JPH08222640A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラッチアップを防止する。 【構成】 スタンダードセルＳ１の上辺においてＮ形
基板１に電源用導体６とコンタクトをとるためのＮ形高
濃度領域２１を設け、下辺においてＰ形ウエル２にグラ
ンド用導体７とのコンタクトをとるためのＰ形高濃度領
域２２を設けて、セル列内の複数のスタンダードセルＳ
１において、これら高濃度領域２１相互間、高濃度領域
２２相互間を連続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高さが共通で幅長が任
意のスタンダードセルを複数組み合せてセル列とし、こ
れを複数列設けて配置配線し回路を構成するスタンダー
ドセル方式による半導体集積回路装置に係り、特にラッ
チアップを効果的に防止できるようにした半導体集積回
路装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスタンダードセル方式による素子
設計で使用するセル（ＮＡＮＤゲートセル）Ｓの１例を
図６に示す。１はＮ形基板、２はＰ形ウエル、３はＮ形
基板１内に形成されたＰチャンネルＭＯＳトランジスタ
群、４はＰ形ウエル２内に形成されたＮチャンネルＭＯ
Ｓトランジスタ群、５はゲート電極として機能するポリ
シリコン導体、６はＮ形基板１の上層に絶縁膜（図示せ
ず）を介して配置される第１層メタル（ポリシリコン導
体より上層）からなる電源導体、７はＰ形ウエル２の上
層に絶縁膜を介して配置される第１層メタルからなるグ
ランド導体、８は第２層メタル（第１層メタルより上
層）からなる入力導体、９は同じ第２層メタルからなる
出力導体、１０も同じ第２層メタルからなる配線導体で
ある。１１は基板やウエルと配線との間、あるいは上下
層の配線間を接続するコンタクトである。

【０００３】ところが、このようなスタンダードセル方
式による素子設計手法では、高さが同じ複数（数百以上
の場合もある。）のセルを横方向に接続するため、電源
およびグランド用の導体６、７の幅は、セルの消費電流
に対してかなり余裕をもった幅となっているものの、Ｎ
形基板１に電源電位を与えるための基板バイアス用の高
濃度の拡散領域や、Ｐ形ウエル２にグランド電位の他方
を与えるためのウエルバイアス用の高濃度の拡散領域を
配置するには、デザインルール上狭すぎる場合が多い。

【０００４】そこで、セルを配置した後に電源やグラン
ド用の導体の幅を広げて基板バイアス用やウエルバイア
ス用の高濃度領域を作成する方法、あるいはセルの配置
および配線の終了後に、図７に示すように、配線の無い
部分にのみ基板バイアス用の高濃度領域１２やウエルバ
イアスの高濃度領域１３を設ける方法等が採用されてい
る。図７において、１４は第１層メタルからなる配線導
体、１５は第２層メタルからなる配線導体である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにセルの配置の後に電源やグランド用の導体の幅を
広げて基板やウエルのバイアス用の高濃度領域を作成す
る方法では、非常に時間や手間がかかり、セルの面積も
増大して集積度が低下し、ＬＳＩチップ面積の増大を招
く。

【０００６】また、セルの配置および配線後に配線の無
い部分に基板やウエル用のバイアス用の高濃度領域を設
ける方法では、セル近傍にその高濃度領域を設けること
ができない場合が発生し、また配線によって高濃度領域
の面積が異なり、基板やウエルの電位を一定に保つこと
ができなくなって、ラッチアップに弱くなるという問題
が発生する。このラッチアップとは、寄生バイポーラの
ＰＮＰ、ＮＰＮトランジスタにより形成される寄生サイ
リスタがオン状態になることにより、電源−グランド間
がほぼショート状態となる現象であり、正常動作しない
ことはもちろん、素子破壊にいたる場合がある。

【０００７】本発明は以上のような点に着目したもの
で、その目的は、セル面積を増大させることなくラッチ
アップに強くなったセルを有する半導体集積回路装置を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、スタンダ
ードセル方式により設計される半導体集積回路装置であ
って、スタンダードセルの高さ方向の一方の辺におい
て、基板内に該基板と同一導電形の第１の高濃度領域を
形成し、該高濃度領域を上層の第１の電源用導体とコン
タクトで接続し、上記スタンダードセルの高さ方向の他
方の辺において、ウエル内に該ウエルと同一導電形の第
２の高濃度領域を形成し、該第２の高濃度領域を上層の
第２の電源用導体とコンタクトで接続し、上記第１およ
び第２の高濃度領域をセル列方向に隣接するスタンダー
ドセル間で連続させるように構成した。

【０００９】第２の発明は、上記第１の発明において、
セル列方向に複数個が並べられる上記スタンダードセル
の間に挿入され高さ方向の配線を通過させるフィードス
ルーセルを具備し、該フィードスルーセルの高さ方向の
一方の辺において、基板内に該基板と同一導電形の第３
の高濃度領域を形成し、該第３の高濃度領域を上層の上
記第１の電源用導体とコンタクトで接続し、上記フィー
ドスルーセルの高さ方向の他方の辺において、ウエル内
に該ウエルと同一導電形の第４の高濃度領域を形成し、
該第４の高濃度領域を上層の上記第２の電源用導体とコ
ンタクトで接続し、上記第３の高濃度領域をセル列方向
に隣接する上記スタンダードセルの上記第１の高濃度領
域との間で連続させ、上記第４の高濃度領域をセル列方
向に隣接する上記スタンダードセルの上記第２の高濃度
領域との間で連続させるように構成した。

【００１０】第３の発明は、上記第１又は第２の発明に
おいて、上記スタンダードセル内、複数の上記スタンダ
ードセル相互間、又は上記スンダードセルと上記フィー
ドスルーセル相互間において、上記第１乃至上記第４の
高濃度領域を、少数キャリアがライフタイム以内で移動
できる距離以内の離間距離で切り離し、該離間部分の上
層を第１、第２の電源用導体の以外の配線領域とするよ
う構成した。

【００１１】

【作用】本発明では、セルの上下辺の一方において基板
に該基板と同一導電形の第１の高濃度領域を形成してこ
れを第１の電源用導体に接続し、他方においてウエルに
該ウエルと同一導電形の第２の高濃度領域を形成してこ
れを第２の電源用導体に接続しているので、基板は第１
の電源用導体から供給される電圧でバイアスされ、ウエ
ルは第２の電源用導体から供給される電圧でバイアスさ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１はそ
の第１の実施例のスタンダードセルＳ１を示す図であ
る。前述の図６で説明したセルＳと同一のものには同一
の符号を付している。前述の図６に示したように、電源
用の導体６およびグランド用の導体７は、セルＳの高さ
方向に張り出た形状となり、この張り出た部分の領域は
ポリシリコンでの配線は可能であるものの、電源やグラ
ンドと同一の層での配線（前述の例では第１層メタル）
は不可能であり、配線に使用されない領域である。

【００１３】そこで、本実施例のスタンダードセルＳ１
では、この張り出た領域の下層部分に、図１に示すよう
に、Ｎ形基板１においては、そこにＮ形の高濃度の拡散
領域を２１を形成し、この高濃度領域２１と電源用の導
体６とをコンタクト１１Ａで接続する。また、Ｐ形ウエ
ル２においては、そこにＰ形の高濃度の拡散領域２２を
形成し、この高濃度領域２２とグランド用の導体７とを
コンタクト１１Ｂで接続する。

【００１４】以上によって、実使用時には、Ｎ形基板１
は電源電圧でバイアスされ、Ｐ形ウエル２にはグランド
電圧でバイアスされることになるので、それらＮ形基板
１、Ｐ形ウエル２の電位が安定化し、ラッチアップ現象
を防止することができる。

【００１５】上記したスタンダードセルＳ１は幅方向に
複数個が連続的に配置されるので、すべてのスタンダー
ドセルに上記した高濃度領域２１、２２を形成すること
で、それらも連続的に接続され、非常にラッチアップに
強い回路となる。

【００１６】図２は本発明の第２の実施例を示す図で、
フィードスルーセルＳ２についてのものである。このよ
うなフィードスルーセルＳ２は前述したスンダードセル
Ｓ１が２個隣接する場合、その間に縦配線を通過させる
必要があるとき、そのスタンダードセルＳ１相互間に配
置されるものであるが、このようなフィードスルーセル
Ｓ２でも、隣接するスタンダードセルＳ１との近傍にお
いてラッチアップが発生する恐れがある。

【００１７】そこで、この第２の実施例では、そのＮ形
基板１にＮ形の高濃度の拡散領域を２３を形成し、この
高濃度領域２３と電源用の導体６とをコンタクト１１Ｃ
により接続する。また、Ｐ形ウエル２においても、そこ
にＰ形の高濃度の拡散領域２４を形成し、この高濃度領
域２４とグランド用の導体７とをコンタクト１１Ｄによ
り接続する。

【００１８】そして、このフィードスルーセルＳ２をス
タンダードセルＳ１と高さを合わせて幅方向に並べ、一
方の高濃度領域２３をスタンダンードセルＳ１の高濃度
領域２１と連続させ、他方の高濃度領域２４もスタンダ
ードセルＳ１の高濃度領域２４と連続させる。

【００１９】以上により、フィードスルーセルＳ２もス
タンダードセルＳ１と同様に、そのＮ形基板１が電源電
圧にバイアスされ、Ｐ形ウエル２がグランド電位にバイ
アスされるようになり、耐ラッチアップ特性が向上す
る。

【００２０】図３は幅広のフィードスルーセルＳ３に本
発明を適用した変形例を示す図である。このような幅広
のフィードスルーセルＳ３では、他のセルでは素子形成
領域となる内側までも延長してＴ字形の高濃度領域２
３、２４を形成し、電源用導体６およびグランド用導体
７もそれに対応した形状に設定して、それらをコンタク
ト１１Ｃ、１１Ｄで接続することにより、基板１やウエ
ル２の電位をより安定させることができるようなにな
る。

【００２１】図４は上記したスタンダードセルＳ１、フ
ィードスルセルＳ２、Ｓ３を有する半導体集積回路装置
の一部を示す図である。ここでは、フィードスルーセル
Ｓ２、Ｓ３の高さ方向に第２層メタルによる縦導体２５
が配線されている。また、スタンダードセルＳ１および
フィードスルーセルＳ２を幅方向に並べたセル列では、
その上辺が高濃度領域２１、２３により連続的に接続さ
れ、下辺が高濃度領域２２、２４により連続的に接続さ
れている。

【００２２】図５は第３の実施例のスタンダードセルＳ
４を示す図である。この図５に示すように、スタンダー
ドセルＳ４内でゲート電極として機能しているポリシリ
コン導体５を当該スタンダードセルＳ４の上辺（Ｎ基板
１側）でポリシリコン導体２６で接続する必要のある場
合がある。このような場合には、そのポリシリコン導体
２６の下層に高濃度領域２１を設けても、上層の第１層
メタルによる電源用の導体６とのコンタクトをとること
ができない場合が発生する。

【００２３】そこで、この第３の実施例ではこのポリシ
リン導体２６の配線される部分においては高濃度領域２
１を形成しないようにする。ただし、このとき、列方向
の高濃度領域２１の離間距離Ｌは、少数キャリアがＮ形
基板１内を移動し再結合するライフタイム以内でその少
数キャリアが移動できる距離よりも短い距離とする必要
がある。このように設定すれば、Ｎ形基板１の電位を一
定に保つことができる。これは、これは下辺（Ｐ形ウエ
ル２の側）においても配線の必要に応じて同様に行なう
ことができる。よって、セル面積をほとんど増加させる
ことなくラッチアップし難い信頼性の高いスタンダード
セルを得ることができる。

【００２４】上記したように高濃度領域を切断して離間
部分を設け、そこを電源やグランド用以外の配線領域と
する方法は、上記スタンダードセル内ばかりでなく、複
数の上記スタンダードセル相互間、又は上記スンダード
セルと上記フィードスルーセル相互間においても採用で
きる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板やウエルに高濃度領域を形成しこれと電源やグラン
ド用導体とを接続させるので、その基板やウエルの電位
を所定の値に保持することができ、ラッチアップを完全
に防止することができる。

【００２６】また、スタンダードセルの面積はほとんど
増大しないので、集積度が低下することもない。

【００２７】また、セルの配置の後、あるいはセル配置
および配線の後に高濃度用領域を追加する場合に比べ
て、非常に短時間にセルレイアウトを行なうことができ
る。

【００２８】また、電源およびグランドの導体幅がすべ
てのスタンダードセルあるいはフィードスルーセルにお
いて広くなるため、電源ラインの最大許容電流値を向上
させることができる。

【００２９】また、高濃度領域を離間させる場合に、そ
の離間距離を少数キャリアがライフタイム以下で移動可
能な距離としたので、耐ラッチアップ特性を低下させる
ことなく、その離間領域内に自由にポリシリコン導体に
よる配線を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例のスタンダードセルの
平面図である。

【図２】 本発明の第２の実施例のフィードスルーセル
の平面図である。

【図３】 本発明の第２の実施例の変形例を示すフィー
ドスルーセルの平面図である。

【図４】 上記したスタンダードセルおよびフィードス
ルーセルを使用したセル列の平面図である。

【図５】 本発明の第３の実施例のスタンダードセルの
平面図である。

【図６】 従来のスタンダードセルの平面図である。

【図７】 従来のスタンダードセルのセル列の平面図で
ある。

【符号の説明】

１：Ｎ形基板、２：Ｐ形ウエル、３：ＰチャンネルＭＯ
Ｓトランジスタ群、４：ＮチャンネルＭＯＳトランジス
タ群、５：ゲート電極（ポリシリコン導体）、６：電源
用の導体（第１層メタル）、７：グランド用の導体（第
１層メタル）、８：入力用導体（第２層メタル）、９：
出力用導体（第２層メタル）、１０：配線導体（第２層
メタル）、１１、１１Ａ〜１１Ｄ：コンタクト、１２：
従来のＮ形の高濃度領域、１３：従来のＰ形の高濃度領
域、１４：第１層メタルによる配線、１５：第２層メタ
ルによる配線、２１：Ｎ形の高濃度領域、２２：Ｐ形の
高濃度領域、２３：Ｎ形の高濃度領域、２４：Ｐ形の高
濃度領域、２５：縦配線（第２層メタル）、２６：ポリ
シリンコン導体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊理 哲郎 東京都豊島区西池袋１丁目17番10号 株式 会社エヌ・ジェイ・アールセミコンダクタ 内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スタンダードセル方式により設計される半
   導体集積回路装置であって、スタンダードセルの高さ方
   向の一方の辺において、基板内に該基板と同一導電形の
   第１の高濃度領域を形成し、該高濃度領域を上層の第１
   の電源用導体とコンタクトで接続し、上記スタンダード
   セルの高さ方向の他方の辺において、ウエル内に該ウエ
   ルと同一導電形の第２の高濃度領域を形成し、該第２の
   高濃度領域を上層の第２の電源用導体とコンタクトで接
   続し、上記第１および第２の高濃度領域をセル列方向に
   隣接するスタンダードセル間で連続させたことを特徴と
   する半導体集積回路装置。
2. 【請求項２】セル列方向に複数個が並べられる上記スタ
   ンダードセルの間に挿入され高さ方向の配線を通過させ
   るフィードスルーセルを具備し、該フィードスルーセル
   の高さ方向の一方の辺において、基板内に該基板と同一
   導電形の第３の高濃度領域を形成し、該第３の高濃度領
   域を上層の上記第１の電源用導体とコンタクトで接続
   し、上記フィードスルーセルの高さ方向の他方の辺にお
   いて、ウエル内に該ウエルと同一導電形の第４の高濃度
   領域を形成し、該第４の高濃度領域を上層の上記第２の
   電源用導体とコンタクトで接続し、上記第３の高濃度領
   域をセル列方向に隣接する上記スタンダードセルの上記
   第１の高濃度領域との間で連続させ、上記第４の高濃度
   領域をセル列方向に隣接する上記スタンダードセルの上
   記第２の高濃度領域との間で連続させたことを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体集積回路装置。
3. 【請求項３】上記スタンダードセル内、複数の上記スタ
   ンダードセル相互間、又は上記スンダードセルと上記フ
   ィードスルーセル相互間において、上記第１乃至上記第
   ４の高濃度領域を、少数キャリアがライフタイム以内で
   移動できる距離以内の離間距離で切り離し、該離間部分
   の上層を上記第１、第２の電源用導体以外の配線領域と
   したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体集
   積回路装置。