JPH09162279A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JPH09162279A
JPH09162279A JP32146795A JP32146795A JPH09162279A JP H09162279 A JPH09162279 A JP H09162279A JP 32146795 A JP32146795 A JP 32146795A JP 32146795 A JP32146795 A JP 32146795A JP H09162279 A JPH09162279 A JP H09162279A
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JP
Japan
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wiring layer
wiring
layer
integrated circuit
semiconductor integrated
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JP32146795A
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Inventor
Masaaki Yoshida
正明 吉田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能でしかも容易に製造できる半導体集積
回路装置およびその製造技術を提供する。 【解決手段】 直交している1層目の配線層9と2層目
の配線層10および直交している3層目の配線層11と
4層目の配線層12を有し、1層目の配線層9の配線ピ
ッチと2層目の配線層10の配線ピッチとは等しく、3
層目の配線層11の配線ピッチと4層目の配線層12の
配線ピッチとは等しく、3層目の配線層11および4層
目の配線層12の配線ピッチは、1層目の配線層9およ
び2層目の配線層10の配線ピッチの21/2 倍であるも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置は、高集積化と微細
加工化が推進されており、それに伴い配線構造も微細と
なり、高密度の配線構造が要求されてきている。
【0003】ところで、本発明者は、半導体集積回路装
置の製造技術について検討した。以下は、本発明者によ
って検討された技術であり、その概要は次のとおりであ
る。
【0004】すなわち、半導体集積回路装置の配線層と
しては、多層配線構造が採用されており、下層配線層と
上層配線層とが層間絶縁膜の選択的な領域の接続孔(ス
ルーホール)を通して電気接続されている。
【0005】この場合、例えばマクロセルとマクロセル
との配線などにおいて、CAD(Computer Aided Desig
n)を使用した自動配線法により、下層配線層と上層配線
層とを直交するように配置している。
【0006】なお、半導体集積回路装置における配線層
の形成技術について記載されている文献としては、例え
ば平成元年11月2日、(株)プレスジャーナル発行の
「’90最新半導体プロセス技術」p267〜p273
に記載されているものがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した下
層配線層と上層配線層とを直交するように配置している
態様の多層配線構造において、例えば4層などの多層の
配線層を積層する場合にそれらの下層配線層と上層配線
層とを層間絶縁膜における接続孔を介して電気接続する
ことが複雑になると共に高性能な多層配線層を製作する
ことが困難となっているという問題点が発生している。
【0008】本発明の目的は、高性能でしかも容易に製
造できる多層配線層を有する半導体集積回路装置および
その製造技術を提供することにある。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0011】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、直交している1層目の配線層と2層目の配線層およ
び直交している3層目の配線層と4層目の配線層を有
し、1層目の配線層の配線ピッチと2層目の配線層の配
線ピッチとは等しく、3層目の配線層の配線ピッチと4
層目の配線層の配線ピッチとは等しく、3層目の配線層
および4層目の配線層の配線ピッチは1層目の配線層お
よび2層目の配線層の配線ピッチの21/2 倍であるもの
である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、重複説明は省略する。
【0013】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態である半導体集積回路装置の配線層を示す模式図
である。
【0014】同図は、本実施の形態の半導体集積回路装
置の配線層の配置をDA(Design Automation)処理する
際において、配線層のチャネルと格子点を図示している
ものである。この場合、チャネルは、配線層の線幅を0
としているものであり、配線層の配置可能領域を示すも
のである。また、格子点は、各チャネルの交差点を示す
ものである。
【0015】図1に示すように、本実施の形態の半導体
集積回路装置の配線層において、複数の半導体素子が形
成されている半導体基板(図示を省略)の上に配置され
ている1層目の配線層に対応する第1配線層用チャネル
1は、隣接する配線層の間隔が一定の配線ピッチP1
なるように横方向に配置されている。
【0016】また、本実施の形態の半導体集積回路装置
の配線層において、1層目の配線層の上に層間絶縁膜
(図示を省略)を介して配置されている2層目の配線層
に対応する第2配線層用チャネル2は、隣接する配線層
の間隔が一定の配線ピッチP1となるように配置されて
いると共に第1配線層用チャネル1と直交するように縦
方向に配置されている。
【0017】この場合、第1配線層用チャネル1と第2
配線層用チャネル2との交差点である格子点は、第1格
子点5として示している。
【0018】また、本実施の形態の半導体集積回路装置
の配線層において、第2配線層用チャネル2における隣
接する第1格子点5の中間点に第2格子点6と第3格子
点7とが配置されている。
【0019】この場合、第2格子点6と第3格子点7と
は、それぞれが千鳥格子となるように交互に配置されて
いる。
【0020】また、本実施の形態の半導体集積回路装置
の配線層において、2層目の配線層の上に層間絶縁膜
(図示を省略)を介して配置されている3層目の配線層
に対応する第3配線層用チャネル3は、隣接する配線層
の間隔が一定の配線ピッチP2となるように配置されて
いる。また、第3配線層用チャネル3は、第2配線層用
チャネル2に対し傾斜角度が45度となっていると共に
第2格子点6を通るように配置されている。
【0021】この場合、第3配線層用チャネル3の配線
ピッチP2 と第1配線層用チャネル1および第2配線層
用チャネル2の配線ピッチP1 との関係は、P2 =2
1/2 ×P1 となっている。
【0022】また、本実施の形態の半導体集積回路装置
の配線層において、第1配線層用チャネル1における隣
接する第1格子点5の中間点に第4格子点8が配置され
ている。
【0023】また、本実施の形態の半導体集積回路装置
の配線層において、3層目の配線層の上に層間絶縁膜
(図示を省略)を介して配置されている4層目の配線層
に対応する第4配線層用チャネル4は、隣接する配線層
の間隔が一定の配線ピッチP2となるように配置されて
いる。また、第4配線層用チャネル4は、第3配線層用
チャネル3に対し傾斜角度が45度となっていると共に
第4格子点8を通るように配置されている。
【0024】この場合、第4配線層用チャネル4の配線
ピッチP2 と第1配線層用チャネル1および第2配線層
用チャネル2の配線ピッチP1 との関係は、P2 =2
1/2 ×P1 となっている。
【0025】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置の配線層において、第2配線層用チャネル2は、第1
配線層用チャネル1に対し直交している。
【0026】また、第3配線層用チャネル3は、第1配
線層用チャネル1と第2配線層用チャネル2に対し傾斜
角度が45度をもって配置されている。
【0027】また、第4配線層用チャネル4は、第3配
線層用チャネル3に対し直交していると共に第1配線層
用チャネル1と第2配線層用チャネル2に対し傾斜角度
が45度をもって配置されている。
【0028】また、第1配線層用チャネル1と第2配線
層用チャネル2の配線ピッチP1 は、等しくなってい
る。
【0029】また、第3配線層用チャネル3と第4配線
層用チャネル4の配線ピッチP2 は、等しくなってい
る。
【0030】そして、第3配線層用チャネル3および第
4配線層用チャネル4の配線ピッチP2 と第1配線層用
チャネル1および第2配線層用チャネル2の配線ピッチ
1との関係は、P2 =21/2 ×P1 となっている。
【0031】したがって、前述した本実施の形態の半導
体集積回路装置の配線層において、第1配線層用チャネ
ル1と第2配線層用チャネル2とを層間絶縁膜における
接続孔を介して電気接続する場合において、第1配線層
用チャネル1と第2配線層用チャネル2との交差点であ
る第1格子点5を通して行うことができる。
【0032】また、第2配線層用チャネル2と第3配線
層用チャネル3とを層間絶縁膜における接続孔を介して
電気接続する場合において、第2配線層用チャネル2と
第3配線層用チャネル3との交差点である第2格子点6
を通して行うことができる。
【0033】また、第3配線層用チャネル3と第4配線
層用チャネル4とを層間絶縁膜における接続孔を介して
電気接続する場合において、第3配線層用チャネル3と
第4配線層用チャネル4との交差点である第4格子点8
を通して行うことができる。
【0034】したがって、前述した本実施の形態の半導
体集積回路装置の配線層において、第3配線層用チャネ
ル3および第4配線層用チャネル4のように、第1配線
層用チャネル1および第2配線層用チャネル2に対して
傾斜している斜め配線層を有する多層配線層を所定の規
定に従って配置することができるので、CADを用いた
自動配線法によるレイアウト法を使用することができ
る。
【0035】その結果、自動化された配線レイアウト法
を使用できることにより、高効率でしかも高信頼度の配
線レイアウトを容易に行うことができる。
【0036】また、前述した本実施の形態の半導体集積
回路装置の配線層において、第3配線層用チャネル3お
よび第4配線層用チャネル4のように、第1配線層用チ
ャネル1および第2配線層用チャネル2に対して傾斜し
ている斜め配線層を有する多層配線層を所定の規定に従
って配置することができるので、例えばマクロセルとマ
クロセルとの配線などにおいて、それらの下層配線層と
上層配線層とを層間絶縁膜における接続孔を介して電気
接続することが簡単化できると共に最短距離をもって各
配線層の配置を行うことができることにより、高性能な
半導体集積回路装置とすることができる。
【0037】次に、本実施の形態の半導体集積回路装置
の配線層の製造方法を説明する。
【0038】図2〜図5は、本実施の形態の半導体集積
回路装置の配線層を示す概略レイアウト図である。
【0039】本実施の形態の半導体集積回路装置の配線
層の製造技術は、CADを用いた自動配線法によるレイ
アウト法を使用している。
【0040】まず、図2に示すように、複数の半導体素
子が形成されている半導体基板(図示を省略)の上に1
層目の配線層9を形成する。
【0041】この場合、配線層9は、隣接する配線層9
の間隔が一定の配線ピッチP1 となるように横方向に形
成する。また、配線ピッチP1 は、配線層9の配線幅a
1 と隣接する配線層9の間のスペース幅b1 とを加えた
距離としている。
【0042】次に、図3に示すように、1層目の配線層
9の上に層間絶縁膜(図示を省略)を介して2層目の配
線層10を隣接する配線層10の間隔が一定の配線ピッ
チP1 となるように形成すると共に1層目の配線層9と
直交するように縦方向に形成する。
【0043】この場合、配線ピッチP1 は、配線層10
の配線幅a2 と隣接する配線層10の間のスペース幅b
2 とを加えた距離としている。
【0044】また、1層目の配線層9と2層目の配線層
10との交差点に第1接続孔13を必要に応じて形成す
ることができる。
【0045】次に、図4に示すように、2層目の配線層
10の上に層間絶縁膜(図示を省略)を介して3層目の
配線層11を隣接する配線層11の間隔が一定の配線ピ
ッチP2 となるように形成する。
【0046】また、3層目の配線層11は、2層目の配
線層10に対し傾斜角度が45度となっていると共に前
述した第2格子点6を通るように形成する。
【0047】この場合、配線ピッチP2 は、配線層11
の配線幅a3 と隣接する配線層11の間のスペース幅b
3 とを加えた距離としている。
【0048】また、2層目の配線層10と3層目の配線
層11との交差点に第2接続孔14を必要に応じて形成
することができる。
【0049】次に、図5に示すように、3層目の配線層
11の上に層間絶縁膜(図示を省略)を介して4層目の
配線層12を隣接する配線層12の間隔が一定の配線ピ
ッチP2 となるように形成すると共に3層目の配線層1
1と直交するように形成する。
【0050】この場合、配線ピッチP2 は、配線層12
の配線幅a4 と隣接する配線層12の間のスペース幅b
4 とを加えた距離としている。
【0051】また、3層目の配線層11と4層目の配線
層12との交差点に第3接続孔15を必要に応じて形成
することができる。
【0052】次に、必要に応じて前述した配線層の製造
工程を繰り返し行って多層配線層を形成した後、パシベ
ーション膜(図示を省略)を形成することにより、半導
体集積回路装置の製造を終了する。
【0053】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置の配線層の製造技術によれば、CADを用いた自動配
線法によるレイアウト法を使用して、3層目の配線層1
1および4層目の配線層12のように、1層目の配線層
9および2層目の配線層10に対して傾斜している斜め
配線層を有する多層配線層を所定の規定に従って配置す
ることができることにより、自動化された配線レイアウ
ト法を使用して高効率でしかも高信頼度の配線レイアウ
トを容易に行うことができる。
【0054】また、前述した本実施の形態の半導体集積
回路装置の配線層の製造技術によれば、CADを用いた
自動配線法によるレイアウト法を使用して、3層目の配
線層11および4層目の配線層12のように、1層目の
配線層9および2層目の配線層10に対して傾斜してい
る斜め配線層を有する多層配線層を所定の規定に従って
配置することができることにより、それらの下層配線層
と上層配線層とを層間絶縁膜における接続孔を介して電
気接続することが簡単化できると共に最短距離をもって
各配線層の配置を行うことができることにより、高性能
な半導体集積回路装置を製作することができる。
【0055】(実施の形態2)図6は、本発明の他の実
施の形態である半導体集積回路装置の配線層を示す概略
レイアウト図である。
【0056】図6に示すように、本実施の形態の半導体
集積回路装置の配線層は、2層目の配線層10、3層目
の配線層11および4層目の配線層12とそれらの下層
の配線層との間に設けられている接続孔16、接続孔1
7および接続孔18に埋め込まれている接続孔用配線層
は、例えばプラグなどの接続孔埋め込み技術を使用して
形成された柱形状のピラー(pillar)であることを特徴
としている。
【0057】接続孔用配線層として柱形状のピラーを使
用することにより、高アスペクト比の接続孔であり接続
孔の深さが大きい場合であってもその接続孔に接続孔用
配線層を確実に埋め込むことができるので、高性能でし
かも高信頼度の配線層とすることができる。
【0058】本実施の形態の半導体集積回路装置の配線
層におけるチャネルおよび格子点は、前述した実施の形
態1の半導体集積回路装置の配線層におけるチャネルお
よび格子点と同様であり、図1に示すとおりである。
【0059】図1および図6を用いて、本実施の形態の
半導体集積回路装置の配線層を詳細に説明する。
【0060】本実施の形態の半導体集積回路装置の配線
層の製造技術は、CADを用いた自動配線法によるレイ
アウト法を使用している。
【0061】図1に示す第3格子点7は、第2配線層用
チャネル2と第4配線層用チャネル4との交差点でもあ
る。この第3格子点7には、図6に示す2層目の配線層
10と4層目の配線層12とを電気接続する接続孔16
が配置されており、その接続孔16に接続孔用配線層が
埋め込まれている。
【0062】図1に示す第4格子点8は、第1配線層用
チャネル1と第3配線層用チャネル3との交差点でもあ
る。この第4格子点8には、図6に示す1層目の配線層
9と3層目の配線層11とを電気接続する接続孔17が
配置されており、その接続孔17に接続孔用配線層が埋
め込まれている。
【0063】この場合、接続孔17の配置場所は、2層
目の配線層10が隣接しないように2層目の配線層10
が部分的に離隔されており、2層目の配線層10に信号
電流が流れていても電気的に影響がない領域とされてい
る。
【0064】また、図1に示す第4格子点8には、図6
に示す1層目の配線層9と4層目の配線層12とを電気
接続する接続孔18が配置されており、その接続孔18
に接続孔用配線層が埋め込まれている。
【0065】この場合、接続孔18の配置場所は、2層
目の配線層10が隣接しないように2層目の配線層10
が部分的に離隔されており、2層目の配線層10に信号
電流が流れていても電気的に影響がない領域とされてい
る。
【0066】また、接続孔18の配置場所は、3層目の
配線層11が隣接しないように3層目の配線層11が部
分的に離隔されており、3層目の配線層11に信号電流
が流れていても電気的に影響がない領域とされている。
【0067】また、隣接する下層配線層と上層配線層と
を電気接続するための接続孔の配置は、前述した実施の
形態1の半導体集積回路装置の配線層における接続孔の
配置と同様であることにより、説明を省略する。
【0068】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置の配線層によれば、2層目の配線層10と4層目の配
線層12とが接続孔16に埋め込まれている接続孔用配
線層により電気接続できるように、深い接続孔を有する
場合においても接続孔用配線層として柱形状のピラーを
用いることにより、下層配線層と上層配線層とを電気接
続することができる。
【0069】したがって、下層配線層と上層配線層とを
電気接続する場合において、それらを電気接続するため
の特有な配線層を不要とすることができることにより、
多層配線層のレイアウト面積を縮小することができる。
【0070】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0071】例えば、半導体素子を形成する半導体基板
の替わりにSOI(Silicon on Insulator)基板などの
種々の基体を使用することができ、プロセッサLSIな
どの半導体集積回路装置およびその製造技術とすること
ができる。
【0072】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0073】(1).本発明の半導体集積回路装置の配
線層において、第3配線層用チャネルおよび第4配線層
用チャネルのように、第1配線層用チャネルおよび第2
配線層用チャネルに対して約45度の傾斜角度で傾斜し
ている斜め配線層を有する多層配線層を所定の規定に従
って配置することができるので、CADを用いた自動配
線法によるレイアウト法を使用することができる。
【0074】その結果、自動化された配線レイアウト法
を使用できることにより、高効率でしかも高信頼度の配
線レイアウトを容易に行うことができる。
【0075】(2).本発明の半導体集積回路装置の配
線層において、第3配線層用チャネルおよび第4配線層
用チャネルのように、第1配線層用チャネルおよび第2
配線層用チャネルに対して傾斜している斜め配線層を有
する多層配線層を所定の規定に従って配置することがで
きるので、例えばマクロセルとマクロセルとの配線など
において、それらの下層配線層と上層配線層とを層間絶
縁膜における接続孔を介して電気接続することが簡単化
できると共に最短距離をもって各配線層の配置を行うこ
とができることにより、高性能な半導体集積回路装置と
することができる。
【0076】(3).本発明の半導体集積回路装置の配
線層によれば、2層目の配線層と4層目の配線層とが接
続孔に埋め込まれている接続孔用配線層により電気接続
できるように、深い接続孔を有する場合においても接続
孔用配線層として柱形状のピラーを用いることにより、
下層配線層と上層配線層とを電気接続することができ
る。
【0077】したがって、下層配線層と上層配線層とを
電気接続する場合において、それらを電気接続するため
の特有な配線層を不要とすることができることにより、
多層配線層のレイアウト面積を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の配線層を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の配線層を示す概略レイアウト図である。
【図3】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の配線層を示す概略レイアウト図である。
【図4】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の配線層を示す概略レイアウト図である。
【図5】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の配線層を示す概略レイアウト図である。
【図6】本発明の他の実施の形態である半導体集積回路
装置の配線層を示す概略レイアウト図である。
【符号の説明】
1 第1配線層用チャネル 2 第2配線層用チャネル 3 第3配線層用チャネル 4 第4配線層用チャネル 5 第1格子点 6 第2格子点 7 第3格子点 8 第4格子点 9 配線層 10 配線層 11 配線層 12 配線層 13 第1接続孔 14 第2接続孔 15 第3接続孔 16 接続孔 17 接続孔 18 接続孔 a1 配線幅 a2 配線幅 a3 配線幅 a4 配線幅 b1 スペース幅 b2 スペース幅 b3 スペース幅 b4 スペース幅 P1 配線ピッチ P2 配線ピッチ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路装置の配線層において、
    1層目の配線層と2層目の配線層とは直交しており、3
    層目の配線層と4層目の配線層とは直交しており、前記
    3層目の配線層は前記2層目の配線層に対し約45度の
    傾斜角度をもって配置されていることを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、1層目の配線層の配線ピッチと2層目の配線層の
    配線ピッチとは等しく、3層目の配線層の配線ピッチと
    4層目の配線層の配線ピッチとは等しく、前記3層目の
    配線層および前記4層目の配線層の配線ピッチは、前記
    1層目の配線層および前記2層目の配線層の配線ピッチ
    の21/2 倍であることを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
    装置において、3層目の複数の配線層および4層目の複
    数の配線層の中心線は、1層目の複数の配線層の中心線
    と2層目の複数の配線層の中心線との各交差点における
    隣接する交差点の中間点を通っていることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置において、前記2層目の配線層、前記
    3層目の配線層および前記4層目の配線層とそれらの下
    層の配線層との間に設けられている接続孔用配線層は、
    柱形状のピラーであることを特徴とする半導体集積回路
    装置。
  5. 【請求項5】 複数の半導体素子が形成されている基体
    の上に1層目の配線層を形成する工程と、 前記1層目の配線層の上に層間絶縁膜を介して2層目の
    配線層を前記1層目の配線層に対し直交するように配置
    して形成する工程と、 前記2層目の配線層の上に層間絶縁膜を介して3層目の
    配線層を前記2層目の配線層に対し傾斜角度が45度と
    なるように配置して形成する工程と、 前記3層目の配線層の上に層間絶縁膜を介して4層目の
    配線層を前記3層目の配線層に対し直交するように配置
    して形成する工程とを有する半導体集積回路装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、1層目の配線層の配線ピッチと2層目
    の配線層の配線ピッチとは等しく、3層目の配線層の配
    線ピッチと4層目の配線層の配線ピッチとは等しく、前
    記3層目の配線層および前記4層目の配線層の配線ピッ
    チは、前記1層目の配線層および前記2層目の配線層の
    配線ピッチの21/2 倍であることを特徴とする半導体集
    積回路装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項5または6記載の半導体集積回路
    装置の製造方法において、3層目の複数の配線層および
    4層目の複数の配線層の中心線は、1層目の複数の配線
    層の中心線と2層目の複数の配線層の中心線との各交差
    点における隣接する交差点の中間点を通っていることを
    特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項5〜7のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置の製造方法において、前記3層目の配
    線層または前記4層目の配線層は、前記1層目の配線層
    または前記2層目の配線層に対し部分的に配置されてい
    ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項5〜8のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置の製造方法において、前記1層目の配
    線層から前記4層目の配線層のレイアウトを行う際に、
    自動配線法を使用していることを特徴とする半導体集積
    回路装置の製造方法。
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