JPH0666366B2 - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPH0666366B2 JPH0666366B2 JP56096639A JP9663981A JPH0666366B2 JP H0666366 B2 JPH0666366 B2 JP H0666366B2 JP 56096639 A JP56096639 A JP 56096639A JP 9663981 A JP9663981 A JP 9663981A JP H0666366 B2 JPH0666366 B2 JP H0666366B2
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- circuit device
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/90—Bond pads, in general
- H10W72/931—Shapes of bond pads
- H10W72/934—Cross-sectional shape, i.e. in side view
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (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、特に、CAD(Computer Aidcd Design)又
はDA(Design Automation)等の設計技術によりレイ
アウト設計がなされた大規模集積回路装置(以下、LS
Iと称する場合がある)に好適な半導体装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is particularly applicable to a large-scale integrated circuit device (to be referred to as an LS hereinafter) whose layout is designed by a design technique such as CAD (Computer Aid cd Design) or DA (Design Automation).
It may be referred to as I)).
この種のレイアウト設計は、多種類LSIの設計、設計
期間の短縮、設計工数の削減及び設計品質の向上という
観点から特に電子計算機を用いて行なわれているが、こ
のために、半導体ウエハ上に予め仮想的な座標を決め、
所定の座標位置に相互配線層、スルーホール、コンタク
トホール、各回路素子等を形成する設計自動化の手法が
導入されている。この仮想座標のピツチを本明細書では
特に「システム配線ピツチ」と称し、また半導体ウエハ
に設けた多数のユニツトセル内を走る配線のピツチを
「セル配線ピツチ」と称する。This kind of layout design is performed by using a computer especially from the viewpoints of designing various types of LSIs, shortening the design period, reducing the design man-hours, and improving the design quality. Determine virtual coordinates in advance,
A design automation method for forming an interconnection layer, a through hole, a contact hole, each circuit element, etc. at a predetermined coordinate position has been introduced. In this specification, the pitch of the virtual coordinates is particularly referred to as a "system wiring pitch", and the pitch of the wiring running in a large number of unit cells provided on the semiconductor wafer is referred to as a "cell wiring pitch".
本発明者等は、DA設計の一手法としてCMOSLSI
において半導体ウエハ(半導体ペレツト)のユニツトセ
ル用回路素子形成領域内に、仮想座標に沿つて、縦横
に、又は一方向に延在する多層又は単層導線と、さら
に、ユニツトセル相互間に、仮想座標に沿つて、縦横に
延在する多層導線とを設け、一つの論理回路機能を与え
るためのユニツトセル内およびユニツトセル間の相互配
線を、スルーホールおよびコンタクトホールの選択によ
つて行なう方法を検討した。The present inventors have proposed a CMOS LSI as a method of DA design.
In the unit cell circuit element formation region of the semiconductor wafer (semiconductor pellet), along a virtual coordinate, a multi-layered or single-layered conductor extending in the vertical and horizontal directions or in one direction, and further, between the unit cells, a virtual coordinate is formed. Along with this, a method of providing a multi-layered conductor extending in the vertical and horizontal directions and performing interconnection between the unit cells for providing one logic circuit function and between the unit cells by selecting through holes and contact holes was examined.
しかしながら、CMOS論理回路等のMOSLSIにお
いて、回路素子上の配線が1層のアルミニウム配線から
形成されている場合には、このアルミニウム配線を解し
て内部の信号観測を行なうことは特に困難ではない。と
ころが、集積度の増大に従つてアルミニウムの多層配線
構造が必要となるが、下層のアルミニウム配線に対して
は測定用のプローブを直接当てることができないため
に、製品のデバツギングや不良解析時に内部の信号波形
を正確に観測できないことが判明した。従つて、製造プ
ロセス中に製品の不良要因を正確にとらえ、これをプロ
セスの初期段階へフイードバツクさせて早期に正常な製
造条件に設定することが困難となり、いわゆるTAT
(Turn Around Time)が長くなつてしまう。一方、低加
速SEMによる間接的な電位観測手段を用いて内部の電
気的状態を検査しようとしても、層間絶縁膜の膜厚等が
一様でないために検出信号の振幅が一定でない上に、検
査時の操作が容易でないことも判明している。However, in a MOS LSI such as a CMOS logic circuit, when the wiring on the circuit element is formed of a single layer of aluminum wiring, it is not particularly difficult to understand this aluminum wiring and observe the internal signal. However, as the degree of integration increases, a multilayer wiring structure of aluminum is required.However, since a measurement probe cannot be directly applied to the aluminum wiring in the lower layer, the internal wiring structure cannot be used for product debugging and failure analysis. It was found that the signal waveform could not be observed accurately. Therefore, it is difficult to accurately identify the cause of product defects during the manufacturing process, feed it back to the initial stage of the process, and set normal manufacturing conditions early.
(Turn Around Time) becomes long. On the other hand, even if it is attempted to inspect the internal electrical state by using an indirect potential observing means using a low acceleration SEM, the amplitude of the detection signal is not constant because the film thickness of the interlayer insulating film is not uniform, and the inspection is performed. It has also been found that the operation at time is not easy.
従つて、本発明の目的は、多層配線が施されたIC内部
の信号観測を容易かつ正確に行ない、TATを大幅に短
縮することができる半導体集積回路装置の製造方法を提
供することにある。このために、本発明によれば、半導
体基板上に仮想座標を決め、所定の仮想座標位置に配線
層、スルーホール、回路素子等を設ける自動設計法によ
り多層配線構造の半導体集積回路装置を形成する半導体
集積回路装置の製造方法において、前記自動設計時、所
定回路素子の特性を測定するための観測端子の位置を前
記仮想座標の交点に位置するように設ける工程、前記自
動設計法により設けられた多層配線の各配線層形成時、
前記観測端子形成個所に前記各配線層を形成する導体層
と同一材料の導体層を積層させて多層構造の観測端子を
形成する工程を有することを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法、とするものである。Therefore, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which can easily and accurately observe signals inside an IC having multi-layered wiring and can significantly reduce TAT. To this end, according to the present invention, a semiconductor integrated circuit device having a multilayer wiring structure is formed by an automatic design method in which virtual coordinates are determined on a semiconductor substrate and wiring layers, through holes, circuit elements, etc. are provided at predetermined virtual coordinate positions. In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the step of providing the position of an observation terminal for measuring the characteristics of a predetermined circuit element so as to be located at the intersection of the virtual coordinates during the automatic design, provided by the automatic design method. When forming each wiring layer of multi-layer wiring,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the step of forming a multi-layered observation terminal by laminating a conductor layer of the same material as the conductor layer forming each wiring layer at the observation terminal formation location. To do.
以下、本発明をCMOS論理回路からなるVLSIに適
用した実施例を図面参照下で詳細に述べる。An embodiment in which the present invention is applied to a VLSI including a CMOS logic circuit will be described below in detail with reference to the drawings.
第1図では、中規模の論理機能を有する各論理ブロツク
1が半導体チツプ2に設けられ、各論理ブロツク間は多
層配線のA2(2層目のA配線)、A1(1層目
のA配線)等を介して互いに接続されていて、全体と
して1つの大規模な論理機能を有するシステムを構成し
ている。論理ブロツク1自体は、第2図に示すように両
端の電源端子3及び4間に多数設けられたユニツトセル
5の各列からなつており、各ユニツトセルの列間又は行
間はポリシリコン配線PS及びA1で接続され、また
例えば1つの列を飛び越えた配線はA2で行なわれて
いる。ユニツトセル5は例えば、NOR、OR、AN
D、NAND、フリツプフロツプ等の論理回路の如く、
小規模の単位論理機能を有するセルからなつている。In FIG. 1, each logic block 1 having a medium-scale logic function is provided in a semiconductor chip 2. Between each logic block, A2 (A wiring of the second layer) and A1 (A wiring of the first layer) of the multilayer wiring are provided. ), Etc., are connected to each other to form a system having one large-scale logical function as a whole. As shown in FIG. 2, the logic block 1 itself is made up of columns of unit cells 5 provided in large numbers between the power supply terminals 3 and 4 at both ends, and polysilicon lines PS and A1 are provided between the columns or rows of the unit cells. Wirings connected with each other and jumping over, for example, one column are made at A2. The unit cell 5 is, for example, NOR, OR, AN.
Like logic circuits such as D, NAND, flip-flop,
It consists of cells with small unit logic functions.
こうしたVLSIを作成するに当つては、設計期間の短
縮、設計工数の削減及び設計品質の向上という観点か
ら、特にCADにより電子計算機を用いて配置配線設計
又はレイアウト設計が行なわれるが、この関係上、半導
体ウエハ上に予め仮想座標を決め、所定の座標位置に相
互配線層、スルーホール、コンタクトホール、各回路素
子等を形成する設計自動化の手法を導入する。In creating such a VLSI, from the viewpoint of shortening the design period, reducing the design man-hours, and improving the design quality, the CAD performs the layout and wiring design or the layout design using an electronic computer. Introducing a design automation method of predetermining virtual coordinates on a semiconductor wafer and forming an interconnection layer, a through hole, a contact hole, each circuit element, etc. at a predetermined coordinate position.
このレイアウト設計においては、第3図に示すように半
導体ウエハ又はチツプ上にXY方向に予め規則的な格子
状座標を仮想的に設け、所定の座標位置に相互配線が位
置し、その格子点に相互接続用のスルーホール又はコン
タクトホールがくるようにプログラミングが行なわれ
る。すなわち、上記したA1は横方向に、A2はP
S間にて共に縦方向において、夫々等間隔の仮想座標上
に存在するように配置され、全体として規則的なX−Y
座標を形成している。第3図では、各ユニツトセル5の
領域を斜線で示したが、隣接するセル間を多層配線とし
てのA12−A2−A1−PSによつて接続する
場合もある。なお、A2上には更に3層目のA破線
A3を設けることができるが、このA3も含めた各
層のA配線やPS配線は、段差を減らして配線の段切
れを防ぐために、互いに重なり合わないように他の配線
の間に位置せしめられている。In this layout design, as shown in FIG. 3, regular grid-like coordinates are virtually provided in advance in the XY directions on a semiconductor wafer or chip, and interconnections are located at predetermined coordinate positions, and the grid points are located at the grid points. Programming is done so that there are through holes or contact holes for interconnection. That is, the above A1 is in the lateral direction and A2 is P.
In the vertical direction between S, they are arranged so as to be present on virtual coordinates at equal intervals, and as a whole, a regular XY
Forming the coordinates. In FIG. 3, the area of each unit cell 5 is shown by hatching, but adjacent cells may be connected by A12-A2-A1-PS as a multilayer wiring. Although a third-layer A broken line A3 can be further provided on A2, the A wiring and PS wiring of each layer including A3 are overlapped with each other in order to reduce a step and prevent disconnection of the wiring. It is located between other wires so that it does not exist.
第3図に示したように、各配線は予め決められた規定の
座標のピツチ、即ちシステム配線ピツチに沿う如くに設
けられるが、本例で重要なことは、このシステム配線ピ
ツチを可能な限り小さくしてレイアウト上の素子占有面
積を縮小している一方、既述した多層配線構造における
内部信号観測を行なうための観測パツドP1又はP2が
一方のユニツトセル例の例えばインバータの出力引出し
線上に(或いは他方のユニツトセル列の例えばNAND
の入力引込み線上に)設けられていることである。As shown in FIG. 3, each wiring is provided along a pitch of predetermined coordinate, that is, along the system wiring pitch. What is important in this example is that the system wiring pitch is as close as possible. While occupying a smaller area on the layout by reducing the size, the observation pad P 1 or P 2 for observing the internal signal in the above-mentioned multilayer wiring structure is provided on one of the unit cell examples, for example, on the output lead line of the inverter. (Or, for example, NAND of the other unit cell row
It is provided on the input lead-in line of).
観測パツドP1においては、第4図及び第5図に示すよ
うに、一方のユニツトセルの素子の出力引出し線である
厚さ0.35μmの最下層のポリシリコン配線PSがN型シ
リコン基板SのフイールドSiO2膜I上に導びかれ、
上記した座標の所定の交点(格子点)上において厚さ0.
8μmのリンシリケートガラス膜PSG1に形成された
スルーホールTH1を介して厚さ0.8μmの上層のアル
ミニウム配線A1と接続されている。そして、同格子
点上には更に、厚さ0.8μmのリンシリケートガラス膜
PSG2に形成されたスルーホールTH2には2層目の
A配線と同時に形成されたアルミニウム膜A2が設
けられ、このA2はリンシリケートガラス膜PSG3
に形成されたスルーホールTH3に3層目のA配線時
に設けたアルミニウム膜A3に接続されている。こう
して、最下層のポリシリコン配線PSが、同じ格子点位
置に設けた各スルーホールTH1〜TH3を介して最上
のA3に接続されていて、ここで内部素子の出力を外
部へ引出した観測パツドP1を構成しているのである。In the observation pad P 1 , as shown in FIGS. 4 and 5, the lowermost polysilicon wiring PS having a thickness of 0.35 μm, which is the output lead-out line of the element of one unit cell, is the field of the N-type silicon substrate S. Is guided over the SiO 2 film I,
Thickness is 0 at the predetermined intersection (lattice point) of the above coordinates.
It is connected to the upper aluminum wiring A1 having a thickness of 0.8 μm through a through hole TH 1 formed in the phosphosilicate glass film PSG1 having a thickness of 8 μm. Then, even on the same lattice point, the aluminum film A2 which are formed simultaneously with the second layer of A wiring provided in the through hole TH 2 formed in a thickness 0.8μm phosphorus silicate glass film PSG2, the A2 Is a phosphosilicate glass film PSG3
Is connected to the aluminum film A3 provided in the through hole TH 3 formed during the third layer A wiring. Thus, observations lowermost polysilicon wiring PS is, be connected to the uppermost A3 via the respective through holes TH 1 to TH 3 provided on the same grid point position, and wherein the drawer of the output of the internal element to the outside It constitutes the pad P 1 .
上記パツドP1とは別に設けることのできる観測パツド
P2によれば、第6図及び第7図に示すように、上記の
A2の下側において他方のユニツトセルの素子に対す
る入力を与えるA1が設けられ、かつA2の上面は
ガラス膜PSG3のスルーホールTH3を介して上記と
同様にアルミニウム膜A3に接続されている。According to the observation pad P 2 which can be provided separately from the pad P 1 , as shown in FIGS. 6 and 7, A 1 is provided below the A 2 to provide an input to the element of the other unit cell. It is, and the upper surface of A2 is connected to the aluminum film A3 in the same manner as described above via a through hole TH 3 glass film PSG3.
上記の各観測パツドP1、P2共に、出力引出し線とし
てのPS又はA2が、システム配線ピツチ上に乗つた
同じ座標格子点上にて最上のA3にまで引出された縦
型パツド構造しているので、A3に対して電位観測用
のプローブを当てることによつて、内部の信号波形又は
内部信号を直接測定することができ、しかもその観測が
極めて容易かつ正確となる。従つて、この測定値に基い
てユニツトセルの良、不良を判別し、不良原因をすぐに
製造プロセスへフイードバツクして正規の条件に設定で
きるから、製品の歩留りの向上は勿論、TATの効果的
な短縮を実現することができる。また、各パツドP1、
P2の形成位置、特にスルーホールTH1〜TH3はC
ADによるレイアウト設計にとつて都合のよい格子点上
に存在するから、その位置設定は非常に作業性良く行な
うことができる。なお、上記の例はアルミニウムの3層
配線の場合であるが、2層配線の場合にはスルーホール
TH3及びアルミニウム膜A3は省略されるので、測
定プローブはA2に対して直接又は間接的に接触させ
ることになる。In each of the observation pads P 1 and P 2 described above, PS or A2 as an output lead line is drawn as a vertical pad structure in which the PS or A2 is pulled out to the uppermost A3 on the same coordinate grid point on the system wiring pitch. Therefore, by applying a potential observing probe to A3, the internal signal waveform or the internal signal can be directly measured, and the observation becomes extremely easy and accurate. Therefore, it is possible to determine whether the unit cell is good or bad based on this measured value, and immediately set the cause of the defect to the manufacturing process by feeding back to the normal condition, which not only improves the yield of the product but also the effective TAT. Shortening can be realized. Also, each pad P 1 ,
The formation position of P 2 , especially through holes TH1 to TH3 is C
Since it exists on a grid point that is convenient for the layout design by AD, the position setting can be performed with very good workability. Note that the above example is for the case of the three-layer wiring of aluminum, but in the case of the two-layer wiring, the through hole TH3 and the aluminum film A3 are omitted, so the measurement probe makes direct or indirect contact with A2. I will let you.
次に、上述した観測パツドを出力点に有するユニツトセ
ルの具体的な例を第8図〜第13図について説明する。Next, a concrete example of the unit cell having the above-mentioned observation pad at the output point will be described with reference to FIGS.
ユニツトセル5を構成するCMOS論理回路において
は、特に第8図に明示するように、N型シリコン基板6
にPチヤンネルMOSFET部7とNチヤンネルMOS
FET部8とが設けられ、これら両FET部に亘つて共
通の各ポリシリコンゲート電極PS1、PS2、P
S3、PS4、PS5が並行してセル周辺部にまで延び
ていて、両端側にて端子A、B、C、D、E、A′、
B′、C′、D′、E′を夫々形成している。ここで重
要なことは、これらの各端子が第3図で示したポリシリ
コン配線PSと同一のピツチを以つて配置されているこ
とである。このピツチは第8図の横方向において1、
3、5、7、9を奇数番号で示されるシステム配線ピツ
チに対応している。この対応をとるために本例では、ゲ
ート電極PS1〜PS5の形状に次に述べる独得の工夫
がなされている。各ゲート電極をマスクとしてイオン注
入法又は拡散法で形成されたFET7側の各P+型領域
9とFET8側の各N+型領域10とに対し、適宜位置
にてA配線11、12、13、14、15がオーミツ
クコンタクトで接するコンタクトホール16、17、1
8、19、20、21、22、23、24、25が夫々
形成されている。ここで注目すべきことは、各コンタク
トホール16〜20、21〜25は夫々横方向に並置さ
れていて各コンタクトホール間をゲート電極を走るとい
う形態ではなく、各コンタクトホールを第8図の如く一
定の規則性を以つて上下に配しており、必要に応じて所
定のコンタクトホール付近でほぼ45°の角度に屈曲さ
せていることである。In the CMOS logic circuit that constitutes the unit cell 5, in particular, as clearly shown in FIG.
P channel MOSFET 7 and N channel MOS
An FET section 8 is provided, and polysilicon gate electrodes PS 1 , PS 2 , P common to both FET sections are provided.
S 3 , PS 4 , and PS 5 extend in parallel to the cell peripheral portion, and terminals A, B, C, D, E, A ′, and
B ', C', D'and E'are formed respectively. What is important here is that these terminals are arranged with the same pitch as the polysilicon wiring PS shown in FIG. This pitch is 1, in the lateral direction of FIG.
3, 5, 7, 9 correspond to system wiring pitches indicated by odd numbers. In order to cope with this, in this example, the following unique ideas are made to the shapes of the gate electrodes PS 1 to PS 5 . A wirings 11, 12, 13 are formed at appropriate positions with respect to the respective FET + side P + type regions 9 and the FET 8 side N + type regions 10 formed by the ion implantation method or the diffusion method using each gate electrode as a mask. , 14 and 15 contact with ohmic contacts 16, 17, 1
8, 19, 20, 21, 22, 23, 24 and 25 are formed respectively. It should be noted here that the contact holes 16 to 20, 21 to 25 are not juxtaposed laterally side by side and the gate electrode runs between the contact holes, but the contact holes are arranged as shown in FIG. They are arranged vertically with a certain regularity, and are bent at an angle of about 45 ° near a predetermined contact hole as needed.
このように、必要な箇所でゲート電極を屈曲させること
によつて、各コンタクトホール、例えばホール17、2
0、18を横方向に並置した場合に比べて、図示の如く
上下に交互に配して相互の間隔をより狭めても各ホール
と所定の距離を保持しつつゲート電極PS4、PS5を
設けることができる。つまり、例えばコンタクトホール
17、20横に並べた場合のホール間の間隔Dは、本例
に従つてコンタクトホール17、20を上下斜め方向に
配すると、より小さな間隔D′に縮小することができ
る。例えば、Dが約10μmであるのに、D′を約8μ
mとすることができる。このようなコンタクトホールと
ゲート電極との位置関係を各所に適宜形成することによ
つて、全体としてコンタクトホール間(ひいてはゲート
電極間)の間隔を縮小しながら、各ゲート電極の両端に
存在する端子A〜E、A′〜E′を目的とするシステム
配線ピツチに一致する座標上に位置せしめることができ
るのである。In this way, by bending the gate electrode at a necessary position, each contact hole, for example, the holes 17 and 2,
As compared with the case where 0 and 18 are arranged side by side in the horizontal direction, the gate electrodes PS 4 and PS 5 are kept at a predetermined distance from each hole even if they are alternately arranged vertically as shown in FIG. Can be provided. That is, for example, when the contact holes 17 and 20 are arranged side by side, the distance D between the holes can be reduced to a smaller distance D ′ by arranging the contact holes 17 and 20 in the upper and lower diagonal directions according to this example. . For example, if D is about 10 μm, D ′ is about 8 μm.
It can be m. By appropriately forming such a positional relationship between the contact hole and the gate electrode at each place, the terminals existing at both ends of each gate electrode can be reduced while reducing the distance between the contact holes (and thus between the gate electrodes) as a whole. It is possible to position AE and A'-E 'on the coordinates corresponding to the intended system wiring pitch.
なお、ゲート端子AとD、B′とE′は、A配線11
〜15と同様、1層目のA配線26、27によつて互
いに接続されている。これらセル内部の1層目のA配
線は所望の単位論理機能に従つて各種のパターンに予め
設定できるのが、LSI全体の設計上はこの1層目のA
配線は第3図のシステム配線ピツチ(第8図では縦方
向に表示した偶数番号の座標)に従つて配置される。A
配線11は、P+型領域9に隣接して形成されたN+
型領域28を介して基板6に電源電圧VDDを供給する
ための電源ラインである。またA配線12は、N+型
領域10に隣接した状態でP−型ウエハ29内に3箇所
形成されたP+型領域30を介してウエハ29に電圧V
SSを供給するためのラインである。第8図のXI−XI線
に沿う断面を示す第9図、第8図のX−X線に沿う断面
を示す第10図において、31はフイールドSiO
2膜、32はゲート酸化膜、33は1層目のリンシリゲ
ートガラス膜である。図示省略したが、リンシリゲート
ガラス膜は層間絶縁膜として更に1層目のA配線上、
2層目のA配線上にも被着され、また3層目のA配
線上にはシラン膜がパツシベーシヨン膜として被せられ
てよい。The gate terminals A and D, B'and E'are connected to the A wiring 11
15 to 15, they are connected to each other by the A wirings 26 and 27 of the first layer. The A wiring of the first layer inside these cells can be preset to various patterns according to the desired unit logic function.
The wiring is arranged according to the system wiring pitch shown in FIG. 3 (in FIG. 8, the even-numbered coordinates displayed in the vertical direction). A
The wiring 11 is an N + formed adjacent to the P + type region 9.
A power supply line for supplying a power supply voltage V DD to the substrate 6 via the mold region 28. Further, the A wiring 12 is applied to the wafer 29 by the voltage V via the P + type regions 30 formed at three positions in the P − type wafer 29 in the state of being adjacent to the N + type region 10.
It is a line for supplying SS . In FIG. 9 showing a cross section taken along line XI-XI in FIG. 8 and FIG. 10 showing a cross section taken along line XX in FIG.
Reference numeral 2 denotes a film, 32 denotes a gate oxide film, and 33 denotes a first layer phosphoric glass film. Although not shown in the drawing, the phosphosilicate glass film is an interlayer insulating film, and further on the A wiring of the first layer,
The second-layer A wiring may be coated, and the third-layer A wiring may be coated with a silane film as a passivation film.
第8図のように各配線を施すことによつて、各領域9を
ソース又はドレイン領域とするPチヤンネルMOSFE
TQ1、Q2、Q5、Q7、Q8が構成され、かつ各領
域10をソース又はドレイン領域とするNチヤンネルM
OSFETQ3、Q4、Q6、Q9、Q10が構成さ
れ、これらのFETが第11図のように結線されて1つ
の排他的論理和(Exclusive OR)を形成している。
このExclusive ORにおいて、複数のFETが回路的
に並列に接続されている箇所では第8図のコンタクトホ
ールは上下に交互に存在する必要があり、このためには
各領域9、10はそのようにコンタクトホールを形成し
得るに充分な長さ(チヤンネル幅)を有していることが
望ましい。また、複数のFETが直列に接続されている
箇所ではコンタクトホールは必ずしも必要としないが、
それらのFETが並列に使用できる場合も考慮して上記
と同様に上下にコンタクトホールを形成できるチヤンネ
ル幅を確保しておくのがよい。なお、第8図では、各F
ET部の夫々にFETが5素子ずつ設けるようにした
が、素子数を増加させたい場合には同様の構造を同図の
横方向に並置すればよい。By providing each wiring as shown in FIG. 8, a P channel MOSFE having each region 9 as a source or drain region is formed.
N channel M having TQ 1 , Q 2 , Q 5 , Q 7 , and Q 8 and each region 10 as a source or drain region
OSFETQ 3, Q 4, Q 6 , Q 9, Q 10 is configured, these FET forms the connection has been one of the exclusive OR as Fig. 11 (Exclusive OR).
In this Exclusive OR, the contact holes in FIG. 8 must be alternately present at the places where a plurality of FETs are connected in parallel in a circuit. For this purpose, each region 9, 10 is It is desirable to have a length (channel width) sufficient to form a contact hole. Further, a contact hole is not always required at a place where a plurality of FETs are connected in series,
In consideration of the case where those FETs can be used in parallel, it is preferable to secure a channel width capable of forming contact holes in the upper and lower sides as described above. In addition, in FIG.
Five FETs are provided in each of the ET portions, but if it is desired to increase the number of elements, similar structures may be arranged side by side in the lateral direction of the figure.
第8図はCMOSにおいては、特にその出力点に上述し
たと同様の観測パツドPを設けており、その位置をやは
り上述した座標の格子点上にとつている。第12図及び
第13図に詳しく示すように、このパツドPにおいて
は、フイールドSiO3膜31上にまずポリシリコン配
線34が走つており、この上にリンシリケートガラス膜
33のスルーホール35を介して上記のA配線15が
被着され、更にこのA配線上にリンシリケートガラス
膜36が被せられ、これに形成したスルーホール37に
上層のアルミニウム配線材料層38が設けられている。
この配線材料層38には仮想線の如くに測定用プローブ
39を充分に当てがえるように、パツシベーシヨン用プ
ラズマ析出法で被着したシリコン窒化膜40に広めの開
口41が形成されている。In FIG. 8, in the CMOS, an observation pad P similar to the one described above is provided at the output point, and its position is taken on the grid point of the above-mentioned coordinates. As shown in detail in FIGS. 12 and 13, in this pad P, a polysilicon wiring 34 first runs on the field SiO 3 film 31, and a through hole 35 of a phosphosilicate glass film 33 is formed on the polysilicon wiring 34. Then, the above A wiring 15 is deposited, and the phosphosilicate glass film 36 is further coated on this A wiring, and the through hole 37 formed in this is provided with the upper aluminum wiring material layer 38.
In the wiring material layer 38, a wide opening 41 is formed in the silicon nitride film 40 deposited by the plasma deposition method for passivation so that the measuring probe 39 can be applied sufficiently like an imaginary line.
このように構成された観測用パツドPを用いてプロービ
ングを行なえば、ユニツトセル内の論理回路の特性を容
易にしかも正確に測定することができるので、この種の
CMOS型VLSIの如く多層配線構造の複雑なデバイ
スであつても、その不良解析を充二分に行なうことがで
きることになる。If the probing is performed using the observation pad P configured as described above, the characteristics of the logic circuit in the unit cell can be measured easily and accurately. Therefore, a multi-layer wiring structure such as a CMOS type VLSI of this type can be obtained. Even if the device is complicated, the failure analysis can be fully performed.
また、本例では、セル内配線としてのポリシリコンゲー
ト電極を必要なコンタクトホール付近で屈曲せしめるこ
とにより、そのピツチを小さくして最小のシステム配線
ピツチに合せることができるから、CADによるレイア
ウト設計時にシステム配線ピツチ及びセルサイズを共に
小さくできる。この結果、ユニツトセルの密度を増大さ
せ得ると共に、ユニツトセル間の配線チヤンネル部にお
ける配線チヤンネル数を大幅に増加させることが可能で
あり、ひいてはピツチサイズ自体を著しく縮小できるこ
とになる。Further, in this example, by bending the polysilicon gate electrode as an in-cell wiring in the vicinity of a necessary contact hole, the pitch can be reduced to match the minimum system wiring pitch. Both the system wiring pitch and the cell size can be reduced. As a result, the density of the unit cells can be increased, the number of wiring channels in the wiring channels between the unit cells can be significantly increased, and the pitch size itself can be significantly reduced.
以上、本発明を例示したが、上述の実施例は本発明の技
術的思想に基いて更に変形が可能である。例えば、上述
のプロービングに当つては、プローブを接触させる配線
材料層(パツド)は多層配線構造によつては2層目のア
ルミニウムであつたり、3層目のアルミニウムであつて
もよい。また、使用する配線及び層間絶縁膜、パツシベ
ーシヨン膜の材料は様々であつてよい。また、ポリシリ
コンゲート電極の上述した屈曲角度や形状は上記のもの
に限ることなく、種々変更することができる。またゲー
ト電極はポリシリコン以外の例えばMoSi2−ポリシ
リコンからなるメタルゲートや、Aゲートでも差支え
ない。なお、上述のユニツトセル構造はExclusive N
ORにも適用できる他、種々の論理回路用に変形でき
る。Although the present invention has been illustrated above, the above-described embodiments can be further modified based on the technical idea of the present invention. For example, in the above-mentioned probing, the wiring material layer (pad) with which the probe is brought into contact may be the second layer of aluminum or the third layer of aluminum depending on the multilayer wiring structure. Further, the wiring, the interlayer insulating film, and the passivation film used may have various materials. Further, the bending angle and shape of the polysilicon gate electrode described above are not limited to those described above, but can be variously changed. Further, the gate electrode may be a metal gate other than polysilicon such as MoSi 2 -polysilicon, or an A gate. The unit cell structure described above is exclusive N
Besides being applicable to OR, it can be modified for various logic circuits.
本発明は、上述した如く、下層配線の所定箇所上に形成
したスルーホールを介して上層配線に接続し、これを観
測パツドとして用いているので、多層配線構造の複雑な
装置でもその内部の信号観測を容易かつ正確に行なうこ
とができる。このため、この観測結果に基く不良要因に
よりデバイス製造条件を早期に修正することができる。According to the present invention, as described above, the upper layer wiring is connected through the through hole formed on the predetermined portion of the lower layer wiring and is used as the observation pad. Observation can be performed easily and accurately. Therefore, the device manufacturing conditions can be corrected at an early stage due to a defect factor based on this observation result.
また、観測パツドが、仮想座標の交点であって3層以上
の配線層のうち最上層以外の2つの層に設けられる配線
層が相互に接続される接続点(スルーホール)上に設け
られるため、自動設計法による観測端子の位置設定が容
易にできるとともに、観測端子用に新たにスルーホール
を設けたり導体層を形成する工程を付加する必要がな
く、そのため観測端子を設けることによる半導体集積回
路装置の面積の増大や製造工程数の増加がない。しかも
本願発明によれば、観測端子にプローブを接触させたと
きその圧力が多少大きくても、下の配線層やスルーホー
ル内の導電体が緩衝材となって配線切れ等の損傷を防止
できるという効果がある。Further, since the observation pad is provided at a connection point (through hole) where the wiring layers provided in two layers other than the uppermost layer among the three or more wiring layers are intersections of the virtual coordinates. The position of the observation terminal can be easily set by the automatic design method, and there is no need to add a step for forming a through hole or a conductor layer for the observation terminal. There is no increase in the area of the device or the number of manufacturing steps. Moreover, according to the present invention, even when the pressure is slightly high when the probe is brought into contact with the observation terminal, the conductor in the lower wiring layer or the through hole serves as a buffer to prevent damage such as wiring breakage. effective.
図面は本発明の実施例を示すものであつて、第1図は第
1の実施例による半導体チツプの概略平面図、第2図は
その論理ブロツクの1つの概略平面図、第3図は論理配
線ピツチを示す座標と相互配線上の観測パツドの位置と
を示す概略図、第4図は観測パツド位置を示す拡大平面
図、第5図はその構造を示す第4図のV−V線断面図、
第6図は他の観測パツド位置を示す拡大平面図、第7図
はその構造を示す第5図のVII−VII線断面図、第8図は
論理ブロツクを構成するユニツトセル(CMOS論理回
路)の拡大平面図、第9図は第8図のXI−XI線に沿う縦
断面図、第10図は第8図のX−X線に沿う縦断面図、
第11図は第8図のユニツトセルを構成するExclusive
ORの等価回路図、第12図は第8図における観測パ
ツド部分の拡大平面図、第13図は第12図のXIII−XI
II線に沿う断面図である。 なお、図面に用いられている符号において、1は論理ブ
ロツク、5はユニツトセル、7はPチヤンネルMOSF
ET部、8はNチヤンネルMOSFET部、9はP+型
領域、10はN+型領域、11〜15はA配線、16
〜25はコンタクトホール、28はN+型給電領域、3
0はP+型給電領域、34はポリシリコン配線、38は
A配線材料層、39はプローブ、40はシリコン窒化
膜、A1は1層目のA配線、A2は2層目のA
配線、PS及びPS1〜PS5はポリシリコンゲート電
極、A〜E及びA′〜E′は端子、P、P1及びP2は
観測パツド、PSG1〜PSG3及び33、36はリン
シリケートガラス膜、TH1〜TH3及び35、37は
スルーホールである。The drawings show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor chip according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic plan view of one of its logic blocks, and FIG. FIG. 4 is a schematic view showing the coordinates showing the wiring pitch and the position of the observation pad on the interconnection, FIG. 4 is an enlarged plan view showing the observation pad position, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. Figure,
FIG. 6 is an enlarged plan view showing another observation pad position, FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5 showing its structure, and FIG. 8 is a unit cell (CMOS logic circuit) constituting a logic block. FIG. 9 is an enlarged plan view, FIG. 9 is a longitudinal sectional view taken along line XI-XI of FIG. 8, and FIG. 10 is a longitudinal sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 11 is an Exclusive which constitutes the unit cell of FIG.
An equivalent circuit diagram of the OR, FIG. 12 is an enlarged plan view of the observation pad portion in FIG. 8, and FIG. 13 is XIII-XI in FIG.
It is sectional drawing which follows the II line. In the reference numerals used in the drawings, 1 is a logic block, 5 is a unit cell, and 7 is a P-channel MOSF.
ET portion, 8 N-channel MOSFET portion, 9 P + type region, 10 N + type region, 11 to 15 A wiring, 16
25 are contact holes, 28 are N + type power supply regions, 3
0 is a P + type power supply region, 34 is a polysilicon wiring, 38 is an A wiring material layer, 39 is a probe, 40 is a silicon nitride film, A1 is the first layer A wiring, and A2 is the second layer A.
Wirings, PS and PS 1 to PS 5 are polysilicon gate electrodes, A to E and A ′ to E ′ are terminals, P, P 1 and P 2 are observation pads, and PSG 1 to PSG 3 and 33 and 36 are phosphosilicates. The glass films TH1 to TH3 and 35 and 37 are through holes.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上遠野 臣司 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 加藤 正男 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所神奈川工場内 (56)参考文献 特開 昭56−19634(JP,A) 特開 昭53−23570(JP,A) 特開 昭53−101980(JP,A) 特開 昭53−25382(JP,A) 特開 昭57−192062(JP,A) 実開 昭53−66074(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Sumiji Ueno, 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Masao Kato, 1 Horiyamashita, Hadano, Kanagawa (56) References JP-A-56-19634 (JP, A) JP-A-53-23570 (JP, A) JP-A-53-101980 (JP, A) JP-A-53-25382 (JP , A) JP-A-57-192062 (JP, A) Actually developed Shou-53-66074 (JP, U)
Claims (1)
に仮想座標を決め、自動設計法により所定の仮想座標位
置に配線層、スルーホール、回路素子等を設け、該自動
設計法により得られたデータに基づいて3層以上の配線
層を有する多層配線構造の半導体集積回路装置を製造す
る半導体集積回路装置の製造方法において、 上記自動設計時に、 所定の回路もしくは素子の特性を測定するための観測端
子を、上記3層以上の配線層のうち最上層以外の2つの
層に設けられる配線層が相互に接続される箇所で、かつ
上記仮想座標の交点である所定の箇所に設ける工程と、 上記自動設計法により設定された各配線層を形成すると
きに、上記観測端子を、上記自動設計法により設定され
た所定の箇所に、上記相互に接続される最上層以外の2
つの配線層よりも上層の配線層を構成する導体層と同時
に堆積された導体層にて形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。1. A virtual coordinate is determined in X and Y directions orthogonal to each other on a semiconductor substrate, and a wiring layer, a through hole, a circuit element, etc. are provided at predetermined virtual coordinate positions by an automatic design method, and the virtual design is obtained. In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a multilayer wiring structure having three or more wiring layers based on the obtained data, in order to measure the characteristics of a predetermined circuit or element at the time of the automatic designing. And a step of providing the observation terminal at a position where wiring layers provided in two layers other than the uppermost layer among the three or more wiring layers are connected to each other and at a predetermined position which is an intersection of the virtual coordinates. When forming each wiring layer set by the above-mentioned automatic design method, the above-mentioned observation terminal is provided at a predetermined location set by the above-mentioned automatic design method, except for the above-mentioned uppermost layer which is connected to each other.
A step of forming a conductor layer that is deposited at the same time as a conductor layer that constitutes a wiring layer higher than one wiring layer, and a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
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|---|---|---|---|
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1981
- 1981-06-24 JP JP56096639A patent/JPH0666366B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS57211744A (en) | 1982-12-25 |
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