JPS63122154A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS63122154A
JPS63122154A JP26753786A JP26753786A JPS63122154A JP S63122154 A JPS63122154 A JP S63122154A JP 26753786 A JP26753786 A JP 26753786A JP 26753786 A JP26753786 A JP 26753786A JP S63122154 A JPS63122154 A JP S63122154A
Authority
JP
Japan
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wiring
wiring part
layer
wirings
capacitance
Prior art date
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Pending
Application number
JP26753786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromasa Kato
加藤 博正
Toru Kobayashi
徹 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the wiring capacitance effectively by a method wherein one out of a wiring part at a first layer and the wiring part at a second layer, the wiring part at the second layer and the wiring part at a third layer, or the wiring part at the first layer and the wiring part at the third layer is extended in the identical direction so as to be overlapped and an inphase signal is transmitted. CONSTITUTION:The output sides of inverter circuits IN1, IN2 whose input sides are connected to a clock source S are connected to wiring parts 5a and 9a. The other ends of the wiring parts 5a and 9a are connected to gates G1, G2 which are composed of a bipolar transistor or a MISFET. At this structure, inphase clock pulses P1, P2, which rise and fall at the same time and whose pulse width is the same, are transmitted to the wiring parts 5a and 9a. Through this constitution, the potential difference between the wiring parts 5a and 9a is always zero (0). In addition, the stray capacitance generated between the wiring part 5a and a wiring part 11 at the top layer can be made effectively zero because the wiring part 5a is shielded by the wiring part 9a. On the other hand, at the wiring part 9a the capacitance generated between this wiring part and a semiconductor substrate 1 is shielded by the wiring part 5a.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、特
に、半導体集積回路装置の配線に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to wiring of a semiconductor integrated circuit device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路装置の配線は、集積度の向上に伴って多
層化の傾向にある。なお、多層配線、配線パターンの設
計に関する技術は、例えば、サイエンスフォーラム社、
昭和58年11月28日発行、「超LSIデバイスハン
ドブックJ、p129に記載されている。
Wiring in semiconductor integrated circuit devices tends to be multilayered as the degree of integration increases. Technology related to multilayer wiring and wiring pattern design is available from, for example, Science Forum Inc.
It is described in "Very LSI Device Handbook J," published on November 28, 1980, p. 129.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者は前記技術を検討した結果、次の問題点を見出
した。
As a result of studying the above technology, the inventor found the following problem.

配線間あるいは配線と半導体基板の間に浮遊容量が付加
されるため、信号の遅延を生じる。
Since stray capacitance is added between the wirings or between the wirings and the semiconductor substrate, a signal delay occurs.

本発明の目的は、配線容量を実効的に低減することにあ
る。
An object of the present invention is to effectively reduce wiring capacitance.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本顆において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this article is as follows.

すなわち、第1層目の配線と第2層目の配線、第2層目
の配線と第3層目の配線または第1層目の配線と第3層
目の配線のいずれかを同一方向に重さなるように延在さ
せる6また。同相の信号を伝搬させるようにする。
In other words, either the first layer wiring and the second layer wiring, the second layer wiring and the third layer wiring, or the first layer wiring and the third layer wiring are aligned in the same direction. 6. Stretch it so that it becomes heavy. Allow in-phase signals to propagate.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、同一方向に重なって延在してい
る配線との間の容量、下の配線と2つ上の層の配線の間
の容量及び上の層と半導体基板との間の容量がなくなる
ので、配線容量を低減することができる。
According to the above means, the capacitance between wirings extending in the same direction, the capacitance between the lower wiring and the wiring in the layer two above, and the capacitance between the upper layer and the semiconductor substrate. Since the capacitance is eliminated, the wiring capacitance can be reduced.

以下1本発明を実施例とともに説明する。The present invention will be explained below along with examples.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、半導体基板上の配線を示した平面図。 FIG. 1 is a plan view showing wiring on a semiconductor substrate.

第2図は、第1図のA−A切断線における断面図、第3
図は、第2図に示した配g5aと98の信号の伝搬を説
明するための配線のモデルである。なお、第1図は、配
線の構成を見易くするために、眉間絶縁膜を図示してい
ない。
Figure 2 is a sectional view taken along line A-A in Figure 1;
The figure is a wiring model for explaining the signal propagation of the connections g5a and 98 shown in FIG. Note that the glabella insulating film is not shown in FIG. 1 in order to make the wiring configuration easier to see.

第1図及び第2図において、1はP−型単結晶シリコン
からなる半導体基板である。半導体基板1の表面は、そ
れの熱酸化による酸化シリコン膜からなるフィールド絶
縁膜3によって覆れ、フィールド絶縁膜3の下にはP型
チャネルストッパ領域2が形成しである。4は例えばC
VDによる酸化シリコン膜(SiO2膜)からなる第1
層目の絶縁膜であり、図示して−いないが1例えばCV
Dによる多結晶シリコン膜からなる第1層目の配線ある
いは電極を覆っている。絶#!lI4の上を例えばスパ
ッタによる第1層目のアルミニウム膜からなる配線5,
5aが互いに平行に複数本延在している。配線5,5a
は、図示していないが、バイポーラトランジスタ又はM
IS−FETによって構成されたクロック回路に接続さ
れている。配線5゜Sa上を例えばCVDによるSiO
2膜と、リンシリケートガラス(PSG)膜と、SiO
2膜とを下から順に積層して構成した絶縁膜6が覆って
いる。絶縁膜6上を、前記配線5.5aと交差するよう
に1例えばスパッタによる第2層目のアルミニウム膜か
らなる配線7が互に平行に複数延在している。配[7は
、クロック信号やその他のパルス信号が伝搬する。配線
7の上を例えばCVDニckルs i 02II1. 
PSG膜、5if2膜を下から順に積層して構成した絶
縁膜8が覆っている。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate made of P-type single crystal silicon. The surface of the semiconductor substrate 1 is covered with a field insulating film 3 made of a silicon oxide film formed by thermal oxidation of the semiconductor substrate 1, and a P-type channel stopper region 2 is formed under the field insulating film 3. For example, 4 is C
The first layer is made of silicon oxide film (SiO2 film) formed by VD.
This is an insulating film of the second layer, and although it is not shown in the figure, one example is CV
The first layer of wiring or electrodes made of a polycrystalline silicon film made of D is covered. Absolute #! A wiring 5 made of a first layer of aluminum film by sputtering, for example, is placed on the lI4.
A plurality of 5a extend parallel to each other. Wiring 5, 5a
Although not shown, is a bipolar transistor or M
It is connected to a clock circuit made up of IS-FETs. For example, deposit SiO on the wiring 5°Sa by CVD.
2 film, phosphosilicate glass (PSG) film, and SiO
It is covered with an insulating film 6 formed by laminating two films in order from the bottom. On the insulating film 6, a plurality of wires 7 made of, for example, a second layer aluminum film formed by sputtering extend in parallel to each other so as to intersect the wires 5.5a. A clock signal and other pulse signals are propagated through the wiring [7]. For example, CVD Nickel s i 02II1.
It is covered with an insulating film 8 formed by laminating a PSG film and a 5if2 film in order from the bottom.

絶縁膜8の上を例えばスパッタによる第3層目のアルミ
ニウム膜からなる配線9.9aが互に平行に複数延在し
ている。配線9.9aのそれぞれは、バイポーラトラン
ジスタ又はM I S FETによって構成されたクロ
ック回路に接続されている。
A plurality of wiring lines 9.9a made of a third layer of aluminum film formed by sputtering, for example, extend in parallel to each other on the insulating film 8. Each of the wires 9.9a is connected to a clock circuit formed by a bipolar transistor or an M I S FET.

配線9.9aは、第1図に示すように、配線5゜5aと
重なるように絶縁膜8上に配置している。
As shown in FIG. 1, the wiring 9.9a is arranged on the insulating film 8 so as to overlap with the wiring 5.5a.

換言すれば、配線5.5aは、配置19.9aの下に隠
れている。これにより、後述するように、それら配線5
,5a、9.9aに付加される浮遊容量を実効的に低減
している。配線9,9aを覆って1例えばCvDによる
S i O2膜、PSG膜。
In other words, the wiring 5.5a is hidden under the arrangement 19.9a. As a result, as described later, those wirings 5
, 5a, and 9.9a are effectively reduced. For example, a SiO2 film or a PSG film formed by CvD is formed to cover the wirings 9 and 9a.

5iOz膜を下から順に積層して絶縁膜10を形成して
いる。絶縁膜10の上を例えばスパッタによる第4層目
のアルミニウム膜からなる配線11が互に平行に複数延
在している。配線11は、配線7と重さなるレイアウト
でかつ配a5.5a。
The insulating film 10 is formed by stacking 5iOz films in order from the bottom. A plurality of wiring lines 11 made of, for example, a fourth layer of aluminum film formed by sputtering extend in parallel to each other on the insulating film 10 . The wiring 11 has a layout that overlaps with the wiring 7 and has a layout of a5.5a.

7.9.9aより広い線幅に形成されている。配線11
は、電源電位Vcc例えば5V、回路の接地電位Vss
例えばOv等を半導体基板上の種々の回路に供給するた
めの電源配線である。
The line width is wider than that of 7.9.9a. Wiring 11
is the power supply potential Vcc, for example 5V, and the circuit ground potential Vss.
For example, it is a power supply wiring for supplying Ov etc. to various circuits on a semiconductor substrate.

次に、第3図を用いて配線5.9を重ねて形成している
ことにより、それらに付加される容量が実効的に低減さ
れることを説明する。配線5a。
Next, using FIG. 3, it will be explained that by forming the wirings 5 and 9 in an overlapping manner, the capacitance added to them is effectively reduced. Wiring 5a.

9aを例として説明する。9a will be explained as an example.

第3図において、Sはクロックパルス(以下。In FIG. 3, S is a clock pulse (hereinafter referred to as a clock pulse).

単にクロックという)の発生源であり1例えばバイポー
ラトランジスタ又はMISFETによって半導体基板1
に構成している。IN+ 、IN2は、入力側がクロッ
ク源Sに接続しているインバータ回路であり、出力側は
配線5a、9aに接続している。配線5a及び9aの他
端は、バイポーラトランジスタ又はMISFETによっ
て構成されたゲートGs、G*に接続している。
(simply referred to as a clock) 1, for example, by a bipolar transistor or MISFET,
It is composed of IN+ and IN2 are inverter circuits whose input sides are connected to the clock source S, and whose output sides are connected to the wirings 5a and 9a. The other ends of the wirings 5a and 9a are connected to gates Gs and G* configured by bipolar transistors or MISFETs.

二こで、配線5aと9aには同相のクロックすなわち同
時に立ち上がり、同時に立ち下がりまたパルス幅が同じ
クロックパルスPt、P2が伝搬するようにする。これ
により、配415aと9aの間の電位差は、常にゼロ(
0)となる、すなわち、配線5a、9aの間の浮遊容量
は実効的にゼロにされる。また、配線5aと最上層の配
線11との間で構成される浮遊容量は、配線5aが配線
9aによってシールドされることにより、実効的にゼロ
とされる。配線5aの浮遊容量は、第2p!J目の配線
7との間に構成される容量と、半導体基板1との間に構
成される容量のみとなる。したがって。
Second, the same phase clocks, that is, the clock pulses Pt and P2, which rise at the same time, fall at the same time, and have the same pulse width, are propagated to the wirings 5a and 9a. As a result, the potential difference between the wirings 415a and 9a is always zero (
0), that is, the stray capacitance between the wirings 5a and 9a is effectively made zero. Further, the stray capacitance formed between the wiring 5a and the uppermost layer wiring 11 is effectively reduced to zero by shielding the wiring 5a with the wiring 9a. The stray capacitance of the wiring 5a is the second p! Only the capacitance formed between the J-th wiring 7 and the semiconductor substrate 1 is formed. therefore.

配線5aの容量が低減する。一方、配線9aにおいては
、半導体基板1との間に構成される容量が配線5aによ
ってシールドされるため、実効的にゼロとされる。した
がって、配線9”aの浮遊容量は、第2層目の配#!7
との間に構成される容量と。
The capacitance of the wiring 5a is reduced. On the other hand, the capacitance formed between the wiring 9a and the semiconductor substrate 1 is effectively zero because it is shielded by the wiring 5a. Therefore, the stray capacitance of the wiring 9''a is equal to the wiring #!7 of the second layer.
and the capacity configured between.

最、上層の配置111との間に構成される容量のみとな
る。したがって、配線9aの浮遊容量が低減する。これ
らのことは、配線5a以外の配線5および配線9a以外
の配線9においても同様である。
Finally, only the capacitance is formed between the upper layer arrangement 111 and the upper layer arrangement 111. Therefore, the stray capacitance of the wiring 9a is reduced. The same applies to the wirings 5 other than the wiring 5a and the wirings 9 other than the wiring 9a.

配線5とそれに重なる配線9には、同相のクロックが伝
搬するようにして、配線5.9の浮遊容量を低減する。
A clock of the same phase is propagated to the wiring 5 and the wiring 9 overlapping the wiring 5, thereby reducing the stray capacitance of the wiring 5.9.

以上のことから、配線5,5a、9,9aを伝搬するク
ロックの伝搬速度を速めることができる。
From the above, the propagation speed of the clock propagating through the wirings 5, 5a, 9, and 9a can be increased.

なお、配線11は、配線5.5a、9.9aと同一方向
に延在させるレイアウトであってもよい。
Note that the wiring 11 may be laid out to extend in the same direction as the wirings 5.5a and 9.9a.

また、配線9.9aが配線7,11と同一方向に延在す
るようにレイアウトさ九た半導体集積回路装置であって
もよい。この場合、配線7と9、−9aは重ねられ、配
線7が配線9.9aの下に隠れるようにする。また1重
さねられた配線7.9又は9a同志には同相のクロック
を伝搬させるようにする。このようにすると、配線7と
9又は9aの間の浮遊容量はゼロとなる。また、配線7
と配811の間の浮遊容量は、配線9.9aによってゼ
ロとされる。また、配線9.9aと半導体基板1の間°
の浮遊容量は、配線7によってゼロとされる。
Further, the semiconductor integrated circuit device may be laid out so that the wirings 9 and 9a extend in the same direction as the wirings 7 and 11. In this case, the wires 7, 9, -9a are overlapped so that the wire 7 is hidden under the wire 9.9a. In addition, clocks of the same phase are propagated to the wires 7.9 or 9a that are overlapped once. In this way, the stray capacitance between the wiring 7 and 9 or 9a becomes zero. Also, wiring 7
The stray capacitance between the wiring 9.9a and the wiring 811 is made zero by the wiring 9.9a. Also, between the wiring 9.9a and the semiconductor substrate 1,
The stray capacitance of is made zero by the wiring 7.

また、第4層目のアルミニウム配線11を有さない半導
体集積回路装置であってもよい、この場合、第3層目の
配線9,9aが電源電位Vcc。
Furthermore, the semiconductor integrated circuit device may not have the fourth layer of aluminum wiring 11. In this case, the third layer of wiring 9, 9a is at the power supply potential Vcc.

回路の接地電位Vss等の電源配線とされる。したがっ
て、配線9.9aは、他の配線5.5a。
It is used as a power supply wiring for a circuit's ground potential Vss, etc. Therefore, the wiring 9.9a is the other wiring 5.5a.

7より幅広い配線とされる。配線5,5aと7は重なる
ようにして同一方向に延在させ、また同相のクロックを
伝搬させることにより、それらの間の配線容量をゼロに
することができる。電源配線とされた配線9,9aは、
配線5,5aと同一方向またはそれと交差する方向する
方向のいずれの方向に延在させてもよい。
The wiring is wider than 7. By overlapping the wirings 5, 5a and 7 and extending them in the same direction, and by propagating clocks of the same phase, the wiring capacitance between them can be reduced to zero. The wires 9 and 9a, which are used as power supply wires, are
It may be extended in either the same direction as the wirings 5 and 5a or in a direction intersecting therewith.

以上、本発明を実施例にもとすき具体的に説明したが1
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
いうまでもない。
The present invention has been specifically explained above using examples.
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.

例えば、クロックを給電するための配線ばかりでなく、
論理ゲートの出力信号あるいは論理ゲートに入力される
入力信号の信号配線に適用することもできる。この場合
、絶縁膜を介して重なって延在する2つの信号配線は、
同相のパルス信号が伝搬するようにする。
For example, in addition to the wiring for powering the clock,
It can also be applied to signal wiring for output signals of logic gates or input signals input to logic gates. In this case, two signal wirings that overlap and extend through an insulating film are
Allow in-phase pulse signals to propagate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願によって開□示された発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち4.配線の浮遊容量を実効的に低減することが
できる。これシこより、配線を伝搬するパルスの伝搬速
度を速めることができる。
That is, 4. Stray capacitance of wiring can be effectively reduced. This makes it possible to increase the propagation speed of pulses propagating through the wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、半導体基板上の配線の平面図。 第2図は、第1図のA−A切断線における断面図、 第3図は、一部の配線のモデル図である。 1・・・半導体基板、2・・・チャネルストッパ領域、
3・・・フィールド絶縁膜、4,6.8,10・・・絶
縁膜。 5.5a、7.9.9a、11・・・配線(アルミニウ
ム膜)、S・・・信号源、IN・・・インバータ、G・
・・r  3  図 ケ2
FIG. 1 is a plan view of wiring on a semiconductor substrate. FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 1, and FIG. 3 is a model diagram of some wiring. 1... Semiconductor substrate, 2... Channel stopper region,
3...Field insulating film, 4,6.8,10...Insulating film. 5.5a, 7.9.9a, 11... Wiring (aluminum film), S... Signal source, IN... Inverter, G...
・・r 3 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に第1乃至第4配線を互いに絶縁して
積層してなり、前記第1乃至第3配線はそれぞれ異る回
路に接続しかつ選択された2つの配線が同一方向に重さ
なるようにして延在している半導体集積回路装置であっ
て、前記第1乃至第3配線は電気信号を回路に供給する
配線であり、第4配線は電源電位を供給する配線である
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記重さなって同一方向に延在している下の配線と
上の配線とは同相の信号が伝搬することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. First to fourth wirings are laminated on a semiconductor substrate insulated from each other, and the first to third wirings are connected to different circuits, respectively, and are connected to two selected wirings. A semiconductor integrated circuit device in which the first to third wirings are wirings for supplying electric signals to the circuit, and the fourth wiring is wirings for supplying a power supply potential. 1. A semiconductor integrated circuit device characterized in that the wiring is interconnected. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the lower wiring and the upper wiring, which overlap and extend in the same direction, propagate signals in the same phase.
JP26753786A 1986-11-12 1986-11-12 Semiconductor integrated circuit device Pending JPS63122154A (en)

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JP26753786A JPS63122154A (en) 1986-11-12 1986-11-12 Semiconductor integrated circuit device

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JP26753786A JPS63122154A (en) 1986-11-12 1986-11-12 Semiconductor integrated circuit device

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JP26753786A Pending JPS63122154A (en) 1986-11-12 1986-11-12 Semiconductor integrated circuit device

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JP (1) JPS63122154A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0251250A (en) * 1988-08-12 1990-02-21 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JPH0321075A (en) * 1989-06-17 1991-01-29 Ricoh Co Ltd High breakdown voltage semiconductor integrated circuit device

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