JP2018186309A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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
The
The first p-
The first n-
The second p-
The second n-
The number of third
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
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
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-
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-
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-
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-
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
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
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
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
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
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-
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
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
Similar to the
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-
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
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-
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
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
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
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
d6 = (N−1) (d1 + d2) + d3 (11)
d8 = (N−1) (d1 + d2) + d3 (12)
That is, since N = 4 in the
Note that the number of
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
d9 = (N−1) (d1 + d2) + d5 (14)
That is, since N = 4 in the
The number of
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
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
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
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
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
d8 = (N−1) (d1 + d2) + d3 (12)
That is, since N = 4 in the
The number of
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (1)
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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