JP2010287798A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit.
光センサを有する半導体集積回路には、光センサの他に、タイミング発生回路やAD変換回路などの集積回路が搭載されることがある。この集積回路の設計は、スタンダードセルを配置し、スタンダードセルのポート間の配線を行うことによってなされることがある。スタンダードセルのポート間の配線には、多層配線構造における複数の配線層を用いることが一般的である。特許文献2には、ゲートアレイにおいて、最下の配線層M1におけるライン122とその上の配線層M2におけるライン121とを入力/出力端子間の信号線とすることが記載されている(特許文献2の図13参照)。特許文献3には、固体撮像装置(光センサ)において、最上の配線層263の上に層間絶縁膜を形成せず、オンチップカラーフィルタ28をその一部が最上の配線層263の間に入り込むように形成することが記載されている(特許文献3の図1参照)。これにより、特許文献3によれば、オンチップカラーフィルタ28の上に形成するオンチップマイクロレンズ29が受光センサ部24の表面に近くなるので、斜め光Laの入射時の集光効率が上がるとされている。 A semiconductor integrated circuit having an optical sensor may be mounted with an integrated circuit such as a timing generation circuit or an AD conversion circuit in addition to the optical sensor. The integrated circuit may be designed by arranging standard cells and wiring between the ports of the standard cells. In general, a plurality of wiring layers in a multilayer wiring structure are used for wiring between ports of a standard cell. Patent Document 2 describes that in the gate array, the line 122 in the lowermost wiring layer M1 and the line 121 in the wiring layer M2 thereabove are used as signal lines between input / output terminals (Patent Document). 2 (see FIG. 13). In Patent Document 3, in a solid-state imaging device (photosensor), an interlayer insulating film is not formed on the uppermost wiring layer 263, and a part of the on-chip color filter 28 enters between the uppermost wiring layers 263. (See FIG. 1 of Patent Document 3). Thereby, according to Patent Document 3, since the on-chip microlens 29 formed on the on-chip color filter 28 is close to the surface of the light receiving sensor unit 24, the light collection efficiency when the oblique light La is incident is increased. Has been.
一方、特許文献1には、電源レール511,515と接地レール509,513との両方を多層配線構造における最上の配線層(layer5)で形成することが記載されている(特許文献1の図7参照)。これにより、特許文献1によれば、各セルの接続ピン(ポート)間を最上の配線層より下の配線層(layer1,2,3)を用いて接続することが容易になるとされている。しかし、特許文献1には、各セルにおける複数の素子のそれぞれの信号を入出力するためのポートをどのようにレイアウトすればレイアウト面積を低減できるのかに関して記載がない。本発明の目的は、光センサを有する半導体集積回路におけるスタンダードセル方式またはゲートアレイセル方式の各セルのレイアウト面積を低減することにある。 On the other hand, Patent Document 1 describes that both the power rails 511 and 515 and the ground rails 509 and 513 are formed by the uppermost wiring layer (layer 5) in the multilayer wiring structure (FIG. 7 of Patent Document 1). reference). Thus, according to Patent Document 1, it is assumed that connection pins (ports) of each cell can be easily connected using wiring layers (layers 1, 2, and 3) below the uppermost wiring layer. However, Patent Document 1 does not describe how a layout area can be reduced by laying out ports for inputting / outputting signals of a plurality of elements in each cell. An object of the present invention is to reduce the layout area of each standard cell type or gate array cell type cell in a semiconductor integrated circuit having an optical sensor.
本発明の1つの側面に係る半導体集積回路は、光センサを有する半導体集積回路であって、水平方向及び垂直方向に配列された複数のセルと、前記水平方向に延びており、前記複数のセルのそれぞれへ電源電圧を供給する電源ラインとを備え、前記電源ラインは、半導体基板の上に配された多層配線構造における最上の配線層に含まれており、前記複数のセルのそれぞれは、信号を入力又は出力するためのポートをそれぞれ有した複数の素子と、前記多層配線構造における前記最上の配線層より下の配線層と複数のプラグとを介して前記電源ラインと前記半導体基板とを接続することにより、前記素子へ前記電源電圧を供給する電源コンタクトブロックとを含み、前記電源コンタクトブロックと前記複数の素子における複数のポートとは、前記水平方向における座標が異なるようにレイアウトされることを特徴とする。 A semiconductor integrated circuit according to one aspect of the present invention is a semiconductor integrated circuit having an optical sensor, and includes a plurality of cells arranged in a horizontal direction and a vertical direction, and the plurality of cells extending in the horizontal direction. A power supply line for supplying a power supply voltage to each of the first and second power supply lines, and the power supply line is included in an uppermost wiring layer in a multilayer wiring structure disposed on a semiconductor substrate. The power supply line and the semiconductor substrate are connected via a plurality of elements each having a port for inputting or outputting a signal, a wiring layer below the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure, and a plurality of plugs A power contact block for supplying the power supply voltage to the element, and the power contact block and the plurality of ports in the plurality of elements Wherein the coordinate in the horizontal direction is different layout.
本発明によれば、光センサを有する半導体集積回路におけるスタンダードセル方式またはゲートアレイセル方式の各セルのレイアウト面積を低減することができる。 According to the present invention, the layout area of each cell of a standard cell system or a gate array cell system in a semiconductor integrated circuit having an optical sensor can be reduced.
本明細書では、半導体基板の表面に沿った平面内における略垂直な2つの方向を「垂直方向」及び「水平方向」と表現し、半導体基板の表面に垂直な方向を「鉛直方向」と表現することにする。 In this specification, two substantially perpendicular directions in a plane along the surface of the semiconductor substrate are expressed as “vertical direction” and “horizontal direction”, and a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate is expressed as “vertical direction”. I will do it.
本発明の第1実施形態に係る半導体集積回路を適用した撮像システムについて、図1を用いて説明する。 An imaging system to which the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
撮像システム90は、図1に示すように、主として、光学系、光センサ86及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター91、レンズ92及び絞り93を備える。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路95、A/D変換器96、画像信号処理部97、メモリ部87、外部I/F部89、タイミング発生部98、全体制御・演算部99、記録媒体88及び記録媒体制御I/F部94を備える。なお、信号処理部は、記録媒体88を備えなくても良い。ここで、本発明の第1実施形態に係る半導体集積回路100は、光センサ86及び集積回路101を含む。集積回路101は、撮像信号処理回路95、A/D変換器96、及びタイミング発生部98を含む。
As shown in FIG. 1, the
シャッター91は、光路上においてレンズ92の手前に設けられ、露出を制御する。レンズ92は、入射した光を屈折させて、光センサ86の画素配列(撮像面)に被写体の像を形成する。絞り93は、光路上においてレンズ92と光センサ86との間に設けられ、レンズ92を通過後に光センサ86へ導かれる光の量を調節する。光センサ86は、画素配列に形成された被写体の像を画像信号に変換する。光センサ86は、その画像信号を画素配列から読み出して出力する。撮像信号処理回路95は、光センサ86に接続されており、光センサ86から出力された画像信号を処理する。A/D変換器96は、撮像信号処理回路95に接続されており、撮像信号処理回路95から出力された処理後の画像信号(アナログ信号)を画像信号(デジタル信号)へ変換する。画像信号処理部97は、A/D変換器96に接続されており、A/D変換器96から出力された画像信号(デジタル信号)に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部87、外部I/F部89、全体制御・演算部99及び記録媒体制御I/F部94などへ供給される。メモリ部87は、画像信号処理部97に接続されており、画像信号処理部97から出力された画像データを記憶する。外部I/F部89は、画像信号処理部97に接続されている。これにより、画像信号処理部97から出力された画像データを、外部I/F部89を介して外部の機器(パソコン等)へ転送する。タイミング発生部98は、光センサ86、撮像信号処理回路95、A/D変換器96及び画像信号処理部97に接続されている。これにより、光センサ86、撮像信号処理回路95、A/D変換器96及び画像信号処理部97へタイミング信号を供給する。そして、光センサ86、撮像信号処理回路95、A/D変換器96及び画像信号処理部97がタイミング信号に同期して動作する。全体制御・演算部99は、タイミング発生部98、画像信号処理部97及び記録媒体制御I/F部94に接続されており、タイミング発生部98、画像信号処理部97及び記録媒体制御I/F部94を全体的に制御する。記録媒体88は、記録媒体制御I/F部94に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部97から出力された画像データを、記録媒体制御I/F部94を介して記録媒体88へ記録する。以上の構成により、光センサ86において良好な画像信号が得られれば、良好な画像(画像データ)を得ることができる。
The
次に、集積回路101の構成を、図2〜図5を用いて説明する。集積回路101は、複数のスタンダードセル301、501(図5参照)、電源ライン302、接地ライン103、及び配線チャネル602を備える。複数のスタンダードセル301は、スタンダードセル方式に従って、水平方向及び垂直方向に配列されている。各スタンダードセル301は、例えば、2入力ポートを有したNAND型のスタンダードセルである。各スタンダードセル501は、例えば、5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。電源ライン302は、水平方向に延びており、半導体基板(図示せず)の上に配された多層配線構造(第1の配線層〜第3の配線層)における最上の配線層(第3の配線層)に含まれている。接地ライン103は、水平方向に延びており、多層配線構造(第1の配線層〜第3の配線層)における最下の配線層(第1の配線層)に含まれている。配線チャネル602は、垂直方向に隣接するスタンダードセル301、501の間に配され、多層配線構造(第1の配線層〜第3の配線層)における最下の配線層(第1の配線層)に含まれている。配線チャネル602は、配線可能な箇所の確保のために設置された配線である。各スタンダードセル301は、図2に示すように、複数の素子(EL1〜EL4)、電源コンタクトブロック304、及び接地コンタクトプラグ104を含む。複数の素子(EL1〜EL4)は、信号を入力又は出力するためのポート308をそれぞれ有している。複数の素子は、例えば、NMOSトランジスタEL1,EL2、及びPMOSトランジスタEL3,EL4を含む。NMOSトランジスタEL1,EL2は、そのソース及びドレインがN型アクティブ領域306に形成される。PMOSトランジスタEL3,EL4は、そのソース及びドレインがP型アクティブ領域307に形成される。電源コンタクトブロック304は、複数のプラグと、多層配線構造における最上の配線層より下の配線層(第2の配線層、第1の配線層)におけるプラグに接続された部分とを含む。電源コンタクトブロック304では、半導体基板の法線PL1に沿って複数のプラグが鉛直方向に配列されている。電源コンタクトブロック304は、多層配線構造における最上の配線層より下の配線層(第2の配線層、第1の配線層)と複数のプラグとを介して電源ライン302と半導体基板におけるP型ウエル領域とを接続する。P型ウエル領域は、図2に破線で示すように、半導体基板内で(例えば拡散配線を介して)P型アクティブ領域307に接続されている。これにより、電源コンタクトブロック304は、素子(PMOSトランジスタEL3,EL4)へ電源電圧を供給する。接地コンタクトプラグ104は、接地ライン103と半導体基板におけるN型ウエル領域とを接続する。N型ウエル領域は、図2に破線で示すように、半導体基板内で(例えば拡散配線を介して)N型アクティブ領域306に接続されている。これにより、接地コンタクトプラグ104は、素子(NMOSトランジスタEL1,EL2)へ接地電圧を供給する。
Next, the configuration of the
ここで、半導体集積回路100における光センサ86の画素配列では、複数の画素が2次元状に配列されている。各画素は、光電変換部、多層配線構造、パッシベーション膜、下部平坦化膜、カラーフィルタ、上部平坦化膜、及びマイクロレンズを含む。光電変換部は、半導体基板に配されている。光電変換部は、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部は、例えば、フォトダイオードである。多層配線構造は、光電変換部に対する開口領域を規定するように半導体基板の上に配されている。多層配線構造は、複数の層間絶縁膜と複数の配線層(第1の配線層〜第3の配線層)とを含む。パッシベーション膜は、多層配線構造の上を覆う。下部平坦化膜は、パッシベーション膜を覆うとともに平坦な表面を提供する。カラーフィルタは、下部平坦化膜の平坦な表面の上に配される。上部平坦化膜は、カラーフィルタを覆うとともに平坦な表面を提供する。マイクロレンズは、上部平坦化膜の平坦な表面の上に配される。各画素におけるマイクロレンズに入射した光が光電変換部の受光面へ到達する割合(集光率)に応じた集光特性を改善するためには、マイクロレンズと光電変換部の受光面との距離を近づける必要がある。その結果、配線層数が3層あるいはそれ以下にまで制限がかかる可能性がある。例として半導体集積回路100を第1の配線層〜第3の配線層までの多層配線構造を用いて構成する場合を想定する。最上の配線層である第3の配線層は、最下の配線層である第1の配線層や中間の配線層である第2の配線層と比較すると微細化させることが困難である。理由は、最上の配線層である第3の配線層を微細化すると、パッシベーション膜の均一性が保てなくなるためである。よって、第3の配線層の配線ピッチは第1の配線層と第2の配線層とに比較して倍以上となることがあり、第3の配線層にて効率的に配線を行うことは難しい。その結果、半導体集積回路100における集積回路101も、光センサ86と同一半導体基板上に搭載され同様のプロセスで形成するために、配線層数が3層あるいはそれ以下にまで制限がかかる可能性がある。
Here, in the pixel array of the
配線層数が3層あるいはそれ以下にまで制限がかかる場合、最上の配線層(第3の配線層)を自由にセル内の信号配線又はセル間の信号配線に用いることができない。これにより、信号配線を、複数の配線層(第1の配線層、第2の配線層)で形成する必要が生じる。このとき、仮に、電源ラインが最下の配線層(第1の配線層)に含まれている場合を考える。この場合、電源ラインを少なくとも鉛直方向に迂回するように、セルにおけるポートとそのセルに電源ラインの側で隣接するポートとの間の信号配線をレイアウトする必要が生じる。すなわち、垂直方向に隣接するセルのポート間を、電源ラインを鉛直方向に跨ぐように、第1の配線層、ビアプラグ、第2の配線層、ビアプラグ、及び第1の配線層経由で接続する必要が生じる。これにより、少なくとも鉛直方向におけるレイアウト効率が低下する。 When the number of wiring layers is limited to three or less, the uppermost wiring layer (third wiring layer) cannot be freely used for signal wiring in a cell or signal wiring between cells. Accordingly, it is necessary to form the signal wiring with a plurality of wiring layers (first wiring layer, second wiring layer). At this time, suppose that the power supply line is included in the lowermost wiring layer (first wiring layer). In this case, it is necessary to lay out signal wiring between a port in the cell and a port adjacent to the cell on the power line side so as to bypass the power line at least in the vertical direction. That is, it is necessary to connect the ports of adjacent cells in the vertical direction via the first wiring layer, the via plug, the second wiring layer, the via plug, and the first wiring layer so as to straddle the power supply line in the vertical direction. Occurs. Thereby, the layout efficiency at least in the vertical direction is lowered.
それに対して、本実施形態では、電源ライン302が最上の配線層(第3の配線層)に含まれているので、垂直方向に電源ライン302側で隣接するセルのポート間を、第1の配線層の配線601で効率的に接続できる(図5参照)。あるいは、セルのポートとそのセルに隣接する配線チャネル602との間を、第1の配線層の配線603で効率的に接続できる(図5参照)。これにより、少なくとも鉛直方向におけるレイアウト効率が向上する。したがって、光センサ86を有する半導体集積回路100におけるスタンダードセル方式の各セルのレイアウト面積を低減することができる。なお、図5は、スタンダードセル301と任意の5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路のスタンダードセル501とを配置し、配線のレイアウトを行った図である。なお、スタンダードセル501も、スタンダードセル方式に従っている。
On the other hand, in the present embodiment, since the
また、仮に、電源ラインや接地ラインから半導体基板へ接続するコンタクトプラグと複数の素子における複数のポートとが、水平方向における座標が重なるようにセル内でレイアウトされている場合を考える。コンタクトプラグと水平方向における座標が重なっているポートから垂直方向に隣接するセルのポートへ第1の配線層の信号配線で接続する際に、そのコンタクトプラグを迂回するように信号配線をレイアウトする必要が生じる。これにより、水平方向及び垂直方向のレイアウト効率が低下する。また、例えば、第1の信号配線として第2の配線層を使用した箇所において第2の信号配線のために第2の配線層を用いることができないため、第1の信号配線を迂回するように第2の信号配線をレイアウトする必要が生じる。このように、水平方向及び垂直方向の配線のレイアウト効率が低下する結果、各セルのレイアウト面積が増大する可能性がある。各セルのレイアウト面積が増大すると、半導体集積回路100が大型化する。特許文献1〜3には、各セルにおける複数の素子のそれぞれの信号を入出力するためのポートをどのようにレイアウトすればレイアウト面積を低減できるのかに関して記載がない。
Further, suppose that a contact plug connected to a semiconductor substrate from a power supply line or a ground line and a plurality of ports in a plurality of elements are laid out in the cell so that coordinates in the horizontal direction overlap. It is necessary to lay out the signal wiring so as to bypass the contact plug when the signal wiring of the first wiring layer is connected to the port of the cell adjacent in the vertical direction from the port where the coordinate in the horizontal direction overlaps with the contact plug Occurs. As a result, the layout efficiency in the horizontal and vertical directions decreases. In addition, for example, since the second wiring layer cannot be used for the second signal wiring at the location where the second wiring layer is used as the first signal wiring, the first signal wiring is bypassed. It is necessary to lay out the second signal wiring. As described above, the layout efficiency of the wiring in the horizontal direction and the vertical direction is lowered, and as a result, the layout area of each cell may be increased. As the layout area of each cell increases, the semiconductor integrated
それに対して、本実施形態では、電源コンタクトブロック304と複数の素子(EL1〜EL4)における複数のポート308とは、水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる(図3、図4参照)。これにより、例えば、図3に示すPMOSトランジスタEL3,EL4のゲートに接続されたポート308と垂直方向に隣接するセルのポートとの間を、第2の配線層を用いずに、第1の配線層の配線3081で効率的に接続できる。あるいは、例えば、図4に示すPMOSトランジスタのゲート又はドレインに接続されたポート308と垂直方向に隣接するセルのポートとの間を、第2の配線層を用いずに、第1の配線層の配線3082で効率的に接続できる。このように、電源コンタクトブロック304を迂回することなく第1の配線層の配線3081を効率的にレイアウトすることができるので、水平方向及び垂直方向におけるレイアウト効率を向上することができる。したがって、光センサ86を有する半導体集積回路100におけるスタンダードセル方式の各セルのレイアウト面積を低減することができる。この結果、半導体集積回路100を小型化することができる。
In contrast, in the present embodiment, the
次に、本発明の第1実施形態に係る半導体集積回路100による効果を明確にするために、スタンダードセルへ接続可能な配線本数について、比較例(図7)と第1実施形態(図6)とを比較して説明を行う。前提として、多層配線構造における配線層の数が3つ(第1の配線層〜第3の配線層)であり、第3の配線層の配線ピッチが第1の配線層と第2の配線層とに比較して2倍になるものとする。すなわち、配線ピッチの相対比を第1の配線層と第2の配線層とが1、第3の配線層とが2であるとする。図7及び図6における補助線は第1の配線層と第2の配線層とに対する配線ピッチ単位に引かれている。比較例では、図7に示すように、電源ライン102が多層配線構造における最下の配線層(第1の配線層)に含まれている点が第1実施形態(図6参照)と異なっている。比較例では、右から水平方向に第1の配線層11本、第3の配線層7本が接続可能であり、左からも同様である。よって左右からは第1の配線層22本、第3の配線層14本が接続可能となる。下からは垂直方向に第2の配線層17本が接続可能であり、上からも同様である。よって上下からは第2の配線層34本が接続可能となる。よって、比較例では、左右からと上下からの接続可能な配線本数の合計は70本になる。一方、第1実施形態では、図6に示すように、右から水平方向に第1の配線層12本、第3の配線層6本が接続可能であり、左からも同様である。よって左右からは第1の配線層24本、第3の配線層12本が接続可能となる。下からは垂直方向に第2の配線層17本が接続可能である。上からは2個の電源コンタクトブロック304を避けて垂直方向に第2の配線層15本が接続可能であることに加え、第1の配線層も15本が接続可能である。よって、上下からは第1の配線層15本、第2の配線層32本が接続可能となる。よって左右からと上下からの接続可能な配線本数の合計は83本である。このように、第1実施形態によれば、比較例に比べて、スタンダードセルへ接続可能な配線本数を多くすることができる。このように、第1実施形態によれば、レイアウト効率を向上することができるので、半導体集積回路を小型化できる。
Next, in order to clarify the effect of the semiconductor integrated
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体集積回路100iにおける集積回路101iについて、図8を用いて説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。集積回路101iは、図8に示すように、複数のスタンダードセル901、電源ライン102、及び接地ライン902を含む。各スタンダードセル901は、例えば、5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。電源ライン102は、多層配線構造における最下の配線層(第1の配線層)に含まれている。接地ライン902は、多層配線構造における最上の配線層(第3の配線層)に含まれている。各スタンダードセル901は、電源コンタクトプラグ204及び接地コンタクトブロック903を含む。電源コンタクトプラグ204は、電源ライン102と半導体基板におけるP型ウエル領域とを接続する。接地コンタクトブロック903は、複数のプラグと、多層配線構造における最上の配線層より下の配線層(第2の配線層、第1の配線層)におけるプラグに接続された部分とを含む。接地コンタクトブロック903では、半導体基板の法線PL2に沿って複数のプラグが鉛直方向に配列されている。接地コンタクトブロック903は、多層配線構造における最上の配線層より下の配線層(第2の配線層、第1の配線層)と複数のプラグとを介して接地ライン903と半導体基板におけるN型ウエル領域とを接続する。本実施形態では、接地コンタクトブロック903と複数の素子における複数のポート308iとが、水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる。これにより、例えば、図8に示すPMOSトランジスタのゲートに接続されたポート308iを、第2の配線層を用いずに、第1の配線層の配線3083iで効率的に接続できる。このように、接地コンタクトブロック903を迂回することなく第1の配線層の配線3083iを効率的にレイアウトすることができるので、水平方向及び垂直方向におけるレイアウト効率を向上することができる。したがって、光センサ86を有する半導体集積回路100iにおけるスタンダードセル方式の各セルのレイアウト面積を低減することができる。この結果、半導体集積回路100iを小型化することができる。
Next, an integrated circuit 101i in the semiconductor integrated
次に、本発明の第3実施形態に係る半導体集積回路100jにおける集積回路101jについて、図9を用いて説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。集積回路101jは、図9に示すように、複数のスタンダードセル1001、1101(図10参照)及び接地ライン902を含む。各スタンダードセル1001は、例えば、5入力ポートを1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。各スタンダードセル1101は、例えば、2入力ポートを有したNAND型のスタンダードセルである。接地ライン902は、多層配線構造における最上の配線層(第3の配線層)に含まれている。各スタンダードセル1001は、接地コンタクトブロック903を含む。接地コンタクトブロック903は、第2実施形態における接地コンタクトブロック903と同様である。本実施形態では、電源ライン302に加えて接地ライン902が、最上の配線層(第3の配線層)に含まれている。これにより、垂直方向における電源ライン302側と接地ライン902側との両側で隣接するセルのポート間を、第1の配線層の配線3082j,3083jで効率的に接続できる。また、電源コンタクトブロック304と複数の素子における複数のポート308とは、水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる。これにより、例えば、図9に示すPMOSトランジスタのゲート又はドレインに接続されたポート308jと垂直方向に隣接するセルのポートとの間を、第2の配線層を用いずに、第1の配線層の配線3082jで効率的に接続できる。それに加えて、接地コンタクトブロック903と複数の素子における複数のポート308jとは、水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる。これにより、例えば、図9に示すNMOSトランジスタのゲート又はドレインに接続されたポート308jと垂直方向に隣接するセルのポートとの間を、第2の配線層を用いずに、第1の配線層の配線3083jで効率的に接続できる。このように、電源コンタクトブロック302及び接地コンタクトブロック903を迂回することなく第1の配線層の配線3082j,3083jを効率的にレイアウトすることができるので、水平方向及び垂直方向におけるレイアウト効率を向上することができる。したがって、光センサ86を有する半導体集積回路100jにおけるスタンダードセル方式の各セルのレイアウト面積を低減することができる。この結果、半導体集積回路100jを小型化することができる。
Next, an
例えば、ポート308jから電源ライン側へ引き出される第1の配線層は、電源コンタクトブロック304に含まれる第1の配線層と重ならず、第3の配線層の電源ライン302の下を通って他のポートや配線チャネルと接続することが可能となる。同様にポート308jから接地ライン側へ引き出される第1の配線層は、接地コンタクトブロック903に含まれる第1の配線層と重ならず、第3の配線層の接地ライン902の下を通って他のポートや配線チャネルと接続することが可能となる。また、例えば、図10に示すように、垂直方向に隣接するセルのポート308j間の接続に第1の配線層の配線601を使用することが可能である。また、配線可能な箇所の確保のために配線チャネルを設置した箇所においては、配線チャネル602とポート308jとの接続に第1の配線層の配線603を使用することが可能である。
For example, the first wiring layer drawn out from the
次に、本発明の第4実施形態に係る半導体集積回路100kにおける集積回路101kについて、図11を用いて説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。集積回路101kは、図11に示すように、複数のスタンダードセル1201、1301(図12参照)、及び電源ライン1202を含む。各スタンダードセル1201は、例えば、5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。各スタンダードセル1301は、例えば、2入力ポートを有したNAND型のスタンダードセルである。電源ライン1202は、少なくとも、各スタンダードセル1201に含まれた複数の素子を遮光する。例えば、電源ライン1202は、主として水平方向に延びているが、複数の素子における複数のポート308kが配される領域AR1kの外側からその領域AR1kを覆うように延びてもよい。電源ライン1202は、各スタンダードセル1201の領域全体(セルの全面)を遮光しても良い。例えば、電源ライン1202は、複数の素子における複数のポート308kが配される領域AR1kの外側からその領域AR1kを覆うとともに接地ライン103の上方を覆うように延びてもよい。電源ライン1202が各スタンダードセル1201の領域全体を遮光した場合、斜めに入射した光が各スタンダードセル1201における素子に達する可能性を低減できる。また、電源ライン1202が各スタンダードセル1201の領域全体を遮光した場合、半導体基板の表面に垂直に入射した照度の高い光が半導体基板内で電荷に変換されて素子に流れ込んでしまう可能性を低減できる。これにより、素子により伝達される信号に混入するノイズを低減できる。さらに、電源ライン1202は、図12に示すように、垂直方向に隣接するスタンダードセル1201,1301の間に配された配線チャネル602の上方まで延在していてもよい。電源ライン1202が各スタンダードセル1201の領域全体に加えて配線チャネル602を遮光した場合、斜めに入射した光が各スタンダードセル1201における素子に達する可能性をさらに低減できる。また、電源ライン1202が各スタンダードセル1201の領域全体に加えて配線チャネル602を遮光した場合、半導体基板の表面に垂直に入射した照度の高い光が半導体基板内で電荷に変換されて素子に流れ込んでしまう可能性をさらに低減できる。このように、遮光時に第3の配線層の電源ラインを遮光膜に兼用できるため、電源ラインと遮光膜とを別途に構成する必要がなくなり、レイアウト効率を向上でき、集積回路を小型化することが容易になる。
Next, an
次に、本発明の第5実施形態に係る半導体集積回路100nにおける集積回路101nについて、図13を用いて説明する。以下では、第2実施形態(図8参照)と異なる点を中心に説明する。集積回路101nは、図13に示すように、複数のスタンダードセル1401、及び接地ライン1402を含む。各スタンダードセル1401は、例えば、5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。接地ライン1402は、少なくとも、各スタンダードセル1201に含まれた複数の素子を遮光する。例えば、電源ライン1402は、複数の素子における複数のポート308nが配される領域AR1nの外側からその領域AR1nを覆うように延びてもよい。接地ライン1402は、各スタンダードセル1401の領域全体(セルの全面)を遮光しても良い。例えば、接地ライン1402は、複数の素子における複数のポート308nが配される領域AR1nの外側からその領域AR1nを覆うとともに電源ライン102の上方を覆うように延びてもよい。接地ライン1402が各スタンダードセル1401の領域全体を遮光した場合、斜めに入射した光が各スタンダードセル1401における素子に達する可能性を低減できる。また、接地ライン1402が各スタンダードセル1401の領域全体を遮光した場合、半導体基板の表面に垂直に入射した照度の高い光が半導体基板内で電荷に変換されて素子に流れ込んでしまう可能性を低減できる。これにより、素子により伝達される信号に混入するノイズを低減できる。
Next, an integrated circuit 101n in a semiconductor integrated
次に、本発明の第6実施形態に係る半導体集積回路100pにおける集積回路101pについて、図14及び図15を用いて説明する。以下では、第3実施形態(図9参照)と異なる点を中心に説明する。集積回路101pは、図14に示すように、複数のスタンダードセル1501、電源ライン1202p、及び接地ライン1402pを含む。各スタンダードセル1501は、例えば、5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。電源ライン1202pは、各スタンダードセル1501に含まれた複数の素子における電源ライン1202pの側に配された素子を遮光する。例えば、電源ライン1202pは、複数の素子における複数のポート308pが配される領域AR1pの外側から領域AR1pにおける電源ライン1202p側の領域AR1p1を覆うように延びてもよい。また、接地ライン1402pは、各スタンダードセル1201に含まれた複数の素子における接地ライン1402pの側に配された素子を遮光する。例えば、接地ライン1402pは、領域AR1pの外側から領域AR1pにおける接地ライン1402p側の領域AR1p2を覆うように延びてもよい。さらに、電源ライン1202pは、図15に示すように、隣接するスタンダードセル1201,1301の間に配された配線チャネル602の上方まで延在していてもよい。あるいは、接地ライン1402pは、図示しないが、隣接するスタンダードセル1201,1301の間に配された配線チャネル602の上方まで延在していてもよい。電源ライン1202p又は接地ライン1402pが各スタンダードセル1201の領域全体に加えて配線チャネル602を遮光した場合、斜めに入射した光が各スタンダードセル1201における素子に達する可能性をさらに低減できる。また、電源ライン1202p又は接地ライン1402pが各スタンダードセル1201の領域全体に加えて配線チャネル602を遮光した場合、半導体基板の表面に垂直に入射した照度の高い光が半導体基板内で電荷に変換されて素子に流れ込んでしまう可能性をさらに低減できる。このように、遮光時に第3の配線層の電源ライン又は接地ラインを遮光膜に兼用できるため、電源ラインと遮光膜とを別途に構成する必要がなくなり、レイアウト効率を向上でき、集積回路を小型化することが容易になる。
Next, an
次に、本発明の第7実施形態に係る半導体集積回路100qにおける集積回路101qについて、図16及び図17を用いて説明する。以下では、第5実施形態(図13参照)と異なる点を中心に説明する。集積回路101qは、図16に示すように、複数のスタンダードセル1701、1801(図17参照)、及び接地ライン1702を含む。各スタンダードセル1701は、例えば、5入力ポートと1出力ポートとを有した論理回路型のスタンダードセルである。各スタンダードセル1801は、例えば、2入力ポートを有したNAND型のスタンダードセルである。接地ライン1702は、図16に示すように、隣接するスタンダードセル1401の間に配された配線チャネルの上方まで延在していてもよい。例えば、接地ライン1702は、複数の素子における複数のポート308nが配される領域AR1qの外側からその領域AR1qを覆うとともに配線チャネル602が配される領域AR2qを覆うように延びてもよい。接地ライン1702が各スタンダードセル1701の領域全体に加えて配線チャネルを遮光した場合、斜めに入射した光が各スタンダードセル1701における素子に達する可能性をさらに低減できる。また、接地ライン1702が各スタンダードセル1701の領域全体に加えて配線チャネルを遮光した場合、半導体基板の表面に垂直に入射した照度の高い光が半導体基板内で電荷に変換されて素子に流れ込んでしまう可能性をさらに低減できる。このように、遮光時に第3の配線層の接地ラインを遮光膜に兼用できるため、接地ラインと遮光膜とを別途に構成する必要がなくなり、レイアウト効率を向上でき、集積回路を小型化することが容易になる。
Next, an
次に、本発明の第8実施形態に係る半導体集積回路100rにおける集積回路101rについて、図18を用いて説明する。以下では、第1実施形態(図2参照)及び第3実施形態(図14)と異なる点を中心に説明する。集積回路101rは、図18に示すように、複数のゲートアレイセル1901、電源ライン1202r、及び接地ライン1402rを含む。複数のゲートアレイセル1901は、ゲートアレイセル方式に従って、水平方向及び垂直方向に配列されている。各ゲートアレイセル1901は、図18に示すように、複数の素子(EL1r〜EL4r)、電源コンタクトブロック304、及び接地コンタクトブロック903を含む。複数の素子(EL1r〜EL4r)は、信号を入力又は出力するためのポート308rをそれぞれ有している。なお、図18には、各ゲートアレイセル1901が基本ゲートアレイセルを1つ含む場合が例示されているが、各ゲートアレイセル1901は基本ゲートアレイセルを複数含んでもよい。電源ライン1202rは、各ゲートアレイセル1901に含まれた複数の素子における電源ライン1202rの側に配された素子EL3r、EL4rを遮光する。接地ライン1402rは、各ゲートアレイセル1901に含まれた複数の素子における接地ライン1402rの側に配された素子EL1r、EL2rを遮光する。
Next, an
Claims (7)
水平方向及び垂直方向に配列された複数のセルと、
前記水平方向に延びており、前記複数のセルのそれぞれへ電源電圧を供給する電源ラインと、
を備え、
前記電源ラインは、半導体基板の上に配された多層配線構造における最上の配線層に含まれており、
前記複数のセルのそれぞれは、
信号を入力又は出力するためのポートをそれぞれ有した複数の素子と、
前記多層配線構造における前記最上の配線層より下の配線層と複数のプラグとを介して前記電源ラインと前記半導体基板とを接続することにより、前記素子へ前記電源電圧を供給する電源コンタクトブロックと、
を含み、
前記電源コンタクトブロックと前記複数の素子における複数のポートとは、前記水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる
ことを特徴とする半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit having an optical sensor,
A plurality of cells arranged horizontally and vertically;
A power supply line extending in the horizontal direction and supplying a power supply voltage to each of the plurality of cells;
With
The power line is included in the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure disposed on the semiconductor substrate,
Each of the plurality of cells is
A plurality of elements each having a port for inputting or outputting a signal;
A power supply contact block for supplying the power supply voltage to the element by connecting the power supply line and the semiconductor substrate via a wiring layer below the uppermost wiring layer and a plurality of plugs in the multilayer wiring structure; ,
Including
The semiconductor integrated circuit, wherein the power contact block and the plurality of ports in the plurality of elements are laid out so that the coordinates in the horizontal direction are different.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the power supply line shields light from the entire surface of the cell.
前記電源ラインは、前記配線チャネルの上方まで延在している
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体集積回路。 The wiring layer is included in a wiring layer below the uppermost wiring layer, and further includes a wiring channel disposed between adjacent cells,
The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the power supply line extends to above the wiring channel.
前記接地ラインは、前記最上の配線層に含まれており、
前記複数のセルのそれぞれは、
前記多層配線構造における前記最上の配線層より下の配線層と複数のプラグとを介して前記接地ラインと前記半導体基板とを接続することにより、前記素子へ前記接地電圧を供給する接地コンタクトブロックをさらに含み、
前記接地コンタクトブロックと前記複数の素子における複数のポートとは、前記水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 A ground line extending in the horizontal direction and supplying a ground voltage to each of the plurality of cells;
The ground line is included in the uppermost wiring layer,
Each of the plurality of cells is
A ground contact block that supplies the ground voltage to the element by connecting the ground line and the semiconductor substrate via a wiring layer below the uppermost wiring layer and a plurality of plugs in the multilayer wiring structure. In addition,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the ground contact block and the plurality of ports in the plurality of elements are laid out so that coordinates in the horizontal direction are different.
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路。 5. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein the ground line shields light from the entire surface of the cell.
前記接地ラインは、前記配線チャネルの上方まで延在している
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体集積回路。 The wiring layer is included in a wiring layer below the uppermost wiring layer, and further includes a wiring channel disposed between adjacent cells,
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein the ground line extends to above the wiring channel.
水平方向及び垂直方向に配列された複数のセルと、
前記水平方向に延びており、前記複数のセルのそれぞれへ接地電圧を供給する接地ラインと、
を備え、
前記接地ラインは、半導体基板の上に配された多層配線構造における最上の配線層に含まれており、
前記複数のセルのそれぞれは、
信号を入力又は出力するためのポートをそれぞれ有した複数の素子と、
前記多層配線構造における前記最上の配線層より下の配線層と複数のプラグとを介して前記接地ラインと前記半導体基板とを接続することにより、前記素子へ前記接地電圧を供給する接地コンタクトブロックと、
を含み、
前記接地コンタクトブロックと前記複数の素子における複数のポートとは、前記水平方向における座標が異なるようにレイアウトされる
ことを特徴とする半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit having an optical sensor,
A plurality of cells arranged horizontally and vertically;
A ground line extending in the horizontal direction and supplying a ground voltage to each of the plurality of cells;
With
The ground line is included in the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure disposed on the semiconductor substrate,
Each of the plurality of cells is
A plurality of elements each having a port for inputting or outputting a signal;
A ground contact block for supplying the ground voltage to the element by connecting the ground line and the semiconductor substrate via a plurality of plugs and a wiring layer below the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure; ,
Including
The semiconductor integrated circuit, wherein the ground contact block and the plurality of ports in the plurality of elements are laid out so that the coordinates in the horizontal direction are different.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009141620A JP2010287798A (en) | 2009-06-12 | 2009-06-12 | Semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009141620A JP2010287798A (en) | 2009-06-12 | 2009-06-12 | Semiconductor integrated circuit |
Publications (1)
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JP2010287798A true JP2010287798A (en) | 2010-12-24 |
Family
ID=43543262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009141620A Withdrawn JP2010287798A (en) | 2009-06-12 | 2009-06-12 | Semiconductor integrated circuit |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2010287798A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017069430A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | キヤノン株式会社 | Imaging device, imaging system, and method of manufacturing semiconductor device |
-
2009
- 2009-06-12 JP JP2009141620A patent/JP2010287798A/en not_active Withdrawn
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