JP2865551B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JP2865551B2
JP2865551B2 JP5764594A JP5764594A JP2865551B2 JP 2865551 B2 JP2865551 B2 JP 2865551B2 JP 5764594 A JP5764594 A JP 5764594A JP 5764594 A JP5764594 A JP 5764594A JP 2865551 B2 JP2865551 B2 JP 2865551B2
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厚信 中村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置、
特にLSIチップ上に形成されるクロック幹線に特徴を
有する半導体集積回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device,
In particular, the present invention relates to a semiconductor integrated circuit device characterized by a clock main line formed on an LSI chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIには、LSI内部の順序回路の動
作タイミングを決定するために外部からクロック信号が
入力される場合が多い。このクロック信号が伝達される
クロック信号線には、通常、多数のフリップフロップや
ラッチが接続されており、クロック信号のタイミングに
ずれ(クロックスキュー)があると誤動作を生じる。こ
のクロックスキューを防止するため、従来はフリップフ
ロップやラッチへ供給されるクロックのタイミングを揃
えるバッファを多段構成して配線し、クロック配線を駆
動する複数のバッファの負荷が等しくなるように、設計
に制限を加えるクロックツリー方式(NEC技報Vo
l.45 No.8/1992参照)が一般的であっ
た。
2. Description of the Related Art In many cases, an external clock signal is input to an LSI in order to determine the operation timing of a sequential circuit in the LSI. Usually, a large number of flip-flops and latches are connected to the clock signal line to which this clock signal is transmitted, and a malfunction occurs if the clock signal timing is shifted (clock skew). Conventionally, in order to prevent this clock skew, a buffer that aligns the timing of clocks supplied to flip-flops and latches is configured in multiple stages and wired, and the design of multiple buffers that drive clock wiring is designed to be equal in load. Clock tree method to add restrictions (NEC Technical Report Vo
l. 45 No. 8/1992) was common.

【0003】しかし、このような制限のあるクロック配
線を設計するのはCAD(Computer Aide
d Design)による場合であっても、やはり設計
上多大な負荷である。この問題を解決するため、回路ブ
ロックを囲むようにクロック幹線を配置し、クロック専
用ドライバにより、このクロック幹線にクロック信号を
供給する方式(特開平4−48779号公報参照)が提
案されている。このようなクロック幹線は、アルミ配線
層に形成されている。
[0003] However, designing a clock wiring having such a limitation is based on CAD (Computer Aide).
d Design) is still a heavy load in design. In order to solve this problem, there has been proposed a system in which a clock main line is arranged so as to surround a circuit block, and a clock dedicated driver supplies a clock signal to the clock main line (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-48779). Such a clock main line is formed in an aluminum wiring layer.

【0004】図6を参照して説明する。図6は、従来の
半導体集積回路装置のアルミ配線層の部分断面図であ
る。図6に示すクロック幹線13が、素子分離酸化膜1
4の上部に層間絶縁膜16を挟んで、第1層のアルミ配
線11と同じ層に形成されている。また、第1層のアル
ミ配線11が、コンタクト17を介して、素子分離酸化
膜14上に形成されたゲート15と配線されている。こ
の第1層のアルミ配線11が、例えば図6の左側の素子
(図示せず)と配線される場合には、クロック幹線13
が第1層のアルミ配線11と同じ層に形成されているた
め、先ず第1層のアルミ配線11は、コンタクト17を
介して第2層のアルミ配線12と配線される。次に、こ
の第2層のアルミ配線12と図6の左側の素子とが配線
され、これにより第1層のアルミ配線11と図6の左側
の素子とが配線される。
A description will be given with reference to FIG. FIG. 6 is a partial sectional view of an aluminum wiring layer of a conventional semiconductor integrated circuit device. The clock trunk line 13 shown in FIG.
4 are formed in the same layer as the first layer aluminum wiring 11 with an interlayer insulating film 16 interposed therebetween. Further, the first layer aluminum wiring 11 is connected to the gate 15 formed on the element isolation oxide film 14 via the contact 17. When the first layer aluminum wiring 11 is wired with, for example, an element (not shown) on the left side of FIG.
Are formed in the same layer as the aluminum wiring 11 of the first layer, the aluminum wiring 11 of the first layer is first wired to the aluminum wiring 12 of the second layer via the contact 17. Next, the aluminum wiring 12 of the second layer and the element on the left side of FIG. 6 are wired, whereby the aluminum wiring 11 of the first layer and the element on the left side of FIG. 6 are wired.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したようにクロッ
ク幹線13は、第1層のアルミ配線11と同じ層に形成
されている。このため、第1層のアルミ配線11は、ク
ロック幹線13を避けるために迂回されたり、コンタク
トを介して第2層のアルミ配線12と配線される必要が
あり、配線効率の低下を招くという欠点がある。
As described above, the clock trunk line 13 is formed on the same layer as the first layer aluminum wiring 11. For this reason, the first-layer aluminum wiring 11 needs to be bypassed to avoid the clock trunk line 13 or be connected to the second-layer aluminum wiring 12 via a contact, resulting in a reduction in wiring efficiency. There is.

【0006】本発明は、上記事情に鑑み、配線効率の向
上が図られるとともに、クロックスキューの低減が図ら
れた半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device in which wiring efficiency is improved and clock skew is reduced.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体集積回路装置は、 (1)素子分離酸化膜の直上部に配線された、クロック
信号を伝達するクロック幹線 (2)そのクロック幹線の上部に互いに絶縁膜を挟んで
形成された、素子間を接続する複数の配線層を備えたこ
とを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit device comprising: (1) a clock trunk line for transmitting a clock signal, which is wired immediately above an element isolation oxide film; It is characterized by comprising a plurality of wiring layers formed above the main line with an insulating film interposed therebetween and connecting the elements.

【0008】[0008]

【作用】本発明の半導体集積回路装置は、素子分離酸化
膜の直上部にクロック幹線が配線されているため、第1
層配線や第2層配線への、微細化技術に伴なう圧迫もな
い。また、クロック幹線の上部に絶縁膜を挟んで第1層
配線が形成されているため、従来技術のようにクロック
幹線が第1層配線の層に配線され、これを避けるために
第1層配線が迂回されたり、第2層配線と配線される必
要もなく、クロック幹線、第1層配線、第2層配線の配
線効率がともに向上し、クロックスキューも低減された
クロック幹線が形成される。
According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, since the clock main line is wired immediately above the element isolation oxide film, the first
There is no pressure on the layer wiring and the second layer wiring due to the miniaturization technology. In addition, since the first layer wiring is formed above the clock main line with an insulating film interposed therebetween, the clock main line is wired in the layer of the first layer wiring as in the prior art. Does not need to be bypassed or wired to the second-layer wiring, and the wiring efficiency of the clock trunk, the first-layer wiring, and the second-layer wiring are both improved, and a clock trunk with reduced clock skew is formed.

【0009】[0009]

【実施例】本発明の実施例を図を参照して説明する。図
1は、本発明の一実施例の半導体集積回路装置のアルミ
配線層の部分断面図である。前述した従来技術の図6と
比較すると、クロック幹線13が素子分離酸化膜14の
直ぐ上に配線されている。このため、第1層のアルミ配
線11が、図1の左の素子(図示せず)と接続される場
合にも、図6に示すようなコンタクト17を介して第2
層のアルミ配線12により接続される必要もなく、配線
効率が向上する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view of an aluminum wiring layer of a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention. Compared with FIG. 6 of the prior art described above, the clock trunk line 13 is wired just above the element isolation oxide film 14. For this reason, even when the aluminum wiring 11 of the first layer is connected to an element (not shown) on the left side of FIG.
There is no need to connect with the aluminum wiring 12 of the layer, and the wiring efficiency is improved.

【0010】このように配線されたクロック幹線13に
クロック信号が供給される。図2は、本発明の一実施例
の半導体集積回路装置の、クロック幹線13とゲート1
5が第1層のアルミ配線11により配線された図であ
る。図2(a)には、半導体集積回路装置のチップ上部
から見た外観図が、図2(b)には、図2(a)に示す
外観の部分断面A−A´の図が示されている。クロック
幹線13とゲート15が、第1層のアルミ配線11とコ
ンタクト17を介して接続されている。
A clock signal is supplied to the clock trunk line 13 wired in this way. FIG. 2 shows the clock trunk line 13 and the gate 1 of the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram in which wiring is performed by a first-layer aluminum wiring 11. FIG. 2A is an external view of the semiconductor integrated circuit device viewed from above the chip, and FIG. 2B is a partial cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2A. ing. The clock main line 13 and the gate 15 are connected to the first layer aluminum wiring 11 via the contact 17.

【0011】このように配線されて、クロック幹線13
によりクロック信号がゲート15に供給される。図3
は、本発明の一実施例の半導体集積回路装置におけるク
ロック分配線のレイアウト図である。図3(a)に示す
半導体基板31の入出力部32には、クロック信号用入
力バッファ33が備えられている。このクロック信号用
入力バッファ33に入力されたクロック信号Aは、クロ
ックドライバ34a,34bにより増幅されクロック幹
線13に供給される。このクロック幹線13は、各ゲー
トアレイブロック35の周囲にマトリックス状に配線さ
れており、これにより各ゲートアレイブロック35にク
ロックスキューの低減されたクロック信号が供給され
る。
The clock trunk line 13 is wired in this manner.
Supplies a clock signal to the gate 15. FIG.
FIG. 3 is a layout diagram of clock distribution lines in the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention. The input / output unit 32 of the semiconductor substrate 31 shown in FIG. 3A is provided with a clock signal input buffer 33. The clock signal A input to the clock signal input buffer 33 is amplified by the clock drivers 34a and 34b and supplied to the clock main line 13. The clock main line 13 is wired in a matrix around each gate array block 35, whereby a clock signal with reduced clock skew is supplied to each gate array block 35.

【0012】図3(b)は、2つのゲートアレイブロッ
ク35の細部を示した図である。2つのゲートアレイブ
ロック35は、クロック幹線13によりそれぞれ囲まれ
て配線されており、これにより効率よくクロック信号A
が2つのゲートアレイブロック35の回路に伝達され
る。図4は、図1に示す半導体集積回路装置のクロック
幹線13の前半の製造過程を示す模式図である。
FIG. 3B is a diagram showing details of the two gate array blocks 35. The two gate array blocks 35 are each wired so as to be surrounded by the clock main line 13, so that the clock signal A is efficiently provided.
Is transmitted to the circuits of the two gate array blocks 35. FIG. 4 is a schematic diagram showing the first half of the manufacturing process of the clock trunk line 13 of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG.

【0013】図5は、図1に示す半導体集積回路装置の
クロック幹線13の後半の製造過程を示す模式図であ
る。図4の(a)〜(d)と図5の(a)〜(d)の過
程を経てクロック幹線13が形成される。先ず、図4
(a)に示すように、拡散領域に、ゲート15を形成す
る。また、図4(a)には、既に形成された拡散層41
も示されている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the latter half of the clock trunk line 13 of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. The clock trunk line 13 is formed through the processes of (a) to (d) of FIG. 4 and (a) to (d) of FIG. First, FIG.
As shown in (a), a gate 15 is formed in the diffusion region. FIG. 4A shows the diffusion layer 41 already formed.
Are also shown.

【0014】次に、図4(b)に示すように、層間絶縁
膜16、例えばBPSG(Boron−Phospho
rus−Silicate Glass)膜をCVD
(Chemical Vaper Depositio
n)法により堆積する。次に、図4(c)に示すよう
に、平坦化のためにエッチバックを行い、層間絶縁膜1
6を均一にする。
Next, as shown in FIG. 4B, an interlayer insulating film 16 such as BPSG (Boron-Phospho) is formed.
rus-Silicate Glass) CVD
(Chemical Vapor Deposition
Deposit by the method n). Next, as shown in FIG. 4C, etch back is performed for flattening and the interlayer insulating film 1 is formed.
Make 6 uniform.

【0015】次に、図4(d)に示すように、スパッタ
により層間絶縁膜16の上にアルミ層42を堆積する。
次に、図5(a)に示すように、アルミ層42の上にフ
ォトレジスト43を塗布し、露光を行う。その後、アル
ミ層42に対してエッチングを施し、さらにフォトレジ
スト43を水溶液で除去する。
Next, as shown in FIG. 4D, an aluminum layer 42 is deposited on the interlayer insulating film 16 by sputtering.
Next, as shown in FIG. 5A, a photoresist 43 is applied on the aluminum layer 42 and exposed. Thereafter, the aluminum layer 42 is etched, and the photoresist 43 is removed with an aqueous solution.

【0016】すると、図5(b)に示すようにアルミ層
42の一部が残り、これによりクロック幹線13が形成
される。次に、図5(c)に示すように、層間絶縁膜1
6を厚くするためにこの層間絶縁膜16の上から、さら
に別の層間絶縁膜16をCVD法により堆積し、リフロ
ーする。さらに、この層間絶縁膜16の表面を平坦化す
るために、やはり層間絶縁膜であるSOG(Spin
On Glass)膜を塗布し、その後SOG膜をエッ
チバッグして、層間絶縁膜16を露出する。
As a result, a part of the aluminum layer 42 remains as shown in FIG. 5B, thereby forming the clock main line 13. Next, as shown in FIG.
Further, another interlayer insulating film 16 is deposited on the interlayer insulating film 16 by CVD in order to make the layer 6 thicker, and reflowed. Further, in order to flatten the surface of the interlayer insulating film 16, SOG (Spin), which is also an interlayer insulating film, is used.
(On Glass) film is applied, and then the SOG film is etched back to expose the interlayer insulating film 16.

【0017】このようにして、図5(d)に示すクロッ
ク幹線13が形成される。尚、図5(d)以後の製造過
程は省略するが、これら製造過程は既知の製造過程によ
り行われ、所望の半導体集積回路装置が形成される。
Thus, the clock trunk line 13 shown in FIG. 5D is formed. Although the manufacturing processes after FIG. 5D are omitted, these manufacturing processes are performed by a known manufacturing process, and a desired semiconductor integrated circuit device is formed.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路装置は、クロック幹線の上部に絶縁膜を挟んで第
1層配線が形成されているため、クロック幹線,第1層
配線,第2層配線の配線効率が共に向上し、クロックス
キューも低減される。このため、設計が容易になるとと
もに高速化が実現された半導体集積回路装置が提供され
る。
As described above, in the semiconductor integrated circuit device of the present invention, since the first layer wiring is formed above the clock main line with the insulating film interposed therebetween, the clock main line, the first layer wiring, and the first layer wiring are formed. The wiring efficiency of the two-layer wiring is improved, and the clock skew is reduced. For this reason, a semiconductor integrated circuit device whose design is facilitated and whose speed is increased is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の半導体集積回路装置のアル
ミ配線層の部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an aluminum wiring layer of a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の半導体集積回路装置の、ク
ロック幹線とゲート酸化膜が第1層のアルミ配線により
配線された図である。
FIG. 2 is a diagram of a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention in which a clock main line and a gate oxide film are wired by a first-layer aluminum wiring.

【図3】本発明の一実施例の半導体集積回路装置におけ
るクロック分配線のレイアウト図である。
FIG. 3 is a layout diagram of clock distribution lines in the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図4】図1に示す半導体集積回路装置のクロック幹線
の前半の製造過程を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a first half of a manufacturing process of a clock main line of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1;

【図5】図1に示す半導体集積回路装置のクロック幹線
の後半の製造過程を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a manufacturing process of the latter half of the clock trunk line of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1;

【図6】従来の半導体集積回路装置のアルミ配線層の断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an aluminum wiring layer of a conventional semiconductor integrated circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1層のアルミ配線 12 第2層のアルミ配線 13 クロック幹線 14 素子分離酸化膜 15 ゲート 16 層間絶縁膜 17 コンタクト 31 半導体基板 32 入出力部 33 クロック信号用入力バッファ 34a,34b クロックドライバ 35 ゲートアレイブロック 41 拡散層 42 アルミ層 43 フォトレジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 First layer aluminum wiring 12 Second layer aluminum wiring 13 Clock trunk line 14 Element isolation oxide film 15 Gate 16 Interlayer insulating film 17 Contact 31 Semiconductor substrate 32 Input / output unit 33 Clock signal input buffers 34a, 34b Clock driver 35 Gate Array block 41 Diffusion layer 42 Aluminum layer 43 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/82 H01L 21/76 H01L 21/822 H01L 27/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/82 H01L 21/76 H01L 21/822 H01L 27/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 素子分離酸化膜の直上部に配線された、
クロック信号を伝達するクロック幹線と、 該クロック幹線の上部に互いに絶縁膜を挟んで形成され
た、素子間を接続する複数の配線層を備えたことを特徴
とする半導体集積回路装置。
1. A wiring lined immediately above an element isolation oxide film,
A semiconductor integrated circuit device comprising: a clock main line for transmitting a clock signal; and a plurality of wiring layers formed on the clock main line with an insulating film interposed therebetween and connecting elements.
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