[发明专利]半导体集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及具有所希望的电路的半导体集成电路，该所希望的电路通过结合和布置每一个都具有晶体管和栅极电极的多个标准单元且将这些单元连接在一起而形成。

背景技术

在通用的标准单元中，其在彼此垂直的方向(所谓的垂直方向和水平方向)上的尺寸的至少之一标准化为几种类型，例如，三种类型。所谓的垂直尺寸称为标准单元的高度。该高度标准化为大约三种类型。这里，为了避免该单元尺寸(高度)与其垂直于半导体基板的结构高度之间的混淆，单元尺寸将不称为“高度”。代之，为了方便起见该尺寸将称为“标准单元长度”。

甚至在几种标准长度的标准单元全体可以用在LSI(大规模集成)中时，与相同的电路模块中一样，局部地看时也采用了相同的标准长度，来保证单元有效的布局。

因此，可获得具有相同标准单元长度的各种类型的标准单元且其被登记在库里。通常，诸如内部配线图案的标准单元图案被限制于沿着标准单元长度的布局间隔。

相反，在与共用单元长度垂直的方向(所谓的水平方向)上的标准单元尺寸可用于根据栅电路规模的各种长度。在下文，为了方便起见，在垂直于共用单元长度的方向上的单元尺寸称为“任意单元长度”。

反相器通常是由标准单元系统实现的逻辑电路的最基本的构建模块(building block)。反相器通过在VDD和VSS线之间串联连接NMOS和PMOS晶体管形成，从而共享栅极。在逻辑电路所用的最基本标准单元中，VDD线的中心和VSS线的中心之间的距离是标准单元长度，并且当VDD和VSS线交替且彼此平行布置时，沿着VDD和VSS线的方向是任意单元长度方向。该最基本标准单元根据标准单元电路的规模通过适当增加或减少任意单元长度的尺寸而设计。这样的基本标准单元具有适合于NMOS和PMOS栅极长度总和的CMOS对的标准单元长度。这样的标准单元具有适合于单一CMOS对的高度。因此，在下文，该单元称为“单高度单元”。

例如，在日本特开第Hei 10-173055号公报中描述了每一个都具有CMOS对的标准单元长度的标准单元的布局。

发明内容

如果用标准单元实现的电路为基本的逻辑门电路，如反相器或NAND电路，就不会有问题。然而，存在单高度构造不能适应电路规模的情况。

例如，我们假设存在很多CMOS对的栅极必须同相驱动的方式构造的标准单元。

在该标准单元中，每个CMOS对中的PMOS和NMOS晶体管栅极例如由多晶硅制作的栅极线连接。然而，几个栅极线还必须短接在一起。因此，栅极线通过上层配线(通常，在第一层中的金属配线)连接在一起。然而，在该标准单元中还需要很多其它的内部配线以将晶体管的栅极连接到其它晶体管的源极或漏极。结果，可能不能保证用上层配线将栅极连接在一起的空间。

即使保证了空间，也可能需要设计以复杂方式弯曲的配线，因此导致降低设计和掩模制备的可加工性，并且导致较高的成本。

如果不能保证空间，则除了增加标准单元规范中的标准单元长度以提供更大的余裕或者利用较高层中的配线以外没有别的选择。

然而，增加标准单元长度导致单元的CMOS对之外的区域中以及诸如反相器的小规模基本电路中的浪费。而且，利用高层中的配线(例如，第二金属配线层中的配线)使得其中其他配线被假定为将要形成在第二金属配线层中的空间混乱。

所希望的是，当半导体集成电路包含用于实现适合于同相驱动多个互补晶体管对(例如，CMOS对)的电路的标准单元时，提供的半导体集成电路具有不可能产生浪费的空间且成本上有利的单元布置。

在根据本发明实施例的半导体集成电路中，所希望的电路通过结合和布置多个标准单元并且将这些单元连接在一起而形成。标准单元的单元长度，即，一对相对边之间的间隔被标准化。这些标准单元包括互补同相驱动标准单元。互补同相驱动标准单元的每一个都包括多个互补晶体管对，其在导电类型上彼此互补，并且它们具有连接在一起的栅极电极。全部互补晶体管对的N(≥2)对被同相驱动。此外，互补同相驱动标准单元的标准单元长度的尺寸定义为M倍单元长度，它是单个互补晶体管对的基本单元长度的M(N≥M≥2)倍。在互补同相驱动标准单元中，将被同相驱动的N个互补晶体管对的至少M对的公用栅极电极呈直线地布置在M倍单元长度的方向上。

在本发明的实施例中，具有基本单元长度的单高度单元或者标准单元以及具有M倍单元长度的多高度单元或者互补同相驱动标准单元优选彼此相邻设置以形成所希望的电路。此外，在相邻于单高度单元设置时，多高度单元优选具有允许电源线共享的电源线布置结构。