JP3747980B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体集積回路装置に関するものであり、特にC−MOS構造の回路を有する半導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5に示すように、半導体集積回路装置100では、多数のI/Oセル90a、90b、90c、・・・、90nが形成される。このようなI/Oセルの出力回路はP−MOSトランジスタとN−MOSトランジスタのCMOS接続構造を成しているのが普通である。
【0003】
この場合、LSI等のようにトランジスタが微小に形成されるものにおいては、ドライブ能力を高めるために図9に示すようにCMOSを複数並列接続することを行なう。図9において、P1、P2、・・・、PnはP−MOSトランジスタ、N1、N2、・・・、NnはN−MOSトランジスタである。また、VDDは電源線、VSSはグランド線、91は出力端子である。
【0004】
このような出力回路を構成する半導体基板上の配線配置構造の従来例として図3に示すタイプ(第1従来例)と、図4に示すタイプ(第2従来例)のものがある。図3において、95はP−MOS側のソースS1にコンタクトホール74を介して接続され、N−MOS側のソースS1にコンタクトホール84を介して接続された第1層の配線である。
【0005】
同じく、96はP−MOS側のドレインD1にコンタクトホール75、76を介して接続されN−MOS側のドレインD1にコンタクトホール85、86を介して接続された第1層の配線であり、97はP−MOS側のソースS2にコンタクトホール77を介して接続され、N−MOS側のソースS2にコンタクトホール87を介して接続された第1層の配線である。
【0006】
72はP−MOS側の第1トランジスタのゲート電極であり、73は同じくP−MOS側の第2トランジスタのゲート電極である。一方、82、83はN−MOS側の第1、第2トランジスタのゲート電極である。電源線VDD、グランド線VSSはいずれも第2層の配線として形成される。
【0007】
次に、図4に示す第2従来例ではトランジスタの向きが第1従来例とは90°異なっている。101はP−MOS側とN−MOS側を連結する第3層の配線である。電源線VDD、グランド線VSSは第2層配線、102〜106は第1層配線である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ドライブ能力を高めるためにトランジスタの数を増加させる場合、図3に示すトランジスタ1つ分の幅に相当するWXを整数倍する必要がある。図3はP−MOS側とN−MOS側ともそれぞれトランジスタが2つずつの場合であったが、図6はトランジスタが6個の場合(イ)から更に1個増やす場合(ロ)を示している。ただし、図6は簡単なため、例えばP−MOS側のみを示している。ここでは、トランジスタのチャンネル長はX方向、チャンネル幅はY方向となっている。
【0009】
図6(イ)において、G1〜G6はP−MOSトランジスタのゲート電極を表わしている。従って、6個のP−MOSトランジスタが存在する。これから更にトランジスタを1個追加したい場合、図6(ロ)に示すように横方向に1つ分トランジスタを増やせばよい。G7は増加したトランジスタのゲート電極を示している。
【0010】
しかしながら、図5に示すようにI/Oセル90a〜90nは大きさと形状が半導体集積回路装置100によって決っているので、図6でXAの寸法がそれ以上拡大できない場合が多い。このようなとき、第1従来例(図3)では、Y方向にトランジスタを増やさなければならない。図7はその例を示している。しかしながら、これは無駄なスペースAを生じることになってしまう。
【0011】
これに対し、第2従来例(図4)はチャンネル長がY方向、チャンネル幅がX方向となっているため図8に示すようにY方向にトランジスタを効率良く追加できるという長所がある。しかし、この第2従来例はP−MOS側とN−MOS側を接続するのに第3層の配線101(図4参照)を必要とする欠点がある。
【0012】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、第2従来例の如き方式において第3層の配線を必要としないように工夫した新規且つ有用な半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明では、第1導電型トランジスタ群と第2導電型トランジスタ群の各トランジスタをそのチャンネル長が半導体チップのスペース的自由度の有る方向になるように半導体基板に形成し、その半導体基板上に配線を施して各トランジスタに所定の接続を施して成る半導体集積回路装置において、第2層配線としての電源線及びグランド線をくり抜いて溝を設け、該溝内にそれぞれ第2層配線として孤立配線領域を形成し、この孤立配線領域をビアホールを介して第1層配線の第1、第2導電型トランジスタ群間接続の配線に接続したことを特徴とする。また前記第2層配線は、前記第1層配線より上部に設けられるようにすると良い。
【0014】
また、本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板に形成された複数のP−MOSトランジスタと、前記半導体基板に形成された複数のN−MOSトランジスタと、前記半導体基板上に施された第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に配されるとともに第1方向に延在する各トランジスタのための複数のゲート電極と、前記ゲート電極が施された第1絶縁膜上に施された第2絶縁膜と、第2絶縁膜上に設けられるとともに前記複数のP−MOSトランジスタのソースを接続する第1線路と、第2絶縁膜上に設けられるとともに前記複数のN−MOSトランジスタのソースを接続する第2線路と、第2絶縁膜上に設けられるとともに前記P−MOSトランジスタのドレインと前記N−MOSトランジスタのドレインを接続する並行直線の複数の第3線路と、前記第1、第2、第3線路が形成された第2絶縁膜上に形成された第3絶縁膜と、第3絶縁膜上において前記P−MOSトランジスタ上に形成された電源線と、第3絶縁膜上において前記N−MOSトランジスタ上に形成されたグランド線と、前記電源線をくり抜いて設けた溝内に設けられた第1の孤立配線と、前記グランド線をくり抜いて設けた溝内に設けられた第2の孤立配線と、第1、第2孤立配線を第3絶縁膜に形成したビアホールを通して第3線路に接続する手段とから成っている。
【0015】
このような構成によると、第2層配線としての電源線及びグランド線内に孤立した配線領域が形成され、この孤立配線領域が、第1、第2層間の絶縁膜のビアホールを通して所定の第1層配線(第1、第2導電型トランジスタ群間の配線)と接続される。従って、第2従来例のように第3層の配線を設けなくても所期の接続を実現できる。そのため配線構造がシンプルになる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は半導体集積回路装置の要部の配線を平面的に示しており、また図2はその要部を分解して模式的に示している。これらの図において、1はP型の半導体基板であり、2はそれに形成されたNウエルである。このNウエル2内には、P−MOSトランジスタ用のソースS1、S2、ドレインD1の各領域が形成されている。
【0017】
また、半導体基板1の異なる箇所にはN−MOSトランジスタ用のソースS1、S2、ドレインD1の各領域が形成されている。3はSiO2等の材料で形成された第1絶縁膜であり、その上にゲート電極4〜7が図示の如く形成される。8は第2の絶縁膜である。
【0018】
第2の絶縁膜8上には、P−MOS側、N−MOS側の各々において各トランジスタのソースS1とS2を接続するための配線9〜12が形成されている。これらの配線は第1、第2の絶縁膜3、8に形成したコンタクトホール13〜20(図1参照)を通してソースS1、S2にコンタクトしている。
【0019】
第2の絶縁膜8上には、更にP−MOSトランジスタとN−MOSトランジスタのドレインD1、D1を接続するための配線21、22、23も形成されている(ただし、図2では配線21は省略)。これらの配線21、22、23は並行な直線であり、第1、第2の絶縁膜3、8に形成したコンタクトホール24〜29(図1参照)を介してドレインD1、D1にコンタクトしている。
【0020】
30は第3の絶縁膜であり、その上に電源線VDD、グランド線VSSが形成されている。そして、これらの電源線VDD、グランド線VSSは溝31、32によってくり抜かれ、それによって孤立配線領域33、34が形成されている。孤立配線領域33、34は第3の絶縁膜30に設けられたビアホール(35〜40)を介して絶縁膜8上の配線21〜23に接続されている。上記配線のうち、配線9〜12、21〜23は第1層配線であり、電源線VDD、グランド線VSS、孤立配線領域33、34はそれぞれ第2層配線である。
【0021】
このように本実施形態では、第2層配線としての電源線及びグランド線の一部を孤立配線として利用するとともに、これを第1層の配線(上記配線21〜23)に接続することにより第3層配線を形成することなく、P−MOSトランジスタとN−MOSトランジスタの所定接続を実現することができる。しかも、この形態では、ドライブ能力を上げたい場合に、図8に示す如く、トランジスタの配列方向(Y方向)にトランジスタの数を増やすので、無駄なスペースの増加を伴なわない。
【0022】
尚、配線21〜23はチャンネル長と同方向に直線で並行に走っているので、配線スペースをあまり占有することなく(従って第1層における他の配線の自由度を損なうことなしに)、太く形成できるので、複数本であることと相俟って電流容量を大きくとれる。これに対して、配線21〜23を第1層においてチャンネル長に対し直角方向(従ってチャンネル幅方向、即ちゲート電極の延在方向)にとることも考えられるが、配線9〜12を迂回するように配線21〜23をコ字型配線として周囲に引き回すことになる。これでは、配線を太くするスペース的余裕がなくなる。
【0023】
尚、上記構造に加えて、更に3層配線として電源線及びグランド線を設けると、電源線及びグランド線の幅を実質的に倍増できることになる(第2層の電源線及びグランド線+第3層の電源線及びグランド線)。
【0024】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば、ドライブ能力の調整をトランジスタの幅WXの単位で且つ2層配線構造で実現できる。そして、2層配線構造であるため従来の3層配線に比べコストが安くつくとともに半導体集積回路装置の開発期間や製造期間が短縮できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体集積回路装置の配線構造を平面的に示す図。
【図2】本発明の実施形態に係る半導体集積回路装置の一部分解斜視図。
【図3】第1従来例の半導体集積回路装置の配線構造を平面的に示す図。
【図4】第2従来例の半導体集積回路装置の配線構造を平面的に示す図。
【図5】半導体集積回路装置のI/Oセルを示す図。
【図6】半導体集積回路装置のドライブ能力を上げる方法の説明図。
【図7】第1従来例の欠点を説明するための図。
【図8】本発明での半導体集積回路装置のドライブ能力を上げる方法を示す図。
【図9】本発明の半導体集積回路装置の回路図。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 Nウエル
3、8、30 絶縁膜
4〜6、G1〜G7 ゲート電極
VDD、VSS 電源線及びグランド線
33、34 孤立配線領域
9〜12 ソース間接続の配線
21〜23 ドレイン間接続の配線
Claims (3)
- 第1導電型トランジスタ群と第2導電型トランジスタ群の各トランジスタをそのチャンネル長が半導体チップのスペース的自由度の有る方向になるように半導体基板に形成し、その半導体基板上に配線を施して各トランジスタに所定の接続を施して成る半導体集積回路装置において、
第2層配線としての電源線及びグランド線をくり抜いて溝を設け、該溝内にそれぞれ第2層配線として孤立配線領域を形成し、この孤立配線領域をビアホールを介して第1層配線の第1、第2導電型トランジスタ群間接続の配線に接続したことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 前記第2層配線は、前記第1層配線より上部に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
- 半導体基板に形成された複数のP−MOSトランジスタと、
前記半導体基板に形成された複数のN−MOSトランジスタと、
前記半導体基板上に施された第1絶縁膜と、
第1絶縁膜上に配されるとともに第1方向に延在する各トランジスタのための複数のゲート電極と、
前記ゲート電極が施された第1絶縁膜上に施された第2絶縁膜と、
第2絶縁膜上に設けられるとともに前記複数のP−MOSトランジスタのソースを接続する第1線路と、
第2絶縁膜上に設けられるとともに前記複数のN−MOSトランジスタのソースを接続する第2線路と、
第2絶縁膜上に設けられるとともに前記P−MOSトランジスタのドレインと前記N−MOSトランジスタのドレインを接続する並行直線の複数の第3線路と、
前記第1、第2、第3線路が形成された第2絶縁膜上に形成された第3絶縁膜と、
第3絶縁膜上において前記P−MOSトランジスタ上に形成された電源線と、
第3絶縁膜上において前記N−MOSトランジスタ上に形成されたグランド線と、
前記電源線をくり抜いて設けた溝内に設けられた第1の孤立配線と、
前記グランド線をくり抜いて設けた溝内に設けられた第2の孤立配線と、
第1、第2孤立配線を第3絶縁膜に形成したビアホールを通して第3線路に接続する手段と、から成ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体集積回路装置。
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