JP2001148464A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2001148464A
JP2001148464A JP32852599A JP32852599A JP2001148464A JP 2001148464 A JP2001148464 A JP 2001148464A JP 32852599 A JP32852599 A JP 32852599A JP 32852599 A JP32852599 A JP 32852599A JP 2001148464 A JP2001148464 A JP 2001148464A
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line
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semiconductor integrated
substrate
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Shinji Kitabayashi
林 真 二 北
Tatsuya Azuma
竜 也 東
Ryoko Usuba
羽 涼 子 薄
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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    • H01L27/0207Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランジスタのソースと異なる電位を基板に
与え、かつ面積効率を向上させることが可能な半導体集
積回路を提供する。 【解決手段】 論理セルCAが規則的に配置された回路
において、セル内のトランジスタのソースに供給する電
源電圧VDD及び接地電圧Vssと異なる基板電位NSUB
及びPSUBを基板に供給するため、論理セルCAが配
置された領域内に基板電位供給セルVSCを配置する。
基板電位供給セルVSCはN型基板電位NSUB線11
a、P型基板電位PSUB線12aから基板電位NSU
B、PSUBに接続されており、電位NSUB、PSU
Bが供給されて基板に印加する。基板電位線を論理セル
領域内に配置すると素子面積を大きく占有するが、基板
電位供給セルVSCを用いることで面積効率を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に係
わり、特に電源電圧、接地電圧と異なる基板電位を用い
る回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路には、スタンダードセル
やゲートアレイ等のように、トランジスタにより構成さ
れる論理セルが規則性を持って配置されたものがある。
図9に、従来の半導体集積回路の構成を示す。
【0003】半導体基板上に、図中左右方向に沿って電
源電圧VDD線1と接地電圧Vss線2とが交互に一定間隔
を開けて配線されている。この電源電圧VDD線1と接地
電圧Vss線2との間に、論理セルCAが図中横方向に沿
って配置されている。各々の論理セルCAの図中縦方向
の長さYは電源電圧VDD線1と接地電圧Vss線2との間
の間隔で決定され一定であるが、図中横方向の長さXは
各論理セルCAの面積に応じて自由に設定することがで
きる。
【0004】論理セルCAにはトランジスタにより構成
されるセルが配置されているが、電源電圧VDD線1を挟
む領域5は電源電圧VDDを供給され、Pチャネル型MO
Sトランジスタが形成されている。接地電圧Vss線2を
挟む領域6は接地電圧Vssを供給され、Nチャネル型M
OSトランジスタが形成されている。
【0005】領域5及び6に、Pチャネルトランジスタ
及びNチャネルトランジスタにより構成されるインバー
タが形成されたレイアウトを図10に示す。
【0006】電源電圧VDD線1と接地電圧Vss線2との
間に論理セルCAの領域が存在する。基板上に絶縁膜を
介して形成された電源電圧VDD線1と、基板の表面部分
に形成されたN型拡散層3とが、絶縁膜に開孔されたコ
ンタクトホール10により接続されており、このN型拡
散層3に電源電圧VDDが供給される。
【0007】Pチャネルトランジスタ7はソース領域2
5、ドレイン領域26、ゲート電極23を有し、ソース
領域25は絶縁膜を介して形成された電源線21を経て
電源電圧VDD線1に接続されている。電源線21と電源
電圧VDD線1とは、第1配線層(同層)で接続され、電
源線21とソース領域25とはコンタクトホール29を
介して接続されている。
【0008】Nチャネルトランジスタ8はソース領域2
7、ドレイン領域28、ゲート電極24を有し、ソース
領域27は絶縁膜を介して形成された接地線22を経て
接地電圧Vss線2に接続されている。接地線22と接地
電圧Vss線2とは、第1配線層(同層)で接続され、接
地線22とソース領域27とはコンタクトホール30を
介して接続されている。
【0009】この図9及び図10に示された構成では、
Pチャネルトランジスタ7が形成されたN型基板(Nウ
エル)にはそのソースと同じ電源電圧VDDが供給され、
Nチャネルトランジスタ8が形成されたP型基板(Pウ
エル)にはソースと同電位の接地電圧Vssが供給され
る。しかし、近年ではトランジスタの一層の性能向上を
図るため、トランジスタのソースと基板電位とを分離し
て個別に制御する手法が用いられている。この場合の従
来の半導体集積回路の構成を図11に示す。
【0010】電源電圧VDD線1、接地電圧Vss線2とそ
れぞれ隣接した位置に同方向に沿ってN型基板電位NS
UB線11a、P型基板電位PSUB線12aが配置さ
れている。N型基板電位NSUB線11aは、Pチャネ
ルトランジスタ7が形成されたN型基板に、コンタクト
ホール10を介してN型基板電位NSUBを供給する。
P型基板電位PSUB線12aは、Nチャネルトランジ
スタ8が形成されたP型基板に、コンタクトホール12
を介してP型基板電位PSUBを供給する。
【0011】これにより、Pチャネルトランジスタ7の
ソース領域25に与える電源電圧VDDと異なるN型基板
電位NSUBをN型基板に供給し、Nチャネルトランジ
スタ8のソース領域27に与える接地電圧Vssと異なる
P型基板電位PSUBをP型基板に供給することができ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、それぞれの電
源電圧VDD線1と接地電圧Vss線2に隣接してN型基板
電位NSUB線11aとP型基板電位PSUB線12a
とを配置する必要があり、論理セル領域内における基板
電位線11a及び12aの占める面積が大きく、面積効
率が低いという問題があった。
【0013】本発明は上記事情に鑑み、トランジスタの
ソースと異なる電位を基板に与えることができると同時
に、面積効率を向上させることが可能な半導体集積回路
を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、基板上のセル領域に複数のセルが配置され、前記セ
ルに第1の電源電圧を供給する第1の電源線と、前記セ
ルに第2の電源電圧を供給する第2の電源線とを有し、
第1の基板電位を有する第1の基板電位線と、第2の基
板電位を有する第2の基板電位線と、前記セル領域内に
配置され、前記第1の基板電位線及び前記第2の基板電
位線に接続され、前記基板に導電型に応じて前記第1の
基板電位及び前記第2の基板電位を供給する基板電位供
給セルとを備えることを特徴としている。
【0015】ここで、前記基板電位供給セルは、前記第
1の基板電位及び前記第2の基板電位を前記基板に供給
する領域と、前記セルに設けられた素子との距離に関す
る設計基準に基づいた位置に配置されていてもよい。
【0016】また、前記第1の基板電位線及び前記第2
の基板電位線は、前記第1の電源線及び前記第2の電源
線と異なる一方向に配置され、前記基板電位供給セル
は、前記一方向に沿って連続的又は不連続に配置されて
いてもよい。
【0017】ここで、前記セルに第1の電源電圧を供給
する第3の電源線と、前記セルに第2の電源電圧を供給
する第4の電源線とをさらに備え、前記第3および第4
の電源線は、前記第1および第2の基板電位線に並行し
て配置されていてもよい。
【0018】あるいは、前記第1の基板電位線及び前記
第2の基板電位線は、前記第1の電源線及び前記第2の
電源線と同じ一方向に配置され、前記基板電位供給セル
は、前記一方向に沿って連続的又は不連続に配置されて
いてもよい。
【0019】あるいはまた、前記第1の電源線及び前記
第2の電源線は一方向に沿って複数配置され、前記第1
の基板電位線及び前記第2の基板電位線は前記一方向と
同一方向又は異なる方向に沿って複数配置され、前記基
板電位供給セルは千鳥状又はランダムに配置されていて
もよい。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0021】本発明の一実施の形態による半導体集積回
路は、図1に示されるような構成を備えている。半導体
基板上に、図中横方向に沿って第1配線層として電源電
圧VDD線1と接地電圧Vss線2とが交互に一定間隔を開
けて配線されている。この電源電圧VDD線1と接地電圧
Vss線2との間に、論理セルCAが図中横方向に沿って
配置されている。各々の論理セルCAの図中縦方向の長
さYは電源電圧VDD線1と接地電圧Vss線2との間の間
隔で決定されて一定であり、図中横方向の長さXは各論
理セルCAの面積に応じて自由に設定される。
【0022】論理セルCAにおいて、電源電圧VDD線1
を挟む領域5は電源電圧VDDを供給されて動作するPチ
ャネルトランジスタが形成されている。接地電圧Vss線
2を挟む領域6は接地電圧Vssを供給されて動作するN
チャネルトランジスタが形成されている。
【0023】さらに本実施の形態では、N型基板電位N
SUB線11aと、P型基板電位PSUB線12aとが
1組となって、電源電圧VDD線1及び接地電圧Vss線2
と直交する図中縦方向に第2配線層として形成されてい
る。さらに、論理セルCAの配置領域内に基板電位供給
セルVSCが配置されている。基板電位供給セルVSC
は、N型基板電位NSUB線11a及びP型基板電位P
SUB線12aに沿って縦方向に連続的に配置され、基
板電位線11a及び12aからそれぞれN型基板電位N
SUB及びP型基板電位PSUBを供給されてN型基板
とP型基板に印加する。
【0024】領域5及び6にPチャネルトランジスタ及
びNチャネルトランジスタにより構成されるインバータ
と、基板電位供給セルVSCのレイアウトを図2に示
す。
【0025】インバータのレイアウトに関しては、図9
に示された従来の回路と同様である。即ち、電源電圧V
DD線1と接地電圧Vss線2との間に論理セルCAの領域
が存在する。
【0026】Pチャネルトランジスタ7はソース領域2
5、ドレイン領域26、ゲート電極23を有する。電源
電圧VDD線1に接続された第1配線層である電源線21
がソース領域25にコンタクトホール29を介して接続
され、電源電圧VDDを供給する。
【0027】Nチャネルトランジスタ8はソース領域2
7、ドレイン領域28、ゲート電極24を有する。接地
電圧Vss線2に接続された第1配線層である接地線22
がソース領域27にコンタクトホール30を介して接続
され、接地電圧Vssを供給する。
【0028】さらに、基板電位供給セルVSCでは、基
板の表面部分にN型拡散層VSCNとP型拡散層VSC
Pとが分離して形成され、それぞれの上面に第1配線層
としてN型基板電位配線51とP型基板電位配線52と
が設けられている。N型基板電位配線51には2層目の
N型基板電位NSUB線11aがヴィアホール40を介
して接続され、P型基板電位配線52には2層目のP型
基板電位PSUB線12aがヴィアホール42を介して
接続されている。N型基板電位配線51は、N型拡散層
VSCNにコンタクトホール41を介して接続されてお
り、N型基板電位NSUBを供給する。P型基板電位配
線52は、P型拡散層VSCPにコンタクトホール43
を介して接続されており、P型基板電位PSUBを供給
する。
【0029】ここで、N型基板電位NSUB線11a及
びP型基板電位PSUB線12aは、多層配線における
2層目以上の上層を用いることで、セル内配線やセル間
配線との干渉を避けることができる。
【0030】このように、論理セルCAの領域内に形成
された基板電位供給セルVSCにより、Pチャネルトラ
ンジスタ7が形成されたN型基板にN型基板電位NSU
Bが供給され、Nチャネルトランジスタ8が形成された
P型基板にP型基板電位PSUBが供給される。この構
成によれば、図11に示された従来の回路のようなN型
基板電位配線11a及びP型基板電位配線12aを電源
電圧VDD線1及び接地電圧Vss線2に沿ってセル領域内
に配線する必要がない。このため、面積効率を向上させ
ることができる。
【0031】さらに、CADデータとして保存されてい
るセルライブラリは、図10に示されたようにトランジ
スタのソースと同電位の電源電圧VDD及び接地電圧Vss
をN型基板及びP型基板に印加するように構成されてい
るものが多く存在する。しかし、図11に示されたよう
な従来の手法を用いてトランジスタのソースと異なる基
板電位をP型及びN型基板に印加しようとすると、各々
の論理セルCAのレイアウトに変更が生じて多大な時間
を浪費することとなる。
【0032】これに対し、図2に示された本実施の形態
によれば、論理セルCAの間に基板電位供給セルVSC
を配置するだけで論理セルCA自体のレイアウトには影
響を与えない。よって、既存の設計資産を殆ど変更を伴
うことなく利用することが可能であり、設計効率が向上
する。
【0033】また、基板電位供給セルVSCを配置する
際には、設計基準に準拠して行うことが望ましい。具体
的には、N型拡散層VSCNと、Pチャネルトランジス
タ7のゲート電極23との距離に関する基準と、P型拡
散層VSCPと、Nチャネルトランジスタ8のゲート電
極24との距離に関する基準を満たすように、基板電位
供給セルVSCを配置する。
【0034】尚、既存のセルライブラリを流用し本実施
の形態に基づいてレイアウトを行う場合、セルライブラ
リにはトランジスタのソースと同様に基板に電源電圧V
DD及び接地電圧Vssを印加するためのN型及びP型拡散
層やコンタクトホールに関するデータが含まれているの
で、これを削除しておく必要がある。具体的には、図9
に示されたN型拡散層3と、このN型拡散層3と電源電
圧VDD線1とを接続するコンタクトホール10、P型拡
散層4と、このN型拡散層4と接地電圧Vss線2とを接
続するコンタクトホール12に関するデータを削除す
る。
【0035】ところで、論理セルCAによっては電力の
消費が大きいものがある。このようなセルが存在すると
電源電圧VDD線1、接地電圧Vss線2の電位が変動する
おそれがある。そこで図3に示すように、基板電位供給
セルVSC2において、N型基板電位NSUB線11a
及びP型基板電位PSUB線12aに隣接して、図示さ
れていない電源電圧VDD端子に接続された電源電圧VDD
補強線1aと、図示されていない接地電圧Vss端子に接
続された接地電圧Vss補強線2aとを第2配線層として
配置してもよい。
【0036】ここで、電源電圧VDD補強線1aはヴィア
ホール53を介して電源電圧VDD線1に接続されてお
り、接地電圧Vss補強線2aはヴィアホール54を介し
て接地電圧Vss線2に接続されている。
【0037】このような電源電圧VDD補強線1a及び接
地電圧Vss補強線2aを配置することにより、各々の電
源電圧VDD線1及び接地電圧Vss線2の電位変動を抑制
することができる。
【0038】上述した実施の形態は一例であって、本発
明を限定するものではない。例えば、上記実施の形態で
は、図1に示されたように、電源電圧VDD線1、接地電
圧Vss線2と異なる図中縦方向に沿って、N型基板電位
NSUB線11a及びP型基板電位PSUB線12aが
配置され、この方向に沿って基板電位供給セルVSCが
連続的に配置されている。
【0039】これに対し、図4に示されたレイアウトで
は、図中縦方向に沿ってN型基板電位NSUB線11a
及びP型基板電位PSUB線12aが配置されている
が、この方向に沿って基板電位供給セルVSCが不連続
に配置されている。このように、基板電位供給セルVS
Cは必ずしも一方向に沿って連続的に配置されている必
要はない。但し、上述したように、N型拡散層とPチャ
ネルトランジスタのゲート電極との距離、さらにP型拡
散層とNチャネルトランジスタのゲート電極との距離に
関する設計基準を満たすように配置することが望まし
い。
【0040】また、図5に示されたように、電源電圧V
DD線1及び接地電圧Vss線2と同一の図中横方向にN型
基板電位NSUB線11a及びP型基板電位PSUB線
12aを配置し、さらに同一方向に沿って基板電位供給
セルVSCを連続的に配置してもよい。
【0041】この図5に示されたレイアウトに対し、図
6に示されたレイアウトでは、電源電圧VDD線1及び接
地電圧Vss線2と同一の図中横方向にN型基板電位NS
UB線11a及びP型基板電位PSUB線12aを配置
した点は共通するが、同一方向に沿って基板電位供給セ
ルVSCを不連続に配置している点で相違する。
【0042】さらに、図7に示されたように、基板電位
供給セルVSCを千鳥状又は一定の規則性を持たずにラ
ンダムに配置してもよい。尚、ここではN型基板電位N
SUB線11a及びP型基板電位PSUB線12aを電
源電圧VDD線1及び接地電圧Vss線2と直交する方向に
沿って配置しているが、同一方向に沿って配置し、さら
に基板電位供給セルVSCを千鳥状あるいはランダムに
配置することもできる。さらに、図8に示されたよう
に、N型基板電位NSUB線11a及びP型基板電位P
SUB線12aを、電源電圧VDD線1及び接地電圧V
ss線2と同一方向および直交する方向に配置してもよ
い。尚、ここでは基板電位供給セルVSCを連続して配
置しているが、不連続に配置してもよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の半導体
集積回路によれば、第1、第2の電源電圧と異なる第
1、第2の基板電位を基板に供給するために、第1、第
2の基板電位線を論理セル領域内に一方向に配線するの
ではなく、論理セル領域内に基板電位供給セルを配置
し、このセルを用いて第1、第2の基板電位を基板に供
給することにより、素子面積の向上を達成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による半導体集積回路の
構成を示した平面図。
【図2】同半導体集積回路における素子のレイアウトを
示した平面図。
【図3】同半導体集積回路において電源補強線を有する
場合のレイアウトを示した平面図。
【図4】同半導体集積回路において基板電位供給セルの
配置を変更した場合の一例を示すレイアウトを示した平
面図。
【図5】同半導体集積回路において基板電位供給セルの
配置を変更した場合の一例を示すレイアウトを示した平
面図。
【図6】同半導体集積回路において基板電位供給セルの
配置を変更した場合の一例を示すレイアウトを示した平
面図。
【図7】同半導体集積回路において基板電位供給セルの
配置を変更した場合の一例を示すレイアウトを示した平
面図。
【図8】同半導体集積回路において、基板電位供給線の
配置を変更した場合の一例を示すレイアウトを示した平
面図。
【図9】従来の半導体集積回路の構成を示した平面図。
【図10】同半導体集積回路の素子のレイアウトを示し
た平面図。
【図11】同半導体集積回路において基板電位供給線を
電源電圧線及び接地電圧線に沿って配線した場合のレイ
アウトを示した平面図。
【符号の説明】
1 電源電圧VDD線 1a 電源電圧VDD補強線 2 接地電圧Vss線 2a 接地電圧Vss補強線 5、6 領域 7 Pチャネルトランジスタ 8 Nチャネルトランジスタ 10、29、30、41、43 コンタクトホール 11a N型基板電位NSUB線 12a P型基板電位PSUB線 21 電源線 22 接地線 23、24 ゲート電極 25、27 ソース領域 26、28 ドレイン領域 40、42、53、54 ヴィアホール 51 N型基板電位配線 52 P型基板電位配線 CA 論理セル VSCP P型拡散層 VSCN N型拡散層 VSC 基板電位供給セル
フロントページの続き (72)発明者 東 竜 也 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 薄 羽 涼 子 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内 Fターム(参考) 5F038 AV06 BG09 BH10 BH19 CA04 CD02 CD17 EZ20 5F064 AA03 AA04 CC12 DD18 DD19 DD34 DD50 EE16 EE22 EE26 EE27 EE42 EE46 EE52

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上のセル領域に複数のセルが配置さ
    れ、前記セルに第1の電源電圧を供給する第1の電源線
    と、前記セルに第2の電源電圧を供給する第2の電源線
    とを備えた半導体集積回路において、 第1の基板電位を有する第1の基板電位線と、 第2の基板電位を有する第2の基板電位線と、 前記セル領域内に配置され、前記第1の基板電位線及び
    前記第2の基板電位線に接続され、前記基板に導電型に
    応じて前記第1の基板電位及び前記第2の基板電位を供
    給する基板電位供給セルと、 を備えることを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】前記基板電位供給セルは、前記第1の基板
    電位及び前記第2の基板電位を前記基板に供給する領域
    と、前記セルに設けられた素子との距離に関する設計基
    準に基づいた位置に配置されていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】前記第1の基板電位線及び前記第2の基板
    電位線は、前記第1の電源線及び前記第2の電源線と異
    なる一方向に配置され、前記基板電位供給セルは、前記
    一方向に沿って連続的又は不連続に複数配置されている
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積回
    路。
  4. 【請求項4】前記セルに第1の電源電圧を供給する第3
    の電源線と、 前記セルに第2の電源電圧を供給する第4の電源線と、 をさらに備え、 前記第3および第4の電源線は、前記第1および第2の
    基板電位線に並行して配置されていることを特徴とする
    請求項3記載の半導体集積回路。
  5. 【請求項5】前記第1の基板電位線及び前記第2の基板
    電位線は、前記第1の電源線及び前記第2の電源線と同
    じ一方向に配置され、前記基板電位供給セルは、前記一
    方向に沿って連続的又は不連続に複数配置されているこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積回路。
  6. 【請求項6】前記第1の電源線及び前記第2の電源線は
    一方向に沿って複数配置され、前記第1の基板電位線及
    び前記第2の基板電位線は前記一方向と同一方向又は異
    なる方向、あるいは同一方向および異なる方向に沿って
    複数配置され、前記基板電位供給セルは千鳥状又はラン
    ダムに複数配置されていることを特徴とする請求項1又
    は2記載の半導体集積回路。
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