(57)【要約】【課題】  近接効果やマイクロローディング効果の影響を排除し、レジスト倒れを抑制し、配線幅や配線間隔が露光装置の解像度限界程度に小さい配線パターンを得る。【解決手段】  半導体基板上の絶縁膜内に本配線１１１とダミー配線２１１〜２１６とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、所定の配線長Ｌ１を有する本配線１１１と、本配線１１１の配線幅Ｗ１方向に複数配置されたダミー配線とを備え、本配線３１１の配線幅Ｗ１の０．５倍〜２倍の配線幅Ｗ２を有し、かつ、５０μｍ以下の配線長Ｌ２を有するダミー配線２１１〜２１６を本配線１１１の配線長Ｌ１方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、
所定の配線長を有する本配線と、
前記本配線の配線幅方向に複数配置されたダミー配線列とを備え、
前記本配線の配線幅の０．５倍〜２倍の配線幅を有し、かつ、前記本配線の配線幅よりも長く前記本配線の配線長よりも短い配線長を有するダミー配線を前記本配線の配線長方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、
所定の配線長を有する本配線と、
前記本配線の配線幅方向に複数配置されたダミー配線列とを備え、
前記本配線の配線幅の０．５倍〜２倍の配線幅を有し、かつ、５０μｍ以下の配線長を有するダミー配線を前記本配線の配線長方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、
１００μｍ以上の配線長を有する本配線と、
前記本配線の配線幅方向に複数配置されたダミー配線列とを備え、
前記本配線の配線幅の０．５倍〜２倍の配線幅を有し、かつ、５０μｍ以下の配線長を有するダミー配線を前記本配線の配線長方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の半導体装置において、
前記本配線に最も近接するダミー配線列を含む複数のダミー配線列のダミー配線を接続する引き出し配線と、
前記引き出し配線により接続されたダミー配線の何れかと接続された端子とを更に備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の半導体装置において、
前記本配線は、複数箇所で前記半導体基板の水平方向に屈曲した形状を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の半導体装置において、
前記本配線は、下層に配置された第１の本配線と、該第１の本配線よりも上層に配置された第２の本配線と、該第１及び第２の本配線を接続するビアとを有し、
前記ダミー配線列は、前記第１及び第２の本配線の配線幅方向にそれぞれ複数配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置において、
前記本配線は、前記第１及び第２の本配線並びに前記ビアをそれぞれ複数有し、
前記ビアは異なる間隔で配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の半導体装置において、
前記ビアに対して前記第１及び第２の本配線の反対側に、前記ダミー配線がそれぞれ配置された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、半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置に係り、特に配線幅や配線間隔が露光装置の解像度限界程度に小さい配線パターンレイアウトを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置における配線の抵抗を測定する方法として、配線に接続された電流供給用端子間に電流Ｉを供給した際の電圧測定用端子間の電圧Ｖを測定し、電圧Ｖを電流Ｉで除することにより該配線の抵抗を求める方法がある。
しかしながら、リソグラフィ工程およびエッチング工程を経た後では、配線の配線長Ｌは設計値通りの寸法が維持されるものの、配線幅Ｗは近接効果やマイクロローディング効果の影響により寸法シフトを生じてしまう。このため、測定した抵抗が、同じ半導体装置内の配線密集部における設計配線幅Ｗの配線の抵抗と対応しないという問題点があった。そこで、配線の両脇にダミー配線を形成する提案がされている（例えば、特許文献１参照）。また、同特許文献１において、予め配線抵抗と配線幅のシフト量との検量線を作成しておき、配線抵抗から集積回路内の配線幅を求める手法が提案されている。
【０００３】
また、実パターンが形成されていない空き領域に、実パターンと同程度の幅を有するダミーパターンを配線幅方向に複数配置して、パターンの粗密の差を少なくする手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５５８９２号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平９−３１１４３２号公報（第３−４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者による鋭意検討の結果、上記特許文献１の方法では、０．１４μｍ以下の配線幅を有する被測定配線を形成する場合には、以下に述べるような問題が発生し、被測定配線の抵抗と、実際の集積回路における配線密集部の配線抵抗とが対応させるのは難しいことが分かった。
０．１４μｍ以下の配線幅を有する配線を形成する場合には、一般的に、Ａｌ合金よりも低抵抗であるＣｕを配線材料として用い、ダマシン法により配線を形成する。ダマシン法は、半導体基板上の絶縁膜にリソグラフィ工程およびエッチング工程により溝を形成し、溝内部にＣｕをＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理的気相成膜）法やめっき法により埋め込み、溝内部以外の余分なＣｕをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）法により除去する方法である。なお、必要に応じて、溝内部の配線を絶縁膜により覆う場合もある。
このダマシン法を用いて配線パターンを形成する際、ダミー配線の配線幅が被測定配線の配線幅の２倍よりも小さく、かつ、ダミー配線が被測定配線の両脇に１本ずつしか存在しない場合には、リソグラフィ工程において近接効果によりレジストが解像しないという問題が発生した。この問題は、被測定配線の配線幅が、露光装置の孤立配線に対する解像限界に対応する値以下である場合に特に顕著であった。例えば、現状の開口数ＮＡ＝０．７５のＡｒＦエキシマレーザ露光装置を用いた場合には、被測定配線の配線幅が、孤立配線に対する解像限界に対応する値である０．１２μｍ以下で特に顕著であった。ダミー配線のレジストが解像せず消失した場合には、たとえ被測定配線のレジストが残っていたとしても、その被測定配線は孤立配線と同等になってしまい、エッチング工程においてマイクロローディング効果が発生してしまい、集積回路における配線密集部の断面形状と、被測定配線の断面形状が著しく異なることになる。この結果、集積回路における配線密集部の抵抗と、上記被測定配線の抵抗とを対応させるのは難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明者は、上記特許文献２の方法を組み合わせることについて検討した。すなわち、被測定配線の配線長と同等の配線長を有するダミー配線を配線幅方向へ複数配置して、配線密集部のパターンの密度に近づける方法を試行した。しかし、被測定配線の配線長が１００μｍ以上であり、露光量過多の場合には、ポジレジストの残し部分に対応するレジストパターンが倒壊したり、剥がれたりする頻度が増大するという問題が発生した。この問題は、被測定配線とダミー配線との間隔が、露光装置の孤立配線に対する解像限界に対応する値以下である場合に特に顕著であった。例えば、現状の開口数ＮＡ＝０．７５のＡｒＦエキシマレーザ露光装置を用いた場合には、被測定配線とダミー配線との間隔が、孤立配線に対する解像限界に対応する値である０．１２μｍ以下で特に顕著であった。
【０００７】
以上述べたように、今後ますます微細化が要求される半導体装置を製造するに当たり、露光装置の孤立配線に対する解像限界と同等の配線幅を有する配線を、近接効果やマイクロローディング効果の影響を排除し、レジスト倒壊やはがれを抑制して、集積回路における配線密集部と同等の形状・寸法を持つ配線を実現し、同等の電気特性（ここでは抵抗値）を得るのは非常に困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、近接効果やマイクロローディング効果の影響を排除し、レジスト倒れを抑制し、配線幅や配線間隔が露光装置の解像度限界程度に小さい配線パターンを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、
所定の配線長を有する本配線と、
前記本配線の配線幅方向に複数配置されたダミー配線列とを備え、
前記本配線の配線幅の０．５倍〜２倍の配線幅を有し、かつ、前記本配線の配線幅よりも長く前記本配線の配線長よりも短い配線長を有するダミー配線を前記本配線の配線長方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、
所定の配線長を有する本配線と、
前記本配線の配線幅方向に複数配置されたダミー配線列とを備え、
前記本配線の配線幅の０．５倍〜２倍の配線幅を有し、かつ、５０μｍ以下の配線長を有するダミー配線を前記本配線の配線長方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の絶縁膜内に本配線とダミー配線とを含む配線パターンが形成された半導体装置であって、
１００μｍ以上の配線長を有する本配線と、
前記本配線の配線幅方向に複数配置されたダミー配線列とを備え、
前記本配線の配線幅の０．５倍〜２倍の配線幅を有し、かつ、５０μｍ以下の配線長を有するダミー配線を前記本配線の配線長方向に複数配置することにより各ダミー配線列を構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る半導体装置において、前記本配線に最も近接するダミー配線列を含む複数のダミー配線列のダミー配線を接続する引き出し配線と、
前記引き出し配線により接続されたダミー配線の何れかと接続された端子とを更に備えることが好適である。
【００１３】
本発明に係る半導体装置において、前記本配線は、複数箇所で前記半導体基板の水平方向に屈曲した形状を有することが好適である。
【００１４】
本発明に係る半導体装置において、前記本配線は、下層に配置された第１の本配線と、該第１の本配線よりも上層に配置された第２の本配線と、該第１及び第２の本配線を接続するビアとを有し、
前記ダミー配線列は、前記第１及び第２の本配線の配線幅方向にそれぞれ複数配置されることが好適である。
【００１５】
本発明に係る半導体装置において、前記本配線は、前記第１及び第２の本配線並びに前記ビアをそれぞれ複数有し、
前記ビアは異なる間隔で配置されることが好適である。
【００１６】
本発明に係る半導体装置において、前記ビアに対して前記第１及び第２の本配線の反対側に、前記ダミー配線がそれぞれ配置されたことが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、近接効果やマイクロローディング効果の影響を排除し、レジスト倒れを抑制し、配線幅や配線間隔が露光装置の解像度限界程度に小さい配線パターンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による半導体装置を説明するための平面図である。
半導体基板上の絶縁膜に図１に示す配線パターンが形成されている。配線パターン間は絶縁膜により絶縁されている。図１に示すように、所定の配線長Ｌを有する本配線１１１が形成されている。本配線１１１は、例えば、抵抗のような電気特性が測定される被測定配線である。本配線１１１の両端は、電流供給用端子としてのパッド１２１，１２２と、電圧測定用端子としてのパッド１３１，１３２とに接続されている。本配線１１１の両脇には、複数のダミー配線２１１〜２１６の列が形成されている。各ダミー配線列は、本配線１１１の配線幅Ｗ１と同等、より詳細には、配線幅Ｗ１の０．５倍〜２倍の配線幅Ｗ２を有するダミー配線２１１〜２１６が配線長方向に複数配置されることにより構成されている。各ダミー配線列を構成するダミー配線２１１〜２１６は、本配線１１１の配線幅Ｗ１よりも長く、配線長Ｌ１よりも短い配線長Ｌ２を有する。本配線１１１の配線長Ｌ１が１００μｍ以上の場合、ダミー配線２１１〜２１６の配線長Ｌ２は５０μｍ以下とする（後述）。
【００２０】
言い換えれば、本配線１１１の配線幅方向に配置された複数のダミー配線列は、本配線１１１の配線幅Ｗ１よりも長く配線長Ｌ１よりも短い配線長Ｌ２を有し、本配線１１１の配線幅Ｗ１と同等（詳細には、配線幅Ｗ１の０．５倍〜２倍）の配線幅Ｗ２を有するダミーパターン２１１〜２１６にそれぞれ分割されている。
【００２１】
本実施の形態１では、本配線１１１の配線長Ｌ１は１００μｍとし、本配線１１１の配線幅Ｗ１は０．１０μｍとし、ダミー配線２１１〜２１６の配線幅Ｗ２は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１１とダミー配線２１１との間隔Ｓ１と、ダミー配線間の間隔Ｓ２とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００２２】
次に、上記半導体装置の製造方法について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、絶縁膜１００ａで覆われた半導体基板１００上に別の絶縁膜１０１を形成する。そして、絶縁膜１０１上にポジ型レジスト膜１０２を形成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、図１に示す配線パターンに対応する開口が形成されたマスク１０を介してレジスト膜１０２に対し露光光１０３を照射する。パターン露光には、例えば、開口数ＮＡ＝０．７５のＡｒＦエキシマレーザ露光装置を用いる。マスク１０としては、例えば、透明基板１０ａ上に半透明膜１０ｂが形成されてなるハーフトーン型位相シフトマスクを用いることができる。該半透明膜１０ｂには、上記開口が形成されている。その後、ＰＥＢ（露光後ベーク）及び現像処理を行うことにより、図２（ｃ）に示すようなレジストパターン１０４が形成される。
さらに、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン１０４をマスクとして絶縁膜１０１を異方性エッチングする。これにより、絶縁膜１０１内に配線パターンに対応する溝が形成される。
次に、溝の内部を含む基板１００全面にバリアメタル（密着層）を薄く形成した後、Ｃｕ膜をＰＶＤ法及び電解めっき法により堆積させる。そして、溝の内部以外に堆積した不要なＣｕ膜をＣＭＰ法により除去する。これにより、図２（ｄ）に示すような配線パターン、すなわち本配線１１１及びダミー配線２１１〜２１６が形成される。なお、図２（ｄ）に示す断面構造は、図１のＡ−Ａ’断面に対応する。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態１では、本配線１１１の配線幅方向に複数のダミー配線列を設けた。本配線１１１の配線幅Ｗ１と同等の配線幅Ｗ２を有し、かつ、本配線１１１の配線長Ｌ１よりも短い配線長Ｌ２を有するダミー配線２１１〜２１６を、配線長方向に複数配置することにより上記ダミー配線列を構成した。よって、露光装置の孤立配線に対する解像限界と同等以下の細い配線幅を有する本配線１１１を形成することができる。より詳細には、露光装置の孤立配線に対する解像限界が０．１２μｍであっても、近接効果やマイクロローディング効果の影響を排除し、レジスト非解像やレジスト倒壊の影響なく、配線幅Ｗ１が０．１０μｍである溝配線１１１を形成することが可能になる。
さらに、ダミー配線２１１〜２１６の配線長Ｌ２を５０μｍ以下にすることにより、配線長Ｌ１が１００μｍ以上である溝配線１１１を形成することが可能になる。つまり、本配線１１１の配線長Ｌ１が１００μｍ以上と長くなってもレジスト倒壊に対して大きなマージンが得られる。これは、ポジ型レジストを使用した場合に、配線長方向においてダミー配線間の対応する箇所に残存するレジストが配線幅方向の支柱となるためである。
また、集積回路の配線密集部と同等の断面形状が得られるため、本配線１１１が被測定配線である場合には、配線密集部と同等の配線特性（ここでは抵抗値）を有する配線１１１が得られる。
【００２４】
一方、本実施の形態１に対する比較例として、本配線１１１の両側にダミー配線として１００μｍ長で０．１０μｍ／０．１０μｍのライン・アンド・スペース・パターンを形成した。すなわち、Ｌ１＝Ｌ２＝１００μｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝０．１０μｍ、Ｓ１＝Ｓ２＝０．１０μｍで、本配線及びダミー配線を形成した。本比較例では、本配線とダミー配線の両方とも、配線長方向の中央付近（５０μｍ近傍）でレジストパターンが倒壊していた。
【００２５】
なお、本実施の形態１では、電流供給用端子１２１，１２２及び電圧測定用端子１３１，１３２として２個のパッドをそれぞれ設けたが、電流供給用端子１２１，１２２と電圧測定用端子１３１，１３２とを兼用してパッドの数を減らしてもよい（後述する実施の形態２，３，４，５についても同様）。
【００２６】
また、ダミー配線列を本配線１１１の両側にそれぞれ３列ずつ設けたが、リソグラフィ用のマスク作成や電子ビーム直描露光のデータ処理等の制約を受けないならば、パターン密度を均一にするためにダミー配線列は多い方が好適である。ここで、ダミー配線列を本配線１１１の両側に少なくとも２列ずつ設ければ、本実施の形態１による効果が得られる（後述する実施の形態２，３，４，５についても同様）。
【００２７】
さらに、本実施の形態１では、本配線１１１は、抵抗を測定するための被測定配線に限らず、配線間の容量やリーク電流のような電気特性を測定するための配線であってもよく、通常の素子機能の一部としての配線であってもよい（後述する実施の形態２，３，４，５についても同様）。
【００２８】
また、本実施の形態１では、本配線１１１の両側に同種の配線が存在しない場合に、本配線１１１の両側にダミー配線列を３列ずつ配置する例について説明したが、本配線１１１の片側に同種の配線が存在する場合には、その反対側にのみダミー配線列を配置すればよい。例えば、ダミー配線２１４〜２１６の側に同種配線が存在する場合、ダミー配線２１１〜２１３の列のみ形成すればよい（後述する実施の形態２，３，４，５についても同様）。
【００２９】
また、従来のゲート配線やＡｌ合金配線のように、先に配線層を形成する配線材料膜を基板全面に形成して、その配線材料膜を加工することにより配線をパターニングしてもよい。さらに、分離絶縁膜で周囲を囲まれた拡散層の抵抗を測定するためのパターンに本発明を適用することができる（後述する実施の形態２−７についても同様）。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による半導体装置を説明するための平面図である。
図３に示すように、本配線１１１の両側に、実施の形態１と同様に、本配線１１１の配線幅Ｗ１の０．５倍〜２倍の配線幅Ｗ２を有し、本配線１１１の配線幅Ｗ１よりも長く配線長Ｌ１よりも短い配線長Ｌ２を有する複数のダミー配線２１１〜２１３，２１４〜２１６の列が形成されている。本配線１１１に最も近接するダミー配線２１１を含む複数列のダミー配線２１１〜２１３は引き出し配線２１７を介して接続され、さらにダミー配線２１３が引き出し配線２１８を介して電圧供給用端子２２１に接続されている。同様に、本配線１１１に最も近接するダミー配線２１４を含む複数列のダミー配線２１４〜２１６は引き出し配線２１９を介して接続され、さらにダミー配線２１６は引き出し配線２２０を介して電圧供給用端子２２２に接続されている。この電圧供給用端子２２１，２２２に電圧を供給することにより、本配線１１１に最も近接するダミー配線２１１，２１４に電圧が供給される。
本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、本配線１１１の配線長Ｌ１は１００μｍとし、本配線１１１の配線幅Ｗ１は０．１０μｍとし、ダミー配線２１１〜２１６の配線幅Ｗ２は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１１とダミー配線２１１，２１４との間隔Ｓ１と、ダミー配線間の間隔Ｓ２とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、本配線１１１の配線幅方向に複数のダミー配線列を設けた。本配線１１１の配線幅Ｗ１と同等の配線幅Ｗ２を有し、本配線１１１の配線長Ｌ１よりも短い配線長Ｌ２を有するダミー配線２１１〜２１６を、配線長方向に複数配置することにより上記ダミー配線列を構成した。さらに、ダミー配線２１１〜２１３，２１４〜２１６を引き出し配線２１７，２１９を介して接続し、ダミー配線２１３，２１６を引き出し配線２１８，２２０を介して電圧供給用端子２２１，２２２と接続した。これにより、本配線１１１に最も近接するダミー配線２１１，２１４へ電圧を供給することができる。従って、実施の形態１で得られた効果に加え、ダミー配線２１１，２１４から絶縁膜を介して本配線１１１に流れる電流を測定することができる。よって、本配線１１１とダミー配線２１１，２１４間に存在する絶縁膜の特性や、パターン形成不良等について新規な知見を得ることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態２では、引き出し配線２１８，２２０を介してダミー配線２１３，２１６と端子２２１，２２２とを接続したが、本配線１１１に再近接のダミー配線２１１，２１４と端子２２１，２２２とを接続してもよく、該ダミー配線２１１，２１４と接続されたダミー配線２１２，２１５と端子２２１，２２２とを接続してもよい。
【００３３】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３による半導体装置を説明するための平面図である。
図４に示すように、本配線１１２は、基板水平方向において、複数箇所で直角に屈曲した蛇行形状を有する。より詳細には、本配線１１２は、図中左右方向に延び、例えば、２００μｍ長の配線１１２ａと、図中上下方向に延び、例えば、２μｍ長の配線１１２ｂとが交互に接続されている。本配線１１２の総配線長（トータル配線長）は、例えば、２０１９８μｍである。本配線１１２の両端は、電流供給用端子としてのパッド１２３，１２４と、電圧測定用端子としてのパッド１３３，１３４とに接続されている。本配線１１２の両側には、実施の形態１と同様に、本配線１１２の配線幅Ｗ１と同等の配線幅Ｗ２を有し、本配線１１１の配線幅Ｗ１よりも長く配線長Ｌ１よりも短い配線長Ｌ２を有する複数のダミー配線２３１〜２３６の列を設けた。ダミー配線２３１〜２３６の列は、本配線１１２と平行に蛇行して配置されている。
本実施の形態３では、実施の形態１と同様に、本配線１１２の配線幅Ｗ１は０．１０μｍとし、ダミー配線２３１〜２３６の配線幅Ｗ２は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１２とダミー配線２３１，２３４との間隔Ｓ１と、ダミー配線間の間隔Ｓ２とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態３では、本配線１１２が一直線ではなく、配線１１２ａ，１１２ｂを交互に接続して蛇行形状とした。そして、実施の形態１と同様に、本配線１１２の配線幅方向に複数のダミー配線列を設けた。本配線１１２の配線幅Ｗ１と同等の配線幅Ｗ２を有し、５０μｍ以下の配線長Ｌ２を有するダミー配線２３１〜２３６を、本配線１１２の配線長方向に複数配置することにより上記ダミー配線列を構成した。従って、実施の形態１で得られた効果に加え、配線エレクトロマイグレーション評価（以下「ＥＭ評価」という。）のような本配線１１２の配線長が４００μｍ以上であることを必要とされる電気特性測定を行うことができる。
また、本配線１１２を屈曲させることにより、コンパクトな配線パターンを形成することができる。つまり、同じ総配線長を有する本配線を屈曲しない一直線のパターンで形成すれば、本配線だけで例えば２０ｍｍを超える長さを占有するが、本実施の形態３により本配線だけで一辺が２００μｍの正方形を占有するにとどめることができる。よって、半導体基板上のスペースを有効に活用することができる。
なお、隣接する配線１１２ａ，１１２ａ間の間隔は、その間に２列のダミー配線列を間隔Ｓ１，Ｓ２で配置可能な間隔に縮小することができる。この場合、２列のダミー配線列を挟む配線１１２ａ，１１２ａが、該２列のダミー配線列を共用することにより、本実施の形態３による効果が得られる。
【００３５】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４による半導体装置を説明するための平面図である。
本配線１１３，１１４がビア３１１を介して２つの配線層にそれぞれ形成されている。すなわち、図５は、半導体基板（図示せず）上に配線パターンとして形成された２層Ｃｕ配線モジュールを示している。第１配線層には第１の本配線１１３が形成されている。該第１配線層よりも上層の第２配線層には、第２の本配線１１４、電流供給用端子１２５，１２６及び電圧測定用端子１３５，１３６が形成されている。第１配線層と第２配線層との間のビア層には、第１及び第２の本配線１１３，１１４を接続するビア３１１が形成されている。なお、端子１２５，１２６，１３５，１３６は、第２配線層に形成するのではなく、第２配線層よりも更に上層にＡｌパッドとして形成してもよい。
第１配線層において、本配線１１３の両側に、実施の形態１と同様に、本配線１１３の配線幅Ｗ１の０．５倍〜２倍の配線幅Ｗ２を有し、５０μｍ以下の配線長Ｌ２を有する複数のダミー配線２４１〜２４３，２４４〜２４６の列が形成されている。同様に、第２配線層において、本配線１１４の両側に、複数のダミー配線２５１〜２５３，２５４〜２５６の列が形成されている。第１及び第２配線層において、ダミー配線２４１〜２４６，２５１〜２５６は、本配線１１３，１１４の両側だけでなく、上層又は下層の本配線１１４，１１３に対応する位置の両側にも形成されている。これにより、本配線１１３，１１４のビア３１１近傍において、配線長方向からの近接効果やマイクロローディング効果の影響を排除することができる。
本実施の形態４において、本配線１１３，１１４の配線長はそれぞれ１００μｍ強とし、ビア３１１中心間の距離Ｌ３を１００μｍとした。また、本実施の形態４では、本配線１１３，１１４の配線幅Ｗ１は０．１０μｍとし、ダミー配線２４１〜２４６，２５１〜２５６の配線幅Ｗ２は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１３，１１４とダミー配線２４１，２４４，２５１，２５４との間隔Ｓ１と、ダミー配線間の間隔Ｓ２とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００３６】
次に、図示は省略するが、上記半導体装置の製造方法について簡単に説明する。
図２で説明したダマシン法を用いて半導体基板上に本配線１１３及びダミー配線２４１〜２４６とを含む第１配線層を形成する。次に、ダマシン法を用いてビア３１１を含むビア層を形成する。さらに、ダマシン法を用いて本配線１１４及びダミー配線２５１〜２５６とを含む第２配線層を形成する。このような多層配線層を形成する手法は一般にシングルダマシン法と呼ばれる。この方法を用いることにより、上述したように本配線１１３，１１４がビア３１１を介して２つの配線層にまたがって配置される２層Ｃｕ配線モジュールが形成される。なお、パッド（端子）は、本配線１１４等と共に第２配線層に形成してもよく、第２配線層よりも上層にＡｌ合金からなるパッドを有する上層モジュールとして形成してもよい。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態４では、本配線１１３，１１４を同一層ではなく、ビア３１１を介して複数の配線層にまたがって形成した。また、ビア３１１の中心間の距離Ｌ３が５０μｍ以上となるように、本配線１１３，１１４を配置した。そして、本配線１１３，１１４の両側に、ダミー配線２４１〜２４６，２５１〜２５６の列を配置した。よって、ビア３１１も直列に含めて、本配線１１３，１１４の抵抗を測定することにより、ビア中心間の距離が５０μｍ以上であるパターンの抵抗測定が可能になった。従って、実施の形態１で得られる効果に加え、配線密集部と同等の特性を有し、ビア３１１を含むパターン１１３，１１４を得ることができ、ビア３１１を含むパターン１１３，１１４のＥＭ評価も新たに実施可能になった。特に、ビア３１１の底に５ｎｍ以上の厚さでバリアメタルが埋設されている試料に対して、通常の試験条件でビアを含むパターンのＥＭ評価を実施すると、ビア中心間の配線長が５０μｍよりも短い場合にはバックフロー効果でＥＭ評価の寿命が本来の値よりも長くなってしまうことが一般に知られており、本実施の形態４による配線パターンを用いることにより、バックフロー効果を抑制したＥＭ試験を実施することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態４においては、シングルダマシン法を用いて多層配線層を形成する場合について説明したが、ビア層のビア３１１部分と、第２配線層の溝配線部分（すなわち、本配線１１４、ダミー配線２５１〜２５６及び端子１２５，１２６，１３５，１３６）とに金属材料（Ｃｕ）を同時に埋め込むデュアルダマシン法を用いて形成してもよい（後述する実施の形態５−７についても同様）。
【００３９】
さらに、本実施の形態４では、本配線１１３，１１４が２つの配線層にまたがって配置される場合について説明したが、ビアを介して３つ以上の配線層にまたがって配置されてもよい（後述する実施の形態５−７についても同様）。
また、本実施の形態４では、本配線１１３，１１４を接続する箇所が２箇所で、各々の接続箇所にビア３１１を１個ずつ形成する例について説明したが、層間を接続する箇所は３箇所以上でも良く、さらに各々の接続箇所にビアを２個以上形成してもよい（後述する実施の形態５−７についても同様）。
【００４０】
次に、実施の形態４の変形例について説明する。
図６は、本発明の実施の形態４の変形例を説明するための平面図である。
図６に示すように、ビア３１１近傍の本配線１１３，１１４、すなわち、本配線１１３，１１４の接続箇所近傍の領域１１３ａ，１１４ａを拡張している。このように、本配線１１３，１１４の接続箇所近傍領域１１３ａ，１１４ａを拡張することにより、本配線１１３，１１４に対するビア３１１の合わせずれをなくすことができ、配線パターンの信頼性をより向上させることができる。
【００４１】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５による半導体装置において、本配線及びビアの配置を示す概略断面図である。
本実施の形態５では、実施の形態４と同様に、本配線１１３，１１４がビア３１１を介して２層の配線層にまたがって形成された２層Ｃｕ配線モジュールについて説明する。実施の形態４で説明したように、本配線１１４が形成された第２配線層、又は該第２配線層の上層には、図示しない端子（パッド）が形成されている。
実施の形態４との相違点は、図７に示すように、ビア３１１中心間の距離がそれぞれ、Ｌ１１＝２．４μｍ、Ｌ１２＝４．８μｍ、Ｌ１３＝９．６μｍ、Ｌ１４＝２０μｍ、Ｌ１５＝４９．６μｍ、Ｌ１６＝１００μｍとなるように、複数のビア３１１が配置されている点である。この複数のビア３１１に対応して、本配線１１３，１１４が交互に配置されている。それ以外の構造については、図５に示した実施の形態４の構造と同じである。本実施の形態５においても、実施の形態４と同様に、本配線１１３，１１４の両側に、本配線１１３，１１４の配線幅（Ｗ１）の０．５倍〜２倍の配線幅（Ｗ２）を有し、５０μｍ以下の配線長（Ｌ２）を有する複数のダミー配線の列が形成されている。本実施の形態５では、実施の形態４と同様に、本配線１１３，１１４の配線幅（Ｗ１）は０．１０μｍとし、ダミー配線の配線幅（Ｗ２）は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１３，１１４とダミー配線との間隔（Ｓ１）と、ダミー配線間の間隔（Ｓ２）とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態５では、複数の本配線１１３，１１４を同一層ではなく、複数のビア３１１を介して複数の配線層にまたがって形成した。複数の本配線１１３，１１４を接続する複数のビア３１１の中心間距離Ｌ１１〜Ｌ１６を異なるようにした。そして、本配線１１３，１１４の両側に、複数のダミー配線の列を配置した。よって、ＥＭ評価試験を実施してボイド発生による不良箇所を解析することにより、実施の形態４で得られた効果に加え、ビア間隔に応じたボイド発生の頻度に関する知見を新たに得ることが可能となった。つまり、バックフロー効果が抑制される配線長さに関する知見も新たに得ることが可能となった。この知見は、試料構造や試料作成プロセスに固有のパラメータに関係しているため、試料構造や試料作成プロセスの改善にも迅速にフィードバックできる。
【００４３】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。図９は、図８に示した半導体装置における第１配線層を示す平面図であり、図１０は、該半導体装置における第２配線層を示す平面図である。
本実施の形態６では、実施の形態４と同様に、本配線１１５，１１６がビア３１１を介して２層の配線層にまたがって形成された２層Ｃｕ配線モジュールについて説明する。本配線１１５が第１配線層に形成され、本配線１１５が第２配線層に形成されている。第２配線層又はその上層には、図示しない端子（パッド）が形成されている。
【００４４】
実施の形態４との相違点は、図８〜図１０に示すように、本配線１１５，１１６のビア３１１近傍において、ビア３１１に対して本配線１１５，１１６とは反対側に、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないダミー配線４１１，４１２がそれぞれ配置されている点である。
実施の形態４と同様に、本配線１１５，１１６の両側に、本配線１１５，１１６の配線幅Ｗ１の０．５倍〜２倍の配線幅Ｗ２を有し、５０μｍ以下の配線長Ｌ２を有する複数のダミー配線２６１〜２７０，２７１〜２８０の列が形成されている。本実施の形態６では、実施の形態４と同様に、本配線１１５，１１６の配線幅Ｗ１は０．１０μｍとし、ダミー配線２６１〜２７０，２７１〜２８０の配線幅Ｗ２は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１５，１１６とダミー配線２６１，２６６，２７１，２７６との間隔Ｓ１と、ダミー配線間の間隔Ｓ２とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態６では、本配線１１５，１１６を同一層ではなく、ビア３１１を介して複数の配線層にまたがって形成した。そして、各配線層の本配線１１５，１１６の両脇に、本配線１１５，１１６の配線幅Ｗ１と同等の配線幅Ｗ２を有し、５０μｍ以下の配線長Ｌ２を有する複数のダミー配線２６１〜２７０，２７１〜２８０の列を配置した。さらに、本配線１１５，１１６とビア３１１とが接続されている箇所で、ビア３１１に対して本配線１１５，１１６とは反対側に、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないダミー配線４１１，４１２を形成した。従って、実施の形態４で得られる効果に加えて、実施の形態４よりもさらに精度が高く、密集配線部の配線と同等な立体的形状・特性を持つ配線パターンが得られる。特に、この配線パターンを用いて、ダミー配線４１１，４１２の長さに応じてＥＭ試験を実施することにより、リザバーの効果による長寿命化を系統的に見積もることができる。
【００４６】
次に、実施の形態６の変形例について説明する。
図１１は、本発明の実施の形態６の変形例による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。図１２は、図１１に示した半導体装置における第１配線層を示す平面図であり、図１３は、該半導体装置における第２配線層を示す平面図である。
上記実施の形態６では、ビア３１１に対して本配線１１５，１１６とは反対側に配置され、かつ、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないダミー配線４１１，４１２を形成した。また、本配線１１５，１１６の延長線上に形成されたダミー配線４１１，４１２と、本配線１１５，１１６とが電気的に短絡している。
これとは異なり、本変形例では、図１１〜図１３に示すように、ビア３１１に対して本配線１１５，１１６とは反対側に存在し、かつ、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないダミー配線４１３，４１４と、本配線１１５，１１６とが電気的に絶縁されている。
【００４７】
本変形例では、実施の形態６と同様に、ダミー配線４１３，４１４の形状や、該ダミー配線４１３，４１４と本配線１１５，１１６との距離を、集積回路の密集配線部中に実際に存在しているレイアウトと等価に設定することができる。従って、リソグラフィ工程後だけではなく、エッチング工程後やＣＭＰ後であっても、本配線１１５，１１６の端部（ビア近傍）付近の立体的形状を、集積回路の密集配線部に実際に存在している配線端部での立体的形状と同等に再現することができる。言い換えれば、Ｗ１＝０．１４μｍ以下の微細なパターンを形成する場合に重要な、エッチング工程まで包含した光近接効果補正技術（Optical proximity correction：OPC）を簡単な形で実現できる。さらに、図１１に示すパターンを用いてＥＭ試験を実施することにより、精度の高いビアＥＭ試験を実施することができる。
【００４８】
なお、実施の形態６及びその変形例では、ダミー配線列を本配線１１５，１１６の両側にそれぞれ５列ずつ設けたが、リソグラフィ用のマスク作成や電子ビーム直描露光のデータ処理等の制約を受けないならば、パターン密度を均一にするためにダミー配線列は多い方が好適である。ここで、ダミー配線列を本配線１１５，１１６の両側に少なくとも２列ずつ設ければ、本実施の形態６による効果が得られる（後述する実施の形態７についても同様）。
また、抵抗を測定するための配線パターンについて説明したが、該配線パターンは配線間の容量やリーク電流のような電気特性を測定するための配線パターン、又は素子間に存在して電圧や電流を授受するために機能する配線パターンとして用いることができる（後述する実施の形態７についても同様）。
また、本実施の形態６及びその変形例では、本配線１１５，１１６の両側に同種の配線が存在しない場合に、本配線１１５，１１６の両側にダミー配線列２６１〜２７０，２７１〜２８０を配置する例について説明したが、本配線１１５，１１６の片側に同種の配線が存在する場合には、その反対側にのみダミー配線列を配置すればよい（後述する実施の形態７についても同様）。
また、実施の形態５のように、複数のビアを設けて、複数の本配線１１５，１１６を交互に配置してもよい（後述する実施の形態７についても同様）。
【００４９】
実施の形態７．
図１４は、本発明の実施の形態７による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。図１５は、図１４に示した半導体装置における第１配線層を示す平面図であり、図１６は、該半導体装置における第２配線層を示す平面図である。
本実施の形態７では、実施の形態４と同様に、本配線１１５，１１６がビア３１１を介して２層の配線層にまたがって形成された２層Ｃｕ配線モジュールについて説明する。
【００５０】
実施の形態４との相違点は、図１４〜図１６に示すように、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないように、ダミー配線２６１〜２７０とダミー配線２７１〜２８０とを接続するダミービア３１２が複数配置されている点である。すなわち、第１配線層と第２配線層との間のビア層には、第１の本配線１１５と第２の本配線１１６とを接続するビア３１１と、ダミー配線２６１〜２７０とダミー配線２７１〜２８０とを接続するダミービア３１２とが形成されている。第２配線層又はその上層には、図示しない端子（パッド）が形成されている。配線長方向に互いにずれている下層ダミー配線２６１〜２７０と上層ダミー配線２７１〜２８０とをダミービア３１２により接続することにより、配線長方向にダミー配線が交互に繋がるビアチェーンを構成している。なお、ビアパターン密度は、設計基準で設定される範囲で選べばよい。
本実施の形態７では、本配線１１５，１１６の配線幅Ｗ１は０．１０μｍとし、ダミー配線２６１〜２７０，２７１〜２８０の配線幅Ｗ２は０．１０μｍとした。さらに、本配線１１５，１１６とダミー配線２６１，２６６，２７１，２７６との間隔Ｓ１と、ダミー配線間の間隔Ｓ２とは、それぞれ０．１０μｍとした。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態７では、本配線１１５，１１６を同一層ではなく、ビア３１１を介して複数の配線層にまたがって形成した。そして、各配線層の本配線１１５，１１６の両脇に、本配線１１５，１１６の配線幅Ｗ１と同等の配線幅Ｗ２を有し、５０μｍ以下の配線長Ｌ２を有する複数のダミー配線２６１〜２７０，２７１〜２８０の列を配置した。さらに、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないように、下層ダミー配線２６１〜２７０と、上層ダミー配線２７１〜２８０とを接続するダミービア３１２を複数配置した。これにより、実施の形態４で得られる効果に加えて、配線層だけではなくビア層においても素子中のビアパターン密集部と同等な環境を再現することができ、密集配線部と同等の立体的形状・特性を得ることができるようになった。すなわち、抵抗測定用パターン中の配線部のところだけでなく、ビア部分に関しても、集積回路の密集配線部中に実際に存在しているレイアウトと等価な立体的形状を再現することができるようになった。従って、ビアの疎密に起因した露光形状・エッチング形状・ＣＭＰでの削り込み形状の違い、あるいは、ビアの疎密に起因した剥離・洗浄効果の違い等を詳細に調べ上げる必要なく、実施の形態６よりも、素子中のビア密集部をさらに精度高く立体的形状・特性をシミュレートしたＥＭ試験を実施することができる。
【００５２】
次に、実施の形態７の変形例について説明する。
図１７は、本発明の実施の形態７の第１変形例による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。図１７に示すように、本第１変形例では、第１配線層のダミー配線２６１〜２７０と、第２配線層のダミー配線２７１〜２８０とが平行に配置されている。そして、下層ダミー配線２６１〜２７０と、上層ダミー配線２７１〜２８０とがダミービア３１２により接続されている。すなわち、ダミービア３１２を介して上下層のダミー配線はユニットになっているだけで、実施の形態７のようなダミーチェーン（ビアチェーン）は構成していない。本第１変形例によっても、実施の形態７で得られた効果と同等の効果が得られる。
さらに、本第１変形例では、ビア３１１近傍の本配線１１５，１１６、すなわち、本配線１１５，１１６の接続箇所近傍の領域１１５ａ，１１５ａを拡張している。よって、本配線１１５，１１６に対するビア３１１の合わせずれをなくすことができ、配線パターンの信頼性をより向上させることができる。
【００５３】
図１８は、本発明の実施の形態７の第２変形例による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。図１８に示すように、本第２変形例では、ビア３１１に対して本配線１１５，１１６とは反対側に、抵抗測定時には直列の電流経路とはならないダミー配線４１３，４１４が配置されている。そして、下層ダミー配線４１３と、上層ダミー配線４１４とを接続するダミービア３１３が複数配置されている。本第２変形例によっても、実施の形態７で得られた効果と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体装置を説明するための平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２による半導体装置を説明するための平面図である。
【図４】本発明の実施の形態３による半導体装置を説明するための平面図である。
【図５】本発明の実施の形態４による半導体装置を説明するための平面図である。
【図６】本発明の実施の形態４の変形例を説明するための平面図である。
【図７】本発明の実施の形態５による半導体装置において、本配線及びビアの配置を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態６による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。
【図９】図８に示した半導体装置における第１配線層を示す平面図である。
【図１０】図８に示した半導体装置における第２配線層を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６の変形例による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。
【図１２】図１１に示した半導体装置における第１配線層を示す平面図である。
【図１３】図１１に示した半導体装置における第２配線層を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態７による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。
【図１５】図１４に示した半導体装置における第１配線層を示す平面図である。
【図１６】図１４に示した半導体装置における第２配線層を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７の第１変形例による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態７の第２変形例による半導体装置のビア近傍を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  マスク
１０ａ  透明基板
１０ｂ  半透明膜
１００  半導体基板
１００ａ  絶縁膜
１０１  絶縁膜
１０２  レジスト膜
１０３  露光光
１０４  レジストパターン
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６  本配線
１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６  電流供給用端子
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６  電圧測定用端子
２１１〜２１６，２３１〜２３６  ダミー配線
２１７〜２２０  引き出し配線
２２１，２２２  電圧供給用端子
２４１〜２４６，２５１〜２５６  ダミー配線
２６１〜２７０，２７１〜２８０  ダミー配線
３１１  ビア
３１２，３１３  ダミービア
４１１，４１２，４１３，４１４  ダミー配線
【図１】
2005303089.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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