[发明专利]利用标准单元通过自动布线形成的半导体集成电路器件以及固定其阱电位的设计方法有效

专利信息
申请号: 200580049245.2 申请日: 2005-09-15
公开(公告)号: CN101147147A 公开(公告)日: 2008-03-19
发明(设计)人: 井高康仁;木下浩一;菅原毅 申请(专利权)人: 株式会社东芝
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50;H01L27/02;H01L27/118;H01L21/66
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 代理人: 王以平
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 利用 标准 单元 通过 自动 布线 形成 半导体 集成电路 器件 以及 固定 电位 设计 方法
【说明书】:

关联申请

本申请基于2005年3月24日提出的在先日本专利申请第2005-086340号,并要求其优先权,其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路器件及相关的设计方法,特别是涉及在利用标准单元通过自动布图布线形成的半导体集成电路器件中用于固定阱电位的技术。

背景技术

已知形成于例如IC或LSI的半导体集成电路器件中的晶体管的元件特性受到阱电位波动的影响。为了避免这种影响并稳定晶体管的元件特性,必需稳定(固定)阱电位。

在利用标准单元通过自动布图布线形成的半导体集成电路器件中,每个标准单元设有电源电压供给端子和接地电位端子。为了固定阱电位,分别在p阱区域和n阱区域内形成被称为有源区的P衬底(P-sub)区域和N衬底(N-sub)区域。p阱区域通过P衬底区域连接至接地电位端子,从而将P阱区域固定在接地电位GND。n阱区域通过N衬底区域连接至电源电压供给端子,从而将n阱区域固定在电源电压VDD。

在标准单元中,用于电源电压VDD和接地电位GND的电源线设置在相向的两边并沿单元配置的方向延伸。在这些电源线下的半导体衬底中形成p阱区域和n阱区域。在这些阱区域内,形成包括晶体管的半导体元件以构成各种电路。在p阱区域和n阱区域中分别形成固定阱电位的P衬底区域和N衬底区域。用于电源电压的电源线通过接触孔电连接至N衬底区域,用于接地电位的电源线通过接触孔电连接至P衬底区域,从而固定阱电位。

为了积极地利用MOS晶体管的衬底偏置效应,可以使用具有四端子的标准单元,所述四端子用于电源电压、接地电位、P衬底区域和N衬底区域(例如,参照日本专利申请公开第2000-332118号)。4端子标准单元通过独立布线施加电源电压VDD、接地电位GND、用于固定n阱电位的接地电位VBN和用于固定p阱电位的电位VBP。在4端子标准单元中,用于施加用来固定p阱电位的电位VBP和用于施加用来固定n阱电位的电位VBN的布线设置于相向的两侧并沿单元配置方向延伸。在位于这些布线下方的半导体衬底内形成N衬底区域和P衬底区域。用于固定p阱中电位的连线经接触孔电连接至P衬底区域,用于固定n阱中电位的连线经接触孔电连接至N衬底区域。在这些连线内,设置用于电源电压VDD的电源线和用于接地电位GND的电源线。在电源线之间的半导体衬底内,形成n阱区域和p阱区域。在n阱区域和p阱区域中,形成包括晶体管的半导体元件以构成不同电路。

但是,利用上述构造,用于固定阱电位及其互连的P衬底区域和N衬底区域导致单元面积的增加。为了防止单元面积增加,形成于单元内的包括晶体管的半导体元件的尺寸必需缩减,导致驱动能力的降低。尤其是当根据设计规则用最小线宽形成衬底区域及其互连时,形成于阱区域中的MOS晶体管的最小间距等受到限制,或者台阶覆盖特性恶化。由此,单元面积增大或者晶体管尺寸必需缩减。此外,与密集配置的衬底区域的接触难以在制造工艺中制造。如果有许多这样的图案,制造成品率降低。

随着半导体集成电路器件的小型化,电源电压降低,因而衬底电流变小。因此,在低电源电压的半导体集成电路器件中,有可能通过使因单元面积增加或晶体管尺寸减小导致的驱动能力降低最小化来有效地固定阱电位。这是由于,当电源供给电压接近1V时,不会出现允许正向电流流经p-n结的电位差。由于不仅衬底电流因电源电压降低而减小,而且晶体管的源极电位也通常固定,当电源供给电压为大约1V时,因与漏极耦合而产生的阱电位波动小于0.5V,为电源电压的一半。因此,几乎没有可能发生因闩锁导致的击穿。

当然,当衬底电位随机波动时,晶体管的驱动能力和泄漏电流随电位波动而波动。因此要采取防止波动的措施,必需固定阱电位。

发明内容

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