JPH10214941A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH10214941A
JPH10214941A JP9018769A JP1876997A JPH10214941A JP H10214941 A JPH10214941 A JP H10214941A JP 9018769 A JP9018769 A JP 9018769A JP 1876997 A JP1876997 A JP 1876997A JP H10214941 A JPH10214941 A JP H10214941A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロック配線の形状が製造段階でバラ付くこ
とによって生じる配線遅延のバラツキを抑え、クロック
スキューをなくすことが可能な半導体集積回路装置を提
供すること。 【解決手段】 両側の5μm未満の範囲内に隣接する信
号線の存在しないクロック配線11の両側に、回路動作
から独立し、外部から電流を流さない浮遊配線13を
0.3μmの間隔で平行に配置し、積極的に配線容量を
付加することで、配線形状のバラツキによって生じる配
線抵抗と配線容量のバラ付きが相殺するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置に関し、特に、クロック配線の配線構造に係る半導体
集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路装置では、クロス
トークを抑えるために、例えば特開平4-23490号公報に
開示されているように、クロック配線の近傍には他の信
号線が配置されないように設計されていた。クロストー
クノイズは、平行に走る隣接した信号線間の相互キャパ
シタンスと相互インダクタンスに起因するため、配線間
隔を十分離すことにより、抑制可能になる。
【0003】多層配線を有する半導体集積回路装置にお
ける従来構造のクロック配線の構造を図3(従来の半導
体集積回路装置の構造を示す平面図)に基づいて説明
し、また、その製造法を図4[従来の半導体集積回路装
置の製造法を説明するための図であって、(a)〜(c)か
らなる製造工程順断面図]に基づいて説明する。
【0004】従来構造の半導体集積回路装置(従来例)
は、図3に示すように、クロック配線31の幅が0.5
μmであり、配線層が半導体基板30(後記図4参照)か
ら5μm上の層となるように構成されている。
【0005】この従来構造の半導体集積回路装置の製造
方法は、まず、図3の(a)に示すように、素子領域及び
配線層を有する半導体基板30上に第一の層間絶縁膜3
4を堆積し、更に配線パターンを形成する導体層36を
堆積する。この導体層36を通常のフォトリソグラフィ
ー及び異方性ドライエッチングにより加工し、図3の
(b)に示すように、クロック配線31と、このクロック
配線31に隣接する信号配線32とを含む配線パターン
を形成する。この上に、図3の(c)に示すように、更に
第二の層間絶縁膜37を堆積し、前掲の図3に示すよう
な従来構造の半導体集積回路装置を得る。
【0006】上記従来例のように、クロック配線31の
幅が0.5μmで、配線層が半導体基板から5μm上の
層である場合(前掲の図3参照)、クロック配線31と隣
接する信号配線32との間隔が約5μm以上あれば、こ
れらの間のクロストークノイズは殆ど抑えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例のような配線パターンの製造法において、導体層3
6[図4の(a)参照]の堆積時には、膜厚のバラ付きが生
じ、更にフォトリソグラフィー及び異方性ドライエッチ
ングの際には[図4の(b)]、クロック配線31及び隣接
する信号配線32の配線幅にバラ付きが生じる可能性が
ある。このように配線パターンの形成の過程で配線形状
にバラ付きが生じた場合、配線抵抗及び配線容量にバラ
付きが生じ、このため、同一の配線長であっても個々の
配線で配線遅延がずれる。
【0008】配線形状のバラ付きは、製造装置(堆積装
置,露光装置,エッチング装置)の加工精度の問題で、
完全に無くすことは不可能であり、ほぼ10%の範囲の
ずれは許容しなければならない。このようなバラ付きが
クロック配線31に生じた場合、設計上で配線長を厳密
に調整してクロックスキューを抑える構造にしても、実
際に製造すると、上述した配線遅延のずれにより、スキ
ューが生じて誤動作を招くおそれがある。
【0009】配線遅延は、簡単には配線容量と配線抵抗
との積で表わすことができる。配線形状がバラ付いた場
合、配線抵抗と配線容量とのずれは、これらのずれを積
にしたときには、それぞれ相殺する方向になるため、配
線遅延のずれは、低く抑えることができる。しかし、上
述した従来例のように各配線が孤立していると、配線寄
生容量が小さくなり、配線抵抗のずれに比べて配線容量
のずれが小さくなるため、これらのずれを積にしても相
殺されず、配線遅延のバラ付きが大きくなる。
【0010】今後、設計ツールの進歩により、設計上で
配線遅延を正確に制御できるようになると、高速化のた
めに、遅延時間のずれに対する余裕の少ない回路設計に
なるため、この可能性は更に高くなる。
【0011】上述の従来例において、クロック配線31
の線幅、膜厚を何れも0.5μmとし、配線長は、配線
遅延を等しくするためにすべて5mmとし、配線層は、
半導体基板から5μm上の層を用い、クロック信号を送
り出すMOSトランジスタのゲート幅は100μm、層
間絶縁膜は、シリコン酸化膜とする。この場合、容量シ
ュミレーション及び回路シュミレーションによると、配
線幅及び膜厚がそれぞれ0.05μmずつ細くなった場
合、配線が設計寸法通りに形成された場合と比較した遅
延時間のずれは30psec.程度になる。
【0012】従って、従来の半導体集積回路装置の構造
では、製造装置の加工精度が向上しない限り、回路設計
上この程度のずれに対する余裕は必ず必要になる。
【0013】クロストーク防止対策には、公知例として
前掲の特開平4-23490号公報に記載されているように、
クロック配線の周囲を接地配線で囲むという技術があ
る。これは、隣接する信号配線との間に接地配線が存在
することで、隣接した信号配線間を電磁的に遮蔽し、相
互キャパシタンスと相互インダクタンスをなくすことで
クロストークを防ぐものである。
【0014】この公知例において、クロック配線の幅が
0.5μmの場合、隣接する信号配線との間隔が3μm
程度以下であるときに効果があるが、上述の従来例のよ
うに隣接配線の間隔を5μm以上にすれば、信号配線間
の相互キャパシタンスと相互インダクタンスを十分低減
することができる。つまり、配線間隔が十分とられてい
れば、特にクロストーク防止のために隣接する接地配線
を設ける必要はない。
【0015】本発明の目的は、上述の諸問題点を解消す
ることにあり、クロック配線の形状が製造段階でばらつ
くことによって生じる配線遅延のバラツキを押さえ、ク
ロックスキューをなくすことが可能な半導体集積回路装
置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路装置は、 ・クロック配線の両側に、回路動作から独立し、外部か
ら電流を流さない配線を配置したこと(請求項1)、を特
徴とし、これにより、配線容量が増大し、配線形状のバ
ラツキによって生じる配線抵抗と配線容量のバラツキが
相殺されるので、遅延のバラツキを抑えることができ、
前記目的を達成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体集積回路装置
において、クロック配線の幅を1μm以下とすることが
でき(請求項2)、また、クロック配線の両側の約5μm
未満の範囲内に、前記クロック配線に平行に隣接する信
号配線が存在しないようにすること(請求項3)とするこ
とができる。
【0018】
【実施例】次に、本発明に係る半導体集積回路装置の実
施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、
以下の実施例によって限定されるものではない。
【0019】(実施例1)図1は、本発明に係る半導体
集積回路装置の一実施例(実施例1)を示す平面図であ
る。(なお、製造法は、前述の従来例と同様であるの
で、その説明を省略する。) 本実施例1の半導体集積回路装置1は、図1に示すよう
に、クロック配線11の両側の5μm未満の範囲内に
は、クロック配線11に平行に隣接する信号配線が存在
しないように設定されている。
【0020】本実施例1では、クロック配線11の線幅
は1μm以下の0.5μm、膜厚も0.5μmとし、更
に隣接する信号配線12との間隔は5μmとしている。
クロック配線11及び信号配線12の配線長は、配線遅
延を等しくするために、すべて5mmとし、配線層は、
半導体基板から5μm上の層を用いる。クロック信号を
送り出すMOSトランジスタ(図示しない)のゲート幅は
100μm、層間絶縁膜はシリコン酸化膜とする。この
クロック配線11の両側に、線幅・膜厚0.5μmの外
部に接続しない、すなわち、回路動作から独立し、外部
から電流を流さない浮遊配線13を0.3μmの間隔で
配置する。
【0021】容量シミュレーション及び回路シミュレー
ションによると、本実施例1の半導体集積回路装置1を
用いれば、配線幅及び膜厚がそれぞれ0.05μmずつ
細くなった場合、隣接する浮遊配線13−クロック配線
11間の容量のずれと、クロック配線11の配線抵抗の
ずれが相殺するため、配線が設計寸法通りに形成された
場合と比較した遅延時間のずれは、5psec.程度に
抑えられる。よって、バラ付きに対する余裕を、従来例
(30psec.)の6分の1に減少できる。
【0022】(実施例2)図2は、本発明に係る半導体
集積回路装置の他の実施例(実施例2)を示す平面図であ
る。本実施例2の半導体集積回路装置2は、図2に示す
ように、クロック配線21の両側の5μm未満の範囲に
は、クロック配線1に平行に隣接する信号配線が存在し
ないように設定されている。
【0023】本実施例2では、クロック配線21の線幅
を1μm以下の0.5μmとし、膜厚も0.5μmとし
て、隣接する信号配線22との間隔は5μmとする。ま
た、前記実施例1と同様、配線遅延を等しくするため
に、クロック配線21及び信号配線22の配線長はすべ
て5mmとし、配線層は、半導体基板から5μm上の層
を用いる。クロック信号を送り出すMOSトランジスタ
(図示しない)のゲート幅は100μm、層間絶縁膜はシ
リコン酸化膜とする。
【0024】このクロック配線21の両側に、回路動作
から独立し、外部から電流を流さない接地配線23を
0.3μm間隔で配置する。この接地置配線23は、ビ
ア25を介して、接地配線層の接地配線に接続する。こ
の接地配線23,23の幅は0.5μmである。
【0025】容量シミュレーション及び回路シミュレー
ションによると、本実施例2の半導体集積回路装置2を
用いれば、隣接する接地配線23−クロック配線21間
の容量のずれと、クロック配線21の配線抵抗のずれが
相殺するため、例えばクロック配線21の配線幅及び膜
厚がそれぞれ0.05μmずつ細くなった場合、前記実
施例1と同様、配線が設計寸法通りに形成された場合と
比較した遅延時間のずれは、5psec.程度になり、
従来に比べてバラツキに対する余裕を6分の1に減少で
きる。
【0026】
【発明の効果】本発明に係る半導体集積回路装置は、以
上詳記したとおり、クロック配線の両側に、回路動作か
ら独立し、外部から電流を流さない配線を配置すること
を特徴とし、これにより、積極的に配線容量が付加さ
れ、配線容量のずれと配線抵抗のずれとが相殺される。
従って、製造段階で生じるクロック配線の配線形状のバ
ラツキに起因する配線遅延のバラ付きを抑える効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例
(実施例1)を示す平面図。
【図2】本発明に係る半導体集積回路装置の他の実施例
(実施例2)を示す平面図。
【図3】従来の半導体集積回路装置の構造を示す平面
図。
【図4】従来の半導体集積回路装置の製造法を説明する
ための図であって、(a)〜(c)からなる製造工程順の断
面図。
【符号の説明】
1,2 半導体集積回路装置 11,21 クロック配線 12,22 隣接する信号配線 13 浮遊配線 23 接地配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロック配線の両側に、回路動作から独
    立し、外部から電流を流さない配線を配置することを特
    徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記クロック配線の幅は1μm以下であ
    る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】 前記クロック配線の両側約5μm未満の
    範囲内には、前記クロック配線に平行に隣接する信号配
    線が存在しない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。
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