JPH0251255A

JPH0251255A - 金属多層配線構造

Info

Publication number: JPH0251255A
Application number: JP20209988A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miyake; 弘之三宅
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-08-13
Filing date: 1988-08-13
Publication date: 1990-02-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分ｌ’Ｆ１本発明は、集積回路装置のマトリックス配線部等に適用
される金属多層配線構造に関するものである。【従来の技術】金属多層配線構造は、金属の線が絶縁層を隔てて層状に
配線される構造である。このような金属多層配線構造は
、例えば、イメージセンサ集積回路装置等の配線部に見
受けられる。第５図に、金属多層配線構造が使用される例としてのイ
メージセンサ等価回路を示す。第５図において、５０は
フナｌ−ダイオード、５１ばセンサ容量、５２はスイッ
チング素子、５３はスイッチ信号端子、５４は出力信号
線、５５は出力信号端子、５６はバイアス電源端子、５
７はマトリックス配線部、Ａは立体交差部である。スイッチング素子５２として薄膜トランジスタが用いら
れた場合、スイッチ信号端子５３から入力されるスイッ
チ信号は、ゲートに供給される。フォトダイオード５０により感知され、センサ容量５Ｉ
に蓄えられたイメージ読み取り信号は、スイッチング素
子５２がオンされた時、出力信号線５４を経て出力信号
端子５５に読み出される。フォトダイオード５０は、幾つかの個数ずつまとめられ
、１−′）のブロックとされる。第５図では、第１ブロ
ツクと第Ｎブロックのみを示している。そして、同じブロックに属するスイッチング素子５２は
、１つの共通のスイッチ信号端子５３から供給されるス
イッチ信号によって、同時にオン。オフされる。マトリックス配線部５７は、信号線が縦と横にマトリッ
クス状に配設される部分であるが、縦と横の信号線がぶ
つからないよう、金属多層配線構造にされている。即ち
、信号線の交差部は立体交差構造となっている。第６回に、信号線の立体交差部の平面図を示す。第１層信号線Ｌ１〜Ｌ３と第２層信号線Ｍは交差してい
るが、交差部は立体交差部Ａとなっている。第７図に、信号線の立体交差部の断面図を示す。符号は、第６図のものに対応している。Ｃは、信号線間
に存在する容量（結合容量）である。ところが、このようなマトリックス配線部５７には、次
のような問題点゛があった。１つのブロック（例えば、第１ブロツク）では、すべて
のスイッチング素子５２が同時にオンされるから、全て
の出力信号線５４に一斉に信号電流が流れる。すると、
立体交差部Ａでは、前記容量Ｃが存在するため、一方の
信号線の電位が変化すると、その変化が容量Ｃを介して
他方の信号線に伝えられ、他方の信号線の電位を変化さ
せるという現象（クロストーク）が生ずる。そのため、
得られた読ろ出し信号は、正確なものとはならない。そこで、このクロストークをなくすため、第１層信号線
と第２層信号線との中間に、第８図に示すようなアース
シート５８を介在することが提案されている（特開昭６
２−６７８６４号公報）。第９図に、信号線の眉間にアースシートを介在させた従
来の金属多層配線構造の斜視図を示し、第１０図に、そ
の断面模式図を示す。これらの図において、Ｌ、−Ｌ、
は第１層信号線、Ｍ１〜Ｍ。、Ｍは第２層信号線、２は第１の絶縁層、３は第２の絶
縁層、４は基十反、５日はアースシート、Ｃ３は信号線
とアースシートとの間の寄生容量であ立体交差部を示す
符号ｒＡ」は、煩雑を避けるため、第１層信号線り、と
の立体交差部１カ所だけにしか付してない。信号線の層間にアースシート５８が存在しているため、
立体交差部Ａにおける一方の信号線の電位が変化しても
、他方の信号線の電位に影響を与えることがない。かく
して、クロストークが防止される。

【発明が解決しようとする課題】

（問題点）しかしながら、前記した従来の技術には、次のような問
題点があった。第１の問題点は、信号線とアースシートとの間に大きな
寄生容量が生じてしまうという問題点である。第２の問題点は、アースシートが反ることにより、集積
回路装置全体が反ってしまうという問題点である。（問題点の説明）まず、第１の問題点について説明する。信号線の全長に沿ってアースシート５８が存在している
から、第１Ｏ図に示すように、各信号線とアースシート
５日との間には、信号線の全長にわたって寄生容ｉｔ　
ＣＫが分布して存在する。第１０図は、第２層信号線Ｍ
に沿って切った断面図であるので、第２層信号線Ｍとの
寄生容量Ｃイが圧倒的に大なように描かれているが、そ
の他の信号線（Ｌ＋−Ｌ４等）との間にも、同様に大き
な寄生容量ＣＫが存在している。立体交差部Ａでのクロストークを防止するためには、立
体交差部Ａにおける信号線と信号線の中間部分にアース
シートが存在することは必要である。従って、その部分
のアースシートとの間に寄生容量ＣＸが生じてしまうこ
とは、容認せざるを得ない。しかし、寄生容量ＣＫはアースシート５８の立体交差部
Ａ以外の部分との間にも生じてしまうから、全体として
は大きな容量となる。信号線とアースシート５８との間の寄生容量が大きいと
、次のような理由により、信号線を経て取り出される信
号の感度が悪くなる。即ち、フォトダイオードの電位を■１．センサ容量をＣ
Ｐ、センサ容量の蓄積電荷をＱ７．配線（これはマトリ
ックス配線部を通過する）の容量をＣＬとすると、出力
電圧■は次式で表される。従って、マトリックス配線部での寄生容量が大となりＣ
＋、が大となると、出力電圧Ｖが小になってしまう。言
い換えれば、感度が悪くなる。次に、第２の問題点について説明する。アースシート５８の材料としては、クロム等が用いられ
る。金属板であるから、温度等の環境条件により反るこ
とがある。それにより集積回路装置全体が反り、基板４
上に形成されている他の素子、配線等に延びや圧縮、あ
るいは亀裂を与える恐れがある。本発明は、以上のような問題点を解決することを課題と
するものである。

【課題を解決するための手段】

前記問題点を解決するため、本発明の金属多層配線構造
では、第１の信号線と該第１の信号線と立体交差する第
２の信号線とが絶縁層を隔てて配線される金属多層配線
構造において、前記第１の信号線の層と前記第２の信号
線の層との中間に配設され、且つ前記第１の信号線と前
記第２の信号線との立体交差部およびその近傍以外では
いずれの信号線にも沿わない形状のアース部材を有せし
めることとした。

【作　　用】

第１の信号線と第２の信号線との立体交差部にはアース
部材が存在せしめられるので、信号線間のクロストーク
は、防止される。しかしながら、本発明で使用するアース部材は、シート
状ではないため、反ることはない。そのため、−緒に形
成されている他の素子や配線に悪影響を与えることがな
い。また、アース部材は、信号線の立体交差部およびその近
傍以外ではいずれの信号線にも沿わない形状とされるの
で、信号線との間に生ずる寄生容量は大きくはない。・
従って、信号の感度が悪くされることもない。

【実　施　例】

本発明は、第９回のアースシート５８の代わりに独特な
形状のアース部材を使用することにしたものであるので
、以下、本発明の実施例を、その形状毎に第１、第２．
第３の実施例に分けて詳細に説明する。〔第１の実施例〕第１図に本発明の第１の実施例に使用されるアース部材
の平面模式図を示し、第２図に本発明の第１の実施例の
断面模式図を示す、これらの図において、ｌはアース部
材である。他の符号は、第１０図のものに対応する。な
お、煩雑をさけるため、第１層１３号線および第２層信
号線は、第１図においてはり、　Ｍのそれぞれ１本ずつ
しか描いてない。第１の実施例では、信号線の層間に介在せしめるアース
部材１を網状にしている。そして、網の交差部は、丁度
第１層信号線りと第２層信号線Ｍとの立体交差部Ａおよ
びその近傍に位置するようにされる。更に、綱の交差部
と交差部とを結ぶ部分は、第１層信号線りにも第２層信
号線Ｍにも沿わないようにされる。アース部材１をこのような形状にすることにより、クロ
ストークを防止するほかに、次のことが実現される。 ■　立体交差部Ａ以外の部分では、アース部材１は第１
層信号線りおよび第２層信号線Ｍに沿っては存在してい
ないので、各信号線とアース部材１との間に生ずる寄生
容量は、大なるものとはならナイ。そのため、信号線を
流れるセンサ信号等の感度が悪くなることはない。 ■　アース部材がシート状でないので、反ることがなく
、集積回路装置の他の素子や配線に悪影響を及ぼすこと
がない。即ち、本発明の目的が達成される。なお、第２図に示したように、立体交差部Ａにおけるア
ース部材１の幅を第１屠体号線（Ｌ等）の幅より若干大
になるようにすると、第１屠体号線から発して僅かにカ
ーブしながら第２屠体号線Ｍに到達しようとする電気力
線を途中でさえぎり、クロストークをより効果的に防止
することができる。第２図は第２屠体号線Ｍに沿っての断面図であるが、第
１屠体号線Ｌ１等に沿っての断面を見た場合、上記と同
様の趣旨より、立体交差部Ａにおけるアース部材１の幅
は、第２屠体号線Ｍの幅より若干大になるようにするこ
とが望ましい。このことは、以下に述べる他の実施例においても、同様
である。〔第２の実施例〕第３図に、本発明の第２の実施例に使用されるアース部
材の平面模式図を示す。第１屠体号線りと第２屠体号線
Ｍは、それぞれ例示的に１本ずつだけ示している。アース部材１は、ジグザグ状にされており、第１屠体号
線りと第２屠体号線Ｍとの立体交差部Ａおよびその近傍
以外では、それらに沿わないようにされている。このようにすると、やはり前記した■、■のことが実現
される。なお、第３図では、立体交差部Ａに隣接する部分のアー
ス部材１の形状は、第２屠体号線Ｍに沿って延びる形状
となっているが、その理由は次の通りである。第２図からも分かるように、第１屠体号線りとアース部
材１との間には第２の絶縁層３があり、アース部材１と
第２屠体号線Ｍとの間には第１の絶縁層２がある。絶縁材としては種々のものがあり、例えば、ＳＩ　ＮＫ
　（シリコンナイトライド）　＋ａ　−３ｉ　　（アモ
ルファスシリコン）＋ＳｉＮｘの３層絶縁膜とか、ポリ
イミドとかが用いられる。そして、アース部材１と各信
号線との間に生ずる寄生容量は、介在する絶縁層の誘電
率とか厚みによって異なる。そこで、アース部材１の立体交差部Ａに隣接する部分の
形状は、その部分で発生ずる寄生容量が出来るだけ小さ
くなるような形状であることが望ましい。第３図では、介在する絶縁層の厚みや誘電率を考慮した
結果、第１屠体号ｖＡＬに沿うより第２屠体号線Ｍに沿
った方が、発生する寄生容量が小さいという場合を仮定
している。従って、前記隣接部は、第２Ｎ信号線Ｍに沿
った形状とされている。もし、第１屠体号′ＰＡＬに沿った方が発生する寄生容
量が小さいというのであれば、前記隣接部が第１屠体号
線ｌ、に沿うような形状にすればよい。〔第３の実施例〕第４図に、本発明の第３の実施例に使用されるアース部
材の平面模式図を示す。アース部材１は、シー）・状の
ものから、第１屠体号線りおよび第２屠体号線Ｍに沿う
部分であって且つ立体交差部Ａおよびその近傍以外の部
分を打ち抜いたものとしている９５が打ち抜き穴である
。このようにすると、アース部材ｌは立体交差部Ａおよび
その近傍以外では信号線に沿わないから、やはり前記し
た■、■のことが実現される。なお、第４図でも、アース部材１の立体交差部へ〇碑接
部の形状は、第２屠体号線Ｍに沿う形状とされているが
、これは第３図と同様、第２屠体号線Ｍに沿う方が発生
する寄生容量が小さくなると仮定した場合のものである
。第２屠体号線Ｍに沿うことにより生ずる寄生容量を減少
するためには、沿う長さが短くなるよう打ち抜き穴５を
もっと長くして立体交差部Ａに接近させることが考えら
れる。しかし、そうすると、立体交差部Ａ付近における
打ち抜き穴と打ち抜き穴との間隔が小になり、アース部
材１の電気抵抗が増すという難点が生ずる。そのため、
打ち抜き穴５は、第２屠体号線Ｍに沿って若干の距離部
れた位置のところに開けられる。第４図のアース部材Ｉは、第１図や第３図のものよりア
ース部材の面積が広いので、アース部材の抵抗値を小さ
くすることが出来る。

【発明の効果】

以上述べた如く、本発明の金属多層配線構造によれば、
クロストークは防止しつつ、次のような効果を奏する。 ■　アース部材は、信号線の立体交差部およびその近傍
以外ではいずれの信号線とも沿わない形状なので、信号
線との間に生ずる寄生容量が小さくなる。そのため、信
号の感度を悪くすることがない。 ■　温度変化等によりアース部材が反ることがなく、−
緒に集積されている他の素子や配線に悪影響を与えるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の第１の実施例に使用されるアース
部材の平面模式図第２図・・・本発明の第１の実施例の断面模式図第３図
・・・本発明の第２の実施例に使用されるアース部材の
平面模式図第４図・・・本発明の第３の実施例に使用されるアース
部材の平面模式図第５図・・・金属多層配線構造が使用される例としての
イメージセンサ等価回路第６図・・・信号線の立体交差部の平面図第７図・・・
信号線の立体交差部の断面図第８図・・・アースシート第９図・・・信号線の眉間にアースシートを介在させた
従来の金属多層配線構造の斜視図第１０図・・・第９図の金属多層配線構造の断面模式図
において、■はアース部材、２は第１の絶縁層、３は第
２の絶縁層、４は基板、５は打ち抜き穴、５０はフォト
ダイオード、５１はセンサ容量、５２はスインチング素
子、５３はスイッチ信号端子、５４は出力信号線、５５
は出力信号端子、５６はバイアス電源端子、５７はマト
リックス配線部、５８はアースシート、Ａは立体交差部
、ＬＬｌないしＬ４は第１屠体号線、Ｍ、　Ｍ、ないし
Ｍ、は第２屠体号線である。第８因第１図第９図１１２　　図第１０　図

Claims

【特許請求の範囲】

第１の信号線と該第１の信号線と立体交差する第２の信
号線とが絶縁層を隔てて配線される金属多層配線構造に
おいて、前記第１の信号線の層と前記第２の信号線の層
との中間に配設され、且つ前記第１の信号線と前記第２
の信号線との立体交差部およびその近傍以外ではいずれ
の信号線にも沿わない形状のアース部材を有することを
特徴とする金属多層配線構造。