JP2693920B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2693920B2 JP6327571A JP32757194A JP2693920B2 JP 2693920 B2 JP2693920 B2 JP 2693920B2 JP 6327571 A JP6327571 A JP 6327571A JP 32757194 A JP32757194 A JP 32757194A JP 2693920 B2 JP2693920 B2 JP 2693920B2
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置に関
し、特にゲートアレイの方式の半導体集積回路装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】ゲートアレイ方式の半導体集積回路は、
NAND,NOR等の論理回路を実現するトランジスタ
で構成された内部基本セルと、ICチップ(以下ゲート
アレイチップと記す)外部とのインタフェースを取るた
めのトランジスタで構成された外部基本セルとを単位と
して、この内部/外部基本セルをゲートアレイチップ上
にアレイ状に配置したもの(マスタ)を有しており、上
層の配線パターンを作成するだけでユーザーの希望する
LSI回路を短納期で作成できる。ゲートアレイにおい
て重要なことは、単位面積当たりの素子の集積度で、こ
れは大きければ大きいほど良く、ゲートアレイチップを
搭載するパッケージとゲートアレイチップとの接続用パ
ッドの大きさおよび配置間隔はそれぞれ数十μm必要
で、このパッド領域をいかに小さくできるかが集積度向
上の重要な鍵となる。
【0003】図6は従来の半導体集積回路装置の第1の
例を示すレイアウト図である。
【0004】図6に示すように、ゲートアレイチップ1
00上に形成した内部セル領域101の周囲に入出力セ
ル領域210が形成される。入出力セル領域210は基
本となるトランジスタ(以下基本素子と記す)が入出力
セルピッチdで繰り返し配置されており、この領域にチ
ップ外部とのインタフェース用の回路として入出力バッ
ファ211が配置される。また、パッド−バッファ間接
続線103は、パッケージとの接続用パッド(以下パッ
ドと記す)102と入出力バッファ211を接続する配
線で、ゲートアレイチップ100の縁端から入出力バッ
ファ211の縁端までの距離aを有している。さらに、
パッド102の配置間隔はパッドピッチtとして表され
ているが、従来のゲートアレイは、図6に示すように、
パッドピッチtと入出力セルピッチdは完全に一致して
いるため、入出力バッファ211とパッド102の間の
配線は最短で接続することができた。
【0005】図7は図6の部分拡大レイアウト図であ
る。
【0006】図7に示すように、入出力セル領域210
は、P型MOSトランジスタおよびN型MOSトランジ
スタにより構成されている。P型MOSトランジスタは
ウェル401内に形成されたP型拡散層402およびポ
リシリコンゲート208により構成され、N型MOSト
ランジスタはN型拡散層403およびポリシリコンゲー
ト208により構成されている。404はウェルの電位
を固定するための拡散層(以下ウェルコン領域と記
す)、405は基板の電位を固定するための拡散層(以
下サブコン領域と記す)である。ここで、入出力セルピ
ッチdは入出力バッファピッチに等しく、さらにパッド
ピッチtとも一致しているため、パッド−バッファ間接
続線103は最短で接続することが可能である。
【0007】一方、製造プロセスの都合(例えば、ゲー
トアレイチップの製造プロセスより組み立て技術の方が
遅れているときなど)により、図8に示すように、パッ
ドピッチt1 と入出力セルピッチd1 とが一致しない場
合には、パッド−バッファ間接続線104を曲げて接続
しなければならない。入出力セル領域は、ウェル411
内のP型拡散層412およびポリシコンゲート208に
よるP型トランジスタと、N型拡散層413およびポリ
シリコンゲート208によるN型トランジスタにより構
成されている。414,415はそれぞれウェルコン領
域、サブコン領域である。このように、入出力セルピッ
チd1 とパッドピッチt1 が異なると、パッド102と
入出力バッファ221を接続するパッド−バッファ間接
続線104を曲げなけらばならず、その結果、チップ縁
端から入出力バッファ縁端までの距離a1 が大きくな
り、パッド周囲に素子が配置されない無駄な面積が増加
し、単位面積当りの集積度が大幅に低下してしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来のゲートアレ
イは、パッドピッチと入出力セルピッチが異なると、パ
ッドと入出力バッファを接続する配線を曲げなければな
らず、その結果、配線領域が大きくなり、チップ全体の
面積(チップサイズ)が増大して集積度が著しく低下す
るという欠点があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、半導体チップ上に形成した内部セル領域と、前
記内部セル領域の周囲に配置した入出力セル領域と、前
記入出力セル領域の外周に配置したパッドと、前記入出
力セル領域に下地固定して形成したP型MOSトランジ
スタ及びN型MOSトランジスタからなる矩形状の複数
の基本素子と、前記基本素子の中から連続して隣接する
前記基本素子を配線工程で結合して構成した入出力バッ
ファと、前記パッドと前記入出力バッファを接続するパ
ッド−バッファ間配線とを有する半導体集積回路装置に
おいて、前記基本素子を構成するトランジスタは数個づ
つのP型MOSトランジスタ及びN型MOSトランジス
タからなり、隣接する前記基本素子の配置間隔が隣接す
る前記パッドの配置間隔の整数分の1であり、前記パッ
ド−バッファ間配線が、前記パッドとこれに接続する前
記入出力バッファの各中心を結ぶ直線に沿って折れ曲が
ることなく配線されるように前記入出力バッファを配置
することを特徴としている
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0011】図1は本発明の第1の実施例を示すレイア
ウト図である。
【0012】図1に示すように、ゲートアレイチップ1
00上に形成された内部セル領域101の周囲に入出力
セル領域200が形成され、入出力セル領域200には
基本素子がユニットセル202として基本ピッチuで繰
り返し配置されている。この入出力セル領域200にチ
ップ外部とのインタフェース用の回路として入出力バッ
ファ201が配置される。ここで、基本ピッチuは、パ
ッドピッチtの整数分の1に設定されており、パッド1
02と入出力バッファ201を接続するパッド−バッフ
ァ間接続線103は、パッドピッチtに合わせて入出力
バッファ201を配置できるため、パッド−バッファ間
接続線103はゲートアレイチップ100の縁端から入
出力バッファ201までの距離aを最短で配線すること
ができる。尚、基本ピッチuはパッドピッチtの整数分
の1で説明しているが、パッドピッチt±(パッドの1
辺の長さ−パッドとバッファ間接続線の幅)÷2の範囲
内でも本発明の効果に変わりはない。以後も整数分の1
で説明する。
【0013】図2は図1の部分拡大図であり、説明をわ
かり易くするために電源配線、接地配線等および拡散層
と配線とのコンタクトホール等は省略している。
【0014】図2に示すように、入出力セル領域200
は、2個づつのP型MOSトランジスタおよびN型トラ
ンジスタからなるユニットセル202により構成されて
いる。ユニットセル202は、NANDゲートやNOR
ゲートの基本ブロックを構成するのに必要なトランジス
タで構成され、通常2個乃至4個づつのP型MOSトラ
ンジスタ及びN型MOSトランジスタで構成される。P
型MOSトランジスタはウェル301内のP型拡散層3
02およびポリシリコンゲート208により構成され、
N型MOSトランジスタはN型拡散層303およびポリ
シリコンゲート208により構成されている。304,
305はそれぞれウェルコン領域、サブコン領域であ
る。このように、ユニットセルピッチuはバットピッチ
tの整数分の1であるため、パッド102のある位置に
入出力バッファを配置すればよく、パッド−バッファ間
接続線103は最短で接続することが可能となる。
【0015】図3は、本発明の第2の実施例を示す部分
的レイアウト図である。
【0016】図3に示すように、P型MOSトランジス
タはウェル311内のP型拡散層312およびポリシリ
コンゲート208により構成され、N型MOSトランジ
スタはN型拡散層313およびポリシコンゲート208
により構成されている。314,315はそれぞれウェ
ルコン領域、サブコン領域である。第1の実施例と同様
に、ユニットセルピッチuはパッドピッチtの整数分の
1であるため、パッド102の位置に合わせて入出力バ
ッファを配置することにより、パッド−バッファ間接続
線103を最短で接続することができる。図2に示す第
1の実施例では、入出力セル領域の各トランジスタにお
けるドレーン、ソースの拡散層領域が独立しているが、
本実施例では2つのトランジスタで拡散層を共有してお
り、拡散層間隔を一部小さくできるため、トランジスタ
をより高集積化できるという利点がある。
【0017】図4は本発明の第3の実施例を示す部分的
レイアウト図である。
【0018】図4に示すように、P型MOSトランジス
タはウェル321内のP型拡散層322およびポリシコ
ンゲート208により構成され、N型MOSトランジス
タはN型拡散層323およびポリシリコンゲート208
により構成されている。324,325はそれぞれウェ
ルコン領域、サブコン領域である。第1,第2の実施例
と同様に、ユニットセルピッチuはパッドピッチtの整
数分の1であるため、パッド102のある位置に合わせ
て入出力バッファを配置することにより、パッド−バッ
ファ間接続線103を最短で接続することができる。図
2、図3に示す第1,第2の実施例では入出力セル領域
の各トランジスタにおけるドレーン,ソースの拡散層領
域が独立しているか又は一部まとまっている程度である
が、本実施例では、1つの辺のトランジスタ全てが拡散
層を共有しており、全てのトランジスタの拡散層間隔を
考慮する必要がないため、トランジスタを第1,第2の
実施例より集積できるという利点がある。尚、入出力バ
ッファ間の電気的な分離は、ポリシリコンゲート208
を遮断するような電位を与えることによりなされる。
【0019】図5は、本発明の第4の実施例を示す部分
的レイアウト図である。
【0020】図5に示すように、P型MOSトランジス
タはウェル331内のP型拡散層332およびポリシリ
コンゲート209により構成され、N型MOSトランジ
スタはN型拡散層333およびポリシコンゲート209
により構成されている。334,335はそれぞれウェ
ルコン領域、サブコン領域である。第1の実施例と同様
に、ユニットセルピッチuはパッドピッチtの整数分の
1であるため、パッド102のある位置に応じて入出力
バッファを配置することにより、パッド−バッファ間接
続線103を最短で接続することができる。本実施例は
第3の実施例と同様に、1つの辺のトランジスタ全てが
拡散層を共有しているが、本実施例では素子に致命的な
ダメージを与えるラッチアップ現象を発生させないよう
に、P型、N型両拡散層を分割し、電位固定用に帯状の
ウェルコン、サブコン領域を新たに設けている。また、
図面では説明していなが、隣り合う入出力バッファ逆層
で動作(一方が接地電位から電源電位に上昇し、他方が
電源電位から接地電位に下降する)した場合、ラッチア
ップ現象の生ずる可能性が大きくなる。その際は、隣り
合う入出力バッファの間を少なくとも拡散層1ケ分以上
開け、その拡散層をP型MOSトランジスタであれば電
源電位に、N型MOSトランジスタであれば接地電位に
クランプすることによりラッチアップを防止することが
可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入出力セ
ル領域を形成する基本素子と基本素子の配置間隔を、パ
ッドとパッドとの配置間隔より狭くすることにより、従
来のゲートアレイに比較して、チップサイズを縮小する
ことが可能である。例えば、チップサイズ5mm×5m
mで内部セル数が同一と仮定した時、従来のゲートアレ
イに比較して面積比で約7%縮小することが可能であ
る。
【0022】また、同一チップサイズで比較すると、同
じ5mm×5mmのチップの場合、2入力NANDゲー
ト換算で21kゲートから24kゲートと約14%内部
セル数を増加させることが可能である。
【0023】さらに、本発明は製造プロセスの変更によ
り、入出力バッファとパッドのピッチに違いが生じても
入出力バッファの配置位置を基本ユニットの配置ピッチ
に合わせて構成することにより、従来使用していた測定
用治具やパッケージがそのまま使えるという大きな効果
を有する。さらに、パッド配置も自由に変えられるた
め、パッケージ毎に最適なボンディング配線になるよう
にパッド位置を決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すレイアウト図。
【図2】図1の部分拡大レイアウト図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す部分的レイアウト
図。
【図4】本発明の第3の実施例を示す部分的レイアウト
図。
【図5】本発明の第4の実施例を示す部分的レイアウト
図。
【図6】従来の半導体集積回路装置の第1の例を示すレ
イアウト図。
【図7】図の部分拡大レイアウト図。
【図8】従来の半導体集積回路装置の第2の例を示す部
分的レイアウト図。
【符号の説明】
100 ゲートアレイチップ 101 内部セル領域 102 パッド 103,104 パッド−バッファ間接続線 200,210 入出力バッファ 202 ユニットセル 208,209 ポリシリコンゲート 301,311,321,331,401,411
ウェル 302,312,322,332,402,412
P型拡散層 303,313,323,333,403,413
N型拡散層 304,314,324,334,404,414
ウェルコン領域 305,315,325,335,405,415
サブコン領域

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ上に形成した内部セル領域
    と、前記内部セル領域の周囲に配置した入出力セル領域
    と、前記入出力セル領域の外周に配置したパッドと、前
    記入出力セル領域に下地固定して形成したP型MOSト
    ランジスタ及びN型MOSトランジスタからなる矩形状
    の複数の基本素子と、前記基本素子の中から連続して隣
    接する前記基本素子を配線工程で結合して構成した入出
    力バファと、前記パッドと前記入出力バッファを接続
    するパッド−バッファ間配線とを有する半導体集積回路
    装置において、前記基本素子を構成するトランジスタ
    数個づつのP型MOSトランジスタ及びN型MOSトラ
    ンジスタからなり、隣接する前記基本素子の配置間隔
    隣接する前記パッドの配置間隔の整数分の1であり、前
    記パッド−バッファ間配線が、前記パッドとこれに接続
    する前記入出力バッファの各中心を結ぶ直線に沿って折
    れ曲がることなく配線されるように前記入出力バッファ
    を配置することを特徴とする半導体集積回路装置。
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