DE10126566C1 - Integrierte Schaltung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine integrierte Schaltung mit einer Mehrzahl parallel nebeneinander angeordneter aktiver streifenförmiger Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3); einer Kontaktebene (K2) mit einer jeweiligen Mehrzahl von in Längsrichtung der einzelnen streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) regelmäßig angeordneten Kontakten (9'; 11, 12); wobei die Kontakte (9'; 11, 12) in Breitenrichtung der einzelnen streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) derart angeordnet sind, daß die Breitenerstreckung entsprechender Kontakte (9'; 11, 12) benachbarter Gebiete verschieden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung mit einer Mehrzahl parallel nebeneinander angeordneter akti­ ver streifenförmiger Gebiete und einer Kontaktebene mit einer jeweiligen Mehrzahl von in Längsrichtung der einzelnen strei­ fenförmigen Gebiete regelmäßig angeordneten Kontakten, wobei die Kontakte in Breitenrichtung der einzelnen streifenförmi­ gen Gebiete derart angeordnet sind, dass die Breitenerstre­ ckung entsprechender Kontakte benachbarter Gebiete verschie­ den ist.

Eine derartige integrierte Schaltung ist aus der US 006,020,612 A und aus der JP 2000-307075 A bekannt.

Die DE 41 15 909 C1 offenbart eine Leitbahn-Anordnung für höchstintegrierte Schaltungen mit mindestens zwei, im wesent­ lichen in einer ersten Richtung verlaufenden unteren Leitbahn und mindestens zwei darüber liegenden im wesentlichen in der ersten Richtung verlaufenden oberen Leitbahn. Jede untere Leitbahn ist in Abschnitte unterteilt, mit zwischen den Ab­ schnitten liegenden Lücken. Jeder Abschnitt besitzt einen Kontakt zur überliegenden durchgehenden oberen Leitbahn. Min­ destens in der Nähe eines solchen Kontaktes besitzt die in einer zweiten Richtung benachbarte untere Leitbahn eine Lü­ cke.

Die DE 197 52 014 A1 offenbart eine integrierte Halbleiter­ schaltungsanordnung mit einer Vielzahl von Verdrahtungsgit­ terpunkten zu länglich gestalteten Source-/Drainbereichen.

Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen an­ wendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf integrierte OCD(Off Chip Driver bzw. Off-Chip-Treiber)-Schaltungen in Silizium- Technologie erläutert.

Fig. 3 ist eine schematische seitliche Darstellung einer be­ kannten integrierten Schaltung in Silizium-Technologie.

In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Halbleitersubstrat, z. B. ein Silizium-Halbleitersubstrat. Integriert in das Halb­ leitersubstrat 1 sind Source-/Draingebiete 2, 4 mit einem da­ zwischen liegenden Kanalgebiet 3. Die Source-/Draingebiete 2, 4 sind in Draufsicht betrachtet (vgl. Fig. 4) längliche Streifen, welche an der Substratoberfläche einen im wesentli­ chen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Streifen parallel zueinander angeordnet sind.

Weiter mit Bezug auf Fig. 3 ist oberhalb der Substratoberflä­ che eine erste Kontaktebene K1 vorgesehen, welche für jedes der Source-/Draingebiete 2, 4 eine Mehrzahl von in Längsrich­ tung regelmäßig angeordneten Kontakten 6, 7 aufweist. Im vor­ liegenden Beispiel liegend die Kontakte 6, 7 im wesentlichen in der Mitte der streifenförmigen Source-/Draingebiete 2, 4 und sind äquidistant beabstandet. Eingebettet sind die Kontakte 6, 7 in eine Isolationsschicht 5, welche beispielsweise aus TEOS-Oxid besteht.

Oberhalb der ersten Kontaktebene K1 ist eine erste Metalli­ sierungsebene M0 vorgesehen, welche die Kontakte 6, 7 mit voneinander elektrisch getrennten Metallflächen 8a, 8b, z. B. aus Wolfram, elektrisch verbindet. Oberhalb der Metallebene M0 ist eine zweite Kontaktebene K2 vorgesehen, welche im vor­ liegenden Fall jeweils zwei Kontakte 9, 10 bzw. 11, 12 ober­ halb des entsprechenden Kontaktes der ersten Kontaktebene K1, nämlich oberhalb der Kontakte 6, 7, vorsieht. Eine weitere Isolationsschicht zwischen den Kontakten 9, 10, 11, 12 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.

Oberhalb der Kontaktebene K2 liegt eine weitere Metallisie­ rungsebene M1, welche die Kontakte 9, 10 mittels der Metall­ fläche 13a und die Kontakte 11, 12 mittels der Metallfläche 13b zusammenführt.

Fig. 4 ist eine schematische Aufsicht-Darstellung der bekann­ ten integrierten Schaltung in Silizium-Technologie.

Gemäß der Darstellung von Fig. 4 sind bei dem vorliegenden Beispiel 5 Source-/Draingebiete S1, D1, S2, D2, S3 vorgese­ hen, wobei die Gebiete S1 und D1 den Gebieten 2 bzw. 4 von Fig. 3 entsprechen. Die Länge der Source-/Draingebiete S1, D1, S2, D2, S3 sei im folgenden mit L bezeichnet. Zwischen den Source-/Draingebieten S1, D1, S2, D2, S3 ist jeweils ein Kanalgebiet mit einem darüber liegenden Gateanschluss G1-G4 vorgesehen. Die mit einem Kreuz gefüllten Quadrate in Fig. 4 bezeichnen die Oberansicht der Kontakte der ersten Kontakt­ ebene K1, die, wie bereits erwähnt, im wesentlichen in der Mitte der Breitenerstreckung der jeweiligen Source- /Draingebiete S1, D1, S2, D2, S3 liegen.

Die offenen Quadrate in Fig. 4 bezeichnen die Kontakte der zweiten Kontaktebene K2, welche über die erste Metallisierungsebene M0 mit den entsprechenden Kontakten der ersten Kontaktebene K1 verbunden sind. So ist im vorliegenden Fall jeweils ein bestimmter Kontakt der ersten Kontaktebene K1 mit zwei darüber liegenden Kontakten der zweiten Kontaktebene K2 verbunden, und zwar gemäß der Darstellung von Fig. 4 jeweils mit dem links und rechts darüber liegenden nächsten Nachbarn. Der Tatsache, dass die Kontakte der beiden Kontaktebenen K1, K2 in Längsrichtung zueinander versetzt sind, wird in Fig. 3 dadurch Rechnung getragen, dass die Kontakte 6, 7 eine andere Schraffur aufweisen als die Kontakte 9, 10, 11 bzw. 12.

Die bei der mit Bezug auf Fig. 3 und 4 erläuterten integrier­ ten Schaltung auftretenden Probleme liegen an den Designre­ geln für die Gestaltung der Kontakte und die Gestaltung der Metallisierungen. Insbesondere ergeben sich bei der gezeigten Anordnung dann Probleme, wenn die Breite des Kanalbereichs 3 bzw. der darüber liegenden Gates G1-G4 verkleinert wird. Ab einer bestimmten Breite kollidieren dann die nächst benach­ barten Kontakte zweier benachbarter Source-/Draingebiete der zweiten Kontaktebene K2.

Einfach lösbar wäre dieses Problem dadurch, dass jeweils nur jedes zweite streifenförmige Source-/Draingebiet S1, D1, S2, D2, S3 Doppelkontakte in der zweiten Kontaktebene K2 aufwei­ sen würde, d. h. also die Source-/Draingebiete alternierend zwei bzw. einen Kontakt in der zweiten Kontaktebene K2 er­ hielten. Dies ist jedoch insofern nachteilhaft, als dass je­ des Source-/Draingebiet gleichmäßig an die Stromversorgung anzuschließen ist, d. h., dass jedes Source-/Draingebiet ein im wesentlichen gleichen Ausgangs- bzw. Eingangswiderstand aufweist. Auch ist eine Symmetrie der Source-/Draingebiete hinsichtlich der Kontaktierung wünschenswert, damit sich eine im wesentlichen homogene Stromdichteverteilung über die Flä­ che der gesamten Source-/Draingebiete ergibt.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ent­ sprechende integrierte Schaltung zu schaffen, wobei es möglich ist, in der zweiten Kontaktebene über die Breite ver­ teilt mehrere Kontakte vorzusehen, ohne dass es Probleme bei der Verschmälerung der Kanalgebiete gibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die integrierte Schaltung nach Anspruch 1 gelöst.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß die Kontakte in Breitenrichtung der einzelnen streifenförmigen Gebiete derart angeordnet sind, daß die Breitenerstreckung entsprechender Kontakte benachbarter Ge­ biete verschieden ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz u. a. den Vorteil auf, dass trotz einer Dimensi­ onsverkleinerung eine Symmetrie der Kontakte und eine gleiche Anzahl davon für jedes aktive Gebiet beibehalten werden kann.

Erfindungsgemäß weisen die Kontakte der streifenförmigen Gebiete über eine erste Länge eine erste Breitenerstreckung und über eine zweite Länge eine zweite Breitenerstreckung auf.

Erfindungsgemäß beträgt die Breitenerstreckung entsprechender Kontakte eines ersten und zweiten benachbarten Streifens beim ersten Streifen zwei Kon­ takte über die erste Länge und einen Kontakt über die zweite Länge und beim zweiten Streifen zwei Kontakte über die zweite Länge und einen Kontakt über die erste Länge.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildun­ gen und Verbesserungen des Gegenstandes der Erfindung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Kon­ takte mit der Breitenerstreckung von einem Kontakt im wesent­ lichen in der Breitenmitte des jeweiligen Gebiets angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die streifenförmigen Gebiete Source-/Draingebiete von Feldef­ fekttransistoren, welche mit jeweiligen dazwischenlie­ genden Kanalgebieten in ein Halbleitersubstrat eingebracht sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine wei­ tere Kontaktebene mit einer jeweiligen Mehrzahl von in Längs­ richtung der einzelnen streifenförmigen Gebiete regelmäßig angeordneten Kontakten vorgesehen, welche unter der Kontakt­ ebene liegt, wobei die Kontakte der weiteren Kontaktebene ei­ ne Breitenerstreckung von einem Kontakt aufweisen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die bei­ den Kontaktebenen über eine dazwischenliegende Metallebene miteinander verbunden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Anzahl der Kontakte jedes der streifenförmigen Gebiete gleich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung liegen be­ stimmte Kontakte der Konatktebene eines streifenförmigen Ge­ biets über einem benachbarten streifenförmigen Gebiet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die streifenförmige Gebiete im wesentlichen rechteckig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische seitliche Darstellung einer inte­ grierten Schaltung in Silizium-Technologie als Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Aufsicht-Darstellung einer inte­ grierten Schaltung in Silizium-Technologie der Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische seitliche Darstellung einer be­ kannten integrierten Schaltung in Silizium- Technologie; und

Fig. 4 eine schematische Aufsicht-Darstellung der bekann­ ten integrierten Schaltung in Silizium-Technologie.

Fig. 1 ist eine schematische seitliche Darstellung einer in­ tegrierten Schaltung in Silizium-Technologie als Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine schema­ tische Aufsicht-Darstellung einer integrierten Schaltung in Silizium-Technologie der Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 3 bzw. 4 gleiche bzw. funktionsgleiche Bestandteile.

Die Anordnung der Source-/Draingebiete 2, 4 gemäß Fig. 1 ist identisch wie in Fig. 3. Lediglich das dazwischen liegende Kanalgebiet 3' ist verschmälert dargestellt. Dementsprechend liegen die Kontakte 6, 7 der ersten Kontaktebene K1 sowie die Metallflächen 8a' und 8b' der ersten Metallebene M0 näher beieinander.

Im Unterschied zur bekannten integrierten Schaltung nach Fig. 3 sind bei diesem Beispiel nicht jedem Kontakt der ersten Kontaktebene K1 zwei Kontakte der zweiten Kontaktebene K2 zu­ geordnet, sondern es ist eine symmetrische Struktur vorgese­ hen, bei der für jedes der Source-/Draingebiete, S1, D1, S2, D2, S3 über eine erste Teillänge S1 der Streifenlänge L, hier genau der Hälfte, genau zwei Kontakte in der zweiten Kontakt­ ebene K2 für jeden der Kontakte in der ersten Kontaktebene K1 vorgesehen sind. In der zweiten Teillänge L2, hier der ande­ ren Hälfte, ist jeweils nur ein Kontakt in der zweiten Kon­ taktebene K2 für jeden Kontakt in der ersten Kontaktebene K1 vorgesehen.

Korrespondierend dazu weist das benachbarte Source-/Drainge­ biet, hier beispielsweise das Source-/Draingebiet D1 gegen­ über dem Source-/Draingebiet S1(2) die selbe Kontaktstruktur auf, jedoch spiegelbildlich versetzt.

Mit anderen Worten weist dort, wo im Source-/Draingebiet S1 zwei Kontakte in der zweiten Kontaktebene vorgesehen sind, die Struktur oberhalb D1 nur einen Kontakt in der zweiten Kontaktebene K2 auf, und zwei Kontakte in der zweiten Kon­ taktebene, wobei im ersten Source-/Draingebiet S1(2) nur ein Kontakt in der zweiten Kontaktebene vorgesehen ist. Somit er­ gibt sich eine symmetrische Struktur, welche ein "Aneinander­ rücken" durch Verschmälerung der Kanallänge zulässt. Glei­ chermaßen sind die Kontakte der zweiten Kontaktebene bei die­ sem Beispiel ineinander verschachtelt, und es können sogar Kontakte der zweiten Kontaktebene K2, welche zum Source- /Draingebiet S1 gehören, oberhalb des Source-/Draingebietes D1 liegen.

Alle Source-/Draingebiete haben bei dieser neuen Anordnung die gleiche Anzahl von Versorgungskontakten, was gleich Eingangs- bzw. Ausgangswiderstände zur Folge hat. Auch ist eine voll­ ständige Symmetrie der Source-/Draingebiete zueinander gegeben, und damit die angesprochene günstige Stromdichtevertei­ lung.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Wei­ se modifizierbar.

Insbesondere ist die Erläuterung im Zusammenhang mit inte­ grierten Treiberschaltungen in Silizium-Technologie nur bei­ spielhaft.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beispielhaft angegebene Kontaktstruktur der zweiten Kontaktebene beschränkt. Beispielsweise ist ein zahnartiges Ineinandergreifen der Kontakte der zweiten Kontaktebene vor­ stellbar. Auch kann bei entsprechenden Platzverhältnissen in der zweiten Kontaktebene eine größere Anzahl von Kontakten pro Kontakt in der ersten Kontaktebene vorgesehen sein. We­ sentlich ist, dass die Kontakte in Breitenrichtung der ein­ zelnen streifenförmigen Gebiete derart angeordnet sind, dass die Breitenerstreckung entsprechender Kontakte benachbarter Source-/Draingebiete verschieden ist, so dass eine Überlap­ pung, bzw. eine Verzahnung möglich ist.

Bezugszeichenliste

1

Substrat

2

,

3

aktive Gebiete
S1-S3 Sourcegebiete
D1, D2 Draingebiete

3

,

3

' Kanalgebiet
K1, K2 Kontaktebenen
M0, M1 Metallebenen

6

,

7

,

9

,

9

',

11

,

12

Kontakte

5

Isolationsschicht

8

a,

8

a',

8

b,

13

a,

13

a',

13

b Metallflächen
G1-G4 Gatebereiche
L, L1, L2 Längenabschnitte

Claims (8)

1. Integrierte Schaltung mit:
einer Mehrzahl parallel nebeneinander angeordneter aktiver streifenförmiger Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3);
einer Kontaktebene (K2) mit einer jeweiligen Mehrzahl von in Längsrichtung der einzelnen streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) regelmäßig angeordneten Kontakten (9'; 11, 12);
wobei die Kontakte (9'; 11, 12) in Breitenrichtung der ein­ zelnen streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) derart angeordnet sind, daß die Breitenerstreckung entsprechender Kontakte (9'; 11, 12) benachbarter Gebiete verschieden ist;
wobei die Kontakte (9'; 11, 12) der streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) über eine erste Länge (L1; L2) eine erste Breitenerstreckung und über eine zweite Länge eine zweite Breitenerstreckung aufweisen; und
wobei die Breitenerstreckung entsprechender Kontakte (9'; 11, 12) eines ersten und zweiten benachbarten Streifens (S1, D1) beim ersten Streifen (S1) zwei Kontakte über die erste Länge (L1) und einen Kontakt über die zweite Länge (L2) und beim zweiten Streifen (D1) zwei Kontakte über die zweite Länge (L2) und einen Kontakt über die erste Länge (L1) beträgt.

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte mit der Breitenerstreckung von einem Kontakt im wesentlichen in der Breitenmitte des jeweiligen Gebiets ange­ ordnet sind.

3. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) Source-/­ Draingebiete von Feldeffekttransistoren sind, welche mit je­ weiligen dazwischenliegenden Kanalgebieten (3') in ein Halb­ leitersubstrat (1) eingebracht sind.

4. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Kontaktebene (K1) mit einer jeweiligen Mehrzahl von in Längsrichtung der einzelnen streifenförmigen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) regelmäßig angeordneten Kontakten (6, 7) vorgesehen ist, welche unter der Kontaktebene (K2) liegt, wo­ bei die Kontakte (6, 7) der weiteren Kontaktebene (K1) eine Breitenerstreckung von einem Kontakt aufweisen.

5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktebenen (K1; K2) über eine dazwischenliegen­ de Metallebene (M0) miteinander verbunden sind.

6. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kontakte (9'; 11, 12) jedes der streifenförmi­ gen Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) gleich ist.

7. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Kontakte (9'; 11, 12) der Konatktebene (K2) eines streifenförmigen Gebiets über einem benachbarten streifenför­ migen Gebiet liegen.

8. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmige Gebiete (S1, D1, S2, D2, S3) im wesentli­ chen rechteckig sind.