JP3353410B2 - Gate array multilayer wiring structure - Google Patents

Gate array multilayer wiring structure

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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、ゲートアレイの多層配
線構造に関し、特には、半導体装置におけるゲートアレ
イの多層配線構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer wiring structure of a gate array, and more particularly to a multilayer wiring structure of a gate array in a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゲートアレイは、同一規格のセルをチッ
プ上に規則正しく配列したものであり、各セルを論理回
路図にしたがって配線することによって、様々な機能を
実現することができる。
2. Description of the Related Art A gate array is one in which cells of the same standard are regularly arranged on a chip, and various functions can be realized by wiring each cell according to a logic circuit diagram.

【0003】近年、半導体装置の高集積化と高機能化に
伴って、素子構造の多層化が進展している。上記ゲート
アレイにおいても、配線を多層化することによって、セ
ルの使用効率を高めて集積度の向上を図ると共に配線を
短縮して機能性の向上を図っている。
In recent years, with an increase in the degree of integration and functions of semiconductor devices, multilayered element structures have been developed. Also in the above-mentioned gate array, by increasing the number of wirings, the use efficiency of the cells is increased to improve the degree of integration, and the wirings are shortened to improve the functionality.

【0004】例えば、基板上に3層の配線層を積層して
なるゲートアレイでは、以下のような配線構造によって
回路を構成している。先ず、基板上に絶縁膜を介して形
成される第1配線層には、各回路に電力を供給するため
の電源線と各セル間を接続して回路を構成するための信
号線とが配置されている。次いで、上記第1配線層上に
絶縁膜を介して積層される第2配線層には、各回路を接
地する接地線と上記と同様の信号線とが配置されてい
る。
For example, in a gate array in which three wiring layers are stacked on a substrate, a circuit is formed by the following wiring structure. First, a power supply line for supplying power to each circuit and a signal line for connecting each cell to form a circuit are arranged in a first wiring layer formed on the substrate via an insulating film. Have been. Then, a ground line for grounding each circuit and a signal line similar to the above are arranged in the second wiring layer laminated on the first wiring layer via an insulating film.

【0005】さらに、上記第2配線層上に絶縁膜を介し
て積層される第3配線層には、電力の供給を補強する補
強電源線と信号線とが配置されている。上記補強電源線
は、例えば、上記電源線から供給される電力よりも消費
電力の大きい回路への電力の供給を補うための配線であ
る。
Further, in the third wiring layer laminated on the second wiring layer via an insulating film, a reinforcing power supply line and a signal line for reinforcing power supply are arranged. The reinforcing power supply line is, for example, a wiring for supplementing the supply of power to a circuit that consumes more power than the power supplied from the power supply line.

【0006】上記各配線層に配置される電源線,接地線
及び補強電源線は、各配線層の全面にわたって所定間隔
で配置されている。そして、上記各配線層に配置される
信号線は、例えば、先ず第1配線層に回路構成にしたが
って配置され、上記電源線及び他の信号線と交差する場
合には、交差する部分を跨ぐ状態で第2配線層に配置さ
れる。そして、第2配線層に配置される信号線は、上記
と同様に回路構成にしたがって配置され、上記接地線及
び他の信号線と交差する場合には、交差する部分を跨ぐ
状態で第3配線層に配置される。
The power supply line, the ground line, and the reinforcing power supply line arranged in each of the wiring layers are arranged at predetermined intervals over the entire surface of each wiring layer. The signal lines arranged in the respective wiring layers are, for example, arranged in the first wiring layer in accordance with the circuit configuration. At the second wiring layer. The signal line arranged in the second wiring layer is arranged in accordance with the circuit configuration in the same manner as described above, and if the signal line intersects with the ground line and another signal line, the third wiring is arranged so as to straddle the intersection. Arranged in layers.

【0007】ゲートアレイにおいては、上記のような多
層配線構造を形成することによって、各配線間をショー
トさせることなく回路を構成している。さらに、図2の
グラフに示すように、配線層を2層から3層に多層化す
ることによって、セルの使用効率を50%台から70%
台に高めている。
In the gate array, by forming the above-described multilayer wiring structure, a circuit is formed without short-circuiting between the wirings. Further, as shown in the graph of FIG. 2, by increasing the number of wiring layers from two to three, the cell use efficiency can be reduced from the 50% level to the 70% level.
It is raised on the table.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のゲート
アレイの多層配線構造には以下のような課題があった。
すなわち、上記多層配線構造においては、各配線層の全
面にわたって、電源線,接地線及び補強電源線が配置さ
れている。したがって、これらの配線によって各配線層
では回路を構成する信号線の配置が規制される。このた
め、図2のグラフに示したように、さらに多層化を進め
て第4配線層を積層した場合には、セルの使用効率の伸
びは低くなり、集積度の向上を多層化によって達成する
ことが困難になっている。
However, the above-mentioned multilayer wiring structure of the gate array has the following problems.
That is, in the above-described multilayer wiring structure, the power supply line, the ground line, and the reinforcing power supply line are arranged over the entire surface of each wiring layer. Therefore, the arrangement of the signal lines forming the circuit in each wiring layer is regulated by these wirings. For this reason, as shown in the graph of FIG. 2, when the fourth wiring layer is stacked by further increasing the number of layers, the use efficiency of the cell is reduced, and the integration degree is improved by the number of layers. It has become difficult.

【0009】そこで、本発明は、上記の課題を解決する
ゲートアレイの多層配線構造を提供することによって、
さらに半導体装置の高機能化と高集積化とを図ることを
目的とする。
Therefore, the present invention provides a multilayer wiring structure of a gate array which solves the above-mentioned problems,
It is another object of the present invention to achieve higher functionality and higher integration of a semiconductor device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、基板上に積層された多層配線層よりなる
もので、当該多層配線層のうちのいずれかの配線層に配
置されるもので電力の供給を補うための補強電源線と、
消費電力の大きいものとして前記補強電源線から電力の
供給を受ける回路とを有するゲートアレイの多層配線構
造において、上記回路は、ゲートアレイの一部分に集約
して配置され、かつ、上記補強電源線は、かかる集約し
て配置される回路に対応する領域にのみ櫛型に並列接続
して配置されることを特徴としている。さらに、上記回
路を、上記基板上に形成された複数のパッドのうち少な
くとも電源パッドの近傍に配置する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for achieving the above object comprises a multilayer wiring layer laminated on a substrate, and is arranged on any one of the multilayer wiring layers. Power supply line to supplement the power supply with
In a multilayer wiring structure of a gate array having a circuit receiving power supply from the reinforcing power supply line as having a large power consumption , the circuit is arranged collectively in a part of the gate array, and the reinforcing power supply line is , Comb-type parallel connection only to the area corresponding to the circuit that is arranged collectively
It is characterized by being arranged. Further, the circuit is arranged at least near a power supply pad among a plurality of pads formed on the substrate.

【0011】[0011]

【作用】上記ゲートアレイの多層配線構造では、消費電
力が大く補強電源線からの電力の供給を受ける回路を集
約して配置し、かつこの回路が集約された部分に対応
る領域にのみ櫛型に並列接続して補強電源線を配置する
ことによって、補強電源線が配置される配線層には信号
線のみが配置される信号線領域が形成される。したがっ
て、信号線を配置する自由度が向上する。さらに、上記
ゲートアレイの多層配線構造では、上記回路を電源パッ
ドの近傍に配置することによって補強電源線の電圧降下
が防止される。
According to the above-mentioned gate array multilayer wiring structure, power consumption is reduced.
Circuits that receive large power and receive power from the reinforcing power lines are collectively arranged and correspond to the
By arranging the reinforcing power supply lines in parallel with each other only in the region where the reinforcing power supply lines are arranged, a signal line region in which only the signal lines are arranged is formed in the wiring layer in which the reinforcing power supply lines are arranged. Therefore, the degree of freedom in arranging signal lines is improved. Further, in the multilayer wiring structure of the gate array, by arranging the circuit near the power supply pad, a voltage drop of the reinforcing power supply line is prevented.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本考案の一実施例を説明する。実施例
のゲートアレイは、例えば、消費電力が大きく2本の電
源線からの電力の供給を必要とする回路と、この回路と
比較して消費電力が小さく1本の電源線からの電力の供
給のみでよい回路とが形成されるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. The gate array according to the embodiment has, for example, a circuit that consumes a large amount of power and needs to supply power from two power supply lines, and a circuit that consumes a small amount of power compared to this circuit and supplies power from one power supply line And a circuit that only needs to be formed.

【0013】そして、上記の回路を構成するゲートアレ
イは、複数のセルを配列した周囲に電源パッドと接地パ
ッドとを含む複数のパッドを形成してなる基板と、この
基板上に絶縁膜を介して積層される3層の配線層とを有
している。上記各配線層は、下層から第1配線層、第2
配線層そして第3配線層の順に形成される。
[0013] The gate array constituting the above-mentioned circuit has a substrate on which a plurality of pads including a power supply pad and a ground pad are formed around a plurality of cells arranged therein, and an insulating film formed on the substrate. And three wiring layers which are laminated by the following method. Each of the wiring layers is a first wiring layer, a second
A wiring layer and a third wiring layer are formed in this order.

【0014】上記ゲートアレイの各層に配線を配置する
場合には、先ず、上記で示した消費電力の大きい回路
を、ゲートアレイの電源パッドの近傍に集約して配置す
るように設定する。上記のように設定した状態におい
て、各配線層の配線は、次のように配置される。
In the case of arranging the wiring in each layer of the gate array, first, the circuits having large power consumption described above are set so as to be collectively arranged in the vicinity of the power supply pad of the gate array. In the state set as described above, the wiring of each wiring layer is arranged as follows.

【0015】先ず、第1配線層には、各セルを接続して
回路を構成する信号線と、上記電源パッドに接続されか
つ構成される全ての回路に電力を供給する電源線とが配
置される。上記電源線は、第1配線層の全面にわたって
所定間隔で並行に配置され、上記信号線は、ゲートアレ
イの回路構成にしたがって配置される。そして、この信
号線が上記電源線または他の信号線と交差する場合に
は、交差する部分を跨ぐ状態で第2配線層に繋げられ
る。
First, in the first wiring layer, there are arranged a signal line for connecting each cell to form a circuit, and a power supply line connected to the power supply pad and supplying power to all the configured circuits. You. The power supply lines are arranged in parallel at predetermined intervals over the entire surface of the first wiring layer, and the signal lines are arranged according to a circuit configuration of a gate array. When the signal line crosses the power supply line or another signal line, the signal line is connected to the second wiring layer so as to straddle the crossing portion.

【0016】そして、第2配線層には、第1配線層から
繋がる信号線と、上記接地パッドに接続され上記回路を
接地する接地線とが配置される。上記接地線は、上記第
1電源線に対して垂直にかつ第2配線層の全面にわたっ
て所定間隔で配置される。そして、上記第1配線層から
繋がる信号線が、ゲートアレイの回路構成にしたがって
配置され、この信号線が上記接地線または他の信号線と
交差する場合には、交差する部分を跨ぐ状態で第3配線
層に繋げられる。
In the second wiring layer, a signal line connected from the first wiring layer and a ground line connected to the ground pad and grounding the circuit are arranged. The ground lines are arranged perpendicular to the first power supply line and at predetermined intervals over the entire surface of the second wiring layer. The signal line connected from the first wiring layer is arranged according to the circuit configuration of the gate array, and when this signal line intersects with the ground line or another signal line, the signal line is straddled over the intersection. It is connected to three wiring layers.

【0017】さらに、上記第3配線層には、図1の第3
配線層10の配置図に示すように、電源パッド20に接
続され上記で示した消費電力の大きい回路への電力の供
給を補強する補強電源線11と、第2配線層から繋がる
信号線12とが配置される。この補強電源線11は、第
3配線層10において上記消費電が大きい回路が集約さ
れる部分に対応する補強電源線領域13に配置される。
そして、例えば、補強電源線11は、上記第1配線層に
配置される電源線に対して並行に配置される。そして、
上記第2配線層の信号線14から繋がる信号線12が、
ゲートアレイ1の回路構成にしたがって配置される。
Further, in the third wiring layer, the third wiring layer shown in FIG.
As shown in the layout diagram of the wiring layer 10, a reinforcing power supply line 11 connected to the power supply pad 20 to reinforce the power supply to the above-described circuit with large power consumption, and a signal line 12 connected from the second wiring layer Is arranged. The reinforcing power supply line 11 is arranged in a reinforcing power supply line region 13 corresponding to a portion of the third wiring layer 10 where the circuits with large power consumption are concentrated.
Then, for example, the reinforcing power supply lines 11 are arranged in parallel with the power supply lines arranged in the first wiring layer. And
The signal line 12 connected from the signal line 14 of the second wiring layer is
They are arranged according to the circuit configuration of the gate array 1.

【0018】上記のように配線を配置することによっ
て、上記ゲートアレイでは各回路が構成される。そし
て、消費電力の大きな回路には、第1配線層の電源線と
第3配線層の補強電源線とから電力が供給され、消費電
力の小さな回路には、上記電源線から電力が供給され
る。
By arranging the wiring as described above, each circuit is configured in the gate array. Power is supplied from a power supply line in the first wiring layer and a reinforcing power supply line in the third wiring layer to a circuit with large power consumption, and power is supplied from the power supply line to a circuit with low power consumption. .

【0019】上記ゲートアレイの多層配線構造では、消
費電力の大きな回路を電源パッドの近傍に集約して配置
するように設定した。そして、図1に示したように、第
3配線層10にはこの回路が集約した部分に対応して補
強電源線領域13を形成し、この領域にのみ補強電源線
11を配置した。このため、第3配線層10には、信号
線12のみが配置される信号線領域15が形成され、信
号線12を配置する自由度が向上する。さらに、上記補
強電源線領域13は、電源パッド20の近傍に形成され
ているため、補強電源線11が短縮されて補強電源線1
1の電圧降下が防止される。
In the above-described multilayer wiring structure of the gate array, the circuits consuming a large amount of power are set so as to be collectively arranged near the power supply pads. Then, as shown in FIG. 1, a reinforcing power supply line region 13 was formed in the third wiring layer 10 corresponding to a portion where this circuit was integrated, and the reinforcing power supply line 11 was arranged only in this region. Therefore, a signal line region 15 in which only the signal lines 12 are arranged is formed in the third wiring layer 10, and the degree of freedom in arranging the signal lines 12 is improved. Further, since the reinforcing power supply line region 13 is formed near the power supply pad 20, the reinforcing power supply line 11 is shortened and the reinforcing power supply line 1 is reduced.
One voltage drop is prevented.

【0020】さらに、上記実施例においては、補強電源
線と電源線とから電力の供給を受ける消費電力の大きな
回路を設定し、この回路を電源パッドの近傍に集約する
ようにした。しかし、本発明はこれに限らず、補強電源
線からのみ電源の供給を受ける回路がある場合には、こ
の回路も含めて電源パッドの近傍に配置する。
Further, in the above-described embodiment, a circuit having a large power consumption, which is supplied with power from the reinforcing power supply line and the power supply line, is set, and this circuit is integrated near the power supply pad. However, the present invention is not limited to this, and if there is a circuit that receives power supply only from the reinforcing power supply line, it is arranged near the power supply pad including this circuit.

【0021】また、上記実施例においては、第3配線層
に補強電源線と信号線とを配置する場合を説明した。し
かし、上記第3配線層に、補強電源線と信号線とさらに
接地線とを配置する場合には、消費電力の大きい回路を
電源パッドと接地パッドとの近傍に配置するように設定
し、第3配線層に形成される補強電源線領域に補強電源
線と共に接地線を配置する。これによって、接地線の配
置領域も制限され、信号線を配置する自由度が向上す
る。
In the above embodiment, the case where the reinforcing power supply line and the signal line are arranged in the third wiring layer has been described. However, when arranging a reinforcing power supply line, a signal line, and a ground line in the third wiring layer, a circuit having a large power consumption is set to be arranged near the power supply pad and the ground pad. A ground line is arranged together with the reinforcing power line in the reinforcing power line region formed in the three wiring layers. Thereby, the arrangement area of the ground line is also limited, and the degree of freedom in arranging the signal lines is improved.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のゲートア
レイの多層配線構造によれば、補強電源線から電力の供
給を受ける回路を集約して配置することで、補強電源線
を配置する配線層では補強電源線の配置領域を集約する
ことができるため、信号線の自由度が向上する。したが
って、半導体装置においては、セルの使用効率が向上し
て集積度を高めることができると共に、信号線が短縮さ
れて機能性の向上を図ることができる。さらに、上記回
路を電源パッドの近傍に集約することで、補強電源線の
電圧降下が防止できるため、半導体装置の信頼性の向上
を図ることができる。
As described above, according to the multilayer wiring structure of the gate array of the present invention, the circuits for receiving the power supply from the reinforcing power supply lines are arranged collectively, whereby the wiring for arranging the reinforcing power supply lines is provided. In the layer, the arrangement area of the reinforcing power supply lines can be concentrated, so that the degree of freedom of the signal lines is improved. Therefore, in the semiconductor device, the use efficiency of the cell can be improved and the degree of integration can be increased, and the signal line can be shortened to improve the functionality. Further, by integrating the circuits in the vicinity of the power supply pad, a voltage drop of the reinforcing power supply line can be prevented, so that the reliability of the semiconductor device can be improved.

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

【図1】実施例を説明する配置図である。FIG. 1 is a layout diagram illustrating an embodiment.

【図2】従来例を説明するグラフである。FIG. 2 is a graph illustrating a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ゲートアレイ 10 第3配線層(配線層) 11 補強電源線 20 電源パッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gate array 10 3rd wiring layer (wiring layer) 11 Reinforcement power supply line 20 Power supply pad

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に積層された多層配線層よりなる
もので、当該多層配線層のうちのいずれかの配線層に配
置されるもので電力の供給を補うための補強電源線と、
消費電力の大きいものとして前記補強電源線から電力の
供給を受ける回路とを有するゲートアレイの多層配線構
造において、 前記回路は、ゲートアレイの一部分に集約して配置さ
れ、かつ、前記補強電源線は、かかる集約して配置され
る回路に対応する領域にのみ櫛型に並列接続して配置さ
れることを特徴とするゲートアレイの多層配線構造。
1. A reinforcing power supply line comprising a multilayer wiring layer laminated on a substrate, arranged on any one of the multilayer wiring layers and supplementing power supply,
In a multilayer wiring structure of a gate array having a circuit receiving power supply from the reinforcing power supply line as having a large power consumption , the circuit is collectively arranged in a part of the gate array, and the reinforcing power supply line is A multi-layer wiring structure of a gate array, which is arranged so as to be connected in parallel in a comb shape only in a region corresponding to such a collectively arranged circuit.
【請求項2】 前記回路を、前記基板上に形成された複
数のパッドのうち少なくとも電源パッドの近傍に配置す
ることを特徴とする請求項1に記載のゲートアレイの多
層配線構造。
2. The multilayer wiring structure of a gate array according to claim 1, wherein said circuit is arranged at least near a power supply pad among a plurality of pads formed on said substrate.
【請求項3】 前記補強電源線からのみ電源の供給を受
ける回路がある場合には、この回路も含めて電源パッド
の近傍に配置させることを特徴とする請求項2に記載の
ゲートアレイの多層配線構造。
3. The multi-layered gate array according to claim 2 , wherein if there is a circuit that receives power supply only from said reinforcing power supply line, said circuit is disposed near a power supply pad. Wiring structure.
【請求項4】 前記配線層に接地線を配置する場合に、
当該接地線は、前記補強電源線が配置される領域に前記
補強電源線と共に配置されることを特徴とする請求項1
に記載のゲートアレイの多層配線構造。
4. When placing the ground wire to the wiring layer,
2. The ground line is arranged together with the reinforcing power line in a region where the reinforcing power line is arranged.
3. The multilayer wiring structure of the gate array according to 1.
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