JPH07335844A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07335844A
JPH07335844A JP12230394A JP12230394A JPH07335844A JP H07335844 A JPH07335844 A JP H07335844A JP 12230394 A JP12230394 A JP 12230394A JP 12230394 A JP12230394 A JP 12230394A JP H07335844 A JPH07335844 A JP H07335844A
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JP
Japan
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semiconductor device
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formation region
dummy
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JP12230394A
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English (en)
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Yasushi Sasaki
恭 佐々木
Yutaka Kobayashi
裕 小林
Takeshi Ono
健 小野
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路パターンのレイアウトに起因する特性や
寸法のばらつきを抑止して、性能および歩留りを向上さ
せる。 【構成】 中央部の内部セル領域1を取り囲むように配
線チャネル領域2を設け、さらにその周囲を、外部との
信号の入出力等を行う回路配置されたI/Oセル領域3
が取り囲む構成の半導体装置において、内部セル領域1
の内部に設けられた多数のMOSトランジスタ10と寸
法および配置密度がほぼ同一なダミーMOSトランジス
タ20を配線チャネル領域2に形成し、内部セル領域1
における辺縁部のMOSトランジスタ11の配置密度等
の環境が、中央部のMOSトランジスタ10群と等価に
なるようにして、製造時における拡散層パターン10a
やゲートパターン10bの寸法のばらつきを防止した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特
に、微細な回路パターンの反復構造等を有する半導体装
置等に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、半導体装置を構成する回路パ
ターンの微細化や、ホトリソグラフィにおけるマスクと
してのホトレジストの多層化等に伴って、回路パターン
やホトレジストパターンのアスペクト比(パターンの幅
や口径寸法と高さや深さとの比)はますま大きくなる傾
向にある。
【0003】このようにアスペクト比が大きくなると、
一般に、当該パターン領域のエッチング速度は、パター
ンのない平坦な領域よりも遅くなり、結果として、同一
のチップ内でも回路特性にばらつきを生じる結果とな
る。たとえば、MOSトランジスタの場合には、ゲート
絶縁膜やゲート電極のチャネル方向の幅寸法の不統一等
によって動作特性がばらつくこととなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、回路パターンの
寸法が比較的大きく、パターン寸法のばらつきの許容範
囲が比較的大きい場合には、上述のようなばらつきはそ
れほど問題にならなかったが、最近の回路パターンの急
激な微細化に伴って、半導体装置の性能や歩留りに大き
く影響することが懸念されることを本発明者は見いだし
た。
【0005】たとえば、図3(a)および(b)に例示
されるように、従来のゲートアレイ等の論理素子で、同
一の回路パターンを反復して密集形成された内部セル領
域100の周辺部に、回路素子の存在しない配線チャネ
ル領域200を挟んでI/Oセル領域300を設けた場
合を考える。この場合、内部セル領域100では、配線
チャネル領域200に近い辺縁と内部とで、ソースやド
レインとなる拡散層パターン101aおよびゲートパタ
ーン101bからなるMOSトランジスタ101および
MOSトランジスタ102の密度が異なるため、図4に
例示されるように、辺縁部側のMOSトランジスタ10
1のゲートパターン101bは、ゲートパターン101
cのように幅寸法が内部側のMOSトランジスタ102
の設計値どおりのゲートパターン101bよりも大きく
なり、MOSトランジスタ101と102の特性にばら
つきを生じ、領域内の一部のMOSトランジスタ101
が規格からはずれた結果、素子全体が不良品と判定され
るような懸念がある。
【0006】また、製造プロセスの管理には、回路素子
の一部に回路パターンと類似のテストパターンを形成
し、このテストパターンを測定することによって回路パ
ターンが目的の寸法に形成されたか否かを間接的に評価
する等の検査が行われるが、孤立したテストパターン
は、多数の回路要素が密に形成された実際の回路パター
ン内部のプロセス状態を反映せず、評価の精度が低くな
るという問題がある。
【0007】なお、ゲートアレイ等における従来の回路
パターンの配置構成に関しては、たとえば株式会社プレ
スジャーナル、1992年1月20日発行、「月刊セミ
コンダクタワールド」1992.2、P88〜P10
4、等の文献に記載がある。
【0008】本発明の目的は、回路パターンのレイアウ
トに起因する特性や寸法のばらつきを抑止して、性能お
よび歩留りを向上させることが可能な半導体装置を提供
することにある。
【0009】本発明の他の目的は、製造プロセス等を高
い精度で評価することが可能な半導体装置を提供するこ
とにある。
【0010】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0012】すなわち、本発明の半導体装置では、回路
パターンが密集する素子形成領域の周辺部に、当該回路
パターンと同一または類似の形状や密度で、実際の回路
動作に寄与しないダミー回路パターンを形成するもので
ある。
【0013】また、本発明の半導体装置では、特定のテ
ストパターンの周辺部に当該テストパターンと同一また
は類似の形状を有するダミーテストパターンを配置した
構成のテストパターン領域を設けたものである。
【0014】
【作用】上記した手段によれば、素子形成領域内の辺縁
部に位置する回路パターンは、素子形成領域の周囲に配
置されたダミー回路パターンによって取り囲まれた状態
となるので、ダミー回路パターンを含めた回路パターン
の配置密度は、素子形成領域の内部と辺縁部とで差がな
くなる。すなわち、回路パターンの配置密度に起因する
エッチング等のホトリソグラフィによって形成される寸
法や特性等のばらつきがなくなり、素子形成領域の内部
の全ての回路パターンを同一の特性や寸法で形成できる
ことになる。
【0015】また、ダミー回路パターンは、MOS構造
のゲートパターン程度に止めておくことで、当該ダミー
回路パターンの上部は、通常の配線パターンの引回し等
に自由に利用でき、スペース増大等の懸念もない。
【0016】一方、テストパターンの周囲にダミーテス
トパターンを配置することにより、テストパターンの測
定結果が、実際の回路パターン内の状態を正確に反映し
たものとなり、テストパターンを用いた形成プロセスの
評価の精度が確実に向上する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
【0018】(実施例1)図1(a)は本発明の一実施
例である半導体装置の構成の一例を示す概念図であり、
図1(b)はその一部を拡大して示す概念図である。本
実施例では、半導体装置の一例としてゲートアレイに適
用した場合について説明する。
【0019】本実施例の半導体装置は、中央部の内部セ
ル領域1を取り囲むように配線チャネル領域2を設け、
さらにその周囲を、外部との信号の入出力等を行う回路
が配置されたI/Oセル領域3が取り囲む構成となって
いる。
【0020】内部セル領域1の内部には、微細な寸法の
拡散層パターン10aおよび当該拡散層パターン10a
上にチャネル方向を横切るように配置形成されたゲート
パターン10bからなる多数のMOSトランジスタ10
が整然と所定の密度で配置されている。そして、これら
の多数のMOSトランジスタ10を図示しない配線で適
当に接続することにより、所望の論理機能を有する論理
回路が構築される。
【0021】一方、I/Oセル領域3には、たとえば比
較的大きな寸法の拡散層パターン30aおよび当該拡散
層パターン30a上にチャネル方向を横切るように配置
形成されたゲートパターン30bからなる多数のMOS
トランジスタ30が設けられており、配線チャネル領域
2に設けられた図示しない配線パターンを介して内部セ
ル領域1の内部のMOSトランジスタ10群に接続され
ており、当該MOSトランジスタ10によって構築され
た論理回路と外部との間における情報の入出力が行われ
る。
【0022】この場合、配線チャネル領域2には、内部
セル領域1におけるMOSトランジスタ10群の形成と
同時に形成され、当該MOSトランジスタ10と寸法お
よび配置密度がほぼ同一なダミーMOSトランジスタ2
0が配置されている。このダミーMOSトランジスタ2
0は、たとえば拡散層パターン20aと、ゲートパター
ン20bとが形成されるのみであり、配線パターン等は
形成されない。すなわち、内部セル領域1の内部のMO
Sトランジスタ10が担う実際の論理動作等には全く寄
与しない構成となっている。
【0023】そして、このダミーMOSトランジスタ2
0の上部領域は、本来の配線チャネル領域2の役目であ
る、前記MOSトランジスタ10と前記MOSトランジ
スタ30の接続を行う図示しない配線パターンの引回し
に用いられている。
【0024】ここで、内部セル領域1の辺縁部に位置す
るMOSトランジスタ11に着目すると、配線チャネル
領域2に形成されたダミーMOSトランジスタ20の存
在によって、当該MOSトランジスタ11は、内部セル
領域1の内部側のMOSトランジスタ10と同様に、周
囲を他のMOSトランジスタ10および当該MOSトラ
ンジスタ10と等価な形状を有するダミーMOSトラン
ジスタ20によって取り囲まれた状態となっている。
【0025】このため、内部セル領域1の辺縁部に位置
するMOSトランジスタ11の配置密度等の環境は、内
部側のMOSトランジスタ10と全く等価となり、MO
Sトランジスタ10およびMOSトランジスタ11の拡
散層パターン10aやゲートパターン10b等をエッチ
ング等によって形成する際に、ばらつきを生じることな
く一様に形成することが可能となる。
【0026】すなわち、内部のMOSトランジスタ10
および辺縁部のMOSトランジスタ11の動作特性は設
計通りに一様になり、内部セル領域1の内部におけるM
OSトランジスタ10群の特性のばらつき等に起因する
不良が解消され、歩留りを向上させることができる。
【0027】なお、上記の例では、半導体装置の一例と
してゲートアレイに適用した場合を説明したが、たとえ
ば、内部セル領域1をメモリセル形成領域に、I/Oセ
ル領域3をセンスアンプやアドレスデコーダ等のメモリ
周辺回路領域に置き換えて考えれば、半導体メモリ素子
等においても同様の効果を得ることができるのは明らか
である。
【0028】また、回路パターンとしては、上述の説明
で例示したMOSトランジスタ構造に限らず、バイポー
ラトランジスタ、抵抗パターン、容量パターン等、精度
が必要なパターンについて同様に適用できる。
【0029】(実施例2)図2(a)は、本発明の他の
実施例である半導体装置の一部を示す平面図であり、図
2(b)は(a)における線A−Aで示される部分の断
面図である。
【0030】本実施例の半導体装置は、半導体装置の製
造プロセス評価用の、たとえばスルーホールパターンか
らなるテストパターン領域50を備えている。テストパ
ターン領域50は、たとえば下地膜51の上に積層され
た多層薄膜52に穿設されたスルーホールパターンの寸
法形状を検査するものである。
【0031】テストパターン領域50は、中央部に配置
され、多層薄膜52に穿設されたテストパターン50A
と、その回りを取り囲むように配置され、当該テストパ
ターン50Aとほぼ同じ寸法形状に多層薄膜52に穿設
されたダミーテストパターン50Bで構成されている。
【0032】また、テストパターン50Aおよびダミー
テストパターン50Bの配置密度は、図示しない実際の
回路パターンにおいて多層薄膜52に穿設される図示し
ないスルーホールパターンと同一になるように配置され
ている。
【0033】これにより、本実施例のテストパターン領
域50の中央部に位置するテストパターン50Aの形状
は、テストパターン50Aのみを孤立して設ける場合に
比較して、実際の回路パターン内におけるスルーホール
パターンの形成環境や形状をより正確に反映したものと
なり、スルーホールパターンの寸法等の評価精度が向上
する。そして、このような評価結果を、当該半導体装置
の製造プロセスにフィードバックすることにより、半導
体装置の歩留りを向上できる。
【0034】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【0035】たとえば、半導体装置としては、ゲートア
レイやメモリ素子等に限らず、微細な回路パターンを特
定の領域内に密集させて反復形成した構成を有するもの
に広く適用できる。
【0036】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0037】すなわち、本発明の半導体装置によれば、
回路パターンのレイアウトに起因する特性や寸法のばら
つきを抑止して、性能および歩留りを向上させることが
できる、という効果が得られる。また、精度の高い製造
プロセスの評価ができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例である半導体装置の
構成の一例を示す概念図であり、(b)はその一部を拡
大して示す概念図である。
【図2】(a)は、本発明の他の実施例である半導体装
置の一部を示す平面図であり、(b)は(a)における
線A−Aで示される部分の断面図である。
【図3】(a)および(b)はそれぞれ従来のゲートア
レイの構成の一例を示す概念図と、その一部を拡大して
示す概念図である。
【図4】図3の従来のゲートアレイの技術的課題の一例
を説明する概念図である。
【符号の説明】
1 内部セル領域 2 配線チャネル領域 3 I/Oセル領域 10 MOSトランジスタ(回路パターン) 11 MOSトランジスタ(回路パターン) 10a 拡散層パターン 10b ゲートパターン 20 ダミーMOSトランジスタ(ダミー回路パター
ン) 20a 拡散層パターン 20b ゲートパターン 30 MOSトランジスタ 30a 拡散層パターン 30b ゲートパターン 50 テストパターン領域 50A テストパターン 50B ダミーテストパターン 51 下地膜 52 多層薄膜 100 内部セル領域 101 MOSトランジスタ 101a 拡散層パターン 101b ゲートパターン 101c ゲートパターン 102 MOSトランジスタ 200 配線チャネル領域 300 I/Oセル領域
フロントページの続き (72)発明者 小野 健 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子形成領域の周辺部に、前記素子形成
    領域の内部に形成される実際の回路パターンと同一また
    は類似の形状を有し、回路動作に寄与しないダミー回路
    パターンを形成してなることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記回路パターンはMOS構造の拡散層
    パターンおよびゲートパターンであることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記素子形成領域は、ゲートアレイにお
    いて、配線チャネル領域を介して入出力セル領域に取り
    囲まれた論理セル形成領域であり、前記論理セル形成領
    域の周辺部に位置する前記配線チャネル領域に、前記論
    理セル形成領域の内部に形成される論理セルと同一の形
    状および配置密度で前記論理セルとして機能しないダミ
    ー論理セルを配置したことを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記素子形成領域は、半導体メモリにお
    いて、配線引回し領域を介してメモリ周辺回路領域に取
    り囲まれたメモリセル形成領域であり、前記メモリセル
    形成領域の周辺部に位置する前記配線引回し領域に、前
    記メモリセル形成領域の内部に形成されるメモリセルと
    同一の形状および配置密度で前記メモリセルとして機能
    しないダミーメモリセルを配置したことを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体素子の形成プロセスを評価するた
    めのテストパターンを備えた半導体装置であって、前記
    テストパターンの周囲に、当該テストパターンと同一ま
    たは類似の形状を有する複数のダミーテストパターンを
    配置してなることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記テストパターンは、前記半導体素子
    を構成する薄膜に穿設されるスルーホールまたはビアホ
    ールの寸法検査パターンであることを特徴とする請求項
    5記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記テストパターンおよびダミーテスト
    パターンの配置密度を、前記薄膜に形成される前記スル
    ーホールまたはビアホールの配置密度に一致させてなる
    ことを特徴とする請求項6記載の半導体装置。
JP12230394A 1994-06-03 1994-06-03 半導体装置 Withdrawn JPH07335844A (ja)

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