JP4626373B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、光による影響で、その特性が変動しうる半導体素子を含む半導体装置に関する。

光による影響で、その特性が変動しうる半導体素子として、例えばＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタや、フローティングゲートを有する不揮発性メモリ等がある。これらの半導体素子は、光による影響でその特性が変動してしまう可能性がある。例えばＭＯＳトランジスタであればそのオンオフ特性が変動し、不揮発性メモリであれば、フローティングゲートに注入された電荷が抜けてしまう。特に、ベアチップなどのＣＯＧ実装法などにより実装された場合、この光による影響を考慮する必要がある。

このような半導体素子の特性の変動を防ぐために、これらの半導体素子が設けられている上方には、光の入射を遮るための遮光層が設けられている。

ところが、この遮光層は半導体素子の上方から入射される光を遮ることは可能だが、半導体素子の形成面に対して水平方向からの光の入射を遮ることが難しい。そこで、水平方向からの光の入射を最小限に抑えるためには、半導体素子が形成されている領域よりも十分に大きな遮光面積を有する遮光物質（例えば金属配線）を遮光層に形成する必要がある。これは、チップ面積を犠牲にするため、製造コストの削減を妨げる。
特開２０００−２８６３８３号公報

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遮光効率の良い遮光構造を有する半導体装置を提供することにある。

本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を囲む遮光領域と、前記遮光領域の第１の領域に千鳥状に配置された複数のコンタクトと、前記遮光領域の前記第１の領域とは異なる第２の領域に少なくとも第１の方向に沿って延在形成された溝状コンタクトと、を含む半導体装置に関する。

これにより、遮光効率を下げることなく、遮光領域の面積を縮小することができ、半導体装置の回路面積を縮小することができる。即ち、製造コスト削減が可能となる。

また、本発明では、前記遮光領域には、前記半導体素子に接続される第１の信号線を形成するための第１の信号線引き出し領域と、前記半導体素子に接続される第２の信号線を形成するための第２の信号線引き出し領域が設けられ、前記第１の信号線引き出し領域と前記第２の信号線引き出し領域との間に、前記複数のコンタクトが千鳥状に配置された前記第１の領域が設けられてもよい。

これにより、第１及び第２の信号線引き出し領域の間の領域に、複数のコンタクトが千鳥状に配置された第１の領域を設けることができるので、第１及び第２の信号線が形成されても、遮光効率の低下を緩和することができる。

また、本発明では、前記第１の信号線引き出し領域又は、前記第２の信号線引き出し領域は、前記第１の領域と前記第２の領域の間の領域に設けられてもよい。

また、本発明では、前記第２の領域の前記第１の方向の幅は、前記第１の領域の前記第１の方向の幅よりも広くてもよい。

また、本発明では、前記第２の領域は、複数のコンタクトが千鳥状に配置された千鳥コンタクト形成領域が、その端部に設けられてもよい。

これにより、第２の領域の端部において、溝状コンタクトが形成されていない部分の遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第１の領域の前記複数のコンタクトの上層に形成された複数のビアコンタクトと、前記第２の領域の前記溝状コンタクトの上層に前記第１の方向に沿って延在形成された溝状ビアコンタクトと、を含み、前記複数のビアコンタクトは前記第１の領域に千鳥状に配置されてもよい。

これにより、第１及び第２の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第１及び第２の領域において、前記複数のコンタクト及び前記溝状コンタクトの上層であって、且つ、前記複数のビアコンタクト及び前記溝状ビアコンタクトの下層の第１の金属配線層に第１の遮光用金属配線が形成されてもよい。

これにより、第１及び第２の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第１の領域において、前記複数のビアコンタクトの上層の第２の金属配線層に第２の遮光用金属配線が形成され、前記第１の領域の前記第２の遮光用金属配線の上層に前記溝状ビアコンタクトが形成されてもよい。

これにより、第１の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第２の領域において、前記溝状ビアコンタクトの上層の第２の金属配線層に第２の遮光用金属配線が形成され、前記第２の遮光用金属配線の上層に前記溝状ビアコンタクトが形成されてもよい。

これにより、第２の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記半導体素子に接続される第１及び第２の信号線は、前記第１の金属配線層に形成され、前記第１の遮光用金属配線とは電気的に非接続であってもよい。

これにより、第１の金属配線層に第１及び第２の信号線を形成することができる。

また、本発明では、前記第２の領域は、前記複数のビアコンタクトが千鳥状に配置された千鳥ビアコンタクト形成領域が、その端部に設けられてもよい。

これにより、第２の領域の端部において、溝状ビアコンタクトが形成されていない部分の遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記遮光領域には、前記半導体素子に接続される第３の信号線を形成するための第３の信号線引き出し領域と、前記半導体素子に接続される第４の信号線を形成するための第４の信号線引き出し領域が設けられ、前記第３の信号線引き出し領域と前記第４の信号線引き出し領域との間に、前記溝状コンタクトが形成されている第３の領域が設けられてもよい。

これにより、第３及び第４の信号線引き出し領域の間の第３の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第３の領域の前記溝状コンタクトの上層の第１の金属配線層に第１の遮光用金属配線が形成され、前記第３の領域の第１の遮光用金属配線の上層に前記複数のビアコンタクトが千鳥状に配置されてもよい。

これにより、第３の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第３の領域の前記複数のビアコンタクトの上層の第２の金属配線層に第２の遮光用金属配線が形成され前記第３の領域の前記第２の遮光用金属配線の上層に複数のビアコンタクトが千鳥状に配置されてもよい。

これにより、第３の領域での遮光効率を高めることができる。

また、本発明では、前記第３及び第４の信号線は、前記第２の金属配線層に形成され、前記第２の遮光用金属配線とは電気的に非接続であってもよい。

これにより、第２の金属配線層に第３及び第４の信号線を形成することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。なお、以下の図において同符号のものは同様の意味を表す。

１．半導体装置
図１は本実施形態に係る半導体装置１００の構成例を示す図である。半導体装置１００は、半導体素子１２０と、半導体素子１２０を囲む遮光領域１１０を含む。半導体素子１２０には第１の信号線ＳＬ１及び第２の信号線ＳＬ２が接続されている。遮光領域１１０は、第１の領域ＡＲ１、第２の領域ＡＲ２、第１の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１及び第２の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ２を含む。第１の領域ＡＲ１には複数のコンタクトＣＮＴ（図２参照）が千鳥状に配置されている。また、第２の領域ＡＲ２には溝状コンタクトＤＣＮＴ（図２参照）が形成されている。また、第１の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１は例えば半導体素子１２０に接続される第１の信号ＳＬ１を引き出すための領域である。同様に第２の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ２は例えば半導体素子１２０に接続される第２の信号線ＳＬ２を引き出すための領域である。

なお、溝状コンタクトＤＣＮＴは、例えば方向ＤＲ１（広義には第１の方向）に沿って長手方向に延在形成されたコンタクトである。また、本実施形態に係る半導体装置１００は上記の構成に限定されることはなく、例えば第２の信号線ＳＬ２を省略することもできる。

図２は、図１のＣ１の部分の詳細を示す図である。図２に示すように第１の領域ＡＲ１には複数のコンタクトＣＮＴが千鳥状に配置されている。また、第２の領域ＡＲ２には溝状コンタクトＤＣＮＴが形成されている。溝状コンタクトＤＣＮＴは、方向ＤＲ１又は方向ＤＲ２に沿って延在形成されている。また、図２に示すように、溝状コンタクトＤＣＮＴは、その一部が方向ＤＲ１に沿って延在形成され、その他の部が方向ＤＲ２に沿って延在形成され、Ｌ字状に形成されても良い。

図３は、半導体装置１００の図２に示される部分を方向ＤＲ１からみた側面図であり、各信号線ＳＬ１、ＳＬ２はその断面が示されている。基板１３０の上層に溝状コンタクトＤＣＮＴ及び複数のコンタクトＣＮＴが形成されている。具体的には、基板１３０上の第１の領域ＡＲ１には、複数のコンタクトＣＮＴが形成され、基板１３０上の第２の領域ＡＲ２には、溝状コンタクトＤＣＮＴが形成されている。ここで、図３のコンタクトＣＮＴ１は図２のラインＣ２上のコンタクトＣＮＴを示し、図３のコンタクトＣＮＴ２は図２のラインＣ３上のコンタクトＣＮＴを示す。

また、第１の領域ＡＲ１の第１の金属配線層ＡＬＡには、遮光用金属配線ＲＬＭ１−２（広義には第１の遮光用金属配線）が形成されている。さらに、第１の領域ＡＲ１の第１の金属配線層ＡＬＡの上層に複数のビアコンタクトＶＩＡが形成されている。複数のビアコンタクトＶＩＡは、図２の複数のコンタクトＣＮＴと同様に千鳥状に配置されている。また、第１の領域ＡＲ１の第２の金属配線層ＡＬＢには遮光用金属配線ＲＬＭ２（広義には第２の遮光用金属配線）が形成されている。なお、図３のビアコンタクトＶＩＡ１は図２のラインＣ３上のビアコンタクトＶＩＡを示す。

このように図３のＣ４に示すように第１及び第２の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１、ＡＲ＿ＳＬ２の間の第１の領域ＡＲ１に複数のコンタクトＣＮＴ及び複数のビアコンタクトＶＩＡが形成されることで、Ｃ４に示す部分の遮光性を高めることができ、遮光効率を向上させることができる。

また、第２の領域ＡＲ２の第１の金属配線層ＡＬＡには、遮光用金属配線ＲＬＭ１−１（広義には第１の遮光用金属配線）が形成されている。さらに、第２の領域ＡＲ２の第１の金属配線層ＡＬＡの上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡが形成されている。第２の領域ＡＲ２の溝状ビアコンタクトＤＶＩＡの上層の第２の金属配線層ＡＬＢには、遮光用金属配線ＲＬＭ２が形成されている。

ただし、図３の溝状ビアコンタクトＤＶＩＡは図２のラインＣ３上には形成されず、溝状コンタクトＤＣＮＴが形成されている位置とは重ならない位置に形成される。これはデザインルールに基づく。

また、第１の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１の第１の金属配線層ＡＬＡには例えば第１の信号線ＳＬ１が形成されている。第２の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ２の第１の金属配線層ＡＬＡには例えば第２の信号線ＳＬ２が形成されている。

図３のＣ４に示すように、第１の領域ＡＲ１に複数のコンタクトＣＮＴ及び複数のビアコンタクトＶＩＡが形成されているため、遮光性の低下を最小限に抑えて各信号線ＳＬ１、ＳＬ２の引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１、ＡＲ＿ＳＬ２を設けることができる。

なお、遮光用金属配線ＲＬＭ１−１等は例えばアルミで形成されるが、これに限定されない。遮光性を有する金属であればよい。

図４は本実施形態の変形例を示す図である。本実施形態に係る変形例では、図２の第２の領域ＡＲ２に千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴが設けられている。千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴには、複数のコンタクトＣＮＴ３が形成される。図４では２つのコンタクトＣＮＴ３が示されているが、これに限定されない。この千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴに複数のコンタクトＣＮＴ３を千鳥状に形成することができる。

なお、千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴは、第２の領域ＡＲ２のうち、溝状コンタクトＤＣＮＴが延在形成されている方向での端部の領域に設けられている。また、各信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１、ＡＲ＿ＳＬ２と溝状コンタクトＤＣＮＴが形成されている部分との間の領域に千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴが設けられてもよい。

また、千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴと同じ領域に千鳥ビアコンタクト形成領域を設けることができる。この場合、この千鳥ビアコンタクト形成領域に複数のビアコンタクトＶＩＡを設けることができる。また、千鳥ビアコンタクト形成領域に複数のビアコンタクトＶＩＡを千鳥状に配置することができる。

図５は、図４に示す変形例を方向ＤＲ１側から見た側面図であり、各信号線ＳＬ１、ＳＬ２はその断面が示されている。第２の領域ＡＲ２の例えば方向ＤＲ２における端の領域に千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴ（千鳥ビアコンタクト形成領域）が設けられている。基板１３０上の千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴには複数のコンタクトＣＮＴ３が形成されている。その上層の第１の金属配線層ＡＬＡに遮光用金属配線ＲＬＭ１−１が形成されている。第１の金属配線層ＡＬＡの上層の千鳥ビアコンタクト形成領域に複数のビアコンタクトＶＩＡ２が形成されている。

図５の例えばＣ５に示すように、第２の領域ＡＲ２に千鳥コンタクト形成領域ＡＲ＿ＣＮＴ及び千鳥ビアコンタクト形成領域が設けられることで、複数のコンタクトＣＮＴ３及び複数のビアコンタクトＶＩＡ２を形成することができる。このため、Ｃ５の部分の遮光性を高めることができる。

なお、本実施形態及びその変形例では、複数のコンタクトＣＮＴ、ＣＮＴ３及び複数のビアコンタクトＶＩＡ、ＶＩＡ１が形成されているがこれに限定されない。これらのいずれかを省略するような構成でも良い。

２．レイアウト
図６は、本実施形態の半導体装置１００のレイアウトを示す図である。なお、半導体素子１２０は、被遮光領域１２１に形成されるが、説明の簡略化のため、図６では被遮光領域１２１内のレイアウトが省略されている。例えば半導体素子１２０としては、フローティングゲートを有する不揮発性メモリが形成されても良い。図６は、半導体装置１００のうち、コンタクトＣＮＴが形成される層、第１の金属配線層ＡＬＡ、ビアコンタクトＶＩＡが形成される層及び第２の金属配線層ＡＬＢのそれぞれの層のレイアウトを示す。

図６に示すように、半導体素子１２０には第３の信号線ＳＬ３及び第４の信号線ＳＬ４が接続されても良い。この場合、遮光領域１１０には、第３、第４の信号線ＳＬ３、ＳＬ４を引き出すための第３の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ３、第４の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ４が設けられている。なお、第３、第４の信号線ＳＬ３、ＳＬ４は、第１、第２の信号線ＳＬ１、ＳＬ２が形成されている配線層と異なる配線層に形成されているが、これに限定されない。

図７は、図６のレイアウトのうち、コンタクトＣＮＴ及び溝状コンタクトＤＣＮＴと第１の金属配線層ＡＬＡに形成される金属配線のレイアウトを示す図である。第１の領域ＡＲ１では、複数のコンタクトＣＮＴが千鳥状に配置され、その上層の第１の金属配線層ＡＬＡに遮光用金属配線ＲＬＭ１−２が形成されている。第２の領域ＡＲ２では、溝状コンタクトＤＣＮＴが形成され、その上層の第１の金属配線層ＡＬＡに例えば遮光用金属配線ＲＬＭ１−１やＲＬＭ１−３（広義には第１の遮光用金属配線）が形成されている。

また、第１の金属配線層ＡＬＡには例えば第１、第２の信号線ＳＬ１、ＳＬ２が形成されているが、これに限定されない。例えば、図７に示すように３本以上の信号線が形成されても良い。また、Ｃ１２に示される領域の上層には、図６の第３の領域ＡＲ３及び信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ３、ＡＲ＿ＳＬ４が形成される。

また、信号線ＳＬ１はＣ１３に示すように、その一部がＴ字状に形成されている。具体的には、遮光領域１１０に囲まれた領域内において、信号線ＳＬ１の一部（広義には遮光用信号線）が、信号線ＳＬ１の伸びる方向（例えば方向ＤＲ１）と交差する方向（例えば方向ＤＲ２）に沿って延在形成されている。符号Ｃ１４〜Ｃ１７に示すように各信号線においても同様である。このようにＴ字状に形成されることで、例えば信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１、ＡＲ＿ＳＬ２の遮光性の低下を緩和することができる。例えば、方向ＤＲ１に平行な光が半導体装置１００に照射された場合、その照射された光の一部をたとえばＣ１３の部分で遮光することができる。

図８は、図６のレイアウトのうち、ビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢと第２の金属配線層ＡＬＢに形成される金属配線のレイアウトを示す図である。第１の領域ＡＲ１では、複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢが千鳥状に配置され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢに遮光用金属配線ＲＬＭ２−１（広義には第２の遮光用金属配線）が形成されている。第２の領域ＡＲ２では、溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢが形成され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢに例えば遮光用金属配線ＲＬＭ２−１が形成されている。

また、第３の信号線ＳＬ３と第４の信号線ＳＬ４の間の第３の領域ＡＲ３（図６参照）には、図７の遮光用金属配線ＲＬＭ１−３の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢが千鳥状に配置され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢに遮光用金属配線ＲＬＭ２−２（広義には第２の遮光用金属配線）が形成されている。

また、信号線ＳＬ３はＢ１に示すように、その一部がＴ字状に形成されている。具体的には、遮光領域１１０に囲まれた領域内において、信号線ＳＬ３の一部（広義には遮光用信号線）が、信号線ＳＬ３の伸びる方向（例えば方向ＤＲ２）と交差する方向（例えば方向ＤＲ１）に沿って延在形成されている。信号線ＳＬ４についても、Ｂ２に示すように同様である。このようにＴ字状に形成されることで、例えば信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ３、ＡＲ＿ＳＬ４の遮光性の低下を緩和することができる。例えば、方向ＤＲ２に平行な光が半導体装置１００に照射された場合、その照射された光の一部をたとえばＢ１やＢ２の部分で遮光することができる。

図９は、図６のレイアウトのうち、第２の金属配線層ＡＬＢに形成される金属配線、ビアコンタクトＶＩＡ＿ＢＣ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＢＣのレイアウトを示す図である。第２の金属配線層ＡＬＢの遮光用金属配線ＲＬＭ２−１の上層には溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＢＣが形成されている。

また、第３の信号線ＳＬ３と第４の信号線ＳＬ４の間の第３の領域ＡＲ３（図６参照）には、第２の金属配線層ＡＬＢの遮光用金属配線ＲＬＭ２−２の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＢＣが千鳥状に配置されている。

図１０は、図６のＡ−Ａ断面を示す断面図である。第３の領域ＡＲ３では、基板１３０の不純物拡散層ＦＬＤの上層に溝状コンタクトＤＣＮＴが形成され、その上層の第１の金属配線層ＡＬＡには遮光用金属配線ＲＬＭ１−３が形成されている。さらに、第３の領域ＡＲ３では、遮光用金属配線ＲＬＭ１−３の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢが形成され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢには遮光用金属配線ＲＬＭ２−２が形成されている。また、第３の領域ＡＲ３では、Ａ−Ａ断面には図示されないが、図１２に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ１−３の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ２＿ＡＢが形成されている。この複数のビアコンタクトＶＩＡ２＿ＡＢは、図６のラインＡ’上のビアコンタクトＶＩＡに相当する。なお、図１２は、図１０の断面図に、図６のラインＡ’上のビアコンタクトＶＩＡと、図６のＣ６、Ｃ７に示す部分と、図８のＢ１、Ｂ２で示す部分を追加した図である。

さらに、第３の領域ＡＲ３では、遮光用金属配線ＲＬＭ２−２の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＢＣが形成され、その上層の第３の金属配線層ＡＬＣに遮光用金属配線ＲＬＭ３が形成されている。また、第３の領域ＡＲ３では、Ａ−Ａ断面には図示されないが、図１２に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ２−２の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ２＿ＢＣが形成されている。この複数のビアコンタクトＶＩＡ２＿ＢＣは、図６のラインＡ’上のビアコンタクトＶＩＡに相当する。

また、第２の領域ＡＲ２では、溝状コンタクトＤＣＮＴの上層の第１の金属配線層ＡＬＡには遮光用金属配線ＲＬＭ１−３が形成されている。さらに、第２の領域ＡＲ２では、Ａ−Ａ断面には図示されないが、図１２に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ１−３の上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢが形成され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢには遮光用金属配線ＲＬＭ２−１が形成されている。図１２に示す溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢは図６のＣ６、Ｃ７に示す部分に相当する。

また、第２の領域ＡＲ２では、遮光用金属配線ＲＬＭ２−１の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＢＣが形成され、その上層の第３の金属配線層ＡＬＣに遮光用金属配線ＲＬＭ３が形成されている。

なお、第３、第４の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ３、ＡＲ＿ＳＬ４では、溝状コンタクトＤＣＮＴの上層に遮光用金属配線ＲＬＭ１−３が形成され、その上層に信号線ＳＬ３、ＳＬ４が形成されている。信号線ＳＬ３、ＳＬ４は、図１０に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ２−１やＲＬＭ２−２と電気的に非接続であるが、これに限定されない。

図１１は、図６のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図１１のＡ１、Ａ２に示すように、信号線ＳＬ３、ＳＬ４は、その一部が例えば方向ＤＲ１に沿って延在形成されている。これにより、図１２のＳＬ３−１、ＳＬ３−２、ＳＬ４−１及びＳＬ４−２に示す部分で遮光することができる。なお、図１１の信号線ＳＬ１は、図７のＣ１３に示す部分に相当する。

図１３は、図６のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。第１の領域ＡＲ１では、基板１３０の不純物拡散層ＦＬＤの上層に複数のコンタクトＣＮＴが形成され、その上層の第１の金属配線層ＡＬＡには遮光用金属配線ＲＬＭ１−２が形成されている。また、第１の領域ＡＲ１では、Ｃ−Ｃ断面には図示されないが、不純物拡散層ＦＬＤの上層に複数のコンタクトＣＮＴが形成されている。この複数のコンタクトＣＮＴは、図６のラインＣ’上のコンタクトＣＮＴに相当する。

さらに、第１の領域ＡＲ１では、遮光用金属配線ＲＬＭ１−２の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢが形成され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢには遮光用金属配線ＲＬＭ２−１が形成されている。また、第１の領域ＡＲ１では、Ｃ−Ｃ断面には図示されないが、遮光用金属配線ＲＬＭ１−２の上層に複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢが形成されている。この複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢは、図６のラインＣ’上のビアコンタクトＶＩＡに相当する。

さらに、第１の領域ＡＲ１では、遮光用金属配線ＲＬＭ２−１の上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＢＣが形成され、その上層の第３の金属配線層ＡＬＣに遮光用金属配線ＲＬＭ３が形成されている。

第２の領域ＡＲ２では、溝状コンタクトＤＣＮＴの上層の第１の金属配線層ＡＬＡには遮光用金属配線ＲＬＭ１−１又はＲＬＭ１−３が形成されている。さらに、第２の領域ＡＲ２では、Ｃ−Ｃ断面には図示されないが、図１４に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ１−１の上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢ２が形成され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢには遮光用金属配線ＲＬＭ２−１が形成されている。溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢ２は、図６のＣ９に示す部分に相当する。また、図１４に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ１−３の上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢ１が形成され、その上層の第２の金属配線層ＡＬＢには遮光用金属配線ＲＬＭ２−１が形成されている。溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢ１は、図６のＣ８に示す部分に相当する。

なお、図１４は、図１３の断面図に、図６のＣ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１に示す部分と、図７のＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７に示す部分を追加した図である。図１４のＣ１８に示す部分は、図７のＣ１３に示す部分に相当し、Ｃ１９に示す部分は、図７のＣ１４に示す部分に相当する。同様に、図１４のＣ２０、Ｃ２１、Ｃ２２に示す部分は、図７のＣ１５、Ｃ１６、Ｃ１７に示す部分に相当する。

また、第２の領域ＡＲ２では、遮光用金属配線ＲＬＭ２−１の上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＢＣが形成され、その上層の第３の金属配線層ＡＬＣに遮光用金属配線ＲＬＭ３が形成されている。

なお、第１、第２の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１、ＡＲ＿ＳＬ２では、不純物拡散層ＦＬＤの上層に信号線ＳＬ１、ＳＬ２が形成されている。信号線ＳＬ１、ＳＬ２は、図１３に示すように遮光用金属配線ＲＬＭ１−１、ＲＬＭ１−２及びＲＬＭ１−３と電気的に非接続であるが、これに限定されない。

例えば信号線ＳＬ１、ＳＬ２は、前述のようにその一部が例えば方向ＤＲ２に沿って延在形成されているため、図１４のＣ１８やＣ１９に示す部分で遮光することができる。これにより、信号線引き出し領域での遮光効率を高めることができる。なお、図１４のＣ２０〜Ｃ２２についても同様の効果を有する。

なお、遮光用金属配線ＲＬＭ３は、例えば図１の遮光領域１１０や半導体素子１２０を覆うように形成されているが、図６では説明の簡略化のため、省略されている。この遮光用金属配線ＲＬＭ３によって、半導体素子１２０の上方を遮光することができる。

３．比較例との対比と効果
３．１．デザインルール
図１５は、コンタクトＣＮＴと第１の金属配線層ＡＬＡに形成される金属配線との最小エンクローズ長を示す図ある。スペースＳＰＣはコンタクトＣＮＴとコンタクトＣＮＴの最小スペース長を示し、例えば０．５μｍに設定されている。エンクローズＥＮＣはコンタクトＣＮＴと金属配線層ＡＬＡの金属配線との最小エンクローズ長を示し、例えば０．１２５μｍに設定されている。なお、コンタクトＣＮＴの例えば方向ＤＲ１での幅ＣＮＴＷは例えば０．３５μｍに設定されている。

これに対して、図１６（Ａ）に示すように、溝状コンタクトＤＣＮＴに関する最小エンクローズ長はコンタクトＣＮＴに関する最小エンクローズ長よりも長い。

図１６（Ａ）に示すように、エンクローズＥＮＣＤは溝状コンタクトＤＣＮＴと金属配線層ＡＬＡの金属配線ＲＬＭ１との最小エンクローズ長を示し、例えば１μｍに設定されている。スペースＳＰＣＤは溝状コンタクトＤＣＮＴと溝状ＶＩＡ＿ＡＢとの最小スペース長を示し、例えば１μｍに設定されている。

エンクローズＥＮＣＤ、スペースＳＰＣＤは、エンクローズＥＮＣ、スペースＳＰＣよりも長く設定されている。例えば溝状コンタクトＤＣＮＴが形成される部分では、その溝状コンタクトＤＣＮＴの延在形成される方向での幅が広くなるので、エンクローズＥＮＣＤを大きくする必要がある。

また、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＲ−Ｒ断面を示す断面図である。図１６（Ｂ）に示すように、溝状コンタクトＤＣＮＴ、溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢ及びＤＶＩＡ＿ＢＣは、それぞれの形成位置がスペースＳＰＣＤだけずらされる。例えば溝状コンタクトＤＣＮＴが形成される部分では、上層の金属配線層ＡＬＡがへこんでしまう。このため、金属配線層ＡＬＡの上層の溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＡＢは、溝状コンタクトＤＣＮＴの形成位置からスペースＳＰＣＤだけずらして形成される。溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＢＣについても同様の理由で、その形成位置がスペースＳＰＣＤだけずらされる。上記のような理由から、デザインルールが作られる。

なお、図１５、図１６では、コンタクトＣＮＴ及び溝状コンタクトＤＣＮＴ、金属配線層ＡＬＡについて示されているが、ビアコンタクトＶＩＡ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ、金属配線層ＡＬＢ、ＡＬＣについても同様である。

３．２．比較例
図１７は、本実施形態に係る比較例を示す図である。比較例では、第１の領域ＡＲ１に溝状コンタクトＤＣＮＴ１０が形成されている。

図１８は、図１７のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。溝状コンタクトＤＣＮＴ１０の上層の第１の金属配線層ＡＬＡには遮光用金属配線ＲＬＭ１−２が形成され、その上層に溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ１０が形成されている。

この場合、Ｃ２３に示すように、例えば方向ＤＲ２での第１の領域ＡＲ１の幅に対して、例えば溝状コンタクトＤＣＮＴ１０の方向ＤＲ２での幅が小さく、遮光効率が悪い。これは、上述のデザインルール上の理由からである。溝状コンタクトＤＣＮＴは、遮光用金属配線ＲＬＭ１−２に対してエンクローズＥＮＣＤが必要であるが、そのエンクローズＥＮＣＤがコンタクトＣＮＴのエンクローズＥＮＣよりも大きい。このため、Ｃ２３に示す部分で大きく隙間ができてしまう。

これに対して、本実施形態では、例えば図２及び図３に示すように、第１の領域ＡＲ１に複数のコンタクトＣＮＴ及び複数のビアコンタクトＶＩＡが千鳥状に配置されている。コンタクトＣＮＴ及びビアコンタクトＶＩＡなら、上述したように、そのエンクローズＥＮＣ及びスペースＳＰＣが小さいため、例えば第１の領域ＡＲ１での遮光効率を高めることができる。

図１に示すように遮光領域１１０に複数の信号線引き出し領域が設けられている場合において、例えば２つの信号線の間隔が狭い場合、その２つの信号線の間の領域に溝状コンタクトＤＣＮＴや溝状ビアコンタクトＤＶＩＡを形成すると、遮光効率が低下する。これに対して、本実施形態では、２つの信号線の間隔が狭い場合には、その間の領域に複数のコンタクトＣＮＴ及びビアコンタクトＶＩＡを千鳥状に配置することで遮光効率を高めることができる。

一方、例えば２つの信号線の間隔が広い場合には、その間の領域に溝状コンタクトＤＣＮＴ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡを形成することができるため、遮光効率を高めることができる。即ち、本実施形態では、その遮光領域の例えば方向ＤＲ１での幅に応じて、溝状コンタクトＤＣＮＴ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡを形成するか、複数のコンタクトＣＮＴ及びビアコンタクトＶＩＡを千鳥状に配置するかを選択することができる。これにより、溝状コンタクトＤＣＮＴ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡと、千鳥状に配置された複数のコンタクトＣＮＴ及びビアコンタクトＶＩＡを効率的に組み合わせて、半導体素子１２０を遮光するための遮光構造を形成することができる。

なお、比較例として、遮光領域１１０を全て、千鳥状に配置された複数のコンタクトＣＮＴ及びビアコンタクトＶＩＡで遮光する例も考えられるが、この場合、所望の遮光効率を得るためには、遮光領域１１０の面積を溝状コンタクトＤＣＮＴ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡで形成した場合よりも大きくする必要があり、半導体装置１００のチップ面積を犠牲にする。このため、製造コスト削減を妨げる。

これに対して、本実施形態では、上述のように、溝状コンタクトＤＣＮＴ及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡと、千鳥状に配置された複数のコンタクトＣＮＴ及びビアコンタクトＶＩＡを形成するため、遮光領域１１０の面積を小さくすることができる。このため、半導体装置１００のチップ面積を犠牲を緩和で、製造コスト削減が可能となる。

また、図１０に示すように、本実施形態では、例えば第３の領域ＡＲ３には、溝状コンタクトＤＣＮＴ、遮光用金属配線ＲＬＭ１−３、千鳥状に配置された複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢ、遮光用金属配線ＲＬＭ２−２及び千鳥状に配置された複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＢＣが形成されている。このように形成されることで、本実施形態では、第３の領域ＡＲ３での遮光効率を高めることができる。

また、本実施形態では、図１１に示すように、第３、第４の信号線ＳＬ３、ＳＬ４の一部が例えば方向ＤＲ１に沿って延在形成されているため、図１２のＳＬ３−１、ＳＬ３−２、ＳＬ４−１及びＳＬ４−２の部分で遮光することができる。このため、第３、第４の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ３、ＡＲ＿ＳＬ４での遮光効率を高めることができる。

また、本実施形態では、図７のＣ１３〜Ｃ１７に示すように、信号線（第１、第２の信号線ＳＬ１、ＳＬ２を含む）の一部が例えば方向ＤＲ２に沿って延在形成されているため、図１４のＣ１８〜Ｃ２２の部分で遮光することができる。このため、第１、第２の信号線引き出し領域ＡＲ＿ＳＬ１、ＡＲ＿ＳＬ２を含む各信号線引き出し領域での遮光効率を高めることができる。

また、図１３に示すように、本実施形態では、例えば第１の領域ＡＲ１には、千鳥状に配置された複数のコンタクトＣＮＴ、遮光用金属配線ＲＬＭ１−２、千鳥状に配置された複数のビアコンタクトＶＩＡ＿ＡＢ、遮光用金属配線ＲＬＭ２−１及び溝状ビアコンタクトＤＶＩＡ＿ＢＣが形成されている。このように形成されることで、本実施形態では、第１の領域ＡＲ１での遮光効率を高めることができる。

上記のように、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

本実施形態に係る半導体装置の構成例。 本実施形態に係る半導体装置の一部を示す図。 本実施形態に係る半導体装置の一部を示す他の図。 本実施形態に係る変形例を示す図。 本実施形態に係る変形例を示す他の図。 本実施形態に係る半導体装置の一部のレイアウトを示す図。 図６に示すレイアウトのうちの一部の層のレイアウトを示す図。 図６に示すレイアウトのうちの一部の層のレイアウトを示す他の図。 図６に示すレイアウトのうちの一部の層のレイアウトを示す他の図。 図６のＡ−Ａ断面を示す断面図。 図６のＢ−Ｂ断面を示す断面図 図６のＡ−Ａ断面と溝状ビアコンタクト及び複数のビアコンタクトを示す図。 図６のＣ−Ｃ断面を示す断面図。 図６のＣ−Ｃ断面と溝状ビアコンタクト及び複数のビアコンタクトを示す図。 コンタクトのデザインルールを示す図。 図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、溝状コンタクトのデザインルールを示す図。 本実施形態に係る比較例を示す図。 本実施形態に係る比較例を示す他の図。

符号の説明

１００ 半導体装置、１１０ 遮光領域、１２０ 半導体素子、
ＡＬＡ 第１の金属配線層、ＡＬＢ 第２の金属配線層、ＡＲ１ 第１の領域、
ＡＲ２ 第２の領域、ＡＲ３ 第３の領域、ＡＲ＿ＣＮＴ 千鳥コンタクト形成領域、
ＡＲ＿ＳＬ１ 第１の信号線引き出し領域、ＡＲ＿ＳＬ２ 第２の信号線引き出し領域、ＡＲ＿ＳＬ３ 第３の信号線引き出し領域、ＡＲ＿ＳＬ４ 第４の信号線引き出し領域、
ＣＮＴ、ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３ コンタクト、ＤＣＮＴ 溝状コンタクト、
ＤＲ１ 第１の方向、ＤＲ２ 第２の方向、ＤＶＩＡ、ＤＶＩＡ＿ＡＢ、
ＤＶＩＡ＿ＢＣ 溝状ビアコンタクト、
ＲＬＭ１−１、ＲＬＭ１−２、ＲＬＭ１−３ 第１の遮光用金属配線、
ＲＬＭ２−１、ＲＬＭ２−２ 第２の遮光用金属配線、ＳＬ１ 第１の信号線、
ＳＬ２ 第２の信号線、ＳＬ３ 第３の信号線、ＳＬ４ 第４の信号線、
ＶＩＡ、ＶＩＡ１、ＶＩＡ＿ＡＢ、ＶＩＡ＿ＢＣ ビアコンタクト

Claims (13)

1. 半導体素子と、
   前記半導体素子を囲む遮光領域と、
   前記遮光領域の第１の領域に千鳥状に配置され、上層の第１の金属配線層に形成される第１の遮光用金属配線と下層の基板とを接続し、前記半導体素子の遮光を行う複数のコンタクトと、
   前記遮光領域の前記第１の領域とは異なる第２の領域に少なくとも第１の方向に沿って延在形成され、上層の前記第１の遮光用金属配線と下層の前記基板とを接続し、前記半導体素子の遮光を行う溝状コンタクトとを含み、
   前記遮光領域には、
   前記第１の方向に沿って配線され前記半導体素子に接続される第１の信号線を形成するための第１の信号線引き出し領域と、
   前記第１の方向に沿って配線され前記半導体素子に接続される第２の信号線を形成するための第２の信号線引き出し領域とが設けられ、
   前記第１の信号線引き出し領域と前記第２の信号線引き出し領域との間に、前記複数のコンタクトが千鳥状に配置された前記第１の領域が設けられ、
   前記第１の信号線引き出し領域又は、前記第２の信号線引き出し領域は、前記第１の領域と前記第２の領域の間の領域に設けられており、
   前記第１の信号線及び前記第２の信号線は前記第１の金属配線層に形成されることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１において、
   前記第２の領域の前記第１の方向の幅は、前記第１の領域の前記第１の方向の幅よりも広いことを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記第２の領域は、複数のコンタクトが千鳥状に配置された千鳥コンタクト形成領域が、その端部に設けられていることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１の領域の前記複数のコンタクトの上層に形成された複数のビアコンタクトと、前記第２の領域の前記溝状コンタクトの上層に前記第１の方向に沿って延在形成された溝
   状ビアコンタクトと、を含み、
   前記複数のビアコンタクトは前記第１の領域に千鳥状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項４において、
   前記第１及び第２の領域において、
   前記複数のコンタクト及び前記溝状コンタクトの上層であって、且つ、前記複数のビアコンタクト及び前記溝状ビアコンタクトの下層の前記第１の金属配線層に前記第１の遮光用金属配線が形成されていることを特徴とする半導体装置。
6. 請求項５において、
   前記第１の領域において、前記複数のビアコンタクトの上層の第２の金属配線層に第２の遮光用金属配線が形成され、
   前記第１の領域の前記第２の遮光用金属配線の上層に前記溝状ビアコンタクトとは別の溝状ビアコンタクトが形成されていることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項５又は６において、
   前記第２の領域において、前記溝状ビアコンタクトの上層の第２の金属配線層に第２の遮光用金属配線が形成され、
   前記第２の遮光用金属配線の上層に前記溝状ビアコンタクトとは別の溝状ビアコンタクトが形成されていることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項５乃至７のいずれかにおいて、
   前記半導体素子に接続される第１及び第２の信号線は、前記第１の金属配線層に形成され、前記第１の遮光用金属配線とは電気的に非接続であることを特徴とする半導体装置。
9. 請求項４乃至８のいずれかにおいて、
   前記第２の領域は、前記複数のビアコンタクトが千鳥状に配置された千鳥ビアコンタクト形成領域が、その端部に設けられていることを特徴とする半導体装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    前記遮光領域には、前記半導体素子に接続される第３の信号線を形成するための第３の信号線引き出し領域と、前記半導体素子に接続される第４の信号線を形成するための第４の信号線引き出し領域が設けられ、
    前記第３の信号線引き出し領域と前記第４の信号線引き出し領域との間に、前記溝状コンタクトが形成されている第３の領域が設けられており、
    前記第３の信号線及び前記第４の信号線は、前記第１の金属配線層の上層の第２の金属配線層に形成されることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項１０において、
    前記第３の領域の前記溝状コンタクトの上層の前記第１の金属配線層に前記第１の遮光用金属配線が形成され、
    前記第３の領域の前記第１の遮光用金属配線の上層に前記複数のビアコンタクトが千鳥状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
12. 請求項１１において、
    前記第３の領域の前記複数のビアコンタクトの上層の前記第２の金属配線層に第２の遮光用金属配線が形成され、
    前記第３の領域の前記第２の遮光用金属配線の上層に前記複数のビアコンタクトとは別の複数のビアコンタクトが千鳥状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
13. 請求項１２において、
    前記第３の信号線及び前記第４の信号線は、前記第２の金属配線層に形成され、前記第２の遮光用金属配線とは電気的に非接続であることを特徴とする半導体装置。

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