JPH04262556A - 集積回路素子の配置方法 - Google Patents

集積回路素子の配置方法

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JPH04262556A
JPH04262556A JP4300091A JP4300091A JPH04262556A JP H04262556 A JPH04262556 A JP H04262556A JP 4300091 A JP4300091 A JP 4300091A JP 4300091 A JP4300091 A JP 4300091A JP H04262556 A JPH04262556 A JP H04262556A
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JP
Japan
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cells
cell
arranging
areas
integrated circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4300091A
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English (en)
Inventor
Takashi Saigo
西郷 孝
Tsutomu Umetsu
梅津 務
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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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】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路素子に係わり
、特に、クロック信号や電源線などの配線処理を施す機
種に好適するものである。
【0002】
【従来の技術】厳しい価格競争にさらされている集積回
路素子は、各種の手段によりコストダウンを図っており
いわゆるシュリンク方式もその一つであるが、集積回路
素子のレイアウト設計工程にあってもチップ面積を可能
な限り小さくすることが要求されている。
【0003】レイアウト設計工程は、マスクパタ―ンを
設計する最も重要な工程であって、論理設計から得られ
た接続情報と、回路設計により準備された論理セルライ
ブラリ―を用いて、論理ゲ―トの配置・配線を行なうも
のであり、しかも、製造条件による制約に従いながらチ
ップ面積を可能な限り小さくすることが要求され、集積
回路の死命を制する作業である。
【0004】レイアウト設計方式には、自動レイアウト
設計があり、その中にスタンダ―ドセル方式が知られて
いる。
【0005】基本的には、ほぼ揃った高さのセルを列状
に並べるものであるが、ROM、RAM、PLAなどの
大形の機能ブロックをいくつか含むものもあり、この時
は機能ブロックを予め設計し、ライブラリ―に登録して
おき、これを列状に並べて、列間のチャンネルを使って
配線する。
【0006】従ってセルの配置場所や配線領域は自由度
を持っており、セル自体もよりコンパクトに設計できる
ので、ゲ―トアレイに比べてチップの素子密度は高くコ
ストも安いのが特徴であり、その上 100%配線がさ
ほど困難でないことやチップサイズ最小化が重要視され
るなどが相違する。
【0007】スタンダ―ドセル方式を利用した集積回路
素子のレイアウトを図1の上面図により説明すると、シ
リコンから成る半導体基板1の周囲には、インタ―フェ
―ス領域2…が設けられており、その中に互いに平行に
配置する列状のセル群3…を形成し、またインタ―フェ
―ス領域2…と電気的に接続する。
【0008】更にンタ―フェ―ス領域2…の外側には、
図示していないパッド領域を形成し、両者間にいわゆる
ボンディング法により金属細線(図示せず)を固着して
他の電子機器との接続や電気的な入力などに備えている
【0009】図2には、セル群3…に幹線用電源セル4
と電源幹線5を一直線状に設置する状態を明らかにして
いるが、一つにはセル群3…の列を揃えるためにこれを
構成するセルの境界で所定のセルをずらしており、二つ
には幹線用電源セル4と電源幹線5を一直線状にするた
めにセルの端を揃えるのにスル―セル6またはダミ―セ
ル7を設置する。
【0010】ここでセル群3…の列8には、幹線用電源
セル4と電源幹線5を挿入しているので、セル列8の長
さの方が、セル列9のそれより大きくなっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】幹線用電源セル4と電
源幹線5即ち特殊セルは、セル列の中に配置される論理
セルを横にスライドさせながら一直線状になるように配
置されるので、スライドさせる論理セルにより境界が一
直線状にならない場合も生じるので、余分なセルを追加
することになってチップサイズの増大の要因となる。
【0012】本発明は、このような事情により成された
もので、特に、チップサイズの増大を抑制することを目
的とする。
【0013】[発明の構成]
【0014】
【課題を解決するための手段】半導体基板の一定方向に
互いに平行にかつ電気的に接続するセル群を形成する工
程と、前記セル群と電気的に接続するインタ―フェ―ス
を前記半導体基板の周辺に設置する工程と、前記セル群
毎に分割して端の揃った配置領域を指定する工程と、前
記配置領域に特殊セルを配置する工程に本発明に係わる
集積回路素子の配置方法の特徴がある。
【0015】更に、半導体基板の一定方向に互いに平行
にかつ電気的に接続するセル群を形成する工程と、前記
セル群と電気的に接続するインタ―フェ―スを前記半導
体基板の周辺にする設置する工程と、前記セル群毎に分
割してダミ―セルもしくはスル―セルを配置して端の揃
った配置領域を指定する工程と、前記配置領域に特殊セ
ルを配置する工程にも本発明に係わる集積回路素子の配
置方法の特徴がある。
【0016】
【作用】本発明ではスタンダ―ドセル方式によるレイア
ウト設計を行って集積回路素子を製造するもので、予め
幹線用電源セルと電源幹線即ち特殊セルを配置する境界
を考慮して列状のセル群に配置領域を指定しているため
に、ずれを抑えて特殊セルを一直線状に配置しかつ回路
的補強を行って一つにまとめる。
【0017】回路規模が大きい際には分割数を増して回
路的補強を行いしかも、いずれの場合にもズレを抑制す
ると共に特殊セルを一直線状に配置することが可能にな
り、チップ面積の増大を抑えることができる。
【0018】
【実施例】本発明に係わる実施例を図3乃至図9を参照
して説明するが、理解を助けるために従来技術と同一の
部品にも新番号を付ける。
【0019】図3には、本発明方法即ちスタンダ―ドセ
ル方式により形成した集積回路素子のレイアウトが示さ
れており、例えばシリコンから成る半導体基板10に形
成する互いに平行な列状のセル群11…の中間には、配
置領域12を指定しており、しかもその端を一直線状に
形成している。
【0020】互いに平行な列状のセル群11を形成した
半導体基板10の端部付近には、インタ―フェ―ス領域
13…が形成され、セル群11…と電気的に接続し更に
、インタ―フェ―ス領域13…の外側には金属細線(図
示せず)により電気的に接続したパッド領域(図示せず
)が設置されており、集積回路素子と外部機器などとの
電気的接続として機能させることになる。前記のように
列状のセル群11…の中間を分割してセル配置を行いか
つ配置領域12との境界を一直線状に揃えた直後の状態
を示したのが図3であり、列状のセル群11…に通常論
理セルが配置されており、場合によってはROMやRA
Mのような機能ブロックを配置する場合もある。
【0021】図4は、指定された配置領域12に幹線用
電源セル14即ち特殊セルを配置し更に、電源幹線15
を設置した状態が明らかにされており、回路的補強を考
慮して配置領域12に特殊セル14を設置している点が
特徴的である。
【0022】この配置に際しては、配置領域12に配置
する幹線用電源セル14と左右の各セル群11…間のス
ペ―スをなくすためにX方向にずらし、更に各セル群1
1…の端が一直線になるように揃えるが、幹線用電源セ
ル14を挿入する前に各セル群11…の全ての境界が揃
えられているので、ダミ―セルを挿入する必要がない。
【0023】そして、最も距離が近いインタ―フェ―ス
領域13に幹線用電源セル14を接続する。
【0024】回路的補強についてCMOSインバ―タを
例に説明すると、構造の概略が図5に示されており、同
時にリ―ク電流パスも明らかにされている。
【0025】CMOSインバ―タの構造は、p型のシリ
コン半導体基板16にPウエル領域17とNウエル領域
18を設け、Pウエル領域17にはn−のソ―ス領域1
9とn−のドレイン領域20を、Nウエル領域18には
p−のソ―ス領域21とp−のドレイン領域22を形成
し、各領域には、導電性金属例えばアルミニウムを堆積
して電極を設置するが図及び後の記載では領域と記載す
る。
【0026】ソ―ス領域19、21とnのドレイン領域
20、22の中間に形成されるチャンネル領域に対応す
る位置には、ポリシリコンから成るゲ―ト電極23、2
3を設置し、図示していないが各領域を形成した半導体
基板16表面付近には、常法に従って絶縁物層例えば選
択酸化物層が形成されているので、ゲ―ト電極23はこ
こに埋込まれる形になる。
【0027】このようにして形成したPMOSとNMO
Sのゲ―ト電極23、23を結びVin、ドレイン領域
20、22を結びVout 更に、Pウエル領域17に
はp− コンタクト領域24とNウエル領域18にはn
コンタクト領域25を形成してCMOSインバ―タを構
成する。
【0028】その動作時にあっては、PMOSがオンの
場合NMOSがオフになっており、VDDからVssに
はMOSトランジスタを通じてのパスはないはずである
が、NMOSがオフといってもチャンネル部をリ―クす
るサブスレッショルド電流Istがあるが、これらより
オ―ダは小さいがフィ―ルドアイソレイションのリ―ク
やゲ―トリ―クがある場合もあって、これらの成分を足
したものがPL である。
【0029】即ち、PL はVDD(ΣIJ +ΣIs
t)にほぼ等しく、VDD(ΣIJ +ΣIst)は、
e−EA /κTに比例する。式のEA :活性化エネ
ルギ―、κ:ボルツマン定数、T:絶対温度である。
【0030】この式から明らかなようにPL は高温で
大きい値を示すのに対して、高温でも1ゲ―ト当りのP
L はpW以下のオ―ダとなり、次に説明するPc に
比較して動作時にあっては無視し得るほど小さく、スタ
ンバイ時にはPc は0になるので、この成分が支配的
になる。
【0031】充放電成分Pc についてであるが、負荷
容量をCLとして、最初VDDの電位にあったCL V
DDの電荷が結局0V(Vss)に流れ出されるので、
一回の充放電でCL VDD2 のエネルギ―が消費さ
れたことになり、インバ―タを動作させれば、Pc =
fCVとなる。
【0032】図6には、複数のCMOSインバ―タのゲ
―ト入力を同期させてVDD及びVssに接続した状態
を示しており、下方にのばした矢印は次段への接続を表
わしている。
【0033】この時、次段への入力の接続における配線
及びゲ―ト入力の容量をCL とする。
【0034】このようなCMOSインバ―タの1段当り
の消費電力は、Pc=1/2fCL VDD2 であり
、f= 100MHz、CL = 0.1pfとすると
I=(Pc )/Vの関係からI=5×10−5Aとな
り、またL=5000μm、1段当りのインバ―タの幅
Xが20μmであると 250段インバ―タとなり12
.5mAが必要になる。
【0035】更に、VDDとVssの幅Wが10μm、
厚さ 10000オングストロ―ムとすると、VDDと
Vss用に使用するアルミニウムの電流許容値Id=1
mA/cmを勘案すると前記インバ―タで10mAとな
り、よって図3、4の配置領域12に特殊セル14一個
を配置すると回路的補強が図られることになる。
【0036】このように本発明では、列状のセル群11
を分割するに当たっては、回路的補強を考慮した上で各
列群13を揃えると共に特殊セルを一直線状に配置する
が、回路的補強は図4のような電源幹線ばかりでなくク
ロック配線にも行われ図7に例を示した。
【0037】即ち、複数個の論理セルから構成される列
状のセル群11…を互いに平行にシリコン製半導体基板
10に設け、その周端付近には、インタ―フェ―ス(図
では省略しており図3や図4と同様)を設置して列状の
セル群11と電気的に接続する。
【0038】更に外側に配置するパッド(図示せず)間
に金属細線をいわゆるボンディング法により固着して電
気的接続を行うのも、図3、4の場合と同様であるが、
違っているのは列状のセル群11…には、電源セルの代
わりにクロック幹線セル29をセンタ―に、このセルか
らF/F26などのクロック端子28にクロック配線2
7が形成されている点である。
【0039】勿論、電源、クロックとも同時に補強は可
能である(図7、1参照)。
【0040】分割する方法については、図3、図4及び
図7では2分割方式を採って中心部分に電源用幹線セル
14を配置したが、セル群11…を構成する半導体素子
の配置状況によっては均等に均等に2分割しない場合更
に多分割することもあり、これを図8に示した。
【0041】即ち、セル群11…の左右の25Lと25
Rの長さが違った配置状態であるが、26Lの長さが回
路的補強の範囲内にあるために中央部分に電源幹線用セ
ル14を挿入しても差支えない。
【0042】回路的補強にあって生ずる3分割の例が図
9に明らかにされており、図4と同様に配置領域12に
は、電源用幹線セル14を配置すると共に電源幹線15
を設置する。
【0043】
【発明の効果】以上のように特殊セルを一直線状に配置
できるように考慮して配置しているので、特殊セルを配
置するにも余分なセルを置く必要がなくなり、半導体チ
ップサイズの増大を抑えることができる。
【0044】しかも回路的補強に応じて分割を行ってい
るので、電源幹線における容量あるいは配線におけるス
ピ―ドが強化されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のスタンダ―ドセル方式による集積回路素
子のレイアウトを示す上面図である。
【図2】図1に示した集積素子に電源幹線及び特殊セル
を配置した状態を示す上面図である。
【図3】本発明によりスタンダ―ドセル方式による集積
回路素子のレイアウトを示す上面図である。
【図4】図2に示した集積回路素子に電源幹線及び特殊
セルを配置した状態を示す上面図である。
【図5】CMOSインバ―タ概略を示す断面図である。
【図6】図5に示したCMOSインバ―タをVDD及び
Vssに接続する状態を示す結線図である。
【図7】回路的補強をクロック配線に行った状態を示す
上面図である。
【図8】本発明により配置領域を形成するのに均等にセ
ル群を分割した状態を示す上面図である。
【図9】本発明により配置領域を形成するのにセル群を
3分割した状態を示す上面図である。
【符号の説明】
10…半導体基板 11…列状のセル群 12…配置領域 13…インタ―フェ―ス領域 14…特殊セル 15…電源用幹線 26…配線 27…クロック配線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板の一定方向に互いに平行に
    かつ電気的に接続するセル群を形成する工程と、前記セ
    ル群と電気的に接続するインタ―フェ―スを前記半導体
    基板の周辺に設置する工程と、前記セル群毎に分割して
    端の揃った配置領域を指定する工程と、前記配置領域に
    特殊セルを配置する工程を具備することを特徴とする集
    積回路素子の配置方法
  2. 【請求項2】  半導体基板の一定方向に互いに平行に
    かつ電気的に接続するセル群を形成する工程と、前記セ
    ル群と電気的に接続するインタ―フェ―スを前記半導体
    基板の周辺に設置する工程と、前記セル群毎に分割して
    ダミ―セルもしくはスル―セルを配置して端の揃った配
    置領域を指定する工程と、前記配置領域に特殊セルを配
    置する工程を具備することを特徴とする集積回路素子の
    配置方法
JP4300091A 1991-02-15 1991-02-15 集積回路素子の配置方法 Withdrawn JPH04262556A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008153435A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008153435A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路

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