KR102533244B1 - Power gate switching system - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치는 제 1 방향으로 연장하는 가상 전원 라인, 상기 제 1 방향으로 연장하는 N-웰, 상기 N-웰에 배치되는 제 1 파워 게이트 셀, 상기 N-웰에 배치되는 제 2 파워 게이트 셀, 그리고 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 사이의 상기 N-웰에 배치되는 제 3 파워 게이트 셀을 포함할 수 있다. 상기 가상 전원 라인과 상기 N-웰은 행에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들은 제 1 타입의 셀들일 수 있으며, 상기 제 3 파워 게이트 셀은 상기 제 1 타입의 셀들과 다른 제 2 타입의 셀일 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a virtual power line extending in a first direction, an N-well extending in the first direction, a first power gate cell disposed in the N-well, and disposed in the N-well. and a third power gate cell disposed in the N-well between the first and second power gate cells. The virtual power line and the N-well may be disposed in a row, the first and second power gate cells may be cells of a first type, and the third power gate cell may be cells of a first type. It may be a cell of a second type different from
Description
본 발명은 스탠다드 셀에 가상 전압을 공급하기 위한 파워 게이트 스위칭 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power gate switching system for supplying a virtual voltage to a standard cell.
반도체 장치를 구성하는 스탠다드 셀들을 구동시키기 위해 반도체 장치 외부로부터 공급되는 전원 전압은, 일반적으로 파워 게이트 스위치를 통하여 스탠다드 셀로 공급된다. 이때, 파워 게이트 스위치로부터 출력되는 전압은 가상 전압(Virtual voltage)으로 불리기도 한다. 반도체 장치를 안정적으로 구동하기 위해서는 각각의 스탠다드 셀들로 충분한 가상 전압이 공급되어야 한다. 특히, 파워 게이트 스위치와 비교적 멀리 떨어진 곳에서는 전압 강하가 상대적으로 크게 일어난다. 즉, 이러한 장소에 배치된 스탠다드 셀에는 가상 전압이 충분히 공급되지 못하고, 그 결과, 스탠다드 셀이 정상적으로 구동되지 않는 결과가 초래된다. 따라서, 스탠다드 셀들에 충분한 가상 전압을 공급할 뿐만 아니라, 면적 효율성(area effectiveness)을 향상시킬 수 있는 파워 게이트 스위치를 설계하는 것은 매우 중요하다.A power supply voltage supplied from the outside of the semiconductor device to drive standard cells constituting the semiconductor device is generally supplied to the standard cells through a power gate switch. At this time, the voltage output from the power gate switch is also referred to as a virtual voltage. In order to stably drive a semiconductor device, sufficient virtual voltage must be supplied to each standard cell. In particular, a relatively large voltage drop occurs at a location relatively far from the power gate switch. That is, the virtual voltage is not sufficiently supplied to the standard cells disposed in such places, and as a result, the standard cells are not normally driven. Therefore, it is very important to design a power gate switch capable of improving area effectiveness as well as supplying sufficient virtual voltage to standard cells.
본 발명의 기술적 사상은 반도체 장치의 레이아웃에서 전압 강하가 큰 영역에 가상 전압을 효율적으로 공급할 수 있는 파워 게이트 스위칭 시스템을 제공한다.The technical idea of the present invention is to provide a power gate switching system capable of efficiently supplying a virtual voltage to a region with a large voltage drop in a layout of a semiconductor device.
본 발명의 기술적 사상은 개선된 면적 효율성을 갖는 파워 게이트 스위칭 시스템을 제공한다.The technical idea of the present invention provides a power gate switching system with improved area efficiency.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치는 제 1 방향으로 연장하는 가상 전원 라인, 상기 제 1 방향으로 연장하는 N-웰, 상기 N-웰에 배치되는 제 1 파워 게이트 셀, 상기 N-웰에 배치되는 제 2 파워 게이트 셀, 그리고 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 사이의 상기 N-웰에 배치되는 제 3 파워 게이트 셀을 포함할 수 있다. 상기 가상 전원 라인과 상기 N-웰은 행에 배치될 수 있고, 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들은 제 1 타입의 셀들일 수 있고, 상기 제 3 파워 게이트 셀은 상기 제 1 타입의 셀들과 다른 제 2 타입의 셀일 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a virtual power line extending in a first direction, an N-well extending in the first direction, a first power gate cell disposed in the N-well, and disposed in the N-well. and a third power gate cell disposed in the N-well between the first and second power gate cells. The virtual power line and the N-well may be disposed in a row, the first and second power gate cells may be cells of a first type, and the third power gate cell may be cells of a first type. It may be a cell of a second type different from
본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템은 제 1 방향으로 연장하는 제 1 가상 전원 라인, 상기 제 1 가상 전원 라인에 연결되는 제 1 파워 게이트 셀, 상기 제 1 가상 전원 라인에 연결되는 제 2 파워 게이트 셀, 그리고 상기 제 1 가상 전원 라인에 연결되고 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 사이에 배치되는 제 3 파워 게이트 셀을 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 각각은 적어도 하나의 탭을 포함할 수 있고, 상기 제 3 파워 게이트 셀은 탭을 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 1 내지 상기 제 3 파워 게이트 셀들, 그리고 상기 제 1 가상 전원 라인은 제 1 행에 배치될 수 있다.A power gate switching system according to an embodiment of the present invention includes a first virtual power line extending in a first direction, a first power gate cell connected to the first virtual power line, and a second power gate cell connected to the first virtual power line. A power gate cell, and a third power gate cell connected to the first virtual power line and disposed between the first and second power gate cells. Each of the first and second power gate cells may include at least one tap, and the third power gate cell may not include a tap. The first to third power gate cells and the first virtual power line may be arranged in a first row.
본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템은 제 1 가상 전원 라인, 제 1 파워 게이트 셀, 및 제 2 파워 게이트 셀을 포함하는 제 1 행, 그리고 제 2 가상 전원 라인, 제 3 파워 게이트 셀, 및 제 4 파워 게이트 셀을 포함하는 제 2 행을 포함할 수 있다. 상기 제 1 파워 게이트 셀은 제 1 및 제 2 확산 영역들 사이에 배치되는 제 2 게이트 전극, 및 적어도 하나의 탭을 포함하고, 상기 제 2 파워 게이트 셀은 제 3 및 제 4 확산 영역들 사이에 배치되는 제 2 게이트 전극을 포함하되 탭을 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 3 파워 게이트 셀은 제 5 및 제 6 확산 영역들 사이에 배치되는 제 3 게이트 전극, 및 적어도 하나의 탭을 포함하고, 상기 제 4 파워 게이트 셀은 제 7 및 제 8 확산 영역들 사이에 배치되는 제 4 게이트 전극을 포함하되 탭을 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 4 파워 게이트 셀은 상기 제 2 파워 게이트 셀과 연결될 수 있다.A power gate switching system according to an embodiment of the present invention includes a first row including a first virtual power line, first power gate cells, and second power gate cells, and second virtual power lines, third power gate cells, and a second row including a fourth power gate cell. The first power gate cell includes a second gate electrode disposed between first and second diffusion regions and at least one tab, the second power gate cell between third and fourth diffusion regions. The disposed second gate electrode may be included but may not include a tab. The third power gate cell includes a third gate electrode disposed between fifth and sixth diffusion regions and at least one tab, and the fourth power gate cell is between seventh and eighth diffusion regions. A fourth gate electrode may be disposed but may not include a tab. The fourth power gate cell may be connected to the second power gate cell.
본 발명의 실시 예에 따르면, 반도체 장치의 레이아웃에서 전압 강하가 큰 영역에 가상 전압을 효율적으로 공급할 수 있는 파워 게이트 스위칭 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a power gate switching system capable of efficiently supplying a virtual voltage to a region in which a voltage drop is large in a layout of a semiconductor device may be provided.
본 발명실시 예에 따르면, 개선된 면적 효율성(area effectiveness)을 갖는 파워 게이트 스위칭 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a power gate switching system having improved area effectiveness.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A' 선에 따른 또 다른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 8의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 11은 도 10의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.
도 17a는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 17b는 도 17a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 17c는 도 17a의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 18a는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 18b는 도 18a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 18c는 도 18a의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.1 is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1 .
FIG. 3 is another cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1 .
4 is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 4 .
6 is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 6 .
8 is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 8 .
10 is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view along line BB′ of FIG. 10 .
12 is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 12 .
14 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
15 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
16 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
17A is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 17B is a sectional view taken along A-A' of Fig. 17A.
Fig. 17c is a sectional view taken along line BB' of Fig. 17a;
18A is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 18B is a sectional view taken along A-A' of Fig. 18A.
Fig. 18C is a sectional view taken along line BB' of Fig. 18A;
19 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 통상의 기술자)들이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 설명될 것이다.In the following, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art (hereinafter, those skilled in the art) can easily practice the present invention. will be explained
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템(power gate switching system)(100)을 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이다.1 is a plan view showing a power
도 1 및 도 2를 참조하면, 파워 게이트 스위칭 시스템(100)은 P형 기판(P-sub), P형 기판에 형성되는 N웰(N-well), N웰에 형성되는 제 1 확산 영역(101), 제 2 확산 영역(102), 제 3 확산 영역(103), 제 4 확산 영역(104), 제 5 확산 영역(105), 제 6 확산 영역(106), 제 1 확산 영역(101)과 제 2 확산 영역(102) 사이의 N웰 상에 형성되는 제 1 게이트 전극(G1), 제 3 확산 영역(103)과 제 4 확산 영역(104) 사이의 N웰 상에 형성되는 제 2 게이트 전극(G2), 제 5 확산 영역(105)과 제 6 확산 영역(106) 사이의 N웰 상에 형성되는 제 3 게이트 전극(G3), N웰에 제 1 확산 영역(101)과 인접하여 형성되는 제 1 P-탭(P-tab1), N웰에 제 2 확산 영역(102)과 인접하여 형성되는 제 2 P-탭(P-tab2), N웰에 제 3 확산 영역(103)과 인접하여 형성되는 제 3 P-탭(P-tab3), 그리고 N웰에 제 4 확산 영역(104)과 인접하여 형성되는 제 4 P-탭(P-tab4)을 포함할 수 있다.1 and 2, the power
N웰이 제 1 방향(D1)을 따라 연장하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, N웰은 N형 불순물로 도핑된 영역일 수 있다.An N well may be formed to extend along the first direction D1. For example, the N well may be a region doped with N-type impurities.
제 1 확산 영역(101) 내지 제 6 확산 영역(106)이 N웰에 제 1 방향(D1)을 따라 형성될 수 있다. 제 1 확산 영역(101)과 제 2 확산 영역(102)은 그 위에 제 1 게이트 전극(G1)이 배치될 수 있도록 이격되어 형성될 수 있다. 제 3 확산 영역(103)과 제 4 확산 영역(104)은 그 위에 제 2 게이트 전극(G2)이 배치될 수 있도록 이격되어 형성될 수 있다. 제 5 확산 영역(105)과 제 6 확산 영역(106)은 제 2 확산 영역(102)과 제 3 확산 영역(103) 사이에 형성될 수 있다. 그리고, 제 5 확산 영역(105)과 제 6 확산 영역(106)은 그 위에 제 3 게이트 전극(G3)이 배치될 수 있도록 이격되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 확산 영역(101) 내지 제 6 확산 영역(106)은 P형 불순물로 도핑될 수 있다.The
예를 들어, 제 5 확산 영역(105) 및 제 6 확산 영역(106) 각각의 사이즈는 제 1 확산 영역(101) 내지 제 4 확산 영역(104) 각각의 사이즈보다 작을 수 있다. 그리고, 제 3 게이트 전극(G3)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 두께)는 제 1 게이트 전극(G1) 또는 제 2 게이트 전극(G2)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 두께)보다 작을 수 있다.For example, the size of each of the
제 1 확산 영역(101)에 전원 전압(VDD)이 공급될 수 있다. 그리고, 제 1 게이트 전극(G1)으로 인가된 게이트 전압(Gate_CTRL)에 따라 제 1 확산 영역(101)과 제 2 확산 영역(102) 사이에 제 1 채널(미도시)이 형성되면, 제 1 확산 영역(101)으로 인가된 전원 전압(VDD)은 제 1 채널(미도시)과 제 2 확산 영역(102)을 통하여 가상 전원 전압(Virtual_VDD)의 형태로 출력될 수 있다. 가상 전원 전압(Virtual_VDD)은 논리 회로를 구성하기 위한 스탠다드 셀(미도시)에 제공될 수 있다.A power voltage V DD may be supplied to the
제 3 확산 영역(103)에 전원 전압(VDD)이 공급될 수 있다. 그리고, 제 2 게이트 전극(G2)으로 인가된 게이트 전압(Gate_CTRL)에 따라 제 3 확산 영역(103)과 제 4 확산 영역(104) 사이에 제 2 채널(미도시)이 형성되면, 제 4 확산 영역(104)으로 인가된 전원 전압(VDD)은 제 2 채널(미도시)과 제 4 확산 영역(104)을 통하여 가상 전원 전압(Virtual_VDD)의 형태로 출력될 수 있다. 가상 전원 전압(Virtual_VDD)은 논리 회로를 구성하기 위한 스탠다드 셀(미도시)에 제공될 수 있다.A power supply voltage (V DD ) may be supplied to the
제 5 확산 영역(105)에도 전원 전압(VDD)이 공급될 수 있다. 그리고, 제 3 게이트 전극(G3)으로 인가된 게이트 전압(Gate_CTRL)에 따라 제 5 확산 영역(105)과 제 6 확산 영역(106) 사이에 제 3 채널(미도시)이 형성되면, 제 5 확산 영역(105)으로 인가된 전원 전압(VDD)은 제 3 채널(미도시)과 제 6 확산 영역(106)을 통하여 가상 전원 전압(Virtual_VDD)의 형태로 출력될 수 있다. 가상 전원 전압(Virtual_VDD)은 논리 회로를 구성하기 위한 스탠다드 셀(미도시)에 제공될 수 있다.The power voltage V DD may also be supplied to the
비록 도면에는 도시되지 않았으나, 제 1 게이트 전극(G1)과 N웰 사이, 제 2 게이트 전극(G2)과 N웰 사이, 그리고 제 3 게이트 전극(G3)과 N웰 사이에는 절연막이 형성될 수 있다.Although not shown in the drawing, an insulating film may be formed between the first gate electrode G1 and the N well, between the second gate electrode G2 and the N well, and between the third gate electrode G3 and the N well. .
제 1 P-탭(P-tab1)과 제 2 P-탭(P-tab2)은 각각 제 1 확산 영역(101)과 제 2 확산 영역(102)에 인접하여 형성될 수 있다. 제 3 P-탭(P-tab3)과 제 4 P-탭(P-tab4)은 각각 제 3 확산 영역(103)과 제 4 확산 영역(104)에 인접하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 N형 불순물로 도핑된 영역일 수 있다. 예를 들어, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)의 도핑 농도는 N웰의 도핑 농도와 다를 수 있다. 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 배치될 수 있다. 그리고, 비록 도면에는 제 1 P-탭(P-tab1)이 제 1 확산 영역(101)에 직접 접하지 않는 것으로 도시되었으나, 제 1 P-탭(P-tab1)은 제 1 확산 영역(101) 직접 인접하여 형성될 수 있다. 제 2 P-탭(P-tab2) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)도 마찬가지이다.The first P-tap P-tab1 and the second P-tab P-tab2 may be formed adjacent to the
제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)에는 바이어스 전압(Vbias)이 인가될 수 있다. 바이어스 전압(Vbias)은 파워 게이트 스위칭 시스템(100)에서 발생할 수 있는 래치-업(latch-up) 현상을 방지할 수 있다. 비록 도면에는, 별도의 바이어스 전압(Vbias)이 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)에 인가되는 것으로 도시되었으나, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)에 바이어스 전압(Vbias)을 대신하여 전원 전압(VDD)이 인가될 수도 있다.A bias voltage Vbias may be applied to the first P-tap P-tab1 to the fourth P-tab P-tab4 . The bias voltage Vbias may prevent a latch-up phenomenon that may occur in the power
제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리는 N웰의 도핑 농도에 따라 결정될 수 있다. 즉, 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리는 파워 게이트 스위칭 시스템(100)에 래치-업 현상이 발생하지 않도록 하는 적절한 거리일 수 있다. 예를 들어, 이들 탭들 사이의 거리는 10㎚ 공정에서 대략 50㎛ 정도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 만일 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리가 임계 거리(예를 들어, 래치-업을 방지할 수 있는 거리)를 초과한다면, 제 5 확산 영역(105) 또는 제 6 확산 영역(106) 부근에 추가적인 P-tab(미도시)이 제공될 수 있다. 한편, 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리가 래치-업을 발생시키지 않도록 하는 거리일지라도, 제 2 확산 영역(102)과 제 3 확산 영역(103) 사이의 어느 지점에 배치될 스탠다드 셀(미도시)에 공급될 전원 전압(VDD)은 부족할 수 있다. 따라서, 추가적인 P-tab의 제공 없이, 제 5 확산 영역(105), 제 6 확산 영역(106), 및 제 3 게이트 전극(G3)을 제공함으로써, 제 2 확산 영역(102)과 제 3 확산 영역(103) 사이의 어느 지점에 배치될 스탠다드 셀(미도시)에 전원 전압(VDD)을 안정적으로 공급할 수 있다.A distance between the second P-tap (P-tab2) and the third P-tab (P-tab3) may be determined according to the doping concentration of the N well. That is, the distance between the second P-tap P-tab2 and the third P-tab P-tab3 may be an appropriate distance to prevent a latch-up phenomenon from occurring in the power
계속하여, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 3 게이트 전극(G3) 사이의 거리(예를 들어, s1)는 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리(예를 들어, s2)의 1/2인 것으로 도시되었다. 그러나, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 3 게이트 전극(G3) 사이의 거리(예를 들어, s1)는 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리(예를 들어, s2)의 1/4 내지 3/4일 수 있다. 물론, 제 3 게이트 전극(G3)의 배치에 따라, 제 3 게이트 전극(G3)과 N웰이 오버래핑 되는 영역에 제 3 채널(미도시)이 형성될 수 있도록, 제 5 확산 영역(105)과 제 6 확산 영역(106)은 적절하게 배치되어야 할 것이다.Continuing to refer to FIGS. 1 and 2 , the distance (eg, s1) between the first gate electrode G1 and the third gate electrode G3 is the first gate electrode G1 and the second gate electrode G1. It is shown to be 1/2 of the distance (eg, s2) between (G2). However, the distance (eg, s1) between the first gate electrode G1 and the third gate electrode G3 is the distance between the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 (eg, s1). , s2) may be 1/4 to 3/4. Of course, according to the arrangement of the third gate electrode G3, the
도 1 및 도 2에 도시된 파워 게이트 스위칭 시스템(100)에는 4 개의 P-탭들이 형성되는 것으로 도시되었다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 도 3에 도시된 바와 같이 파워 게이트 스위칭 시스템(100)은 2 개의 P-탭들을 포함할 수도 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한, 도 3에 도시된 참조 부호들은 동일하거나 또는 유사한 구성 요소들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, P-탭(P-tab1)은 제 1 확산 영역(101)에 인접하여 제공될 수 있으며, P-탭(P-tab4)은 제 4 확산 영역(104)에 인접하여 제공될 수 있다. 다른 예로써, P-탭(P-tab1)은 제 1 확산 영역(101)에 인접하여 제공될 수 있으며, P-탭(P-tab4)은 제 3 확산 영역(103)에 인접하여 제공될 수 있다. 다른 예로써, P-탭(P-tab2)은 제 2 확산 영역(102)에 인접하여 제공될 수 있으며, P-탭(P-tab4)은 제 4 확산 영역(104)에 인접하여 제공될 수 있다.It is shown that four P-taps are formed in the power
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템(100)을 보여주는 평면도이다. 도 5는 도 4의 A-A' 선에 따른 단면도이다. 4 is a plan view showing a power
파워 게이트 스위칭 시스템(100)은 소자 분리막(shallow trench isolation; STI)들을 포함할 수 있다. 소자 분리막(STI)들은 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 5 확산 영역(105) 사이의 공간에 배치될 스탠다드 셀(미도시) 또는 제 6 확산 영역(106)과 제 3 P-탭(P-tap3) 사이의 공간에 배치될 스탠다드 셀(미도시)를 고립시키기 위해 제공될 수 있다. 각각의 소자 분리막(STI)은 각각의 P-탭에 인접하여 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 배치될 수 있다. 비록 도면에는 소자 분리막(STI)이 P-탭에 직접 접하지 않고 배치되는 것으로 도시되었으나, 소자 분리막(STI)는 P-탭에 직접 인접하여 배치될 수 있다.The power
예를 들어, 소자 분리막(STI)들은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소자 분리막(STI)들은 고밀도플라즈마(HDP) 산화막, TEOS (TetraEthylOrthoSilicate), PE-TEOS (Plasma Enhanced TetraEthylOrthoSilicate), O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate), USG (Undoped Silicate Glass), PSG (PhosphoSilicate Glass), BSG (Borosilicate Glass), BPSG (BoroPhosphoSilicate Glass), FSG (Fluoride Silicate Glass), SOG (Spin On Glass) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.For example, device isolation layers (STI) may include a silicon oxide layer. For example, element isolation films (STIs) include high-density plasma (HDP) oxide film, TEOS (TetraEthylOrthoSilicate), PE-TEOS (Plasma Enhanced TetraEthylOrthoSilicate), O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate), USG (Undoped Silicate Glass), PhosphoSilicate Glass (PSG), Borosilicate Glass (BSG), BoroPhosphoSilicate Glass (BPSG), Fluoride Silicate Glass (FSG), Spin On Glass (SOG), or a combination thereof.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템(200)을 보여주는 평면도이다. 도 7은 도 6의 B-B' 선에 따른 단면도이다. 도 6의 A-A' 선에 따른 단면도는 도 2와 실질적으로 동일하므로, 도 6의 A-A' 선에 따른 단면도는 생략하기로 한다.6 is a plan view showing a power
도 6 및 도 7을 참조하면, 파워 게이트 스위칭 시스템(200)은 N웰(N-well)이 형성되는 P형 기판(P-sub)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7 , the power
파워 게이트 스위칭 시스템(200)은 N웰에 형성되는 제 1 확산 영역(201), 제 2 확산 영역(202), 제 3 확산 영역(203), 제 4 확산 영역(204), 제 5 확산 영역(205) 및 제 6 확산 영역(206)을 포함할 수 있다. 파워 게이트 스위칭 시스템(200)은 제 1 확산 영역(201)과 제 2 확산 영역(202) 사이의 N웰 상에 형성되는 제 1 게이트 전극(G1), 제 3 확산 영역(203)과 제 4 확산 영역(204) 사이의 N웰 상에 형성되는 제 2 게이트 전극(G2), 및 제 5 확산 영역(205)과 제 6 확산 영역(206) 사이의 N웰 상에 형성되는 제 3 게이트 전극(G3)을 포함할 수 있다. The power
예를 들어, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 3 게이트 전극(G3) 사이의 거리(예를 들어, s1)는 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리(예를 들어, s2)의 1/2일 수 있다. 그러나, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 3 게이트 전극(G3) 사이의 거리(예를 들어, s1)는 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리(예를 들어, s2)의 1/4 내지 3/4일 수 있다. 물론, 제 3 게이트 전극(G3)의 배치에 따라, 제 3 게이트 전극(G3)과 N웰이 오버래핑 되는 영역에 제 3 채널(미도시)이 형성될 수 있도록, 제 5 확산 영역(205)과 제 6 확산 영역(206)은 적절하게 배치되어야 할 것이다.For example, the distance (eg, s1) between the first gate electrode G1 and the third gate electrode G3 is the distance between the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 (eg, s1). For example, it may be 1/2 of s2). However, the distance (eg, s1) between the first gate electrode G1 and the third gate electrode G3 is the distance between the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 (eg, s1). , s2) may be 1/4 to 3/4. Of course, according to the arrangement of the third gate electrode G3, the
예를 들어, 제 1 확산 영역(201) 내지 제 6 확산 영역(206)은 P형 불순물로 도핑될 수 있다. 제 1 확산 영역(201), 제 3 확산 영역(203), 및 제 5 확산 영역(205)에는 전원 전압(도 2 참조, VDD)이 공급될 수 있다. 제 1 게이트 전극(G1), 제 2 게이트 전극(G2) 및 제 3 게이트 전극(G3)으로 인가된 전압(Gate_CTRL)에 따라, 제 1 확산 영역(201), 제 3 확산 영역(203), 및 제 5 확산 영역(205)으로 인가된 전원 전압(VDD)은 각각 제 2 확산 영역(202), 제 4 확산 영역(204), 및 제 6 확산 영역(206)을 통하여 가상 전원 전압(Virtual_VDD)의 형태로 출력될 수 있다. For example, the
예를 들어, 제 5 확산 영역(205) 및 제 6 확산 영역(206) 각각의 사이즈는 제 1 확산 영역(201) 내지 제 4 확산 영역(204) 각각의 사이즈보다 작을 수 있다. 그리고, 제 3 게이트 전극(G3)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 두께)는 제 1 게이트 전극(G1) 또는 제 2 게이트 전극(G2)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 두께)보다 작을 수 있다. For example, the size of each of the
파워 게이트 스위칭 시스템(200)은 N웰에 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 제 1 방향으로 따라 형성되는 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)을 포함할 수 있다. 제 1 P-탭(P-tab1)은 제 1 확산 영역(201)과 인접할 수 있다. 제 2 P-탭(P-tab2)은 제 2 확산 영역(202)과 인접할 수 있다. 제 3 P-탭(P-tab3)은 제 3 확산 영역(203)과 인접할 수 있다. 그리고 제 4 P-탭(P-tab4)은 제 4 확산 영역(204)과 인접할 수 있다. 비록 도면에는 P-탭들이 확산 영역에 직접 접하지 않는 것으로 도시되었으나, 실시 예에 따라서 P-탭들은 확산 영역과 직접 접할 수 있다.The power
예를 들어, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 N형 불순물로 도핑될 수 있으며, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)의 도핑 농도는 N웰의 도핑 농도와 다를 수 있다. 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)에는 래치-업 현상을 방지하기 위한 바이어스 전압(도 2 참조, Vbias)이 인가될 수 있다.For example, the first P-tab (P-tab1) to the fourth P-tab (P-tab4) may be doped with an N-type impurity, and the first P-tab (P-tab1) to the fourth P-tab (P-tab4) may be doped with an N-type impurity. The doping concentration of the tab (P-tab4) may be different from that of the N well. A bias voltage (Vbias in FIG. 2 ) for preventing a latch-up phenomenon may be applied to the first P-tap P-tab1 to the fourth P-tab P-tab4 .
파워 게이트 스위칭 시스템(200)은 P형 기판에 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 제 1 방향(D1)을 따라 형성되는 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)을 더 포함할 수 있다. 제 1 N-탭(N-tab1)은 제 1 P-탭(P-tab1)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 P형 기판에 형성될 수 있다. 제 2 N-탭(N-tab2)은 제 2 P-탭(P-tab2)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 P형 기판에 형성될 수 있다. 제 3 N-탭(N-tab3)은 제 3 P-탭(P-tab3)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 P형 기판에 형성될 수 있다. 그리고, 제 4 N-탭(N-tab4)은 제 4 P-탭(P-tab4)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 P형 기판에 형성될 수 있다.The power
예를 들어, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)은 P형 불순물로 도핑될 수 있으며, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)의 도핑 농도는 P형 기판의 도핑 농도와 다를 수 있다. 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)에는 래치-업 현상을 방지하기 위한 바이어스 전압(Vbias2)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)에 인가되는 바이어스 전압(Vbias2)은 접지 전압일 수 있다.For example, the first N-tab (N-tab1) to the fourth N-tab (N-tab4) may be doped with a P-type impurity, and the first N-tab (N-tab1) to the fourth N-tab (N-tab4) may be doped with a P-type impurity. The doping concentration of the tab N-tab4 may be different from that of the P-type substrate. A bias voltage Vbias2 for preventing a latch-up phenomenon may be applied to the first N-tap N-tab1 to the fourth N-tab N-tab4 . For example, the bias voltage Vbias2 applied to the first N-tap N-tab1 to the fourth N-tap N-tab4 may be a ground voltage.
예시적으로, 도 6에는 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)이 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)과 떨어져 있는 것으로 도시되었다. 그러나, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)과 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 P형 기판과 N웰의 경계에서 서로 맞닿아 있을 수 있다.Illustratively, in FIG. 6, the first N-tap (N-tab1) to the fourth N-tap (N-tab4) are the first P-tap (P-tab1) to the fourth P-tab (P-tab4). is shown to be away from However, the first N-tab (N-tab1) to the fourth N-tab (N-tab4) and the first P-tab (P-tab1) to the fourth P-tab (P-tab4) are connected to the P-type substrate and They may be in contact with each other at the boundary of the N well.
제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리, 그리고 제 2 N-탭(N-tab2)과 제 3 N-탭(N-tab3) 사이의 거리는 N웰의 도핑 농도 또는 P형 기판의 도핑 농도에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리, 그리고 제 2 N-탭(N-tab2)과 제 3 N-탭(N-tab3) 사이의 거리는 파워 게이트 스위칭 시스템(200)에 래치-업 현상이 발생하지 않도록 하는 거리일 수 있다.The distance between the second P-tap (P-tab2) and the third P-tap (P-tab3) and the distance between the second N-tap (N-tab2) and the third N-tab (N-tab3) It may be determined according to the doping concentration of the N well or the doping concentration of the P-type substrate. For example, the distance between the second P-tap (P-tab2) and the third P-tab (P-tab3), and the second N-tap (N-tab2) and the third N-tap (N-tab3). ) may be a distance that prevents a latch-up phenomenon from occurring in the power
마찬가지로, 앞서 도 3에서 설명된 것과 유사하게, P-탭들 중 제 1 P-탭(P-tab1)과 제 3 P-탭(P-tab3)만이 제공되거나, 또는 1 P-탭(P-tab1)과 제 4 P-탭(P-tab4)만이 제공될 수 있다. 나아가, N-탭들 중 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 3 N-탭(N-tab3)만이 제공되거나, 또는 1 N-탭(N-tab1)과 제 4 N-탭(N-tab4)만이 제공될 수 있다. 그리고, 파워 게이트 스위칭 시스템(200)은 복수의 소자 분리막(도 4 및 도 5 참조, STI)들을 더 포함할 수 있다.Similarly, similarly to that described in FIG. 3 above, only the first P-tap (P-tab1) and the third P-tap (P-tab3) among the P-taps are provided, or one P-tap (P-tab1 ) and the fourth P-tab (P-tab4) may be provided. Furthermore, among the N-taps, only the first N-tap (N-tab1) and the third N-tap (N-tab3) are provided, or one N-tap (N-tab1) and the fourth N-tap (N-tab3) are provided. tab4) can be provided. Also, the power
계속하여, 도 6을 참조하면, 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 공간, 그리고 제 2 N-탭(N-tab2)과 제 3 N-탭(N-tab3) 사이의 공간에는 복수의 스탠다드 셀들(STD Cells)이 배치될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(STD Cells)에는 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)이 공급될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(STD Cells) 중, 가상 전원 전압(Virtual_VDD)이 출력되는 제 2 확산 영역(202) 및 제 4 확산 영역(204)에 근접하여 배치되는 스탠다드 셀은 상대적으로 충분한 가상 전원 전압(Virtual_VDD)을 공급받을 것이다. 반면, 가상 전원 전압(Virtual_VDD)이 출력되는 제 2 확산 영역(202)과 제 4 확산 영역(204) 사이의 중간에 배치되는 스탠다드 셀이 공급받는 가상 전원 전압(Virtual_VDD)은 충분하지 않을 수 있다. 가상 전원 전압(Virtual_VDD)을 충분히 공급받지 못하는 스탠다드 셀을 위해 제 5 확산 영역(205), 제 6 확산 영역(206), 및 제 3 게이트 전극(G3)이 더 제공되는 것이다. 이때, 제 6 확산 영역(206)을 통하여 출력된 가상 전원 전압(Virtual_VDD)은 주변의 스탠다드 셀들에 공급될 수 있으며, 따라서, 제 2 및 제 4 확산 영역들(202, 204) 사이에 배치되는 스탠다드 셀들이 안정적으로 구동될 수 있도록 할 수 있다. Continuing to refer to FIG. 6 , the space between the second P-tap (P-tab2) and the third P-tab (P-tab3), and the second N-tap (N-tab2) and the third N-tab (P-tab2). A plurality of standard cells (STD Cells) may be disposed in the space between the tabs N-tab3. A virtual power voltage (Virtual_V DD ) and a ground voltage (V SS ) may be supplied to the plurality of standard cells (STD Cells). Among the plurality of standard cells (STD Cells), standard cells disposed close to the
본 발명의 실시 예에 따르면, 추가적인 가상 전원 전압(Virtual_VDD)을 공급하기 위한 제 5 확산 영역(205), 제 6 확산 영역(206), 및 제 3 게이트 전극(G3)을 제공함에 있어, 추가적인 P-탭들을 필요로 하지 않는다. 따라서, 칩 사이즈를 증가시키지 않고도, 스탠다드 셀들에 가상 전원 전압(Virtual_VDD)을 효율적으로 공급할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in providing the
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템(300)을 보여주는 평면도이다. 도 9는 도 8의 B-B' 선에 따른 단면도이다. 도 8의 A-A' 선에 따른 단면도는 도 2와 실질적으로 동일하므로, 도 8의 A-A' 선에 따른 단면도는 생략하기로 한다.8 is a plan view showing a power
도 8 및 도 9를 참조하면, P형 기판에 제 1 방향(D1)으로 연장하는 N웰이 형성될 수 있다. 그리고, N웰과 제 2 방향(D2)으로 인접하여 제 1 방향(D1)으로 연장하는 P웰이 형성될 수 있다. 비록 도면에는 N웰과 P웰이 제 2 방향(D2)을 따라 서로 분리되어 있는 것으로 도시되었으나, N웰과 P웰은 제 2 방향(D2)을 따라 서로 맞닿아 있을 수 있다. 한편, 도 8에 도시된 실시 예와는 달리, N웰과 P웰은 포켓 웰(pocket well)로 구성될 수 있다. 예를 들어, P웰은 N웰을 둘러쌀 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, P형 기판에 P웰이 형성될 수 있으며, P웰 내에 N웰이 형성될 수 있다. 다만, 이러한 포켓 웰은 본 실시 예에서 예시적으로 적용될 수 있는 것임을 이해해야 한다.Referring to FIGS. 8 and 9 , an N well extending in the first direction D1 may be formed on the P-type substrate. Also, a P-well may be formed adjacent to the N-well in the second direction D2 and extending in the first direction D1. Although the drawings show that the N well and the P well are separated from each other along the second direction D2, the N well and the P well may be in contact with each other along the second direction D2. Meanwhile, unlike the embodiment shown in FIG. 8 , the N well and the P well may be configured as pocket wells. For example, a P well may surround an N well. In more detail, a P-well may be formed on a P-type substrate, and an N-well may be formed within the P-well. However, it should be understood that such a pocket well can be exemplarily applied in this embodiment.
N웰에 형성되는 제 1 확산 영역(301) 내지 제 6 확산 영역(306), 제 1 게이트 전극(G1) 내지 제 3 게이트 전극(G3), 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 앞서 도 6 내지 도 7에서 설명된 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, P웰에 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 제 1 방향(D1)을 따라 형성되는 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)이 더 형성될 수 있다. 제 1 N-탭(N-tab1)은 P웰에서 제 1 P-탭(P-tab1)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장할 수 있다. 제 2 N-탭(N-tab2)은 P웰에서 제 2 P-탭(P-tab2)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장할 수 있다. 제 3 N-탭(N-tab3)은 P웰에서 제 3 P-탭(P-tab3)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장할 수 있다. 그리고, 제 4 N-탭(N-tab4)은 P웰에서 제 4 P-탭(P-tab4)이 배치되는 열을 따라 제 2 방향(D2)으로 연장할 수 있다.As shown in FIGS. 8 and 9 , first N-tab N-tab1 to fourth N-tap (which are formed along the first direction D1 so as to extend in the second direction D2 in the P-well) N-tab4) may be further formed. The first N-tab N-tab1 may extend in the second direction D2 along a column in which the first P-tab P-tab1 is disposed in the P well. The second N-tab N-tab2 may extend in the second direction D2 along the row in which the second P-tab P-tab2 is disposed in the P well. The third N-tab N-tab3 may extend in the second direction D2 along a column in which the third P-tab P-tab3 is disposed in the P well. Also, the fourth N-tab N-tab4 may extend in the second direction D2 along a column in which the fourth P-tab P-tab4 is disposed in the P well.
예를 들어, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)은 P형 불순물로 도핑될 수 있으며, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)의 도핑 농도는 P웰의 도핑 농도와 다를 수 있다. 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)에는 래치-업 현상을 방지하기 위한 바이어스 전압(Vbias2)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)에 인가되는 바이어스 전압(Vbias2)은 접지 전압일 수 있다.For example, the first N-tab (N-tab1) to the fourth N-tab (N-tab4) may be doped with a P-type impurity, and the first N-tab (N-tab1) to the fourth N-tab (N-tab4) may be doped with a P-type impurity. The doping concentration of the tab (N-tab4) may be different from that of the P well. A bias voltage Vbias2 for preventing a latch-up phenomenon may be applied to the first N-tap N-tab1 to the fourth N-tab N-tab4 . For example, the bias voltage Vbias2 applied to the first N-tap N-tab1 to the fourth N-tap N-tab4 may be a ground voltage.
예시적으로, 도 8에는 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)이 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)과 떨어져 있는 것으로 도시되었다. 그러나, N웰과 P웰은 서로 맞닿아 있을 수 있으며, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)과 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 N웰과 P웰의 경계에서 서로 맞닿아 있을 수 있다.Illustratively, in FIG. 8, the first N-tap (N-tab1) to the fourth N-tap (N-tab4) are the first P-tap (P-tab1) to the fourth P-tab (P-tab4). is shown to be away from However, the N well and the P well may be in contact with each other, and the first N-tab (N-tab1) to the fourth N-tab (N-tab4) and the first P-tab (P-tab1) to the fourth The P-tab (P-tab4) may be in contact with each other at the boundary between the N-well and the P-well.
마찬가지로, 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리, 그리고 제 2 N-탭(N-tab2)과 제 3 N-탭(N-tab3) 사이의 거리는 N웰의 도핑 농도 또는 P웰의 도핑 농도에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 2 P-탭(P-tab2)과 제 3 P-탭(P-tab3) 사이의 거리, 그리고 제 2 N-탭(N-tab2)과 제 3 N-탭(N-tab3) 사이의 거리는 파워 게이트 스위칭 시스템(300)에 래치-업 현상이 발생하지 않도록 하는 거리일 수 있다.Similarly, the distance between the second P-tap (P-tab2) and the third P-tap (P-tab3), and the distance between the second N-tap (N-tab2) and the third N-tab (N-tab3). The distance of may be determined according to the doping concentration of the N well or the doping concentration of the P well. For example, the distance between the second P-tap (P-tab2) and the third P-tab (P-tab3), and the second N-tap (N-tab2) and the third N-tap (N-tab3). ) may be a distance that prevents a latch-up phenomenon from occurring in the power
마찬가지로, 앞서 도 3에서 설명된 것과 유사하게, P-탭들 중 제 1 P-탭(P-tab1)과 제 3 P-탭(P-tab3)만이 제공되거나, 또는 1 P-탭(P-tab1)과 제 4 P-탭(P-tab4)만이 제공될 수 있다. 나아가, N-탭들 중 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 3 N-탭(N-tab3)만이 제공되거나, 또는 1 N-탭(N-tab1)과 제 4 N-탭(N-tab4)만이 제공될 수 있다. 그리고, 파워 게이트 스위칭 시스템(300)은 복수의 소자 분리막(도 4 및 도 5 참조, STI)들을 더 포함할 수 있다.Similarly, similarly to that described in FIG. 3 above, only the first P-tap (P-tab1) and the third P-tap (P-tab3) among the P-taps are provided, or one P-tap (P-tab1 ) and the fourth P-tab (P-tab4) may be provided. Furthermore, among the N-taps, only the first N-tap (N-tab1) and the third N-tap (N-tab3) are provided, or one N-tap (N-tab1) and the fourth N-tap (N-tab3) are provided. tab4) can be provided. Also, the power
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템(400)을 보여주는 평면도이다. 도 11은 도 10의 B-B' 선에 따른 단면도이다. 도 10의 A-A' 선에 따른 단면도는 도 2와 실질적으로 동일하므로, 도 10의 A-A' 선에 따른 단면도는 생략하기로 한다.10 is a plan view showing a power
도 10 및 도 11을 참조하여 파워 게이트 스위칭 시스템(400)이 상세하게 설명될 것이다. 파워 게이트 스위칭 시스템(400)은 제 1 방향(D1)으로 연장하도록 형성되는 N웰, N웰에 형성되는 제 1 확산 영역(401) 내지 제 6 확산 영역(406), 제 1 게이트 전극(G1) 내지 제 3 게이트 전극(G3), 그리고 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)을 포함할 수 있다. 제 1 확산 영역(401) 내지 제 6 확산 영역(406)은 P형 분술물로 도핑될 수 있으며, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)은 N형 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4)의 도핑 농도는 N웰의 도핑 농도와 다를 수 있다. The power
제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리는 N웰의 도핑 농도를 고려하여 설정될 수 있다. 즉, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 은 파워 게이트 스위칭 시스템(400)에 래치-업이 발생하지 않도록 하는 거리만큼 이격될 수 있다. 그리고, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 3 게이트 전극(G3) 사이의 거리(s1)는 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리(s2) 1/4 내지 3/4일 수 있다.A distance between the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 may be set in consideration of the doping concentration of the N well. That is, the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 may be separated by a distance that prevents latch-up from occurring in the power
N웰에 형성되는 이러한 구성 요소들은 앞서 도 1, 도 2, 및 도 6 등에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since these components formed in the N well are substantially the same as those previously described with reference to FIGS. 1, 2, and 6, a detailed description thereof will be omitted.
파워 게이트 스위칭 시스템(400)은 P형 기판에 제 2 방향(D2)으로 연장하고 제 1 방향(D1)을 따라 형성되는 제 7 확산 영역(407) 내지 제 12 확산 영역(412)을 포함할 수 있다. 제 7 확산 영역(407)은 제 1 확산 영역(401)이 형성되는 열을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 7 확산 영역(407)은 N형 불순물로 도핑될 수 있다. 이와 유사하게, 제 8 확산 영역(408) 내지 제 12 확산 영역(412)도 제 2 확산 영역(402) 내지 제 6 확산 영역(406)이 형성되는 열을 따라 각각 형성될 수 있다. The power
제 4 게이트 전극(G4)이 제 7 확산 영역(407)과 제 8 확산 영역(408) 사이의 P형 기판 상에 형성될 수 있다. 제 5 게이트 전극(G5)이 제 9 확산 영역(409)과 제 10 확산 영역(410) 사이의 P형 기판 상에 형성될 수 있다. 제 6 게이트 전극(G6)이 제 11 확산 영역(411)과 제 12 확산 영역(412) 사이의 P형 기판 상에 형성될 수 있다. 비록 도면에 도시되지 않았지만, 제 4 게이트 전극(G4)과 P형 기판 사이, 제 5 게이트 전극(G5)과 P형 기판 사이, 그리고 제 6 게이트 전극(G6)과 P형 기판 사이에는 절연막들이 더 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 7 확산 영역(407) 내지 제 12 확산 영역(412)은 N형 분술물로 도핑될 수 있다.A fourth gate electrode G4 may be formed on the P-type substrate between the
제 1 N-탭(N-tab1)과 제 2 N-탭(N-tab2)이 각각 제 7 확산 영역(407)과 제 8 확산 영역(408)에 인접하여 P형 기판에 형성될 수 있다. 비록 도면에는, 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 2 N-탭(N-tab2)이 각각 제 7 확산 영역(407)과 제 8 확산 영역(408)과 직접 접하지 않는 것으로 도시되었으나, 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 2 N-탭(N-tab2)은 각각 제 7 확산 영역(407)과 제 8 확산 영역(408)과 직접 접할 수도 있다. 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)은 P형 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4)의 도핑 농도는 P형 기판의 도핑 농도와 다를 수 있다. A first N-tab (N-tab1) and a second N-tab (N-tab2) may be formed adjacent to the
제 7 확산 영역(407)에는 접지 전압(VSS)이 인가될 수 있다. 제 4 게이트 전극(G4)으로 입력되는 전압(Gate_CTRL)에 따라, 접지 전압(VSS)은 제 8 확산 영역(408)을 통하여 가상 접지 전압(Virtual_VSS)의 형태로 출력될 수 있다. 가상 접지 전압(Virtual_VSS)은 인근의 스탠다드 셀(미도시)에 공급될 수 있다. 그리고, 접지 전압(VSS) 역시 인근의 스탠다드 셀(미도시)에 공급될 수 있다. A ground voltage V SS may be applied to the
파워 게이트 스위칭 시스템(400)에 래치-업이 발생하는 것을 방지하기 위해, 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 2 N-탭(N-tab2)에 바이어스 전압(Vbias2)이 인가될 수 있다. 비록 도면에는 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 2 N-탭(N-tab2)에 별도의 바이어스 전압(Vbias2)이 인가되는 것으로 도시되었으나, 제 1 N-탭(N-tab1)과 제 2 N-탭(N-tab2)에는 접지 전압(VSS)이 인가될 수도 있다.In order to prevent a latch-up from occurring in the power
제 3 N-탭(N-tab3)과 제 4 N-탭(N-tab4)이 각각 제 9 확산 영역(409)과 제 10 확산 영역(410)에 인접하여 P형 기판에 형성될 수 있다. 비록 도면에는, 제 3 N-탭(N-tab3)과 제 4 N-탭(N-tab4)이 각각 제 9 확산 영역(409)과 제 10 확산 영역(410)과 직접 접하지 않는 것으로 도시되었으나, 제 3 N-탭(N-tab3)과 제 4 N-탭(N-tab4)은 각각 제 9 확산 영역(409)과 제 10 확산 영역(410)과 직접 접하도록 형성될 수도 있다.A third N-tab (N-tab3) and a fourth N-tab (N-tab4) may be formed adjacent to the
제 9 확산 영역(409)에는 접지 전압(VSS)이 인가될 수 있다. 제 5 게이트 전극(G5)으로 입력되는 전압(Gate_CTRL)에 따라, 접지 전압(VSS)은 제 10 확산 영역(410)을 통하여 가상 접지 전압(Virtual_VSS)의 형태로 출력될 수 있다. 가상 접지 전압(Virtual_VSS)은 인근의 스탠다드 셀(미도시)에 공급될 수 있다. 그리고, 접지 전압(VSS) 역시 인근의 스탠다드 셀(미도시)에 공급될 수 있다. A ground voltage V SS may be applied to the
제 3 N-탭(N-tab3)과 제 4 N-탭(N-tab4)에 바이어스 전압(Vbias2)이 인가될 수 있다. 비록 도면에는 제 3 N-탭(N-tab3)과 제 4 N-탭(N-tab4)에 별도의 바이어스 전압(Vbias2)이 인가되는 것으로 도시되었으나, 제 3 N-탭(N-tab3)과 제 4 N-탭(N-tab4)에는 접지 전압(VSS)이 인가될 수도 있다.A bias voltage Vbias2 may be applied to the third N-tap N-tab3 and the fourth N-tap N-tab4 . Although the figure shows that a separate bias voltage Vbias2 is applied to the third N-tap (N-tab3) and the fourth N-tab (N-tab4), the third N-tap (N-tab3) and The ground voltage V SS may be applied to the fourth N-tap N-tab4 .
가상 접지 전압(Virtual_VSS)이 출력되는 제 8 확산 영역(408) 또는 제 10 확산 영역(410)과 비교적 인접하여 배치되는 스탠다드 셀들은 상대적으로 가상 접지 전압(Virtual_VSS)을 충분히 공급받을 수 있을 것이다. 반면, 가상 접지 전압(Virtual_VSS)이 출력되는 제 8 확산 영역(408)과 제 10 확산 영역(410)의 중간 즈음에 배치되는 스탠다드 셀들은 상대적으로 가상 접지 전압(Virtual_VSS)을 충분히 공급받지 못할 수 있다. 이러한 가상 접지 전압(Virtual_VSS)을 충분히 공급받지 못하는 스탠다드 셀을 위하여 제 11 확산 영역(411), 제 12 확산 영역(412), 및 제 6 게이트 전극(G6)이 더 제공되는 것이다.Standard cells arranged relatively adjacent to the
예를 들어, 제 11 확산 영역(411) 및 제 12 확산 영역(412)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)는 제 7 확산 영역(407) 내지 제 10 확산 영역(410)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)보다 작을 수 있다. 그리고, 제 6 게이트 전극(G6)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)도 제 4 게이트 전극(G4) 또는 제 5 게이트 전극(G5)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)보다 작을 수 있다.For example, the size (eg, width in the D1 direction) of the
본 발명의 실시 예에 따라 제 5, 6 확산 영역들(405, 406) 및 제 3 게이트 전극(G3), 그리고 제 11, 12 확산 영역들(411, 412) 및 제 6 게이트 전극(G6)을 제공함으로써, 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 또는 가상 접지 전압(Virtual_VSS)을 충분히 공급받지 못하는 영역(예를 들어, 402와 404 사이 또는 408과 410 사이의 어느 지점)에 배치되는 스탠다드 셀에 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 또는 가상 접지 전압(Virtual_VSS)을 각각 안정적으로 공급할 수 있다. 뿐만 아니라, 추가적인 P-탭 또는 N-탭 없이 비교적 작은 사이즈의 구성 요소들을 추가로 제공함으로써 칩 사이즈를 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fifth and sixth diffusion regions 405 and 406 and the third gate electrode G3, and the eleventh and
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템(500)을 보여주는 평면도이다. 도 13은 도 12의 B-B' 선에 따른 단면도이다. 도 12의 A-A' 선에 따른 단면도는 도 2와 실질적으로 동일하므로, 도 12의 A-A' 선에 따른 단면도는 생략하기로 한다.12 is a plan view showing a power
도 12 및 도 13를 참조하여 파워 게이트 스위칭 시스템(500)이 상세하게 설명될 것이다. 파워 게이트 스위칭 시스템(500)은 제 1 방향(D1)을 따라 그 표면에 N웰이 형성되고, 그리고 N웰에 제 2 방향(D2)으로 인접하여 제 1 방향(D1)을 따라 그 표면에 P웰이 형성되는 P형 기판을 포함할 수 있다. 한편, N웰과 P웰은 포켓 웰(pocket well)로 구성될 수 있다. 예를 들어, P웰은 N웰을 둘러싸도록 형성될 수 있다.The power
파워 게이트 스위칭 시스템(500)은 P웰에 형성되는 제 7 확산 영역(507) 내지 제 12 확산 영역들(512) 및 제 1 N-탭(N-tab1) 내지 제 4 N-탭(N-tab4), 그리고 P웰에 형성되는 제 4 게이트 전극(G4) 내지 제 6 게이트 전극(G6)을 포함할 수 있다. 이를 제외하고, 파워 게이트 스위칭 시스템(500)은 도 10 및 도 11에 도시된 것과 유사하다. 예를 들어, 파워 게이트 스위칭 시스템(500)은 N웰에 형성되는 제 1 확산 영역(501) 내지 제 6 확산 영역들(506) 및 제 1 P-탭(P-tab1) 내지 제 4 P-탭(P-tab4), 그리고 N웰에 형성되는 제 1 게이트 전극(G1) 내지 제 3 게이트 전극(G3)을 포함할 수 있다. 그러므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.The power
예를 들어, 제 1 게이트 전극(G1)과 제 3 게이트 전극(G3) 사이의 거리(s1)는 제 1 게이트 전극(G1)과 제 2 게이트 전극(G2) 사이의 거리(s2)의 1/4 내지 3/4일 수 있으며, 제 4 게이트 전극(G4)과 제 6 게이트 전극(G6) 사이의 거리(s1)는 제 4 게이트 전극(G4)과 제 5 게이트 전극(G5) 사이의 거리(s2)의 1/4 내지 3/4일 수 있다. 그리고, 확산 영역들(505, 506, 511, 512)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)은 확산 영역들(501 내지 504, 또는 507 내지 510)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)보다 작을 수 있다. 게이트 전극들(G3, G6)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)도 게이트 전극들(G1, G2, G4, G5)의 사이즈(예를 들어, D1 방향으로의 폭)보다 작을 수 있다.For example, the distance s1 between the first gate electrode G1 and the third gate electrode G3 is 1/1 of the distance s2 between the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2. It may be 4 to 3/4, and the distance s1 between the fourth gate electrode G4 and the sixth gate electrode G6 is the distance between the fourth gate electrode G4 and the fifth gate electrode G5 ( It may be 1/4 to 3/4 of s2). And, the size (eg, width in the D1 direction) of the
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다. 설명의 간소화를 위해, 소자 분리막(도 4 참조, STI)은 도시되지 않았다.14 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention. For simplicity of description, an element isolation layer (refer to FIG. 4 , STI) is not shown.
도 14를 참조하면, P형 기판에 제 1 방향(D1)으로 연장하는 복수의 N웰들이 제 2 방향(D2)을 따라 형성되었다. 구체적으로, N웰들은 제 1 행(Row1), 제 3 행(Row3), 및 제 5 행(Row5)을 따라 형성되었다. 그리고, 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 방향(D1)을 따라 N웰들을 가로지르는 가상 전원 라인(Virtual_VDD)들이 배치되었으며, 제 1 방향(D1)을 따라 P형 기판을 가로지르는 접지 라인(VSS)들이 배치되었다. 제 2 방향(D2)으로 가상 전원 라인(Virtual_VDD)과 접지 라인(VSS) 사이의 거리를 1H (1height)라 일컬어질 수 있다.Referring to FIG. 14 , a plurality of N-wells extending in a first direction D1 are formed along a second direction D2 on a P-type substrate. Specifically, N wells are formed along the first row (Row1), the third row (Row3), and the fifth row (Row5). And, as shown in the drawing, virtual power lines (Virtual_V DD ) crossing the N wells along the first direction D1 are disposed, and the ground line crossing the P-type substrate along the first direction D1 ( V SS ) were placed. A distance between the virtual power line Virtual_V DD and the ground line V SS in the second direction D2 may be referred to as 1H (1height).
반도체 논리 회로를 구성하기 위해 P형 기판과 N웰 상에 각종 스탠다드 셀(미도시)이 배치될 것이며, 스탠다드 셀들(미도시)에 가상 전원(Virtual_VDD)을 공급하기 위한 파워 게이트 스위치 시스템이 배치될 것이다. 우선 레이아웃 설계 툴에 따라, 파워 게이트 셀 및 파워 게이트 셀에 인접하는 P-탭(P-tab)들이 유니폼하게 배치될 것이다. Various standard cells (not shown) will be disposed on the P-type substrate and the N-well to form a semiconductor logic circuit, and a power gate switch system for supplying virtual power (Virtual_V DD ) to the standard cells (not shown) is disposed. It will be. First, according to the layout design tool, power gate cells and P-tabs adjacent to the power gate cells may be uniformly arranged.
예를 들어, 제 1 셀(601)이 제 1 행(Row1)의 N웰에 형성될 수 있다. 제 1 셀(601)은 적어도 하나의 게이트 전극과 적어도 두 개의 확산 영역들을 포함할 수 있다. 제 1 셀에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들은 P형 불순물로 도핑된 영역 수 있다. 그리고, 제 1 셀(601)에 인접하여 두 개의 P-탭(P-tab)들이 형성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 두 개의 P-탭(P-tab)들은 제 1 셀(601)에 직접 접할 수 있으며, 또는 직접 접하지 않을 수도 있다. 비록 도면에는 두 개의 P-탭들이 형성되는 것으로 도시되었으나, 앞서 설명한 바와 같이 하나의 P-탭이 형성될 수도 있다. 예를 들어, P-탭은 N형 불순물로 도핑될 수 있으며, P-탭의 도핑 농도는 N웰의 도핑 농도와 다를 수 있다. For example, the
제 2 셀(602)이 제 1 셀(601)과 s3만큼 이격되어 제 1 행(Row1)의 N웰에 형성될 수 있다. 제 1 셀(601)과 마찬가지로, 제 2 셀(602)은 적어도 하나의 게이트 전극과 적어도 두 개의 확산 영역들을 포함할 수 있다. 제 1 셀(601)과 제 2 셀(602) 사이의 거리(예를 들어, s3)는 N웰의 도핑 농도를 고려하여 설정될 수 있다. 즉, 제 1 셀(601)과 제 2 셀(602)은 래치-업 현상이 발생하지 않도록 하는 거리만큼 떨어져 배치될 수 있다. 제 2 셀(602)과 제 1 셀(601)은 그것들이 배치되는 위치를 제외하고는 서로 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
제 3 셀(603)이 제 3 행(Row3)의 N웰에 형성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제 3 셀(603)은 제 1 셀(601)과 제 2 셀(602)의 중간 부분에 위치할 수 있다. 제 3 셀(603)과 제 1 셀(601)은 그것들이 배치되는 위치를 제외하고는 서로 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.A
제 4 셀(604)과 제 5 셀(605)이 제 5 행(Row5)의 N웰에 형성될 수 있다. 제 4 셀(604) 및 제 5 셀(605)과 제 1 셀(601)은 그것들이 배치되는 위치를 제외하고는 서로 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
도 14에 도시된 바와 같이 유니폼하게 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)을 배치한다 하더라도, 각각의 셀들 사이의 어떤 특정한 영역에 배치되는 스탠다드 셀(미도시)에는 가상 전원 전압(Virtual_VDD)이 충분히 공급되지 않을 수 있다. 즉, 각각의 셀들 사이의 어떤 특정한 영역에서의 전압 강하는 스탠다드 셀이 정상적으로 작동하지 못할 정도로 클 수 있다. 이러한 전압 강하가 큰 영역에 배치되는 스탠다드 셀을 위해 제 1 내지 제 3 추가 셀들(611 내지 613)이 배치될 수 있다. 도면에 도시된 추가 셀들(611 내지 613)은 예시적인 것이며, 실제 그 영역에서의 전압 강하가 크다는 것을 의미하는 것은 아니다.Even if the
제 1 추가 셀(611)이 제 1 행(Row1)의 N웰에 형성될 수 있다. 제 1 추가 셀(611)은 적어도 하나의 게이트 전극과 적어도 두 개의 확산 영역들을 포함할 수 있다. 제 1 추가 셀(611)에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들은 P형 불순물로 도핑될 수 있다. 다만, 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)과는 달리, 제 1 추가 셀(611)에는 P-탭이 제공되지 않는다. 그리고, 제 1 추가 셀(611)의 사이즈는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605) 중 적어도 하나보다 작을 수 있다. 즉, 제 1 추가 셀(611)의 게이트 전극의 크기(예를 들어, D1 방향으로의 폭)는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)의 것과 동일하거나 작을 수 있다. 그리고, 제 1 추가 셀(611)의 확산 영역의 크기(예를 들어, D1 방향으로의 폭)는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)의 것과 동일하거나 작을 수 있다. 그리고, 제 1 셀(601)과 제 1 추가 셀(611) 사이의 거리(s1)는 제 1 셀(601)과 제 2 셀(602) 사이의 거리(s3)의 1/4 내지 3/4일 수 있다.A first
제 2 추가 셀(612)이 제 3 행(Row3) 및 제 5 행(Row5)의 N웰에 형성될 수 있다. 제 2 추가 셀(612)은 적어도 하나의 게이트 전극과 적어도 네 개의 확산 영역들을 포함할 수 있다. 즉, 제 3 행(Row3)에 형성되는 확산 영역들과 제 5 행(Row5)에 형성되는 확산 영역들은 게이트 전극을 공유할 수 있다. 제 2 추가 셀(612)에 형성되는 적어도 네 개의 확산 영역들은 P형 불순물로 도핑될 수 있다. 마찬가지로, 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)과는 달리, 제 2 추가 셀(612)에는 P-탭이 제공되지 않는다. 그리고, 제 2 추가 셀(612)의 사이즈는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605) 중 적어도 하나와 동일하거나 작을 수 있다. 즉, 제 2 추가 셀(612)의 게이트 전극의 크기(예를 들어, D1 방향으로의 폭)는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)의 것과 동일하거나 작을 수 있다. 그리고, 제 2 추가 셀(612)의 확산 영역의 크기(예를 들어, D1 방향으로의 폭)는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)의 것과 동일하거나 작을 수 있다. 비록 도면에는 제 2 추가 셀(612)은 제 2 방향(D2)으로 3H의 길이를 갖는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다.The second
제 3 추가 셀(613)이 제 3 행(Row3)의 N웰에 형성될 수 있다. 제 3 추가 셀(613)은 적어도 하나의 게이트 전극과 적어도 두 개의 확산 영역들을 포함할 수 있다. 제 3 추가 셀(613)의 적어도 두 개의 확산 영역들과 제 2 셀(602)의 적어도 두 개의 확산 영역들은 게이트 전극을 공유할 수 있다. 또는 제 3 추가 셀(613)의 적어도 두 개의 확산 영역들과 제 5 셀(605)의 적어도 두 개의 확산 영역들은 게이트 전극을 공유할 수 있다.A third
제 3 추가 셀(613)에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들은 P형 불순물로 도핑될 수 있다. 다만, 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)과는 달리, 제 3 추가 셀(611)에는 P-탭이 제공되지 않는다. 그리고, 제 3 추가 셀(613)의 사이즈는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605) 중 적어도 하나와 동일하거나 작을 수 있다. 즉, 제 3 추가 셀(613)의 게이트 전극의 크기(예를 들어, D1 방향으로의 폭)는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)의 것과 동일하거나 작을 수 있다. 그리고, 제 3 추가 셀(613)의 확산 영역의 크기(즉, D1 방향으로의 폭)는 제 1 셀(601) 내지 제 5 셀(605)의 것과 동일하거나 작을 수 있다.At least two diffusion regions formed in the third
도 14에서 설명된 실시 예에 따라 복수의 셀들(601 내지 605) 및 추가 셀들(611 내지 613)을 배치함으로써, 전압 강하가 비교적 크게 발생하는 영역에 배치된 스탠다드 셀들에 충분한 가상 전원 전압(Virtual_VDD)을 공급할 수 있다. 뿐만 아니라, 복수의 추가 셀들(611 내지 613)들은 복수의 셀들(601 내지 605)에 비해 비교적 작은 사이즈를 갖기 때문에, 칩 사이즈의 감소 및 스탠다드 셀들의 배치 측면에서도 장점이 있다.By arranging the plurality of
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다. 설명의 간소화를 위해, 소자 분리막(도 4 참조, STI)은 도시되지 않았다. 그리고, 도 15에 도시된 반도체 장치의 레이아웃은, 복수의 N-탭들이 제공된 것을 제외하고는, 도 14에 도시된 반도체 장치의 레이아웃과 유사하다. 예를 들어, 제 1 내지 제 5 셀들(701 내지 705)은 도 14의 제 1 내지 제 5 셀들(601 내지 605)과 유사할 수 있으며, 추가 셀들(711 내지 713)은 도 14의 추가 셀들(611 내지 613)과 유사할 수 있다.15 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention. For simplicity of description, an element isolation layer (refer to FIG. 4 , STI) is not shown. And, the layout of the semiconductor device shown in FIG. 15 is similar to that of the semiconductor device shown in FIG. 14 except that a plurality of N-taps are provided. For example, the first to
복수의 N-탭들이 P형 기판에 형성될 수 있다. 예를 들어, N-탭은 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 배치될 수 있으며, P-탭과 인접할 수 있다. 비록, 도면에는 서로 인접한 P-탭과 N-탭이 이격되어 있는 것으로 도시되었으나, P-탭과 N-탭은 N웰과 P형 기판의 경계에서 서로 맞닿아 있을 수 있다. 예를 들어, 복수의 N-탭들은 P형 불순물로 도핑될 수 있으며, N-탭들의 도핑 농도는 P형 기판의 도핑 농도와 다를 수 있다. 그리고, P형 기판에는 P형 불순물로 도핑된 P웰이 형성될 수 있다. 이 경우, N-탭들은 P웰에 형성될 수 있다.A plurality of N-taps may be formed on the P-type substrate. For example, the N-tap may be disposed to extend in the second direction D2 and may be adjacent to the P-tap. Although P-tap and N-tap are shown as being spaced apart from each other in the drawing, the P-tap and N-tap may be in contact with each other at the boundary between the N-well and the P-type substrate. For example, the plurality of N-tabs may be doped with P-type impurities, and the doping concentration of the N-taps may be different from that of the P-type substrate. Also, a P-well doped with P-type impurities may be formed in the P-type substrate. In this case, N-taps may be formed in the P-well.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다. 설명의 간소화를 위해, 소자 분리막(도 4 참조, STI)은 도시되지 않았다. 16 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention. For simplicity of description, an element isolation layer (refer to FIG. 4 , STI) is not shown.
본 도면에 도시된 반도체 장치의 레이아웃 중 N웰에 형성되는 구성요소들은 앞서 도 14 및 도 15에서 설명된 것들과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, P형 기판 (또는 P형 기판에 형성되는 P웰)에 형성되는 N-탭들은 앞서 도 15에서 설명된 것들과 유사하다. 예를 들어, 제 1 내지 제 5 셀들(801 내지 805)은 도 14의 제 1 내지 제 5 셀들(601 내지 605)과 유사할 수 있으며, 추가 셀들(811 내지 813)은 도 14의 추가 셀들(611 내지 613)과 유사할 수 있다.In the layout of the semiconductor device shown in this drawing, components formed in the N well are substantially the same as those described in FIGS. 14 and 15, and therefore, duplicate descriptions will be omitted. Also, N-taps formed on the P-type substrate (or P-well formed on the P-type substrate) are similar to those previously described with reference to FIG. 15 . For example, the first to
계속하여, 도 16을 참조하면, P형 기판에 제 6 셀(821) 내지 제 10 셀들(825)이 형성될 수 있다. 제 6 셀(821) 내지 제 10 셀들(825) 각각은 적어도 하나의 게이트 전극과 적어도 두 개의 확산 영역들을 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 제 6 셀(821) 내지 제 10 셀들(825) 각각은 두 개의 N-탭들 사이에 형성될 수 있다. Continuing to refer to FIG. 16 ,
제 1 추가 셀(811)은 앞서 도 15에서 설명된 제 1 추가 셀(711)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the first
제 2 추가 셀(812)이 제 2 행(Row2) 내지 제 4 행(Row4)에 걸쳐 제 2 방향(D2)으로 연장하도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 제 2 추가 셀(812)은 2H를 갖는 것으로 도시되었다. 제 2 셀(812)은 제 2 행(Row2)의 P형 기판에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들, 제 3 행(Row3)의 N웰에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들, 제 3 행(Row3)의 P형 기판에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들, 및 적어도 하나의 게이트 전극을 포함할 수 있다. 즉, 이들 확산 영역들은 적어도 하나의 게이트 전극을 서로 공유할 수 있다. 그러나, 게이트 전극이 두 개 이상 제공되는 경우, 이들 확산 영역들은 게이트 전극을 공유하지 않을 수 있다. 예를 들어, N웰에 형성되는 확산 영역들은 P형 불순물로 도핑될 수 있으며, P형 기판에 형성되는 확산 영역들은 N형 불순물로 도핑될 수 있다.The second
제 3 추가 셀(813)은 제 2 행(Row2) 내지 제 4 행(Row4)에 걸쳐 제 2 방향(D2)으로 연장할 수 있다. 예시적으로, 제 2 추가 셀(812)은 2H를 갖는 것으로 도시되었다. 제 2 셀(812)은 제 2 행(Row2)의 P형 기판에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들, 제 3 행(Row3)의 N웰에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들, 제 3 행(Row3)의 P형 기판에 형성되는 적어도 두 개의 확산 영역들, 및 적어도 하나의 게이트 전극을 포함할 수 있다. The third
예를 들어, 제 3 추가 셀(813)의 구성 요소들 중 제 2 행(Row2)에 형성된 확산 영역들은 셀(822)의 확산 영역들과 게이트 전극을 공유할 수 있다. 그리고 제 3 추가 셀(813)의 구성 요소들 중 제 4 행(Row4)에 형성된 확산 영역들은 셀(825)의 확산 영역들과 게이트 전극을 공유할 수 있다. 즉, 제 3 추가 셀(813)의 확산 영역들 중 적어도 일부 또는 전부는 셀(822) 및/또는 (825)과 게이트 전극을 공유할 수 있다.For example, diffusion regions formed in the second row Row2 among elements of the third
도 17a는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다. 도 17a는 도 10과 유사하다. 따라서, 이들 실시 예들의 차이점들이 주로 설명될 것이다.17A is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention. FIG. 17A is similar to FIG. 10 . Therefore, the differences between these embodiments will be mainly described.
예를 들어, 파워 게이트 스위칭 시스템(1100)은 윗 행, 중간 행, 및 아래 행을 포함할 수 있다.For example, power
상부 행은 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VDD) 사이에 배치되고 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VDD)에 연결되는, 제 1 파워 게이트 셀(P-tab1, 1101, G1, 1102, P-tab2), 제 2 파워 게이트 셀(1105, G3, 1106), 제 3 파워 게이트 셀(P-tab3, 1103, G2, 1104, P-tab4)을 포함할 수 있다. 즉, 윗 행은 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VSS) 사이에 연결되는 PMOS 파워 게이트 셀들을 보여준다. 윗 행은 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VSS) 사이에 배치되고 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VSS)에 연결되는 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2)을 더 포함할 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2)은 윗 행의 PMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2) 각각은 N-웰 상의 PMOS 트랜지스터 및 기판(P-sub) 상의 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2) 각각의 PMOS 트랜지스터의 N-웰은 도 17a에 도시된 윗 행의 PMOS 파워 게이트 셀들의 N-웰과 합쳐질 수 있다. 윗 행의 PMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치된 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2) 중 하나는 기판(P-sub) 상의 NMOS 트랜지스터를 포함하기 때문에, PMOS 파워 게이트 셀들이 배치된 곳의 합쳐진 N-웰의 모양은 도 10에 도시된 N-웰의 모양과는 다를 수 있다.The top row is placed between the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the ground voltage (V SS ) (or virtual ground voltage, Virtual_V DD ), and the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the ground voltage (V SS ) (or virtual ground voltage, Virtual_V DD , the first power gate cells P-tab1, 1101, G1, 1102, and P-tab2, the second
아래 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD) 사이에 배치되고 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD)에 연결되는, 제 4 파워 게이트 셀(N-tab1, 1107, G4, 1108, N-tab2), 제 6 파워 게이트 셀(1111, G6, 1112), 제 5 파워 게이트 셀(N-tab3, 1109, G5, 1110, N-tab4)을 포함할 수 있다. 즉, 아래 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD) 사이에 연결되는 NMOS 파워 게이트 셀들을 보여준다. 아래 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD) 사이에 배치되고 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD)에 연결되는 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6)을 더 포함할 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6)은 아래 행의 NMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6) 각각은 N-웰 상의 PMOS 트랜지스터 및 기판(P-sub) 상의 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 따라서, 아래 행의 NMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치된 스탠다드 셀들(Std5, Std6)의 PMOS 트랜지스터의 N-웰은 아래 행의 기판(P-sub)에 배치될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6) 각각의 PMOS 트랜지스터의 N-웰은 도 17a에 도시된 중간 행의 복수의 스탠다드 셀들(Std3, Std4)의 N-웰과 합쳐질 수 있다.The lower row is placed between the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ) (or virtual supply voltage, Virtual_V DD ), and the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ) (or virtual supply voltage, The fourth power gate cells N-tab1, 1107, G4, 1108, and N-tab2, the sixth
중간 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD), 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS), 또는 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 가상 접지 전압(Virtual_VSS) 사이에 연결된 스탠다드 셀들(Std3, Std4)을 포함할 수 있다.The middle row is the voltage between the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ), the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the ground voltage (V SS ), or the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the virtual ground voltage (Virtual_V SS ). It may include standard cells (Std3, Std4) connected to.
파워 게이트 스위칭 시스템(1100)은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 사이에 연결되는 복수의 중간 행들을 더 포함할 수 있다. 복수의 중간 행들 중 하나는 NMOS 파워 게이트 셀에 연결되는 가상 접지 전압(Virtual_VSS) 또는 접지 전압(VSS)에 연결될 수 있다. 중간 행들의 나머지들은 PMOS 파워 게이트 셀에 연결되는 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 또는 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있다. 그리고, 파워 게이트 셀들은 그들의 게이트 전극들을 사용하는 것으로 도시될 수 있다. 여기서, 제 1 내지 제 6 파워 게이트 셀들 중 하나는 중간 행들 중 적어도 하나로 연장되어, 중간 행들의 적어도 하나에 있는 복수의 스탠다드 셀들에 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 또는 가상 접지 전압(Virtual_VSS) 노드를 제공할 수 있다. The power
도 17b는 도 17a의 A-A'에 따른 단면도이다. 도 17b의 구성 요소들은 도 12의 구성 요소들에 대응할 수 있다. 따라서, 두 실시 예들 사이의 차이점들이 주로 설명될 것이다. 예를 들어, 도 17b는 기판(P-sub) 상에 D1 방향으로 연장하는 불연속적인 N-웰을 보여준다. 즉, 불연속(break)이 N-웰에 도시되었다. 스탠다드 셀들의 NMOS 트랜지스터들은 기판(P-sub) 상의 제 1 내지 제 3 파워 게이트 셀들 사이에 배치될 수 있다.Fig. 17B is a sectional view taken along A-A' of Fig. 17A. Components of FIG. 17B may correspond to components of FIG. 12 . Therefore, the differences between the two embodiments will be mainly described. For example, FIG. 17B shows discontinuous N-wells extending in the D1 direction on the substrate (P-sub). That is, a break was shown in the N-well. NMOS transistors of the standard cells may be disposed between the first to third power gate cells on the substrate P-sub.
도 17c는 도 17a의 B-B'에 따른 단면도이다. 도 17c의 구성 요소들은 도 11의 구성 요소들에 대응할 수 있다. 따라서, 두 실시 예들 사이의 차이점들이 주로 설명될 것이다. 예를 들어, 도 17c는 접지 전압(VSS)과 가상 접지 전압(Virtual_VSS)에 연결되는 NMOS 파워 게이트 셀들을 보여준다. 스탠다드 셀의 PMOS 트랜지스터를 위한 N-웰은 기판(P-sub) 상의 제 4 내지 제 6 파워 게이트 셀들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, N-웰은 제 5 파워 게이트 셀과 제 6 파워 게이트 셀 사이에 배치될 수 있다.Fig. 17c is a sectional view taken along BB' of Fig. 17a; Components of FIG. 17C may correspond to components of FIG. 11 . Therefore, the differences between the two embodiments will be mainly described. For example, FIG. 17C shows NMOS power gate cells coupled to ground voltage (V SS ) and virtual ground voltage (Virtual_V SS ). The N-well for the PMOS transistor of the standard cell may be disposed between the fourth to sixth power gate cells on the substrate P-sub. For example, the N-well may be disposed between the fifth power gate cell and the sixth power gate cell.
도 18a는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템을 보여주는 평면도이다. 도 18a는 도 12와 유사하다. 따라서, 두 실시 예들의 차이점들이 주로 설명될 것이다. 실시 예에 따라서, 도면에 도시된 것과는 달리, P-웰은 N-웰을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그 결과, 포켓 웰이 형성될 수도 있다. 18A is a plan view showing a power gate switching system according to an embodiment of the present invention. Figure 18A is similar to Figure 12. Therefore, differences between the two embodiments will be mainly described. In some embodiments, unlike those shown in the drawings, P-wells may be formed to surround N-wells. As a result, pocket wells may be formed.
예를 들어, 파워 게이트 스위칭 시스템(1200)은 윗 행, 중간 행, 및 아래 행을 포함할 수 있다.For example, power
상부 행은 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VDD) 사이에 배치되고 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VDD)에 연결되는, 제 1 파워 게이트 셀(P-tab1, 1201, G1, 1202, P-tab2), 제 2 파워 게이트 셀(1205, G3, 1206), 제 3 파워 게이트 셀(P-tab3, 1203, G2, 1204, P-tab4)을 포함할 수 있다. 즉, 윗 행은 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VSS) 사이에 연결되는 PMOS 파워 게이트 셀들을 보여준다. 윗 행은 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VSS) 사이에 배치되고 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS)(또는 가상 접지 전압, Virtual_VSS)에 연결되는 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2)을 더 포함할 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2)은 윗 행의 PMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2) 각각은 N-웰 상의 PMOS 트랜지스터 및 P-웰 상의 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2) 각각의 PMOS 트랜지스터의 N-웰은 도 18a에 도시된 윗 행의 PMOS 파워 게이트 셀들의 N-웰과 합쳐질 수 있다. 제 1 내지 제 3 PMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치된 복수의 스탠다드 셀들(Std1, Std2) 중 하나는 P-웰 상의 NMOS 트랜지스터를 포함하기 때문에, PMOS 파워 게이트 셀들이 배치된 곳의 합쳐진 N-웰의 모양은 도 12에 도시된 N-웰의 모양과는 다를 수 있다.The top row is placed between the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the ground voltage (V SS ) (or virtual ground voltage, Virtual_V DD ), and the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the ground voltage (V SS ) (or virtual ground voltage, Virtual_V DD ), the first power gate cells P-tab1, 1201, G1, 1202, and P-tab2, the second
아래 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD) 사이에 배치되고 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD)에 연결되는, 제 4 파워 게이트 셀(N-tab1, 1207, G4, 1208, N-tab2), 제 6 파워 게이트 셀(1211, G6, 1212), 제 5 파워 게이트 셀(N-tab3, 1209, G5, 1210, N-tab4)을 포함할 수 있다. 즉, 아래 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD) 사이에 연결되는 NMOS 파워 게이트 셀들을 보여준다. 아래 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD) 사이에 배치되고 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD)(또는 가상 전원 전압, Virtual_VDD)에 연결되는 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6)을 더 포함할 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6)은 아래 행의 제 4 내지 제 6 NMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치될 수 있다. 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6) 각각은 N-웰 상의 PMOS 트랜지스터 및 기판(P-sub) 상의 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 따라서, 아래 행의 NMOS 파워 게이트 셀들 사이에 배치된 스탠다드 셀들(Std5, Std6)의 PMOS 트랜지스터의 N-웰은 아래 행의 P-웰에 배치될 수 있다. 도 18a에 도시된 것과 같이, 아래 행의 복수의 스탠다드 셀들(Std5, Std6) 각각의 PMOS 트랜지스터의 N-웰은 중간 행의 복수의 스탠다드 셀들(Std3, Std4)의 N-웰과 합쳐질 수 있다.The lower row is placed between the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ) (or virtual supply voltage, Virtual_V DD ), and the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ) (or virtual supply voltage, The fourth power gate cell (N-tab1, 1207, G4, 1208, and N-tab2), the sixth power gate cell (1211, G6, and 1212), and the fifth power gate cell (N-tab3) are connected to Virtual_V DD . , 1209, G5, 1210, N-tab4). That is, the lower row shows NMOS power gate cells connected between the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the power supply voltage (V DD ) (or virtual power supply voltage, Virtual_V DD ). The lower row is placed between the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ) (or virtual supply voltage, Virtual_V DD ), and the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ) (or virtual supply voltage, A plurality of standard cells (Std5, Std6) connected to Virtual_V DD may be further included. The plurality of standard cells Std5 and Std6 may be arranged between the fourth to sixth NMOS power gate cells in the lower row. Each of the plurality of standard cells Std5 and Std6 may include a PMOS transistor on the N-well and an NMOS transistor on the substrate P-sub. Accordingly, the N-well of the PMOS transistor of the standard cells Std5 and Std6 disposed between the NMOS power gate cells in the lower row may be disposed in the P-well of the lower row. As shown in FIG. 18A , the N-well of each PMOS transistor of the plurality of standard cells Std5 and Std6 in the lower row may be merged with the N-well of the plurality of standard cells Std3 and Std4 in the middle row.
중간 행은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 전원 전압(VDD), 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 접지 전압(VSS), 또는 가상 전원 전압(Virtual_VDD)과 가상 접지 전압(Virtual_VSS) 사이에 연결된 스탠다드 셀들(Std3, Std4)을 포함할 수 있다. 파워 게이트 스위칭 시스템(1200)은 가상 접지 전압(Virtual_VSS)과 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 사이에 연결되는 복수의 중간 행들을 더 포함할 수 있다. 복수의 중간 행들 중 하나는 NMOS 파워 게이트 셀에 연결되는 가상 접지 전압(Virtual_VSS) 또는 접지 전압(VSS)에 연결될 수 있다. 중간 행들의 나머지들은 PMOS 파워 게이트 셀에 연결되는 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 또는 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있다. 그리고, 파워 게이트 셀들은 그들의 게이트 전극들을 사용하는 것으로 도시될 수 있다. 여기서, 제 1 내지 제 6 파워 게이트 셀들 중 하나는 중간 행들 중 적어도 하나로 연장되어, 중간 행들의 적어도 하나에 있는 복수의 스탠다드 셀들에 가상 전원 전압(Virtual_VDD) 또는 가상 접지 전압(Virtual_VSS) 노드를 제공할 수 있다. The middle row is the voltage between the virtual ground voltage (Virtual_V SS ) and the supply voltage (V DD ), the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the ground voltage (V SS ), or the virtual supply voltage (Virtual_V DD ) and the virtual ground voltage (Virtual_V SS ). It may include standard cells (Std3, Std4) connected to. The power
도 18b는 도 18a의 A-A'에 따른 단면도이다. 도 18b의 구성 요소들은 도 12의 구성 요소들에 대응할 수 있다. 따라서, 두 실시 예들 사이의 차이점들이 주로 설명될 것이다. 예를 들어, 도 18b는 D1 방향을 따라 제 1 내지 제 3 PMOS 파워 게이트 셀들을 위한 불연속적인 N-웰들, 그리고 기판(P-sub) 상의 불연속적인 N-웰들 사이에 배치되는 스탠다드 셀들 중 하나의 NMOS 트랜지스터를 위한 P-웰을 보여준다. 스탠다드 셀들 중 MMOS 트랜지스터는 P-웰 상에 형성될 수 있다.Fig. 18B is a sectional view taken along A-A' of Fig. 18A. Components of FIG. 18B may correspond to components of FIG. 12 . Therefore, the differences between the two embodiments will be mainly described. For example, FIG. 18B shows discontinuous N-wells for the first to third PMOS power gate cells along the D1 direction and one of standard cells disposed between the discontinuous N-wells on the substrate P-sub. Shows a P-well for an NMOS transistor. Among the standard cells, MMOS transistors may be formed on the P-well.
도 18c는 도 18a의 B-B'에 따른 단면도이다. 도 18c의 구성 요소들은 도 13의 구성 요소들에 대응할 수 있다. 따라서, 두 실시 예들 사이의 차이점들이 주로 설명될 것이다. 예를 들어, 도 18c는 D1 방향을 따라 제 4 내지 제 6 NMOS 파워 게이트 셀들을 위한 불연속적인 P-웰들, 그리고 기판(P-sub) 상의 불연속적인 P-웰들 사이에 배치되는 스탠다드 셀들 중 하나의 PMOS 트랜지스터를 위한 N-웰을 보여준다. 스탠다드 셀들 중 PMOS 트랜지스터는 N-웰 상에 형성될 수 있다.Fig. 18C is a sectional view taken along BB' of Fig. 18A; Components of FIG. 18C may correspond to components of FIG. 13 . Therefore, the differences between the two embodiments will be mainly described. For example, FIG. 18C shows discontinuous P-wells for the fourth to sixth NMOS power gate cells along the D1 direction and one of standard cells disposed between the discontinuous P-wells on the substrate P-sub. Shows an N-well for a PMOS transistor. Among the standard cells, a PMOS transistor may be formed on an N-well.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이트 스위칭 시스템에 적용된 반도체 장치의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.19 is a plan view illustrating a layout of a semiconductor device applied to a power gate switching system according to an embodiment of the present invention.
특히, 도 19는 복수의 메탈 파워 라인들(Virtual VDD 및 VSS (또는 Virtual VSS))에 연결된 복수의 PMOS 파워 게이트 셀들을 보여준다. PMOS 파워 게이트 셀들 각각은 그 양측에 P-탭들(P-tab)과 N-탭들(N-tab) 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 도 19에서, PMOS 탭은 "PT"로써, NMOS 탭은 "NT"로써, 디퓨젼 브레이크(diffusion break) 영역은 "DB"로써, 그리고 스탠다드 셀들은 "Std Cells"로써 도시되었다. 도 19는 PMOS 파워 게이트 셀들의 행의 윗부분과 아랫부분을 따라 길이 방향으로 연장하는 메탈 파워 라인들(VSS 또는 Virtual VSS)을 보여준다. 게다가, 메탈 파워 라인들(Virtual VDD 및 VSS (또는 Virtual VSS)) 중 하나는 PMOS 파워 게이트 셀들의 각각의 행의 중앙을 통하여 길이 방향으로 연장할 수 있다. 거리(W_pg2pg)는 파워 게이트 셀들 사이에 요구되는 최소한의 거리일 수 있다.In particular, FIG. 19 shows a plurality of PMOS power gate cells connected to a plurality of metal power lines (Virtual V DD and V SS (or Virtual V SS )). Each of the PMOS power gate cells may have at least one of P-tab and N-tab on both sides thereof. In FIG. 19, the PMOS tap is shown as "PT", the NMOS tap is shown as "NT", the diffusion break region is shown as "DB", and the standard cells are shown as "Std Cells". 19 shows metal power lines (V SS or Virtual V SS ) extending in the longitudinal direction along upper and lower portions of a row of PMOS power gate cells. In addition, one of the metal power lines Virtual V DD and V SS (or Virtual V SS ) may extend longitudinally through the center of each row of PMOS power gate cells. The distance W_pg2pg may be a required minimum distance between power gate cells.
예를 들어, 제 1 영역(Region I)이 있는 스탠다드 셀 영역에는, P-웰이 있을 수 있다. 그리고, 제 1 영역과 인접한 제 2 영역(Region II)에는, N-웰이 있을 수 있다. 메탈 파워 라인(Virtual VDD)은 제 2 영역을 가로지를 수 있다. 그리고, NMOS 탭들(NT) 사이에 배치되는 라인은 NMOS 탭들(NT)을 서로 연결하는 파워 라인(NVSS)일 수 있다.For example, a P-well may exist in the standard cell region where the first region (Region I) is located. Also, there may be an N-well in the second region (Region II) adjacent to the first region. The metal power line (Virtual V DD ) may cross the second region. Also, a line disposed between the NMOS taps NT may be a power line NVSS connecting the NMOS taps NT to each other.
도 19를 참조하면, 반도체 장치(1300)는 복수의 타입의 파워 게이트 셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 타입의 PMOS 파워 게이트 셀은 PMOS 파워 게이트 셀에 있는 PMOS 파워 게이트 트랜지스터의 양측에 P-탭(PT)들을 포함할 수 있다. 제 1 타입의 PMOS 파워 게이트 셀은 PMOS 파워 게이트 셀의 양측에 N-탭(NT)들을 포함할 수 있다. PMOS 파워 게이트 셀들은 메탈 파워 라인들(Virtual VDD와 Virtual VSS(또는 VSS)) 사이에 연결되는 하나 또는 그 이상의 PMOS 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 제 2 타입의 PMOS 파워 게이트 셀은 PMOS 파워 게이트 셀의 양측에 P-탭(PT)들 또는 N-탭(NT)들을 갖지 않을 수 있으며, 메탈 파워 라인들(Virtual VDD와 Virtual VSS(또는 VSS)) 연결되는 하나 또는 그 이상의 PMOS 트랜지스터들을 포함할 수 있다. PMOS 트랜지스터들의 개수는 PMOS 파워 게이트 셀의 전류 구동 능력에 비례할 수 있다.Referring to FIG. 19 , the
제 1 타입의 PMOS 파워 게이트 셀은 복수의 가상 전원 라인(Virtual VDD)을 포함하는 수직 영역을 따라 정렬될 수 있으며, 제 2 타입의 PMOS 파워 게이트 셀은 복수의 가상 전원 라인(Virtual VDD)을 포함하는 수직 영역을 따라 정렬될 수 있다. 반도체 장치(1300)의 평면도에 도시된 PMOS 파워 게이트 셀들의 위치 또는 개수는 PMOS 파워 게이트 셀들에 의해 제공되는 전력에 따라 가변할 수 있다.PMOS power gate cells of the first type may be aligned along a vertical region including a plurality of virtual power supply lines (Virtual V DD ), and PMOS power gate cells of the second type may be arranged along a plurality of virtual power supply lines (Virtual V DD ). It can be aligned along a vertical region containing. The location or number of PMOS power gate cells shown in the plan view of the
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.What has been described above are specific examples for carrying out the present invention. The present invention will include not only the above-described embodiments, but also embodiments that can be simply or easily changed in design. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and practiced in the future using the above-described embodiments.
101, 102, 103, 104, 105, 106: 확산 영역101, 102, 103, 104, 105, 106: diffusion area
Claims (10)
상기 제 1 방향으로 연장하는 N-웰로써, 상기 가상 전원 라인과 상기 N-웰은 행에 배치되는 것;
상기 N-웰에 배치되는 제 1 파워 게이트 셀;
상기 N-웰에 배치되는 제 2 파워 게이트 셀로써, 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들은 제 1 타입의 셀들인 것; 그리고
상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 사이의 상기 N-웰에 배치되는 제 3 파워 게이트 셀로써, 상기 제 3 파워 게이트 셀은 상기 제 1 타입의 셀들과 다른 제 2 타입의 셀인 것을 포함하는 반도체 장치.a virtual power line extending in a first direction;
an N-well extending in the first direction, wherein the virtual power line and the N-well are disposed in a row;
a first power gate cell disposed in the N-well;
a second power gate cell disposed in the N-well, wherein the first and second power gate cells are cells of a first type; and
a third power gate cell disposed in the N-well between the first and second power gate cells, wherein the third power gate cell is a cell of a second type different from cells of the first type; Device.
상기 제 3 파워 게이트 셀은 상기 제 2 파워 게이트 셀보다 상기 제 1 파워 게이트 셀에 더 가까이 배치되거나, 또는
상기 제 3 파워 게이트 셀은 상기 제 1 파워 게이트 셀보다 상기 제 2 파워 게이트 셀에 더 가까이 배치되는 반도체 장치.According to claim 1,
the third power gate cell is disposed closer to the first power gate cell than the second power gate cell; or
The third power gate cell is disposed closer to the second power gate cell than the first power gate cell.
상기 제 1 타입의 셀들 각각은 한 쌍의 확산 영역들 사이에 배치되는 게이트 전극, 그리고 상기 확산 영역들 중 하나에 인접하는 탭을 포함하는 반도체 장치.According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein each of the cells of the first type includes a gate electrode disposed between a pair of diffusion regions and a tab adjacent to one of the diffusion regions.
상기 탭은 P-탭이고, 상기 N-웰의 상기 행에 인접한 행에, N-탭이 상기 P-탭과 동일한 축에 배치되고, 상기 N-탭은 접지 라인에 연결되는 반도체 장치.According to claim 3,
wherein the tap is a P-tap, and in a row adjacent to the row of the N-well, an N-tap is disposed on the same axis as the P-tap, and the N-tap is connected to a ground line.
상기 제 2 타입의 셀은 한 쌍의 확산 영역들 사이에 배치되는 게이트 전극을 포함하고, 상기 제 2 타입의 셀은 탭을 포함하지 않는 반도체 장치.According to claim 3,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the cell of the second type includes a gate electrode disposed between a pair of diffusion regions, and the cell of the second type does not include a tab.
상기 제 1 가상 전원 라인에 연결되는 제 1 파워 게이트 셀;
상기 제 1 가상 전원 라인에 연결되는 제 2 파워 게이트 셀로써, 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 각각은 적어도 하나의 탭을 포함하는 것; 그리고
상기 제 1 가상 전원 라인에 연결되고 상기 제 1 및 상기 제 2 파워 게이트 셀들 사이에 배치되는 제 3 파워 게이트 셀로서, 상기 제 3 파워 게이트 셀은 탭을 포함하지 않는 것을 포함하되,
상기 제 1 내지 상기 제 3 파워 게이트 셀들, 그리고 상기 제 1 가상 전원 라인은 제 1 행에 배치되는 파워 게이트 스위칭 시스템.a first virtual power line extending in a first direction;
a first power gate cell connected to the first virtual power line;
a second power gate cell coupled to the first virtual power line, each of the first and second power gate cells including at least one tap; and
a third power gate cell connected to the first virtual power supply line and disposed between the first and second power gate cells, wherein the third power gate cell does not include a tap;
The power gate switching system of claim 1 , wherein the first to third power gate cells and the first virtual power line are arranged in a first row.
상기 제 1 방향으로 연장하는 제 2 가상 전원 라인;
상기 제 2 가상 전원 라인에 연결되는 제 4 파워 게이트 셀; 그리고
상기 제 2 가상 전원 라인에 연결되는 제 5 파워 게이트 셀로써, 상기 제 4 및 상기 제 5 파워 게이트 셀들은 적어도 하나의 탭을 포함하는 것을 더 포함하되,
상기 제 4 및 상기 제 5 파워 게이트 셀들, 그리고 상기 제 2 가상 전원 라인은 제 2 행에 배치되는 파워 게이트 스위칭 시스템.According to claim 6,
a second virtual power line extending in the first direction;
a fourth power gate cell connected to the second virtual power line; and
A fifth power gate cell connected to the second virtual power line, wherein the fourth and fifth power gate cells further include at least one tap;
The fourth and fifth power gate cells and the second virtual power line are arranged in a second row.
상기 제 1 행은:
상기 제 1 가상 전원 라인의 제 1 및 제 2 측면들에 배치되는 N-웰 영역;
상기 제 1 가상 전원 라인의 상기 제 1 측면에 배치되는 제 1 접지 라인; 그리고
상기 제 1 가상 전원 라인의 상기 제 2 측면에 배치되는 제 2 접지 라인을 포함하는 파워 게이트 스위칭 시스템.According to claim 6,
The first row above is:
an N-well region disposed on first and second side surfaces of the first virtual power line;
a first ground line disposed on the first side of the first virtual power line; and
and a second ground line disposed on the second side of the first virtual power line.
제 2 가상 전원 라인, 제 3 파워 게이트 셀, 및 제 4 파워 게이트 셀을 포함하는 제 2 행을 포함하되,
상기 제 1 파워 게이트 셀은 제 1 및 제 2 확산 영역들 사이에 배치되는 제 2 게이트 전극, 및 적어도 하나의 탭을 포함하고, 상기 제 2 파워 게이트 셀은 제 3 및 제 4 확산 영역들 사이에 배치되는 제 2 게이트 전극을 포함하되 탭을 포함하지 않고,
상기 제 3 파워 게이트 셀은 제 5 및 제 6 확산 영역들 사이에 배치되는 제 3 게이트 전극, 및 적어도 하나의 탭을 포함하고, 상기 제 4 파워 게이트 셀은 제 7 및 제 8 확산 영역들 사이에 배치되는 제 4 게이트 전극을 포함하되 탭을 포함하지 않고,
상기 제 4 파워 게이트 셀은 상기 제 2 파워 게이트 셀과 연결되는 파워 게이트 스위칭 시스템.a first row including first virtual power lines, first power gate cells, and second power gate cells; and
a second row comprising a second virtual power supply line, a third power gate cell, and a fourth power gate cell;
The first power gate cell includes a second gate electrode disposed between first and second diffusion regions and at least one tab, the second power gate cell between third and fourth diffusion regions. Including a second gate electrode disposed but not including a tab,
The third power gate cell includes a third gate electrode disposed between fifth and sixth diffusion regions and at least one tab, and the fourth power gate cell is between seventh and eighth diffusion regions. A fourth gate electrode disposed but not including a tab,
The fourth power gate cell is connected to the second power gate cell.
제 3 가상 전원 라인, 제 5 파워 게이트 셀, 및 제 6 파워 게이트 셀을 포함하는 제 3 행을 더 포함하되,
상기 제 5 파워 게이트 셀은 제 9 및 제 10 확산 영역들 사이에 배치되는 제 5 게이트 전극, 및 적어도 하나의 탭을 포함하고, 상기 제 6 파워 게이트 셀은 제 11 및 제 12 확산 영역들 사이에 배치되는 제 6 게이트 전극을 포함하되 탭을 포함하지 않고,
상기 제 6 파워 게이트 셀은 상기 제 4 파워 게이트 셀과 연결되는 파워 게이트 스위칭 시스템.According to claim 9,
a third row comprising a third virtual power line, a fifth power gate cell, and a sixth power gate cell;
The fifth power gate cell includes a fifth gate electrode disposed between ninth and tenth diffusion regions and at least one tab, and the sixth power gate cell is disposed between eleventh and twelfth diffusion regions. A sixth gate electrode disposed but not including a tab,
The sixth power gate cell is connected to the fourth power gate cell.
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