JPS643055B2 - - Google Patents

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JPS643055B2
JPS643055B2 JP56142939A JP14293981A JPS643055B2 JP S643055 B2 JPS643055 B2 JP S643055B2 JP 56142939 A JP56142939 A JP 56142939A JP 14293981 A JP14293981 A JP 14293981A JP S643055 B2 JPS643055 B2 JP S643055B2
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JP
Japan
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cells
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cell area
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JP56142939A
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JPS5844740A (ja
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Satoru Tanizawa
Katsuharu Mitono
Hitoshi Oomichi
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to IE2221/82A priority patent/IE54169B1/en
Publication of JPS5844740A publication Critical patent/JPS5844740A/ja
Priority to US06/769,800 priority patent/US4868630A/en
Publication of JPS643055B2 publication Critical patent/JPS643055B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、使用者の目的に応じてあらかじめ準
備された回路素子を半導体製造工程中にたとえば
金属スパツタ等によつて結線するセミカスタム半
導体集積回路(IC)に関する。
たとえば、マスタースライスゲートアレイLSI
は、基本セルを多数アレイ状に並べたバルクを有
し、これらの基本セル内及び基本セル間を結線す
る配線層の設計をコンピユータ等を使用して自動
的に行なつて多品種の製品を1種類のバルクで構
成することが可能なICである。
第1図Aは、ゲートアレイ・LSIを1チツプ上
に構成したもので、第1図Bはそのコーナ部を拡
大したものである。かかるゲートアレイLSIは内
部セル1のアレイ1−1と内部セル1間を相互に
自動配線するためのセル間自動配線領域(チヤネ
ル領域)2−1とより構成され論理回路を構成す
る内部セル領域2と、内部セル領域2の外側に設
けられ内部セル1とICチツプ外部との電気的イ
ンターフエイスを目的とするI/O(入出力)バ
ツフア用I/Oセル3よりなるI/Oセル領域4
と、I/Oセル領域4の上面に平面状に形成され
たチツプ周辺部のVcc電源およびグランド配線6
−1と内部セル領域2に対して図において縦方向
に渡設された線状のグランドライン(一種の電
源)6−2と横方向に渡設された線状のVcc電源
ライン6−3とよりなる電源配線6および電源パ
ツド6−4と、I/Oセル3に接続される信号線
パツド5とよりなる。なお、第1図Aでは、電源
配線6の周辺部6−1、グランドライン6−2、
Vcc電源ライン6−3は図面の明瞭化のために図
示を省略した。
一般にゲートアレイは、主にX方向の配線を形
成する第1の配線層と、主にY方向の配線を形成
する第2の配線層と、それらを導通するビアホー
ル等により内部セルやI/Oセルの回路素子間を
接続している。そして内部セル領域はチツプの中
央部に設けられ、内部セル領域2とパツド5との
間に外部セル領域4が設けられている。また電源
用配線6−1は外部セル領域4上の第2の配線層
により設けられそこから内部セル領域への細い電
源用配線6−2,6−3がそれぞれ第2、第1の
配線層にて形成される。従つてI/Oセル領域4
は主に周囲の電源用配線6−1の形状に制限され
る。
内部セル、I/Oセルはトランジスタ、ダイオ
ード、抵抗、キヤパシタ等の回路素子の集合体
で、セル内でそれらの回路素子を接続することに
より基本的な論理回路を構成することができるも
のである。
これらのセルは基本セルと称される。
これらのセル内及びセル間は第1、第2の配線
層により接続される。内部セル間は第1、第2の
配線層を利用して接続されるため、その配線の自
由度は大である。一方、I/Oセル領域4上の第
2の配線層はすでに電源配線6の周辺部6−1と
して使用されているので、I/Oセルの素子は主
に第1の配線層で接続される。すなわち配線の自
由度は内部セルに比してきわめて小で従来はほと
んど固定的であつた。
また、内部セル1は高速、高集積度を満すため
極力小形に形成される。これに対して、I/Oセ
ル3は高い負荷駆動能力を有し比較的大形であ
る。内部セル1は低消費電力とされる必要から
I/Oセル3に比べ電源電圧、しきい値電圧が低
い。このため、I/Oセル3にはチツプ外部と内
部セル1とのしきい値電圧を合わせるための電圧
レベル変換機能が必要である。このように、I/
Oセル3と内部セル1とは異なる機能とセルサイ
ズを有するので両者を同じものとして、セル間を
自動配線処理することはできなかつた。
第2図において1つのI/Oセル3は、たとえ
ばアンドゲート7、ナンドゲート8、バツフア9
より構成されている。アンドゲート7の2つの入
力10は内部セルから接続され、その出力はトラ
イステートのナンドゲート8のイネーブル端子と
して動作する制御入力11に接続される。パツド
5にはナンドゲート8の出力13とバツフア9の
入力が接続される。ナンドゲート8の2つの入力
15およびバツフア9の出力は内部セルに接続さ
れる。このように各I/Oセル3は、それぞれ対
応する各パツド5に接続されており、隣接する
I/Oセル間の論理回路としての関係は全くなか
つた。一方、ICチツプ周辺は前記セル1,3に
電力を供給する電源配線6の周辺部6−1とI/
Oセル領域4とが多層構造を形成しており、I/
Oセル領域4の面積はほぼその上の第2の配線層
の電源ラインの周辺部によつて決まつていた。す
なわち、I/Oセル3の必要とする面積は電源ラ
インの周辺部のそれよりも小であるので、I/O
セル領域4は使用されない空領域を有していた。
また、入力信号に対して、内部セル群2におけ
る論理回路が正相、逆相の両方を要求した場合、
I/Oセル3の外部信号に対する機能はバツフア
あるいはインバータ機能のうちいずれか一方しか
有していないので、前記I/Oセル3の内部セル
1に対する出力端に内部セル1を2個接続し、一
方をバツフア機能として、他方をインバータ機能
として使用しなければならなかつた。さらに、た
とえば、入力信号に対してラツチ機能を必要とす
る場合には、内部セルのみを用いてラツチ機能の
論理回路を実現していた。
本発明は上述の従来技術を改良し、たとえば隣
接するI/Oセルでマクロセルを構成することに
よりI/Oセル領域4によつて構成可能な論理機
能の複雑化を増進でき、 基板表面の中央部に複数の回路素子を有する内
部セルが複数個アレイ状に配置されて内部セル領
域を構成してなり、該基板表面の周辺部に複数の
回路素子を有するI/Oセルが複数個配置されて
I/Oセル領域を構成してなり、該I/Oセル領
域にて該内部セル領域と装置外部との信号レベル
の変換を行なうようにしてなり、複数の該I/O
セル間を配線層により接続して単一のI/Oセル
では形成することができない論理機能を有する入
力用セルおよび/または出力用セルを構成するマ
クロセルが形成されてなり、該配線層に応じて
種々のマクロセルが構成されるようにしてなるこ
とを特徴とすることである。
以下図面を用いて本発明の一実施例を詳述す
る。
第3図は、本発明の第1の実施例である。2個
のI/Oセル16,17により、二入力の相反出
力論理回路をマクロセルとして構成する。パツド
5−1,5−2は二入力相反出力論理回路18の
入力19,20に接続される。相反出力21,2
2は、内部セルで構成される論理回路に接続され
る。
第4図a,bは本発明によつて2個のI/Oセ
ルで1つのマクロセルを構成する第2、第3の実
施例を示し、第4図aでは論理回路18−1の2
出力が入力信号と同相、第4図bでは論理回路1
8−2の2出力が入力信号と逆相となる。これら
の論理回路18−1,18−2は入力が複数であ
るので、それぞれ対応するパツド5−1,5−2
が必要である。
第5図a〜fには2つのI/Oセルよりマクロ
セルを形成することにより得られた論理回路の他
の実施例を示す。
すなわち、第5図aは本発明の第4の実施例を
示すもので、パツド5−1は論理回路23の入力
24に接続される。論理回路23は入力信号と同
相の出力25,26、逆相の出力27,28を有
しており、内部セルの論理回路に接続される。内
部セルからの出力信号は論理回路29の入力3
0,31,32に入力され、前記論理回路29で
あらかじめ決められている論理たとえばAND論
理が実行されて出力33より出力される。この実
施例においても、論理回路23,29はそれぞれ
2つのI/Oセルで構成される。
第5図b,cは本発明の第5、第6の実施例を
示し、それぞれ論理回路34,35が入力信号に
対して全出力が逆相および同相の場合である。
第5図d,e,fは、本発明の第7、第8、第
9の実施例を示し、第5図a,b,cに示した実
施例においてチツプ外への出力論理回路29を、
チツプ内部セルからの信号に対して逆相出力を生
じる論理回路36に置き換えたものである。
第6図は、第5図aに示した本発明の第4の実
施例をさらに詳細に示す回路図である。I/Oセ
ル3−1とI/Oセル3−2との2つのセルによ
つて、パツド5−1に入力24が接続された論理
回路23を構成し、さらにI/Oセル3−2は論
理回路29を構成している。
第7図は第3図の実施例の詳細な回路図であ
る。各I/Oセル16,17には回路素子Q1
Q9,Q′3〜Q′5,Q′8,Q′9,R1〜R4,R′2〜R′4があ
らかじめ用意されている。そしてI/Oセル16
のQ1,Q6,Q7とI/Oセル17の全ての回路素
子とを利用して、第3図の如きマクロセルを形成
している。
さらに本発明によれば複数のI/Oセルを用い
てラツチ回路、EOR,ENOR等を構成するマク
ロセルを形成することもできる。
上述のように、本発明によれば、同一素子構成
の複数のI/Oセルを固定配線によつて相互に結
線することによつてマクロセルとして論理機能を
持たせることが出来I/Oセル群4の領域に従来
より多様な論理回路を形成することができるの
で、I/Oセル及び内部セルの利用効率を向上で
きる。そのうえ、前述の論理回路は電源パターン
と多層構造に設けられたI/Oセル群の空き領域
に形成できるので、同一チツプサイズにて、より
多くのゲートを内部セル群2の領域に形成でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは半導体チツプの構成図、第1図Bは
その部分拡大図、第2図は従来のゲートアレイ
LSIの構成図、第3図は本発明の一実施例の回路
図、第4図a,bは本発明の第2、第3の実施例
の回路図、第5図は本発明の第4乃至第9の実施
例の回路図、第6図は第5図aに示した実施例の
詳細な回路図、第7図は第3図の詳細な回路図で
ある。 1……内部セル、2……内部セル領域、3,3
−1,3−2,16,17……I/Oセル、4…
…I/Oセル領域、5−1,5−2……パツド、
18,23,29,34,35,36……論理回
路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板表面の中央部に複数の回路素子を有する
    内部セルが複数個アレイ状に配置されて内部セル
    領域を構成してなり、該基板表面の周辺部に複数
    の回路素子を有するI/Oセルが複数個配置され
    てI/Oセル領域を構成してなり、該I/Oセル
    領域にて該内部セル領域と装置外部との信号レベ
    ルの変換を行なうようにしてなり、複数の該I/
    Oセル間を配線層により接続して単一のI/Oセ
    ルでは形成することができない論理機能を有する
    入力用セルおよび/または出力用セルを構成する
    マクロセルが形成されてなり、該配線層に応じて
    種々のマクロセルが構成されるようにしてなるこ
    とを特徴とする半導体集積回路。 2 複数のI/Oセルで構成されるマクロセルは
    外部入力信号が1つで複数の相反又は同相信号を
    内部セル領域に出力するようなゲートを含んで構
    成された特許請求の範囲第1項記載の半導体集積
    回路。 3 複数のI/Oセルで構成されるマクロセルは
    外部入力信号が複数で多入力ナンドやアンド機能
    あるいはラツチ機能を有するように構成された特
    許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路。 4 複数のI/Oセルは、内部セル領域の各セル
    に電力を供給する電流ラインと多層構造となるこ
    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。
JP56142939A 1981-09-10 1981-09-10 半導体集積回路 Granted JPS5844740A (ja)

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EP82304746A EP0074805B2 (en) 1981-09-10 1982-09-09 Semiconductor integrated circuit comprising a semiconductor substrate and interconnecting layers
DE8282304746T DE3276284D1 (en) 1981-09-10 1982-09-09 Semiconductor integrated circuit comprising a semiconductor substrate and interconnecting layers
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EP0148927A4 (en) * 1983-07-14 1985-11-25 Advanced Micro Devices Inc SEMICONDUCTOR BOARD WITH NON-SPECIALIZED INPUT / TASK CELLS.
US4879585A (en) * 1984-03-31 1989-11-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

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