB′が空端子となつた場合は、端子取出口A
またはA′をN+型領域25と第1層目の配線層を
利用して接続し、端子取出口BまたはB′をP+領
域24と第1層目の配線層を利用して接続するこ
とにより、空端子をVAA電源又はVSS電源へいず
れにも容易に接続し得る。 In Figure 7, terminal outlet A and B or
If A' and B' are empty terminals, terminal outlet A
Alternatively, connect A' to the N + type region 25 using the first wiring layer, and connect terminal outlet B or B' to the P + region 24 using the first wiring layer. This allows the empty terminal to be easily connected to either the V AA power supply or the V SS power supply.
このような空端子の処理は、縦方向の配線用空
領域22に設けられた配線と電源線とに挟まれた
第1層目の空領域を利用しての結線処理により実
現できるため、横方向の第2層目の配線層とは無
関係に空端子の処理が行なえ、半導体チツプ上の
配線領域を非常に有効に利用し得る。 Processing of such empty terminals can be realized by connection processing using the empty area of the first layer sandwiched between the wiring provided in the vertical wiring empty area 22 and the power line. Vacant terminals can be processed regardless of the direction of the second wiring layer, and the wiring area on the semiconductor chip can be used very effectively.
一方、マスタースライス方式においては、前述
の如き基本セルにおける基本的な素子を適宜結線
することにより、種々のゲート回路、フリツプ・
フロツプ回路等が形成できるものでなければなら
ない、
本発明に用いられる基本的な素子すなわち基本
セルを用いれば、それら基本セル間のみにて適宜
結線を行なうことにより数十種類の論理ゲート、
フリツプ・フロツプ回路を形成することができ
る。 On the other hand, in the master slice method, various gate circuits, flips, and
By using the basic elements used in the present invention, that is, basic cells, which must be able to form flop circuits, etc., dozens of types of logic gates, etc. can be created by appropriately connecting only between these basic cells.
A flip-flop circuit can be formed.
次に本発明に係る基本セルを用いて、論理否定
積回路(NAND)を構成する例を示す。 Next, an example of configuring a logical NAND circuit (NAND) using the basic cell according to the present invention will be shown.
第8図はNAND回路の論理シンボル図、第9
図は相補形MIS半導体装置から構成される
NAND回路の回路図である。第10図は、この
ようなNAND回路を本発明に係る基本セルを用
いて構成した場合のレイアウト図である。第10
図において、太い実線は1層目の配線、細い実線
は第2層目の配線であり、×印は各配線が電極窓
を通して半導体基板内の不純物導入領域とオーミ
ツクな接触をしている点であり、・印は第1層目
配線と第2層目配線との接続点である。該接続点
は図示されない、例えば燐シリケートガラス
(PSG)からなる層間絶縁層に設けられた貫通孔
(Via)によつて与えられる。ここで注目すべき
ことは、本発明に係る基本セルから構成された
NAND回路においては、2つのゲート電極1及
び2の間に設けられた間隙によつて、該NAND
回路の出力が、基本セルの両側の縦方向配線領域
へ導出可能な点である。 Figure 8 is a logical symbol diagram of a NAND circuit, Figure 9
The diagram consists of complementary MIS semiconductor devices
It is a circuit diagram of a NAND circuit. FIG. 10 is a layout diagram of such a NAND circuit constructed using basic cells according to the present invention. 10th
In the figure, the thick solid lines are the first-layer wiring, the thin solid lines are the second-layer wiring, and the x marks indicate the points where each wiring is in ohmic contact with the impurity-introduced region in the semiconductor substrate through the electrode window. Yes, the * mark is the connection point between the first layer wiring and the second layer wiring. The connection point is provided by a through hole (Via), not shown, provided in an interlayer insulating layer made of, for example, phosphorous silicate glass (PSG). What should be noted here is that the
In the NAND circuit, the gap provided between the two gate electrodes 1 and 2 allows the NAND
The point is that the output of the circuit can be led to the vertical wiring regions on both sides of the basic cell.
また第11図はD型フリツプ・フロツプ回路の
論理シンボル図、第12図は相補型MIS半導体装
置から構成されるフリツプ・フロツプ回路の回路
図である。第13図はこのようなフリツプ・フロ
ツプ回路を本発明に係る基本セルを用いて構成し
た場合のレイアウト図である。第13図におい
て、太い実線は第1層目の配線、細い実線は第2
層目の配線、×印は配線層が電極窓を通して半導
体基板内の不純物導入領域とオーミツクな接触を
している点であり、・印は第1層目配線と第2層
目配線とが貫通孔を通して接続している点であ
る。このD型フリツプ・フロツプ回路の構成にお
いても、前記NAND回路と同様に、その出力Q,
Qは基本セル配列の両側の縦方向配線領域へ導出
し得る。 FIG. 11 is a logical symbol diagram of a D-type flip-flop circuit, and FIG. 12 is a circuit diagram of a flip-flop circuit composed of complementary MIS semiconductor devices. FIG. 13 is a layout diagram of such a flip-flop circuit constructed using basic cells according to the present invention. In Figure 13, the thick solid line is the first layer wiring, and the thin solid line is the second layer wiring.
In the wiring layer, the x mark indicates that the wiring layer is in ohmic contact with the impurity-introduced region in the semiconductor substrate through the electrode window, and the mark indicates that the first layer wiring and the second layer wiring penetrate through each other. The point is that it is connected through a hole. In the configuration of this D-type flip-flop circuit as well, the output Q,
Q can be led to vertical wiring regions on both sides of the basic cell array.
このように、本発明に係る基本セルを1個ある
いは複数個用いてフリツプ・フロツプ回路や
NAND回路が形成できれば、これらの組み合せ
ることによつて大半の論理構成を具体化できると
ころであり、このことは本発明に係る基本セルが
マスター・スライス方式の基本的なセルとして充
分に性能を満足し、が優れたものであることを示
す。 In this way, one or more basic cells according to the present invention can be used to create flip-flop circuits.
If a NAND circuit can be formed, most logic configurations can be realized by combining these circuits, and this means that the basic cell according to the present invention has sufficient performance as a basic cell of the master slice method. and shows that it is excellent.
また、本発明に係る、基本セルの配列方式をと
れば、配線が許される限り基本セル間に隙間を生
じることなく、有効に機能回路を埋め込むことが
出来る。即ち、従来のマスタースライス方式の大
規模集積回路に比べ半導体チツプ表面を有効に使
え、大規模集積回路としてその集積度をより向上
させることができる。 Further, by adopting the basic cell arrangement method according to the present invention, functional circuits can be effectively embedded without creating gaps between basic cells as long as wiring is permitted. That is, compared to the conventional master slice type large-scale integrated circuit, the semiconductor chip surface can be used more effectively, and the degree of integration of the large-scale integrated circuit can be further improved.
第14図は、基本セルの配列領域20に、該基
本セルの組合せをもつて構成された機能回路を配
置した例を示すもので、同図において31は3入
力NAND回路形成領域、32はフリツプ・フロ
ツプ回路形成領域、33はインバータ形成領域、
34は2入力NR回路形成領域、35はフリツ
プ・フロツプ回路形成領域、36は2入力
NAND回路形成領域、37は3入力NR回路
形成領域である。これらの回路間を縦方向配線並
びに横方向配線をもつて適宜接続し、所望の大規
模集積回路を構成する。 FIG. 14 shows an example in which a functional circuit configured by a combination of the basic cells is arranged in the basic cell array area 20. In the figure, 31 is a 3-input NAND circuit formation area, and 32 is a flip-flop.・Flop circuit formation area, 33 is an inverter formation area,
34 is a 2-input NR circuit forming area, 35 is a flip-flop circuit forming area, and 36 is a 2-input NR circuit forming area.
The NAND circuit forming area 37 is a 3-input NR circuit forming area. These circuits are appropriately connected using vertical wiring and horizontal wiring to construct a desired large-scale integrated circuit.
第15図は本発明を実施した大規模回路半導体
チツプ表面の概略図であり、同図中41は大規模
集積回路の外部とのインターフエース回路を形成
する領域と入出力電極パツド形成領域である。 FIG. 15 is a schematic diagram of the surface of a large-scale circuit semiconductor chip in which the present invention is implemented, and in the figure, reference numeral 41 indicates an area where an interface circuit with the outside of the large-scale integrated circuit is formed and an area where input/output electrode pads are formed. .
すなわち、第16図に示すように、複数個のト
ランジスタと抵抗を配置した素子配置部42と入
出力電極パツド43からなる入出力(I/O)マ
クロス44を設ける。I/Oマクロスは、半導体
チツプ内に、前記基本セルをもつて構成される論
理回路の入出カバツフア回路(3−ステート・ア
ウト・プツト・インプツトバツフア、3−ステー
トアウト・プツトバツフア、トル−アウトプツト
バツフア、あるいはトル−インプツトバツフア
等)を形成するのに足りるだけのトランジスタや
抵抗を有する。そして必要によつて、I/Oマク
ロスを配線して所望のバツフア回路を設ける。な
お前記入出力電極パツド45のそれぞれへは、一
般のリード細線が接続されて外部回路と接続され
得る。 That is, as shown in FIG. 16, an input/output (I/O) macros 44 consisting of an element arrangement section 42 in which a plurality of transistors and resistors are arranged and an input/output electrode pad 43 is provided. The I/O macro is an input/output buffer circuit (3-state output input buffer, 3-state output input buffer, true-output buffer, 3-state output input buffer, true output buffer, It has enough transistors and resistors to form a power input buffer, torque input buffer, etc.). Then, if necessary, a desired buffer circuit is provided by wiring I/O macros. Note that each of the input/output electrode pads 45 can be connected to an external circuit by connecting a general thin lead wire.
なお、前述の如く各基本セル分配列領域20に
は、それぞれ電源VSS電源線VDD電源線が縦方向
に設けられているがこれらの電源線は他の配線に
比べて非常に長くなる。従つて、該配線自体の有
する抵抗による電圧降下が生じて、場所の相異に
よりある基本セルへ印加される電源電圧が異なる
ような場合が生じる。このため、本発明において
は、たとえば基本セル10個ごとに横方向に均圧線
42′を設け、半導体チツプ上の各部のVSS電源線
並びにVDD電源線それぞれにおける電圧の均一化
を図る。この均圧線は第2層目配線層の空領域に
形成される。 Note that, as described above, in each basic cell arrangement region 20, power supply lines V SS and V DD are provided in the vertical direction, but these power lines are much longer than other wiring lines. Therefore, a voltage drop occurs due to the resistance of the wiring itself, and the power supply voltage applied to a certain basic cell may differ depending on the location. Therefore, in the present invention, a voltage equalizing line 42' is provided in the horizontal direction for every 10 basic cells, for example, to equalize the voltages in the V SS power line and the V DD power line in each part on the semiconductor chip. This voltage equalization line is formed in the empty area of the second wiring layer.
なお、本発明の実施例において、前記基本セル
を構成するMIS型トランジスタのゲート電極は、
多結晶(ポリ)シリコンから構成され、該ポリシ
リコンゲートはソース領域、ドレイン領域の形成
の際に導電性が付与されている。 In the embodiment of the present invention, the gate electrode of the MIS transistor constituting the basic cell is
The polysilicon gate is made of polycrystalline silicon, and conductivity is imparted to the polysilicon gate when forming the source and drain regions.
このようなポリシリコンをゲート電極として
MIS型トランジスタを構成した場合、該ポリシリ
コン層は比較的高抵抗を有するため、該MIS型ト
ランジスタの動作の高速化を図ることが困難であ
る。 Use such polysilicon as a gate electrode
When forming an MIS type transistor, since the polysilicon layer has a relatively high resistance, it is difficult to increase the operation speed of the MIS type transistor.
そこで本発明の発展した実施例においては、前
記配線層構造を形成する際に、横方向の配線層と
同一平面上にあつてこれと平行して、ポリシリコ
ンゲート電極上に金属層を形成し、該金属層とポ
リシリコンゲート電極とを、該ポリシリコンゲー
ト電極の端子取出し部において接続し、実質的に
ポリシリコンゲート電極の有効断面積を増加さ
せ、該ポリシリコン電極の抵抗を低下せしめる。 Therefore, in an advanced embodiment of the present invention, when forming the wiring layer structure, a metal layer is formed on the polysilicon gate electrode on the same plane and parallel to the lateral wiring layer. , the metal layer and the polysilicon gate electrode are connected at the terminal lead-out portion of the polysilicon gate electrode, thereby substantially increasing the effective cross-sectional area of the polysilicon gate electrode and lowering the resistance of the polysilicon gate electrode.
前記金属層は、絶縁膜を介してその下に位置す
るポリシリコンゲート電極と同一パターン形状と
して、該ポリシリコンゲート電極と重量させる構
造をとることができる。しかしながら、該金属層
が、例えば領域4,7等から導出される横方向の
配線と近接し製造工程あるいは電気的特性におい
て問題が生じる恐れが生ずる場合には、第17図
に示すように、ポリシリコンゲート電極の端子取
出し部間を直線状に結合する。 The metal layer may have the same pattern shape as the polysilicon gate electrode located therebelow with an insulating film interposed therebetween, and may have a structure in which it is weighted with the polysilicon gate electrode. However, if the metal layer is in close proximity to horizontal wiring led out from regions 4, 7, etc., and there is a risk of problems occurring in the manufacturing process or electrical characteristics, as shown in FIG. The terminal lead-out portions of the silicon gate electrodes are connected in a straight line.
同図において、51,52は金属層、53A,
53B,53C並びに54A,54B,54C
は、該金属層51,52とポリシリコンゲート電
極の端子取出し部上に設けられた接続孔であり、
他は前述の第2図乃至第4図、第6図、第7図及
び第10図等に示された部位と同一番号を付して
いる。なお、このほか、ゲート電極を高耐熱性金
属によつて形成することもできる。 In the figure, 51 and 52 are metal layers, 53A,
53B, 53C and 54A, 54B, 54C
is a connection hole provided above the metal layers 51, 52 and the terminal extraction portion of the polysilicon gate electrode,
The other parts are given the same numbers as the parts shown in FIGS. 2 to 4, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 10, etc. described above. Note that in addition to this, the gate electrode can also be formed of a highly heat-resistant metal.
以上詳細に説明したように、本発明に係る大規
模集積回路は、基本単位セルとなる基本セルの構
造が相補型のMIS構造をとり非常に小型であるた
め、該基本セルの配列領域内に数多くの基本セル
を収容することができる。そして集積度を従来の
大規模集積回路に比べてより大きくすることがで
きる、
また基本セルの配線構造は複雑な配線構造を用
いることなく、ゲート電極配線のみからなつてい
るため、非常に小型である。従つて、基本セル上
には実質的に基本セル専用の配線層を形成する必
要がないため、該基本セル上を他の基本セルとの
あるいは他の基本セル間の配線領域として用いる
ことができ、更に未使用の基本セル上も他の基本
セル間の配線領域として使用できるため、設計の
自由度が非常に高い。
As explained in detail above, the large-scale integrated circuit according to the present invention has a structure of a basic cell serving as a basic unit cell having a complementary MIS structure and is very small. It can accommodate a large number of basic cells. Furthermore, the degree of integration can be increased compared to conventional large-scale integrated circuits, and since the basic cell wiring structure consists only of gate electrode wiring without using a complicated wiring structure, it is extremely small. be. Therefore, it is not necessary to form a wiring layer exclusively for the basic cell on the basic cell, so that the basic cell can be used as a wiring area with or between other basic cells. Moreover, since the top of an unused basic cell can also be used as a wiring area between other basic cells, the degree of freedom in design is extremely high.
第1図は本発明に係る大規模集積回路を構成す
る共通部分の回路図、第2図は共通部分のパター
ンの正面図、第3図は第2図A−A′線に沿つて
切断した断面図、第4図は第2図B−B′線に沿
つて切断した断面図、第5図はチツプ上の共通部
分の配列を示す平面図、第6図および第7図は共
通部分の配列を拡大して示した平面図、第8図は
NAND回路の論理シンボル図、第9図はNAND
回路の回路図、第10図は共通部分を用いた
NAND回路のレイアウト図、第11図はD型フ
リツプ・フロツプ回路の論理シンボル図、第12
図はフリツプ・フロツプ回路の回路図、第13図
はフリツプ・フロツプ回路のレイアウト図、第1
4図は共通部分配列領域に機能回路を配置した例
を示した配置図、第15図および第16図は本発
明を実施した大規模集積回路テツプの全体的な概
略図、第17図は本発明における基本素子集合の
他の実施例を示す平面図である。
図中、1は第1のゲート電極配線層、1A,1
B,1Cは端子取出口、2は第2のゲート電極配
線層、2A,2B,2Cは端子取出口、3,4,
5はN+型領域、6,7,8はP+型領域、9はP
型島領域、10は半導体基板、11はゲート絶縁
膜、20は基本セルの配列領域、21は基本素子
集合(基本セル)、22は縦方向の配線用空領域、
23は横方向の配線用空領域、24はP+型領域、
25はN+型領域、42′は均圧線、51,52は
金属層である。
Fig. 1 is a circuit diagram of a common part constituting a large-scale integrated circuit according to the present invention, Fig. 2 is a front view of a pattern of the common part, and Fig. 3 is a cut along line A-A' in Fig. 2. 4 is a sectional view taken along line B-B' in FIG. 2, FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of common parts on the chip, and FIGS. Figure 8 is a plan view showing the enlarged array.
Logic symbol diagram of NAND circuit, Figure 9 is NAND
The circuit diagram, Figure 10, uses common parts.
A layout diagram of a NAND circuit; Figure 11 is a logic symbol diagram of a D-type flip-flop circuit;
The figure is a circuit diagram of a flip-flop circuit, Figure 13 is a layout diagram of a flip-flop circuit, and Figure 1 is a circuit diagram of a flip-flop circuit.
FIG. 4 is a layout diagram showing an example of arranging functional circuits in a common partial array area, FIGS. 15 and 16 are overall schematic diagrams of a large-scale integrated circuit step embodying the present invention, and FIG. FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of the basic element set in the invention. In the figure, 1 is the first gate electrode wiring layer, 1A, 1
B, 1C are terminal outlet ports, 2 is the second gate electrode wiring layer, 2A, 2B, 2C are terminal outlet ports, 3, 4,
5 is N + type region, 6, 7, 8 are P + type region, 9 is P
A mold island region, 10 is a semiconductor substrate, 11 is a gate insulating film, 20 is a basic cell arrangement area, 21 is a basic element set (basic cell), 22 is an empty area for vertical wiring,
23 is an empty area for horizontal wiring, 24 is a P + type area,
25 is an N + type region, 42' is a pressure equalizing line, and 51 and 52 are metal layers.
Claims (1)
子集合列が配線領域を挟んで複数形成された母体
半導体基板を有し、 各該基本素子集合は、一導電型チヤネルMISト
ランジスタと反対導電型チヤネルMISトランジス
タとが並設されてなり、それらMISトランジスタ
のゲート電極は前記基本素子集合の配列方向と略
直交する方向に長手方向が向くように配置され、
その前記配線領域側の端部に端子取り出し部を有
し、 前記一導電型チヤネルMISトランジスタのゲー
ト電極、ソース領域及びドレイン領域上を通過す
る第1の電源線、及び各前記反対導電型チヤネル
MISトランジスタのゲート電極、ソース領域及び
ドレイン領域上を通過する第2の電源線がそれぞ
れ前記端子取り出し部よりも内側に位置し且つ前
記基本素子集合の配列方向に沿つて延在して前記
基本素子集合列を縦断していることを特徴とする
マスタ・スライス方式の半導体集積回路装置。 2 前記一導電型チヤネルMISトランジスタはP
チヤネルMISトランジスタであり、前記反対導電
型チヤネルMISトランジスタはNチヤネルMISト
ランジスタであり、前記第1の電源線は高電位側
の電源線であり、前記第2の電源線は低電位側の
電源線であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のマスタ・スライス方式の半導体集積回
路装置。 3 複数個の基本素子集合を配列してなる基本素
子集合列が配線領域を挟んで複数形成された母体
半導体基板を有し、 各該基本素子集合は、一導電型チヤネルMISト
ランジスタと反対導電型チヤネルMISトランジス
タとが並設されてなり、それらMISトランジスタ
のゲート電極は前記基本素子集合の配列方向と略
直交する方向に長手方向が向くように配置され、
その前記配線領域側の端部に端子取り出し部を有
し、 前記一導電型チヤネルMISトランジスタのゲー
ト電極、ソース領域及びドレイン領域上を通過す
る第1の電源線、及び各前記反対導電型チヤネル
MISトランジスタのゲート電極、ソース領域及び
ドレイン領域上を通過する第2の電源線がそれぞ
れ前記端子取り出し部よりも内側に位置し且つ前
記基本素子集合の配列方向に沿つて延在して前記
基本素子集合列を縦断しており、 前記基本素子集合列と略直交する方向に沿つて
延びる均圧線によつて、前記第1の電源線同士又
は複数の前記第2の電源同士が接続されているこ
とを特徴とするマスタ・スライス方式の半導体集
積回路装置。[Claims] 1. A semiconductor substrate having a base semiconductor substrate in which a plurality of basic element set rows formed by arranging a plurality of basic element sets are formed with a wiring area in between, and each of the basic element sets has one conductivity type channel. An MIS transistor and a channel MIS transistor of opposite conductivity type are arranged in parallel, and the gate electrodes of these MIS transistors are arranged so that the longitudinal direction thereof is oriented in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the basic element set,
A first power supply line having a terminal extraction part at an end thereof on the wiring region side, and passing over the gate electrode, source region, and drain region of the one conductivity type channel MIS transistor, and each of the opposite conductivity type channels.
A second power supply line passing over the gate electrode, source region, and drain region of the MIS transistor is located inside the terminal take-out portion, and extends along the arrangement direction of the basic element set to connect the basic elements. A master-slice type semiconductor integrated circuit device characterized by vertically traversing assembly rows. 2 The one conductivity type channel MIS transistor is P
The channel MIS transistor is a channel MIS transistor, the opposite conductivity type channel MIS transistor is an N-channel MIS transistor, the first power line is a high potential side power line, and the second power line is a low potential side power line. A master slice type semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that: 3. It has a base semiconductor substrate in which a plurality of basic element set rows formed by arranging a plurality of basic element sets are formed with a wiring area in between, and each of the basic element sets is of one conductivity type channel MIS transistor and the opposite conductivity type. channel MIS transistors are arranged in parallel, and the gate electrodes of these MIS transistors are arranged such that their longitudinal direction faces in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the basic element set,
A first power supply line having a terminal extraction part at an end thereof on the wiring region side, and passing over the gate electrode, source region, and drain region of the one conductivity type channel MIS transistor, and each of the opposite conductivity type channels.
A second power supply line passing over the gate electrode, source region, and drain region of the MIS transistor is located inside the terminal take-out portion, and extends along the arrangement direction of the basic element set to connect the basic elements. The first power supply lines or the plurality of second power supply lines are connected to each other by an equalizing line that cuts through the array and extends in a direction substantially perpendicular to the basic element assembly array. A master slice type semiconductor integrated circuit device characterized by the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060310A JPS60242641A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060310A JPS60242641A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Semiconductor integrated circuit device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52158445A Division JPS5925381B2 (en) | 1977-12-30 | 1977-12-30 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242641A JPS60242641A (en) | 1985-12-02 |
| JPH0317380B2 true JPH0317380B2 (en) | 1991-03-07 |
Family
ID=13138462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60060310A Granted JPS60242641A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60242641A (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1440512A (en) * | 1973-04-30 | 1976-06-23 | Rca Corp | Universal array using complementary transistors |
| JPS51146195A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-15 | Fujitsu Ltd | Diode device |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60060310A patent/JPS60242641A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60242641A (en) | 1985-12-02 |
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