JP2859195B2 - 半導体集積回路の配線構造とその配線方法 - Google Patents

半導体集積回路の配線構造とその配線方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、特に配線構造とその配線方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来プリント基板やフラットケーブル
は、特開平4−20019号公報(以下従来例という)
に示されるように、パタン配線によってアナログまたは
ディジタル信号伝送路を形成し、信号入力側のドライバ
からパタン配線を通して信号出力側のレシーバに信号伝
送を行う。このようなパタン配線において、複数のパタ
ンが並列配置されて複数の信号電送路が形成されるとき
にパタン配線間のクロストークが発生する。
【0003】図7は従来例の回路に相当する回路であ
る。この図は、2本のパタン配線による信号伝送路を示
し、電圧駆動のドライバ33,34の出力信号がパタン
配線31,32を通して電圧駆動のレシーバ35,36
に伝送される。この構成において、パタン配線31,3
2が近接配置される時には、配線間の相互キャパシタン
スCと相互インダクタンスL等によって配線31上の信
号が配線32上に誘導されてレシーバ36の出力に現れ
たり、配線32上の信号に重畳してくるというクロスト
ークが発生する。
【0004】このようなクロストークを防止するため、
従来からパタン配線間にガード電極を設け、その電極を
隣接するパタン配線に誘導される電圧と同レベルかつ逆
極性で駆動することが提案されている。図7で、この隣
接するパタン配線に誘導される電圧と同レベルかつ逆極
性で駆動するガード電極を設けた信号伝送回路を示して
いる。ドライバ33,34からパタン配線31,32を
通してレシーバ35,36に同方向でアナログ又はディ
ジタル信号を伝送する信号伝送回路において、パタン配
線31,32には両側にガードライン51〜53が並列
に設けられ、ガードライン52はパタン配線31,32
の共用のガードラインにされ、信号数が3本以上になる
ときには51,63も隣接する信号系の共用のガードラ
インにされる。
【0005】ガードライン51,52は電流源アンプ4
1,42によって電流駆動され、電流源41,42の入
力にはドライバ33の入力信号を反転する反転アンプ3
7から与えられる。またガードライン52,53は電流
源アンプ43,44によって駆動され、電流源アンプ4
3,44の入力にはドライバ34の入力信号を反転する
反転アンプ38から与えられる。各電流源アンプ41〜
44はパタン配線の信号レベルに比例するレベルに設定
された電流出力を得る。また、パタン配線31,32及
びガードライン51〜53は両端がその特性インピーダ
ンスに合わせた終端抵抗Rで終端され、電圧駆動の信号
又は電流駆動による反射を防ぐ整合がとられる。
【0006】この構成において、ドライバ34からレシ
ーバ36への信号電送時には反転アンプ43,44によ
る逆極性の信号、かつ電流源アンプ43,44による伝
送信号、かつ電流源アンプ43,44による伝送信号に
比例したレベルの電流出力がガードライン52,53に
供給される。従って、パタン配線31にはパタン配線3
2からの誘導電圧の他に、反転アンプと電流源アンプに
より駆動されるガードライン52,53からの逆極性の
誘導電圧が発生する。このうち、ガードライン53とパ
タン配線31とは距離的に結合度が小さいことからパタ
ン配線31へのクロストークは極めて小さくなる。
【0007】このことからパタン配線31には、パタン
配線32からの誘導電圧とガードライン52からの逆極
性の誘導電圧があり、ガードライン52の電流を適当に
比例設定する事でパタン配線31へのクロストークをキ
ャンセルすることができる。
【0008】また、特開昭63−232446号公報に
示されるように、メモリ等の半導体集積回路において、
自動配置配線を容易化し、さらにクロストークによる影
響を排除し、メモリ回路の安定をより得るためブロック
周回電源配線の内側に自動配線領域と配線禁止領域を設
定するというものがある。
【0009】図8はこの第2の従来の回路に相当するレ
イアウト図である。図において、ブロックAは、例えば
メモリセル等が配置される配線禁止領域20と自動配線
領域10とに区分されており、他のブロックBとの信号
配線24は自動配線領域10において施されるようにな
っている。自動配線領域10は配線禁止領域20ととも
に、ブロック周回電源21及び22の内側に設けられて
いるため、今まで端子位置Sが固定できず自動配線配置
配線が困難だった点を解決し、電源結線位置Vに関係な
く信号配線24を施すことができる。
【0010】また、メモリマクロ設計において、メモリ
セルのデジット線(D11)とこのデジット線の反転信
号のデジットバー線(DB12)とのデジット対線の微
小電位差で読み出すをするような回路構成の場合、これ
らデジット対線に他の信号線からのクロストークの影響
で電位変動が生じると回路の誤動作やメモリセル内のデ
ータ破壊等の不具合が生じる。しかし、メモリマクロに
おいて、クロストークによる影響を一番受けてはならな
い場所はこのデジット対線である。チップレベルでメモ
リマクロやプリミティブを用いて設計をする場合、配線
層として1アルミ層、2アルミ層はもとより、3アルミ
層、4アルミ層まで許されている。仮に、メモリマクロ
で配線層として1アルミ層、2アルミ層までが使用され
設計されており、3アルミ層、4アルミ層が全く使われ
ていないとしても、図9のように、クロストークによる
影響を排除し、メモリ回路25(特にD11,DB1
2)の安定をより得るため、メモリセル部27の上はい
かなる信号線17も配線禁止としている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセルベ
ースICメモリなどの半導体集積回路において、メモリ
マクロとしてチップに搭載する場合、デジット線とデジ
ット線の反転信号であるデジット線バーの微小電位差で
読み出しするような回路構成の場合、クロストークによ
る影響でデジット線やデジット線バーにノイズが乗り、
回路の誤動作や、メモリセル内のデータ破壊が生じると
いう不具合がある。仮にメモリマクロでは配線層として
1アルミ層、2アルミ層までが使用され設計されてお
り、3アルミ層、4アルミ層が全く使用されていないと
しても、チップレベルの設計では、クロストークによる
影響を排除し、メモリ回路の動作安定をより得るため、
マクロ上、メモリセル上はいかなる配線も通過禁止とな
っている。
【0012】しかしながら、図10に示すように、メモ
リマクロにおいてメモリセル部27はその大半を占めて
おり、この部分が配線禁止ということは配線性を非常に
悪化させている。そのため信号線を配線しようとした場
合、信号線が配線禁止領域を迂回しなければならず、必
然的にマクロ周辺に配線領域を確保しなければならずチ
ップサイズが大きくなり、それによってコストが大きく
なるという問題点がある。
【0013】また、クロストークによる影響を排除する
ため、相補し、かつ平行に延在する配線間にガードライ
ンを追加することによってもチップのサイズが大きくな
るという問題点がある。
【0014】本発明の目的は、このような問題を解決
し、クロストークの影響を除きながら配線禁止領域を少
くし、ひいてはチップサイズを縮小した半導体集積回路
の配線構造およびその配線方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
の配線構造の構成は、半導体集積回路の信号電送配線と
して複数の平行に延在する第1の配線のうち相補信号を
伝達する一対の第2の配線からそれぞれ等しい静電結合
を有する部位に、第3の信号電送配線を配置したことを
特徴とする。
【0016】また、本発明において、第3の信号伝送配
線の信号を、相補関係にある第2の配線に伝達される信
号と異なるものとすることができ、複数の平行に延在す
る第1の配線を、SRAMのデジット線とし、またSR
AMにおけるメモリセルアレイ上にあり、相補関係にあ
る各デジット線と等間隔に第3の信号伝送配線を配置す
ることもできる。
【0017】本発明の配線方法の構成は、半導体集積回
路の信号伝送配線として複数の平行に延在する第1の配
線のうち相補信号を伝達する一対の第2の配線からそれ
ぞれ等しい静電結合を有する部位に、第3の信号伝送配
線を配置する半導体集積回路の配線方法において、前記
第1の配線の各々に自動配置配線ツールにおける配線禁
止領域を設け、この配線禁止領域を除いて前記第3の信
号伝送配線を行なうことを特徴とする。
【0018】また、本発明において、配線禁止領域は、
平行に延在する第1の配線の各々に設定すると共に、相
補信号を伝達する一対の第2の配線の配線禁止領域は、
相対する配線禁止領域が等間隔に設定されることもで
き、第3の信号伝送配線が、相対する位置にある配線禁
止領域と等間隔の位置に設定されることもでき、複数の
平行な第1の配線に対して第3の信号伝送配線を直交し
て設けられるように、配線禁止領域が一定間隔で隙間を
もってマトリックス上に設定されることもできる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施形態の半導体集積回
路のメモリセル部の一部を示すレイアウト図であり、デ
ジット線11(以下D11という)とデジット線の反転
信号であるデジット線バー12(以下DB12という)
と、トランスファーゲート15、16とラッチ18と、
配線禁止領域20と、信号線17とで構成されている。
【0020】本実施形態は、図に示すように配線禁止領
域20を作成する事により、自動配置配線ツールやマニ
ュアルでD11,DB12の中心に信号線17を配線
し、この信号線17からのクロストークの影響をあえて
相補信号であるD11,DB12に均等に与えることに
より、どちらか片方だけがクロストークによる影響を受
けデータの破壊が生じることを防ぎ、また配線性の悪化
も緩和している。また、信号線17がD11,DB12
と直交にも配線可能なように配線禁止領域20は一定間
隔で信号線17が配線可能な程度の隙間を空け、マトリ
クス状に配置して配線の自由度を上げている。
【0021】本実施形態の従来例との大きな違いは、ク
ロストークによる影響を排除するために、図7のガード
ライン51〜53の様なダミー的な配線を設けるのでは
なく、必要な信号線17を相補動作する配線であるD1
1,DB12の中心にあえて配線することでクロストー
クの影響を均等にあたえ、動作上の問題や、データ破壊
を生じさせず、また配線性の悪化も緩和できるという点
にある。
【0022】次に、図2に示す図1のD11,DB12
方向の模式的断面図により、本実施形態の動作原理を説
明する。デジット対線D11とDB12の電位差で読み
出し、書き込みをするような場合の回路構成において、
信号線17の電圧変化量をVa、許容できるD11とD
B12の電位差をVd(これだけの電位差があっても読
み出し、書き込みに影響のない電位差)とし、実際のD
11,DB12の電位差をVx、信号線17とD11の
層間容量をC3、信号線17とDB12の層間容量をC
4、D11の配線容量及び接続しているトランスファゲ
ートの拡散層容量をC1、DB12の配線容量及び接続
しているトランスファゲートの拡散層容量をC2とする
と、次式のVxがVdより小さいことが最低条件とな
る。
【0023】|Va(C3/(C1+C3))−Va
(C4/(C2+C4))|=Vx C3,C4が非常に小さい場合(距離が離れている場合
等)は、Vx=0となり、クロストークの影響をほとん
ど受けない。これは信号線17とD11,D12が垂直
に重なった場合や、信号線17とD11,DB12の距
離が離れている場合である。また、本発明では、C3=
C4となるような信号線17を通すことにあるから、C
3=C4=Cとすると次式が成立する。
【0024】Vx=Va((C/(C1+C))−(C
/(C2+C)) この式でC1=C2であるので、Vx=0となり動作上
の問題や、クロストークによる影響を受けデータの破壊
が生じることはない。なお、信号線17とDB12が直
交するような配線を行う場合は自ずとC3=C4の関係
が成り立ち同様のことが言える。
【0025】次に、本発明の第二の実施形態として、セ
ルベースICの様に、マクロ設計において配線格子上に
乗せる設計をしていない様な場合に自動配置配線ツール
を使用し配線する場合の実施例を図3〜6を用いて説明
する。図3はこの実施形態の構成を示すレイアウト図で
あり、図4は図3を自動配置配線ツールにより配線する
場合のレイアウト図であり、図5は図3の補足説明をす
るレイアウト図である。図4において、自動配置配線ツ
ールはデザインルールに乗取り配線禁止領域20を避け
ながら配線格子23上に沿って信号線17を配線する。
しかし、図5のようにマクロ設計時点で配線禁止領域2
0をぎりぎりの禁止領域間隔26で作成し自動配置配線
ツールを使用した場合、この禁止領域間隔26の間に自
動配置配線時の配線格子のくる確率が低くなり、配線性
はさほど向上されない。
【0026】そこで、禁止領域間隔26のある程度の余
裕を持たせた配線禁止領域20の設計をする事により配
線性の向上を図っている。この場合のある程度の余裕と
は、図3において、D11とDB12の間を通過する信
号線17がD11,DB12のどちらかに偏り、クロス
トークの影響を均等に受けなくても、これらD11,D
12の電位差Vxが許容できるD11とDB12の電位
差(Vx)を越えない程度の余裕としている。
【0027】次に、図6のフロー図を用いて自動配置配
線の簡単な流れを説明する。これは、自動配置配線のフ
ローを示す。まず、対象となるマクロの禁止情報を配置
する。次に自動配置配線ツールは、この配線禁止情報を
避けながら、配線格子(23)上に概略配線を行う。こ
の概略配線が終了したら、その結果をもとに詳細配線を
行い、接続チェックを行うようにしている。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の配線禁止とした領域内を配線可能にすることによ
り、配線領域確保が不要となり、これによりチップサイ
ズの縮小が実現できる。例えば、メモリサイズ64ワー
ド×10ビット、カラム本数8のSRAMに対して、配
線を80本通過させることができるので配線のピッチを
2.4μmとすると、単純に0.192mmの領域の縮
小が実現できる。また、この配線領域が7割しか配線か
通過できないとしても、0.134μmの縮小が実現で
きる。
【0029】また、相補する、かつ平行している2組の
配線に均等にクロストークの影響を与えているので、デ
ータの破壊を防止することができ、信頼性を向上させる
ことができる。さらに、ダミー的配線であるガードライ
ンの追加が不要となり、その分だけチップサイズを縮小
することが出来る。なお、この配線構造は従来の自動配
置配線ツールに配線禁止情報を付加するだけで実行可能
とすることができる。
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すレイアウト図で
ある。
【図2】図1の信号線方向の断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示すレイアウト図で
ある。
【図4】図3を自動配置配線ツールにより配線する場合
のレイアウト図である。
【図5】図3を補足説明するレイアウト図である。
【図6】図3を自動配線する場合のフロー図である。
【図7】従来例の平行配線のクロストークを少くした場
合の回路図である。
【図8】他の従来例の配線方法を説明するレイアウト図
である。
【図9】さらに別の従来例の配線方法を説明するレイア
ウト図である。
【図10】一般のメモリマクロ等のIC配置例を示すレ
イアウト図である。
【符号の説明】
10 自動配線領域 11 デジット線 12 デジット線バー 13 ワード線 15,16 トランスファゲート 17 信号線 18 ラッチ 20 配線禁止領域 21,22 ブロック周回電源 23 配線格子 24 信号配線 25 メモリ回路 26 禁止領域間隔 27 メモリセル部 31,32 パタン配線 33,34 ドライバ 35,36 レシーバ 37,38 反転アンプ 41〜44 電流源アンプ 51〜53 ガードライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/11 27/115 29/788 29/792 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/10 491 H01L 21/8242 H01L 21/8244 H01L 21/8247 H01L 27/108 H01L 27/11 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路の信号伝送配線として複
    数の平行に延在する第1の配線のうち相補信号を伝達す
    る一対の第2の配線からそれぞれ等しい静電結合を有す
    る部位に、第3の信号伝送配線を配置したことを特徴と
    する半導体集積回路の配線構造。
  2. 【請求項2】 第3の信号伝送配線の信号が、相補関係
    にある第2の配線に伝達される信号と異なるものである
    請求項1記載の半導体集積回路の配線構造。
  3. 【請求項3】 複数の平行に延在する第1の配線が、S
    RAMのデジット線である請求項1記載の半導体集積回
    路の配線構造。
  4. 【請求項4】 複数の平行に延在する第1の配線が、S
    RAMにおけるメモリセルアレイ上にあり、相補関係に
    ある各デジット線と等間隔に第3の信号伝送配線を配置
    した請求項1記載の半導体装置の配線構造。
  5. 【請求項5】 半導体集積回路の信号伝送配線として複
    数の平行に延在する第1の配線のうち相補信号を伝達す
    る一対の第2の配線からそれぞれ等しい静電結合を有す
    る部位に、第3の信号伝送配線を配置する半導体集積回
    路の配線方法において、前記第1の配線の各々に自動配
    置配線ツールにおける配線禁止領域を設け、この配線禁
    止領域を除いて前記第3の信号伝送配線を行なうことを
    特徴とする半導体集積回路の配線方法。
  6. 【請求項6】 配線禁止領域は、平行に延在する第1の
    配線の各々に設定すると共に、相補信号を伝達する一対
    の第2の配線の配線禁止領域は、相対する配線禁止領域
    が等間隔に設定される請求項5記載の半導体集積回路の
    配線方法。
  7. 【請求項7】 第3の信号伝送配線が、相対する位置に
    ある配線禁止領域と等間隔の位置に設定される請求項5
    記載の半導体集積回路の配線方法。
  8. 【請求項8】 複数の平行な第1の配線に対して第3の
    信号伝送配線を直交して設けられるように、配線禁止領
    域が一定間隔で隙間をもってマトリックス状に設けられ
    る請求項5記載の半導体集積回路の配線方法。
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