JPH0722196B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0722196B2
JPH0722196B2 JP58243475A JP24347583A JPH0722196B2 JP H0722196 B2 JPH0722196 B2 JP H0722196B2 JP 58243475 A JP58243475 A JP 58243475A JP 24347583 A JP24347583 A JP 24347583A JP H0722196 B2 JPH0722196 B2 JP H0722196B2
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透 稲葉
俊彦 吉田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、半導体装置詳しくはプレハブ形成の製造法を
とる集積回路の金属配線に関する。
従来技術と問題点 集積回路ではコスト低減、納期短縮などを狙ってその製
造にマスタースライス形式をとることが多い。マスター
スライス形式で所望機能の多種の集積回路をより容易に
設計、製造できるように、集積回路を多数の単位機能ブ
ロックで構成するべく、マスターの形態自体が種々工夫
されている。ゲートアレイ方式、ビルディングブロック
方式などがその例である。ゲートアレイ方式は特開昭54
−93375に開示されているようにP,Nチャネルトランジス
タ各2個を基本セルとし、これを縦(列)方向に多数並
べ、かゝる列を横(行)方向に複数並べて形成した半導
体ウエハをマスターとし、受注があって回路パターンが
決定すると該パターンに従って配線マスクを作り、該マ
スクで蒸着金属のパターニングをして結線を行ない、所
要の論理回路を搭載したLSI(スライス)とする。
第1図はゲートアレイを構成するマスタースライス半導
体装置用のマスターの概要を示し、10は基本セルで、か
ゝるセルが列方向に多数並び(10A,10B,……で示す)、
またかゝる基本セル列が行方向に複数列並ぶ。基本セル
は多結晶シリコンなどで作られる2個のゲート電極12,1
4、その両側のソース・ドレイン領域16,18を備え、これ
らは4個のトランジスタQ1〜Q4を形成する。一方のソー
ス・ドレイン領域18は基板とは反対の導電型のウエル20
の中に形成されるので、トランジスタQ3,Q4はトランジ
スタQ1,Q2とは反対の導電型、本列では前者はNチャネ
ル型、後者はPチャネル型である。従って基本セルは等
価回路で示すと第2図の如くなる。この基本セルは然る
べき結線を付加するだけでナンドゲート、フリップフロ
ップなどを構成でき、これらを組合せることで大半の論
理回路を構成できる。第3図はナンドを構成させた例
で、VDD,VSSは電源の正,負線、A1,A2は信号入力線、O
UTは同出力線、Xはこれらの配線と拡散領域とのコンタ
クトをまた・印はゲート電極又は配線相互のコンタクト
を示す。
基本セルの結線、即ち該セルのソース・ドレイン領域及
びゲート電極を接続して所望の論理ゲートとする結線
は、第3図に示した如く列方向に走る配線VDD,VSS
と、行方向に走る配線OUT等により行ない、これらの
行,列方向の配線は交差するから層を変えてある。層数
は半導体基板に近い側を第1層とすると、列方向配線
(これをM1とする)は第1層、行方向配線(これをM2と
する)は第2層としてある。勿論これは逆でM1を第2
層、M2を第1層にしてもよい。ゲート電極も半導体基板
上にあるが、上記数え方で言えば第0層で、第1層はこ
の第0層の上にある。
配線形成領域はチップ上の何処でもよいが、大別すれば
基本セル列22上と基本セル列間24上であり、前者は主と
して基本セルの結線用に、後者は基本セル相互の結線用
に使用される。また配線作業は計算機処理にて、自動的
に行なわせる都合上、配線はグリッドと呼ぶ仮想縦、横
線上を走るようにされ、このためソース・ドレイン領域
等との接続点は第1図の基本セル10に・印で示す如き所
定点となる。
このようなゲートアレイ搭載マスタースライスを用いて
配線を行なう場合、結線が複雑であると、本来基本セル
列上の配線とすべきものも余裕がなくてセル列間領域24
にはみ出したりする。このようになると、配線長が大に
なって特性に悪影響を及ぼす、基本セル間結線に支障を
来たす恐れがある、一部基本セルが使用不能となる、等
により必要ゲート数を備えるマスターをもっても所要の
論理機能のスライスを作れない事態を生じるという問題
がある。
ビルディングブロック方式はゲートアレイほど基本セル
(回路ブロック)が同じサイズ、同じ間隔でなく、回路
ブロックの大きさ、配置などが自由に変えられるが、や
はり同様な問題がある。
発明の目的 本発明はかゝる点を改善し、回路ブロック上で済ませる
配線はそれが可能なようにして配線の自由度を高め、一
層の集積度向上を図ろうとするものである。
発明の構成 本発明は、半導体基板に複数の回路ブロックを配線前工
程まで形成したマスターに金属配線を施して所望論理回
路を備える完成品とされるマスタースライス半導体装置
において、 該金属配線を、各々がそれぞれ同一工程で被着形成され
る第1層配線、第2層配線、第3層配線の3層配線と
し、各層の配線は互いに平行に延びる線とし、 前記半導体基板側の該第1層配線は回路ブロック列と平
行な方向に延びる配線、 中間の前記第2層配線は該第1層配線と直交してかつ前
記回路ブロック列が並ぶ行方向に延びる配線、 そして最上層の前記第3層配線は前記第1層配線と平行
に延びる配線であり、かつ 前記第1乃至第3層配線は互いにより低い層の表面に位
置合わせして設けられた開口窓を通して相互接続され、
かつ 前記第1層配線と前記第2層配線との各相互接続、およ
び前記第2層配線と前記第3層配線との各相互接続は、
各々平面上における互いの交差点で行われ、かつ 前記第3層配線と前記第1層配線との各相互接続は、平
面上における互いの位置が同一直線上にあるものの間で
行われていることを特徴とするが、次に実施例を参照し
ながらこれを説明する。
発明の実施例 第4図は本発明の第1の実施例を示し、基本セル列22上
の基本セル相互の結線用の配線を示している。M1、M2は
前述の第1層、第2層金属配線である。本発明ではこれ
らの上に更に絶縁層を被着し、その上に金属(アルミニ
ウム等)の蒸着、そのパターニングを施して第3層配線
M3を施す。第3層配線M3は第1層配線と同じ方向、つま
り基本セル(回路ブロック)列の方向に延びる。第3層
配線M3を第1層配線M1と重ねて形成すると、符号ブロッ
クa,b,cで示す部分のようにb部で第1層及び第2層を
ブリッジする配線が得られ、この部分の第1層に基本セ
ルの結線用の第1層配線が存在するような場合にも該第
1層配線と接触することがない利点が得られる。若しこ
の第3層配線がないと、点線dで示す如く、先ず第2層
配線と接続し、行方向に進んだのちセル間領域の第1層
配線と接続して列方向に進み、その後再び第2層配線と
接続し、然るのちセル列上の第1層配線へ戻るといった
複雑な処理が必要になる。この第3層配線M3は第2層配
線M2を任意に連結することができ(eはその一例)、ま
た第1層配線M1と整列されると、第1層配線M1が基本セ
ルの結線用第1層配線で妨げられて第2層配線M2まで延
ばせない場合でも、第2層配線M2を第1層配線M1へ第3
層配線を経由して接続することができる(fはその一
例)。
第3層配線のピッチP3と第1層配線のピッチP1とは整数
比の関係とし、適宜の所で第1層配線と第3層配線を重
ねると以後所定間隔で両者が再び重なるようになる。第
5図はかゝる例を示し、P3=4×P1とし、M1の左から2
番目でM3がM1に重なるようにしているので、M1の左から
6番目でもM3はM1と重なっている。M1とM3が重なってい
る所では前述のように、M1の一部をM3でブリッジするこ
とができる。
基本セル列の間の配線領域24も同様な3層配線とする。
第6図はこの例を示し、前記と同様M1は第1層配線、M2
は第2層配線、M3は第3層配線である。この図のaは第
1層配線M1と第2層配線M2を接続する第3層配線、bは
第2層配線相互を接続する第3層配線、cは基本セル列
上の第1層配線M1と基本セル列間の配線領域上の第1層
配線M1とを接続する第2層配線、dは第2層配線と配線
領域上第3層配線M3を接続するスルー(又はビア)ホー
ルである。
第1層配線M1と第3層配線M3とのコンタクトは従来第1
層配線M1と第2層配線M2のコンタクトを取り、さらに第
2層配線M2と第3層配線M3とのコンタクトを取るといっ
た間接的なコンタクトのとりかたが行われてきた。これ
は、第1層配線M1と第3層配線M3との直接的なコンタク
トを通常の方法でとれば、間に第1層配線と第2層配線
の間の絶縁膜と第2層配線と第3層配線の間の絶縁膜と
が重なっていて、層間絶縁膜の厚さが大であるからエッ
チング時間を長大にせねばならず、エッチングは横方向
へも行われるからコンタクトホールが大になる、段差が
大になるから断線の恐れがあるなどの問題が生じるから
である。この点は本発明者等の提案した次の方法をとれ
ば問題がなくなる。第7図で、M1はマスターウエハの表
面絶縁層上に形成した第1層配線である。この第1層配
線M1が形成された(a)の状態でSiO2などの絶縁層をCV
D法、バイアス・スパッタ法などにより被着し、(b)
の如く絶縁層30を形成し、更にこれにコンタクト部で窓
開けしたのち金属蒸着、そのパターニングを行なって第
2層配線M2を作る。本例では、第1層配線M1と第2層配
線M2は部分32でコンタクトする。次に第3層配線の形成
に移るが、まず図面右方の第1層配線M1とこの第3層配
線とをコンタクトさせる場合は(c)に示す如く、該M1
上の絶縁膜30をエッチングにより除去して窓34を予め作
る。この後CVD法などによるSiO2の被着などで第2の絶
縁層36を形成する。絶縁層36は、絶縁層30と重なり、一
般に第1層配線M1と第3層配線との層間絶縁膜厚は、可
成りの厚さとなるが、窓部34でのそれは第1層配線M1上
にあるだけで、これをエッチングして除去するのは、第
2層配線M2と第3層配線とのコンタクト部分38でのそれ
と変わらない。M2とM3のコンタクト部分38とM1とM3のコ
ンタクト部分を同時にエッチングしたのち再び金属蒸
着、そのパターニングをして第3層配線M3を作る。こう
してM2とM3のコンタクトと同時に、M1とM3のコンタクト
がとれます。M1とM3のコンタクト部分の段差は窓34によ
るものと窓40によるものとの2段構造になる。窓34の段
差は窓32と略同じで、窓40と窓38の段差も略同じで、段
差を2段構造にする事により段差が大きい事による断線
等の配線不良を避けることができる。上記の第7図断面
構造は、第8図で示される配線例の平面図におけるX−
X′及びY−Y′断面をそれらの交点Pに於いてX−P
−Yと展開したものを示した場合を示すものである。
第3層配線は第1層配線または第2層配線の不足分を補
うものとして使用でき、これは第1層または第2層配線
のピッチを小に、配線密度を上げたのと等価であり、こ
うして集積度の向上が図れる。ゲートアレイでは各基本
セル列においてそのセル間の間隙も行方向配線つまり第
2層配線領域とすることができるから第3層は第1層と
同方向に走らせてその補助とするのが有利である。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば第3層配線を設け、
これを第1層配線及び第2層配線のいずれとも接続でき
るようにするので、第3層配線で第1層配線をブリッジ
する、第1層配線密度を等価的に高めることができる、
迂回配線を回避できる、等、種々の利点が得られ、設計
の自由度向上、集積度向上などに寄与する所、大なるも
のがある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はゲートアレイの説明図、第4図〜第6
図は本発明の実施例を示す結線図、第7図は第1層配線
と第3層配線の接続要領を示す工程断面図、第8図は第
7図の装置の配線パターンを示す平面図である。 図面で、10は回路ブロック、VDD,VSS,OUTなどは金属配
線、M1〜M3は第1〜第3層配線、22は回路ブロック列で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/088 8934−4M H01L 27/08 102 G (72)発明者 藤井 滋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−74649(JP,A) 特開 昭58−164243(JP,A) 特開 昭58−70554(JP,A) 特公 昭58−36498(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に複数の回路ブロックを配線前
    工程まで形成したマスターに金属配線を施して所望論理
    回路を備える完成品とされるマスタースライス半導体装
    置において、 該金属配線を、各々がそれぞれ同一工程で被着形成され
    る第1層配線、第2層配線、第3層配線の3層配線と
    し、各層の配線は互いに平行に延びる線とし、 前記半導体基板側の該第1層配線は回路ブロック列と平
    行な方向に延びる配線、 中間の前記第2層配線は該第1層配線と直交してかつ前
    記回路ブロック列が並ぶ行方向に延びる配線、 そして最上層の前記第3層配線は前記第1層配線と平行
    に延びる配線であり、かつ 前記第1乃至第3層配線は互いにより低い層の表面に位
    置合わせして設けられた開口窓を通して相互接続され、
    かつ 前記第1層配線と前記第2層配線との各相互接続、およ
    び前記第2層配線と前記第3層配線との各相互接続は、
    各々平面上における互いの交差点で行われ、かつ 前記第3層配線と前記第1層配線との各相互接続は、平
    面上における互いの位置が同一直線上にあるものの間で
    行われていることを特徴とする半導体装置。
JP58243475A 1983-12-23 1983-12-23 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0722196B2 (ja)

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JPS60136239A JPS60136239A (ja) 1985-07-19
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ID=17104436

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JP58243475A Expired - Lifetime JPH0722196B2 (ja) 1983-12-23 1983-12-23 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5836498A (ja) * 1981-08-28 1983-03-03 ぺんてる株式会社 先端ノツク式シヤ−プペンシル用給芯装置

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JPS60136239A (ja) 1985-07-19

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