JP2008171170A - ダミーパターンの配置方法、半導体設計装置及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のダミーパターンの配置方法は、エッチング工程において形成されるパターンにばらつきが生じる問題があった。
【解決手段】本発明にかかるダミーパターンの配置方法は、配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する方法であって、前記配線領域を分割して得られる分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出する密度算出ステップと、前記分割領域における前記配線パターンの周囲長の合計値を算出する周囲長算出ステップと、算出された前記パターン密度と前記配線パターンの周囲長の合計値と、予め設定される上限値又は下限値との差分に基づいてダミーパターンの形状を決定して配置する配置ステップとを有することを特徴とするものである。
【選択図】図１１

Description

本発明はダミーパターンの配置方法、半導体設計装置及び半導体装置に関し、特にチップ内における配線パターンとダミーパターンとの周囲長の合計のばらつきを抑制するダミーパターンの配置方法、半導体設計装置及び半導体装置に関する。

近年、半導体装置は、多層配線化が進んでいる。配線が多層になると、配線が形成される面の凹凸が上層配線になるほどに大きくなり、上層に形成される配線層の配線に断線等の問題が生じることがある。そこで、配線形成の信頼性を向上させるために、配線パターンが形成されない領域にダミーパターンを配置し、配線層の凹凸を抑制する技術が知られている。このダミーパターンを配置する技術が特許文献１（従来例）に開示されている。

従来例における配線領域の模式図を図１６に示す。図１６に示すように、従来例では、所定の領域内に配置された配線パターン１００の近傍のブロックにメタル密度の低いダミーパターン１１０が配置され、メタル配線から離れたブロックにはメタル密度の高いダミーパターン１２０が配置されている。従来例では、このダミーパターンにより、チップ内において配線パターンの密度を均一化する。また、配線パターン１００の近傍にはメタル密度の低いダミーパターンが配置される。これにより、配線パターンとダミーパターンとの間に形成される寄生容量の影響を低減させることが可能である。

また、特許文献２には、ドライエッチング工程でのサイドエッチングを防止するための側壁保護膜の効果が被エッチング膜の側壁の面積が増大するにしたがって減少し、それによりＣＤ（Critical Dimension）ロスが発生してしまうことが記載されている。特許文献２では、この課題をライン状パターンの単位面積あたりの周縁長が所定の範囲になるようにすることで解消している。より具体的には、単位面積あたりの周縁長が所定の範囲になるように短冊状又は線状のダミーパターンを追加する技術が記載されている。
特開２０００−２７７６１５号公報 特開２００２−１９８４３５号公報

半導体装置において、特許文献１が開示しているようなパターン密度を均一にすることと、特許文献２が開示しているような単位面積あたりの周縁長を所定の範囲にすることとは、どちらもエッチングに関する問題ではあるが、前者はエッチングレートの変化が原因であり、後者は側壁保護膜の効果の減少が原因であり、それぞれ原因が異なるため、同時に考慮しなければならない。しかしながら、特許文献１、２共にこれらの原因を同時に考慮する技術は開示されていない。また、単純に特許文献１が開示しているダミーパターンを追加する方法と、特許文献２が開示しているダミーパターンを追加する方法とを組み合わせたとしても、適切なダミーパターンの追加方法とはならない。すなわち、パターン密度を均一にするようにダミーパターンを追加した後、パターンの周縁長を考慮した場合、周縁長は満たせたとしてもパターン密度は違反してしまう可能性がある。この場合、さらにパターン密度を均一にするような修正を行わなければならない。また、すでに追加したダミーパターンに、さらにダミーパターンを追加することになるため、ダミーパターンが冗長に配線領域を消費してしまうことにもなる。この場合、例えばレイアウトが完了した後に配線パターンの修正を行おうとすると、配線エリアが不足し、全てのレイアウトをやり直さなければならなくなる可能性がある。

本発明にかかるダミーパターンの配置方法は、配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する方法であって、前記配線領域を分割して得られる分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出する密度算出ステップと、前記分割領域における前記配線パターンの周囲長の合計値を算出する周囲長算出ステップと、算出された前記パターン密度と前記配線パターンの周囲長の合計値と、予め設定される上限値又は下限値との差分に基づいてダミーパターンの形状を決定して配置する配置ステップとを有することを特徴とするものである。

また、本発明にかかるダミーパターンの配置方法は、配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する方法であって、前記配線領域を分割して得られる分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出する密度算出ステップと、前記分割領域における前記配線パターンの周囲長の合計値を算出する周囲長算出ステップと、前記分割領域におけるパターン密度及び周囲長の合計値が前記配線領域の全域に亘って一定の範囲に収まるように前記ダミーパターンを設定する配置ステップとを有することを特徴とするものである。

本発明にかかるダミーパターンの配置方法によれば、各分割領域内の配線パターンのパターン密度及び周囲長の合計値がそれぞれ所定の範囲内に収まるようにダミーパターンが配置される。これによって、配線パターンのパターン密度及び周囲長の合計値は、配線領域の全域に亘って一定の範囲内となる。したがって、エッチング工程において形成される配線パターンのばらつきを抑制することが可能である。

一方、本発明にかかる半導体設計装置は、半導体装置の配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する半導体設計装置であって、配線パターンを含むレイアウト情報を読み込んで前記配線領域を分割して得られる分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出するパターン密度算出部と、前記分割領域における配線パターンの周囲長の合計値を算出するパターン周囲長算出部と、算出された前記パターン密度と前記配線パターンの周囲長の合計値と、予め設定される上限値又は下限値との差分に基づいてダミーパターンの形状を決定して配置するダミーパターン配置部とを有することを特徴とするものである。このような装置によって、本発明では、上記ダミーパターンの配置方法を実現する。

また、本発明にかかる半導体装置は、配線パターンが配置される配線領域を分割した分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度と、前記配線パターンの周囲長の合計値とが所定の範囲内に収まるようにダミーパターンが配置された半導体装置であって、前記ダミーパターンは第１と第２のダミーパターンとで構成され、前記第１のダミーパターンの面積と前記第２のダミーパターンの面積とは同じであり、前記第２のダミーパターンの周囲長は、前記第１のダミーパターンの周囲長よりも長いことを特徴とするものである。本発明にかかるダミーパターンの配置方法を実行することで、このような半導体装置を製造することが可能である。

本発明のダミーパターンの配置方法、半導体設計装置及び半導体装置によれば、エッチング工程において発生する配線パターンのばらつきを抑制することができる。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に実施の形態１にかかる半導体装置１の概略図を示す。図１に示すように、半導体装置１は、半導体装置１の入出力端子となるパッド１０と、半導体装置１内の配線パターンが形成される配線領域１１を有している。配線領域１１は、複数の分割領域１１ａ〜１１ｉに分割されている。分割領域１１ａ〜１１ｉは、例えばそれぞれが同じ面積となるように規定される。この分割領域１１ａ〜１１ｉのうち、分割領域１１ａ〜１１ｄを例に、分割領域内の配線パターンとダミーパターンとの関係について詳細に説明する。なお、配線パターンとダミーパターンとは、同じ素材によって半導体装置上に形成されるパターンであって、例えばアルミニウムや銅などの金属材料によって形成される。

分割領域１１ａについて説明する。分割領域１１ａにおいて、ダミーパターンを配置する前のレイアウトの概略図を図２（ａ）に示す。また、分割領域１１ａにおいて配線パターンに加えダミーパターンを配置したレイアウトの概略図を図２（ｂ）に示す。図２（ａ）に示すように、分割領域１１ａには、図面左側に分割された配線パターン２が配置され、図面右側に左側に配置される配線パターン２よりも大きな配線パターン２が配置される。図２（ｂ）に示すレイアウトでは、配線パターン２が配置されていない領域にダミーパターン３が配置される。

ここで、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ａのパターン密度とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ａのパターン密度との関係を図３（ａ）に示す。また、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ａのパターン周囲長合計とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ａのパターン周囲長合計との関係を図３（ｂ）に示す。ここで、本実施の形態の密度とは、分割領域の面積に占める配線パターン２とダミーパターン３とを含む配線パターンの密度である。また、パターン周囲長合計とは、レイアウトされるパターンの辺のうち分割領域に含まれる辺の合計値である。

本実施の形態の半導体装置１では、各分割領域のパターン密度とパターン周囲長合計とがそれぞれ所定の範囲内に収まるように設計される。例えば、パターン密度については、密度の上限値ＳＨと密度の下限値ＳＬとが予め設定されており、分割領域のパターン密度が密度の上限値ＳＨ以下で、かつ密度の下限値ＳＬ以上になるように設計される。また、パターン周囲長合計については、パターン周囲長合計の上限値ＬＨとパターン周囲長合計の下限値ＬＬとが予め設定されており、分割領域のパターン周囲長合計がパターン周囲長合計の上限値ＬＨ以下で、かつパターン周囲長合計の下限値ＬＬ以上になるように設計される。なお、パターン周囲長について、本実施の形態では、単にパターン周囲長と称すが、これは各パターンの辺の合計でも良く、また各パターンの辺の長さを近似したものでも良い。密度の上限値及び下限値、パターン周囲長合計の上限値及び下限値は、それぞれ製造プロセスに応じて設定される値である。これらの値は、例えば製造プロセスにおける製造条件を変更せずに、形成されるパターンのばらつきを所定の範囲内にすることが可能な条件が設定される。

図３（ａ）に示すように、分割領域１１ａのダミーパターンを配置する前のパターン密度Ｏａ１は、パターン密度の下限値ＳＬよりも小さい。これに対し、パターン密度Ｏａ２を有するダミーパターンを配置することで、ダミーパターンを配置した後のパターン密度Ｏａ３は、密度の上限値ＳＨと密度の下限値ＳＬとの間の値となる。ここで、パターン密度Ｏａ３は、パターン密度Ｏａ１とパターン密度Ｏａ２とを足し合わせた値である。

図３（ｂ）に示すように、ダミーパターンを配置する前のパターン周囲長合計Ｌａ１は、パターン周囲長合計の下限値ＬＬよりも小さい。これに対し、パターン周囲長合計Ｌａ２を有するダミーパターンを配置することで、ダミーパターンを配置した後のパターン周囲長合計Ｌａ３は、パターン周囲長合計の上限値ＬＨとパターン周囲長合計の下限値ＬＬとの間の値となる。ここで、パターン周囲長合計Ｌａ３は、パターン周囲長合計Ｌａ１とパターン周囲長合計Ｌａ２とを足し合わせた値である。

分割領域１１ｂについて説明する。分割領域１１ｂにおいて、ダミーパターンを配置する前のレイアウトの概略図を図４（ａ）に示す。また、分割領域１１ｂにおいて配線パターンに加えダミーパターンを配置したレイアウトの概略図を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、分割領域１１ｂには、図面右上に分割された配線パターン２が配置される。分割領域１１ｂに配置される配線パターン２は、分割領域１１ａに配置される配線パターンよりも各パターンの面積が小さい。図４（ｂ）に示すレイアウトでは、配線パターン２が配置されていない領域にダミーパターン３が配置される。

ここで、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ｂのパターン密度とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ｂのパターン密度との関係を図５（ａ）に示す。また、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ｂのパターン周囲長合計とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ｂのパターン周囲長合計との関係を図５（ｂ）に示す。

図５（ａ）に示すように、分割領域１１ｂのダミーパターンを配置する前のパターン密度Ｏｂ１は、パターン密度の下限値ＳＬよりも小さい。これに対し、パターン密度Ｏｂ２を有するダミーパターンを配置することで、ダミーパターンを配置した後のパターン密度Ｏｂ３は、密度の上限値ＳＨと密度の下限値ＳＬとの間の値となる。ここで、パターン密度Ｏｂ３は、パターン密度Ｏｂ１とパターン密度Ｏｂ２とを足し合わせた値である。

図５（ｂ）に示すように、ダミーパターンを配置する前のパターン周囲長合計Ｌｂ１は、パターン周囲長合計の下限値ＬＬよりも小さい。これに対し、パターン周囲長合計Ｌｂ２を有するダミーパターンを配置することで、ダミーパターンを配置した後のパターン周囲長合計Ｌｂ３は、パターン周囲長合計の上限値ＬＨとパターン周囲長合計の下限値ＬＬとの間の値となる。ここで、パターン周囲長合計Ｌｂ３は、パターン周囲長合計Ｌｂ１とパターン周囲長合計Ｌｂ２とを足し合わせた値である。

分割領域１１ｃについて説明する。分割領域１１ｃにおいて、ダミーパターンを配置する前のレイアウトの概略図を図６（ａ）に示す。また、分割領域１１ｃにおいて配線パターンに加えダミーパターンを配置したレイアウトの概略図を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、分割領域１１ｃには、図面右上に分割された配線パターン２が配置される。分割領域１１ｃに配置される配線パターン２は、分割領域１１ａに配置される配線パターンよりも各パターンの面積が小さい。また、分割領域１１ｃに配置される配線パターン２は、分割領域１１ｂに配置される配線パターンよりも大きなパターン周囲長合計を有している。図６（ｂ）に示すレイアウトは、配線パターン２が配置されていない領域にダミーパターン３が配置される。

ここで、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ｃのパターン密度とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ｃのパターン密度との関係を図７（ａ）に示す。また、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ｃのパターン周囲長合計とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ｃのパターン周囲長合計との関係を図７（ｂ）に示す。

図７（ａ）に示すように、分割領域１１ｃのダミーパターンを配置する前のパターン密度Ｏｃ１は、パターン密度の下限値ＳＬよりも小さい。これに対し、パターン密度Ｏｃ２を有するダミーパターンを配置することで、ダミーパターンを配置した後のパターン密度Ｏｃ３は、密度の上限値ＳＨと密度の下限値ＳＬとの間の値となる。ここで、パターン密度Ｏｃ３は、パターン密度Ｏｃ１とパターン密度Ｏｃ２とを足し合わせた値である。

図７（ｂ）に示すように、ダミーパターンを配置する前のパターン周囲長合計Ｌｃ１は、パターン周囲長合計の下限値ＬＬよりも大きく、パターン周囲長合計の上限値ＬＨよりも小さい。したがって、配置されるダミーパターンのパターン周囲長合計Ｌｃ２は、配線パターンのパターン周囲長合計Ｌｃ１との和がパターン周囲長合計の上限値ＬＨを超えない範囲で設定される。これによって、分割領域１１ｃのパターン周囲長合計Ｌｃ３は、パターン周囲長合計の上限値ＬＨとパターン周囲長合計の下限値ＬＬとの間の値となる。ここで、パターン周囲長合計Ｌｂ３は、パターン周囲長合計Ｌｂ１とパターン周囲長合計Ｌｂ２とを足し合わせた値である。

分割領域１１ｄについて説明する。分割領域１１ｄにおいて、ダミーパターンを配置する前のレイアウトの概略図を図８（ａ）に示す。また、分割領域１１ｄにおいて配線パターンに加えダミーパターンを配置したレイアウトの概略図を図８（ｂ）に示す。図８（ａ）に示すように、分割領域１１ｄには、図面右上に１つで大きな領域を占める配線パターン２が配置される。分割領域１１ｄに配置される配線パターン２は、分割領域１１ａに配置される配線パターンよりも面積が大きい。また、分割領域１１ｄに配置される配線パターン２は、分割領域１１ａに配置される配線パターンよりも小さなパターン周囲長合計を有している。図８（ｂ）に示すレイアウトは、配線パターン２が配置されていない領域にダミーパターン３が配置される。

ここで、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ｄのパターン密度とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ｄのパターン密度との関係を図９（ａ）に示す。また、ダミーパターンを配置する前の分割領域１１ｄのパターン周囲長合計とダミーパターンを配置した後の分割領域１１ｄのパターン周囲長合計との関係を図９（ｂ）に示す。

図９（ａ）に示すように、分割領域１１ｄのダミーパターンを配置する前のパターン密度Ｏｄ１は、パターン密度の下限値ＳＬよりも大きく、パターン密度の上限値ＳＨよりも小さい。したがって、配置されるダミーパターンのパターン密度Ｏｄ２は、配線パターンのパターン密度Ｏｄ１との和がパターン周囲長合計の上限値ＳＨを超えない範囲で設定される。これによって、ダミーパターンを配置した後のパターン密度Ｏｄ３は、密度の上限値ＳＨと密度の下限値ＳＬとの間の値となる。ここで、パターン密度Ｏｄ３は、パターン密度Ｏｄ１とパターン密度Ｏｄ２とを足し合わせた値である。

図９（ｂ）に示すように、ダミーパターンを配置する前のパターン周囲長合計Ｌｄ１は、パターン周囲長合計の下限値ＬＬよりも小さい。これに対し、パターン周囲長合計Ｌｄ２を有するダミーパターンを配置することで、ダミーパターンを配置した後のパターン周囲長合計Ｌｄ３は、パターン周囲長合計の上限値ＬＨとパターン周囲長合計の下限値ＬＬとの間の値となる。ここで、パターン周囲長合計Ｌｄ３は、パターン周囲長合計Ｌｄ１とパターン周囲長合計Ｌｄ２とを足し合わせた値である。

上記説明より、本実施の形態の半導体装置１は、配線領域の全域に亘って分割領域のパターン密度とパターン周囲長合計とが所定の範囲内となるようにダミーパターンが配置される。つまり、ダミーパターン配置後のレイアウトでは、配線領域の全域に亘ってパターン密度とパターン周囲長合計とのばらつきが一定の範囲内に収まる。これによって、エッチング工程におけるエッチングレートのばらつきを配線領域の全域に亘って抑制することが可能である。そのため、形成されるパターンの配線領域内でのばらつきは小さなものとなる。このようなことから、本実施の形態の半導体装置１によれば、形成されるパターンのばらつきが抑制し、信頼性の向上が可能である。

また、本実施の形態の半導体装置１では、パターン密度の分割領域毎のばらつきも抑制される。これによって、配線層の表面は平坦化されるため、多層配線において、上層に形成される配線層に発生する凹凸を抑制することが可能である。このことからも、本実施の形態の半導体装置１は、信頼性の向上が可能である。

一方、上記説明において配置されるダミーパターンについてさらに詳細に説明する。配置されるパターンの面積は、配線パターンのパターン密度と、パターン密度の上限値又は下限値との差分に基づき設定される。また、配置されるパターンのパターン周囲長合計は、配線パターンのパターン周囲長合計と、パターン周囲長合計の上限値又は下限値との差分に基づき設定される。しかしながら、ダミーパターンの形状を、算出された差分に基づき、その都度ダミーパターンの形状を決めていたのでは、レイアウトに要する時間が増大してしまう。そこで、本実施の形態では、ダミーパターンは、予めレイアウトセルとしてライブラリ等のデータベースに登録されたものを使用する。本実施の形態では、レイアウトセルとしてダミーパターンの面積とダミーパターンの周囲長が異なる複数のダミーセルが登録される。このダミーセルの一例を図１０に示す。図１０では、ダミーセル２１〜２３の３種類のダミーパターンを示す。

図１０に示すように、ダミーセル２１は、ダミーセル２２とセルの面積が同じである。また、ダミーセル２１のダミーパターンは、セル面積のうち約２５％の面積を有している。一方、ダミーセル２２のダミーパターンは、セル面積のうち約８０％の面積を有している。また、ダミーセル２３は、セルの面積がダミーセル２２、２３の２５％程度である。ダミーセル２３のダミーパターンは、セル面積のうち約２５％の面積を有している。なお、ダミーセル及びダミーパターンの形状は図１０に示したものに限られたものでなく、適宜変更することが可能である。

ダミーセル２１〜２３は、配線パターンのパターン密度及びパターン周囲長合計に応じて、配線パターンが配置されない領域に配置される。例えば、パターン密度が大きく、パターン周囲長合計が小さい場合、セル面積とダミーパターンの面積が最も小さいダミーセル２３が多く配置される。これによって、パターン密度の増大を防ぎつつ、パターン周囲長合計を大きくする。一方、パターン密度が小さく、パターン周囲長合計が大きい場合、セル面積とダミーパターンの面積が最も大きいダミーセル２２を少量だけ配置する。これによって、パターン密度の大きくしつつ、パターン周囲長合計の増大を防ぐ。

ダミーパターンの配置方法について、さらに詳細に説明する。図１１にダミーパターンの配置方法のフローチャートを示す。ダミーパターンの配置フローでは、まず配線パターンの配置が完了した配線パターンレイアウト後データを読み込む。次に、読み込んだデータより、分割領域を抽出し、抽出した分割領域のうち１つを選択する（ステップＳ１）。続いて、選択された分割領域において配線パターンの密度Ｏｘ１とパターン周囲長合計Ｌｘ１を算出する（ステップＳ２）。そして、この配線パターンの密度Ｏｘ１と予め設定された密度の上限値ＳＨとを比較する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の上限値ＳＨを上回っていた場合（Ｎｏの枝）、配線パターンの再配置を行う（ステップＳ４）。その後、再びステップＳ２を行う。一方、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の上限値ＳＨを下回っていた場合（Ｙｅｓの枝）、配線パターンの密度Ｏｘ１と予め設定された密度の下限値ＳＬとを比較する（ステップＳ５）。

まず、ステップＳ５において、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の下限値ＳＬを下回っていた場合（Ｎｏの枝）について説明する。この場合、ステップＳ５に続けて、パターン周囲長合計Ｌｘ１と予め設定されたパターン周囲長合計の上限値ＬＨとを比較する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＨを上回っていた場合（Ｎｏの枝）、ステップＳ３に戻り、配線パターンの再配置を行う。一方、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＨを下回っていた場合（Ｙｅｓの枝）、パターン周囲長合計Ｌｘ１とパターン周囲長合計の下限値ＬＬとを比較する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の下限値ＬＬを下回っていた場合（Ｎｏの枝）、配線パターンは、パターン密度とパターン周囲長合計とがともに所定の範囲（例えば、それぞれの値の上限値と下限値の間となる範囲）を満たしていない。したがって、ステップＳ８で、ダミーセル２１を配置する。ダミーセル２１は、複数のダミーセルのうちダミーパターンの面積が中のものであり、パターン密度とパターン周囲長合計とをともに増加させることが可能である。

一方、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＬを上回っていた場合（Ｙｅｓの枝）、配線パターンは、パターン周囲長合計が所定の範囲を満たしているものの、パターン密度が所定の範囲を満たしていない。したがって、ステップＳ９で、ダミーセル２２を配置する。ダミーセル２２は、ダミーセル２１よりも大きな面積を有するダミーパターンが配置されるものであり、パターン周囲長合計の増加を抑制しつつ、パターン密度を増加させることが可能である。ステップＳ８、あるいはステップＳ９が終了すると、チップ内の全ての分割領域対してダミーパターンの配置処理を行ったかを判断する（ステップＳ１０）。未処理の分割領域がある場合（Ｎｏの枝）、再びステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ５において、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の下限値ＳＬを上回っていた場合（Ｙｅｓの枝）について説明する。この場合、ステップＳ４に続けて、パターン周囲長合計Ｌｘ１と予め設定されたパターン周囲長合計の上限値ＬＨとを比較する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＨを上回っていた場合（Ｎｏの枝）、ステップＳ３に戻り、配線パターンの再配置を行う。一方、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＨを下回っていた場合（Ｙｅｓの枝）、パターン周囲長合計Ｌｘ１とパターン周囲長合計の下限値ＬＬとを比較する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の下限値ＬＬを下回っていた場合（Ｎｏの枝）、配線パターンは、パターン密度が所定の範囲を満たしているものの、パターン周囲長合計が所定の範囲に入っていない。したがって、ステップＳ１３で、ダミーセル２３を配置する。ダミーセル２３は、複数のダミーセルのうちセル面積とダミーパターンの面積とが小のものであり、パターン密度の増加を抑制しつつ、パターン周囲長合計を増加させることが可能である。ステップＳ１３が終了するとステップＳ１０に進む。ステップＳ１０で未処理の分割領域がある場合（Ｎｏの枝）、再びステップＳ１に戻る。

一方、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＬを上回っていた場合（Ｙｅｓの枝）、配線パターンは、パターン密度とパターン周囲長合計とがともに所定の範囲を満たすものである。したがって、ダミーパターンの追加を行わずに、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０で未処理の分割領域がある場合（Ｎｏの枝）、再びステップＳ１に戻る。

上記のダミーパターンの配置フローは、例えば図１２に示す半導体設計装置等のコンピュータにおいてコンピュータ用プログラムを実行することで行う。図１２に示す半導体設計装置は、処理部３０と記憶部４０とを有している。処理部３０は、レイアウト実行部３１、パターン密度算出部３２、パターン周囲長算出部３３、ダミーパターン配置部３４を有している。レイアウト実行部３１は、配線パターンの配置と配線領域内の分割領域の設定及び選択を行う。これらの処理は、図１１に示すフローでは、ステップＳ１、Ｓ４に相当する。パターン密度算出部３２は、密度算出ステップを実行し、例えばパターン密度Ｏｘ１の算出とパターン密度Ｏｘ１が上限値と下限値との範囲内となっているか否かを判断する。この密度算出ステップは、図１１に示すフローのステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５に相当する。パターン周囲長算出部３３は、周囲長算出ステップを実行し、例えばパターン周囲長Ｌｘ１の算出とパターン周囲長Ｌｘ１が上限値と下限値との範囲内となっているか否かを判断する。この周囲長算出ステップは、図１１に示すフローのステップＳ６、Ｓ７、Ｓ１１、Ｓ１２に相当する。ダミーパターン配置部３４は、配置ステップを実行し、例えば配置するダミーセルの選択とダミーパターンの配置行う。この配置ステップは、図１１に示すフローのステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１３に相当する。

また、記憶部４０は、レイアウト情報４１とダミーパターン情報４２とを有している。レイアウト情報４１は、ダミーパターンを配置する前のレイアウトデータとダミーパターンを配置した後のレイアウトデータとを含む。ダミーパターン情報は、予め作成されたダミーパターンのパターン情報を含んでいる。

上記説明より、本実施の形態のダミーパターンの配置方法は、配線パターンと予め設定された値を比較し、その比較結果に基づき、配置された配線パターンのみでは規定値を満たすことができないパラメータを補うようにダミーパターンを配置することが可能である。つまり、本実施の形態のダミーパターンの配置方法によれば、半導体装置１を実現することが可能である。ここで、規定値とは、パターン密度の下限値と上限値との間の範囲にある値、あるいはパターン周囲長合計の下限値と上限値との間の範囲にある値である。また、パラメータとは、パターン周囲長合計、あるいはパターン密度である。

また、本実施の形態のダミーパターンの配置方法では、配置するダミーパターンを予め登録されたダミーセルより選択する。また、本実施の形態のダミーパターンの配置方法では、配線パターンのパターン密度とパターン周囲長合計とをそれぞれの上限値及び下限値と比較する。そして、この比較結果を、それぞれのパラメータの規定値からの差分値と見なし、この比較結果に応じたダミーセルを選択する。これにより、配置するダミーパターンをその都度生成する必要がなく、パラメータの差分の計算を簡略化することが可能である。つまり、本実施の形態のダミーパターンの配置方法によれば、設計段階におけるダミーパターンの生成を簡略化することが可能である。

実施の形態２
実施の形態１では、配線パターンの密度と配線パターンの周囲長の合計値とに基づき追加するダミーセルの形状を変更した。これに対して、実施の形態２にかかるダミーパターンの配置方法は、配線パターンの密度に応じてダミーセルを配置し、その後配線パターンの周囲長の合計値に応じて配置したダミーセルを分割することで周囲長の合計値を所定の範囲内とするものである。

図１３にダミーパターンの配置方法のフローチャートを示す。なお、配線パターン密度が所定の範囲内にあり、ダミーセルを追加する必要がない場合については、説明を省略する。実施の形態２にかかるダミーパターンの配置フローでは、まず配線パターンの配置が完了した配線パターンレイアウト後データを読み込む。次に、読み込んだデータより、分割領域を抽出し、抽出した分割領域のうち１つを選択する（ステップＳ２１）。続いて、選択された分割領域において配線パターンの密度Ｏｘ１とパターン周囲長合計Ｌｘ１を算出する（ステップＳ２２）。そして、この配線パターンの密度Ｏｘ１と予め設定された密度の上限値ＳＨとを比較する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３において、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の上限値ＳＨを上回っていた場合（Ｎｏの枝）、配線パターンの再配置を行う（ステップＳ２４）。その後、再びステップＳ２２を行う。一方、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の上限値ＳＨを下回っていた場合（Ｙｅｓの枝）、配線パターンの密度Ｏｘ１と予め設定された密度の下限値ＳＬとを比較する（ステップＳ２５）。

まず、ステップＳ２５において、配線パターンの密度Ｏｘ１が密度の下限値ＳＬを下回っていた場合（Ｎｏの枝）について説明する。この場合、所定の形状又は面積を有するダミーセルを配置する第１の配置ステップを実行する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、配置されるダミーセルは、例えばダミーセル内に形成されるパターンの面積が決められたセルである。このダミーセルの一例を図１４（ａ）に示す。図１４（ａ）に示すように、ダミーセルは例えば横幅Ｗ、高さＨの領域を有するダミーパターンとなっている。

続いて、ステップＳ２７でパターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の上限値ＬＨと上回っているか否かを判断する。ステップＳ２７でパターン周囲長合計Ｌｘ１が上限値ＬＨを上回っていた場合（Ｎｏの枝）、ステップＳ２４に戻り配線パターンの再配置を行う。一方、ステップＳ２７でパターン周囲長合計Ｌｘ１が上限値ＬＨを下回っていた場合、ステップＳ２８で、パターン周囲長合計Ｌｘ１がパターン周囲長合計の下限値ＬＬを下回っているか否かを判断する。

ステップＳ２８でパターン周囲長合計Ｌｘ１が下限値ＬＬを上回っていた場合、選択した分割領域内の配線パターンは、パターン密度及びパターン周囲長合計が所定の範囲を満たしていることとなる。したがって、該当分割領域のチェックを終了し、ステップＳ３０に進む。一方、ステップＳ２８でパターン周囲長合計Ｌｘ１が下限値ＬＬを下回っていた場合、ステップＳ２６で配置したダミーセルの形状を変更する第２の配置ステップを実行する（ステップＳ２９）。このダミーセルの形状の変更は、例えばダミーセル内のダミーパターンを分割することで行う。ダミーパターンを分割する場合の例を図１４（ｂ）〜（ｇ）に示す。分割の一例としては、まず図１４（ａ）に示すダミーパターンを２つに分割し、図１４（ｂ）のような形状とする。これによって、図１４（ａ）では、ダミーパターンの周囲長合計が２Ｈ＋２Ｗだったものが、図１４（ｂ）では、４Ｈ＋２Ｗとなる。そして、これでもパターン周囲長合計が下限値ＬＬを満たさない場合は、図１４（ｂ）のダミーパターンを図１４（ｃ）、（ｄ）のようにさらに細かく分割する。これによって、図１４（ｃ）では、ダミーパターンの周囲長合計は、８Ｈ＋２Ｗとなり、図１４（ｄ）では、８Ｈ＋４Ｗとなる。図１４（ａ）と図１４（ｄ）では、ダミーパターンの周囲長合計は２倍となる。また、図１４（ｄ）のダミーパターンは、図１４（ａ）のダミーパターンを分割したのみであるため、パターン密度に変化はない。

なお、ステップＳ２９の処理は、ステップＳ２８でパターン周囲長合計Ｌｘ１が下限値ＬＬを上回るまで繰り返し行われる。また、ステップＳ２８で、下限値ＬＬに対するパターン周囲長合計Ｌｘ１の不足分を算出し、この不足分に基づきダミーパターンの分割後の形状を決定しても良い。

分割の他の例として、図１４（ｅ）や、図１４（ｆ）、（ｇ）などがある。図１４（ｆ）、（ｇ）のダミーパターンでは、周囲長を分割したダミーパターンのずれ量Ｄによって、パターン周囲長合計を変化させるものである。このずれ量Ｄによってパターン周囲長合計を調整することで、分割する場合よりもより細かな調整が可能になる。つまり、ダミーパターンは多角形であればよく、このダミーパターンを分割あるいは変形することで周囲長を調節する。このような処理を行った後のレイアウトの概略図を図１５に示す。図１５に示す例では、ダミーパターンのうち図面の最下部に配置された第２のダミーパターンがその上部に配置される第１のダミーパターンを２分割したものとなっている。上記フローを実行した場合、第１のダミーパターンと第２のダミーパターンの面積は同じものとなる。

その後、ステップＳ３０では未処理の分割領域がある場合（Ｎｏの枝）、再びステップＳ１に戻り、分割領域の全てを処理したと判断した場合はダミーパターンの配置フローを終了する。なお、実施の形態２にかかるダミーパターンの配置方法においても、実施の形態１と同様に半導体設計装置及びコンピュータ用プログラムによって上記フローを実現する。また、実施の形態２にかかるダミーパターンの配置方法では、ダミーパターン配置部４４は、第１の配置ステップを実行する第１のパターン配置部と第２の配置ステップを実行する第２のパターン配置部とを有している。

実施の形態２にかかるダミーパターンの配置方法によれば、パターン密度のみをまず条件の範囲内とし、その後にパターン周囲長合計のみを変更することが可能である。このことより、実施の形態２にかかるダミーパターンの配置方法は、実施の形態１にかかるダミーパターンの配置方法よりも処理を単純化することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、分割領域の面積は、適宜設定することが可能である。また、上記実施の形態では、パラメータの上限値と下限値とに基づきパラメータの差分を算出したが、パラメータの差分値は、分割領域同士のパラメータの差分値としても良い。この場合であっても、配線領域内におけるパターン密度及びパターン周囲長合計のばらつきを所定の範囲に収まることができるため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

実施の形態１にかかる半導体装置の概略図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ａのレイアウトの概略図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ａにおける密度と周囲長に関する値の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ｂのレイアウトの概略図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ｂにおける密度と周囲長に関する値の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ｃのレイアウトの概略図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ｃにおける密度と周囲長に関する値の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ｄのレイアウトの概略図である。 実施の形態１にかかる分割領域１１ｄにおける密度と周囲長に関する値の関係を示す図である。 実施の形態１において配置されるダミーセルの概略図である。 実施の形態１にかかるダミーパターンの配置方法のフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体設計装置のブロック図である。 実施の形態２にかかるダミーパターンの配置方法のフローチャートである。 実施の形態２にかかるダミーパターンの配置フローにおいて配置されるダミーパターン及び分割されたダミーパターンの概略図である。 実施の形態２にかかるダミーパターンの配置フロー完了後のレイアウトの概略図である。 従来の半導体装置のレイアウトの概略図である。

符号の説明

１ 半導体装置
２ 配線パターン
３ ダミーパターン
１０ パッド
１１ 配線領域
１１ａ〜１１ｉ 分割領域
２１〜２３ ダミーセル
３０ 処理部
３１ レイアウト実行部
３２ パターン密度算出部
３３ パターン周囲長算出部
３４ ダミーパターン配置部
４０ 記憶部
４１ レイアウト情報
４２ ダミーパターン情報

Claims (15)

1. 配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する方法であって、
   前記配線領域を分割して得られる分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出する密度算出ステップと、
   前記分割領域における前記配線パターンの周囲長の合計値を算出する周囲長算出ステップと、
   算出された前記パターン密度と前記配線パターンの周囲長の合計値と、予め設定される上限値又は下限値との差分に基づいてダミーパターンの形状を決定して配置する配置ステップとを有することを特徴とするダミーパターンの配置方法。
2. 前記ダミーパターンは、予め設定されるパターン密度の下限値又は上限値と前記パターン密度との差分に基づき、配置される前記ダミーパターンの面積の合計値が設定されることを特徴とする請求項１に記載のダミーパターンの配置方法。
3. 前記ダミーパターンは、予め設定されるパターン周囲長合計の下限値又は上限値と前記配線パターンの周囲長の合計値との差分に基づき、配置される前記ダミーパターンの周囲長の合計値が設定されることを特徴とする請求項１に記載のダミーパターンの配置方法。
4. 前記ダミーパターンは、それぞれダミーパターンのパターン密度とダミーパターンの周囲長とが異なる複数のレイアウトセルとして予め設定され、配置する前記レイアウトセルの数量によって前記分割領域におけるパターンの周囲長の合計値及びパターン密度を調整することを特徴とする請求項１に記載のダミーパターンの配置方法。
5. 前記配置ステップは、前記密度算出ステップの結果に基づき前記ダミーパターンを配置する第１の配置ステップと、前記周囲長算出ステップの結果に基づき前記第１の配置ステップで配置された前記ダミーパターンを分割する第２の配置ステップとを有することを特徴とする請求項１に記載のダミーパターンの配置方法。
6. 配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する方法であって、
   前記配線領域を分割して得られる分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出する密度算出ステップと、
   前記分割領域における前記配線パターンの周囲長の合計値を算出する周囲長算出ステップと、
   前記分割領域における前記パターン密度及び前記配線パターンの周囲長の合計値が前記配線領域の全域に亘って一定の範囲に収まるように前記ダミーパターンを設定する配置ステップとを有することを特徴とするダミーパターンの配置方法。
7. 前記ダミーパターンは、前記分割領域のそれぞれにおける前記配線パターンの周囲長の合計値の差が前記一定の範囲に収まるように、配置される前記ダミーパターンの周囲長の合計値が設定されることを特徴とする請求項６に記載のダミーパターンの配置方法。
8. 前記ダミーパターンは、それぞれダミーパターンのパターン密度とダミーパターンの周囲長とが異なる複数のレイアウトセルとして予め設定され、配置する前記レイアウトセルの数量によって前記分割領域におけるパターンの周囲長の合計値及びパターン密度を調整することを特徴とする請求項６又は７に記載のダミーパターンの配置方法。
9. 前記配置ステップは、前記密度算出ステップの結果に基づき前記ダミーパターンを配置する第１の配置ステップと、前記周囲長算出ステップの結果に基づき前記第１の配置ステップで配置された前記ダミーパターンを分割する第２の配置ステップとを有することを特徴とする請求項６に記載のダミーパターンの配置方法。
10. 半導体装置の配線パターンが配置された配線領域にダミーパターンを配置する半導体設計装置であって、
    配線パターンを含むレイアウト情報を読み込んで前記配線領域を分割して得られる分割領域における前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度を算出するパターン密度算出部と、
    前記分割領域における配線パターンの周囲長の合計値を算出するパターン周囲長算出部と、
    算出された前記パターン密度と前記配線パターンの周囲長の合計値と、予め設定される上限値又は下限値との差分に基づいてダミーパターンの形状を決定して配置するダミーパターン配置部とを有することを特徴とする半導体設計装置。
11. 前記ダミーパターン配置部は、前記パターン密度算出部が出力する算出結果に基づき前記ダミーパターンを配置する第１のパターン配置部と、前記パターン周囲長算出部が出力する結果に基づき前記第１のパターン配置部が配置した前記ダミーパターンを分割する第２のパターン配置部とを有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体設計装置。
12. 配線パターンが配置される配線領域を分割した分割領域において前記配線パターンの占める密度を示すパターン密度と、前記配線パターンの周囲長の合計値とが所定の範囲内に収まるようにダミーパターンが配置された半導体装置であって、
    前記ダミーパターンは第１と第２のダミーパターンとで構成され、前記第１のダミーパターンの面積と前記第２のダミーパターンの面積とは同じであり、前記第２のダミーパターンの周囲長は、前記第１のダミーパターンの周囲長よりも長いことを特徴とする半導体装置。
13. 前記半導体装置は、さらに前記第１の分割領域に形成されるパターンの前記第１の分割領域におけるパターン密度及びパターンの周囲長の合計値と、前記第２の分割領域に形成されるパターンの前記第２の分割領域内におけるパターン密度及びパターンの周囲長の合計値との差が所定の範囲内に収まることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
14. 前記第２のダミーパターンは、さらに複数のダミーパターンで構成され、当該複数のダミーパターンの面積の合計と前記第１のダミーパターンの面積は同じであり、前記複数のダミーパターンの周囲長の合計は、前記第１のダミーパターンの周囲長よりも長いことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
15. 前記第２のダミーパターンは、多角形であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。

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