(57)【要約】【課題】故障解析等において、回路内部のメタル配線の電位観測を容易にすることができる半導体集積回路およびその設計方法を提供する。【解決手段】多層配線構造の半導体集積回路のレイアウト設計を行うに際し、自動配置配線後に各層間の配線を検証して、製造後の半導体チップの表面から下層のメタル配線まで到達する観測窓を開口するのが困難であると思われる箇所を検出し、観測窓を開口するのが困難であると判断された下層のメタル配線に対して、その上層にメタル配線が存在しない領域に、当該下層のメタル配線から延在する観測用の追加配線を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層配線構造の半導体集積回路のレイアウト設計を行うに際し、
自動配置配線後に各層間の配線を検証して、製造後の半導体チップの表面から下層のメタル配線まで到達する観測窓を開口するのが困難であると思われる箇所を検出し、前記観測窓を開口するのが困難であると判断された下層のメタル配線に対して、その上層にメタル配線が存在しない領域に、当該下層のメタル配線から延在する観測用の追加配線を設けることを特徴とする半導体集積回路の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路の設計方法を適用して製造され、前記上層にメタル配線が存在しない領域に、前記下層のメタル配線から延設された観測用の追加配線を備えていることを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線構造の半導体集積回路およびその設計方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層配線構造の半導体集積回路のレイアウト設計において、メタル配線は、回路全体のパフォーマンスを向上させることを主目的として配線されるのが一般的であり、故障解析等において、メタル配線の電位観測（信号波形の測定）を容易化することは考慮されていない。そのため、上層のメタル配線によりその下層のメタル配線がほぼ完全に覆われてしまい、下層のメタル配線の電位観測が非常に困難になる場合がある。
【０００３】
図３（ａ）は、従来の多層配線構造の半導体集積回路の一例のレイアウト平面図、同図（ｂ）は、そのＢ−Ｂ’線におけるレイアウト断面図である。この図は、一例として３層配線構造の半導体集積回路２４を示したものである。
【０００４】
半導体集積回路２４では、第１層メタル配線１２が図中左右方向に配線されている。第１層メタル配線１２の上層には、層間絶縁膜２０を介して、２本の第２層メタル配線１４ａ、１４ｂが所定の間隔を離してそれぞれ上下方向に配線され、さらにその上層には、層間絶縁膜２０を介して、２本の第３層メタル配線１６ａ、１６ｂが所定の間隔を離してそれぞれ左右方向に配線されている。
【０００５】
また、第２層メタル配線１４ａ、１４ｂと第３層メタル配線１６ｂは、層間絶縁膜２０を開孔して形成されたビア１８ａ、１８ｂを介して互いに接続されている。
【０００６】
故障解析等において、電子ビームを用いてメタル配線の電位観測を行う場合、一般的に、ＦＩＢ（収束イオンビーム）装置により、製造後の半導体チップの表面から観測対象の内部ノードに対応するメタル配線に到達する穴（観測窓）を開口し、この観測窓に導電性物質を埋め込むことによって、観測対象のメタル配線の電位観測を行う方法がとられている。
【０００７】
半導体集積回路２４の第１層メタル配線１２は、その上層の第３層メタル配線１６ｂによってほぼ完全に覆われているため、第１層メタル配線１２の電位観測を行う場合、第１層メタル配線１２に到達する観測窓を開口するのは非常に困難である。その結果、観測窓を開口することができない場合には第１層メタル配線１２の電位観測を行うことが不可能である、もしくは第３層メタル配線１６ｂを破壊して観測窓を開口する必要があるという問題があった。
【０００８】
このような問題に対し、例えば特許文献１の半導体集積回路装置や、特許文献２の半導体装置が提案されている。
【０００９】
特許文献１に開示の半導体集積回路装置は、多層配線を有する半導体集積回路において、測定対象の下層配線と電気的に接続された測定端子を最上層に設けるものである。
【００１０】
また、特許文献２に開示の半導体装置は、多層配線構造を有する半導体装置において、自動配置配線の終了後に、上位に配線層が存在しない領域の一部に、信号を測定しようとする配線層に達するコンタクトホールを形成して、ここに信号測定用電極を設けるものである。
【００１１】
しかし、特許文献１の場合、自動配置配線前に機能ブロック内部で測定対象の下層配線を最上層配線まで引き上げることになる。このため、その領域は、最下層配線から最上層配線まで自動配線禁止領域に指定しなければならず、自動配置配線の実行に制約が生じるという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２のように、自動配置配線後に、測定対象の下層配線を最上層配線まで引き上げる場合、自動配置配線の結果次第によっては、測定対象の下層配線を最上層配線まで引き上げることができない場合があるという問題があった。
【００１３】
また、特許文献１，２のどちらの場合でも、マニュアル操作でレイアウトパターンを修正することが必須になるため、工数増加や修正ミス発生の原因になるという問題もあった。
【００１４】
【特許文献１】
特開平５−３３５３０８号公報
【特許文献２】
特開平９−２３２３１４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、故障解析等において、回路内部のメタル配線の電位観測を容易にすることができる半導体集積回路およびその設計方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、多層配線構造の半導体集積回路のレイアウト設計を行うに際し、
自動配置配線後に各層間の配線を検証して、製造後の半導体チップの表面から下層のメタル配線まで到達する観測窓を開口するのが困難であると思われる箇所を検出し、前記観測窓を開口するのが困難であると判断された下層のメタル配線に対して、その上層にメタル配線が存在しない領域に、当該下層のメタル配線から延在する観測用の追加配線を設けることを特徴とする半導体集積回路の設計方法を提供するものである。
【００１７】
また、本発明は、上記に記載の半導体集積回路の設計方法を適用して製造され、前記上層にメタル配線が存在しない領域に、前記下層のメタル配線から延設された観測用の追加配線を備えていることを特徴とする半導体集積回路を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の半導体集積回路およびその設計方法を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の半導体集積回路の設計方法の各工程を表す一実施形態のフローチャートである。本発明に従って半導体集積回路のレイアウト設計を行う場合、図１に示すように、まず、半導体集積回路のネットリストに基づいて自動配置配線を行う（Ｓ１）。すなわち、ネットリストの情報に基づいて、セルを自動配置し、これらのセル間を自動配線する。なお、自動配置配線ツールは、従来公知のものがいずれも利用可能である。
【００２０】
自動配置配線が終了した後、各層間の配線検証を行う（Ｓ２）。配線検証では、上層のメタル配線によって下層のメタル配線がほぼ完全に覆われており、ＦＩＢ装置等によって、製造後の半導体チップの表面から下層のメタル配線まで到達する観測窓を開口するのが困難であると思われる箇所が検出される。例えば、図３に示す従来の半導体集積回路に対して本発明を適用した場合、配線検証により第１メタル配線１２が検出される。
【００２１】
その結果、観測窓を開口するのが困難であると判断された下層のメタル配線の場合には（Ｓ３で‘Ｙｅｓ’）、この下層のメタル配線に対して、上層のメタル配線が存在しない領域に、当該下層のメタル配線から延在する観測用の追加配線が設けられる（Ｓ４）。一方、配線検証の結果、全ての下層のメタル配線において、観測窓を開口することが可能であると判断された場合には（Ｓ３で‘Ｎｏ’）、自動配置配線を完了する（Ｓ５）。
【００２２】
ステップＳ４において、観測窓を開口するのが困難であると判断された下層のメタル配線に、観測用の追加配線が設けられた後、ステップＳ１に戻り、再度自動配置配線が行われる（Ｓ１）。２回目以降の自動配置配線では、最初の自動配置配線で得られたレイアウトにおいて、ステップＳ４で下層のメタル配線に対し追加配線が延設された状態のレイアウトが得られる。これ以後の動作は上記の通りである。
【００２３】
観測窓を開口するのが困難である下層のメタル配線の全てに観測用の追加配線が設けられるため、この観測用の追加配線まで到達する観測窓を開口することにより、下層のメタル配線の電位観測を行うことができる。なお、観測用の追加配線を設ける時に自動配置配線に悪影響を及ぼすこともなく、観測窓を開口する時には、上層のメタル配線を破壊することもない。また、自動で観測用の追加配線が設けられるため、人為的なミスも発生しないという利点がある。
【００２４】
図２（ａ）は、本発明の半導体集積回路の一実施形態のレイアウト平面図、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ’線におけるレイアウト断面図である。この図は、図３（ａ）および（ｂ）に示す従来の半導体集積回路２４との対比が容易となるように、本発明の半導体集積回路の設計方法を適用して従来の半導体集積回路２４を設計し直したものである。従って、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
すなわち、本実施形態の半導体集積回路１０の第１層メタル配線１２は、従来の半導体集積回路２４において、さらに第２層メタル配線１４ａ、１４ｂおよび第３層メタル配線１６ａ、１６ｂが存在しない領域に、この第１層メタル配線１２から延設された観測用の追加配線２２を備えている。
【００２６】
既に述べたように、図３に示す従来の半導体集積回路２４では、第１層メタル配線１２が、第３層メタル配線１６ｂによってほぼ完全に覆われており、製造後の半導体チップの表面から第１層メタル配線１２まで到達する観測窓を開口するのが非常に困難な状態である。
【００２７】
これに対し、図２に示す本実施形態の半導体集積回路１０では、第１メタル配線１２に対して、第２層メタル配線１４ａ、１４ｂおよび第３メタル配線１６ａ、１６ｂの存在しない領域に、観測用の追加配線２２が延設されている。従って、観測用の追加配線２２に到達する観測窓を開口することにより、第２層メタル配線１４ａ、１４ｂおよび第３層メタル配線１６ａ、１６ｂに何ら影響を及ぼすことなく、第１層メタル配線１２の電位観測を容易に行うことができる。
【００２８】
なお、３層配線構造の半導体集積回路を例に挙げて説明したが、本発明は、２層以上の多層配線構造の半導体集積回路に適用可能である。また、観測用の追加配線は、１箇所設けられていれば充分である。観測用の追加配線を設けることによってメタル配線の容量が僅かに増加するが、タイミング検証を行い、可能であれば、必要に応じて２箇所以上設けてもよい。また、下層のメタル配線に観測用の追加配線を設ける基準は、必要に応じて適宜決定すればよい。
【００２９】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の半導体集積回路およびその設計方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明は、自動配置配線後に各層間の配線を検証して、製造後の半導体チップの表面から下層のメタル配線まで到達する観測窓を開口するのが困難であると思われる箇所を検出し、この下層のメタル配線に対して、その上層にメタル配線が存在しない領域に、当該下層のメタル配線から延在する観測用の追加配線を設けるものである。
本発明によれば、観測用の追加配線に到達する観測窓を開口することにより、上層のメタル配線に何ら影響を及ぼすことなく、下層のメタル配線の電位観測を容易に行うことができる。また、観測用の追加配線を設ける時に自動配置配線に悪影響を及ぼすこともなく、観測窓を開口する時に上層のメタル配線を破壊することもない。また、自動で観測用の追加配線が設けられるため、人為的なミスも発生しないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体集積回路の設計方法の各工程を表す一実施形態のフローチャートである。
【図２】（ａ）は、本発明の半導体集積回路の一実施形態のレイアウト平面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’線におけるレイアウト断面図である。
【図３】（ａ）は、従来の半導体集積回路の一例のレイアウト平面図、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ’線におけるレイアウト断面図である。
【符号の説明】
１０，２４  半導体集積回路
１２  第１層メタル配線
１４ａ、１４ｂ  第２層メタル配線
１６ａ、１６ｂ  第３層メタル配線
１８ａ、１８ｂ  ビア
２０  層間絶縁膜
２２  観測用の追加配線
【図１】
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【図２】
2004296975.tif 000004
【図３】
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