JPH04196462A - Wiring method for multilayer wiring structure and semiconductor device - Google Patents
Wiring method for multilayer wiring structure and semiconductor deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多層配線構造の配線技術および半導体装置に
関し、特に、多層配線構造におけるクロック配線の配置
技術に適用して有効な技術に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a wiring technique for a multilayer wiring structure and a semiconductor device, and particularly to a technique that is effective when applied to a technique for arranging clock wiring in a multilayer wiring structure.
多層配線技術、すなわち金属配線の多層化は、半導体装
置の高集積化および配線レイアウトの自由度の向上など
のために、特に、論理LSI(大規模集積回路)などに
おいては必須技術となっている。Multilayer wiring technology, or multilayering of metal wiring, has become an essential technology, especially for logic LSIs (Large Scale Integrated Circuits), in order to increase the degree of integration of semiconductor devices and improve the degree of freedom in wiring layout. .
ところで、このような多層配線技術においては、絶縁薄
膜を介して金属配線が積層された構造を呈するため、配
線間に不定の寄生容量を生じる。とりわけクロック配線
においては、この寄生容量のばらつきはクロック信号の
スキュー(位相ずれ)の−因となり、適切な対策が必要
となる。By the way, in such a multilayer wiring technique, since metal wirings are stacked with an insulating thin film interposed therebetween, an indefinite parasitic capacitance is generated between the wirings. Particularly in clock wiring, variations in parasitic capacitance cause clock signal skew (phase shift), and appropriate countermeasures are required.
このため、従来ては、たとえば特開昭60−25463
3号公報に開示されるように、一対のクロック差動配線
の各々の引き回し長さに差がある場合、短い側を意図的
に迂回させるなどして長さを等しくし、双方に対する寄
生容量の影響を同じにしてスキューの発生を回゛避しよ
うとしている。For this reason, conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-25463
As disclosed in Publication No. 3, when there is a difference in the length of each of a pair of clock differential wirings, the lengths are made equal by intentionally detouring the shorter side, and the parasitic capacitance for both is reduced. We are trying to avoid the occurrence of skew by keeping the effects the same.
また、特開昭63−78611号公報に開示される技術
では、クロック配線の一部にダ、ミーゲートを挿入して
クロック信号の伝播を意図的に遅延させ、寄生容量のば
らつきに起因するスキューの発生を回避しようとしてい
る。In addition, in the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 63-78611, a da, mi gate is inserted into a part of the clock wiring to intentionally delay the propagation of the clock signal, thereby reducing the skew caused by variations in parasitic capacitance. trying to avoid it happening.
ところが、前者の従来技術の場合には、たしかに一対の
クロック差動配線における寄生容量を等しくすることに
よるスキューの低減効果が得られるものの、寄生容量の
絶対値が大きくなるため、当該クロック差動配線におけ
るクロック信号の伝播遅延時間か増大するという他の問
題を生じてしまう。However, in the case of the former conventional technology, although it is true that a skew reduction effect can be obtained by equalizing the parasitic capacitance in a pair of clock differential wirings, the absolute value of the parasitic capacitance increases, so the clock differential wirings in question Another problem arises in that the propagation delay time of the clock signal increases.
また、後者の従来技術の場合には、余分なダミーゲート
の配置のために回路構造が必要以上に複雑になるという
問題がある。Furthermore, in the case of the latter conventional technique, there is a problem that the circuit structure becomes unnecessarily complicated due to the arrangement of the extra dummy gates.
そこで、本発明の目的は、伝播遅延時間の増大や、回路
構造の複雑化を生じることなく、クロック信号のスキュ
ーを防止することが可能な多層配線構造の配線技術を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a wiring technique for a multilayer wiring structure that can prevent clock signal skew without increasing propagation delay time or complicating the circuit structure.
本発明の他の目的は、クロック信号のスキューの低減に
よって、動作速度を向上させることか可能な半導体装置
を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device whose operating speed can be improved by reducing the skew of clock signals.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、本発明になる多層配線構造の配線方法は、多
層配線構造を構成する任意の配線層においてクロック配
線の両隣に電源配線を配置するものである。That is, the wiring method for a multilayer wiring structure according to the present invention is to arrange power supply wiring on both sides of a clock wiring in any wiring layer constituting the multilayer wiring structure.
また、本発明になる多層配線構造の配線方法は、多層配
線構造を構成する個々の配線層に、隣接する配線層の種
別に応じて、クロック配線の配置に関する優先順位を付
与し、当該優先順位の高い配線層にクロック配線を配置
するものである。Further, the wiring method for a multilayer wiring structure according to the present invention assigns priorities regarding the arrangement of clock wiring to each wiring layer constituting the multilayer wiring structure according to the types of adjacent wiring layers, and The clock wiring is arranged in a high wiring layer.
また、本発明になる多層配線構造の配線方法は、ゲート
敷き詰め配線層または電源ベタ配線層に隣接する配線層
に最も高い優先順位を付与し、当該配線層に優先的にク
ロック配線を配置するものである。In addition, the wiring method for a multilayer wiring structure according to the present invention gives the highest priority to the wiring layer adjacent to the gate laying wiring layer or the power supply flat wiring layer, and preferentially arranges the clock wiring in the wiring layer. It is.
また、本発明になる多層配線構造の配線方法は、クロッ
ク配線同士またはクロック配線と他の配線とに関して1
、異層間の平行配線を禁止するものである。Further, the wiring method of the multilayer wiring structure according to the present invention has the following advantages:
, prohibits parallel wiring between different layers.
また、本発明になる半導体装置は、多層配線構造を有す
る半導体装置であって、任意の配線層におけるクロック
配線の両隣に電源配線を配置してなるものである。Further, the semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multilayer interconnection structure, in which power supply interconnections are arranged on both sides of a clock interconnection in an arbitrary interconnection layer.
また、本発明になる半導体装置は、多層配線構造を有す
る半導体装置であって、クロック配線と隣接する配線層
との間における寄生容量のばらつきが最小となる配線層
にクロック配線を配置してなるものである。Further, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multilayer wiring structure, in which a clock wiring is arranged in a wiring layer where variation in parasitic capacitance between a clock wiring and an adjacent wiring layer is minimized. It is something.
また、本発明になる半導体装置は、多層配線構造の任意
の配線層に配置されたクロック配線に対して平行となる
他の配線層における配線領域を空き領域にしてなるもの
である。Further, the semiconductor device according to the present invention is constructed by leaving a wiring area in another wiring layer parallel to a clock wiring arranged in an arbitrary wiring layer of a multilayer wiring structure as an empty area.
上記した本発明の多層配線構造の配線方法によれば、ク
ロック配線の両隣を、電位変化の少ない電源配線が並走
するので、当該クロック配線における寄生容量のばらつ
きが少なくなるとともに、電源配線によって他の配線構
造からシールドされるので、同種の他のクロック配線と
の間におけるクロストークも防止され、当該クロック配
線を伝播するクロック信号のスキューが確実に減少する
。According to the above-described wiring method for a multilayer wiring structure of the present invention, power supply wirings with small potential changes run parallel to each other on both sides of the clock wiring, so variations in parasitic capacitance in the clock wiring are reduced, and the power supply wiring Since it is shielded from the wiring structure, crosstalk with other clock wiring of the same type is also prevented, and the skew of the clock signal propagating through the clock wiring is reliably reduced.
また、一般に多層配線構造を構成する任意の配線層にク
ロック配線を配置する場合、その上下に隣接する配線層
の双方との間の寄生容量のばらつき影響を受けることと
なる。一方、たとえば、論理L S ’Iなとのように
、多層配線構造の最下層および最上層が、配線が縦横に
隙間なく引き回されるゲート敷き詰め層、および電源配
線がほぼ全面に隙間なく引き回される電源ベタ配線層か
らなる構造では、このゲート敷き詰め層または電源ベタ
配線層に隣接する配線層に配置されたクロック信号線に
対する寄生容量のばらつきは小さく、他方の隣接配線層
のみの影響を考慮するだけでよくなる。すなわち、当該
ゲート敷き詰め層および電源ベタ配線層に隣接する配線
層にクロック配線を優先的に配置することにより、隣接
配線層間の寄生容量のばらつきなどに起因するクロック
信号のスキューを効果的に低減できる。Furthermore, in general, when a clock wiring is arranged in an arbitrary wiring layer constituting a multilayer wiring structure, it is affected by variations in parasitic capacitance between both the upper and lower adjacent wiring layers. On the other hand, for example, in a logic LS'I, the bottom and top layers of a multilayer wiring structure are gate-covered layers in which wiring is routed vertically and horizontally without any gaps, and power supply wiring is routed almost entirely over the entire surface without any gaps. In a structure consisting of a power supply flat wiring layer that is connected to a gate, the variation in parasitic capacitance for the clock signal line placed in the wiring layer adjacent to the gate filling layer or the power supply flat wiring layer is small, and the influence of only the other adjacent wiring layer is small. Just consider it. In other words, by preferentially arranging the clock wiring in the wiring layer adjacent to the gate filling layer and the power supply flat wiring layer, it is possible to effectively reduce the skew of the clock signal caused by variations in parasitic capacitance between adjacent wiring layers. .
また、クロック配線に生じる寄生容量の大きさは、当該
クロック配線に交差する配線よりも並行な配線の影響の
ほうが大きくなり、同層内における他の平行配線からの
影響は電源配線を並走させることによって防止できるが
、他の配線層における平行配線の影響も考慮する必要が
ある。In addition, the parasitic capacitance that occurs in a clock wiring is affected more by parallel wiring than by wiring that intersects the clock wiring, and the influence from other parallel wiring in the same layer is greater when the power wiring runs parallel to the clock wiring. However, it is necessary to consider the influence of parallel wiring in other wiring layers.
そこでクロック配線か配置された配線層以外の配線層に
おける当該クロック配線に対する平行配線を禁止するこ
とにより、寄生゛容量のばらつきや絶対量の低減を効果
的に実現でき、クロック信号のスキューを確実に減少さ
せることができる。Therefore, by prohibiting parallel wiring to the clock wiring in wiring layers other than the wiring layer in which the clock wiring is placed, it is possible to effectively reduce the variation and absolute amount of parasitic capacitance, and ensure the skew of the clock signal. can be reduced.
これにより、一対のクロック差動配線の一方の長さを迂
回などによって意図的に長くしたり、ダミーゲートを挿
入するなとの対策に比較して、クロック信号の伝播遅延
時間の増大や、構造の複雑化を招くことなく、クロック
信号のスキューを的確に防止することができる。As a result, compared to measures such as intentionally increasing the length of one side of a pair of clock differential wiring by detouring or inserting a dummy gate, this increases the propagation delay time of the clock signal and reduces the It is possible to accurately prevent clock signal skew without complicating the process.
また、上記した本発明の半導体装置によれば、クロック
配線の両隣に位置する電位の安定な電源線との間におけ
る寄生容量のばらつきが少なくなるとともに、当該電源
配線のシールド効果によって他のクロック配線との間な
どにおけるクロストークも防止され、当該クロック配線
を伝播するクロック信号のスキューを減少させることが
できる。Further, according to the semiconductor device of the present invention described above, variations in parasitic capacitance between the clock wiring and the stable potential power supply lines located on both sides of the clock wiring are reduced, and the shielding effect of the power supply wiring allows other clock wiring It is also possible to prevent crosstalk between the clock wiring and the like, and to reduce the skew of the clock signal propagating through the clock wiring.
また、寄生容量のばらつきの少ないゲート敷き詰め層や
電源ベタ配線層に隣接する配線層にクロック配線を優先
的に配置することで、寄生容量のばらつきや絶対値の削
減を実現することができ、スキューを確実に減少させる
ことができる。In addition, by preferentially arranging clock wiring in wiring layers adjacent to gate filling layers and power supply flat wiring layers with less variation in parasitic capacitance, it is possible to reduce the variation in parasitic capacitance and reduce the absolute value. can be definitely reduced.
また、多層配線構造を構成する異なる配線層間において
クロック配線との平行な領域を空き領域とすることによ
り、当該クロック配線と平行で寄生容量を増大させる一
因となる平行配線がなくなり、スキューを効果的に減少
させることができる。In addition, by leaving the area parallel to the clock wiring as an empty area between the different wiring layers that make up the multilayer wiring structure, there is no parallel wiring that is parallel to the clock wiring and causes an increase in parasitic capacitance, and the skew is effectively reduced. can be significantly reduced.
これにより、クロック信号のスキューを見込んだ、論理
回路などの動作サイクルにおける時間マージンを必要以
上に大きくする必要か無くなり、動作の高速化を実現す
ることができる。This eliminates the need to unnecessarily increase the time margin in the operation cycle of a logic circuit, taking into account the skew of the clock signal, and it is possible to realize faster operation.
〔実施例1〕
以下、本発明の一実施例である多層配線構造の配線方法
および半導体装置の一例について図面を参照しながら詳
細に説明する。[Embodiment 1] Hereinafter, an example of a wiring method for a multilayer wiring structure and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、本実施例における多層配線構造の配線方法の
一例を従来の場合と比較対照して示す平面図であり、第
2図は、本実施例の半導体装置の多層配線構造の一部を
破断して示す略斜視図である。FIG. 1 is a plan view illustrating an example of the wiring method of the multilayer wiring structure according to the present embodiment in comparison with a conventional case, and FIG. 2 is a part of the multilayer wiring structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG.
本実施例の半導体装110は、複数の層間絶縁膜11を
介して、複数の配線層Mを積み重ねた多層配線構造を有
している。個々の配線層Mには、一般信号線12.
クロック配線13.を源配線14が適宜配置されている
。The semiconductor device 110 of this embodiment has a multilayer wiring structure in which a plurality of wiring layers M are stacked with a plurality of interlayer insulating films 11 interposed therebetween. Each wiring layer M includes general signal lines 12.
Clock wiring 13. The source wiring 14 is appropriately arranged.
−ここで、本実施例の場合には、第2図および第1図に
示されるように、任意の配線層Mにおいて、クロック差
動配線をなす一対のクロック配線13の両隣に、電源配
線14が並走して配置されてぃる。- Here, in the case of this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 1, in any wiring layer M, power supply wirings 14 are placed on both sides of a pair of clock wirings 13 forming clock differential wirings. are arranged in parallel.
すなわち、一般に電源配線14は、クロック配線13や
一般信号線12などに比較して電位の変化が少なく安定
しているため、当該電源配線14と並行するクロック配
線I3における寄生容量のばらつきは、従来のようにラ
ンダムに配線する場合に比較して小さくなる。That is, since the power supply wiring 14 is generally stable with less change in potential compared to the clock wiring 13 and the general signal line 12, the variation in parasitic capacitance in the clock wiring I3 parallel to the power supply wiring 14 is smaller than that of the conventional power wiring 14. It is smaller than when wiring is done randomly as in .
さらに、クロック配線13は電源配J1114によって
シールドされ、同一の配線層M内の他の一般信号線12
や、同種の他のクロック配線13との間におけるクロス
トークノイズに起因する波形の歪みなとの発生が確実に
防止される。Furthermore, the clock wiring 13 is shielded by the power wiring J1114, and other general signal lines 12 in the same wiring layer M
The occurrence of waveform distortion due to crosstalk noise with other clock wiring lines 13 of the same type is reliably prevented.
このため、寄生容量のばらつきゃ、波形の歪みなどに起
因するクロック信号のスキューの発生が確実に抑止され
、当該スキュー発生を見込んで設定される、動作サイク
ルの時間マージンを短縮することが可能となり、半導体
装置の動作速度が向上する。Therefore, the occurrence of skew in the clock signal due to variations in parasitic capacitance, waveform distortion, etc. is reliably suppressed, and it is possible to shorten the time margin of the operating cycle, which is set in anticipation of the occurrence of such skew. , the operating speed of semiconductor devices is improved.
また、たとえばクロック配線13の長さを意図的に長く
したり、余分なダミーゲートを経路中に挿入するなどの
対策に比較して、配線長の増大に起因するクロック信号
の伝播遅延時間の増大や、回路構造の複雑化を招くなど
の懸念もない。Additionally, compared to countermeasures such as intentionally increasing the length of the clock wiring 13 or inserting an extra dummy gate into the path, the propagation delay time of the clock signal increases due to the increased wiring length. There is also no concern that the circuit structure will become complicated.
〔実施例2〕
第3図(al〜(d)は、本発明の他の実施例である多
層配線構造の配線方法および半導体装置の一例を模式的
に示す略断面図であり、第4図は、本実施例の半導体装
置の多層配線構造の一部を破断して示す略斜視図である
。[Example 2] FIGS. 3A to 3D are schematic cross-sectional views schematically showing an example of a wiring method and a semiconductor device of a multilayer wiring structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view, partially cut away, of the multilayer wiring structure of the semiconductor device according to the present embodiment.
本実施例の半導体装置20は第4図に示されるように、
基板21に形成された複数の図示しない論理ゲートを接
続する金属配線22が縦横に張り巡らされたゲート敷き
詰め層Mlと、複数の配線層M2.配線層M3.配線層
M4.配線層M5と、最上部に位置し、断面積の比較的
大きな金属配線22からなる電源配線が縦横に張り巡ら
された電源ベタ配線層M6とを、複数の層間絶縁膜23
を介して積層した多層配線構造を有している。The semiconductor device 20 of this embodiment, as shown in FIG.
A gate covering layer M1 in which metal wires 22 connecting a plurality of logic gates (not shown) formed on a substrate 21 are stretched in all directions, and a plurality of wiring layers M2 . Wiring layer M3. Wiring layer M4. A plurality of interlayer insulating films 23 are used to connect the wiring layer M5 and the power supply flat wiring layer M6, which is located at the top and has power supply wiring made of metal wiring 22 with a relatively large cross-sectional area stretched vertically and horizontally.
It has a multilayer wiring structure in which the wiring is laminated via the .
また、最上層に位置する電源ベタ配線層M6は、絶縁保
護llI24によって覆われている。Further, the power supply flat wiring layer M6 located at the top layer is covered with an insulation protection llI24.
ゲート敷き詰め層M1および電源ベタ配線層M6を除い
た他の配線層M2〜配線層M5は、金属配線22の走行
方向が′互いに直交するように交互に積み重ねられてい
る。The wiring layers M2 to M5 other than the gate spread layer M1 and the power supply flat wiring layer M6 are alternately stacked such that the running directions of the metal wirings 22 are orthogonal to each other.
ここで、このような多層配線構造の配線層M2〜M5の
任意の一つにおける金属配線22と、他の配線層の金属
配線22との間におけるクロス容量などの寄生容量のば
らつきの大小を比較すると、第3図FC)および(d)
に示されるように、中間の配線層M3や配線層M4の金
属配線22の場合には、その上下の配線層M2.M4お
よび配線層MS。Here, the magnitude of variation in parasitic capacitance such as cross capacitance between the metal wiring 22 in any one of the wiring layers M2 to M5 of such a multilayer wiring structure and the metal wiring 22 in other wiring layers is compared. Then, Fig. 3 FC) and (d)
As shown in , in the case of the metal wiring 22 in the intermediate wiring layer M3 or the wiring layer M4, the wiring layer M2 . M4 and wiring layer MS.
M5の直交する他の金属配線22の双方の影響を受ける
こととなり、寄生容量のばらつきは大きくなる。This will be influenced by both of the other metal interconnects 22 that are perpendicular to M5, and the variation in parasitic capacitance will increase.
これに対して、同図(alおよび(bJに示されるよう
に、ゲート敷き詰め層Mlまたは電源ベタ配線層M6に
隣接する配線層M2および配線層M5の場合、ゲート敷
き詰め層M1および電源ベタ配線層M6おいては金属配
線22が全面に縦横に張り巡らされているため、当該ゲ
ート敷き詰め層M1または電源ベタ配線層M6による寄
生容量のばらつきは非常に小さくなり、他方に隣接する
配線層M3または配線層M4による寄生容量のばらつき
のみとなる。On the other hand, as shown in FIG. In M6, since the metal wiring 22 is stretched across the entire surface vertically and horizontally, variations in parasitic capacitance due to the gate filling layer M1 or the power supply flat wiring layer M6 are extremely small, and the variation in parasitic capacitance due to the adjacent wiring layer M3 or the wiring is extremely small. The only variation in parasitic capacitance is due to layer M4.
そこで、本実施例2の場合には、クロック配線22aを
、ゲート敷き詰め層Mlに隣接する配線層M2、または
電源ベタ配線層M6に隣接する配線層M5に優先的に配
置し、当該クロック配線22aにおける、寄生容量のば
らつきなどに起因するスキューの発生を防止する。Therefore, in the case of the second embodiment, the clock wiring 22a is preferentially arranged in the wiring layer M2 adjacent to the gate filling layer Ml or the wiring layer M5 adjacent to the power supply flat wiring layer M6, and the clock wiring 22a This prevents the occurrence of skew caused by variations in parasitic capacitance.
これにより、前記実施例1の場合と同様に、配線構造の
複雑化などを生じることなく、論理LSIなどの半導体
装f120の動作速度を向上させることができる。As a result, as in the first embodiment, the operating speed of the semiconductor device f120 such as a logic LSI can be improved without complicating the wiring structure.
〔実施例3〕
第5図、第7図および第6図、第8図は、本発明の他の
実施例である多層配線構造の配線方法および半導体装置
20A、半導体装置20Bの一例を示す略断面図および
略斜視図である。[Embodiment 3] FIG. 5, FIG. 7, FIG. 6, and FIG. 8 are schematic diagrams showing an example of a wiring method of a multilayer wiring structure, a semiconductor device 20A, and a semiconductor device 20B, which are other embodiments of the present invention. They are a sectional view and a schematic perspective view.
たとえば、前記実施例2に例示した多層配線構造の配線
層M2〜M5においては、通常、金属配線22が直交す
るように交互に配置されているため、任意の配線層(た
とえば、配線層M2または配線層M5)に配置したクロ
ック配線22aに対して大きな寄生容量のばらつきをも
たらす平行配線は、同一配線層内の隣接配線の他に、異
層間の平行配線もあり得る。For example, in the wiring layers M2 to M5 of the multilayer wiring structure exemplified in Example 2, the metal wirings 22 are normally arranged alternately so as to intersect with each other, so that any wiring layer (for example, wiring layer M2 or The parallel wiring that causes large variations in parasitic capacitance with respect to the clock wiring 22a arranged in the wiring layer M5) may be not only adjacent wiring within the same wiring layer but also parallel wiring between different layers.
前者の平行配線は、実施例1に例示したように、電源配
線14を並走させることによって寄生容量のばらつきの
低減が可能となるが、後者の場合には、たとえば、図示
しない自動配線システムなどにおけるライブラリなどに
おいて、クロック配線22aの上側の配線層(この場合
、配線層M4)または下側の配線層(この場合、配線層
M3)における平行配線の配置を禁止することで防止で
きる。In the former case, parallel wiring makes it possible to reduce variations in parasitic capacitance by running the power supply wiring 14 in parallel, as illustrated in Embodiment 1, but in the latter case, for example, an automatic wiring system (not shown), etc. This can be prevented by prohibiting the placement of parallel wiring in the wiring layer above (wiring layer M4 in this case) or the wiring layer below (wiring layer M3 in this case) the clock wiring 22a in a library or the like.
すなわち、たとえば、第5図および第6図、または第7
図および第8図に示されるように、半導体装置20A(
半導体装置20B)において、クロック配線22aが存
在する配線層M2(配線層M5)と配線方向が平行とな
る配線NM4(配線層M3)において、当該配線層M2
(M5)のクロック配線22aの直上(直下)部の領
域における金属配線22の配置を禁止し、空き領域El
(空き領域E2)とする。That is, for example, FIGS. 5 and 6, or FIG.
As shown in the figure and FIG. 8, the semiconductor device 20A (
In the semiconductor device 20B), in the wiring NM4 (wiring layer M3) whose wiring direction is parallel to the wiring layer M2 (wiring layer M5) in which the clock wiring 22a exists, the wiring layer M2
(M5) The arrangement of the metal wiring 22 in the area directly above (immediately below) the clock wiring 22a is prohibited, and the empty area El
(Free area E2).
このような配線方法は、クロック配置1122aが、引
き回される固定領域は、一般信号線が横切るだけと想定
して配線チャネル(領域)の容量を設計することで容易
に実現することができる。Such a wiring method can be easily realized by designing the capacitance of the wiring channel (area) on the assumption that the fixed area where the clock arrangement 1122a is routed is only crossed by general signal lines.
このように、クロック配線22aの配置領域の上下にお
ける他の配線層での平行配線の配置を禁止することによ
り、クロック配線22aと他の配線とが平行になること
に起因する、寄生容量のばらつきや増大を防止すること
ができ、クロック配線22aを伝播するクロック信号の
スキューを確実に減少させることができる。In this way, by prohibiting the placement of parallel wiring in other wiring layers above and below the arrangement area of the clock wiring 22a, variations in parasitic capacitance due to the clock wiring 22a and other wiring being parallel are reduced. Therefore, the skew of the clock signal propagating through the clock wiring 22a can be reliably reduced.
これにより、半導体装1t2OA、20Bの動作におけ
るスキューを見込んだ時間マージンを短縮することがで
き、半導体装置2OA、20Bの動作速度を向上させる
ことができる。Thereby, it is possible to shorten the time margin in consideration of skew in the operation of the semiconductor devices 1t2OA and 20B, and it is possible to improve the operating speed of the semiconductor devices 2OA and 20B.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.
たとえば、多層配線構造を構成する配線層の数としては
、前述の各実施例において例示した6層の場合に限らず
、6層以上あるいは以下であってもよい。For example, the number of wiring layers constituting the multilayer wiring structure is not limited to six as exemplified in each of the above embodiments, but may be more than six or less than six.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。Among the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical inventions are briefly described below.
すなわち、本発明になる多層配線構造の配線方法によれ
ば、伝播遅延時間の増大や、回路構造の複雑化を生じる
ことなく、クロック配線におけるクロック信号のスキュ
ーを確実に減少させることができる。That is, according to the wiring method for a multilayer wiring structure according to the present invention, it is possible to reliably reduce the skew of the clock signal in the clock wiring without increasing the propagation delay time or complicating the circuit structure.
また、本発明になる半導体装置によれば、クロック信号
のスキューが確実に減少し、動作サイクルにおけるスキ
ューを見込んだ時間マージンを短縮することができ、動
作速度か向上する。Furthermore, according to the semiconductor device of the present invention, the skew of the clock signal is reliably reduced, the time margin in which the skew is taken into account in the operating cycle can be shortened, and the operating speed is improved.
第1図は本発明の実施例1である多層配線構造の配線方
法の一例を従来の場合と比較対照して示す平面図、
第2図は本発明の実施例1である半導体装置の多層配線
構造の一部を破断して示す略斜視図、第3図(a)〜(
d)は本発明の実施例2である多層配線構造の配線方法
の作用の一例を模式的に示す略断面図、
第4図は本発明の実施例2である半導体装置の多層配線
構造の一部を破断して示す略斜視図、第5図は本発明の
実施例3である多層配線構造の配線方法の一例を示す断
面図、
第6図は本発明の実施例3である半導体装置の多層配線
構造の一部を破断して示す略斜視図、第7図は、同じく
、本発明の実施例3である多層配線構造の配線方法の一
例を示す断面図、第8図は、同じく、本発明の実施例3
である半導体装置の多層配線構造の一部を破断して示す
略斜視図である。
10・・・半導体装置、11・・・層間絶縁膜、12・
・・一般信号線、13・・・クロック配線、14・・・
電源配線、20.2.OA、20B・・・半導体装置、
21・・・基板、22・・・金属配線、22a・・・ク
ロック配線、23・・・層間絶縁膜、24・・・絶縁保
護膜、El、Ej・・・空き領域、M・・・配線層、M
l・・・ゲート敷き詰め層、M2〜M5・・・配線層、
M6・・・電源ベタ配線層。
代理人 弁理士 筒 井 大 和
第3F27
(a) (b)(C)
(d )22a:クロ・
ンク配線FIG. 1 is a plan view showing an example of a wiring method for a multilayer wiring structure according to a first embodiment of the present invention in comparison with a conventional method, and FIG. 2 is a multilayer wiring of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. A schematic perspective view showing a part of the structure broken away, FIGS. 3(a) to (
d) is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the effect of the wiring method for a multilayer wiring structure according to the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a wiring method for a multilayer wiring structure according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic perspective view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic perspective view showing a partially broken multilayer wiring structure, and FIG. Example 3 of the present invention
FIG. 2 is a schematic perspective view partially cut away of a multilayer wiring structure of a semiconductor device. 10... Semiconductor device, 11... Interlayer insulating film, 12.
...General signal line, 13...Clock wiring, 14...
Power wiring, 20.2. OA, 20B... semiconductor device,
21... Substrate, 22... Metal wiring, 22a... Clock wiring, 23... Interlayer insulating film, 24... Insulating protective film, El, Ej... Vacant area, M... Wiring Layer, M
l...Gate filling layer, M2-M5...Wiring layer,
M6...Power supply flat wiring layer. Agent Patent Attorney Dai Tsutsui Wa 3F27 (a) (b) (C)
(d) 22a: Kuro・
link wiring
Claims (1)
ック配線の両隣に電源配線を配置することを特徴とする
多層配線構造の配線方法。 2、多層配線構造を構成する個々の配線層に、隣接する
配線層の種別に応じて、クロック配線の配置に関する優
先順位を付与し、当該優先順位の高い前記配線層に前記
クロック配線を配置することを特徴とする多層配線構造
の配線方法。 3、ゲート敷き詰め配線層または電源ベタ配線層に隣接
する配線層に最も高い優先順位を付与し、当該配線層に
クロック配線を優先的に配置することを特徴とする請求
項2記載の多層配線構造の配線方法。 4、クロック配線同士またはクロック配線と他の配線と
に関して、異層間の平行配線を禁止することを特徴とす
る多層配線構造の配線方法。 5、多層配線構造を有する半導体装置であって、任意の
配線層におけるクロック配線の両隣に電源配線を配置し
てなることを特徴とする半導体装置。 6、多層配線構造を有する半導体装置であって、クロッ
ク配線と隣接する配線層との間における寄生容量のばら
つきが最小となる配線層に前記クロック配線を配置して
なることを特徴とする半導体装置。 7、多層配線構造の任意の配線層に配置されたクロック
配線に対して平行となる他の配線層における配線領域を
空き領域にしてなることを特徴とする半導体装置。[Scope of Claims] 1. A wiring method for a multilayer wiring structure, characterized by arranging power supply wiring on both sides of a clock wiring in any wiring layer constituting the multilayer wiring structure. 2. Giving priority to each wiring layer constituting the multilayer wiring structure in terms of clock wiring placement according to the type of adjacent wiring layer, and placing the clock wiring in the wiring layer with the highest priority. A wiring method for a multilayer wiring structure characterized by the following. 3. The multilayer wiring structure according to claim 2, wherein the highest priority is given to the wiring layer adjacent to the gate spread wiring layer or the power supply flat wiring layer, and the clock wiring is preferentially arranged in the wiring layer. wiring method. 4. A wiring method for a multilayer wiring structure, characterized in that parallel wiring between different layers is prohibited with respect to clock wirings or between clock wirings and other wirings. 5. A semiconductor device having a multilayer wiring structure, characterized in that power supply wiring is arranged on both sides of a clock wiring in an arbitrary wiring layer. 6. A semiconductor device having a multilayer wiring structure, characterized in that the clock wiring is arranged in a wiring layer where variation in parasitic capacitance between the clock wiring and an adjacent wiring layer is minimized. . 7. A semiconductor device characterized in that a wiring area in another wiring layer parallel to a clock wiring arranged in an arbitrary wiring layer of a multilayer wiring structure is made into an empty area.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2327599A JPH04196462A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Wiring method for multilayer wiring structure and semiconductor device |
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JP2327599A JPH04196462A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Wiring method for multilayer wiring structure and semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=18200863
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04196462A (en) |
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- 1990-11-28 JP JP2327599A patent/JPH04196462A/en active Pending
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