JP2001345385A - 半導体集積回路の配線方法 - Google Patents
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Abstract
もたらす半導体集積回路の配線方法を提供する。 【解決手段】 4本の信号配線S1〜S4の各々の(図
に対し)左右両側のいずれか一方にのみ、信号配線と同
一の材質および長さのシールド配線D1〜D3を施す。
シールド配線(D1〜D3)は、不図示のGNDパッド
からアルミ配線を引き回してGND電位に設定する。
Description
線方法に関する。
ては、信号配線の高速化も同様に要求される。ところが
周知のように隣接する信号配線同士が、容量結合(容量
カップリングとも称する)し、特に隣接する信号配線が
互いに逆相に動作する場合の動作速度の悪化(以下、ク
ロストークノイズと称する。)の対策が重要となる。
の配線方法を説明する。
策なし)の配線レイアウト図である。この図に示す信号
配線S1〜S4はアドレスバッファなどの出力信号に用
いるアルミ配線で、一般的には高集積化のため配線可能
な最小幅,最小間隔にて配線される。
するために、図14(図13の信号配線の等価回路図)
と、図15(図13の信号配線のF1−F1D断面図)
をあわせて参照する。
知のインバータINVで反転増幅し、入力節点の電圧の
変化を出力節点に伝達する。信号配線S1〜S3が寄生
抵抗、寄生容量をもつことはもちろんであり、抵抗値を
Rとし、容量値については、配線間容量をC1、配線と
基盤(サブストレート)間の容量(以下、対サブ容量と
称する。)をC2とおく。なお、容量値がC1、C2の
2種類存在することは、図15の断面図から明らかであ
る。
のがC1の値と電圧である。
値、Vは電圧値(初期値)、lnは自然対数で表される
ように、遅延時間は容量値が小さい程小さいことは明ら
かである。
ではS1,S2)の状態によって過渡的にも変化し、式
(A)のみでtを表すのは難しい。
3がともに逆相に遷移する場合、実行的に容量値が最大
となる。
いては、配線S1および配線S3をGND電位に固定さ
せた場合に比べ、配線S2に対して配線S1と配線S3
が逆相に遷移する場合は、67%もの遅延時間の増加が
確認された。
知の例が従来例2である。
策あり)の配線レイアウト図である。この図に示すよう
に本例では、信号配線S1〜S4の各々の両側(図面左
右)に、信号配線と同一の材質および長さのシールド配
線D1〜D5を配線するとともにグラウンド(以下、G
NDと略す。)電位に固定する。つまり、信号配線と、
GND電位に固定されたシールド配線と、シールド配線
と同一構造の信号配線とが交互に配置されている。な
お、図示していないが、GND電位はGNDパッドから
シール配線にアルミ配線を引きまわして供給する。
−F2D断面図)と、図18(図17の簡略図)を参照
する。
ールド配線間の容量、C4は信号配線間容量、C5及び
C6は対サブ容量である。
構成に置き換え、図18を参照する(図17、図18の
同一符号は共通部分である。)。この図において、シー
ルド配線がGND電位に安定していることから、配線間
容量のうちC3は対サブ容量としてC3+C5として表
す。配線間容量C4は図17同様に表す。なお、一般的
にはC3+C5に比べC4は微少な値となり、無視して
も良い。前述した式(C)から判るように、C4が無視
できるので遅延時間はほどんどなくなる。
り、信号配線が隣接する配線の電圧変化の影響を受けず
に高速動作が可能となる。
(図18)とを比較参照する。
で、遅延時間に有意差を生じる要因はC1,C4の大小
に依存すると考えられる。
のあり/なしと、シールド配線長により簡単な比例計算
により算出できる次式(B)による、シールド配線を施
す効果(以下、シールド率と称する。)で表せると仮定
する。
シールド率は0と表せる。
ールド配線長ともにLであり、シールド率=2L/L
× 100=200 % と表せる。このシールド率を求
めるときにシールド配線長を2Lとしたのは、信号配線
の(図面左右の)両側にシールド配線を有するからであ
る。
間が短いことがわかる。
線方法では、信号配線本数をnとすると、配線領域=2
n+1(最外周にもシールド配線がある場合)もしくは
2n−1(最外周にシールド配線がない場合(従来例2
−2))となり、配線領域が約2倍に増す。したがっ
て、高集積度が要求される半導体装置の配線レイアウト
に適さない。
に従来例1と従来例2との中間的な特性が必要な場合が
生じる。
の増加で、シールド効果をもたらす半導体集積回路の配
線方法を提供することにある。
に本発明は、半導体集積回路の配線方法であって、複数
の信号配線の各々の両側のいずれか一方にのみ、該信号
配線と同一長さでグラウンド電位のシールド配線を施す
ことを第1の特徴とする。
であって、信号配線をクランク状に折り曲げて配線し、
前記信号配線の隣りの前記信号配線が占める配線領域内
にグラウンド電位のシールド配線を施すことを第2の特
徴とする。
線のクランク部分にならって折り曲げて配線することが
好ましい。
線を施すときは、当該別の信号配線の一部をクランク状
に折り曲げて前記信号配線が占める配線領域内に配置す
ることが好ましい。
号配線及び前記シールド配線を形成した層の上部層に第
2のシールド配線を前記信号配線に対応して施し、該第
2のシールド配線と前記シールド配線をスルーホールで
接続することが好ましい。
位を半導体集積回路の基盤からのコンタクトで供給する
ことが好ましい。
て図面を参照して説明する。特に以下の例は、4本(S
1〜S4)の信号配線を施した場合における種々のシー
ルド方法を挙げる。
による半導体集積回路の配線レイアウト図である。この
図に示すように実施形態1では、4本の信号配線S1〜
S4の各々の(図に対し)左右両側のいずれか一方にの
み、信号配線と同一の材質および長さのシールド配線D
1〜D3を施す。シールド配線(D1〜D3)はGND
電位に設定するが、ここでは、従来例2と同様にGND
パッドからアルミ配線を引き回してもよい。
ド効果と称する。)を、前述した式(A)によるシール
ド率を用いて表現する。本例では、信号配線長、シール
ド配線長ともにLであるから、シールド率の近似式は式
(B)を用いて、シールド率=(L/L)×100
式(B-1) と表せる。
域)と見なすことができ、配線領域は次式(C)で表さ
れる。
ド配線のために必要な領域を配線本数に置き換えて表す
ものである。
n/2+1であるから、配線領域=n+α=n+n/2
+1=3n/2+1 式(C-1) と表せる。
を式(C-1)に代入すると配線領域=7を得る。
ルド効果に優れ(従来例1はシールド率0%)、従来例
2に比べ集積度が優れる(従来例2の配線領域は9)と
いうように、シールド効果と集積度の調整が可能とな
る。
ある。この図を参照すると、図1に示したシールド配線
D1〜D3のGND電位は、基盤(サブストレート)と
のコンタクト(以下、サブコンと称す。)120によっ
て供給されている。
と従来例1,2とを比較参照する。
3における入力,出力とは信号配線、例えばS2の入
力,出力であり、図14に示した信号配線の等価回路図
の入力,出力と対応する。
1はシ−ルド率が従来例1と従来例2との中間の値であ
り、反転速度(遅延時間)も従来例1と従来例2との中
間の値を得る。
による半導体集積回路の配線レイアウト図である。ここ
では、簡単のため、図4に示す信号配線S1〜S4のう
ちのS2,S3のシールド方法について述べる。
ルド配線D2〜D4は共にアルミを用いているが、実施
形態1とは下記の2点で相違する。
配線ならびにシールド配線をクランク状に曲げて配線す
る(以下、このような形態の配線をクランク配線と称す
る。)点である。例えば図4に示すように、クランク状
に2回折り曲げた信号配線S2の両側に、信号配線S2
のクランク部分にならってクランク状に1回折り曲げた
シールド配線D2,D3を施す。このとき、信号配線S
2は直線配線3本分の領域を占めているが、この領域内
にシールド配線D2,D3は収まるように配置されてい
る。また、信号配線S3の隣りに別の信号配線S3を施
すときは、信号配線S3の一部をクランク状に折り曲げ
て、信号配線S2が占める配線領域内に配置する。
を用いた薄膜プロセスで実現可能とするために、シール
ド配線D2〜D4のGND電位をサブコン120から供
給している点である。例えば図4のようなシールド配線
D3にGND電位をGNDパッドからアルミ配線で引き
回して供給することは微少な配線間隔のために難しいか
らである。
表される。この値は、例えば信号配線S2に注目する
と、長さL/nの配線部分が、シ−ルド配線D2とD3
をあわせて4か所存在することから求められる。なお、
クランク配線のため、配線長方向(図の上下方向)に配
線間隔が必要となり、シールド配線長が4L/nよりも
短く見えるが、実際の配線長10mmに対してアルミの
配線幅,配線間隔ともに1μmと微少であるので、シー
ルド配線長を4L/nとすることに問題はない。
シールド率は変化する。
は式(B)を用いて、 シ−ルド率=(4L/n)/L×100=4/n×100 式(B-2) と表せる。
直線配線2本分であるから、配線領域の近似式は式
(C)を用いて、配線領域=n+2 式(C-2)
と表すことができ、n=4を式(C-2)に代入すると
配線領域=6を得る。
様子が日本特許第2921463号に図示されている
が、この例は、本願発明のようにシールド配線を施す領
域を形成する目的で信号配線をクランク状に折り曲げる
ことを記述しておらず、任意の回路や配線を避ける一般
的な配線方法を図示しているに過ぎない。
による半導体集積回路の配線レイアウト図である。
形例であり、図4に示した最外周の信号配線S1,S4
のシールド効果を向上させるレイアウト手法である。
もシールド配線D2,D4のクランク形状にならって配
線し、これによって形成された空き領域にシールド配線
D1,D5を配線する。
るシールド率が実施形態2から向上する。ただし、配線
領域の増加はない。信号配線S2,S3のシールド率は
実施形態2と同じである。
による半導体集積回路の配線レイアウト図であり、実施
形態3からの変形例を示す。
ルド配線D1,D5を、図6に示すように最外周の信号
配線S1,S4の全長に沿って配線する。
4のシールド率が実施形態3から大幅に向上するが、配
線領域も増加する。信号配線S2,S3のシールド率は
実施形態2と同じである。
-4) を得る。
による半導体集積回路の配線レイアウト図である。
にする手法である。図7に示すように、クランク状に1
回折り曲げた信号配線S1の両側に、信号配線S1のク
ランク部分にならってクランク状に1回折り曲げたシー
ルド配線D1,D2を施す。さらにシールド配線D2お
よび信号配線S1の隣りに沿って、シールド配線D2の
クランク部分にならってクランク状に折り曲げた信号配
線S2を施す。そして信号配線S2の隣りの、信号配線
S2のクランク部分で形成された空き領域に、信号配線
S2のクランク部分にならってクランク状に折り曲げた
シールド配線D3を施す。
3の隣りに沿って、シールド配線D3のクランク部分に
ならってクランク状に折り曲げた信号配線S3を施す。
そして信号配線S3の隣りの、信号配線S3のクランク
部分で形成された空き領域に、信号配線S3のクランク
部分にならってクランク状に折り曲げたシールド配線D
4を施す。さらに信号配線S3と同じように、信号配線
S3およびシールド配線D4の隣りに信号配線S4を施
し、またシールド配線D4と同じように信号配線S4の
隣りにシールド配線D5を施す。
シールド率の近似式は実施形態2で述べた算出法から、
シ−ルド率=4/n×100(%) 式(B-5)と
表せる。また、配線領域=n+4 式(C-5) を
得る。
による半導体集積回路の配線レイアウト図である。
る。実施形態2ではクランク配線のための信号配線の折
り曲げ回数が2回,シールド配線の折り曲げ回数が1回
であったのを、本例では図8に示すように各々1回ずつ
増加させている。
ド率の近似式は実施形態2で述べた算出法から、シール
ド率=(6L/n)/L ×100 式(B-6) 配線領域=n+3 式(C-6) を得る。
シールド率の向上が実現する。
による半導体集積回路の配線レイアウト図、図10は図
9に示した配線レイアウトの部分図である。
配線に第2階層のアルミ配線を組み合わせた変形例であ
る。図9及び図10を参照すると、実施形態2の配線レ
イアウト(図4参照)に加え、第1階層のアルミによる
信号配線S2,S3の上部に、第2階層のアルミによる
シールド配線E1〜E4を短冊状に配線し、信号配線S
2,S3の配線長方向(図の上下方向)部分に対応させ
ている。各シールド配線E1〜E4はスルーホールコン
タクト130によって、サブコン120よりGND電位
が供給されている第1階層のシールド配線D2〜D4に
接続されている。
状に配線したが、各々同電位であるから短絡させても良
い。また、第2階層のシールド配線E1〜E4は第1階
層の配線と区別するため点線で表した。
ド率の近似式は実施形態2で述べた算出法から、シール
ド率=(L+4L/n)/L ×100 式(B-
7) 配線領域=n+2 式(C-7)を得る。
より増加する。
果)次に、従来例と本発明の実施形態とを比較する。
施形態とを比較するための、総配線領域とシールド率の
一覧表を示す。図12に示す、実施形態1及び2及び6
のシールド率及び総配線領域の数値から判るように、こ
れらは従来例1と従来例2もしくは従来例2−2との間
の値となっている。したがって、本発明の実施形態によ
る配線方法は、配線領域のわずかな増加でシールド効果
をもたらし、信号配線を高速化すること(つまり信号伝
送における遅延時間を短くすること)が可能になる。
信号配線の各々の両側のいずれか一方にのみ、該信号配
線と同一長さでグラウンド電位のシールド配線を施すこ
とや、信号配線をクランク状に折り曲げて配線し、この
信号配線のクランク部分によってできた空き領域に、グ
ラウンド電位のシールド配線を施すことにより、小規模
の配線領域の増加で、信号配線にシールド効果をもたら
すことが可能となる。
線レイアウトを示す図である。
ある。
例1と従来例1及び2を比較した図である。
線レイアウトを示す図である。
線レイアウトを示す図である。
線レイアウトを示す図である。
線レイアウトを示す図である。
線レイアウトを示す図である。
線レイアウト全体を示す図である。
る。
の、総配線領域とシールド率の一覧表(近似式)であ
る。
の、総配線領域とシールド率の一覧表(数値)である。
配線レイアウト図である。
る。
配線レイアウト図である。
る。
ある。
層のアルミ配線間コンタクト)
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体集積回路の配線方法であって、複
数の信号配線の各々の両側のいずれか一方にのみ、該信
号配線と同一長さでグラウンド電位のシールド配線を施
すことを特徴とする半導体集積回路の配線方法。 - 【請求項2】 半導体集積回路の配線方法であって、信
号配線をクランク状に折り曲げて配線し、前記信号配線
の隣りの前記信号配線が占める配線領域内にグラウンド
電位のシールド配線を施すことを特徴とする半導体集積
回路の配線方法。 - 【請求項3】 前記シールド配線を前記信号配線のクラ
ンク部分にならって折り曲げて配線する、請求項2に記
載の半導体集積回路の配線方法。 - 【請求項4】 前記信号配線の隣りに別の信号配線を施
すとき、当該別の信号配線の一部をクランク状に折り曲
げて前記信号配線が占める配線領域内に配置する、請求
項3に記載の半導体集積回路の配線方法。 - 【請求項5】 前記信号配線及び前記シールド配線を形
成した層の上部層に第2のシールド配線を前記信号配線
に対応して施し、該第2のシールド配線と前記シールド
配線をスルーホールで接続する、請求項1から4のいず
れかに記載の半導体集積回路の配線方法。 - 【請求項6】 前記シールド配線にグラウンド電位を半
導体集積回路の基盤からのコンタクトで供給する、請求
項1から5のいずれかに記載の半導体集積回路の配線方
法。
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