JP2003241362A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JP2003241362A
JP2003241362A JP2002044269A JP2002044269A JP2003241362A JP 2003241362 A JP2003241362 A JP 2003241362A JP 2002044269 A JP2002044269 A JP 2002044269A JP 2002044269 A JP2002044269 A JP 2002044269A JP 2003241362 A JP2003241362 A JP 2003241362A
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JP
Japan
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area ratio
pattern
dummy pattern
semiconductor device
resist area
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JP2002044269A
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Takahisa Saito
高寿 齊藤
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Sony Corp
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Sony Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造
方法に関し、例えば電界効果型トランジスタによる集積
回路、この集積回路の製造工程に適用して、従来に比し
てさらに一段とトランジスタの特性のばらつきを防止す
ることができるようにする。 【解決手段】 本発明は、パターン密度の低い領域にダ
ミーパターンを形成してトランジスタにおける特性ばら
つきを補正する際に、レジスト面積率が10〜20
〔%〕となるようにダミーパターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及び半
導体装置の製造方法に関し、例えば電界効果型トランジ
スタによる集積回路、この集積回路の製造工程に適用す
ることができる。本発明は、パターン密度の低い領域に
ダミーパターンを形成してトランジスタの特性ばらつき
を補正する際に、レジスト面積率が10〜20〔%〕と
なるようにダミーパターンを形成することにより、従来
に比してさらに一段とトランジスタの特性のばらつきを
防止することができるようにする。
【0002】
【従来の技術】従来、集積回路の開発プロセスにおいて
は、TEG(Test Element Group)により各種の評価を
実行するようになされており、特開平9−311432
号公報等においては、このようなTEGによる評価にお
いて、パターンが疎の領域にダミーパターンを形成する
ことにより、均一にエッチングする方法が提案されるよ
うになされている。
【0003】すなわち例えばDRAM(Dynamic Random
Access Memory)と各層のテストパターン等を混載した
DRAMプロセス開発用TEGにおいては、DRAM等
の1Polyによるパターン密度の高い領域と、テスト
パターン等の1Polyによるパターン密度の低い領域
とが混在する。半導体製造プロセスにおいて、エッチン
グする場合、下地パターンの粗密によりエッチングガス
雰囲気が影響を受け、これによりパターン密度に応じて
加工形状が変化し、その結果、トランジスタの特性がパ
ターン密度に応じて変化する。
【0004】特開平9−311432号公報に開示の手
法においては、パターン密度の低い領域にダミーパター
ンを作成することにより、パターン密度を均一化し、こ
のようなトランジスタ特性の変化を防止するようになさ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで特開平9−3
11432号公報に開示の手法により、単にパターン密
度の低い領域にダミーパターンを作成すると、レジスト
面積率がその都度変化することになる。なおここで、レ
ジスト面積率は、全体の面積に対して、レジストにより
覆われる部分の面積の割合である。
【0006】これにより単にパターン密度の低い領域に
ダミーパターンを作成しただけでは、エッチングにより
パターン形成されるゲート電極において、サイドウォー
ルスペーサー幅等が種々に変化し(エッチング加工時の
加工変換差のばらつきである)、これによりトランジス
タの電気特性がばらつく問題があった。
【0007】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来に比してさらに一段とトランジスタの特性のば
らつきを防止することができる半導体装置の製造方法、
この製造方法による半導体装置を提案しようとするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項1の発明においては、DRAMを有する半導体
装置の製造方法に適用して、半導体装置におけるトラン
ジスタのゲート電極のサイドウォールを形成するマスク
パターンに、このマスクパターンによるレジスト面積率
が一定範囲の値となるように、パターン密度の低い領域
にレジスト面積率補正用ダミーパターンを形成する。
【0009】また請求項4の発明においては、DRAM
を有する半導体装置において、トランジスタのゲート電
極のサイドウォールが、レジスト面積率が一定範囲の値
となるように、パターン密度の低い領域にダミーパター
ンが形成されてなるマスクパターンにより形成されてな
るようにする。
【0010】サイドウォール幅においては、レジスト面
積率に応じて変化し、レジスト面積率が増大すれば、サ
イドウォール幅が細くなり、トランジスタのVthが低
下する。これにより請求項1の構成によれば、DRAM
を有する半導体装置の製造方法に適用して、半導体装置
におけるトランジスタのゲート電極のサイドウォールを
形成するマスクパターンに、このマスクパターンによる
レジスト面積率が一定範囲の値となるように、パターン
密度の低い領域にレジスト面積率補正用ダミーパターン
を形成してなることにより、必要とする特性によるトラ
ンジスタを作成することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
【0012】この実施の形態においては、DRAM混載
ロジックによる集積回路の開発プロセス評価用TEGに
適用して、この集積回路の各工程のマスクパターンをC
AD(Computer Aided Design )により作成する。この
ときSTI(Shallow TrenchIsolation)により素子分
離領域を形成するマスクパターンに、CMP(Chemical
Mechanical Polishing )によるディッシングを防止す
るディッシング防止用ダミーパターンを形成する。
【0013】すなわち図2は、この実施の形態に係る集
積回路のディッシング防止用ダミーパターンの説明に供
する平面図であり、この実施の形態においては、DRA
Mセルを形成する領域AR1、このDRAMセルをアク
セスして所定の処理を実行するロジック回路を形成する
領域AR2との間等の、ディッシングにより膜厚が薄く
なる領域に、所定ピッチによりディッシング防止用ダミ
ーパターンD1を形成する。なおここでこのダミーパタ
ーンD1は、10〔μm〕×l0〔μm〕の大きさによ
り、25〔μm〕ピッチによりマトリックス状に配置さ
れる。なお領域AR1及びAR2の端部に最も近接して
配置するディッシング防止用ダミーパターンD1は、領
域AR1及びAR2の端部と、ダミーパターンD1との
対向する端部との間の距離が10〔μm〕となるように
設定した。
【0014】さらにこの実施の形態においては、このロ
ジック回路を構成するトランジスタのゲート電極に対し
て、サイドウォールを形成するマスクパターン(PSW
(Patial Side Wall)パターン)について、レジスト面
積率補正用ダミーパターンを形成する。ここでこのレジ
スト面積率補正用ダミーパターンD2は、図1に示すよ
うに、STIのダミーパターンD1のマスクデータを利
用することにより、マスクデータの発生量を抑圧し、S
TIのダミーパターンにより形成される素子分離領域の
ダミー上に形成される。
【0015】ここでこの実施の形態においては、レジス
ト面積率が一定範囲の値となるように、何らレジスト面
積率補正用ダミーパターンD2を作成しない場合のレジ
スト面積率に応じてパターンの大きさを可変してレジス
ト面積率補正用ダミーパターンD2を形成する。ここで
この実施の形態においては、この一定範囲が、15〜2
0〔%〕に設定される。
【0016】具体的に、何らダミーパターンD2を設け
ない状態でのレジスト面積率が14〔%〕の場合、ダミ
ーパターンD2を設けることにより、レジスト面積率を
15〔%〕に設定する。この場合に、この実施の形態に
おいては、この種の集積回路において、比較的、STI
パターンを配置してなる領域が大きな面積を占めること
により、この増大させる差分の分のレジスト面積率が、
この領域のレジスト面積率となるように設定し、これに
よりほぼ全体のレジスト面積率が一定範囲の値となるよ
うにする。
【0017】すなわち上述したように、STIダミーパ
ターンD1においては、25〔μm〕ピッチにより形成
されていることにより、このSTIダミーパターンD1
の上に、大きさ2.5〔μm〕×2.5〔μm〕により
レジスト面積率補正用ダミーパターンD2を形成すれ
ば、この領域においては、レジスト面積率を1〔%〕に
設定することができる。これによりこの実施の形態にお
いては、この領域のレジスト面積率を1〔%〕に設定し
て、全体としてのレジスト面積率をほぼ1〔%〕増大さ
せる。なお、レジスト面積率補正用ダミーパターンD2
は、STIにおけるダミーパターンのエッジより、所定
距離だけ離間させて(例えば5倍マスクのCADデータ
においては、0.75〔μm〕以上)配置するようにな
されている。
【0018】またこの実施の形態においては、ダミーパ
ターンD2により増大させるレジスト面積率が1〔%〕
以下の場合、ダミーパターンD2の発生を中止する。こ
れはダミーパターンD2の大きさが露光限界以下とな
り、これにより解像度不良によりパターンが切れ切れに
形成され、この切れ切れに形成されたパターンがダスト
の発生源となることにより、これを防止するためであ
る。またエッチングのプロセスにおけるマージンの存在
により、レジスト面積率を1〔%〕以下の範囲で増大さ
せる場合には、エッチング後の加工形状に与える影響が
小さく、ダミー発生は不要と考えられるためである。
【0019】この実施の形態においては、このようにし
て作成したダミーパターンを有してなるマスクを使用し
て、通常の半導体製造プロセスにより所望する集積回路
を作成する。なおこの実施の形態においては、0,18
〔μm〕ルールにより集積回路を作成した。
【0020】すなわちこの工程においては、シリコン基
板を洗浄した後、シリコン窒化膜を堆積し、STIマス
クパターンによるリソグラフィー工程、リアクティブイ
オンエッチング工程によりシリコン基板を処理し、素子
分離領域を形成し、イオン注入等の処理を経た後、ゲー
ト電極、層間絶縁膜を形成し、CMPにより表面を平滑
化処理する。この一連の処理において、この実施の形態
においては、STIマスクパターンにディッシング防止
用ダミーパターンD1が作成されていることにより、C
MPにおける平滑化の処理において、ディッシングが防
止される。
【0021】またゲート電極のサイドウォールの作成に
供するPSWパターンにおいて、レジスト面積率補正用
ダミーパターンD2が作成され、このレジスト面積率補
正用ダミーパターンD2によりレジスト面積率が一定範
囲の値となるように補正されていることにより、エッチ
バック処理等によっても、サイドウォール幅を一定範囲
の値に維持することができる。すなわち図3に示すよう
に、サイドウォール幅においてはレジスト面積率に応じ
て変化し、レジスト面積率が高い程、サイドウォール幅
が幅狭になる。これによりレジスト面積率を一定範囲の
値に保持すれば、その領域における被エッチング物につ
いては、反応生成物の付着状況をほぼ同一にすることが
できることにより、サイドウォール幅を一定範囲の値に
維持することができる。
【0022】このサイドウォール幅の変化により、図4
の示すように、レジスト面積率が高くなると、トランジ
スタにおいては、Vthが低下する。この実施の形態に
おいては、このように変化するトランジスタの特性が、
回路設計で用いたトランジスタ特性となるように、すな
わち必要とする特性によりトランジスタを作成すること
ができるように、レジスト面積率が15〜20〔%〕に
設定されるようになされ、これにより従来に比して特性
のばらつきを有効に回避することができるようになされ
ている。
【0023】なおこの図3及び図4に示す特性において
は、ゲート電極をWSi/PolySi=100〔n
m〕/100〔nm〕により形成し、さらにSiO2
よるオフセット酸化膜を170〔nm〕形成した構成に
係るものである。またこのときのエッチバックは、平行
平板、2周波タイプのエッチャーにより、使用ガスCH
3 /CO/O2 =20/50/20〔sccm〕、圧力8×
103 〔mPa 〕、最高出力1000〔W〕、最低出力3
00〔W〕によるものである。この実施の形態において
は、レジスト面積率を15〔%〕に設定するようにダミ
ーパターンD2を形成して、SiNによるサイドウォー
ルについて、膜厚60〔nm〕を確保した。
【0024】以上の構成によれば、パターン密度の低い
領域にダミーパターンを形成してトランジスタにおける
特性ばらつきを補正する際に、レジスト面積率が10〜
20〔%〕となるようにダミーパターンを形成すること
により、従来に比してさらに一段とトランジスタの特性
のばらつきを防止することができる。これにより半導体
装置の回路パターン量に依存しない、安定した動作の半
導体装置を得ることができる。
【0025】またこのときこのダミーパターンをディッ
シング防止用のダミーパターンを利用して作成すること
により、CADデータ量を最小限にすることができ、そ
の結果、処理に供するコンピュータ演算時間の増大を防
止することができる。
【0026】なお上述の実施の形態においては、ディッ
シング防止用のダミーパターンを利用してレジスト面積
率補正用ダミーパターンを作成する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、必要に応じて別途作成する
ようにしてもよい。
【0027】また上述の実施の形態においては、レジス
ト面積率が15〜20〔%〕となるようにレジスト面積
率補正用ダミーパターンを作成する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、必要とするトランジスタの
特性によっては、レジスト面積率が10〜20〔%〕の
範囲の一定値となるようにレジスト面積率補正用ダミー
パターンを作成することもできる。
【0028】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、パターン
密度の低い領域にダミーパターンを形成してトランジス
タにおける特性ばらつきを補正する際に、レジストにお
けるレジスト面積率が10〜20〔%〕となるようにダ
ミーパターンを形成することにより、従来に比してさら
に一段とトランジスタの特性のばらつきを防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るディッシング防止用
のダミーパターンの説明に供する平面図である。
【図2】レジスト面積率補正用ダミーパターンの説明に
供する平面図である。
【図3】レジスト面積率とサイドウォール幅との関係を
示す特性曲線図である。
【図4】レジスト面積率とトランジスタのVthとの関
係を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
D1……ディッシング防止用のダミーパターン、D2…
…レジスト面積率補正用ダミーパターン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】DRAMを有する半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記半導体装置におけるトランジスタのゲート電極のサ
    イドウォールを形成するマスクパターンに、前記マスク
    パターンによるレジスト面積率が一定範囲の値となるよ
    うに、パターン密度の低い領域にレジスト面積率補正用
    ダミーパターンを形成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】前記一定の範囲が、 10〜20〔%〕であることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】素子分離領域を形成するマククパターン
    に、CMPによるディッシングを防止するディッシング
    防止用ダミーパターンを形成し、 前記レジスト面積率補正用ダミーパターンを、 前記ディッシング防止用ダミーパターンによる部位に形
    成し、 前記レジスト面積率補正用ダミーパターンによる大きさ
    の設定により、レジスト面積率が一定範囲の値となるよ
    うに設定することを特徴とする請求項1に記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】DRAMを有する半導体装置において、 トランジスタのゲート電極のサイドウォールが、 レジスト面積率が一定範囲の値となるように、パターン
    密度の低い領域にダミーパターンが形成されてなるマス
    クパターンにより形成されたことを特徴とする半導体装
    置。
  5. 【請求項5】前記一定の範囲が、 10〜20〔%〕であることを特徴とする請求項4に記
    載の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100429743C (zh) * 2004-12-23 2008-10-29 海力士半导体有限公司 制造半导体器件的方法
US7537864B2 (en) 2003-12-26 2009-05-26 Nec Electronics Corporation Hole pattern design method and photomask

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