(57)【要約】【課題】アンテナ比の上限値をゲート絶縁膜の膜厚に基づいて変える場合に、アンテナ比の上限値を具体的に設定することができるようにする。【解決手段】この設計支援装置は、半導体装置の設計を支援する装置であり、ゲート膜情報取得部２６０、及び上限アンテナ比設定部２８０を備える。ゲート膜情報取得部２６０は、設計された半導体装置が有するゲート絶縁膜の膜厚を取得する。上限アンテナ比設定部２８０は、ゲート電極のアンテナ比の上限を設定するが、ゲート膜情報取得部２６０が取得した膜厚によってアンテナ比の上限を異ならせる。このため、設計者はアンテナ比の上限値をゲート絶縁膜の膜厚に基づいて変える場合に、アンテナ比の上限値を具体的に設定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート絶縁膜の膜厚を取得するゲート膜情報取得部と、
ゲート絶縁膜上に位置するゲート電極のアンテナ比の上限を設定し、かつ前記ゲート膜情報取得部が取得した前記膜厚によって前記上限を異ならせる上限アンテナ比設定部と、
を備える設計支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の設計支援装置において、
前記上限アンテナ比設定部は、前記膜厚が第１の範囲に含まれるときの前記上限を、前記膜厚が前記第１の範囲より薄い第２の範囲に含まれる場合、及び前記膜厚が前記第１の範囲より厚い第３の範囲に含まれる場合それぞれよりも低い値に設定する設計支援装置。
【請求項３】
請求項２に記載の設計支援装置において、
前記第１の範囲は、ゲート絶縁膜でトンネル電流が発生し始める膜厚を含む設計支援装置。
【請求項４】
請求項３に記載の設計支援装置において、前記ゲート絶縁膜でトンネル電流が発生し始める膜厚は、２．６ｎｍである設計支援装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
ゲート電極に接続する配線の設計データに基づいて、アンテナ比の設計値を算出する設計アンテナ比算出部と、
前記アンテナ比の設計値が前記上限以下であるか否かを判断する判断部と、
を備える設計支援装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
前記上限アンテナ比設定部は、前記膜厚と前記上限を対応付けたテーブルに基づいて、前記上限を設定する設計支援装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
前記上限アンテナ比設定部は、前記膜厚を独立変数として前記上限を従属変数とした関数に基づいて、前記上限を設定する設計支援装置。
【請求項８】
請求項７に記載の設計支援装置において、
前記関数は、底部に極値を有する略Ｕ字型、略Ｖ字型、または底部に水平部を有する略Ｕ字型を有する設計支援装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
前記膜厚はゲート絶縁膜の物理膜厚である設計支援装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
前記膜厚は換算膜厚である設計支援装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
前記ゲート膜情報取得部は、ゲート絶縁膜が構成するトランジスタがＰチャネル型かＮチャネル型かを示す導電型情報を取得し、
前記上限アンテナ比設定部は、前記導電型情報によって前記上限を異ならせる設計支援装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の設計支援装置において、
前記ゲート膜情報取得部は、ゲート絶縁膜の材質を示す材質情報を取得し、
前記上限アンテナ比設定部は、前記材質情報によって前記上限を異ならせる設計支援装置。
【請求項１３】
コンピュータにインストールされるプログラムであって、
コンピュータに、
ゲート絶縁膜の膜厚を取得する機能と、
ゲート絶縁膜上に位置するゲート電極のアンテナ比の上限を設定し、かつ取得した前記膜厚によって前記上限を異ならせる機能と、
を実現させるプログラム。
【請求項１４】
ゲート電極に接続する配線の設計データを形成する工程と、
コンピュータが前記ゲート電極のアンテナ比の上限を設定する工程と、
前記コンピュータが、前記設計データを用いて前記ゲート電極のアンテナ比を算出する工程と、
前記コンピュータが、算出した前記アンテナ比が前記設定された上限以下であるか否かを判断し、判断結果を出力する工程と、
を備え、
前記アンテナ比の上限を設定する工程において、前記コンピュータは、前記ゲート電極の下に位置するゲート絶縁膜の膜厚によって前記上限を異ならせる半導体装置の設計方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の設計方法を用いて、ゲート絶縁膜、ゲート電極、及び上層配線を有する半導体装置を設計する工程と、
前記半導体装置を設計する工程における設計に従ってゲート絶縁膜、ゲート電極、及び上層配線を有する半導体装置を製造する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ比の上限を設定する設計支援装置、プログラム、半導体装置の設計方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタ等のゲート絶縁膜及びゲート電極を備える半導体装置は、ゲート電極に繋がるコンタクトプラグ、上層配線、及びビアを有する。このような半導体装置を形成する工程において、ゲート電極に繋がるコンタクトプラグ、上層配線、及びビアに電荷が蓄積し、この電荷がゲート絶縁膜を介して半導体基板に放電されることにより、ゲート絶縁膜の劣化が生じることがある。
【０００３】
このような問題が生じることを抑制するために、半導体装置を設計するときにアンテナ比の上限値が設定される。アンテナ比とは、ゲート電極及びこれにつながるビアや上層配線（以下、アンテナ電極と記載）の面積を、ゲートの面積で割った値である。設計者は、配線及びビアを設計する際に、アンテナ比が上限値以下になるようにする。しかし、アンテナ比の上限値が低すぎると、配線の設計の自由度が低下する。
【０００４】
特許文献１には、ゲート絶縁膜の膜厚が異なる複数のＭＯＳトランジスタを含む混載型の半導体装置において、ゲート絶縁膜の膜厚が所定膜厚以下のＭＯＳトランジスタのアンテナ基準を、それよりも膜厚が厚いＭＯＳトランジスタのアンテナ基準よりも緩和する、と記載されている。具体的には、ゲート絶縁膜が電荷のトンネリングの生じる膜厚２．６ｎｍ以下のＭＯＳトランジスタのアンテナ基準を、それよりも膜厚の厚いＭＯＳトランジスタのアンテナ基準よりも緩和する、と記載されている。このようにゲート絶縁膜の薄いＭＯＳトランジスタの設計基準を緩和することにより、半導体装置の設計、製造の自由度が向上する、と記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１５２９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記した従来技術では、アンテナ比の上限値をゲート絶縁膜の膜厚に基づいて変える場合に、アンテナ比の上限値がどのように設定されるか明確ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、ゲート絶縁膜の膜厚を取得するゲート膜情報取得部と、
ゲート絶縁膜上に位置するゲート電極のアンテナ比の上限を設定し、かつ前記ゲート膜情報取得部が取得した前記膜厚によって前記上限を異ならせる上限アンテナ比設定部と、
を備える設計支援装置が提供される。
【０００７】
また本発明によれば、コンピュータにインストールされるプログラムであって、
コンピュータに、
ゲート絶縁膜の膜厚を取得する機能と、
ゲート絶縁膜上に位置するゲート電極のアンテナ比の上限を設定し、かつ取得した前記膜厚によって前記上限を異ならせる機能と、
を実現させるプログラムが提供される。
【０００８】
また本発明によれば、ゲート電極に接続する配線の設計データを形成する工程と、
コンピュータが前記ゲート電極のアンテナ比の上限を設定する工程と、
前記コンピュータが、前記設計データを用いて前記ゲート電極のアンテナ比を算出する工程と、
前記コンピュータが、算出した前記アンテナ比が前記設定された上限以下であるか否かを判断し、判断結果を出力する工程と、
を備え、
前記アンテナ比の上限を設定する工程において、前記コンピュータは、前記ゲート電極の下に位置するゲート絶縁膜の膜厚によって前記上限を異ならせる半導体装置の設計方法が提供される。
【０００９】
また本発明によれば、上記した設計方法を用いてゲート絶縁膜、ゲート電極、及び上層配線を有する半導体装置を設計する工程と、
前記半導体装置を設計する工程における設計に従って半導体装置を製造する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、設計者は、アンテナ比の上限値をゲート絶縁膜の膜厚に基づいて変える場合に、アンテナ比の上限値を具体的に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素及び処理には同様の符号及びステップ番号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
【００１２】
図１は、第１の実施形態にかかる設計支援装置の機能構成を示すブロック図である。この設計支援装置は、半導体装置の設計を支援する装置であり、ゲート膜情報取得部２６０、及び上限アンテナ比設定部２８０を備える。ゲート膜情報取得部２６０は、設計された半導体装置が有するゲート絶縁膜の膜厚を取得する。ここでの膜厚は、例えば物理膜厚である。上限アンテナ比設定部２８０は、ゲート電極のアンテナ比の上限を設定するが、ゲート膜情報取得部２６０が取得した膜厚によってアンテナ比の上限を異ならせる。このため、設計者はアンテナ比の上限値をゲート絶縁膜の膜厚に基づいて変える場合に、アンテナ比の上限値を具体的に設定することができる。以下、詳細に説明する。
【００１３】
図１に示す設計支援装置は、入力部２００、設計部２１０、設計データベース（以下設計ＤＢと記載）２２０、設計アンテナ比算出部２４０、ゲート膜情報取得部２６０、上限アンテナ比設定情報保持部２６５、上限アンテナ比設定部２８０、判断部３００、及び表示部３２０を有する。
【００１４】
入力部２００は、設計者が設計支援装置への入力を行う装置であり、例えばキーボードやマウスである。入力部２００から入力される情報には、設計支援装置への各種制御情報が含まれる。設計部２１０は、入力部２００から入力された情報に従って半導体装置の設計データを生成する。設計ＤＢ２２０は、設計部２１０が生成した半導体装置の設計データを記憶する。設計アンテナ比算出部２４０は、設計ＤＢ２２０が記憶している設計データから、設計された半導体装置のアンテナ比を算出する。ゲート膜情報取得部２６０は、設計された半導体装置が有するゲート絶縁膜の膜厚を、設計ＤＢ２２０から読み出す。
【００１５】
上限アンテナ比設定情報保持部２６５は、ゲート絶縁膜の膜厚に基づいてアンテナ比の上限値を設定するために必要な情報を保持している。本実施形態において、上限アンテナ比設定情報保持部２６５は、上限アンテナ比テーブル２７０及び上限アンテナ比関数保持部３４０を有する。上限アンテナ比テーブル２７０は、アンテナ比の上限値をゲート絶縁膜の膜厚に対応付けて保持している。上限アンテナ比関数保持部３４０は、ゲート絶縁膜の膜厚を独立変数としていて配線アンテナ比の上限値を従属変数とした関数を示すデータを保持している。
【００１６】
上限アンテナ比設定部２８０は、ゲート膜情報取得部２６０が取得したゲート絶縁膜の膜厚と、上限アンテナ比設定情報保持部２６５が保持している情報とを用いて、アンテナ比の上限を設定する。判断部３００は、設計アンテナ比算出部２４０が算出したアンテナ比が、上限アンテナ比設定部２８０が設定したアンテナ比の上限以下であるか否かを判断する。表示部３２０は、例えばディスプレイであり、判断部３００の判断結果を表示する。設計者は、表示部３２０の表示を見ることにより、設計した半導体装置がアンテナ比の基準を満たすか否かを知ることができる。
【００１７】
なお、図１に示した設計支援装置の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニット、ネットワーク接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。そして、その実現方法及び装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
【００１８】
図２は、設計された半導体装置の平面図である。この半導体装置は、中央領域１０と周辺領域２０を備えている。中央領域１０には、メモリ回路及びロジック回路などが形成されている。メモリ回路及びロジック回路は第１のトランジスタを有している。周辺領域２０には、入出力回路などが形成されている。入出力回路は、第２のトランジスタを有している。第２のトランジスタは第１のトランジスタと比べてゲート絶縁膜が厚い。中央領域１０に形成された第１のトランジスタと周辺領域２０に形成された第２のトランジスタは、上層配線によって電気的に接続されている。
【００１９】
なお、周辺領域２０には、第３のトランジスタが形成されている場合や、さらには第４のトランジスタが形成されている場合もある。第２乃至第４のトランジスタは、ゲート絶縁膜の厚さが互いに異なるが、いずれも第１のトランジスタよりゲート絶縁膜が厚い。
【００２０】
図３は、図２のＡ−Ａ´断面を示している。中央領域１０には、第１のトランジスタが形成されている。第１のトランジスタは、半導体基板１００内に形成されたウェル１０２、ゲート絶縁膜１０４、及びゲート電極１０６、拡散層１１９を有する。第１のトランジスタは、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）１０３によって他の領域から分離されている。第１のトランジスタの上には、第１層目の配線１１０、第２層目の配線１１４、第３層目の配線１１８、及びパッド１２０が形成されている。配線１１０とゲート電極１０６はコンタクト１０８で接続されている。配線１１０と配線１１４は第１ビア１１２で接続されており、配線１１４と配線１１８は第２ビア１１６で接続されている。パッド１２０は配線１１８と接続している。コンタクト１０８はコンタクト層間絶縁膜１０５中に形成され、配線１１０は第１配線層間絶縁膜１０７中に形成され、第１ビア１１２は第１ビア層間絶縁膜１０９中に形成され、配線１１４は第２配線層間絶縁膜１１１中に形成され、第２ビア１１６は第２ビア層間絶縁膜１１３中に形成され、配線１１８は第３配線層間絶縁膜１１５中に形成されている。また、第３配線層間絶縁膜１１５上には、カバー膜１１７が形成されている。なお、図２の周辺領域２０の断面も、図３と同様の構造である。
【００２１】
図２及び図３に示す半導体装置を製造する場合、ゲート電極１０６、コンタクト１０８、配線１１０，１１４，１１８、ビア１１２，１１６、及びパッド１２０それぞれに電荷がたまるため、これらがアンテナ電極となる。このため、これらの面積とゲート絶縁膜の面積の比をアンテナ比として定義し、このアンテナ比の上限を設定する必要がある。なお、本実施形態では、アンテナ比として配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比を用いる。本実施形態において配線アンテナ比は、ゲート電極（図３に示す例ではゲート電極１０６）の面積及び各配線 (図３に示す例では配線１１０，１１４，１１８)の面積の総和を、ゲート絶縁膜の面積で割った値である。また本実施形態においてビアアンテナ比は、各ビア（図３に示す例ではビア１１２，１１６）の面積の総和を、ゲート絶縁膜の面積で割った値である。コンタクトアンテナ比は、コンタクト（図３に示す例ではコンタクト１０８）の面積の総和をゲート絶縁膜の面積で割った値である。パッドアンテナ比は、パッド（図３に示す例ではパッド１２０）の面積の総和をゲート絶縁膜の面積で割った値である。
【００２２】
図４は、設計ＤＢ２２０が記憶している設計データの一部を表形式で示している。設計ＤＢ２２０は、半導体装置が有する複数のトランジスタそれぞれごとに、Ｎチャネル型かＰチャネル型かを示す導電型情報、ゲート絶縁膜の材料を示す材質情報、ゲート絶縁膜の膜厚、ゲート絶縁膜の面積（ゲート面積）を示す情報、ゲート電極及び各配線の面積の和（以下、配線面積と記載）を示す情報、各ビアの設計面積の和（以下、ビア面積と記載）を示す情報、各コンタクトの設計面積の和（以下、コンタクト面積と記載）を示す情報、並びに各パッドの設計面積の和（以下、パッド面積と記載）を示す情報を記憶している。
【００２３】
ここでゲート絶縁膜の材料としては、例えば酸化シリコン、及び高誘電率材料がある。高誘電率材料は、酸化シリコンよりも比誘電率の高い材料であり、いわゆるｈｉｇｈ−ｋ膜を用いることができる。高誘電率材料は、比誘電率１０以上の材料とすることができる。具体的には、高誘電率材料は、Ｈｆ、Ｚｒ、およびランタノイド元素からなる群から選択される一または二以上の元素、ならびにＮ（窒素）を含むシリケートとすることができる。
【００２４】
ゲート絶縁膜の面積を示す情報は、例えば面積そのもの、もしくはゲート幅及びゲート長である。配線面積及びパッド面積を示す情報は、例えば配線面積及びパッド面積そのもの、各配線及び各パッドそれぞれの面積、もしくは各配線及び各パッドそれぞれの配線幅、配線長、及び配線周囲長である。ビア面積及びコンタクト面積を示す情報は、例えばビア面積及びコンタクト面積そのもの、コンタクト及び各ビアそれぞれの設計面積、もしくはコンタクト及び各ビアそれぞれの設計時の一辺の長さである。
【００２５】
図５は、上限アンテナ比テーブル２７０のデータ構成の一例を示している。上限アンテナ比テーブル２７０は、配線アンテナ比の上限値及びビアアンテナ比の上限値それぞれを、チャネルの導電型別、かつゲート絶縁膜の厚さの範囲別に有している。本図に示す例において上限アンテナ比テーブル２７０は、ゲート絶縁膜の厚さを、ａｎｍ超ｂｎｍ以下である第１の範囲、ａｎｍ以下である第２の範囲、及びｂｎｍ超ｃｎｍ以下である第３の範囲に区分けしている。
【００２６】
そしてトランジスタがＰチャネル型である場合、上限アンテナ比テーブル２７０は、第２の範囲に対応する配線アンテナ比をＡに、第１の範囲に対応する配線アンテナ比をＢに、第３の範囲に対応する配線アンテナ比をＣにしている。ここでＡ＞Ｂ、かつＣ＞Ｂである。なおＡ＝Ｃであってもよい。
【００２７】
またトランジスタがＰチャネル型である場合、上限アンテナ比テーブル２７０は、第２の範囲に対応するビアアンテナ比をＥに、第１の範囲に対応するビアアンテナ比をＦに、第３の範囲に対応するビアアンテナ比をＧにしている。ここでＥ＞Ｆ、Ｇ＞Ｆ、かつＣ＞Ｅ及びＧである。なおＥ＝Ｇであってもよい。
【００２８】
またトランジスタがＮチャネル型である場合、上限アンテナ比テーブル２７０は、ゲート絶縁膜の厚さが第１乃至第３の範囲のいずれに属している場合においても、配線アンテナ比の上限値をＤにして、ビアアンテナ比の上限値をＨにしている。ここでＤ＞Ｂ、Ｈ＞Ｆであるが、Ｄ＝Ａ又はＣであってもよし、Ｈ＝Ｅ又はＧであってもよい。
【００２９】
このように、トランジスタがＮチャネル型である場合は、トランジスタがＰチャネル型である場合と比較してアンテナ比の上限を緩和できる。その理由は、アンテナ電極にチャージする電荷が負電荷であるためである。すなわちゲート電極がポリシリコンである場合、ゲート電極とウェルは逆導電型であるため、これらによってダイオードが形成される。トランジスタがＮチャネル型である場合、アンテナ電極にチャージした負電荷によってダイオードに順方向の電圧が加わるため、負電荷はウェルに逃げやすくなる。一方、トランジスタがＰチャネル型である場合、アンテナ電極にチャージした負電荷によってダイオードに逆方向の電圧が加わるため、負電荷はウェルに逃げにくくなる。
【００３０】
なおトランジスタがＮチャネル型である場合、上限アンテナ比テーブル２７０は、ゲート絶縁膜の厚さが第２の範囲及び第３の範囲に対応する配線アンテナ比の上限値及びビアアンテナ比の上限値を、第１の範囲に対応する配線アンテナ比の上限値及びビアアンテナ比の上限値より高くしてもよい。また、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比も、配線アンテナ比及びビアアンテナ比と同様に上限アンテナ比テーブル２７０に記憶されている。
【００３１】
図６は、上限アンテナ比テーブル２７０が図５に示す例のデータ構造を有している場合における、Ｐチャネル型トランジスタにおける配線アンテナ比とゲート絶縁膜の膜厚（ゲート膜厚）の関係を示すグラフである。配線アンテナ比は、ゲート膜厚が第１の範囲（即ちゲート絶縁膜の膜厚がａｎｍ超ｂｎｍ以下の範囲）に属している場合が最も低い。そしてゲート絶縁膜が酸化シリコン膜である場合、第１の範囲には、ゲート絶縁膜が２．６ｎｍの場合を含んでいる。酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜は、厚さが２．６ｎｍの場合にトンネル電流が発生し始める。このため、ゲート絶縁膜が２．６ｎｍよりも薄くなると、アンテナ比の上限値を緩和することができる。一方、ゲート絶縁膜が２．６ｎｍよりも厚くなるにつれて、ゲート絶縁膜の絶縁耐圧があがっていくため、アンテナ比の上限を緩和することができる。
なお、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比とゲート絶縁膜の膜厚の関係も本図と同様になる。
【００３２】
図７は、上限アンテナ比テーブル２７０が図５とは異なるデータ構造を有している場合における、Ｐチャネル型トランジスタにおける配線アンテナ比とゲート絶縁膜の膜厚（ゲート膜厚）の関係を示すグラフである。本図に示す例において、上限アンテナ比テーブル２７０は、ゲート絶縁膜の厚さを５つの範囲に区分けしており、各範囲それぞれに配線アンテナ比の上限値及びビアアンテナ比の上限値を対応させている。
【００３３】
このように、上限アンテナ比テーブル２７０は、ゲート絶縁膜の厚さをさらに細かい範囲に区分けし、各範囲それぞれに配線アンテナ比の上限値及びビアアンテナ比の上限値を対応させることができる。
【００３４】
一方、上限アンテナ比関数保持部３４０は、ゲート絶縁膜の膜厚を独立変数としていて配線アンテナ比の上限値を従属変数とした関数を示すデータ、及びゲート絶縁膜の膜厚を独立変数としていてビアアンテナ比の上限値を従属変数とした関数を示すデータそれぞれを、トランジスタの導電型別に保持している。
【００３５】
図８は、上限アンテナ比関数保持部３４０が保持しているデータが示す関数の第１の例を示すグラフである。このグラフは、底部に極値を有する略Ｕ字型をしている。
【００３６】
図９は上限アンテナ比関数保持部３４０が保持しているデータが示す関数の第２の例を示すグラフである。このグラフは、底部に極値を有する略Ｖ字型をしている。
【００３７】
図１０は、上限アンテナ比関数保持部３４０が保持しているデータが示す関数の第３の例を示すグラフである。このグラフは、底部に水平部を有する略Ｕ字型をしている。
【００３８】
図８、図９、及び図１０に示す例は、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比のいずれの場合にもあてはまる。そしていずれの例も、ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜である場合は、ゲート絶縁膜の膜厚が２．６ｎｍの場合にアンテナ比の上限値が最も低くなっている。この理由は、図６を用いて説明したように、ゲート絶縁膜の膜厚が２．６ｎｍの場合にトンネル電流が発生し始めるためである。
【００３９】
また、いずれの例も、トランジスタの導電型がＰチャネル型の場合は、Ｎチャネル型の場合と比較して極値が低くなっている。ただし、ゲート膜厚が極値となる値より薄くなっていった場合、および厚くなっていた場合それぞれにおいて、アンテナ比の上限の差は小さくなっている。この理由は、ゲート絶縁膜が薄くなる場合はトンネル電流が増加してアンテナ電極に蓄積する電荷量が減少するためであり、ゲート電極が厚くなる場合は絶縁耐性が向上するためである。
【００４０】
図１１は、図１に示した設計支援装置を用いて半導体装置を設計する方法を説明するためのフローチャートである。まず設計者は、設計部２１０に対して入力を行い、半導体装置を設計する。ここで設計されるものには、ゲート電極に接続する各種配線、コンタクト、ビア、及びパッドが含まれる。設計された半導体装置の設計データは、設計ＤＢ２２０に記憶される（Ｓ１００）。
【００４１】
設計が終了すると、設計者は設計支援装置にアンテナ比が基準を満たしているか否かを検証させる。設計支援装置は、入力部２００にアンテナ比の検証指令が入力されると、配線アンテナ比の上限値、ビアアンテナ比の上限値、コンタクトアンテナ比の上限、及びパッドアンテナ比の上限を、複数のトランジスタそれぞれごとに設定する（Ｓ１２０）。この設定処理の詳細は、フローチャートを用いて後述する。
【００４２】
また設計支援装置の設計アンテナ比算出部２４０は、設計ＤＢ２２０からゲート絶縁膜の面積を示す情報、配線面積を示す情報、ビア面積を示す情報、コンタクト面積を示す情報、及びパッドアンテナ比の上限を示す情報をそれぞれ読み出し、読み出した情報を用いて、設計された半導体装置における配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比を、複数のトランジスタそれぞれごとに算出する（Ｓ１４０）。
【００４３】
そして設計支援装置の判断部３００は、Ｓ１４０で算出された配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比が、Ｓ１２０で設定された上限値以下であるか否かをトランジスタそれぞれごとに判断する（Ｓ１６０）。いずれかのトランジスタにおいてＳ１４０における算出値がＳ１２０における設定値を超えていた場合（Ｓ１６０：Ｎｏ）、判断部３００は、算出値が基準を超えていたトランジスタを特定する情報を、ＮＧ情報として表示部３２０に出力する。表示部３２０は、入力されたＮＧ情報を表示し、設計者に認識させる（Ｓ１８０）。設計者は、ＮＧ情報を認識すると、半導体装置の設計をやり直す（Ｓ１００）。
【００４４】
またすべてのトランジスタにおいて、Ｓ１４０における算出値がＳ１２０における設定値以下だった場合（Ｓ１６０：Ｙｅｓ）、判断部３００は、その旨を示すＯＫ情報を表示部３２０に出力し、表示させる（Ｓ２００）。設計者は、ＯＫ情報を認識すると、半導体装置の設計を終了する。ここで作成された設計データには、ゲート絶縁膜、ゲート電極、及び上層配線の構造を示すデータが含まれる。
【００４５】
そして、半導体装置の製造ラインでは、設計ＤＢ２２０が記憶している設計データに従って、ゲート絶縁膜、ゲート電極、及び上層配線を有する半導体装置が製造される。
【００４６】
図１２は、図１１に示した上限アンテナ比設定処理（Ｓ１２０）の詳細の第１例を示すフローチャートである。本例において上限アンテナ比設定部２８０は、上限アンテナ比テーブル２７０を用いる。まず設計支援装置のゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタの導電型を示す導電型情報を読み出す(Ｓ１２２)。またゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を読み出す（Ｓ１２４）。ついで上限アンテナ比設定部２８０は、読み出した導電型情報及び膜厚の組み合わせに対応する配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比を、上限アンテナ比テーブル２７０から読み出す。そして上限アンテナ比設定部２８０は、読み出した値を、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比それぞれの上限値に設定する（Ｓ１２６）。Ｓ１２６に示した処理は、トランジスタごとに行われる。
【００４７】
図１３は、図１１に示した上限アンテナ比設定処理（Ｓ１２０）の詳細の第２例を示すフローチャートである。本例において上限アンテナ比設定部２８０は、上限アンテナ比関数保持部３４０が保持している情報を用いる。まず設計支援装置のゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタの導電型を示す導電型情報を読み出す(Ｓ３００)。上限アンテナ比設定部２８０は、上限アンテナ比関数保持部３４０から、Ｓ３００で読み出した導電型情報に対応する関数のデータを読み出す（Ｓ３０２）。
【００４８】
またゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を読み出す（Ｓ３０４）。ついで上限アンテナ比設定部２８０は、Ｓ３０２で読み出したデータが示す関数に、Ｓ３０４で読み出した膜厚を代入することにより、トランジスタごとに、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比の値を算出し、かつ算出した値をそれぞれの上限値に設定する（Ｓ３０６）。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、設計者は、設計支援装置を用いることにより、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比それぞれの上限値をゲート絶縁膜の膜厚によって変える場合に、これら上限値を具体的に設定することができる。
【００５０】
また、設計支援装置は、ゲート絶縁膜がある値より厚いとき、及び薄いときそれぞれの場合において、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比の上限値を緩和する。従って、半導体装置の設計の自由度が向上する。
【００５１】
また、上限アンテナ比設定部２８０が上限アンテナ比テーブル２７０を用いる場合、アンテナ比の上限値を設定するために必要な処理が少なくなる。一方、上限アンテナ比設定部２８０が上限アンテナ比関数保持部３４０に保持された情報を用いる場合、上限アンテナ比設定部２８０は、アンテナ比の上限値を細かく設定することができる。
【００５２】
また、設計支援装置は、設計された半導体装置の配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比が、設定された上限値以下であるか否かを判断し、判断結果を表示する。このため、設計者は、設計した半導体装置のアンテナ比が上限値超である場合、そのことを確実に認識することができる。このため、設計した半導体装置を製造する場合に、製造工程においてゲート絶縁膜が劣化することを抑制できる。
（第２の実施形態）
【００５３】
図１４は、第２の実施形態にかかる設計支援装置の構成を示すブロック図である。本図に示す設計支援装置は、上限アンテナ比設定情報保持部２６５が、上限アンテナ比テーブル２７０の代わりに酸化シリコン用テーブル２７０ａ及び高誘電率材料用テーブル２７０ｂを備え、かつ上限アンテナ比関数保持部３４０の代わりに酸化シリコン用関数保持部３４０ａ及び高誘電率材料用関数保持部３４０ｂを備える点を除いて、図１に示した設計支援装置と同様の構成である。また、本図に示す設計支援装置を用いて半導体装置を設計する方法は、設計支援装置がアンテナ比の上限を設定する処理（図１１のＳ１２０）の詳細を除いて、第１の実施形態において図１１を用いて説明した処理と同様である。以下、設計支援装置の構成については、酸化シリコン用テーブル２７０ａ、高誘電率材料用テーブル２７０ｂ、酸化シリコン用関数保持部３４０ａ、及び高誘電率材料用関数保持部３４０ｂの構成を除いて、説明を省略する。また、本図に示す設計支援装置を用いて半導体装置を設計する方法については、設計支援装置がアンテナ比の上限を設定する処理を除いて説明を省略する。
【００５４】
酸化シリコン用テーブル２７０ａは、ゲート絶縁膜が酸化シリコンから構成されているときに用いられるテーブルであり、高誘電率材料用テーブル２７０ｂは、ゲート絶縁膜が高誘電率材料から構成されているときに用いられるテーブルである。酸化シリコン用テーブル２７０ａ及び高誘電率材料用テーブル２７０ｂそれぞれのデータ構成は、第１の実施形態における上限アンテナ比テーブル２７０と略同様である。
【００５５】
酸化シリコン用関数保持部３４０ａは、ゲート絶縁膜が酸化シリコンから構成されているときに用いられる関数を示すデータを保持しており、高誘電率材料用関数保持部３４０ｂは、ゲート絶縁膜が高誘電率材料から構成されているときに用いられる関数を示すデータを保持している。酸化シリコン用関数保持部３４０ａが保持しているデータが示す関数の形状、及び高誘電率材料用関数保持部３４０ｂが保持しているデータが示す関数の形状は、第１の実施形態における関数の形状と略同様である。
【００５６】
図１５は、図１４に示した設計支援装置がアンテナ比の上限を設定する処理の第１例を説明するフローチャートである。本例において上限アンテナ比設定部２８０は、酸化シリコン用テーブル２７０ａ及び高誘電率材料用テーブル２７０ｂを用いる。まず設計支援装置のゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタの導電型を示す導電型情報を読み出す(Ｓ１２２)。またゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタのゲート絶縁膜の材料を示す材質情報を読み出す(Ｓ１２３)。
【００５７】
またゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を読み出す（Ｓ１２４）。ついで上限アンテナ比設定部２８０は、Ｓ１２２で読み出した導電型情報、並びにＳ１２４で読み出した膜厚に対応する配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比の値を、酸化シリコン用テーブル２７０ａ及び高誘電率材料用テーブル２７０ｂのうちＳ１２３で読み出した材質情報に対応するテーブルから読み出す。そして読み出した値を、それぞれの上限値に設定する（Ｓ１２６）。Ｓ１２６に示した処理は、トランジスタごとに行われる。
【００５８】
図１６は、図１４に示した設計支援装置がアンテナ比の上限を設定する処理の第２例を説明するフローチャートである。本例において上限アンテナ比設定部２８０は、酸化シリコン用関数保持部３４０ａ及び高誘電率材料用関数保持部３４０ｂが保持するデータを用いる。まず設計支援装置のゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタの導電型を示す導電型情報を読み出す(Ｓ３００)。またゲート膜情報取得部２６０は、設計ＤＢ２２０から各トランジスタのゲート絶縁膜の材質情報を読み出す(Ｓ３０１)。上限アンテナ比設定部２８０は、上限アンテナ比設定情報保持部２６５から、Ｓ３００で読み出した導電型情報及びＳ３０１で読み出した材質情報の組み合わせに対応する関数のデータを読み出す（Ｓ３０２）。これ以降の処理は、第１の実施形態において図１３と同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
以上、第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができるほか、ゲート絶縁膜の材質によってアンテナ比の上限値を変えることができるため、アンテナ比の上限値をさらに緩和することができる。なお、本実施形態において、ゲート絶縁膜が高誘電材料により形成されている場合、ゲート絶縁膜の膜厚は、物理膜厚であってもよいし換算膜厚であってもよい。換算膜厚は、（酸化シリコンの誘電率／高誘電材料の誘電率）×物理膜厚である。
（第３の実施形態）
【００６０】
図１７は、第３の実施形態にかかる設計支援装置の動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態にかかる設計支援装置の構成は第１の実施形態又は第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。本実施形態において設計支援装置は、配線設計を自動で行う。
【００６１】
具体的には、設計部２１０がゲート電極に接続する各種配線、パッド、コンタクト、及びビアを設計する。設計データは、設計ＤＢ２２０に記憶される（Ｓ１００）。設計が終了すると、設計支援装置は、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比の上限値を、複数のトランジスタそれぞれごとに設定する（Ｓ１２０）。この処理の詳細は、上記した第１の実施形態又は第２の実施形態と同様である。
【００６２】
また設計支援装置の設計アンテナ比算出部２４０は、設計した半導体装置における配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比を、複数のトランジスタそれぞれごとに算出する（Ｓ１４０）。この処理の詳細は、上記した第１の実施形態又は第２の実施形態と同様である。
【００６３】
そして設計支援装置の判断部３００は、Ｓ１４０で算出された配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比が、Ｓ１２０で設定された上限値以下であるか否かをトランジスタそれぞれごとに判断する（Ｓ１６０）。いずれかのトランジスタにおいてＳ１４０における算出値がＳ１２０における設定値を超えていた場合（Ｓ１６０：Ｎｏ）、判断部３００は、算出値が基準を超えていたトランジスタを特定する情報を、ＮＧ情報として表示部３２０に出力する。表示部３２０は、入力されたＮＧ情報を表示し（Ｓ１８０）、その後、各種配線、パッド、コンタクト、及びビアの設計をやり直す（Ｓ１００）。なお、ＮＧ情報の表示は省略されてもよい。
【００６４】
またすべてのトランジスタにおいて、Ｓ１４０における算出値がＳ１２０における設定値以下だった場合（Ｓ１６０：Ｙｅｓ）、設計支援装置は各種配線、パッド、コンタクト、及びビアの設計を終了する。本実施形態によれば、設計支援装置が自動で各種配線、コンタクト、及びビアを設計するときでも、配線アンテナ比、ビアアンテナ比、コンタクトアンテナ比、及びパッドアンテナ比それぞれの上限値を、ゲート絶縁膜の膜厚によって具体的に設定することができる。
【００６５】
なお、第１、第２、及び第３の実施形態にかかる設計支援装置は、設計部２１０、設計ＤＢ２２０、設計アンテナ比算出部２４０、ゲート膜情報取得部２６０、上限アンテナ比テーブル２７０、上限アンテナ比設定部２８０、及び判断部３００の各機能を実現するためのプログラムを、コンピュータにインストールすることにより実現される。このプログラムは、記録媒体を介してコンピュータにインストールされてもよいし、インターネット等の通信回線を介してサーバからダウンロードされてもよい。記録媒体は、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、又は半導体メモリである。
【００６６】
以上、図面を参照して実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば上限アンテナ比設定部２８０は、同一の半導体装置に含まれる一部のトランジスタについては上限アンテナ比テーブル２７０（もしくは酸化シリコン用テーブル２７０ａ及び高誘電率材料用テーブル２７０ｂ）を使用し、他のトランジスタについては上限アンテナ比関数保持部３４０（もしくは酸化シリコン用関数保持部３４０ａ及び高誘電率材料用関数保持部３４０ｂ）が保持する情報を使用してもよい。
【００６７】
また、上記した実施形態では、上限アンテナ比設定部２８０は、ゲート絶縁膜の膜厚によって各アンテナ比の上限値を異ならせる。しかし、ゲート絶縁膜の膜厚はトランジスタの駆動電圧によって変わるため、上限アンテナ比設定部２８０が、トランジスタの駆動電圧によって各アンテナ比の上限値を変えるようにしてもよい。この場合、上記した各実施形態の設計支援装置の各構成要素は、ゲート絶縁膜の膜厚がトランジスタの駆動電圧に置き換わる点を除いて、上記した設計支援装置の各構成要素と同様の構成になる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態にかかる設計支援装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】設計された半導体装置の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ´断面図である。
【図４】設計ＤＢが記憶している設計データの一部を表形式で示す図である。
【図５】上限アンテナ比テーブルのデータ構成の一例を示す図である。
【図６】配線アンテナ比とゲート絶縁膜の膜厚（ゲート膜厚）の関係を示すグラフである。
【図７】配線アンテナ比とゲート絶縁膜の膜厚（ゲート膜厚）の関係を示すグラフである。
【図８】上限アンテナ比関数保持部が保持している関数の第１の例を示すグラフである。
【図９】上限アンテナ比関数保持部が保持している関数の第２の例を示すグラフである。
【図１０】上限アンテナ比関数保持部が保持している関数の第３の例を示すグラフである。
【図１１】設計支援装置を用いて半導体装置を設計する方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１１に示した上限アンテナ比設定処理（Ｓ１２０）の第１例を示すフローチャートである。
【図１３】図１１に示した上限アンテナ比設定処理（Ｓ１２０）の第２例を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態にかかる設計支援装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示した設計支援装置がアンテナ比の上限を設定する処理の第１例を説明するフローチャートである。
【図１６】図１４に示した設計支援装置がアンテナ比の上限を設定する処理の第２例を説明するフローチャートである。
【図１７】第３の実施形態にかかる設計支援装置が行う処理説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 中央領域
１００ 半導体基板
１０２ ウェル
１０３ ＳＴＩ
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ コンタクト層間絶縁膜
１０６ ゲート電極
１０７ 第１配線層間絶縁膜
１０８ コンタクト
１０９ 第１ビア層間絶縁膜
１１０ 第１層目の配線
１１１ 第２配線層間絶縁膜
１１２ 第１ビア
１１３ 第２ビア層間絶縁膜
１１４ 第２層目の配線
１１５ 第３配線層間絶縁膜
１１６ 第２ビア
１１７ カバー膜
１１８ 第３層目の配線
１１９ 拡散層
１２０ パッド
２０ 周辺領域
２００ 入力部
２１０ 設計部
２２０ 設計ＤＢ
２４０ 設計アンテナ比算出部
２６０ ゲート膜情報取得部
２６５   上限アンテナ比設定情報保持部
２７０ 上限アンテナ比テーブル
２７０ａ 酸化シリコン用テーブル
２７０ｂ 高誘電率材料用テーブル
２８０ 上限アンテナ比設定部
３００ 判断部
３２０ 表示部
３４０ 上限アンテナ比関数保持部
３４０ａ 酸化シリコン用関数保持部
３４０ｂ 高誘電率材料用関数保持部
【図１】
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【図２】
2009199468.tif 000004
【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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