JPH01218051A - ウエハ規模集積回路の配線構造 - 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】 １既　　要〕 ウェハ規模集積回路における行および列方向に配列され
たチップ領域間を相互接続するための配線構造に関し。

チップ領域間相互配線の設計・作製・検査工数の低減な
らびに高性能・高信頼性の相互配線を形成可能とするこ
とを目的とし。

チップ領域外のウェハ上に行または列方向に延伸するよ
うに設けられた配線群であって、各々がチップ領域単位
で繰り返され、繰り返しごとに異なる配￥Ｍ層から形成
され、繰り返し端部において異なる配線層から形成され
た配線どうしが層間絶縁層を介して重なり合うように設
けられた複数の綿状配線を含む配線群と、チップ領域に
おけるバンドから前記チップ領域間の配線群に層間絶縁
層を介して交差するように設けられたバンド配線とから
相互配線パターンが構成されており、所定位置の層間絶
縁層にコンタクトホールが設けられていることにより、
所望の前記配線群に含まれる線状配線どうしおよび前記
線状配線とバンド配線どうしが接続されていることから
構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明はウェハ規模集積回路において異なるチップ領域
に形成された回路間を相互接続するための配線構造に関
する。

〔従来の技術〕

ウェハ規模集積回路は、−枚の半導体ウェハ上の複数の
チップ領域のそれぞれに必要な集積回路ブロックを形成
しておき、これらのチップ領域を切り離さずにウェハ上
に集積回路ブロック間の相互配線を施すことにより製造
される。この場合。

ウェハ上に形成されたチップのすべてが良品であるとは
限らないために、あらかじめ冗長度をもたせて集積回路
ブロックを形成しておき、集積回路ブロックごとに良否
判定試験を行い、良品の集積回路ブロックを選択してこ
れらの間に相互配線を施す。

その結果、相互接続される良品の集積回路ブロックの位
置は、ウェハごとに異なり、相互配線パターンをウェハ
ごとに設計する必要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のウェハ規模集積回路における集積回路ブロック間
の相互配線を形成する方法として、主に次の２つの方法
が提案されていた。

（１）上記集積回路ブロックの試験の結果に応じて。

相互配線用のマスクを作製する方法 この方法によれば、ウェハごとに専用の相互配線用マス
クおよびコンタクトホール用マスクを設計・製作するた
め、マスクの種類が多く、これらの製造ならびに検査コ
ストが高い。

（２）あらかじめ各ウェハに共通の相互配線を設けてお
き、上記集積回路ブロックの試験の結果に応じて、レー
ザのような光学的手段、あるいは、ヒユーズのような電
気的手段を用いて、配線の切断もしくは接続を行い、所
用の相互配線を達成する方法 この方法によれば、不要な相互配線をすべて切断するか
、あるいは、接続の可能性のある個所すべてを接続可能
な構造にあらかじめ形成しておく必要がある。このため
に、これらの切断・接続のための工程が複雑であり長時
間を要する。さらに。

不要な相互配線を切断した場合、切断個所の抵抗値の均
一性が充分でなく、一方、所用の配線を接続した場合、
接続個所の信頼性が充分でない等の問題がある。

本発明は、チップ領域間相互配線の設計・作製・検査工
数の低減ならびに高性能・高信頼性の相互配線を形成可
能とすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、半導体ウェハ上に行および列方向に所定の
ピッチで配列され、各々が行または列方向に平行な辺縁
によって区画された複数のチップ領域と、各々の該チッ
プ領域内において前記辺縁近傍に所定のピッチで配列さ
れたパッドと、複数の該チップ領域外の前記ウェハ上に
配設された複数の配線群であって、各々の該配線群は、
最近接する前記辺縁に平行に延伸する複数の線状配線を
含み、該線状配線は各々の延伸方向における該チップ領
域の配列ピッチにほぼ等しい長さを有し。

同一方向に延伸する該線状配線は行および列方向におい
て隣接する該配線群ごとに層間絶縁層によって互いに分
離された異なる配ｙＡ層から形成され。

一つの該配線群に含まれる各々の該線状配線は同一の行
または列において隣接する該配線群に含まれる該綿状配
線の一つの端部と前記層間絶縁層を介して重なり合う端
部を有し、所定の該端部間における前記層間絶縁層には
開口が設けられており互いに重なり合った該端部が該開
口を通じて相互に接続されており、各々の該配線群にお
ける該端部の相互位置は該線状配線の延伸方向における
該パッドの配列ピッチまたは該延伸方向における該チッ
プ領域の前記辺縁と該パッドとの最小距離以下の変位が
許容されており、かつ、各々の該配線群における咳端部
の相互位置関係は同一方向に延伸する該線状配線を含む
該配線群について同一である複数の配線群と、各々の該
チップ領域における該パッドから該チップ領域外の前記
ウェハ上を延伸し隣接する該チップ領域近傍に達する長
さを有するように形成された配線であって、隣接する該
チップ領域間に形成されている該配線群と前記層間絶縁
層もしくは別の層間絶縁層を介して互いに重なり合う交
差部を有し所定の該交差部における該眉間絶縁層には開
口が設けられており前記隣接するチップ領域間に配設さ
れている該配線群に含まれる該線状配線と該開１コを通
じて相互に接続されたパッド配線を備えたことを特徴と
する。本発明に係るウェハ規模集積回路の配線構造によ
って達成される。

〔作　用〕

チップ領域外のウェハ上に行または列方向に延伸するよ
うに設けられる配線を、チップ領域単位で操り返され、
繰り返しごとに異なる配線層から形成され、繰り返し端
部において異なる配ｆ！層から形成された配線どうしが
層間絶縁層を介して重なり合うように設けられた線状配
線から成る配線群と、チップ領域におけるパッドから前
記チップ領域間相互配線に層間絶縁層を介して交差する
ように設けられたパッド配線とから成る配線パターンが
構成されており、所定位置の眉間絶縁層にコンタクトホ
ールを発生することにより、所望の配線群に含まれる線
状配線どうしおよび前記線状配線とバンド配線どうしを
接続する。

その結果、チップ領域間相互配線はすべてのウェハに共
通な標準パターンとして設けることができ、ウェハごと
に必要な専用パターンは、前記線状配線どうしおよびこ
の線状配線と前記パッド配線どうしの接続個所における
コンタクトホールのパターンのみとなり、このパターン
を２通常の層間絶縁層にコンタクトホールを形成するた
めのマスクに追加指定するのみで済むことになる。その
結果、ウェハごとのチップ領域間相互配線の設計および
マスクの作製および検査の工数を著しく低減可能となる
。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）に示すように２例えば単結晶シリコンから
成るウェハ１上に、複数のチップ領域２が行および列方
向に所定ピッチで配列されている。各々のチップ領域２
は前記行および列方向に平行な辺縁で区画された方形を
成している。それぞれのチップ領域２内のウェハ１には
、ウェハ規模集積回路を構成するために必要な集積回路
ブロックが１種類ずつ形成されている。また、各々のチ
ップ領域２内において、前記辺縁近傍に沿って、前記集
積回路ブロックを他のチップ領域２内の集積回路ブロッ
クまたはウェハ１外の外部回路に接続するためのパッド
３が設けられている。以上は通常のウェハ規模集積回路
における構造と同じである。

本発明においては、チップ領域２外のウェハ１上に１行
方向に延伸する配線群４および列方向に延伸する配線群
５が形成されている。第１図（ｂ）の拡大図に示すよう
に、配線群４は行方向に延伸する複数の線状配線６を含
み、配線群５は列方向に延伸する複数の線状配線７を含
む。

綿状配線６は、チップ領域２の行方向の配列ピッチにほ
ぼ等しい長さを有しており、しかも１行または列方向に
おいて隣接する配線群４内の線状配線とは異なった配線
層から形成されている。すなわち、第１図（ｂｌにおい
て、配線群４１に含まれる線状配線６１は、配線群４□
に含まれる線状配線６２および配線群４３に含まれる線
状配線６３と配線層が異なっている。この場合、配線群
４Ｉに行および列方向において隣接する４つの配線群（
４□、４３等）は同−配ｖＡ層から形成されていてもよ
い。このようにして、チップ領域２の配列ピッチに相当
する長さごとに、異なる配′！！Ａ層から形成される配
線群４が操り返す構造を呈する。

さらに、同一の行において隣接する線状配線６の端部ど
うしは１層間絶縁層を介して重なり合うように形成され
ている。例えば、第１図（Ｃ）に示すように、線状配ｖ
Ａ６．は、その一端部において線状配置１６□の一端部
と、また、その他端部において。

図示しない別の線状配線の一端部と重なり合っている。

したがって、各綿状配線６の長さは、チップ領域２の配
列ピッチより、上記型なり合いの分だけ長い。そして、
この重なり部分には９層間絶縁層８が介在しており、必
要以外の場合には、線状配線６どうしは層間絶縁層８に
より絶縁されている。

以上のことは、配線群５に含まれる列方向に延伸する線
状配線７どうし１例えば線状配線７．とこれに行または
列方向において隣接する線状配線７２゜７３等について
もまったく同様である。

その結果、配線群４の綿状配線６と配線群５の線状配線
７とを層間絶縁層８を介して交差するように配置するこ
とができる。

一方、各バンド３には、チップ領域２外のウェハ１上を
延伸し、隣接するチップ領域２近傍に達する長を有する
パッド配線９が接続されている。

バンド配線っけ、それが形成されている当該チップ領域
２と隣接チップ領域の間に形成されている。

配線群４または配線群５と前記層間絶縁層もしくは別の
層間絶縁層を介して交差している。

したがって、第１図（ｂｌを参照して１例えばパッド配
線９１はパッド配ｖＡ９□（または９４）と同一配線層
から形成できるが、バンド配線９３および９４（または
９□）とは異なった配線層で形成することが必要である
。

上記線状配線６および７とパッド配線９が２つの配線層
−１とに２から構成されるとして、各配線と配線層の関
係は次のごとくである。

線状配線６．　・・・１ 線状配線６□　・・・１ｌ１２ 線状配線６３　　・・・何２ 線状配線７１、・・・Ｗ。

線状配線７□　・・・Ｗ２ 線状配線７３　　・・・Ｈ２ パッド配、ｖ！９Ｉ・　・　・Ｗ２ バッド配線９□・　・　・匈２ バンド配線９．・　・・−。

パッド配線９４・・・−１ さて、上記のように構造の配線群とパッド配線を用いて
チップ領域間の相互接続を行う例を説明する。

第２図を参照して、隣接するチップ領域ＡとＢについて
次のパッド間を接続するものとする。

（ａｌチップ領領域のパッド３ｂとチップ領域Ｂのパッ
ド３ａ （ｂｌチップ領領域のパッド３Ｃとチップ領域Ｂのパッ
ド３ｇ まず、上記（ａｌの相互配線を形成するためには。

次の各交差位置における前記層間絶縁層にコンタクトホ
ールを発生する。

■チップ領域Ａにおけるパッド３ｂに接続されているパ
ッド配線９ｂと配線群４．に属する線状配線６八との間 ■チップ領域Ｂにおけるパッド３ａに接続されているパ
ッド配ｖＡ９ａと配線群４□に属する線状配線６Ｂとの
間 ■配線群４１における線状配線６＾と配線群４□におけ
る線状配線６Ｂとの重なり合う端部間（Ｔ４）次いで、
上記（ｂｌの相互配線を形成するためには。

つぎの各交差位置における前記層間絶縁層にコンタクト
ホールを発生する。

■チップ領域Ａにおけるパッド３ｃに接続されているパ
ッド配線９ｃと配線群５に属する線状配線７＾との間 ■チップ領域Ｂにおけるパッド３ｇに接続されているパ
ッド配線９ｇと配線群５に属する線状配線７Ａとの間 以上のコンタクトホールを発生し、この位置で重なり合
う線状配線どうしおよび互いに交差する線状配線とパッ
ド配線どうしを、これらのコンタクトホールを通じて接
続する。

上記（ａ）の場合における■と■の平面図および断面図
を拡大して第３図（ａｌおよび（ｂｌに示す。第３図（
ａ）および（ｂ）を参照して、ウェハｌ上に絶縁層ＩＯ
を介して線状配線６Ｂが形成され、線状配線６Ｂ上には
。

コンタクトホール１１および工２を有する層間絶縁層８
が形成され、さらに１層間絶縁層８上には、同一の配線
層から成る線状配線６八およびパッド配線９ａが形成さ
れている。このようにして、線状配線６八と綿状配線６
Ｂ問および綿状配線６Ｂとパッド配線９ａ間が接続され
ている。

上記コンタクトホール１１および１２を通じての接続に
は特別の工程を必要とせず５通常の配線形成工程と同様
に、下層の配線層から構成される線状配線６Ｂを標準パ
ターンとして形成し、コンタクトホール１１および１２
が設けられたＮ間絶縁層ｓ上に。

上層の配線層から構成される線状配線６＾およびパッド
配線９ａを標準パターンとして形成するだけで接続が達
成される。

なお、前記チップ領域内における集積回路ブロックが１
例えば多結晶シリコンから成る下層配線層とアルミニウ
ム等の金属から成る上層配線層とを用いて形成される場
合３本発明における配線群４および５とパッド配線９の
うち、下層配線層から構成されるもの１例えば第３図に
おける線状配線６Ｂを、チップ領域内における前記上層
配線層を用いて形成しておくことも可能である。これは
。

本発明における配線群４および５とパッド配線９が標準
パターンとして形成されるものであり、チップ領域２間
の相互接続は、これら配線群間および配線群とパッド配
線間の接続位置を指定するだけで達成可能であるためで
ある。

また、配線群４および５がチップ領域単位で電気的に分
離されており、必要な個所で接続可能な構造を有してい
る。したがって、不要な配線を切断する等の工程を必要
とせず、また、従来のウェハ規模集積回路においてチッ
プ領域間に配設された配線数に比べ、各々の配線群に含
まれる線状配線がより少数でも、チップ領域２間に所用
の相互配線を施すことが可能である。

なお、上記実施例においては、隣接するチップ領域間の
相互配線の例を示したが、同一方向において隣接する配
線群に含まれる線状配線間と、交差する配線群に含まれ
る線状配線間のそれぞれにコンタクトホールを設けるこ
とにより、任意のチップ領域間に相互配線を施すことが
可能であることは容易に理解されるところである。

〔１発明の効果〕 本発明によれば、ウェハ規模集積回路におけるチップ領
域間の相互配線を形成するためのマスクの大部分は標準
パターンとして設計され、ウェハごとの専用マスクは層
間絶縁層に設けるコンタクトホール形成用のマスクのみ
となるため、マスクの設計１作製および検査の工数を大
幅に低減できる効果がある。

また１相互配線のための配線間の接続あるいは切断等の
工程を必要とせず、１ｌｌｉ常の配線および配線間接続
と同様の工程によって相互配線を施すことが可能であり
、配線の特性ならびに信頼性が向上できる効果がある。

さらに、チップ領域内に形成される集積回路ブロック内
の配線パターンに前記チップ領域間相互配線のパターン
を含めて取り扱うことが可能であり５通常の集積回路チ
ップを形成するのと同じ要領でチップ領域間相互配線を
形成できるので、特別の熟練および特別の設備等を必要
とせず、ウェハ規模集積回路の製造コストの経済性を向
上可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくＣ１は本発明による標準化された
配線パターンの構造を説明するための図。 第２図はチ・ノブ領域間の相互配線の例を示す平面図。 第３図（ａｌおよび（ｂ）は第２図の接続個所の具体的
空間構造を説明するための拡大断面図および平面図 である。 図において。 １はウェハ。 ２はチップ令豆域。 ３はパッド。 ４と５は配線群。 ６と７は綿状配線。 ８は層間絶縁層。 ９はパッド配線。 １０は絶縁層。 １１と１２はコンタクトホール である。 第１７ オ妾糸矛Ａ巨所の屡イ本官勺孝青り 第３　圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体ウェハ上に行および列方向に所定のピッチで
   配列され、各々が行または列方向に平行な辺縁によって
   区画された複数のチップ領域と、各々の該チップ領域内
   において前記辺縁近傍に所定のピッチで配列されたパッ
   ドと、 複数の該チップ領域外の前記ウェハ上に配設された複数
   の配線群であって、各々の該配線群は、最近接する前記
   辺縁に平行に延伸する複数の線状配線を含み、該線状配
   線は各々の延伸方向における該チップ領域の配列ピッチ
   にほぼ等しい長さを有し、同一方向に延伸する該線状配
   線は行および列方向において隣接する該配線群ごとに層
   間絶縁層によって互いに分離された異なる配線層から形
   成され、一つの該配線群に含まれる各々の該線状配線は
   同一の行または列において隣接する該配線群に含まれる
   該線状配線の一つの端部と前記層間絶縁層を介して重な
   り合う端部を有し、所定の該端部間における前記層間絶
   縁層には開口が設けられており互いに重なり合った該端
   部が該開口を通じて相互に接続されており、各々の該配
   線群における該端部の相互位置は該線状配線の延伸方向
   における該パッドの配列ピッチまたは該延伸方向におけ
   る該チップ領域の前記辺縁と該パッドとの最小距離以下
   の変位が許容されており、かつ、各々の該配線群におけ
   る該端部の相互位置関係は同一方向に延伸する該線状配
   線を含む該配線群について同一である複数の配線群と、 各々の該チップ領域における該パッドから該チップ領域
   外の前記ウェハ上を延伸し隣接する該チップ領域近傍に
   達する長さを有するように形成された配線であって、隣
   接する該チップ領域間に形成されている該配線群と前記
   層間絶縁層もしくは別の層間絶縁層を介して互いに重な
   り合う交差部を有し所定の該交差部における該層間絶縁
   層には開口が設けられており前記隣接するチップ領域間
   に配設されている該配線群に含まれる該線状配線と該開
   口を通じて相互に接続されたパッド配線を備えたことを
   特徴とするウェハ規模集積回路の配線構造。 ２）該パッド配線は前記配線群を形成する配線層の少な
   くとも一つの配線層から形成されることを特徴とする請
   求項１のウェハ規模集積回路の配線構造。