JP2018186309A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a delay circuit suitable for a FinFET.SOLUTION: A semiconductor device comprises a first inverter and a second inverter connected in series to the first inverter. Each of the first and second inverters comprises a p-channel type transistor and an n-channel type transistor. The numbers of projection semiconductor layers that configure active regions of the p-channel type transistor and the n-channel type transistor of the second inverter are less than the numbers of projection semiconductor layers that configure active regions of the p-channel type transistor and the n-channel type transistor of the first inverter, respectively.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本開示は半導体装置に関し、例えばFinFETの遅延用インバータ回路に適用可能である。   The present disclosure relates to a semiconductor device, and is applicable to, for example, a FinFET delay inverter circuit.

微細化に伴い発生する短チャネル効果抑制等を目的として、基板平面から上方に突出した突起半導体層を有し、この突起半導体層の少なくとも基板平面にほぼ垂直な両平面(両側面)にチャネル領域を形成する電界効果トランジスタ(以下、フィン型電界効果トランジスタといい、FinFETと略する。)が提案されている(例えば、国際公開2006/132172号)。FinFETは、2次元の基板上に3次元の構造を立ち上げた形になっており、基板面積が同じであればプレーナ型トランジスタよりもゲート体積が大きくなる。ゲートがチャネルを「包み込む」構造になっているため、ゲートのチャネル制御性が高く、デバイスがオフ状態の時のリーク電流が大幅に削減される。このため、しきい値電圧を低く設定でき、最適なスイッチング速度と消費電力が得られる。   For the purpose of suppressing the short channel effect that occurs with miniaturization, etc., it has a protruding semiconductor layer protruding upward from the substrate plane, and the channel region is formed on both planes (both side surfaces) of the protruding semiconductor layer at least substantially perpendicular to the substrate plane. Field effect transistors (hereinafter referred to as fin-type field effect transistors, abbreviated as FinFET) have been proposed (for example, International Publication No. 2006/132172). The FinFET has a shape in which a three-dimensional structure is formed on a two-dimensional substrate, and has a larger gate volume than a planar transistor if the substrate area is the same. Since the gate has a structure that “wraps around” the channel, the channel controllability of the gate is high, and the leakage current when the device is in the off state is greatly reduced. For this reason, a threshold voltage can be set low and optimal switching speed and power consumption can be obtained.

国際公開2006/132172号明細書International Publication No. 2006/132172 Specification

本開示の課題はFinFETに適した遅延回路を提供することにある。   An object of the present disclosure is to provide a delay circuit suitable for a FinFET.

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、半導体装置は第1のインバータとそれと直列に接続される第2のインバータとを備える。第1および第2のインバータはそれぞれpチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタとを備える。第2のインバータのpチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタの活性領域を構成する突起半導体層の本数は、それぞれ第1のインバータのpチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタの活性領域を構成する突起半導体層の本数よりも少ない。
An outline of typical ones of the present disclosure will be briefly described as follows.
That is, the semiconductor device includes a first inverter and a second inverter connected in series with the first inverter. Each of the first and second inverters includes a p-channel transistor and an n-channel transistor. The number of protruding semiconductor layers constituting the active regions of the p-channel transistor and the n-channel transistor of the second inverter is the same as the protruding semiconductor constituting the active region of the p-channel transistor and the n-channel transistor of the first inverter. Less than the number of layers.

上記半導体装置によれば、適切な遅延回路を構成することができる。   According to the semiconductor device, an appropriate delay circuit can be configured.

実施例1に係る半導体装置を説明するための平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining the semiconductor device according to the first embodiment. 実施例1に係る半導体装置を説明するための回路図である。1 is a circuit diagram for explaining a semiconductor device according to Example 1. FIG. 実施例2に係る半導体装置を説明するための平面図である。6 is a plan view for explaining a semiconductor device according to a second embodiment; FIG. 実施例3に係る半導体装置を説明するための平面図である。7 is a plan view for explaining a semiconductor device according to a third embodiment; FIG. 実施例3に係る半導体装置を説明するための回路図である。6 is a circuit diagram for explaining a semiconductor device according to a third embodiment; FIG. 実施例4に係る半導体装置を説明するための平面図である。7 is a plan view for explaining a semiconductor device according to a fourth embodiment; FIG. 図4Aの一部を拡大した平面図である。It is the top view which expanded a part of Drawing 4A. 図4BのA’−A”線における断面図である。FIG. 4B is a sectional view taken along line A′-A ″ in FIG. 4B. 図4BのB’−B”線における断面図である。It is sectional drawing in the B'-B "line | wire of FIG. 4B. 図4BのC’−C”線における断面図である。It is sectional drawing in the C'-C "line | wire of FIG. 4B. 図4BのD’−D”線における断面図である。FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line D′-D ″ in FIG. 4B. 図4BのE’−E”線における断面図である。It is sectional drawing in the E'-E "line of FIG. 4B. 図4BのF’−F”線における断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line F′-F ″ in FIG. 4B. 実施例5に係る半導体装置を説明するための平面図である。FIG. 9 is a plan view for explaining a semiconductor device according to Example 5; 図6Aの一部を拡大した平面図である。It is the top view which expanded a part of Drawing 6A. 実施例6に係る半導体装置を説明するための平面図である。FIG. 10 is a plan view for explaining a semiconductor device according to Example 6; 図7Aの一部を拡大した平面図である。It is the top view which expanded a part of Drawing 7A. 図7BのG’−G”線における断面図である。It is sectional drawing in the G'-G "line | wire of FIG. 7B. 実施例7に係る半導体装置を説明するための平面図である。FIG. 10 is a plan view for explaining the semiconductor device according to the seventh embodiment. 図9Aの一部を拡大した平面図である。It is the top view which expanded a part of FIG. 9A. 図9BのH’−H”線における断面図である。It is sectional drawing in the H'-H "line | wire of FIG. 9B. 図9BのI’−I”線における断面図である。It is sectional drawing in the I'-I "line of FIG. 9B. 図9BのJ’−J”線における断面図である。It is sectional drawing in the J'-J "line | wire of FIG. 9B. 実施例8に係る半導体装置を説明するための平面図である。FIG. 10 is a plan view for explaining a semiconductor device according to an eighth embodiment. 図11Aの一部を拡大した平面図である。It is the top view which expanded a part of FIG. 11A. 図11BのK’−K”線における断面図である。It is sectional drawing in the K'-K "line | wire of FIG. 11B. 図11BのL’−L”線における断面図である。It is sectional drawing in the L'-L "line | wire of FIG. 11B. 図11BのM’−M”線における断面図である。It is sectional drawing in the M'-M "line of FIG. 11B. 実施形態に係る半導体装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the semiconductor device which concerns on embodiment.

以下、実施形態および実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments and examples will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same components may be denoted by the same reference numerals and repeated description may be omitted. In order to clarify the description, the drawings may be schematically represented with respect to the width, thickness, shape, etc. of each part as compared to the actual embodiment, but are merely examples, and the interpretation of the present invention is not limited to them. It is not limited.

<実施形態>
まず、実施形態に係る半導体装置について図13を用いて説明する。図13は実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
実施形態に係る半導体装置100は第1のインバータ110と第1のインバータ110と直列接続される第2のインバータ120とを備える。
第1のインバータ110は第1のpチャネル型トランジスタ111pと第1のnチャネル型トランジスタ111nとを備える。第2のインバータ120は第2のpチャネル型トランジスタ121pと第2のnチャネル型トランジスタ121nとを備える。
第1のpチャネル型トランジスタ111pは第1の活性領域12pと第1のゲート電極13と第1の局所接続配線14spと第2の局所接続配線14dpとを備える。第1の活性領域12pは突起半導体層で構成され、第1の方向(X方向)に沿って伸びる。第1のゲート電極13は第2の方向(Y方向)に沿って伸びる。第2の局所接続配線14snは第2の方向に沿って伸び、第1の活性領域のドレイン側と接続される。
第1のnチャネル型トランジスタ111nは第2の活性領域12nと第1のゲート電極13と第3の局所接続配線14snと第4の局所接続配線14dnとを備える。第2の活性領域12nは突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる。第3の局所接続配線14snは第2の方向に沿って伸び、第2の活性領域12nのソース側と接続される。第4の局所接続配線14dnは第2の方向に沿って伸び、第2の活性領域12nのドレイン側と接続される。
第2のpチャネル型トランジスタ121pは第3の活性領域42pと第2のゲート電極43と第5の局所接続配線44spと第6の局所接続配線44dpとを備える。突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる第3の活性領域42p第2のゲート電極43は第2の方向に沿って伸びる。第5の局所接続配線44spは第2の方向に沿って伸び、第3の活性領域42pのソース側と接続される。第6の局所接続配線44dpは第2の方向に沿って伸び、第3の活性領域42pのドレイン側と接続される。
第2のnチャネル型トランジスタ121nは第4の活性領域42nと第2のゲート電極43と第7の局所接続配線44snと第8の局所接続配線44dnとを備える。第4の活性領域42nは突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる。第7の局所接続配線44snは第4の活性領域42nのソース側と接続される。第8の局所接続配線44dnは第2の方向に沿って伸び、第4の活性領域42nのドレイン側と接続される。
第3の活性領域42pの数は第1の活性領域12pの数よりも少なく、第4の活性領域42nの数は第2の活性領域12nの数よりも少ない。
実施形態によれば、第1のインバータと第2のインバータとで遅延回路を構成することができる。
<Embodiment>
First, the semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a plan view showing the semiconductor device according to the embodiment.
The semiconductor device 100 according to the embodiment includes a first inverter 110 and a second inverter 120 connected in series with the first inverter 110.
The first inverter 110 includes a first p-channel transistor 111p and a first n-channel transistor 111n. The second inverter 120 includes a second p-channel transistor 121p and a second n-channel transistor 121n.
The first p-channel transistor 111p includes a first active region 12p, a first gate electrode 13, a first local connection wiring 14sp, and a second local connection wiring 14dp. The first active region 12p is composed of a protruding semiconductor layer and extends along the first direction (X direction). The first gate electrode 13 extends along the second direction (Y direction). The second local connection wiring 14sn extends along the second direction and is connected to the drain side of the first active region.
The first n-channel transistor 111n includes a second active region 12n, a first gate electrode 13, a third local connection wiring 14sn, and a fourth local connection wiring 14dn. The second active region 12n is composed of a protruding semiconductor layer and extends along the first direction. The third local connection wiring 14sn extends along the second direction and is connected to the source side of the second active region 12n. The fourth local connection wiring 14dn extends along the second direction and is connected to the drain side of the second active region 12n.
The second p-channel transistor 121p includes a third active region 42p, a second gate electrode 43, a fifth local connection wiring 44sp, and a sixth local connection wiring 44dp. The third active region 42p and the second gate electrode 43, which are formed of the protruding semiconductor layer and extend along the first direction, extend along the second direction. The fifth local connection wiring 44sp extends in the second direction and is connected to the source side of the third active region 42p. The sixth local connection wiring 44dp extends along the second direction and is connected to the drain side of the third active region 42p.
The second n-channel transistor 121n includes a fourth active region 42n, a second gate electrode 43, a seventh local connection wiring 44sn, and an eighth local connection wiring 44dn. The fourth active region 42n is composed of a protruding semiconductor layer and extends along the first direction. The seventh local connection wiring 44sn is connected to the source side of the fourth active region 42n. The eighth local connection wiring 44dn extends along the second direction and is connected to the drain side of the fourth active region 42n.
The number of third active regions 42p is less than the number of first active regions 12p, and the number of fourth active regions 42n is less than the number of second active regions 12n.
According to the embodiment, a delay circuit can be configured by the first inverter and the second inverter.

実施例1に係る半導体装置について図1Aおよび図1Bを用いて説明する。図1Aは実施例1に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図1Bは実施例1に係る半導体装置の回路図である。
実施例1に係る半導体装置100AはFinFETのインバータ回路で構成する遅延回路(バッファ)である。半導体装置100Aはシリコン(Si)等の一つの半導体基板上に形成され、例えば、16nm以降のプロセスで製造される。
A semiconductor device according to Example 1 will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1B is a circuit diagram of the semiconductor device according to the first embodiment.
The semiconductor device 100A according to the first embodiment is a delay circuit (buffer) configured by a FinFET inverter circuit. The semiconductor device 100A is formed on one semiconductor substrate such as silicon (Si), and is manufactured by a process of 16 nm or later, for example.

図1Bに示すように、半導体装置100Aはインバータを2段直列接続して構成される。後段(出力側)のインバータ(第1のインバータ)10のpチャネル型トランジスタ(第1のpチャネル型トランジスタ)11pは、4つの活性領域(第1の活性領域)12pと、それらと交差するゲート電極(第1のゲート電極)13と、を備える。また、pチャネル型トランジスタ11pは、ソース側の4つの活性領域を接続し第1の電源用金属配線16vdと接続するローカルインタコネクタ(LICまたは局所接続配線という。)14spと、ドレイン側の4つの活性領域を接続するLIC(第2の局所接続配線)14dpと、を備える。活性領域12pはFin構造の半導体層(突起半導体層)で構成される。突起半導体層の平面視の幅が狭いので、上層の金属配線と接続するためのビアを設けることができないため、LICを設けている。4つの活性領域12pはそれぞれ平面視において短冊状でX方向に沿って伸びている。ゲート電極13、LIC(第1の局所接続配線)14sp、LIC14dpはそれぞれ平面視において短冊状でY方向に沿って伸びている。短冊状とは、基本的には細長い長方形であるが、長辺および短辺は必ずしも直線状ではなく、四隅も必ずしも直角ではなく丸みを帯びることもある。インバータ10のnチャネル型トランジスタ(第1のnチャネル型トランジスタ)11nは、4つの活性領域(第2の活性領域)12nと、それらと交差するゲート電極13と、を備える。また、nチャネル型トランジスタ11nは、ソース側の4つの活性領域を接続し第2の電源用金属配線16vsと接続するLIC(第3の局所接続配線)14snと、ドレイン側の4つの活性領域を接続するLIC(第4の局所接続配線)14dnと、を備える。活性領域12nは突起半導体層で構成される。4つの活性領域12nはそれぞれ平面視において短冊状でX方向に沿って伸びている。ゲート電極13と入力用金属配線16iとはビア15gで接続され、LIC14dpと出力用金属配線16oとはビア15dpで接続され、LIC14dnと出力用金属配線16oとはビア15dnで接続され、pチャネル型トランジスタ11pとnチャネル型トランジスタ11nとが接続される。活性領域12pの数は4つに限定されるものではなく、活性領域22pの数よりも多ければよい。また、活性領域12nの数も4つに限定されるものではなく、活性領域22nの数よりも多ければよい。活性領域22pの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12pの数よりも少なければよい。活性領域22nの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12の数よりも少なければよい。   As shown in FIG. 1B, the semiconductor device 100A is configured by connecting inverters in two stages in series. A p-channel transistor (first p-channel transistor) 11p of the inverter (first inverter) 10 at the rear stage (output side) 10 includes four active regions (first active regions) 12p and gates crossing them. An electrode (first gate electrode) 13. The p-channel transistor 11p includes a local interconnector (LIC or local connection wiring) 14sp that connects four active regions on the source side and connects to the first power supply metal wiring 16vd, and four drain-side transistors. LIC (second local connection wiring) 14dp for connecting the active regions. The active region 12p is composed of a Fin structure semiconductor layer (projection semiconductor layer). Since the projecting semiconductor layer has a narrow width in plan view, a via for connecting to the upper metal wiring cannot be provided, and thus the LIC is provided. Each of the four active regions 12p has a strip shape in plan view and extends along the X direction. The gate electrode 13, the LIC (first local connection wiring) 14sp, and the LIC 14dp each have a strip shape in plan view and extend along the Y direction. The strip shape is basically an elongated rectangle, but the long side and the short side are not necessarily linear, and the four corners are not necessarily right angles and may be rounded. The n-channel transistor (first n-channel transistor) 11n of the inverter 10 includes four active regions (second active regions) 12n and a gate electrode 13 intersecting with them. In addition, the n-channel transistor 11n includes a LIC (third local connection wiring) 14sn that connects four active regions on the source side and is connected to the second power supply metal wiring 16vs, and four active regions on the drain side. LIC (fourth local connection wiring) 14dn to be connected. The active region 12n is composed of a protruding semiconductor layer. Each of the four active regions 12n has a strip shape in plan view and extends along the X direction. The gate electrode 13 and the input metal wiring 16i are connected by a via 15g. The LIC 14dp and the output metal wiring 16o are connected by a via 15dp. The LIC 14dn and the output metal wiring 16o are connected by a via 15dn. Transistor 11p and n-channel transistor 11n are connected. The number of active regions 12p is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 22p. Further, the number of active regions 12n is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 22n. The number of active regions 22p is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12p. The number of active regions 22n is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12.

前段(入力側)のインバータ(第2のインバータ)20のpチャネル型トランジスタ(第2のpチャネル型トランジスタ)21pは、突起半導体層で構成される活性領域(第3の活性領域)22pと、それと交差するゲート電極(第2のゲート電極)23と、を備える。また、pチャネル型トランジスタ21pは、活性領域22pのソース側と第1の電源用金属配線16vdと接続するLIC(第5の局所接続配線)24spと、活性領域22pのドレイン側と出力用金属配線26oとを接続するLIC(第6の局所接続配線)24dpと、を備える。活性領域22pは平面視において短冊状でX方向に沿って伸びている。ゲート電極23、LIC24sp、LIC24dpはそれぞれ平面視において短冊状でY方向に沿って伸びている。インバータ20のnチャネル型トランジスタ(第2のnチャネル型トランジスタ)21nは、突起半導体層で構成される活性領域(第4の活性領域)22nと、それと交差するゲート電極23と、を備える。また、nチャネル型トランジスタ21nは、活性領域22nのソース側と第2の電源用金属配線16vsとを接続するLIC(第7の局所接続配線)24snと、活性領域22nのドレイン側と出力用金属配線層26oとを接続するLIC(第8の局所接続配線)24dnと、を備える。活性領域22nは平面視において短冊状でX方向に沿って伸びている。ゲート電極23と入力用金属配線26iとはビア25gで接続され、LIC24dpと出力用金属配線26oとはビア25dpで接続され、LIC24dnと出力用金属配線26oとはビア25dnで接続され、pチャネル型トランジスタ21pとnチャネル型トランジスタ21nとが接続される。出力用金属配線26oと入力用金属配線16iとを接続用金属配線16ioで接続され、インバータ20とインバータ10とが接続される。出力用金属配線26oは平面視において短冊状でY方向にそって伸びている。なお、半導体装置100Aにはゲート電極13と同一サイズで同層のダミーゲート電極13dを備える。ダミーゲート電極13dはゲート電極層の密度の均一化のために設けられている。第1の電源用金属配線16vdには第2の電源用金属配線16vsよりも高い電位が与えられる。   A p-channel transistor (second p-channel transistor) 21p of the inverter (second inverter) 20 at the previous stage (input side) includes an active region (third active region) 22p formed of a protruding semiconductor layer, And a gate electrode (second gate electrode) 23 intersecting therewith. The p-channel transistor 21p includes a LIC (fifth local connection wiring) 24sp connected to the source side of the active region 22p and the first power supply metal wiring 16vd, a drain side of the active region 22p, and an output metal wiring. LIC (sixth local connection wiring) 24dp for connecting to 26o. The active region 22p has a strip shape in plan view and extends along the X direction. Each of the gate electrode 23, the LIC 24sp, and the LIC 24dp has a strip shape in plan view and extends along the Y direction. The n-channel transistor (second n-channel transistor) 21n of the inverter 20 includes an active region (fourth active region) 22n formed of a protruding semiconductor layer and a gate electrode 23 intersecting with the active region. The n-channel transistor 21n includes a LIC (seventh local connection wiring) 24sn that connects the source side of the active region 22n and the second power supply metal wiring 16vs, a drain side of the active region 22n, and an output metal. LIC (eight local connection wiring) 24dn that connects the wiring layer 26o. The active region 22n has a strip shape in plan view and extends along the X direction. The gate electrode 23 and the input metal wiring 26i are connected by a via 25g. The LIC 24dp and the output metal wiring 26o are connected by a via 25dp. The LIC 24dn and the output metal wiring 26o are connected by a via 25dn. Transistor 21p and n-channel transistor 21n are connected. The output metal wiring 26o and the input metal wiring 16i are connected by the connection metal wiring 16io, and the inverter 20 and the inverter 10 are connected. The output metal wiring 26o is strip-shaped in plan view and extends along the Y direction. The semiconductor device 100A includes a dummy gate electrode 13d of the same size and the same size as the gate electrode 13. The dummy gate electrode 13d is provided to make the density of the gate electrode layer uniform. The first power supply metal wiring 16vd is given a higher potential than the second power supply metal wiring 16vs.

pチャネル型トランジスタ21pおよびnチャネル型トランジスタ21nはそれぞれ1つの拡散領域を有し、pチャネル型トランジスタ11pおよびnチャネル型トランジスタ11nはそれぞれ4つの活性領域を有する。ここで、活性領域を形成する突起半導体層の高さ(フィン高さ)をHFIN、突起半導体層の幅(フィン幅)をWFIN、pチャネル型トランジスタ21pおよびnチャネル型トランジスタ21nのゲート幅をWg2、pチャネル型トランジスタ11pおよびnチャネル型トランジスタ11nのゲート幅をWg1とすると、
Wg2=2×HFIN+WFIN ・・・(1)
である。また、
Wg1=4×(2×HFIN+WFIN)=4×Wg2 ・・・(2)
である。
Each of p-channel transistor 21p and n-channel transistor 21n has one diffusion region, and each of p-channel transistor 11p and n-channel transistor 11n has four active regions. Here, the height (fin height) of the protruding semiconductor layer forming the active region is H FIN , the width (fin width) of the protruding semiconductor layer is W FIN , and the gate widths of the p-channel transistor 21p and the n-channel transistor 21n. Is Wg2, and the gate width of the p-channel transistor 11p and the n-channel transistor 11n is Wg1,
Wg2 = 2 × H FIN + W FIN (1)
It is. Also,
Wg1 = 4 × (2 × H FIN + W FIN ) = 4 × Wg2 (2)
It is.

pチャネル型トランジスタ21pおよびnチャネル型トランジスタ21nのゲート長(ゲート電極23の幅)をLg2、pチャネル型トランジスタ11pおよびnチャネル型トランジスタ11nのゲート幅(ゲート電極13の幅)をLg1とすると、
Wg1/Lg1=4×Wg2/Lg1
=4×Wg2/Lg2
>Wg2/Lg2 ・・・(3)
となる。ここで、Lg1=Lg2である。すなわち、pチャネル型トランジスタ21pおよびnチャネル型トランジスタ21nのゲート幅とゲート長の比(Wg2/Lg2)はpチャネル型トランジスタ11pおよびnチャネル型トランジスタ11nのゲート幅とゲート長との比(Wg1/Lg1)よりも小さくなる。
When the gate length (width of the gate electrode 23) of the p-channel transistor 21p and the n-channel transistor 21n is Lg2, and the gate width of the p-channel transistor 11p and the n-channel transistor 11n (width of the gate electrode 13) is Lg1,
Wg1 / Lg1 = 4 × Wg2 / Lg1
= 4 x Wg2 / Lg2
> Wg2 / Lg2 (3)
It becomes. Here, Lg1 = Lg2. That is, the ratio between the gate width and the gate length of the p-channel transistor 21p and the n-channel transistor 21n (Wg2 / Lg2) is the ratio between the gate width and the gate length of the p-channel transistor 11p and the n-channel transistor 11n (Wg1 / Lg1).

活性領域12pの平面視の幅(WFIN)をd1と、隣接する活性領域12p間の平面視の距離をd2とする。nチャネル型トランジスタ11nに最も近い側の活性領域12pの端部とLIC14dpのnチャネル型トランジスタ11n側の端部との間の平面視の距離をd3と、第1の電源用金属配線16vdに最も近い側の活性領域12pの端部とLIC14dpの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd4とする。nチャネル型トランジスタ11nに最も近い側の活性領域12pの端部とLIC14spのnチャネル型トランジスタ11n側の端部との間の平面視の距離をd3と、第1の電源用金属配線16vdに最も近い側の活性領域12pの端部とLIC14spの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd5とする。 The width (W FIN ) in plan view of the active region 12p is d1, and the distance in plan view between adjacent active regions 12p is d2. The distance in plan view between the end of the active region 12p closest to the n-channel transistor 11n and the end of the LIC 14dp on the n-channel transistor 11n side is d3, which is the closest to the first power supply metal wiring 16vd. The distance in plan view between the end of the active region 12p on the near side and the end of the LIC 14dp on the first power supply metal wiring 16vd side is d4. The distance in plan view between the end of the active region 12p closest to the n-channel transistor 11n and the end of the LIC 14sp on the n-channel transistor 11n side is d3, and the distance from the first power supply metal line 16vd The distance in plan view between the end of the active region 12p on the near side and the end of the LIC 14sp on the first power supply metal wiring 16vd side is d5.

活性領域12nの平面視の幅をd1と、隣接する活性領域12n間の平面視の距離をd2とする。pチャネル型トランジスタ11pに最も近い側の活性領域12nの端部とLIC14dnのpチャネル型トランジスタ11p側の端部の間の平面視の距離をd3と、第2の電源用金属配線16vsに最も近い側の活性領域12nの端部とLIC14dnの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd4とする。pチャネル型トランジスタ11pに最も近い側の活性領域12nの端部とLIC14snのpチャネル型トランジスタ11p側の端部との間の平面視の距離をd3と、第2の電源用金属配線16vsに最も近い側の活性領域12nの端部とLIC14snの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd5とする。   The width of the active region 12n in plan view is d1, and the distance in plan view between adjacent active regions 12n is d2. The distance in plan view between the end of the active region 12n closest to the p-channel transistor 11p and the end of the LIC 14dn on the p-channel transistor 11p side is d3 and is closest to the second power supply metal wiring 16vs. The distance in plan view between the end of the active region 12n on the side and the end of the LIC 14dn on the second power supply metal wiring 16vs side is d4. The distance in plan view between the end of the active region 12n closest to the p-channel transistor 11p and the end of the LIC 14sn on the p-channel transistor 11p side is d3, which is the closest to the second power supply metal wiring 16vs. A distance in plan view between the end of the active region 12n on the near side and the end of the LIC 14sn on the second power supply metal wiring 16vs side is d5.

活性領域22pの平面視の幅をd1と、活性領域22pの端部とLIC24dpのnチャネル型トランジスタ11n側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域42pの端部とLIC44dpの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域22pの端部とLIC24spのnチャネル型トランジスタ21n側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域22pの端部とLIC24spの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 22p is d1, the distance in plan view between the end of the active region 22p and the end of the LIC 24dp on the n-channel transistor 11n side is d6, and the end of the active region 42p and LIC 44dp The distance in plan view between the first power supply metal wiring 16vd side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 22p and the end of the LIC 24sp on the n-channel transistor 21n side is d8, and the end of the active region 22p and the end of the LIC 24sp on the first power supply metal wiring 16vd side The distance in plan view with the part is d9.

活性領域22nの平面視の幅をd1と、活性領域22nの端部とLIC24dnのpチャネル型トランジスタ11p側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域22nの端部とLIC24dnの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域22nの端部とLIC24snのpチャネル型トランジスタ21p側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域22nの端部とLIC24spの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 22n is d1, the distance in plan view between the end of the active region 22n and the end of the LIC 24dn on the p-channel transistor 11p side is d6, and the end of the active region 22n and LIC 24dn. The distance in plan view between the second power supply metal wiring 16 vs side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 22n and the end of the LIC 24sn on the p-channel transistor 21p side is d8, and the end of the active region 22n and the end of the LIC 24sp on the second power supply metal wiring 16vs side The distance in plan view with the part is d9.

LIC14dpの端部とLIC14dnの端部との間隔をd10、LIC14spの端部とLIC14snの端部との間隔をd10とする。   The distance between the end of LIC 14dp and the end of LIC 14dn is d10, and the distance between the end of LIC 14sp and the end of LIC 14sn is d10.

活性領域22pは第1の電源用金属配線16vdに最も近い側の活性領域12pとX方向に沿う同一線上に配置され、活性領域22nは第2の電源用金属配線16vsに最も近い側の活性領域12nとX方向に沿う同一線上に配置され、以下の関係にある。
LIC24dpの長さ=d7+d1+d6 ・・・(4)
LIC14dpの長さ=d4+d1+(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(5)
LIC24spの長さ=d9+d1+d8 ・・・(6)
LIC14spの長さ=d5+d1+(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(7)
d3=(d1+d2)/4 ・・・(8)
ここで、Nはpチャネル型トランジスタ11p、nチャネル型トランジスタ11nの活性領域の数であり、半導体装置100AではN=4である。また、半導体装置100Aでは、
d6=d3、d7=d4、d8=d3、d9=d4
である。なお、例えば、d1は10nm、d2は40nm程度の大きさである。
The active region 22p is arranged on the same line along the X direction as the active region 12p closest to the first power supply metal wiring 16vd, and the active region 22n is the active region closest to the second power supply metal wiring 16vs. 12n is arranged on the same line along the X direction and has the following relationship.
LIC24dp length = d7 + d1 + d6 (4)
LIC 14dp length = d4 + d1 + (N−1) (d1 + d2) + d3 (5)
LIC24sp length = d9 + d1 + d8 (6)
LIC14sp length = d5 + d1 + (N−1) (d1 + d2) + d3 (7)
d3 = (d1 + d2) / 4 (8)
Here, N is the number of active regions of the p-channel transistor 11p and the n-channel transistor 11n, and N = 4 in the semiconductor device 100A. In the semiconductor device 100A,
d6 = d3, d7 = d4, d8 = d3, d9 = d4
It is. For example, d1 is about 10 nm and d2 is about 40 nm.

ゲートピッチ(ゲート電極間距離+ゲート長)をd11とすると、以下の関係にある。
ここで、例えば、d11は90nm程度の大きさである。
Ls1=2×d11 ・・・(9)
Lg1≦WLIC≦d11/2 ・・・(10)
半導体装置100Aはインバータを2段直列に接続した遅延回路(バッファ)の例である。より遅延時間を作るために、前段のインバータの活性領域(突起半導体層の本数)を最小としている例である。前段のインバータと後段のインバータとの突起半導体層の本数は、本数差が大きい方が後段のインバータの充放電に時間がかかるため、より遅延時間を増加させられる。また、後段のインバータの突起半導体の本数は配置可能な最大数を使うのが好ましい。これにより、遅延回路の出力信号を安定させることができる。遅延時間を小さくする場合は、前段のインバータの活性領域(突起半導体層の本数)を増加させればよい。
If the gate pitch (distance between gate electrodes + gate length) is d11, the following relationship is established.
Here, for example, d11 has a size of about 90 nm.
Ls1 = 2 × d11 (9)
Lg1 ≦ W LIC ≦ d11 / 2 (10)
The semiconductor device 100A is an example of a delay circuit (buffer) in which two stages of inverters are connected in series. This is an example in which the active region (the number of protruding semiconductor layers) of the previous inverter is minimized in order to make a delay time. As for the number of protruding semiconductor layers of the front-stage inverter and the rear-stage inverter, the delay time can be further increased because charging / discharging of the rear-stage inverter takes time when the number difference is larger. In addition, it is preferable to use the maximum number of projecting semiconductors in the subsequent inverter. Thereby, the output signal of the delay circuit can be stabilized. In order to reduce the delay time, the active region (the number of protruding semiconductor layers) of the previous inverter may be increased.

次に、半導体装置100Aよりも遅延時間を増加させる実施例2に係る半導体装置について図2を用いて説明する。図2は実施例2に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
図1Bに示す実施例1に係る半導体装置100Aと同様に、実施例2に係る半導体装置100Bはインバータを2段直列接続して構成される。半導体装置1Bの後段(出力側)のインバータ10は半導体装置100Aの出力側のインバータと同様な構成であり、半導体装置100Bの前段(入力側)のインバータ30は半導体装置100Aのインバータ20とは異なる構成である。なお、図2では、第1の電源用金属配線16vd、それに接続されるビア15sp、24sp、第2の電源用金属配線16vs、それに接続されるビア15sn、25snが省略されている。
Next, a semiconductor device according to a second embodiment in which the delay time is increased as compared with the semiconductor device 100A will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment.
Similar to the semiconductor device 100A according to the first embodiment illustrated in FIG. 1B, the semiconductor device 100B according to the second embodiment includes two inverters connected in series. The inverter 10 at the rear stage (output side) of the semiconductor device 1B has the same configuration as the inverter at the output side of the semiconductor device 100A, and the inverter 30 at the front stage (input side) of the semiconductor device 100B is different from the inverter 20 of the semiconductor device 100A. It is a configuration. In FIG. 2, the first power supply metal wiring 16vd, vias 15sp and 24sp connected thereto, the second power supply metal wiring 16vs and vias 15sn and 25sn connected thereto are omitted.

pチャネル型トランジスタ31pおよびnチャネル型トランジスタ31nのゲート幅(Wg2)は実施例1のpチャネル型トランジスタ21pおよびnチャネル型トランジスタ21nのゲート幅(Wg2)とそれぞれ同じであるが、ゲート電極33のゲート長(Lg2)をLg1よりも大きくして遅延時間を増大させるようにする。   The gate widths (Wg2) of the p-channel transistor 31p and the n-channel transistor 31n are the same as the gate widths (Wg2) of the p-channel transistor 21p and the n-channel transistor 21n of the first embodiment. The gate length (Lg2) is made larger than Lg1 to increase the delay time.

面積効率よく遅延時間を増やすため、ゲート長を最小加工ルールに対して太くレイアウトするが、X方向セルサイズが太くした分だけ大きくなる。インバータ10のX方向のセルサイズをLs1とし、インバータ30のX方向のセルサイズをLs2とすると、Ls2>Ls1となる。また、ゲート長の異なるトランジスタを同一セル内で使用する場合、それぞれのトランジスタが異なる特性となる可能性もあり、遅延時間のばらつきが発生する可能性がある。   In order to increase the delay time in an area-efficient manner, the gate length is laid out thicker than the minimum processing rule. However, the gate length increases as the X-direction cell size is increased. When the cell size in the X direction of the inverter 10 is Ls1, and the cell size in the X direction of the inverter 30 is Ls2, Ls2> Ls1. In addition, when transistors having different gate lengths are used in the same cell, each transistor may have different characteristics, and variation in delay time may occur.

次に、実施例2の問題点の解決法として同一ゲート長のトランジスタを用いる実施例3に係る半導体装置について図3Aおよび図3Bを用いて説明する。図3Aは実施例2に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図3Bは比較例2に係る半導体装置の回路図である。
図3Bに示すように、実施例3に係る半導体装置100Cはインバータを4段縦続接続して構成される。出力側のインバータ10は半導体装置100Aと同様である。入力側の3段のインバータ20は半導体装置100Aと同様である。インバータ10,20のX方向のセルサイズはそれぞれLs1であるので、半導体装置100Cのセルサイズは4×Ls1である。なお、図3Aでは、第1の電源用金属配線16vd、それに接続されるビア15sp、25sp、第2の電源用金属配線16vs、それに接続されるビア15sn、25snが省略されている。半導体装置100Cでは、遅延時間を増やすためには多数のトランジスタが必要となり、X方向のセルサイズが増大する。
Next, as a solution to the problem of the second embodiment, a semiconductor device according to the third embodiment using transistors having the same gate length will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3B is a circuit diagram of a semiconductor device according to Comparative Example 2.
As illustrated in FIG. 3B, the semiconductor device 100C according to the third embodiment is configured by connecting inverters in four stages in cascade. The output-side inverter 10 is the same as the semiconductor device 100A. The three-stage inverter 20 on the input side is the same as the semiconductor device 100A. Since the cell sizes in the X direction of the inverters 10 and 20 are each Ls1, the cell size of the semiconductor device 100C is 4 × Ls1. In FIG. 3A, the first power supply metal wiring 16vd, vias 15sp and 25sp connected thereto, the second power supply metal wiring 16vs and vias 15sn and 25sn connected thereto are omitted. In the semiconductor device 100C, a large number of transistors are required to increase the delay time, and the cell size in the X direction increases.

次に、実施例2、3の問題点の解決法として長いLICを用いる実施例4に係る半導体装置について図4A、図4B、図5Aから図5Fを用いて説明する。図4Aは実施例4に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図4Bは図4Aの一部を拡大した平面図である。図5Aは図4BのA’−A”線における断面図である。図5Bは図4BのB’−B”線における断面図である。図5Cは図4BのC’−C”線における断面図である。図5Dは図4BのD’−D”線における断面図である。図5Eは図4BのE’−E”線における断面図である。図5Fは図4BのF’−F”線における断面図である。   Next, a semiconductor device according to a fourth embodiment that uses a long LIC as a solution to the problems of the second and third embodiments will be described with reference to FIGS. 4A, 4B, and 5A to 5F. FIG. 4A is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 4B is an enlarged plan view of a part of FIG. 4A. 5A is a cross-sectional view taken along line A′-A ″ in FIG. 4B. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line B′-B ″ in FIG. 4B. 5C is a cross-sectional view taken along line C′-C ″ of FIG. 4B. FIG. 5D is a cross-sectional view taken along line D′-D ″ of FIG. 4B. 5E is a cross-sectional view taken along line E′-E ″ of FIG. 4B. FIG. 5F is a cross-sectional view taken along line F′-F ″ of FIG. 4B.

図1Bに示す実施例1に係る半導体装置100Aと同様に、実施例4に係る半導体装置100Dはインバータを2段直列接続して構成される。半導体装置100Dの後段(出力側)のインバータ10は半導体装置100Aのインバータと同様な構成であり、半導体装置100Dの前段(入力側)のインバータ(第2のインバータ)40は半導体装置100Aのインバータ20とはLIC44dp、44dnの長さと出力用金属配線46oの長さとビア45dp、45dnの位置が異なる以外は基本的に同様な構成である。   Similar to the semiconductor device 100A according to the first embodiment illustrated in FIG. 1B, the semiconductor device 100D according to the fourth embodiment includes two inverters connected in series. The inverter 10 at the rear stage (output side) of the semiconductor device 100D has the same configuration as the inverter of the semiconductor device 100A, and the inverter (second inverter) 40 at the front stage (input side) of the semiconductor device 100D is the inverter 20 of the semiconductor device 100A. Is basically the same configuration except that the lengths of the LICs 44dp and 44dn, the length of the output metal wiring 46o, and the positions of the vias 45dp and 45dn are different.

活性領域42pの平面視の幅をd1と、活性領域42pの端部とLIC44dpのnチャネル型トランジスタ(第2のnチャネル型トランジスタ)41n側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域42pの端部とLIC44dpの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域42pの端部とLIC44spのnチャネル型トランジスタ41n側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域42pの端部とLIC44spの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width of the active region 42p in plan view is d1, and the distance in plan view between the end of the active region 42p and the end of the LIC 44dp on the n-channel transistor (second n-channel transistor) 41n side is d6. The distance in plan view between the end of the active region 42p and the end of the LIC 44dp on the first power supply metal wiring 16vd side is d7. The distance in plan view between the end of the active region 42p and the end of the LIC 44sp on the n-channel transistor 41n side is d8, and the end of the active region 42p and the end of the LIC 44sp on the first power supply metal wiring 16vd side The distance in plan view with the part is d9.

活性領域42nの平面視の幅をd1と、活性領域42nの端部とLIC44dnのpチャネル型トランジスタ41p側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域42nの端部とLIC44dnの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域42nの端部とLIC44snのpチャネル型トランジスタ(第2のpチャネル型トランジスタ)41p側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域42nの端部とLIC44spの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 42n is d1, the distance in plan view between the end of the active region 42n and the end of the LIC 44dn on the p-channel transistor 41p side is d6, and the end of the active region 42n and LIC 44dn. The distance in plan view between the second power supply metal wiring 16 vs side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 42n and the end of the LIC 44sn on the p-channel transistor (second p-channel transistor) 41p side is d8, and the end of the active region 42n and the second of the LIC 44sp The distance in plan view between the power source metal wiring 16vs and the end of the power source metal wiring 16v is d9.

活性領域42pは第1の電源用金属配線16vdに最も近い側の活性領域12pとX方向に沿う同一線上に配置され、活性領域42nは第2の電源用金属配線16vsに最も近い側の活性領域12nとX方向に沿う同一線上に配置され、式(4)〜(10)の関係にある。ここで、半導体装置100Dでは、d7=d4、d9=d5であり、LIC14dpの長さとLIC24dpの長さを同じに、LIC14spの長さとLIC24spの長さを同じに、LIC14dnの長さとLIC24dnの長さを同じに、LIC14snの長さとLIC24snの長さを同じにしているので下記の関係がある。
d6=(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(11)
d8=(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(12)
すなわち、半導体装置100DではN=4であるので、d6はd3よりも長くなり、d8はd3よりも長くなり、半導体装置100Aの相当部分の長さより長くなる。
なお、活性領域12pの数は4つに限定されるものではなく、活性領域42pの数よりも多ければよい。また、活性領域12nの数も4つに限定されるものではなく、活性領域42nの数よりも多ければよい。活性領域42pの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12pの数よりも少なければよい。活性領域42nの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12の数よりも少なければよい。
The active region 42p is disposed on the same line along the X direction as the active region 12p closest to the first power supply metal wiring 16vd, and the active region 42n is the active region closest to the second power supply metal wiring 16vs. It is arrange | positioned on 12n and the same line which follows a X direction, and has the relationship of Formula (4)-(10). Here, in the semiconductor device 100D, d7 = d4 and d9 = d5, the LIC 14dp and the LIC 24dp have the same length, the LIC 14sp and the LIC 24sp have the same length, the LIC 14dn and the LIC 24dn have the same length. Since the length of LIC14sn is the same as the length of LIC24sn, there is the following relationship.
d6 = (N−1) (d1 + d2) + d3 (11)
d8 = (N−1) (d1 + d2) + d3 (12)
That is, since N = 4 in the semiconductor device 100D, d6 is longer than d3, d8 is longer than d3, and is longer than the length of the corresponding portion of the semiconductor device 100A.
Note that the number of active regions 12p is not limited to four, but may be larger than the number of active regions 42p. Further, the number of active regions 12n is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 42n. The number of active regions 42p is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12p. The number of active regions 42n is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12.

図4Bは半導体装置100Dの入力側のインバータ40のnチャネル型トランジスタ41n部分の平面図であるが、その部分の構造をについて図5A−5Fを用いて説明する。なお、入力側のインバータ40のpチャネル型トランジスタ41p、出力側のインバータ10のnチャネル型トランジスタ11n、pチャネル型トランジスタ11pも同様な構造であるので、説明は省略する。   FIG. 4B is a plan view of the n-channel transistor 41n portion of the inverter 40 on the input side of the semiconductor device 100D. The structure of this portion will be described with reference to FIGS. 5A to 5F. Since the p-channel transistor 41p of the input-side inverter 40 and the n-channel transistor 11n and the p-channel transistor 11p of the output-side inverter 10 have the same structure, description thereof is omitted.

図5A、5D、5E、5Fに示すように、半導体層である活性領域22nは半導体基板1からその一部が絶縁膜2を突き抜けて、絶縁膜2上に突出することにより形成されている。言い換えると、活性領域22nの周りの半導体基板1上に素子分離領域を形成する絶縁膜2が形成されている。図5Dに示すように、活性領域22nの両側面および上面に接してゲート絶縁膜3が形成されている。ゲート絶縁膜3が接している活性領域22nの高さをHFIN、幅をWFINとすると、HFIN>WFINである。例えば、HFINは30nm、WFINは10nm程度の大きさである。図5A、5Dに示すように、ゲート絶縁膜3の上面および側面に接してゲート電極43、13が形成され、また、図5B、5Cに示すように、絶縁膜2の上にもゲート電極43が形成されている。図5A−5Cに示すように、ゲート電極43が伸びる方向の両側面に絶縁膜で構成されるサイドウォール4が形成されている。図5A−5Fに示すように、活性領域22n、絶縁膜2、ゲート電極43、サイドウォール4の上に層間絶縁膜5が形成されている。 As shown in FIGS. 5A, 5D, 5E, and 5F, the active region 22n that is a semiconductor layer is formed by protruding partly from the semiconductor substrate 1 through the insulating film 2 and protruding onto the insulating film 2. In other words, the insulating film 2 for forming the element isolation region is formed on the semiconductor substrate 1 around the active region 22n. As shown in FIG. 5D, the gate insulating film 3 is formed in contact with both side surfaces and the upper surface of the active region 22n. When the height of the active region 22n in contact with the gate insulating film 3 is H FIN and the width is W FIN , H FIN > W FIN . For example, H FIN is 30 nm and W FIN is about 10 nm. As shown in FIGS. 5A and 5D, gate electrodes 43 and 13 are formed in contact with the top and side surfaces of the gate insulating film 3, and the gate electrode 43 is also formed on the insulating film 2 as shown in FIGS. 5B and 5C. Is formed. As shown in FIGS. 5A-5C, sidewalls 4 made of an insulating film are formed on both side surfaces in the direction in which the gate electrode 43 extends. As shown in FIGS. 5A to 5F, an interlayer insulating film 5 is formed on the active region 22n, the insulating film 2, the gate electrode 43, and the sidewalls 4.

図5A、5B、5C、5Fに示すように、ソースおよびドレイン側の活性領域22nの上面および側面、絶縁膜2の上に第1の金属膜で構成されるLIC44sn、44dnが形成されている。これにより、LIC44snはソース側の活性領域22nと接続され、LIC44dnはドレイン側の活性領域22nと接続される。第1の金属膜は、例えば、タングステン(W)である。   As shown in FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5F, LICs 44sn and 44dn made of a first metal film are formed on the upper and side surfaces of the active region 22n on the source and drain sides and on the insulating film 2. Thereby, the LIC 44sn is connected to the active region 22n on the source side, and the LIC 44dn is connected to the active region 22n on the drain side. The first metal film is, for example, tungsten (W).

図5A−5Fに示すように、層間絶縁膜5、LIC44sn、44dnの上に層間絶縁膜6が形成されている。図5C、5Fに示すように、LIC44dnの上に第2の金属膜で構成されるビア45dnが形成されている。これにより、LIC44dnとビア45dnが接続され、LIC44snとビア45dnが接続される。   As shown in FIGS. 5A-5F, an interlayer insulating film 6 is formed on the interlayer insulating film 5 and the LICs 44sn and 44dn. As shown in FIGS. 5C and 5F, a via 45dn formed of a second metal film is formed on the LIC 44dn. Thereby, the LIC 44dn and the via 45dn are connected, and the LIC 44sn and the via 45dn are connected.

図5A−5Fに示すように、層間絶縁膜6、ビア45dnの上に層間絶縁膜7が形成されている。図5C−5Fに示すように、ビア45dn、層間絶縁膜6の上に第3の金属膜で構成される出力用金属配線46o、第2の電源用金属配線16vsが形成されている。これにより、ビア45dnと出力用金属配線46oとが接続され、ビア45snと第2の電源用金属配線16vsが接続される。第3の金属膜は、例えば、銅(Cu)である。   As shown in FIGS. 5A to 5F, an interlayer insulating film 7 is formed on the interlayer insulating film 6 and the via 45dn. As shown in FIGS. 5C-5F, the output metal wiring 46o and the second power supply metal wiring 16vs formed of the third metal film are formed on the via 45dn and the interlayer insulating film 6. As a result, the via 45dn and the output metal wiring 46o are connected, and the via 45sn and the second power supply metal wiring 16vs are connected. The third metal film is, for example, copper (Cu).

半導体装置100Dはインバータを2段直列に接続したバッファの例である。より遅延時間を作るために、前段インバータの活性領域(突起半導体層の本数)を最小としている例である。入力側のインバータのLICは、ゲート電極との並走箇所を突起半導体層の上のみならず、突起半導体層の無い箇所まで伸ばしている。ゲート電極とLICの並走箇所には寄生容量Cpeが存在するため、並走距離を延ばせば寄生容量を増やすことができ、実施例2のようにゲート長を変えるまたは実施例3のようにインバータ接続数を増やすことなく、同一セル面積で遅延時間を増加させることができる。入力側のインバータの容量は、LICが突起半導体層の上のみにある場合と比べて、2倍となる。そのため、入力側のインバータの遅延時間は、LICが突起半導体層の上のみにある場合をTaとすると、2×Taになる。よって、インバータ2段での遅延時間は、出力側のインバータの遅延時間をTbとすると、2×Ta+Tbとなり、同一面積でTa分の遅延時間を作ることができる。入力側のインバータはFin本数が少ないため、Ta>Tbであり、実施例4のレイアウトを用いることでTa分の遅延時間は1.5倍以上の増加となる。   The semiconductor device 100D is an example of a buffer in which two stages of inverters are connected in series. This is an example in which the active region (the number of protruding semiconductor layers) of the preceding inverter is minimized in order to make a delay time. The LIC of the inverter on the input side extends not only on the protruding semiconductor layer but also on the protruding semiconductor layer in parallel with the gate electrode. Since the parasitic capacitance Cpe exists at the parallel location of the gate electrode and the LIC, the parasitic capacitance can be increased by extending the parallel distance, and the gate length is changed as in the second embodiment or the inverter as in the third embodiment. The delay time can be increased with the same cell area without increasing the number of connections. The capacity of the inverter on the input side is twice that of the case where the LIC is only on the protruding semiconductor layer. Therefore, the delay time of the inverter on the input side is 2 × Ta, where Ta is the case where the LIC is only on the protruding semiconductor layer. Therefore, the delay time in the two inverter stages is 2 × Ta + Tb, where Tb is the delay time of the inverter on the output side, and a delay time corresponding to Ta can be made with the same area. Since the number of Fins on the input side is small, Ta> Tb, and by using the layout of the fourth embodiment, the delay time for Ta increases by 1.5 times or more.

同時に、実施例3に比べてトランジスタ数は少ないため、リーク電流は少なく、同一遅延時間で比べた場合の消費電力を削減することができる。   At the same time, since the number of transistors is smaller than in the third embodiment, the leakage current is small, and the power consumption when compared with the same delay time can be reduced.

次に、実施例4と同等の遅延時間を有する実施例5に係る半導体装置について図6A、図6Bを用いて説明する。図6Aは実施例5に係る遅延回路の構成を示す平面図である。図6Bは図6Aの一部を拡大した平面図である。
実施例5に係る半導体装置100Eは、入力側のインバータ(第2のインバータ)50の活性領域の配置位置が異なる以外は実施例4に係る半導体装置と同様である。図6BのA−A線における断面図は図5Aの断面図と、図6BのB−B線における断面図は図5Bの断面図と、図6BのC−C線における断面図は図5Cの断面図と、同様である。
Next, a semiconductor device according to Example 5 having a delay time equivalent to that of Example 4 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is a plan view illustrating a configuration of a delay circuit according to the fifth embodiment. FIG. 6B is an enlarged plan view of a part of FIG. 6A.
The semiconductor device 100E according to the fifth embodiment is the same as the semiconductor device according to the fourth embodiment, except that the arrangement position of the active region of the input-side inverter (second inverter) 50 is different. 6B is a cross-sectional view of FIG. 5A, a cross-sectional view of FIG. 6B is a cross-sectional view of FIG. 6B, and a cross-sectional view of FIG. 6B is a cross-sectional view of FIG. This is the same as the sectional view.

活性領域52pの平面視の幅をd1と、活性領域52pの端部とLIC44dpのnチャネル型トランジスタ51n側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域52pの端部とLIC44dpの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域52pの端部とLIC44spのnチャネル型トランジスタ(第2のnチャネル型トランジスタ)51n側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域52pの端部とLIC44spの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 52p is d1, the distance in plan view between the end of the active region 52p and the end of the LIC 44dp on the n-channel transistor 51n side is d6, and the end of the active region 52p and LIC 44dp The distance in plan view between the first power supply metal wiring 16vd side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 52p and the end of the LIC 44sp on the n-channel transistor (second n-channel transistor) 51n side is d8, and the end of the active region 52p and the first of the LIC 44sp The distance in plan view between the power source metal wiring 16vd and the end on the side is d9.

活性領域52nの平面視の幅をd1と、活性領域52nの端部とLIC44dnのpチャネル型トランジスタ51p側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域52nの端部とLIC44dnの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域52nの端部とLIC44snのpチャネル型トランジスタ(第2のpチャネル型トランジスタ)51p側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域52nの端部とLIC44spの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 52n is d1, the distance in plan view between the end of the active region 52n and the end of the LIC 44dn on the p-channel transistor 51p side is d6, and the end of the active region 52n and LIC 44dn. The distance in plan view between the second power supply metal wiring 16 vs side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 52n and the end of the LIC 44sn on the p-channel transistor (second p-channel transistor) 51p side is d8, and the end of the active region 52n and the second of the LIC 44sp The distance in plan view between the power source metal wiring 16vs and the end of the power source metal wiring 16v is d9.

活性領域52pは第1の電源用金属配線16vdから最も遠い側の活性領域12pとX方向に沿う同一線上に配置され、活性領域52nは第2の電源用金属配線16vsから最も遠い側の活性領域12nとX方向に沿う同一線上に配置され、式(4)〜(10)の関係にある。ここで、半導体装置100Eでは、d6=d3、d8=d3であり、LIC14dpの長さとLIC24dpの長さを同じに、LIC14spの長さとLIC24spの長さを同じに、LIC14dnの長さとLIC24dnの長さを同じに、LIC14snの長さとLIC24snの長さを同じにしているので下記の関係がある
d7=(N−1)(d1+d2)+d4 ・・・(13)
d9=(N−1)(d1+d2)+d5 ・・・(14)
すなわち、半導体装置100EではN=4であるので、d7はd4よりも長くなり、d9はd5よりも長くなり、半導体装置100Aの相当部分の長さよりも長くなる。
活性領域12pの数は4つに限定されるものではなく、活性領域52pの数よりも多ければよい。また、活性領域12nの数も4つに限定されるものではなく、活性領域52nの数よりも多ければよい。活性領域52pの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12pの数よりも少なければよい。活性領域52nの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12の数よりも少なければよい。
The active region 52p is arranged on the same line along the X direction as the active region 12p farthest from the first power supply metal wiring 16vd, and the active region 52n is the active region farthest from the second power supply metal wiring 16vs. It is arrange | positioned on 12n and the same line which follows a X direction, and has the relationship of Formula (4)-(10). Here, in the semiconductor device 100E, d6 = d3 and d8 = d3, the LIC 14dp and the LIC 24dp have the same length, the LIC 14sp and the LIC 24sp have the same length, the LIC 14dn and the LIC 24dn have the same length. Since the length of LIC14sn is the same as the length of LIC24sn, there is the following relationship: d7 = (N-1) (d1 + d2) + d4 (13)
d9 = (N−1) (d1 + d2) + d5 (14)
That is, since N = 4 in the semiconductor device 100E, d7 is longer than d4, d9 is longer than d5, and is longer than the length of the corresponding portion of the semiconductor device 100A.
The number of active regions 12p is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 52p. Further, the number of active regions 12n is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 52n. The number of active regions 52p is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12p. The number of active regions 52n is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12.

入力側のインバータの活性領域の位置が変わっても、実施例4と同様の寄生容量増加による遅延時間増加は得られる。   Even when the position of the active region of the inverter on the input side is changed, the delay time increase due to the increase of the parasitic capacitance similar to the fourth embodiment can be obtained.

活性領域52pは第1の電源用金属配線16vdから最も遠い側の活性領域12pとX方向に沿う同一線上に配置される必要はなく、第1の電源用金属配線16vdから最も遠い側の活性領域12pと最も近い側の活性領域12pとの間に配置されてもよい。活性領域52nは第2の電源用金属配線16vsから最も遠い側の活性領域12nとX方向に沿う同一線上に配置される必要はなく、第2の電源用金属配線16vsから最も遠い側の活性領域12nと最も近い側の活性領域12nとの間に配置されてもよい。   The active region 52p does not need to be disposed on the same line along the X direction as the active region 12p farthest from the first power supply metal wiring 16vd, and the active region farthest from the first power supply metal wiring 16vd. It may be arranged between 12p and the closest active region 12p. The active region 52n does not have to be arranged on the same line along the X direction as the active region 12n farthest from the second power supply metal wiring 16vs, and the active region farthest from the second power supply metal wiring 16vs. It may be arranged between 12n and the closest active region 12n.

次に、実施例4、5よりも遅延時間が小さい実施例6に係る半導体装置について図7A、図7B、図8を用いて説明する。図7Aは実施例6に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図7Bは図7Aの一部を拡大した平面図である。図8は図7BのG’−G”線における断面図である。
実施例6に係る半導体装置100Fは、入力側のインバータ(第2のインバータ)60の活性領域のドレイン側に接続するLICの長さが異なる以外は実施例1に係る半導体装置と基本的に同様である。LICの長さの変更に伴ってビアの位置図7BのA−A線における断面図は図5Aの断面図と、図7BのC−C線における断面図は図5Cの断面図と同様である。
Next, a semiconductor device according to a sixth embodiment having a delay time shorter than that of the fourth and fifth embodiments will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, and 8. FIG. FIG. 7A is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the sixth embodiment. FIG. 7B is an enlarged plan view of a part of FIG. 7A. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line G′-G ″ in FIG. 7B.
The semiconductor device 100F according to the sixth embodiment is basically the same as the semiconductor device according to the first embodiment except that the length of the LIC connected to the drain side of the active region of the input-side inverter (second inverter) 60 is different. It is. The position of the via in accordance with the change in the length of the LIC The cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7B is the same as the cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. .

活性領域42pの平面視の幅をd1と、活性領域42pの端部とLIC64dpのnチャネル型トランジスタ61n側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域42pの端部とLIC44dpの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域42pの端部とLIC44spのnチャネル型トランジスタ(第2のnチャネル型トランジスタ)61n側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域42pの端部とLIC44spの第1の電源用金属配線16vd側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 42p is d1, the distance in plan view between the end of the active region 42p and the end of the LIC 64dp on the n-channel transistor 61n side is d6, and the end of the active region 42p and LIC 44dp The distance in plan view between the first power supply metal wiring 16vd side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 42p and the end of the LIC 44sp on the n-channel transistor (second n-channel transistor) 61n side is d8, and the end of the active region 42p and the first of the LIC 44sp The distance in plan view between the power source metal wiring 16vd and the end on the side is d9.

活性領域42nの平面視の幅をd1と、活性領域42nの端部とLIC64dnのpチャネル型トランジスタ41p側の端部との間の平面視の距離をd6と、活性領域42nの端部とLIC44dnの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd7とする。活性領域42nの端部とLIC44snのpチャネル型トランジスタ(第2のpチャネル型トランジスタ)61p側の端部との間の平面視の距離をd8と、活性領域42nの端部とLIC44spの第2の電源用金属配線16vs側の端部との間の平面視の距離をd9とする。   The width in plan view of the active region 42n is d1, the distance in plan view between the end of the active region 42n and the end of the LIC 64dn on the p-channel transistor 41p side is d6, and the end of the active region 42n and LIC 44dn. The distance in plan view between the second power supply metal wiring 16 vs side end portion is d7. The distance in plan view between the end of the active region 42n and the end of the LIC 44sn on the p-channel transistor (second p-channel transistor) 61p side is d8, and the end of the active region 42n and the second of the LIC 44sp The distance in plan view between the power source metal wiring 16vs and the end of the power source metal wiring 16v is d9.

活性領域42pは第1の電源用金属配線16vdに最も近い側の活性領域12pとX方向に沿う同一線上に配置され、活性領域42nは第2の電源用金属配線16vsに最も近い側の活性領域12nとX方向に沿う同一線上に配置され、式(4)〜(10)の関係にある。ここで、半導体装置100Fでは、d6=d3、d7=d4、d9=d5とし、LIC14spの長さとLIC24spの長さを同じに、LIC14snの長さとLIC24snの長さを同じにしているので下記の関係がある。
d8=(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(12)
すなわち、半導体装置100DではN=4であるので、d8はd3よりも長くなり、半導体装置100Aの相当部分の長さよりも長くなる。
活性領域12pの数は4つに限定されるものではなく、活性領域42pの数よりも多ければよい。また、活性領域12nの数も4つに限定されるものではなく、活性領域42nの数よりも多ければよい。活性領域42pの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12pの数よりも少なければよい。活性領域42nの数は1つに限定されるものではなく、活性領域12の数よりも少なければよい。
The active region 42p is disposed on the same line along the X direction as the active region 12p closest to the first power supply metal wiring 16vd, and the active region 42n is the active region closest to the second power supply metal wiring 16vs. It is arrange | positioned on 12n and the same line which follows a X direction, and has the relationship of Formula (4)-(10). Here, in the semiconductor device 100F, d6 = d3, d7 = d4, d9 = d5, the length of the LIC 14sp and the length of the LIC 24sp are the same, and the length of the LIC 14sn and the length of the LIC 24sn are the same. There is.
d8 = (N−1) (d1 + d2) + d3 (12)
That is, since N = 4 in the semiconductor device 100D, d8 is longer than d3 and longer than the length of the corresponding portion of the semiconductor device 100A.
The number of active regions 12p is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 42p. Further, the number of active regions 12n is not limited to four as long as it is larger than the number of active regions 42n. The number of active regions 42p is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12p. The number of active regions 42n is not limited to one, but may be smaller than the number of active regions 12.

その結果、図7B、図8に示すように、ゲート電極43の片側の多くの部分において並行するLICがないので、ゲート電極−LIC間の寄生容量(CPe)が小さくなる。入力側のCMOSインバータ60の遅延時間はTa+Ta/2で、Ta/2の増加となる。実施例4に比べて入力側のインバータの遅延時間はTa/2減少となる。   As a result, as shown in FIG. 7B and FIG. 8, since there is no parallel LIC in many portions on one side of the gate electrode 43, the parasitic capacitance (CPe) between the gate electrode and the LIC is reduced. The delay time of the CMOS inverter 60 on the input side is Ta + Ta / 2, which is an increase of Ta / 2. Compared to the fourth embodiment, the delay time of the inverter on the input side is reduced by Ta / 2.

なお、実施例1、4、6より、d6、d8は以下の範囲とすることができる。
d3≦d6≦(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(15)
d3≦d8≦(N−1)(d1+d2)+d3 ・・・(16)
ここで、実施例1では、
d6=d8=d3
であり、実施例4は、
d6=d8=(N−1)(d1+d2)+d3
である。
From Examples 1, 4, and 6, d6 and d8 can be in the following ranges.
d3 ≦ d6 ≦ (N−1) (d1 + d2) + d3 (15)
d3 ≦ d8 ≦ (N−1) (d1 + d2) + d3 (16)
Here, in Example 1,
d6 = d8 = d3
Example 4 is
d6 = d8 = (N−1) (d1 + d2) + d3
It is.

活性領域のドレイン側のLICの長さを調整することにより、入力側のインバータの遅延時間は(1.5〜2)Taの範囲で調整可能である。また、活性領域のソース側に接続されるLICの長さ(d8)も短くしてもよい。活性領域のソース側のLICの長さを調整することにより、入力側のインバータの遅延時間は(1〜1.5)Taの範囲で調整可能である。活性領域のドレイン側のLICの長さおよび活性領域のソース側のLICの長さを調整することにより、入力側のインバータの遅延時間は(1〜2)Taの範囲で調整可能である。これにより、LICの長さの変更により、インバータを同一面積にしたたままで遅延時間の調整が可能となる。   By adjusting the length of the LIC on the drain side of the active region, the delay time of the inverter on the input side can be adjusted in the range of (1.5-2) Ta. Further, the length (d8) of the LIC connected to the source side of the active region may be shortened. By adjusting the length of the LIC on the source side of the active region, the delay time of the inverter on the input side can be adjusted in the range of (1 to 1.5) Ta. By adjusting the length of the LIC on the drain side of the active region and the length of the LIC on the source side of the active region, the delay time of the inverter on the input side can be adjusted in the range of (1-2) Ta. Thereby, by changing the length of the LIC, the delay time can be adjusted while keeping the inverter in the same area.

実施例7に係る半導体装置について図9A、図9B、図10Aから図10Cを用いて説明する。図9Aは実施例7に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図9Bは図9Aの一部を拡大した平面図である。図10Aは図9BのH’−H”線における断面図である。図10Bは図9BのI’−I”線における断面図である。図10Cは図9BのJ’−J”線における断面図である。
実施例7に係る半導体装置100Gは、入力側のインバータ(第2のインバータ)70のLICの上層の金属配線およびビアの配置以外は実施例4に係る半導体装置100Dと基本的に同様である。すなわち、半導体装置100Gのd1〜d11は半導体装置100Dと同じである。
A semiconductor device according to Example 7 will be described with reference to FIGS. 9A, 9B, and 10A to 10C. FIG. 9A is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 9B is an enlarged plan view of a part of FIG. 9A. 10A is a cross-sectional view taken along line H′-H ″ in FIG. 9B. FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line I′-I ″ in FIG. 9B. FIG. 10C is a cross-sectional view taken along line J′-J ″ in FIG. 9B.
The semiconductor device 100G according to the seventh embodiment is basically the same as the semiconductor device 100D according to the fourth embodiment except for the arrangement of the metal wiring and vias in the upper layer of the LIC of the inverter (second inverter) 70 on the input side. That is, d1 to d11 of the semiconductor device 100G are the same as those of the semiconductor device 100D.

LIC44dpおよびLIC44dnの上に重なるように出力用金属配線76oを配置する。LIC44dpと出力用金属配線76oとを複数(図では3つ)のビア45dpで接続する。LIC44dnと出力用金属配線76oとを複数(図では3つ)のビア45dnで接続する。また、LIC44spの上に重なるように第1の電源用金属配線16vdに接続される金属配線76spを配置し、LIC44snの上に重なるように第2の電源用金属配線16vsに接続される金属配線76snを配置する。LIC44spと金属配線76spとを複数(図では4つ)のビア45spで接続し、LIC44snと金属配線76snとを複数(図では4つ)のビア45dnで接続する。   An output metal wiring 76o is arranged so as to overlap with LIC 44dp and LIC 44dn. The LIC 44dp and the output metal wiring 76o are connected by a plurality (three in the figure) of vias 45dp. The LIC 44dn and the output metal wiring 76o are connected by a plurality (three in the figure) of vias 45dn. Further, a metal wiring 76sp connected to the first power supply metal wiring 16vd is disposed so as to overlap with the LIC 44sp, and a metal wiring 76sn connected to the second power supply metal wiring 16vs so as to overlap with the LIC 44sn. Place. The LIC 44sp and the metal wiring 76sp are connected by a plurality (four in the figure) vias 45sp, and the LIC 44sn and the metal wiring 76sn are connected by a plurality (four in the figure) vias 45dn.

図10A、10B、10Cに示すように、金属配線とゲート電極との寄生容量、ビアとゲート電極との寄生容量、金属配線と金属配線との寄生容量等が新たにできるため、実施例4に比べて寄生容量が大きくなり、遅延時間の増加が得られる。また、ビア数を増やすことでビア容量(ビアとゲート電極の容量、ビアとビアとの容量、ビアと金属配線との容量等)の寄生容量も増えるため、より遅延時間を増やすことが可能となる。   As shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C, the parasitic capacitance between the metal wiring and the gate electrode, the parasitic capacitance between the via and the gate electrode, the parasitic capacitance between the metal wiring and the metal wiring, and the like can be newly added. In comparison, the parasitic capacitance increases and an increase in delay time can be obtained. Also, by increasing the number of vias, the parasitic capacitance of via capacitance (via and gate electrode capacitance, via and via capacitance, via and metal wiring capacitance, etc.) also increases, so the delay time can be increased. Become.

本実施例では、実施例4に対して金属配線とビアを追加して寄生容量を増加させたが、実施例1、5,6、8にも適用することができる。   In the present embodiment, the parasitic capacitance is increased by adding metal wirings and vias to the fourth embodiment, but the present invention can also be applied to the first, fifth, sixth, and eighth embodiments.

実施例8に係る半導体装置について図11A、図11B、図12Aから図12Cを用いて説明する。図11Aは実施例8に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図11Bは図11Aの一部を拡大した平面図である。図12Aは図11BのK’−K”線における断面図である。図12Bは図11BのL’−L”線における断面図である。図12Cは図11BのM’−M”線における断面図である。
図1Bに示す実施例1に係る半導体装置100Aと同様に、実施例8に係る半導体装置100Hはインバータを2段直列接続して構成される。半導体装置100Hの出力側のインバータ10は半導体装置100Aの出力側のインバータと同様な構成であり、半導体装置1Hの入力側のインバータ(第2のインバータ)80は出力側のインバータのソース側のLICと共通に用いられて構成される。
A semiconductor device according to Example 8 will be described with reference to FIGS. 11A, 11B, and 12A to 12C. FIG. 11A is a plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the eighth embodiment. FIG. 11B is an enlarged plan view of a part of FIG. 11A. 12A is a cross-sectional view taken along the line K′-K ″ of FIG. 11B. FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line L′-L ″ of FIG. 11B. 12C is a cross-sectional view taken along line M′-M ″ of FIG. 11B.
Similar to the semiconductor device 100A according to the first embodiment illustrated in FIG. 1B, the semiconductor device 100H according to the eighth embodiment includes two inverters connected in series. The output-side inverter 10 of the semiconductor device 100H has the same configuration as the output-side inverter of the semiconductor device 100A, and the input-side inverter (second inverter) 80 of the semiconductor device 1H is the source-side LIC of the output-side inverter. And used in common.

出力側のインバータ10のpチャネル型トランジスタ11pは、3つのFin構造の半導体層で構成される活性領域12pと、1つのFin構造の半導体層で構成される活性領域(第1の活性領域)82pと、それらと交差するゲート電極13と、を備える。また、pチャネル型トランジスタ11pは、ソース側の4つの活性領域を接続し第1の電源用金属配線16vdと接続するLIC14spと、ドレイン側の4つの活性領域を接続するLIC14dpと、を備える。出力側のインバータ10のnチャネル型トランジスタ11nは、3つのFin構造の活性領域12nと、それらと交差するゲート電極13と、を備える。また、nチャネル型トランジスタ11nは、ソース側の4つの活性領域を接続し第2の電源用金属配線16vsと接続するLIC14snと、1つのFin構造の半導体層で構成される活性領域(第2の活性領域)82nと、ドレイン側の4つの活性領域を接続するLIC14dnと、を備える。活性領域82pの数は1つに限定されるものではなく、pチャネル型トランジスタ11pの活性領域の数よりも少なければよく、例えば2つであってもよい。pチャネル型トランジスタ11pの活性領域の数が4つで、活性領域82pの数が2つの場合は、活性領域12pの数は2つになる。活性領域82nの数は1つに限定されるものではなく、nチャネル型トランジスタ11nの活性領域の数よりも少なければよく、例えば2つであってもよい。nチャネル型トランジスタ11nの活性領域の数が4つで、活性領域82nの数が2つの場合は、活性領域12nの数は2つになる。   The p-channel transistor 11p of the output-side inverter 10 includes an active region 12p composed of three Fin structure semiconductor layers and an active region (first active region) 82p composed of one Fin structure semiconductor layer. And a gate electrode 13 intersecting with them. The p-channel transistor 11p includes an LIC 14sp that connects four active regions on the source side and connects to the first power supply metal wiring 16vd, and an LIC 14dp that connects the four active regions on the drain side. The n-channel transistor 11n of the output-side inverter 10 includes three active regions 12n having a Fin structure and a gate electrode 13 intersecting with them. Further, the n-channel transistor 11n includes an active region (second region) composed of a LIC 14sn that connects four active regions on the source side and is connected to the second power supply metal wiring 16vs, and one Fin-structure semiconductor layer. Active region) 82n and LIC 14dn connecting the four active regions on the drain side. The number of active regions 82p is not limited to one, but may be less than the number of active regions of the p-channel transistor 11p, for example, two. When the number of active regions of the p-channel transistor 11p is four and the number of active regions 82p is two, the number of active regions 12p is two. The number of active regions 82n is not limited to one, but may be less than the number of active regions of the n-channel transistor 11n, for example, two. When the number of active regions of the n-channel transistor 11n is four and the number of active regions 82n is two, the number of active regions 12n is two.

入力側のインバータ80のpチャネル型トランジスタ(第2のpチャネル型トランジスタ)81pは、活性領域(第3の活性領域)82pと、それと交差するゲート電極83と、を備える。また、pチャネル型トランジスタ81pは、活性領域82pのソース側と第1の電源用金属配線16vdと接続するLIC84spと、活性領域82pのドレイン側と出力用金属配線86oとを接続するLIC84dpと、を備える。pチャネル型トランジスタ81pの活性領域はpチャネル型トランジスタ11pの活性領域の一つと接続されている。なお、活性領域82pが2つの場合は、pチャネル型トランジスタ81pの2つの活性領域はそれぞれpチャネル型トランジスタ11pの活性領域と接続される。   The p-channel transistor (second p-channel transistor) 81p of the inverter 80 on the input side includes an active region (third active region) 82p and a gate electrode 83 intersecting therewith. The p-channel transistor 81p includes an LIC 84sp that connects the source side of the active region 82p and the first power supply metal wiring 16vd, and an LIC 84dp that connects the drain side of the active region 82p and the output metal wiring 86o. Prepare. The active region of the p-channel transistor 81p is connected to one of the active regions of the p-channel transistor 11p. When there are two active regions 82p, the two active regions of the p-channel transistor 81p are connected to the active region of the p-channel transistor 11p, respectively.

入力側のインバータ80のnチャネル型トランジスタ(第2のnチャネル型トランジスタ)81nは、活性領域(第4の活性領域)82nと、それと交差するゲート電極83と、を備える。また、nチャネル型トランジスタ81nは、活性領域82nのソース側と第2の電源用金属配線16vsとを接続するLIC84snと、活性領域82nのドレイン側と出力用金属配線層86oとを接続するLIC84dnと、を備える。nチャネル型トランジスタ81nの活性領域はnチャネル型トランジスタ11nの活性領域の一つと接続されている。なお、活性領域82nが2つの場合は、nチャネル型トランジスタ81nの2つの活性領域はそれぞれnチャネル型トランジスタ11nの活性領域と接続される。   An n-channel transistor (second n-channel transistor) 81n of the inverter 80 on the input side includes an active region (fourth active region) 82n and a gate electrode 83 intersecting therewith. The n-channel transistor 81n includes an LIC 84sn that connects the source side of the active region 82n and the second power supply metal wiring 16vs, and an LIC 84dn that connects the drain side of the active region 82n and the output metal wiring layer 86o. . The active region of the n-channel transistor 81n is connected to one of the active regions of the n-channel transistor 11n. When there are two active regions 82n, the two active regions of the n-channel transistor 81n are connected to the active region of the n-channel transistor 11n, respectively.

ゲート電極83と入力用金属配線86iとはビア85gで接続され、LIC84dpと出力用金属配線86oとはビア85dpで接続され、LIC84dnと出力用金属配線86oとはビア85dnで接続され、pチャネル型トランジスタ81pとnチャネル型トランジスタ81nとが接続される。出力用金属配線86oと入力用金属配線16iとを接続用金属配線16ioで接続され、入力側のインバータ80と出力側のインバータ10とが接続される。なお、半導体装置100Hにはどこにも接続されないゲート電極と同一サイズで同層のダミーゲート電極13dを備えるが、他の実施例よりも1本少ない。第1の電源用金属配線16vdには第2の電源用金属配線16vsよりも高い電位が与えられる。   The gate electrode 83 and the input metal wiring 86i are connected by a via 85g, the LIC 84dp and the output metal wiring 86o are connected by a via 85dp, the LIC 84dn and the output metal wiring 86o are connected by a via 85dn, and a p-channel type. Transistor 81p and n-channel transistor 81n are connected. The output metal wiring 86o and the input metal wiring 16i are connected by the connection metal wiring 16io, and the input-side inverter 80 and the output-side inverter 10 are connected. The semiconductor device 100H includes a dummy gate electrode 13d of the same size and the same size as a gate electrode that is not connected anywhere, but one less than the other embodiments. The first power supply metal wiring 16vd is given a higher potential than the second power supply metal wiring 16vs.

半導体装置100Hのd1〜d7、d10、d11は半導体装置100Dと同じであるなお、ソース側のLICがインバータ10とインバータ80とで共用している関係で、8、d9はない。   D1 to d7, d10, and d11 of the semiconductor device 100H are the same as those of the semiconductor device 100D, and there is no 8, d9 because the LIC on the source side is shared by the inverter 10 and the inverter 80.

図12A〜12Cに示すように、ゲート電極13とLIC14dnとの寄生容量、ゲート電極13とLIC14snとの寄生容量、ゲート電極13とビア15dnとの寄生容量、ゲート電極13と出力用金属配線16oとの寄生容量と同様に、ゲート電極83とLIC84dnとの寄生容量、ゲート電極83とLIC14snとの寄生容量、ゲート電極83とビア85dnとの寄生容量、ゲート電極83と出力用金属配線86oとの寄生容量が付くので、インバータ80は実施例4等と同様の遅延時間を有する。   12A to 12C, the parasitic capacitance between the gate electrode 13 and the LIC 14dn, the parasitic capacitance between the gate electrode 13 and the LIC 14sn, the parasitic capacitance between the gate electrode 13 and the via 15dn, the gate electrode 13 and the output metal wiring 16o The parasitic capacitance between the gate electrode 83 and the LIC 84dn, the parasitic capacitance between the gate electrode 83 and the LIC 14sn, the parasitic capacitance between the gate electrode 83 and the via 85dn, and the parasitic capacitance between the gate electrode 83 and the output metal wiring 86o. Since the capacity is added, the inverter 80 has a delay time similar to that of the fourth embodiment.

活性領域82pは第1の電源用金属配線16vdから最も近い側に配置される必要はなく、第1の電源用金属配線16vdから最も遠い側の活性領域12pと最も近い側の活性領域12pとの間に配置されてもよい。活性領域82nは第2の電源用金属配線16vsから最も近い側に配置される必要はなく、第2の電源用金属配線16vsから最も遠い側の活性領域12nと最も近い側の活性領域12nとの間に配置されてもよい。ビア85dp、85dnは1個ではなく、実施例7のように複数個設けてもよい。   The active region 82p does not need to be disposed on the side closest to the first power supply metal wiring 16vd, and the active region 12p farthest from the first power supply metal wiring 16vd and the active region 12p on the closest side You may arrange | position between. The active region 82n does not need to be disposed on the side closest to the second power supply metal wiring 16vs, and the active region 12n farthest from the second power supply metal wiring 16vs and the active region 12n closest to the second power supply metal wiring 16vs. You may arrange | position between. The number of vias 85dp and 85dn is not one, but a plurality of vias may be provided as in the seventh embodiment.

半導体装置100Hは、インバータ10とインバータ80との第1の電源に接続されるLICおよび第2の電源に接続されるLICを共通化したものである。これにより、X方向距離の短縮が可能となり、セル面積縮小することができる。   In the semiconductor device 100H, the LIC connected to the first power supply of the inverter 10 and the inverter 80 and the LIC connected to the second power supply are shared. Thereby, the distance in the X direction can be shortened, and the cell area can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously changed.

100・・・半導体装置
110・・・第1のインバータ
111p・・・第1のpチャネル型トランジスタ
111n・・・第1のnチャネル型トランジスタ
12p・・・第1の活性領域
12n・・・第2の活性領域
13・・・第1のゲート電極
13d・・・ダミーゲート電極
14dp・・・第2の局所接続配線
14dn・・・第4の局所接続配線
14sp・・・第1の局所接続配線
14sn・・・第3の局所接続配線
15g,15dp,15sn,15sp,15sn・・・ビア
16i・・・入力用金属配線
16io・・・接続用金属配線
16o・・・出力用金属配線
16vd・・・第1の電源用金属配線
16vs・・・第2の電源用金属配線
120・・・第2のインバータ
121p・・・第2のpチャネル型トランジスタ
121n・・・第2のnチャネル型トランジスタ
42p・・・第3の活性領域
42n・・・第4の活性領域
43・・・第2のゲート電極
44dp・・・第6の局所接続配線
44dn・・・第8の局所接続配線
44sp・・・第5の局所接続配線
44sn・・・第7の局所接続配線
45g,45dp,45sn,45sp,45sn・・・ビア
46i・・・入力用金属配線
46o・・・出力用金属配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Semiconductor device 110 ... 1st inverter 111p ... 1st p channel type transistor 111n ... 1st n channel type transistor 12p ... 1st active region 12n ... 1st 2 active regions 13... 1st gate electrode 13d... Dummy gate electrode 14dp... 2nd local connection wiring 14dn... 4th local connection wiring 14sp. 14 sn... Third local connection wiring 15 g, 15 dp, 15 sn, 15 sp, 15 sn... Via 16 i... Input metal wiring 16 io .. connection metal wiring 16 o... Output metal wiring 16 vd. First power metal wiring 16 vs. second power metal wiring 120 second inverter 121p second p-channel transistor 121n second n-channel transistor 42p, third active region 42n, fourth active region 43, second gate electrode 44dp, sixth local connection wiring 44dn, eighth local connection Wiring 44sp ... fifth local connection wiring 44sn ... seventh local connection wiring 45g, 45dp, 45sn, 45sp, 45sn ... via 46i ... input metal wiring 46o ... output metal wiring

Claims (1)

半導体装置は、
第1のインバータと、
前記第1のインバータと直列接続される第2のインバータと、
を備え、
前記第1のインバータは、
第1のpチャネル型トランジスタと、
第1のnチャネル型トランジスタと、
を備え、
前記第2のインバータは、
第2のpチャネル型トランジスタと、
第2のnチャネル型トランジスタと、
を備え、
前記第1のpチャネル型トランジスタは、
突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる第1の活性領域と、
第2の方向に沿って伸びる第1のゲート電極と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第1の活性領域のソース側と接続される第1の局所接続配線と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第1の活性領域のドレイン側と接続される第2の局所接続配線と、
を備え、
前記第1のnチャネル型トランジスタは、
突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる第2の活性領域と、
第2の方向に沿って伸びる前記第1のゲート電極と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第2の活性領域のソース側と接続される第3の局所接続配線と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第2の活性領域のドレイン側と接続される第4の局所接続配線と、
を備え、
前記第2のpチャネル型トランジスタは、
突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる第3の活性領域と、
第2の方向に沿って伸びる第2のゲート電極と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第3の活性領域のソース側と接続される第5の局所接続配線と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第3の活性領域のドレイン側と接続される第6の局所接続配線と、
を備え、
前記第2のnチャネル型トランジスタは、
突起半導体層で構成され、第1の方向に沿って伸びる第4の活性領域と、
第2の方向に沿って伸びる前記第2のゲート電極と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第4の活性領域のソース側と接続される第7の局所接続配線と、
前記第2の方向に沿って伸び、前記第4の活性領域のドレイン側と接続される第8の局所接続配線と、
を備え、
前記第3の活性領域の数は前記第1の活性領域の数よりも少なく、
前記第4の活性領域の数は前記第2の活性領域の数よりも少ない。
Semiconductor devices
A first inverter;
A second inverter connected in series with the first inverter;
With
The first inverter is
A first p-channel transistor;
A first n-channel transistor;
With
The second inverter is
A second p-channel transistor;
A second n-channel transistor;
With
The first p-channel transistor is
A first active region composed of a protruding semiconductor layer and extending along a first direction;
A first gate electrode extending along a second direction;
A first local connection wiring extending along the second direction and connected to a source side of the first active region;
A second local connection wiring extending along the second direction and connected to the drain side of the first active region;
With
The first n-channel transistor is
A second active region composed of a protruding semiconductor layer and extending along the first direction;
The first gate electrode extending along a second direction;
A third local connection wiring extending along the second direction and connected to a source side of the second active region;
A fourth local connection wiring extending along the second direction and connected to the drain side of the second active region;
With
The second p-channel transistor is
A third active region composed of a protruding semiconductor layer and extending along the first direction;
A second gate electrode extending along a second direction;
A fifth local connection wiring extending along the second direction and connected to a source side of the third active region;
A sixth local connection wiring extending along the second direction and connected to the drain side of the third active region;
With
The second n-channel transistor is
A fourth active region composed of a protruding semiconductor layer and extending along the first direction;
The second gate electrode extending along a second direction;
A seventh local connection wiring extending along the second direction and connected to a source side of the fourth active region;
An eighth local connection wiring extending along the second direction and connected to the drain side of the fourth active region;
With
The number of the third active regions is less than the number of the first active regions;
The number of the fourth active regions is smaller than the number of the second active regions.
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