JPH11261006A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11261006A
JPH11261006A JP6000198A JP6000198A JPH11261006A JP H11261006 A JPH11261006 A JP H11261006A JP 6000198 A JP6000198 A JP 6000198A JP 6000198 A JP6000198 A JP 6000198A JP H11261006 A JPH11261006 A JP H11261006A
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JP
Japan
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power supply
gate
supply line
semiconductor device
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP6000198A
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English (en)
Inventor
Etsuko Terasawa
悦子 寺澤
Yoshiteru Ono
芳照 小野
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップ上の機能セルが配置されていない
未使用セルを電源ラインと接続することにより、IC中
の電源容量を増やして、IC誤動作の原因の一つである
電源ノイズを吸収し、ICの動作を安定させることを目
的としている。 【解決手段】未使用セルのP形拡散領域はVSS電源ラ
インと、またN形拡散領域はVDD電源ラインと接続す
ることで、拡散にそれらを構成する基板とは逆の電位を
与えることにより解決する。 【効果】電源ラインの容量を増加させて電源ノイズを吸
収することが可能になる。またこのことは、電源ノイズ
によるICの誤動作を防ぐことにつながり、安定したI
Cの動作が得られる。さらにその接続の仕方によって
は、主に安定させたい電源ラインの容量を特に大きくす
るというような電源容量の調整も可能であり、ICの特
性に合わせた効果も期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲートアレイなど
の半導体装置(以下ICと略す)において、半導体チッ
プ上の機能セルが配置されていないベーシックセル領域
(以下未使用セルと略す)と電源ラインを接続するレイ
アウトに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置に対する高速化の要求
が高まるにつれ、ノイズによる影響を抑えた動作の安定
化が難しくなってきている。製品の特性や動作条件など
によっては大きなノイズがあっても誤動作しない場合も
あるため、原因の判別がしにくい問題であり、また微細
化が進む中でその対策も難しい。そんな中、従来のゲー
トアレイ、エンベディッドアレイなどでは、誤動作の原
因の一つに上げられる電源ノイズへの対策例として、既
に公開されている特開昭61−194739号公報に記
載されている方法によるノイズの吸収が考えられてい
た。
【0003】この方法は、ゲートアレイ、エンベディッ
ドアレイなどにおける半導体チップ上の機能セルが配置
されていない未使用セル領域を用いて、電源ラインの容
量を増やすというものである。具体的には、図4に示す
とおり、P形拡散領域1のソースとドレインにはVDD
電源ラインとの接続を行い、N形拡散領域2のソースと
ドレインにはVSS電源ラインとの接続を行っていた。
これによって、浮き拡散領域であった未使用セルのP形
拡散領域をVDD電源ラインの容量に、またN形拡散領
域をVSS電源ラインの容量に含めて、各電源ラインの
増加によるノイズの吸収を図っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ノイズを吸収しIC動
作の安定化を図るには、電源容量の十分な確保が考えら
れる。
【0005】上記のような従来のレイアウト方法を用い
た場合、確かに未使用セルの拡散容量を電源容量として
付加することは可能となる。しかしこのような接続方法
では、各トランジスタのソースおよびドレインに与えら
れた電位は、基板電位としてその基板に与えられている
ものと同等である。つまりソースおよびドレインと基板
は同電位となってしまい、さらにより大きな効果が望め
る拡散と基板の接合容量までを得ることはできない。そ
こで本発明では、未使用セルと電源ラインとの接続にお
いて従来とは異なる方法を用いることで、電源ラインの
容量をさらに増やし、ICの動作をより安定させること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ゲートアレ
イに代表される半導体チップ上に機能セルが配置されて
いない未使用セル領域を含むICにおいて、その未使用
セルの拡散領域に対しそれらを構成する基板とは逆の電
位を与える、つまり基板にVDDの電位が与えられてい
るP形拡散領域はVSS電源ラインと、また基板にVS
Sの電位が与えられているN形拡散領域はVDD電源ラ
インと接続することで実現できる。またさらに、拡散領
域だけではなく未使用セルのゲートに対しても電源ライ
ンとの接続を行うことによって、より一層の効果を得る
ことができる。
【0007】
【作用】本発明は上記手段を用いることにより、IC中
の電源容量を増加させて電源ノイズを吸収することを可
能とする。
【0008】
【発明の実施の形態】図3は、トランジスタの断面図を
表したものである。以下に、これをP形基板上のN形拡
散領域SおよびDとゲートGから構成されるNチャネル
トランジスタとした場合の一実施例について述べる。P
形基板Bには、基板電位としてVSSの電位が与えられ
ている。そこで、トランジスタのソースSとドレインD
には基板Bとは逆の電位を与えるためVDD電源ライン
との接続を行うこととする。これにより、基板Bとソー
スSの間には基板に対するソースの接合容量Csbが生
じ、また基板BとドレインDとの間には基板に対するド
レインの接合容量Cdbが付くこととなる。ここでこれ
らの容量は、VDD電源ラインに接続していることか
ら、電源容量としては従来のソースおよびドレインの拡
散容量だけでなく、これらの基板との間に生じた接合容
量CsbおよびCdbも得ることができ、電源容量を容
易に増やすことができる。またこのことは、Pチャネル
トランジスタの場合においても可能であり、そのトラン
ジスタを構成するN形基板にVDDの電位が与えられて
いる時には、ソースとドレインにはVSS電源ラインと
の接続を行い基板とは逆の電位を与えることで、Nチャ
ネルトランジスタと同様の効果を得ることができる。
【0009】図1は、上記の構造を実現した未使用セル
上のレイアウト例である。これは、N形基板上のP形拡
散領域1およびゲートP1、P2により形成される2つ
のPチャネルトランジスタと、P形基板上のN形拡散領
域2およびゲートN1,N2により形成される2つのN
チャネルトランジスタから構成されるベーシックセルで
の例であり、Pチャネルトランジスタ側のN形基板には
VDDの電位が、またNチャネルトランジスタ側のP形
基板にはVSSの電位が与えられているものとする。そ
こで、トランジスタのソースとドレインを構成している
拡散領域に基板と逆の電位を与えるために、Pチャネル
トランジスタP1およびP2のソースとドレインにはV
SS電源ラインを接続し、NチャネルトランジスタN1
およびN2のソースとドレインに対してはVDD電源ラ
インとの接続を行うこととする。これによって、ソース
およびドレインと基板との接合容量が生じ、またこれら
は各電源に付加されていることから、前述した構造を実
現するレイアウトが可能となる。
【0010】また、未使用セルを利用した電源容量の増
加においては、トランジスタのソースとドレインだけで
なくゲートもVDDまたはVSS電源ラインと接続する
ことによって、さらに大きな効果を得ることができる。
以下にその説明を図3を用いて行う。図3は、基板Bに
VSSの電位が与えられているNチャネルトランジスタ
とする。この時、ソースSとドレインDには基板Bと逆
の電位を与えるためVDD電源ラインとの接続を行い、
ここでさらにゲートGに対してもVDD電源ラインとの
接続を行う。これにより、基板BとゲートGとの間にも
電位差が生じ、電源ラインに容量Cgbを付けることが
可能になる。ただしこの場合、ゲートとソースおよびド
レインは同電位であるため、トランジスタは“オフ”し
た状態であり、ゲートとソース間の容量Cgsおよびゲ
ートとドレイン間の容量Cgdまでは得られない。
【0011】一方、このゲートとソース間の容量Cgs
およびゲートとドレイン間の容量Cgdについては、ゲ
ートに対しソースおよびドレインとは逆の電位を与える
ことで実現できる。図3の例においては、ソースとドレ
インにVDDが与えられているので、ゲートにはVSS
電源ラインとの接続を行う。これにより、ゲートとソー
ス間の容量Cgsおよびゲートとドレイン間の容量Cg
dが発生し、電源に付加することが可能となる。しかし
この場合は、前述の接続方法によって得られていた基板
BとゲートGとの間の容量Cgbは発生しない。
【0012】尚、ここではNチャネルトランジスタの例
を元に述べたが、これらはPチャネルトランジスタにお
いても同様に可能であり、未使用セルにおいてゲートと
電源ラインの接続を工夫することによって、より大きな
効果を得ることができる。図2にP1およびP2による
2つのPチャネルトランジスタと、N1およびN2によ
る2つのNチャネルトランジスタから構成されるベーシ
ックセルでのレイアウト例を示す。図1と同様に、Pチ
ャネルトランジスタのソースとドレインにはVSS電源
ラインを、またNチャネルトランジスタのソースとドレ
インにはVDD電源ラインを接続する。そして、P1お
よびN1のゲートはVSSと接続し、P2およびN2の
ゲートはVDDと接続することにする。このレイアウト
によって、P2およびN1については、ゲートとソース
およびドレイン間に電位差が生じることとなり、その間
の容量を電源に付加することができる。さらに、一方の
P1とN2においては、電位差があるゲートと基板の間
の容量を得ることができ、未使用セルのどのトランジス
タにおいても電源容量の増加を期待できるレイアウトが
実現可能となる。また補足として、このレイアウトにお
いてソースおよびドレインの拡散容量と、それらと基板
との間の接合容量も電源に付加されていることは言うま
でもない。
【0013】尚、今回取り上げた図1および図2では、
PチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタのゲ
ートが分離したベーシックセルによる実施例を示してお
り、図2においては、P1とN1やP2とN2のゲート
間の接続に1層配線を用いているが、ゲート一体型の構
造を持つベーシックセルにおいても、同様の効果を得ら
れるレイアウトが可能である。
【0014】また今回は実施例として、VSS電源ライ
ンとVDD電源ラインの双方に容量を付加し電位の安定
を図る場合を取り上げた。しかし実施形態としては、上
記のようなVSSおよびVDDに対して平等に電位の安
定化を図るばかりでなく、一方の電源に特化した方がさ
らに大きな効果を得られることもある。Pチャネルトラ
ンジスタとNチャネルトランジスタの大きさが同じベー
シックセルを用いた場合がその一例であり、この場合一
般的に正孔と電子の易動度の違いからロジックレベルは
1/2VDDより低くなり、VDDに比べVSS側の電
源ノイズによる影響が大きくなる。従ってこのような場
合には、主にVSSの電源容量を増やして、そちらのノ
イズを吸収することが望ましく、これは本発明において
はPチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタの
各ゲートにVSS電源ラインを接続するレイアウトによ
って、Pチャネルトランジスタにおける基板とゲート間
の容量およびNチャネルトランジスタにおけるゲートと
ソースおよびドレイン間の容量のどちらもVSS電源ラ
インに付加することにより可能となる。このように、本
発明では、ロジックレベルなどの特性を考慮し、電源容
量の調整を行ったレイアウトも容易に行える。
【0015】
【発明の効果】以上述べてきたように、未使用セル領域
を含むICにおいて、その未使用セルの拡散領域または
ゲートを電源ラインと接続することにより、電源ライン
の容量を増加させて電源ノイズを吸収することが可能に
なる。またこのことは、電源ノイズによるICの誤動作
を防ぐことにつながり、安定したICの動作が得られ
る。さらにその接続の仕方によっては、主に安定させた
い電源ラインの容量を特に大きくするというような電源
容量の調整も可能であり、ICの特性に合わせた効果も
期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すレイアウト図。
【図2】本発明の他の一実施例を示すレイアウト図。
【図3】本発明の一実施例を示す断面図。
【図4】従来の一実施例を示すレイアウト図。
【符号の説明】
P1:Pチャネルトランジスタを構成するポリシリコン
・ゲートの1つの名称 P2:Pチャネルトランジスタを構成するポリシリコン
・ゲートの1つの名称 N1:Nチャネルトランジスタを構成するポリシリコン
・ゲートの1つの名称 N2:Nチャネルトランジスタを構成するポリシリコン
・ゲートの1つの名称 1:P形拡散領域 2:N形拡散領域 3:コンタクト 4:1層配線 VDD:VDD電源ライン VSS:VSS電源ライン G:ポリシリコン・ゲートの1つの名称 B:トランジスタの基板(WELL) S:トランジスタのソース側拡散領域 D:トランジスタのドレイン側拡散領域 Cs:ソースの拡散容量 Cd:ドレインの拡散容量 Cgs:ゲートとソース間の容量 Cgd:ゲートとドレイン間の容量 Csb:基板に対するソースの拡散容量 Cdb:基板に対するドレインの拡散容量 Cgb:ゲートと基板の間の容量

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周辺に外部とのインターフェイス用の入出
    力部、中心部に、複数の相補型MOSFETからなるマ
    トリクス状に配置した一種類以上のベーシックセルを内
    部に有するゲートアレイまたはその一部にベーシックセ
    ル配列以外のRAM、ROM、アナログ回路などの専用
    レイアウトを埋め込みその周辺にマトリクス状に配置し
    た一種類以上のベーシックセルを有するエンベディッド
    アレイにおいて、半導体チップ上に機能セルが配置され
    ていないベーシックセル領域を持ち、その拡散領域また
    はポリシリコン・ゲートと電源ラインを接続することを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記半導体チップ上の機能セルが配置され
    ていないベーシックセル領域において、P形拡散領域と
    VSS電源ラインを接続する、あるいはN形拡散領域と
    VDD電源ラインを接続することを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記半導体チップ上の機能セルが配置され
    ていないベーシックセル領域において、ゲートとVDD
    電源ラインまたはVSS電源ラインを接続することを特
    徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記半導体チップが、VDD電源容量ある
    いはVSS電源容量が増加することを特徴とする請求項
    2あるいは請求項3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】前記半導体チップが、VDD電源容量とV
    SS電源容量とが双方平等に増加することを特徴とする
    請求項4記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】前記半導体チップが、VDD電源容量ある
    いはVSS電源容量の一方が偏って増加することを特徴
    とする請求項4記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】前記半導体チップ上のベーシックセルが、
    Pチャネルトランジスタを構成するゲートとNチャネル
    トランジスタを構成するゲートが分離した構造を持つ請
    求項1記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】前記半導体チップ上のベーシックセルが、
    Pチャネルトランジスタを構成するゲートとNチャネル
    トランジスタを構成するゲートが一体化した構造を持つ
    請求項1記載の半導体装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001048823A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. An integrated circuit with metal programmable logic having enhanced reliability
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JP2006245384A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Fujitsu Ltd 半導体集積回路装置のレイアウト設計方法、およびレイアウト設計プログラム
US7847339B2 (en) 2007-07-02 2010-12-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit devices having conductive patterns that are electrically connected to junction regions

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