JPS62115740A

JPS62115740A - 集積回路装置

Info

Publication number: JPS62115740A
Application number: JP25466785A
Authority: JP
Inventors: Soichi Ito; 伊藤　荘一
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-27

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】〔産業上の利用分野〕本発明は集積回路装置に関し、特に多層配線構造を有す
る集積回路装置に関する。

〔従来の技術〕

集積回路の大規模高集積化を図るためには回路や素子の
パターンを微細化するとともに配線層を多層構造に構成
することが必要である。そして、集積回路の規模が大き
くなるのに従って、各配線層の布設方法に一定のルール
を付与する必要がある。

即ち、多層配線として２層配線が採用された初期の頃は
、第２層配線は第１層配線における配線交差を解決する
ための補助的なものとして用いられていたが、最近では
第２層配線も第１層配線と同等の鋲度で用いられ、配線
布設面積の低域化の効果をも生じさせている。このため
、第２層配線においても第１層配線と同様に所定のルー
ル、例えば第１層配線をＸ方向に延設し第２層配線をＹ
方向に延設する等のルールを付与し、各配線の設計の容
易化を図る必要が生じる。

しかしながら、近年の集積回路では２層配線構造では追
従することの出来ない大規模化が図られており、このた
め３層或いは４層以上の多層配線構造が要求されること
になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の集積回路装置では、３層或いは４層以上
の多層配線構造を構成する場合、各配線層に付与する配
線ルールをこれまでのように各配線層毎に与えられる配
線ルールをそのまま適用させたのでは、異なる層の配線
が同じ方向に延設されてこれらが平面位置において重な
り、多層配線相互間での接続箇所において干渉が生じる
等、複数の配線層間の相互干渉が発生し易くなる。この
ため、特に４層以上の多層配線構造では各配線層の設計
が極めて難しくなり、設計効率が著しく低下するという
問題が生じている。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明の集積回路装置は、多層配線構造における各配線
層の設計の容易化を図り、かつ多層配線構造全体の設計
効率の向上を図るものである。

本発明の集積回路装置は、複数の設計階層を積層して多
層配線構造を構成した集積回路において、夫々の階層に
１層以上の特定の配線層を対応させて各階層の回路設計
を構成している。

この場合、特定の配線層は一の配線層及びこれよりも下
位の配線層を含む配線層である。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の基本概念を説明する図である。

今、大規模集積回路はＮ層の配線層を有しており、これ
を下層から上層へ向かって第１層、第２層。

・・・、第Ｎ層とする。一方、チップにおける回路構成
は、例えば（１）：少数素子間又は素子内の定形的な接
続、（２）：　（１）を単位にした筒車な回路、（３）
＝（２）を単位にした（２）よりも規模の大きい回路、
・・・・・・Ｍ：（Ｍ−１）を単位にした大規模回路ブ
ロックの相互接続からなるチンプレベルＬ３１回路、等
で構成した第Ｍ位の階層により回路構成されているもの
とする。

このような場合、第１位の階層には第１層〜第ｎ１層の
全層又はその一部の配線層を対応させ、第２位の階層に
は第　、１層〜第ｎ２層の全層又はその一部の配線層を
対応させ、第３位の階層には第ｎ２′層〜第ｎ１層の全
層又はその一部の配線層を対応させ、このようにして第
Ｍ位の階層、つまり最上層でのチップレベルの接続には
第ｎｆｆ１−ｌ”層〜第ｎ０層の全層又はその一部の配
′ｆＩＡ層を対応させて各階層レベルの回路接続を行う
。但し、前記ｎ、、ｎ２．−＋　、ｎ、、ｎｌ’＋　　
ｎＺＺ　　−’　、ｎ、１１−１’は必ずしも相互の大
小関係を規定するものではない。

また、これらの数はいずれも１に等しいか又はそれより
大きく、或いはＮに等しいか又はそれより小さい。特に
、Ｎに等しいものは１つ或いはそれより多くあっても良
く、逆に無くても良い。設計階層のどの位にも対応しな
い配線層、例えば電源供給配線の幹線や配線を用いて形
成されるキャパシタやインダクタ等の配線層は、回路の
階層化には必ずしも対応させる必要はない。勿論、この
ようにどの階層にも対応しない配線層はどのような集積
回路でも必要になる訳ではない。

第２図は本発明を実際に半導体集積回路装置に適用した
実施例を示す。図において、（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）は夫々設計階層を示し、（Ａ）は素子レヘルでの
接続階層、（Ｂ）は（Ａ＞で構成された素子レベルの接
続構造を１つの単位とし、これらの種々集合体からなる
回路ブロンフレベルの接続階層、（Ｃ）は（Ｂ）によっ
て構成された回路ブロックの種々集合体からなるチップ
レベルの接続階層を示している。この例では、前記階層
数Ｍは３となる。

ここで、同図（Ａ）において、■は第１層配線、５はバ
イポーラトランジスタ、ｂ、ｅ、ｃは夫々バイポーラト
ランジスタのベース、エミッタ、コレクタを示す。また
、６は同図ＣＢ）の階層で用いる接続用の端子位置を示
している。また、この実施例では、第１層配線ｌは半導
体基板に形成した浅い結合において生じ易いアロイスパ
イク（半導体基板コンタクト部での配線メタルとシリコ
ンの反応）を防止するためにタングステンを主体とする
配線材料が用いられているために配線抵抗はアルミニウ
ムに比較して１桁も高くなっている。

このため、回路動作上直流的には電位シフトが大きく、
交流的には時定数が大きくなるため配線を長く引き延ば
すことができない。しかし、同図（Ａ）のように第１層
配線１によってダブルベースが一端子化され、また２つ
のトランジスタのコレクタＣ，エミッタｅの共通化に寄
与しており、第１層配線によってベース、エミッタ、コ
レクタの合計８個のトランジスタ電極は第２層配線への
接続点では符号６で示すように４個に減じており、一つ
の配線層としての効果を出している。

また、図示は省略するが配線交差を避けるために用いら
れている拡散層による「トンネル配線」を第１層配線に
設けることで負荷容量を低減することも可能である。こ
のように、本実施例では第１位の階層と第１層配線との
対応は製造上の安定性と回路動作上の安定性との配慮を
前提にしたことがわかる。即ち、本例では第１位の階層
に対応する配線層の１つに必ず第１層配線を含み・この
ために第１Ｍ配線固有の特質に何等逆らうことなく階層
化が可能である。

一方、同図（Ｂ）において２は第２層配線、３は第３Ｎ
配線を夫々示す。また、６は前述と同様に第１位の階層
の端子点位置を、７は第３位の階層レベルで用いられる
第２位の１１１層の端子点位置を示し、更に、８は第２
層配線２と第３層配線３との接続用開孔の存在位置を示
す。この第２位の階層において用いられている配線層は
、第２層配線２と第３層配線３であり、特に第３層配線
３は上位の階層における用法を考慮して使用本数を少な
くシ（この例では３本）、更に同図縦方向にのみ布設し
ている。

また、同図（Ｃ）において、９は第３層配線３と第４層
配線４との接続用開孔の存在位置を示し、また１０〜１
２は同図（Ｂ）と同様の構造を有する種々回路ブロック
を示し、特に１０は同図（Ｂ）のブロックそのものであ
る。１３はチップを示す。

なお、この図では回路ブロックの大部分やチップパッド
等は図示を省略している。

この第３位め階層においては、第３層配線３が同図縦軸
方向、第４層配線４が横軸方向という具合に主になる配
線方向を直交させるように各々の布設方向を区別してい
る。回路ブロック１０〜１２及びその他の図示されない
回路ブロックもその中に有する第３Ｎ配線３は全てこの
ルールに準じて布設している。

したがって、このように構成した本実施例では、第１位
の階層に第１層配線１、第２位の階層に第２層配線２及
び第３層配線３、第３位の階層に第３層配線３及び第４
Ｎ配線４が用いられ、夫々の階層においては２つの層の
配線しか保有していないので、多層構造を設計するとは
いえ従来の２層配線構造のものと殆ど同程度の設計でよ
い。特に、第３層配線は、第２位と第３位の２つの階層
に使用されるが、この場合配線布設方向を規定すること
によって階層間で互いに混同を防止している。

したがって、各ブロックの設計効率は、従来の２層構造
のものと同等に維持され、特に階層化を導入している分
だけチップレベルで見た同−規模当たりの設計効率は２
層構造のチップよりも向上させることができる。

ここで、本発明は以上の実施例の態様に限られるもので
はなく種々の変更が考えられる。例えば、第１層配線の
層抵抗が低い時には第１位の階層に第１層及び第２層配
線を対応させて小規模回路ブロックを、第２位の階層に
は第２層及び第３層配線を対応させて小規模ブロックの
集合体よりなるマクロ回路ブロックを、そして第３位の
階層に第３層及び第４層配線を対応させてチップレベル
のＬＳＩ論理を構成することもできる。また、例えば大
規模なバイポーラ回路のように電源配線の幹線に流れる
電流が非常に大きい場合には、配線メタルの厚膜化が容
易である最上層配線を上述したような回路構成に対応し
た階層から切離し、電源幹線専用層とすることも可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、多層配線構造を有する集
積回路において、複数の設計階層に夫々特定の配線層を
対応させているので、多層化による設計上の混乱を防止
し、従来の２層程度の配線層を有する集積回路とブロッ
ク設計のレベルにおいて殆ど同程度の設計効率を維持す
ることができ多層配線を用いた階層化設計をスムーズに
行うことが可能となる。この結果、集積度が大規模にな
る程集積回路の設計効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図で設計階層と配線層の関係を示
す図、第２図は本発明の適用例を示し、同図（Ａ）、　
　（Ｂ）、　　（Ｃ）は第１〜第３の階層に対応する配
線層の平面図である。ｌ・・・第１層配線、２・・・第２層配線、３・・・第
３層配線、４・・・第４層配線、５・・・トランジスタ
、６・・・第１位と第２位の接続点、７・・・第２位と
第３位の接続点、８・・・第２層と第３層配線の接続点
、９・・・第３層と第４層配線の接続点、１０〜１２・
・・各種回路ブロック、１３・・・チップ。

Claims

【特許請求の範囲】１、複数の設計階層を積層して多層配線構造を構成した
集積回路において、夫々の階層に１層以上の特定の配線
層を対応させて各階層の回路設計を構成したことを特徴
とする集積回路装置。２、前記特定の配線層は一の配線層及びこれよりも下位
の配線層を含んでなる特許請求の範囲第１項記載の集積
回路装置。３、複数の階層に亘って用いられる配線層は、その主に
なる配線布設方向を一方向に規定してなる特許請求の範
囲第２項記載の集積回路装置。４、隣接する配線層の配線相互間では主になる配線布設
方向を直交させてなる特許請求の範囲第３項記載の集積
回路装置。