JPH11186486A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Abstract
与えることなく、また基本レイアウトの設計変更を伴う
ことなく、あるパットのインピーダンス調整を行うこと
を可能とした半導体集積回路装置を提供する。 【解決手段】 DRAMチップの信号配線17aに接続
される注目するパッド13aに容量を付加するために、
パッド13aに接続されて且つパッド13aを取り囲む
ようにキャパシタ用導体14を配設し、このキャパシタ
用導体14とパッド13aとの間のスペース及びキャパ
シタ用導体14の周囲にVSS導体15を配設した。
Description
装置(LSI)に係り、特にLSIチップ上の信号配線
を外部ピンに接続するためのパッドのインピーダンス調
整方式に関する。
は、パッケージ外部の配線、リードフレーム、金ボンデ
ィング、LSIチップ上のパッド、及びこのパッドに接
続される信号配線の容量及び抵抗により決まり、このイ
ンピーダンスにより入力信号の速度やノイズ、波形歪み
等が決まる。信号速度の点では、容量や抵抗は小さい方
がよいが、ノイズ対策上からはある程度の容量及び抵抗
を持たせることが必要となる。従って、これらの点を考
慮した上で、ユーザーが要求する入出力特性を実現する
ように、入出力ピンの容量及び抵抗が設計される。この
入出力ピンの容量及び抵抗の調整にとって自由度が高い
のは、LSIチップ上のパッド及びこれに接続される信
号配線の部分である。しかし、LSIが大規模化され、
素子及び配線が微細化,高密度化された場合、LSIチ
ップ上のパッド及び信号配線部でのインピーダンス調整
は容易ではなくなってきている。
13は、DRAMチップの一例のレイアウトである。D
RAMチップ1は、例えば図示のように4分割されたメ
モリセルブロック2が配置され、各メモリセルブロック
2の各端部にカラムデコーダ3及びロウデコーダ4が配
置され、左右のメモリセルブロックの間には周辺回路7
が配置される。上下のメモリセルブロック2の間は周辺
回路5が配置される領域であり、ここには更に、図14
に拡大図を示したように、アドレスバスやデータバス等
のバス線8が配設され、各信号線を外部に取り出すため
のパッド6が配置される。
なスペースのない状態でバス線8が配置されると、ある
パット6のインピーダンスを、他のパッドにつながる信
号配線に影響を与えずに調整することは難しい。
たい場合に、図15に示すようにパッド6につながる信
号線8aに接続されるキャパシタ9を配置したとする。
キャパシタ9は例えば、隣接する信号線8a,8bの通
過を妨げないように、信号線8a〜8cの下に絶縁膜に
より分離された状態で埋め込み形成したとしても、隣接
する信号線8b,8cとキャパシタ9の間には容量結合
が生じるため、これらの信号線8b,8cの容量が増大
する。
aの間に抵抗を挿入すべく、例えば図16に示すように
折れ曲がった抵抗用導体10を配置したとすると、やは
りその近くに配設された他の信号線8b,8cとの間に
無用な容量結合を生じる。また前述のように、高密度化
されたLSIでは、この様な抵抗導体10を配設するス
ペースがないのが通常であり、更にこの様な抵抗導体1
0を配置するとその部分には同じ層の他の信号配線を通
すことができないことになる。即ち、図16のような調
整方式は、基本的な素子及び配線のレイアウトの変更を
伴わないと実行できない。
化されたLSIチップでは、他のパッドや信号線のイン
ピーダンスや配置に影響を与えることなく、また基本レ
イアウトの設計変更を伴うことなく、あるパットのイン
ピーダンス調整を行うことが難しいという問題があっ
た。
もので、他のパッドや信号配線の特性や配置に影響を与
えることなく、また基本レイアウトの設計変更を伴うこ
となく、あるパットのインピーダンス調整を行うことを
可能とした半導体集積回路装置を提供することを目的と
している。
に複数の素子とこれらを接続する信号配線が形成され、
必要な信号配線を外部ピンに接続するための複数のパッ
ドが配列形成された半導体集積回路装置において、少な
くとも一つのパッドに対して、そのパッドに接続され、
且つそのパッドの周囲を取り囲むようにインピーダンス
調整用導体パターンが配設されていることを特徴とす
る。
用導体パターンは、キャパシタ用導体であり、このキャ
パシタ用導体とこれが接続されたパッドとの間のスペー
スにキャパシタ用導体及びパッドとの間で容量結合する
電源線導体が挿入される。
電源線導体の組み合わせパターンが各層で互いに反転パ
ターンとなるように絶縁層を挟んで多層に配設され、各
層のキャパシタ用導体同士及び電源線導体同士が相互接
続されて、キャパシタ用導体は水平方向及び垂直方向に
隣接する電源線導体と容量結合するものとする。
ス調整用パターンは例えば、パッドとこれが接続される
信号線との間に挿入される抵抗用導体であり、パッドの
周囲に渦巻き状に配設される。
インピーダンス調整用導体パターンが、絶縁層を挟んで
多層に配設されて、各層のインピーダンス調整用パター
ンの間のコンタクト孔の有無によりインピーダンス調整
量が選択される。
ダンス調整用導体パターンが、デザインルール上から配
線レイアウトが禁止されるパッド周囲の禁止領域内を含
んで配設されてもよい。
を取り囲むように、キャパシタ用導体、抵抗用導体等の
インピーダンス調整用導体パターンを配設することによ
り、パッド配列に隣接して配置されるバス線のインピー
ダンスに影響を与えることなく、またレイアウト変更を
伴うことなく、その注目するパッドのインピーダンスを
調整することができる。
パシタ用導体である場合には、このキャパシタ用導体と
これが接続されたパッドとの間のスペースに、キャパシ
タ用導体及びパッドとの間で容量結合する電源線導体
(VSS導体又はVCC導体)を挿入することにより、パッ
ドの容量を大きいものとすることができる。
ドとこれが接続される信号線との間に挿入される抵抗用
導体である場合には、これをパッドの周囲に渦巻き状に
配設することにより、バス線の領域で長く導体パターン
を引き回すことなく、パッドの抵抗を挿入することがで
きる。
用導体パターンを多層に配設することにより、より大き
なインピーダンス調整量を得ることができる。特にキャ
パシタ用導体とVSS導体の組み合わせパターンを多層化
する場合、絶縁層を挟んで互いに略反転パターンとなる
ように多層に配設して、各層のキャパシタ用導体同士及
び電源線導体同士を相互接続さすれば、キャパシタ用導
体は水平方向及び垂直方向に隣接する電源線導体と容量
結合するから、パッドに対して大きな容量を入れること
ができる。
ンス調整用導体が絶縁層を挟んで多層に配設され、各層
のインピーダンス調整用パターンの間のコンタクト孔の
有無によりインピーダンス調整がなされるようにすれ
ば、コンタクト孔の設計変更のみでインピーダンス調整
量の簡単な変更が可能となる。
短絡事故等を防止するために、デザインルール上から配
線レイアウトを禁止する所定幅の禁止領域が設定されて
いるが、この発明におけるインピーダンス調整用導体パ
ターンはそのパッドとの短絡は問題にならないから、禁
止領域を含んでインピーダンス調整用導体パターンを配
置することにより、バス線領域に影響を与えず、より小
さい面積でインピーダンス調整を行うことができる。
をDRAMに適用した実施例を説明する。図1は、この
発明の一実施例によるDRAMチップのパッド部のレイ
アウトであり、図2は図1のA−A′断面図である。シ
リコン基板11には、図示しないが多数の素子及び配線
が形成され、表面が絶縁膜12で覆われて、この上にパ
ッド13が配置されている。図では、インピーダンス調
整を行う注目するパッド13aとこれに隣接するパッド
13bの部分のみを示している。
領域17の信号配線17aに接続されるが、この実施例
ではパッド13aの容量調整のために、パッド13aを
ほぼ3/4周にわたって取り囲むように、パッド13a
と連続するキャパシタ用導体14が配設されている。パ
ッド13aとキャパシタ用導体14の間のスペースに
は、VCC線及びVSS線の二つの電源線の一方(この例で
はVSS線)につながるVSS導体15が挿入されている。
この実施例の場合、VSS導体15は、パッド13aとキ
ャパシタ用導体14の間のスペースから更に、キャパシ
タ用導体14の外側に連続してキャパシタ用導体14を
取り囲むように配設されている。
につながる信号配線17aの間或いは信号配線17aの
下にキャパシタを配置する従来方式と異なり、パッド1
3aの周囲のスペースでの配線間容量を利用して、パッ
ド容量を増加させることができる。従ってこの実施例に
よれば、バス線領域17に配設される他の信号配線17
b等に殆ど影響を与えることがない。また通常使用され
ていないパッドの周囲を利用するため、基本レイアウト
の設計変更も必要がない。
ンルール上で配線レイアウトを禁止されている禁止領域
18であるが、この実施例ではキャパシタ用導体14及
びVSS導体15をこの禁止領域18の外に配置してい
る。従ってデザインルールの変更も要しない。
に拡張した実施例の第1層及び第2層目のレイアウトを
示している。図3(a)に示す第2層目は、上記実施例
とほぼ同様のパターンで、パッド13aの周囲にキャパ
シタ用導体14とVSS導体15が配置されている。図3
(b)に示す第1層目は、層間絶縁膜を介して第1層目
のレイアウトに重なる形で埋め込まれるもので、第1層
目とはほぼ反転パターンとなるように、キャパシタ用導
体14bとVSS導体15aが配設されている。言い換え
れば、第2層目のキャパシタ用導体14は、第1層目の
VSS導体15に層間絶縁膜を介してほぼ全面的に対向
し、同様に第2層目のVSS導体15は、第1層目のキャ
パシタ用導体14bに層間絶縁膜を介してほぼ全面的に
対向するように、各層の導体パターンが形成されてい
る。
bの間、VSS導体15と15bの間は、それぞれコンタ
クト孔19,20を介して相互接続される。この実施例
によると、各層のキャパシタ導体14,14bは、VSS
導体15,15bに対して水平方向及び垂直方向に容量
結合することになる。従って先の実施例に比べて、パッ
ド13aにより大きな容量を付加することができる。
層の導体パターンにより容量調整を行うようにした実施
例である。即ちこの実施例の場合、先の実施例の上部パ
ターンであるキャパシタ用導体14及びVSS導体15が
第3層であり、その下のキャパシタ用導体14b及びV
SS導体15bが第2層であり、更にその下に第1層目の
キャパシタ用導体14c及びVSS導体15cが配設され
ている。図3の実施例と同様に、第3層目のキャパシタ
用導体14及びVSS導体15に対して、第2層目のキャ
パシタ用導体14b及びVSS導体15bは略反転パター
ンとしており、第1層目のキャパシタ用導体14c及び
VSS導体15cは、第3層目のキャパシタ用導体14及
びVSS導体15と略同じパターンとしている。各層の間
は層間絶縁膜20,21により分離されて、コンタクト
孔19により接続されている。図の断面では、他のコン
タクト孔が見えないが、各層の間で対応する導体が同様
にコンタクト孔により接続される。
て更に大きな容量を付加することが可能である。なお、
図3及び図4の実施例においては、各層間を接続するコ
ンタクト孔を開けるか開けないかという選択を行うこと
により、パッド13aに付加する容量値を複数の値から
選択することができる。コンタクト孔を設けない場合、
下層のキャパシタ用導体は使用されない捨てパターンと
なる(但し、下層のVSS導体は容量増加に寄与する)
が、コンタクト孔の設計変更のみでパッド容量を変更で
きるという点で有効である。
目するパッド13aとこれが接続される信号配線17a
の間に抵抗を挿入する場合のレイアウトである。この実
施例の場合、パッド13aを取り囲むように配設した渦
巻き状の抵抗用導体31を介してパッド13aと信号配
線17aの間が接続される。
設される他の信号配線17b等に殆ど影響を与えること
がなく、また通常使用されていないパッドの周囲を利用
するため、基本レイアウトの設計変更も行うことなく、
パッド13aに抵抗を挿入することができる。
まれるように、抵抗用導体31を配設した例を示してい
るが、これは抵抗用導体31がパッド13aと短絡した
としても本質的欠陥とならないために許容される。但し
この場合にはデザインルールの変更が必要となる。パッ
ド間及びパッド列とバス線領域の間に抵抗用導体31を
配置する十分なスペースがある場合には、禁止領域18
の外側にのみ抵抗用導体31を配置することが、デザイ
ンルール変更を要しないため好ましい。
aと抵抗用導体31とを、層の異なる導体とした実施例
である。即ちパッド13aを最上層導体とし、その下に
層間絶縁膜で分離された形で抵抗用導体31が配設され
ている。この場合、抵抗用導体31はバッド13aで覆
われる範囲内にまで渦巻き状のパターンとしている。そ
してこの抵抗用導体の渦巻きの中心部でコンタクト孔3
2を介してパッド13aと抵抗用導体31が接続されて
いる。
領域内をも利用することにより、図5の実施例に比べて
より小さいスペース内で大きな抵抗をパッドに挿入する
ことが可能になる。
造とすることもできる。図7は、3層構造とした実施例
を示している。最上層(第3層目)の抵抗用導体31、
第2層目の抵抗用導体31b及び第1層目の抵抗用導体
31cはいずれも、先の実施例で説明した渦巻き状パタ
ーンを持つものとし、これらが層間絶縁膜20,21を
介して積層されている。各層の抵抗用導体31,31
b,31cの間は、コンタクト孔33を介して順次直列
接続されて、パッドと信号配線の間に挿入される。
体31,31b,31cのパターンと相互接続状態を模
式的な分解斜視図で示している。この実施例によれば、
先の実施例に比べて更に大きな抵抗をパッドに挿入する
ことができる。
に、キャパシタ用導体の実施例と同様に、コンタクト孔
の設計変更で挿入する抵抗値を変更することが可能とな
る。例えば、図8に破線で示したように、コンタクト孔
33を各層絶縁膜に開けると、抵抗用導体31,31
b,31cを直列接続してパッド13aと対応する信号
配線17aの間に挿入することができる。これに対し
て、コンタクト孔33を設けず、第3層目の抵抗用導体
31を別のコンタクト孔34により信号配線17aに直
接接続すれば、より小さい抵抗値を挿入できる。この場
合も、抵抗用導体31a,31cは捨てパターンとな
る。この実施例も、コンタクト孔の設計変更のみでパッ
ドに挿入する抵抗値を適宜変更することができるという
点で効果的である。
ることなく、パッド容量を増大させることを可能とする
実施例の要部構造を示す模式的な分解斜視図である。注
目するパッド13aの直下の基板11の表面にはVSSに
設定されるp+型拡散層41が形成され、この上に層間
絶縁膜を介してキャパシタ用導体42が、更にこの上に
層間絶縁膜を介してVSS導体43が積層され、更にその
上に層間絶縁膜を介してパッド13aが配置される。p
+型拡散層41とVSS導体43は、互いに共通接続さ
れ、パッド13aとキャパシタ用導体42の間も互いに
共通接続される。図ではこれらの相互接続を簡単な模式
的配線で示しているが、実際にはパッド13aの領域の
外で図示しないコンタクト孔により接続される。p+型
拡散層41、キャパシタ用導体42及びVSS導体43は
いずれも、パッド13aとほぼ同じ面積をもって形成さ
れている。
2は上下のVSS導体43及びp+型拡散層41と容量結
合し、パッド13aはその下のVSS導体43に容量結合
するから、パッド13aには大きな容量が挿入されるこ
とになる。しかも、面積増大が殆ど要らないため、バッ
ド列の間のスペースが極めて小さい場合にも適用するこ
とができる。
は、VSS導体15を通過させるスペースを確保するため
に、パッド13aを完全には1周せず、(3/4)+α
周するようにパターン形成したが、付加する容量がより
小さいものでよければ、より短いパターンとすることが
できる。しかし、あまり短いものでは実用上十分な容量
を付加することが難しいから、好ましくはパッド13a
を少なくとも半周するようにキャパシタ用導体をパター
ン形成すればよい。
についても、ほぼ同様のことが言える。例えば図5で
は、抵抗用導体31を、パッド13aを2周する渦巻き
状としているが、図10に示すように、1周のみでもよ
く、更に図11に示すように少なくともパッド13aを
半周させれば、微小な抵抗値付加が可能である。
する場合にも適用することができる。例えば、図12
は、図10のレイアウトを基本として、抵抗用導体31
とパッド13aとの間のスペースに、図1の実施例と同
様にVSS導体15を配設した実施例である。この様にす
れば、パッド13aに対して抵抗と同時に容量を付加す
ることが可能である。
これに容量或いは抵抗を付加する場合を説明したが、他
のパッドについても同様のインピーダンス調整用パター
ンを予めレイアウトしておくことにより、各信号配線の
遅延によるスキュー対策が容易になる。この発明は、D
RAMに限らず、他の各種LSIにも同様に適用するこ
とができる。
目するパッドの周囲を取り囲むように、キャパシタ用導
体、抵抗用導体等のインピーダンス調整用導体パターン
を配設することにより、パッド配列に隣接して配置され
るバス線のインピーダンスに影響を与えることなく、ま
たレイアウト変更を伴うことなく、その注目するパッド
のインピーダンスを調整を可能としたLSIを得ること
ができる。
ッド回りの導体パターンを示す図である。
パッド回りの第1層及び第2層導体パターンを示す図で
ある。
プの断面構造を示す図である。
プのパッド回りの導体パターンを示す図である。
プのパッド回りの導体パターンを示す図である。
プの断面構造を示す図である。
斜視図である。
プの模式的分解斜視図である。
を示す図である。
を示す図である。
トを示す図である。
す図である。
バス線領域のレイアウトを示す図である。
一つを示す図である。
一つを示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体基板に複数の素子とこれらを接続
する信号配線が形成され、必要な信号配線を外部ピンに
接続するための複数のパッドが配列形成された半導体集
積回路装置において、 少なくとも一つのパッドに対して、そのパッドに接続さ
れ、且つそのパッドの周囲を取り囲むようにインピーダ
ンス調整用導体パターンが配設されていることを特徴と
する半導体集積回路装置。 - 【請求項2】 前記インピーダンス調整用導体パターン
は、キャパシタ用導体であり、このキャパシタ用導体と
これが接続されたパッドとの間のスペースにキャパシタ
用導体及びパッドとの間で容量結合する電源線導体が挿
入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。 - 【請求項3】 前記キャパシタ用導体と電源線導体の組
み合わせパターンが各層で互いに反転パターンとなるよ
うに絶縁層を挟んで多層に配設され、各層のキャパシタ
用導体同士及び電源線導体同士が相互接続されて、キャ
パシタ用導体は水平方向及び垂直方向に隣接する電源線
導体と容量結合することを特徴とする請求項2記載の半
導体集積回路装置。 - 【請求項4】 前記インピーダンス調整用パターンは、
パッドとこれが接続される信号線との間に挿入される抵
抗用導体であり、パッドの周囲に渦巻き状に配設されて
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。 - 【請求項5】 前記インピーダンス調整用導体パターン
は、絶縁層を挟んで多層に配設されて、各層のインピー
ダンス調整用パターンの間のコンタクト孔の有無により
インピーダンス調整量が選択され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。 - 【請求項6】 前記インピーダンス調整用導体パターン
は、デザインルール上から配線レイアウトが禁止される
パッド周囲の禁止領域内を含んで配設されることを特徴
とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
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