JPH05226331A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH05226331A
JPH05226331A JP25783491A JP25783491A JPH05226331A JP H05226331 A JPH05226331 A JP H05226331A JP 25783491 A JP25783491 A JP 25783491A JP 25783491 A JP25783491 A JP 25783491A JP H05226331 A JPH05226331 A JP H05226331A
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JP
Japan
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wiring
layer
wiring layer
contact hole
integrated circuit
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Application number
JP25783491A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Kondo
仁史 近藤
Akihiro Sueda
昭洋 末田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、設計値寸法に対し誤差の少ないヴィ
アコンタクトホ−ルを形成するとともに、素子の集積度
を向上することを主要な目的とする。 【構成】半導体基板上に互いに絶縁して設けられた第1
の金属層(34c) ・第2の金属層(36a) を、電気的に接続
するヴィアコンタクトホ−ル(38)下の前記配線層(35b)
の幅が、その他の領域の配線層の幅より広くすることに
より、誤差の少ないヴィアコンタクトホ−ルの形成と素
子の集積度向上を達成しえる半導体集積回路装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層メタル配線技術を
用いた半導体集積回路装置に関し、主に電算機を用いた
自動設計に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、多層メタル配線技術を用い
た大規模集積回路(以下、LSIと称する)のパタ−ン
レイアウトは、主に電算機を用いた自動設計に使用され
る。ここで、LSIの電算機を用いた自動設計を図5及
び図6を参照して説明する。なお、図5は半導体集積回
路装置のパタ−ンレイアウト図、図6は図5の半導体集
積回路装置を構成する1個のセルのパタ−ン平面図であ
る。
【0003】図中の1…はセル行である。これらセル行
1…は、ビルディング・ブロック方式と呼ばれる複数の
セル…から構成されている。前記セル行1…間は、配線
領域(チャネル領域)3、3となっている。これら配線
領域3、3には、第1層目のAI(アルミ)配線4がセ
ル行方向に設けられている。このアルミ配線4はセル2
…に供給する電源として使用される。また、前記配線領
域3、3及びセル行1…には、入力として使用される多
結晶シリコンからなる配線層5、出力として使用される
第2層目のアルミ配線6が、夫々セル行1…と直交する
方向に設けられている。なお、前記アルミ配線6は、セ
ル行1…が設けられた領域ではセル行1…を横切るスル
−配線として用いられている。前記第1層目のアルミ配
線4と第2層目のアルミ配線6とは、ヴィア(Via)
コンタクトホ−ル7…によって接続されている。同様
に、前記第1層目のアルミ配線4と配線層5とは第1の
コンタクトホ−ル8…によって接続され、第1層目のア
ルミ配線4と基板表面の拡散層9とは第2のコンタクト
ホ−ル10…によって接続されている。
【0004】こうした構造の半導体集積回路装置におい
て、アルミ配線4、6及び配線層5の夫々の中心線、セ
ル2…の発生原点は単位格子上に位置しており、単位格
子の大きさ(ピッチ)は夫々必ずしも同じ値ではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、第1層目のアルミ配線4とシリコン基板が
短絡したり、第2層目のアルミ配線6が段切れするとい
う問題を有する。これについて、図7〜図9を参照して
説明する。ここで、図7はヴィアコンタクトホ−ル形成
用の写真蝕刻(PEP)の感光時の半導体集積回路装置
の断面図を、図8は図7に対応したパタ−ン図を示す。
図7において、11はシリコン基板である。この基板11上
には、シリコン酸化膜12を介して多結晶シリコンからな
る配線層13が設けられている。この配線層13を含む酸化
膜12上には、第1層目のアルミ配線14を第1のCVD膜
151 を介して設けられている。このCVD膜151 上に
は、第2のCVD膜152 、レジスト16が設けられてい
る。同図で、感光されるレジスト16の面は、配線層13の
存在により隆起した状態になっている。従って、この状
態でマスク17を用いて感光すると、光が矢印Aの方向に
反射する。その結果、この状態で工程を進めると、最悪
の場合図9に示す如く酸化膜12が部分的に除去され、第
1層目のアルミ配線14と除去された酸化膜12から露出す
る基板11とが短絡する。また、配線層13の存在により起
伏が激しくなり、第2層目のアルミ配線18が段切れ(O
印部分)を起こす危険がある。なお、図8において、P
は第2層目のAl配線18のピッチを示す。また、図9に
おいて、L1 はヴィアコンタクトホ−ル19の実際の開口
幅を、L2 は設計上の開口幅を夫々示す。このようなこ
とから、下記、(ア)、(イ)の対策方法が取られてい
る。
【0006】(ア).第1層目のアルミ配線及び第2層
目のアルミ配線のヴィアコンタクトホ−ルに対するオ−
バ−ラップ部分を追加すること。即ち、これは、第10図
に示す如く、実際に開口されるヴィアコンタクトホ−ル
20の大きさを考慮して、その周囲に第1層目のアルミ配
線14と第2層目のアルミ配線18のオ−バ−ラップを付け
るという方法である。しかしながら、この方法によれ
ば、第2層目のアルミ配線18のピッチはP´と広がった
ヴィアコンタクトホ−ル20の分大きくなり、LSIの集
積度を低下させる。
【0007】(イ).ヴィアコンタクトホ−ルを配線層
間に位置するように設けること。これについて、図11、
図12を参照して説明する。なお、図12は図11のX−X線
に沿う断面図である。即ち、これは、多結晶シリコンか
らなる配線層13の起因する隆起を考慮し、配線層13のピ
ッチP”を大きくとり、ヴィアコンタクトホ−ル21を配
線層13、13間の平坦な部分に設ける方法である。しかし
ながら、この方法によれば、配線層13のピッチがP”と
ヴィアコンタクトホ−ル21の幅程広くなり、LSIの集
積度が低下させる。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、誤差の少ないヴィアコンタクトホ−ルを形成すると
ともに、素子の集積度を向上できる半導体集積回路装置
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、主として電子
計算機を用いて自動設計される半導体集積回路装置に関
するもので、その要点は、「ヴィアコンタクトホ−ル下
の配線層の幅を他の領域の配線層の幅に対して広げる手
段」を用いることにより、上記目的の達成を図ったこと
を骨子とする。
【0010】
【作用】本発明において、ヴィアコンタクトホ−ル下の
配線層の幅がその他の領域の配線層の幅より広がった構
造となっているため、ヴィアコンタクトホ−ルのエッジ
の下の起伏をなくすことができる。その結果、ヴィアコ
ンタクトトホ−ル形成前では図4に示すように光が入射
するため、従来(第6図)と比べ、配線層上周辺のレジ
ストの斜面上で反射する光の量を減少し、設計値寸法に
対し誤差の少ないヴィアコンタクトホ−ル38を形成でき
る。また、従来と比べ、集積度を向上できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。
【0012】図1〜図3を参照して説明する。但し、図
1は本発明の実施例1に係る半導体集積回路装置のパタ
−ン平面図、図2は図1を部分的に拡大したパタ−ン平
面図、図3は図2のX−X線に沿うヴィアコンタクトホ
−ル形成前の断面図である。
【0013】図中の311 、312 、313 …は、セル行であ
る。これらセル行31は、ビルディング・ブロック方式と
呼ばれる複数の単位セル32a、32b、32c…から構成さ
れている。前記セル311 …間は、配線領域(チャネル領
域)331 、332 …となっている。これら配線領域331
332 …には、第1の金属層としての第1層目のアルミ配
線34a、34b、34cがセル行方向に設けられている。こ
れらのアルミ配線34a、34b、34cは上記単位セルへ電
源を供給するための電源線としても使用される。前記配
線領域331 、332 及びセル行には、入力として使用され
る多結晶シリコンからなる配線層35a、35b、35c、出
力として使用される第2の金属層としての第2層目のア
ルミ配線36a、36bが、夫々セル行311 …と直交する方
向に設けられている。ここで、前記アルミ配線36a、36
bは、セル行311 …が設けられた領域ではセル行31…を
横切るスル−配線として用いられている。なお、上記配
線層35a…は半導体基板上に絶縁膜を介して形成され、
更にこの配線層35a…上には第1層目のアルミ配線34a
…、第2層目のアルミ配線36a…が順次絶縁膜を介して
形成されている。
【0014】以下、図1に基づき更に詳述する。単位セ
ル32aを構成するインバ−タ37の出力端は、図示しない
コンタクトホ−ルを介して第2層目のアルミ配線36aの
一端に接続される。このアルミ配線36aはセル行312
を通過し、配線領域332 においてその他端がヴィアコン
タクトホ−ル38を介して第1層目のアルミ配線34cの一
端に接続されている。上記ヴィアコンタクトホ−ル38の
下には、後記するように配線層35bが形成されている。
前記アルミ配線34cの他端は、コンタクトホ−ル39を介
して配線層35cの一端に接続されている。このアルミ配
線34cの他端は、単位セル32eの1アゲ−ト40の一方の
入力端に接続されている。従って、インバ−タ37の出力
はアルミ配線36a、34c及び配線層35cを介して1アゲ
−ト40の一方の入力端に供給されることになる。
【0015】また、単位セル32cのインバ−タ41の出力
端は、図示しないコンタクトホ−ルによって第2層目の
アルミ配線36bに接続される。このアルミ配線36bの一
端は、コンタクトホ−ル42を介して第1層目のアルミ配
線34aの一端に接続されている。このアルミ配線34aの
他端は、コンタクトホ−ル43を介して配線層35aの一端
に接続されている。この配線層35aの他端は単位セル32
bのクロックドインバ−タ44の入力端に接続されてい
る。一方、上記第2層目のアルミ配線36bの他端は、コ
ンタクトホ−ル45を介して第1層目のアルミ配線34bの
一端に接続されている。このアルミ配線34bの他端は、
上記第2層目のアルミ配線36a下に絶縁膜を介して設け
られるコンタクトホ−ル46を介して配線層35bの一端に
接続されている。この配線層35bは、上記ヴィアコンタ
クトホ−ル38下を通過し(絶縁膜を介して)しており、
その他端が単位セル32dのナンドゲ−ト47の一方の入力
端に接続されている。従って、インバ−タ41の出力は、
アルミ配線36b、34a及び配線層35を介してクロックド
インバ−タ44の入力端に供給されるとともに、アルミ配
線36b、34b及び配線層35bを介してナンドゲ−ト47の
一方の入力端に供給される。
【0016】図2及び図3において、51は例えばシリコ
ン基板である。この基板51上には、シリコン酸化膜52を
介して多結晶シリコンからなる配線層35bが設けられて
いる。この配線層35bを含む酸化膜52上には、第1層目
のアルミ配線34cが第1のCVD膜531 を介して設けら
れている。このCVD膜531 上には第2のCVD膜532
を介して第2層目のアルミ配線36aが設けられている。
即ち、実施例2では、ヴィアコンタクトホ−ル38下の多
結晶シリコンからなる配線層35bの幅をその他の領域の
配線層61の幅より広げた構造となっている。なお、図中
の61は、幅を広げる前の配線端を示す。
【0017】従って、本実施例によれば、ヴィアコンタ
クトホ−ル38下の配線層35bの幅がその他の領域の配線
層35bの幅より広がった構造となっているため、ヴィア
コンタクトホ−ル38のエッジの下の起伏をなくすことが
できる。その結果、ヴィアコンタクトホ−ル形成前では
図4に示すように光が入射するため、従来(第6図)と
比べ、配線層35b上周辺のレジストの斜面上で反射する
光の量を減少し、設計値寸法に対し誤差の少ないヴィア
コンタクトホ−ル38を形成できる。また、従来と比べ集
積度を向上できる。
【0018】なお、上記実施例では、第1層目のアルミ
配線が下層(基板側)に、かつ第2層目のアルミ配線が
上層(基板と反対側)に設けられた場合について述べた
が、これに限定されず、例えば図14に示す如く第1層目
のアルミ配線34´が上層に設けられ、かつ第2層目のア
ルミ配線36´が下層に設けられた場合でも良い。
【0019】また、上記実施例では、配線層がシリコン
基板上にシリコン酸化膜を介して形成された多結晶シリ
コンからなる配線層の場合について述べたが、これに限
らない。例えば、第13図に示す如く、シリコン基板51の
表面に拡散層91を設けた構造のものでもよい。但し、こ
の場合、拡散層91上に対応するシリコン酸化膜92の部分
は凹状とする。このにすれば、レジスト54面での光の反
射はヴィアコンタクトホ−ルに対し内側へ向かうため、
ヴィアコンタクトホ−ルの境界線での光が弱まり、ヴィ
アコンタクトホ−ルが設計値寸法よりも小さくなる。そ
こで、本発明を適用すると、上記実施例と同様な効果を
得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、設計
値寸法に対し誤差の少ないヴィアコンタクトホ−ルを形
成するとともに、素子の集積度を向上し得る半導体集積
回路装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る半導体集積回路装置の
パタ−ンレイアウト図。
【図2】図1を部分的に拡大した半導体集積回路装置の
パタ−ン平面図。
【図3】図2のX−X線に沿う断面図。
【図4】図2のX−X線に沿うヴィアコンタクトホ−ル
形成前の断面図。
【図5】従来の半導体集積回路装置のパタ−ンレイアウ
ト図。
【図6】図5の半導体集積回路装置の1個の単位セルの
パタ−ン平面図。
【図7】ヴィアコンタクトホ−ル形成用のPEPの感光
時の半導体集積回路装置の断面図。
【図8】図7に対応したパタ−ン平面図。
【図9】従来技術の問題点を説明するための半導体集積
回路装置の断面図。
【図10】従来の改良された半導体集積回路装置のパタ
−ン平面図。
【図11】従来の改良された半導体集積回路装置のパタ
−ン平面図。
【図12】第11図のX−X線に沿う断面図。
【図13】シリコン基板表面に拡散層を形成した場合の
半導体集積回路装置の断面図。
【図14】本発明のその他の実施例に係る半導体集積回
路装置のパタ−ンレイアウト図。
【符号の説明】
311 ,312 ,313 …セル行、32a〜32e…単位セル、33
1 ,332 …配線領域、34a〜34c,81…第1層目のアル
ミ配線、35a〜35c,61,71…多結晶シリコンからなる
配線層、36a,36b,82…第2層目のアルミ配線、38…
ヴィアコンタクトホ−ル、51…シリコン基板、52,92…
シリコン酸化膜、54…レジスト,91…拡散層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、この基板上に設けられた
    配線層と、この配線層上に第1の絶縁膜を介して設けら
    れた第1の金属層と、この第1の金属層を含む第1の絶
    縁膜上に第2の絶縁膜を介して設けられた第2の金属層
    と、前記第1,第2の金属層を電気的に接続するヴィア
    コンタクトホ−ルとを具備し、ヴィアコンタクトホ−ル
    下の前記配線層の幅がその他の領域の配線層の幅より広
    いことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 配線層が、半導体基板上に絶縁して設け
    られた多結晶シリコンからなる配線層である請求項1記
    載の半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 配線層が半導体基板表面に設けられた拡
    散層である請求項1記載の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 各種機能回路を収納した単位セルによっ
    て形成した複数のセル行と、これらセル行間に配設され
    た配線領域と、この配線領域及び前記単位セル内に前記
    セル行と直交して設けられ前記セル行の第1の単位セル
    に電気的に接続する配線層と、同配線領域に前記セル行
    に沿って設けられ前記セル行の上記単位セルとは別の第
    2の単位セルに前記配線層を介して電気的に接続する第
    1の金属層と、同配線領域及びセル行に該セル行と直交
    する方向に沿って設けられた第2の金属層と、同配線領
    域に設けられ前記第1,第2の金属層を電気的に接続す
    るヴィアコンタクトホ−ルとを具備し、ヴィアコンタク
    トホ−ル下の前記配線層の幅がその他の領域の配線層の
    幅よりも広いことを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 配線層が、半導体基板上に絶縁して設け
    られた多結晶シリコンからなる配線層である請求項4記
    載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 配線層が半導体基板表面に設けられた拡
    散層である請求項4記載の半導体集積回路装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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