JPS61180453A - 半導体装置の構造 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はＬＳＩ内の配線とコンタクトホールとの重ね合
せ余裕を確保するために設ける、配線のコンタクトホー
ル部の寸法及び形状に係り、ＬＳＩの配線密度を上げて
チップ面積を小さくするのに好適な構造に関する。

〔発明の背景〕

ＬＳＩ内の複数の配線層による配線を電気的に結合する
コンタクトホール部分（あるいはスルーホールともいう
）において、配線マスク間の位置合せ余裕をもたせるた
めに配線の寸法を広くすることは一般に知られた方法で
ある。以下、この配線の寸法を広げた形状部分をドツグ
ボーン部という。

従来のＬＳＩ内のドツグボーン部の形状は、第２図に示
すように、配線の中心線と平行な辺と直交する辺ででき
る四辺形である。例えば、半導体ハンドブック第２版、
オーム社（昭和５２年）第５４３頁図７．１５３に一例
がある。このドツグボーン部の形状は、第２図のように
ドツグボーン部が配線格子の対角線上に並んだ場合に、
異なるドツグボーン部の間で最小許容距離を保って配線
格子間隔を設定すると、配線格子間隔が大きくなるとい
う問題が明らかになった。

〔発明の目的〕

本発明は、ドツグボーン部の四辺形の辺長が配線幅に比
べて約３倍弱以上大きい時に、従来のドツグボーン部の
形状よりもＬＳＩの配線格子間隔を小さくして配線密度
を高くできるドッグボーン部の形状を提供することにあ
る。以下、従来の形状と本発明の形状を対比しながら内
容を説明する。

〔発明の概要〕

従来のドツグボーン部の形状は、配線の中心線との平行
線及び直交線から成る四辺形であった。

このため、一般に配線格子の対角に置いた時互に四辺形
の角ａおよびｂが接近する。本発明の要点は四辺形の角
は四辺形の中心から最も遠い点であるので、中心から最
も近い辺の中央を互に接近させれば配線格子間隔を小さ
くできるという原理に基づく。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図により説明する。

本発明はドツグボーン部１の形状を、配線の中心線に対
して４５度傾いた線を辺とする四角形にすることである
。以下、この４５度傾いた四辺形を斜四辺形と云う。

本発明の効果は、ドツグボーン部１の辺の長さｔ２が配
線幅３に比べて大きくなった時に、第２図に示す従来の
配線の中心線と平行な辺をもつ同じ面積の四辺形のドツ
グボーン部４に比べて、配線の中心線間距離を小さくす
ることができ、Ｌｓ工の配線密度を高くしてチップ面積
を小さくできることである。

次に、従来のドツグボーン部４の形状と比べて、本発明
のドツグボーン部１の形状が効果を発揮する場合の条件
と効果について詳述する。

チップ面積を小さくするためには、配線密度を高くする
会費があり、配線密度を高くするには配線格子の間隔（
第１図のｔ５．第２図のｔ６）を小さくする必要がある
。一方、２つの配線を結合するコンタクトホールのまわ
りにはドツグボーン部の広がりがあるため、レイアウト
設計時には次の３種の最小許容距離をすべて満さねばな
らない。

（１）平行した配線どうしの配線中心線間の最小許容距
離。

（２）　　コンタクトホール中心と配線中心線との間の
最小許容距離。

（８）　　：ｙ　ンタクトホール中心とコンタクトホー
ル中心との間の最小許容距離。

これら３者の値の大きさは（１）　＜　（２）　＜　（
１）の関係がある。配線格子を用いてレイアウト設計す
る場合、配線格子間隔をコンタクトホール中心と配線の
中心線との間の最小許容距離にするのが普通である。

配線格子の間隔（第１図のｔ５、及び第２図のｔ６）を
コンタクトホールの中心と配線の中心線との間の最小許
容距離にした時、コンタクトホールのある格子点（第１
図の７、第２図の８）の隣の格子点（第１図の９、及び
第２図の１０）には、別の電気信号のコンタクトホール
を置くことはできない。それは、配線格子間隔がコンタ
クトホール中心とコンタクトホール中心との間の最小許
容距離よシも小さいからである。しかし、コンタクトホ
ールのある格子点と対角線上の格子点（第１図の１１、
及び第２図の１２）については、配線格子間隔とドツグ
ボーン部の大きさと形状の関係によって、コンタクトホ
ールを置くことができたシ、できなかったシする。レイ
アウト設計のし易さからは、この対角線上の格子点にコ
ンタクトホールを置ける方がよい。そこで、対角線上の
格子点にコンタクトホールを置ける場合について、本発
明のドツグボーン部１の形状の時の配線格子間隔５が、
従来のドツグボーン部４の形状の時の配線格子間隔ｔ６
よシも小さくできる条件を求める。

２つのドツグボーン部の形状による配線格子間隔を比較
するために、次の３つの値は同じとする。

（１）　　ドツグボーン形状は正方形とし、この−辺の
長さｔ２゜これをｂと表わす。

（２）配線の線幅ｔ３゜これをＷと表わす。

（８）配線と配線の隙間、または、配線とドツグボーン
部の隙間、または、ドツグボーン部とドツグボーン部の
隙間にあけなければならない隣接許容距離。これをｍと
表わす。

第１図の斜正方形のドツグボーン部形状の時の配線格子
間隔ｔ５をｄ、と表わし、第２図の正方形のドツグボー
ン部形状の時の配線格子間隔ｔ６をｄ２と表わす。

配線格子の対角線上の格子点（第１図の７と１１、また
は、第２図の８と１２）にコンタクトホールを置くこと
ができるためには、次の２つの条件を同時に満さなけれ
ばならない。

（１）配線格子間隔が、コンタクトホール中心と配線中
心線間の最小許容距離以上である。

（２）配線格子の対角線が、コンタクト中心とコンタク
ト中心との間の最小許容距離以上である。

第１図の斜正方形の時の上記２条件は となる。（１−１）の条件を満たせば　（１−２）の条
件を自動的に満たすので、第１図のドツグボーン部形状
では（１−１）条件を満たせばよい。

嬉２図の正方形の時の上記２条件は、 となる。これは、ｂの値を変化させると、ｄｚが（２−
１）式で決まったり、（２−２）式で決まつたりする。

これを整理すると次になる。

配線格子間隔は小さい方がよいので、等号が成立する時
のｄＩ、ｄｚの値とする。このｄ、とｄｚの値を比べて
小さい方が配線格子間隔を小さくする。従って、 （８）　　ｂ　＜ｗ＋　（２−ｖ’２　）　ｍの時、す
なわち、ｄｚ　＜ｄＩ　ｏ第２図の正方形の方が配線格
子間隔が小さい。

（４）　　ｂ＞”＋（２−Ｖ丁）ｍの時、＝　　（（２
−Ｖ２）ｂ　Ｗ　　（２ｖ”）ｍ１すなわち、更に ｂ＞２−キ［ｗ＋（２−ｖ’２）ｍ）の時、ｄｌ（ｄｚ
。

ｂ＜（ｗ＋（２ｖ’２）ｍ）の時、ｄ　＋　＞　ｄ　２
゜２−ｖ” （３）　、　（４）を総合すると、 ｂ　＞　−＋　ｍの時、ｄｔ＜ｄｚ。

−ｖＴ ｂく２−ｆ＋”の時・　４・２ｄ・・ トングボーン部の正方形が小さい時には第２図の形状の
方が配線格子間隔が小さく、ドツグボーン部の正方形が
大きい時には第１図の形状の方が配線格子間隔が小さく
なる。この分岐点は、ｂ　＝　−＋　ｍ −Ｖ２ である。

以上より、本発明のドッグボー７部１の形状は、ｂ　）
　２−Ｖ−！−＋　ｍ’：＝　１・７　ｗ　＋　ｍの時
に、従来のドツグボーン部４の形状よりも配線格子間隔
を小さくできる。配線幅Ｗと隣接許容距離ｍはほぼ同じ
値であるので、ｍ＝ｗとおくと、ｂ　）　２．．７　Ｗ である。結局、ドツグボーン部の四辺形の辺長が配線幅
と比べて約３倍弱以上大きい時に、従来のドツグボーン
部の形状より配線密度を高くでき、ＬＳＩのチップ面積
を小さくできる。

〔発明の効果〕

配線のドツグボーン部の大きさが配線の線幅よりも大き
い時（トングボーン部の四辺形の一辺が配線幅のおよそ
３倍弱以上）、従来の第２図のドツグボーン部に比べて
配線格子間隔を小さくできる。配線格子間隔が小さくな
れば、配線密度を高くできてチップ面積を小さくするこ
とができる。

チップ面積を小さくできることは、ウェハーからのチッ
プの取得数を高くするとともに、良品取得率（歩留り率
）の向上につながり、チップのコストを下げるという経
済性効果を生む。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明のドツグボーン部の形状を示す図、第２
図は従来のドツグボーン部の形状を示す図である。 １・・・本祐明のドツグボーン、ｔ２・・・ドツグボー
ン部の一辺の長さ、ｔ３・・・金属配線の線幅、４・・
・従来のドツグボーン、ｔ５．ｔ６・・・配線格子間隔
、７．８・・・既にコンタクトホールがある格子点、９
゜１０・・・コンタクトホールを作れない格子点、１１
゜１２・・・コンタクトホールを作れるとした格子点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　コンタクトホールによつて２つ以上の異なる配線層を
   接続する半導体集積回路において、当該コンタクトホー
   ル部における配線パターンの形状を、一般の配線パター
   ンの幅よりも大きくすると共に、当該配線及びこれと直
   交する配線のいずれの中心線とも平行でない直線を辺と
   する四辺形としたことを特徴とする半導体装置の構造。