(57)【要約】  多層配線構造を有する半導体装置において、中間階層の配線層の熱を効果的に放熱可能にする構造を提供する。下層側配線（１３）と、中間配線（２３）と、上層側配線（３３）と、下層側配線（１３）と中間配線（２３）とを電気的に接続するために形成された第１コンタクトヴィア（１５）と、中間配線（２３）と上層側配線（３３）とを電気的に接続するために形成された第２コンタクトヴィア（２５）とを備えている。第１および第２コンタクトヴィア（１５，２５）は、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している。
2010134267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置であって、
前記第１配線層に形成された下層側配線と、
前記第２配線層に形成された中間配線と、
前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、
前記下層側配線と前記中間配線とを電気的に接続するために形成された第１コンタクトヴィアと、
前記中間配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために形成された第２コンタクトヴィアとを備え、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記下層側および上層側配線は、ともに、前記第１方向に延びており、
前記中間配線は、平面的に見たとき、前記第１および第２コンタクトヴィアよりも、前記第１方向と直交する第２方向に、拡がりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、
前記下層側および上層側配線は、ともに、前記第１方向に延びており、
前記中間配線は、平面的に見たとき、前記第１および第２コンタクトヴィアよりも、前記第１方向に、拡がりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置であって、
前記第１配線層に形成された下層側配線と、
前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、
前記下層側配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために、それぞれ形成された第１および第２コンタクトヴィアとを備え、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置において、
前記下層側および上層側配線は、ともに、前記第１方向に延びている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺および短辺の長さが互いに等しい
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが異なっている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、重なり面積が、前記第１コンタクトヴィアの５０％以上である
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の多層配線構造の一例として、特許文献１では、隣接する一対の下層配線上に、ビアコンタクトを、配線方向に互いにオフセットするように配置する構成を開示している。近年の半導体プロセスでは、配線遅延を低減するために、配線間に形成される絶縁性物質に空孔を意図的に設けることによって、配線間の比誘電率を小さくする技術が用いられている。特許文献１の技術は、配線間の絶縁層に空孔を意図的に設けた多層配線構造において、ショート不良を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６０５９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体チップでは、動作周波数は数十ＭＨｚ程度と遅く、配線に流れる電流に起因して発生するジュール熱は少なかった。また、配線の幅は広く、コンタクトヴィアの径も大きいため、配線やコンタクトヴィアが放熱板や熱伝搬線としての効果を十分に発揮していた。さらに、配線層数が少なくチップの厚みも薄いため、熱がこもるという問題はほとんど生じなかった。【０００５】
ところが、微細化技術の進展に伴って、熱発生の問題が顕在化するようになった。すなわち、半導体チップの動作周波数は数百ＭＨｚ程度以上と格段に早くなり、配線に流れる電流に起因して発生するジュール熱が大幅に増加した。また、放熱効果を持つ配線が細くなり、コンタクトヴィア径も小さくなったため、放熱板や熱伝搬線としての効果が小さくなった。さらに、配線が多層になりチップの厚みが増したとともに、上述したように、配線絶縁層に空孔を入れて誘電率を下げてｌｏｗ−ｋ化を進めた結果、熱伝導率がより一層悪くなった。【０００６】
多層配線構造において発生したジュール熱は、半導体チップの表面にしか放熱する先はないため、最上層と最下層へ伝導した後に、放出される。このため、上述したような放熱効果や熱伝導率の低下により、特に中間階層の配線層における熱が抜けにくくなり、熱のこもりが発生する。この問題は、変形、断線、短絡などの歩留不良や特性劣化を発生させる原因になる。【０００７】
本発明は、多層配線構造を有する半導体装置において、特に中間階層の配線層の熱を効果的に放熱可能にする構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様は、基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置として、前記第１配線層に形成された下層側配線と、前記第２配線層に形成された中間配線と、前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、前記下層側配線と前記中間配線とを電気的に接続するために形成された第１コンタクトヴィアと、前記中間配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために形成された第２コンタクトヴィアとを備え、前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有しているものである。【０００９】
また、本発明の第２態様は、基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置として、前記第１配線層に形成された下層側配線と、前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、前記下層側配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために、それぞれ形成された第１および第２コンタクトヴィアとを備え、前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有しているものである。【００１０】
これら本発明の態様によると、第１配線層における下層側配線と第（Ｎ−１）配線層における上層側配線とを電気的に接続するスタック構造が実現されている。そして、このスタック構造において、第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線と上層側配線との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層から、その上下の第１配線層や第（Ｎ−１）配線層への放熱効果が向上する。したがって、熱のこもりが生じにくくなるので、半導体装置の歩留まりを向上できるとともに、特性劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、スタック構造において、長方形のコンタクトヴィアが、重なりを有するように向きを合わせて配置されているので、多層配線構造の中間階層からの放熱効果を向上させることができる。したがって、半導体装置の歩留まり向上と、特性劣化抑制とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は実施形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は実施形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は中間配線の他の形状の例を示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施形態２に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は実施形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は実施形態３に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は実施形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は実施形態４に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は実施形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は実施形態５に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は実施形態５に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）は実施形態６に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は実施形態６に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１)
実施形態１に係る半導体装置は、基板上に形成された多層配線構造を備えている。そして、この多層配線構造は、基板側から順に積層された、第１、第２、第３および第４配線層を含む。
【００１５】
図１は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図２は図１に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。
【００１６】
図２において、１は基板表面に例えばシリコンで形成された、トランジスタの拡散層を形成するウエル領域であり、２はウエル領域１と配線層とを電気的に分離するための、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層である。そして、絶縁層２の上に、４層の配線層Ｍ１〜Ｍ４が形成されている。
【００１７】
図１および図２に示すように、各配線層Ｍ１〜Ｍ４には、例えばＣｕで形成された配線１１，２１，３１，４１がそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、配線方向は、配線層Ｍ１，Ｍ３では縦方向、配線層Ｍ２，Ｍ４では横方向となっている。また、各配線層Ｍ１〜Ｍ４には、配線同士を電気的に分離するために、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層１２，２２，３２，４２がそれぞれ形成されている。
【００１８】
さらに、第１配線層Ｍ１には、例えばＣｕで形成された第１コンタクトヴィア１５が設けられており、第２配線層Ｍ２には、例えばＣｕで形成された第２コンタクトヴィア２５が設けられている。第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に形成された下層側配線１３と、第２配線層Ｍ２に形成された中間配線２３とを電気的に接続するように形成されている。第２コンタクトヴィア２５は、中間配線２３と、第３配線層Ｍ３に形成された上層側配線３３とを電気的に接続するように形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もある。
【００１９】
第１および第２コンタクトヴィア１５，２５は、平面的に見たとき（言いかえると、基板面に対して垂直方向に見たとき）、ともに、長方形の形状を有しており、かつ、その長辺が同一方向に延びている。本実施形態では、長辺が延びる方向（第１方向）は、第１および第３配線層Ｍ１，Ｍ３の配線方向と一致しており、第２配線層Ｍ２の配線方向と直交している。さらに、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５は、平面的に見たとき、重なりを有している。本実施形態では、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５は、長辺と短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとする。
【００２０】
また、中間配線２３は、平面的に見たとき、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも、その短辺方向、すなわち長辺方向と直交する方向（第２方向）に、さらに拡がりを有している。
【００２１】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、中間配線２３、第２コンタクトヴィア２５および上層側配線３３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。
【００２２】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第３配線層Ｍ３における上層側配線３３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する第１および第２コンタクトヴィア１５，２５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線３３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２配線層Ｍ２から、第１配線層Ｍ１や第３配線層Ｍ３への放熱効果が向上する。
【００２３】
さらに、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりもさらに拡がっているため、熱伝導率はより高くなり、スタック構造による放熱効果はさらに向上する。
【００２４】
なお、本実施形態では、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも、短辺方向にさらに拡がりを有しているものとしたが、これに限られるものではない。例えば図３（ａ）に示すように、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも、その長辺方向にさらに拡がりを有していてもよいし、図３（ｂ）に示すように、短辺方向と長辺方向の両方にさらに拡がりを有していてもよい。ただし、レイアウト面積の面からみると、中間配線は、その配線層における配線方向と同一方向に拡がりを有しているのが好ましい。この場合、コンタクトヴィアを配置するための領域を、中間配線のためにさらに拡げる必要がないため、無駄なスペースをとらなくて済む。
【００２５】
あるいは、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５とほぼ同一サイズに形成されていてもかまわない。ただし、スタック構造の導電性の安定のためには、断線が生じにくいように、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも大きいサイズで形成する方が好ましい。
【００２６】
（実施形態２）
実施形態２に係る半導体装置は、実施形態１に係る半導体装置とほぼ同様の構成からなる。ただし、スタック構造に中間配線が形成されておらず、コンタクトヴィア同士が直接接続されている点が、異なっている。
【００２７】
図４は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図５は図４に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。図４および図５において、図１および図２と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２８】
図４および図５において、第１配線層Ｍ１に設けられた第１コンタクトヴィア１５は、第２配線層Ｍ２に設けられた第２コンタクトヴィア２５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。すなわち、第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に設けられた下層側配線１３と第２コンタクトヴィア２５とを電気的に接続するように形成されており、第２コンタクトヴィア２５は、第１コンタクトヴィア１５と第３配線層Ｍ３に設けられた上層側配線３３とを電気的に接続するように形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もある。
【００２９】
第１および第２コンタクトヴィア１５，２５の形状は、実施形態１と同様である。すなわち、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状を有しており、かつ、重なりを有している。
【００３０】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、第２コンタクトヴィア２５および上層側配線３３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。
【００３１】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第３配線層Ｍ３における上層側配線３３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する第１および第２コンタクトヴィア１５，２５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線３３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２配線層Ｍ２から、第１配線層Ｍ１や第３配線層Ｍ３への放熱効果が向上する。
【００３２】
なお、上述の実施形態１，２において、各コンタクトヴィア１５，２５のサイズは、放熱効果の面からみると大きい方が好ましいといえるが、大きすぎると、面積効率が低下するとともに、歩留まりの低下につながる可能性がある。このような観点から、例えば、各コンタクトヴィア１５，２５は、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上であるのが好ましい。また、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下であるのが好ましい。
【００３３】
また、上述の実施形態１，２では、各コンタクトヴィア１５，２５は、長辺および短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが、異なっていてもよい。また、重なり面積は、第１コンタクトヴィア１５の５０％程度、あるいは、５０％以上であってもよい。
【００３４】
（実施形態３）
実施形態３に係る半導体装置では、基板上に形成された多層配線構造は、基板側から順に積層された、第１、第２、第３、第４および第５配線層を含む。
【００３５】
図６は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ第５配線層（Ｍ５）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図７は図６に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。
【００３６】
図７において、１は基板表面に例えばシリコンで形成された、トランジスタの拡散層を形成するウエル領域であり、２はウエル領域１と配線層とを電気的に分離するための、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層である。そして、絶縁層２の上に、５層の配線層Ｍ１〜Ｍ５が形成されている。
【００３７】
図６および図７に示すように、各配線層Ｍ１〜Ｍ５には、例えばＣｕで形成された配線１１，２１，３１，４１，５１がそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、配線方向は、配線層Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５では縦方向、配線層Ｍ２，Ｍ４では横方向となっている。また、各配線層Ｍ１〜Ｍ５には、配線同士を電気的に分離するために、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層１２，２２，３２，４２，５２がそれぞれ形成されている。
【００３８】
さらに、第１、第２および第３配線層Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３には、例えばＣｕで形成された第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５が、それぞれ設けられている。第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に形成された下層側配線１３と、第２配線層Ｍ２に形成された中間配線２３とを電気的に接続するように形成されている。第２コンタクトヴィア２５は、中間配線２３と、第３配線層Ｍ３に形成された中間配線３３とを電気的に接続するように形成されている。第３コンタクトヴィア３５は、中間配線３３と、第４配線層Ｍ４に形成された上層側配線４３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線４３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ３において、コンタクトヴィア１５，２５，３５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もある。
【００３９】
第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５は、平面的に見たとき、ともに、長方形の形状を有しており、かつ、その長辺が同一方向に延びている。本実施形態では、長辺が延びる方向は、第１および第３配線層Ｍ１，Ｍ３の配線方向と一致しており、第２および第４配線層Ｍ２，Ｍ４の配線方向と直交している。そして、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、平面的に見たとき、重なりを有している。本実施形態では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、長辺と短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっている。
【００４０】
さらに、中間配線２３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５よりも、その短辺方向、すなわち長辺方向と直交する方向に、さらに拡がりを有している。また、中間配線３３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５よりも、その長辺方向に、さらに拡がりを有している。すなわち、中間配線２３，３３は、それぞれの配線層Ｍ２，Ｍ３における配線方向と同一方向に、拡がりを有している。
【００４１】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、中間配線２３、第２コンタクトヴィア２５、中間配線３３、第３コンタクトヴィア３５および上層側配線４３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態１で示したスタック構造の上層側配線３３の上に、さらに、コンタクトヴィア３５および配線４３を積層した構造となっている。
【００４２】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第４配線層Ｍ４における上層側配線４３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する各コンタクトヴィア１５，２５，３５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線４３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２および第３配線層Ｍ２，Ｍ３から、第１配線層Ｍ１や第４配線層Ｍ４への放熱効果が向上する。
【００４３】
さらに、中間配線２３，３３は、各コンタクトヴィア１５，２５，３５よりもさらに拡がっているため、熱伝導率はより高くなり、スタック構造による放熱効果はさらに向上する。
【００４４】
（実施形態４）
実施形態４に係る半導体装置は、実施形態３に係る半導体装置とほぼ同様の構成からなる。ただし、スタック構造に中間配線が形成されておらず、コンタクトヴィア同士が直接接続されている点が、異なっている。
【００４５】
図８は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、第５配線層（Ｍ５）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図９は図８に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。図８および図９において、図６および図７と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図８および図９において、第１配線層Ｍ１に設けられた第１コンタクトヴィア１５は、第２配線層Ｍ２に設けられた第２コンタクトヴィア２５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。また、第２コンタクトヴィア２５は、第３配線層Ｍ３に設けられた第３コンタクトヴィア３５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。すなわち、第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に設けられた下層側配線１３と第２コンタクトヴィア２５とを電気的に接続するように形成されており、第２コンタクトヴィア２５は、第１コンタクトヴィア１５と第３コンタクトヴィア３５とを電気的に接続するように形成されており、第３コンタクトヴィア３５は、第２コンタクトヴィア２５と第４配線層Ｍ４に設けられた上層側配線４３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線４３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ３において、コンタクトヴィア１５，２５，３５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もある。
【００４７】
第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５の形状は、実施形態３と同様である。すなわち、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状を有しており、かつ、重なりを有している。
【００４８】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、第２コンタクトヴィア２５、第３コンタクトヴィア３５および上層側配線４３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態２で示したスタック構造において、上層側配線３３の代わりに、コンタクトヴィア３５および配線４３を積層した構造となっている。
【００４９】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第４配線層Ｍ４における上層側配線４３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線４３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２および第３配線層Ｍ２，Ｍ３から、第１配線層Ｍ１や第４配線層Ｍ４への放熱効果が向上する。
【００５０】
なお、上述の実施形態３，４において、各コンタクトヴィア１５，２５，３５のサイズは、放熱効果の面からみると大きい方が好ましいといえるが、大きすぎると、面積効率が低下すぎるとともに、歩留まりの低下にもつながる可能性がある。このような観点から、例えば、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上であるのが好ましい。あるいは、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下であるのが好ましい。
【００５１】
また、上述の実施形態３，４では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、長辺および短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが、異なっていてもよい。また、重なり面積は、第１コンタクトヴィア１５の５０％程度、あるいは、５０％以上であってもよい。
【００５２】
（実施形態５）
実施形態５に係る半導体装置では、基板上に形成された多層配線構造は、基板側から順に積層された、第１、第２、第３、第４、第５および第６配線層を含む。
【００５３】
図１０は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、第６配線層（Ｍ６）、第５配線層（Ｍ５）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図１１は図１０に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。
【００５４】
図１１において、１は基板表面に例えばシリコンで形成された、トランジスタの拡散層を形成するウエル領域であり、２はウエル領域１と配線層とを電気的に分離するための、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層である。そして、絶縁層２の上に、６層の配線層Ｍ１〜Ｍ６が形成されている。
【００５５】
図１０および図１１に示すように、各配線層Ｍ１〜Ｍ６には、例えばＣｕで形成された配線１１，２１，３１，４１，５１，６１がそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、配線方向は、配線層Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５では縦方向、配線層Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６では横方向となっている。また、各配線層Ｍ１〜Ｍ６には、配線同士を電気的に分離するために、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層１２，２２，３２，４２，５２，６２がそれぞれ形成されている。
【００５６】
さらに、配線層Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４には、例えばＣｕで形成された第１、第２、第３および第４コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５が、それぞれ設けられている。第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に形成された下層側配線１３と、第２配線層Ｍ２に形成された中間配線２３とを電気的に接続するように形成されている。第２コンタクトヴィア２５は、中間配線２３と、第３配線層Ｍ３に形成された中間配線３３とを電気的に接続するように形成されている。第３コンタクトヴィア３５は、中間配線３３と、第４配線層Ｍ４に形成された中間配線４３とを電気的に接続するように形成されている。第４コンタクトヴィア４５は、中間配線４３と、第５配線層Ｍ５に形成された上層側配線５３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線５３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ４において、コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もあり、第４コンタクトヴィア４５が第５配線層Ｍ５に形成されている場合もある。
【００５７】
第１、第２、第３および第４コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、平面的に見たとき、ともに、長方形の形状を有しており、かつ、その長辺が同一方向に延びている。本実施形態では、長辺が延びる方向は、第１、第３および第５配線層Ｍ１，Ｍ３の配線方向と一致しており、第２および第４配線層Ｍ２，Ｍ４の配線方向と直交している。そして、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、平面的に見たとき、重なりを有している。本実施形態では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、長辺と短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとする。
【００５８】
さらに、中間配線２３，４３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５、４５よりも、その短辺方向、すなわち長辺方向と直交する方向に、さらに拡がりを有している。また、中間配線３３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５よりも、その長辺方向に、さらに拡がりを有している。すなわち、中間配線２３，３３，４３は、それぞれの配線層Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４における配線方向と同一方向に、拡がりを有している。
【００５９】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、中間配線２３、第２コンタクトヴィア２５、中間配線３３、第３コンタクトヴィア３５、中間配線４３，第４コンタクトヴィア４５および上層側配線５３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態１で示したスタック構造の上層側配線３３の上に、さらに、コンタクトヴィア３５，４５および配線４３，５３を積層した構造となっている。
【００６０】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第５配線層Ｍ５における上層側配線５３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線５３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２、第３および第４配線層Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から、第１配線層Ｍ１や第５配線層Ｍ５への放熱効果が向上する。
【００６１】
さらに、中間配線２３，３３，４３は、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５よりもさらに拡がっているため、熱伝導率はより高くなり、スタック構造による放熱効果はさらに向上する。
【００６２】
（実施形態６）
実施形態６に係る半導体装置は、実施形態５に係る半導体装置とほぼ同様の構成からなる。ただし、スタック構造に中間配線が形成されておらず、コンタクトヴィア同士が直接接続されている点が、異なっている。
【００６３】
図１２は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、第６配線層（Ｍ６）、第５配線層（Ｍ４）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図１３は図１２に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。図１２および図１３において、図１０および図１１と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６４】
図１２および図１３において、第１配線層Ｍ１に設けられた第１コンタクトヴィア１５は、第２配線層Ｍ２に設けられた第２コンタクトヴィア２５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。また、第２コンタクトヴィア２５は、第３配線層Ｍ３に設けられた第３コンタクトヴィア３５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。第３コンタクトヴィア３５は、第４配線層Ｍ４に設けられた第４コンタクトヴィア４５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。すなわち、第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に設けられた下層側配線１３と第２コンタクトヴィア２５とを電気的に接続するように形成されており、第２コンタクトヴィア２５は、第１コンタクトヴィア１５と第３コンタクトヴィア３５とを電気的に接続するように形成されており、第３コンタクトヴィア３５は、第２コンタクトヴィア２５と第４コンタクトヴィア４５とを電気的に接続するように形成されており、第４コンタクトヴィア４５は、第３コンタクトヴィア３５と第４配線層Ｍ４に設けられた上層側配線４３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線５３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ４において、コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もあり、第４コンタクトヴィア４５が第５配線層Ｍ５に形成されている場合もある。
【００６５】
第１、第２、第３および第４コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５の形状は、実施形態５と同様である。すなわち、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状を有しており、かつ、重なりを有している。
【００６６】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、第２コンタクトヴィア２５、第３コンタクトヴィア３５、第４コンタクトヴィア４５および上層側配線５３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態４で示したスタック構造において、上層側配線４３の代わりに、コンタクトヴィア４５および配線５３を積層した構造となっている。
【００６７】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第５配線層Ｍ５における上層側配線５３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線５３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２、第３および第４配線層Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から、第１配線層Ｍ１や第５配線層Ｍ５への放熱効果が向上する。
【００６８】
なお、上述の実施形態５，６において、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５のサイズは、放熱効果の面からみると大きい方が好ましいといえるが、大きすぎると、面積効率が低下すぎるとともに、歩留まりの低下にもつながる可能性がある。このような観点から、例えば、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上であるのが好ましい。あるいは、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下であるのが好ましい。
【００６９】
また、上述の実施形態５，６では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、長辺および短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが、異なっていてもよい。また、重なり面積は、第１コンタクトヴィア１５の５０％程度、あるいは、５０％以上であってもよい。
【００７０】
なお、上述の各実施形態では、各配線層における配線方向は、縦、横、縦、…というように交互に入れ替わるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図１において、配線層Ｍ１，Ｍ２では配線方向が縦方向であり、配線層Ｍ３，Ｍ４では配線方向が横方向である、といった構成であってもよい。
【００７１】
なお、上述の各実施形態では、各配線はＣｕで形成されているものとしたが、これに限られるものではなく、他の低抵抗素材で形成されていてもよい。また、各コンタクトヴィアについても、Ｃｕ以外の他の低抵抗素材で形成されていてもよい。
【００７２】
さらに、上述の各実施形態では、各絶縁層は酸化シリコンで形成されているものとしたが、これに限られるものではなく、他の低誘電率素材で形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明では、多層配線構造の中間階層からの放熱効果が向上するので、例えば、半導体装置の歩留まり向上や性能向上に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１３  下層側配線
１５  第１コンタクトヴィア
２３  中間配線
２５  第２コンタクトヴィア
３３，４３，５３  上層側配線
Ｍ１〜Ｍ６  配線層
【図１】
2010134267.tif 000003
【図２】
2010134267.tif 000004
【図３】
2010134267.tif 000005
【図４】
2010134267.tif 000006
【図５】
2010134267.tif 000007
【図６】
2010134267.tif 000008
【図７】
2010134267.tif 000009
【図８】
2010134267.tif 000010
【図９】
2010134267.tif 000011
【図１０】
2010134267.tif 000012
【図１１】
2010134267.tif 000013
【図１２】
2010134267.tif 000014
【図１３】
2010134267.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月1日(2010.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の多層配線構造の一例として、特許文献１では、隣接する一対の下層配線上に、ビアコンタクトを、配線方向に互いにオフセットするように配置する構成を開示している。近年の半導体プロセスでは、配線遅延を低減するために、配線間に形成される絶縁性物質に空孔を意図的に設けることによって、配線間の比誘電率を小さくする技術が用いられている。特許文献１の技術は、配線間の絶縁層に空孔を意図的に設けた多層配線構造において、ショート不良を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６０５９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体チップでは、動作周波数は数十ＭＨｚ程度と遅く、配線に流れる電流に起因して発生するジュール熱は少なかった。また、配線の幅は広く、コンタクトヴィアの径も大きいため、配線やコンタクトヴィアが放熱板や熱伝搬線としての効果を十分に発揮していた。さらに、配線層数が少なくチップの厚みも薄いため、熱がこもるという問題はほとんど生じなかった。
【０００５】
ところが、微細化技術の進展に伴って、熱発生の問題が顕在化するようになった。すなわち、半導体チップの動作周波数は数百ＭＨｚ程度以上と格段に早くなり、配線に流れる電流に起因して発生するジュール熱が大幅に増加した。また、放熱効果を持つ配線が細くなり、コンタクトヴィア径も小さくなったため、放熱板や熱伝搬線としての効果が小さくなった。さらに、配線が多層になりチップの厚みが増したとともに、上述したように、配線絶縁層に空孔を入れて誘電率を下げてｌｏｗ−ｋ化を進めた結果、熱伝導率がより一層悪くなった。
【０００６】
多層配線構造において発生したジュール熱は、半導体チップの表面にしか放熱する先はないため、最上層と最下層へ伝導した後に、放出される。このため、上述したような放熱効果や熱伝導率の低下により、特に中間階層の配線層における熱が抜けにくくなり、熱のこもりが発生する。この問題は、変形、断線、短絡などの歩留不良や特性劣化を発生させる原因になる。
【０００７】
本発明は、多層配線構造を有する半導体装置において、特に中間階層の配線層の熱を効果的に放熱可能にする構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様は、基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置として、前記第１配線層に形成された下層側配線と、前記第２配線層に形成された中間配線と、前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、前記下層側配線と前記中間配線とを電気的に接続するために形成された第１コンタクトヴィアと、前記中間配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために形成された第２コンタクトヴィアとを備え、前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有しているものである。
【０００９】
また、本発明の第２態様は、基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置として、前記第１配線層に形成された下層側配線と、前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、前記下層側配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために、それぞれ形成された第１および第２コンタクトヴィアとを備え、前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有しているものである。
【００１０】
これら本発明の態様によると、第１配線層における下層側配線と第（Ｎ−１）配線層における上層側配線とを電気的に接続するスタック構造が実現されている。そして、このスタック構造において、第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線と上層側配線との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層から、その上下の第１配線層や第（Ｎ−１）配線層への放熱効果が向上する。したがって、熱のこもりが生じにくくなるので、半導体装置の歩留まりを向上できるとともに、特性劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、スタック構造において、長方形のコンタクトヴィアが、重なりを有するように向きを合わせて配置されているので、多層配線構造の中間階層からの放熱効果を向上させることができる。したがって、半導体装置の歩留まり向上と、特性劣化抑制とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は実施形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は実施形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は中間配線の他の形状の例を示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施形態２に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は実施形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は実施形態３に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は実施形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は実施形態４に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は実施形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は実施形態５に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は実施形態５に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）は実施形態６に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は実施形態６に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１)
実施形態１に係る半導体装置は、基板上に形成された多層配線構造を備えている。そして、この多層配線構造は、基板側から順に積層された、第１、第２、第３および第４配線層を含む。
【００１５】
図１は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図２は図１に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。
【００１６】
図２において、１は基板表面に例えばシリコンで形成された、トランジスタの拡散層を形成するウエル領域であり、２はウエル領域１と配線層とを電気的に分離するための、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層である。そして、絶縁層２の上に、４層の配線層Ｍ１〜Ｍ４が形成されている。
【００１７】
図１および図２に示すように、各配線層Ｍ１〜Ｍ４には、例えばＣｕで形成された配線１１，２１，３１，４１がそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、配線方向は、配線層Ｍ１，Ｍ３では縦方向、配線層Ｍ２，Ｍ４では横方向となっている。また、各配線層Ｍ１〜Ｍ４には、配線同士を電気的に分離するために、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層１２，２２，３２，４２がそれぞれ形成されている。
【００１８】
さらに、第１配線層Ｍ１には、例えばＣｕで形成された第１コンタクトヴィア１５が設けられており、第２配線層Ｍ２には、例えばＣｕで形成された第２コンタクトヴィア２５が設けられている。第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に形成された下層側配線１３と、第２配線層Ｍ２に形成された中間配線２３とを電気的に接続するように形成されている。第２コンタクトヴィア２５は、中間配線２３と、第３配線層Ｍ３に形成された上層側配線３３とを電気的に接続するように形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もある。
【００１９】
第１および第２コンタクトヴィア１５，２５は、平面的に見たとき（言いかえると、基板面に対して垂直方向に見たとき）、ともに、長方形の形状を有しており、かつ、その長辺が同一方向に延びている。本実施形態では、長辺が延びる方向（第１方向）は、第１および第３配線層Ｍ１，Ｍ３の配線方向と一致しており、第２配線層Ｍ２の配線方向と直交している。さらに、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５は、平面的に見たとき、重なりを有している。本実施形態では、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５は、長辺と短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとする。
【００２０】
また、中間配線２３は、平面的に見たとき、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも、その短辺方向、すなわち長辺方向と直交する方向（第２方向）に、さらに拡がりを有している。
【００２１】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、中間配線２３、第２コンタクトヴィア２５および上層側配線３３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。
【００２２】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第３配線層Ｍ３における上層側配線３３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する第１および第２コンタクトヴィア１５，２５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線３３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２配線層Ｍ２から、第１配線層Ｍ１や第３配線層Ｍ３への放熱効果が向上する。
【００２３】
さらに、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりもさらに拡がっているため、熱伝導率はより高くなり、スタック構造による放熱効果はさらに向上する。
【００２４】
なお、本実施形態では、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも、短辺方向にさらに拡がりを有しているものとしたが、これに限られるものではない。例えば図３（ａ）に示すように、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも、その長辺方向にさらに拡がりを有していてもよいし、図３（ｂ）に示すように、短辺方向と長辺方向の両方にさらに拡がりを有していてもよい。ただし、レイアウト面積の面からみると、中間配線は、その配線層における配線方向と同一方向に拡がりを有しているのが好ましい。この場合、コンタクトヴィアを配置するための領域を、中間配線のためにさらに拡げる必要がないため、無駄なスペースをとらなくて済む。
【００２５】
あるいは、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５とほぼ同一サイズに形成されていてもかまわない。ただし、スタック構造の導電性の安定のためには、断線が生じにくいように、中間配線２３は、第１および第２コンタクトヴィア１５，２５よりも大きいサイズで形成する方が好ましい。
【００２６】
（実施形態２）
実施形態２に係る半導体装置は、実施形態１に係る半導体装置とほぼ同様の構成からなる。ただし、スタック構造に中間配線が形成されておらず、コンタクトヴィア同士が直接接続されている点が、異なっている。
【００２７】
図４は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図５は図４に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。図４および図５において、図１および図２と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２８】
図４および図５において、第１配線層Ｍ１に設けられた第１コンタクトヴィア１５は、第２配線層Ｍ２に設けられた第２コンタクトヴィア２５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。すなわち、第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に設けられた下層側配線１３と第２コンタクトヴィア２５とを電気的に接続するように形成されており、第２コンタクトヴィア２５は、第１コンタクトヴィア１５と第３配線層Ｍ３に設けられた上層側配線３３とを電気的に接続するように形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もある。
【００２９】
第１および第２コンタクトヴィア１５，２５の形状は、実施形態１と同様である。すなわち、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状を有しており、かつ、重なりを有している。
【００３０】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、第２コンタクトヴィア２５および上層側配線３３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。
【００３１】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第３配線層Ｍ３における上層側配線３３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する第１および第２コンタクトヴィア１５，２５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線３３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２配線層Ｍ２から、第１配線層Ｍ１や第３配線層Ｍ３への放熱効果が向上する。
【００３２】
なお、上述の実施形態１，２において、各コンタクトヴィア１５，２５のサイズは、放熱効果の面からみると大きい方が好ましいといえるが、大きすぎると、面積効率が低下するとともに、歩留まりの低下につながる可能性がある。このような観点から、例えば、各コンタクトヴィア１５，２５は、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上であるのが好ましい。また、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下であるのが好ましい。
【００３３】
また、上述の実施形態１，２では、各コンタクトヴィア１５，２５は、長辺および短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが、異なっていてもよい。また、重なり面積は、第１コンタクトヴィア１５の５０％程度、あるいは、５０％以上であってもよい。
【００３４】
（実施形態３）
実施形態３に係る半導体装置では、基板上に形成された多層配線構造は、基板側から順に積層された、第１、第２、第３、第４および第５配線層を含む。
【００３５】
図６は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ第５配線層（Ｍ５）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図７は図６に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。
【００３６】
図７において、１は基板表面に例えばシリコンで形成された、トランジスタの拡散層を形成するウエル領域であり、２はウエル領域１と配線層とを電気的に分離するための、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層である。そして、絶縁層２の上に、５層の配線層Ｍ１〜Ｍ５が形成されている。
【００３７】
図６および図７に示すように、各配線層Ｍ１〜Ｍ５には、例えばＣｕで形成された配線１１，２１，３１，４１，５１がそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、配線方向は、配線層Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５では縦方向、配線層Ｍ２，Ｍ４では横方向となっている。また、各配線層Ｍ１〜Ｍ５には、配線同士を電気的に分離するために、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層１２，２２，３２，４２，５２がそれぞれ形成されている。
【００３８】
さらに、第１、第２および第３配線層Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３には、例えばＣｕで形成された第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５が、それぞれ設けられている。第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に形成された下層側配線１３と、第２配線層Ｍ２に形成された中間配線２３とを電気的に接続するように形成されている。第２コンタクトヴィア２５は、中間配線２３と、第３配線層Ｍ３に形成された中間配線３３とを電気的に接続するように形成されている。第３コンタクトヴィア３５は、中間配線３３と、第４配線層Ｍ４に形成された上層側配線４３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線４３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ３において、コンタクトヴィア１５，２５，３５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もある。
【００３９】
第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５は、平面的に見たとき、ともに、長方形の形状を有しており、かつ、その長辺が同一方向に延びている。本実施形態では、長辺が延びる方向は、第１および第３配線層Ｍ１，Ｍ３の配線方向と一致しており、第２および第４配線層Ｍ２，Ｍ４の配線方向と直交している。そして、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、平面的に見たとき、重なりを有している。本実施形態では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、長辺と短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっている。
【００４０】
さらに、中間配線２３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５よりも、その短辺方向、すなわち長辺方向と直交する方向に、さらに拡がりを有している。また、中間配線３３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５よりも、その長辺方向に、さらに拡がりを有している。すなわち、中間配線２３，３３は、それぞれの配線層Ｍ２，Ｍ３における配線方向と同一方向に、拡がりを有している。
【００４１】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、中間配線２３、第２コンタクトヴィア２５、中間配線３３、第３コンタクトヴィア３５および上層側配線４３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態１で示したスタック構造の上層側配線３３の上に、さらに、コンタクトヴィア３５および配線４３を積層した構造となっている。
【００４２】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第４配線層Ｍ４における上層側配線４３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する各コンタクトヴィア１５，２５，３５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線４３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２および第３配線層Ｍ２，Ｍ３から、第１配線層Ｍ１や第４配線層Ｍ４への放熱効果が向上する。
【００４３】
さらに、中間配線２３，３３は、各コンタクトヴィア１５，２５，３５よりもさらに拡がっているため、熱伝導率はより高くなり、スタック構造による放熱効果はさらに向上する。
【００４４】
（実施形態４）
実施形態４に係る半導体装置は、実施形態３に係る半導体装置とほぼ同様の構成からなる。ただし、スタック構造に中間配線が形成されておらず、コンタクトヴィア同士が直接接続されている点が、異なっている。
【００４５】
図８は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、第５配線層（Ｍ５）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図９は図８に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。図８および図９において、図６および図７と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図８および図９において、第１配線層Ｍ１に設けられた第１コンタクトヴィア１５は、第２配線層Ｍ２に設けられた第２コンタクトヴィア２５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。また、第２コンタクトヴィア２５は、第３配線層Ｍ３に設けられた第３コンタクトヴィア３５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。すなわち、第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に設けられた下層側配線１３と第２コンタクトヴィア２５とを電気的に接続するように形成されており、第２コンタクトヴィア２５は、第１コンタクトヴィア１５と第３コンタクトヴィア３５とを電気的に接続するように形成されており、第３コンタクトヴィア３５は、第２コンタクトヴィア２５と第４配線層Ｍ４に設けられた上層側配線４３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線４３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ３において、コンタクトヴィア１５，２５，３５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もある。
【００４７】
第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５の形状は、実施形態３と同様である。すなわち、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状を有しており、かつ、重なりを有している。
【００４８】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、第２コンタクトヴィア２５、第３コンタクトヴィア３５および上層側配線４３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態２で示したスタック構造において、上層側配線３３の代わりに、コンタクトヴィア３５および配線４３を積層した構造となっている。
【００４９】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第４配線層Ｍ４における上層側配線４３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する第１、第２および第３コンタクトヴィア１５，２５，３５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線４３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２および第３配線層Ｍ２，Ｍ３から、第１配線層Ｍ１や第４配線層Ｍ４への放熱効果が向上する。
【００５０】
なお、上述の実施形態３，４において、各コンタクトヴィア１５，２５，３５のサイズは、放熱効果の面からみると大きい方が好ましいといえるが、大きすぎると、面積効率が低下すぎるとともに、歩留まりの低下にもつながる可能性がある。このような観点から、例えば、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上であるのが好ましい。あるいは、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下であるのが好ましい。
【００５１】
また、上述の実施形態３，４では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５は、長辺および短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが、異なっていてもよい。また、重なり面積は、第１コンタクトヴィア１５の５０％程度、あるいは、５０％以上であってもよい。
【００５２】
（実施形態５）
実施形態５に係る半導体装置では、基板上に形成された多層配線構造は、基板側から順に積層された、第１、第２、第３、第４、第５および第６配線層を含む。
【００５３】
図１０は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、第６配線層（Ｍ６）、第５配線層（Ｍ５）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図１１は図１０に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。
【００５４】
図１１において、１は基板表面に例えばシリコンで形成された、トランジスタの拡散層を形成するウエル領域であり、２はウエル領域１と配線層とを電気的に分離するための、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層である。そして、絶縁層２の上に、６層の配線層Ｍ１〜Ｍ６が形成されている。
【００５５】
図１０および図１１に示すように、各配線層Ｍ１〜Ｍ６には、例えばＣｕで形成された配線１１，２１，３１，４１，５１，６１がそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、配線方向は、配線層Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５では縦方向、配線層Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６では横方向となっている。また、各配線層Ｍ１〜Ｍ６には、配線同士を電気的に分離するために、例えば酸化シリコンで形成された絶縁層１２，２２，３２，４２，５２，６２がそれぞれ形成されている。
【００５６】
さらに、配線層Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４には、例えばＣｕで形成された第１、第２、第３および第４コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５が、それぞれ設けられている。第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に形成された下層側配線１３と、第２配線層Ｍ２に形成された中間配線２３とを電気的に接続するように形成されている。第２コンタクトヴィア２５は、中間配線２３と、第３配線層Ｍ３に形成された中間配線３３とを電気的に接続するように形成されている。第３コンタクトヴィア３５は、中間配線３３と、第４配線層Ｍ４に形成された中間配線４３とを電気的に接続するように形成されている。第４コンタクトヴィア４５は、中間配線４３と、第５配線層Ｍ５に形成された上層側配線５３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線５３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ４において、コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もあり、第４コンタクトヴィア４５が第５配線層Ｍ５に形成されている場合もある。
【００５７】
第１、第２、第３および第４コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、平面的に見たとき、ともに、長方形の形状を有しており、かつ、その長辺が同一方向に延びている。本実施形態では、長辺が延びる方向は、第１、第３および第５配線層Ｍ１，Ｍ３の配線方向と一致しており、第２および第４配線層Ｍ２，Ｍ４の配線方向と直交している。そして、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、平面的に見たとき、重なりを有している。本実施形態では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、長辺と短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとする。
【００５８】
さらに、中間配線２３，４３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５、４５よりも、その短辺方向、すなわち長辺方向と直交する方向に、さらに拡がりを有している。また、中間配線３３は、平面的に見たとき、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５よりも、その長辺方向に、さらに拡がりを有している。すなわち、中間配線２３，３３，４３は、それぞれの配線層Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４における配線方向と同一方向に、拡がりを有している。
【００５９】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、中間配線２３、第２コンタクトヴィア２５、中間配線３３、第３コンタクトヴィア３５、中間配線４３，第４コンタクトヴィア４５および上層側配線５３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態１で示したスタック構造の上層側配線３３の上に、さらに、コンタクトヴィア３５，４５および配線４３，５３を積層した構造となっている。
【００６０】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第５配線層Ｍ５における上層側配線５３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線５３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２、第３および第４配線層Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から、第１配線層Ｍ１や第５配線層Ｍ５への放熱効果が向上する。
【００６１】
さらに、中間配線２３，３３，４３は、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５よりもさらに拡がっているため、熱伝導率はより高くなり、スタック構造による放熱効果はさらに向上する。
【００６２】
（実施形態６）
実施形態６に係る半導体装置は、実施形態５に係る半導体装置とほぼ同様の構成からなる。ただし、スタック構造に中間配線が形成されておらず、コンタクトヴィア同士が直接接続されている点が、異なっている。
【００６３】
図１２は本実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、同図中、（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、第６配線層（Ｍ６）、第５配線層（Ｍ４）、第４配線層（Ｍ４）、第３配線層（Ｍ３）、第２配線層（Ｍ２）および第１配線層（Ｍ１）の構成を示している。図１３は図１２に示す半導体装置の断面図であり、（ａ）は線Ａに沿った断面図、（ｂ）は線Ａ’に沿った断面図である。図１２および図１３において、図１０および図１１と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６４】
図１２および図１３において、第１配線層Ｍ１に設けられた第１コンタクトヴィア１５は、第２配線層Ｍ２に設けられた第２コンタクトヴィア２５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。また、第２コンタクトヴィア２５は、第３配線層Ｍ３に設けられた第３コンタクトヴィア３５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。第３コンタクトヴィア３５は、第４配線層Ｍ４に設けられた第４コンタクトヴィア４５と、中間配線を介さずに直接、接続されている。すなわち、第１コンタクトヴィア１５は、第１配線層Ｍ１に設けられた下層側配線１３と第２コンタクトヴィア２５とを電気的に接続するように形成されており、第２コンタクトヴィア２５は、第１コンタクトヴィア１５と第３コンタクトヴィア３５とを電気的に接続するように形成されており、第３コンタクトヴィア３５は、第２コンタクトヴィア２５と第４コンタクトヴィア４５とを電気的に接続するように形成されており、第４コンタクトヴィア４５は、第３コンタクトヴィア３５と第４配線層Ｍ４に設けられた上層側配線４３とを電気的に接続するように形成されている。すなわち、下層側配線１３と上層側配線５３とを電気的に接続するために、配線層Ｍ１〜Ｍ４において、コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５がそれぞれ形成されている。なお、第１コンタクトヴィア１５が第２配線層Ｍ２に形成されている場合もあり、第２コンタクトヴィア２５が第３配線層Ｍ３に形成されている場合もあり、第３コンタクトヴィア３５が第４配線層Ｍ４に形成されている場合もあり、第４コンタクトヴィア４５が第５配線層Ｍ５に形成されている場合もある。
【００６５】
第１、第２、第３および第４コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５の形状は、実施形態５と同様である。すなわち、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一方向に延びている長方形の形状を有しており、かつ、重なりを有している。
【００６６】
すなわち、下層側配線１３、第１コンタクトヴィア１５、第２コンタクトヴィア２５、第３コンタクトヴィア３５、第４コンタクトヴィア４５および上層側配線５３を順に積層し、電気的に接続することによって、いわゆるスタック構造が実現されている。このスタック構造は、実施形態４で示したスタック構造において、上層側配線４３の代わりに、コンタクトヴィア４５および配線５３を積層した構造となっている。
【００６７】
このように本実施形態によると、第１配線層Ｍ１における下層側配線１３と第５配線層Ｍ５における上層側配線５３とを接続するスタック構造において、長方形の形状を有する各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５が、重なりを有するように向きを合わせて配置されている。このため、放熱効果の面からみると、下層側配線１３と上層側配線５３との間に太い放熱線が引かれたような構造となり、階層間の熱伝導率が高くなる。したがって、多層配線構造において熱のたまりやすい中間階層である第２、第３および第４配線層Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から、第１配線層Ｍ１や第５配線層Ｍ５への放熱効果が向上する。
【００６８】
なお、上述の実施形態５，６において、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５のサイズは、放熱効果の面からみると大きい方が好ましいといえるが、大きすぎると、面積効率が低下すぎるとともに、歩留まりの低下にもつながる可能性がある。このような観点から、例えば、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上であるのが好ましい。あるいは、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下であるのが好ましい。
【００６９】
また、上述の実施形態５，６では、各コンタクトヴィア１５，２５，３５，４５は、長辺および短辺の長さが互いに等しく、かつ、ほぼ全体が重なっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが、異なっていてもよい。また、重なり面積は、第１コンタクトヴィア１５の５０％程度、あるいは、５０％以上であってもよい。
【００７０】
なお、上述の各実施形態では、各配線層における配線方向は、縦、横、縦、…というように交互に入れ替わるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図１において、配線層Ｍ１，Ｍ２では配線方向が縦方向であり、配線層Ｍ３，Ｍ４では配線方向が横方向である、といった構成であってもよい。
【００７１】
なお、上述の各実施形態では、各配線はＣｕで形成されているものとしたが、これに限られるものではなく、他の低抵抗素材で形成されていてもよい。また、各コンタクトヴィアについても、Ｃｕ以外の他の低抵抗素材で形成されていてもよい。
【００７２】
さらに、上述の各実施形態では、各絶縁層は酸化シリコンで形成されているものとしたが、これに限られるものではなく、他の低誘電率素材で形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明では、多層配線構造の中間階層からの放熱効果が向上するので、例えば、半導体装置の歩留まり向上や性能向上に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１３  下層側配線
１５  第１コンタクトヴィア
２３  中間配線
２５  第２コンタクトヴィア
３３，４３，５３  上層側配線
Ｍ１〜Ｍ６  配線層
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置であって、
前記第１配線層に形成された下層側配線と、
前記第２配線層に形成された中間配線と、
前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、
前記下層側配線と前記中間配線とを電気的に接続するために形成された第１コンタクトヴィアと、
前記中間配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために形成された第２コンタクトヴィアとを備え、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記下層側および上層側配線は、ともに、前記第１方向に延びており、
前記中間配線は、平面的に見たとき、前記第１および第２コンタクトヴィアよりも、前記第１方向と直交する第２方向に、拡がりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、
前記下層側および上層側配線は、ともに、前記第１方向に延びており、
前記中間配線は、平面的に見たとき、前記第１および第２コンタクトヴィアよりも、前記第１方向に、拡がりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
基板側から順に積層された第１〜第Ｎ（Ｎは４以上の整数）配線層を含む多層配線構造を有する半導体装置であって、
前記第１配線層に形成された下層側配線と、
前記第（Ｎ−１）配線層に形成された上層側配線と、
前記下層側配線と前記上層側配線とを電気的に接続するために、それぞれ形成された第１および第２コンタクトヴィアとを備え、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、ともに、長辺が同一の第１方向に延びている長方形の形状であり、かつ、重なりを有している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置において、
前記下層側および上層側配線は、ともに、前記第１方向に延びている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺の長さが、短辺の長さの１．５倍以上である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺の長さが、短辺の長さの５倍以下である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺および短辺の長さが互いに等しい
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、長辺および短辺のうち少なくとも一方の長さが異なっている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置において、
前記第１および第２コンタクトヴィアは、平面的に見たとき、重なり面積が、前記第１コンタクトヴィアの５０％以上である
ことを特徴とする半導体装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010134267.tif 000016
【図２】
2010134267.tif 000017
【図３】
2010134267.tif 000018
【図４】
2010134267.tif 000019
【図５】
2010134267.tif 000020
【図６】
2010134267.tif 000021
【図７】
2010134267.tif 000022
【図８】
2010134267.tif 000023
【図９】
2010134267.tif 000024
【図１０】
2010134267.tif 000025
【図１１】
2010134267.tif 000026
【図１２】
2010134267.tif 000027
【図１３】
2010134267.tif 000028
【国際調査報告】
2010134267.tif 000029
2010134267.tif 000030