JP2007227665A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】出力電流に応じてセルを適切に分割することにより、集積効率を向上させることが可能な半導体集積回路装置を提供する。
【解決手段】複数のMOSFETを有するMOSFETセル領域31及び32と、MOSFETセル領域31及び32のMOSFETのゲートに信号を供給して、該MOSFETを制御する制御回路331、332及び333を有する制御回路セル領域33と、MOSFETセル領域31及び32のMOSFETの出力端子が接続されたPAD部341、342及び343を有するPADセル領域とを有し、PADセル領域34のPAD部341、342及び343から出力されるべき電流の大きさに応じた数のMOSFETセル領域31及び32MOSFETが接続されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、集積効率を上げるレイアウト技術に関する。
従来、半導体集積回路装置内には、PAD部、N形MOSFET(Metal−Oxide Semiconductor Field−Effect Transistor)部、P形MOSFET部及び制御回路部が、まとめて一つのセルとして形成されている。
図1に従来の半導体集積回路装置のレイアウト図の一例を示す。図1において、半導体集積回路は、レイアウト構成の異なる三つのIO(入出力)セル11、12及び13と、電源ラインVDD及びVSSとを有する。三つのIOセル11、12及び13は、夫々、制御回路部110、120及び130と、PAD部111、121及び131と、複数のN形MOSFET及びP形MOSFETとを有する。
三つのIOセルのうちの第1のIOセル11において、複数のN形MOSFETのうち、そのゲート電極を配線114によって制御回路部110に接続されている2個のN形MOSFETは、N形MOSFET部112を形成し、他のN形MOSFETは、そのゲート電極を電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタ部116を形成する。また、複数のP形MOSFETのうち、そのゲート電極を配線115によって制御回路部110に接続されている4個のP形MOSFETは、P形MOSFET部113を形成し、他のP形MOSFETは、そのゲート電極を電源ラインVDDに接続され、やはりサージ保護用トランジスタ部117を形成する。
また、三つのIOセルのうちの第2のIOセル12において、複数のN形MOSFETのうち、そのゲート電極を配線124によって制御回路部120に接続されている4個のN形MOSFETは、N形MOSFET部122を形成し、他のN形MOSFETは、そのゲート電極を電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタ部126を形成する。また、複数のP形MOSFETのうち、そのゲート電極を配線125によって制御回路部120に接続されている8個のP形MOSFETは、P形MOSFET部123を形成し、他のP形MOSFETは、そのゲート電極を電源ラインVDDに接続され、やはりサージ保護用トランジスタ部127を形成する。
また、三つのIOセルのうちの第3のIOセル13において、複数のN形MOSFETのうち、8個全てが、そのゲート電極を配線134によって制御回路部130に接続され、N形MOSFET部132を形成している。また、複数のP形MOSFETは、全て、そのゲート電極を電源ラインVDDに接続され、サージ保護用トランジスタ部137を形成する。即ち、第3のセル13には、P形MOSFET部が存在しない。
夫々のIOセルにおいてPAD部から出力することができる電流の大きさは、IOセル内でそのゲート電極が制御回路に接続されているMOSFETの数に依存し、出力電流が大きい程より多くのMOSFETが駆動されなければならないので、ゲート電極が制御回路に接続されているMOSFETの数は増加する。
なお、電源ラインVDD及びVSS並びに配線114、115、124、125及び134は、メタル配線であり、N形MOSFET及びP形MOSFETのゲート電極は、ポリシリコンにより形成されている。
図1の半導体集積回路装置のレイアウトを更に明瞭とするために、図2に等価回路図を示す。
第1のIOセル11において、N形MOSFET部112及びサージ保護用トランジスタ部116の全てのN形MOSFETに関して、そのソース電極は電源ラインVSS(一般に、接地。)に接続され、ドレイン電極はPAD部111に接続されている。また、P形MOSFET部113及びサージ保護用トランジスタ部117の全てのP形MOSFETに関して、そのソース電極は電源ラインVDD(一般に、正の電位。)に接続され、そのドレイン電極はPAD部111に接続されている。なお、夫々のMOSFETのドレイン電極とPAD部と間の接続にも、メタル配線が用いられる。また、第2のIOセル12及び第3のIOセル13に関しても、同様に、夫々のMOSFETと電源ラインVDD及びVSS並びにPAD部とが接続されている。
上記のように、制御回路部、PAD部、N形MOSFET部及びP形MOSFET部を一つのセルとする半導体集積回路装置のレイアウトは、例えば特開2004−327602号公報(特許文献1)でも開示されている。
特開2004−327602号公報
しかし、従来の半導体集積回路装置において、一つのセルは、一つのPAD部に対して制御回路部、N形MOSFET部及びP形MOSFET部とを有するので、駆動されるべきFETの個数がセル内に形成されているFETの個数よりも多い場合には、不足しているFETを形成するためにセルのサイズは増大し、一方、駆動されるべきFETの個数がセル内に形成されているFETの個数よりも少ない場合には、セル内に使用されない余分なFETが存在してしまうという問題がある。
従って、本発明は、上記問題を鑑みて、出力電流に応じてセルを適切に分割することにより、集積効率を向上させることが可能な半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の半導体集積回路装置は、複数のMOSFETを有するMOSFETセル領域と、該MOSFETセル領域のMOSFETのゲートに信号を供給して、該MOSFETを制御する制御回路を有する制御回路セル領域と、前記MOSFETセル領域のMOSFETの出力端子が接続されたPAD部を有するPADセル領域とを有し、該PADセル領域のPAD部から出力されるべき電流の大きさに応じた数の前記MOSFETセル領域のMOSFETが接続されていることを特徴とする。
これにより、出力電流に応じてセルを適切に分割することが可能となり、集積効率が改善された半導体集積回路装置を提供することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明の半導体集積回路装置は、前記MOSFETセル領域が、一以上のMOSFETから成るブロックに分けられることを特徴とする。
これにより、本発明の半導体集積回路装置において、ノイズの影響を低減することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明の半導体集積回路装置は、前記ブロックが、前記制御回路セル領域の一つ又は複数の制御回路により制御されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の半導体集積回路装置は、前記制御回路が、前記ブロックを選択的に制御することを特徴とする。
これらの特徴により、数通りにブロック分けされたセルを用意することが可能であり、更に集積効率を改善することができる。
本発明により、セルを適切に分割することにより、集積効率を向上させることが可能な半導体集積回路装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
図3は、本発明の半導体集積回路装置の第1の実施例を示すレイアウト図である。
図3において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域31と、P形MOSFETセル領域32と、制御回路セル領域33と、PADセル領域34と、電源ラインVDD及びVSSとを有する。電源ラインのうちの一つVDDは正の電位を有し、他の電源ラインVSSは接地されている。
N形MOSFETセル領域31は、複数のN形MOSFETから成るセル領域である。一方、P形MOSFETセル領域32は、複数のP形MOSFETから成るセル領域である。制御回路セル領域33は、N形MOSFETセル領域31及びP形MOSFETセル領域32に形成されているMOSFETを制御するための制御回路331、332及び333を有するセル領域である。PADセル領域34は、半導体集積回路装置の入出力ポートの役割を果たすPAD部341、342及び343を有するセル領域である。
N形MOSFETセル領域31において、複数のN形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内の制御回路331、332又は333に接続されており、他のN形MOSFETは、そのゲート電極が電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。また、P形MOSFETセル領域32において、複数のP形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内の制御回路331、332又は333に接続されており、他のP形MOSFETは、そのゲート電極が電源ラインVDDに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。
図3において、半導体集積回路装置は、配線領域35及び36を更に有する。第1の配線領域35は、PADセル領域34とN形MOSFETセル領域31との間に配置され、PAD部341、342又は343と、N形MOSFETセル領域31内のN形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。第2の配線領域36は、N形MOSFETセル領域31とP形MOSFETセル領域32との間に配置され、N形MOSFETセル領域31を介して、PAD部341、342又は343と、P形MOSFETセル領域32内のP形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。
図4に、図3の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。
図4において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域31においてドレイン電極及びソース電極により相互接続されたN形MOSFET N401〜N424を有し、P形MOSFETセル領域32においてドレイン電極及びソース電極により相互接続されたP形MOSFET P401〜P424を有する。N形MOSFETセル領域31内のN形MOSFETのうち、2個のN形MOSFET N401及びN402は、そのゲート電極を制御回路331に接続されており、4個のN形MOSFET N409〜N412は、そのゲート電極を制御回路332に接続されており、8個のN形MOSFET N417〜N424は、そのゲート電極を制御回路333に接続されている。残りのN形MOSFET N403〜N408及びN413〜N416は、そのゲート電極を電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。一方、P形MOSFETセル領域32内のP形MOSFETのうち、4個のP形MOSFET P401〜P404は、そのゲート電極を制御回路331に接続されており、8個のP形MOSFET P407〜P414は、そのゲート電極を制御回路332に接続されている。残りのP形MOSFET P405及びP406並びにP415〜P424は、そのゲート電極を電源ラインVDDに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。
また、全てのN形MOSFETのソース電極は電源ラインVSSに接続され、ドレイン電極が相互接続された隣り合うN形MOSFETのドレイン電極はPAD部341、342又は343に接続されており、一方、全てのP形MOSFETに関して、ソース電極は電源ラインVDDに接続され、ドレイン電極が相互接続された隣り合うP形MOSFETのドレイン電極はPAD部341、342又は343に接続されている。
図2と図4とを見比べると、図4に示した本発明の半導体集積回路装置では、ゲート電極が制御回路に接続された駆動可能なMOSFETの数が、図2に示した従来の半導体集積回路装置と同数である。また、図4に示した本発明の半導体集積回路装置では、図2の半導体集積回路装置の夫々のIOセルにおいてサージ保護用トランジスタ部を形成するN形MOSFET及びP形MOSFETが隣り合うIOセル間で共有されるように、N形MOSFETセル領域31及びP形MOSFETセル領域32が構成されていることが分かる。結果として、半導体集積回路装置全体で形成されるMOSFETの数は減少するので、半導体集積回路装置のチップサイズを小さくすることできる。
また、特定のPAD部から出力可能な電流の大きさを増大する場合に、従来の半導体集積回路装置では、特定のPADが含まれるIOセルにおいて、より多くのMOSFETを駆動するために、より多くのMOSFETのゲート電極が制御回路に接続されるが、IOセル内に予め形成されているMOSFETだけでは必要な大きさの電流を出力することができない場合には、更なるMOSFETを形成するためにIOセルのサイズを大きくする必要がある。しかし、本発明の半導体集積回路装置では、上述したように、駆動可能なMOSFETの数は同じであるにも関わらず、チップサイズは小さくすることができるので、従来の半導体集積回路装置と同じチップサイズで、より大きな出力電流を得ることができる。
ただし、例えば、高周波信号を出力するPAD部に接続されたMOSFETは高速にオン・オフ動作を行うので、全てのMOSFETが共有されている場合には、他のPAD部に接続されたMOSFETにノイズが回り込む可能性が高くなる。従って、用途に応じてN形MOSFETセル領域及びP形MOSFETセル領域の夫々を区切る必要がある。
N形MOSFET及びP形MOSFET並びに制御回路をブロック分けし、セル化することにより、ノイズの影響を低減することが可能であると共に、更に、数通りにブロック分けされたセルを用意することで、半導体集積回路装置の集積効率が向上する。
次に、IOセル間のMOSFETの共有部分を小さくするように、N形MOSFETセル領域及びP形MOSFETセル領域を構成した場合について、以下の実施例を参照して詳細に説明する。
図5は、本発明の半導体集積回路装置の第2の実施例を示すレイアウト図である。
図5において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域51と、P形MOSFETセル領域52と、制御回路セル領域53と、PADセル領域54と、電源ラインVDD及びVSSとを有する。
N形MOSFETセル領域51は、複数のN形MOSFETから成るセル領域である。一方、P形MOSFETセル領域52は、複数のP形MOSFETから成るセル領域である。制御回路セル領域53は、N形MOSFETセル領域51及びP形MOSFETセル領域52に形成されているMOSFETを制御するための制御回路531、532及び533を有するセル領域である。PADセル領域54は、半導体集積回路装置の入出力ポートの役割を果たすPAD部541、542及び543を有するセル領域である。
N形MOSFETセル領域51において、複数のN形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内のいずれかの制御回路531、532又は533に接続されており、他のN形MOSFETは、そのゲート電極が電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。また、P形MOSFETセル領域52において、複数のP形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内のいずれかの制御回路531、532又は533に接続されており、他のP形MOSFETは、そのゲート電極が電源ラインVDDに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。
図5において、半導体集積回路装置は、配線領域55及び56を更に有する。第1の配線領域55は、PADセル領域54とN形MOSFETセル領域51との間に配置され、PAD部541、542又は543と、N形MOSFETセル領域51内のN形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。第2の配線領域56は、N形MOSFETセル領域51とP形MOSFETセル領域52との間に配置され、N形MOSFETセル領域51を介して、PAD部541、542又は543と、P形MOSFETセル領域52内のP形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。
図6に、図5の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。
図6において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域51において、ドレイン電極により相互接続された2個のN形MOSFETから成るブロック511〜519を有し、P形MOSFETセル領域52において、ドレイン電極により相互接続された2個のP形MOSFETから成るブロック521〜529を有する。
N形MOSFETのブロックのうちの第1のブロック511において、2個のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路531に接続され、ソース電極を電源ラインVSSに接続されている。また、相互接続されたそれらのN形MOSFETのドレイン電極はPAD部541に接続されている。第2及び第3のブロック512及び513において、2個のN形MOSFETは、ゲート電極及びソース電極を電源ラインVSSに接続されており、相互接続されたそれらのN形MOSFETのドレイン電極はPAD部541に接続されている。第4及び第5のブロック514及び515において、2個のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路541に接続され、ソース電極を電源ラインVSSに接続されている。また、相互接続されたそれらのN形MOSFETのドレイン電極はPAD部542に接続されている。第6、第7、第8及び第9のブロック516、517、518及び519において、2個のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路533に接続され、ソース電極を電源ラインVSSに接続されている。また、相互接続されたそれらのN形MOSFETのドレイン電極はPAD部543に接続されている。なお、ゲート電極がいずれの制御回路でもなく電源ラインVSSに接続されているN形MOSFETは、サージ保護用トランジスタとして使用される。
P形MOSFETのブロックのうちの第1及び第2のブロック521及び522において、2個のP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路531に接続され、ソース電極を電源ラインVDDに接続されている。また、相互接続されたそれらのP形MOSFETのドレイン電極はPAD部541に接続されている。第3のブロック523において、2個のP形MOSFETは、ゲート電極及びソース電極を電源ラインVDDに接続されており、相互接続されたそれらのP形MOSFETのドレイン電極はPAD部541に接続されている。第4、第5、第6及び第7のブロック524、525、526及び527において、2個のP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路532に接続され、ソース電極を電源ラインVDDに接続されている。また、相互接続されたそれらのP形MOSFETのドレイン電極はPAD部542に接続されている。第8及び第9のブロック528及び529において、2個のP形MOSFETは、ゲート電極及びソース電極を電源ラインVDDに接続されており、相互接続されたそれらのP形MOSFETのドレイン電極はPAD部543に接続されている。なお、ゲート電極がいずれの制御回路でもなく電源ラインVDDに接続されているP形MOSFETは、サージ保護用トランジスタとして使用される。
図4に示した本発明の第1の実施例と同じく、図6の半導体集積回路装置では、ゲート電極が制御回路に接続された駆動可能なMOSFETの数が、図2に示した従来の半導体集積回路装置と同数である。また、図6の半導体集積回路装置では、図2の半導体集積回路装置の夫々のIOセルにおいてサージ保護用トランジスタ部を形成するN形MOSFET及びP形MOSFETが隣り合うIOセル間で共有されるように、N形MOSFETセル領域51及びP形MOSFETセル領域52が構成されていることが分かる。
ただし、本実施例の半導体集積回路装置は、実施例1の半導体集積回路装置のように、全てのN形MOSFET及びP形MOSFETを夫々横一列に並べて、隣り合うMOSFETのドレイン電極同士及びソース電極同士を接続するのではなく、2個のN形MOSFET及びP形MOSFETを夫々ブロックとして横一列に並べ、隣り合うブロックが電源ラインを介して接続されているので、三つの制御回路の夫々が制御するMOSFETの個数は同じであるにも関わらず、MOSFETの共有部分のサイズが小さくなっている。従って、半導体集積回路装置を図5のようなレイアウト構成とすることにより、ノイズの影響を低減することができる。
次に、従来の半導体集積回路装置の夫々のIOセルにおいて、ゲート電極が制御回路に接続され、駆動可能なN形MOSFET及びP形MOSFETを隣り合うIOセル間で共有するよう構成した場合について、以下の実施例を参照して詳細に説明する。
図7は、本発明の半導体集積回路装置の第3の実施例を示すレイアウト図である。図7において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域71と、P形MOSFETセル領域72と、制御回路セル領域73と、PADセル領域74と、電源ラインVDD及びVSSとを有する。
N形MOSFETセル領域71は、複数のN形MOSFETから成るセル領域である。一方、P形MOSFETセル領域72は、複数のP形MOSFETから成るセル領域である。制御回路セル領域73は、N形MOSFETセル領域71及びP形MOSFETセル領域72に形成されているMOSFETを制御するための制御回路731〜735を有するセル領域である。制御回路セル領域73において、制御回路732と733とは、協働して、MOSFETを制御する。同様に、制御回路734及び735も、協働して、MOSFETを制御する。PADセル領域74は、半導体集積回路装置の入出力ポートの役割を果たすPAD部741、742及び743を有するセル領域である。
N形MOSFETセル領域71において、複数のN形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内の制御回路731乃至735のいずれかの制御回路に接続されており、他のN形MOSFETは、そのゲート電極が電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。また、P形MOSFETセル領域72において、複数のP形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内の制御回路731乃至735のいずれかの制御回路に接続されており、他のP形MOSFETは、そのゲート電極が電源ラインVDDに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。
図7において、半導体集積回路装置は、配線領域75及び76を更に有する。第1の配線領域75は、PADセル領域74とN形MOSFETセル領域71との間に配置され、PAD部741、742又は743と、N形MOSFETセル領域71内のN形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。第2の配線領域76は、N形MOSFETセル領域71とP形MOSFETセル領域72との間に配置され、N形MOSFETセル領域71を介して、PAD部741、742又は743と、P形MOSFETセル領域72内のP形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。
図8に、図7の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。
図8において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域71において、ドレイン電極及びソース電極により相互接続された4個のN形MOSFETから成るブロック811〜815を有し、P形MOSFETセル領域72において、同じくドレイン電極及びソース電極により相互接続された4個のP形MOSFETから成るブロック821〜825とを有する。N形MOSFET及びP形MOSFETの夫々のブロックにおいて、第1のMOSFETは、そのドレイン電極により第2のMOSFETのドレイン電極に接続され、第2のMOSFETのソース電極は、第3のMOSFETのソース電極に接続され、第3のMOSFETのドレイン電極は、第4のMOSFETのドレイン電極に接続されている。また、図8の等価回路では、図7の制御回路732及び733は、一つの制御回路83として表され、同様に、図7の制御回路734及び735は、一つの制御回路84として表されている。
N形MOSFETのブロックのうちの第1のブロック811において、第1及び第2のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路731に接続され、一方、第3及び第4のN形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVSSに接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部741に接続されている。第2のブロック812において、第1及び第2のN形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVSSに接続され、一方、第3及び第4のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路83に接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部742に接続されている。第3のブロック813において、第1及び第2のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路83に接続され、一方、第3及び第4のN形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVSSに接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部742に接続されている。第4及び第5のブロック814及び815の夫々において、全てのN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路84に接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部743に接続されている。
P形MOSFETのブロックのうちの第1のブロック821において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路731に接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部741に接続されている。第2及び第3のブロック822及び823の夫々において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路83に接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部742に接続されている。第4及び第5のブロック824及び825の夫々において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVDDに接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部743に接続されている。
従って、図9に示した半導体集積回路装置では、隣り合うMOSFETのブロックが、夫々、協働して制御を実行する異なる制御回路により制御されている。
図2と図8とを見比べると、図8の半導体集積回路装置では、ゲート電極が制御回路に接続された駆動可能なMOSFETの数が、図2に示した従来の半導体集積回路装置と同数である。また、図8の半導体集積回路装置では、複数の制御回路が協働してMOSFETの制御動作を実行することにより、図2の半導体集積回路装置の夫々のIOセルにおいてN形MOSFET部及びP形MOSFET部を形成するN形MOSFET及びP形MOSFETが隣り合うIOセル間で共有されるように構成されていることが分かる。
次に、従来の半導体集積回路装置の夫々のIOセルにおいて、ゲート電極が制御回路接続され、駆動可能なN形MOSFET及びP形MOSFETを隣り合うIOセル間で共有するよう構成した場合に、その共有部分を小さくするよう構成した実施例について詳細に説明する。
図9は、本発明の半導体集積回路装置の第4の実施例を示すレイアウト図である。
図9において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域91と、P形MOSFETセル領域92と、制御回路セル領域93と、PADセル領域94と、電源ラインVDD及びVSSとを有する。
N形MOSFETセル領域91は、複数のN形MOSFETから成るセル領域である。一方、P形MOSFETセル領域92は、複数のP形MOSFETから成るセル領域である。制御回路セル領域93は、N形MOSFETセル領域91及びP形MOSFETセル領域92に形成されているMOSFETを制御するための制御回路931〜935を有するセル領域である。制御回路セル領域93において、制御回路932と933とは、協働して、MOSFETを制御する。同様に、制御回路934及び935も、協働して、MOSFETを制御する。PADセル領域94は、半導体集積回路装置の入出力ポートの役割を果たすPAD部941、942及び943を有するセル領域である。
N形MOSFETセル領域91において、複数のN形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内の制御回路931乃至935のいずれかの制御回路に接続されており、他のN形MOSFETは、そのゲート電極を電源ラインVSSに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。また、P形MOSFETセル領域92において、複数のP形MOSFETのうちの一部は、そのゲート電極が制御回路セル領域内の制御回路931乃至935のいずれかの制御回路に接続されており、他のP形MOSFETは、そのゲート電極を電源ラインVDDに接続され、サージ保護用トランジスタとして使用される。
図9において、半導体集積回路装置は、配線領域95、96及び97を更に有する。第1の配線領域95は、PADセル領域94とN形MOSFETセル領域91との間に配置され、PAD部941、942又は943と、N形MOSFETセル領域91内のN形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。第2の配線領域96は、N形MOSFETセル領域91とP形MOSFETセル領域92との間に配置され、N形MOSFETセル領域91を介して、PAD部941、942又は943と、P形MOSFETセル領域92内のP形MOSFETのドレイン電極とを接続するためのメタル配線が通っている。第3の配線領域97は、P形MOSFETセル領域92と制御回路セル領域93との間に配置され、制御回路931乃至935のいずれかの制御回路と、N形MOSFETセル領域91内のN形MOSFETのゲート電極及びP形MOSFETセル領域92内のP形MOSFETのゲート電極とを接続するためのメタル配線が通っている。
図10に、図9の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。
図10において、半導体集積回路装置は、N形MOSFETセル領域91において、ドレイン電極及びソース電極により相互接続された4個のN形MOSFETから成るブロック1011〜1015を有し、P形MOSFETセル領域92において、同じくドレイン電極及びソース電極により相互接続された4個のP形MOSFETから成るブロック1021〜1025とを有する。N形MOSFET及びP形MOSFETの夫々のブロックにおいて、第1のMOSFETは、そのドレイン電極により第2のMOSFETのドレイン電極に接続され、第2のMOSFETのソース電極は、第3のMOSFETのソース電極に接続され、第3のMOSFETのドレイン電極は、第4のMOSFETのドレイン電極に接続されている。また、図10の等価回路では、図9の制御回路932及び933は、一つの制御回路1030として表され、同様に、図9の制御回路934及び935は、一つの制御回路1040として表されている。
N形MOSFETのブロックのうちの第1のブロック1011において、第1及び第2のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路931に接続され、一方、第3及び第4のN形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVSSに接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部941に接続されている。第2のブロック1012において、第1及び第2のN形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVSSに接続され、一方、第3及び第4のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路1030に接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部942に接続されている。第3のブロック1013において、第1及び第2のN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路1030に接続され、一方、第3及び第4のN形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVSSに接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部942に接続されている。第4及び第5のブロック1014及び1015の夫々において、全てのN形MOSFETは、ゲート電極を制御回路1040に接続されている。また、第1及び第4のN形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のN形MOSFETのソース電極は、電源ラインVSSに接続され、相互接続された第1及び第2のN形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のN形MOSFETのドレイン電極は、PAD部943に接続されている。
P形MOSFETのブロックのうちの第1のブロック1021において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路1030に接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部942に接続されている。第2のブロック1022において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路931に接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部941に接続されている。第3のブロック1023において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を制御回路1030に接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部942に接続されている。第4及び第5のブロック1024及び1025の夫々において、全てのP形MOSFETは、ゲート電極を電源ラインVDDに接続されている。また、第1及び第4のP形MOSFETのソース電極並びに相互接続された第2及び第3のP形MOSFETのソース電極は、電源ラインVDDに接続され、相互接続された第1及び第2のP形MOSFETのドレイン電極並びに第3及び第4のP形MOSFETのドレイン電極は、PAD部943に接続されている。
図8に示した本発明の第3の実施例と同じく、図10の半導体集積回路装置では、ゲート電極が制御回路に接続された駆動可能なMOSFETの数が、図2に示した従来の半導体集積回路装置と同数である。また、図10の半導体集積回路装置では、複数の制御回路が協働してMOSFETの制御動作を実行することにより、図2の半導体集積回路装置の夫々のIOセルにおいてN形MOSFET部及びP形MOSFET部を形成するN形MOSFET及びP形MOSFETが隣り合うIOセル間で共有されるように構成されていることが分かる。
ただし、本実施例の半導体集積回路装置では、P形MOSFETの第1のブロックが、実施例3の半導体集積回路装置ではP形MOSFETの第2のブロックを制御する制御回路732に相当する制御回路932により制御され、一方、P形MOSFETの第2のブロックが、実施例3の半導体集積回路装置ではP形MOSFETの第1のブロックを制御する制御回路731に相当する制御回路931により制御されている。この場合、P形MOSFETの第1のブロックを制御する制御回路932は、P形MOSFETの第3のブロックを制御する制御回路933と協働して制御動作を実行するが、制御回路932が制御するP形MOSFETの第1のブロックと、制御回路933が制御するP形MOSFETの第3のブロックとはレイアウト上隣接していないので、MOSFETの共有部分のサイズが小さくなる。
このように、半導体集積回路装置において、制御回路は、一以上のN形MOSFET又はP形MOSFETから成るブロックを選択的に制御することができる。
以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。
従来の半導体集積回路装置の一例を示すレイアウト図である。 図1の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。 本発明の半導体集積回路装置の第1の実施例を示すレイアウト図である。 図3の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。 本発明の半導体集積回路装置の第2の実施例を示すレイアウト図である。 図5の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。 本発明の半導体集積回路装置の第3の実施例を示すレイアウト図である。 図7の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。 本発明の半導体集積回路装置の第4の実施例を示すレイアウト図である。 図9の半導体集積回路装置の等価回路図を示す。
符号の説明
331〜333,531〜533,731〜735,83,84 制御回路
341〜343,541〜543,741〜743 PAD部
31,51,71,91 N形MOSFETセル領域
32,52,72,92 P形MOSFETセル領域
33,53,73,93 制御回路セル領域
34,54,74,94 PADセル領域
511〜519,521〜529,811〜815,821〜825 ブロック
401〜N424 N形MOSFET
401〜P424 P形MOSFET
VDD,VSS 電源ライン

Claims (4)

  1. 複数のMOSFETを有するMOSFETセル領域と、
    該MOSFETセル領域のMOSFETのゲートに信号を供給して、該MOSFETを制御する制御回路を有する制御回路セル領域と、
    前記MOSFETセル領域のMOSFETの出力端子が接続されたPAD部を有するPADセル領域とを有し、
    該PADセル領域のPAD部から出力されるべき電流の大きさに応じた数の前記MOSFETセル領域のMOSFETが接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 前記MOSFETセル領域は、一以上のMOSFETから成るブロックに分けられることを特徴とする、請求項1記載の半導体集積回路装置。
  3. 前記ブロックは、前記制御回路セル領域の一つ又は複数の制御回路により制御されることを特徴とする、請求項2記載の半導体集積回路装置。
  4. 前記制御回路は、前記ブロックを選択的に制御することを特徴とする、請求項3記載の半導体集積回路装置。
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