[go: up one dir, main page]

JP2002016144A - Cell with upper layer wiring terminal - Google Patents

Cell with upper layer wiring terminal

Info

Publication number
JP2002016144A
JP2002016144A JP2000195900A JP2000195900A JP2002016144A JP 2002016144 A JP2002016144 A JP 2002016144A JP 2000195900 A JP2000195900 A JP 2000195900A JP 2000195900 A JP2000195900 A JP 2000195900A JP 2002016144 A JP2002016144 A JP 2002016144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
metal wiring
terminal
wiring
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2000195900A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisayoshi Morimoto
寿喜 森本
Akira Yamaguchi
明 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000195900A priority Critical patent/JP2002016144A/en
Publication of JP2002016144A publication Critical patent/JP2002016144A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input/output terminal structure of a cell which relaxes limit of driving ability due to electromigration at the output by avoiding electrostatic breakdown of a gate oxide film at the input. SOLUTION: An LSI is provided with a multilayer metallic wiring and consists of a fundamental gate and a large-scale functional gate. Electrostatic breakdown of a gate oxide film due to connection of a long metal wiring is prevented at the input terminal. Limit of driving ability due to electromigration is relaxed at the output terminal by raising the input/output terminal of a fundamental cell and a functional cell constituting an LSI up to an upper layer metal wiring of a thick film in a vertical direction, and connecting each input/output terminal by using mainly a metal wiring of an upper layer, so that a long signal line disposed over a wide range in a chip inside such as a signal line transfer clock and a long signal line connecting large-scale functional cells constituting an LSI can be driven with high driving ability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は大規模半導体集積回
路(以下LSIと呼ぶ)に係り、クロック配線や大規模
な機能セルの間を接続する配線のように、特に配線長の
長い信号線に接続される基本セル又は機能セルの入出力
端子の構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large-scale semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as "LSI"), and particularly to a signal line having a long wiring length such as a clock wiring or a wiring connecting large-scale function cells. The present invention relates to a structure of an input / output terminal of a basic cell or a functional cell to be connected.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のセミカスタム方式のLSIに使用
される基本セルや機能セルには、セルをなすMOSトラ
ンジスタ回路の入出力部が最下層の金属配線に接続さ
れ、セルの入出力端子として取り出されるものがある。
2. Description of the Related Art Input / output units of MOS transistor circuits forming cells are connected to the lowermost metal wiring in basic cells and functional cells used in conventional semi-custom LSIs, and are used as input / output terminals of the cells. Some are taken out.

【0003】図7を用いて、従来の基本セル(機能セ
ル)の入出力端子の構造について説明する。図7(a)
は、従来の基本セルの入出力部をなすCMOSインバー
タの入出力端子の構造を示す平面図である。また、図7
(b)は、その入出端子のX−X断面、及び出力端子の
Y−Y断面を示す図である。
The structure of the input / output terminals of a conventional basic cell (functional cell) will be described with reference to FIG. FIG. 7 (a)
FIG. 2 is a plan view showing a structure of an input / output terminal of a CMOS inverter forming an input / output unit of a conventional basic cell. FIG.
(B) is a figure which shows the XX cross section of the input / output terminal, and the YY cross section of the output terminal.

【0004】図7(a)に示すCMOSインバータは、
半導体基板上に形成されたN+ソース領域1、及びN+
レイン領域2、及びゲート絶縁膜(図示せず)を介して
形成されたポリシリコンゲート3からなるNMOSトラ
ンジスタと、P+ソース領域1a、及びP+ドレイン領域
2a及びポリシリコンゲート3からなるPMOSトラン
ジスタから構成される。
[0004] The CMOS inverter shown in FIG.
An NMOS transistor comprising an N + source region 1 and an N + drain region 2 formed on a semiconductor substrate and a polysilicon gate 3 formed via a gate insulating film (not shown); and a P + source region 1a , And a PMOS transistor comprising a P + drain region 2 a and a polysilicon gate 3.

【0005】これらのNMOSトランジスタ及びPMO
Sトランジスタのドレイン領域2、2aは、層間絶縁膜
(図示せず)に形成されたコンタクトホール6bを介し
て、最下層の金属配線からなるCMOSインバータの出
力ドレイン端子7bに接続される。
[0005] These NMOS transistors and PMO
The drain regions 2 and 2a of the S transistor are connected to the output drain terminal 7b of the CMOS inverter formed of the lowermost metal wiring via a contact hole 6b formed in an interlayer insulating film (not shown).

【0006】また、NMOS及びPMOSトランジスタ
に共通のポリシリコンゲート3は、コンタクトホール8
aを介して最下層の金属配線からなるCMOSインバー
タの入力ゲート端子9aに接続される。NMOSトラン
ジスタのN+ソース領域1とPMOSトランジスタのP+
ソース領域1aとは、コンタクトホール4を介して電源
線5及び5aに接続される。図7(b)の左側に入力ゲ
ート端子のX−X断面が、右側に出力ドレイン端子のY
−Y断面が示されている。
A polysilicon gate 3 common to NMOS and PMOS transistors has a contact hole 8
a is connected to the input gate terminal 9a of the CMOS inverter formed of the lowermost metal wiring through the line a. N + source region 1 of NMOS transistor and P + of PMOS transistor
Source region 1a is connected to power supply lines 5 and 5a via contact hole 4. 7B, the XX section of the input gate terminal is shown on the left side, and the Y section of the output drain terminal is shown on the right side.
The -Y section is shown.

【0007】セミカスタム方式のLSIの設計では、デ
ータベース化したライブラリを用いることにより、配線
層の数に応じて端子構造を変化させることなく、コンピ
ュータを用いて上記の端子構造を備えた基本セル(又は
各種の機能セル)を自動配置配線することが可能になっ
ている。
[0007] In the design of a semi-custom LSI, the basic cell having the above terminal structure (computer) is used by using a computer without changing the terminal structure in accordance with the number of wiring layers by using a database library. Or various functional cells) can be automatically arranged and wired.

【0008】近年、より大規模なLSIを実現するため
に、従来配線領域として使用された部分も基本セル領
域、すなわちトランジスタ領域として使用し、半導体基
板表面を最大限に活用する設計が主流となっており、こ
のため、3層以上の金属配線が多く用いられるようにな
っている。
In recent years, in order to realize a larger-scale LSI, a design that uses a portion conventionally used as a wiring region as a basic cell region, that is, a transistor region, and maximizes the surface of a semiconductor substrate has become mainstream. For this reason, three or more layers of metal wirings are often used.

【0009】しかし、図7に示すように、最下層の金属
配線からなる入出力端子を備える基本セルを用いて、L
SIの内部で広範囲に又随所に配置される基本セルや各
種の機能セルの間を接続するクロックの信号線を配線し
ようとすれば、同一配線層での金属配線が長くなること
が避けられない。
However, as shown in FIG. 7, a basic cell having an input / output terminal made of a lowermost metal wiring is used to
If a clock signal line connecting between basic cells and various functional cells arranged widely and everywhere in the SI is to be wired, it is inevitable that metal wiring in the same wiring layer becomes long. .

【0010】このように長い金属配線をドライ加工を用
いて形成する際、MOSトランジスタの入力ゲート端子
側にゲート酸化膜を介して長い金属配線が接続されれ
ば、この長い金属配線はフローティング状態となり、チ
ャージアップによるゲート酸化膜の静電破壊を生じる恐
れがある。
When such a long metal wiring is formed by dry processing, if the long metal wiring is connected to the input gate terminal side of the MOS transistor via a gate oxide film, the long metal wiring is in a floating state. In addition, the gate oxide film may be electrostatically damaged due to charge-up.

【0011】これを回避するため、配線長が過大になら
ないように通常アンテナルールと呼ばれる配線長に対す
る制約を検査しながらコンピュータによる自動配線を行
う必要があり、結果的に自動配線に長時間を要すること
が問題になっていた。
In order to avoid this, it is necessary to perform automatic wiring by a computer while checking restrictions on the wiring length, usually called an antenna rule, so that the wiring length does not become excessively long. As a result, the automatic wiring takes a long time. That was a problem.

【0012】LSIのクロック配線について図8を用い
てこの問題をさらに具体的に説明する。図8に示すLS
Iはクロック信号の入力端子10と、クロック信号の出
力バッファを成す基本セル11と、LSIの内部回路に
クロック信号を転送する長い信号線13と、その終端部
に接続されたLSIの内部回路へのクロック信号の入力
バッファを成す基本セル11−1、11−2、11−3
等と、LSIの内部回路を成すツリー構造の回路12−
1、12−2、12−3等から構成される。
This problem will be described more specifically with reference to FIG. 8 for clock wiring of an LSI. LS shown in FIG.
I denotes a clock signal input terminal 10, a basic cell 11 forming a clock signal output buffer, a long signal line 13 for transferring a clock signal to an internal circuit of the LSI, and an internal circuit of the LSI connected to the terminal thereof. Basic cells 11-1, 11-2, 11-3 forming an input buffer for the clock signal of
And a tree-structured circuit 12- forming an internal circuit of the LSI.
1, 12-2, 12-3, and the like.

【0013】これらのツリー構造の回路12−1、12
−2、12−3へのクロック信号の伝播時間がなるべく
均等になるように前記ツリー構造の回路12−1、12
−2、12−3をLSIの内部に広範囲に配置すれば、
図8に示す信号線13の配線長が長くなり、基本セル1
1−1、11−2、11−3等の入力端子側のMOSト
ランジスタのゲート酸化膜において静電破壊を生じる原
因となる。
These tree-structured circuits 12-1 and 12-1
-2 and 12-3 so that the propagation time of the clock signal to the tree-structured circuits 12-1 and 12-3 is as uniform as possible.
If -2 and 12-3 are arranged in a wide area inside the LSI,
The wiring length of the signal line 13 shown in FIG.
This causes electrostatic breakdown in the gate oxide film of the MOS transistor on the input terminal side such as 1-1, 11-2, and 11-3.

【0014】次に、最下層の金属配線からなる入出力端
子を備える基本セル11と基本セル11−1、11−
2、11−3との間を結ぶ長い信号線13の形成方法に
ついて、図9に示す従来のクロックの信号線13の断面
図を用いて説明する。
Next, a basic cell 11 having input / output terminals made of the lowermost metal wiring and basic cells 11-1 and 11-
A method of forming a long signal line 13 connecting between 2 and 11-3 will be described with reference to a cross-sectional view of the conventional clock signal line 13 shown in FIG.

【0015】先に述べたように、ゲート酸化膜の静電破
壊を回避するためには、MOSトランジスタのゲート酸
化膜側に接続される金属配線の配線長に一定の制約(ア
ンテナルール)を設け、配線の引き回しがあると考えら
れる場合には、基本セル11−1、11−2、11−3
の入力ゲート端子9a、すなわちMOSトランジスタの
ゲート酸化膜側の最下層の金属配線層は、アンテナルー
ルに従う比較的短い金属配線15a、17aとコンタク
トホール14a、16a、18aとを用いて最上層の金
属配線19まで持ち上げられる。
As described above, in order to avoid the electrostatic breakdown of the gate oxide film, a certain restriction (antenna rule) is imposed on the wiring length of the metal wiring connected to the gate oxide film side of the MOS transistor. If it is considered that there is a wiring route, the basic cells 11-1, 11-2, 11-3
Of the input gate terminal 9a, that is, the lowermost metal wiring layer on the gate oxide film side of the MOS transistor is formed by using relatively short metal wirings 15a, 17a and contact holes 14a, 16a, 18a in accordance with the antenna rule. It is lifted up to the wiring 19.

【0016】また基本セル11の出力ドレイン端子7
b、すなわちMOSトランジスタのドレイン側の最下層
の金属配線からなる出力ドレイン端子7bは、金属配線
15b、17bとコンタクトホール14b、16b、1
8bとを用いて最上層の金属配線19まで持ち上げら
れ、この最上層の金属配線19を用いて出力ドレイン端
子7bと入力ゲート端子9aとが互いに接続される。
The output drain terminal 7 of the basic cell 11
b, that is, the output drain terminal 7b composed of the lowermost metal wiring on the drain side of the MOS transistor includes metal wirings 15b, 17b and contact holes 14b, 16b, 1
The output drain terminal 7b and the input gate terminal 9a are connected to each other by using the metal wiring 19 of the uppermost layer.

【0017】このように、基本セルの入力端子側におい
て配線長に対する制約を検査しながら自動配線を行うた
め、自動配線に長時間を要することが問題になってい
た。また、LSIを構成するRAM又はROM等の大規
模な機能セル間を接続するとき、長い信号線が必要にな
るが、この場合にも大規模な機能セルの入出力端子間の
接続に関し、同様な問題が生じていた。
As described above, since the automatic wiring is performed while checking the restrictions on the wiring length on the input terminal side of the basic cell, it takes a long time for the automatic wiring. Further, when connecting large-scale function cells such as RAM or ROM constituting an LSI, a long signal line is required. In this case, the connection between the input / output terminals of the large-scale function cell is also the same. Problems had arisen.

【0018】一般に基本セルや機能セルをなす回路は、
幅及び間隔の狭い下層の薄膜金属配線を用いて構成され
るので、エレクトロマイグレーションによる電流密度の
制約から、セルの駆動能力が制限される。薄膜金属配線
を用いてセルの駆動能力を高めるためには、セルの出力
ドレイン端子とこれに接続する薄膜金属配線の幅を広く
しなければならない。
In general, circuits constituting basic cells and functional cells are as follows:
Since it is configured using the lower thin-film metal wiring having a narrow width and a small interval, the driving capability of the cell is limited due to the restriction of the current density due to electromigration. In order to increase the driving capability of the cell using the thin film metal wiring, the width of the output drain terminal of the cell and the width of the thin film metal wiring connected thereto must be widened.

【0019】しかし、LSIのクロックを転送する長い
信号線や、LSIを構成する大規模な機能セル間を接続
する長い信号線を駆動するため薄膜金属配線や出力ドレ
イン端子の幅を広くすれば、通常下層の薄膜金属配線か
らなる一般配線用の配線領域が狭められ、一般配線用の
配線効率が低下する恐れがある。
However, if the width of the thin-film metal wiring or the output drain terminal is increased in order to drive a long signal line for transferring the clock of the LSI or a long signal line for connecting large-scale functional cells constituting the LSI, There is a possibility that the wiring area for general wiring, which is usually formed of a thin film metal wiring in the lower layer, is narrowed, and the wiring efficiency for general wiring is reduced.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、LS
Iのクロック信号の転送やLSIを構成する大規模な機
能セルの接続に長い信号線を必要とするが、最下層の金
属配線からなる従来の基本セル及び機能セルの入出力端
子を用いて長い信号線を接続しようとすれば、アンテナ
ルールの制約の下に一般配線用の配線領域を狭めること
なく自動配線しなければならないので、LSIの設計に
長期間を要するという問題があった。
As described above, LS
A long signal line is required to transfer the clock signal of I and to connect a large-scale functional cell constituting the LSI. However, a long signal line is required by using the input / output terminals of the conventional basic cell and the functional cell formed of the lowermost metal wiring. If a signal line is to be connected, automatic wiring must be performed without reducing the wiring area for general wiring under the restrictions of the antenna rule, so that there is a problem that it takes a long time to design an LSI.

【0021】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、アンテナルールの制約なしに、また一般配線
用の配線領域を狭めることなく短期間に自動配線するこ
とができる上層配線端子付き基本セル(又は機能セル)
を備えたLSIを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an upper layer wiring terminal capable of automatic wiring in a short time without restriction of antenna rules and without reducing a wiring area for general wiring. Basic cell (or functional cell)
It is an object of the present invention to provide an LSI having the following.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の上層配線端子付
きセルは、厚膜の上層金属配線と薄膜の下層金属配線か
らなる多層金属配線を備えるLSIにおいて、LSIの
クロックのように、チップ内部において広範囲に配置さ
れる長い信号線や、LSIを構成する大規模な機能セル
の間を接続する長い信号線を高い駆動能力で駆動するこ
とができるように、LSIを構成する基本セルや機能セ
ルの入出力端子を厚膜の上層金属配線まで垂直方向に持
ち上げ、主として上層の金属配線で各入出力端子間を接
続することにより、入力端子側では長い金属配線の接続
によるゲート酸化膜の静電破壊を防止し、出力端子側で
はエレクトロマイグレーションによる駆動能力の制約が
緩和されることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a cell with an upper wiring terminal in an LSI having a multi-layer metal wiring composed of an upper metal wiring of a thick film and a lower metal wiring of a thin film. In order to be able to drive a long signal line arranged in a wide range and a long signal line connecting large-scale function cells forming an LSI with high driving capability, basic cells and function cells forming an LSI can be driven. The input / output terminals of the gate oxide film are lifted vertically to the upper metal wiring of the thick film, and the input / output terminals are connected mainly by the upper metal wiring. It is characterized in that destruction is prevented and restrictions on the driving capability due to electromigration are eased on the output terminal side.

【0023】具体的には本発明の上層配線端子付きセル
は、半導体基板上に形成された複数のMOSトランジス
タと、前記複数のMOSトランジスタからなる少なくと
も基本セル及び機能セルのいずれかのセルであって、前
記セルは、n(nは3以上の自然数)の金属配線層と、
前記nの金属配線層を互いに分離するn−1の層間絶縁
膜にそれぞれ形成されたコンタクトホールと、前記半導
体基板主面の法線方向に配置された前記コンタクトホー
ルを通じて、前記セルをなす少なくとも1つのMOSト
ランジスタの入力ゲートに接続された前記nの金属配線
層における最下層の金属配線及び最上層の金属配線を互
いに接続する入力ゲート端子とを具備することを特徴と
する。
Specifically, the cell with an upper wiring terminal of the present invention is a plurality of MOS transistors formed on a semiconductor substrate, and at least one of a basic cell and a functional cell including the plurality of MOS transistors. The cell comprises n (n is a natural number of 3 or more) metal wiring layers;
At least one of the contact holes formed in the n-1 interlayer insulating film separating the n metal wiring layers from each other and the contact holes arranged in a direction normal to the main surface of the semiconductor substrate; And an input gate terminal connecting the lowermost metal wiring and the uppermost metal wiring in the n metal wiring layers connected to the input gates of the two MOS transistors.

【0024】また、本発明の上層配線端子付きセルは、
前記半導体基板主面の法線方向に配置された前記コンタ
クトホールを通じて、前記セルをなす少なくとも1つの
MOSトランジスタの出力ドレインに接続された前記n
の金属配線層における最下層の金属配線及び最上層の金
属配線を互いに接続する出力ドレイン端子を具備するこ
とを特徴とする。
The cell with an upper wiring terminal of the present invention is
The n connected to an output drain of at least one MOS transistor forming the cell through the contact hole arranged in a direction normal to the main surface of the semiconductor substrate.
And an output drain terminal for connecting the lowermost metal wiring and the uppermost metal wiring in the metal wiring layer to each other.

【0025】また、本発明の上層配線端子付きセルは、
前記少なくとも1つのMOSトランジスタの入力ゲート
に接続された入力ゲート端子と、前記MOSトランジス
タの出力ドレインに接続された出力ドレイン端子とを具
備することを特徴とする。
Further, the cell with an upper wiring terminal according to the present invention
An input gate terminal connected to an input gate of the at least one MOS transistor and an output drain terminal connected to an output drain of the MOS transistor are provided.

【0026】好ましくは前記入力ゲート端子は、第1の
上層配線端子付きセルが具備する入力ゲート端子であ
り、前記出力ドレイン端子は、第2の上層配線端子付き
セルが具備する出力ドレイン端子であって、前記入力ゲ
ート端子と前記出力ドレイン端子とが同一厚さの前記最
上層の金属配線により互いに接続されることを特徴とす
る。さらに好ましくは前記最上層の金属配線の厚さは、
前記最下層の金属配線の厚さより大きいことを特徴とす
る。
Preferably, the input gate terminal is an input gate terminal provided in a first cell with an upper wiring terminal, and the output drain terminal is an output drain terminal provided in a second cell with an upper wiring terminal. The input gate terminal and the output drain terminal are connected to each other by the uppermost metal wiring having the same thickness. More preferably, the thickness of the uppermost metal wiring is
The thickness is larger than the thickness of the lowermost metal wiring.

【0027】また、好ましくは前記最上層の金属配線
は、Cu、Al、Auを主体とする電気伝導度の高い金
属からなり、さらに好ましくは前記最上層の金属配線
は、Cu、Au、W等の単体金属、Ti/Au、Ti/
Pt/Au、Ti/Al等の多層金属、及びAlSi、
AlSiCu等の合金のいずれかであって、エレクトロ
マイグレーション耐性が大きいことを特徴とする。
Preferably, the uppermost metal wiring is made of a metal having a high electric conductivity mainly composed of Cu, Al and Au, and more preferably the uppermost metal wiring is made of Cu, Au, W or the like. Metal, Ti / Au, Ti /
Multilayer metal such as Pt / Au, Ti / Al, and AlSi;
It is one of alloys such as AlSiCu and is characterized by high electromigration resistance.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1を用いて本発明の第1
の実施の形態に係る上層配線端子付き基本セルの入出力
部をなすCMOSインバータの入出力端子の構造につい
て説明する。図1(a)は、上層配線端子付き基本セル
の入出力端子の構造を示す平面図であり、図1(b)の
左側は入力端子のX−X断面図、右側は出力端子のY−
Y断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The structure of the input / output terminal of the CMOS inverter which forms the input / output unit of the basic cell with the upper wiring terminal according to the embodiment will be described. FIG. 1A is a plan view showing the structure of the input / output terminals of the basic cell with the upper layer wiring terminals. The left side of FIG. 1B is a cross-sectional view of the input terminal taken along line XX, and the right side of FIG.
It is a Y sectional view.

【0029】図1(a)に示すCMOSインバータにお
いて、NMOS及びPMOSトランジスタに共通なポリ
シリコンゲート3は、図1(b)の左側に示すコンタク
トホール8aを介して第1層の金属配線9aに接続さ
れ、第1層の金属配線9aはコンタクトホール14aを
介して第2層の金属配線15aに接続され、同様に最上
層における第n層の金属配線19aまで、半導体基板表
面に対して垂直方向に電気的に接続されることにより、
上層配線端子付き基本セルの入力ゲート端子が形成され
る。
In the CMOS inverter shown in FIG. 1A, the polysilicon gate 3 common to the NMOS and PMOS transistors is connected to the metal wiring 9a of the first layer via the contact hole 8a shown on the left side of FIG. 1B. The metal wiring 9a of the first layer is connected to the metal wiring 15a of the second layer via the contact hole 14a, and similarly, the metal wiring 9a of the uppermost layer extends in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate to the metal wiring 19a of the nth layer. By being electrically connected to
An input gate terminal of the basic cell with the upper wiring terminal is formed.

【0030】なお、第1の実施の形態において、基本セ
ルの出力ドレイン端子はNMOSトランジスタのドレイ
ン領域2とPMOSトランジスタのドレイン領域2a
に、それぞれコンタクトホール6bを介して接続された
第1層の金属配線7bで形成される。
In the first embodiment, the output drain terminal of the basic cell is connected to the drain region 2 of the NMOS transistor and the drain region 2a of the PMOS transistor.
Are formed with first-layer metal wirings 7b connected via contact holes 6b, respectively.

【0031】第1の実施の形態に係る上層配線端子付き
基本セルは、例えば図8に示すように、クロックを転送
する長い信号線13の入力バッファ回路を成す基本セル
11−1、11−2、11−3等の入力ゲート端子とし
て好適に使用される。
The basic cells with upper wiring terminals according to the first embodiment are, for example, as shown in FIG. 8, basic cells 11-1 and 11-2 which constitute an input buffer circuit of a long signal line 13 for transferring a clock. , 11-3, etc. are suitably used as input gate terminals.

【0032】具体的には図2に示すように、例えば基本
セル11−1の入力ゲート端子が第n層の金属配線19
aまで、第1層から第n−1層の金属配線を引き回すこ
となく、単にこれらの一部をそれぞれ第1乃至第n−1
のコンタクトホールを介して垂直方向に持ち上げるため
に使用し、最上層の金属配線19aにおいて、クロック
信号の信号線をなす長い最上層金属配線19に接続され
る。
More specifically, as shown in FIG. 2, for example, the input gate terminal of the basic cell 11-1 is connected to the metal wiring 19 of the n-th layer.
a, a part of each of the first to (n−1) th metal wirings is simply transferred to the first to (n−1) th metal wirings without routing.
, And is connected to a long upper-layer metal wiring 19 forming a signal line of a clock signal at the uppermost metal wiring 19a.

【0033】このようにすれば、各基本セルが最上層の
金属配線まで垂直方向に接続された入力ゲート端子を備
えているため、アンテナルールを意識せずに最上層又は
その近傍の配線層のみを用いてクロック等の長い信号線
を接続することが可能となり、コンピュータによる自動
配線時間を大幅に短縮することができる。
According to this configuration, since each basic cell is provided with the input gate terminal vertically connected to the uppermost metal wiring, only the uppermost wiring layer or a wiring layer near the uppermost wiring layer can be used without considering the antenna rule. Can be used to connect a long signal line such as a clock, and the time required for automatic wiring by a computer can be greatly reduced.

【0034】次に図3を用いて、第2の実施の形態に係
る上層配線端子付き基本セルの入出力端子の構造につい
て説明する。図3(a)はその平面図、図3(b)の左
側は入力端子のX−X断面図、右側は出力端子のY−Y
及びZ−Z断面図である。図3において、図1と同一部
分には同一の参照番号を付して詳細な説明を省略する。
Next, the structure of the input / output terminals of the basic cell with upper wiring terminals according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 3 (a) is a plan view thereof, the left side of FIG. 3 (b) is an XX sectional view of an input terminal, and the right side is YY of an output terminal.
And ZZ sectional view. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.

【0035】図3(a)に示すCMOSインバータにお
いて、NMOS及びPMOSトランジスタに共通なポリ
シリコンゲート3は、図3(a)に示すコンタクト8a
を介して第1層の金属配線9aに接続され基本セルの入
力ゲート端子を形成する。
In the CMOS inverter shown in FIG. 3A, the polysilicon gate 3 common to the NMOS and PMOS transistors is connected to the contact 8a shown in FIG.
Is connected to the first-layer metal wiring 9a via the gate electrode to form an input gate terminal of the basic cell.

【0036】第2の実施の形態の基本セルの特徴は、出
力端子が上層配線端子付きの構造にされたことにある。
すなわち、図3(a)に示すCMOSインバータにおい
て、NMOSトランジスタのドレイン領域2とPMOS
トランジスタのドレイン領域2aがコンタクトホール6
bを介して第1層の金属配線7bに接続され、この第1
層の金属配線7bは、図3(b)に示すように、コンタ
クトホール14bを介して第2層の金属配線15bに接
続され、同様に最上層における第n層の金属配線19b
まで、半導体基板表面に対して垂直方向に電気的に接続
され、上層配線端子付き基本セルの出力ドレイン端子が
形成される。
The feature of the basic cell of the second embodiment is that the output terminal has a structure with an upper wiring terminal.
That is, in the CMOS inverter shown in FIG.
The drain region 2a of the transistor has a contact hole 6
b is connected to the first-layer metal wiring 7b through the first
As shown in FIG. 3B, the metal wiring 7b of the layer is connected to the metal wiring 15b of the second layer via the contact hole 14b, and similarly, the metal wiring 19b of the n-th layer in the uppermost layer.
The output drain terminal of the basic cell with the upper wiring terminal is electrically connected to the semiconductor substrate surface in the vertical direction.

【0037】図3(b)に示すように、第n層の金属配
線19bは、下層の金属配線7b、15b等に比べて厚
膜の金属配線を使用することにより、許容電流密度を大
幅に向上することができる。このため、従来の薄膜金属
配線を用いる場合に比べて、エレクトロマイグレーショ
ンによる基本セルの駆動能力の制約が緩和される。
As shown in FIG. 3B, the allowable current density is greatly reduced by using a thicker metal wiring for the n-th metal wiring 19b than for the lower metal wirings 7b and 15b. Can be improved. For this reason, the restriction on the driving capability of the basic cell due to electromigration is eased as compared with the case where the conventional thin film metal wiring is used.

【0038】具体的には図3(b)に示す上層配線端子
付き基本セルを、図2の左端に示す出力側の基本セル1
1として用いれば、最上層の厚膜の金属配線19bまで
垂直方向にドレイン端子を持ち上げてから、厚膜の長い
金属配線19を用いて入力側の基本セル11−1、11
−2、11−3等の入力ゲート端子19aに接続される
ので、基本セル11の出力ドレイン端子においてエレク
トロマイグレーションによる断線を生じる恐れはない。
More specifically, the basic cell with upper wiring terminals shown in FIG. 3B is replaced with the basic cell 1 on the output side shown at the left end of FIG.
If it is used as 1, the input terminals of the basic cells 11-1, 11-11 are raised by vertically lifting the drain terminal up to the uppermost thick metal wiring 19 b and using the thick metal wiring 19.
Since it is connected to the input gate terminals 19a such as -2, 11-3, etc., there is no possibility of disconnection due to electromigration at the output drain terminal of the basic cell 11.

【0039】なお、図2において、最上層に持ち上げら
れた基本セル11の出力ドレイン端子19bと、基本セ
ル11−1、11−2、11−3等の入力ゲート端子1
9aとが接続される際、入力ゲート端子に長い金属配線
19が接続されるが、このとき、基本セル11の出力ド
レイン端子19bを介して長い金属配線19の電荷がC
MOSトランジスタのドレイン領域2、2aに放電され
るので、入力側でゲート酸化膜の静電破壊を生じる恐れ
はない。
In FIG. 2, the output drain terminal 19b of the basic cell 11 raised to the uppermost layer and the input gate terminal 1 of the basic cell 11-1, 11-2, 11-3, etc.
9a, the long metal wire 19 is connected to the input gate terminal. At this time, the electric charge of the long metal wire 19 is changed to C through the output drain terminal 19b of the basic cell 11.
Since the discharge is discharged to the drain regions 2 and 2a of the MOS transistor, there is no possibility that the gate oxide film is electrostatically damaged on the input side.

【0040】また、上層配線による接続は、必ずしも最
上層の長い金属配線19のみで可能なものではなく、図
2に示すように、コンタクトホール20を介して、下層
の金属配線21に接続することができる。このとき、配
線形成工程において金属配線21は一旦フローティング
状態になるが、最上層の長い金属配線19を接続すれ
ば、両端のコンタクトホール20を介して金属配線21
の電荷が基本セル11のCMOSトランジスタのドレイ
ン領域2、2aに放電されるので、入力ゲート端子側で
ゲート酸化膜の静電破壊を生じる恐れはない。
The connection by the upper layer wiring is not always possible only by the longest metal wiring 19 in the uppermost layer. As shown in FIG. 2, the connection by the lower layer metal wiring 21 through the contact hole 20 is required. Can be. At this time, the metal wiring 21 temporarily floats in the wiring forming step. However, if the longest metal wiring 19 in the uppermost layer is connected, the metal wiring 21 is connected through the contact holes 20 at both ends.
Is discharged to the drain regions 2 and 2a of the CMOS transistor of the basic cell 11, there is no possibility that the gate oxide film is electrostatically damaged on the input gate terminal side.

【0041】図2に示すように、基本セルの入力ゲート
端子又は出力ドレイン端子を最上層の金属配線まで垂直
方向に持ち上げてから、少なくともドレイン端子側を厚
膜の金属配線に接続すれば、薄膜の金属配線からなる一
般の配線領域を狭めることなく、入力端子側ではアンテ
ナルールの制約をうけず、出力側ではエレクトロマイグ
レーションによる駆動能力の制約を受けずに、クロック
を転送する長い金属配線を短時間で自動配線することが
できる。
As shown in FIG. 2, if the input gate terminal or the output drain terminal of the basic cell is vertically lifted to the uppermost metal wiring, and at least the drain terminal side is connected to the thick metal wiring, the thin film can be obtained. Without reducing the general wiring area consisting of metal wiring, the input terminal side is not restricted by the antenna rules, and the output side is not restricted by the electromigration drive capability, and the long metal wiring that transfers clocks can be shortened. Automatic wiring can be done in time.

【0042】次に、図4を用いて、第3の実施の形態に
係る上層配線端子付き基本セルの入出力端子の構造につ
いて説明する。図4(a)は入力端子の平面図、図4
(b)の左側は入力端子のX−X断面図、右側は出力端
子のY−Y及びZ−Z断面図である。図4において、図
1及び図3と同一部分には同一の参照番号を付して詳細
な説明を省略する。
Next, the structure of the input / output terminals of the basic cell with upper wiring terminals according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a plan view of the input terminal, and FIG.
The left side of (b) is an XX sectional view of the input terminal, and the right side is a YY and ZZ sectional view of the output terminal. In FIG. 4, the same parts as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.

【0043】第3の実施の形態の基本セルの特徴は、入
出力端子が共に上層配線端子付きの構造にされているこ
とにある。すなわち、図4(a)に示すCMOSインバ
ータにおいて、NMOS及びPMOSトランジスタに共
通なポリシリコンゲート3は、図4(b)に示すコンタ
クト8aを介して第1層の金属配線9aに接続され、第
1層の金属配線9aはコンタクトホール14aを介して
第2層の金属配線15aに接続され、同様に最上層にお
ける第n層の金属配線19aまで、半導体基板表面に対
して垂直方向に電気的に接続され、上層配線端子付き基
本セルの入力ゲート端子が形成される。
The feature of the basic cell of the third embodiment resides in that both input and output terminals have a structure with upper layer wiring terminals. That is, in the CMOS inverter shown in FIG. 4A, the polysilicon gate 3 common to the NMOS and PMOS transistors is connected to the first-layer metal wiring 9a via the contact 8a shown in FIG. The one-layer metal wiring 9a is connected to the second-layer metal wiring 15a via the contact hole 14a, and similarly, the electrical wiring is electrically perpendicular to the surface of the semiconductor substrate up to the n-th metal wiring 19a in the uppermost layer. Connected to form an input gate terminal of the basic cell with the upper wiring terminal.

【0044】また、NMOSトランジスタのドレイン領
域2とPMOSトランジスタのドレイン領域2aがコン
タクトホール6bを介して第1層の金属配線7bに接続
され、この第1層の金属配線7bはコンタクトホール1
4bを介して第2層の金属配線15bに接続され、同様
に最上層における第n層の金属配線19bまで、半導体
基板表面に対して垂直方向に電気的に接続され、上層配
線端子付き基本セルの出力ドレイン端子が形成される。
The drain region 2 of the NMOS transistor and the drain region 2a of the PMOS transistor are connected to a first-layer metal interconnection 7b via a contact hole 6b.
Basic cell with upper-layer wiring terminals is connected to the second-layer metal wiring 15b via the wiring layer 4b and similarly electrically connected to the n-th metal wiring 19b in the uppermost layer in the vertical direction with respect to the surface of the semiconductor substrate. Is formed.

【0045】図4(b)に示すように、入力ゲート端子
と出力ドレイン端子が共に最上層の厚膜金属配線19
a、19bまで持ち上げられているので、このような基
本セルをあらかじめ用意しておくとにより、最上層の厚
膜金属配線等を用いてクロック信号を転送する長い信号
線を容易に自動配線することができる。このとき、第
1、第2の実施の形態と同様な効果が得られることはい
うまでもない。
As shown in FIG. 4B, both the input gate terminal and the output drain terminal have the uppermost thick metal wiring line 19.
a, 19b, so that by preparing such a basic cell in advance, it is possible to easily automatically wire a long signal line for transferring a clock signal using the uppermost thick metal wiring or the like. Can be. At this time, it goes without saying that the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

【0046】次に、図5を用いて第4の実施の形態に係
る上層配線端子付き機能セルの入出力端子の構造につい
て説明する。通常セミカスタム方式のLSIには、基本
セル以外にRAM又はROM等の大規模な機能セルが同
時に配置される。例えば、図5(a)に示すLSIは、
同一半導体チップ30に形成されたRAM又はROM等
大規模な機能セル31、32と、基本セルのセルアレイ
等からなる論理ブロック33、34から構成される。
Next, the structure of the input / output terminals of the functional cell with upper wiring terminals according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Normally, a large-scale functional cell such as a RAM or a ROM other than the basic cells is simultaneously arranged in a semi-custom LSI. For example, the LSI shown in FIG.
It is composed of large-scale function cells 31 and 32 such as RAM or ROM formed on the same semiconductor chip 30 and logic blocks 33 and 34 including a cell array of basic cells and the like.

【0047】通常、大規模な機能セルを結ぶ信号線35
は非常に長くなる。このとき、図5(b)に示すよう
に、大規模な機能セル31の入力部に、MOSトランジ
スタのポリシリコンゲート3から垂直方向に、コンタク
トホール8a、14a等、及び第1層、第2層の金属配
線9a、15a等を介して最上層の金属配線19aまで
持ち上げられた複数の入力ゲート端子を用意する。
Normally, signal lines 35 connecting large-scale function cells
Becomes very long. At this time, as shown in FIG. 5 (b), contact holes 8a, 14a, etc., the first layer, the second layer, and the like are vertically provided from the polysilicon gate 3 of the MOS transistor to the input portion of the large-scale functional cell 31. A plurality of input gate terminals which are raised to the uppermost metal wiring 19a via the metal wirings 9a and 15a of the layer are prepared.

【0048】同様に図5(c)に示すように、大規模な
機能セル32の出力部に、MOSトランジスタのドレイ
ン領域から垂直方向に、コンタクトホール6b、14b
等、及び第1層、第2層の金属配線9b、15b等を介
して最上層の金属配線19bまで持ち上げられた複数の
出力ドレイン端子を用意する。
Similarly, as shown in FIG. 5 (c), contact holes 6b and 14b are vertically provided from the drain region of the MOS transistor to the output portion of the large-scale function cell 32.
And a plurality of output drain terminals raised to the uppermost metal wiring 19b through the first and second metal wirings 9b and 15b.

【0049】図5(b)、図5(c)に示すように、最
上層の金属配線19a、19bを厚膜の金属配線で形成
し、長い信号線をなす前記最上層の金属配線を用いて大
規模な機能セル31と32とを結べば、アンテナルール
やエレクトロマイグレーションの制約が緩和され、コン
ピュータによる自動配置配線の負担が軽減される。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the uppermost metal wirings 19a and 19b are formed by thick metal wirings, and the uppermost metal wirings forming long signal lines are used. If the large-scale function cells 31 and 32 are connected to each other, restrictions on antenna rules and electromigration are relaxed, and the burden of automatic placement and wiring by a computer is reduced.

【0050】次に図6を用いて第5の実施の形態に係る
上層配線端子付き基本セルの入出力端子の接続方法につ
いて説明する。図6は第1乃至第3の実施の形態で説明
した基本セルの入出力端子を用いて、クロック等の信号
を転送する長い信号線を接続する他の方法を示す断面図
である。
Next, a method of connecting the input / output terminals of the basic cell with upper wiring terminals according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing another method for connecting a long signal line for transferring a signal such as a clock using the input / output terminals of the basic cell described in the first to third embodiments.

【0051】先に図2を用いて説明した基本ゲートの入
出力端子の接続方法では、必ずしも最上層の金属配線1
9のみばかりでなく、例えばコンタクトホール20を介
して下部に隣り合う金属配線21を用いることを述べ
た。
In the method of connecting the input / output terminals of the basic gate described with reference to FIG.
It has been described that not only the metal wiring 21 but also the metal wiring 21 adjacent to the lower part via the contact hole 20 is used.

【0052】しかし、図6に示す第5の実施の形態の接
続方法では、第1乃至第3の実施の形態で説明した基本
セルの入出力端子を成す最上層の金属配線19a、19
b又はこれらの引出し配線19から、コンタクトホール
22を介してクロック等の転送路となる厚膜の金属配線
23を接続することに特徴がある。
However, in the connection method according to the fifth embodiment shown in FIG. 6, the uppermost metal wirings 19a, 19, which constitute the input / output terminals of the basic cell described in the first to third embodiments, are used.
A feature is that a thick-film metal wiring 23 serving as a transfer path for a clock or the like is connected from b or these lead wirings 19 through a contact hole 22.

【0053】すなわち、第5の実施の形態の基本ゲート
35−1の出力側の最上層の金属配線19bと基本ゲー
ト35−2、35−3、35−4の入力側の最上層の金
属配線19aとが、コンタクトホール22を介して、ク
ロック信号等の転送路となる厚膜の金属配線23のみを
用いて接続される。
That is, the uppermost metal wiring 19b on the output side of the basic gate 35-1 and the uppermost metal wiring on the input side of the basic gates 35-2, 35-3, 35-4 of the fifth embodiment. 19a is connected via a contact hole 22 using only a thick metal wiring 23 which is a transfer path for a clock signal or the like.

【0054】このように、基本セルを自動配線する際、
コンピュータにクロック信号等の転送路となる厚膜の金
属配線23のみで基本セルを接続するように指示し、よ
り下層の金属配線領域には接続させないようにすれば、
下層の金属配線を一般の信号接続用の配線領域36−
1、36−2、36−3等として確保することができる
ので、一般の金属配線領域を狭めることなく効率的に活
用することが可能になる。
As described above, when the basic cells are automatically wired,
If the computer is instructed to connect the basic cell only with the thick metal wiring 23 serving as a transfer path for a clock signal or the like, and not connected to the lower metal wiring region,
The lower metal wiring is connected to a general signal connection wiring area 36-
1, 36-2, 36-3, etc., it is possible to efficiently utilize general metal wiring areas without narrowing them.

【0055】以上の各実施の形態で説明したように、最
上層又はその近傍に接続される長い金属配線は、セルの
出力側における駆動能力を高めるためにCu、Al、A
uを主体とする電気伝導度の高い金属材料から構成され
ることが望ましい。また、最上層又はその近傍に接続さ
れる長い金属配線には、セルの出力側における大きな駆
動電流が流れるため、これらの金属配線はCu、Au、
W等の単体金属やTi/Au、Ti/Pt/Au、Ti
/Al等の多層金属やAlSi、AlSiCu等の合金
のように、エレクトロマイグレーション耐性が大きいも
ので構成されることが望ましい。
As described in each of the above embodiments, the long metal wiring connected to the uppermost layer or its vicinity is formed of Cu, Al, A, or A in order to enhance the driving capability on the output side of the cell.
It is desirable to be composed of a metal material having a high electric conductivity mainly composed of u. Further, since a large drive current on the output side of the cell flows through the long metal wiring connected to the uppermost layer or its vicinity, these metal wirings are made of Cu, Au,
Simple metals such as W, Ti / Au, Ti / Pt / Au, Ti
It is desirable to use a material having high electromigration resistance, such as a multilayer metal such as / Al or an alloy such as AlSi or AlSiCu.

【0056】なお本発明は上記の実施の形態に限定され
ることはない。例えば第5の実施の形態において、基本
セルの入出力端子を接続することを例として説明した
が、必ずしも基本セルの入出力端子の接続に限定される
ものではない。第5の実施の形態は、機能セル又は大規
模機能セルの入出力端子間を接続する場合にも同様に実
施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the fifth embodiment, the connection of the input / output terminals of the basic cells has been described as an example, but the connection is not necessarily limited to the connection of the input / output terminals of the basic cells. The fifth embodiment can be similarly implemented when connecting the input / output terminals of a functional cell or a large-scale functional cell.

【0057】本発明の上層配線付き基本セル及び機能セ
ルの構造と接続方法は、第1乃至第5の実施の形態ばか
りでなく、これらを組み合わせることにより多くの変形
例を導くことができる。これらの変形例は全て本発明の
範囲内である。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
The structure and connection method of the basic cell with upper wiring and the functional cell of the present invention are not limited to the first to fifth embodiments, but many modifications can be derived by combining them. All of these variations are within the scope of the present invention. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述したように本発明の上層配線端子付
き基本セル及び機能セルを用いれば、これらの基本セル
及び機能セルの入出力端子間を主として上層の厚膜金属
配線で接続することにより、一般信号線用の薄膜金属配
線領域を狭めることなく、入力ゲート端子側ではアンテ
ナルールの制約を受けずにゲート酸化膜の静電破壊を回
避することができ、出力ドレイン端子側ではエレクトロ
マイグレーションによる駆動能力の制限を緩和すること
が可能になる。
As described above, if the basic cell and the functional cell with the upper wiring terminal of the present invention are used, the input / output terminals of the basic cell and the functional cell are connected mainly by the upper thick film metal wiring. Without reducing the thin metal wiring area for general signal lines, it is possible to avoid the electrostatic breakdown of the gate oxide film on the input gate terminal side without being restricted by the antenna rules, and to use electromigration on the output drain terminal side. It is possible to ease the limitation on the driving ability.

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

【図1】第1の実施の形態に係る基本セルの入出力端子
の構造を示す図であって、(a)はCMOSインバータ
と入出力端子の平面図。(b)は入出力端子の断面図。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of an input / output terminal of a basic cell according to a first embodiment, where (a) is a plan view of a CMOS inverter and an input / output terminal. (B) is a sectional view of an input / output terminal.

【図2】本発明の上層配線端子付き基本セルの接続方法
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a method of connecting a basic cell with an upper wiring terminal according to the present invention.

【図3】第2の実施の形態に係る基本セルの入出力端子
の構造を示す図であって、(a)はCMOSインバータ
と入出力端子の平面図。(b)は入出力端子の断面図。
FIG. 3 is a diagram showing the structure of input / output terminals of a basic cell according to a second embodiment, in which (a) is a plan view of a CMOS inverter and input / output terminals. (B) is a sectional view of an input / output terminal.

【図4】第3の実施の形態に係る基本セルの入出力端子
の構造を示す図であって、(a)はCMOSインバータ
と入出力端子の平面図。(b)は入出力端子の断面図。
FIG. 4 is a diagram showing a structure of an input / output terminal of a basic cell according to a third embodiment, where (a) is a plan view of a CMOS inverter and an input / output terminal. (B) is a sectional view of an input / output terminal.

【図5】第4の実施の形態に係るセミカスタムLSIの
構成を示す図であって、(a)は大規模機能セルの接続
を示すレイアウト図。(b)は入力ゲート端子の断面
図。(c)は出力ドレイン端子の断面図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a semi-custom LSI according to a fourth embodiment, in which (a) is a layout diagram showing connections of large-scale function cells. (B) is sectional drawing of an input gate terminal. (C) is a sectional view of the output drain terminal.

【図6】本発明の上層配線端子付き基本セルの他の接続
方法を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing another connection method of the basic cell with the upper wiring terminal of the present invention.

【図7】従来の基本セルの入出力端子の構造を示す図で
あって、(a)はCMOSインバータと入出力端子の平
面図。(b)は入出力端子の断面図。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of input / output terminals of a conventional basic cell, where (a) is a plan view of a CMOS inverter and input / output terminals. (B) is a sectional view of an input / output terminal.

【図8】ツリー構造の内部回路を有するLSIのクロッ
ク信号線の接続方法を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a connection method of a clock signal line of an LSI having a tree structure internal circuit.

【図9】従来の基本セルの接続方法を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a conventional connection method of basic cells.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…NMOSトランジスタのソース領域 2…NMOSトランジスタのドレイン領域 3…ポリシリコンゲート 4…電源線のコンタクトホール 5、5a…電源線 6b…出力ドレイン端子のコンタクトホール 7b…出力ドレイン端子 8a…入力ゲート端子のコンタクトホール 9a…入力ゲート端子 10…クロック信号の入力端子 11…出力バッファ回路の基本ゲート 11−1、11−2、11−3…入力バッファ回路の基
本ゲート 12−1、12−2、12−3…ツリー構造の内部回路 13…クロック信号を転送する長い信号線 14a、16a、18a…入力ゲート端子のコンタクト
ホール 14b、16b、18b…出力ドレイン端子のコンタク
トホール 15a、17a…入力ゲート端子側の上層金属配線 15b、17b…出力ドレイン端子側の上層金属配線 19、19a、19b…最上層の金属配線 20…下部のコンタクトホール 21…下部の金属配線 22…上部のコンタクトホール 23…クロック信号の転送路 30…半導体チップ 31、32…大規模機能セル 33、34…ゲートアレイ 35…大規模機能セルを接続する長い信号線 35−1、35−2、35−3、35−4…基本セル 36−1、36−2、36−3…一般信号線の配線領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Source region of NMOS transistor 2 ... Drain region of NMOS transistor 3 ... Polysilicon gate 4 ... Contact hole of power supply line 5, 5a ... Power supply line 6b ... Contact hole of output drain terminal 7b ... Output drain terminal 8a ... Input gate terminal 9a ... input gate terminal 10 ... clock signal input terminal 11 ... basic gate of output buffer circuit 11-1, 11-2, 11-3 ... basic gate of input buffer circuit 12-1, 12-2, 12 -3: Internal circuit of tree structure 13: Long signal line for transferring clock signal 14a, 16a, 18a: Contact hole of input gate terminal 14b, 16b, 18b: Contact hole of output drain terminal 15a, 17a: Input gate terminal side 15b, 17b ... output drain Upper metal wiring on terminal side 19, 19a, 19b Top metal wiring 20 Lower contact hole 21 Lower metal wiring 22 Upper contact hole 23 Clock signal transfer path 30 Semiconductor chip 31, 32 Large-scale function cells 33, 34: gate array 35: long signal lines 35-1, 35-2, 35-3, 35-4 ... basic cells 36-1, 36-2, 36- 3: General signal line wiring area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 H01L 27/08 321F Fターム(参考) 5F033 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 HH18 HH19 KK04 MM05 MM08 MM28 UU05 VV17 WW02 XX00 XX05 5F038 AV06 BE07 CA17 CD06 CD08 CD18 EZ08 EZ20 5F048 AA08 AB01 AB02 AB04 AC03 BB05 BF00 BF01 BF02 BF07 BF15 5F064 AA02 AA04 AA06 BB07 BB13 BB15 CC10 CC12 DD25 EE02 EE08 EE23 EE32 EE33 EE34 EE35 EE41 EE54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/092 H01L 27/08 321F F-term (Reference) 5F033 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 HH18 HH19 KK04 MM05 MM08 MM28 UU05 VV17 WW02 XX00 XX05 5F038 AV06 BE07 CA17 CD06 CD08 CD18 EZ08 EZ20 5F048 AA08 AB01 AB02 AB04 AC03 BB05 BF00 BF01 BF02 BF07 BF15 5F064 AA02 AA04 AA06 BB07 BB13 BB15 CC10 CC12 DD25 EE02 EE08 EE23 EE32 EE33 EE34 EE35 EE41 EE54

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数のMOS
トランジスタと、 前記複数のMOSトランジスタからなる少なくとも基本
セル及び機能セルのいずれかのセルであって、 前記セルは、n(nは3以上の自然数)の金属配線層
と、 前記nの金属配線層を互いに分離するn−1の層間絶縁
膜にそれぞれ形成されたコンタクトホールと、 前記半導体基板主面の法線方向に配置された前記コンタ
クトホールを通じて、前記セルをなす少なくとも1つの
MOSトランジスタの入力ゲートに接続された前記nの
金属配線層における最下層の金属配線及び最上層の金属
配線を互いに接続する入力ゲート端子と、を具備するこ
とを特徴とする上層配線端子付きセル。
1. A plurality of MOSs formed on a semiconductor substrate
A transistor; and at least one of a basic cell and a functional cell including the plurality of MOS transistors, wherein the cell includes n (n is a natural number of 3 or more) metal wiring layers, and the n metal wiring layers Through a contact hole formed in an (n-1) -th interlayer insulating film that separates each other from each other; and an input gate of at least one MOS transistor forming the cell through the contact hole arranged in a direction normal to the main surface of the semiconductor substrate. And an input gate terminal for connecting the lowermost metal wiring and the uppermost metal wiring in the n metal wiring layers connected to each other.
【請求項2】 半導体基板上に形成された複数のMOS
トランジスタと、 前記複数のMOSトランジスタからなる少なくとも基本
セル及び機能セルのいずれかのセルであって、 前記セルは、n(nは3以上の自然数)の金属配線層
と、 前記nの金属配線層を互いに分離するn−1の層間絶縁
膜にそれぞれ形成されたコンタクトホールと、 前記半導体基板主面の法線方向に配置された前記コンタ
クトホールを通じて、前記セルをなす少なくとも1つの
MOSトランジスタの出力ドレインに接続された前記n
の金属配線層における最下層の金属配線及び最上層の金
属配線を互いに接続する出力ドレイン端子と、を具備す
ることを特徴とする上層配線端子付きセル。
2. A plurality of MOSs formed on a semiconductor substrate
A transistor; and at least one of a basic cell and a functional cell including the plurality of MOS transistors, wherein the cell includes n (n is a natural number of 3 or more) metal wiring layers, and the n metal wiring layers Through a contact hole formed in an (n-1) -th interlayer insulating film for isolating each other, and an output drain of at least one MOS transistor forming the cell through the contact hole arranged in a direction normal to the main surface of the semiconductor substrate. Said n connected to
And an output drain terminal for connecting the lowermost metal wiring and the uppermost metal wiring in the metal wiring layer to each other.
【請求項3】 前記上層配線端子付きセルは、前記セル
をなす少なくとも1つのMOSトランジスタの入力ゲー
トに接続された前記請求項1記載の入力ゲート端子と、
前記MOSトランジスタの出力ドレインに接続された前
記請求項2記載の出力ドレイン端子とを具備することを
特徴とする上層配線端子付きセル。
3. The input gate terminal according to claim 1, wherein the cell with the upper wiring terminal is connected to an input gate of at least one MOS transistor forming the cell.
3. A cell with an upper wiring terminal, comprising: the output drain terminal according to claim 2 connected to an output drain of the MOS transistor.
【請求項4】 前記入力ゲート端子は、第1の上層配線
端子付きセルが具備する入力ゲート端子であり、前記出
力ドレイン端子は、第2の上層配線端子付きセルが具備
する出力ドレイン端子であって、前記入力ゲート端子と
前記出力ドレイン端子とが同一厚さの前記最上層の金属
配線により互いに接続されることを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1つに記載の上層配線端子付きセル。
4. The input gate terminal is an input gate terminal of a first cell with an upper wiring terminal, and the output drain terminal is an output drain terminal of a second cell with an upper wiring terminal. The input gate terminal and the output drain terminal are connected to each other by the uppermost metal wiring having the same thickness.
4. The cell with an upper layer wiring terminal according to any one of the above-mentioned items.
【請求項5】 前記最上層の金属配線の厚さは、前記最
下層の金属配線の厚さより大きいことを特徴とする請求
項1乃至4のいずれか1つに記載の上層配線端子付きセ
ル。
5. The cell with upper wiring terminals according to claim 1, wherein the thickness of the uppermost metal wiring is larger than the thickness of the lowermost metal wiring.
【請求項6】 前記最上層の金属配線は、Cu、Al、
Auを主体とする電気伝導度の高い金属からなることを
特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の上層
配線端子付きセル。
6. The metal wiring of the uppermost layer is made of Cu, Al,
The cell with an upper wiring terminal according to any one of claims 1 to 5, wherein the cell is made of a metal having a high electric conductivity mainly composed of Au.
【請求項7】 前記最上層の金属配線は、Cu、Au、
W等の単体金属、Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti
/Al等の多層金属、及びAlSi、AlSiCu等の
合金のいずれかであって、エレクトロマイグレーション
耐性が大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
か1つに記載の上層配線端子付きセル。
7. The metal wiring of the uppermost layer is made of Cu, Au,
Simple metals such as W, Ti / Au, Ti / Pt / Au, Ti
6. The cell with an upper wiring terminal according to claim 1, wherein the cell is one of a multilayer metal such as / Al and an alloy such as AlSi and AlSiCu and has high electromigration resistance.
JP2000195900A 2000-06-29 2000-06-29 Cell with upper layer wiring terminal Abandoned JP2002016144A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000195900A JP2002016144A (en) 2000-06-29 2000-06-29 Cell with upper layer wiring terminal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000195900A JP2002016144A (en) 2000-06-29 2000-06-29 Cell with upper layer wiring terminal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002016144A true JP2002016144A (en) 2002-01-18

Family

ID=18694487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000195900A Abandoned JP2002016144A (en) 2000-06-29 2000-06-29 Cell with upper layer wiring terminal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002016144A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1324685C (en) * 2004-03-10 2007-07-04 索尼株式会社 Semiconductor integrated circuit
KR20170078521A (en) * 2015-12-29 2017-07-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Techniques based on electromigration characteristics of cell interconnect

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1324685C (en) * 2004-03-10 2007-07-04 索尼株式会社 Semiconductor integrated circuit
KR20170078521A (en) * 2015-12-29 2017-07-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Techniques based on electromigration characteristics of cell interconnect
US10157254B2 (en) 2015-12-29 2018-12-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Techniques based on electromigration characteristics of cell interconnect
KR101971327B1 (en) * 2015-12-29 2019-04-22 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Integrated circuit arrangement and method of manufacturing the same
US10678990B2 (en) 2015-12-29 2020-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Techniques based on electromigration characteristics of cell interconnect

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5691218A (en) Method of fabricating a programmable polysilicon gate array base cell structure
US7564104B2 (en) Low ohmic layout technique for MOS transistors
US8410611B2 (en) Semiconductor chips having redistributed power/ground lines directly connected to power/ground lines of internal circuits and methods of fabricating the same
US5514895A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP3989038B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
CN113948524B (en) Semiconductor structure
US20060261486A1 (en) Semiconductor device including interconnection structure in which lines having different widths are connected with each other
EP0221431B1 (en) Aligned interconnections between logic stages
JP2002016144A (en) Cell with upper layer wiring terminal
JP2000068383A (en) Method of designing semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device
US20040211982A1 (en) External power ring with multiple tapings to reduce IR drop in integrated circuit
US11101207B2 (en) Integrated circuit with cells having metal layer configured based on directions from which intercell metal interconnects connects to the metal layer
CN100440497C (en) integrated semiconductor structure
JPH10173055A (en) Cell-based semiconductor devices and standard cells
JP2676801B2 (en) Semiconductor integrated circuit device having output buffer circuit
JP2000223575A (en) Semiconductor device design method, semiconductor device, and semiconductor device manufacturing method
JP3527483B2 (en) CMOS basic cell, semiconductor integrated circuit using the same, and method of manufacturing the semiconductor integrated circuit
US20190198442A1 (en) Feol/Beol Heterogeneous Integration
JPH11504765A (en) Alternating contact structure of semiconductor interposed layers
JP3376953B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
KR100425350B1 (en) Semiconductor apparatus and manufacturing method therefor
JP3464802B2 (en) Semi-custom integrated circuits
JPH053252A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH09507000A (en) Flex cell gate array
Luh et al. Area-efficient area pad design for high pin-count chips

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040210

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20040322