JPH0371789B2 - - Google Patents
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- JPH0371789B2 JPH0371789B2 JP57138587A JP13858782A JPH0371789B2 JP H0371789 B2 JPH0371789 B2 JP H0371789B2 JP 57138587 A JP57138587 A JP 57138587A JP 13858782 A JP13858782 A JP 13858782A JP H0371789 B2 JPH0371789 B2 JP H0371789B2
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- wiring
- basic cell
- basic
- basic cells
- wiring layers
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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
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体集積回路装置、特に、多品種
少量生産品のLSI化に適するマスタスライス方式
のゲートアレイLSIに適した半導体集積回路装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to a semiconductor integrated circuit device suitable for a master slice type gate array LSI suitable for LSI production of a wide variety of products in small quantities.
マスタスライス方式のゲートアレイLSIとは、
LSIを製造する時に用いる10数枚のホトマスクの
うちで配線に相当するマスクのみを開発品種に応
じて作成して所望の電気回路動作を有するLSIを
製造するものである。このマスタスライスの概念
は1960年代頃からあると言われている。 What is a master slice type gate array LSI?
Of the ten or so photomasks used when manufacturing LSIs, only the masks corresponding to the wiring are created according to the product being developed to manufacture LSIs with the desired electrical circuit operation. It is said that the concept of master slicing has been around since the 1960s.
従来のゲートアレイLSIの構成を第1図に示
す。半導体チツプ10はその外周にボンデイング
パツド及び入出力回路領域14を持ち、内部には
トランジスタ等の素子から成る基本セル11をx
軸方向に配列した基本セル列12を配線領域13
をはさんでy軸方向に多数個並設した構成を採つ
ている。所望の電気回路動作を得るために、隣接
した基本セル11を1個あるいは数個結線して
NANDゲートやフリツプフロツプ等を形成する。
そして複数個の基本セル11で形成した各種論理
ゲート間を論理図に従つて配線することによつて
1つのLSIを構成する。 Figure 1 shows the configuration of a conventional gate array LSI. The semiconductor chip 10 has a bonding pad and an input/output circuit area 14 on its outer periphery, and has a basic cell 11 consisting of elements such as transistors inside.
The basic cell rows 12 arranged in the axial direction are connected to the wiring area 13.
The structure is such that a large number of them are arranged side by side in the y-axis direction with the two sides in between. In order to obtain the desired electrical circuit operation, one or several adjacent basic cells 11 are connected.
Forms NAND gates, flip-flops, etc.
One LSI is constructed by wiring various logic gates formed by a plurality of basic cells 11 according to a logic diagram.
第2図に基本セル11の1例の平面図を示す。
基本セル11は、Pチヤネル形MOSトランジス
タのソースあるいはドレインとなるP+形領域2
0、Nチヤネル形MOSトランジスタのソースあ
るいはドレインとなるN+形領域21、N+形領域
21を形成するためにN形基板内に形成されるP
―WELL領域25、P及びNチヤネル形MOSト
ランジスタのポリSiゲート電極22、両トランジ
スタに電源を供給するVcc電源線26、GND電
源線27、ソースあるいはドレインとなるP+,
N+拡散層20,21とAl配線(図示せず)とを
接続するためのコンタクト孔24、及びゲート電
極22を形成しているポリSiとAl配線とを接続
するためのコンタクト孔23から構成されてい
る。 FIG. 2 shows a plan view of an example of the basic cell 11.
The basic cell 11 includes a P + type region 2 which becomes the source or drain of a P channel type MOS transistor.
0, an N + type region 21 that becomes the source or drain of an N channel type MOS transistor, and a P region formed in the N type substrate to form the N + type region 21.
- WELL region 25, poly-Si gate electrodes 22 of P- and N-channel MOS transistors, Vcc power line 26 that supplies power to both transistors, GND power line 27, P + that becomes the source or drain,
Consists of a contact hole 24 for connecting the N + diffusion layers 20, 21 and an Al wiring (not shown), and a contact hole 23 for connecting the poly-Si forming the gate electrode 22 and the Al wiring. has been done.
第3図は基本セル11の断面構造、配線領域1
3及び配線層の構造を展開したものである。第2
図と同一記号は同一物及び相当物を示す。 Figure 3 shows the cross-sectional structure of the basic cell 11, wiring area 1.
3 and the structure of the wiring layer. Second
The same symbols as in the figure indicate the same or equivalent items.
N形の基板30の一方の表面側にトランジスタ
等の素子が形成される。フイールド酸化膜31は
配線領域13の下に広く存在し、1μm程度の膜厚
である。トランジスタのゲート電極22の下には
ゲート酸化膜40があり、膜厚は500〜1000Åで
ある。ゲート電極22等を構成するポリSi配線の
上には第1の絶縁膜32があり、この上にAlで
長手方向を基本セル列と平行に、電源配線26,
27やAlの第1配線35及び36が形成される。
ここで第1配線35は論理ブロツク内の結線を行
ない、第1配線36は配線領域に設けられ論理ブ
ロツク間の結線を行なう。ポリSi配線あるいは拡
散層20,21とAlの第1配線とを接続する必
要のある時は第1の絶縁膜32にコンタクト孔2
3,24を開ける。第1配線上には第2の絶縁膜
33が、更にその上に長手方向が基本セル列と直
交するようにAlの第2配線38,39が形成さ
れている。第1配線と第2配線とを接続する必要
のある時は第2の絶縁膜33にコンタクト孔37
を開ける。最上層には第3の絶縁膜34があり、
トランジスタ、配線を保護している。一般のゲー
トアレイLSIでは、第1配線、第2配線及び両者
を接続するために必要な部分にコンタクト孔37
を設けた第2の絶縁膜33を品種毎に変えて所望
のLSIを得る場合が多い。また、第1配線とポリ
Si配線及び拡散層とを接続するために必要な部分
にコンタクト孔23,24を設けた第1の絶縁膜
32も変えている例もある。 Elements such as transistors are formed on one surface side of the N-type substrate 30. The field oxide film 31 exists widely under the wiring region 13 and has a thickness of about 1 μm. There is a gate oxide film 40 under the gate electrode 22 of the transistor, and the film thickness is 500 to 1000 Å. There is a first insulating film 32 on the poly-Si wiring constituting the gate electrode 22, etc., and on this, the power supply wiring 26,
First wirings 35 and 36 made of 27 or Al are formed.
Here, the first wiring 35 connects within the logic blocks, and the first wiring 36 is provided in the wiring area and connects between the logic blocks. When it is necessary to connect the poly-Si wiring or the diffusion layers 20 and 21 to the first Al wiring, a contact hole 2 is formed in the first insulating film 32.
Open 3,24. A second insulating film 33 is formed on the first wiring, and second wirings 38 and 39 made of Al are further formed thereon so that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the basic cell row. When it is necessary to connect the first wiring and the second wiring, a contact hole 37 is formed in the second insulating film 33.
open it. There is a third insulating film 34 on the top layer,
Protects transistors and wiring. In a general gate array LSI, contact holes 37 are provided in the first wiring, the second wiring, and the part necessary to connect the two.
In many cases, a desired LSI is obtained by changing the second insulating film 33 provided with . Also, the first wiring and poly
There is also an example in which the first insulating film 32, in which contact holes 23 and 24 are provided in areas necessary for connecting the Si wiring and the diffusion layer, is also changed.
こういつたゲートアレイでは第1配線がx軸方
向に走る配線領域13が固定であり、現状では10
〜30本程度の間隔がある。しかしLSIを構成する
場合、ランダムな論理回路とデータの値を記憶す
るレジスタ群との組合せになる場合が多い。そし
てレジスタ群を構成した場合、アドレス線とデー
タ線が走るのみで配線領域の大部分が無駄にな
り、はなはだ不経済であつた。ゲート数がLSIの
大規模化とともに増大すると、第4図に示すよう
にx方向に並ぶ基本セル列42も増大するので、
配線領域43も増大する。したがつて第5図に示
すように半導体チツプ面積の中で配線領域面積分
の占める割合が増大して半導体チツプサイズの巨
大化をもたらす。 In such a gate array, the wiring area 13 where the first wiring runs in the x-axis direction is fixed, and currently there are 10
There are about 30 pieces at intervals. However, when configuring an LSI, it is often a combination of random logic circuits and a group of registers that store data values. When a register group was constructed, most of the wiring area was wasted due to only running address lines and data lines, which was extremely uneconomical. As the number of gates increases as the scale of the LSI increases, the number of basic cell rows 42 aligned in the x direction also increases, as shown in FIG.
The wiring area 43 also increases. Therefore, as shown in FIG. 5, the proportion of the area of the wiring region in the area of the semiconductor chip increases, resulting in an increase in the size of the semiconductor chip.
そこで、本発明者等は特願昭56−66918号にお
いてその改良を提案している。これは、第6図に
示すように基本セル列12の間の領域、従来の配
線領域にレジスタ群を構成する時に必ず使用する
素子61,62を配置し、実装効率を上げるもの
である。第6図に於いて、61は二対のPMOS,
NMOSトランジスタ、62は一対のPMOS,
NMOSトランジスタ、60はポリSiゲート電極
である。第6図の例では第7図に示す様なレジス
タを効率よく構成できる。以下それを説明する。
第7図に示したレジスタは、クロツクドインバー
タ70,71の交互のハイインピーダンク状態を
利用したレジスタ回路である。 Therefore, the present inventors proposed an improvement in Japanese Patent Application No. 56-66918. As shown in FIG. 6, elements 61 and 62, which are always used when forming a register group, are placed in the area between the basic cell rows 12, in the conventional wiring area, to increase mounting efficiency. In Fig. 6, 61 is two pairs of PMOS,
NMOS transistor, 62 is a pair of PMOS,
In the NMOS transistor, 60 is a poly-Si gate electrode. In the example of FIG. 6, a register as shown in FIG. 7 can be efficiently constructed. This will be explained below.
The register shown in FIG. 7 is a register circuit that utilizes the alternating high impedance dunk states of clocked inverters 70 and 71.
まず第8図でクロツクドインバータについて説
明する。クロツクドインバータ81をPMOSト
ランジスタ82、NMOSトランジスタ83で示
すと第8図bの様になる。入力84はPMOS,
NMOSトランジスタ82,83に入力される。
コントロール信号86はPMOSトランジスタに
入力され、一般にはその反転値をもつコントロー
ル信号87がNMOSトランジスタに入力される。
コントロール信号86がLowレベルで、コント
ロール信号87がHighレベルの時は、それぞれ
の信号が入力しているMOSトランジスタはオン
状態になるのでクロツクドインバータは通常のイ
ンバータとして動作する。一方コントロール信号
86がHighレベルでコントロール信号87が
Lowレベルの時はそれぞれの信号が入力してい
るMOSトランジスタがオフ状態になるので出力
信号85はハイインピーダンス状態となる。第7
図に戻つて、このレジスタ回路は第7図aに示さ
れるクロツクドインバータ70,71とインバー
タ72から構成される本体と、第7図bに示され
るアドレス信号77,78によつてクロツクドイ
ンバータ70,71の状態を制御するNANDゲ
ート73とインバータ74から構成される制御部
から成る。このレジスタが選択されると、アドレ
ス信号77,78はHighレベルであるのでコン
トロール信号75はLowレベルでコントロール
信号76はHighレベルとなる。したがつてクロ
ツクドインバータ70は通常のインバータして働
き、クロツクドインバータ71の出力はハイイン
ピーダンスとなる。故にレジスタ出力80には入
力79と同じ値が現われる。レジスタが選択され
ていない時には、アドレス信号77と78とのど
ちらか一方がLowレベルであるので、コントロ
ール信号75はHighレベルでコントロール信号
76はLowレベルとなる。したがつてクロツク
ドインバータ70の出力はハイインピータンス状
態となり、クロツクドインバータ71はインバー
タとして働く。そしてクロツクドインバータ71
とインバータ72でフリツプフロツプを構成して
データを保持する。第7図のレジスタ回路の本体
は10個のトランジスタが必要であるので例えば第
2図に示す基本セル2.5個必要である。したがつ
て第6図の例では基本セル列12の間に、基本セ
ル2.5個当りに制御部構成に必要な2対のPMOS,
NMOSトランジスタ61と1対のPMOS,
NMOSトランジスタ62を設けたものである。 First, a clocked inverter will be explained with reference to FIG. When the clocked inverter 81 is shown by a PMOS transistor 82 and an NMOS transistor 83, it becomes as shown in FIG. 8b. Input 84 is PMOS,
It is input to NMOS transistors 82 and 83.
A control signal 86 is input to a PMOS transistor, and a control signal 87 having an inverted value thereof is generally input to an NMOS transistor.
When the control signal 86 is at a low level and the control signal 87 is at a high level, the MOS transistors to which the respective signals are input are turned on, so that the clocked inverter operates as a normal inverter. On the other hand, the control signal 86 is at High level and the control signal 87 is at High level.
When the level is low, the MOS transistors to which the respective signals are input are turned off, so the output signal 85 is in a high impedance state. 7th
Returning to the figure, this register circuit has a main body composed of clocked inverters 70, 71 and an inverter 72 shown in FIG. 7a, and is clocked by address signals 77, 78 shown in FIG. 7b. The control section includes a NAND gate 73 and an inverter 74 that control the states of inverters 70 and 71. When this register is selected, the address signals 77 and 78 are at a high level, so the control signal 75 is at a low level and the control signal 76 is at a high level. Therefore, clocked inverter 70 functions as a normal inverter, and the output of clocked inverter 71 becomes high impedance. Therefore, the same value appears at register output 80 as at input 79. When a register is not selected, one of the address signals 77 and 78 is at a low level, so the control signal 75 is at a high level and the control signal 76 is at a low level. Therefore, the output of clocked inverter 70 is in a high impedance state, and clocked inverter 71 works as an inverter. And clocked inverter 71
and an inverter 72 form a flip-flop to hold data. Since the main body of the register circuit shown in FIG. 7 requires 10 transistors, for example, 2.5 basic cells shown in FIG. 2 are required. Therefore, in the example shown in FIG. 6, between the basic cell rows 12, two pairs of PMOS, which are necessary for the control section configuration, are installed for every 2.5 basic cells.
NMOS transistor 61 and a pair of PMOS,
An NMOS transistor 62 is provided.
このようにレジスタを構成する際には有効であ
るが、基本セル間の素子も使用して、ランダムな
論理回路を構成すると配線チヤネルが不足すると
いう問題がある。 Although this is effective when configuring a register, there is a problem in that if a random logic circuit is configured using elements between basic cells, there will be a shortage of wiring channels.
本発明の目的は、半導体チツプの面積を有効に
利用し、素子の利用率を損なうこと無く各種回路
を構成できる機能集積密度の高いマスタスライス
方式のゲートアレイLSIに適した半導体集積回路
装置を提供するにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device suitable for a master slice type gate array LSI with high functional integration density, which can effectively utilize the area of a semiconductor chip and configure various circuits without impairing element utilization. There is something to do.
本発明の特徴とするところは、半導体基板上
に、論理ゲートの構成に必要な少なくともMOS
トランジスタを有する複数個の半導体素子からな
る基本セルを複数個配置し、前記複数個の基本セ
ルの上に絶縁層を介して複数個の配線層を有する
半導体集積回路装置に於いて、前記基本セルを複
数個一方向に並べて基本セル列とし、該基本セル
列を、隣接する該基本セル列間で論理ゲートを構
成するMOSトランジスタが対向して同一導電型
となるように、基本セル列と直角方向に複数個敷
き詰めて配置し、かつ前記複数個の配線層は3層
以上の配線層とすることにある。 A feature of the present invention is that at least MOS transistors necessary for the configuration of logic gates are provided on a semiconductor substrate.
In a semiconductor integrated circuit device in which a plurality of basic cells each including a plurality of semiconductor elements each having a transistor are arranged, and a plurality of wiring layers are provided on the plurality of basic cells with an insulating layer interposed therebetween, the basic cell A plurality of these are arranged in one direction to form a basic cell column, and the basic cell column is arranged perpendicularly to the basic cell column so that the MOS transistors forming the logic gates between the adjacent basic cell columns face each other and have the same conductivity type. A plurality of wiring layers are arranged side by side in a direction, and the plurality of wiring layers are three or more wiring layers.
以下、本発明を一実施例として示した図面によ
つて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained below with reference to drawings showing one embodiment of the invention.
まず、第9図aについて説明する。半導体チツ
プ10の内部には第1の基本セル92がx軸方向
に多数個並設して第1の基本セル列94を構成し
ている。各第1の基本セル列94の間には第2の
基本セル93がx軸方向に多数個並設され、第2
の基本セル列95を構成している。第1の基本セ
ル列94と第2の基本セル列95とは配線領域を
設けずに、すなわち敷き詰めてy軸方向に交互に
並設される。 First, FIG. 9a will be explained. Inside the semiconductor chip 10, a large number of first basic cells 92 are arranged in parallel in the x-axis direction to form a first basic cell row 94. Between each first basic cell row 94, a large number of second basic cells 93 are arranged in parallel in the x-axis direction.
This constitutes a basic cell column 95. The first basic cell row 94 and the second basic cell row 95 are arranged alternately in the y-axis direction without providing a wiring area, that is, in a spread-out manner.
第9図bは第9図aの斜線の部分を詳しく示し
たものである。 FIG. 9b shows in detail the shaded area in FIG. 9a.
基本セル92,93はそれぞれソース或いはド
レインを直列接続した2連のPMOSトランジス
タ90とソース或いはドレインを直列接続した2
連のNMOSトランジスタ91をx軸方向に並設
して構成している。一つの基本セル92,93を
形成する2連のPMOSトランジスタ90のゲー
ト電極と、2連のNMOSトランジスタ91のゲ
ート電極とは、それぞれ、ポリSiの共通電極22
で構成される。尚、2連のPMOSトランジスタ
90のゲートと2連のNMOSトランジスタ91
のゲートとは一つが共通電極で構成され、他は共
通に接続されていなくとも良い。さらに、共通電
極によつて接続されていなくとも良い。 The basic cells 92 and 93 each include two PMOS transistors 90 whose sources or drains are connected in series, and two PMOS transistors whose sources or drains are connected in series.
A series of NMOS transistors 91 are arranged in parallel in the x-axis direction. The gate electrodes of the two series of PMOS transistors 90 and the gate electrodes of the two series of NMOS transistors 91 forming one basic cell 92 and 93 are respectively connected to a poly-Si common electrode 22.
Consists of. In addition, the gates of two PMOS transistors 90 and the two NMOS transistors 91
One of the gates may be configured with a common electrode, and the others may not be connected in common. Furthermore, they do not need to be connected by a common electrode.
y軸方向に隣接する二つの基本セル92,93
の対向するそれぞれのMOSトランジスタは同一
導電型である。 Two basic cells 92 and 93 adjacent in the y-axis direction
The opposing MOS transistors are of the same conductivity type.
各MOSトランジスタにはポリSiと第1層目の
Al配線(以下Al1配線とする)のコンタクト部2
3並びに拡散層とAl配線とのコンタクト部24
を設けてある。第1の基本セル列94と第2の基
本セル列95とのPMOSトランジスタ90の間
には、Vcc電源線26を、そしてNMOSトラン
ジスタ91の間にはGND電源線27を布線して
いる。 Each MOS transistor has poly-Si and a first layer.
Contact part 2 of Al wiring (hereinafter referred to as Al1 wiring)
3 and the contact part 24 between the diffusion layer and the Al wiring
is provided. A Vcc power line 26 is wired between the PMOS transistors 90 of the first basic cell row 94 and a second basic cell row 95, and a GND power wire 27 is wired between the NMOS transistors 91.
次に所望の回路ブロツクの構成法について説明
する。第10図はAl1配線35でインバータ11
6,117、NANDゲート110,112,1
14,120、NORゲート111,113,1
15、ラツチ回路118等の論理回路ブロツクを
構成した例である。白丸で印したポリSiとAl1配
線とのコンタクト部23と、拡散層とAl1配線と
のコンタクト部24とに、Al1配線(論理ブロツ
ク回路内結線)35を接続させることによつて電
気的に接続される。また、Vcc電源線26と
GND電源線27はAl1配線で形成されているの
でAl1配線35をそれらに接触させることによつ
て電気的に接続される。 Next, a method of constructing a desired circuit block will be explained. Figure 10 shows the inverter 11 with Al1 wiring 35.
6,117, NAND gate 110,112,1
14, 120, NOR gate 111, 113, 1
15. This is an example in which a logic circuit block such as a latch circuit 118 is configured. Electrical connection is made by connecting the Al1 wiring (connection within the logic block circuit) 35 to the contact portion 23 between the poly-Si and Al1 wiring marked by white circles and the contact portion 24 between the diffusion layer and the Al1 wiring. be done. In addition, the Vcc power line 26 and
Since the GND power supply line 27 is formed of Al1 wiring, it is electrically connected by bringing the Al1 wiring 35 into contact with them.
第11図は第10図で構成した各種論理回路ブ
ロツクを論理シンボルで表現したものである。な
お、図中には論理回路ブロツクの入出力位置11
9も示してある。また図中の論理シンボル110
から118の位置は第10図と対応している。 FIG. 11 represents the various logic circuit blocks constructed in FIG. 10 using logic symbols. In addition, the input/output position 11 of the logic circuit block is shown in the figure.
9 is also shown. Also, the logical symbol 110 in the figure
The positions from 118 to 118 correspond to FIG.
次に各論理回路ブロツク間の結線法について第
12図を用いて説明する。 Next, a method of connecting each logic circuit block will be explained using FIG. 12.
第12図に於いて39はAl1配線上に絶縁膜を
介してx軸方向に配線される2層目のAl配線
(以下Al2配線とする)、121はAl2配線上に絶
縁膜を介してy軸方向に配線される3層目のAl
配線(以下Al3配線)とする。 In Fig. 12, 39 is the second layer of Al wiring (hereinafter referred to as Al2 wiring) that is wired in the x-axis direction on the Al1 wiring via an insulating film, and 121 is the y Third layer of Al wired in the axial direction
wiring (hereinafter referred to as Al3 wiring).
例えば、2入力NANDゲート110の出力部
122AではAl2配線を介してAl3配線とAl1配線
が接続されている。出力部122AからAl3配線
121Aをy軸方向に走らせて×印で示した箇所
でx軸方向に走るAl2配線39Aに接続し、再び
Al3配線121Bに接続され、インバータ116
の入力部122Bに入る。同様に2入力NAND
110の出力はラツチ118のコントロール信号
入力部122Cにも入つている。 For example, in the output section 122A of the two-input NAND gate 110, an Al3 wiring and an Al1 wiring are connected via an Al2 wiring. Run the Al3 wiring 121A in the y-axis direction from the output part 122A, connect it to the Al2 wiring 39A running in the x-axis direction at the point indicated by the x mark, and then connect it again to the Al2 wiring 39A running in the x-axis direction.
Connected to Al3 wiring 121B, inverter 116
input section 122B. Similarly, 2-input NAND
The output of latch 110 is also applied to control signal input 122C of latch 118.
インバータ116の出力は出力部37AでAl2
配線39Bに接続され、ラツチ118の別のコン
トロール信号入力部37Bに入力される。ラツチ
118のデータ信号入力部122Dには2入力
NOR111の出力が入力されている。ラツチ1
18のデータ出力信号は出力部122Eから3入
力NOR113及び4入力NOR115に入力され
ている。以上で第7図に示したレジスタ関係の結
線をしたことになる。更に4入力NOR115の
出力が2入力NAND120に入力されている。 The output of the inverter 116 is Al2 at the output section 37A.
It is connected to wiring 39B and input to another control signal input section 37B of latch 118. The data signal input section 122D of the latch 118 has two inputs.
The output of NOR111 is input. Latch 1
The 18 data output signals are input from the output section 122E to the 3-input NOR 113 and the 4-input NOR 115. This completes the register-related connections shown in FIG. 7. Furthermore, the output of the 4-input NOR 115 is input to the 2-input NAND 120.
第12図を見てわかるように論理動作に用いて
いる素子の上にAl2配線39、Al3配線121が
それぞれx軸方向、y軸方向に配線されている。
したがつて論理ゲートを高密度で配置しているに
もかかわらず、配線チヤネルの不足が生じない。 As can be seen from FIG. 12, Al2 wiring 39 and Al3 wiring 121 are wired in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively, on the elements used for logic operations.
Therefore, even though logic gates are arranged at high density, there is no shortage of wiring channels.
第12図で説明した結線法を更に明確にするた
めに第13図に第1、第2の基本セル92,93
の断面構造及び配線層の構造を展開して示す。第
3図と同一符号は同一物及び相当物を示す。論理
回路ブロツクの入出力位置119では、第1の絶
縁膜32に穴23,24が開けられており、その
穴を介してAl1配線35とポリSiゲート電極2
2、拡散層20,21とが接続されている。 In order to further clarify the wiring method explained in FIG. 12, FIG. 13 shows the first and second basic cells 92, 93.
The cross-sectional structure and the structure of the wiring layer are developed and shown. The same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same or equivalent parts. At the input/output position 119 of the logic circuit block, holes 23 and 24 are made in the first insulating film 32, and the Al1 wiring 35 and the poly-Si gate electrode 2 are connected through the holes.
2. Diffusion layers 20 and 21 are connected.
インバータ116の出力部37Aでは第2の絶
縁膜33に穴37が開けられ、Al1配線35と
Al2配線39Bとが接続される。Al2配線39の
下には第2の絶縁層33があるので穴を開けない
所ではAl2配線39は素子上を電気的に接触する
ことなく走ることができる。 At the output part 37A of the inverter 116, a hole 37 is made in the second insulating film 33, and the Al1 wiring 35 and
It is connected to the Al2 wiring 39B. Since there is a second insulating layer 33 under the Al2 wiring 39, the Al2 wiring 39 can run over the element without electrically contacting it in areas where holes are not made.
2入力NAND110の出力部122Aでは第
2の絶縁膜33と第3の絶縁膜34の同じ場所に
穴37,140が開けられており、Al2配線39
を介してAl1配線35とAl3配線121が接続さ
れる。Al3配線121の下には第3の絶縁膜34
があるので穴を開けない所では、Al3配線121
はAl2配線とも素子とも電気的に接触することは
ない。Al2配線39とAl3配線121を接続する
時には第3の絶縁膜34に穴140を開ければ良
い。 In the output section 122A of the 2-input NAND 110, holes 37 and 140 are made at the same location in the second insulating film 33 and the third insulating film 34, and the Al2 wiring 39
The Al1 wiring 35 and the Al3 wiring 121 are connected via. A third insulating film 34 is provided under the Al3 wiring 121.
Al3 wiring 121 in places where holes cannot be made because of
has no electrical contact with either the Al2 wiring or the device. When connecting the Al2 wiring 39 and the Al3 wiring 121, it is sufficient to make a hole 140 in the third insulating film 34.
最上層には第4の絶縁膜142があり、トラン
ジスタ及び配線を保護している。 A fourth insulating film 142 is on the top layer and protects the transistors and wiring.
なお以上の説明でわかるように、少なくとも
Al1配線から上の層をユーザ毎に変えれば所望の
LSIを得ることができる。 As you can see from the above explanation, at least
By changing the layers above the Al1 wiring for each user, the desired
You can get LSI.
本実施例によれば、配線層を3層とすることに
よつて従来の配線領域を除去し、従来の配線領域
にも基本セルを配置できるので、基本セルの配置
密度を格段に高めることができる。また、従来の
配線領域を除去すれば、y軸方向に隣接する基本
セル92,93の対向するそれぞれの2連の
MOSトランジスタは同一導電型であるので、対
向するPMOSトランジスタ90どうしは、また
対向するNMOSトランジスタ91どうしは各々
のP―WELL領域25を共有することにより、
相互間の距離を縮めることができ、基本セルの配
置密度を更に高めることができる。また、y軸方
向に隣接する基本セル92,93の対向するそれ
ぞれの2連のMOSトランジスタは同一導電型で
あるので、NMOSトランジスタ91に接続され
るGND電源線27、PMOSトランジスタ90接
続されるVcc電源線26を共通に使用することも
可能となる。 According to this embodiment, by using three wiring layers, the conventional wiring area can be removed and basic cells can be placed in the conventional wiring area, so the arrangement density of basic cells can be significantly increased. can. Moreover, if the conventional wiring area is removed, each of the opposing two sets of basic cells 92 and 93 adjacent in the y-axis direction
Since the MOS transistors are of the same conductivity type, opposing PMOS transistors 90 and opposing NMOS transistors 91 share their respective P-well regions 25.
The distance between them can be shortened, and the arrangement density of basic cells can be further increased. Furthermore, since the two opposing MOS transistors of the basic cells 92 and 93 adjacent to each other in the y-axis direction are of the same conductivity type, the GND power supply line 27 connected to the NMOS transistor 91 and the Vcc connected to the PMOS transistor 90 It also becomes possible to use the power supply line 26 in common.
さらに、Al2配線39がx軸方向に、Al3配線
121がy軸方向に配線されているので、配線チ
ヤネルの不足が生じなく、基本セル、回路ブロツ
クの配置密度が向上する。 Furthermore, since the Al2 wiring 39 is wired in the x-axis direction and the Al3 wire 121 is wired in the y-axis direction, there is no shortage of wiring channels, and the arrangement density of basic cells and circuit blocks is improved.
以上述べた本発明の実施例では、2連の
PMOSトランジスタと2連のNMOSトランジス
タをペアとする基本セルの敷きつめを例にして述
べたが、3連のトランジスタペアあるいはそれら
の変形にも本発明は適用できる。またCMOS以
外のプロセスでも本発明は適用できる。 In the embodiment of the present invention described above, two sets of
Although the explanation has been given by taking as an example a basic cell arrangement in which a PMOS transistor and two NMOS transistors are paired, the present invention can also be applied to three transistor pairs or variations thereof. The present invention can also be applied to processes other than CMOS.
また、Al2配線をy軸方向に、Al3配線をx軸
方向に配線しても本発明は適用できる。 Further, the present invention can be applied even if the Al2 wiring is wired in the y-axis direction and the Al3 wire is wired in the x-axis direction.
一般に製造工程上、Al3配線の幅はAl2配線の
幅より太くなるので、配線密度が高い方向はAl2
配線を、配線密度が低い方向はAl3配線を施すの
が好ましい。 Generally, due to the manufacturing process, the width of Al3 wiring is thicker than that of Al2 wiring, so the direction of high wiring density is Al2 wiring.
It is preferable to use Al3 wiring in the direction where the wiring density is low.
以上述べた様に本発明によれば、機能集積密度
の高いマスタスライス方式のゲートアレイLSIに
適した半導体集積回路装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a semiconductor integrated circuit device suitable for a master slice type gate array LSI with high functional integration density.
第1図は従来のゲートアレイLSIのマスタ方式
を示す平面図、第2図は従来のゲートアレイLSI
の基本セルの拡大図、第3図は従来のゲートアレ
イLSIの断面図と層構成を示す展開図、第4図及
び第5図は配線領域の増大を説明するための図、
第6図は本発明者等が先に提案したゲートアレイ
LSIのマスタ方式を示す平面図、第7図はレジス
タ回路図、第8図は第7図を説明するための回路
図、第9図は本発明の一実施例を示すゲートアレ
イLSIのマスタ方式を示す平面図、第10図は本
発明の一実施例を用いて各種論理回路ブロツクを
構成した構成図、第11図は本発明の一実施例を
用いて構成した各種論理回路ブロツクのシンボル
図、第12図は本発明の一実施例を用いて構成し
た各種論理回路ブロツク間の結線方法の説明図、
第13図は本発明の一実施例を示すゲートアレイ
LSIの断面図と層構成を示す展開図である。
10…半導体チツプ、92,93…基本セル、
35…Al1配線、39…Al2配線、121…Al3配
線。
Figure 1 is a plan view showing the master method of a conventional gate array LSI, and Figure 2 is a plan view of a conventional gate array LSI.
3 is a cross-sectional view of a conventional gate array LSI and an expanded view showing the layer structure. FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the increase in wiring area.
Figure 6 shows the gate array proposed earlier by the inventors.
A plan view showing the master system of LSI, FIG. 7 is a register circuit diagram, FIG. 8 is a circuit diagram for explaining FIG. 7, and FIG. 9 is a master system of gate array LSI showing an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram of various logic circuit blocks constructed using an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a symbol diagram of various logic circuit blocks constructed using an embodiment of the present invention. , FIG. 12 is an explanatory diagram of a method of connecting various logic circuit blocks constructed using an embodiment of the present invention,
FIG. 13 is a gate array showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view and a developed view showing the layer structure of the LSI. 10... Semiconductor chip, 92, 93... Basic cell,
35...Al1 wiring, 39...Al2 wiring, 121...Al3 wiring.
Claims (1)
少なくともMOSトランジスタを有する複数個の
半導体素子からなる基本セルを複数個配置し、前
記複数個の基本セルの上に絶縁層を介して複数個
の配線層を有する半導体集積回路装置に於いて、
前記基本セルを複数個一方向に並べて基本セル列
とし、該基本セル列を、隣接する該基本セル列間
で論理ゲートを構成するMOSトランジスタが対
向して同一導電型となるように、基本セル列と直
角方向に複数個敷き詰めて配置し、かつ前記複数
個の配線層は3層以上の配線層とすることを特徴
とする半導体集積回路装置。 2 特許請求の範囲第1項において、前記隣接す
る基本セル列の間に、前記3層以上の配線層のう
ち1個の配線層を用いて電源線を設け、前記隣接
する基本セル列間のMOSトランジスタで前記電
源線を共通に使用させることを特徴とした半導体
集積回路装置。 3 特許請求の範囲第1項において、前記3層以
上の配線層の所定の第1の配線層を少なくとも用
いて、前記基本セル内、あるいは前記基本セル間
を接続して所望の機能を有する回路ブロツクを構
成し、前記第1の配線層の上に絶縁層を介して形
成する第2の配線層と、前記第2の配線層の上に
絶縁層を介して形成する第3の配線層とを少なく
とも用いて、前記回路ブロツク間を接続すること
を特徴とする半導体集積回路装置。[Scope of Claims] 1. A plurality of basic cells each consisting of a plurality of semiconductor elements each having at least a MOS transistor necessary for configuring a logic gate are arranged on a semiconductor substrate, and an insulating layer is placed on top of the plurality of basic cells. In a semiconductor integrated circuit device having multiple wiring layers via
A plurality of the basic cells are arranged in one direction to form a basic cell column, and the basic cell column is divided into basic cells such that MOS transistors forming logic gates between adjacent basic cell columns face each other and have the same conductivity type. A semiconductor integrated circuit device, characterized in that a plurality of wiring layers are arranged side by side in a direction perpendicular to a column, and the plurality of wiring layers are three or more wiring layers. 2. In claim 1, a power supply line is provided between the adjacent basic cell rows using one wiring layer among the three or more wiring layers, A semiconductor integrated circuit device characterized in that the power supply line is commonly used by MOS transistors. 3. In claim 1, the circuit has a desired function by connecting within the basic cell or between the basic cells using at least a predetermined first wiring layer of the three or more wiring layers. a second wiring layer constituting a block and formed on the first wiring layer with an insulating layer interposed therebetween; and a third wiring layer formed on the second wiring layer with an insulating layer interposed therebetween. A semiconductor integrated circuit device, characterized in that the circuit blocks are connected using at least one of the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57138587A JPS5929440A (en) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57138587A JPS5929440A (en) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5929440A JPS5929440A (en) | 1984-02-16 |
| JPH0371789B2 true JPH0371789B2 (en) | 1991-11-14 |
Family
ID=15225593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57138587A Granted JPS5929440A (en) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929440A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59163837A (en) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit |
| JPS6022338A (en) * | 1983-07-19 | 1985-02-04 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
| JPS61149340U (en) * | 1985-03-06 | 1986-09-16 | ||
| JP2588876B2 (en) * | 1986-05-14 | 1997-03-12 | 三菱電機株式会社 | CMOS master slice LSI |
| US4915519A (en) * | 1987-10-30 | 1990-04-10 | International Business Machines Corp. | Direct negative from resistive ribbon |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1440512A (en) * | 1973-04-30 | 1976-06-23 | Rca Corp | Universal array using complementary transistors |
-
1982
- 1982-08-11 JP JP57138587A patent/JPS5929440A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5929440A (en) | 1984-02-16 |
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