JPH03171736A - 半導体装置の配線構造 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、グリッド方式の多層配線を使用している半
導体装置の配線構造に関する。

（従来の技術） 近年、半導体技術の急激な発展にともなって、比較的短
かい開発期間で高集積密度の半導体装置を設計すること
が望まれている。このような要求を満足させるために、
設計の自由度が高く、開発工期、開発費用の点でフルカ
スタムＬＳＩに比べて優れているセル方式のＬＳＩが広
く用いられている。

このセル方式は、予め人手もしくは計算機によって設計
された基本的な論理機能を有するセルを用いて、仕様を
満足するＬＳＩを設計する手法である。

このセル方式のＬＳＩにあって、その配線方法は、比較
的短い時間で配線処理が可能となるグリッド方式が一般
的に用いられている。このグリッド方式は、セルが配置
される半導体基板上に格子状（水平及び垂直の２方向）
の配線グリッドを設定し、この配線グリッド上に配線層
、配線層間の接続（ビア）及び端子等を設けて、ＬＳＩ
の配線を行なうものである。

このようなグリッド方式の配線方法にあっては、高集積
化が進み、配線が多くなるとともに複雑化すると、水平
方向及び垂直方向の２方向に対応した２層の配線構造に
あっては、配線不可能な領域が発生する可能性がでてく
る。

このため、上記不具合を解決する対策としては、上記し
た２層の配線のさらに上層に第３層の配線層を設け、第
１層の配線と第３層の配線を同一の優先方向を有する配
線層として配線処理を行なう方法が用いられている。

しかしながら、このような方法にあっても、水平方向及
び垂直方向の２方向にしか配線方向を設定することがで
きない。このため、配線の自由度が低く、高集積化した
場合には前述したと同様に配線不可能な領域が発生する
おそれがある。

そこで、水平方向及び垂直方向に加えて、この水平方向
及び垂直方向に対して４５度及び１３５度の方向の配線
グリッドを有する配線層を、水平方向及び垂直方向の配
線層の上層の第３層に設ける方法が考えられる。

しかしながら、このような配線方法にあっては、第６図
に示すような配線配置にあって、垂直方向の第１層配線
１ａと直交している第２層配線２と、第１層配線１ａと
隣接して配置されている第１層配線１ｂとを第３層配線
３を介して接続すると、第１層配線１ｂと第３層配線３
とを接続するビア４によって、第２層配線を遮断するこ
とになる。

このため、第１層配線１ｂと直交してビア４を通過する
第２層配線を設けることが不可能となり、配線の自由度
が低下してしまう。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、グリッド方式によって配線処理が
なされていた半導体装置にあっては、配線方向の自由度
が低いために、配線長が長くなったり、配線の混雑によ
り高密度集積化が困難になるとともに、配線不可能な領
域が発生するといった不具合を招くおそれがあった。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、配線不可能な領域の発生を
極力抑えて配線処理の自由度を高め、高密度集積化に寄
与することができる半導体装置の配線構造を提供するこ
とにある。

〔発明の構戊〕

（課題を躬決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、水平方向また
は垂直方向の配線が敷設される第１の配線層と、前記第
１の配線層の上層にあって、前記第１′の配線層の配線
と直交する方向の配線が敷設される第２の配線層と、前
記第１の配線層と前記第２の配線層間にあって、前記第
１の配線層の配線に対して所定の角度方向の配線が敷設
される少なくとも１層以上の配線層とからなる。

（作用） 上記構成において、この発明は、水平方向及び垂直方向
の配線に加えて、斜め方向の配線を水平方向及び垂直方
向の配線が敷設される配線層間の配線層に敷設して、半
導体装置の配線処理を行なうようにしている。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係わる半導体装置におけ
る配線構造を示す平面図である。

第１図に示す配線構造は、第６図に示した配線構造に対
応したものであり、第１図に示す実施例の特徴とすると
ころは、水平方向及び垂直方向の配線層に対して斜め方
向の配線層を、水平及び垂直方向の配線層間に設けたこ
とにある。すなわち、第１図に示す実施例では、垂直方
向の配線層１１８．１１ｂを第１層とし、水平方向の配
線層１３を第３層とし、垂直方向の配線層１１ａ，ｌｌ
ｂに対して４５度の角度をもつ斜め方向の配線層１２を
第２層としている。

このような配線構造にあっては、第３層配線１３ａと第
１層配線１ｌｂを斜め方向の第２層配線ｌ２を介して接
続した場合に、第２層配線１２と第１層配線１’ｌｂを
ビア１４により接続しても、このビア１４上を第３層配
線１３ｂを通過配線することが可能となる。これにより
、配線の自由度を高めることができるようになる。

このような配線構造を第２図（ａ）に示すような配線グ
リッドに適用して、端子２１と端子２２を接続しようと
する場合に、前述した従来の手法では接続は不可能とな
り、また、第３層に斜め方向の配線層を設定した場合で
も同様である。

しかしながら、上記した実施例で示したような配線グリ
ッドの配線構造を用いることにより、第２図（ｂ）に示
すように、端子２１と端子２２とを配線することができ
る。すなわち、第２図（ｂ）において、端子２１は垂直
方向の第１層配線２３ａと接続され、第１層配線２３ａ
はビア２４ａにより斜め方向の第２層配線２５と接続さ
れており、この第２層配線２５ａはビア２４ｂにより第
１層配線２３ｂと接続されている。第１層配線２３ｂは
ビア２４ｃにより第２層配線２５ｂと接続され、第２層
配線２５ｂはビア２４ｄにより第１層配線２３ｃと接続
されており、第１層配線２３ｃは端子２２と接続されて
いる。

このような配線グリッドの配線構造にあっては、斜め方
向の配線層を第２層としているので、垂直方向の第１層
と斜め方向の第２層との接続部分において、水平方向の
第３層の配線層を通過させることができる。したがって
、第２図（ｂ）における端子２１と端子２２を接続する
ことが可能となり、従来の配線構造では接続不可能であ
った配線を可能にすることができるようになる。

第３図は斜め方向の配線グリッドをもつ中間配線層とし
て２つの層を設定し、一方の斜め配線グリッドを４５度
方向の配線とし、他方の斜め配線グリッドを１３５度方
向の配線とした配線グリッドの平面図である。

すなわち、第３図において、垂直方向の配線グリッドを
第１層とし、４５度方向の斜め配線グリッドを第２層と
し、１３５度方向の斜め配線グリッドを第３層とし、水
平方向の配線グリッドを第４層としている。このような
配線構造にあっては、両斜め方向の配線を交差させるこ
とが可能となり、第３図に示すように、第１層の配線３
１ａと第４層の配線３４ａ及び第１層配線３１ｂと第４
層配線３４ｂを、互いに交差する第２！の配線３２，第
３層の配線３３を介して接続することが可能となる。し
たがって、このような配線構造にあっては、前述したよ
うに中間層として１層を設定するもに比べて、配線の自
由度をより一層高めることができるようになる。

このように、上述した実施例にあっては、配線の自由度
を高めることができるので、配線を迂回させたり引き回
すことが少なくなり、配線の混雑緩和や配線長の短縮を
図ることが可能となる。このことは、半導体装置の高密
度集積化に寄与することになる。

なお、斜め方向の配線の角度方向は、４５＠及び１３５
＠に限ることはない。

第４図は高密度集積化をさらに進めるために有効な高密
度配線構造の配線パターンの一例を示す平面図である。

同図に示す実施例は、前述したグリッド方式の配線層と
配線領域を任意に設定できるグリッドレス方式の配線層
とを混在させたものであり、水平方向の第１層をグリッ
ド方式、垂直方向の第２層をグリッドレス方式で配線処
理を行なったものである。なお、第４図において、端子
や配線禁止領域は第１層にのみ存在し、第２層にはない
ものとする。

第４図において、ネット（配線網）４１とネット４２に
あっては、それぞれのネット４１．４２のビア５１ａ，
５１ｂ，５２を設計余裕の範囲内で相手方のネット側に
ずらして配置することにより、ビア５１ａ，５２と配線
が近接されて配線されている。

ネット４３にあっては、端子６３と配線とのデザインル
ールにしたがって配置配線されている。

ネット４４にあっては、ネット４２のビア５３とネット
４３のビア５３と配線とのデザインルールを満足させる
ように、ネット４２とネット４３のビア５２，５３を設
計余裕の範囲内でずらして領域を得て、垂直方向にのみ
配線されている。

ネット４５にあっては、端子６５とビア５５が水平方向
の同一配線グリッド上に隣接して配置されるので、ビア
５５と端子６５とのデザインルールを満足させるように
、ビア５５と端子６５とが離れて配線されている。

ネット４６にあっては、ネット４１とネット４５のビア
５１ａ，５１ｂ，５５と配線のデザインルールを満足さ
せるように、ビア５１ａ，５１ｂをずらすことでネット
４１とネット４５との間に領域を確保し、ネット４４と
同様にして配置配線されている。

このように、垂直方向の配線をグリッドレス方式とする
ことにより、第５図に示すように、垂直方向の配線をグ
リッド方式として第４図と同様な接続条件を満足させた
配線パターンに比べて、配線の迂回や折れ曲がり、ビア
の数が低減されている。これにより、配線の混雑を緩和
するとともに配線長を削減して、高密度な配線を実現す
ることができるようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、水平方向及び
垂直方向の配線に加えて斜め方向の配線を用いて配線処
理を行なうようにしたので、配線の自由度を高めること
ができる。また、斜め方向の配線が敷設される配線層を
水平方向及び垂直方向の配線が敷設される配線層に設け
るようにしたので、水平方向及び垂直方向の配線の妨害
となることなく斜め方向の配線処理を行なうことが可能
となる。

この結果、配線不可能な領域の発生を極力抑えて配線処
理の自由度を高め、配線の混雑緩和及び配線長の削減を
図り、高密度集積化に寄与することができる半導体装置
の配線構造を提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の配線構
造を示す平面図、 第２図は第１図に示す配線構造を適用した配線例を示す
平面図、 第３図はこの発明の他の実施例の配線構造を示す平面図
、 第４図はグリッド方式とグリッドレス方式を混用した場
合の配線構造を示す平面図、 Ｍ５図はグリッドレス方式を用いた場合の配線構造を示
す平面図、 第６図は従来のグリッド方式における配線構造を示す平
面図である。 ｌａ．ｌｂ．ｌｌａ，ｌｌｂ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ
，３１ａ，３ｌｂ−・・第１層配線２，１２，２５ａ，
２５ｂ，３２−・・第２層配線、３．１３ａ，１３ｂ．
３３−第３層配線、４，　　１４．　　２４ａ，　　２
４ｂ，　　２４ｃ，　　２４ｄ，５１ａ，５ｌｂ，５２
．５３−ビア ２１．２２，６２．・６３．６５・・・端子、３４ａ，
３４ｂ−第４層配線、 ４１〜４６・・・ネット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 水平方向または垂直方向の配線が敷設される第１の配線
   層と、 前記第１の配線層の上層にあって、前記第１の配線層の
   配線と直交する方向の配線が敷設される第２の配線層と
   、 前記第１の配線層と前記第２の配線層間にあって、前記
   第１の配線層の配線に対して所定の角度方向の配線が敷
   設される少なくとも１層以上の配線層と を有することを特徴とする半導体装置の配線構造。