JP2001068549A - スタンダードセル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＯＳ型半導体集積回路装置において用いら
れるスタンダードセル構造を、ＥＢを用いて量産するの
に適した構造とすること。 【解決手段】 ゲート電極１を所定のピッチで配置させ
るとともに、ゲート電極１の基本形状を、その先端部１
２が前記ピッチの半分だけずれるように屈曲した形状と
する。この基本形状のゲート電極１と、それをミラー反
転または回転させたゲート電極２，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，
２Ａ，２Ｂ，２Ｃを用いてスタンダードセル構造を構築
する。相補するＰチャネルおよびＮチャネルの各トラン
ジスタのゲート電極を、それぞれのゲート先端部にて接
するように配置させる。また、ＰチャネルまたはＮチャ
ネルのトランジスタのゲート電極を、反転させた時に、
相補していたＮチャネルまたはＰチャネルのトランジス
タのゲート電極の隣のゲート電極に接続するように配置
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＳ型半導体集
積回路装置におけるスタンダードセル構造に関する。

【０００２】近年、半導体集積回路装置では、高集積化
を実現するため、より一層、パターンの微細化が進めら
れている。特に、ＭＯＳトランジスタでは、ゲート電極
を、露光機の光の波長よりも短い線幅で形成することが
望まれる。しかし、光の干渉等により、フォトリソグラ
フィ技術を用いた加工線幅の限界は光の波長までである
といわれており、それよりも狭い線幅の加工は困難であ
る。そこで、光の代わりにＥＢ（エレクトロンビーム）
を用いてウエハにパターンを転写する加工技術が検討さ
れている。

【０００３】

【従来の技術】従来、ＥＢを用いたパターン転写技術で
は、一ショット当たりの転写エリアは非常に小さく、た
とえば５μｍ角程度である。また、半導体集積回路装置
の量産性を考慮すると、パターンの転写に使用されるブ
ロックマスクの数は数十枚から多くても１００枚程度で
ある。使用可能なブロックマスクの数を最大１００枚と
すると、その約半分の５０枚程度はメモリセル等の高密
度設計部のパターン転写に必要である。したがって、ス
タンダードセル部において使用可能なブッロクマスクの
数はおおよそ５０枚までである。

【０００４】そして、あるパターンを回転させたパター
ンとミラー反転させたパターンが必要であるため、１種
類のパターンに対して８枚のブロックマスクが必要とな
る。よって、スタンダードセル部において使用可能なパ
ターン形状は５〜６種類である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、スタンダードセ
ル構造の半導体集積回路装置では、そのレイアウト設計
において、特別にセルやゲートの形状等に制約がないた
め、スタンダードセル部において使用するパターン形状
が５〜６種類を超えてしまう。

【０００６】ＥＢによりパターン転写をおこなう場合、
ブロックマスクを用いることができないパターンについ
ては、数ショットのレクタングルパターンを組み合わせ
てウエハに転写しなければならない。そのため、ＥＢの
ショット数が増え、スループットが著しく増大してしま
うので、半導体集積回路装置の量産に向かないという問
題点がある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、ＥＢを用いて量産するのに適したスタンダ
ードセル構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、スタンダードセル構造において、ゲート
電極を所定のピッチで配置させるとともに、ゲート電極
の先端部が前記ピッチの半分だけずれるように屈曲した
形状とする。これをゲート電極の基本形状とし、その基
本形状のゲート電極と、それをミラー反転または回転さ
せたゲート電極を用いてスタンダードセル構造を構築す
る。

【０００９】そして、相補するＰチャネルトランジスタ
のゲート電極とＮチャネルトランジスタのゲート電極
を、それぞれのゲート先端部にて接するように配置させ
る。また、Ｐチャネルトランジスタのゲート電極を、ミ
ラー反転させた時に、相補していたＮチャネルトランジ
スタのゲート電極の隣のゲート電極に接続するように配
置させる。Ｎチャネルトランジスタのゲート電極につい
ても同様である。これらのような屈曲形状のゲート電極
に加えて、直線状の配線部を用いる構成としてもよい。

【００１０】これらの発明によれば、スタンダードセル
構造において、ゲート電極は所定のピッチで配置され
る。そして、ゲート電極の先端部が前記ピッチの半分だ
けずれるように屈曲しており、その基本形状のゲート電
極と、それをミラー反転または回転させたゲート電極が
組み合わせて用いられる。

【００１１】それによって、たとえばＣＭＯＳ等を構成
させるため、セルをミラー反転させたり、回転させて配
置させた場合でも、基本形状のゲート電極をミラー反転
または回転させたゲート電極を用いれば済む。したがっ
て、ゲート電極のパターン数を増やさずに済む。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明
にかかるスタンダードセル構造において用いられるゲー
ト電極の基本形状パターンの一例を示す概略図である。

【００１３】図１に示すように、基本形状のゲート電極
１は、ＭＯＳトランジスタのゲート領域上に配置される
ゲート基端部１１と、ゲート領域の外側、すなわちセル
の外側の配線領域に延びるゲート先端部１２とから構成
されている。ゲート基端部１１は、所定のピッチで配置
される。そして、ゲート先端部１２は、ゲート基端部１
１に対して、そのピッチの半分だけずれるように鉤型に
屈曲させられて延びている。

【００１４】図２は、図１の基本形状のゲート電極１を
ミラー反転または回転させてできるゲート電極を示す概
略図である。ゲート電極２は、基本形状のゲート電極１
をＹ軸（図面の縦方向の軸）でミラー反転させたもので
ある。ゲート電極１Ａは、ゲート電極１を反時計廻りに
９０度回転させたものである。ゲート電極２Ａは、ゲー
ト電極２を反時計廻りに９０度回転させたものである。

【００１５】ゲート電極１Ａ，２Ａをさらに反時計廻り
に９０度回転させると、ゲート電極１Ｂ，２Ｂが得られ
る。あるいは、ゲート電極２Ｂ，１Ｂは、ゲート電極
１，２をＸ軸（図面の横方向の軸）でミラー反転させる
ことによっても得られる。ゲート電極１Ｃ，２Ｃは、ゲ
ート電極１Ｂ，２Ｂをさらに反時計廻りに９０度回転さ
せると得られる。

【００１６】図３は、図２に示すゲート電極を用いて作
成した回路の一例を示す概略図である。この回路例に
は、基本形状のゲート電極１を２本有するセル３１と、
そのセル３１をＸ軸でミラー反転させてできたセル３２
とからなる組合わせ（図３（ａ））が示されている。２
本のゲート電極１とセル３２の２本のゲート電極２Ｂと
は、それぞれ、それらのゲート先端部にて互いに接して
いる。

【００１７】図３（ａ）に示す回路例で、たとえば、セ
ル３１がＰチャネルトランジスタを構成し、かつセル３
２がＮチャネルトランジスタを構成する場合には、それ
らにより一組のＣＭＯＳ（相補型のＭＯＳ）構造が構成
される。図３（ａ）に示す回路例には、出力配線として
直線状の配線部４が設けられている。

【００１８】この配線部４は、その隣に位置するゲート
電極１，２Ｂの両ゲート先端部（符号５で示す）の屈曲
側と反対側に配置される。それによって、それらのゲー
ト先端部５においてコンタクト部５１を介して接続され
る図示しないゲート入力配線と、配線部４すなわち出力
配線との間隔が、所定の間隔以上になるように保持され
る。

【００１９】また、図３に示す回路例には、セル３２
と、セル３１のみをＹ軸でミラー反転させてできたセル
３３とからなる組合わせ（図３（ｂ））が示されてい
る。この回路例でもＣＭＯＳ構造が構成される。

【００２０】ただし、セル３３のゲート電極２は、セル
３１のゲート電極１をミラー反転させたものであり、図
３（ａ）に示す回路において相補していたＮチャネルト
ランジスタのゲート電極２Ｂ（左側のゲート）の隣のゲ
ート電極２Ｂ（右側のゲート）に丁度接続される。した
がって、ゲートの組合わせの自由度が増す。

【００２１】図４は、図２に示すゲート電極を用いて作
成したセルをミラー反転または回転させてできるセルを
示す概略図である。図４（ａ）には、セル６１とセル６
２とで構成されたＣＭＯＳ構造が示されている。セル６
１は４本の基本形状のゲート電極１を有する。セル６２
は、基本形状のゲート電極１を１８０度回転させたゲー
ト電極１Ｂと、ゲート電極１をＹ軸でミラー反転させ、
さらにそれを１８０度回転させたゲート電極２Ｂを２本
ずつ有する。

【００２２】図４（ｂ）には、セル６１をＹ軸でミラー
反転させたセル６３とセル６２とで構成されたＣＭＯＳ
構造が示されている。この場合のセル６３のゲート電極
は、基本形状のゲート電極１をＹ軸でミラー反転させた
ゲート電極２となる。

【００２３】図４（ｃ）には、セル６４とセル６５とで
構成されたＣＭＯＳ構造が示されている。セル６４およ
びセル６５は、それぞれ、セル６１およびセル６２を時
計廻りに９０度回転させたものである。セル６４のゲー
ト電極は、基本形状のゲート電極１を反時計廻りに９０
度回転させたゲート電極１Ｃである。

【００２４】セル６５は、基本形状のゲート電極１を反
時計廻りに９０度回転させたゲート電極１Ａと、ゲート
電極１をＹ軸でミラー反転させ、さらにそれを反時計廻
りに９０度回転させたゲート電極２Ａを２本ずつ有す
る。

【００２５】つまり、セルをミラー反転または回転させ
ても、ゲート電極は、図２に示すパターン、すなわち基
本形状のゲート電極をミラー反転または回転させたもの
で足りる。したがって、新たにゲート電極のパターンを
増やさずに済む。

【００２６】図５は、本発明に基づいて設計された回路
のレイアウトの一例を示す概略図である。このレイアウ
ト例は、図２に示す基本形状のゲート電極１およびそれ
をミラー反転または回転させたゲート電極２，１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃに相当するパターンのゲー
ト電極７と、そのゲート電極７のバリエーションの一つ
で、ゲート電極７よりも短いゲート電極８と、直線状の
配線部９の３種類のパターンを用いて構成されている。

【００２７】これら３種類のパターンにたとえば線幅が
異なるパターンをバリエーションとして追加しても、既
存のＥＢ装置を用いた場合のパターン数の制約である５
〜６種以内におさまる。

【００２８】上述した実施の形態によれば、セルをミラ
ー反転させたり、回転させて配置させても、基本形状の
ゲート電極１をミラー反転または回転させたゲート電極
を用いることができる。したがって、新たにゲート電極
のパターンを設けなくてもよいため、ゲート電極のパタ
ーン数を増やさずに済み、ゲート電極のパターン数を、
既存のＥＢ装置を用いた場合のパターン数の制約である
５〜６種以内におさめることができる。

【００２９】つまり、すべてまたはほとんどのゲート電
極のパターン転写をブロックマスクを用いておこなうこ
とができるので、ＥＢの総ショット数を削減させること
ができ、十分に量産に適するスループットが得られる。

【００３０】以上において本発明は、基本形状のゲート
電極パターンに幅や長さの異なるバリエーションを用意
してもよいし、複数本のゲート電極をまとめて一つのブ
ロックマスクのパターンとすることによって、ショット
数を減らすようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極の先端部
を、ゲート電極の配置ピッチの半分だけ曲げた形状を基
本形状とし、その基本形状のゲート電極と、それをミラ
ー反転または回転させたゲート電極を用いてスタンダー
ドセル構造を構築するため、セルをミラー反転させた
り、回転させて配置させても、基本形状のゲート電極を
ミラー反転または回転させたゲート電極を用いればよ
い。

【００３２】したがって、ゲート電極のパターン数を増
やさずに済むので、本発明により使用するゲート電極の
パターン数を、既存のＥＢ装置を用いた場合のパターン
数の制約である５〜６種以内におさめることができる。
よって、ブロックマスクを用いて、すべてまたはほとん
どのゲート電極のパターン転写をおこなうことができる
ので、ＥＢの総ショット数を削減させることができ、十
分に量産に適するスループットが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるスタンダードセル構造において
用いられるゲート電極の基本形状パターンの一例を示す
概略図である。

【図２】図１の基本形状のゲート電極をミラー反転また
は回転させてできるゲート電極を示す概略図である。

【図３】図２に示すゲート電極を用いて作成した回路の
一例を示す概略図である。

【図４】図２に示すゲート電極を用いて作成したセルを
ミラー反転または回転させてできるセルを示す概略図で
ある。

【図５】本発明に基づいて設計された回路のレイアウト
の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，７，８
ゲート電極 １１ ゲート基端部 １２ ゲート先端部 ９ 配線部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゲート電極を、所定のピッチで配置され
   るゲート基端部と、前記ゲート基端部に対して前記ピッ
   チの半分だけずれるように屈曲し、かつ前記ゲート基端
   部と平行に延びるゲート先端部とにより構成し、 前記ゲート電極と、前記ゲート電極をミラー反転または
   回転させたゲート電極を用いて構成されることを特徴と
   するスタンダードセル構造。
2. 【請求項２】 ＭＯＳトランジスタをスタンダードセル
   構造により構成し、 第１のＭＯＳトランジスタのゲート電極と、この第１の
   ＭＯＳトランジスタに対して相補する関係にある第２の
   ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを、それぞれのゲー
   ト先端部にて互いに接するように配置させることを特徴
   とする請求項１に記載のスタンダードセル構造。
3. 【請求項３】 前記第１のＭＯＳトランジスタのゲート
   電極を、ミラー反転させた時に、そのゲート先端部が前
   記第２のＭＯＳトランジスタの前記ゲート電極の隣のゲ
   ート電極に接続するように配置させることを特徴とする
   請求項２に記載のスタンダードセル構造。
4. 【請求項４】 直線状の配線部を備えていることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスタンダー
   ドセル構造。