JPS6161700B2 - - Google Patents

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JPS6161700B2
JPS6161700B2 JP5557281A JP5557281A JPS6161700B2 JP S6161700 B2 JPS6161700 B2 JP S6161700B2 JP 5557281 A JP5557281 A JP 5557281A JP 5557281 A JP5557281 A JP 5557281A JP S6161700 B2 JPS6161700 B2 JP S6161700B2
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JP
Japan
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wiring
layer
wirings
channel
integrated circuit
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Akira Masaki
Shinji Katono
Tsuneyo Chiba
Tetsuya Saito
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5383Multilayer substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁層を介して積層された複数層の
配線を有する集積回路、特に論理回路素子を有す
る集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an integrated circuit having multiple layers of wiring layered with insulating layers in between, and particularly to an integrated circuit having logic circuit elements.

各層の配線は、集積回路の論理回路素子を相互
に接続するための複数の配線を有する。これらの
配線は各層内の任意の位置に設けられるのでな
く、各層ごとにあらかじめ定められた複数の位置
のいずれかに設けられる。集積回路の設計は、こ
れらのあらかじめ定めた位置に、配線チヤネルと
呼ばれる、仮想的な通路があると考えてこの通路
上にのみ配線を設けることが出来るという条件下
で行なわれる。通常は、各配線チヤネルは相互に
平行でかつ規則的に、たとえば等間隔に設けられ
ている。たとえば第1層の配線は、横方向に延び
た、相互に平行な複数の配線チヤネルのいくつか
に設けられる。一方、第2層の配線は、縦方向に
延びた、相互に平行な複数の配線チヤネルに設け
られる。たとえば、第1の論理回路素子の端子と
第2の論理回路素子の端子を接続する場合、第1
の論理回路素子の端子を、第1層の第1の配線チ
ヤネル上に設け、第2の論理回路素子の端子を第
1層の第2の配線チヤネル上に設けておく。第1
の論理回路素子の端子に接続して、第1の、第1
層の配線を第1のチヤネル内に設ける。同様に、
第2の論理回路素子の端子に接続して、第2の、
第1層の配線を第2のチヤネル内に設ける。
Each layer of wiring has a plurality of wirings for interconnecting logic circuit elements of the integrated circuit. These wirings are not provided at arbitrary positions within each layer, but at any of a plurality of predetermined positions for each layer. Integrated circuits are designed under the condition that there are virtual paths called wiring channels at these predetermined locations, and that wiring can be provided only on these paths. Typically, the wiring channels are parallel to each other and are regularly spaced, eg, equally spaced apart. For example, the first layer wiring is provided in some of a plurality of mutually parallel wiring channels extending laterally. On the other hand, the second layer wiring is provided in a plurality of mutually parallel wiring channels extending in the vertical direction. For example, when connecting a terminal of a first logic circuit element and a terminal of a second logic circuit element,
Terminals of the logic circuit element are provided on the first wiring channel of the first layer, and terminals of the second logic circuit element are provided on the second wiring channel of the first layer. 1st
connected to the terminals of the logic circuit elements of the first and first
Layer wiring is provided within the first channel. Similarly,
connected to the terminal of the second logic circuit element;
A first layer of wiring is provided within the second channel.

第1、第2の配線チヤネルと第2層の一つの配
線チヤネルとの交点において、この第2層の配線
チヤネル下にある絶縁層に第1、第2のスルーホ
ールを設け、これら第1、第2のスルーホールを
それぞれ介して第1、第2の配線に接続されるよ
うに、この第2層の配線チヤネル上に第2層の配
線を設ける。
At the intersection of the first and second wiring channels and one wiring channel in the second layer, first and second through holes are provided in the insulating layer below the wiring channel in the second layer, and A second layer wiring is provided on the second layer wiring channel so as to be connected to the first and second wiring through the second through holes, respectively.

このように、第1層と第2層の適当な配線チヤ
ネル上に配線を設けることにより、集積回路の素
子を相互に配線することができる。
Thus, by providing wiring on appropriate wiring channels in the first and second layers, the elements of the integrated circuit can be interconnected.

しかし、近年、集積回路の集積度が向上し、そ
れに伴ない、一つの集積回路に収容される論理回
路素子の数が増大して来た。
However, in recent years, the degree of integration of integrated circuits has improved, and as a result, the number of logic circuit elements housed in one integrated circuit has increased.

従来のように、二層の配線を用いたのでは、各
層の配線数が多くなるため、集積回路が大きくな
らざるを得ない。つまり集積度が低下する。この
問題を除くためには、3層以上の配線を設けるこ
とが望ましい。しかし、この場合、次のような問
題が更に生じる。
If two layers of wiring are used as in the past, the number of wirings in each layer increases, which inevitably increases the size of the integrated circuit. In other words, the degree of integration decreases. In order to eliminate this problem, it is desirable to provide three or more layers of wiring. However, in this case, the following problem further arises.

通常、配線及び絶縁層は、多数の回路素子が形
成された基板上に蒸着あるいはスパツタ等により
交互に形成される。このため、絶縁層には下層の
配線の厚みによる段差が生じ、この段差によつて
該絶縁層上に形成される配線に断線や短絡が生じ
るおそれがある。このような下層の配線の厚みに
よる段差の影響を小さくするためには、絶縁層の
厚さを厚くするか、あるいは配線の幅を広くし配
線間隔を大きくしなければならないが、絶縁層の
厚さを厚くしたのでは、隣接配線層間の配線を接
続するためのスルーホールの深さが大きくなつ
て、スルーホール部で断線が生じやすくなつてし
まう。一方、配線の幅を大きくし配線間隔を大き
くしたのでは、配線領域が大きくなり、3層以上
の配線により配線密度を増大しても集積度の向上
に役立たなくなつてしまう。
Usually, wiring and insulating layers are alternately formed by vapor deposition, sputtering, etc. on a substrate on which a large number of circuit elements are formed. Therefore, a level difference occurs in the insulating layer due to the thickness of the underlying wiring, and this level difference may cause disconnection or short circuit in the wiring formed on the insulating layer. In order to reduce the effect of the level difference caused by the thickness of the underlying wiring, it is necessary to increase the thickness of the insulating layer or increase the width of the wiring and increase the spacing between the wirings, but the thickness of the insulating layer If the thickness is increased, the depth of the through hole for connecting wiring between adjacent wiring layers becomes large, making it easy for wire breakage to occur at the through hole portion. On the other hand, if the width of the wiring is increased and the interval between the wirings is increased, the wiring area becomes large, and even if the wiring density is increased by using three or more layers of wiring, it will not be useful for improving the degree of integration.

さらに、集積回路の製造において、製造された
集積回路の検査のために、配線の上側に設けられ
た絶縁物を剥離し、配線にプローブを接触させ、
その配線の信号の変化を観測することが望ましい
場合がある。しかし、3層以上の配線を設けた場
合、第3層以上の配線があるために、第1層又は
第2層の配線にプローブで接触できなくなるおそ
れがある。
Furthermore, in the manufacture of integrated circuits, in order to inspect the manufactured integrated circuits, the insulator provided on the upper side of the wiring is peeled off, a probe is brought into contact with the wiring,
It may be desirable to observe changes in the signal on that wire. However, when three or more layers of wiring are provided, there is a risk that the first or second layer wiring cannot be contacted with a probe because of the third or higher layer wiring.

また、この検査において、配線が正しい位置に
行なわれているか、あるいは、配線に断線が生じ
ていないかを顕微鏡により観測することが望まし
い場合がある。しかし、3層以上の配線を設けた
場合、第3層以上の配線があるために、第1層又
は第2層の配線を見ることができなくなるおそれ
がある。
In addition, in this inspection, it may be desirable to use a microscope to observe whether the wiring is placed in the correct position or whether there is any breakage in the wiring. However, when three or more layers of wiring are provided, there is a risk that the wiring in the first or second layer cannot be seen because of the wiring in the third or higher layer.

したがつて、本発明の目的は、上層の配線を下
層の配線によつて生じる絶縁層の段差を埋めるよ
うに設けることにより配線による絶縁層の段差を
小さくし、配線密度を増大し、集積度を向上させ
た集積回路を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the level difference in the insulating layer caused by the wiring by providing the upper layer wiring so as to fill the level difference in the insulating layer caused by the lower layer wiring, thereby increasing the wiring density and increasing the integration density. An object of the present invention is to provide an integrated circuit with improved performance.

このため、本発明では3層以上の配線を設け、
相互に同一方向に延びる、異なる層の配線の中心
位置が異なるようにした。
For this reason, in the present invention, three or more layers of wiring are provided,
The center positions of wirings in different layers that extend in the same direction are made to be different.

以下、実施例により本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to Examples.

第1図は4層の配線を用いる場合の各層の配線
チヤネルの中心の平面的位置を示してあり、実線
101は第1層の配線のための配線チヤネルを示
し、一点破線102は第2層の配線チヤネルを示
し、点線103は第3層の配線チヤネルを示し、
二点破線104は第4層の配線チヤネルを示して
いる。配線チヤネル101と103,102と1
04はそれぞれ互いに平行して走つており、配線
チヤネル101と103は102と104に直交
して走つている。本発明では第1図のように互い
に並行して走る配線チヤネル101と103、お
よび102と104とが図の上からみて重ならな
いように隣接する一対の、第1層の配線チヤネル
101の間に一つの第3層の配線チヤネル103
が走り、また、隣接する一対の第2層の配線チヤ
ネル102の間に一つの第4層の配線チヤネル1
04が走るようにしてある。
FIG. 1 shows the planar position of the center of the wiring channel in each layer when four layers of wiring are used. A solid line 101 shows the wiring channel for the first layer wiring, and a dotted line 102 shows the wiring channel for the second layer wiring. The dotted line 103 indicates the wiring channel of the third layer,
A double-dashed line 104 indicates a fourth layer wiring channel. Wiring channels 101 and 103, 102 and 1
04 run parallel to each other, and wiring channels 101 and 103 run perpendicular to 102 and 104, respectively. In the present invention, as shown in FIG. 1, wiring channels 101 and 103 and 102 and 104 running parallel to each other are arranged between a pair of adjacent wiring channels 101 of the first layer so that they do not overlap when viewed from above. One third layer wiring channel 103
runs, and one fourth layer wiring channel 1 runs between a pair of adjacent second layer wiring channels 102.
04 is set to run.

特に、第3層配線チヤネル103は、隣接する
一対の第1層配線チヤネル101の中間に設けら
れ、また、第4層配線チヤネル104は隣接する
一対の第2層配線チヤネル102の中間に設けら
れている。
In particular, the third layer wiring channel 103 is provided between a pair of adjacent first layer wiring channels 101, and the fourth layer wiring channel 104 is provided between a pair of adjacent second layer wiring channels 102. ing.

第2図は、第1図の実施例に基づいて実際に配
線を行つた集積回路の斜視図であり、701〜7
04はそれぞれ、第1〜第4層の配線チヤネル1
01〜104内になされた配線であり、710は
半導体基板である。配線701〜704の中心は
第1図の配線チヤネル101〜104にそれぞれ
一致させられている。第2図では配線701〜7
04を相互に絶縁するための絶縁物層は、簡単化
のために図示されていない。第3図は、第2図の
回路を配線702の中心線を含み、基板710に
垂直な平面で切断して得られる断面図であり、第
4図は第2の回路を配線704の中心線を含み、
基板710に垂直な平面で切断して得られる断面
図である。これらの図において、601〜603
は、配線701と702,702と703,70
3と704をそれぞれ相互に絶縁するための絶縁
物層である。604は、配線704上の絶縁物層
である。605は配線701と702を接続する
ためのスルーホールを示す。配線701〜704
は、たとえば、アルミニウムのような金属や金属
の化合物あるいはポリシリコンのような導電性の
よい半導体で形成される。また、絶縁物層601
〜603は、たとえばスパツタされた二酸化ケイ
素、ポリイミド樹脂、リンガラス等の透明な絶縁
物、あるいはそれらの組合せにより形成されてい
る。
FIG. 2 is a perspective view of an integrated circuit in which wiring is actually performed based on the embodiment shown in FIG.
04 are wiring channels 1 of the first to fourth layers, respectively.
01 to 104, and 710 is a semiconductor substrate. The centers of the wirings 701-704 are aligned with the wiring channels 101-104 in FIG. 1, respectively. In Figure 2, wiring 701-7
The insulator layer for insulating the 04 from each other is not shown for simplicity. 3 is a sectional view obtained by cutting the circuit of FIG. 2 along a plane including the center line of the wiring 702 and perpendicular to the substrate 710, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the circuit of FIG. including;
7 is a cross-sectional view obtained by cutting along a plane perpendicular to a substrate 710. FIG. In these figures, 601-603
is the wiring 701 and 702, 702 and 703, 70
This is an insulating material layer for insulating each of 3 and 704 from each other. 604 is an insulating layer on the wiring 704. Reference numeral 605 indicates a through hole for connecting the wirings 701 and 702. Wiring 701-704
is formed of, for example, a metal such as aluminum, a metal compound, or a highly conductive semiconductor such as polysilicon. In addition, the insulating layer 601
-603 are formed of a transparent insulator such as sputtered silicon dioxide, polyimide resin, phosphor glass, or a combination thereof.

このような多層の配線チヤネルを用いて配線
は、公知の2層配線技術に基づいて次のようにし
て行なわれる。
Wiring is performed using such multilayer wiring channels based on a known two-layer wiring technique as follows.

第1層の配線701を、いくつかの第1層の配
線チヤネル101の位置に設け、その上に絶縁物
層601を積層し、その上に、第2層の配線70
2をいくつかの第2層の配線チヤネル102の位
置に設け、更に、その上に絶縁物層602を積層
し、その上に、第3層の配線703を、いくつか
の第3層の配線チヤネル103の位置に設け、さ
らにその上に絶縁物層603を積層し、その上に
第4層の配線704をいくつかの第4層の配線チ
ヤネル104の位置に設け、その上に絶縁物層6
04を設ける。
First-layer wiring 701 is provided at the positions of several first-layer wiring channels 101, an insulator layer 601 is laminated thereon, and second-layer wiring 701 is laminated thereon.
2 are provided at the positions of some of the second layer wiring channels 102, further, an insulator layer 602 is laminated thereon, and a third layer wiring 703 is placed on top of the insulating material layer 602. A fourth layer wiring 704 is provided at the position of some of the fourth layer wiring channels 104, and an insulating layer 603 is laminated on top of the insulating layer 603. 6
04 will be provided.

この際、第1層の配線は、回路素子に直接又は
スルーホールを介して接続され、隣接する層の配
線の相互接続は、それらの間にある絶縁物層に設
けたスルーホールを介して行なわれる。
In this case, the wiring in the first layer is connected to the circuit element directly or through a through hole, and the wiring in the adjacent layer is interconnected through a through hole provided in an insulating layer between them. It can be done.

第2図から第4図により分かるように、第1層
の配線701の上に第3層の配線703がないた
め、第1層の配線701上の絶縁物層601〜6
04剥離するときに、第3層の配線703が妨げ
とならない。したがつて、第1層の配線701に
プローブにより接触して、その配線上の信号を検
査することができる。また、絶縁物層601〜6
04が透明な物質で形成され、かつ配線701の
上に、第3層の配線703がないため、第1層の
配線701を顕微鏡にて検査することができる。
As can be seen from FIGS. 2 to 4, since there is no third layer wiring 703 on the first layer wiring 701, the insulator layers 601 to 603 on the first layer wiring 701
04 The third layer wiring 703 does not become an obstacle during peeling. Therefore, the signal on the wiring can be inspected by contacting the first layer wiring 701 with the probe. In addition, insulator layers 601 to 6
04 is made of a transparent material, and there is no third layer wiring 703 above the wiring 701, the first layer wiring 701 can be inspected with a microscope.

また、以上の検査の容易さの他に、本実施例に
おいては、同一方向に延びる第1層の配線701
と第3層の配線703との間の結合容量は、これ
らが上下方向に重なつていないため、きわめて小
さい。この結果、第1層の配線701と第3層の
配線703上に、この結合容量によるノイズが小
さいという効果がある。
In addition to the above-mentioned ease of inspection, in this embodiment, the first layer wiring 701 extending in the same direction
The coupling capacitance between the wiring 703 and the third layer wiring 703 is extremely small because they do not overlap in the vertical direction. As a result, there is an effect that noise due to this coupling capacitance is small on the first layer wiring 701 and the third layer wiring 703.

以上の説明から明らかなごとく、一対の第1層
の配線701の中間に第3層の配線703がある
場合、本発明の効果を最大にするには、第1層、
第3層の配線の巾w1,w3の和が第1層の配線
701のピツチp1以下であることが望ましい。
しかし、実際にはこの条件が満されなくても本発
明の効果はある。
As is clear from the above description, when the third layer wiring 703 is located between a pair of first layer wiring 701, in order to maximize the effect of the present invention, the first layer,
It is desirable that the sum of the widths w1 and w3 of the third layer wiring is equal to or less than the pitch p1 of the first layer wiring 701.
However, in reality, the present invention is effective even if this condition is not met.

以上のことは、第2層の配線702と第4層の
配線704に関しても言える。
The above also applies to the second layer wiring 702 and the fourth layer wiring 704.

なお、第4層の配線704に関しては、更に、
次のことが言える。もし、第3層の配線703が
第1層の配線701の上にある場合、これらの二
つの配線と第4層の配線704とが効する部分に
おいて、第4層の配線704の下には、第1層の
配線701、絶縁物層601,602、第3層の
配線703、絶縁物層603の5つの層が積層さ
れることになる。
Regarding the fourth layer wiring 704, furthermore,
The following can be said. If the third layer wiring 703 is above the first layer wiring 701, in the area where these two wirings and the fourth layer wiring 704 work, there is no space under the fourth layer wiring 704. , a first layer of wiring 701, insulator layers 601 and 602, a third layer of wiring 703, and an insulator layer 603.

一方、この交叉する部分の近傍では、第4層の
配線704の下には、第1、第3の配線701,
703がなく、3つの絶縁物層601〜603が
積層されることになる。この結果、この交叉する
部分とその近傍においては、第4層の配線704
の高さは2層分だけ変化することになる。このよ
うに高さの変化が大きいと第4層の配線704に
断線が生じやすいという欠点がある。つまり、一
般に、多層の配線がある場合、同一方向に延びた
異なる層の配線の上で、この方向に直角な方向に
延びた別の層の配線が交叉する場合、この最後の
配線の段差が大きくなり、断線が生じやすい。し
かし、本発明によれば、第4層の配線704と第
1層の配線701の交叉する部分の下には、第3
層の配線がない。
On the other hand, in the vicinity of this intersection, below the fourth layer wiring 704 are the first, third wiring 701,
There is no layer 703, and three insulator layers 601 to 603 are stacked. As a result, in this intersecting portion and its vicinity, the fourth layer wiring 704
The height of will change by two layers. Such a large change in height has the disadvantage that the fourth layer wiring 704 is likely to be disconnected. In other words, in general, when there are multiple layers of wiring, if a wiring in a different layer that extends in the same direction crosses a wiring in another layer that extends in a direction perpendicular to this direction, the step of this last wiring will be It becomes large and wire breakage is likely to occur. However, according to the present invention, there is a third layer under the intersection of the fourth layer wiring 704 and the first layer wiring 701.
No layer wiring.

したがつて、第4図から分かるように第4層の
配線704の段差はどこでも1層分だけである。
したがつて、本発明のごとく、4層の配線を設け
た場合、第4層の断線が生じにくいという効果が
ある。
Therefore, as can be seen from FIG. 4, the level difference in the fourth layer wiring 704 is only one layer.
Therefore, when four layers of wiring are provided as in the present invention, there is an effect that disconnection in the fourth layer is less likely to occur.

第5図は、本発明の第2の実施例である。 FIG. 5 shows a second embodiment of the invention.

半導体製造技術の制約により、上層の配線の最
小幅が下層の配線のものより大きくせざるをえな
い場合があり、その結果、配線ピツチも上層のも
のほど大きくせざるを得ない場合がある。このた
め第2図では、上層の配線チヤネル103および
104の各々一つは、下層の配線チヤネル101
および102の2チヤネルに対して設けられてい
る。
Due to restrictions in semiconductor manufacturing technology, the minimum width of upper-layer interconnects may have to be larger than that of lower-layer interconnects, and as a result, the interconnect pitches of upper-layer interconnects may also have to be larger. Therefore, in FIG. 2, each one of the upper layer wiring channels 103 and 104 is connected to the lower layer wiring channel 101.
and 102 channels.

このように、上層の配線チヤネルのピツチを下
層の配線チヤネルのそれよりも大きくすることに
より、半導体製造技術上の制約を克服できる。
In this way, by making the pitch of the upper layer wiring channel larger than that of the lower layer wiring channel, it is possible to overcome limitations in semiconductor manufacturing technology.

次に異なる層の配線の接続を行なうためのスル
ーホールの設け方を第5図の場合について示す。
スルーホールは、二つの配線がそれぞれ設けられ
ている配線チヤネルの交点に設けることが最も簡
単である。
Next, a method of providing through holes for connecting wiring in different layers will be described in the case of FIG. 5.
It is easiest to provide a through hole at the intersection of wiring channels in which two wiring lines are respectively provided.

第6図aでは、第1層の隣接する一対の配線チ
ヤネル101に設けられた配線311A,311
Bを、それぞれ第2層の配線チヤネル102内の
分断された二つの配線312A,312Bに、そ
れぞれ、これらの配線チヤネルの交点に設けられ
たスルーホール301A,301Bにより接続さ
れている。一対の配線チヤネル101の間の配線
チヤネル103と配線チヤネル102との交点に
は、スルーホールを設ける必要がないものとす
る。通常、第1層の配線が出来るだけ多く設けら
れるように、配線チヤネル101のピツチは出来
るだけ小さい方が望ましい。従つて、配線311
Aと311B間の距離が配線間の短絡を防止する
上で許容される最小パターン間隔に出来るだけ小
さい方が望ましい。
In FIG. 6a, wirings 311A and 311 provided in a pair of adjacent wiring channels 101 in the first layer are shown.
B are connected to two divided wirings 312A and 312B in the wiring channel 102 of the second layer, respectively, by through holes 301A and 301B provided at the intersections of these wiring channels. It is assumed that there is no need to provide a through hole at the intersection of the wiring channel 103 and the wiring channel 102 between the pair of wiring channels 101. Normally, it is desirable that the pitch of the wiring channels 101 be as small as possible so that as many first layer wirings as possible can be provided. Therefore, the wiring 311
It is desirable that the distance between A and 311B be as small as possible to the minimum pattern interval allowed to prevent short circuits between wirings.

第6図aの場合、配線312Aと312Bの距
離321も、この許容最小パターン間隔以上にす
る必要がある。この距離321をこの許容最小パ
ターン間隔に等しくすると、配線311Aと31
1Bの間の距離は、この許容最小パターン間隔よ
りわずかに大きくすればよく、したがつて、配線
チヤネル101のピツチも格別大きくする必要が
ない。しかし、このように、配線パターン101
のピツチを定めると、第6図bのように、第2層
の配線チヤネル102と、第1層の配線チヤネル
101との一つの交点にスルーホールを設けたう
えで、更にその同じ配線チヤネル101に隣接す
る位置にある第3層の配線チヤネル103と同じ
配線チヤネル102との交点に、スルーホールを
設けることは望ましくない。第6図bでは、配線
チヤネル102内の配線312Aは、スルーホー
ル301を介して、配線チヤネル内の配線311
Aに、接続されており、この配線チヤネル101
に隣接する配線チヤネル103内の配線303が
スルーホール302により同じ配線チヤネル10
2内の、他の配線312Bに接続されている。こ
の場合、配線312Aと312B間の距離322
は、配線チヤネル101のピツチよりかなり小さ
く、したがつて、許容最小パターン間隔以下とな
らざるをえない。したがつて、第6図bのような
配線の接続は、配線チヤネル101のピツチが小
さいときには、禁止されねばならない。つまり、
第3層の配線303と第2層の配線312Bとの
交点にスルーホール302を設ける場合、配線3
12Bの属する配線チヤネル102と、第1層の
配線チヤネル101との交点であつて、上の交点
に隣接する交点にスルーホールが設けられている
か否かを調べ、もし、この隣接する交点があれ
ば、上述の交点にスルーホールを設けることは禁
止される必要がある。つまり上層の配線間にスル
ーホールを作れるかどうかは下層の配線間にスル
ーホールによつて制限をうけることになるので、
上層の配線チヤネルの交点にスルーホールを作る
場合、逐一隣接する下層のチヤネルの交点にスル
ーホールがあるかないかをチエツクせねばなら
ず、配線位置をきめるための計算機処理が複雑に
なる、という問題がある。
In the case of FIG. 6a, the distance 321 between the wirings 312A and 312B must also be greater than this allowable minimum pattern spacing. If this distance 321 is equal to this allowable minimum pattern spacing, then the wiring 311A and 31
The distance between the wiring channels 101 and 1B need only be slightly larger than this allowable minimum pattern spacing, and therefore the pitch of the wiring channels 101 does not need to be particularly large. However, in this way, the wiring pattern 101
As shown in FIG. 6b, a through hole is provided at one intersection of the second layer wiring channel 102 and the first layer wiring channel 101, and then the same wiring channel 101 is It is not desirable to provide a through hole at the intersection of the third layer wiring channel 103 and the same wiring channel 102 located adjacent to the third layer. In FIG. 6b, the wiring 312A in the wiring channel 102 is connected to the wiring 312A in the wiring channel through the through hole 301.
A, and this wiring channel 101
The wiring 303 in the wiring channel 103 adjacent to is connected to the same wiring channel 10 by the through hole 302.
It is connected to another wiring 312B in 2. In this case, the distance 322 between wires 312A and 312B
is considerably smaller than the pitch of the wiring channel 101, and therefore must be less than the allowable minimum pattern spacing. Therefore, wiring connections as shown in FIG. 6b must be prohibited when the pitch of the wiring channels 101 is small. In other words,
When providing the through hole 302 at the intersection of the third layer wiring 303 and the second layer wiring 312B, the wiring 303
Check whether a through hole is provided at the intersection between the wiring channel 102 to which 12B belongs and the first layer wiring channel 101, which is adjacent to the upper intersection. For example, the provision of through holes at the above-mentioned intersection points should be prohibited. In other words, the ability to create through holes between upper-layer wiring is limited by the through-holes between lower-layer wiring.
When creating a through hole at the intersection of upper layer wiring channels, it is necessary to check whether there is a through hole at each intersection of adjacent lower layer channels, which complicates the computer processing for determining the wiring position. There is.

第7図は、この問題を、スルーホールを作る位
置を隣接する二つの層の配線チヤネルの交点に限
定することにより解決した実施例を示す。ここで
は、この交点を縦方向、横方向それぞれについて
配線チヤネルを最も多く選ぶことができる第1層
と第2層の配線チヤネル101,102の交点
(黒丸511)に合せた場合を示してある。
FIG. 7 shows an embodiment in which this problem is solved by limiting the locations where through holes are formed to the intersections of wiring channels in two adjacent layers. Here, a case is shown in which this intersection is aligned with the intersection (black circle 511) of the wiring channels 101 and 102 of the first and second layers, which allows the largest number of wiring channels to be selected in each of the vertical and horizontal directions.

第1層の配線チヤネル101上の配線510
は、第2層の配線チヤネル102上の配線520
に、これらの配線チヤネルの交点に設けられたス
ルーホール501により接続されることができ
る。この配線501が設けられている配線チヤネ
ル101に隣接する、第3の配線層の配線チヤネ
ル103上の配線530を、配線520が設けら
れている配線チヤネル102上の配線521とを
接続する場合、配線チヤネル102上の交点51
1の内、配線530が設けられるべき配線チヤネ
ル103に最も近い交点にスルーホール502を
設け、さらにスルーホールに導かれ、配線チヤネ
ル103に垂直な方向を有する折れ曲がり部aを
配線530内に設ける。この結果、同一配線チヤ
ネル102上にある配線520と521の距離
は、交点511の間隔にほぼ等しくなり、許容最
小間隔以上にできる。なお、配線530の折れ曲
がり部aは、配線530の残りの部分と同時に、
同じ部材で作られる。
Wiring 510 on first layer wiring channel 101
is the wiring 520 on the second layer wiring channel 102
These wiring channels can be connected to each other by through holes 501 provided at the intersections thereof. When connecting the wiring 530 on the wiring channel 103 of the third wiring layer, which is adjacent to the wiring channel 101 where the wiring 501 is provided, to the wiring 521 on the wiring channel 102 where the wiring 520 is provided, Intersection point 51 on wiring channel 102
1, a through hole 502 is provided at the intersection closest to the wiring channel 103 where the wiring 530 is to be provided, and a bent portion a that is guided by the through hole and has a direction perpendicular to the wiring channel 103 is provided in the wiring 530. As a result, the distance between the wires 520 and 521 on the same wiring channel 102 becomes approximately equal to the distance between the intersection points 511, which can be greater than the minimum allowable distance. Note that the bent portion a of the wiring 530 is formed at the same time as the rest of the wiring 530.
made from the same materials.

なお、第3の層の配線チヤネル103上に設け
られた配線531と、第4層の配線チヤネル10
4上に設けられた配線540とを接続する場合、
これらの配線チヤネルのいずれにも最も近い、一
つの交点511にスルーホールを設けて行なう。
スルーホール503は、このスルーホールの例で
ある。配線540には、配線チヤネル104に直
角な方向を有し、スルーホール503に導かれた
折れ曲がり部bを設け、配線531には、配線チ
ヤネル103に直角な方向を有し、スルーホール
503に導かれた折り曲がり部cを設けることに
より、配線531,540が、一つの交点511
に設けられたスルーホール503により接続され
ることができる。
Note that the wiring 531 provided on the wiring channel 103 of the third layer and the wiring channel 10 of the fourth layer
When connecting the wiring 540 provided on 4,
A through hole is provided at one intersection 511 that is closest to any of these wiring channels.
Through hole 503 is an example of this through hole. The wiring 540 has a bent portion b that has a direction perpendicular to the wiring channel 104 and is guided to the through hole 503, and the wiring 531 has a bent part b that has a direction perpendicular to the wiring channel 103 and is led to the through hole 503. By providing the curved bent portion c, the wirings 531 and 540 can be connected to one intersection point 511.
The connection can be made through a through hole 503 provided in the.

なお、配線540の折れ曲がり部bは、配線5
40の残りの部分と同時に、かつ、同じ部材で作
る。また、配線531の折れ曲がり部cは、配線
513の残りの部分と同時に、かつ、同じ部材で
作る。
Note that the bent portion b of the wiring 540 is
It is made at the same time and from the same material as the rest of 40. Further, the bent portion c of the wiring 531 is made at the same time as the rest of the wiring 513 and from the same material.

以上のごとく、スルーホールの設ける位置を隣
接する二つの層の配線チヤネルの交点に設けるこ
とにより、上層の配線のためのスルーホールを下
層の配線のスルーホールの有無を調べることな
く、実現でき、配線をきめる計算機処理が簡単に
なる。
As described above, by providing the through hole at the intersection of the wiring channels of two adjacent layers, it is possible to create a through hole for the wiring in the upper layer without checking whether there is a through hole in the wiring in the lower layer. Computer processing for determining wiring becomes easier.

なお、第7図の実施例において、たとえばスル
ーホール503がある交点を通過する配線チヤネ
ル102に配線(図示せず)が設けられる場合、
折れ曲がり部bの配線の高さの変化(段差)が大
きくなるが、このような場合が生じるケースは少
ないので、全体としては、断線が生じる確率は少
ない。また、配線チヤネル101に配線が設けら
れた場合、その配線と配線540との間の容量
は、これらの配線が折れ曲がり部bのみで重畳さ
れるにすぎないので、小さい。
In the embodiment of FIG. 7, for example, if a wiring (not shown) is provided in the wiring channel 102 passing through an intersection with the through hole 503,
Although the change in height (level difference) of the wiring at the bent portion b becomes large, such a case rarely occurs, and therefore, overall, the probability of wire breakage occurring is low. Further, when a wiring is provided in the wiring channel 101, the capacitance between the wiring and the wiring 540 is small because these wirings are overlapped only at the bent portion b.

また、この配線チヤネル101に設けられた配
線の目視又はプローブによる検査は、折れ曲がり
部のみで不可能となるだけであり、実質上、目視
又は検査が可能である。
Furthermore, visual inspection or inspection using a probe of the wiring provided in this wiring channel 101 is only possible at the bent portions, and visual inspection or inspection is essentially possible.

勿論、第4層の配線が用いられない場合、折れ
曲がり部の段差、あるいは結合容量は他と変らず
小さい。
Of course, if the fourth layer wiring is not used, the step difference at the bent portion or the coupling capacitance will be as small as any other wiring.

以上の如く本発明によれば、下層の配線による
絶縁層の段差を小さくできるので、絶縁層の厚さ
を厚くしたり、あるいは配線の幅を広くし配線間
隔を大きくすることなく段差による配線の断線を
防止でき、配線密度の向上とともに集積度を向上
させることができる、また、絶縁層の厚さを厚く
する必要がないので、スルーホールでの断線が生
じにくい、という大きな長所がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the level difference in the insulating layer due to the lower layer wiring, so it is possible to reduce the level difference in the wiring due to the level difference without increasing the thickness of the insulating layer or increasing the width of the wiring and increasing the wiring spacing. It has the great advantage of being able to prevent wire breaks, increasing the wiring density and the degree of integration, and since there is no need to increase the thickness of the insulating layer, wire breaks at through holes are less likely to occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による4層の配線チヤネルの
配置を示す図、第2図は、第1図の配線チヤネル
の配置にしたがつて設けられた4層の配線を有す
る集積回路の斜視図、第3図は、第2図の集積回
路の第2層の配線の中心を通る面で切断したとき
の断面図、第4図は、第2図の集積回路の第4層
の配線の中心を通る面で切断したときの断面図、
第5図は、本発明による4層の配線チヤネルの他
の配置を示す図、第6図a,bは、本発明による
集積回路において、層間接続のためのスルーホー
ルの設け方を示す図、第7図は、本発明による集
積回路において、スルーホールの他の設け方を示
す図である。 101……第1層の配線チヤネル、102……
第2層の配線チヤネル、103……第3層の配線
チヤネル、104……第4層の配線チヤネル、3
11A,311B,510……第1層の配線、3
12,312B,520,521……第2層の配
線、303,530,531……第3層の配線、
540……第4層の配線。
FIG. 1 is a diagram showing a four-layer wiring channel arrangement according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an integrated circuit having four layers of wiring provided according to the wiring channel arrangement of FIG. 1. , FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the center of the second layer wiring of the integrated circuit in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken through the center of the fourth layer wiring of the integrated circuit in FIG. A cross-sectional view when cut along a plane passing through,
FIG. 5 is a diagram showing another arrangement of four-layer wiring channels according to the present invention, FIGS. 6a and 6b are diagrams showing how to provide through holes for interlayer connections in an integrated circuit according to the present invention, FIG. 7 is a diagram showing another way of providing through holes in the integrated circuit according to the present invention. 101...First layer wiring channel, 102...
2nd layer wiring channel, 103...3rd layer wiring channel, 104...4th layer wiring channel, 3
11A, 311B, 510...first layer wiring, 3
12,312B,520,521...2nd layer wiring, 303,530,531...3rd layer wiring,
540...4th layer wiring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多数の回路素子が形成された半導体基板上に
設けられ、該回路素子を接続するため相互に絶縁
層を介して3層以上積層された複数層の配線であ
つて、各層ごとに複数の配線を有し、各層の複数
の配線は、各層ごとにあらかじめ定められた相互
に平行でかつ規則的に配列された複数の配線位置
のいくつかに設けられ、該複数層の配線の内、第
1層、第3層の複数の配線は第1の方向に延び、
第2層の配線は、該第1の方向に直角な第2の方
向に延び、該第3層の配線の各々の中心位置を、
該第1層の配線の中心位置からずらし、該第3層
の配線を該第1層の配線による絶縁層の段差を埋
めるよう設けたことを特徴とする多層配線を有す
る集積回路。 2 該絶縁層は、透明な絶縁物からなる第1項の
集積回路。 3 該第3層の配線の間隔は、該第1層の配線の
間隔よりも大きい第1項又は第2項の集積回路。 4 該複数層の配線の内、第4層の複数の配線
は、該第2の方向に延び、かつ、その中心は、該
第2層の配線の中心位置からずれた位置にある第
1項又は第2項又は第3項の集積回路。 5 該第4層の配線の間隔は該第2層の配線の間
隔よりも大きい第4項の集積回路。 6 隣接する二つの層にそれぞれ属する二つの配
線を接続するためのスルーホールは、該二つの配
線がそれぞれ設けられている配線チヤネルの交点
位置にのみ設けられている第1項から第5項のい
ずれか一つの集積回路。 7 隣接する二つの層に属する二つの配線を接続
するためのスルーホールは、あらかじめ定められ
た隣接する一対の層の配線チヤネルの交点位置に
のみ設けられている第1項から第5項のいずれか
一つの集積回路。
[Scope of Claims] 1. A multi-layer wiring provided on a semiconductor substrate on which a large number of circuit elements are formed, and in which three or more layers are laminated with an insulating layer interposed between them to connect the circuit elements, Each layer has a plurality of wirings, and the plurality of wirings in each layer are provided at some of the plurality of wiring positions that are predetermined for each layer and arranged regularly and parallel to each other. Among the wirings, a plurality of wirings in the first layer and the third layer extend in the first direction,
The second layer wiring extends in a second direction perpendicular to the first direction, and the center position of each of the third layer wiring is
An integrated circuit having multilayer wiring, characterized in that the third layer wiring is offset from the center position of the first layer wiring and is provided to fill a step in an insulating layer caused by the first layer wiring. 2. The integrated circuit of item 1, wherein the insulating layer is made of a transparent insulator. 3. The integrated circuit according to item 1 or 2, wherein the spacing between the wirings in the third layer is larger than the spacing between the wirings in the first layer. 4 Among the plurality of wiring layers, the plurality of wirings in the fourth layer extend in the second direction, and the center thereof is located at a position offset from the center position of the wiring in the second layer. or the integrated circuit of item 2 or item 3. 5. The integrated circuit according to item 4, wherein the spacing between the wirings in the fourth layer is larger than the spacing between the wirings in the second layer. 6 Through-holes for connecting two wirings belonging to two adjacent layers shall be provided only at the intersection of the wiring channels in which the two wirings are respectively provided. Any one integrated circuit. 7 Through-holes for connecting two wirings belonging to two adjacent layers shall be any one of paragraphs 1 to 5 provided only at predetermined intersection points of wiring channels of a pair of adjacent layers. or one integrated circuit.
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