JPH0312963A - ゲートアレイ - Google Patents

ゲートアレイ

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JPH0312963A
JPH0312963A JP14893389A JP14893389A JPH0312963A JP H0312963 A JPH0312963 A JP H0312963A JP 14893389 A JP14893389 A JP 14893389A JP 14893389 A JP14893389 A JP 14893389A JP H0312963 A JPH0312963 A JP H0312963A
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wiring
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Takahiko Arakawa
荒川 隆彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は論理ゲートを構成するだめの1〜ランジスタ
をアレイ状に配したマスクスライス方式のCMO3型O
3回路装置に関するものである。
〔従来の技術〕
短期間に多くの品種の論理集積回路装置を実現する方法
としてマスクスライス方式の製造方式によるゲートアレ
イが知られている。マスクスライス方式とはマスク工程
で予め各品種共通のトランジスタを形成しておき、スラ
イス工程でトランジスタ間に品種毎の所要の結線を施し
て所望の論理集積回路装置を実現するものである。
第7図はゲートアイソレーション方式を採用した従来の
ゲートアレイの基本セルを配列した図であり、図におい
て、51は基本セル、52はp型MO3)ランジスタの
ゲート、53はn型ソース/ドレイン領域、54はn型
MO3)ランジスタのゲート、55はn型ソース/ドレ
イン領域である。基本セル51ば1個のp型MO3+−
ランジスタと1個のn型MOSトランジスタのペアとか
らなり、規則正しく同一ピッチで配列されている。
この方式において、第2図に示すような3人力NAND
ゲート回路を実現する場合、第8図に示すレイアウトパ
ターンになる。
第8図において、56,57,58.59はそれぞれ第
1層配線によるA入力端子、B入力端子C入力端子、Y
出力端子であり、60は第1層配線による電源、61ば
第1層配線による接地、62.63,64.65はそれ
ぞれへ入力端子、B入力端子、C入力端子、Y出力端子
から配線領域へ引き出すための第2層配線、66は第1
層配線とソースまたはドレインまたはゲートとコンタク
トをとるためのホール、67は第1層配線と第2層配線
とのコンタクトをとるためのボール(スル65のピッチ
は基本セル1の配列ピッチと同一であるので、このマク
ロセル領域68内では入出力端子分の縦配線領域しかな
い。
第8図はゲートアイソレーション方式による3人力NA
NDゲートのレイアウトパターンであるが、酸化膜分離
方式による従来の3人力NAN Dゲートのレイアウト
パターンを第9図に示す。72はn型MOSトランジス
タのゲート、73はn型ソース/ドレイン領域、74は
n型MO3)ランジスタのゲート、75はn型ソース/
ドレイン領域、76.77.78.79はそれぞれ第1
層配線による3人力NANDゲートのへ入力端子。
B入力端子、C入力端子、Y出力端子、80は第1層配
線による電源線、81は第1層配線による接地線、82
,83,84.85はそれぞれC入力端子、Y出力端子
、B入力端子、A入力端子から配線チャネル領域へ引き
出すための第2層配線、86は第1層配線とソース/ド
レイン領域とのコンタクトをとるためのホール1.87
は第1層配線と第2層配線をつなぐためのホール(スル
ーホール)、88は酸化膜分離方式による3人力NAN
Dゲートのマクロセル領域である。第2層配線82.8
3,84.85のピッチはソース/ドレイン領域のピッ
チと同一であり、第9図において3人力NANDゲート
のマクロセル領域内には入出力端子分の縦配線領域しか
ない。
第10図は配置配線後のゲートアレイの内部頭載の一部
分を示す。89はマクロセルが配置されるマクロセル段
、90は配線チャネル領域、91はマクロセル入出力端
子、92はフィードスルー配線、93は信号配線である
。第8図、第9図に示したように3人力NANDゲート
のようなプリミティブゲートは縦にマクロセルを横切る
配線(第2層配線によるフィードスルー)がほとんどな
いので、これらプリミティブゲートがすき間なく配置さ
れると第10図のようにほとんど入出力端子分の領域し
かなく、配線が集中して配線チャネル領域が増えたり、
長く迂回してしまう配線93などが生じてしまう。これ
は集積度の低下や配線長の増加による遅延時間の増大に
つながってしまう。
また、第7図、第8図に示したゲートアイソレーション
方式においては基本セル配列方向にマクロセルのセル幅
が連続的に変わる構造であり、第2層配線によるフィー
ドスルー領域が十分にはないので、第11図に示すよう
に太い第2層配線による電源、接地配線が必要である。
ここで、46は半導体チップ、47は入出力領域、94
は基本セルが配列されている内部領域、95は第2層配
線による電源、接地線、96は機能ブロックである。電
源配線95がチップ内部94上に数本走っているので、
大きいマクロセルやビッグセルのような機能ブロック9
6のサイズや配置される位置はこれら電源配線間に制約
を受ける。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のゲートアレイにおける基本セルは以上のように構
成されているので、マクロセル上を横切る第2層配線の
フィードスルー領域が少なく、配線の局所混雑が起こっ
て配線チャネル領域が増加したり、配線が迂回して長く
なることが生じるため、プリミティブゲートのようなマ
クロセルでも十分なフィードスルー領域を確保する必要
がある。
また、太い第2層配線による電源1接地線が必要な構造
であったため、フレキシブルなチップレイアウトができ
ないなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、フィードスルー領域を十分確保できるととも
に、網目状の電源配線構造ができる基本セルを配列した
ゲートアレイを得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係るゲートアレイは基本セル又は基本セル内
のトランジスタの配列ピッチを多少広げてマクロセル上
を横切るフィードスルー領域を増やすとともに、増加し
たフィードスルー領域の一部を電源、接地配線にして網
目状の電源配線構造をとったものである。
〔作用〕
この発明におけるマクロセルは基本セルの配列ピッチが
多少広がることにより、セル領域は太きくなるが入出力
端子以外の縦にマクロセルを通過する配線が増加し、ゲ
ート当たりの配線領域が増加する。また増加するフィー
ドスルー領域の一部を電源配線にすることにより、チッ
プ内部に走る電源は細かい網目状の構造となる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図に説明する。
第1図において、1は基本セル領域、2はp型MO3)
ランジスタのゲート、3はP型MO3I−ランジスタの
ソース/ドレイン領域、4はn型MOS)ランジスタの
ゲート、5はn型MOS)ランジスタのソース/ドレイ
ン領域である。
基本セル1ば1個のp型MO3)ランジスクと1個のn
型MOS)ランジスタから構成されており、従来の基本
セル51に比べてその配列ピッチは大きくなっている。
この基本セル1はチップ内部の領域にアレイ状に配列さ
れており、第2図に示すような3人力NANDゲートの
マクロセルを実現すると、第3図に示すようなレイアウ
トパターンになる。
第3図はゲートアイソレーション方式を使った本発明に
よる3人力NANDゲートである。67.8.9はそれ
ぞれ第1層配線による3人力NANDゲートのA入力端
子、B入力端子、C入力端子、Y出力端子、10は第1
層配線による電源線、11は第1層配線による接地線、
12.141517はそれぞれ3人力NANDのマクロ
セルの入出力端子から配線領域へ引き出すだめの第2層
配線、13,16はマクロセル20」二を通過する第2
層配線によるフィードスルー、18は第1層配線とソー
ス/ドレイン領域またはトランジスタのゲートとコンタ
クトをとるためのホール、19は第1層配線と第2層配
線とをつなぐためのホール(スルーホール)である。
また上記実施例ではゲートアイソレーション方式のマク
ロセルについて述べたが、酸化膜分離方式のマクロセル
についても本発明は適用できる。
第4図は酸化膜分離方式のゲートアレイの場合に適用し
た例を示す。第1層配線26.27.2829はそれぞ
れ第2図に示した3人力NANDゲ−トのへ入力端子、
B入力端子、C入力端子、Y出力端子、30は第1層配
線による電源線、31は第1層配線による接地線、33
.34,35゜37は第2層配線による3人力NAND
ゲートの入出力端子、32.36はマクロセル4oの上
を通過する第2層配線によるフィードスルー、38は第
1層配線と各トランジスタのゲート及びソース/ドレイ
ン領域とコンタクトをとるためのホール、39はスルー
ホールである。
第3図、第4図に示したようにマクロセル2゜及び40
内には第2層配線による入出力端子領域以外にそれぞれ
2本分の第2層配線フィードスルー領域13.16,3
2.36が確保されている。
第5図は第1図に示した基本セルの配列を簡略化して表
わしたものである。41はマクロセルが配置される基本
セル段、42はマクロセル間を結ぶ信号配線領域、43
は第2層配線トランク領域、44はマクロセルの入出力
端子が置かれる可能な位置、45はフィードスルとなり
得る領域である。
この場合には2つの基本セルの幅で3本分の第2層配線
が通ることができ、入出力端子用に第2層配線領域を使
ったとしても基本セル2個につき、1本のフィードスル
ーが必ず確保される。よってどのようなマクロセルがす
き間なく配置されても必ずフィードスルーが1本以上あ
るので、マクロセル上を第2層配線で横切ることができ
、配線混雑も起こらず、集積度が向上し、また配線長も
短くなり、スピードも速くなる。
第6図は本発明を実施した場合のゲートアレイの一例で
ある。46はチップ、47は入出カバソファ領域、48
は本発明による基本セル1が配列された内部コア領域、
49は第2層配線による電源接地線、50は機能ブロッ
クである。
第5図に示したようにフィードスルーが十分確保できる
ので、その一部を電源及び接地線49に割り当てること
によって第6図に示すような縦に走る細かい電源、接地
配線構造をゲートアイソレーション方式のゲートアレイ
でも採用することができ、機能ブロック50のような大
きいマクロセルでもチップ内部のどこにでも制約なしに
配置で1 2 きる。また、どんなサイズのマクロセルも配置できる。
そのためチップレイアウトがフレキシブルになり、集積
度も向上する。
なお第1層配線による電源、接地線は各マクロセル段に
走っているので、細かい網目状電源構造となる。
〔発明の効果] 以上のように、この発明によれば基本セルの幅を多少広
げ、フィードスルー領域を基本セル2個につき1本必ず
確保するようにしたので、3人力NANDゲートのよう
なプリミティブゲートでもフィートスルー領域があり、
配線の局所混雑を避けることができ、基本セル領域が広
がる以上に集積度を向上できる効果がある。
また、配線長が短くなるというスピード向上の効果や細
かい網目状の電源構造によってチップレイアウトがフレ
キシブルになり、集積度を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による基本セルを示す図、
第2図は3人力NANDゲートの回路図、第3図はこの
発明の一実施例によるデー1〜アイソレーシヨン方式の
3人力NANDゲートのマクロセルを示す図、第4図は
この発明の他の実施例による酸化膜分離方式の3人力N
ANDゲートのマクロセルを示す図、第5図はこの発明
における基本セルを配列した部分図、第6図はこの発明
のゲートアレイの全体図、第7図は従来のゲートアイソ
レーション方式の基本セルを示す図、第8図は従来のゲ
ートアイソレーション方式を使った3人力NANDゲー
トのマクロセルを示す図、第9図は従来の酸化膜分離方
式を使った3人力NANDゲートのマクロセルを示す図
、第10図は従来のゲートアレイの配置配線結果の部分
図、第11図は従来のゲートアレイのチップ全体図であ
る。 1は基本セル領域、2はP型MOSトランジスタのゲー
ト、3はp型MO3)ランジスタのソース/ドレイン領
域、4はn型MO3)ランジスタのゲート、5はn型M
O3I−ランジスタのソース/ドレイン領域である。6
.7,8.9はそれぞれ3 4 第1層配線による3人力NANDケートのA入力端子、
B入力端子2 C入力端子、Y出力端子、10は第1層
配線による電源線、11は第1層配線による接地線、1
2,14.15.17はそれぞれ3人力NANDのマク
ロセルの入出力端子から配線領域へ引き出すための第2
層配線、13,16はマクロセル20上を通過する第2
層配線によるフィードスルー、18は第1層配線とソー
ス/ドレイン領域またはトランジスタのゲートとコンタ
クトをとるためのボール、19は第1層配線と第2層配
線とをつなくためのホール(スルーホール)である。2
6,27.28,29は第1層配線によるそれぞれ第2
図に示した3人力NANDゲートのへ入力端子、B入力
端子、C入力端子Y出力端子、30は第1層配線による
電源線、31は第1層配線による接地線、33,34.
3537は第2層配線による3人力NANDゲートの入
出力端子、32.36はマクロセル40の上を通過する
第2層配線によるフィードスルー、38は第1層配線と
各トランジスタのゲート及びソース/ドレイン領域とコ
ンタクトをとるためのホール、39ばスルーホールであ
る。41はマクロセルが配置される基本セル段、42は
マクロセル間を結ぶ信号配線領域、43は第2層配線ト
ラック領域、44はマクロセルの入出力端子が置かれる
可能な位’57.45はフィードスルとなり得る領域で
ある。46はチップ、47は入出力バッファ領域、48
は本発明による基本セル1が配列された内部コア領域、
49は第2層配線による電源接地線、50は機能ブロッ
クである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体チップ上の中央部に設けられた内部論理ゲ
    ート部と、 複数の入出力バッファセルが前記内部論理ゲート部を取
    り囲むように設けられた入出力バッファ部と、 前記複数の入出力バッファセルに対応して前記半導体チ
    ップ上の外周部にそれぞれ設けられた複数のボンディン
    グパッドとを備え、 前記内部論理ゲート部が1個又は複数個の第1導電型ト
    ランジスタと、1個又は複数個の第2導電型トランジス
    タから構成される基本セルを規則正しくアレイ状に配列
    した半導体集積回路装置において、 該基本セル内の第1導電型のソース及びドレイン領域の
    数または第2導電型のソース及びドレイン領域の数より
    、該基本セル領域上を基本セルの配列方向と垂直な方向
    に走ることが可能な第2層目の金属配線の本数が多いこ
    とを特徴とするゲートアレイ。
  2. (2)前記第1項記載の半導体集積回路装置において、 該基本セル内の第1導電型のソース及びドレイン領域の
    数または第2導電型のソース及びドレイン領域の数より
    本数の多い、該基本セル領域上を基本セルの配列と垂直
    な方向に走ることが可能な第2層目の金属配線のうち、
    少なくとも1本は電源線または接地線であり、内部論理
    ゲート部の電源接地配線構造は網目状となっていること
    を特徴とするゲートアレイ。
  3. (3)前記第1項記載の半導体集積回路装置において、 該基本セル内の第1導電型のソース及びドレイン領域の
    数または第2導電型のソース及びドレイン領域の数より
    本数の多い、該基本セル領域上を基本セルの配列方向と
    垂直な方向に走ることが可能な第2層目の金属配線のう
    ち少なくとも一本は、通過する下にあるマクロセルの入
    出力信号配線と電気的に接続しないフィードスルー配線
    であることを特徴とするゲートアレイ。
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