JP2007048788A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007048788A JP2007048788A JP2005228869A JP2005228869A JP2007048788A JP 2007048788 A JP2007048788 A JP 2007048788A JP 2005228869 A JP2005228869 A JP 2005228869A JP 2005228869 A JP2005228869 A JP 2005228869A JP 2007048788 A JP2007048788 A JP 2007048788A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- short
- inverter
- distance
- transistor
- gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
【課題】 トランジスタのサイズを変更することなくタイミングを調整可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】 半導体基板1と、半導体基板1に形成された素子分離領域2と、半導体基板1に形成され、第1及び第2のゲート電極GP1、GP2を有する第1導電型の第1及び第2のMOSFET(P1、P2)と、第1のゲート電極GP1からゲート長方向の素子分離領域2までの最短距離DP1sは、第2のゲート電極GP2からゲート長方向の素子分離領域2までの最短距離DP2sよりも短い、半導体基板1に形成され、第3及び第4のゲート電極GN1、GN2を有する第2導電型の第3及び第4のMOSFET(N1、N2)と、第3のゲート電極GN1からゲート長方向の素子分離領域2までの最短距離DN1sは、第4のゲート電極GN2からゲート長方向の前記素子分離領域2までの最短距離DN2sよりも短い、第1及び第2のMOSFET(P1、P2)と第3及び第4のMOSFET(N1、N2)をそれぞれ組み合わせたインバータを備えた半導体装置。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of adjusting timing without changing the size of a transistor.
A first conductive type first and second gate electrodes GP1 and GP2 formed on a semiconductor substrate 1, an element isolation region 2 formed on the semiconductor substrate 1, and a semiconductor substrate 1 are provided. The shortest distance DP1s from the second MOSFET (P1, P2) to the element isolation region 2 in the gate length direction from the first gate electrode GP1 is from the second gate electrode GP2 to the element isolation region 2 in the gate length direction. Third and fourth MOSFETs (N1, N2) of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate 1 and having the third and fourth gate electrodes GN1, GN2 shorter than the shortest distance DP2s, and a third gate The shortest distance DN1s from the electrode GN1 to the element isolation region 2 in the gate length direction is shorter than the shortest distance DN2s from the fourth gate electrode GN2 to the element isolation region 2 in the gate length direction. And a second MOSFET (P1, P2) and a third and fourth MOSFET (N1, N2), respectively, an inverter combined.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、駆動電流の異なるトランジスタを有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having transistors with different driving currents.
近年、半導体装置は多数のトランジスタが集積化され、大規模化されている。このことにより、半導体装置内の信号の伝達経路が長くなり、トランジスタに所望のタイミングで信号が伝達されず、半導体装置が動作しない場合があった。そこで、タイミングを調整するために、トランジスタのサイズを変更する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
本発明は、トランジスタのサイズを変更することなくタイミングを調整可能な半導体装置を提供する。 The present invention provides a semiconductor device capable of adjusting timing without changing the size of a transistor.
本願発明の一態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板に形成された素子分離領域と、前記半導体基板に形成され、第1及び第2のゲート電極を有する第1導電型の第1及び第2のMOSFETと、前記第1のゲート電極からゲート長方向の前記素子分離領域までの最短距離は、前記第2のゲート電極からゲート長方向の前記素子分離領域までの最短距離よりも短い、前記半導体基板に形成され、第3及び第4のゲート電極を有する第2導電型の第3及び第4のMOSFETと、前記第3のゲート電極からゲート長方向の前記素子分離領域までの最短距離は、前記第4のゲート電極からゲート長方向の前記素子分離領域までの最短距離よりも短い、前記第1及び第2のMOSFETと前記第3及び第4のMOSFETをそれぞれ組み合わせたインバータを備えた半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first conductivity type first and second gate electrode formed on a semiconductor substrate, an element isolation region formed on the semiconductor substrate, and first and second gate electrodes formed on the semiconductor substrate. The shortest distance from the second MOSFET to the element isolation region in the gate length direction from the first gate electrode is shorter than the shortest distance from the second gate electrode to the element isolation region in the gate length direction. The second conductivity type third and fourth MOSFETs formed on the semiconductor substrate and having third and fourth gate electrodes, and the shortest distance from the third gate electrode to the element isolation region in the gate length direction Is a combination of the first and second MOSFETs and the third and fourth MOSFETs, each being shorter than the shortest distance from the fourth gate electrode to the element isolation region in the gate length direction. The semiconductor device having the inverters are provided.
本願発明の一態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板に形成された素子分離領域と、前記半導体基板上に前記素子分離領域に囲まれた第1導電型の第1の不純物領域と、前記半導体基板上に前記素子分離領域に囲まれた第2導電型の第2の不純物領域と、前記第1の不純物領域上に形成された第1及び第2のゲート電極を有する第1及び第2のMOSFETと、第1のゲート電極からゲート長方向の前記素子分離領域までの最短距離は、第2のゲート電極からゲート長方向の素子分離領域までの最短距離よりも短い、前記第2の不純物領域上に形成された第3及び第4のゲート電極を有する第3及び第4のMOSFETと、第3のゲート電極からゲート長方向の前記素子分離領域までの最短距離は、第4のゲート電極からゲート長方向の素子分離領域までの最短距離よりも短い、前記第1及び第2のMOSFETと前記第3及び第4のMOSFETをそれぞれ組み合わせたインバータを備えた半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a semiconductor substrate, an element isolation region formed in the semiconductor substrate, a first impurity region of a first conductivity type surrounded by the element isolation region on the semiconductor substrate, First and second gate electrodes having a second conductivity type second impurity region surrounded by the element isolation region on the semiconductor substrate and first and second gate electrodes formed on the first impurity region. 2 and the shortest distance from the first gate electrode to the element isolation region in the gate length direction is shorter than the shortest distance from the second gate electrode to the element isolation region in the gate length direction. The third and fourth MOSFETs having the third and fourth gate electrodes formed on the impurity region and the shortest distance from the third gate electrode to the element isolation region in the gate length direction are the fourth gate. From electrode to gate length direction Shorter than the shortest distance to the isolation region, wherein the first and second MOSFET third and fourth MOSFET semiconductor device having a combined inverter respectively are provided.
本発明の一態様に係る半導体装置によれば、トランジスタのサイズを変更することなくタイミングを調整可能な半導体装置を提供できる。 According to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, a semiconductor device capable of adjusting timing without changing the size of the transistor can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、図解のためだけであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although embodiment of this invention is described below based on drawing, it is only for illustration and this invention is not limited to those drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. It should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.
図1に示すように、実施例1に係る半導体装置1は、素子分離領域2と、周囲を素子分離領域2に囲まれた活性領域3と4と、活性領域3、4を横断するように活性領域3、4と素子分離領域2の上方に配置されたゲート電極GP1、GP2、GN1とGN2を有する。
As shown in FIG. 1, the
図2は、実施例1に係る半導体装置1が有するMOSトランジスタP1、P2、N1、N2の配置図である。図1と図2に示すように、pMOSトランジスタP1は、ゲート電極GP1と、活性領域3のゲート電極GP1の両側に配置されるソース・ドレイン領域を有している。ゲート電極GP1のゲート長の方向のゲート電極GP1から素子分離領域2までの距離は、ゲート電極GP1の両側に2つの距離を定義でき、それら2つの距離を短い方の距離DP1sと長い方の距離DP1lのように定義できる。
FIG. 2 is a layout diagram of the MOS transistors P1, P2, N1, and N2 included in the
pMOSトランジスタP2は、ゲート電極GP2と、活性領域3のゲート電極GP2の両側に配置されるソース・ドレイン領域を有している。pMOSトランジスタP2の一方のソース・ドレイン領域は、pMOSトランジスタP1の一方のソース・ドレイン領域と一体となり、電気的に接続している。ゲート電極GP2のゲート長の方向のゲート電極GP2から素子分離領域2までの距離は、ゲート電極GP2の両側に2つの距離を定義でき、それら2つの距離を短い方の距離DP2sと長い方の距離DP2lのように定義できる。
The pMOS transistor P2 has a gate electrode GP2 and source / drain regions arranged on both sides of the gate electrode GP2 of the
そして、pMOSトランジスタP1の短い方の距離DP1sは、pMOSトランジスタP2の短い方の距離DP2sより短くなるように設定している。図4に示すように、距離DP1sとDP2sは、短くなる程、pMOSトランジスタP1、P2の駆動電流Ionが増加する傾向がある。このことから、pMOSトランジスタP1は、pMOSトランジスタP2より駆動電流Ionが大きく、駆動力が大きい。 The shorter distance DP1s of the pMOS transistor P1 is set to be shorter than the shorter distance DP2s of the pMOS transistor P2. As shown in FIG. 4, the drive current Ion of the pMOS transistors P1 and P2 tends to increase as the distances DP1s and DP2s become shorter. Therefore, the pMOS transistor P1 has a larger driving current Ion and a larger driving force than the pMOS transistor P2.
図1と図2に示すように、nMOSトランジスタN1は、ゲート電極GN1と、活性領域4のゲート電極GN1の両側に配置されるソース・ドレイン領域を有している。ゲート電極GN1のゲート長の方向のゲート電極GN1から素子分離領域2までの距離は、ゲート電極GN1の両側に2つの距離を定義でき、それら2つの距離を短い方の距離DN1sと長い方の距離DN1lのように定義できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the nMOS transistor N1 has a gate electrode GN1 and source / drain regions disposed on both sides of the gate electrode GN1 of the
nMOSトランジスタN2は、ゲート電極GN2と、活性領域4のゲート電極GN2の両側に配置されるソース・ドレイン領域を有している。nMOSトランジスタN2の一方のソース・ドレイン領域は、nMOSトランジスタN1の一方のソース・ドレイン領域と一体となり、電気的に接続している。ゲート電極GN2のゲート長の方向のゲート電極GN2から素子分離領域2までの距離は、ゲート電極GN2の両側に2つの距離を定義でき、それら2つの距離を短い方の距離DN2sと長い方の距離DN2lのように定義できる。
The nMOS transistor N2 has a gate electrode GN2 and source / drain regions arranged on both sides of the gate electrode GN2 of the
そして、nMOSトランジスタN1の短い方の距離DN1sは、nMOSトランジスタN2の短い方の距離DN2sより短くなるように設定している。図3に示すように、距離DN1sとDN2sは、短くなる程、nMOSトランジスタN1、N2の駆動電流Ionが減少する傾向がある。このことから、nMOSトランジスタN1は、nMOSトランジスタN2より駆動電流Ionが小さく、駆動力が小さい。 The shorter distance DN1s of the nMOS transistor N1 is set to be shorter than the shorter distance DN2s of the nMOS transistor N2. As shown in FIG. 3, the drive current Ion of the nMOS transistors N1 and N2 tends to decrease as the distances DN1s and DN2s become shorter. Therefore, the nMOS transistor N1 has a smaller driving current Ion and a smaller driving force than the nMOS transistor N2.
これらpMOSトランジスタP1、P2の駆動力の差異と、nMOSトランジスタN1、N2の駆動力の差異は、半導体装置1の微細化に伴い、プロセス起因のストレスによりトランジスタ特性が変動しているためと考えられる。すなわち、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2において、ゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2のゲート端から、活性領域3、4のみを経由して、ソース・ドレイン領域の端、活性領域3、4と素子分離領域2の境界までのゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2のゲート長方向の距離DP1s、DP1l、DP2s、DP2l、DN1s、DN1l、DN2s、DN2lに依存して、特に、距離DP1s、DP1l、DP2s、DP2l、DN1s、DN1l、DN2s、DN2lのうち短い方の距離DP1s、DP2s、DN1s、DN2sに依存して、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2のゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2の下方のチャネル領域3、4におけるストレスが異なっている。ストレスの差異によりMOSトランジスタP1、P2、N1、N2の移動度が異なり、駆動電流Ion更には、駆動力に差異が生じている。
The difference in driving power between the pMOS transistors P1 and P2 and the driving power between the nMOS transistors N1 and N2 are considered to be due to transistor characteristics varying due to process-induced stress as the
素子分離領域2に酸化シリコン膜(SiO2)をもちいた場合、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2のゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2の下方のチャネル領域3、4には、ゲート長の方向に圧縮応力が印加される。距離DP1s、DP1l、DP2s、DP2l、DN1s、DN1l、DN2s、DN2l、特に、短い方の距離DP1s、DP2s、DN1s、DN2sが短いほど、圧縮応力は大きくなる。これは、素子分離領域2から離れる程ストレスの影響を受け難くなるからである。pMOSトランジスタP1、P2では、距離DP1s、DP2sを短くすると、圧縮応力は大きくなり、移動度が大きくなり、図4に示すように、駆動電流Ionが大きくなり、駆動力が大きくなる。そして、距離DP1sとDP2sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。nMOSトランジスタN1、N2では、距離DN1s、DN2sを短くすると、圧縮応力は大きくなり、移動度が小さくなり、図3に示すように、駆動電流Ionが小さくなり、駆動力が小さくなる。そして、距離DN1sとDN2sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。このように、ゲート長Lとゲート幅Wを変えなくとも駆動力を調整できる。従来、駆動力を変えるためにはゲート長Lとゲート幅Wを変化させていた。実施例1によれば、駆動力を変えるために、ゲート長Lとゲート幅Wを変化させる必要はない。
When the silicon oxide film (SiO 2 ) is used for the
図5に示すように、図1、図2と同じ配置のpMOSトランジスタP1、P2とnMOSトランジスタN1、N2を結線することにより、バッファBuf1を形成することができる。このバッファBuf1は、図9(a)に示すように、簡潔な回路図に書き直せる。これより、図9(b)に示すように、バッファBuf1は、入力段にインバータInv1を有し、インバータInv1に直列に接続する出力段にインバータInv2を有する。 As shown in FIG. 5, the buffer Buf1 can be formed by connecting the pMOS transistors P1 and P2 and the nMOS transistors N1 and N2 arranged in the same manner as in FIGS. The buffer Buf1 can be rewritten into a simple circuit diagram as shown in FIG. Thus, as shown in FIG. 9B, the buffer Buf1 has the inverter Inv1 at the input stage and the inverter Inv2 at the output stage connected in series to the inverter Inv1.
インバータInv1は、pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN1を有する。pMOSトランジスタP2の一方のソース・ドレイン領域は、nMOSトランジスタN1の一方のソース・ドレイン領域とノードn1に接続している。pMOSトランジスタP2の他方のソース・ドレイン領域は、電源電位VDDに接続している。nMOSトランジスタN1の他方のソース・ドレイン領域は、接地電位VSSに接続している。pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN1のゲート電極GP2、GN1は、入力端INに接続している。 The inverter Inv1 includes a pMOS transistor P2 and an nMOS transistor N1. One source / drain region of the pMOS transistor P2 is connected to one source / drain region of the nMOS transistor N1 and the node n1. The other source / drain region of the pMOS transistor P2 is connected to the power supply potential VDD. The other source / drain region of the nMOS transistor N1 is connected to the ground potential VSS. The gate electrodes GP2 and GN1 of the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N1 are connected to the input terminal IN.
インバータInv2は、pMOSトランジスタP1とnMOSトランジスタN2を有する。pMOSトランジスタP1の一方のソース・ドレイン領域は、nMOSトランジスタN2の一方のソース・ドレイン領域と出力端OUTに接続している。pMOSトランジスタP1の他方のソース・ドレイン領域は、電源電位VDDに接続している。nMOSトランジスタN2の他方のソース・ドレイン領域は、接地電位VSSに接続している。pMOSトランジスタP1とnMOSトランジスタN2のゲート電極GP1、GN2は、ノードn1に接続している。 The inverter Inv2 includes a pMOS transistor P1 and an nMOS transistor N2. One source / drain region of the pMOS transistor P1 is connected to one source / drain region of the nMOS transistor N2 and the output terminal OUT. The other source / drain region of the pMOS transistor P1 is connected to the power supply potential VDD. The other source / drain region of the nMOS transistor N2 is connected to the ground potential VSS. The gate electrodes GP1 and GN2 of the pMOS transistor P1 and the nMOS transistor N2 are connected to the node n1.
このように、バッファBuf1は、入力段のインバータInv1に駆動力の弱いトランジスタP2とN1を配置し、駆動力の強いトランジスタP1とN2を出力段のインバータInv2に配置している。図10に示すように、入力端INに信号Vinが入力し、信号Vinが時刻t1で立ち上がりはじめ、信号Vinが時刻t2で立ち下がりはじめ、時刻t1から時刻t2までの時間T1は、時刻t1から時刻t3までの1サイクルの時間T2の半分であるとする。ノードn1の信号Vn1は、駆動力の弱いトランジスタN1により、時刻t1よりトランジスタN1の立ち下がるのに要する時間T4の遅延で立ち下がる。また、ノードn1の信号Vn1は、駆動力の弱いトランジスタP2により、時刻t2よりトランジスタP2の立ち上がるのに要する時間T5の遅延で立ち上がる。 As described above, in the buffer Buf1, the transistors P2 and N1 having a weak driving ability are arranged in the inverter Inv1 in the input stage, and the transistors P1 and N2 having a strong driving ability are arranged in the inverter Inv2 in the output stage. As shown in FIG. 10, the signal Vin is input to the input terminal IN, the signal Vin starts to rise at time t1, the signal Vin starts to fall at time t2, and the time T1 from time t1 to time t2 is from time t1. It is assumed that it is half of the time T2 of one cycle until time t3. The signal Vn1 at the node n1 falls with a delay of time T4 required for the transistor N1 to fall from the time t1 by the transistor N1 having a weak driving ability. Further, the signal Vn1 at the node n1 rises with a delay of a time T5 required for the transistor P2 to rise from the time t2 by the transistor P2 having a weak driving capability.
トランジスタN1の立ち下がるのに要する時間T4の遅延に比べ、駆動力の強いトランジスタP1の立ち上がるのに要する時間の遅延は十分小さい。また、トランジスタP1が立ち上がり始めるのは、トランジスタP1の閾値に信号Vn1の電圧が達したときであり、信号Vn1の電圧が下がりきったところでVoutが立ち上がるわけではなく、時間T4が経過する前にトランジスタP1は立ち上がり始める。このことにより、駆動力の弱いトランジスタN1により生じた遅延時間を、駆動力の強いトランジスタP1により短くすることができます。 Compared with the delay of the time T4 required for the fall of the transistor N1, the delay of the time required for the rise of the transistor P1 having a strong driving force is sufficiently small. The transistor P1 starts to rise when the voltage of the signal Vn1 reaches the threshold value of the transistor P1. The Vout does not rise when the voltage of the signal Vn1 has fallen completely, and the transistor P1 rises before the time T4 elapses. P1 starts to rise. As a result, the delay time caused by the transistor N1 with weak driving ability can be shortened with the transistor P1 with strong driving ability.
また、トランジスタP2の立ち上がるのに要する時間T5の遅延に比べ、駆動力の強いトランジスタN2の立ち下がるのに要する時間の遅延は十分小さい。また、トランジスタN2が立ち下がり始めるのは、トランジスタN2の閾値に信号Vn1の電圧が達したときであり、信号Vn1の電圧が上がりきったところでVoutが立ち下がるわけではなく、時間T5が経過する前にトランジスタN2は立ち下がり始める。このことにより、駆動力の弱いトランジスタP2により生じた遅延時間を、駆動力の強いトランジスタN2により短くすることができます。このように、信号Vinに対して、信号Voutは、立ち上がりと立ち下がりをともに遅らせるようなタイミング調整をすることができる。 In addition, the time delay required for the transistor N2 having a strong driving force to fall is sufficiently smaller than the delay of the time T5 required for the transistor P2 to rise. The transistor N2 starts to fall when the voltage of the signal Vn1 reaches the threshold value of the transistor N2, and Vout does not fall when the voltage of the signal Vn1 is fully raised, before the time T5 elapses. At the same time, the transistor N2 starts to fall. As a result, the delay time caused by the transistor P2 with weak driving capability can be shortened with the transistor N2 having strong driving capability. In this way, the signal Vout can be adjusted with respect to the signal Vin so as to delay both rising and falling.
図6に示すように、図1、図2と同じ配置のpMOSトランジスタP1、P2とnMOSトランジスタN1、N2を結線することにより、バッファBuf2を形成することができる。このバッファBuf2は、図11(a)に示すように、簡潔な回路図に書き直せる。これより、図11(b)に示すように、バッファBuf2は、入力段にインバータInv2を有し、インバータInv2に直列に接続する出力段にインバータInv1を有する。 As shown in FIG. 6, the buffer Buf2 can be formed by connecting the pMOS transistors P1 and P2 and the nMOS transistors N1 and N2 that are arranged in the same manner as in FIGS. The buffer Buf2 can be rewritten into a simple circuit diagram as shown in FIG. Thus, as shown in FIG. 11B, the buffer Buf2 has the inverter Inv2 at the input stage and the inverter Inv1 at the output stage connected in series to the inverter Inv2.
バッファBuf2は、入力段のインバータInv2に駆動力の強いトランジスタP1とN2を配置し、駆動力の弱いトランジスタP2とN1を出力段のインバータInv1に配置している。図12に示すように、入力端INへの信号Vinの入力に対して、インバータInv2の出力端でありインバータInv1の入力端であるノードn2の信号Vn2は、駆動力の強いトランジスタN2により、時刻t1よりトランジスタN2の立ち下がるのに要する時間の遅延で立ち下がる。また、ノードn2の信号Vn2は、駆動力の強いトランジスタP1により、時刻t2よりトランジスタP1の立ち上がるのに要する時間の遅延で立ち上がる。出力端OUTから出力される信号Voutは、駆動力の弱いトランジスタP2により、時刻t1からトランジスタN2の立ち下がるのに要する時間にトランジスタP2の立ち上がるのに要する時間T4を加えた遅延で立ち上がる。また、信号Voutは、駆動力の弱いトランジスタN1により、時刻t2からトランジスタP1の立ち上がるのに要する時間にトランジスタN1の立ち下がるのに要する時間T5を加えた遅延で立ち下がる。ノードn2に接続する配線は、出力端OUTに接続する配線より短いため、ノードn2に接続する配線による伝搬遅延は、出力端OUTに接続する配線による伝搬遅延より小さいので、バッファBuf2は、バッファの伝搬遅延を大きくするタイミング調整に用いることができる。 In the buffer Buf2, transistors P1 and N2 having high driving power are arranged in the inverter Inv2 in the input stage, and transistors P2 and N1 having low driving power are arranged in the inverter Inv1 in the output stage. As shown in FIG. 12, with respect to the input of the signal Vin to the input terminal IN, the signal Vn2 of the node n2 that is the output terminal of the inverter Inv2 and the input terminal of the inverter Inv1 is The transistor N2 falls with a delay of time required for the transistor N2 to fall from t1. The signal Vn2 at the node n2 rises with a delay of time required for the transistor P1 to rise from the time t2 by the transistor P1 having a strong driving capability. The signal Vout output from the output terminal OUT rises with a delay obtained by adding the time T4 required for the rise of the transistor P2 to the time required for the fall of the transistor N2 from the time t1 due to the transistor P2 having a weak driving ability. Further, the signal Vout falls by the transistor N1 having a weak driving capability with a delay obtained by adding the time T5 required for the fall of the transistor N1 to the time taken for the rise of the transistor P1 from the time t2. Since the wiring connected to the node n2 is shorter than the wiring connected to the output end OUT, the propagation delay caused by the wiring connected to the node n2 is smaller than the propagation delay caused by the wiring connected to the output end OUT. Therefore, the buffer Buf2 It can be used for timing adjustment to increase the propagation delay.
図7に示すように、図1、図2と同じ配置のpMOSトランジスタP1、P2とnMOSトランジスタN1、N2を結線することにより、バッファBuf3を形成することができる。このバッファBuf3は、図13(a)に示すように、簡潔な回路図に書き直せる。これより、図13(b)に示すように、バッファBuf3は、入力段にインバータInv3を有し、インバータInv3に直列に接続する出力段にインバータInv4を有する。 As shown in FIG. 7, the buffer Buf3 can be formed by connecting the pMOS transistors P1 and P2 and the nMOS transistors N1 and N2 having the same arrangement as those in FIGS. The buffer Buf3 can be rewritten into a simple circuit diagram as shown in FIG. Thus, as shown in FIG. 13B, the buffer Buf3 has the inverter Inv3 at the input stage and the inverter Inv4 at the output stage connected in series to the inverter Inv3.
インバータInv3は、pMOSトランジスタP1とnMOSトランジスタN1を有する。pMOSトランジスタP1の一方のソース・ドレイン領域は、nMOSトランジスタN1の一方のソース・ドレイン領域とノードn3に接続している。pMOSトランジスタP1の他方のソース・ドレイン領域は、電源電位VDDに接続している。nMOSトランジスタN1の他方のソース・ドレイン領域は、接地電位VSSに接続している。pMOSトランジスタP1とnMOSトランジスタN1のゲート電極GP1、GN1は、入力端INに接続している。 The inverter Inv3 includes a pMOS transistor P1 and an nMOS transistor N1. One source / drain region of the pMOS transistor P1 is connected to one source / drain region of the nMOS transistor N1 and the node n3. The other source / drain region of the pMOS transistor P1 is connected to the power supply potential VDD. The other source / drain region of the nMOS transistor N1 is connected to the ground potential VSS. The gate electrodes GP1 and GN1 of the pMOS transistor P1 and the nMOS transistor N1 are connected to the input terminal IN.
インバータInv4は、pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN2を有する。pMOSトランジスタP2の一方のソース・ドレイン領域は、nMOSトランジスタN2の一方のソース・ドレイン領域と出力端OUTに接続している。pMOSトランジスタP2の他方のソース・ドレイン領域は、電源電位VDDに接続している。nMOSトランジスタN2の他方のソース・ドレイン領域は、接地電位VSSに接続している。pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN2のゲート電極GP2、GN2は、ノードn3に接続している。 The inverter Inv4 includes a pMOS transistor P2 and an nMOS transistor N2. One source / drain region of the pMOS transistor P2 is connected to one source / drain region of the nMOS transistor N2 and the output terminal OUT. The other source / drain region of the pMOS transistor P2 is connected to the power supply potential VDD. The other source / drain region of the nMOS transistor N2 is connected to the ground potential VSS. The gate electrodes GP2 and GN2 of the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N2 are connected to the node n3.
このように、バッファBuf3は、入力段のインバータInv3に駆動力の強いトランジスタP1と駆動力の弱いトランジスタN1を配置し、駆動力の弱いトランジスタP2と駆動力の強いトランジスタN2を出力段のインバータInv4に配置している。図14に示すように、入力端INに信号Vinが入力し、信号Vinが時刻t1で立ち上がり、信号Vinが時刻t2で立ち下がり、時刻t1から時刻t2までの時間T1は、時刻t1から時刻t3までの1サイクルの時間T2の半分であるとする。ノードn3の信号Vn3は、駆動力の弱いトランジスタN1により、時刻t1よりトランジスタN1の立ち下がるのに要する時間T5の遅延で立ち下がる。また、ノードn3の信号Vn3は、駆動力の強いトランジスタP1により、時刻t2よりトランジスタP1の立ち上がるのに要する短時間の遅延で立ち上がる。出力端OUTから出力される信号Voutは、駆動力の弱いトランジスタP2により、時刻t1からトランジスタN1の立ち下がるのに要する時間T5より短いトランジスタP2の閾値に達する時間に、トランジスタP2の立ち上がるのに要する時間T4を加えた時間T7の遅延で立ち上がる。また、信号Voutは、駆動力の強いトランジスタN2により、時刻t2からトランジスタP1の立ち上がるのに要する時間に、トランジスタN2の立ち下がるのに要する時間を加えた短時間の遅延で立ち上がる。ノードn3に接続する配線は、出力端OUTに接続する配線より短いため、ノードn3に接続する配線による伝搬遅延は、出力端OUTに接続する配線による伝搬遅延より小さいので、バッファBuf3は、バッファの立ち上がり伝搬遅延を大きくするタイミング調整に用いることができる。 As described above, the buffer Buf3 includes the transistor P1 having a strong driving capability and the transistor N1 having a low driving capability arranged in the inverter Inv3 in the input stage, and the transistor P2 having a low driving capability and the transistor N2 having a high driving capability are arranged in the inverter Inv4 in the output stage. Is arranged. As shown in FIG. 14, the signal Vin is input to the input terminal IN, the signal Vin rises at time t1, the signal Vin falls at time t2, and the time T1 from time t1 to time t2 is from time t1 to time t3. It is assumed that it is half the time T2 of one cycle until. The signal Vn3 at the node n3 falls with a delay of time T5 required for the fall of the transistor N1 from the time t1 by the transistor N1 having a weak driving ability. Further, the signal Vn3 at the node n3 rises with a short delay required for the transistor P1 to rise from the time t2 by the transistor P1 having a strong driving capability. The signal Vout output from the output terminal OUT is required for the transistor P2 to rise when the transistor P2 having a weak driving force reaches the threshold value of the transistor P2 shorter than the time T5 required for the transistor N1 to fall from the time t1. It rises with a delay of time T7 including time T4. The signal Vout rises with a short delay by adding the time required for the transistor N2 to fall to the time required for the transistor P1 to rise from the time t2 due to the transistor N2 having a strong driving capability. Since the wiring connected to the node n3 is shorter than the wiring connected to the output end OUT, the propagation delay caused by the wiring connected to the node n3 is smaller than the propagation delay caused by the wiring connected to the output end OUT. Therefore, the buffer Buf3 It can be used for timing adjustment to increase the rising propagation delay.
図8に示すように、図1、図2と同じ配置のpMOSトランジスタP1、P2とnMOSトランジスタN1、N2を結線することにより、バッファBuf4を形成することができる。このバッファBuf4は、図15(a)に示すように、簡潔な回路図に書き直せる。これより、図15(b)に示すように、バッファBuf4は、入力段にインバータInv4を有し、インバータInv4に直列に接続する出力段にインバータInv3を有する。 As shown in FIG. 8, the buffer Buf4 can be formed by connecting the pMOS transistors P1 and P2 and the nMOS transistors N1 and N2 arranged in the same manner as in FIGS. The buffer Buf4 can be rewritten into a simple circuit diagram as shown in FIG. Thus, as shown in FIG. 15B, the buffer Buf4 has the inverter Inv4 at the input stage and the inverter Inv3 at the output stage connected in series to the inverter Inv4.
バッファBuf4は、入力段のインバータInv4に駆動力の弱いトランジスタP2と駆動力の強いN2を配置し、駆動力の強いトランジスタP1と駆動力の弱いN1を出力段のインバータInv3に配置している。図16に示すように、入力端INへの信号Vinの入力に対して、インバータInv4の出力端でありインバータInv3の入力端であるノードn4の信号Vn4は、駆動力の強いトランジスタN2により、時刻t1よりトランジスタN2の立ち下がるのに要する短時間の遅延で立ち下がる。また、ノードn4の信号Vn4は、駆動力の弱いトランジスタP2により、時刻t2よりトランジスタP2の立ち上がるのに要する時間T5の遅延で立ち上がる。信号Voutは、駆動力の強いトランジスタP1により、時刻t1からトランジスタN2の立ち下がるのに要する時間に、トランジスタP1の立ち上がるのに要する時間を加えた短時間の遅延で立ち上がる。また、出力端OUTから出力される信号Voutは、駆動力の弱いトランジスタN1により、時刻t2からトランジスタP2の立ち上がるのに要する時間T5より短いトランジスタN1の閾値に達する時間に、トランジスタN1の立ち上がるのに要する時間T4を加えた時間T6の遅延で立ち上がる。ノードn4に接続する配線は、出力端OUTに接続する配線より短いため、ノードn4に接続する配線による伝搬遅延は、出力端OUTに接続する配線による伝搬遅延より小さいので、バッファBuf4は、バッファの立ち下がり伝搬遅延を大きくするタイミング調整に用いることができる。 In the buffer Buf4, the transistor P2 having a low driving capability and the N2 having a high driving capability are arranged in the inverter Inv4 at the input stage, and the transistor P1 having a high driving capability and the N1 having a low driving capability are arranged in the inverter Inv3 at the output stage. As shown in FIG. 16, with respect to the input of the signal Vin to the input terminal IN, the signal Vn4 of the node n4 that is the output terminal of the inverter Inv4 and the input terminal of the inverter Inv3 is timed by the transistor N2 having a strong driving force. It falls with a short delay required for the fall of the transistor N2 from t1. Further, the signal Vn4 at the node n4 rises with a delay of time T5 required for the transistor P2 to rise from the time t2 by the transistor P2 having a weak driving capability. The signal Vout rises with a short delay by adding the time required for the transistor P1 to rise to the time required for the transistor N2 to fall from the time t1 due to the transistor P1 having strong driving power. The signal Vout output from the output terminal OUT is caused to rise by the transistor N1 having a weak driving capability when the transistor N1 rises at a time when the threshold value of the transistor N1 is shorter than the time T5 required for the transistor P2 to rise from time t2. It rises with a delay of time T6 including time T4 required. Since the wiring connected to the node n4 is shorter than the wiring connected to the output terminal OUT, the propagation delay caused by the wiring connected to the node n4 is smaller than the propagation delay caused by the wiring connected to the output terminal OUT. Therefore, the buffer Buf4 It can be used for timing adjustment to increase the falling propagation delay.
図5乃至図8のバッファBuf1乃至Buf4を互いに比較すると、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2を有しており、それらの配置位置も同じであることがわかる。逆に、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2に対して、メタル配線層による配線の接続のみを変えることにより、異なるタイミング調整が可能な駆動特性を有する4種類のバッファBuf1乃至Buf4を構成することができる。このように、配線の接続変更のみで、半導体装置1のタイミング調整が可能である。ゲート長Lとゲート幅Wを変えることなく駆動力を調整できる。タイミング調整にともない、半導体装置1の面積の変動をともなわない。また、半導体装置1の微細化に伴うゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2等の形状依存に対しても、ゲート電極が同一形状であるので形状依存性の影響を受けにくい。
Comparing the buffers Buf1 to Buf4 of FIGS. 5 to 8 with each other, it can be seen that they have MOS transistors P1, P2, N1, and N2, and their arrangement positions are also the same. On the contrary, four types of buffers Buf1 to Buf4 having driving characteristics capable of different timing adjustments are configured by changing only the wiring connection by the metal wiring layer with respect to the MOS transistors P1, P2, N1, and N2. Can do. Thus, the timing adjustment of the
次に、このような実施例1の半導体装置をふまえた半導体装置の設計レイアウトの作成方法について説明する。図17に示すように、半導体装置の設計レイアウトの作成方法では、まず、ステップS1で、図1と図2の駆動力の異なるnMOSトランジスタN1、N2と、駆動力の異なるpMOSトランジスタP1、P2と、半導体装置に必要な他のトランジスタを図18のレイアウト平面5に配置する。
Next, a method for creating a design layout of a semiconductor device based on the semiconductor device of Example 1 will be described. As shown in FIG. 17, in the method for creating a design layout of a semiconductor device, first, in step S1, nMOS transistors N1 and N2 having different driving capabilities and pMOS transistors P1 and P2 having different driving capabilities in FIG. The other transistors necessary for the semiconductor device are arranged on the
ステップS2で、駆動力の異なるnMOSトランジスタN1、N2と、駆動力の異なるpMOSトランジスタP1、P2を組み合わせて結線したインバータInv1乃至Inv4をレイアウト平面5上に形成する。さらに、図18に示すように、インバータInv1乃至Inv4を組み合わせて結線したバッファBuf11乃至Buf15をレイアウト平面5上に形成する。さらに、半導体装置に必要なトランジスタ、インバータInv1乃至Inv4とバッファBuf11乃至Buf15を結線する配線をレイアウト平面5上に形成する。例えば、具体的に、バッファBuf11として図5のバッファBuf1が形成され、バッファBuf12として図6のバッファBuf2が形成され、バッファBuf13として図7のバッファBuf3が形成され、バッファBuf14として図8のバッファBuf4が形成され、バッファBuf15として図5のバッファBuf1が形成される。以上により、レイアウト平面5上に半導体装置1を形成することができる。
In step S2, inverters Inv1 to Inv4 in which nMOS transistors N1 and N2 having different driving capabilities and pMOS transistors P1 and P2 having different driving capabilities are combined and connected are formed on the
ステップS3で、シミュレーションにより半導体装置が正常に動作するか否か判定する。正常に動作すれば、半導体装置の設計レイアウトの作成方法を終了させる。正常に動作しなければ、ステップS4に進む。 In step S3, it is determined whether or not the semiconductor device operates normally by simulation. If it operates normally, the semiconductor device design layout creation method is terminated. If it does not operate normally, the process proceeds to step S4.
ステップS4で、図18に示すように、例えば、バッファBuf11を自身のバッファBuf1と異なるバッファBuf2に変更することにより、バッファの伝搬遅延を大きくするようなタイミング調整を行うことができる。 In step S4, as shown in FIG. 18, for example, by changing the buffer Buf11 to a buffer Buf2 different from its own buffer Buf1, it is possible to perform timing adjustment that increases the propagation delay of the buffer.
バッファBuf12を自身のバッファBuf2と異なるバッファBuf1に変更することにより、バッファの伝搬遅延を小さくするようなタイミング調整を行うことができる。 By changing the buffer Buf12 to a buffer Buf1 different from its own buffer Buf2, it is possible to perform timing adjustment to reduce the propagation delay of the buffer.
バッファBuf13を自身のバッファBuf3と異なるバッファBuf4に変更することにより、バッファの立ち上がり伝搬遅延を小さくし、立ち下がり伝搬遅延を大きくするようなタイミング調整を行うことができる。 By changing the buffer Buf13 to a buffer Buf4 different from its own buffer Buf3, it is possible to adjust the timing so that the rising propagation delay of the buffer is reduced and the falling propagation delay is increased.
バッファBuf14を自身のバッファBuf4と異なるバッファBuf3に変更することにより、バッファの立ち上がり伝搬遅延を大きくし、立ち下がり伝搬遅延を小さくするようなタイミング調整を行うことができる。 By changing the buffer Buf14 to a buffer Buf3 different from its own buffer Buf4, it is possible to adjust the timing so as to increase the rising propagation delay of the buffer and reduce the falling propagation delay.
以上のようなステップS4によって、半導体装置1のタイミング調整を行うことができ、半導体装置1を正常に動作させることができる。このことにより、再度、ステップS3を実行することにより、半導体装置1の正常動作の判定を得ることができる。
Through step S4 as described above, timing adjustment of the
なお、ステップS4の換わりにステップS5を実施してもよい。また、ステップS4と前後してステップS5を実施してもよい。ステップS5によってもタイミング調整を実施することができる。 Note that step S5 may be performed instead of step S4. Further, step S5 may be performed before or after step S4. Timing adjustment can also be performed by step S5.
図18に示すように、ステップS5によっては、バッファBuf15は、その実施の前後でバッファBuf1から他のバッファBuf2乃至Buf4に変更しない。図19に示すように、距離DN1sを大きくしnMOSトランジスタN1の駆動力をnMOSトランジスタN2の駆動力と同程度に変える。これは、図3に示すように、距離DN1sとDN2sが大きくなるとグラフの傾きが小さくなることを利用している。逆に、距離DN2sあるいはDN2lを小さくしてnMOSトランジスタN2の駆動力をnMOSトランジスタN1の駆動力と同程度に変えてもよい。同様に、距離DP1sを大きくしpMOSトランジスタP1の駆動力をpMOSトランジスタP2の駆動力と同程度に変えてもよい。これは、図4に示すように、距離DP1sとDP2sが大きくなるとグラフの傾きが小さくなることを利用している。また、距離DP2sあるいはDP2lを小さくしてpMOSトランジスタP2の駆動力をpMOSトランジスタP1の駆動力と同程度に変えてもよい。これらのことによれば、トランジスタP1、P2、N1、N2の駆動力を調整することができる。そして、インバータInv1乃至Inv4更にはバッファBuf1乃至Buf4のタイミングを変更することができ、半導体装置1のタイミング調整を行うことができる。
As shown in FIG. 18, depending on step S5, the buffer Buf15 is not changed from the buffer Buf1 to the other buffers Buf2 to Buf4 before and after the execution. As shown in FIG. 19, the distance DN1s is increased to change the driving power of the nMOS transistor N1 to the same level as the driving power of the nMOS transistor N2. This utilizes the fact that the slope of the graph decreases as the distances DN1s and DN2s increase, as shown in FIG. Conversely, the distance DN2s or DN2l may be reduced to change the driving power of the nMOS transistor N2 to the same level as the driving power of the nMOS transistor N1. Similarly, the distance DP1s may be increased to change the driving power of the pMOS transistor P1 to the same level as the driving power of the pMOS transistor P2. This utilizes the fact that the slope of the graph decreases as the distances DP1s and DP2s increase, as shown in FIG. Further, the driving force of the pMOS transistor P2 may be changed to the same level as that of the pMOS transistor P1 by decreasing the distance DP2s or DP2l. According to these things, the driving force of the transistors P1, P2, N1, and N2 can be adjusted. The timings of the inverters Inv1 to Inv4 and the buffers Buf1 to Buf4 can be changed, and the timing of the
なお、ステップS5のタイミング調整は、インバータInv1乃至Inv4やバッファBuf1乃至Buf4を構成しない図20に示すようなpMOSトランジスタP1とnMOSトランジスタN1に対しても実施する。図20(a)から図20(b)へpMOSトランジスタP1の距離DP1sとDP1lを増加させることにより、図4からpMOSトランジスタP1の駆動力を低下させることができる。距離DP1sとDP1lの増加は、活性領域D1を増加させることになる。逆に、図20(b)から図20(a)へ距離DP1sとDP1lを減少させることにより、pMOSトランジスタP1の駆動力を増加させることができる。これらのことにより、半導体装置1のタイミング調整を行うことができる。同様のことは、nMOSトランジスタN1についてもいえる。また、一対のpMOSトランジスタP1とnMOSトランジスタN1とで、セルC1を構成すると考えると、インバータInv1乃至Inv4と同様に考えることができ、図10のVn1の波形、図12のVn2の波形、図14のVn3の波形と図16のVn4の波形のように、相互に波形を変更することで、半導体装置1のタイミング調整を行うことができる。
The timing adjustment in step S5 is also performed for the pMOS transistor P1 and the nMOS transistor N1 as shown in FIG. 20 that do not constitute the inverters Inv1 to Inv4 and the buffers Buf1 to Buf4. By increasing the distances DP1s and DP1l of the pMOS transistor P1 from FIG. 20A to FIG. 20B, the driving power of the pMOS transistor P1 can be reduced from FIG. An increase in the distances DP1s and DP1l increases the active region D1. Conversely, by reducing the distances DP1s and DP1l from FIG. 20B to FIG. 20A, the driving force of the pMOS transistor P1 can be increased. As a result, the timing of the
このように、半導体装置1上に、バッファBuf1乃至Buf4を複数配置することにより、レイアウト後のタイミング調整において、バッファBuf1乃至Buf4内の配線のみを変更することで、駆動力や立ち上がり・立ち下がり特性を変更し、タイミングを調整することが可能になる。また、逆に、レイアウト後のタイミング調整において、バッファBuf1乃至Buf4内の配線を変更することなく、図1から図19のように素子分離領域2と活性領域3、4の境界のみを移動させることにより、駆動力や立ち上がり・立ち下がり特性を変更し、タイミングを調整することが可能になる。
In this way, by arranging a plurality of buffers Buf1 to Buf4 on the
図21に示すように、実施例2に係る半導体装置1は、図1の実施例1の半導体装置1と比較して、素子分離領域2が、素子分離領域12である点が異なっている。実施例1では、素子分離領域2に酸化シリコン膜をもちい、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2のゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2の下方のチャネル領域3、4に、ゲート長の方向に圧縮応力を生じさせたが、実施例2では、素子分離領域12に窒化シリコン膜(Si3N4)をもちい、MOSトランジスタP1、P2、N1、N2のゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2の下方のチャネル領域3、4に、ゲート長の方向に引っ張り応力を生じさせている。
As illustrated in FIG. 21, the
MOSトランジスタP1、P2、N1、N2のゲート電極GP1、GP2、GN1、GN2の両側に存在する距離DP1s、DP1l、DP2s、DP2l、DN1s、DN1l、DN2s、DN2l、特に、片側の短い方の距離DP1s、DP2s、DN1s、DN2sが短いほど、引っ張り応力は大きくなる。pMOSトランジスタP1、P2では、距離DP1s、DP2sを短くすると、引っ張り応力は大きくなり、移動度が小さくなり、図24に示すように、駆動電流Ionが小さくなり、駆動力が小さくなる。そして、距離DP1sとDP2sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。nMOSトランジスタN1、N2では、距離DN1s、DN2sを短くすると、引っ張り応力は大きくなり、移動度が大きくなり、図23に示すように、駆動電流Ionが大きくなり、駆動力が大きくなる。そして、距離DN1sとDN2sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。 The distances DP1s, DP1l, DP2s, DP2l, DN1s, DN1l, DN2s, DN2l existing on both sides of the gate electrodes GP1, GP2, GN1, GN2 of the MOS transistors P1, P2, N1, N2, in particular, the shorter distance DP1s on one side , DP2s, DN1s, DN2s are shorter, the tensile stress is larger. In the pMOS transistors P1 and P2, when the distances DP1s and DP2s are shortened, the tensile stress increases and the mobility decreases, and the driving current Ion decreases and the driving force decreases as shown in FIG. The driving current Ion and the driving force can be changed by about 10% depending on the magnitudes of the distances DP1s and DP2s. In the nMOS transistors N1 and N2, when the distances DN1s and DN2s are shortened, the tensile stress increases and the mobility increases, and the drive current Ion increases and the drive power increases as shown in FIG. The driving current Ion and the driving force can be changed by about 10% depending on the distances DN1s and DN2s.
したがって、図22に示すように、pMOSトランジスタP1は駆動力の小さいpMOSトランジスタPlowであり、pMOSトランジスタP2は駆動力の大きいpMOSトランジスタPhiである。nMOSトランジスタN1は駆動力の大きいnMOSトランジスタNhiであり、nMOSトランジスタN2は駆動力の小さいnMOSトランジスタNlowである。駆動力の大きいMOSトランジスタPhiとNhiを点線の丸で囲って、実施例1の図2の駆動力の大きいMOSトランジスタPhiとNhiの配置との相違を明確にしている。この相違から、図22のMOSトランジスタP1、P2、N1、N2を図5のバッファBuf1のように結線すれば、図12のBuf2の波形が得られることがわかる。同様に、図6のバッファBuf2のように結線すれば、図10のBuf1の波形が得られる。また、図7のバッファBuf3のように結線すれば図16のBuf4の波形が得られ、図8のバッファBuf4のように結線すれば図14のBuf3の波形が得られる。 Therefore, as shown in FIG. 22, the pMOS transistor P1 is a pMOS transistor Plow having a small driving capability, and the pMOS transistor P2 is a pMOS transistor Phi having a large driving capability. The nMOS transistor N1 is an nMOS transistor Nhi having a large driving capability, and the nMOS transistor N2 is an nMOS transistor Nlow having a small driving capability. The MOS transistors Phi and Nhi having high driving power are surrounded by dotted circles to clarify the difference between the arrangement of the MOS transistors Phi and Nhi having high driving power in FIG. From this difference, it can be seen that if the MOS transistors P1, P2, N1, and N2 in FIG. 22 are connected like the buffer Buf1 in FIG. 5, the waveform of Buf2 in FIG. 12 is obtained. Similarly, if the connection is made like the buffer Buf2 in FIG. 6, the waveform of Buf1 in FIG. 10 is obtained. Further, if the connection is made like the buffer Buf3 of FIG. 7, the waveform of Buf4 of FIG. 16 is obtained, and if the connection is made like the buffer Buf4 of FIG. 8, the waveform of Buf3 of FIG. 14 is obtained.
したがって、実施例2によっても、半導体装置1のタイミング調整を実施例1と同様に実施することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the timing adjustment of the
図25に示すように、実施例3に係る半導体装置1は、図1の実施例1の半導体装置1と比較して、活性領域4の周囲の素子分離領域2が、素子分離領域12である点が異なっている。一方、活性領域3の周囲の素子分離領域2は、実施例1と同じである。そして、活性領域4の周囲が素子分離領域12である点は実施例2と同じである。これらのことから、実施例3では、素子分離領域2に酸化シリコン膜をもちい、pMOSトランジスタP1、P2のゲート電極GP1、GP2の下方のチャネル領域3に、ゲート長の方向に圧縮応力を生じさせており、素子分離領域12に窒化シリコン膜をもちい、nMOSトランジスタN1、N2のゲート電極GN1、GN2の下方のチャネル領域4に、ゲート長の方向に引っ張り応力を生じさせている。
As shown in FIG. 25, in the
pMOSトランジスタP1、P2では、距離DP1s、DP2sを短くすると、圧縮応力は大きくなり、移動度が大きくなり、図28に示すように、駆動電流Ionが大きくなり、駆動力が大きくなる。そして、距離DP1sとDP2sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。nMOSトランジスタN1、N2では、距離DN1s、DN2sを短くすると、引っ張り応力は大きくなり、移動度が大きくなり、図27に示すように、駆動電流Ionが大きくなり、駆動力が大きくなる。そして、距離DN1sとDN2sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。 In the pMOS transistors P1 and P2, when the distances DP1s and DP2s are shortened, the compressive stress increases and the mobility increases, and the driving current Ion increases and the driving force increases as shown in FIG. The driving current Ion and the driving force can be changed by about 10% depending on the magnitudes of the distances DP1s and DP2s. In the nMOS transistors N1 and N2, when the distances DN1s and DN2s are shortened, the tensile stress increases and the mobility increases, and as shown in FIG. 27, the driving current Ion increases and the driving force increases. The driving current Ion and the driving force can be changed by about 10% depending on the distances DN1s and DN2s.
したがって、図26に示すように、pMOSトランジスタP1は駆動力の大きいpMOSトランジスタPhiであり、pMOSトランジスタP2は駆動力の小さいpMOSトランジスタPlowである。nMOSトランジスタN1は駆動力の大きいnMOSトランジスタNhiであり、nMOSトランジスタN2は駆動力の小さいnMOSトランジスタNlowである。駆動力の大きいMOSトランジスタPhiとNhiを点線の丸で囲って、実施例1の図2の駆動力の大きいMOSトランジスタPhiとNhiの配置との相違を明確にしている。この相違から、図26のMOSトランジスタP1、P2、N1、N2を図5のバッファBuf1のように結線すれば、図16のBuf4の波形が得られることがわかる。同様に、図6のバッファBuf2のように結線すれば、図14のBuf3の波形が得られる。また、図7のバッファBuf3のように結線すれば図12のBuf2の波形が得られ、図8のバッファBuf4のように結線すれば図10のBuf1の波形が得られる。 Therefore, as shown in FIG. 26, the pMOS transistor P1 is a pMOS transistor Phi having a large driving capability, and the pMOS transistor P2 is a pMOS transistor Plow having a small driving capability. The nMOS transistor N1 is an nMOS transistor Nhi having a large driving capability, and the nMOS transistor N2 is an nMOS transistor Nlow having a small driving capability. The MOS transistors Phi and Nhi having high driving power are surrounded by dotted circles to clarify the difference between the arrangement of the MOS transistors Phi and Nhi having high driving power in FIG. From this difference, it can be seen that if the MOS transistors P1, P2, N1, and N2 in FIG. 26 are connected like the buffer Buf1 in FIG. 5, the waveform of Buf4 in FIG. 16 is obtained. Similarly, if the connection is made like the buffer Buf2 in FIG. 6, the waveform of Buf3 in FIG. 14 is obtained. If the connection is made like the buffer Buf3 in FIG. 7, the waveform of Buf2 in FIG. 12 is obtained, and if the connection is made like the buffer Buf4 in FIG. 8, the waveform of Buf1 in FIG. 10 is obtained.
したがって、実施例3によっても、半導体装置1のタイミング調整を実施例1と同様に実施することができる。また、実施例3によれば、ストレスによって得られる高い駆動電流IonをpMOSトランジスタとnMOSトランジスタの両方で利用でき、バッファBuf1乃至Buf4のみでなくひいては半導体装置1の駆動力を高めることができる。
Therefore, according to the third embodiment, the timing adjustment of the
図29に示すように、実施例4に係る半導体装置1は、図1の実施例1の半導体装置1と比較して、pMOSトランジスタP3、P4とnMOSトランジスタN3、N4が加えられている。pMOSトランジスタP4のゲート電極GP4は、活性領域3の中心線に対して、pMOSトランジスタP1のゲート電極GP1の線対称の位置に配置されている。pMOSトランジスタP3のゲート電極GP3は、活性領域3の中心線に対して、pMOSトランジスタP2のゲート電極GP2の線対称の位置に配置されている。nMOSトランジスタN4のゲート電極GN4は、活性領域4の中心線に対して、nMOSトランジスタN1のゲート電極GN1の線対称の位置に配置されている。nMOSトランジスタN3のゲート電極GN3は、活性領域4の中心線に対して、nMOSトランジスタN2のゲート電極GN2の線対称の位置に配置されている。そして、MOSトランジスタP1乃至P4、N1乃至N4のゲート電極GP1乃至GP4、GN1乃至GN4の下方のチャネル領域3、4に、ゲート長の方向に圧縮応力を生じさせている。
As shown in FIG. 29, the
MOSトランジスタP1乃至P4、N1乃至N4のゲート電極GP1乃至GP4、GN1乃至GN4の両側に存在する距離DP1s乃至DP4s、DP1l乃至DP4l、DN1s乃至DN4s、DN1l乃至DN4l、特に、片側の短い方の距離DP1s乃至DP4s、DN1s乃至DN4sが短いほど、圧縮応力は大きくなる。pMOSトランジスタP1乃至P4では、距離DP1s乃至DP4sを短くすると、圧縮応力は大きくなり、移動度が大きくなり、図4に示すように、駆動電流Ionが大きくなり、駆動力が大きくなる。そして、距離DP1s乃至DP4sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。nMOSトランジスタN1乃至N4では、距離DN1s乃至DN4sを短くすると、圧縮応力は大きくなり、移動度が小さくなり、図3に示すように、駆動電流Ionが小さくなり、駆動力が小さくなる。そして、距離DN1s乃至DN4sの大小により駆動電流Ionと駆動力を10%前後変えることができる。 The distances DP1s to DP4s, DP1l to DP4l, DN1s to DP4l, DN1s to DN4s, DN1l to DN4l on one side of the gate electrodes GP1 to GP4, GN1 to GN4 of the MOS transistors P1 to P4, N1 to N4, in particular, the shorter distance DP1s on one side The compressive stress increases as DP4s and DN1s through DN4s are shorter. In the pMOS transistors P1 to P4, when the distances DP1s to DP4s are shortened, the compressive stress increases and the mobility increases, and the driving current Ion increases and the driving force increases as shown in FIG. The driving current Ion and the driving force can be changed by about 10% depending on the distance DP1s to DP4s. In the nMOS transistors N1 to N4, when the distances DN1s to DN4s are shortened, the compressive stress increases and the mobility decreases, and the driving current Ion decreases and the driving force decreases as shown in FIG. The drive current Ion and the drive force can be changed by about 10% depending on the distances DN1s to DN4s.
したがって、図30に示すように、pMOSトランジスタP1とP4は駆動力の大きいpMOSトランジスタPhiであり、pMOSトランジスタP2とP3は駆動力の小さいpMOSトランジスタPlowである。nMOSトランジスタN1とN4は駆動力の小さいnMOSトランジスタNlowであり、nMOSトランジスタN2とN3は駆動力の大きいnMOSトランジスタNhiである。図30のMOSトランジスタP1乃至P4、N1乃至N4を図31のバッファBuf1のように結線する。pMOSトランジスタP1とP4が並列に接続され、pMOSトランジスタP2とP3が並列に接続され、nMOSトランジスタN1とN4が並列に接続され、nMOSトランジスタN2とN3が並列に接続されているので、図31のBuf1は、図5のBuf1で、トランジスタP1、P2、N1、N2の駆動力を2倍にしたバッファBuf1と等価である。したがって、図10のBuf1の波形と同じ傾向の波形が得られる。同様に、図32のバッファBuf2のように結線すれば、駆動力は図6のバッファBuf2の2倍になり、図12のBuf2の波形と同じ傾向の波形が得られる。また、図33のバッファBuf3のように結線すれば、駆動力は図7のバッファBuf3の2倍になり、図14のBuf3の波形と同じ傾向の波形が得られる。図34のバッファBuf4のように結線すれば、駆動力は図8のバッファBuf4の2倍になり、図16のBuf4の波形と同じ傾向の波形が得られる。 Therefore, as shown in FIG. 30, the pMOS transistors P1 and P4 are pMOS transistors Phi having a large driving capability, and the pMOS transistors P2 and P3 are pMOS transistors Plow having a small driving capability. The nMOS transistors N1 and N4 are nMOS transistors Nlow having a small driving capability, and the nMOS transistors N2 and N3 are nMOS transistors Nhi having a large driving capability. The MOS transistors P1 to P4 and N1 to N4 in FIG. 30 are connected like the buffer Buf1 in FIG. Since pMOS transistors P1 and P4 are connected in parallel, pMOS transistors P2 and P3 are connected in parallel, nMOS transistors N1 and N4 are connected in parallel, and nMOS transistors N2 and N3 are connected in parallel. Buf1 is equivalent to the buffer Buf1 in FIG. 5 in which the driving power of the transistors P1, P2, N1, and N2 is doubled. Therefore, a waveform having the same tendency as the waveform of Buf1 in FIG. 10 is obtained. Similarly, if the connection is made like the buffer Buf2 in FIG. 32, the driving force is twice that of the buffer Buf2 in FIG. 6, and a waveform having the same tendency as the waveform of Buf2 in FIG. 12 is obtained. If the connection is made like the buffer Buf3 in FIG. 33, the driving force becomes twice that of the buffer Buf3 in FIG. 7, and a waveform having the same tendency as the waveform of Buf3 in FIG. 14 is obtained. If the connection is made like the buffer Buf4 in FIG. 34, the driving force becomes twice that of the buffer Buf4 in FIG. 8, and a waveform having the same tendency as the waveform of Buf4 in FIG. 16 is obtained.
したがって、実施例4によっても、半導体装置1のタイミング調整を実施例1と同様に実施することができる。また、実施例4によれば、実施例1に比べて、バッファBuf1乃至Buf4の面積を増やすことなく、駆動力を2倍にすることができる。ひいては半導体装置1の駆動力も高めることができる。
Therefore, according to the fourth embodiment, the timing adjustment of the
1 半導体装置
2 素子分離領域(酸化シリコン膜)
3 活性領域
4 活性領域
5 レイアウト平面
12 素子分離領域(窒化シリコン膜)
DESCRIPTION OF
3
Claims (5)
前記短pMOSトランジスタと前記短nMOSトランジスタを有する第1インバータと、
前記短pMOSトランジスタと前記長nMOSトランジスタを有する第2インバータと、
前記長pMOSトランジスタと前記短nMOSトランジスタを有する第3インバータと、
前記長pMOSトランジスタと前記長nMOSトランジスタを有する第4インバータの少なくとも2つのインバータを有することを特徴とする半導体装置。 A short pMOS transistor having the shortest short p distance from the gate in the direction of the gate length to the element isolation region, and a shortest p distance from the gate in the direction of the gate length to the element isolation region and having a long p distance longer than the short p distance Accordingly, a long pMOS transistor having a driving force different from that of the short pMOS transistor, a short nMOS transistor having the shortest short n distance from the gate in the gate length direction to the element isolation region, and element isolation from the gate in the gate length direction A semiconductor device having a long nMOS transistor that has a long n distance that is the shortest to the region and longer than the short n distance, and has a driving force different from that of the short nMOS transistor,
A first inverter having the short pMOS transistor and the short nMOS transistor;
A second inverter having the short pMOS transistor and the long nMOS transistor;
A third inverter having the long pMOS transistor and the short nMOS transistor;
A semiconductor device comprising at least two inverters of a fourth inverter having the long pMOS transistor and the long nMOS transistor.
前記第4インバータが入力段であり、前記第1インバータが出力段である第2バッファと、
前記第2インバータが入力段であり、前記第3インバータが出力段である第3バッファと、
前記第3インバータが入力段であり、前記第2インバータが出力段である第4バッファの少なくとも2つのバッファを有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 A first buffer in which the first inverter is an input stage and the fourth inverter is an output stage;
A second buffer in which the fourth inverter is an input stage and the first inverter is an output stage;
A third buffer in which the second inverter is an input stage and the third inverter is an output stage;
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising at least two buffers of a fourth buffer in which the third inverter is an input stage and the second inverter is an output stage.
前記短pMOSトランジスタと前記短nMOSトランジスタを結線した第1インバータと、前記短pMOSトランジスタと前記長nMOSトランジスタを結線した第2インバータと、前記長pMOSトランジスタと前記短nMOSトランジスタを結線した第3インバータと、前記長pMOSトランジスタと前記長nMOSトランジスタを結線した第4インバータの少なくとも2つの修正前インバータを有する半導体装置を前記レイアウト平面に形成し、
シミュレーションにより前記半導体装置が正常に動作するか否か判定し、
前記半導体装置が正常に動作しなければ、前記修正前インバータを自身の前記修正前インバータと異なる前記第1乃至第4インバータに変更することを特徴とする半導体装置の設計レイアウトの作成方法。 A short pMOS transistor having the shortest short p distance from the gate in the direction of the gate length to the element isolation region, and a shortest p distance from the gate in the direction of the gate length to the element isolation region and having a long p distance longer than the short p distance Accordingly, a long pMOS transistor having a driving force different from that of the short pMOS transistor, a short nMOS transistor having the shortest short n distance from the gate in the gate length direction to the element isolation region, and element isolation from the gate in the gate length direction A long nMOS transistor having a short driving distance and a long n distance that is longer than the short n distance and having a driving force different from that of the short nMOS transistor is arranged in a layout plane;
A first inverter connecting the short pMOS transistor and the short nMOS transistor; a second inverter connecting the short pMOS transistor and the long nMOS transistor; a third inverter connecting the long pMOS transistor and the short nMOS transistor; Forming a semiconductor device having at least two uncorrected inverters of a fourth inverter connecting the long pMOS transistor and the long nMOS transistor on the layout plane;
Determine whether the semiconductor device operates normally by simulation,
If the semiconductor device does not operate normally, the pre-correction inverter is changed to the first to fourth inverters different from the pre-correction inverter.
前記第1インバータが入力段であり、前記第4インバータが出力段である第1バッファと、
前記第4インバータが入力段であり、前記第1インバータが出力段である第2バッファと、
前記第2インバータが入力段であり、前記第3インバータが出力段である第3バッファと、
前記第3インバータが入力段であり、前記第2インバータが出力段である第4バッファの少なくとも2つのバッファを形成することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の設計レイアウトの作成方法。 In forming the semiconductor device,
A first buffer in which the first inverter is an input stage and the fourth inverter is an output stage;
A second buffer in which the fourth inverter is an input stage and the first inverter is an output stage;
A third buffer in which the second inverter is an input stage and the third inverter is an output stage;
4. The method of creating a design layout of a semiconductor device according to claim 3, wherein at least two buffers of a fourth buffer, wherein the third inverter is an input stage and the second inverter is an output stage, are formed.
シミュレーションにより前記半導体装置が正常に動作するか否か判定し、
前記半導体装置が正常に動作しなければ、前記短p距離と前記長p距離と前記短n距離と前記長n距離の少なくとも1つを変更することを特徴とする半導体装置の設計レイアウトの作成方法。 A short pMOS transistor having the shortest short p distance from the gate in the direction of the gate length to the element isolation region, and a shortest p distance from the gate in the direction of the gate length to the element isolation region and having a long p distance longer than the short p distance Accordingly, a long pMOS transistor having a driving force different from that of the short pMOS transistor, a short nMOS transistor having the shortest short n distance from the gate in the gate length direction to the element isolation region, and element isolation from the gate in the gate length direction Forming a semiconductor device having a long nMOS transistor having a short driving distance and a long n distance which is longer than the short n distance and having a driving force different from that of the short nMOS transistor on a layout plane;
Determine whether the semiconductor device operates normally by simulation,
If the semiconductor device does not operate normally, at least one of the short p distance, the long p distance, the short n distance, and the long n distance is changed. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005228869A JP2007048788A (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005228869A JP2007048788A (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007048788A true JP2007048788A (en) | 2007-02-22 |
Family
ID=37851398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005228869A Pending JP2007048788A (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007048788A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008251688A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing apparatus thereof |
| JP2011134865A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Fujitsu Semiconductor Ltd | Design support apparatus, design support method, and design support program |
| JP2012054587A (en) * | 2011-10-24 | 2012-03-15 | Toshiba Corp | Semiconductor device manufacturing method |
-
2005
- 2005-08-05 JP JP2005228869A patent/JP2007048788A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008251688A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing apparatus thereof |
| US8013398B2 (en) | 2007-03-29 | 2011-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| US8124472B2 (en) | 2007-03-29 | 2012-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Manufacturing method of a semiconductor device |
| USRE45462E1 (en) | 2007-03-29 | 2015-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| JP2011134865A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Fujitsu Semiconductor Ltd | Design support apparatus, design support method, and design support program |
| JP2012054587A (en) * | 2011-10-24 | 2012-03-15 | Toshiba Corp | Semiconductor device manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4002847B2 (en) | Level conversion circuit with automatic delay adjustment function | |
| JP5329673B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| US7598541B2 (en) | Semiconductor device comprising transistor pair isolated by trench isolation | |
| TW201106126A (en) | Reference voltage circuit and electronic device | |
| US8085081B2 (en) | Semiconductor device for output of pulse waveforms | |
| US6172545B1 (en) | Delay circuit on a semiconductor device | |
| CN102013413B (en) | Semiconductor apparatus and breakdown voltage control method of the same | |
| JP2011233945A (en) | Decoupling circuit and semiconductor integrated circuit | |
| US8988262B2 (en) | Delay circuit and digital to time converter | |
| JP2007048788A (en) | Semiconductor device | |
| JP2005353677A (en) | Delay value adjusting method and semiconductor integrated circuit | |
| US7515669B2 (en) | Dynamic input setup/hold time improvement architecture | |
| TWI781008B (en) | Level shifter | |
| US20070103458A1 (en) | Driving ic and display device | |
| JP4115358B2 (en) | Output circuit and level shift circuit | |
| US6774440B1 (en) | Semiconductor device and method for driving the same | |
| US20080129338A1 (en) | High-speed asynchronous digital signal level conversion circuit | |
| JP2010199425A (en) | Cell layout method for semiconductor device, and the semiconductor device | |
| KR101053539B1 (en) | Data output circuit with output driver | |
| JP2009277821A (en) | Cmos inverter | |
| KR101064129B1 (en) | Feedforward Ring Oscillator | |
| KR101003114B1 (en) | Skew prevention unit including a delay unit and a signal transmission circuit having the same | |
| CN102544006A (en) | Delay circuit and inverter for semiconductor integrated device | |
| JP3666185B2 (en) | Pass transistor logic circuit | |
| JP2010153516A (en) | Output circuit of i/o cell |