JPS63311740A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPS63311740A
JPS63311740A JP62148579A JP14857987A JPS63311740A JP S63311740 A JPS63311740 A JP S63311740A JP 62148579 A JP62148579 A JP 62148579A JP 14857987 A JP14857987 A JP 14857987A JP S63311740 A JPS63311740 A JP S63311740A
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JP
Japan
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transistors
channel mos
region
type
pieces
Prior art date
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Pending
Application number
JP62148579A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Otani
一弘 大谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP62148579A priority Critical patent/JPS63311740A/en
Publication of JPS63311740A publication Critical patent/JPS63311740A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11803Masterslice integrated circuits using field effect technology
    • H01L27/11807CMOS gate arrays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive the improvement of a per area logical integration degree by a method wherein the constitution of a basic cell is composed as a constitu tion consisting of 4 pieces of N-channel MOS transistors sharing a source region or a drain region and 4 pieces of P-channel MOS transistors sharing a source region or a drain region. CONSTITUTION:A basic cell consists of 4 pieces of P-channel MOS transistors 1-4 and 4 pieces of N-channel MOS transistors 5-8. The respective two pieces of transistors out of the respective 4 pieces of the transistors of the same chan nel share the source or both of the source and the drain with the transistors of the other same channel and the respective 2 pieces of the residual transistors share the source or one of the source and the drain with the transistors of the other same channel. By combining efficiently the basic logical element of this logical circuit block in every 8 transistor unit, which is the constitution unit of the element, to form into a circuit pattern, it becomes possible to utilize effectively the transistors being comprised in this basic cell without almost leaving. Thereby, the cell constitution area can be lessened significantly.

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、特に、ゲートアレイに
代表されるマスタースライス方式のMOS型半導体集積
回路装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to a master slice type MOS type semiconductor integrated circuit device typified by a gate array.

従来の技術 従来のマスタースライス方式のMOS型半導体集積回路
装置、たとえば、ゲートアレイの代表的な基本素子集合
(以下、基本セルと称する)パターンは、第15図に示
すような構成であった。第15図において、29および
30はゲート電極、9.10および11はP+型領域、
14.15および16はN+型領域を19はN型基板ま
たはN型島領域、20はP型島領域またはP型基板、2
1はN十型領域、24はP傘型領域、28−a〜28−
dは第15図上で縦方向に配線される第二層目金属配線
の通ることのできる各グリッド位置である。第15図示
の従来例基本セルは、一つの基本セルが、2個のNチャ
ネルMOSトランジスタと2個のPチャネルMOSトラ
ンジスタとの計4個のMOS トランジスタから構成さ
れ、第二層目金属配線の4グリツド分を基本セルの繰り
返しピッチ幅とするものであった。(たとえば、特公昭
59−25381号公報) 発明が解決しようとする問題点 この従来例の基本セルでは、配線グリッドに対するトラ
ンジスタ密度が低いため、通常の論理機能を実現する論
理回路の構成に必要な面積は、論理回路の構成トランジ
スタ数に一意的に依存していた。このため、構成トラン
ジスタ数の多い論理回路を構成する場合には、カスタム
設計されたトランジスタ密度の高い論理回路に比べ、非
常に大きな面積を必要とし、このことが、ゲートアレイ
で設計したチップが、カスタム設計したチップより、面
積が増加することの主要因の一つきなっていた。
2. Description of the Related Art A typical basic element set (hereinafter referred to as basic cell) pattern of a conventional master slice type MOS type semiconductor integrated circuit device, for example, a gate array, has a configuration as shown in FIG. In FIG. 15, 29 and 30 are gate electrodes, 9.10 and 11 are P+ type regions,
14.15 and 16 are N+ type regions, 19 is an N type substrate or N type island region, 20 is a P type island region or P type substrate, 2
1 is an N ten-shaped region, 24 is a P umbrella-shaped region, 28-a to 28-
d is each grid position through which the second layer metal wiring wired vertically in FIG. 15 can pass. In the conventional example basic cell shown in FIG. The repetition pitch width of the basic cell was set to be four grids. (For example, Japanese Patent Publication No. 59-25381) Problems to be Solved by the Invention In this conventional basic cell, the density of transistors with respect to the wiring grid is low, so that The area uniquely depends on the number of transistors constituting the logic circuit. Therefore, when constructing a logic circuit with a large number of transistors, it requires a much larger area than a custom-designed logic circuit with a high transistor density. This was one of the main reasons for the increased area compared to custom-designed chips.

従来例の基本セルを使用して、トランジスタ密度の向上
を図ったパターン例を第16図に示す。
FIG. 16 shows an example of a pattern in which a conventional basic cell is used to improve transistor density.

第16図の基本セルは、第15図の基本セルから、N中
型領域21とP生型領域24とを取り除いて短縮した構
成としている。第16図の基本セルの構成では、第15
図の基本セルの構成に比べ、トランジスタ密度が、4/
3倍に高まっている。しかし、その反面、第16図の基
本セル構成では、論理回路の自動配置配線が困難となる
ケースが生じてしまう。一般の論理回路で最も頻繁に使
用される基本論理ゲートに、2人力NANDや2人力N
ORがあるが、これらの論理回路は、第6図の基本セル
1個で構成可能である。しかし、2人力NANDゲート
や2人力NORゲートには、各々2本の入力と1本の出
力の合計3本の入力・出力端子が存在し、これらを自動
配線するためには、論理回路内に第二層目金属配線で3
端子を形成しておく必要がある。一方、第6図の基本セ
ルは、第二層目金属配線の3グリッド分を1基本セル幅
としており、2人力NANDゲートや2人力NORゲー
トを、基本1セルで形成した場合には、第二層目金属配
線を、配線可能なグリッドを全て、その論理回路ゲート
自励線に使い切ってしまうことになり、自動配線で論理
回路間を配線する時に必要な、同論理回路上を通過する
ためのの自動配線用の、空きスペース(フィードスルー
領域)が無くなってしまうため、これらの論理回路ゲー
トが連続して配置された場合には、自動配線が困難にな
る。このような欠点があるために、従来例の基本セル構
成のまま、トランジスタ密度の向上を図った第16図の
基本セルでは、実用化に問題があった。
The basic cell shown in FIG. 16 has a shortened configuration from the basic cell shown in FIG. 15 by removing the N medium size region 21 and the P raw type region 24. In the configuration of the basic cell shown in FIG.
Compared to the basic cell configuration shown in the figure, the transistor density is 4/
It has tripled. However, on the other hand, with the basic cell configuration shown in FIG. 16, automatic placement and wiring of logic circuits may become difficult. Two-person NAND and two-person NAND are the basic logic gates most frequently used in general logic circuits.
Although there is an OR, these logic circuits can be constructed with one basic cell as shown in FIG. However, two-man powered NAND gates and two-man powered NOR gates each have a total of three input/output terminals, two inputs and one output, and in order to automatically wire these, it is necessary to 3 with second layer metal wiring
It is necessary to form a terminal. On the other hand, in the basic cell shown in FIG. 6, one basic cell width is three grids of second-layer metal wiring, and when a two-manpower NAND gate or a two-manpower NOR gate is formed with one basic cell, All the grids that can be wired in the second layer metal wiring will be used up for the logic circuit gate self-excitation line, which is necessary when wiring between logic circuits using automatic wiring, because it passes over the same logic circuit. Since there is no empty space (feed-through area) for automatic wiring, automatic wiring becomes difficult when these logic circuit gates are arranged consecutively. Due to these drawbacks, the basic cell shown in FIG. 16, in which the transistor density is improved while maintaining the conventional basic cell configuration, has problems in practical use.

本発明はこのような問題点を解決するもので、面積当り
の論理集積度向上を可能とし、かつ自動配線適用容易な
、マスタースライス方式の基本セルを提供することを目
的とするものである。
The present invention is intended to solve these problems, and aims to provide a master slice type basic cell that enables an increase in logic integration per area and is easy to apply automatic wiring.

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために、本発明は、基本セルの構
成を、ソース領域あるいは、ドレイン領域を共有する4
個のNチャネルMOSトランジスタと、ソース領域ある
いは、ドレイン領域を共有する4個のPチャネルMOS
トランジスタとしたものである。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention changes the structure of the basic cell to four cells sharing a source region or a drain region.
N-channel MOS transistors and four P-channel MOS transistors that share the source or drain region
This is a transistor.

作用 この構成により、論理回路をゲートアレイで実現する場
合に、論理集積度が向上し、より小さな面積でマスクパ
ターン化が可能となる。
Effect: With this configuration, when realizing a logic circuit with a gate array, the logic integration degree is improved and mask patterning becomes possible with a smaller area.

実施例 第1図は、本発明の一実施例によるマスタースライス方
式半導体集積回路装置の基本セルの等価回路構成図であ
る。この基本セルは、4個のPチャネル型MO8トラン
ジスタと、4個のNチャネル型MOS トランジスタと
からなる。そして、各々4個の同一チャネル型トランジ
スタのうち、各々2個のトランジスタは、そのソースま
たはドレインの両方を、他の同一チャネル型トランジス
夕と共有し、残る各々2個のトランジスタは、そのソー
スまたはドレインの一方を、他の同一チャネル型トラン
ジスタと共有している。加えて、4個のNチャネル型M
OSトランジスタのゲート電極および4個のPチャネル
型MOS)ランジスタのゲート電極の各々は、互いに、
独立している。
Embodiment FIG. 1 is an equivalent circuit configuration diagram of a basic cell of a master slice type semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. This basic cell consists of four P-channel type MO8 transistors and four N-channel type MOS transistors. Of the four co-channel type transistors, two of each transistor share both their sources or drains with other co-channel type transistors, and the remaining two transistors each share their sources or drains with other co-channel type transistors. One of the drains is shared with another same channel type transistor. In addition, four N-channel type M
The gate electrode of the OS transistor and each of the gate electrodes of the four P-channel type MOS transistors are connected to each other.
be independent.

第2図は、第1図に示した基本セルを実現する、不純物
注入領域パターンおよびゲート電極パターンの平面図で
ある。また、第3図は、第2図A−A’線に沿って切断
した断面図、第4図は第2図B−B’線に沿って切断し
た断面図である。
FIG. 2 is a plan view of an impurity implantation region pattern and a gate electrode pattern that realize the basic cell shown in FIG. 3 is a sectional view taken along line AA' in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB' in FIG. 2.

第1図、第2図、第3図および第4図において、1.2
.3および4は、Pチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極であり、5.6.7および8は、Nチャネル型
MOSl−ランジスタのゲート電極である。また、9.
10.11..12および13は、P中型領域で、Pチ
ャネル型MOSトランジスタのソースおよびドレインと
なり、14゜15.16.17および18は、N+型領
域をNチャネル型MOS トランジスタのソースおよび
ドレイン領域となる。19は、前記Pチャネル型MOS
トランジスタが形成されるN型基板またはN型島領域(
N−ウェル)であり、20は、前記Nチャネル型MOS
トランジスタが形成されるP型島領域(P−ウェル)ま
たはP型基板である。
In Figures 1, 2, 3 and 4, 1.2
.. 3 and 4 are gate electrodes of P-channel type MOS transistors, and 5.6.7 and 8 are gate electrodes of N-channel type MOS l-transistors. Also, 9.
10.11. .. Reference numerals 12 and 13 indicate P medium-sized regions, which serve as the source and drain of the P-channel MOS transistor, and 14°, 15, 16, 17, and 18 indicate N+-type regions, which serve as the source and drain regions of the N-channel MOS transistor. 19 is the P-channel type MOS
N-type substrate or N-type island region (
20 is the N-channel type MOS
A P-type island region (P-well) or a P-type substrate in which a transistor is formed.

更に、21および22は、前記N型基板またはN型島領
域19内に形成されたN+型領域をあり、23および2
4は、前記P型島領域またはP型基板20内に形成され
たP中型領域である。これらは、Pチャネル型MOSト
ランジスタのソースとNチャネル型MOS)ランジスタ
のソース間に存在する、P十N P N十寄生サイリス
タによるラッチアップ防止を主目的として形成されてお
り、このうち、N中型領域21および22はVOO電位
に、P+型領域23および24はVss電位に接続する
ことにより、各々の基板または島領域の基板電位を安定
化し、ラッチアップ防止手段として働らく。25はたと
えば二酸化シリコン5i02からなるゲート絶縁膜であ
り、また、26は同様に二酸化シリコンからなるフィー
ルドP!縁膜である。
Further, 21 and 22 are N+ type regions formed in the N type substrate or the N type island region 19, and 23 and 2
4 is a P-type island region or a P-medium region formed within the P-type substrate 20; These are formed with the main purpose of preventing latch-up due to the P0N PN0 parasitic thyristor existing between the source of the P-channel MOS transistor and the source of the N-channel MOS transistor. By connecting the regions 21 and 22 to the VOO potential and the P+ type regions 23 and 24 to the Vss potential, the substrate potential of each substrate or island region is stabilized and serves as latch-up prevention means. 25 is a gate insulating film made of silicon dioxide 5i02, for example, and 26 is a field P! made of silicon dioxide as well. It is the lamina.

また、27はN型またはP型のシリコン基板である。Further, 27 is an N-type or P-type silicon substrate.

この基本セルは、−個の半導体チップ上に規則正しく、
いわゆる、アレイとして配列される。第5図は、基本セ
ルを2個、紙面X方向に並べて配、列した状態を示すも
のであり、第5図中、28−a、28−b、28−c、
28−dおよび28−eは、紙面のY方向に配線される
第2層目金属配線の通過可能なグリッド位置を示すもの
である。同図で明らかなように、この基本セルは、第2
層目金属配線の配線グリッド5個分を、基本セルの繰り
返し配列幅としている。第2層目金属配線の配線グリッ
ド当りのトランジスタ密度は、’−”−= 1 、6 
(トランジスタ/配線グリッド)であり、第15図で示
した従来例の代表的基本セ2+2 ル構成でのトランジスタ密度が、 4  =1 (トラ
ンジスタ/配線グリッド)であったのに比べ、1.6倍
となっている。よって、単位面積当りのトランジスタ集
積度を最高1.6倍に向上可能である。以下、この基本
セルの特長を、具体例を挙げて説明する。
This basic cell is arranged regularly on - semiconductor chips.
They are arranged in a so-called array. FIG. 5 shows a state in which two basic cells are arranged and lined up in the X direction of the paper, and in FIG.
28-d and 28-e indicate grid positions through which the second layer metal wiring, which is routed in the Y direction of the paper, can pass. As is clear from the figure, this basic cell
The width of the repeated arrangement of basic cells is set to be five wiring grids of layered metal wiring. The transistor density per wiring grid of the second layer metal wiring is '-”-= 1, 6
(transistor/wiring grid), and the transistor density in the typical basic 2+2 cell configuration of the conventional example shown in FIG. It has doubled. Therefore, the transistor integration degree per unit area can be improved by a maximum of 1.6 times. The features of this basic cell will be explained below using specific examples.

この基本セルは特に、構成トランジスタ素子数の多い論
理ブロックを論理回路パターン化する際に、その優位性
を顕著に発揮する。論理ブロックをパターン化する場合
、次の様な種々の組み合せの基本論理素子の集合が、こ
の基本セルの1単位分で実現可能となる。
This basic cell exhibits its superiority particularly when forming a logic circuit pattern into a logic block having a large number of constituent transistor elements. When patterning a logic block, the following various combinations of basic logic elements can be realized with one unit of this basic cell.

1)2人力NANDゲートおよび2人力NORゲートお
よびインバータのうち2個の組み合わせ。(インバータ
は、最小素子数構成のもの以外に、最小素子数構成のも
のを2組パラレル構成したものも、選択可能。) 2)3人力NANDもしくは、3人力N0R1個と、イ
ンバータ1個の組み合わせ。
1) Combination of two of the two-man powered NAND gate and two-man powered NOR gate and inverter. (In addition to the inverter with the minimum number of elements, you can also select one in which two sets of the minimum number of elements are configured in parallel.) 2) Combination of 3-man power NAND or 3-man power N0R and 1 inverter. .

3) 4人力NANDもしくは、4人力NOR1個。3) One 4-person NAND or 4-person NOR.

4)インバータ3個。(3個のうち1個は、最小素子数
構成のものを2組パラレル構成したものも、選択可能。
4) 3 inverters. (One of the three can also be configured with two parallel configurations of the minimum number of elements.

) 5) クロックドインバータ2個。) 5) Two clocked inverters.

6)互いのソースあるいはドレインを共有したトランス
ファゲート4組。
6) Four sets of transfer gates that share each other's sources or drains.

第6図〜第13図に、上記、基本論理素子の組み合せの
うちの代表例のトランジスタ回路構成例を示す。
FIGS. 6 to 13 show representative examples of transistor circuit configurations among the combinations of the above-mentioned basic logic elements.

第6図は、2人力NAND2個の構成例である。第7図
は、2人力NAND1個と、最小素子数構成のものを2
 IIIパラレル構成したインバータ1個の組み合せの
構成例である。第8図は、2人力NAND1個と2人力
N0R1個の組み合せの構成例である。第9図は、3人
力NAND1個とインバータ1個の組み合せの構成例で
ある。第10図は、4人力NANDの構成例である。第
11図は、最小素子数構成のインバータ2個と、最小素
子数構成のものを2組パラレル構成したインバータ1個
の組み合せの構成例であり、第12図は、最小素子数構
成のインバータ3個の構成例である。第13図は、互い
のソースあるいはドレインを共有したトランスファゲー
ト4組の構成例である。
FIG. 6 shows an example of the configuration of two NANDs powered by two people. Figure 7 shows one two-man NAND and two with the minimum number of elements.
This is a configuration example of a combination of one inverter configured in III parallel configuration. FIG. 8 shows a configuration example of a combination of one two-man powered NAND and one two-man powered N0R. FIG. 9 is a configuration example of a combination of one three-man power NAND and one inverter. FIG. 10 shows a configuration example of a four-person NAND. FIG. 11 shows a configuration example of a combination of two inverters with the minimum number of elements and one inverter in which two sets of the minimum number of elements are configured in parallel. This is an example of a configuration. FIG. 13 shows an example of the configuration of four sets of transfer gates that share a mutual source or drain.

論理ブロックをパターン化する際に、前記の1基本セル
で構成可能な基本論理素子の組み合せを、上手に選択す
ることにより、基本セルに含まれるトランジスタをほと
んど余すことなく有効利用が可能となり、第15図で示
したような従来例の代表的基本セルで論理セル形成した
場合に比べ、飛躍的に集積度が向上する。−例として、
D−フリップ70ツブ(以下、D−F、F、と略す)の
回路パターン化の例で、詳細に説明する。第14図に、
バッファ出力付のD−F、F、の回路構成例を示す。こ
のD−F、F、は、全30個のトランジスタで構成され
る。これを、゛従来例の基本セルで構成した場合には、
7.5個の基本セル分が必要であり、第2層目金属配線
グリッド数で7.5X4=30グリッド分の基本セル構
成面積が必要であった。このフリップフロップ(F、F
、)を、本実施例の基本セルを用いて回路パターン化す
る場合には、第14図中の点線で包囲した枠内の基本論
理素子の集合ごとに、1基本セルで構成可能である。よ
り具体的には、第11図の回路を2個分、第12図およ
び第13図の回路を各々1個分を合成して、回路パター
ン化すれば良い。したがって、本実施例の基本セルでは
、4セル分、第2WJ目金属配線グリツド数にして、2
0グリッド分の面積で回路パターン化可能である。これ
は、従来比20/30=2/3にセル面積が縮小できた
ことになり、集積度でいえば、1.5倍に向上したこと
になる。
When patterning a logic block, by skillfully selecting the combination of basic logic elements that can be configured in one basic cell, it is possible to effectively utilize almost all the transistors included in the basic cell. The degree of integration is dramatically improved compared to the case where logic cells are formed using typical basic cells of the conventional example as shown in FIG. -For example,
An example of circuit patterning of a D-flip 70 tube (hereinafter abbreviated as D-F, F) will be explained in detail. In Figure 14,
An example of the circuit configuration of DF and F with buffer output is shown. This D-F, F is composed of a total of 30 transistors. If this is configured with the basic cells of the conventional example,
7.5 basic cells were required, and the basic cell configuration area was equivalent to 7.5×4=30 grids in the number of second-layer metal wiring grids. This flip-flop (F, F
, ) is formed into a circuit pattern using the basic cells of this embodiment, each set of basic logic elements within the frame surrounded by the dotted line in FIG. 14 can be configured with one basic cell. More specifically, two circuits shown in FIG. 11 and one circuit each shown in FIGS. 12 and 13 may be combined to form a circuit pattern. Therefore, in the basic cell of this example, the number of metal wiring grids for the second WJ is 2 for 4 cells.
It is possible to form a circuit pattern with an area corresponding to 0 grids. This means that the cell area has been reduced to 2/3 (=20/30) compared to the conventional one, and in terms of the degree of integration, it has been improved by 1.5 times.

このように、論理回路ブロックの基本論理素子を、本実
施例の基本セルの構成単位である8トランジスタ単位毎
に、上手に組み合せて回路パターン化することにより、
この基本セルに含まれるトランジスタをほとんど余すこ
となく有効に利用することが可能であり、従来例に比べ
大幅にセル構成面積を小さくできる。一般に、論理回路
の規模が大きくなればなる程、F、F、の使用率が高く
なり、また、MSIやメガセル等の中、大規模論理回路
ブロックを多用する傾向にある。ゲートアレイに代表さ
れるマスタースライス方式のセミカスタムLSIにおい
ても、今後ますます論理集積規模の高い回路への対応が
重要度を増してくる。
In this way, by skillfully combining the basic logic elements of the logic circuit block in units of 8 transistors, which are the constituent units of the basic cell of this embodiment, to form a circuit pattern,
It is possible to effectively utilize almost all of the transistors included in this basic cell, and the cell configuration area can be significantly reduced compared to the conventional example. Generally, the larger the scale of the logic circuit, the higher the usage rate of F, F, and there is a tendency to use large-scale logic circuit blocks in MSI, megacell, etc. more frequently. Even in master slice type semi-custom LSIs such as gate arrays, it will become increasingly important to support circuits with higher logic integration scale.

従って、F、F、やMSl等の中、大規模の論理回路を
より小さな面積で実現可能とする本発明の基本セルは、
従来例のものに対し、今後ますます顕著にその優位性が
高まると考えられる。
Therefore, the basic cell of the present invention, which allows large-scale logic circuits to be realized in a smaller area among F, F, MSI, etc., is
It is thought that its superiority over conventional examples will increase even more significantly in the future.

また、本発明実施例の基本セルを用いた場合には、第1
6図の従来例のセル構成で問題となったような、自動配
線用フィードスルー不足も起らない。本発明実施例の基
本セルを用いて論理回路を形成した場合に、フィードス
ルー数が大幅に減少するのは、F、F、やMSI等の、
構成トランジスタ数の割に、人、出力数が少ない論理回
路であり、これらの論理回路では、フィードスルー数が
減少しても、なお自動配線に必要なフィードスルー数は
十分に確保できている。一方、論理回路中で最も多(使
われ、かつ構成トランジスタ数の割に、人、出力端子数
の多い2人力NANDや2人力NORを、本発明実施例
の基本セルを用いて論理回路化した場合には、1論理回
路当り2本のフィードスルーが確保される。1チツプレ
ベルでの自動配線を考えた場合、自動配線に必要なフィ
ードスルー総数は、チップ内の総記線数に依存する。経
験では、自動配線で実際に使用されるフィードスルーは
、1配線当り0.5本前後であり、またチップ平均で1
配線当り1本以上のフィードスルーがチップ内にほぼ均
等に存在していれば、フィードスルー不足による未配線
は起こらず、また障害迂回による配線長の増加もほとん
どない。
Furthermore, when using the basic cell of the embodiment of the present invention, the first
There is no shortage of feedthrough for automatic wiring, which was a problem with the conventional cell configuration shown in FIG. When a logic circuit is formed using the basic cells of the embodiments of the present invention, the number of feedthroughs is significantly reduced due to F, F, MSI, etc.
These logic circuits have a small number of people and outputs compared to the number of constituent transistors, and even if the number of feedthroughs is reduced in these logic circuits, the number of feedthroughs necessary for automatic wiring can still be sufficiently secured. On the other hand, two-man NAND and two-man NOR, which are the most commonly used logic circuits and have the largest number of output terminals relative to the number of constituent transistors, are made into logic circuits using the basic cells of the embodiments of the present invention. In this case, two feedthroughs are ensured per one logic circuit.When considering automatic wiring at the one-chip level, the total number of feedthroughs required for automatic wiring depends on the total number of lines in the chip.Experience So, the feedthrough actually used in automatic wiring is around 0.5 wires per wire, and the average feedthrough per chip is 1 wire.
If one or more feedthroughs per wire exist almost evenly within the chip, no unwired wires will occur due to insufficient feedthroughs, and there will be little increase in wire length due to failure detours.

1チツプ内での総記線数は、チップ内に含まれる全ての
論理回路の入力端子数に、はぼ等しいから、各種論理回
路において、各論理回路の入力端子数と同等数以上のフ
ィードスルーが確保されている論理回路が、チップ内で
、数多く使用されることが、自動配線適用に対する条件
といえる。本発明実施例の基本セルを用いれば、論理回
路上で最も数多く使用される2人力論理ゲートが、この
条件を最適に満たす。また、本発明実施例の基本セルを
用いて作成した各種論理回路を、一般的な論理回路での
統計的割合で使用した時のチップ平均のフィードスルー
は1配線当り2本前後となり、自動配線に必要な条件を
十分に満たす。
The total number of wires in one chip is approximately equal to the number of input terminals of all the logic circuits included in the chip, so in various logic circuits, there are at least as many feedthroughs as the number of input terminals of each logic circuit. It can be said that a condition for application of automatic wiring is that a large number of secured logic circuits are used within a chip. If the basic cell of the embodiment of the present invention is used, the two-manpower logic gate, which is used most frequently on logic circuits, will optimally satisfy this condition. Furthermore, when various logic circuits created using the basic cells of the embodiments of the present invention are used at the statistical rate of general logic circuits, the chip average feedthrough is around 2 wires per wire, and the automatic wiring fully meet the necessary conditions.

以上述べてきたように、本発明実施例の基本セルを用い
れば自動配線の自由度を損なうことなく、論理回路全体
としてのマスクパターン化の集積度が向上し、従来より
小さなチップ面積でLSI化だ可能となる。
As described above, by using the basic cell of the embodiment of the present invention, the degree of integration of mask patterning for the entire logic circuit can be improved without impairing the degree of freedom of automatic wiring, and LSI can be realized with a smaller chip area than before. It becomes possible.

発明の効果 以上のように、本発明によれば、マスタースライス方式
のセミカスタムLSIを、従来より小さなチップ面積で
実現でき、またより論理集積度の高い論理回路が、適切
なチップサイズでLSI化可能となり、その結果として
コストの低減といった効果が得られる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a master slice type semi-custom LSI can be realized with a smaller chip area than before, and logic circuits with higher logic integration can be integrated into an LSI with an appropriate chip size. As a result, an effect such as cost reduction can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例によるマスタースライス方式
半導体集積回路装置の基本セルの等価回路構成図、第2
図は基本セルのパターンの平面図、第3図および第4図
は第2図A−A’線およびB−B’線に沿って切断した
断面図、第5図は本発明実施例の基本セルの配列を示す
パターン平四固、才U凶+ 9n /凶ナオ+0凶を矛
ソ凶−半lIJ図、第11図、第12図および第13図
は本発明実施例の単位基本セルで形成可能な基本論理素
子の組み合せの代表例とその回路構成図、第14図は出
力バッファ付きのD−F、F、の回路構成図、第15図
および第16図は従来のゲートアレイの代表的基本セル
構成を示す平面図である。 1.2,3.4・・・・・・Pチャネルトランジスタの
ゲート電極、5.6,7.8・・・・・・Nチャネルト
ランジスタのゲート電極、9,10.11,12゜1・
3・・・・・・Pチャネルトランジスタのソースまたは
ドレインとなるP+型領域、14,15.16゜17.
18・・・・・・Nチャネルトランジスタのソースまた
はドレインとなるN+型領域を19・・・・・・Pチャ
ネルトランジスタを形成するN型基板またはN型島領域
、20・・・・・・Nチャネルトランジスタを形成する
P型島領域またはP型基板、21.22・・・・・・N
型基板またはN型島領域内に形成されたN+型領域を2
3.24・・・・・・P型島領域またはP型基板内に形
成されたP+型領域、25・・・・・・ゲート絶縁膜、
26・・・・・・フィールド絶縁膜、28゜28−a、
28−b、28−c、28−d、28−e・・・・・・
第2層目金属配線の縦方向配線グリッド位置、29.3
0・・・・・・ゲート電極。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名−へ 派                派第3図 第6図 +a)               c−26二〕第
 9 図 (り 第1つ図 第11図 第14N (b)
FIG. 1 is an equivalent circuit configuration diagram of a basic cell of a master slice type semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a plan view of the basic cell pattern, Figures 3 and 4 are cross-sectional views taken along lines AA' and B-B' in Figure 2, and Figure 5 is the basics of the embodiment of the present invention. The patterns illustrating the arrangement of cells: Heisei-shigo, SaiU-Ko+9n/Ko-Nao+0Ko-Haikuso-Ko-HalflIJ diagram, FIGS. 11, 12, and 13 are the unit basic cells of the embodiment of the present invention. Typical examples of combinations of basic logic elements that can be formed and their circuit configuration diagrams. Figure 14 is a circuit diagram of D-F and F with output buffers. Figures 15 and 16 are representative of conventional gate arrays. FIG. 2 is a plan view showing a basic cell configuration. 1.2, 3.4... Gate electrode of P channel transistor, 5.6, 7.8... Gate electrode of N channel transistor, 9, 10.11, 12゜1.
3...P+ type region that becomes the source or drain of the P channel transistor, 14, 15.16° 17.
18...N+ type region that will become the source or drain of the N-channel transistor 19...N-type substrate or N-type island region forming the P-channel transistor, 20...N P-type island region or P-type substrate forming channel transistor, 21.22...N
The N+ type region formed within the type substrate or N type island region is
3.24...P type island region or P+ type region formed in the P type substrate, 25... Gate insulating film,
26...Field insulating film, 28°28-a,
28-b, 28-c, 28-d, 28-e...
Vertical wiring grid position of second layer metal wiring, 29.3
0...Gate electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao (1 person) Figure 3 Figure 6 + a) c-26 2) Figure 9 (Figure 1 Figure 11 Figure 14N (b)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所望の論理回路ゲートを構成する基本素子集合を
、ソース領域あるいは、ドレイン領域を共有する4個の
NチャネルMOSトランジスタと、ソース領域あるいは
、ドレイン領域を共有する4個のPチャネルMOSトラ
ンジスタとで構成したことを特徴とする半導体集積回路
装置。
(1) The basic element set constituting the desired logic circuit gate consists of four N-channel MOS transistors that share a source region or drain region and four P-channel MOS transistors that share a source region or drain region. A semiconductor integrated circuit device comprising:
(2)基本素子集合を構成するNチャネルMOSトラン
ジスタのゲート電極と、PチャネルMOSトランジスタ
のゲート電極とが、電気的に独立した構成の特許請求の
範囲第(1)項記載の半導体集積回路装置。
(2) The semiconductor integrated circuit device according to claim (1), wherein the gate electrode of the N-channel MOS transistor and the gate electrode of the P-channel MOS transistor constituting the basic element set are electrically independent. .
(3)基本素子集合内のNチャネルMOSトランジスタ
を形成するP型基板もしくは、P型島領域内にP^+型
領域を有し、PチャネルMOSトランジスタを形成する
N型基板もしくは、N型島領域内にN^+型領域を有し
、前記P^+型領域および前記N^+型領域が、基本素
子集合内のNチャネルMOSトランジスタとPチャネル
MOSトランジスタの間もしくは、NチャネルMOSト
ランジスタのゲート電極の端子取り出し口横および、P
チャネルMOSトランジスタのゲート電極の端子取り出
し口近辺に形成された特許請求の範囲第(1)項記載の
半導体集積回路装置。
(3) A P-type substrate that forms an N-channel MOS transistor in the basic element set, or an N-type substrate or an N-type island that has a P^+ type region within a P-type island region and forms a P-channel MOS transistor. The region has an N^+ type region, and the P^+ type region and the N^+ type region are located between the N channel MOS transistor and the P channel MOS transistor in the basic element set, or between the N channel MOS transistor and the N channel MOS transistor. Next to the terminal outlet of the gate electrode and P
A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is formed near a terminal outlet of a gate electrode of a channel MOS transistor.
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