JPH0864768A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0864768A
JPH0864768A JP21655294A JP21655294A JPH0864768A JP H0864768 A JPH0864768 A JP H0864768A JP 21655294 A JP21655294 A JP 21655294A JP 21655294 A JP21655294 A JP 21655294A JP H0864768 A JPH0864768 A JP H0864768A
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JP
Japan
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wiring
power supply
semiconductor integrated
integrated circuit
circuit device
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JP21655294A
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English (en)
Inventor
Naoya Nakayama
直也 中山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ上の電源配線の占める面積を削減し
て、高集積化を可能にするとともに信号配線の配線性を
向上させる。 【構成】 ポリシリコン配線層を電源配線として用いる
と共にこの電源配線層をAl配線を用いる他の電源配線
層と重ねる。すなわち、マクロセルM1 の負電源端子G
1 、G2 には、I/O領域1の負電源パッドB1 よりポ
リシリコン配線30を介して負電源が供給される。マク
ロセルM1 の正電源端子V1 、V2 にはI/O領域1の
正電源パッドB2 より第1Al配線10、第1スルーホ
ールT1および第2Al配線20によって正電源が供給
される。他のマクロセルM2 、M3についても同様であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に回路素子領域に設けられた回路素子へ、回路
素子領域外に設けられた電源配線によって給電が行われ
る半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スタンダードセル方式やビルディングブ
ロック方式の半導体集積回路装置では回路素子領域内に
おいて所定の論理機能の回路が構成され、回路素子領域
外に設定された配線領域に形成された電源配線によって
給電が行われ、また配線領域に設けられた信号配線によ
って回路素子領域間の接続が行われる。この場合に、電
源配線はエレクトロマイグレーション耐量、ノイズ耐性
の確保等の理由で、信号配線に比較して50〜100倍
の太い幅に形成される。
【0003】図6は、従来のビルディングブロック方式
の半導体集積回路装置の電源配線パターンの一例を示す
もので、図6(a)にはその平面パターンが、図6
(b)にはそのG−G′線に沿った断面構造が示されて
いる。図6に示される半導体集積回路装置では、2層の
Al配線層が用いられ、また、正電源、負電源の2電源
が使用されている。
【0004】図6において、マクロセルM4 の負電源端
子G3 、G4 には、I/O領域の負電源パッドB1
り、配線領域6内に形成された第1Al配線10、第2
Al配線20および第2Al−第1Al間スルーホール
(以下、第1スルーホールという)T1によって負電源
が供給されている。マクロセルM4 の正電源端子V3
4 には、I/O領域の正電源パッドB2より、配線領
域6内に形成された第1Al配線10、第2Al配線2
0および第1スルーホールT1によって正電源が供給さ
れている。他のマクロセルM5 、M6 についても同様で
ある。
【0005】また、図7は、スタンダードセル方式にて
設計されたマクロセルM4 の電源配線パターンの例を示
す図であって、図7(a)にはその平面パターンが、図
7(b)にはそのH−H′線に沿った断面構造が示され
ている。このマクロセルでは、スタンダードセルCA
J が回路素子領域7に3列の配列されている。そして
各スタンダードセル列には正電源端子V3 、V4 、負電
源端子G3 、G4 より配線領域6の第2Al配線20に
正・負の電源が供給され、第1スルーホールT1および
第1Al配線10を介して素子領域7内に正・負の電源
が供給されている。
【0006】図8は、スタンダードセル内部の配線パタ
ーンの例を示す図であって、図8(a)にはその平面パ
ターンが、図8(b)にはそのI−I′線に沿った断面
構造が示されている。図8に示されるように、セル内に
第1Al配線10にて供給された正・負の電源は、第1
Al−拡散層間コンタクトホール(以下、単にコンタク
トホールという)TCを介してp型拡散層2、n型拡散
層4に供給されている。一方、第2Al配線20により
セル内に引き込まれた信号配線は、第1スルーホールT
1、第1Al配線10およびコンタクトホールTCを介
して他のp型拡散層2、n型拡散層4に接続され(出力
信号配線の場合)、また、第1スルーホールT1、第1
Al配線10および第1Al−ポリシリコン間スルーホ
ール(以下、第2スルーホールという)T2を介してゲ
ート電極となるポリシリコン配線30に接続されている
(入力信号配線の場合)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
集積回路装置では、配線領域6において、正・負の電源
配線は第1Al配線10または第2Al配線20を用い
て並列に形成されていた。而して、電源配線は、例えば
信号配線の幅が1μm程度であるとき50〜100μm
程度と信号配線の50〜100倍の幅に形成されるた
め、半導体集積回路装置全体における電源配線の占める
領域が非常に大きくなり、半導体集積回路装置の高集積
化の妨げとなっていた。また、電源配線が大きな面積を
占めていることにより信号配線の配線性が低下し、その
ため信号配線の配線長も大きくなり、配線遅延の増大に
よる性能低下の原因ともなっていた。本発明はこの点に
鑑みてなされたものであって、その目的は、電源配線の
配線幅を縮小することなくチップ上での電源配線の面積
を削減できるようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、配線領域と、所定の論理ゲートを
構成する回路素子が配置された回路素子領域とを有し、
前記配線領域内に形成された電源配線により前記回路素
子領域内の回路素子に給電を行う半導体集積回路装置に
おいて、前記配線領域において、第1種の電源配線が上
層に、第2種の電源配線が下層に両者が重ね合わされて
配置されていることを特徴とする半導体集積回路装置、
が提供される。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1、図2は、本発明の第1の実施例のI
/O領域の電源パッドからマクロセルへ電源を供給する
配線パターンを示す図であって、図1(a)にはその平
面パターンが、図1(b)にはそのA−A′線に沿った
断面構造が示されている。また、図2(a)、(b)に
は、図1(a)のB−B′線、C−C′線に沿った断面
構造が示されている。本実施例においても、2層のAl
配線を使用し、正電源、負電源の2電源を使用してい
る。
【0010】図1、図2に示されるように、マクロセル
1 の負電源端子G1 、G2 には、I/O領域1の負電
源パッドB1 よりポリシリコン配線30を介して負電源
が供給されている。また、マクロセルM1 の正電源端子
1 、V2 にはI/O領域1の正電源パッドB2 より第
1Al配線10、第1スルーホールT1および第2Al
配線20によって正電源が供給されている。他のマクロ
セルM2 、M3 についても同様である。
【0011】このような負電源配線をポリシリコン配線
にて形成し、正電源配線であるAl配線10、20下に
配置することによって、第1Al配線層および第2Al
配線層の配線領域を小さくすることができ、チップ面積
を小さくすることができる。あるいは、信号配線の配線
性を向上させることができるため、信号配線の引き回し
距離を短縮することができる。また、電源配線を積層し
たことにより、両配線間の静電容量が増加し電源を介し
て進入するノイズを抑制する効果も期待することができ
る。
【0012】図3は、図1に示したマクロセルM1 がス
タンダードセルで構成されている場合の構造の例を示す
もので、図3(a)にはその平面パターンが、図3
(b)にはそのD−D′線に沿った断面構造が示されて
いる。このマクロセルでは、左右に配線領域6が設けら
れ、その間に3本の回路素子領域7が設けられ、各回路
素子領域にはそれぞれ3個ずつのスタンダードセルが配
置されている。スタンダードセルC1 、C2 、C3 には
負電源端子G1 、G2 よりポリシリコン配線30によっ
て負電源が供給されている。また、スタンダードセルC
1 、C2 、C3 には正電源端子V1 、V2 より第2Al
配線20、第1スルーホールT1および第1Al配線1
0によって正電源が供給されている。他のスタンダード
セルC4 、C5 、C6 ;C7 、C8 、C9 についても同
様である。
【0013】このマクロセル内の構造においても、負電
源配線はポリシリコン配線により構成されておりかつ正
電源配線である第1、第2Al配線10、20と重なる
ように形成されているので、第1Al配線層および第2
Al配線層の配線領域を縮小することができる。
【0014】図4は、図3に示したスタンダードセルの
例として、pチャネルMOSトランジスタとnチャネル
MOSトランジスタにより構成されるCMOSインバー
タの構造を示す図であって、図4(a)にはその平面パ
ターンが、図4(b)にはそのE−E′線に沿った断面
構造が示されている。
【0015】そのpチャネルMOSトランジスタのドレ
インはp型拡散層3によって形成され、またそのソース
はp型拡散層2a、2bによって形成されている。nチ
ャネルMOSトランジスタのドレインはn型拡散層5に
よって形成され、またそのソースはn型拡散層4a、4
bによって形成されている。また、それぞれのトランジ
スタのゲートはポリシリコン配線30によって形成され
ている。
【0016】ゲート電極を構成するポリシリコン配線3
0は、第2スルーホールT2および第1Al配線10を
介して入力端子I1に接続され、また第2スルーホール
T2、第1Al配線10、第1スルーホールT1および
第2Al配線20を介して入力端子I2にも接続されて
いる。
【0017】pチャネルMOSトランジスタのソースで
あるp型拡散層2a、2bは、コンタクトホールTCを
介して第1Al配線10の正電源配線に接続されてい
る。また、nチャネルトランジスタのソースであるn型
拡散層4a、4bはコンタクトホールTC、第1Al配
線10および第2スルーホールT2を介してポリシリコ
ン配線30の負電源配線に接続されている。
【0018】pチャネルMOSトランジスタのドレイン
であるp型拡散層3とnチャネルMOSトランジスタの
ドレインであるn型拡散層5は、コンタクトホールT
C、第1Al配線10を介して接続されており、その第
1Al配線10は出力端子O1と接続されており、また
第1スルーホールT1、第2Al配線20を介して出力
端子O2にも接続されている。
【0019】この構造においても、負電源配線をポリシ
リコン配線層で行っているので、第1Al配線層および
第2Al配線層の配線領域を小さくできる。以上のよう
に、本実施例によれば、マクロセル間に設定された配線
領域、およびマクロセル内に設定された配線領域を共に
狭くすることができ、さらにスタンダードセル自体の寸
法を小さくすることができるため、チップ面積を縮小す
ることができる。なお、具体的には本実施例により5〜
10%程度のチップ面積の縮小が可能である。
【0020】図5(a)は、本発明の第2の実施例にお
けるマクロセルの構成を示す平面図とそのF−F′線で
の断面図である。なお、本実施例における全体の構成は
図1に示した第1の実施例の場合と同様であるので、そ
の図示および詳細な説明は省略する。
【0021】図5に示すように、スタンダードセルC
1 、C2 、C3 には負電源端子G1 、G2 よりポリシリ
コン配線30によって負電源が供給されている。また、
スタンダードセルC1 、C2 、C3 には正電源端子V
1 、V2 より第2Al配線20、第1スルーホールT1
および第1Al配線10によって正電源が供給されてい
る。他のスタンダードセルC4 、C5 、C6 ;C7 、C
8 、C9 についても同様である。
【0022】先の第1の実施例におけるマクロセルと異
なる点は、セル列間にもポリシリコン配線による負電源
配線が設けられている点である。この構成により、先の
実施例と同様の効果を奏することができる外、負電源配
線の配線抵抗を下げることができ、さらにそのシールド
効果によってスタンダードセル間の結合を抑えノイズを
低下させることができる。
【0023】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において各種の変更が可
能である。例えば、実施例では負電源配線をポリシリコ
ン配線層で形成し、正電源配線をAl配線により形成し
ていたが、これを逆にして正電源配線をポリシリコン配
線層で、負電源配線をAl配線で形成するようにしても
よい。また、実施例では、下地配線層をポリシリコンに
より形成していたが、これに代え高融点金属シリサイド
あるいはそれを使用したポリサイドを用いることができ
る。なお、本発明は、ビルディングブロック方式やスタ
ンダードセル方式の半導体集積回路装置ばかりでなく、
ゲートアレイ等の他の半導体集積回路装置に対しても適
用が可能なものである。さらに、本発明は2電源方式の
半導体集積回路装置ばかりでなく3電源方式のものにも
適用が可能なものである。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体集積回路装置では、第1種の電源配線をAl配線によ
り形成し、第2種の電源配線をポリシリコン等の下地配
線層により形成するとともに両者を重ね合わせているの
で、半導体集積回路装置の配線領域における電源配線の
面積占有率を減少させることが可能となり、それによっ
て電源配線以外の配線の配線性を向上させることができ
て、配線領域をさらに小さくすることができ、半導体集
積回路装置の集積度を向上させることができる。さら
に、配線性の向上により配線遅延が改善され、半導体集
積回路装置の性能を向上させることができる。また、電
源配線間の静電容量を大きくすることができるので、電
源を介して進入するノイズを抑圧することができる。さ
らに、回路素子領域間の配線領域を負電源配線のポリシ
リコン配線で敷き詰める実施例によれば、電源抵抗を低
減化できるとともに回路素子間の結合を抑制して回路動
作の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の平面図と断面図。
【図2】図1(a)のB−B′線での断面図とC−C′
線での断面図。
【図3】図1の実施例におけるマクロセルの平面図と断
面図。
【図4】図3のマクロセル内におけるスタンダードセル
の平面図と断面図。
【図5】本発明の第2の実施例におけるマクロセルの平
面図と断面図。
【図6】従来例の平面図と断面図。
【図7】図6の従来例におけるマクロセルの平面図と断
面図。
【図8】図7のマクロセル内におけるスタンダードセル
の平面図と断面図。
【符号の説明】
1 I/O領域 2、2a、2b、3 p型拡散層 4、4a、4b、5 n型拡散層 6 配線領域 7 回路素子領域 10 第1Al配線 20 第2Al配線 30 ポリシリコン配線 B1 負電源パッド B2 正電源パッド C1 〜C9 、CA 〜CJ スタンダードセル G1 〜G4 負電源端子 I1、I2 入力端子 M1 〜M6 マクロセル O1、O2 出力端子 T1 第1スルーホール(第2Al−第1Al間) T2 第2スルーホール(第1Al−p・Si間) TC コンタクトホール(第1Al−拡散層間) V1 〜V4 正電源端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/82 L

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線領域と、所定の論理ゲートを構成す
    る回路素子が配置された回路素子領域とを有し、前記配
    線領域内に形成された電源配線により前記回路素子領域
    内の回路素子に給電を行う半導体集積回路装置におい
    て、前記配線領域において、第1種の電源配線が上層
    に、第2種の電源配線が下層に両者が重ね合わされて配
    置されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記配線領域内において、前記第2種の
    電源配線は、ポリシリコン、高融点金属シリサイドまた
    はポリサイドのいずれかの材料により形成された配線層
    のみにより構成されていることを特徴とする請求項1記
    載の半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 前記第2種の電源配線が、負電源配線で
    あることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
    置。
  4. 【請求項4】 前記第2種の電源配線が、少なくとも一
    部の前記第1種の電源配線の形成されていない配線領域
    に敷き詰められていることを特徴とする請求項1記載の
    半導体集積回路装置。
JP21655294A 1994-08-18 1994-08-18 半導体集積回路装置 Pending JPH0864768A (ja)

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