JPH05102322A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05102322A
JPH05102322A JP29050091A JP29050091A JPH05102322A JP H05102322 A JPH05102322 A JP H05102322A JP 29050091 A JP29050091 A JP 29050091A JP 29050091 A JP29050091 A JP 29050091A JP H05102322 A JPH05102322 A JP H05102322A
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JP
Japan
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wiring
layer wiring
hole
lower layer
insulating film
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Pending
Application number
JP29050091A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Ochiai
淳一 落合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MIYAGI OKI DENKI KK
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
MIYAGI OKI DENKI KK
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スルーホールフォトマスクの変更のみでマス
タースライス方式の種々の多層配線を実現する。 【構成】 縦横交互の向きにして行列状に配置された複
数の帯状小断片で下層、上層配線を形成し、その配線間
の所定箇所をスルーホール部で接続することで所望の配
線パターンを形成する。下層、上層配線形成後、上層配
線を貫通して下層配線表面に至るスルーホールを開口
し、このスルーホールを金属で埋めて配線間の接続をと
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方
法、詳しくは配線の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置における論理回路の形成に、
予め素子(トランジスタ、抵抗など)を配列させた基板
を用いて、所望の回路構成は必要な素子だけを配線する
所謂マスタースライス方式がある。この方式は配線パタ
ーンだけを変えて同一素子配列基板に様々な論理回路を
形成することができるもので、使用する素子数が判れ
ば、その必要数に応じた素子配列基板を用意し、配線パ
ターンだけを設計すれば、所望の論理回路を短期間に製
造することができる。このマスタースライス方式におい
て、配線層数は配列された素子を効率良く使う為に通常
2層以上が用いられている。したがって新たに論理回路
を形成する為には、コンタクトマスク(シリコン素子か
らの電極取り出し窓),第1層配線フォトマスク、スル
ーホールフォトマスク(1−2層間接続窓),第2層配
線フォトマスク等の複数のフォトマスクを設計製作する
必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、論理機能は
1種類でありながら、新たに論理回路を形成する都度上
記のように多数のフォトマスクを設計製作しなければな
らないということは、カスタムメイドのデバイスに比較
してマスタースライス方式はTAT(Turn AroundTime:
係る処理に必要な時間)短縮に寄与するところが極めて
大きい方式であるが、その特徴を半減させることにな
る。マスタースライス方式においては、新製品製作のT
ATをより一層短縮することが望まれており、そのため
には新たな論理回路の形成の都度必要とするフォトマス
ク枚数の低減が大きな課題と言える。
【0004】この発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、スルーホールフォトマスクの変更のみ
で、マスタースライス方式の種々の多層配線を実現でき
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では、縦横交互
の向きにして行列状に配置された複数の帯状小断片で下
層および上層配線を形成し、その下層および上層配線間
の所定箇所をスルーホール部で接続することで所望の配
線パターンを形成する。
【0006】あるいは、一方向にのみ直線状にして平行
に配置された複数本の配線で下層および上層配線を形成
し、これらを格子状に組合わせて上下に配置し、その下
層および上層配線の所定箇所をスルーホール部で接続す
る一方、スルーホールで配線の所定個所を切断して所望
の配線パターンを形成する。
【0007】またこの発明では、下層および上層配線形
成後、上層配線を貫通して下層配線表面に至るスルーホ
ールを開口し、このスルーホール内を選択的に金属で埋
めて上層と下層配線間の接続をとる。スルーホールで配
線を切断する場合も、下層および上層配線形成後、スル
ーホールを開口して配線を切断する。
【0008】
【作用】上記この発明においては、下層および上層配線
としては上記の一定パターンを用い、単にこれら2つの
配線の相互を接続するスルーホール位置、あるいは接続
と切断を行うスルーホール位置のみを変更するだけでマ
スタースライス方式の種々の多層配線を実現できる。ま
た、下層および上層配線を上記一定パターンで形成した
状態でマスターウエハとして保管しておいて、新たな論
理回路が設計されたら、それに対応するスルーホールフ
ォトマスクで配線間の接続、配線の切断処理を行うだけ
で新たな論理回路が実現される。
【0009】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1はこの発明の第1の実施例を示す図である。
この図の(a)に示すように、まず第1配線(1層目の
配線)1を半導体基板上に形成する。ここで第1配線1
は、複数の帯状の小断片2を縦横交互の向きにして行列
状に配置してなる。その後第1配線1上の全面に絶縁膜
を形成した後、絶縁膜上に図1(b)に示す第2配線
(2層目の配線)3を形成する。この第2配線3は、前
記第1配線1と同一構成である。すなわち、複数の帯状
の小断片を縦横に交互の向きにして行列状に配置して第
2配線3が形成される。そしてこの第2配線3は、前記
第1配線1と組合わされて図1(b)に示すように格子
状となるように絶縁膜上に形成される。この状態でマス
ターウエハが完成し、所望の論理配線(スルーホール処
理)の要求があるまで保管される事になる。
【0010】引き続きスルーホール形成と配線の層間接
続(回路形成)について図2で説明する。図2(a)
は、図1で説明したマスターウエハにスルーホール処理
による第1/第2配線接続部4を形成したもので、
(a)のごとく接続部4をレイアウトすると、各々配線
経路A〜Lが形成され、回路図で表現すると図2(b)
のごとく表わされる。このように第1配線及び第2配線
は同一パターンでありながら、接続部4の位置により様
々な配線経路が得られる。したがって、スルーホールの
フォトマスク1枚を新たに設計製造すれば、マスタース
ライス方式の新しい品種(配線経路)を実現でき、従来
に比べ設計から製品に至るプロセスの時間及び諸経費を
大幅に低減できるようになる。
【0011】引き続き製造工程について図3から図5を
参照して説明する。まず図3と図4に従来の工程を示
す。図3(a)は基板11に第1層目配線12を形成し
たもので、次に図3(b)のごとく層間絶縁膜13を生
成後、所望の部分にスルーホール14を開口し、図3
(c)のごとく第2層目配線15を形成する事で2層配
線が完成する。又、最近、微細なスルーホール内におけ
る第2層目配線のステップカバレッジを改善する為、図
4(a)のごとく層間絶縁膜13を生成後スルーホール
14を開口し、図4(b)のごとくスルーホール内を例
えばCVD法でタングステン16で埋め込んだ後、第2
層目配線15を形成して完成させる方法が行なわれてい
る。いずれにせよ、第1層目配線形成後スルーホールを
開口し、第2層目配線を形成するのが従来の製造方法で
あった。
【0012】これに対して、この発明の第1の実施例で
は、スルーホール開口及び第1/第2配線間接続を最後
の工程に設定する為に、まず図5(a)に示すごとく半
導体基板5上に前述第1配線1を形成した後、図5
(b)のように全面に層間絶縁膜6を被着し、その上に
前述第2配線3を形成し、さらにその上を絶縁膜7で覆
う。そして、引き続く最終工程にて、絶縁膜7,第2配
線3,層間絶縁膜6を貫通して第1配線1表面に至るス
ルーホール8を図5(c)に示すごとく開口し、そのス
ルーホール8を例えばCVD法にてタングステン9で埋
め込む事で第1/第2配線間接続を完了させる。CVD
法によるタングステン生成法としては、ブランケントタ
ングステン生成法や選択成長法などが一般的に用いられ
ている。
【0013】以上のような第1の実施例によれば、縦横
交互の向きにして行列状に配置された複数の帯状の小断
片で第1及び第2配線を構成したので、第1及び第2配
線のパターンは変えずに、これらの2つの配線を交互を
接続するスルーホール位置のみを変更するだけでマスタ
ースライス方式の種々の2層配線を実現できる。したが
って、新品種を製造する場合、従来4枚のフォトマスク
(コンタクトマスク,第1層配線フォトマスク,スルー
ホールフォトマスク,第2層配線フォトマスク)を設計
しなければならなかったが、この発明の第1の実施例に
より、スルーホールフォトマスク1枚の設計で済む為、
設計及びマスク製作に費やす時間が大幅に短縮されると
同時に諸経費を低減できる。又、品種を決定するフォト
マスクはスルーホールフォトマスク1枚である為、製造
ラインにおける品種の管理が簡素化される。更に、新品
種のフォトマスクを製造ラインに導入し、デバイス形成
するまでの時間が、従来はコンタクトフォトリソから開
始するのに対し、この発明の第1の実施例では最終のス
ルーホールフォトリソだけで済む為、コンタクト形成か
ら第2層目配線形成までに相当する分が短縮される。し
たがって新製品製作のTATが短縮される。
【0014】第1の実施例によれば上述の効果を有する
が、従来法と比較すると配線ピッチの点で不利になる事
が挙げられる。この事について図6を用いて説明する。
図6は第1の実施例による配線の基本レイアウトを示
し、第1配線1と第2配線3が図のように配置され、ス
ルーホール8は必要に応じ中心線(一点鎖線)が交差す
る箇所に設けられる。そして例えばスルーホールTが1
×1μm□、スルーホールのメタル内在途裕Aが0.5μ
mとすれば、メタル幅(配線幅)Wは1+0.5×2=2
μmとなり、配線最小間隔Sが1μmとすれば、第1の
実施例の基本レイアウトの配線ピッチPx 及びPy は6
μmになり、本法の場合、従来ピッチ(2μ(W)+1
μ(S)=3μm)の2倍と、高集積化の面では不利に
なる。
【0015】そこで、次にこの発明の第2の実施例とし
て、上記配線ピッチの問題点を考慮した製造方法につい
て述べる。まず第2の実施例での配線のレイアウトとマ
スターウエハ完成までの製造工程を図7で説明する。図
7(a)は、第1配線(1層目の配線)21のレイアウ
トを示す。この第1配線21は、例えばX方向に直線状
に出来る限り長く(配線領域の設計で決まる)、且つ最
小ピッチ(2μm(W)+1μm(S)=3μm)で平
行に敷き詰められた複数本の配線からなる。この第1配
線21を半導体基板上に形成後、全面に絶縁膜を被着
し、さらにその上に、前記第1配線21と同一構成の第
2配線(2層目の配線)22を図7(b)に示すごと
く、前記第1配線21と格子状になるように形成する。
この状態でマスターウエハとして保管する。
【0016】次に回路形成を図8で説明する。上記工程
で製作したマスターウエハを用い、図8(a)で示すご
とく第1スルーホール23を形成し、それを金属で埋め
込む事で第1配線21と第2配線22の所定部分を接続
する。引き続き、第2スルーホール24を形成し、この
第2スルーホール24で第1,第2配線21,22の所
定部分を切断する。この切断と前記層間接続により図8
(b)に回路図として表現する配線経路A〜Kを完成さ
せる。
【0017】次に、図8(a)のa−a′線断面を用い
て上記層間接続と配線切断の詳細について図9で説明す
る。図9(a)はマスターウエハの完成状態を示すもの
で、基板25上に例えばアルミニウムの第1配線21と
第2配線22が絶縁膜26を介して形成され、表面は酸
化膜27で覆われている。次に図9(b)のごとく、表
面の酸化膜27,第2配線22及び層間絶縁膜26を順
次エッチングして第1スルーホール23を開口し、第1
配線21表面を露出させる。そして例えばCVD−タン
グステン生成後エッチバック処理、又は選択CVD−タ
ングステン生成によって第1スルーホール23内をタン
グステン28で埋め込み配線間接続を完成させる。引き
続き図9(c)に示すように第2スルーホール24を開
口し、途中露出するアルミニウム層(ここでは第1配線
21の一部)も除去する事で配線の切断を行う。
【0018】以上のような第2の実施例では、平行する
直線状の配線だけで第1,第2配線21,22を構成し
たから配線ピッチは従来レベルを確保する事が出来る。
しかし、第1の実施例と比べると、回路配線の為のフォ
トマスクが1枚増える為、製作TATの面では若干不利
になる。
【0019】尚、図10に第2の実施例による基本レイ
アウトを示す。ここでは、スルーホールのメタル内在余
裕A=0.5μm、配線最小幅W=2μm、配線最小間
隔S=1μm、X方向配線ピッチPx =3μm、Y方向
配線ピッチPy =3μmとなる。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したようにこの発明によ
れば、配線のパターンは変えずに、これら配線間を接続
するスルーホール位置、あるいは接続と配線の切断を行
うスルーホール位置のみを変更するだけでマスタースラ
イス方式の種々の多層配線を実現できる。したがって、
新品種の半導体装置を製造する場合に、TATの短縮、
諸経費の低減を図ることができ、製造ラインにおける品
種の管理も簡素化できる。また、すべての配線形成後に
接続、あるいは接続と切断処理を行うようにすれば、配
線形成まで終了して保管してあったマスターウエハを利
用して新品種製作が可能となるから、新品種製作のTA
Tをより短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例の配線を示す平面図で
ある。
【図2】この発明の第1の実施例の配線接続状態を示す
平面図および回路図である。
【図3】従来の製造方法を示す工程断面図である。
【図4】従来の製造方法を示す工程断面図である。
【図5】この発明の第1の実施例の製造工程を示す断面
図である。
【図6】この発明の第1の実施例の配線基本レイアウト
を示す平面図である。
【図7】この発明の第2の実施例の配線を示す平面図で
ある。
【図8】この発明の第2の実施例の配線接続および切断
状態を示す平面図および回路図である。
【図9】この発明の第2の実施例の製造工程を示す断面
図である。
【図10】この発明の第2の実施例の配線基本レイアウ
トを示す平面図である。
【符号の説明】
1 第1配線 2 帯状の小断片 3 第2配線 4 第1/第2配線接続部 5 半導体基板 6 層間絶縁膜 8 スルーホール 9 埋込みタングステン 21 第1配線 22 第2配線 23 第1スルーホール 24 第2スルーホール 25 基板 26 絶縁膜 28 埋め込みタングステン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の帯状の小断片を縦横交互の向きで
    行列状に配置した下層配線を半導体基板上に形成する工
    程と、 その下層配線上の全面に絶縁膜を形成し、前記下層配線
    と同一構成の上層配線を前記絶縁膜上に、前記下層配線
    と組合わされて格子状となるように形成する工程と、 所定の箇所にスルーホールを開口し、金属を埋め込み、
    スルーホール部において下層配線と上層配線とを接続す
    る工程とを具備する事を特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 下層配線と上層配線を絶縁膜を介して一
    部重なり合うように形成した後、重なり合った箇所の上
    層配線を貫通して下層配線表面に至るスルーホールを開
    口する工程と、 前記スルーホール内を選択的に金属で埋め込み、上層配
    線と下層配線を接続する工程とを具備する事を特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 1方向にのみ直線状にして平行に複数本
    配線を配置した下層配線を半導体基板上に形成する工程
    と、 その下層配線上の全面に絶縁膜を形成し、前記下層配線
    と同一構成の上層配線を前記絶縁膜上に、前記下層配線
    と格子状に組合わされるように形成する工程と、 所定の箇所に第1のスルーホールを開口し、金属を埋め
    込み、第1のスルーホール部において下層配線と上層配
    線を接続する工程と、 所定の箇所に第2のスルーホールを開口して上記配線の
    所定部分を切断する工程とを具備する事を特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 下層配線と上層配線を形成後に、上層配
    線を貫通して下層配線表面に至る第1のスルーホールを
    開口し、その第1のスルーホール内を選択的に金属で埋
    め込んで、上層配線と下層配線を接続し、かつ第2のス
    ルーホールを開口して上記配線の所定部分を切断するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006080436A (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 Renesas Technology Corp 論理回路装置及びその製造方法
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