JP2005340461A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特にエンベッディドアレイ方式の半導体集積回路装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to an embedded array type semiconductor integrated circuit device.
半導体装置のレイアウト開発手法として、スタンダードセルから構成されるソフトマクロレイアウト部と、メモリやIOセルと、CPUなどのハードマクロレイアウト部とをそれぞれブロック化してブロック同士を接続し、LSIチップを開発する階層レイアウト開発手法がある。図6は、従来技術における階層レイアウトの一例を示す説明図である。図6のような階層レイアウトにおいては、各ハードマクロブロック1a、1b、1c、1d(I/Oセル)とソフトマクロブロック2を配線によって接続し、信号線4のタイミング検証を行い、タイミングを満たさないパスに関してはバッファ回路3を挿入するが、通常このバッファ回路3は、ソフトマクロブロック2の中に配置される。
As a semiconductor device layout development method, a soft macro layout unit composed of standard cells, a memory or an IO cell, and a hard macro layout unit such as a CPU are divided into blocks, and the blocks are connected to develop an LSI chip. There is a hierarchical layout development technique. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a hierarchical layout in the prior art. In the hierarchical layout as shown in FIG. 6, the hard macroblocks 1a, 1b, 1c, and 1d (I / O cells) and the
一方、他信号のノイズの影響を回避したり、複雑に回り込む配線を回避したりする場合には、図6に示すように、例えば、IOセル1dとハードマクロブロック1cを接続するバッファ回路3をソフトマクロブロック外部に任意に配置したい場合がある。このように、クリティカルパスに対する最適なバッファ回路の挿入手法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
On the other hand, in order to avoid the influence of noise of other signals or to avoid complicated wiring, for example, a
図7は、上記従来技術で開示されているバッファ回路挿入方法の例を示す説明図である。図7に示すバッファ回路挿入手法は、例えば、IOセル1dとハードマクロブロック1cを接続する場合、1dと1c間の遅延パラメータと、1dと1cの間の配線(配線長L)による遅延量とを計算し、遅延量が最適になるように配線をLとL−L1に分割しバッファ回路3を挿入する、というものである。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a buffer circuit insertion method disclosed in the above-described prior art. In the buffer circuit insertion method shown in FIG. 7, for example, when the IO cell 1d and the hard macroblock 1c are connected, the delay parameter between 1d and 1c and the delay amount due to the wiring (wiring length L) between 1d and 1c And the wiring is divided into L and L-L1 so that the delay amount is optimum, and the
しかし、この手法では、図8に示すように、IOセル1dとハードマクロブロック1fとを挿入バッファ3aで接続する際に、挿入バッファ3aが広いフィールド上に孤立して置かれることがある。この場合、レイアウト依存の製造ばらつきによる回路特性の変動、ノイズによる信頼性低下などが発生し易くなる。 However, in this method, as shown in FIG. 8, when the IO cell 1d and the hard macro block 1f are connected by the insertion buffer 3a, the insertion buffer 3a may be placed on a wide field in isolation. In this case, fluctuations in circuit characteristics due to layout-dependent manufacturing variations, reliability degradation due to noise, and the like are likely to occur.
製造ばらつきの要因のひとつにローディング効果がある。ローディング効果とは、パターンの仕上り幅が、パターンの疎密度によって変動する現象のことである。図9のトランジスタM1,M2,M3を例に説明する。図9には、ウエル層及び注入層は図示していない。ここで、トランジスタM1,M2,M3のゲート長のレイアウト寸法は、等しくLとしている。図9(a)のようにトランジスタM1のポリシリコンゲートとトランジスタM2のポリシリコンゲートの間、およびトランジスタM2のポリシリコンゲートとトランジスタM3のポリシリコンゲートの間に光の回折が発生する。光の回折の結果、ポリシリコンゲートをパターンニングするためにポリシリコンゲートの上部に塗布されたレジストがレイアウト寸法より細くなる。この状態を図9(b)に示している。図9(b)では説明のためにレジストとポリシリコンゲートの大きさを異なって図示しているが、最終的にはポリシリコンゲートはレジストと同様のサイズになる。 One of the causes of manufacturing variation is the loading effect. The loading effect is a phenomenon in which the finished width of the pattern varies depending on the density of the pattern. Description will be made by taking the transistors M1, M2, and M3 of FIG. 9 as an example. In FIG. 9, the well layer and the injection layer are not shown. Here, the layout dimensions of the gate lengths of the transistors M1, M2, and M3 are equally L. As shown in FIG. 9A, light diffraction occurs between the polysilicon gate of the transistor M1 and the polysilicon gate of the transistor M2, and between the polysilicon gate of the transistor M2 and the polysilicon gate of the transistor M3. As a result of the light diffraction, the resist applied on the top of the polysilicon gate to pattern the polysilicon gate becomes thinner than the layout dimension. This state is shown in FIG. In FIG. 9B, for the sake of explanation, the resist and the polysilicon gate are illustrated in different sizes, but finally the polysilicon gate has the same size as the resist.
図9(b)に示したように、レイアウト寸法と仕上がり寸法の差分をaとすると、トランジスタM2のゲートポリシリコンは、トランジスタM1とトランジスタM2のゲートポリシリコンの両方の光の回折を受けるため、ゲート長がL−2aとなる。一方、トランジスタM1は、トランジスタM2のみの、トランジスタM3は、トランジスタM2のみの光の回折を受けるため、共にゲート長はL−aとなる。これによりレイアウト時は同一だったゲートポリシリコンが仕上がり時には異なったサイズになり、特性ばらつきの原因となる。 As shown in FIG. 9B, when the difference between the layout dimension and the finished dimension is a, the gate polysilicon of the transistor M2 receives light diffraction of both the transistor M1 and the gate polysilicon of the transistor M2. The gate length is L-2a. On the other hand, the transistor M1 receives the light diffraction of only the transistor M2, and the transistor M3 receives the light diffraction of only the transistor M2, so that the gate length is La. As a result, the gate polysilicon, which was the same at the time of layout, becomes a different size when finished, causing variations in characteristics.
これらのレイアウト上の製造ばらつきの課題を解決するために、ダミーパターンの挿入が行なわれる。図9(c)にダミーパターンを挿入した一例を示す。図9(c)のようにトランジスタの周辺にダミーパターンを挿入することにより、光の回折を一様にしトランジスタM1,M2、M3のゲートポリシリコンの仕上がり寸法を同一にすることが可能になる。 In order to solve the problem of manufacturing variations on these layouts, dummy patterns are inserted. FIG. 9C shows an example in which a dummy pattern is inserted. By inserting a dummy pattern around the transistor as shown in FIG. 9C, it becomes possible to make the diffraction of light uniform and make the finished dimensions of the gate polysilicon of the transistors M1, M2, and M3 the same.
ダミーパターンを挿入することは、ウエハー面の平坦化という目的もある。図10を例に説明する。 Inserting the dummy pattern also has the purpose of flattening the wafer surface. An example will be described with reference to FIG.
図10ではウエル層、拡散層等の図示は省略している。図10(a)のようにポリシリコンゲート1とポリシリコンゲート2が離れて配置されているときに、ウエハー面の研磨を行なうと、酸化膜の厚さのターゲットとして酸化膜の厚さをD1としたにもかかわらず、広い範囲においてポリシリコンの存在しない部分においては過研磨となってしまい酸化膜厚がD2になってしまうことがある。そこで、図10(b)のように、広い範囲においてポリシリコンゲートが存在しない領域にはダミーパターンを挿入し、過研磨を防止することによって、酸化膜表面の平坦化を行なえるようになる。図9、図10においては、ポリシリコンにおけるローディング効果、平坦化について図示しているが、メタル配線においても同じ事が言える。
In FIG. 10, illustration of a well layer, a diffusion layer, and the like is omitted. When the wafer surface is polished when the
上述したように、ローディング効果の防止および酸化膜表面の平坦化のためにダミーパターン挿入が行なわれる。ダミーパターンが、図8のように広いフィールド上に孤立して配置するバッファ回路3aの周辺に挿入された場合、レイアウトに依存した製造ばらつきは回避できるが、単にダミーパターンを挿入しただけでは、ノイズに弱いという欠点がある。特に、図8の場合に、IOセルの近くに孤立したバッファ回路3aを配置すると、LSI外部からPADに対して進入するノイズによって動作不安定、ESD(Electric Surge Device)、ラッチアップ等による信頼性低下を引き起こし易い。 As described above, a dummy pattern is inserted to prevent the loading effect and planarize the oxide film surface. When the dummy pattern is inserted in the periphery of the buffer circuit 3a that is arranged so as to be isolated on a wide field as shown in FIG. 8, manufacturing variations depending on the layout can be avoided. Has the disadvantage of being weak. In particular, in the case of FIG. 8, if an isolated buffer circuit 3a is arranged near the IO cell, operation is unstable due to noise entering the PAD from outside the LSI, reliability due to ESD (Electric Surge Device), latch-up, etc. It is easy to cause decline.
ノイズ、ESD及びラッチアップについて図11を例に説明する。 Noise, ESD, and latch-up will be described with reference to FIG.
まず、図11(a)を例にノイズの影響について説明する。 First, the influence of noise will be described with reference to FIG.
図11(a)は、信号線7と信号線8の間にダミーパターン6が設置され、酸化膜で絶縁されている状態を示す図である。この場合、信号線7とダミーパターン(ダミーメタル)6は、容量9により、信号線8とダミーメタル6は、容量10により、容量結合で接続される。このとき、ダミーメタル6は、どの信号線、電源線、接地線にも接続されていないため、信号線7に大きなノイズがのると容量9と容量10の電圧が変動し、信号線8へノイズとして干渉することになる。
FIG. 11A is a diagram showing a state in which the
次に、図11(b)を用いて、ESDについて説明する。図11(b)は、ノイズ源11がバッファ回路12と接続され、バッファ回路13が、ノイズ源11および回路12と未接続接続である状態を示している。ノイズ源11は、図8に示すPAD5に相当する。このような状態で、ノイズのレベルが大きい場合、バッファ回路12が破壊されやすいが、ノイズの大きさやレイアウトによっては、酸化膜で絶縁されているバッファ回路13も破壊に至ることがある。これは絶縁膜がノイズを遮断しきれずに回路部の弱い材質部分が破壊に至るからである。
Next, ESD will be described with reference to FIG. FIG. 11B shows a state where the noise source 11 is connected to the buffer circuit 12 and the
次に、図11(c)を例にラッチアップについて説明する。図11(c)は、CMOSプロセスの断面図、図11(d)は、その等価回路を示している。図に示すようにCMOSプロセスではMOSトランジスタ以外に構造的な寄生素子、寄生バイポーラトランジスタQ1,Q2と寄生抵抗R1,R2が存在している。寄生抵抗R1は、Nウエルの抵抗成分であり、R2はP基板の抵抗成分である。 Next, latch-up will be described with reference to FIG. FIG. 11C shows a cross-sectional view of the CMOS process, and FIG. 11D shows an equivalent circuit thereof. As shown in the figure, in the CMOS process, there are structural parasitic elements, parasitic bipolar transistors Q1, Q2 and parasitic resistances R1, R2 in addition to the MOS transistors. Parasitic resistance R1 is a resistance component of the N well, and R2 is a resistance component of the P substrate.
ここで、Nウエルに大きな電流が流れた場合、R1に電圧降下が生じQ1がオンする。Q1がオンするとR2にも電流が流れQ2がオンし、電源グランド間にサイリスタが構成されることになり、大電流が流れデバイスの破壊に至る。同様に、P基板に大きな電流が流れた場合、R2に電圧降下が生じQ2がオンする。Q2がオンするとR1にも電流が流れQ1がオンし、電源グランド間にサイリスタが構成されることになり、大電流が流れデバイスの破壊に至る。このようにしてラッチアップが発生する。R1、R2に電流が流れる原因は、主にサブストレートへ流入するノイズである。 Here, when a large current flows through the N well, a voltage drop occurs in R1, and Q1 is turned on. When Q1 is turned on, a current also flows through R2 and Q2 is turned on, so that a thyristor is formed between the power supply grounds, so that a large current flows and the device is destroyed. Similarly, when a large current flows through the P substrate, a voltage drop occurs in R2, and Q2 is turned on. When Q2 is turned on, a current also flows through R1, and Q1 is turned on, so that a thyristor is formed between the power supply grounds, and a large current flows, leading to destruction of the device. In this way, latch-up occurs. The cause of current flowing through R1 and R2 is mainly noise flowing into the substrate.
図11(a)の問題点の解決策としてダミーパターン6を電源または接地電位に接続し電位を固定するものがある。これにより信号線8は、容量10の電圧が信号線7に依存しなくなる為、ノイズの影響を受けなくなる。このようにしてダミーパターンによって信号線をシールドすることができる。図11(b)もバファ回路13の周辺にダミーパターンを配置することで、それぞれのダミーパターン間に容量結合が構成されることになり、これらの容量でノイズを吸収できるようになる。
As a solution to the problem shown in FIG. 11A, there is a method of fixing the potential by connecting the
図11(c)に示したラッチアップ発生への対策として、寄生抵抗R1,R2の抵抗値を下げることができる。そのためには、Nウエル、P基板の局所的な電圧を安定させるために、電源に接続されるNウエル上のN拡散の面積および接地電位に接続されるP基板上のP拡散の面積をそれぞれ十分に広くレイアウトする必要がある。また、デバイスが構造的にラッチアップフリーになっているものがあり、ラッチアップ対策として挙げられている。 As a countermeasure against the occurrence of latch-up shown in FIG. 11C, the resistance values of the parasitic resistances R1 and R2 can be lowered. For this purpose, in order to stabilize the local voltage of the N well and the P substrate, the area of the N diffusion on the N well connected to the power source and the area of the P diffusion on the P substrate connected to the ground potential are respectively set. The layout needs to be wide enough. In addition, some devices are structurally latch-up free and are listed as a latch-up countermeasure.
ラッチアップフリー構造のデバイスのひとつにNMOSトランジスタのディープNウエル構造がある。図12にディープNウエルの構造を示す。図12に示したようにディープNウエルをNMOSトランジスタに使用すると、NMOSトランジスタはPウエルをサブストレートとし、NウエルおよびディープNウエルに囲まれるため、電源グランド間においてサイリスタが構成されない。このためラッチアップフリーになる。 One of the devices having a latch-up free structure is a deep N well structure of an NMOS transistor. FIG. 12 shows the structure of the deep N well. When the deep N well is used for the NMOS transistor as shown in FIG. 12, the NMOS transistor uses the P well as the substrate and is surrounded by the N well and the deep N well, so that a thyristor is not formed between the power supply grounds. For this reason, it becomes latch-up free.
図11(a)、(b)に示したノイズの影響を除去する解決手段として、ダミーパターン6を電源電位、接地電位、他の信号線電位のいずれかに導通させ、ノイズ低減を計る技術がある(特許文献2参照)。図13に、特許文献2で開示されているダミーパターン挿入方法の従来例を示す。
As a solution for removing the influence of noise shown in FIGS. 11A and 11B, there is a technique for reducing noise by making the
図13に示す従来例は、信号配線18の近傍にポリシリコンもしくはメタル層のダミーパターン14,15を任意に配置し、それぞれの接続部16,17によって、ダミーパターン14,15を電源、グランド、もしくは他の信号線電位に接続し、信号配線18をシールドすることによって、信号配線18のノイズを低減するものである。この従来例を図8に示すバッファ回路3aの周辺に採用することでバッファ挿入場所に関わらず、信号動作の安定化を図ることが可能になる。
しかしながら、図13に示す従来例を図8に示したバッファ回路3aに周辺に採用しても、P基板電位、Nウエル電位を安定させることはできないため、図11(c)に示したラッチアップ耐量を増加することはできないという欠点がある。 However, even if the conventional example shown in FIG. 13 is adopted in the periphery of the buffer circuit 3a shown in FIG. 8, the P substrate potential and the N well potential cannot be stabilized. Therefore, the latch-up shown in FIG. There is a disadvantage that the tolerance cannot be increased.
また、従来例におけるバッファ回路の挿入方法には以下の問題点もある。バッファ回路挿入の位置によって、製造ばらつきとノイズによる回路特性の変動が生じ、信頼性が低下する構成になることがある。 Further, the conventional buffer circuit insertion method has the following problems. Depending on the position of the buffer circuit insertion, there may be a variation in circuit characteristics due to manufacturing variations and noise, resulting in reduced reliability.
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、広いフィールド上にバッファ回路を配置したい場合、製造ばらつきに対する対策を施しつつ、ノイズに耐性の強い構成を実現する半導体集積回路装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has an object to provide a semiconductor integrated circuit device that realizes a configuration resistant to noise while taking measures against manufacturing variations when it is desired to arrange a buffer circuit on a wide field. It is said.
本発明に係る半導体集積回路装置は、上述した課題を解決するため、以下の特徴点を備えている。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention has the following features in order to solve the above-described problems.
本発明に係る半導体集積回路装置は、Nチャネル型MOSトランジスタおよびPチャネル型MOSトランジスタを有する基本セルを行方向および列方向に複数配置したゲートアレイを備え、前記ゲートアレイは、それぞれ前記基本セルをベースとする論理を構成するセルとダミーセルとから構成され、前記論理を構成するセルが前記バッファ回路であり、該バッファ回路の周辺に前記ダミーセルを配置したことを特徴とする。 A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a gate array in which a plurality of basic cells each having an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor are arranged in a row direction and a column direction, and each of the gate arrays includes the basic cell. The cell is composed of a cell constituting a base logic and a dummy cell, the cell constituting the logic is the buffer circuit, and the dummy cell is arranged around the buffer circuit.
本発明に係る半導体集積回路装置は、前記ダミーセルが有するP型MOSトランジスタ及びN型MOSトランジスタ上に、電源電位および接地電位に接続されるメタル層を構成することを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is characterized in that a metal layer connected to a power supply potential and a ground potential is formed on the P-type MOS transistor and the N-type MOS transistor of the dummy cell.
本発明に係る半導体集積回路装置は、前記基本セルと同じ大きさであり、Pサブストレートを接地電位に接続するためのP拡散およびNウエルを電源電位に接続させるためのN拡散によってそれぞれ構成されるガードリングセルを前記バッファ回路周辺に配置することを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the same size as the basic cell and is constituted by P diffusion for connecting the P substrate to the ground potential and N diffusion for connecting the N well to the power supply potential. The guard ring cell is arranged around the buffer circuit.
本発明に係る半導体集積回路装置は、前記ゲートアレイが有するNチャネル型MOSトランジスタにディープNウエルを形成することを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is characterized in that a deep N well is formed in an N channel type MOS transistor included in the gate array.
本発明によれば、バッファ回路の周辺にゲートアレイを構成するダミーセルを配置して製造ばらつきを無くし、バッファ回路の安定動作を実現することが可能である。 According to the present invention, it is possible to arrange a dummy cell constituting a gate array around the buffer circuit to eliminate manufacturing variation and to realize a stable operation of the buffer circuit.
上記構成からなるゲートアレイを挿入することによって、バッファ回路がノイズにより動作が不安定となり、信頼性が低下するという欠点を克服し、ノイズ対策を施した高信頼性を有するバッファ回路を実現することができる。 By implementing the gate array having the above configuration, the buffer circuit becomes unstable due to noise and the reliability is lowered, thereby realizing a highly reliable buffer circuit with noise countermeasures. Can do.
本発明によれば、ダミーセル上のメタルが、バッファ回路のメタル配線に対してシールドの効果をもたらせるため、ノイズをさらに低減することが可能である。 According to the present invention, since the metal on the dummy cell can provide a shielding effect on the metal wiring of the buffer circuit, noise can be further reduced.
従って、バッファ回路のメタル配線のローディング効果による製造バラツキを低減と、バッファ回路のメタル配線に対するシールドの効果によるノイズの低減とを効果的に行うことができる。 Therefore, it is possible to effectively reduce the manufacturing variation due to the loading effect of the metal wiring of the buffer circuit and to reduce the noise due to the shielding effect against the metal wiring of the buffer circuit.
本発明によれば、このようにバッファ回路、ダミーセル、コンタクト孔及びメタル配線層の周囲にディープNウエル構造を形成することにより、NMOSトランジスタのサブストレートであるPウエルがP基板と分離される為、完全にラッチアップフリーになり高信頼性を実現可能になる。 According to the present invention, since the deep N well structure is formed around the buffer circuit, the dummy cell, the contact hole, and the metal wiring layer in this way, the P well which is the substrate of the NMOS transistor is separated from the P substrate. It becomes completely latch-up free and high reliability can be realized.
以下、本発明に係る半導体集積回路装置の実施形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。 In the figure, the same reference numerals indicate the same items.
(第1の実施形態)
図1(a)は、本発明に係る第1の実施形態の半導体集積回路装置におけるマクロブロックと、他のマクロブロックとを接続する際に挿入するバッファ回路を含むゲートアレイのレイアウト図である。また、(b)は、(a)に対応する等価回路図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a layout diagram of a gate array including a buffer circuit inserted when connecting a macroblock and another macroblock in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention. (B) is an equivalent circuit diagram corresponding to (a).
ゲートアレイは、以下に説明するダミーセル20、バファ回路21、コンタクト孔22及び1層メタル23から構成されている。
The gate array includes a
ここで、ダミーセル20及びバッファ回路21は、Nチャネル型MOSトランジスタおよびPチャネル型MOSトランジスタを有する基本構造を有するセルからなり、この基本構造を有するセルを以下、基本セル19と呼ぶ。
Here, the
なお、図1(a)に示す配線層、層間接続孔、基本セルの配置等の構成は、一例を示すものである。 The configuration of the wiring layer, the interlayer connection hole, the basic cell arrangement, and the like shown in FIG.
以下に、基本セルを用いたゲートアレイの構成について説明する。 The configuration of the gate array using the basic cell will be described below.
図2(a)は、ゲートアレイの基本セルを説明する説明図である。また、図(b)は(a)の等価回路図である。図2に示すように、基本セル19は、PMOSバックゲート用N型拡散30とゲート電極31,33とP型トランジスタ32、N型トランジスタ34及び基板用P型拡散35からなる。この基本セル19を図1に示すように行方向および列方向に複数配列し、コンタクト孔22と1層メタル23によって、バッファ回路21の周辺を基本セル20で囲うようアレイを構成する。このように構成されたアレイにおいて、コンタクト孔22と1層メタル23によって、バッファ回路21およびバッファ回路21を囲うアレイ状に配置された基本セルを用いたダミー20のPMOSのNウエルを電源電位に、NMOSのサブストレートを接地電位に接続する。
FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating a basic cell of the gate array. FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of FIG. As shown in FIG. 2, the basic cell 19 includes a PMOS back gate N-
上述した構成にすることにより、バッファ回路21と同じ寸法のポリシリコンゲートであるダミーセル20がバッファ回路21を囲うように複数配列されるために、バッファ回路21は、ローディング効果による製造ばらつきが無くなる。さらに、ダミーセル20のPMOS,NMOSそれぞれのサブストレートを電源、グランドに接続することによって、バッファ回路21の周辺の基板電位がより安定し、基板を通して混入するノイズ対策、とりわけラッチアップ耐量を増加させることができる。
With the above-described configuration, a plurality of
したがって、図11ではポリシリコンまたは配線層をダミーパターンとして使用するとしているため、PMOS、NMOSトランジスタのサブストレート電位を十分に安定させることはできないという欠点を持つ一方、図1に示した構成は、ゲートアレイの基本セル19をダミーセル20として使用して、ダミーパターンを配置して製造ばらつきを無くし、安定動作を実現することが可能である。
Therefore, in FIG. 11, since polysilicon or a wiring layer is used as a dummy pattern, the substrate potential of PMOS and NMOS transistors cannot be sufficiently stabilized. On the other hand, the configuration shown in FIG. By using the basic cell 19 of the gate array as the
また、図1に示した構成は、図6で示したようなバッファ回路挿入方法ではバッファ回路3を挿入してもノイズにより動作が不安定となり、信頼性が低下するという欠点を克服し、ノイズ対策による高信頼性を実現することができる。
Further, the configuration shown in FIG. 1 overcomes the disadvantage that the operation of the
(第2の実施形態)
図3は、図1に示したダミーセルのトランジスタ上にメタル配線し、電源、グランド線と接続した構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram in which metal wiring is connected to the transistor of the dummy cell shown in FIG. 1 and connected to a power source and a ground line.
本実施形態では、ダミーセル20のトランジスタ上にメタル配線を行い、PMOSのNウェルを電源電位に、NMOSのサブストレートを接地電位に接続したものである。
In this embodiment, metal wiring is provided on the transistor of the
本実施形態における構成によれば、第1の実施形態で説明したのと同様にバッファ回路21のメタル配線のローディング効果による製造バラツキを低減することができる。
According to the configuration of the present embodiment, manufacturing variations due to the loading effect of the metal wiring of the
更に、ダミーセル20上のメタルは、バッファ回路21のメタル配線に対してシールドの効果をもたらせるためノイズをさらに低減することが可能である。
Furthermore, since the metal on the
このように、図11で示したダミーメタルを電源、グランド線に接続しノイズを低減する方法(特許文献2参照)と同じであるが、レイアウト構成方法が異なる。また、図10ではダミーメタルは、基板とは接続されない点で異なる。 11 is the same as the method of reducing noise by connecting the dummy metal shown in FIG. 11 to the power source and the ground line (see Patent Document 2), but the layout configuration method is different. In FIG. 10, the dummy metal is different in that it is not connected to the substrate.
従って、本実施形態では、バッファ回路21のメタル配線のローディング効果による製造バラツキの低減と、バッファ回路21のメタル配線に対するシールドの効果によるノイズの低減とを効果的に行うことができる。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to effectively reduce the manufacturing variation due to the loading effect of the metal wiring of the
(第3の実施形態)
図4(a)は、図4に示した第2の実施形態において配置したバッファ回路とダミーセルにより構成したゲートアレイの外周にガードリングセルを配置する構成を示した構成図である。図4(a)におけるガードリングセル1,2,3は、それぞれ図4(b)に示すガードリングセル40,40a,(c)に示すガードリングセル41、41a,及び(d)示すガードリングセル42,42aに対応する。
(Third embodiment)
FIG. 4A is a configuration diagram showing a configuration in which guard ring cells are arranged on the outer periphery of a gate array configured by the buffer circuit and dummy cells arranged in the second embodiment shown in FIG.
また、図4(b),(c),(d)それぞれに示す40、41及び42と40a、41a及び42aは、それぞれが(a)に示すように接続されて配置される。 Also, 40, 41 and 42 and 40a, 41a and 42a shown in FIGS. 4B, 4C and 4D are respectively connected and arranged as shown in FIG.
図4(e)は、バッファ回路とダミーセルをガードリングセルで囲う構成を示す構成図である。 FIG. 4E is a configuration diagram showing a configuration in which the buffer circuit and the dummy cell are surrounded by guard ring cells.
図4(b)(c)(d)中のガードリングセル40、41及び42と40a、41a及び42aは、P拡散またはN拡散である。N拡散の場合、周辺にNウエルを構成し、コンタクト孔と1層メタルにより電源電位に接続し、P拡散の場合、同様にコンタクト孔と1層メタルによりグランドに接続する。図4においては注入層,コンタクト孔,メタル層は図示を省略している。
The
本実施形態では、上述した実施形態で説明したのと同様にバッファ回路20のメタル配線のローディング効果による製造バラツキを低減と、バッファ回路21のメタル配線に対するシールドの効果によるノイズの低減とを効果的に行うことができる。
In the present embodiment, as described in the above-described embodiments, it is possible to effectively reduce the manufacturing variation due to the loading effect of the metal wiring of the
特に、ガードリングセルをバッファ回路21とダミーセル20を囲うように配置することにより、バッファ回路21およびバッファ回路21の基板電位が安定し且つIOバッファ、マクロ等の他の回路ブロックからのノイズを低減することが可能になる。
Particularly, by arranging the guard ring cell so as to surround the
(第4の実施形態)
図5は、第3の実施形態においてディープNウエルを付加した構成図である。なお。図5においては、コンタクト孔、メタル配線層は図示を省略している。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram in which a deep N well is added in the third embodiment. Note that. In FIG. 5, contact holes and metal wiring layers are not shown.
本実施形態では、バッファ回路21、ダミーセル20、コンタクト孔及びメタル配線層の周囲にディープNウエルを形成したものである。本実施形態についても上記実施形態で説明したのと同様の効果を有する。特に、このようにバッファ回路21、ダミーセル20、コンタクト孔及びメタル配線層の周囲にディープNウエル構造を形成すると、レイアウトサイズはデザインルールに依存した分だけ大きくなるが、NMOSトランジスタのサブストレートであるPウエルがP基板と分離される為、完全にラッチアップフリーになり高信頼性を実現可能になる。
In this embodiment, a deep N well is formed around the
尚、本発明に係る半導体集積回路装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1a、1b、1c、1d、1e、1f ハードマクロブロック
2 ソフトマクロブロック
3、21 バッファ回路
3a 挿入バッファ回路
4 信号配線
5 PAD
6 ダミーメタル
7,8 信号線
9,10 容量
11 ノイズ源
12,13 回路
14,15 ダミーパターン
16,17 接続部
18 信号配線
19 基本セル
20 ダミーセル
22 コンタクト孔
23 1層メタル
30 PMOSバックゲート用N型拡散
31,33 ゲート電極
32 P型トランジスタ
34 N型トランジスタ
35 基板用P型拡散
40 ガードリングセル1
41 ガードリングセル2
42 ガードリングセル3
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f
6
41
42
Claims (4)
Nチャネル型MOSトランジスタおよびPチャネル型MOSトランジスタを有する基本セルを行方向および列方向に複数配置したゲートアレイを備え、
前記ゲートアレイは、それぞれ前記基本セルをベースとする論理を構成するセルとダミーセルとから構成され、前記論理を構成するセルが前記バッファ回路であり、該バッファ回路の周辺に前記ダミーセルを配置したことを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device that performs connection between macroblocks by a buffer circuit on a semiconductor substrate,
A gate array in which a plurality of basic cells each having an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor are arranged in a row direction and a column direction;
Each of the gate arrays is composed of a cell and a dummy cell constituting a logic based on the basic cell, the cell constituting the logic is the buffer circuit, and the dummy cell is arranged around the buffer circuit. A semiconductor integrated circuit device.
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a deep N well is formed around an N channel type MOS transistor included in the gate array.
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