JP4334891B2 - Connectable transistor cell structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域及びトランジスタの動作を安定化するための基板コンタクト領域を有し、半導体集積回路を構成すべく並列配置される連結可能なトランジスタセル構造に関するものである。詳細には、トランジスタセルのレイアウト設計方法に関して、トランジスタセルを連結する際の各基板コンタクト領域等の連結に関する。
【0002】
【従来の技術】
システム及びセットのライフサイクルが縮まってきた今日、IC(Integrated Circuit:半導体集積回路)設計に与えられる設計期間は短縮の一歩をたどり、製品化までの時間(time to market)を守るためにはその時々に応じた効率の良い設計方法が必要である。
【0003】
しかし、特殊なアナログ回路等のレイアウト設計のように自動化が不可能なデザインについては、より柔軟なレイアウト手法が求められている。
【0004】
従来のアナログ回路のレイアウト設計に関する各設計フローは、以下に示すような4つの段階が主である。
▲1▼セル生成段階…ネットリスト等の接続情報やデバイスパラメータを基にセルデザインを決定する。
▲2▼セル配置段階…セルを配線効率や配線長を考慮して最適に配置する。
▲3▼セル間配線段階…各種配線制約を守り、セル間を配線する。
▲4▼セルの最適化段階…レイアウトのデザイン検証を行い、最終的なルールチェックを行う。
【0005】
上記の設計フローに従ってトランジスタセルを形成する際、セル同士の配線を極力省略でき、デザインのルール違反を未然に防ぐことのできる構造を用いることは、設計期間を大幅に短縮し、かつ効率の良い円滑な設計フローを実現するための重要な鍵となる。
【0006】
従来のトランジスタセルのレイアウト設計では、まず、セルの段階でトランジスタのチャネル幅を最小単位に並列分割し、所望のフィンガー数からなるトランジスタセルを形成する。
【0007】
具体的には、図27に示すNチャネルMOSトランジスタM1は、そのチャネル幅W(=α)が所望のフィンガー数となるように最小分割される。例えば、ゲート(G1)配線を8本持つ8フィンガーの場合には、図28に示すように、チャネル幅最小単位Wmin=α/8に並列分割される。
【0008】
上記NチャネルMOSトランジスタM1を、多数個、レイアウト設計する際の、チップの構成要素で、繰り返し使えるように、予めまとまった機能を備えた回路のパターンとなったものがトランジスタセルである。そして、上記各トランジスタセルは、設計上必要なサイズとなるように連続配置される。
【0009】
従来の典型的なトランジスタセルに関して、図29〜図40を用いて以下に、具体的に説明する。
(トランジスタレイアウトサンプル▲1▼)
例えば、第1のNチャネルMOSトランジスタセル100は、図29に示すように、P型半導体からなる第1の基板(P-substrate)101上に、第2の基板(P-substrate2)101aを形成するために、底面を形成するプロセスオプションのDeep N-well107a及び側面を形成するN-well107bにより箱状の基板分離領域を形成し、さらにN-well107bに電源電位を与えることによって、外部からのノイズを遮断する。この第2の基板上に、ドレイン領域及びソース領域を形成するためのN型拡散領域(n+)102・102を2個設け、それらの間のP型半導体(P-substrate2)101aの領域を絶縁体である酸化物と導体(金属)であるポリシリコン配線からなるゲート配線(G1)とで覆った構造のトランジスタブロック(Sensitive Circuit)104を有している。この金属(Metal)、酸化物(Oxide)、半導体(Semiconductor)の3構造は、MOS構造と呼ばれている。なお、上記ゲート配線(G1)は、同図では、ゲート領域及びゲート端子を形成するものとなっている。
【0010】
上記のトランジスタブロック(Sensitive Circuit)104の周囲には、図30にも示すように、P型拡散領域にてなる基板コンタクト領域103が形成されており、この基板コンタクト領域103には、コンタクト103a及び第1層メタル103bを介して一定電圧(ここでは0V)が与えられるようになっている。
【0011】
この基板コンタクト領域103は、空きスペースにできるだけ多く配置されるようになっており、基板電位が供給されることにより、トランジスタの動作をより安定化させるものである。
【0012】
上記基板コンタクト領域103は、空きスペースにまとめて配置するか、又は予めNチャネルMOSトランジスタセル100…毎に配置した各基板コンタクト領域103…間がメタル配線にて結線される。
【0013】
一方、上記ソース領域を形成するN型拡散領域(n+)102にコンタクトを介して接続されるソース配線(S1)は、メタルにてなり、図31に示すように、上記基板コンタクト領域103と短絡されている。なお、このような第1のMOSトランジスタセル100のレイアウトパターンは、主に高周波用トランジスタで用いられる。
【0014】
また、ドレイン幹線(D)及びゲート幹線(G)は、隣り合うセルと配線できるように無造作に剥き出した構造をしている。
【0015】
なお、このNチャネルMOSトランジスタセル100は、図32に示すように、チャネル幅最小単位Wmin=10/0.35のサイズからなるトランジスタをレイアウトした例である。
【0016】
一方、図29に示すように、連続して均等配置するポリシリコン配線からなるゲート配線(G1)の両サイドには、ダミーのポリシリコン配線(Gd1)を追加配置し、ポリシリコン層形成時に起こるアンダーカットによるゲート配線構造のばらつきによる悪影響を防いでいる。
【0017】
前述したように、図30中の基板コンタクト領域103は、レイアウト上の空きスペースにできるだけ多く配置することにより、第2の基板(P-substrate2)101a内のトランジスタの動作をより安定化させ、閾値ばらつきを抑える役割がある。
【0018】
また、上記第2の基板(P-substrate2)101a内に、図29で示したNチャネルMOSトランジスタセル100を配置した場合には、前記第2の基板(P-substrate2)101a上に、ドレイン領域及びソース領域を形成する2つのN型拡散領域(n+)102・102とポリシリコン配線からなるゲート配線(G1)、そして、図31にも示すように、基板電位を与えるためのP型拡散領域(p+)108・108にて構成されるNチャネルMOSトランジスタセル100が形成される。
【0019】
ここで、図31にて示したNチャネルMOSトランジスタセル100のレイアウト構造に関し、さらに、図33(a)(b)及び図33を用いて補足説明する。
【0020】
まず、ゲート端子(ゲート配線(G1))・ソース端子(ソース配線(S1))・ドレイン端子(ドレイン配線(D1))からなる3端子構成の上記NチャネルMOSトランジスタセル100のレイアウト例は、図33(a)のように示される。また、上記ポリシリコン配線からなるゲート配線(G1)によるゲート抵抗Rgを考慮した回路図は、図34(a)のように示される。
【0021】
従来技術では、ゲート配線(G1)ゲート抵抗Rgを減らすために、図33(b)に示すように、NチャネルMOSトランジスタセル100のチャネル幅W=αを並列分割して、チャネル幅W’=α/2とし、さらに、ゲート配線(G1)の両端に上記基板コンタクト領域103を配置することにより、図34(b)に示すように、ゲート抵抗Rgを1/4以下に低減する技術が広く用いられている。
【0022】
図29で示したNチャネルMOSトランジスタセル100を用いて、所望のトランジスタサイズを実現する際、図35〜37のような工夫が主に利用される。例えば、図35は、片方のセルを左右反転し、隣り合うセルのドレイン幹線(D)同士を向かい合わせることによって、ドレイン幹線(D)同士の配線を省略した一例である。また、図36は、図35と同様にゲート幹線(G)同士の配線を省略した一例である。通常、基板コンタクト105がフローティングになるデザイン・ルール・エラーを防ぐため、この段階でセル間配線120を行う。
【0023】
また、図37は、基板コンタクト領域103におけるソース配線(S1)同士の配線を省略した一例である。
(トランジスタレイアウトサンプル▲2▼)
次に、他の従来技術である第2のNチャネルMOSトランジスタセル200のレイアウトパターンを、図38に示す。
【0024】
このレイアウトでは、P型基板上にドレイン領域及びソース領域を形成するN型拡散領域(n+)202・202とポリシリコン配線で構成されるゲート配線(G1)とからなるトランジスタブロック204に関し、P型拡散領域からなる基板コンタクト領域203を、トランジスタブロック204の上下端と、ドレイン幹線(D)との間に、孤島状に配置している。また、ソース配線(S1)は、トランジスタを形成するN型拡散領域(n+)と同電位でS1配線からソース幹線(S)として引き出している。さらに、ポリシリコン配線からなるゲート配線(G1)の外側にある前述のダミーポリ配線の外部にある基板コンタクト領域203・203を配置し、ゲート配線は、G1からゲート幹線(G)として抵抗の小さいトップメタルにて引き出している。
(University of California Berkeleyのトランジスタ・レイアウト例)
また、他の従来技術として、カリフォルニア・バークレー大学の博士論文に掲載されている非特許文献1のトランジスタのレイアウト例が挙げられる。図38は、図40における差動入力型LNA回路のトランジスタに限定したレイアウトパターンを示す平面図である。
【0025】
前述のように、LNA回路を構成するMOSトランジスタ(M1〜M4)のチャネル幅を最小単位に並列分割し、所望のフィンガー数となるトランジスタセル300…をマトリクス状に並べ、トランジスタセル300…の周りに基板コンタクト領域303を格子状に後から敷き詰めている。
【0026】
【非特許文献1】
Dennis Gee-Wai Yee, "A Design Methodology for Highly-Integrated Low-Power Receivers for Wireless Communications, "University of California Berkeley, p170, Spring 2001.
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように構成される第1の従来技術であるNチャネルMOSトランジスタセル100では、図37に示すように、ソース・基板電位共通引き出し配線108が、基板コンタクト領域103つまりNチャネルMOSトランジスタセル100から突出しているので、基板コンタクト領域103の間のクリアランスrule2及びコンタクトホール間のクリアランスrule1等、煩わしいデザインルールの制約を受け、セル構造自身の再変更又はメタル層での補修等、手間と時間が余計にかかるおそれがある。
【0028】
また、図35及び図36に示すように、ドレイン幹線(D)やゲート幹線(G)がNチャネルMOSトランジスタセル100から突出しているので、同一機能を持つ基板コンタクト領域103・103等に関してデザインルールを満たすようにのセル間配線120にて後から結線する必要がある。
【0029】
次に、第2の従来技術であるNチャネルMOSトランジスタ200では、図38に示すように、レイアウト設計時に使用するデザインルールの制約を考慮に入れて、孤島状に配置する基板コンタクト領域203・203同士を配線する必要がある。この場合、同層メタル同士の交差や近接するメタル間隔のルールに注意しながらレイアウトを行う面倒かつ効率の悪い作業となる。
【0030】
また、基板コンタクト領域203・203の配置が幾何学的に非対称であるため、NチャネルMOSトランジスタセル200の安定化や閾値等に関するばらつきが生ずる可能性がある。
【0031】
一方、カリフォルニア・バークレー大学の博士論文に掲載されている第3の従来技術であるトランジスタセル300…のレイアウト例では、図39に示すように、上下左右対称なトランジスタセル300…をマトリクス状に均等に配置し、その後、基板コンタクト領域303をセル間に格子状に配置している。すなわち、第1のNチャネルMOSトランジスタセル100及び第2のNチャネルMOSトランジスタセル200と同様に、レイアウト設計時に使用するデザインルールの制約を考慮に入れて、空きスペースを利用するため面倒かつ効率の悪い作業をしなければならない。
【0032】
さらに、従来技術である第1のNチャネルMOSトランジスタセル100及び第2のNチャネルMOSトランジスタセル200におけるレイアウトサンプルでは、ソース配線(S1)と基板であるサブストレート端子とを短絡していたが、一般には、Nチャネルトランジスタのサブストレート端子(subgnd)を最も低い電位の節点に接続し、Pチャネルトランジスタのサブストレート端子(subvdd)を最も高い電位の節点に接続しなければならない(なお、ここではサブストレート端子(subvdd)を抑えるコンタクトを「N-well基板コンタクト」と呼ぶことにする。)。
【0033】
これらの場合、ソース配線(S1)の電位がサブストレート端子の電位と異なる場合がある。チャネルはゲート配線(G1)と基板やウェルとに挟まれた領域であるから、ゲート・ソース間の電位差だけでなく、ソース・サブストレート間の電位差もチャネルの形成に影響を及ぼす。すなわち、例えゲート・ソース間電圧(VGS)が変わらなくても、ソース・サブストレート電圧(VSB)が変化することによりチャネルの形成に関わる閾値電圧(VT)が変化する。ソース・サブストレート電圧(VSB)を考慮した場合の電圧は、
VT =VT0 +γ{(√(2φf+VSB )−√φf) ………(1)
となることが知られている。ただし、VT0は、ソース・サブストレート電圧(VSB)が零のときの閾値電圧である。γやφfは、プロセスによって決まる定数である。
【0034】
つまり、レイアウト上で基板コンタクトの構造がセル毎に異なると、閾値電圧(VT)がばらつく可能性がある。よってセル配置後に基板コンタクトを局所的に変形する必要がないように、セル段階で基板コンタクトを均等にレイアウトする必要がある。
【0035】
また、セル配置後の基板コンタクト領域103・203の形成は、レイアウト設計時に使用するデザインルールの制約を大きく受け、面倒かつ効率の悪い作業となる。
【0036】
従来のレイアウト方法では、トランジスタセル等のコアとなるパーツ配置を第1に行うことが普通であり、パーツの配置によっては基板領域が十分に確保できない可能性がある。さらにまた、基板コンタクトを含めたトランジスタ構造が不均一になる傾向があるため、トランジスタの閾値特性及び耐ノイズ性能等がばらつく可能性がある。
【0037】
総括すると、上記のような設計フローに従ってMOSトランジスタセルを形成する際、基板コンタクト領域の配置忘れ、接続のミス、結線忘れ及びパラメータの指定ミス等及び人的エラー発生の可能性が極めて高くなり、構造が不均一になり閾値電圧がばらつく可能性が高くなる。
【0038】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することにある。
【0039】
【課題を解決するための手段】
本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記課題を解決するために、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域及びトランジスタの動作を安定化するための基板コンタクト領域を有し、半導体集積回路を構成すべく並列配置される連結可能なトランジスタセル構造において、上記基板コンタクト領域が、トランジスタセルの最外周となるように形成されていること特徴としている。
【0040】
上記の発明によれば、基板コンタクト領域が、トランジスタセルの最外周となるように形成されているので、トランジスタセルを連結する際、トランジスタセルを突き合わせることにより、最外周に存在する基板コンタクト領域同士が相互に接触し電気的に接続される。このため、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間配線をする手間が省ける。
【0041】
また、トランジスタセルを連続配置する際、トランジスタセル間に隙間ができ基板コンタクト領域間に隙間ができる場合には、その隙間を処理するために煩わしいデザインルールの制約を受け、トランジスタセル構造自身の再変更又はメタル層での補修等、手間と時間が余計にかかるおそれがある。
【0042】
しかし、本発明では、基板コンタクト領域が最外周に存在するので、トランジスタセルを連続配置する際、トランジスタセル間や基板コンタクト領域間に隙間ができることがない。また、新たに基板コンタクト領域を形成する必要もない。このため、レイアウト設計時にデザインルールの制約を全く受けずにトランジスタセルを連続配置することができる。
【0043】
また、レイアウト上で基板コンタクト領域の構造がトランジスタセル毎に異なると、閾値電圧がばらつく可能性がある。
【0044】
しかし、本発明では、いずれのトランジスタセルについても基板コンタクト領域は最外周に存在するので、それぞれのトランジスタ構造を完全に等しくすることが可能となり、閾値電圧のばらつきの可能性を低減することができる。
【0045】
したがって、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することができる。
【0046】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域に接続される第1層メタルが設けられているとともに、上記第1層メタルは、前記ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域から各ドレイン配線・ゲート配線・ソース配線への立ち上がり部分において第1層にて短絡することにより、トランジスタ機能を無効にし、トランジスタセルを擬似的な基板コンタクトブロックに変換できることを特徴としている。
【0047】
上記の発明によれば、基板コンタクト領域に接続される第1層メタルは、前記ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域から各ドレイン配線・ゲート配線・ソース配線への立ち上がり部分において第1層にて短絡することにより、トランジスタ機能を無効にし、トランジスタセルを擬似的な基板コンタクトブロックに変換可能となっている。
【0048】
すなわち、本発明では、トランジスタセル全体にゲート・ドレイン・ソース・基板端子を短絡するように第1層メタルを覆うことによって、トランジスタセルを擬似的に基板コンタクトセルとして再利用できる。これにより、そのトランジスタセルを基板コンタクトセルとして扱うことになる。
【0049】
したがって、レイアウトパターン上の空きスペースに、トランジスタを配置する基板電位の安定化を図る基板コンタクトセルとなったトランジスタセルを配設しておくことによって、セル空きスペースの有効利用を図ることができる。
【0050】
具体的には、例えば、抵抗の比較的小さいTOPメタルを用いるゲート配線や、主要信号線として第2、3層等を用いることの多いソース配線及びドレイン配線は、全て第1層メタルを用いたメタルを経由して上層までコンタクト結合している点に注目したことにより、単純な短絡用の第1層メタルをトランジスタセルに装着するだけで、トランジスタセルを容易に基板コンタクトセルに切り替えることができる。
【0051】
一方、本発明のトランジスタセルを擬似的に基板コンタクトセルとして各要素回路間の空きスペースに敷き詰めておいた場合には、逆に、この擬似的な基板コンタクトセルの短絡用の第1層メタルを外すことにより、元のトランジスタセルとして容易に再利用することができる。
【0052】
すなわち、擬似的な基板コンタクトセルをレイアウト上の空きスペースに連続配置することによって、様々なトランジスタサイズの変更に対応して、短絡用の第1層メタルを取り除くのみで、基板コンタクトセルを例えばNチャネルMOSトランジスタとして効率良く再利用することできる。また、必要の無い基板コンタクトセルは、空きスペースの基板電位を強化するように働く。
【0053】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域の上方には、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線がトランジスタセルの基板コンタクト領域の内部かつ上方に配置されるとともに、上記ドレイン幹線・ソース幹線の各幹線幅に応じて、基板コンタクト領域の幅が伸縮して形成されることを特徴としている。
【0054】
上記の発明によれば、ドレイン幹線・ソース幹線の各幹線幅に応じて、基板コンタクト領域の幅が伸縮して形成される。
【0055】
したがって、例えば、トランジスタセル毎に分配される電流値から求めたドレイン幹線・ソース幹線の各幹線幅の変更に対し、基本的な基板フレームの構造を保持したまま最外周の基板コンタクト領域を容易に伸縮変形することができる。
【0056】
すなわち、汎用性を高めた基板コンタクト領域の構造となっているので、基本的な基板コンタクト領域の構造を変えずに、バリエーションに富んだトランジスタセルを形成できる。例えば、動作電流毎に異なるトランジスタセルを容易に形成することが可能となる。
【0057】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域は、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線の下方に位置する内部領域が可能な限り開口されていることを特徴としている。
【0058】
上記の発明によれば、基板コンタクト領域は、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線の下方に位置する内部領域が可能な限り開口されている。
【0059】
したがって、ドレイン幹線・ソース幹線の下方に位置する基板コンタクト領域を可能な限り切り抜くことにより、基板コンタクト領域を覆う第1層メタルとドレイン幹線・ソース幹線間に形成される寄生容量を低減することができる。
【0060】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記ドレイン幹線・ソース幹線をトランジスタセルの最外周よりも内部に配置することにより、相互のドレイン幹線・ソース幹線が対向するときのメタル間クリアランスルールを満たすように基板コンタクト領域幅が設定されていることを特徴としている。
【0061】
上記の発明によれば、ドレイン幹線・ソース幹線をトランジスタセルの最外周よりも内部に配置することにより、相互のドレイン幹線・ソース幹線が対向するときのメタル間クリアランスルールを満たすように基板コンタクト領域幅が設定されている。
【0062】
したがって、レイアウト設計時にデザインルールの制約を気にせずに、トランジスタセルを連続配置できるため、レイアウト効率がさらに高まる。
【0063】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記ゲート領域に接続されるゲート配線に信号を供給するゲート幹線は、トランジスタセルの最外周端部にまで延びて形成されていることを特徴としている。
【0064】
上記の発明によれば、ゲート幹線は、トランジスタセルの最外周端部にまで延びて形成されているので、隣接するトランジスタセルのゲート幹線同士の突き合わせによりゲート幹線同士の接続を行うことができる。したがって、トランジスタセルをゲート幹線の対向方向に連続して連結するときには、ゲート幹線について別途の接続配線を省略することができる。
【0065】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線は、トランジスタセルの最外周端部にまで延びて形成されていることを特徴としている。
【0066】
上記の発明によれば、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線は、トランジスタセルの最外周端部にまで延びて形成されている。
【0067】
このため、隣接するトランジスタセルのドレイン幹線同士の突き合わせ及びソース幹線同士の突き合わせにより、ドレイン幹線同士及びソース幹線同士の接続を行うことができる。したがって、トランジスタセルをドレイン幹線同士及びソース幹線同士の対向方向に連続して連結するときには、ドレイン幹線及びソース幹線について別途の接続配線を省略することができる。
【0068】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記トランジスタセルは設計の目的により様々な機能を持つにも関わらず、上記トランジスタセルを互いに連結するときには、各トランジスタセルの基板コンタクト領域同士を突き合わせることによって異なる機能を持つトランジスタセルの基板コンタクト領域を共有できることを特徴としている。
【0069】
上記の発明によれば、異なる機能を持つトランジスタセルを互いに連結するときには、各トランジスタセルの基板コンタクト領域同士を突き合わせることによって異なる機能を持つトランジスタセルの基板コンタクト領域を共有できるので、基板コンタクト領域を共有して並べることによって対称性の良い差動対を形成することができる。
【0070】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記トランジスタセルは、第1のP型半導体基板内に形成されたNチャネルMOSトランジスタにてなることを特徴としている。
【0071】
上記の発明によれば、トランジスタセルは、第1のP型半導体基板内に形成されたNチャネルMOSトランジスタにてなるので、NチャネルMOSトランジスタにおいて、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することができる。
【0072】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記トランジスタセルは、プロセスオプション(Deep N-well)とN-wellとにより隔離された第2のP型半導体基板内に形成されていることを特徴としている。
【0073】
上記の発明によれば、トランジスタセルは、プロセスオプション(Deep N-well)とN-wellとにより隔離された第2のP型半導体基板内に形成されているので、他の回路で生成されたノイズの影響を遮断し、トランジスタが安定した基板電位で動作することができる。
【0074】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域は、N−ウエル基板コンタクト領域であることを特徴としている。
【0075】
上記の発明によれば、基板コンタクト領域は、N−ウエル基板コンタクト領域である。したがって、PチャネルMOSトランジスタにおいて、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することができる。
【0076】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、上記トランジスタセルは、平面形状が四角形及び三角形を含む多角形であることを特徴としている。
【0077】
上記の発明によれば、トランジスタセルは、平面形状が四角形及び三角形を含む多角形である。すなわち、トランジスタセル形状は、一般的な四角形に限定されず、三角形でも良いし、他の多角形でもよい。
【0078】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1ないし図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0079】
本実施の形態の連結可能なトランジスタセル構造が適用されるトランジスタセルとしてのNチャネルMOSトランジスタセル10は、図2に示すように、P型基板からなる第1の基板(P-substrate)1上にドレイン領域及びソース領域を形成するN型拡散領域2…とゲート配線(G1)を形成するポリシリコン配線とで構成されるトランジスタブロック(Sensitive Circuit)4を備えている。上記のゲート(G1)配線は、抵抗の比較的小さいTOPメタル層を用いるのが一般的である。
【0080】
そして、本実施の形態では、図1に示すように、基板コンタクト領域3が、NチャネルMOSトランジスタセル10の最外周となるように形成されている。すなわち、図3に示すように、基板コンタクト領域3は、NチャネルMOSトランジスタセル10の最外周において枠状に形成されている。これによって、NチャネルMOSトランジスタセル10の外周端と基板コンタクト領域3の外周端とが一致している。また、その他の構成要素についても、図1に示すように、NチャネルMOSトランジスタセル10の最外周から突出しないようになっている。
【0081】
すなわち、本実施の形態では、基板コンタクト領域3が予め全て結線された基板フレームを形成しており、後述する実施の形態2及び実施の形態3等にて説明するように、従来の技術にて説明した図33、図34及び図36に示す基板コンタクト領域3間をセル間配線120のように、メタル結線する必要が無い。つまり、隣接するNチャネルMOSトランジスタセル10・10間における基板コンタクト領域3・3同士の素子間配線を省略できるようになっている。
【0082】
また、本実施の形態によるNチャネルMOSトランジスタセル10を用いることにより、素子間配線をする必要性及びレイアウト設計時に使用するデザインルールの制約が激減するためレイアウト作業効率を高めることができるものとなる。
【0083】
なお、本実施の形態においては、図2に示すように、連続して均等配置するポリシリコン配線からなるゲート配線(G1)の両サイドに、ダミーのポリシリコン配線Gd1を追加配置し、ポリシリコン層形成時に起こるアンダーカットによるゲート配線(G1)の製造ばらつきによる悪影響を防ぐ構造となっている。
【0084】
また、従来技術の説明図である図27で示した配置を基に、ソース配線(S1)・ゲート配線(G1)・ドレイン配線(D1)・ゲート配線(G1)・ソース配線(S1)の順で配置し、重複したドレイン配線(D1)を中心に開脚した繰り返し配列構造をしている。このような構造を一般的にコモン・セントロイド構造と称する。
【0085】
図4は、図1に示すNチャネルMOSトランジスタセル10を簡略化した図であり、また、図5は、前記第2の基板(1a)内にNチャネルMOSトランジスタセル10を配置した断面図であり、ソース領域・ドレイン領域を形成する2つのN型拡散領域2とゲート配線(G1)となるポリシリコン配線から構成されるトランジスタブロック(Sensitive Circuit)4と、このトランジスタブロック(Sensitive Circuit)4の外周部に形成される基板電位を与えるためのP型拡散領域にてなる基板コンタクト領域3を有している。
【0086】
上記の外壁を形成する枠組N型半導体領域(N-well)7bは、拡散コンタクトホール7c、第1〜第3メタル層7d及びトップメタル層7f、メタル間コンタクトホール7e等により電源電圧に設定し、他の要素回路の影響を受ける第1の基板(P-substrate)1から遮蔽するようになっている。
【0087】
また、上記の基板コンタクト領域3は、第1層メタル(subgnd)3aに接続されている。
【0088】
ところで、本実施の形態のNチャネルMOSトランジスタセル10では、図2及び図5において二点鎖線で示すように、基板コンタクト領域3に接続される第1層メタル(subgnd)3aをセル切り替用メタル5に切り替えることが可能となっている。
【0089】
これにより、図6に示すように、セル切り替用メタル5による単純な板状のメタルで構成される配線のみで、NチャネルMOSトランジスタセル10を容易に基板コンタクトセルに切り替えることができる。なお、この基板コンタクトセルとは、NチャネルMOSトランジスタセル10全体に第1層においてセル切り替用メタル5を覆うことによって、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域及び基板コンタクト領域3が全て短絡される。その結果、当該NチャネルMOSトランジスタセル10は、トランジスタ機能を失い、そのNチャネルMOSトランジスタセル10は基板コンタクトセルとして扱われることになる。これにより、NチャネルMOSトランジスタセル10を擬似的に基板コンタクトセルとして再利用できることになる。
【0090】
また、最外周を基板コンタクト領域3にて形成しているため、上下左右に関わらない円滑なNチャネルMOSトランジスタセル10間の連結を可能にする。さらに、ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)の配線幅変更に応じて、基板コンタクト領域3が図3中の両端破線矢印で示すように伸縮可能であり、基板フレームの基本構造を壊さずに目的に応じたNチャネルMOSトランジスタセル10を形成することが可能となる。また、図3に示すように、上記ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)との寄生容量の形成を回避するため、無駄な基板コンタクト領域3をトリミング(切り抜き)3cしている。
【0091】
図6は、本実施の形態によるNチャネルMOSトランジスタセル10を基板コンタクトセルに切り替える手段を示す図である。
【0092】
図2及び図5にて説明した第1層メタル(subgnd)3aを、図6にも示すように、第1層メタルとしてのセル切り替用メタル5に取り替えてトランジスタブロック(Sensitive Circuit)4に覆うことによって、基板コンタクト領域3とゲート配線(G1)・ソース配線(S1)・ドレイン配線(D1)とが短絡し、容易に基板コンタクトセルに切り替えることができる。ここで、ゲート配線(G1)・ソース配線(S1)・ドレイン配線(D1)を形成する配線は、全て下位メタル層で必ずセル切り替用メタル5を経由しているため、セル切り替用メタル5を用いて短絡することが可能である。
【0093】
このように、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造では、基板コンタクト領域3が、NチャネルMOSトランジスタセル10の最外周となるように形成されているので、NチャネルMOSトランジスタセル10・10を連結する際、NチャネルMOSトランジスタセル10・10を突き合わせることにより、最外周に存在する基板コンタクト領域3・3同士が相互に接触し電気的に接続される。このため、基板コンタクト領域3・3同士のトランジスタセル間配線をする手間が省ける。
【0094】
また、NチャネルMOSトランジスタセル10…を連続配置する際、NチャネルMOSトランジスタセル10・10間に隙間ができ基板コンタクト領域3・3間に隙間ができる場合には、その隙間を処理するために煩わしいデザインルールの制約を受け、NチャネルMOSトランジスタセル10構造自身の再変更又はメタル層での補修等、手間と時間が余計にかかるおそれがある。
【0095】
しかし、本実施の形態では、基板コンタクト領域3が最外周に存在するので、NチャネルMOSトランジスタセル10…を連続配置する際、NチャネルMOSトランジスタセル10・10間や基板コンタクト領域3・3間に隙間ができることがない。また、新たに基板コンタクト領域3を形成する必要もない。このため、レイアウト設計時にデザインルールの制約を全く受けずにNチャネルMOSトランジスタセル10…を連続配置することができる。
【0096】
また、レイアウト上で基板コンタクト領域3の構造がNチャネルMOSトランジスタセル10…毎に異なると、閾値電圧がばらつく可能性がある。
【0097】
しかし、本実施の形態では、いずれのNチャネルMOSトランジスタセル10…についても基板コンタクト領域3は最外周に存在するので、それぞれのトランジスタ構造を完全に等しくすることが可能となり、閾値電圧のばらつきの可能性を低減することができる。
【0098】
したがって、NチャネルMOSトランジスタセル10…を連続配置する際に、基板コンタクト領域3・3同士のNチャネルMOSトランジスタセル10・10間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域3を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造を提供することができる。
【0099】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造では、基板コンタクト領域3に接続される第1層メタル(subgnd)3aは、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域から各ドレイン配線(D1)・ゲート配線(G1)・ソース配線(S1)への立ち上がり部分において第1層にて短絡することにより、トランジスタ機能を無効にし、NチャネルMOSトランジスタセル10を擬似的な基板コンタクトブロックに変換可能となっている。
【0100】
すなわち、本実施の形態では、NチャネルMOSトランジスタセル10全体にゲート・ドレイン・ソース・基板端子を短絡するように、セル切り替用メタル5を覆うことによって、NチャネルMOSトランジスタセル10を擬似的に基板コンタクトセルとして再利用できる。これにより、NチャネルMOSトランジスタセル10は、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域及び基板コンタクト領域3が全て短絡されることにより、当該NチャネルMOSトランジスタセル10におけるトランジスタ機能を無効にし、そのNチャネルMOSトランジスタセル10を基板コンタクトセルとして扱うことになる。
【0101】
したがって、レイアウトパターン上の空きスペースに、トランジスタを配置する基板電位の安定化を図る基板コンタクトセルとなったNチャネルMOSトランジスタセル10を配設しておくことによって、セル空きスペースの有効利用を図ることができる。
【0102】
具体的には、例えば、第1層メタル(subgnd)3aを用いた板状メタルに加え、抵抗の比較的小さいTOPメタルを用いるゲート配線(G1)や、主要信号線として第2、3層等を用いることの多いソース配線(S1)及びドレイン配線(D1)は、全て第1層メタルを用いた板状メタルを経由して上層までコンタクト結合している点に注目したことにより、単純な短絡用のセル切り替用メタル5をNチャネルMOSトランジスタセル10に装着するだけで、NチャネルMOSトランジスタセル10を容易に基板コンタクトセルに切り替えることができる。
【0103】
一方、本実施の形態のNチャネルMOSトランジスタセル10を擬似的に基板コンタクトセルとして各要素回路間の空きスペースに敷き詰めておいた場合には、逆に、この擬似的な基板コンタクトセルの短絡用のセル切り替用メタル5を外すことにより、元のNチャネルMOSトランジスタセル10として容易に再利用することができる。
【0104】
すなわち、擬似的な基板コンタクトセルをレイアウト上の空きスペースに連続配置することによって、様々なトランジスタサイズの変更に対応して、短絡用のセル切り替用メタル5を取り除くのみで、基板コンタクトセルをNチャネルMOSトランジスタセル10として効率良く再利用することできる。また、必要の無い基板コンタクトセルは、空きスペースの基板電位を強化するように働く。
【0105】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造では、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)の各幹線幅に応じて、基板コンタクト領域3の幅が伸縮して形成される。
【0106】
したがって、例えば、NチャネルMOSトランジスタセル10毎に分配される電流値から求めたドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)の各幹線幅の変更に対し、基本的な基板フレームの構造を保持したまま最外周の基板コンタクト領域3を容易に伸縮変形することができる。
【0107】
すなわち、汎用性を高めた基板コンタクト領域3の構造となっているので、基本的な基板コンタクト領域3の構造を変えずに、バリエーションに富んだNチャネルMOSトランジスタセル10を形成できる。例えば、動作電流毎に異なるNチャネルMOSトランジスタセル10を容易に形成することが可能となる。
【0108】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造では、基板コンタクト領域3は、ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線(D1)・ソース配線(S1)に信号を供給する各ドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)の下方に位置する部分が可能な限り開口されている。
【0109】
したがって、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)の下方に位置する基板コンタクト領域3を可能な限り切り抜くことにより、基板コンタクト領域3を覆う第1層メタル(subgnd)3aとドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)間に形成される寄生容量を低減することができる。
【0110】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造では、NチャネルMOSトランジスタセル10は、第1の基板(P-substrate)1内に形成されたNチャネルMOSトランジスタにてなるので、NチャネルMOSトランジスタにおいて、NチャネルMOSトランジスタセル10を連続配置する際に、基板コンタクト領域3・3同士のNチャネルMOSトランジスタセル10・10間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域3を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造を提供することができる。
【0111】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10の構造では、NチャネルMOSトランジスタセル10は、プロセスオプション(Deep N-well7a)とN-well7bとにより隔離された第2の基板(P-substrate2)1a内に形成されているので、他の回路で生成されたノイズの影響を遮断し、トランジスタが安定した基板電位で動作することができる。
【0112】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図7及び図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0113】
本実施の形態では、前記実施の形態1の図1におけるx軸方向つまりゲート配線(G1)の延長方向にNチャネルMOSトランジスタセル10を連結する例について述べる。
【0114】
図7は、2種類の役割を持つNチャネルMOSトランジスタM1・M2から成る差動対の回路図であり、ソース配線(S1)はインピーダンス素子挿入のために開放している例である。
【0115】
また、図8は、図7で示した2種類のNチャネルMOSトランジスタM1・M2のチャネル幅W=αをそれぞれ16分割し(Wmin=α/16)、8フィンガー(W’=8×Wmin)毎に本実施の形態によるNチャネルMOSトランジスタセル10であるNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を形成し(M1’=M2’=2*W’)、図1中に示したx軸方向つまりゲート配線(G1)と同方向(ゲート配線(G1)の延長方向)に連結したものである。
【0116】
同図に示すように、NチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’は、クロス状に交差配置して幾何学的に原点対称構造となっているため、仮に同図の下部矢印に示すような向きにプロセスばらつきが生じた場合でも、図7におけるNチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2とのばらつきが等しくなる。
【0117】
また、本実施の形態による構成を用いることによって、図8で示したNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’のように、別のトランジスタセル同士でも容易に基板コンタクト領域3・3を連結することが可能となる。さらに、NチャネルMOSトランジスタセルM1’のソース幹線(S)と、NチャネルMOSトランジスタM2’のドレイン幹線(D)に関し、セル段階でx軸方向に連結する際に、その間に基板コンタクト領域3・3が存在するので、レイアウト設計時に使用するデザインルールの制約を気にせずに、近接するメタル配線間のクリアランスルールを満たすことができる。すなわち、ソース幹線(S)とドレイン幹線(D)とは、接触してはならず、近づき過ぎてはいけない。この点、NチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を連結する際に、その間に、一定間隔幅の基板コンタクト領域3・3が存在するので、一定間隔幅の基板コンタクト領域3・3が存在しない場合に比べてソース幹線(S)とドレイン幹線(D)との間隔を気にする必要がない。
【0118】
最終的な基板配線は、連結したNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’における両端の基板コンタクト領域3の任意の位置等から引き出せば良い。
【0119】
このように、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の構造では、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)の各外側端部と基板コンタクト領域3におけるNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の最外周との間の平面的な間隔は、NチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’をゲート領域に接続されるゲート配線(G1)の延長方向に連続して連結することにより相互のドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)が対向するときのメタル間クリアランスルールを満たすように基板コンタクト領域幅が予め設定されている。
【0120】
したがって、レイアウト設計時にデザインルールの制約を気にせずに、NチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’をさらにクロス状に連続配置できるため、レイアウト効率がさらに高まる。
【0121】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の構造では、異なる機能を持つNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を互いに連結するときには、各NチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の基板コンタクト領域3・3同士を突き合わせることによって異なる機能を持つNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の基板コンタクト領域3・3を共有できるので、基板コンタクト領域3・3を共有して並べることによって対称性の良い差動対を形成することができる。
【0122】
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図9及び図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0123】
本実施の形態では、4種類のNチャネルMOSトランジスタセルのx軸方向の連結例について述べる。
【0124】
図9は、従来からギルバートセルミキサで用いられるミキシング部の4つのNチャネルMOSトランジスタ(M1〜4)からなる2つの差動対の回路図である。
【0125】
図10は、図9で示した2つのトランジスタのチャネル幅(W=80)をそれぞれ8分割し(Wmin=80/8=10)、8フィンガー(W’=8×Wmin)毎に本実施の形態1によるNチャネルMOSトランジスタセル10であるNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’・M3’・M4’を形成し(M1’=M2’=M3’=M4’=W’)、図1に示したx軸方向つまりゲート配線(G1)と同方向(ゲート配線(G1)の延長方向)にNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M4’及びNチャネルMOSトランジスタセルM2’・M3’を連結して配置した例である。なお、上記組み合わせに限らず、例えばNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’及びNチャネルMOSトランジスタセルM3’・M4’を連結して配置しても構わない。
【0126】
図10においては、差動対となるNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’及び差動対となるNチャネルMOSトランジスタセルM3’・M4’が対称となるように配置している。このため、仮に、同図の下部矢印に示すような向きにプロセスばらつきが生じた場合でも、差動対となるNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’及び差動対となるNチャネルMOSトランジスタセルM3’・M4’のばらつきが等しくなる。
【0127】
また、本実施の形態による構成を用いることによって、NチャネルMOSトランジスタセルM1’・M4’及びNチャネルMOSトランジスタセルM2’・M3’のように、別のトランジスタセル同士でも容易に基板コンタクト領域3・3を連結することが可能となる。
【0128】
さらに、NチャネルMOSトランジスタセルM1’のソース幹線(S)と、NチャネルMOSトランジスタM4’のドレイン幹線(D)に関し、セル段階でx軸方向に連結する際に、その間に基板コンタクト領域3・3が存在するので、レイアウト設計時に使用するデザインルールの制約を気にせずに、近接するメタル配線間のクリアランスルールを満たすことができる。
【0129】
また、最終的な基板配線は、連結したNチャネルMOSトランジスタセルM1’・M4’における両端の基板コンタクト領域3・3の位置及びNチャネルMOSトランジスタセルM2’・M3’における両端の基板コンタクト領域3・3の任意の位置等から引き出せば良い。
【0130】
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0131】
本実施の形態では、NチャネルMOSトランジスタセルにおける前記図1のy軸方向の連結例について述べる。
【0132】
図11は、NチャネルMOSトランジスタを8フィンガー毎に2つ形成し、図1におけるy軸方向(ゲート配線(G1)と垂直方向)に連結して配置した例である。
【0133】
同図においては、前記実施の形態2、3で説明した、16フィンガーのNチャネルMOSトランジスタセル10と略同じ構造となる。同図に示すように、隣接するNチャネルMOSトランジスタセル10・10の基板コンタクト領域3・3間だけでなく、ゲート幹線(G)・(G)間、並びにソース幹線(S)・(S)間、及びドレイン幹線(D)・(D)間の結線をレイアウトする必要がないため、レイアウトの効率を高めることができる。
【0134】
このように、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10・10の構造では、ゲート幹線(G)は、NチャネルMOSトランジスタセル10・10の最外周端部にまで延びて形成されているので、隣接するNチャネルMOSトランジスタセル10・10のゲート幹線(G)・(G)同士の突き合わせによりゲート幹線(G)・(G)同士の接続を行うことができる。したがって、NチャネルMOSトランジスタセル10・10をゲート幹線(G)・(G)の対向方向に連続して連結するときには、ゲート幹線(G)・(G)について別途の接続配線を省略することができる。
【0135】
また、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル10・10の構造では、ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線(D1)・ソース配線(S1)に信号を供給する各ドレイン幹線(D)・ソース幹線(S)は、NチャネルMOSトランジスタセル10・10の最外周端部にまで延びて形成されている。
【0136】
このため、隣接するNチャネルMOSトランジスタセル10・10のドレイン幹線(D)・(D)同士の突き合わせ及びソース幹線(S)・(S)同士の突き合わせにより、ドレイン幹線(D)・(D)同士及びソース幹線(S)・(S)同士の接続を行うことができる。したがって、NチャネルMOSトランジスタセル10・10をドレイン幹線(D)・(D)同士及びソース幹線(S)・(S)の対向方向に連続して連結するときには、ドレイン幹線(D)・(D)同士及びソース幹線(S)・(S)について別途の接続配線を省略することができる。
【0137】
〔実施の形態5〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図12〜図17に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態4の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0138】
本実施の形態では、PチャネルMOSトランジスタセルについて述べる。
【0139】
本実施の形態のPチャネルMOSトランジスタセル20は、図12に示すように、P型基板からなる第1の基板(P-substrate)1に形成されたN-well基板21上にドレイン領域及びソース領域を形成するP型拡散領域22とポリシリコン配線にてなるゲート配線(G1)にて構成されるトランジスタブロック(Sensitive Circuit)24を有している。上記ゲート配線(G1)は、抵抗の比較的小さいTOPメタル層を用いるのが一般的である。
【0140】
また、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)24の周りには、基板電位を与えるためのN型拡散領域からなるN-well基板コンタクト領域23が形成されている。
【0141】
本実施の形態では、上記N-well基板コンタクト領域23は、図13に示すように、PチャネルMOSトランジスタセル20の最外周を囲むようにして形成されている。これにより、本実施の形態では、隣接するPチャネルMOSトランジスタセル20…のN-well基板コンタクト領域23…同士の素子間配線を省略できるようになっている。
【0142】
本実施の形態によるPチャネルMOSトランジスタセル20を用いることによって、素子間配線する必要性及びレイアウト設計時に使用するデザインルールの制約が激減するためレイアウト作業効率を高めることができる。
【0143】
図14は、図13のPチャネルMOSトランジスタセル20を簡略化したものを示す図である。
【0144】
一方、本実施の形態では、図15に示すN-well基板コンタクト領域23に接続される第1層メタル(subvdd)23aを、同図において二点鎖線で示すように、第1層メタルとしてのセル切り替用メタル25に切り替えることが可能となっている。
【0145】
ここで、本実施の形態では、ゲート配線(G1)・ソース配線(S1)・ドレイン配線(D1)を形成する配線は、全て下位メタル層で必ず第1層を経由しているため、第1層を用いて短絡することが可能である。
【0146】
これにより、図16に示すように、セル切り替用メタル25による単純な板状メタルで構成される配線のみで、PチャネルMOSトランジスタセル20を容易にN-well基板コンタクトセルに切り替えることができる。なお、このN-well基板コンタクトセルとは、PチャネルMOSトランジスタセル20全体に、第1層においてセル切り替用メタル25を覆うことによって、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域及びN-well基板コンタクト領域23が全て短絡される。その結果、当該PチャネルMOSトランジスタセル20は、トランジスタ機能を失い、N-well基板コンタクトセルとして扱われることになる。これにより、PチャネルMOSトランジスタセル20を擬似的にN-well基板コンタクトセルとして再利用できるため、N-wellの電源電位を強化できることになる。
【0147】
図17は、上記図12のN-well基板コンタクト領域23を抽出したレイアウトパターンの平面図である。同図に示すように、N-well基板コンタクト領域23が予め全て結線されたN-well基板フレームを形成している。また、最外周をN-well基板コンタクト領域23で形成しているため、上下左右に関わらない円滑なPチャネルMOSトランジスタセル20…間の連結を可能にするようになっている。
【0148】
また、図13に示すソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)の配線幅変更に応じて、図17において両端矢印で示すように、N-well基板コンタクト領域23が伸縮可能であり、N-well基板フレームの基本構造を壊さずに目的に応じたPチャネルMOSトランジスタセル20を形成することが可能となる。
【0149】
また、本実施の形態では、ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)との寄生容量の形成を回避するため、無駄なN-well基板コンタクト領域23をトリミング(切り抜き)23cしている。
【0150】
このように、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20の構造では、基板コンタクト領域は、N-well基板コンタクト領域23である。したがって、PチャネルMOSトランジスタにおいて、PチャネルMOSトランジスタセル20を連続配置する際に、N-well基板コンタクト領域23・23同士のPチャネルMOSトランジスタセル20・20間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずにN-well基板コンタクト領域23を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20・20の構造を提供することができる。ここで、N-well基板そのものは、N-well基板コンタクト領域23・23同士を連結することによって、自動的に重なりあうため、デザインルールを気にする必要がない。
【0151】
また、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20の構造では、N-well基板コンタクト領域23に接続される第1層メタル(subvdd)23aは、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域から各ドレイン配線(D1)・ゲート配線(G1)・ソース配線(S1)への立ち上がり部分において第1層にて短絡する特徴を活かすことにより、これらドレイン領域・ゲート領域・ソース領域と電気的に接続したセル切り替用メタル25として利用することが可能となっている。
【0152】
すなわち、PチャネルMOSトランジスタセル20全体にセル切り替用メタル25を覆うことによって、PチャネルMOSトランジスタセル20を擬似的にN-well基板コンタクトセルとして再利用できる。これにより、PチャネルMOSトランジスタセル20は、ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域及びN-well基板コンタクト領域23が全て短絡されることにより、当該PチャネルMOSトランジスタセル20におけるトランジスタ機能を無効にし、そのPチャネルMOSトランジスタセル20をN-well基板コンタクトセルとして扱うことになる。
【0153】
したがって、レイアウトパターン上の空きスペースに、トランジスタの安定化を図るN-well基板コンタクトセルとなったPチャネルMOSトランジスタセル20を配設しておくことによって、セル空きスペースの有効利用を図ることができる。
【0154】
一方、PチャネルMOSトランジスタセル20を擬似的に基板コンタクトセルとして各要素回路間の空きスペースに敷き詰めておいた場合には、逆に、この擬似的な基板コンタクトセルのセル切り替用メタル25を外すことにより、元のPチャネルMOSトランジスタセル20として容易に再利用することができる。
【0155】
また、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20の構造では、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)の各幹線幅に応じて、N-well基板コンタクト領域23の幅が伸縮して形成される。
【0156】
したがって、例えば、PチャネルMOSトランジスタセル20毎に分配される電流値から求めたドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)の各幹線幅の変更に対し、基本的な基板フレームの構造を保持したまま最外周のN-well基板コンタクト領域23を容易に伸縮変形することができる。
【0157】
すなわち、汎用性を高めたN-well基板コンタクト領域23の構造となっているので、基本的なN-well基板コンタクト領域23の構造を変えずに、バリエーションに富んだPチャネルMOSトランジスタセル20を形成できる。例えば、動作電流毎に異なるPチャネルMOSトランジスタセル20を容易に形成することが可能となる。
【0158】
また、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20の構造では、N-well基板コンタクト領域23は、ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線(D1)・ソース配線(S1)に信号を供給する各ドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)の下方に位置する内部領域が可能な限り開口されている。
【0159】
したがって、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)の下方に位置するN-well基板コンタクト領域23を可能な限り切り抜くことにより、N-well基板コンタクト領域23を覆う第1層メタル(subvdd)23aとドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)間に形成される寄生容量を低減することができる。
【0160】
また、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20の構造では、基板コンタクト領域は、N-well基板コンタクト領域23である。
【0161】
したがって、PチャネルMOSトランジスタにおいて、PチャネルMOSトランジスタセル20を連続配置する際に、N-well基板コンタクト領域23・23同士のPチャネルMOSトランジスタセル20・20間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20・20の構造を提供することができる。
【0162】
〔実施の形態6〕
本発明の他の実施の形態について図18及び図19に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態5の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0163】
本実施の形態では、前記実施の形態5の図13におけるx軸方向つまりゲート配線(G1)の延長方向にPチャネルMOSトランジスタセル20を連結する例について述べる。
【0164】
図18は、2種類のPチャネルMOSトランジスタM1・M2からなる差動対の回路図である。また、図19は、図18で示した2種類のPチャネルMOSトランジスタM1・M2のチャネル幅W=αをそれぞれ16分割し(Wmin=α/16)、8フィンガー(W’=8×Wmin)毎に本実施の形態によるPチャネルMOSトランジスタセル20であるPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を形成し(M1’=M2’=2*W’)、図13中に示したx軸方向つまりゲート配線(G1)と同方向(ゲート配線(G1)の延長方向)に連結したものである。
【0165】
同図に示すように、PチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’は、クロス状に交差配置して幾何学的に原点対称構造となっているため、仮に同図の下部矢印に示すような向きにプロセスばらつきが生じた場合でも、図19におけるPチャネルMOSトランジスタM1とPチャネルMOSトランジスタM2とのばらつきが等しくなる。
【0166】
また、本実施の形態による構成を用いることによって、図19に示すPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’のように、別の役割を持つトランジスタセル同士でも容易にN-well基板コンタクト領域23・23を連結することが可能となる。さらに、PチャネルMOSトランジスタセルM1’のソース幹線(S)と、PチャネルMOSトランジスタセルM2’のドレイン幹線(D)に関し、セル段階でx軸方向に連結する際に、その間にN-well基板コンタクト領域23・23が存在するので、レイアウト設計時に使用するデザインルールの制約を気にせずに、近接するメタル配線間のクリアランスルールを満たすことができる。すなわち、ソース幹線(S)とドレイン幹線(D)とは、接触してはならず、近づき過ぎてはいけない。この点、PチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を連結する際に、その間に、一定間隔幅のN-well基板コンタクト領域23・23が存在するので、一定間隔幅のN-well基板コンタクト領域23・23が存在しない場合に比べてソース幹線(S)とドレイン幹線(D)との間隔を気にする必要がない。
【0167】
最終的な基板配線は、連結したPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’における両端のN-well基板コンタクト領域23の任意の位置等から引き出せば良い。
【0168】
このように、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の構造では、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)をPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の最外周よりも内部に配置することにより、相互のドレイン幹線・ソース幹線が対向するときのメタル間クリアランスルールを満たすように基板コンタクト領域幅が設定されている。
【0169】
また、本実施の形態では、ドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)の各外側端部とN-well基板コンタクト領域23・23におけるPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の最外周との間の平面的な間隔は、PチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’をゲート領域に接続されるゲート配線(G1)の延長方向に連続して連結することにより相互のドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)が対向するときのメタル間クリアランスルールを満たすように設定されている。
【0170】
したがって、レイアウト設計時にデザインルールの制約を気にせずに、PチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を連続配置できるため、レイアウト効率がさらに高まる。
【0171】
また、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’の構造では、2種類のPチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’を互いに連結するときには、各PチャネルMOSトランジスタセルM1’・M2’のN-well基板コンタクト領域23・23同士を突き合わせるので、N-well基板コンタクト領域23・23を共有して並べることによって対称性の良い差動対を形成することができる。
【0172】
〔実施の形態7〕
本発明のさらに他の実施の形態について図20ないし図22に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態6の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0173】
本実施の形態では、PチャネルMOSトランジスタセル20における前記図13のy軸方向の連結例について述べる。
【0174】
図20は、PチャネルMOSトランジスタセル20を8フィンガー毎に2つ形成し、図13におけるy軸方向(ゲート配線(G1)と垂直方向)に連結して配置した例である。
【0175】
同図においては、16フィンガーのPチャネルMOSトランジスタセル20と略同じ構造となる。同図に示すように、隣接するPチャネルMOSトランジスタセル20・20のN-well基板コンタクト領域23・23間だけでなく、ゲート幹線(G)・(G)間、並びにソース幹線(S)・(S)間、及びドレイン幹線(D)・(D)間の結線をレイアウトする必要がないため、レイアウトの効率を高めることができる。ここで、N-well基板そのものは、N-well基板コンタクト領域23・23同士を連結することによって、自動的に重なりあうため、デザインルールを気にする必要がない。
【0176】
このように、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20・20の構造では、ゲート幹線(G)は、PチャネルMOSトランジスタセル20・20の最外周端部にまで延びて形成されているので、隣接するPチャネルMOSトランジスタセル20・20のゲート幹線(G)・(G)同士の突き合わせによりゲート幹線(G)・(G)同士の接続を行うことができる。したがって、PチャネルMOSトランジスタセル20・20をゲート幹線(G)・(G)の対向方向に連続して連結するときには、ゲート幹線(G)・(G)について別途の接続配線を省略することができる。
【0177】
また、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル20・20の構造では、ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線(D1)・ソース配線(S1)に信号を供給する各ドレイン幹線(D)・ソース幹線(D)は、PチャネルMOSトランジスタセル20・20の最外周端部にまで延びて形成されている。
【0178】
このため、隣接するPチャネルMOSトランジスタセル20・20のドレイン幹線(D)・(D)同士の突き合わせ及びソース幹線(D)・(D)同士の突き合わせにより、ドレイン幹線(D)・(D)同士及びソース幹線(D)・(D)同士の接続を行うことができる。したがって、PチャネルMOSトランジスタセル20・20をドレイン幹線(D)・(D)同士及びソース幹線(D)・(D)同士の対向方向に連続して連結するときには、ドレイン幹線(D)・(D)及びソース幹線(D)・(D)について別途の接続配線を省略することができる。
【0179】
また、図21には、図20を簡略化した図を示す。さらに、図21におけるC−C線断面図を図22に示す。同図から、本実施の形態のトランジスタ構造を用いることによって、ゲート幹線(G)、基板コンタクト用メタル層(subvdd)23a、及びN型拡散領域(n+)がデザインルールを意識することなく連結可能となっていることがわかる。同様に、N-wellも重なり合うことによって、デザインルールの制約を受けずに、一つのN-wellとして電気的に接続されていることがわかる。
【0180】
〔実施の形態8〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図23ないし図25に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態7の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態で説明するN型拡散領域32、基板コンタクト領域33、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)34は、前記実施の形態1のN型拡散領域2、基板コンタクト領域3、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)4と同じ機能を有する。
【0181】
本発明の連結可能なトランジスタセル構造で適用されるトランジスタセルは、四角形に限らない。すなわち、他の多角形でも本発明を適用することができる。
【0182】
本実施の形態では、三角形で構成した場合のNチャネルMOSトランジスタセルについて説明する。
【0183】
本実施の形態のNチャネルMOSトランジスタセル30は、図23に示すように、P型基板からなる第1の基板(P-substrate)1上にドレイン領域及びソース領域を形成するN型拡散領域32とポリシリコン配線にてなるゲート配線(G1)にて構成される三角形構造のトランジスタブロック(Sensitive Circuit)34を有している。上記ゲート配線(G1)は、抵抗の比較的小さいTOPメタル層を用いるのが一般的である。
【0184】
また、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)34の周りには、基板電位を与えるためのP型拡散領域からなる基板コンタクト領域33が形成されている。
【0185】
本実施の形態では、上記基板コンタクト領域33は、同図に示すように、NチャネルMOSトランジスタセル30の最外周を囲むようにして形成されている。これにより、本実施の形態では、隣接するNチャネルMOSトランジスタセル30…の基板コンタクト領域33…同士の素子間配線を省略できるようになっている。
【0186】
本実施の形態によるNチャネルMOSトランジスタセル30を用いることによって、素子間配線する必要性及びレイアウト設計時に使用するデザインルールの制約が激減するためレイアウト作業効率を高めることができる。
【0187】
一方、本実施の形態では、前記実施の形態1で説明した四角形のNチャネルMOSトランジスタセル10と同様に、基板コンタクト領域33に接続される第1層メタルを、図示しない三角形のセル切り替用メタルに切り替えることが可能となっている。
【0188】
これにより、三角形のセル切り替用メタルによる単純な第1層メタルによる短絡用配線のみで、NチャネルMOSトランジスタセル30を容易に基板コンタクトセルに切り替えることができる。この結果、NチャネルMOSトランジスタセル30を擬似的に基板コンタクトセルとして再利用できることになる。
【0189】
また、本実施の形態では、基板コンタクト領域33が予め全て結線された基板フレームを形成しているとともに、最外周を基板コンタクト領域33で形成しているため、上下左右に関わらない円滑なNチャネルMOSトランジスタセル30…間の連結を可能にするようになっている。
【0190】
また、ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)の配線幅変更に応じて、基板コンタクト領域33が伸縮可能であり、基板フレームの基本構造を壊さずに目的に応じたNチャネルMOSトランジスタセル30を形成することが可能となる。
【0191】
また、本実施の形態でも、ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)との寄生容量の形成を回避するため、無駄な基板コンタクト領域33をトリミング(切り抜き)している(図示しない)。
【0192】
図24及び図25は、上記NチャネルMOSトランジスタセル30…を効率良く配置した一例である。同図に示すように、ゲート幹線(G)・(G)、ドレイン幹線(D)・(D)、ソース幹線(S)・(S)がお互いに向き合うように配置することによって、配線を容易にしている。
【0193】
なお、本実施の形態では、
このように、本実施の形態の連結可能なNチャネルMOSトランジスタセル30の構造では、NチャネルMOSトランジスタセル30は、平面形状が四角形及び三角形を含む多角形である。すなわち、トランジスタセル形状は、一般的な四角形に限定されず、三角形でも良いし、他の多角形でもよい。
【0194】
〔実施の形態9〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図26に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態8の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態で説明するPチャネルMOSトランジスタセル40は、機能的には実施の形態5にて説明したPチャネルMOSトランジスタセル20と同じである。したがって、P型拡散領域42、N-well基板コンタクト領域43、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)44は、前記実施の形態5のP型拡散領域22、N-well基板コンタクト領域23、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)24と同じ機能を有する。
【0195】
本発明の連結可能なトランジスタセル構造で適用されるトランジスタセルは、PチャネルMOSトランジスタセルについても、四角形に限らず他の多角形でも本発明を適用することができる。
【0196】
本実施の形態では、三角形で構成した場合のPチャネルMOSトランジスタセルについて説明する。
【0197】
本実施の形態のPチャネルMOSトランジスタセル40は、図26に示すように、図示しないP型基板からなる第1の基板(P-substrate)に形成されたN-well基板41上にドレイン領域及びソース領域を形成するP型拡散領域42とポリシリコン配線にてなるゲート配線(G1)にて構成される三角形構造のトランジスタブロック(Sensitive Circuit)44を有している。上記ゲート配線(G1)は、抵抗の比較的小さいTOPメタル層を用いるのが一般的である。
【0198】
また、トランジスタブロック(Sensitive Circuit)44の周りには、基板電位を与えるためのN型拡散領域からなるN-well基板コンタクト領域43が形成されている。
【0199】
本実施の形態では、上記N-well基板コンタクト領域43は、PチャネルMOSトランジスタセル40の最外周を囲むようにして形成されている。これにより、本実施の形態では、隣接するPチャネルMOSトランジスタセル40…のN-well基板コンタクト領域43…同士の素子間配線を省略できるようになっている。
【0200】
本実施の形態によるPチャネルMOSトランジスタセル40を用いることによって、素子間配線する必要性及びレイアウト設計時に使用するデザインルールの制約が激減するためレイアウト作業効率を高めることができる。
【0201】
一方、本実施の形態でも、N-well基板コンタクト領域43に接続される第1層メタル(subvdd)43aを、図示しない三角形のセル切り替用メタルによりトランジスタの機能を無効にすることが可能となっている。
【0202】
ここで、本実施の形態では、ゲート配線(G1)・ソース配線(S1)・ドレイン配線(D1)を形成する配線は、全て下位メタル層で必ず第1層を経由しているため、第1層を用いて短絡することが可能である。
【0203】
これにより、三角形のセル切り替用メタルによる単純な板状メタルで構成される配線のみで、三角形のPチャネルMOSトランジスタセル40を容易に三角形のN-well基板コンタクトセルに切り替えることができる。この結果、PチャネルMOSトランジスタセル40を擬似的にN-well基板コンタクトセルとして再利用できることになる。
【0204】
また、本実施の形態では、三角形のPチャネルMOSトランジスタセル40の最外周をN-well基板コンタクト領域43で形成しているため、上下左右に関わらない円滑なPチャネルMOSトランジスタセル40…間の連結を可能にするようになっている。
【0205】
また、ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)の配線幅変更に応じて、N-well基板コンタクト領域43が伸縮可能であり、N-well基板フレームの基本構造を壊さずに目的に応じたPチャネルMOSトランジスタセル40を形成することが可能となる。
【0206】
また、本実施の形態では、ソース幹線(S)及びドレイン幹線(D)との寄生容量の形成を回避するため、無駄なN-well基板コンタクト領域43をトリミング(切り抜き)している(図示しない)。
【0207】
このように、本実施の形態の連結可能なPチャネルMOSトランジスタセル40の構造では、PチャネルMOSトランジスタセル40は、平面形状が四角形及び三角形を含む多角形である。すなわち、トランジスタセル形状は、一般的な四角形に限定されず、三角形でも良いし、他の多角形でもよい。
【0208】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【0209】
【発明の効果】
本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、以上のように、基板コンタクト領域が、トランジスタセルの最外周となるように形成されているものである。
【0210】
それゆえ、基板コンタクト領域が、トランジスタセルの最外周となるように形成されているので、トランジスタセルを連結する際、トランジスタセルを突き合わせることにより、最外周に存在する基板コンタクト領域同士が相互に接触し電気的に接続される。このため、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間配線をする手間が省ける。
【0211】
また、基板コンタクト領域が最外周に存在するので、トランジスタセルを連続配置する際、トランジスタセル間や基板コンタクト領域間に隙間ができることがない。また、新たに基板コンタクト領域を形成する必要もない。このため、レイアウト設計時にデザインルールの制約を全く受けずにトランジスタセルを連続配置することができる。
【0212】
また、いずれのトランジスタセルについても基板コンタクト領域は最外周に存在するので、それぞれのトランジスタ構造を完全に等しくすることが可能となり、閾値電圧のばらつきの可能性を低減することができる。
【0213】
したがって、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することができるという効果を奏する。
【0214】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域に接続される第1層メタルが設けられているとともに、上記第1層メタルは、前記ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域から各ドレイン配線・ゲート配線・ソース配線への立ち上がり部分において第1層にて短絡することにより、トランジスタ機能を無効にし、トランジスタセルを擬似的な基板コンタクトブロックに変換できるものである。
【0215】
それゆえ、単純な短絡用の第1層メタルをトランジスタセルに装着するだけで、トランジスタセルを容易に基板コンタクトセルに切り替えることができる。したがって、レイアウトパターン上の空きスペースに、トランジスタの安定化を図る基板コンタクトセルとなったトランジスタセルを配設しておくことによって、セル空きスペースの有効利用を図ることができるという効果を奏する。
【0216】
一方、本発明のトランジスタセルを擬似的に基板コンタクトセルとして各要素回路間の空きスペースに敷き詰めておいた場合には、逆に、この擬似的な基板コンタクトセルの短絡用の第1層メタルを外すことにより、元のトランジスタセルとして容易に再利用することができるという効果を奏する。
【0217】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域の上方には、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線がトランジスタセルの基板コンタクト領域の内部かつ上方に配置されるとともに、上記ドレイン幹線・ソース幹線の各幹線幅に応じて、基板コンタクト領域の幅が伸縮して形成されるものである。
【0218】
それゆえ、汎用性を高めた基板コンタクト領域の構造となっているので、基本的な基板コンタクト領域の構造を変えずに、バリエーションに富んだトランジスタセルを形成できるという効果を奏する。
【0219】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域は、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線の下方に位置する内部領域が可能な限り開口されているものである。
【0220】
それゆえ、ドレイン幹線・ソース幹線の下方に位置する基板コンタクト領域を可能な限り切り抜くことにより、基板コンタクト領域を覆う第1層メタルとドレイン幹線・ソース幹線間に形成される寄生容量を低減することができるという効果を奏する。
【0221】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記ドレイン幹線・ソース幹線をトランジスタセルの最外周よりも内部に配置することにより、相互のドレイン幹線・ソース幹線が対向するときのメタル間クリアランスルールを満たすように基板コンタクト領域幅が設定されているものである。
【0222】
それゆえ、レイアウト設計時にデザインルールの制約を気にせずに、トランジスタセルを連続配置できるため、レイアウト効率がさらに高まるという効果を奏する。
【0223】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記ゲート領域に接続されるゲート配線に信号を供給するゲート幹線は、トランジスタセルの最外周端部にまで延びて形成されているものである。
【0224】
それゆえ、隣接するトランジスタセルのゲート幹線同士の突き合わせによりゲート幹線同士の接続を行うことができる。したがって、トランジスタセルをゲート幹線の対向方向に連続して連結するときには、ゲート幹線について別途の接続配線を省略することができるという効果を奏する。
【0225】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線は、トランジスタセルの最外周端部にまで延びて形成されているものである。
【0226】
それゆえ、隣接するトランジスタセルのドレイン幹線同士の突き合わせ及びソース幹線同士の突き合わせにより、ドレイン幹線同士及びソース幹線同士の接続を行うことができる。したがって、トランジスタセルをドレイン幹線同士及びソース幹線同士の対向方向に連続して連結するときには、ドレイン幹線及びソース幹線について別途の接続配線を省略することができるという効果を奏する。
【0227】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記トランジスタセルは設計の目的により様々な機能を持つにも関わらず、上記トランジスタセルを互いに連結するときには、各トランジスタセルの基板コンタクト領域同士を突き合わせることによって異なる機能を持つトランジスタセルの基板コンタクト領域を共有できるものである。
【0228】
それゆえ、異なる機能を持つトランジスタセルを互いに連結するときには、各トランジスタセルの基板コンタクト領域同士を突き合わせることによって異なる機能を持つトランジスタセルの基板コンタクト領域を共有できるので、基板コンタクト領域を共有して並べることによって対称性の良い差動対を形成することができるという効果を奏する。
【0229】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記トランジスタセルは、第1のP型半導体基板内に形成されたNチャネルMOSトランジスタにてなるものである。
【0230】
それゆえ、NチャネルMOSトランジスタにおいて、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することができるという効果を奏する。
【0231】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記トランジスタセルは、プロセスオプション(Deep N-well)とN-wellとにより隔離された第2のP型半導体基板内に形成されているものである。
【0232】
それゆえ、他の回路で生成されたノイズの影響を遮断し、トランジスタが安定した基板電位で動作することができるという効果を奏する。
【0233】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、前記基板コンタクト領域は、N−ウエル基板コンタクト領域であるものである。
【0234】
それゆえ、PチャネルMOSトランジスタにおいて、トランジスタセルを連続配置する際に、基板コンタクト領域同士のトランジスタセル間の配線を回避し、レイアウト設計時にデザインルールの制約を受けずに基板コンタクト領域を形成し、閾値電圧のばらつきの可能性を低減し得る連結可能なトランジスタセル構造を提供することができるという効果を奏する。
【0235】
また、本発明の連結可能なトランジスタセル構造は、上記記載の連結可能なトランジスタセル構造において、上記トランジスタセルは、平面形状が四角形及び三角形を含む多角形であるものである。
【0236】
上記の発明によれば、トランジスタセルは、平面形状が四角形及び三角形を含む多角形である。すなわち、トランジスタセル形状は、一般的な四角形に限定されず、三角形でも良いし、他の多角形でもよい。これによっても、上記発明の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるNチャネルMOSトランジスタセルの実施の一形態を示すものであり、レイアウトパターンを示す平面図である。
【図2】第1の基板(P-substrate)内に配置されたNチャネルMOSトランジスタセルを示す、図4のA−A線断面図である。
【図3】上記NチャネルMOSトランジスタセルの基板コンタクト領域を抽出したレイアウトパターンを示す平面図である。
【図4】上記NチャネルMOSトランジスタセルの簡略化したレイアウトパターンを示す平面図である。
【図5】 Deep N-well内に配置されたNチャネルMOSトランジスタセルを示す、図4のA−A線断面図である。
【図6】セル切り替用メタルにより、NチャネルMOSトランジスタセルを基板コンタクトセルに切り替えた状態を示す平面図である。
【図7】2つのNチャネルMOSトランジスタ(M1・M2)からなる差動対を示す回路図である。
【図8】上記NチャネルMOSトランジスタ(M1・M2)のNチャネルMOSトランジスタセル(M1’・M2’)を連結して配置した状態を示す平面図である。
【図9】4つのNチャネルMOSトランジスタ(M1〜4)からなる2つの差動対を示す回路図である。
【図10】上記NチャネルMOSトランジスタ(M1〜4)のNチャネルMOSトランジスタセル(M1’〜M4’)を連結して配置した状態を示す平面図である。
【図11】上記NチャネルMOSトランジスタセルを、ゲート配線と垂直方向に連結した状態を示す平面図である。
【図12】本発明における連結可能なトランジスタセル構造の他の実施の形態を示すものであり、PチャネルMOSトランジスタセルを示す、図14のB−B線断面図である。
【図13】上記PチャネルMOSトランジスタセルのレイアウトパターンを示す平面図である。
【図14】上記PチャネルMOSトランジスタセルの簡略化したレイアウトパターンを示す平面図である。
【図15】セル切り替用メタルにより、PチャネルMOSトランジスタセルを基板コンタクトセルに切り替えた状態を示す、図14のB−B線断面図である。
【図16】セル切り替用メタルにより、PチャネルMOSトランジスタセルを基板コンタクトセルに切り替えた状態を示す平面図である。
【図17】上記PチャネルMOSトランジスタセルのN-well基板コンタクト領域を抽出したレイアウトパターンを示す平面図である。
【図18】2つのPチャネルMOSトランジスタ(M1・M2)からなる差動対を示す回路図である。
【図19】上記PチャネルMOSトランジスタ(M1・M2)のPチャネルMOSトランジスタセル(M1’・M2’)を連結して配置した状態を示す平面図である。
【図20】上記PチャネルMOSトランジスタセルを、ゲート配線と垂直方向に連結した状態を示す平面図である。
【図21】上記図20の簡略化したレイアウトパターンを示す平面図である。
【図22】上記PチャネルMOSトランジスタセルを、ゲート配線と垂直方向に連結した状態を示す、図21のC−C線断面図である。
【図23】本発明における連結可能なトランジスタセル構造のさらに他の実施の形態を示すものであり、三角形のNチャネルMOSトランジスタセルを示す平面図である。
【図24】上記三角形のNチャネルMOSトランジスタセルを連結して配置した状態を示す平面図である。
【図25】上記三角形のNチャネルMOSトランジスタセルを多数連結して配置した状態を示す平面図である。
【図26】三角形のPチャネルMOSトランジスタセルを示す平面図である。
【図27】チャネル幅WがαのNチャネルMOSトランジスタを示す回路図である。
【図28】チャネル幅を最小単位に並列分割したNチャネルMOSトランジスタを示す回路図である。
【図29】従来の連結可能なトランジスタセルの構造を示すものであり、Deep N-well内に配置されたNチャネルMOSトランジスタセルを示す、図31のD−D線断面図である。
【図30】上記Deep N-well内に配置されたNチャネルMOSトランジスタセル示す平面図である。
【図31】上記PチャネルMOSトランジスタセルの簡略化したレイアウトパターンを示す平面図である。
【図32】上記PチャネルMOSトランジスタを示す回路図である。
【図33】(a)(b)は、ゲート抵抗を模式的に表したゲート・ソース・ドレインからなる3端子構成のMOSトランジスタのレイアウト例を示す平面図である。
【図34】(a)(b)は、上記MOSトランジスタにおいて、ポリシリコン配線によるゲート抵抗を考慮した回路図である。
【図35】上記NチャネルMOSトランジスタセルを連結して配置した状態を示す平面図である。
【図36】上記NチャネルMOSトランジスタセルを連結して配置した他の状態を示す平面図である。
【図37】上記NチャネルMOSトランジスタセルを連結して配置したさらに他の状態を示す平面図である。
【図38】上記NチャネルMOSトランジスタセルを連結して配置したさらに他の状態を示す平面図である。
【図39】上記NチャネルMOSトランジスタセルを連結して配置したさらに他の状態を示す平面図である。
【図40】差動入力型LNA回路のトランジスタに限定したNチャネルMOSトランジスタ(M1〜4)を示す回路図である。
【符号の説明】
1 第1の基板(P-substrate)(第1のP型半導体基板)
1a 第2の基板(P-substrate2)(第2のP型半導体基板)
2 N型拡散領域(ドレイン領域、ソース領域)
3 基板コンタクト領域
3a 第1層メタル(subgnd)
3c トリミング〔切り抜き〕(開口)
4 トランジスタブロック(Sensitive Circuit)
5 セル切り替用メタル(第1層メタル)
10 NチャネルMOSトランジスタセル(トランジスタセル)
20 PチャネルMOSトランジスタセル(トランジスタセル)
21 N-well基板
22 P型拡散領域(ドレイン領域、ソース領域)
23 N-well基板コンタクト領域
23a 第1層メタル(subvdd)
25 セル切り替用メタル(第1層メタル)
30 NチャネルMOSトランジスタセル(トランジスタセル)
40 PチャネルMOSトランジスタセル(トランジスタセル)
D ドレイン幹線
D1 ドレイン配線
G ゲート幹線
G1 ゲート配線
Gd1 ダミーポリ配線
M1・M2・M3・M4 MOSトランジスタ
M1’・M2’・M3’・M4’ MOSトランジスタセル
S ソース幹線
S1 ソース配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a connectable transistor cell structure having a drain region, a gate region, a source region, and a substrate contact region for stabilizing the operation of a transistor and arranged in parallel to constitute a semiconductor integrated circuit. . More specifically, the present invention relates to the connection design of transistor cell layouts, such as connection of substrate contact regions when connecting transistor cells.
[0002]
[Prior art]
Today, as the life cycle of systems and sets has shrunk, the design period given to IC (Integrated Circuit) design is one step in shortening, and in order to protect time to market An efficient design method is needed from time to time.
[0003]
However, more flexible layout techniques are required for designs that cannot be automated, such as special analog circuit layout designs.
[0004]
Each design flow related to the layout design of the conventional analog circuit mainly includes the following four stages.
(1) Cell generation stage: A cell design is determined based on connection information such as a net list and device parameters.
(2) Cell placement stage: Cells are optimally placed in consideration of wiring efficiency and wiring length.
(3) Inter-cell wiring stage: Wiring is performed between cells in accordance with various wiring restrictions.
(4) Cell optimization stage: The layout design is verified and a final rule check is performed.
[0005]
When forming a transistor cell according to the above design flow, it is possible to eliminate the wiring between cells as much as possible, and to use a structure that can prevent a design rule violation in advance, greatly shortens the design period and is efficient. It is an important key for realizing a smooth design flow.
[0006]
In the conventional transistor cell layout design, first, the transistor channel width is divided in parallel into the smallest units at the cell stage to form a transistor cell having a desired number of fingers.
[0007]
Specifically, the N-channel MOS transistor M1 shown in FIG. 27 is divided into the smallest divisions so that the channel width W (= α) becomes a desired number of fingers. For example, in the case of 8 fingers having 8 gate (G1) wirings, as shown in FIG. 28, the channel width is divided in parallel into the minimum unit Wmin = α / 8.
[0008]
A transistor cell is a circuit component having a pre-set function so that it can be repeatedly used as a component of a chip when designing a layout of a large number of the N-channel MOS transistors M1. The transistor cells are continuously arranged so as to have a size required for design.
[0009]
A conventional typical transistor cell will be specifically described below with reference to FIGS.
(Transistor layout sample (1))
For example, in the first N-channel
[0010]
As shown in FIG. 30, a
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
On the other hand, the source wiring (S1) connected to the N-type diffusion region (n +) 102 forming the source region via a contact is made of metal, and as shown in FIG. It is short-circuited. Such a layout pattern of the first
[0014]
In addition, the drain trunk line (D) and the gate trunk line (G) have a structure that is randomly exposed so that the drain trunk line (D) and the gate trunk line (G) can be wired with adjacent cells.
[0015]
The N-channel
[0016]
On the other hand, as shown in FIG. 29, dummy polysilicon wirings (Gd1) are additionally arranged on both sides of the gate wiring (G1) made of polysilicon wirings arranged continuously and uniformly, which occurs when the polysilicon layer is formed. This prevents adverse effects caused by variations in the gate wiring structure due to undercutting.
[0017]
As described above, the
[0018]
When the N-channel
[0019]
Here, the layout structure of the N-channel
[0020]
First, a layout example of the N-channel
[0021]
In the prior art, in order to reduce the gate wiring (G1) gate resistance Rg, the channel width W = α of the N-channel
[0022]
When realizing a desired transistor size using the N-channel
[0023]
FIG. 37 shows an example in which the wiring between the source wirings (S1) in the
(Transistor layout sample (2))
Next, FIG. 38 shows a layout pattern of a second N-channel MOS transistor cell 200 which is another conventional technique.
[0024]
In this layout, a transistor block 204 including N-type diffusion regions (n +) 202 and 202 for forming drain and source regions on a P-type substrate and a gate wiring (G1) composed of polysilicon wiring is described with reference to P A
(Example of transistor layout of University of California Berkeley)
Another conventional technique is a transistor layout example of
[0025]
As described above, the channel widths of the MOS transistors (M1 to M4) constituting the LNA circuit are divided in parallel into the minimum units, and the
[0026]
[Non-Patent Document 1]
Dennis Gee-Wai Yee, "A Design Methodology for Highly-Integrated Low-Power Receivers for Wireless Communications," University of California Berkeley, p170, Spring 2001.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first prior art N-channel
[0028]
Also, as shown in FIGS. 35 and 36, since the drain trunk line (D) and the gate trunk line (G) protrude from the N-channel
[0029]
Next, in the N-channel MOS transistor 200 according to the second prior art, as shown in FIG. 38, the
[0030]
Further, since the arrangement of the
[0031]
On the other hand, in the layout example of the
[0032]
Furthermore, in the layout sample in the first N-channel
[0033]
In these cases, the potential of the source wiring (S1) may be different from the potential of the substrate terminal. Since the channel is a region sandwiched between the gate wiring (G1) and the substrate or well, not only the potential difference between the gate and the source but also the potential difference between the source and the substrate affects the formation of the channel. For example, the gate-source voltage (V GS ) Source / substrate voltage (V SB ) Changes, the threshold voltage (V T ) Changes. Source substrate voltage (V SB ) In consideration of
V T = V T0 + Γ {(√ (2φ f + V SB ) −√φ f ) ……… (1)
It is known that However, V T0 Is the source / substrate voltage (V SB ) Is the threshold voltage when zero. γ or φ f Is a constant determined by the process.
[0034]
In other words, if the structure of the substrate contact differs for each cell in the layout, the threshold voltage (V T ) May vary. Therefore, it is necessary to lay out the substrate contacts evenly at the cell stage so that the substrate contacts do not need to be locally deformed after the cells are arranged.
[0035]
Further, the formation of the
[0036]
In the conventional layout method, it is common to first place the parts that become the core of the transistor cell or the like, and there is a possibility that a sufficient substrate area cannot be secured depending on the arrangement of the parts. Furthermore, since the transistor structure including the substrate contact tends to be non-uniform, the threshold characteristics and noise resistance of the transistor may vary.
[0037]
In summary, when forming a MOS transistor cell according to the design flow as described above, the possibility of forgetting the placement of the substrate contact region, the connection error, forgetting the connection and the parameter specification error, and the occurrence of human error is extremely high. There is a high possibility that the structure becomes non-uniform and the threshold voltage varies.
[0038]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its object is to avoid wiring between transistor cells between substrate contact regions when arranging transistor cells continuously, and to design rules when designing a layout. It is an object of the present invention to provide a connectable transistor cell structure capable of forming a substrate contact region without being restricted by the above-described restrictions and reducing the possibility of variation in threshold voltage.
[0039]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the connectable transistor cell structure of the present invention includes a drain region, a gate region, a source region, and a substrate contact region for stabilizing the operation of the transistor, and constitutes a semiconductor integrated circuit. In the connectable transistor cell structure arranged in parallel as much as possible, the substrate contact region is formed to be the outermost periphery of the transistor cell.
[0040]
According to the above invention, since the substrate contact region is formed to be the outermost periphery of the transistor cell, when connecting the transistor cells, the substrate contact region existing on the outermost periphery is brought into contact with each other by connecting the transistor cells. They are in contact with each other and are electrically connected. For this reason, the trouble of wiring between the transistor cells between the substrate contact regions can be saved.
[0041]
In addition, when transistor cells are continuously arranged, if there is a gap between transistor cells and a gap between substrate contact regions, the transistor cell structure itself is re-established under the constraints of cumbersome design rules for processing the gap. There is a risk of extra work and time, such as changes or repairs in the metal layer.
[0042]
However, in the present invention, since the substrate contact region exists on the outermost periphery, there is no gap between the transistor cells and between the substrate contact regions when the transistor cells are continuously arranged. Further, it is not necessary to newly form a substrate contact region. For this reason, transistor cells can be continuously arranged without any restriction of design rules at the time of layout design.
[0043]
Further, if the structure of the substrate contact region differs for each transistor cell in the layout, the threshold voltage may vary.
[0044]
However, in the present invention, since the substrate contact region is present at the outermost periphery for any transistor cell, the transistor structures can be made completely equal, and the possibility of variations in threshold voltage can be reduced. .
[0045]
Therefore, when transistor cells are continuously arranged, wiring between the transistor contact regions of the substrate contact region is avoided, and the substrate contact region is formed without being restricted by the design rules at the time of layout design. A connectable transistor cell structure can be provided.
[0046]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein a first layer metal connected to the substrate contact region is provided, and the first layer metal is By short-circuiting at the first layer at the rising portion from the drain region / gate region / source region to each drain wiring / gate wiring / source wiring, the transistor function is disabled, and the transistor cell is made into a pseudo substrate contact block. It can be converted.
[0047]
According to the above invention, the first layer metal connected to the substrate contact region is short-circuited in the first layer at the rising portion from the drain region / gate region / source region to each drain wiring / gate wiring / source wiring. As a result, the transistor function is disabled and the transistor cell can be converted into a pseudo substrate contact block.
[0048]
That is, in the present invention, the transistor cell can be reused as a pseudo substrate contact cell by covering the first layer metal so as to short-circuit the gate / drain / source / substrate terminal over the entire transistor cell. As a result, the transistor cell is handled as a substrate contact cell.
[0049]
Therefore, by allocating transistor cells that are substrate contact cells for stabilizing the substrate potential at which the transistors are arranged in the empty space on the layout pattern, the cell empty space can be effectively used.
[0050]
Specifically, for example, a gate wiring using a TOP metal having a relatively low resistance, and a source wiring and a drain wiring that often use the second and third layers as the main signal lines, all use the first layer metal. By paying attention to the contact coupling to the upper layer via the metal, the transistor cell can be easily switched to the substrate contact cell by simply mounting the first layer metal for short circuit to the transistor cell. .
[0051]
On the other hand, when the transistor cell of the present invention is laid out in a space between the element circuits as a pseudo substrate contact cell, conversely, the first layer metal for short-circuiting the pseudo substrate contact cell is used. By removing it, it can be easily reused as the original transistor cell.
[0052]
In other words, by continuously arranging pseudo substrate contact cells in an empty space in the layout, the substrate contact cell can be removed by, for example, removing the first layer metal for short-circuiting in response to various transistor size changes. It can be efficiently reused as a channel MOS transistor. Further, the unnecessary substrate contact cell serves to enhance the substrate potential in the empty space.
[0053]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region is above the substrate contact region. Each drain trunk line / source trunk line for supplying a signal is disposed inside and above the substrate contact region of the transistor cell, and the width of the substrate contact region expands and contracts according to the width of each drain trunk line / source trunk line. It is characterized by being formed.
[0054]
According to the above invention, the width of the substrate contact region is formed by expanding and contracting according to the width of each main line of the drain main line and the source main line.
[0055]
Therefore, for example, the outermost substrate contact region can be easily maintained while maintaining the basic substrate frame structure in response to changes in the main line width of the drain main line and source main line obtained from the current value distributed for each transistor cell. It can be stretched and deformed.
[0056]
That is, since the structure of the substrate contact region is improved, versatile transistor cells can be formed without changing the basic structure of the substrate contact region. For example, it becomes possible to easily form different transistor cells for each operating current.
[0057]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the substrate contact region supplies a signal to each drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region. The drain main line and the internal region located below the source main line are opened as much as possible.
[0058]
According to the above invention, the substrate contact region has an internal region located below each drain trunk / source trunk that supplies a signal to each drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region as much as possible. It is open.
[0059]
Therefore, the parasitic capacitance formed between the first layer metal covering the substrate contact region and the drain trunk line / source trunk line can be reduced by cutting out the substrate contact area located below the drain trunk line / source trunk line as much as possible. it can.
[0060]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the drain trunk line / source trunk line is arranged inside the outermost periphery of the transistor cell, thereby allowing mutual drain trunk lines / The substrate contact region width is set so as to satisfy the clearance rule between metals when the source trunk lines face each other.
[0061]
According to the above invention, by arranging the drain trunk line / source trunk line inside the outermost periphery of the transistor cell, the substrate contact region satisfies the clearance rule between metals when the drain trunk line / source trunk line faces each other. The width is set.
[0062]
Therefore, since the transistor cells can be continuously arranged without worrying about the restriction of the design rule at the time of layout design, the layout efficiency is further improved.
[0063]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the gate trunk line for supplying a signal to the gate wiring connected to the gate region is provided at the outermost periphery of the transistor cell. It is characterized in that it is formed to extend to.
[0064]
According to the above invention, since the gate trunk line is formed to extend to the outermost peripheral end portion of the transistor cell, the gate trunk lines can be connected by abutting the gate trunk lines of adjacent transistor cells. Therefore, when the transistor cells are continuously connected in the opposite direction of the gate trunk line, a separate connection wiring can be omitted for the gate trunk line.
[0065]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein each drain trunk line / source that supplies a signal to each drain line / source line connected to the drain region / source region is provided. The trunk line is characterized in that it extends to the outermost periphery of the transistor cell.
[0066]
According to the above invention, each drain trunk line / source trunk line that supplies a signal to each drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region is formed to extend to the outermost peripheral edge of the transistor cell. Yes.
[0067]
For this reason, the drain trunk lines and the source trunk lines can be connected by matching the drain trunk lines of adjacent transistor cells and by matching the source trunk lines. Therefore, when the transistor cells are continuously connected in the opposing direction of the drain trunk lines and the source trunk lines, separate connection wirings for the drain trunk lines and the source trunk lines can be omitted.
[0068]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cells have various functions depending on the purpose of design, but the transistor cells are connected to each other. The substrate contact regions of the transistor cells having different functions can be shared by abutting the substrate contact regions of the respective transistor cells.
[0069]
According to the above invention, when the transistor cells having different functions are connected to each other, the substrate contact regions of the transistor cells having different functions can be shared by matching the substrate contact regions of the respective transistor cells. It is possible to form a differential pair with good symmetry by arranging them in common.
[0070]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cell is an N-channel MOS transistor formed in a first P-type semiconductor substrate. It is a feature.
[0071]
According to the above invention, the transistor cell is an N-channel MOS transistor formed in the first P-type semiconductor substrate. Therefore, when the transistor cells are continuously arranged in the N-channel MOS transistor, the substrate contact region is formed. To provide a connectable transistor cell structure that avoids wiring between transistor cells, forms a substrate contact region without being restricted by design rules during layout design, and reduces the possibility of variation in threshold voltage Can do.
[0072]
The connectable transistor cell structure according to the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cell is isolated by a process option (Deep N-well) and an N-well. It is characterized in that it is formed in a type semiconductor substrate.
[0073]
According to the above invention, since the transistor cell is formed in the second P-type semiconductor substrate isolated by the process option (Deep N-well) and the N-well, the transistor cell is generated by another circuit. The influence of noise is cut off, and the transistor can operate at a stable substrate potential.
[0074]
The connectable transistor cell structure of the present invention is characterized in that in the connectable transistor cell structure described above, the substrate contact region is an N-well substrate contact region.
[0075]
According to the above invention, the substrate contact region is an N-well substrate contact region. Therefore, in the P channel MOS transistor, when the transistor cells are continuously arranged, wiring between the transistor contact regions is avoided, and the substrate contact region is formed without being restricted by the design rule at the time of layout design. A connectable transistor cell structure that can reduce the possibility of voltage variations can be provided.
[0076]
The connectable transistor cell structure of the present invention is characterized in that in the connectable transistor cell structure described above, the transistor cell has a planar shape of a polygon including a square and a triangle.
[0077]
According to the above invention, the transistor cell has a polygonal shape including a quadrangle and a triangle in plan view. That is, the transistor cell shape is not limited to a general square, and may be a triangle or another polygon.
[0078]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 as follows.
[0079]
An N-channel
[0080]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1,
[0081]
That is, in the present embodiment, a substrate frame in which the
[0082]
In addition, by using the N-channel
[0083]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, dummy polysilicon wirings Gd1 are additionally arranged on both sides of the gate wiring (G1) made of polysilicon wirings that are continuously and evenly arranged. This structure prevents adverse effects due to manufacturing variations of the gate wiring (G1) due to undercut that occurs during layer formation.
[0084]
In addition, based on the arrangement shown in FIG. 27, which is an explanatory view of the prior art, the source wiring (S1), the gate wiring (G1), the drain wiring (D1), the gate wiring (G1), and the source wiring (S1) in this order. And has a repeated arrangement structure with the overlapping drain wiring (D1) as the center. Such a structure is generally called a common centroid structure.
[0085]
FIG. 4 is a simplified view of the N channel
[0086]
The framed N-type semiconductor region (N-well) 7b forming the outer wall is set to the power supply voltage by the
[0087]
The
[0088]
By the way, in the N channel
[0089]
As a result, as shown in FIG. 6, the N-channel
[0090]
Further, since the outermost periphery is formed by the
[0091]
FIG. 6 is a diagram showing means for switching the N-channel
[0092]
The first layer metal (subgnd) 3a described with reference to FIGS. 2 and 5 is replaced with a
[0093]
Thus, in the structure of the connectable N channel
[0094]
Further, when the N channel
[0095]
However, in the present embodiment, since
[0096]
Further, if the structure of the
[0097]
However, in the present embodiment, since the
[0098]
Therefore, when the N-channel
[0099]
In the structure of the connectable N channel
[0100]
That is, in the present embodiment, the N-channel
[0101]
Therefore, by effectively providing the N channel
[0102]
Specifically, for example, in addition to the plate-like metal using the first layer metal (subgnd) 3a, the gate wiring (G1) using a TOP metal having a relatively low resistance, the second and third layers as main signal lines, etc. Note that the source wiring (S1) and drain wiring (D1), which are often used, are all short-circuited by paying attention to the point that they are contact-coupled to the upper layer via the plate metal using the first layer metal. The N channel
[0103]
On the other hand, when the N-channel
[0104]
That is, by disposing the pseudo substrate contact cells continuously in an empty space on the layout, the substrate contact cells can be changed to N by simply removing the
[0105]
Further, in the structure of the connectable N-channel
[0106]
Therefore, for example, the basic structure of the substrate frame is maintained with respect to the change of the main line width of the drain main line (D) and the source main line (S) obtained from the current value distributed for each N-channel
[0107]
That is, since the structure of the
[0108]
Further, in the structure of the connectable N-channel
[0109]
Accordingly, the first layer metal (subgnd) 3a and the drain trunk line (D) covering the
[0110]
In the structure of the connectable N channel
[0111]
In the structure of the connectable N-channel
[0112]
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0113]
In the present embodiment, an example will be described in which N-channel
[0114]
FIG. 7 is a circuit diagram of a differential pair composed of N-channel MOS transistors M1 and M2 having two kinds of roles, and an example in which the source wiring (S1) is opened for insertion of an impedance element.
[0115]
In FIG. 8, the channel width W = α of the two types of N-channel MOS transistors M1 and M2 shown in FIG. 7 is divided into 16 (Wmin = α / 16), and 8 fingers (W ′ = 8 × Wmin). N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′, which are N-channel
[0116]
As shown in the figure, the N-channel MOS transistor cells M1 'and M2' are arranged in a cross shape and geometrically symmetric with respect to the origin. Even when process variations occur, the variations between the N-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 in FIG. 7 are equal.
[0117]
Further, by using the configuration according to the present embodiment, the
[0118]
The final substrate wiring may be drawn from an arbitrary position or the like of the
[0119]
Thus, in the structure of connectable N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ of the present embodiment, the N-channels in the outer end portions of the drain trunk line (D) and source trunk line (S) and the
[0120]
Therefore, since the N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ can be continuously arranged in a cross shape without worrying about the restriction of the design rule at the time of layout design, the layout efficiency is further improved.
[0121]
In the structure of connectable N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ in the present embodiment, when N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ having different functions are connected to each other, each N-channel MOS transistor cell Since the
[0122]
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0123]
In this embodiment, a connection example in the x-axis direction of four types of N-channel MOS transistor cells will be described.
[0124]
FIG. 9 is a circuit diagram of two differential pairs composed of four N-channel MOS transistors (M1 to M4) of a mixing unit conventionally used in a Gilbert cell mixer.
[0125]
In FIG. 10, the channel width (W = 80) of the two transistors shown in FIG. 9 is divided into 8 (Wmin = 80/8 = 10), and this operation is performed every 8 fingers (W ′ = 8 × Wmin). N-channel MOS transistor cells M1 ′, M2 ′, M3 ′, and M4 ′, which are N-channel
[0126]
In FIG. 10, N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ serving as a differential pair and N-channel MOS transistor cells M3 ′ and M4 ′ serving as a differential pair are arranged symmetrically. For this reason, even if process variations occur in the directions shown by the lower arrows in the figure, the N-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ serving as a differential pair and the N-channel MOS transistor cells serving as a differential pair The variations of M3 ′ and M4 ′ are equal.
[0127]
In addition, by using the configuration according to the present embodiment, the
[0128]
Further, when the source trunk line (S) of the N-channel MOS transistor cell M1 ′ and the drain trunk line (D) of the N-channel MOS transistor M4 ′ are connected in the x-axis direction at the cell stage, the
[0129]
Further, the final substrate wiring includes the positions of the
[0130]
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0131]
In the present embodiment, a connection example in the y-axis direction of FIG. 1 in an N channel MOS transistor cell will be described.
[0132]
FIG. 11 shows an example in which two N-channel MOS transistors are formed for every 8 fingers and are connected in the y-axis direction (perpendicular to the gate wiring (G1)) in FIG.
[0133]
In this figure, the structure is substantially the same as that of the 16-finger N-channel
[0134]
As described above, in the structure of connectable N channel
[0135]
In the structure of connectable N-channel
[0136]
Therefore, the drain trunk lines (D) and (D) are obtained by matching the drain trunk lines (D) and (D) of the adjacent N-channel
[0137]
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0138]
In this embodiment, a P-channel MOS transistor cell will be described.
[0139]
As shown in FIG. 12, the P-channel
[0140]
Further, around the transistor block (Sensitive Circuit) 24, an N-well
[0141]
In the present embodiment, the N-well
[0142]
By using the P-channel
[0143]
FIG. 14 is a diagram showing a simplified version of the P-channel
[0144]
On the other hand, in the present embodiment, the first layer metal (subvdd) 23a connected to the N-well
[0145]
Here, in the present embodiment, all of the wirings forming the gate wiring (G1), the source wiring (S1), and the drain wiring (D1) pass through the first layer in the lower metal layer. It is possible to short-circuit using layers.
[0146]
As a result, as shown in FIG. 16, the P-channel
[0147]
FIG. 17 is a plan view of a layout pattern in which the N-well
[0148]
Further, according to the change in the wiring width of the source trunk line (S) and the drain trunk line (D) shown in FIG. 13, the N-well
[0149]
In the present embodiment, in order to avoid the formation of parasitic capacitance with the source trunk line (S) and the drain trunk line (D), the useless N-well
[0150]
Thus, in the structure of the connectable P-channel
[0151]
In the structure of the connectable P-channel
[0152]
That is, by covering the entire P channel
[0153]
Accordingly, by arranging the P-channel
[0154]
On the other hand, when the P-channel
[0155]
Further, in the structure of the connectable P-channel
[0156]
Therefore, for example, the basic structure of the substrate frame is maintained with respect to changes in the main line widths of the drain main line (D) and the source main line (D) obtained from the current value distributed for each P-channel
[0157]
That is, since the structure of the N-well
[0158]
In the structure of the connectable P-channel
[0159]
Therefore, the first layer metal (subvdd) 23a covering the N-well
[0160]
In the structure of the connectable P-channel
[0161]
Therefore, in the P channel MOS transistor, when the P channel
[0162]
[Embodiment 6]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0163]
In the present embodiment, an example in which the P-channel
[0164]
FIG. 18 is a circuit diagram of a differential pair composed of two types of P-channel MOS transistors M1 and M2. In FIG. 19, the channel width W = α of the two types of P-channel MOS transistors M1 and M2 shown in FIG. 18 is divided into 16 (Wmin = α / 16), and 8 fingers (W ′ = 8 × Wmin). Each time, P-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′, which are P-channel
[0165]
As shown in the figure, the P-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ are arranged in a cross shape and geometrically symmetrical with respect to the origin. Even when process variations occur, the variations between P channel MOS transistor M1 and P channel MOS transistor M2 in FIG. 19 are equal.
[0166]
Further, by using the configuration according to the present embodiment, it is possible to easily connect N-well
[0167]
The final substrate wiring may be drawn from an arbitrary position or the like of the N-well
[0168]
As described above, in the structure of the connectable P channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ according to the present embodiment, the drain trunk line (D) and the source trunk line (D) are connected to the top of the P channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′. The substrate contact region width is set so as to satisfy the intermetal clearance rule when the drain trunk line and the source trunk line are opposed to each other by being arranged inside the outer periphery.
[0169]
In the present embodiment, the outer end portions of the drain trunk line (D) and the source trunk line (D) and the outermost peripheries of the P-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ in the N-well
[0170]
Therefore, since the P-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ can be continuously arranged without worrying about the restriction of the design rule at the time of layout design, the layout efficiency is further improved.
[0171]
In the structure of connectable P-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ according to the present embodiment, when two types of P-channel MOS transistor cells M1 ′ and M2 ′ are connected to each other, each P-channel MOS transistor cell M1 Since the N-well
[0172]
[Embodiment 7]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0173]
In the present embodiment, a connection example in the y-axis direction of FIG. 13 in the P-channel
[0174]
FIG. 20 shows an example in which two P-channel
[0175]
In the figure, the structure is substantially the same as that of a 16-finger P-channel
[0176]
Thus, in the structure of connectable P channel
[0177]
In the structure of connectable P-channel
[0178]
Therefore, the drain trunk lines (D) and (D) are obtained by matching the drain trunk lines (D) and (D) of the adjacent P-channel
[0179]
FIG. 21 is a simplified diagram of FIG. Furthermore, the CC sectional view taken on the line in FIG. 21 is shown in FIG. From the figure, by using the transistor structure of this embodiment, the gate trunk line (G), the substrate contact metal layer (subvdd) 23a, and the N-type diffusion region (n +) can be connected without being aware of the design rule. It turns out that it is. Similarly, by overlapping N-wells, it can be seen that they are electrically connected as one N-well without being restricted by design rules.
[0180]
[Embodiment 8]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0181]
The transistor cell applied in the connectable transistor cell structure of the present invention is not limited to a rectangle. That is, the present invention can be applied to other polygons.
[0182]
In the present embodiment, an N-channel MOS transistor cell configured with a triangle will be described.
[0183]
As shown in FIG. 23, the N-channel
[0184]
Around the transistor block (Sensitive Circuit) 34, a
[0185]
In the present embodiment, the
[0186]
By using the N-channel
[0187]
On the other hand, in the present embodiment, like the square N-channel
[0188]
As a result, the N-channel
[0189]
In the present embodiment, the
[0190]
Further, the
[0191]
Also in this embodiment, the useless
[0192]
24 and 25 show an example in which the N-channel
[0193]
In this embodiment,
Thus, in the structure of the connectable N channel
[0194]
[Embodiment 9]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
[0195]
The transistor cell applied in the connectable transistor cell structure of the present invention is not limited to a quadrangular shape as to the P-channel MOS transistor cell, and the present invention can be applied to other polygonal shapes.
[0196]
In the present embodiment, a P-channel MOS transistor cell configured with a triangle will be described.
[0197]
As shown in FIG. 26, the P-channel MOS transistor cell 40 of the present embodiment has a drain region and an N-well substrate 41 formed on a first substrate (P-substrate) made of a P-type substrate (not shown). It has a triangular transistor block (Sensitive Circuit) 44 composed of a P-
[0198]
Further, around the transistor block (Sensitive Circuit) 44, an N-well
[0199]
In the present embodiment, the N-well
[0200]
By using the P-channel MOS transistor cell 40 according to the present embodiment, the necessity of wiring between elements and the restrictions on the design rules used at the time of layout design are drastically reduced, so that the layout work efficiency can be improved.
[0201]
On the other hand, also in the present embodiment, the function of the transistor can be disabled by using a triangular cell switching metal (not shown) for the first layer metal (subvdd) 43a connected to the N-well
[0202]
Here, in the present embodiment, all of the wirings forming the gate wiring (G1), the source wiring (S1), and the drain wiring (D1) pass through the first layer in the lower metal layer. It is possible to short-circuit using layers.
[0203]
As a result, the triangular P-channel MOS transistor cell 40 can be easily switched to the triangular N-well substrate contact cell with only the wiring composed of a simple plate-like metal made of triangular cell switching metal. As a result, the P-channel MOS transistor cell 40 can be reused as a pseudo N-well substrate contact cell.
[0204]
In the present embodiment, since the outermost periphery of the triangular P-channel MOS transistor cell 40 is formed by the N-well
[0205]
In addition, the N-well
[0206]
In the present embodiment, the useless N-well
[0207]
Thus, in the structure of the connectable P-channel MOS transistor cell 40 of the present embodiment, the P-channel MOS transistor cell 40 has a polygonal shape including a square and a triangle in plan view. That is, the transistor cell shape is not limited to a general square, and may be a triangle or another polygon.
[0208]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
[0209]
【The invention's effect】
As described above, the connectable transistor cell structure of the present invention is such that the substrate contact region is the outermost periphery of the transistor cell.
[0210]
Therefore, since the substrate contact region is formed so as to be the outermost periphery of the transistor cell, when connecting the transistor cells, the substrate contact regions existing on the outermost periphery are mutually connected by abutting the transistor cells. Touch and be electrically connected. For this reason, the trouble of wiring between the transistor cells between the substrate contact regions can be saved.
[0211]
In addition, since the substrate contact region exists on the outermost periphery, there is no gap between the transistor cells and between the substrate contact regions when the transistor cells are continuously arranged. Further, it is not necessary to newly form a substrate contact region. For this reason, transistor cells can be continuously arranged without any restriction of design rules at the time of layout design.
[0212]
Further, since the substrate contact region is present on the outermost periphery in any transistor cell, the transistor structures can be made completely equal, and the possibility of variation in threshold voltage can be reduced.
[0213]
Therefore, when transistor cells are continuously arranged, wiring between the transistor contact regions of the substrate contact region is avoided, and the substrate contact region is formed without being restricted by the design rules at the time of layout design. It is possible to provide a connectable transistor cell structure capable of reducing the above.
[0214]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein a first layer metal connected to the substrate contact region is provided, and the first layer metal is By short-circuiting at the first layer at the rising portion from the drain region / gate region / source region to each drain wiring / gate wiring / source wiring, the transistor function is disabled, and the transistor cell is made into a pseudo substrate contact block. It can be converted.
[0215]
Therefore, the transistor cell can be easily switched to the substrate contact cell by simply attaching the first metal layer for short-circuiting to the transistor cell. Therefore, by providing the transistor cells that are the substrate contact cells for stabilizing the transistors in the empty space on the layout pattern, it is possible to effectively use the cell empty space.
[0216]
On the other hand, when the transistor cell of the present invention is laid out in a space between each element circuit as a pseudo substrate contact cell, conversely, the first layer metal for short circuit of this pseudo substrate contact cell is used. By removing it, there is an effect that it can be easily reused as the original transistor cell.
[0217]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region is above the substrate contact region. Each drain trunk line / source trunk line for supplying a signal is disposed inside and above the substrate contact region of the transistor cell, and the width of the substrate contact region expands and contracts according to the width of each drain trunk line / source trunk line. Is formed.
[0218]
Therefore, since the structure of the substrate contact region is improved, versatile transistor cells can be formed without changing the basic structure of the substrate contact region.
[0219]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the substrate contact region supplies a signal to each drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region. Each drain trunk line / inner region located below the source trunk line is opened as much as possible.
[0220]
Therefore, the parasitic capacitance formed between the first layer metal covering the substrate contact region and the drain trunk line / source trunk line is reduced by cutting out the substrate contact area located below the drain trunk line / source trunk line as much as possible. There is an effect that can be.
[0221]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the drain trunk line / source trunk line is arranged inside the outermost periphery of the transistor cell, thereby allowing mutual drain trunk lines / The substrate contact region width is set so as to satisfy the clearance rule between metals when the source trunk lines face each other.
[0222]
Therefore, since the transistor cells can be continuously arranged without worrying about the restriction of the design rule at the time of layout design, the layout efficiency is further improved.
[0223]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the gate trunk line for supplying a signal to the gate wiring connected to the gate region is provided at the outermost periphery of the transistor cell. It is formed to extend to.
[0224]
Therefore, the gate trunk lines can be connected by matching the gate trunk lines of adjacent transistor cells. Therefore, when the transistor cells are continuously connected in the opposite direction of the gate trunk line, there is an effect that a separate connection wiring can be omitted for the gate trunk line.
[0225]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein each drain trunk line / source that supplies a signal to each drain line / source line connected to the drain region / source region is provided. The trunk line is formed to extend to the outermost periphery of the transistor cell.
[0226]
Therefore, the drain trunk lines and the source trunk lines can be connected by butting the drain trunk lines of adjacent transistor cells and butting the source trunk lines. Therefore, when the transistor cells are continuously connected in the opposing direction of the drain trunk lines and the source trunk lines, there is an effect that a separate connection wiring can be omitted for the drain trunk lines and the source trunk lines.
[0227]
Further, the connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cells have various functions depending on the purpose of design, but the transistor cells are connected to each other. The substrate contact regions of the transistor cells having different functions can be shared by abutting the substrate contact regions of the transistor cells.
[0228]
Therefore, when transistor cells having different functions are connected to each other, the substrate contact regions of the transistor cells having different functions can be shared by matching the substrate contact regions of the respective transistor cells. By arranging them, it is possible to form a differential pair with good symmetry.
[0229]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cell is an N-channel MOS transistor formed in a first P-type semiconductor substrate. is there.
[0230]
Therefore, in the N-channel MOS transistor, when the transistor cells are continuously arranged, wiring between the transistor contact regions between the substrate contact regions is avoided, and the substrate contact region is formed without being restricted by the design rule at the time of layout design, There is an effect that it is possible to provide a connectable transistor cell structure that can reduce the possibility of variation in threshold voltage.
[0231]
The connectable transistor cell structure according to the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cell is isolated by a process option (Deep N-well) and an N-well. Formed in the mold semiconductor substrate.
[0232]
Therefore, the effect of noise generated in other circuits is cut off, and the transistor can operate at a stable substrate potential.
[0233]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the substrate contact region is an N-well substrate contact region.
[0234]
Therefore, in the P channel MOS transistor, when the transistor cells are continuously arranged, the wiring between the transistor contact regions between the substrate contact regions is avoided, and the substrate contact region is formed without being restricted by the design rule at the time of layout design, There is an effect that it is possible to provide a connectable transistor cell structure that can reduce the possibility of variation in threshold voltage.
[0235]
The connectable transistor cell structure of the present invention is the connectable transistor cell structure described above, wherein the transistor cell has a polygonal shape including a quadrangle and a triangle.
[0236]
According to the above invention, the transistor cell has a polygonal shape including a quadrangle and a triangle in plan view. That is, the transistor cell shape is not limited to a general square, and may be a triangle or another polygon. Also by this, the effect of the said invention can be show | played.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a layout pattern according to an embodiment of an N-channel MOS transistor cell according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 showing an N-channel MOS transistor cell disposed in a first substrate (P-substrate).
FIG. 3 is a plan view showing a layout pattern in which a substrate contact region of the N-channel MOS transistor cell is extracted.
FIG. 4 is a plan view showing a simplified layout pattern of the N-channel MOS transistor cell.
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 showing an N-channel MOS transistor cell disposed in the Deep N-well.
FIG. 6 is a plan view showing a state in which an N-channel MOS transistor cell is switched to a substrate contact cell by cell switching metal.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a differential pair composed of two N-channel MOS transistors (M1 and M2).
FIG. 8 is a plan view showing a state in which N channel MOS transistor cells (M1 ′, M2 ′) of the N channel MOS transistors (M1, M2) are connected and arranged.
FIG. 9 is a circuit diagram showing two differential pairs composed of four N-channel MOS transistors (M1 to M4).
FIG. 10 is a plan view showing a state in which N channel MOS transistor cells (M1 ′ to M4 ′) of the N channel MOS transistors (M1 to M4) are connected and arranged.
FIG. 11 is a plan view showing a state in which the N-channel MOS transistor cell is connected to a gate wiring in a vertical direction.
12 shows another embodiment of a connectable transistor cell structure according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 14 showing a P-channel MOS transistor cell.
FIG. 13 is a plan view showing a layout pattern of the P-channel MOS transistor cell.
FIG. 14 is a plan view showing a simplified layout pattern of the P-channel MOS transistor cell.
15 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 14 showing a state in which the P-channel MOS transistor cell is switched to the substrate contact cell by the cell switching metal.
FIG. 16 is a plan view showing a state in which a P-channel MOS transistor cell is switched to a substrate contact cell by a cell switching metal.
FIG. 17 is a plan view showing a layout pattern in which an N-well substrate contact region of the P-channel MOS transistor cell is extracted.
FIG. 18 is a circuit diagram showing a differential pair composed of two P-channel MOS transistors (M1 and M2).
FIG. 19 is a plan view showing a state in which P channel MOS transistor cells (M1 ′ and M2 ′) of the P channel MOS transistors (M1 and M2) are connected and arranged.
FIG. 20 is a plan view showing a state in which the P-channel MOS transistor cell is connected to the gate wiring in the vertical direction.
FIG. 21 is a plan view showing the simplified layout pattern of FIG. 20;
22 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 21, showing a state in which the P-channel MOS transistor cell is connected in the vertical direction to the gate wiring.
FIG. 23 is a plan view showing a triangular N-channel MOS transistor cell according to still another embodiment of the connectable transistor cell structure in the present invention.
FIG. 24 is a plan view showing a state in which the triangular N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 25 is a plan view showing a state in which a large number of triangular N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 26 is a plan view showing a triangular P-channel MOS transistor cell;
FIG. 27 is a circuit diagram showing an N-channel MOS transistor having a channel width W of α.
FIG. 28 is a circuit diagram showing an N-channel MOS transistor in which a channel width is divided in parallel with a minimum unit.
29 shows the structure of a conventional connectable transistor cell, and is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 31 showing an N-channel MOS transistor cell arranged in the deep N-well.
FIG. 30 is a plan view showing an N-channel MOS transistor cell arranged in the deep N-well.
FIG. 31 is a plan view showing a simplified layout pattern of the P-channel MOS transistor cell.
FIG. 32 is a circuit diagram showing the P-channel MOS transistor.
FIGS. 33A and 33B are plan views showing a layout example of a MOS transistor having a three-terminal configuration including a gate, a source, and a drain, schematically showing a gate resistance. FIGS.
34 (a) and 34 (b) are circuit diagrams in consideration of gate resistance due to polysilicon wiring in the MOS transistor.
FIG. 35 is a plan view showing a state in which the N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 36 is a plan view showing another state in which the N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 37 is a plan view showing still another state in which the N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 38 is a plan view showing still another state in which the N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 39 is a plan view showing still another state in which the N-channel MOS transistor cells are connected and arranged.
FIG. 40 is a circuit diagram showing N-channel MOS transistors (M1 to M4) limited to transistors of a differential input type LNA circuit.
[Explanation of symbols]
1. First substrate (P-substrate) (first P-type semiconductor substrate)
1a Second substrate (P-substrate2) (second P-type semiconductor substrate)
2 N-type diffusion region (drain region, source region)
3 Substrate contact area
3a 1st layer metal (subgnd)
3c Trimming (opening)
4 Transistor block (Sensitive Circuit)
5 Cell switching metal (first layer metal)
10 N-channel MOS transistor cell (transistor cell)
20 P-channel MOS transistor cell (transistor cell)
21 N-well substrate
22 P-type diffusion region (drain region, source region)
23 N-well substrate contact area
23a 1st layer metal (subvdd)
25 Cell switching metal (first layer metal)
30 N-channel MOS transistor cell (transistor cell)
40 P-channel MOS transistor cell (transistor cell)
D Drain trunk line
D1 Drain wiring
G Gate trunk line
G1 gate wiring
Gd1 dummy poly wiring
M1, M2, M3, M4 MOS transistors
M1 ', M2', M3 ', M4' MOS transistor cell
S source trunk line
S1 Source wiring
Claims (11)
上記基板コンタクト領域が、トランジスタセルの最外周となるように形成されており、
上記基板コンタクト領域の上方には、上記ドレイン領域・ソース領域に接続される各ドレイン配線・ソース配線に信号を供給する各ドレイン幹線・ソース幹線がトランジスタセルの基板コンタクト領域の内部かつ上方に配置されるとともに、
上記ドレイン幹線・ソース幹線の各幹線幅に応じて、基板コンタクト領域の幅が伸縮して形成されることを特徴とする連結可能なトランジスタセル構造。In a connectable transistor cell structure having a drain region, a gate region, a source region, and a substrate contact region for stabilizing the operation of the transistor and arranged in parallel to constitute a semiconductor integrated circuit,
The substrate contact region is formed to be the outermost periphery of the transistor cell ,
Above the substrate contact region, each drain trunk line / source trunk line for supplying a signal to each drain wiring / source wiring connected to the drain region / source region is disposed inside and above the substrate contact region of the transistor cell. And
A connectable transistor cell structure, wherein the width of the substrate contact region is expanded and contracted according to the width of each drain main line / source main line .
上記第1層メタルは、前記ドレイン領域・ゲート領域・ソース領域から各ドレイン配線・ゲート配線・ソース配線への立ち上がり部分において第1層にて短絡することにより、トランジスタ機能を無効にし、トランジスタセルを擬似的な基板コンタクトブロックに変換できることを特徴とする請求項1記載の連結可能なトランジスタセル構造。A first layer metal connected to the substrate contact region is provided;
The first layer metal disables the transistor function by short-circuiting in the first layer at the rising portion from the drain region / gate region / source region to each drain wiring / gate wiring / source wiring, thereby making the transistor cell 2. The connectable transistor cell structure according to claim 1, wherein the transistor cell structure can be converted into a pseudo substrate contact block.
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