JP2006019647A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】レイアウト面積の増大を伴うことなく、トランジスタのウェル電位(基板電位)を設定するための構成を設けることができる半導体集積回路を提供する。
【解決手段】第1導電型の半導体基板(11)に形成された第2導電型の第1、第2半導体領域(12)と、第1半導体領域と第2半導体領域との間の半導体基板に形成された第1導電型の第3半導体領域(13)と、第1、第2、第3半導体領域の下方に形成され、第1半導体領域と第2半導体領域とに電気的に接続された第2導電型の第4半導体領域(14)と、第4半導体領域に電気的に接続され、第4半導体領域を介して第1、第2半導体領域に供給される第1電位が与えられる第1電位端子(16)と、半導体基板に電気的に接続され、半導体基板を介して第3半導体領域に供給される第2電位が与えられる第2電位端子(19)とを備える。
【選択図】図3A semiconductor integrated circuit capable of providing a structure for setting a well potential (substrate potential) of a transistor without increasing a layout area.
A first and second semiconductor regions of a second conductivity type formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and a semiconductor substrate between the first and second semiconductor regions. Formed in the first conductive type third semiconductor region (13) and below the first, second and third semiconductor regions, and is electrically connected to the first semiconductor region and the second semiconductor region. The second conductivity type fourth semiconductor region (14) is electrically connected to the fourth semiconductor region, and the first potential supplied to the first and second semiconductor regions is applied through the fourth semiconductor region. A first potential terminal (16); and a second potential terminal (19) which is electrically connected to the semiconductor substrate and to which a second potential supplied to the third semiconductor region via the semiconductor substrate is applied.
[Selection] Figure 3
Description
この発明は、半導体集積回路に関するものであり、例えば半導体集積回路における半導体基板(ウェル領域)の電位を固定する半導体集積回路に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, for example, a semiconductor integrated circuit that fixes a potential of a semiconductor substrate (well region) in the semiconductor integrated circuit.
従来、半導体集積回路(LSI)においては、トランジスタが形成される半導体基板あるいはウェル領域とトランジスタのソース領域とを短絡しておき、半導体基板あるいはウェル領域、及びソース領域に電源電位VDDあるいは接地電位GNDを供給して使用する場合が多い。しかし、半導体基板あるいはウェル領域、及びソース領域に電源電位VDDあるいは接地電位GNDを供給した場合、トランジスタの漏れ電流が多くなるという不利な点があった。 Conventionally, in a semiconductor integrated circuit (LSI), a semiconductor substrate or well region in which a transistor is formed is short-circuited with a source region of the transistor, and a power supply potential VDD or a ground potential GND is provided in the semiconductor substrate or well region and the source region. Is often used. However, when the power supply potential VDD or the ground potential GND is supplied to the semiconductor substrate or the well region and the source region, there is a disadvantage that the leakage current of the transistor increases.
そこで、トランジスタの漏れ電流の削減、さらには半導体集積回路全体の漏れ電流を削減するために、トランジスタが形成される半導体基板あるいはウェル領域の電位(以下、ウェル電位と記す)をソース領域の電位(以下、ソース電位と記す)とは別に変化させる方法が知られている。例えば近年、トランジスタのウェル電位が以下のように設定された半導体集積回路が提案されている。通常動作モード(Active mode)にある時には、NチャネルMOSトランジスタのウェル電位がソース電位と同じ接地電位0Vに設定され、PチャネルMOSトランジスタのウェル電位がソース電位と同じ電源電圧1.8Vに設定される。一方、待機モード(Standby mode)にある時には、NチャネルMOSトランジスタのウェル電位がソース電位と異なる−1.5Vに設定され、PチャネルMOSトランジスタのウェル電位がソース電位と異なる3.3Vに設定される。さらに、ウェル領域ごとに電位を供給するための配線が形成されている(例えば、非特許文献1参照)。 Therefore, in order to reduce the leakage current of the transistor and further reduce the leakage current of the entire semiconductor integrated circuit, the potential of the semiconductor substrate or well region (hereinafter referred to as well potential) in which the transistor is formed is changed to the potential of the source region (hereinafter referred to as well potential). Hereinafter, a method of changing the source potential separately from the source potential is known. For example, in recent years, a semiconductor integrated circuit in which the well potential of a transistor is set as follows has been proposed. When in the normal operation mode (Active mode), the well potential of the N channel MOS transistor is set to the same ground potential 0 V as the source potential, and the well potential of the P channel MOS transistor is set to the power supply voltage 1.8 V which is the same as the source potential. The On the other hand, when in the standby mode, the well potential of the N-channel MOS transistor is set to −1.5 V different from the source potential, and the well potential of the P-channel MOS transistor is set to 3.3 V different from the source potential. The Further, a wiring for supplying a potential is formed for each well region (see, for example, Non-Patent Document 1).
前記非特許文献1に記載されたように、NチャネルMOSトランジスタではウェル電位をソース電位よりも低く設定し、PチャネルMOSトランジスタではウェル電位をソース電位よりも高く設定すると、トランジスタの漏れ電流を削減することができる一方、駆動電流が減少し動作速度は低下する。このため、ウェル電位を変化させる方法は、待機モードやテストモードにある時、漏れ電流を減らす目的で使用されるのが一般的である。なお、通常動作モードは半導体集積回路が本来目的とする機能を実現するために動作している状態であり、待機モードは電源が加わっているが通常動作モードになく、命令により直ちに通常動作モードに移行できる省電力モードの状態である。テストモードは良品、不良品を選別するための動作テストの状態を指す。
しかしながら、前述した非特許文献1では、ウェル電位を変化させるために、電源電位VDD、接地電位GNDとは別にウェル電位を固定するための電位を用意し、これら電位を供給するための配線をウェル領域ごとに形成している。このため、配線形成に伴いレイアウト面積が増大するという問題が生じている。
However, in
そこでこの発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、レイアウト面積の増大を伴うことなく、トランジスタのウェル電位(基板電位)を設定するための構成を設けることができる半導体集積回路を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a semiconductor integrated circuit capable of providing a configuration for setting the well potential (substrate potential) of a transistor without increasing the layout area. The purpose is to provide.
この発明の一実施態様によれば、第1導電型の半導体基板に形成された第2導電型の第1、第2半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板に形成された第1導電型の第3半導体領域と、前記第1、第2、第3半導体領域の下方に形成され、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域とに電気的に接続された第2導電型の第4半導体領域と、前記第4半導体領域に電気的に接続され、前記第4半導体領域を介して前記第1、第2半導体領域に供給される第1電位が与えられる第1電位端子と、前記半導体基板に電気的に接続され、前記半導体基板を介して前記第3半導体領域に供給される第2電位が与えられる第2電位端子とを具備する半導体集積回路が提供される。 According to an embodiment of the present invention, the first and second semiconductor regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type, and between the first semiconductor region and the second semiconductor region. A first conductive type third semiconductor region formed in the semiconductor substrate; and formed under the first, second, and third semiconductor regions, and electrically connected to the first semiconductor region and the second semiconductor region. A fourth semiconductor region of a second conductivity type connected to the first semiconductor region, and a first potential electrically connected to the fourth semiconductor region and supplied to the first and second semiconductor regions via the fourth semiconductor region And a second potential terminal that is electrically connected to the semiconductor substrate and that is supplied to the third semiconductor region through the semiconductor substrate. A circuit is provided.
この発明によれば、レイアウト面積の増大を伴うことなく、トランジスタのウェル電位(基板電位)を設定するための構成を設けることができる半導体集積回路を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit capable of providing a configuration for setting the well potential (substrate potential) of a transistor without increasing the layout area.
この発明の実施形態を説明する前に、半導体集積回路におけるトランジスタの漏れ電流を削減するために、トランジスタのウェル電位を変化せる方法について説明する。前述したように、ウェル電位を変化させる方法を用いると、トランジスタの漏れ電流を削減できる一方、駆動電流が減少し動作速度が低下する。このため、通常動作モードではウェル電位をソース電位と同一にし、待機モードやテストモードでは漏れ電流を削減する目的でウェル電位をソース電位と別の電位に変化させている。 Before describing the embodiment of the present invention, a method for changing the well potential of a transistor in order to reduce the leakage current of the transistor in a semiconductor integrated circuit will be described. As described above, when the method of changing the well potential is used, the leakage current of the transistor can be reduced, while the driving current is reduced and the operation speed is lowered. Therefore, in the normal operation mode, the well potential is made the same as the source potential, and in the standby mode and the test mode, the well potential is changed to a potential different from the source potential in order to reduce the leakage current.
ウェル電位を変化させるために、半導体集積回路の外部または内部には、ウェル電位制御回路が設けられている。図1に、半導体集積回路におけるウェル電位制御のための構成を示す。ウェル電位制御回路1は、通常動作モード2、待機モード3、またはテストモード4のそれぞれに適するウェル電位を供給する。すなわち、通常動作モードの時には、NチャネルMOSトランジスタではウェル電位として接地電位(ソース電位)あるいは接地電位より高い電位を与え、PチャネルMOSトランジスタではウェル電位として電源電位(ソース電位)あるいは電源電位よりも低い電位を与えることにより、駆動電流を減少させずにトランジスタを動作させる。一方、待機モード及びテストモードの時には、NチャネルMOSトランジスタではウェル電位として接地電位よりも低い電位を与え、PチャネルMOSトランジスタではウェル電位として電源電位よりも高い電位を与えることにより、トランジスタの漏れ電流を削減する。
In order to change the well potential, a well potential control circuit is provided outside or inside the semiconductor integrated circuit. FIG. 1 shows a configuration for well potential control in a semiconductor integrated circuit. The well
以下、前述したウェル電位を変化させる方法を用いることが可能なウェル電位を設定するための構成を備えた、本発明の実施形態について説明する。説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。 Hereinafter, an embodiment of the present invention having a configuration for setting a well potential capable of using the above-described method for changing the well potential will be described. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
[第1の実施形態]
まず、この発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路について説明する。
[First Embodiment]
First, a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention will be described.
図2は、第1の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示すレイアウトの概略図である。この半導体集積回路は、スタンダードセルSC、クロックバッファ回路CB、電位供給配線5、6、電源配線23、及び接地配線24を有している。スタンダードセルSC及びクロックバッファ回路CBは、図2に示すように、半導体基板上に複数配列されている。電位供給配線5、6は、スタンダードセルSCが形成される半導体基板のウェル領域(半導体領域)に所定のウェル電位を供給する。ウェル電位を供給するための構成は後で詳述する。電源配線7は、スタンダードセルSCが形成される半導体基板のウェル領域、及びクロックバッファ回路CBが形成される半導体基板のウェル領域に電源電位VDDを供給する。さらに、接地配線8は、スタンダードセルSCが形成される半導体基板のウェル領域、及びクロックバッファ回路CBが形成される半導体基板のウェル領域に接地電位GNDを供給する。
FIG. 2 is a schematic layout diagram showing the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment. This semiconductor integrated circuit includes a standard cell SC, a clock buffer circuit CB,
スタンダードセルSCは、組み合わせ回路や順序回路を含む。組み合わせ回路は、同時に入ったいくつかの入力だけで出力が決定されるスイッチング回路であり、NOT回路、NAND回路、NOR回路などの基本論理ゲート回路の組み合わせで構成されている。順序回路は、出力が現在の入力の状態だけでなく、過去の入力条件にも依存するスイッチング回路であり、フリップフロップ回路などがこれに相当する。複数のスタンダードセルSCにより、論理回路が構成されている。また、クロックバッファ回路CBは、クロック信号を増幅し伝達する回路であり、スタンダードセルSCに、動作の同期をとるためのクロック信号CLKを供給する。 The standard cell SC includes a combinational circuit and a sequential circuit. The combinational circuit is a switching circuit in which an output is determined only by several inputs that are input simultaneously, and is configured by a combination of basic logic gate circuits such as a NOT circuit, a NAND circuit, and a NOR circuit. The sequential circuit is a switching circuit whose output depends not only on the current input state but also on past input conditions, and a flip-flop circuit or the like corresponds to this. A logic circuit is constituted by a plurality of standard cells SC. The clock buffer circuit CB is a circuit that amplifies and transmits a clock signal, and supplies a clock signal CLK for synchronizing operations to the standard cell SC.
図3は、図2に示した半導体集積回路における破線A内を拡大したレイアウトである。スタンダードセルSCを構成するトランジスタにおいて、トランジスタが形成されるウェル領域への電位供給は、N型ウェル領域(WN)12、P型ウェル領域(WP)13、深いN型ウェル領域(WB)14、及びP型半導体基板11により行われる。詳述すると、NチャネルMOSトランジスタ(NMOS)のウェル電位はP型ウェル領域13及びP型半導体基板11により供給され、PチャネルMOSトランジスタ(PMOS)のウェル電位はN型ウェル領域12及び深いN型ウェル領域14により供給される。なお、深いN型ウェル領域(WB)14は、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13よりも半導体基板表面から深い位置に形成された半導体領域である。なお、図3では電源配線、及び接地配線の図示を省略している。
FIG. 3 is an enlarged layout of the inside of the broken line A in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. In the transistor constituting the standard cell SC, the potential supply to the well region where the transistor is formed is N-type well region (WN) 12, P-type well region (WP) 13, deep N-type well region (WB) 14, And the P-
まず、スタンダードセルSCの構成を述べる。 First, the configuration of the standard cell SC will be described.
図3に示すように、P型半導体基板11の表面領域には、細長い矩形状上のN型ウェル領域(WN)12とP型ウェル領域(WP)13とが交互に配列されている。N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13上には、スタンダードセルSCが形成されている。N型ウェル領域12及びP型ウェル領域13の下方には、深いN型ウェル領域(WB)14がN型ウェル領域12に接触するように形成されている。深いN型ウェル領域(WB)14は、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の長手方向に対してほぼ直行する方向に配置されている。
As shown in FIG. 3, in the surface region of the P-
深いN型ウェル領域(WB)14の一部の領域上には、深いN型ウェル領域(WB)14に接触するようにN型ウェル領域15が形成されている。このN型ウェル領域15上には配線(第1電位端子)16が配置されており、この配線16はコンタクトプラグ17及びN型ウェル領域15を介して深いN型ウェル領域(WB)14に電気的に接続されている。ここで、配線16に電位Vbpが供給されると、図3中に破線14Aにて示したように、電位Vbpはコンタクトプラグ17及びN型ウェル領域15を介して深いN型ウェル領域(WB)14に供給される。さらに、電位Vbpは深いN型ウェル領域(WB)14から、配列された複数のN型ウェル領域(WN)12に供給される。このように、配線16、深いN型ウェル領域(WB)14により電位供給配線5が構成されている。
An N-
また、P型半導体基板11の表面領域にはP型ウェル領域18が形成されている。このP型ウェル領域18上には配線(第2電位端子)19が配置されており、この配線19はコンタクトプラグ20及びP型ウェル領域18を介してP型半導体基板11に電気的に接続されている。ここで、配線19に電位Vbnが供給されると、図3中に破線11Aにて示したように、電位Vbnはコンタクトプラグ20及びP型ウェル領域18を介してP型半導体基板11に供給される。さらに、P型半導体基板11に供給された電位Vbpは、配列された複数のP型ウェル領域(WP)13に供給される。このように、配線19、P型半導体基板11により電位供給配線6が構成されている。
A P-
次に、クロックバッファ回路CBの構成を述べる。 Next, the configuration of the clock buffer circuit CB will be described.
図3に示すように、P型半導体基板11の表面領域には、またN型ウェル領域(WN)12RとP型ウェル領域(WP)13Rが交互に配列されている。N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13R上には、クロックバッファ回路CBが形成されている。クロックバッファ回路CBが形成されたN型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rの周囲は、深いN型ウェル領域(WB)21で囲まれている。言い換えると、N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rの底面及び側面には、深いN型ウェル領域(WB)21が形成されている。さらに、深いN型ウェル領域(WB)21の周囲は、P型ウェル領域22で囲まれている。
As shown in FIG. 3, N-type well regions (WN) 12 </ b> R and P-type well regions (WP) 13 </ b> R are alternately arranged on the surface region of the P-
このように配置された深いN型ウェル領域(WB)21及びP型ウェル領域22により、N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rは、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13と電気的に絶縁されている。これにより、N型ウェル領域(WN)12RとN型ウェル領域(WN)12との間、及びP型ウェル領域(WP)13RとP型ウェル領域(WP)13との間に異なる電位が供給された場合でも、これら領域間が導通してウェル電位が変動することはない。
Due to the deep N-type well region (WB) 21 and the P-
次に、図3に示したスタンダードセルSCとクロックバッファ回路CBが形成されるウェル領域のレイアウトの概略を説明する。 Next, an outline of the layout of the well region in which the standard cell SC and the clock buffer circuit CB shown in FIG. 3 are formed will be described.
図4は、スタンダードセルSCが形成されるウェル領域のレイアウトの概略図である。スタンダードセルSCが形成される半導体領域には、図4に示すように、N型ウェル領域(WN)12とP型ウェル領域(WP)13が交互に配列されている。N型ウェル領域12及びP型ウェル領域13の下方には、深いN型ウェル領域(WB)14がN型ウェル領域13に接触するように配置されている。この深いN型ウェル領域(WB)14は、複数のN型ウェル領域(WN)12を電気的に接続する配線層として働く。
FIG. 4 is a schematic diagram of the layout of the well region in which the standard cell SC is formed. As shown in FIG. 4, N-type well regions (WN) 12 and P-type well regions (WP) 13 are alternately arranged in the semiconductor region where the standard cells SC are formed. Under the N-
図5は、クロックバッファ回路CBが形成されるウェル領域のレイアウトの概略図である。クロックバッファ回路CBが形成される半導体領域には、図5に示すように、N型ウェル領域(WN)12RとP型ウェル領域(WP)13Rが交互に配列されている。N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rは、深いN型ウェル領域(WB)21で囲まれている。深いN型ウェル領域(WB)21は、複数のN型ウェル領域(WN)12Rに接触しており、複数のN型ウェル領域(WN)12Rを電気的に接続する。このように、N型ウェル領域(WN)12RとP型ウェル領域(WP)13Rを囲む深いN型ウェル領域(WB)21を形成することにより、N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rに形成されたクロックバッファ回路から発生するノイズが、深いN型ウェル領域(WB)21の外部にもれるのを低減する。 FIG. 5 is a schematic diagram of a layout of a well region in which the clock buffer circuit CB is formed. As shown in FIG. 5, N-type well regions (WN) 12R and P-type well regions (WP) 13R are alternately arranged in the semiconductor region in which the clock buffer circuit CB is formed. The N-type well region (WN) 12R and the P-type well region (WP) 13R are surrounded by a deep N-type well region (WB) 21. The deep N-type well region (WB) 21 is in contact with the plurality of N-type well regions (WN) 12R, and electrically connects the plurality of N-type well regions (WN) 12R. Thus, by forming the deep N-type well region (WB) 21 surrounding the N-type well region (WN) 12R and the P-type well region (WP) 13R, the N-type well region (WN) 12R and the P-type well are formed. Noise generated from the clock buffer circuit formed in the region (WP) 13R is prevented from leaking outside the deep N-type well region (WB) 21.
次に、図3に示したスタンダードセルSCの回路パターンの一例について述べる。 Next, an example of the circuit pattern of the standard cell SC shown in FIG. 3 will be described.
図6は、スタンダードセルSCの回路パターンを示すレイアウトである。図6に示すように、半導体基板上には、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13が形成されている。N型ウェル領域(WN)12内には、P型半導体領域(ソースまたはドレイン領域)12A、12Bが形成されている。ソース及びドレインを構成するP型半導体領域12A、12B間のN型ウェル領域(WP)12上には、ゲート電極35Aが形成されている。また、N型ウェル領域(WN)12上には電源電位VDDが供給された電源配線(電源端子)23が配置されており、この電源配線23からは配線23Aが引き出されている。配線23Aは、コンタクトプラグ23BによりP型半導体領域12A(または12B)に接続されている。さらに、N型ウェル領域(WN)12には、図3に示したように、深いN型ウェル領域(WB)14を介して電位Vbpが供給されており、N型ウェル領域(WN)12は電位Vbpに固定されている。
FIG. 6 is a layout showing a circuit pattern of the standard cell SC. As shown in FIG. 6, an N-type well region (WN) 12 and a P-type well region (WP) 13 are formed on the semiconductor substrate. In the N-type well region (WN) 12, P-type semiconductor regions (source or drain regions) 12A and 12B are formed. A
P型ウェル領域(WP)13内には、N型半導体領域(ソースまたはドレイン領域)13A、13Bが形成されている。ソース及びドレインを構成するN型半導体領域13A、13B間のP型ウェル領域(WP)13上には、ゲート電極35Bが形成されている。また、P型ウェル領域(WP)13上には接地電位GNDが供給された接地配線(接地端子)24が配置されており、この接地配線24からは配線24Aが引き出されている。配線24Aは、コンタクトプラグ24BによりN型半導体領域13A(または13B)に接続されている。さらに、P型ウェル領域(WP)13には、図3に示したように、P型半導体基板11を介して電位Vbnが供給されており、P型ウェル領域(WP)13は、電位Vbnに固定されている。
In the P-type well region (WP) 13, N-type semiconductor regions (source or drain regions) 13A and 13B are formed. A
さらに、P型半導体領域12A(または12B)及びN型半導体領域13A(または13B)を接続する配線36や、ゲート電極間を接続する配線37が形成されている。なお、図6に示す破線SC内の回路パターンは、スタンダードセルSCを構成している。ゲート電極の配線方向に沿ったスタンダードセルSCの寸法は3.0μm程度であり、スタンダードセルSC内のPチャネルMOSトランジスタのチャネル幅は1.0μm程度、NチャネルMOSトランジスタのチャネル幅は0.5μm程度である。
Furthermore, a
図7に、図6に示したスタンダードセルSCの回路パターンにおけるX−X´線に沿った断面図を示す。 FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line XX ′ in the circuit pattern of the standard cell SC shown in FIG.
P型半導体基板(P−sub)11上には深いN型ウェル領域(WB)14が形成され、この深いN型ウェル領域(WB)14上にはN型ウェル領域12とP型ウェル領域13が形成されている。N型ウェル領域12の表面領域には、ソースまたはドレインであるP型半導体領域12A、12Bが形成されている。P型半導体領域12A、12B間のN型ウェル領域12上には、ゲート絶縁膜12Dが形成され、このゲート絶縁膜12D上にはゲート電極12Eが形成されている。
A deep N-type well region (WB) 14 is formed on the P-type semiconductor substrate (P-sub) 11, and an N-
P型ウェル領域13の表面領域には、ソースまたはドレインであるN型半導体領域13A、13Bが形成されている。N型半導体領域13A、13B間のP型ウェル領域13上には、ゲート絶縁膜13Dが形成され、このゲート絶縁膜13D上にはゲート電極13Eが形成されている。また、各トランジスタ間には、STI(Shallow Trench Isolation)などからなる素子分離絶縁膜30が形成されている
図7に示した断面構造において、N型ウェル領域12、P型半導体領域12A、12B、ゲート絶縁膜12D、ゲート電極12EによりPチャネルMOSトランジスタ(PMOS)が構成されている。同様に、P型ウェル領域13、N型半導体領域13A、13B、ゲート絶縁膜13D、ゲート電極13EによりNチャネルMOSトランジスタ(NMOS)が構成されている。PチャネルMOSトランジスタのウェル電位は、N型ウェル領域(WN)12及び深いN型ウェル領域(WB)14により与えられる。NチャネルMOSトランジスタのウェル電位は、P型ウェル領域(WP)13及びP型半導体基板(P−sub)11により与えられる。また、N型ウェル領域12同士を接続するために、P型ウェル領域(WP)13下の深いN型ウェル領域(WB)14を使用している。例えば、図7において、NチャネルMOSトランジスタのP型ウェル領域(WP)13は一見、深いN型ウェル領域(WB)14によって電位が分離されているように見える。しかし、図4に示したように、P型ウェル領域(WP)13のうち、深いN型ウェル領域(WB)14が下方に存在していない領域が深いN型ウェル領域(WB)14の両側に配置されているため、そこから電位が与えられてNチャネルMOSトランジスタのウェル電位は電位Vbnに固定されている。
In the surface region of the P-
次に、図3に示したクロックバッファ回路CBの回路パターンの一例について述べる。 Next, an example of the circuit pattern of the clock buffer circuit CB shown in FIG. 3 will be described.
図8は、クロックバッファ回路CBの回路パターンを示すレイアウトである。図8に示すように、半導体基板上には、N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rが形成されている。さらに、深いN型ウェル領域21がN型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rを囲うように形成されている。
FIG. 8 is a layout showing a circuit pattern of the clock buffer circuit CB. As shown in FIG. 8, an N-type well region (WN) 12R and a P-type well region (WP) 13R are formed on the semiconductor substrate. Further, a deep N-
N型ウェル領域(WN)12R内には、P型半導体領域(ソースまたはドレイン領域)12A、12B、及びN型半導体領域12Cが形成されている。N型半導体領域12C上には電源電位VDDが供給された電源配線(電源端子)23が配置されており、この電源配線23はコンタクトプラグ25によりN型半導体領域12Cに接続されている。これにより、N型ウェル領域(WN)12Rは、電源電位VDDに固定される。
In the N-type well region (WN) 12R, P-type semiconductor regions (source or drain regions) 12A and 12B and an N-
また、P型ウェル領域(WP)13R内には、N型半導体領域(ソースまたはドレイン領域)13A、13B、及びP型半導体領域13Cが形成されている。P型半導体領域13C上には接地電位GNDが供給された接地配線(接地端子)24が配置されており、この接地配線24はコンタクトプラグ26によりP型半導体領域13Cに接続されている。これにより、P型ウェル領域(WP)13Rは、接地電位GNDに固定される。
In the P-type well region (WP) 13R, N-type semiconductor regions (source or drain regions) 13A and 13B and a P-
ソース及びドレインを構成するP型半導体領域12A、12B間のN型ウェル領域(WP)12R上には、ゲート電極27Aが形成されている。ソース及びドレインを構成するN型半導体領域13A、13B間のP型ウェル領域(WP)13R上には、ゲート電極27Bが形成されている。
A
また、電源配線23からは配線23Aが引き出され、コンタクトプラグ23BによりP型半導体領域12A(または12B)に接続されている。接地配線24からは配線24Aが引き出され、コンタクトプラグ24BによりN型半導体領域13A(または13B)に接続されている。さらに、P型半導体領域12A(または12B)及びN型半導体領域13A(または13B)を接続する配線28や、ゲート電極間を接続する配線29が形成されている。なお、クロックバッファ回路CBを構成するPチャネルMOSトランジスタのチャネル幅は1.0μm程度、NチャネルMOSトランジスタのチャネル幅は0.5μm程度である。クロックバッファ回路では、これらPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタが多数並列に接続されてサイズの大きなトランジスタが構成されている。
A
図9に、図8に示したクロックバッファ回路の回路パターンにおけるY−Y´線に沿った断面図を示す。 FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line YY ′ in the circuit pattern of the clock buffer circuit shown in FIG.
P型半導体基板11上には深いN型ウェル領域(WB)21が形成され、この深いN型ウェル領域(WB)21上にはN型ウェル領域12RとP型ウェル領域13Rが形成されている。深いN型ウェル領域(WB)21は、N型ウェル領域12RとP型ウェル領域13Rを囲むように、N型ウェル領域12R及びP型ウェル領域13Rの底面及び側面に配置されている。
A deep N-type well region (WB) 21 is formed on the P-
N型ウェル領域12Rの表面領域には、ソースまたはドレインであるP型半導体領域12A、12Bと、N型ウェル領域12Rに電源電位VDDを供給するためのN型半導体領域12Cが形成されている。P型半導体領域12A、12B間のN型ウェル領域12R上には、ゲート絶縁膜12Dが形成され、このゲート絶縁膜12D上にはゲート電極12Eが形成されている。
In the surface region of the N-
P型ウェル領域13の表面領域には、ソースまたはドレインであるN型半導体領域13A、13Bと、P型ウェル領域13Rに接地電位GNDを供給するためのP型半導体領域13Cが形成されている。N型半導体領域13A、13B間のP型ウェル領域13R上には、ゲート絶縁膜13Dが形成され、このゲート絶縁膜13D上にはゲート電極13Eが形成されている。また、各トランジスタ間には、STI(Shallow Trench Isolation)などからなる素子分離絶縁膜30が形成されている
図9に示した断面構造において、N型ウェル領域12R、P型半導体領域12A、12B、ゲート絶縁膜12D、ゲート電極12EによりPチャネルMOSトランジスタ(PMOS)が構成されている。同様に、P型ウェル領域13R、N型半導体領域13A、13B、ゲート絶縁膜13D、ゲート電極13EによりNチャネルMOSトランジスタ(NMOS)が構成されている。PチャネルMOSトランジスタのウェル電位は電源配線23により供給され、NチャネルMOSトランジスタのウェル電位は接地配線24により供給される。
In the surface region of the P-
図8及び図9に示したクロックバッファ回路CBでは、N型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rを深いN型ウェル領域21で囲うことにより、クロックバッファ回路CBから外部に漏れるノイズを低減することができる。
In the clock buffer circuit CB shown in FIGS. 8 and 9, the N-type well region (WN) 12R and the P-type well region (WP) 13R are surrounded by the deep N-
前記第1の実施形態に係る構成を有する半導体集積回路によれば、半導体集積回路(LSI)上のトランジスタのウェル電位を電源電圧とは独立に2端子(電位Vbn用端子と電位Vbp用端子)で固定することができ、通常動作モード、待機モード、またはテストモードにおいて適するウェル電位に設定することができる。 According to the semiconductor integrated circuit having the configuration according to the first embodiment, the well potential of the transistor on the semiconductor integrated circuit (LSI) is divided into two terminals (potential Vbn terminal and potential Vbp terminal) independently of the power supply voltage. And can be set to an appropriate well potential in the normal operation mode, standby mode, or test mode.
ここで例えば、スタンダードセルSCにおける電源電位VDDが1.0V、接地電位GNDが0Vである場合、PチャネルMOSトランジスタのウェル電位をVbpとし、NチャネルMOSトランジスタのウェル電位をVbnとすると、通常動作モードではウェル電位Vbpが1.0V、ウェル電位Vbnが0Vに設定され、待機モード及びテストモードではウェル電位Vbpが2.0V、ウェル電位Vbnが−1.0Vに設定される。 Here, for example, when the power supply potential VDD in the standard cell SC is 1.0 V and the ground potential GND is 0 V, if the well potential of the P channel MOS transistor is Vbp and the well potential of the N channel MOS transistor is Vbn, the normal operation is performed. In the mode, the well potential Vbp is set to 1.0 V and the well potential Vbn is set to 0 V. In the standby mode and the test mode, the well potential Vbp is set to 2.0 V, and the well potential Vbn is set to -1.0 V.
このように、スタンダードセルではトランジスタのウェル電位を適する電位に設定することにより、待機モード及びテストモードにおいては漏れ電流を削減でき、通常動作モードにおいてはトランジスタの駆動電流を減少させずに動作速度の低下を防止できる。さらに、クロックバッファ回路を深いNウェル領域で囲うことにより、通常動作モードで発生するウェル電位の変動によるノイズを低減できる。これにより、漏れ電流及びノイズによる性能劣化を防止することができる。 As described above, by setting the well potential of the transistor to an appropriate potential in the standard cell, the leakage current can be reduced in the standby mode and the test mode, and in the normal operation mode, the operation speed can be reduced without reducing the drive current of the transistor. Decrease can be prevented. Further, by surrounding the clock buffer circuit with a deep N well region, noise due to fluctuations in the well potential generated in the normal operation mode can be reduced. Thereby, performance degradation due to leakage current and noise can be prevented.
また、複数のN型ウェル領域(WN)には深いN型ウェル領域(WB)14を用いて第1バイアス電圧を共通に加えることができ、複数のP型ウェル領域(WP)にはP型半導体基板を用いて第2バイアス電圧を共通に加えることができるので、ウェル領域にバイアス電圧を加えるための配線を形成する必要がなく、配線形成に伴うレイアウト面積の増大を防止することができる。 Further, the first bias voltage can be commonly applied to the plurality of N-type well regions (WN) by using the deep N-type well region (WB) 14, and the P-type well regions (WP) can be applied to the P-type. Since the second bias voltage can be commonly applied using the semiconductor substrate, it is not necessary to form a wiring for applying the bias voltage to the well region, and an increase in layout area due to the wiring formation can be prevented.
[第2の実施形態]
次に、この発明の第2の実施形態に係る半導体集積回路について説明する。前記第1の実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。図3に示した第1の実施形態では、スタンダードセルSCが形成されるN型ウェル領域(WN)12に、深いN型ウェル領域(WB)14を用いて電位Vbpを供給する例を示したが、この第2の実施形態では、N型ウェル領域(WN)12に電位Vbpを供給するための他の構成例を説明する。
[Second Embodiment]
Next explained is a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. In the first embodiment shown in FIG. 3, an example in which the potential Vbp is supplied to the N-type well region (WN) 12 in which the standard cell SC is formed using the deep N-type well region (WB) 14 is shown. However, in the second embodiment, another configuration example for supplying the potential Vbp to the N-type well region (WN) 12 will be described.
図10は、第2の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示すレイアウトである。 FIG. 10 is a layout showing the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment.
P型半導体基板(P−sub)11の表面領域には、細長い矩形状のN型ウェル領域(WN)12とP型ウェル領域(WP)13とが交互に配列されている。N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13上には、スタンダードセルSCが形成されている。N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の一端には、N型ウェル領域45がP型半導体基板11の表面領域にN型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の長手方向に対してほぼ直行する方向に形成されている。または、N型ウェル領域45が、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の上方にこれらの長手方向に対してほぼ直行する方向に形成されている。このN型ウェル領域45は、N型ウェル領域(WN)12に接触しており、複数のN型ウェル領域(WN)12を電気的に接続する。
In the surface region of the P-type semiconductor substrate (P-sub) 11, elongated rectangular N-type well regions (WN) 12 and P-type well regions (WP) 13 are alternately arranged. Standard cells SC are formed on the N-type well region (WN) 12 and the P-type well region (WP) 13. At one end of the N-type well region (WN) 12 and the P-type well region (WP) 13, an N-
N型ウェル領域45の一部の領域上には配線16が配置されている。この配線16は、コンタクトプラグ17によりN型ウェル領域45に電気的に接続されている。ここで、配線16に電位Vbpが供給されると、電位Vbpはコンタクトプラグ17を介してN型ウェル領域45に供給される。さらに、電位VbpはN型ウェル領域45から、配列された複数のN型ウェル領域(WN)12に供給される。その他の構成は、図3に示した前記第1の実施形態と同様である。
A
図11は、図10に示したスタンダードセルSCが形成されるウェル領域のレイアウトの概略図である。 FIG. 11 is a schematic diagram of the layout of the well region in which the standard cell SC shown in FIG. 10 is formed.
スタンダードセルSCが形成される半導体領域には、図11に示すように、N型ウェル領域(WN)12とP型ウェル領域(WP)13が交互に配列されている。N型ウェル領域12及びP型ウェル領域13の一端及び他端には、P型半導体基板11の表面領域に形成されたN型ウェル領域45がN型ウェル領域12及びP型ウェル領域13に接触するように形成されている。N型ウェル領域45は、複数のN型ウェル領域(WN)12を電気的に接続する配線層として働き、配線16が有する電位Vbpを複数のN型ウェル領域(WN)12に供給する。
As shown in FIG. 11, N-type well regions (WN) 12 and P-type well regions (WP) 13 are alternately arranged in the semiconductor region where the standard cells SC are formed. At one end and the other end of the N-
前記第2の実施形態に係る構成を有する半導体集積回路によれば、P型半導体基板11の表面領域に形成されたN型ウェル領域45により、スタンダードセルSCが形成されたN型ウェル領域12を適する電位に設定でき、またP型半導体基板11によりスタンダードセルSCが形成されたP型ウェル領域13も適する電位に設定できる。これを用いて、通常動作モード、待機モード、またはテストモードにおいて、N型ウェル領域12及びP型ウェル領域13を適するウェル電位に設定すれば、スタンダードセルを構成するトランジスタに生じる漏れ電流を削減できる。さらに、前記第1の実施形態と同様に、クロックバッファ回路CBが形成されたN型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rを深いN型ウェル領域21で囲んでいるため、クロックバッファ回路を構成するトランジスタからのノイズを低減することができる。
According to the semiconductor integrated circuit having the configuration according to the second embodiment, the N-
また、複数のN型ウェル領域(WN)にはN型ウェル領域45を用いて第1バイアス電圧を共通に加えることができ、複数のP型ウェル領域(WP)にはP型半導体基板を用いて第2バイアス電圧を共通に加えることができるので、ウェル領域にバイアス電圧を加えるための配線を形成する必要がなく、配線形成に伴うレイアウト面積の増大を防止することができる。
Further, the first bias voltage can be commonly applied to the plurality of N-type well regions (WN) using the N-
[第3の実施形態]
次に、この発明の第3の実施形態に係る半導体集積回路について説明する。前記第1の実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。第3の実施形態では、前述した第1、第2の実施形態と異なる、N型ウェル領域(WN)12へ電位Vbpを供給するための他の構成例を説明する。
[Third Embodiment]
Next explained is a semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. In the third embodiment, another configuration example for supplying the potential Vbp to the N-type well region (WN) 12 different from the first and second embodiments described above will be described.
図12は、第3の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示すレイアウトである。図3、図10に示した前記第1、第2の実施形態では、スタンダードセルSCが形成されるN型ウェル領域(WN)12をN型ウェル領域にて接続し、スタンダードセルSCが形成されるP型ウェル領域(WP)13をP型半導体基板11にて接続する例を示したが、この第3の実施形態ではN型ウェル領域(WN)12を金属配線31にて接続し、P型ウェル領域(WP)13を金属配線32にて接続している。金属配線31、32は、銅やアルミニウムなどから形成されている。
FIG. 12 is a layout showing the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the third embodiment. In the first and second embodiments shown in FIGS. 3 and 10, the N-type well region (WN) 12 in which the standard cell SC is formed is connected in the N-type well region, and the standard cell SC is formed. In the third embodiment, the N-type well region (WN) 12 is connected by the
P型半導体基板11の表面領域には、細長い矩形状のN型ウェル領域(WN)12とP型ウェル領域(WP)13とが交互に配列されている。N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13上には、スタンダードセルSCが形成されている。
In the surface region of the P-
N型ウェル領域(WN)12の一部の領域上には、このN型ウェル領域(WN)12より不純物濃度が高いN型ウェル領域33が形成されている。N型ウェル領域33上には金属配線31が配置されており、この金属配線31はコンタクトプラグ34によりN型ウェル領域33を介してN型ウェル領域(WN)12に電気的に接続されている。ここで、金属配線31に第1バイアス電圧としての電位Vbpが供給されると、電位Vbpはコンタクトプラグ34及びN型ウェル領域33を介してN型ウェル領域(WN)12に供給される。
An N-
また、P型ウェル領域(WP)13の一部の領域上には、このP型ウェル領域(WP)13より不純物濃度が高いP型ウェル領域38が形成されている。P型ウェル領域38上には金属配線32が配置されており、この金属配線32はコンタクトプラグ39によりP型ウェル領域38を介してP型ウェル領域(WP)13に電気的に接続されている。ここで、金属配線32に第2バイアス電圧としての電位Vbnが供給されると、電位Vbnはコンタクトプラグ39及びP型ウェル領域38を介してP型ウェル領域(WP)13に供給される。
A P-type well region 38 having an impurity concentration higher than that of the P-type well region (WP) 13 is formed on a part of the P-type well region (WP) 13. A
前記第3の実施形態に係る構成を有する半導体集積回路によれば、P型ウェル領域(WP)12及びN型ウェル領域(WN)13への電位供給を、深いN型ウェル領域14やN型ウェル領域45より電気抵抗が低い金属配線31、32にて行っているため、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の電位固定を強くし、さらに変動し難くすることができる。これを用いて、通常動作モード、待機モード、またはテストモードにおいて、N型ウェル領域12及びP型ウェル領域13を適するウェル電位に設定すれば、スタンダードセルを構成するトランジスタに生じる漏れ電流を削減できる。さらに、前記第1の実施形態と同様に、クロックバッファ回路CBが形成されたN型ウェル領域(WN)12R及びP型ウェル領域(WP)13Rを深いN型ウェル領域21で囲んでいるため、クロックバッファ回路を構成するトランジスタからのノイズを低減することができる。
According to the semiconductor integrated circuit having the configuration according to the third embodiment, the potential is supplied to the P-type well region (WP) 12 and the N-type well region (WN) 13 by using the deep N-
また、図13に第3の実施形態の変形例に係る半導体集積回路のレイアウトを示す。図12に示した第3の実施形態では、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の一部の領域にて金属配線31または32と接続したが、この変形例ではN型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13のそれぞれの長手方向に沿って金属配線40、41を配置し、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の全域に亘って等間隔にN型ウェル領域(WN)12と金属配線40、及びP型ウェル領域(WP)13と金属配線41を接続している。なお、金属配線40は、コンタクトプラグにより金属配線31に接続されており、金属配線41はコンタクトプラグにより金属配線32に接続されている。金属配線40、41は、銅やアルミニウムなどから形成されている。また、電源配線7には、コンタクトプラグを介して電源配線23が接続されており、接地配線8にはコンタクトプラグを介して接地配線24が接続されている。
FIG. 13 shows a layout of a semiconductor integrated circuit according to a modification of the third embodiment. In the third embodiment shown in FIG. 12, the
図14は、図13に示した半導体集積回路におけるスタンダードセルSCを拡大したレイアウトである。図14に示すように、スタンダードセルSCが形成されるN型ウェル領域(WN)12内には、N型半導体領域12Cが形成されている。N型半導体領域12C上には電位Vbpが供給された金属配線40がN型ウェル領域(WN)12の長手方向に沿って配置されている。この金属配線40は、コンタクトプラグ42によりN型半導体領域12Cの長手方向に沿ってN型半導体領域12Cに等間隔で接続されている。これにより、金属配線40に供給された電位Vbpは、コンタクトプラグ42及びN型半導体領域12Cを介してN型ウェル領域(WN)12に供給される。
FIG. 14 is an enlarged layout of the standard cell SC in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. As shown in FIG. 14, an N-
また、スタンダードセルSCが形成されるP型ウェル領域(WP)13内には、P型半導体領域13Cが形成されている。P型半導体領域13C上には電位Vbnが供給された金属配線41がP型ウェル領域(WP)13の長手方向に沿って配置されている。この金属配線41は、コンタクトプラグ43によりP型半導体領域13Cの長手方向に沿ってP型半導体領域13Cに等間隔で接続されている。これにより、金属配線41に供給された電位Vbnは、コンタクトプラグ43及びP型半導体領域13Cを介してP型ウェル領域(WP)13に供給される。
A P-
図14に示した第3の実施形態の変形例に係る半導体集積回路では、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13への電位供給を、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の全域に亘って電気抵抗が低い金属配線40、41にて行うことができるため、N型ウェル領域(WN)12及びP型ウェル領域(WP)13の電位固定をさらに強くし、さらに変動し難くすることができる。その他の効果は前記第3の実施形態と同様である。
In the semiconductor integrated circuit according to the modification of the third embodiment shown in FIG. 14, the potential supply to the N-type well region (WN) 12 and the P-type well region (WP) 13 is performed using the N-type well region (WN). 12 and the P-type well region (WP) 13 can be performed by the
[第4の実施形態]
次に、この発明の第4の実施形態に係る半導体集積回路について説明する。前記第1の実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next explained is a semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
半導体集積回路において、クロック信号を分配するクロックバッファ回路を全て、図3、図10、及び図12に示したように深いNウェル領域で囲うことは、ノイズ対策としては有効であるが、それに伴うレイアウト面積の増大分が大きくなってしまう。これは、深いウェル領域を形成するために必要なレイアウト寸法の最小値が、銅やアルミニウムなどからなる金属配線に比べて非常に大きいためである。 In a semiconductor integrated circuit, it is effective as a noise countermeasure to surround all clock buffer circuits that distribute clock signals with a deep N-well region as shown in FIGS. The increase in the layout area becomes large. This is because the minimum layout dimension necessary for forming a deep well region is much larger than that of a metal wiring made of copper, aluminum, or the like.
そこで、この第4の実施形態では、クロック信号の伝達経路に配置された複数のクロックバッファ回路において、上位階層のクロックバッファ回路は深いN型ウェル領域で囲い、下位階層のクロックバッファ回路は深いN型ウェル領域で囲わない構成としている。スタンダードセルSCの構成については、図3、図10、及び図12に示した前記第1、第2、第3の実施形態で述べたいずれの構成を備えていてもよい。 Therefore, in the fourth embodiment, in the plurality of clock buffer circuits arranged in the clock signal transmission path, the upper layer clock buffer circuit is surrounded by a deep N-type well region, and the lower layer clock buffer circuit is deep N. The structure is not surrounded by the mold well region. Regarding the configuration of the standard cell SC, any of the configurations described in the first, second, and third embodiments shown in FIGS. 3, 10, and 12 may be provided.
図15は第4の実施形態の半導体集積回路におけるクロックバッファ回路の構成を示すブロック図であり、図16は半導体集積回路におけるクロックバッファ回路のレイアウトである。 FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a clock buffer circuit in the semiconductor integrated circuit of the fourth embodiment, and FIG. 16 is a layout of the clock buffer circuit in the semiconductor integrated circuit.
図15に示すように、(phase-locked loop)44から出力されたクロック信号は、クロックバッファ回路C01、C02、C03を介してクロックバッファ回路C1に入力される。クロックバッファ回路C1から出力されたクロック信号はクロックバッファ回路C11、C12及びその他の回路に入力される。クロックバッファ回路C11から出力されたクロック信号はクロックバッファ回路C111、C112及びその他の回路に入力され、クロックバッファ回路C111から出力されたクロック信号はクロックバッファ回路C1111、C1112及びその他の回路に入力される。さらに、クロックバッファ回路C1111から出力されたクロック信号はクロックバッファ回路C1111−1、C1111−2及びその他の回路に入力される。そして、クロックバッファ回路C1111−1から出力されたクロック信号はスタンダードセルに含まれるフリップフロップ回路(FF)F11、F12に供給される。フリップフロップF11、F12は、クロックバッファ回路C1111−1から供給されたクロック信号に基づいて動作する。なお、図16に示すように、C12、C112、C1112の後段にも順次、クロックバッファ回路が形成されている。 As shown in FIG. 15, the clock signal output from the (phase-locked loop) 44 is input to the clock buffer circuit C1 via the clock buffer circuits C01, C02, and C03. The clock signal output from the clock buffer circuit C1 is input to the clock buffer circuits C11 and C12 and other circuits. The clock signal output from the clock buffer circuit C11 is input to the clock buffer circuits C111, C112 and other circuits, and the clock signal output from the clock buffer circuit C111 is input to the clock buffer circuits C1111, C1112 and other circuits. . Further, the clock signal output from the clock buffer circuit C1111 is input to the clock buffer circuits C1111-1, C1111-2, and other circuits. The clock signal output from the clock buffer circuit C1111-1 is supplied to flip-flop circuits (FF) F11 and F12 included in the standard cell. The flip-flops F11 and F12 operate based on the clock signal supplied from the clock buffer circuit C1111-1. As shown in FIG. 16, clock buffer circuits are also formed in the subsequent stages of C12, C112, and C1112.
PLL44の後段に配置された、クロックバッファ回路C01、C02、C03、C1、C11、C12、C111、C112、C121、及びC122は、上位階層のクロックバッファ回路を構成しており、深いN型ウェル領域21で囲まれている。一方、上位階層のクロックバッファ回路の後段に配置された、クロックバッファ回路C1111、C1111−1、C1111−2、C1112、C1112−1、及びC1112−2は、下位階層のクロックバッファ回路を構成しており、深いN型ウェル領域で囲まれていない。
The clock buffer circuits C01, C02, C03, C1, C11, C12, C111, C112, C121, and C122 arranged in the subsequent stage of the
図15及び図16に示した第4の実施形態に係る半導体集積回路では、クロック信号を半導体集積回路の全体に分配するクロックバッファ回路のうち、下位階層のクロックバッファ回路についてはノイズ対策を行わず、クロック信号発振回路(PLL)と下位階層のクロックバッファ回路との間に配置された上位階層のクロックバッファ回路についてのみノイズ対策を実行する。すなわち、上位階層のクロックバッファ回路が形成されたN型ウェル領域及びP型ウェル領域の周囲には深いN型ウェル領域(WB)を形成し、一方、下位階層のクロックバッファ回路が形成されたN型ウェル領域及びP型ウェル領域の周囲には深いN型ウェル領域を形成しない。このような構成により、半導体集積回路におけるレイアウト面積の増大を抑制する。 In the semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment shown in FIG. 15 and FIG. 16, among the clock buffer circuits that distribute the clock signal to the entire semiconductor integrated circuit, no noise countermeasure is taken for the lower-level clock buffer circuit. The noise countermeasure is executed only for the upper layer clock buffer circuit arranged between the clock signal oscillation circuit (PLL) and the lower layer clock buffer circuit. That is, a deep N-type well region (WB) is formed around the N-type well region and the P-type well region in which the upper layer clock buffer circuit is formed, while the N layer in which the lower layer clock buffer circuit is formed. A deep N-type well region is not formed around the type well region and the P-type well region. With such a configuration, an increase in layout area in the semiconductor integrated circuit is suppressed.
上位階層のクロックバッファ回路は、図16に示したように、例えばクロックバッファ回路C01からフリップフロップ回路F11までの長距離配線が有する大きな負荷を駆動することが必要である。したがって、上位階層のクロックバッファ回路を構成するトランジスタは、サイズ(チャネル幅)が大きく、流れる電流が多いため、ノイズの発生量も大きい。このため、上位階層のクロックバッファ回路のみを深いN型ウェル領域(WB)で囲むだけでも、ノイズの発生量を大きく低減することができる。 As shown in FIG. 16, the upper layer clock buffer circuit needs to drive a large load of a long-distance wiring from the clock buffer circuit C01 to the flip-flop circuit F11, for example. Therefore, the transistors constituting the upper layer clock buffer circuit have a large size (channel width) and a large amount of current flowing, and therefore a large amount of noise is generated. Therefore, it is possible to greatly reduce the amount of noise generated by surrounding only the upper layer clock buffer circuit with the deep N-type well region (WB).
また、前述した各実施形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。 In addition, each of the above-described embodiments can be implemented not only independently but also in an appropriate combination. Furthermore, the above-described embodiments include inventions at various stages, and the inventions at various stages can be extracted by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments.
11…p型半導体基板(P−sub)、12、12R…N型ウェル領域(WN)、13、13R…P型ウェル領域(WP)、14、21…深いN型ウェル領域(WB)、16…配線、19…配線、23…電源配線(電源端子)、24…接地配線(接地端子)、C01、C02、C03、C1、C11、C12、C111、C112、C121、C122…上位階層のクロックバッファ回路、C1111、C1112、C1111−1、C1111−2、C1112−1、C1112−2…下位階層のクロックバッファ回路、SC…スタンダードセル、CB…クロックバッファ回路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板に形成された第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1、第2、第3半導体領域の下方に形成され、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域とに電気的に接続された第2導電型の第4半導体領域と、
前記第4半導体領域に電気的に接続され、前記第4半導体領域を介して前記第1、第2半導体領域に供給される第1電位が与えられる第1電位端子と、
前記半導体基板に電気的に接続され、前記半導体基板を介して前記第3半導体領域に供給される第2電位が与えられる第2電位端子と、
を具備することを特徴とする半導体集積回路。 First and second semiconductor regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A third semiconductor region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
A fourth semiconductor region of a second conductivity type formed below the first, second, and third semiconductor regions and electrically connected to the first semiconductor region and the second semiconductor region;
A first potential terminal electrically connected to the fourth semiconductor region, to which a first potential supplied to the first and second semiconductor regions through the fourth semiconductor region is applied;
A second potential terminal which is electrically connected to the semiconductor substrate and to which a second potential supplied to the third semiconductor region through the semiconductor substrate is applied;
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板に形成された第1導電型の第3半導体領域と、
前記半導体基板と前記第1、第2、第3半導体領域との間に配置され、さらに前記第1、第2、第3半導体領域を囲み、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域とに電気的に接続された第2導電型の第4半導体領域と、
前記第1半導体領域に電気的に接続され、前記第1半導体領域に供給される第1電位が与えられる第1電位端子と、
前記第3半導体領域に電気的に接続され、前記第3半導体領域に供給される第2電位が与えられる第2電位端子とを具備し、
前記第1、第2、第3半導体領域には、クロック信号を伝達するクロックバッファ回路を構成するトランジスタが形成されていることを特徴とする半導体集積回路。 First and second semiconductor regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A third semiconductor region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
The semiconductor substrate is disposed between the semiconductor substrate and the first, second, and third semiconductor regions, further encloses the first, second, and third semiconductor regions, and includes the first semiconductor region and the second semiconductor region. A fourth semiconductor region of the second conductivity type electrically connected;
A first potential terminal electrically connected to the first semiconductor region and supplied with a first potential supplied to the first semiconductor region;
A second potential terminal electrically connected to the third semiconductor region and supplied with a second potential supplied to the third semiconductor region;
A transistor forming a clock buffer circuit for transmitting a clock signal is formed in the first, second, and third semiconductor regions.
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板に形成された第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域、及び前記第3半導体領域の上方に形成された第2導電型の第4半導体領域と、
前記第4半導体領域に電気的に接続され、前記第4半導体領域を介して前記第1、第2半導体領域に供給される第1電位が与えられる第1電位端子と、
前記半導体基板に電気的に接続され、前記半導体基板を介して前記第3半導体領域に供給される第2電位が与えられる第2電位端子と、
を具備することを特徴とする半導体集積回路。 First and second semiconductor regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A third semiconductor region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
A second conductive type fourth semiconductor region formed above the first semiconductor region, the second semiconductor region, and the third semiconductor region;
A first potential terminal electrically connected to the fourth semiconductor region, to which a first potential supplied to the first and second semiconductor regions through the fourth semiconductor region is applied;
A second potential terminal which is electrically connected to the semiconductor substrate and to which a second potential supplied to the third semiconductor region through the semiconductor substrate is applied;
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板に形成された第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域に形成され、前記第1半導体領域より不純物濃度が高い第2導電型の第4半導体領域と、
前記第2半導体領域に形成され、前記第2半導体領域より不純物濃度が高い第2導電型の第5半導体領域と、
前記第3半導体領域に形成され、前記第3半導体領域より不純物濃度が高い第1導電型の第6半導体領域と、
前記第4半導体領域を含む前記第1半導体領域上及び前記第5半導体領域を含む前記第2半導体領域上に配置され、前記第4半導体領域上に形成された第1コンタクトプラグにより前記第4半導体領域を介して前記第1半導体領域に電気的に接続されると共に、前記第5半導体領域上に形成された第2コンタクトプラグにより前記第5半導体領域を介して前記第2半導体領域に電気的に接続された第1金属配線と、
前記第6半導体領域を含む前記第3半導体領域上に配置され、前記第6半導体領域上に形成された第3コンタクトプラグにより前記第6半導体領域を介して前記第3半導体領域に電気的に接続された第2金属配線と、
を具備することを特徴とする半導体集積回路。 First and second semiconductor regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A third semiconductor region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
A second conductivity type fourth semiconductor region formed in the first semiconductor region and having an impurity concentration higher than that of the first semiconductor region;
A second conductivity type fifth semiconductor region formed in the second semiconductor region and having an impurity concentration higher than that of the second semiconductor region;
A sixth semiconductor region of a first conductivity type formed in the third semiconductor region and having an impurity concentration higher than that of the third semiconductor region;
The fourth semiconductor is formed by a first contact plug disposed on the first semiconductor region including the fourth semiconductor region and on the second semiconductor region including the fifth semiconductor region and formed on the fourth semiconductor region. Electrically connected to the first semiconductor region via a region and electrically connected to the second semiconductor region via the fifth semiconductor region by a second contact plug formed on the fifth semiconductor region. A connected first metal wiring;
A third contact plug disposed on the third semiconductor region including the sixth semiconductor region and electrically connected to the third semiconductor region through the sixth semiconductor region by a third contact plug formed on the sixth semiconductor region. A second metal wiring formed,
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板に形成された矩形状の第1導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域の長手方向に沿って配置され、前記第1半導体領域に第1バイアス電圧を印加する第1金属配線と、
前記第2半導体領域の長手方向に沿って配置され、前記第2半導体領域に前記第1バイアス電圧を印加する第2金属配線と、
前記第3半導体領域の長手方向に沿って配置され、前記第3半導体領域に第2バイアス電圧を印加する第3金属配線と、
前記第1半導体領域に形成された第1導電型の第4半導体領域と、
前記第3半導体領域に形成された第2導電型の第5半導体領域と、
前記第1半導体領域の長手方向に沿って配置され、前記第4半導体領域に電源電位を供給する電源配線と、
前記第3半導体領域の長手方向に沿って配置され、前記第5半導体領域に接地電位を供給する接地配線と、
を具備することを特徴とする半導体集積回路。 A rectangular second conductivity type first and second semiconductor region formed on a first conductivity type semiconductor substrate;
A rectangular first conductive type third semiconductor region formed in the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
A first metal line disposed along a longitudinal direction of the first semiconductor region and applying a first bias voltage to the first semiconductor region;
A second metal wiring disposed along a longitudinal direction of the second semiconductor region and applying the first bias voltage to the second semiconductor region;
A third metal wiring disposed along a longitudinal direction of the third semiconductor region and applying a second bias voltage to the third semiconductor region;
A fourth semiconductor region of a first conductivity type formed in the first semiconductor region;
A fifth semiconductor region of a second conductivity type formed in the third semiconductor region;
A power supply line disposed along a longitudinal direction of the first semiconductor region and supplying a power supply potential to the fourth semiconductor region;
A ground wiring disposed along a longitudinal direction of the third semiconductor region and supplying a ground potential to the fifth semiconductor region;
A semiconductor integrated circuit comprising:
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2004
- 2004-07-05 JP JP2004198274A patent/JP2006019647A/en active Pending
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