專利名稱：具有在存儲器區(qū)域上定線的門陣列互連的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，其中門陣列和存儲器組合在同一個半導(dǎo)體基底，尤其涉及這種集成電路的金屬鍍膜互連模式。
集成具有門陣列的存儲器是一種公知技術(shù)。該存儲器可以是只讀存儲器(ROM)，隨機(jī)存取存儲器(RAM)，或其他類型的存儲器，它們一般被大量門陣列包圍，門陣列為無溝道門陣列。在一個單位的部件根據(jù)用戶的說明的要求互連這些門來與存儲器一起提供特殊的邏輯功能。
通過制作多個金屬層形成互連線路來互連這些門。一般使用至少三層金屬互連線路用于門互連。層中的前兩層一般也用于該部件的存儲器部分內(nèi)的互連。
在傳統(tǒng)的這種部件中，以相同的方向定線每層內(nèi)的金屬互連線路，一般與下一層的互連線路成直角，并且布線門陣列的金屬互連線路使其不越過存儲器區(qū)域。門陣列互連不越過存儲器電路定線的一個原因是避免可能會由門陣列信號線路的串音引起的存儲器故障。另一個原因是避免由于重疊門陣列互連線路造成線路平行而增加存儲器信號線路要求的電容所導(dǎo)致的存儲器操作速度降低。
然而，這種傳統(tǒng)的方法大大限制了在門陣列內(nèi)互連線路的定線，因為全部門陣列互連必須避開存儲器上的禁止區(qū)。由此造成的一個后果是布線處理變得困難，要額外的時間和資源(人力資源，計算機(jī)資源)，這樣就增加部件的設(shè)計成本。另一個后果是減少能使用的門的百分比。這可能使用戶或者減少在該部件實現(xiàn)的邏輯功能，或者選擇一個具有較多門的較大并且較昂貴的部件。
因此，本發(fā)明的一個目的是在組合門陣列和存儲器的集成電路內(nèi)簡化金屬互連線路的定線。
本發(fā)明的另一個目的是改進(jìn)這種部件中門的使用。
本發(fā)明的集成電路包括集成在單獨的半導(dǎo)體基底上的門陣列和存儲器。門陣列和存儲器內(nèi)的電路元件通過多層金屬信號線路和金屬電源供給線路互連。
在第一層金屬信號線和電源供給線的中，其中信號線路和電源供給線路不必為最下面的層，存儲器電源供給線路，和可能的存儲器信號線路在存儲器區(qū)域上方以第一方向布線，而門陣列信號線路和/或電源供給線路在門陣列區(qū)域上方以第二方向布線。
在第二層的金屬信號線和電源供給線中，該層沉積于第一層上面，門陣列信號和/或電源供給線路以第一方向布線。至少一個門陣列信號線路在第一層的一個存儲器電源供給線路上方直接布線。存儲器電源供給線路從下方的存儲器屏蔽門陣列信號線。
第二層也包括在存儲區(qū)域上方以第二方向布線的屏蔽線路，該屏蔽線路允許在其上方布線第三層內(nèi)的附加門陣列信號線路，第三層沉積于第二層上面。
附圖中

圖1是本發(fā)明的第一實施例中的存儲器和門陣列區(qū)域的平面圖；圖2是圖1中沿線A-A的截面圖；圖3是說明第一實施例中的第一層金屬互連線路的平面圖；圖4是說明第一實施例中的第二層金屬互連線路的平面圖；圖5是說明第一實施例中的第三層金屬互連線路的平面圖；圖6是說明本發(fā)明的第二實施例的在存儲器區(qū)域上方的第三層金屬互連線路的平面圖；和圖7是說明第二實施例中的第四層金屬互連線路的平面圖；參考附圖，下面將描述本發(fā)明的實施例。在不同附圖中的相同元件將用相同的參考數(shù)字來表示。
下面將用‘互連線路’作為表示信號線路和電源供給線路的通用術(shù)語。電源供給線路包括地線，和用于分配與地電位不同的固定電源供給電位的線路。下面涉及的全部互連線路通過一金屬化處理形成，其中諸如鋁這樣的多個金屬層沉積在集成電路上并通過照相排版成型。第一實施例第一實施例有三層金屬互連線路。在前兩層布線存儲器互連線路。在全部三層布線門陣列互連線路。
存儲器互連線路限制到前兩層不是一個特別的設(shè)計約束。一般使用兩層互連用于存儲器線路。由于存儲器電路的高度有規(guī)則結(jié)構(gòu)，第三層互連常常是不必要的，并且即使使用第三層也不能導(dǎo)致存儲器電路尺寸的大大減少。
通過金屬化處理中的下面的主要步驟描述第一實施例的結(jié)構(gòu)。
參考圖1，金屬化處理從硅片這樣的半導(dǎo)體基底1開始。一般在同一硅片同時形成多個集成電路；圖1表示其中一個這樣的集成電路。集成電路包括圍繞存儲器區(qū)域3的大量的門陣列2。晶體管和其他電路元件通過公知處理已形成在基底1，在這里對此將不作描述。存儲器區(qū)域3可以包括任何適用類型的存儲器單元，例如ROM或RAM，或者這兩種類型。
硅片表面覆蓋一絕緣層4，如圖2所示。在該絕緣層4形成接觸孔5來提供到大量的門2和存儲器區(qū)域3中的門和存儲器單元的通路。
通過濺射鋁將第一層金屬沉積到如圖1和2所示的集成電路，并通過光刻技術(shù)將金屬構(gòu)圖形成互連線路。作為這些互連線路的實例，圖3表示三個存儲器互連線路M1a，M1b，和M1c以及三個門陣列互連線路G1a，G1b ，和G1c。這些互連線路通過圖2所示的接觸孔5與下面的電路元件電器連接。
在第一層金屬互連線路中，以一個方向(圖中的垂直方向)在存儲器區(qū)域上方布線存儲器互連線路，并且沿正交方向(圖中的水平方向)在大量的門2上方布線門陣列互連線路。在存儲器區(qū)域3上方未布線門陣列互連線路。
在圖3所示的集成電路和互連線路上方形成另一個絕緣層(未示出)，如果沉積金屬并成型產(chǎn)生第二層互連線路那么在該絕緣層和第二層開接觸孔。圖4表示第二層金屬互連線路內(nèi)的存儲器電源供給線路M2a和M2b，存儲器信號線路M2c，和門陣列互連線路G2a，G2b，和G2c。黑點表示在插入的絕緣層中的接觸孔產(chǎn)生的，在互連線路的第一和第二層之間的互連6。
第二層的門陣列和存儲器互連線路的方向與第一層相反存儲器互連線路(M2a，M2b，M2c)在存儲器區(qū)域3上方水平布線，并且門陣列互連線路(G2a，G2b，G2c)在大量的門2上方水平布線。在存儲器區(qū)域3上方未布線門陣列互連線路。
在圖4所示的電路上形成另一個絕緣層(未示出)。在該絕緣層開接觸孔，并且沉積第三層金屬以及成型來形成第三層互連線路。圖5表示在該層金屬互連線路內(nèi)的門陣列互連G3a和G3b的實例。G3a是信號線路。在該層設(shè)有存儲器互連線路。白點表示在插入的絕緣層的接觸孔產(chǎn)生的，在互連線路的第二和第三層之間的互連7。
該層上的門陣列互連線路(例如G3a和G3b)全部沿水平方向布線。并且，至少一個門陣列信號線路(在這種情況下信號線路G3a)直接在第二層中的存儲器電源供給線路中的一條線路上方布線，這樣越過存儲器區(qū)域3。只要它們以這種方式在存儲器電源供給線路上方直接布線，任何數(shù)目的門陣列信號線路可以在存儲器區(qū)域3上方布線。例如，門陣列信號線路也可以在電源供給線M2b上方布線。
為實現(xiàn)該設(shè)備，圖5所示的電路仍覆蓋另一個絕緣層或鈍化層，其中形成附加的接觸孔用于到外部電路的連接。
盡管門陣列信號線路G3a越過存儲器區(qū)域3，通過電源供給線路M2a將其與存儲器區(qū)域3屏蔽開，線路M2a保持在固定電位。因此來自門陣列信號線路G3a的串音不影響存儲器電路的操作，并且因為互連線路M2a是電源供給線路，由于信號線路G3a僅位于互連線路M2a上方的布線增加的電容不減慢存儲器的操作。
通過允許門陣列信號線路在存儲器上方布線，第一實施例簡化處理中的布線步驟，并且使大量門中的較多的門被使用。在某些情況下，可以使要求的邏輯功能在一個較小并且較經(jīng)濟(jì)的部件內(nèi)實現(xiàn)，否則將是不可能的。
該實施例的一個更進(jìn)一步的優(yōu)點是諸如G3a這樣的第三層信號線路在諸如M2a這樣的第二層互連線路上方的布線簡化第三層信號線路的電容的估定，這樣在設(shè)計處理中的驗證步驟期間當(dāng)模擬電路操作時能使用準(zhǔn)確地電容值。第二實施例第二實施例具有四層金屬互連線路。在前兩層再次布線存儲器互連線路。在全部四層內(nèi)布線門陣列互連線路。
前兩層金屬互連線路以與第一實施例相同的方式布線，因此省略對其的描述。
與第一實施例一樣布線第三層金屬互連線路，但是第三層也包括屏蔽線，該屏蔽線在存儲器區(qū)域上方沿垂直方向布線。圖6表示具有屏蔽線S3a到S3f的存儲器區(qū)域3。這些屏蔽線布線為與第三層的G3a這樣的互連線路成直角，并且不與任何第三層互連線路接觸。然而，每個屏敝線通過一接觸孔(未示出)可以與第二層的金屬互連線路中的電源供給線路進(jìn)行電接觸。
在圖6所示的電路形成一絕緣層(未示出)，開接觸孔，然后沉積第四層金屬并成型并形成第四層互連線路。圖7表示第四層中的一個門陣列信號線路G4a。第四層互連線路沿垂直方向布線。
如該圖所示，只要它們在第三層的屏蔽線(例如S3a和S3d)上方布線，第四層門陣列信號線路(例如G4a)可以越過存儲器區(qū)3。以這種方式可以布線任何數(shù)目的第四層信號線路。例如，在屏蔽線路S3b和S3e上方能夠布線第二個門陣列信號線路，并且在屏蔽線路S3c和S3f上方能夠布線第三個門陣列信號線。
因為通過屏蔽線第四層信號線路與存儲器區(qū)域3屏敞開，所以來自第四層信號線的串音不影響存儲器操作。因為與第二層中的存儲器信號線成直角布線屏蔽線路，屏蔽線未大大增加存儲器信號線的電容，并且存儲器的操作速度并未顯著降低。
第二實施例向四層金屬化部件提供與第一實施例向三層部件提供的相同的優(yōu)點簡化的布線，增加門使用，盡可能較小的部件尺寸，和較準(zhǔn)確的模擬。
用于存儲器互連線路的金屬互連線路不限于兩個。一般可以有N層存儲器互連線路，其中N+1層中的門陣列信號線路在N層中的存儲器電源供給線路上方布線。如果門陣列具有多于N+1層的互連線路，在存儲器區(qū)域上方N+1層內(nèi)可以形成屏蔽層，并且與第二實施例中描述的一樣N+2層中的信號線路可以在屏蔽線上方布線。
如果門陣列具有多于N+2層的互連線，通過僅在該層下面提供屏蔽線，位于N+2層上面的每層中的信號線路可以在存儲器區(qū)域上方布線。例如，在N+2層可以提供屏蔽線來允許N+3層中的信號線路越過存儲器區(qū)域。
用于本發(fā)明的存儲器的類型，門陣列的類型，或者半導(dǎo)體基底的類型沒有限制。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到在后面的權(quán)利要求范圍內(nèi)對于本發(fā)明的進(jìn)一步修改是可能的。
權(quán)利要求
1 一種集成電路，其中門陣列和存儲器集成在一個單獨的半導(dǎo)體基底上，包括第一層金屬互連線路，具有在所述存儲器上方以第一方向布線的存儲器電源供給線路，和在所述門陣列上方，以與所述第一方向不同的第二方向布線的門陣列互連線路；第二層金屬互連線沉積在所述第一層金屬互連線上方，具有以所述第一方向布線的門陣列信號線，其中至少一個門陣列信號線直接在所述第一層金屬互連線內(nèi)的存儲器電源供給線路中的一條線上方布線。
2 根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路，其中所述的第一方向與所述的第二方向垂直。
3 根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路，包括至少一個沉積到所述第一層金屬互連線的附加層金屬互連線，具有在所述存儲器上方布線的存儲器互連線和在所述門陣列上方布線的門陣列互連線。
4 根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路，其中所述的第二層金屬互連線路還包括在所述存儲器上方以第三方向布線的屏蔽線。
5 根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路，其中所述的第三方向與所述的第二方向一致。
6 根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路，還包括沉積到所述第二層金屬互連線路上方的第三層金屬互連線，具有以所述第三方向布線的門陣列互連線，其中至少一個門陣列信號線直接在所述屏蔽線上方布線。
7 根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路，其中所述屏蔽線與所述第一層金屬互連線內(nèi)的至少一條電源供給線路耦合。
8 一種在單獨的半導(dǎo)體基底組合門陣列和存儲器的集成電路上布線金屬互連線的方法，包括步驟在第一層金屬互連線路內(nèi)以第一方向在所述存儲器上方布線存儲器電源供給線；在所述第一層金屬互連線內(nèi)以與所述第一方向不同的第二方向在所述門陣列上方布線門陣列互連線和在沉積到所述第一層金屬互連線上面的第二層金屬互連線內(nèi)以所述第一方向布線門陣列互連線；其中在所述第二層金屬互連線內(nèi)的門陣列互連線之間，存在至少一個在所述第一層金屬互連線內(nèi)的所述存儲器電源供給線路中的一條線路上方直接布線的門陣列信號線。
9 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述第一方向與所述第二方向垂直。
10 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，包括附加步驟在所述第二層金屬互連線內(nèi)以第三方向在所述存儲器上方布線屏蔽線；和在沉積到所述第二層金屬互連線路上面的第三層金屬互連線路內(nèi)以所述第三方向布線門陣列互連線路；其中在所述第三層金屬互連線內(nèi)的門陣列互連線之間，存在至少一個在所述第二層金屬互連線內(nèi)的所述屏蔽線中的一條線路上方直接布線的門陣列信號線。
11 根據(jù)權(quán)利要10的方法，其中所述第三方向與所述第二方向一致。
12 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述屏蔽線連接所述第一層金屬互連線內(nèi)的至少一條電源供給線。
13 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括步驟在沉積到所述第一層金屬互連線路下面的附加層金屬互連線路內(nèi)以所述第二方向在所述存儲器上方布線存儲器互連線路；和在所述附加層金屬互連線內(nèi)在所述門陣列上方布線門陣列互連線。
全文摘要
在門陣列和存儲器組合在一個單獨的半導(dǎo)體基底的集成電路內(nèi)，在多個金屬化層內(nèi)布線互連線。在具有存儲器和門陣列互連線的每層內(nèi)，存儲器互連線在存儲器區(qū)域上方布線，而門陣列互連在門陣列區(qū)域上方以不同的方向布線。在只具有門陣列互連線的層中，一些線越過存儲器區(qū)域，直接在電源供線上面或屏蔽線的布線正好提供在層的下面。
文檔編號H01L21/3205GK1169035SQ9710997
公開日1997年12月31日 申請日期1997年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月22日
發(fā)明者品川德明 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社