DE2643482A1 - SEMI-CONDUCTOR PLATE FOR MANUFACTURING HIGHLY INTEGRATED COMPONENTS - Google Patents
SEMI-CONDUCTOR PLATE FOR MANUFACTURING HIGHLY INTEGRATED COMPONENTSInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterplättchen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a semiconductor wafer according to the preamble of claim 1.
Das Bestreben, bei der Herstellung von integrierten Bausteinen für den Einsatz in Datenverarbeitungs- und Steuerungsanlagen immer höhere Integrationsgrade zu erzielen, führt infolge der Zusammenfassung sehr vieler Einzelfunktionen zu so speziellen integrierten Bausteinen, daß jeder Bausteintyp in einer größeren Funktionseinheit nur an wenigen Stellen oder nur an einer Stelle eingesetzt werden kann. Die Folge ist eine große Typenvielfalt bei kleinen Stückzählen für den Einzeltyp. Es sind jedoch zwei Verfahren bekannt geworden, die das Ziel haben, den Entwicklungsaufwand und die Zeit zwischen dem Eingang eines speziellen Anwenderwunsches und der Fertigstellung eines Bausteines trotzdem in erträglichen Grenzen zu halten. Bei dem ersten, auch unter der Bezeichnung "Masterslice-Prinzip" bekannten Verfahren (vergleiche DT-OS 2 334 405, Digest ot the IEEE International Solid-State Circuits Conference 1974, Seiten 62-63) wird von einem standardisierten Diffusionsmuster ausgegangen. Dabei wird auf dem Halbleiterplättchen durch Diffusion eine große Zahl von Transistoren und Widerständen gebildet, die, von einzelnen Ausnahmen abgesehen, zunächst noch keine Verbindung untereinander haben. Diese Grundstruktur weist neben Randzonen mit Anschluß-The endeavor in the production of integrated modules for use in data processing and control systems Achieving ever higher degrees of integration leads to special functions as a result of the combination of a large number of individual functions Integrated modules that each module type in a larger functional unit only in a few places or only in one place can be used. The result is a great variety of types with small piece counts for the individual type. However, there are two Processes have become known that have the goal of reducing the development effort and the time between the receipt of a special user request and to keep the completion of a building block within tolerable limits. With the first, even under the process known as the "Masterslice principle" (cf. DT-OS 2 334 405, Digest ot the IEEE International Solid-State Circuits Conference 1974, pages 62-63) is from a standardized diffusion pattern assumed. A large number of Transistors and resistors are formed which, apart from a few exceptions, initially have no connection to one another to have. This basic structure has, in addition to edge zones with connection
She 13 Fdl/24, 9. 1976 . -2-She 13 Fdl / 24, 9th 1976. -2-
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elementen für die spätere Herstellung der Verbindungen des integrierten Schaltwerks nach außen eine Anzahl von diskreten, matrixartig angeordneten Flächenabschnitten mit gegenseitigen Abständen auf. Die als Zellen bezeichneten Flächenabschnitte haben identische diffundierte Teil-Grundstrukturen. Die Grundstruktur ist unabhängig von der endgültigen Ausführung des integrierten Schaltwerks. Infolgedessen müssen auch die die Grundstruktur bestimmenden Diffusionsmasken nur einmal erstellt werden.elements for the subsequent production of the connections of the integrated Switching mechanism to the outside a number of discrete, matrix-like arranged surface sections with mutual distances on. The surface sections referred to as cells have identical diffused partial basic structures. The basic structure is independent of the final version of the integrated switching mechanism. As a result, those who determine the basic structure must also Diffusion masks can only be created once.
Die diffundierte Grundstruktur wird durch Leitbahnlagen mit isolierenden Zwischenschichten zu einem speziellen Schaltwerk ergänzt. Die Zwischenschichten sind so ausgebildet, daß leitende Verbindungen zwischen der diffundierten Grundstruktur und den Leitbahnlagen bzw. zwischen den Leitbahnlagen selbst hergestellt werden können. Der Entwurf der Verdrahtung des integrierten Bausteins erfolgt in zwei Stufen. Die vom Bausteinhersteller entwickelte zelleninterne Grundschaltung ist so ausgelegt, daß aus dem in jeder Zelle vorhandenen Vorrat an Transistoren und Widerständen einfache Verknüpfungsglieder, wie NAND- oder NOR-Glieder entstehen. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Hersteller dem Anwender komplexere Funktionsglieder als Grundschaltungen zur Verfügung stellt.The diffused basic structure becomes a special switching mechanism through interconnect layers with insulating intermediate layers added. The intermediate layers are designed so that conductive connections between the diffused basic structure and the interconnect layers or between the interconnect layers themselves can be produced. The design of the wiring of the integrated Module takes place in two stages. The cell-internal basic circuit developed by the module manufacturer is designed in such a way that that from the supply of transistors and resistors in each cell, simple logic elements such as NAND or NOR members arise. There is also the possibility that the manufacturer can provide the user with more complex functional elements as basic circuits.
Der Anwender erstellt nun den logischen Entwurf des Schaltwerks, das in einem Baustein integriert werden soll und liefert diesen
und in der Regel eine Liste der Verbindungen zwischen den Zellen dem Hersteller. Anhand dieser Angaben stellt der Hersteller die
Unterlagen für die Leitungsführung der Gesamtverdrahtung her und fertigt schließlich den Baustein.
30The user now creates the logical design of the switchgear that is to be integrated in a module and supplies this and usually a list of the connections between the cells to the manufacturer. On the basis of this information, the manufacturer creates the documents for routing the entire wiring and finally manufactures the module.
30th
Bei dem zweiten Verfahren, das auch unter der Bezeichnung "Mosaik-Verfahren" (vergleiche Electronic Design, 15. 3. 1970, Seite 42) bekannt ist, wird das Halbleiterplättchen ebenfalls in einzelne Flächenabschnitte unterteilt. Die einzelnen Flächenabschnitte haben nun jedoch zumeist unterschiedliche Größe und verschiedene diffundierte Grundstrukturen. Diese Grundstrukturen und die zugehörige Verdrahtung zur Bildung bestimmter Funktions-In the second process, which is also known as the "mosaic process" (compare Electronic Design, March 15, 1970, Page 42) is known, the semiconductor wafer is also divided into individual surface sections. The individual area sections However, they now mostly have different sizes and different diffused basic structures. These basic structures and the associated wiring to form certain functional
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einheiten werden vom Hersteller vorentwickelt und in einer Rechner-Bibliothek abgespeichert. Der Anwender kann die Funktior einheiten, wie beispielsweise Flip-Flops, Multiplexer, Zähler und dergleichen frei auswählen und die von ihm gewünschten An-Ordnungen und Verbindungen dem Hersteller vorgeben. Er ist also in der Lage, in ähnlicher Weise vorzugehen, wie er das von der Handhabung von integrierten Bausteinen mit mittlerem Integrationsgrad gewöhnt ist.units are pre-developed by the manufacturer and integrated into a Computer library saved. The user can use the functional units, such as flip-flops, multiplexers, counters and the like freely and the arrangements desired by him and specify connections to the manufacturer. So he is able to proceed in a similar way as he is is used to handling integrated modules with a medium degree of integration.
ΊΟ Die Anwendung der beschriebenen Prinzipien bei der Entwicklung integrierter Bausteine mit hohem Integrationsgrad bringt zwar eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis gegenüber der Entwicklung eines speziellen integrierten Bausteins von Grund auf, doch läßt sich damit in der Regel nur eine geringere Packungsdichte erzielen. Das wird besonders deutlich, wenn in einem zu integrierenden Schaltwerk unregelmäßig strukturierte logische Steuerschaltungen mit regelmäßig aufgebauten Speicherschaltungen, Registern und dergleichen funktionell eng verbunden sind. Die aus diesem Grunde gelegentlich vorgenommene Trennung in Bausteine für logische Verknüpfungsschaltungen und Bausteine mit Speicherfunktionen hat mehr Schnittstellen zur Folge, was wiederum mehr Anschlußfahnen, größere Gehäuse und mehr Ausgangstreiber bedingt.ΊΟ The application of the principles described in the development Integrated modules with a high degree of integration bring considerable time and cost savings compared to development of a special integrated module from the ground up, but usually only a lower packing density can be achieved with it achieve. This becomes particularly clear when irregularly structured logical ones in a switching mechanism to be integrated Control circuits with regularly structured memory circuits, registers and the like are functionally closely connected are. For this reason, the separation into building blocks for logic gating circuits and Modules with memory functions result in more interfaces, which in turn means more terminal lugs, larger housings and more more output drivers conditionally.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben zur Erhöhung der Packungsdichte von Bausteinen mit hohem Integrationsgrad für die Realisierung von Schaltwerken mit unregelmäßig strukturierten Teilen, insbesondere logischen Verknüpfungsschaltungen und mit regelmäßig strukturierten Teilen, z. B. It is the object of the invention to specify measures for increasing the packing density of components with a high degree of integration for the realization of switchgear with irregular structured parts, in particular logical combination circuits and with regularly structured parts, e.g. B.
Speicherschaltungen.Memory circuits.
Ausgehend von einem Halbleiterplättchen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösung ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 2.Based on a semiconductor wafer according to the generic term of claim 1, this object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1. One Another solution results from the features of claim 2.
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-KL-KL 7δ Ρ 2 1 6 3 BRD7δ Ρ 2 1 6 3 FRG
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Figur dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 das Schema einer ersten Verteilung von Teilflächen auf dem Halbleiterplättchen undThe invention is illustrated below with reference to in the figure Embodiments described in more detail. 1 shows the diagram of a first distribution of partial areas the semiconductor die and
Fig. 2 das Schema einer zweiten Verteilung von Teilflächen auf dem Halbleiterplättchen.2 shows the diagram of a second distribution of partial areas on the semiconductor wafer.
Die Figur 1 zeigt ein Halbleiterplättchen 1 mit einer Randzone 2, welche Anschlußpunkte für die spätere Verbindung der internen Leitbahnlagen mit den nach außen führenden Anschlußfahnen des fertigen Bausteins und Ausgangstreiber enthält. Der innerhalb der Randzone 2 liegende Bereich des Halbleiterplättchens 1 ist in mehrere Flächenabschnitte oder Zellen mit gegenseitigen Abständen unterteilt. Ein Teil dieser Zellen ist matrixartig angeordnet und besitzt die gleichen Abmessungen. Die Zellen weisen darüber hinaus identische diffundierte Grundstrukturen auf, d. h. der Vorrat an Transistoren und Widerständen und ihre geometrische Anordnung sind in allen Zellen 3 gleich. Eine Ausnahme bildet die Zelle 4, die im allgemeinen größer ist als die Zelle 3. Schon aus diesem Grunde, aber nicht nur deshalb, enthält die Zelle 4 eine abweichende diffundierte Grundstruktur. Die diffundierte Grundstruktur der Zelle 4 wird im allgemeinen so ausgelegt sein, daß sie für die Bildung von Speichern oder Datenregistern optimal ist. Durch interne Verdrahtung der Zellen mit Hilfe von Leitbahnlagen werden die diffundierten Grundstrukturen zu Grundschaltungen ergänzt. Für die interne Verdrahtung der Zellen 3 bestehen zwei prinzipiell unterschiedliche Möglichkeiten. Die eine, allgemein bekannte Möglichkeit sieht vor, alle Zellen 3 in gleicher Weise mit einfachen Verknüpfungsgliedern, wie UND- oder NOR-Gliedern zu belegen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, durch die Bereitstellung von unterschiedlichen vorentwickelten zelleninternen VerdrahtungsiEustern dem Anwender für den logischen Entwurf des zu integrierenden Schaltwerks komplexe Grundschaltungen anzubieten·, die gelegentlich auch zwei oder drei Zellen umfassen können. Auch für die Zelle 4 können verschiedene Verdrahtungsmuster vorgesehen werden, die auch bei einerFigure 1 shows a semiconductor wafer 1 with an edge zone 2, which connection points for the later connection of the internal Contains interconnect layers with the terminal lugs leading to the outside of the finished module and output driver. The inside the edge zone 2 lying area of the semiconductor wafer 1 is divided into several surface sections or cells with mutual Divided at intervals. Some of these cells are arranged like a matrix and have the same dimensions. The cells moreover have identical diffused basic structures, i. H. the supply of transistors and resistors and their geometric arrangement is the same in all cells 3. Cell 4, which is generally larger, is an exception as cell 3. For this reason alone, but not only therefore, the cell 4 contains a different diffused basic structure. The diffused basic structure of the cell 4 will generally be designed to be optimal for the formation of memories or data registers. Through internal Wiring of the cells with the aid of interconnect layers, the diffused basic structures are supplemented to form basic circuits. For the internal wiring of the cells 3 are basically two different options. The one, well known Possibility provides all cells 3 in the same way with simple logic elements, such as AND or NOR elements occupy. It has also been suggested by the provision of various pre-engineered in-cells Wiring patterns provide the user with the logical design of the complex basic circuits to be integrated ·, which occasionally can also comprise two or three cells. Different can also be used for cell 4 Wiring patterns can be provided that are also used with a
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gleichbleibenden diffundierten Grundstruktur noch gewisse Variationen der Grundschaltung erlauben. So kann beispielsweise bei einer Verwendung der Zelle 4 als Speicherkomplex durch Änderung des Verdrahtungsmusters noch in gewissen Grenzen die äußere Organisation des Speicherkomplexes hinsichtlich der Zahl der Worte oder der Bits je Wort verändert werden. An Stelle eines Speicherfeldes können auch andere in sich geschlossene Schaltungskomplexe treten, wobei es im allgemeinen zweckmäßig sein wird, die diffundierte Grundstruktur entsprechend anzupassen. Auf dem Halbleiterplättehen 1 können auch mehrere der Zelle 4 entsprechende Zellen untergebracht sein.constant diffused basic structure still allow certain variations of the basic circuit. For example when using the cell 4 as a storage complex by changing the wiring pattern within certain limits external organization of the memory complex with regard to the number of words or bits per word can be changed. Instead of of a memory field, other self-contained circuit complexes can also occur, in which case it is generally expedient will be to adapt the diffused basic structure accordingly. A plurality of cells corresponding to the cell 4 can also be accommodated on the semiconductor wafer 1.
Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Aufteilung des Flächenbereiches auf dem Halbleiterplättchen 5 innerhalb der Randzone 6 geht von dem schon erwähnten Mosaikverfahren aus. Die Zellen 7 sind dabei im allgemeinen nicht nur verschieden groß, sie weisen auch verschiedene diffundierte Grundstrukturen auf und benötigen damit auch unterschiedliche zelleninterne Verdrahtungsmuster zur Herstellung der Grundschaltungen. Die Grundschaltunger sind vom Halbleiterhersteller vorentwickelt und können vom Anwender entsprechend dem von ihm festgestellten Bedarf frei gewählt werden. Bei komplexen zu integrierenden Schaltwerken kann der Fall eintreten, daß sehr unregelmäßige, selten vorkommende oder zur Ergänzung der vorentwickelten Grundschaltungen dienende Logikschaltungen benötigt werden, Für diesen Zweck sind einige weitere Zellen 8 auf dem Halbleiterplättchen 1 vorgesehen. Diese weiteren Zellen 8 besitzen eine identische Teil-Grundstruktur. Sie entsprechen also einem Teilbereich eines Masterslice-Halbleiterplättchens. Die zelleninterne Verdrahtung ist ebenfalls einheitlich und so ausgelegt, daß aus dem Bauelementevorrat jeder Zelle 8 einfache Grundverknüpfungsglieder, wie NAND- oder NOR-Glieder gebildet werden. Diese Grundverknüpfungsglieder können dann untereinander oder mit den Grundschaltungen in den Zellen 7 je nach Bedarf kombiniert werden.The division of the surface area shown schematically in FIG. 2 on the semiconductor wafer 5 within the edge zone 6 is based on the already mentioned mosaic process. The cells 7 are in general not only of different sizes, they also have and require different diffused basic structures thus also different cell-internal wiring patterns for the production of the basic circuits. The basic circuit are pre-developed by the semiconductor manufacturer and can be freely selected by the user according to the needs identified by him to get voted. In the case of complex switching mechanisms to be integrated, the case may arise that very irregular, rarely occurring or logic circuits are required to supplement the pre-developed basic circuits, for this purpose some further cells 8 are provided on the semiconductor wafer 1. These further cells 8 have an identical one Partial basic structure. They therefore correspond to a partial area of a master slice semiconductor wafer. The wiring inside the cell is also uniform and designed in such a way that 8 simple basic links from the component stock of each cell, how NAND or NOR elements are formed. These basic links can then be with each other or with the basic circuits in cells 7 can be combined as required.
2 Figuren2 figures
2 Patentansprüche -6-2 claims -6-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
OHN | Withdrawal |