JP2980459B2 - Semiconductor device manufacturing method and device - Google Patents
Semiconductor device manufacturing method and deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子内の1次元
特性を精度良く効率的に抽出し、1次元特性の解析によ
り決定される半導体素子製造条件を用いて半導体素子の
製造を行う半導体素子製造方法およびその装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which a one-dimensional characteristic in a semiconductor element is accurately and efficiently extracted, and a semiconductor element is manufactured using semiconductor element manufacturing conditions determined by analyzing the one-dimensional characteristic. The present invention relates to a device manufacturing method and an apparatus therefor.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子作成工程における多次元効果
として、例えば図3に示したような電界効果型トランジ
スタ(MOSFET)の酸化の際に(ゲート)ポリシリ
コン11の無い領域(ソース・ドレイン領域)のシリコ
ン基板12の酸化する効果により、ポリシリコン11で
覆われたシリコン基板12(チャネル領域)の不純物分
布が影響を受ける(例えばM.Orlowski,et.al.1987IEDM
CONFERENCE,P.632-635に示されている)等の多次元
(この場合2次元)効果が知られている。2. Description of the Related Art As a multi-dimensional effect in a semiconductor device manufacturing process, for example, a region (source / drain region) where there is no (gate) polysilicon 11 when oxidizing a field effect transistor (MOSFET) as shown in FIG. Of silicon substrate 12 (channel region) covered with polysilicon 11 is affected by the effect of oxidation of silicon substrate 12 (eg, M. Orlowski, et. Al. 1987 IEDM).
Multidimensional (in this case, two-dimensional) effects are known, such as those shown in CONFERENCE, pp. 632-635.
【0003】従来の1次元シミュレーション方法では、
例えば図3の1次元直線AA′上のシミュレーション領
域を、図4に示した2次元平面と等価であるとみなすた
めに、上述の様な多次元効果を採り入れて計算する事が
できず、精度の良いシミュレーション結果が得られ難か
った。In a conventional one-dimensional simulation method,
For example, in order to regard the simulation area on the one-dimensional line AA ′ in FIG. 3 as being equivalent to the two-dimensional plane shown in FIG. It was difficult to obtain good simulation results.
【0004】一方、多次元シミュレーションを行うこと
により多次元効果を取り入れた精度良い結果が得られる
が、計算時間が1次元計算に比べて膨大となり、半導体
素子設計の為の効果的なシミュレーションをおこなうこ
とが困難であった。On the other hand, by performing a multidimensional simulation, a highly accurate result incorporating the multidimensional effect can be obtained, but the calculation time becomes enormous as compared with the one-dimensional calculation, and an effective simulation for designing a semiconductor element is performed. It was difficult.
【0005】半導体素子のシミュレーションには、多次
元シミュレーションが必要な部分と、1次元シミュレー
ションで十分良い精度が得られる部分とがある。In the simulation of a semiconductor device, there are a part where a multidimensional simulation is required and a part where a sufficiently high accuracy is obtained by a one-dimensional simulation.
【0006】従来、多次元シミュレーションで得られた
データを用いて継続的にシミュレーションしたい場合
は、同じ多次元シミュレーションによってシミュレーシ
ョンしなければならなかった。Conventionally, when a continuous simulation is to be performed using data obtained by a multidimensional simulation, the simulation must be performed by the same multidimensional simulation.
【0007】例えば、2次元プロセスシミュレーション
結果を用いてMOSFETのしきい電圧を計算するに
は、図20に示すように、2次元ディバイスシミュレー
ターに2次元プロセスシミュレーションで得られた2次
元素子形状および素子中の不純物濃度分布などを入力
し、2次元ディバイスシミュレーションを行う必要があ
った。For example, to calculate the threshold voltage of a MOSFET using the results of a two-dimensional process simulation, as shown in FIG. 20, a two-dimensional device simulator is used to calculate the threshold voltage of the two-dimensional device obtained by the two-dimensional process simulation. A two-dimensional device simulation has to be performed by inputting the impurity concentration distribution and the like.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
1次元シミュレーション方法では、多次元効果を取り入
れて計算する事ができず、精度の良いシミュレーション
結果を得ることができないとう問題があった。As described above, the conventional one-dimensional simulation method has a problem that it is not possible to calculate by taking in a multidimensional effect, and it is not possible to obtain an accurate simulation result. .
【0009】また、従来は多次元シミュレーション結果
を用いて1次元シミュレーションを行うことができなか
ったため、すべて多次元シミュレーションを行うことに
よって計算時間が膨大になるという欠点があった。Conventionally, a one-dimensional simulation could not be performed using a multidimensional simulation result, so that performing the multidimensional simulation all had a drawback that the calculation time was enormous.
【0010】第1の発明の目的は、実際の半導体素子製
造工程中に現れる多次元効果を1次元解析を実行する際
に考慮することにより、短い解析時間で高精度の1次元
特性抽出を可能にし、さらに、1次元特性の解析により
決定される半導体素子製造条件を用いて半導体素子の製
造を行うことにより、半導体素子製造プロセスを高効率
化する半導体素子製造方法およびその装置を提供するこ
とにある。A first object of the present invention is to take into account a multidimensional effect appearing in an actual semiconductor device manufacturing process when performing a one-dimensional analysis, thereby enabling highly accurate one-dimensional characteristic extraction in a short analysis time. Further, the present invention provides a semiconductor device manufacturing method and apparatus for improving the efficiency of a semiconductor device manufacturing process by manufacturing a semiconductor device using semiconductor device manufacturing conditions determined by analyzing one-dimensional characteristics. is there.
【0011】また、第2の目的は、多次元解析結果を用
いて1次元特性の抽出を行うことにより、短い評価時間
で高精度の半導体素子特性を抽出し、さらに、半導体素
子特性により決定される半導体素子製造条件を用いて半
導体素子の製造を行うことにより、半導体素子製造プロ
セスを高効率化する半導体素子製造方法およびその装置
を提供することにある。A second object is to extract a one-dimensional characteristic using a multidimensional analysis result, thereby extracting a semiconductor element characteristic with high accuracy in a short evaluation time, and further determining the characteristic based on the semiconductor element characteristic. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device manufacturing method and a device for manufacturing a semiconductor device with high efficiency by manufacturing a semiconductor device using the semiconductor device manufacturing conditions described above.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の第1の特徴は、製造する半導体素子内
の任意の1次元領域における不純物の1次元分布状態を
不純物の拡散方程式を用いて抽出し、不純物の1次元分
布状態から半導体素子の製造条件を決定した後に、製造
条件を用いて半導体素子の製造を行う半導体素子製造装
置において、多次元領域からの多次元効果が拡散方程式
を構成する物理量に与える影響を定量的に見積もる手段
と、定量的に見積もられた多次元効果の影響の大きさに
基づいて、拡散方程式を構成する物理量の多次元効果に
よる変化量を抽出する手段と、変化量に基づいて、多次
元効果を考慮した不純物の1次元分布状態を抽出する手
段と、不純物の1次元分布状態から前記半導体素子の製
造条件を決定する手段とを有する半導体素子製造方法お
よびその装置であることにある。In order to achieve the above-mentioned object, a first feature of the present invention is that a one-dimensional distribution state of an impurity in an arbitrary one-dimensional region in a semiconductor device to be manufactured is determined by an impurity diffusion equation. In the semiconductor device manufacturing apparatus for manufacturing semiconductor devices using the manufacturing conditions after determining the manufacturing conditions of the semiconductor device from the one-dimensional distribution state of the impurities by extracting the semiconductor device using the manufacturing conditions, the multidimensional effect from the multidimensional region is diffused. Based on the means for quantitatively estimating the effect on the physical quantities that make up the equation, and on the basis of the quantitatively estimated magnitude of the effect of the multidimensional effect, extract the amount of change in the physical quantity that makes up the diffusion equation due to the multidimensional effect Means for extracting a one-dimensional distribution of impurities in consideration of a multidimensional effect based on the amount of change, and determining a manufacturing condition of the semiconductor element from the one-dimensional distribution of impurities. Lies in a semiconductor device manufacturing method and apparatus and a stage.
【0013】また、本発明の第2の特徴は、製造する半
導体素子が有する素子特性の1次元解析を行い、1次元
解析から当該半導体素子の製造条件を決定した後に、製
造条件を用いて半導体素子の製造を行う半導体素子製造
装置において、製造する半導体素子に対して多次元解析
を実行する手段と、多次元解析を実行した半導体素子領
域中から1次元解析を実行する1次元解析領域を指定す
る手段と、1次元解析領域上の素子特性を多次元解析結
果から抽出する手段と、1次元解析領域上の素子特性を
用いて1次元解析を実行する手段と、1次元解析から半
導体素子の製造条件を決定する手段とを有する半導体素
子製造方法およびその装置であることにある。A second feature of the present invention is that a one-dimensional analysis of device characteristics of a semiconductor device to be manufactured is performed, and a manufacturing condition of the semiconductor device is determined from the one-dimensional analysis. In a semiconductor device manufacturing apparatus for manufacturing a device, means for executing a multi-dimensional analysis on a semiconductor device to be manufactured and a one-dimensional analysis region for executing a one-dimensional analysis from a semiconductor device region on which a multi-dimensional analysis has been performed are designated. Means for extracting device characteristics in the one-dimensional analysis area from the multidimensional analysis result, means for performing one-dimensional analysis using the element characteristics in the one-dimensional analysis area, A method and apparatus for manufacturing a semiconductor device having means for determining manufacturing conditions.
【0014】[0014]
【作用】上記手段により、第1の発明は、半導体素子の
1次元シミュレーションを行う際に、まず多次元領域か
ら得られる多次元効果による、1次元シミュレーション
領域に与える影響力を初期物理量を用いて見積る。見積
られた影響力と、前記多次元領域と1次元シミュレーシ
ョン領域との物理的関係とから、1次元シミュレーショ
ン領域におけるシミュレーションパラメータの変化量を
決定する。According to the first aspect of the present invention, when performing a one-dimensional simulation of a semiconductor device, first, an influence exerted on a one-dimensional simulation region by a multidimensional effect obtained from the multidimensional region is determined by using an initial physical quantity. Estimate. From the estimated influence and the physical relationship between the multi-dimensional region and the one-dimensional simulation region, the amount of change in the simulation parameter in the one-dimensional simulation region is determined.
【0015】そして、この変化量を基にして1次元シミ
ュレーションを実行し、1次元シミュレーション領域上
の物理量を決定している。Then, a one-dimensional simulation is executed based on the amount of change, and a physical quantity on the one-dimensional simulation area is determined.
【0016】また、第2の発明は、半導体素子の1次元
シミュレーションを行う際に、まず多次元シミュレーシ
ョンを行う。次に、多次元シミュレーション結果が得ら
れた多次元領域上の、1次元シミュレーションの実行を
希望する1次元領域を指定し、指定された1次元領域上
の物理量を、多次元シミュレーションによって得られた
結果から算出する。According to the second invention, when performing a one-dimensional simulation of a semiconductor device, first, a multi-dimensional simulation is performed. Next, on the multidimensional area where the multidimensional simulation result was obtained, a one-dimensional area where one-dimensional simulation was desired to be executed was specified, and physical quantities on the specified one-dimensional area were obtained by the multidimensional simulation. Calculate from the result.
【0017】そして、算出された1次元領域上の物理量
を用いて1次元シミュレーションを行っている。Then, a one-dimensional simulation is performed using the calculated physical quantities on the one-dimensional area.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明の半導体素子シミュレーション
方法及び装置に関わる一実施例を図面を用いて説明す
る。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor device simulation method and apparatus according to the present invention.
【0019】第1の発明 まず、多次元効果の例として、n型MOSFETの製造
工程の後酸化工程の際に、チャネル拡散層を形成する不
純物(ホウ素)がソース・ドレイン領域が酸化されるこ
とによる酸化増速拡散効果の影響を受ける2次元効果を
例により、そのシミュレーション方法及び結果を図面を
用いて説明する。First, first, as an example of the multidimensional effect, the source / drain regions are oxidized by impurities (boron) forming a channel diffusion layer during a post-oxidation step after a manufacturing step of an n-type MOSFET. The simulation method and the result will be described with reference to the drawings by taking as an example a two-dimensional effect that is affected by the oxidation-enhanced diffusion effect by the method.
【0020】尚、本実施例は上記2次元効果を例にとっ
て説明するが、例えば、ソース・ドレイン領域からだけ
でなく素子分離領域からの影響がチャネル領域の拡散に
及ぶ狭チャネルMOSFETの場合などの3次元効果を
扱うことも同様の方法で可能である。In this embodiment, the above-described two-dimensional effect will be described as an example. For example, in the case of a narrow channel MOSFET in which the influence not only from the source / drain region but also from the element isolation region affects the diffusion of the channel region, etc. Handling three-dimensional effects is possible in a similar manner.
【0021】図1は、第1の発明におけるシミュレーシ
ョン装置の一実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the simulation apparatus according to the first invention.
【0022】同図において、初期値入力部1は、多次元
領域から得られる多次元効果による、1次元シミュレー
ション領域に与える影響力を見積る際の初期物理量を入
力するところである。In FIG. 1, an initial value input unit 1 is used to input an initial physical quantity for estimating an influence exerted on a one-dimensional simulation area by a multidimensional effect obtained from a multidimensional area.
【0023】2次元効果見積り部2は、初期値入力部1
から入力された初期物理量を用いて、1次元シミュレー
ション領域に与える影響力を見積るものである。The two-dimensional effect estimating unit 2 includes an initial value input unit 1
Is used to estimate the influence exerted on the one-dimensional simulation area by using the initial physical quantities input from.
【0024】1次元シミュレーション実行部3は、2次
元効果見積り部2によって見積られた影響力と、多次元
領域と1次元シミュレーション領域との物理的関係とか
ら、1次元シミュレーション領域におけるシミュレーシ
ョンパラメータの変化量を決定して1次元シミュレーシ
ョンを実行する。The one-dimensional simulation execution unit 3 changes simulation parameters in the one-dimensional simulation region based on the influence estimated by the two-dimensional effect estimation unit 2 and the physical relationship between the multidimensional region and the one-dimensional simulation region. The amount is determined and a one-dimensional simulation is performed.
【0025】物理量決定部4は、1次元シミュレーショ
ン実行部3によって得られた1次元シミュレーション結
果から、1次元シミュレーション領域上の物理量を決定
する機能を有している。The physical quantity determining section 4 has a function of determining a physical quantity in the one-dimensional simulation area from the one-dimensional simulation result obtained by the one-dimensional simulation executing section 3.
【0026】図3は後酸化工程の際の不純物拡散現象に
於ける2次元効果を示した模式図である。ソース・ドレ
イン領域が酸化されることにより生成する点欠陥がゲー
トポリシリコン11直下のチャネル領域に回り込み1
3、これによりチャネル領域に於ける不純物(ホウ素)
の拡散係数が酸化増速拡散効果(OED)14により増
大する。FIG. 3 is a schematic diagram showing a two-dimensional effect on the impurity diffusion phenomenon in the post-oxidation step. Point defects generated by oxidization of the source / drain regions flow into the channel region immediately below the gate polysilicon 11.
3. Impurity (boron) in the channel region due to this
Is increased by the oxidation enhanced diffusion effect (OED) 14.
【0027】尚、この例では、ゲートポリシリコン11
の厚さ(数千Å)は後酸化工程で生成される酸化膜厚
(100Å程度)に比べ十分に厚く、またポリシリコン
11とシリコン基板12の間にゲート酸化膜15が在る
ために、ゲートポリシリコン11が酸化されることによ
るOED効果がシリコン基板12に達することはないと
しているが、ポリシリコン11が酸化される効果がシリ
コン基板12に及ぶ場合は上記のOED効果と独立に扱
えば良い。In this example, the gate polysilicon 11
(Thousands of Å) is sufficiently thicker than the oxide film thickness (about 100)) generated in the post-oxidation step, and since the gate oxide film 15 exists between the polysilicon 11 and the silicon substrate 12, It is stated that the OED effect due to the oxidation of the gate polysilicon 11 does not reach the silicon substrate 12, but if the effect of oxidizing the polysilicon 11 extends to the silicon substrate 12, if the OED effect is treated independently of the above, good.
【0028】いま、図3に示されるチャネル領域の1次
元直線AA′上に於ける上記の(後)酸化工程の1次元
シミュレーションを考える。従来法による1次元シミュ
レーションでは、この直線AA′上の層構造をシリコン
基板12に酸化膜15及びポリシリコン11が2次元平
面状に形成された図4に示した構造と等価であるとして
シミュレーションを行う。従って、従来法による1次元
シミュレーションではシリコン基板12内の不純物拡散
に前述のOED効果は入らない。Now, consider a one-dimensional simulation of the above (post) oxidation step on the one-dimensional line AA 'of the channel region shown in FIG. In the one-dimensional simulation according to the conventional method, the simulation is performed on the assumption that the layer structure on the straight line AA ′ is equivalent to the structure shown in FIG. 4 in which the oxide film 15 and the polysilicon 11 are formed in a two-dimensional plane on the silicon substrate 12. Do. Therefore, in the one-dimensional simulation according to the conventional method, the above-described OED effect does not enter the impurity diffusion in the silicon substrate 12.
【0029】第1の発明の方法による1次元シミュレー
ション方法を以下で述べる。前述のように、ソース・ド
レイン領域が酸化されることにより、図3に示される1
次元直線AA′上のシリコン基板12に於ける不純物
(ホウ素)の拡散係数はOED効果により増大する。The one-dimensional simulation method according to the first invention will be described below. As described above, when the source / drain regions are oxidized, the one shown in FIG.
The diffusion coefficient of the impurity (boron) in the silicon substrate 12 on the dimensional line AA 'increases due to the OED effect.
【0030】ホウ素のOED効果を取り扱う1つのモデ
ルとして例えば非酸化性雰囲気での拡散係数(真性拡散
係数)(D0 )とOED効果に依る拡散係数の増加分
(DOE D ) とを用いて拡散係数DをD=D0 +DOED の
ように表すモデルがある。ここで、DOED の具体的な表
式は、例えば文献(A.M.Lin,D.A.Antoniadis,R.W.Dutto
n ,J.Electrochem.Soc.,128,1131(1981))等で提案され
ている。本実施例では、上記のモデルに基づいてOED
効果を取り扱う。As one model for handling the OED effect of boron, for example, a diffusion coefficient (intrinsic diffusion coefficient) (D 0 ) in a non-oxidizing atmosphere and an increase in the diffusion coefficient (D OE D ) due to the OED effect are used. There is a model that expresses the diffusion coefficient D as D = D 0 + D OED . Here, a specific expression of D OED is described in, for example, literature (AMLin, DA Antoniadis, RWDutto).
n, J. Electrochem. Soc., 128, 1131 (1981)). In the present embodiment, the OED
Handle effects.
【0031】尚、本実施例で用いるOED効果のモデル
以外にも、例えば点欠陥分布をあらわに取り入れた文献
(S.M.Hu,J.Appl.Phys.,57,1069(1985))のモデル等が提
案されているが、これらのモデルを用いてもかまわな
い。Incidentally, in addition to the OED effect model used in the present embodiment, for example, a document which explicitly incorporates a point defect distribution
(SMHu, J. Appl. Phys., 57, 1069 (1985)), etc., but these models may be used.
【0032】また、本実施例ではソース・ドレイン領域
に於けるn+ 拡散層を形成するためのヒ素等のイオン注
入を行っていない場合を考えているが、この様なイオン
注入直後の酸化工程を考えるときには、イオン注入時に
ソーン・ドレイン領域に生成される点欠陥により拡散係
数が変更される効果や、ソース・ドレイン領域の不純物
濃度が高濃度になることにより酸化速度が変化しOED
効果が変化する効果等を個別的に考えればよい。In this embodiment, it is assumed that the ion implantation of arsenic or the like for forming the n + diffusion layer in the source / drain region is not performed. In consideration of the above, the effect of changing the diffusion coefficient due to point defects generated in the source / drain region at the time of ion implantation, and the fact that the impurity concentration in the source / drain region becomes high, the oxidation rate changes and the OED
It is sufficient to individually consider the effect of changing the effect.
【0033】1次元直線AA′上のシリコン基板12内
に於けるホウ素の拡散係数Dを考えるとOED効果に依
る増加分(DOED AA′)を決定する主な要因として、ソ
ース・ドレイン領域の酸化膜厚(tox SD)、直線AA′
のゲートポリシリコン11端からの距離(dAA′)等が
ある。Considering the diffusion coefficient D of boron in the silicon substrate 12 on the one-dimensional straight line AA ', the main factor for determining the increase due to the OED effect (D OED AA' ) is as follows. Oxide film thickness (t ox SD ), straight line AA '
(D AA ′ ) from the end of the gate polysilicon 11.
【0034】上述のOED効果のモデルを用いるとソー
ス・ドレイン領域が酸化されることによるホウ素の拡散
係数のOED効果に依る増加分、すなわち2次元効果に
よる影響力(DOED SD) を見積もることができる。Using the above-described model of the OED effect, it is possible to estimate the increase in the diffusion coefficient of boron due to the oxidation of the source / drain region due to the OED effect, that is, the influence (D OED SD ) due to the two-dimensional effect. it can.
【0035】DOED AA′を評価する方法として例えば、
既知であるDOED SD(CB AA′)よりOED効果の横方
向の減衰長(L1at )を用いて、 DOED AA′(CB AA′)=DOED SD(CB AA′)×exp (−dAA′/L1at ) (1) とする方法が考えられる。As a method of evaluating D OED AA ' , for example,
Known is a 'use from OED lateral decay length of the effect (L 1at), D OED AA D OED SD (C B AA)' (CB AA ') = D OED SD (C B AA') × exp (−d AA ′ / L 1at ) (1)
【0036】L1at の値としては、例えば文献(A.M.Lin
and R.W.Dutton,Appl.Phys.,35,799(1979))では2μ
m、また文献(M.Orlowski,C.Mazure and F.Lan,1987EDM
CONFERENCE, P632-635)では1.4μm等の値が提唱さ
れている。本実施例ではL1at=2μmとした。[0036] As the value of L 1at, for example, the literature (AMLin
and RWDutton, Appl.Phys., 35, 799 (1979))
and literature (M. Orlowski, C. Mazure and F. Lan, 1987 EDM)
CONFERENCE, P632-635) proposes a value such as 1.4 μm. In this embodiment, L 1at = 2 μm.
【0037】特にチャネル長(Lchan)の短い(Lchan
≦L1at )場合や、dAA′が十分に小さな場合等のよう
に、exp (−dAA′/L1at )がほぼ1とみなせるとき
は、 DOED AA′=(CB AA′)DOED SD(CB AA′) …(2) を用いても構わない。In particular, the channel length (L chan ) is short (L chan ).
And ≦ L 1 at.) If, 'as in such cases is small enough, exp (-d AA' d AA / L 1at) approximately 1 and when regarded in, D OED AA '= (C B AA') D OED SD (C B AA ') ... may be used (2).
【0038】尚、後述のシミュレーションの実施例で述
べるように、Lchanが小さい場合式(2) を用いた1次元
シミュレーションは精度良く2次元シミュレーションの
結果と一致することが分かる。さらに、Lchanが10μ
mと長い場合でも、半導体素子の電気特性(本実施例で
はMOSFETのしきい電圧)の評価を行う際に、式
(2) を用いた1次元シミュレーションが有効であること
が示される。As will be described in a simulation example described later, it is understood that when L chan is small, the one-dimensional simulation using the equation (2) accurately matches the result of the two-dimensional simulation. Furthermore, L chan is 10μ
Even when the length is as long as m, when evaluating the electrical characteristics of the semiconductor element (the threshold voltage of the MOSFET in this embodiment), the expression
It is shown that the one-dimensional simulation using (2) is effective.
【0039】以上示した実施例のフローチャートを図2
に示した。FIG. 2 is a flowchart of the embodiment shown above.
It was shown to.
【0040】まずステップS101で初期不純物分布
(CB AA′(t=0))、ソース・ドレイン領域の初期酸化
膜厚(tox SD)、図3に示した1次元シミュレーション
を行う1次元直線AA′とポリシリコン11端との距離
(dAA′)等の入力を行う。First, in step S101, the initial impurity distribution (C B AA ' (t = 0)), the initial oxide film thickness (t ox SD ) of the source / drain regions, and the one-dimensional straight line for performing the one-dimensional simulation shown in FIG. A distance ( dAA ' ) between AA' and the end of the polysilicon 11 is input.
【0041】また、この入力の際、多次元効果を取り入
れた計算を行うかどうかの指定や上記式(1) 及び式(2)
に示した拡散係数の変化量を見積もる方法のいずれかを
採用するかの指定も合わせて行う。At the time of this input, it is specified whether or not to perform a calculation incorporating a multidimensional effect, and the above equations (1) and (2)
It is also specified whether to adopt any of the methods of estimating the amount of change of the diffusion coefficient shown in (1).
【0042】ステップS102で初期時刻を設定し、ス
テップS103でΔtだけ時間を進める。次に、ステッ
プS104で多次元効果を取り入れるかどうかの判定を
行う。多次元効果を取り入れた計算を行わない場合は、
従来法による計算同様に断面AA′におけるOED効果
による拡散係数の増加分(DOED AA′)はゼロとなる
(ステップS110)。In step S102, an initial time is set, and in step S103, the time is advanced by Δt. Next, in step S104, it is determined whether a multidimensional effect is to be incorporated. If you do not want to calculate with multi-dimensional effects,
Similarly to the calculation by the conventional method, the increase (D OED AA ' ) of the diffusion coefficient due to the OED effect in the cross section AA' becomes zero (step S110).
【0043】他方、多次元効果を取り入れる場合には、
まずステップS105に示すようにtox SD等からDOED
SDの関数型を決定するためのパラメータ(例えばソース
・ドレイン領域の酸化速度)を求める。次に、ステップ
S106で時刻t+Δtに対するtox SDを前記酸化速度
より求める。On the other hand, when incorporating the multidimensional effect,
First, as shown in step S105, D OED from tox SD etc.
A parameter (for example, an oxidation rate of the source / drain region) for determining the function type of the SD is obtained. Next, in step S106, t ox SD with respect to time t + Δt is obtained from the oxidation rate.
【0044】尚、本実施例で用いたDOED AA′のモデル
があらわにtox SDには依らない(酸化速度に依る)為
に、DOED AA′を決定するステップ以前にtox SDの更新
を行っても差し支えない。しかし、DOED AA′があらわ
にtox SDに依る場合などは、ステップS106の工程を
ステップ108或いはS109の後で行ってもかまわな
い。[0044] Incidentally, 'for model does reveal the depend on the t ox SD (depending on the oxidation rate), D OED AA' to D OED AA used in this embodiment of t ox SD before determining the You can update it. However, a case where D OED AA 'is revealed in accordance with the t ox SD is may be subjected to processes of steps S106 after step 108 or S109.
【0045】次に、DOED AA′をdAA′に応じた減衰項
を含む式(1) を用いるか、減衰項を含まない式(2) を用
いるかを判定し、それぞれの場合に対し、ステップS1
08或いはS109でDOED AA′を決定する。その後、
以上で決定されたDOED AA′から不純物の拡散係数(D
B =D0 +DOED AA′)を決定し、ステップS111で
不純物拡散を記述した拡散方程式を解き時刻tにおける
不純物濃度(CB AA′(t))を決定する。Next, it is determined whether D OED AA ' is to be used by the equation (1) including an attenuation term corresponding to d AA' or by using the equation (2) not including an attenuation term. , Step S1
In 08 or S109, D OED AA ' is determined. afterwards,
From D OED AA ′ determined as described above, the diffusion coefficient (D
B = D 0 + D OED AA ′ ) is determined, and a diffusion equation describing the impurity diffusion is solved in step S111 to determine the impurity concentration (C B AA ′ (t)) at time t.
【0046】次に、ステップS112で時刻tが酸化時
間(tend )に達したかどうかの判定を行い、達してい
なければステップS103に戻り時間を進めて上記ステ
ップを繰り返し、tend に達していれば適宜の出力を行
い終了する。Next, in step S112, it is determined whether or not the time t has reached the oxidation time (t end ). If not, the flow returns to step S103 to advance the time, repeat the above steps, and reach t end. If so, appropriate output is performed and the processing is terminated.
【0047】以下で、以上述べたシミュレーション方法
に基づくシミュレーションの実施例をチャネル長(L
chan)10μmのn型MOSFETの場合について示
し、次にLchan=2μmの場合を示す。Hereinafter, an embodiment of the simulation based on the above-described simulation method will be described with reference to the channel length (L
chan ) The case of an n-type MOSFET of 10 μm is shown, and then the case of L chan = 2 μm is shown.
【0048】図5に酸化工程前のシリコン基板12上に
膜厚100Åの酸化膜15及び膜厚2000Åのポリシ
リコン11が形成されている2次元断面図を示す。シリ
コン基板12には、チャネルを形成する為の不純物のホ
ウ素がイオン注入されている。この、シリコン基板12
内の深さ方向の、酸化工程前のホウ素濃度分布を図6に
示した。FIG. 5 is a two-dimensional cross-sectional view in which an oxide film 15 having a thickness of 100 ° and a polysilicon 11 having a thickness of 2000 ° are formed on the silicon substrate 12 before the oxidation step. The silicon substrate 12 is ion-implanted with boron as an impurity for forming a channel. This silicon substrate 12
FIG. 6 shows the boron concentration distribution before the oxidation step in the depth direction inside.
【0049】引き続き、酸素雰囲気の下で900℃40
分間の酸化の2次元シミュレーションを行った後の状態
を図7に示した。ここでシリコン基板12内の曲線は、
ホウ素等濃度線である。尚、本実施例では、ポリシリコ
ン11の酸化は無視した。Subsequently, under an oxygen atmosphere at 900.degree.
FIG. 7 shows a state after the two-dimensional simulation of oxidation for one minute is performed. Here, the curve in the silicon substrate 12 is
It is a boron concentration line. In this embodiment, the oxidation of the polysilicon 11 was ignored.
【0050】図7のx座標のx=2,4,6μmにおけ
る、深さ方向の1次元上のシリコン基板12内のホウ素
濃度分布を、それぞれ図8〜10の黒三角印で示した。
ここで、図7のx=2,4,6μmはそれぞれ前述のd
AA′=1,3,5μmに対応する。特に、図10のx=
6μm(dAA′=5μm)の場合は、図7のポリシリコ
ン11の中央部における1次元を表す。The one-dimensional boron concentration distribution in the silicon substrate 12 in the depth direction at x = 2, 4, 6 μm on the x-coordinate in FIG. 7 is indicated by black triangles in FIGS.
Here, x = 2, 4, 6 μm in FIG.
AA ' = 1, 3, 5 μm. In particular, x =
In the case of 6 μm (d AA ′ = 5 μm), it represents one dimension in the central portion of the polysilicon 11 in FIG.
【0051】図8〜10には、図7で示した2次元シミ
ュレーションの結果(黒三角印)と、第1の発明による
1次元シミュレーションの結果(実線)及び、比較のた
め、従来法による1次元シミュレーションの結果(点
線)を示した。尚、本実施例では、式(1) で表される酸
化増速拡散の効果を取り入れた。FIGS. 8 to 10 show the results of the two-dimensional simulation (black triangles) shown in FIG. 7 and the results of the one-dimensional simulation (solid line) according to the first invention. The result of the dimensional simulation (dotted line) is shown. In this embodiment, the effect of the oxidation-enhanced diffusion represented by the formula (1) is adopted.
【0052】図8〜10により従来法による結果に比べ
て、第1の発明による1次元シミュレーション法による
結果が、2次元シミュレーション結果を全ての断面にお
いて精度良く再現できる事がわかる。特に、従来法の計
算では、ポリシリコン11の中央部(x=6μmの場
合)における結果と2次元シミュレーションとの差異は
比較的小さいが、ポリシリコン11端に近づくほどこの
差異は増大する。8 to 10, it can be seen that the results obtained by the one-dimensional simulation method according to the first invention can reproduce the results of the two-dimensional simulation more accurately in all the sections than the results obtained by the conventional method. In particular, in the calculation according to the conventional method, the difference between the result in the central portion of the polysilicon 11 (when x = 6 μm) and the two-dimensional simulation is relatively small, but the difference increases as approaching the end of the polysilicon 11.
【0053】図7に示した2次元シミュレーションの計
算時間は大型計算機を使用して約15分であるのに対
し、図8〜10に示した第1の発明による1次元シミュ
レーションの計算時間は約1秒である。The calculation time of the two-dimensional simulation shown in FIG. 7 is about 15 minutes using a large computer, whereas the calculation time of the one-dimensional simulation according to the first invention shown in FIGS. One second.
【0054】本実施例では一度の酸化工程のみを考えた
が、実際の半導体素子を作成する工程では熱工程だけで
も数十回にのぼり、全工程のシミュレーションを実施す
る場合の2次元シミュレーションに要する計算時間が膨
大になることは明らかである。この点から、2次元シミ
ュレーションを精度良く再現する1次元シミュレーショ
ンは計算時間の点で素子設計効率の面の意義は大きい。In this embodiment, only one oxidation step is considered. However, in the step of fabricating an actual semiconductor device, only a heating step is performed several tens of times, which is required for a two-dimensional simulation in which a simulation of all steps is performed. Obviously, the computation time is enormous. From this point, the one-dimensional simulation for accurately reproducing the two-dimensional simulation has a great significance in terms of element design efficiency in terms of calculation time.
【0055】以上の実施例では、式(1) に基づき各断面
におけるDOED AA′を見積もり、計算を行ったが、式
(2) に示される減衰項を含まないDOED AA′を用いる事
により、酸化増速拡散の2次元効果のチャネル領域のホ
ウ素濃度分布に及ぼす影響の最大値を見積もる事ができ
る。また、通常の1次元シミュレーション(これはDOE
D AA′=0とする事に対応する)を行う事により、上記
2次元効果の影響の最小値を見積もる事ができる。In the above embodiment, D OED AA ′ in each section was estimated and calculated based on equation (1).
By using D OED AA ' which does not include the attenuation term shown in (2), the maximum value of the effect of the two-dimensional effect of oxidation-enhanced diffusion on the boron concentration distribution in the channel region can be estimated. Also, a normal one-dimensional simulation (this is D OE
D AA ′ = 0), it is possible to estimate the minimum value of the effect of the two-dimensional effect.
【0056】これらにより、例えば素子の電気特性の評
価の一例として、MOSFETのしきい電圧(VTH)の
評価をする際に、1次元計算だけでVTHの最大値(VTH
MAX)及び最小値(VTH MIN )を見積もる事ができ、実
際に2次元プロファイルを用いて得られるVTHを求めな
くても、VTH MAX 及びVTH MIN を用いる事により実用的
な例えば集積回路等の設計を効果的に行う事ができる。[0056] As an example of the evaluation of the electric characteristics of these by, for example element, when the evaluation of the MOSFET threshold voltage (V TH), the maximum value of V TH only 1-dimensional calculation (V TH
MAX) and minimum value (V TH MIN) can estimate, without actually seeking V TH obtained by using a two-dimensional profile, practical example integrated by using the V TH MAX and V TH MIN The circuit and the like can be designed effectively.
【0057】次に、Lchan=2μm(=L1at )の場合
の実施例を述べる。図11の断面図は、図5で示したL
chan=10μmの断面図に対応するものである。酸化膜
15の膜厚及びポリシリコン11の膜厚は先の実施例と
同じである。また、酸化前のシリコン基板コン12内の
ホウ素濃度分布も先の例と同じで、図6で示される。図
11に示される状態で先の実施例と同様の酸化工程(酸
素雰囲気の下で900℃40分間の酸化)の2次元シミ
ュレーションの結果を図12に示した。尚、この2次元
シミュレーションに要する計算時間は先の実施例の場合
同様、大型計算機で約15分である。Next, an embodiment in the case of L chan = 2 μm (= L 1at ) will be described. The cross-sectional view of FIG.
This corresponds to a sectional view of chan = 10 μm. The thickness of the oxide film 15 and the thickness of the polysilicon 11 are the same as in the previous embodiment. The boron concentration distribution in the silicon substrate capacitor 12 before oxidation is the same as that of the previous example, and is shown in FIG. FIG. 12 shows the results of a two-dimensional simulation of the same oxidation step (oxidation under an oxygen atmosphere at 900 ° C. for 40 minutes) in the state shown in FIG. 11. The calculation time required for the two-dimensional simulation is about 15 minutes for a large-scale computer, as in the case of the previous embodiment.
【0058】図12に示されるチャネル領域(1μm≦
x≦3μm)のホウ素分布には、図7のチャネル領域
(1μm≦x≦11μm)に見られるチャネル方向の濃
度の斑がなく、チャネル領域の任意の断面のシリコン基
板12内のホウ素分布形状が断面の位置に依らずほとん
ど等しい事がわかる。The channel region shown in FIG. 12 (1 μm ≦
In the boron distribution (x ≦ 3 μm), there is no unevenness in the concentration in the channel direction seen in the channel region (1 μm ≦ x ≦ 11 μm) in FIG. It can be seen that they are almost the same regardless of the position of the cross section.
【0059】これはL1at =2μmとしたために、チャ
ネル領域全面に渡ってほぼ一様にOED効果の影響が現
れる為であると解釈できる。即ちこの場合、式(2) のD
OED AA′を用いる事によりチャネル領域内のホウ素濃度
分布が1次元シミュレーションでも2次元シミュレーシ
ョンの結果を精度良く求められることになる。It can be interpreted that this is because the influence of the OED effect appears almost uniformly over the entire channel region because L 1at = 2 μm. That is, in this case, D in equation (2)
By using OED AA ' , the boron concentration distribution in the channel region can be obtained with high accuracy even in a one-dimensional simulation.
【0060】図13に、x=2μmにおける1次元上の
シリコン基板12内のホウ素濃度分布の結果(黒三角
印)を示した。また、図13に、式(2) に基づく第1の
発明の1次元シミュレーションの結果(実線)、及び比
較のため従来法による1次元シミュレーションの結果
(点線)も併せて示した。FIG. 13 shows the results of the one-dimensional boron concentration distribution in the silicon substrate 12 at x = 2 μm (black triangles). FIG. 13 also shows the result of the one-dimensional simulation of the first invention based on the equation (2) (solid line) and the result of the one-dimensional simulation by the conventional method (dotted line) for comparison.
【0061】図13からわかるように、従来法による結
果と2次元シミュレーションとの結果が大きく異なり、
従来法に基づく1次元シミュレーションの素子評価の精
度に問題があることがわかる。他方、第1の発明の計算
法による結果が2次元シミュレーションの結果と精度良
く一致することがわかる。従って、第1の発明により1
次元シミュレーションの精度が大幅に改善される。As can be seen from FIG. 13, the result of the conventional method is significantly different from the result of the two-dimensional simulation.
It can be seen that there is a problem in the accuracy of element evaluation in one-dimensional simulation based on the conventional method. On the other hand, it can be seen that the result of the calculation method of the first invention matches the result of the two-dimensional simulation with high accuracy. Therefore, according to the first invention, 1
The accuracy of the dimensional simulation is greatly improved.
【0062】第2の発明 次に、第2の発明における半導体素子シミュレーション
方法及び装置の詳細をMOSFETシミュレーションを
例にとり図面を用いて説明する。尚、今回の実施例で
は、2次元シミュレーションについて説明するが、これ
に限らず第2の発明は、3次元シミュレーションなどの
多次元シミュレーションでも適応可能である。Second Embodiment Next, the method and apparatus for simulating a semiconductor device according to the second invention will be described in detail with reference to the drawings, taking MOSFET simulation as an example. In the present embodiment, a two-dimensional simulation will be described. However, the present invention is not limited to this, and the second invention is applicable to a multidimensional simulation such as a three-dimensional simulation.
【0063】図14は、第2の発明におけるシミュレー
ション装置の一実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the simulation apparatus according to the second invention.
【0064】同図において、2次元シミュレーション実
行部21は、2次元平面上の2次元シミュレーションを
行うところである。In the figure, a two-dimensional simulation execution unit 21 is to perform a two-dimensional simulation on a two-dimensional plane.
【0065】1次元シミュレーション位置指定部22
は、2次元シミュレーション実行部21によって2次元
シミュレーション結果が得られた2次元平面上の、1次
元シミュレーションの実行を希望する位置を指定する部
分である。One-dimensional simulation position designation unit 22
Is a part for specifying a position on the two-dimensional plane where the two-dimensional simulation result is obtained by the two-dimensional simulation execution unit 21 at which the one-dimensional simulation is desired to be executed.
【0066】物理量算出部23は、1次元シミュレーシ
ョン位置指定部22で指定された1次元領域上の物理量
を、2次元シミュレーション実行部21によって得られ
た2次元シミュレーション結果から算出する機能を有し
ている。The physical quantity calculating section 23 has a function of calculating a physical quantity on the one-dimensional area specified by the one-dimensional simulation position specifying section 22 from the two-dimensional simulation result obtained by the two-dimensional simulation executing section 21. I have.
【0067】1次元シミュレーション実行部24は、物
理量算出部23で算出された1次元領域上の物理量を用
いて1次元シミュレーションを行うところである。The one-dimensional simulation executing section 24 is about to perform a one-dimensional simulation using the physical quantities on the one-dimensional area calculated by the physical quantity calculating section 23.
【0068】表示部25は、2次元シミュレーション実
行部21によって得られた2次元シミュレーション結
果、物理量算出部23で算出された1次元領域上の物理
量、あるいは1次元シミュレーション実行部24で得ら
れた1次元シミュレーション結果などを表示するもので
ある。The display unit 25 displays the two-dimensional simulation results obtained by the two-dimensional simulation execution unit 21, the physical quantities on the one-dimensional area calculated by the physical quantity calculation unit 23, or the ones obtained by the one-dimensional simulation execution unit 24. It displays a dimensional simulation result and the like.
【0069】このシミュレーション装置は堆積、エッチ
ング、イオン注入、酸化、拡散などの半導体素子製造プ
ロセスを1次元および2次元シミュレーションする機能
と、拡散層抵抗、MOSFETのしきい電圧などの電気
的特性を1次元シミュレーション(ディバイスシミュレ
ーション)する機能と、素子形状、不純物分布、電気的
特性などを出力装置上に表示する機能を有する。This simulation apparatus performs a one-dimensional and two-dimensional simulation of a semiconductor device manufacturing process such as deposition, etching, ion implantation, oxidation, diffusion, and the like, and an electric characteristic such as a diffusion layer resistance and a MOSFET threshold voltage. It has a function of performing dimensional simulation (device simulation) and a function of displaying an element shape, impurity distribution, electrical characteristics, and the like on an output device.
【0070】具体的な装置としては、CPU、このCP
Uに接続された入力装置、ROM、RAM、磁気ディス
ク等の記憶装置およびCRT端末等の出力装置を備えた
通常のコンピューターが使用され、シミュレーションの
各ステップにおける演算処理等はCPUの演算部で行わ
れると共に、各ステップで発生した数値情報等のデータ
格納はRAM等のメモリーや磁気ディスク等の記憶装置
に対して行われる。As a specific device, a CPU, this CP
An ordinary computer equipped with an input device connected to the U, a storage device such as a ROM, a RAM, a magnetic disk and the like and an output device such as a CRT terminal is used, and arithmetic processing in each step of the simulation is performed by an arithmetic unit of the CPU. At the same time, data such as numerical information generated in each step is stored in a memory such as a RAM or a storage device such as a magnetic disk.
【0071】また、本実施例で用いたシミュレーション
装置は、1次元半導体素子シミュレーションに用いるサ
ブルーチンまたは関数の一部と、2次元半導体素子シミ
ュレーションに用いるサブルーチンまたは関数の一部を
共用するプログラム構造になってる。The simulation apparatus used in this embodiment has a program structure that shares part of a subroutine or function used for one-dimensional semiconductor device simulation and part of a subroutine or function used for two-dimensional semiconductor device simulation. Te
【0072】図15は、第2の発明におけるシミュレー
ション方法のフローチャートであり、以下このフローチ
ャートにそって第2の発明の説明を行う。FIG. 15 is a flowchart of the simulation method according to the second invention. The second invention will be described below with reference to this flowchart.
【0073】まず、ステップS201において本シミュ
レーターにMOSFET製造プロセスの2次元シミュレ
ーションを行うためのデータを入力する。次に、ステッ
プS202において堆積、エッチング、イオン注入、酸
化、拡散などのMOSFET製造プロセスの2次元シミ
ュレーションを行う。First, in step S201, data for performing a two-dimensional simulation of the MOSFET manufacturing process is input to the simulator. Next, in step S202, a two-dimensional simulation of a MOSFET manufacturing process such as deposition, etching, ion implantation, oxidation, or diffusion is performed.
【0074】ステップS203において図16に示すよ
うな、シリコン基板31、ゲート酸化膜32、ゲート電
極33、チャネル領域34、及びソース・ドレイン領域
35からなる2次元素子形状と、素子中の不純物濃度分
布(図示せず)を例えばCRT端末に表示する。In step S203, as shown in FIG. 16, the two-dimensional element shape including the silicon substrate 31, the gate oxide film 32, the gate electrode 33, the channel region 34, and the source / drain region 35, and the impurity concentration distribution in the element (Not shown) is displayed on a CRT terminal, for example.
【0075】ステップS204において、図16に示す
ようなCRT端末に表示された2次元素子形状と、1次
元シミュレーションの実行を希望する位置を指定するた
めのポインター36を見ながら、マウスやキーボードな
どを用いて1次元シミュレーション位置を対話的に指定
する。In step S204, while looking at the two-dimensional element shape displayed on the CRT terminal as shown in FIG. 16 and the pointer 36 for designating the position at which the one-dimensional simulation is desired to be executed, the user moves the mouse or keyboard. To interactively specify a one-dimensional simulation position.
【0076】ステップS205において、例えば図16
のゲート電極33の中央を通るポインター36の位置
で、1次元シミュレーション用の節点を発生し、補間法
などを用いて2次元シミュレーション結果からそれぞれ
の1次元節点上の不純物濃度等の物理量を算出する。算
出されたポインター36上の物理量を図17に示す。In step S205, for example, FIG.
A node for one-dimensional simulation is generated at the position of the pointer 36 passing through the center of the gate electrode 33, and a physical quantity such as an impurity concentration on each one-dimensional node is calculated from a two-dimensional simulation result using an interpolation method or the like. . FIG. 17 shows the calculated physical quantities on the pointer 36.
【0077】ここで素子構造を確認するために、得られ
た1次元断面における物理量をCRT端末に表示しても
よい。図17に示される1次元断面における物理量は、
ゲート電極層33、ゲート酸化膜層32、及びシリコン
基板31内の不純物分布である。Here, in order to confirm the element structure, the obtained physical quantity in the one-dimensional cross section may be displayed on a CRT terminal. The physical quantities in the one-dimensional cross section shown in FIG.
4 shows an impurity distribution in the gate electrode layer 33, the gate oxide film layer 32, and the silicon substrate 31.
【0078】次に、ステップS205において得られた
1次元断面における物理量を初期値にして、ステップS
206において1次元シミュレーションを行うためのデ
ータを入力し、ステップS207で例えば1次元ポアッ
ソン方程式を解く1次元シミュレーションを行い、しき
い電圧を計算する。ステップS208において、得られ
たしきい電圧を図18に示すようにCRT端末の一部に
表示する。Next, the physical quantities in the one-dimensional section obtained in step S205 are set as initial values,
In step 206, data for performing a one-dimensional simulation is input, and in step S207, a one-dimensional simulation for solving, for example, a one-dimensional Poisson equation is performed to calculate a threshold voltage. In step S208, the obtained threshold voltage is displayed on a part of the CRT terminal as shown in FIG.
【0079】ゲート長の短い通常のMOSFETの場合
には、この方法で求めたしきい電圧は2次元ディバイス
シミュレーションで計算したしきい電圧と良い精度で一
致する。このように第2の発明によれば通常の2次元シ
ミュレーションより短い計算時間でしきい電圧を精度良
く計算することができる。In the case of a normal MOSFET having a short gate length, the threshold voltage obtained by this method matches the threshold voltage calculated by the two-dimensional device simulation with good accuracy. As described above, according to the second aspect, the threshold voltage can be calculated with high accuracy in a calculation time shorter than the ordinary two-dimensional simulation.
【0080】ゲート長の長いMOSFETの場合にはゲ
ート端の1次元物理量から計算したしきい電圧とゲート
中央部の1次元断面における物理量から計算したしきい
電圧が異なる場合がある。In the case of a MOSFET having a long gate length, the threshold voltage calculated from the one-dimensional physical quantity at the gate end may be different from the threshold voltage calculated from the physical quantity in the one-dimensional cross section at the center of the gate.
【0081】この場合にはステップS209においてシ
ミュレーションを継続する指示を行いステップS204
に戻って、1次元シミュレーションの実行を希望する位
置を変え、再び1次元シミュレーションを行う。このと
き図19に示すように、CRT端末上にポインター36
としきい電圧を両方表示し、マウス等を用いて対話的に
ポインター36の位置指定を行えば効率よくシミュレー
ションを行うことができる。In this case, an instruction to continue the simulation is issued in step S209, and step S204 is performed.
Then, the position where execution of the one-dimensional simulation is desired is changed, and the one-dimensional simulation is performed again. At this time, as shown in FIG.
If both the threshold voltage and the threshold voltage are displayed, and the position of the pointer 36 is interactively designated using a mouse or the like, the simulation can be performed efficiently.
【0082】このようにしてゲート長の長いMOSFE
Tの場合には第2の発明によってしきい電圧の上限値、
下限値を知ることができる。さらに、MOSFETのし
きい電圧を支配している領域を特定することができ、素
子設計上の重要な指針として用いることができる。Thus, the MOSFE having a long gate length
In the case of T, the upper limit value of the threshold voltage according to the second invention,
You can know the lower limit. Further, a region that controls the threshold voltage of the MOSFET can be specified, and can be used as an important guideline in element design.
【0083】上記実施例ではしきい電圧を計算するた
め、チャネル領域34の1次元断面における物理量を算
出したが、ソース・ドレイン領域35の拡散層抵抗が必
要な場合にはソース・ドレイン領域35の1次元断面に
おける物理量を算出し、例えば1次元ポアッソン方程式
を解き拡散層抵抗を計算すれば良い。In the above embodiment, the physical quantity in the one-dimensional cross section of the channel region 34 was calculated in order to calculate the threshold voltage. However, if the diffusion layer resistance of the source / drain region 35 is required, the source / drain region 35 It is sufficient to calculate the physical quantity in the one-dimensional cross section, and solve the one-dimensional Poisson equation, for example, to calculate the diffusion layer resistance.
【0084】このとき必要な2次元プロセスシミュレー
ションは上記実施例のプロセスシミュレーションと同じ
であるから、新たにプロセスシミュレーションを行う必
要はなく、単にポインター36の位置を変更するだけで
必要な1次元断面における物理量を得ることができる。The necessary two-dimensional process simulation at this time is the same as the process simulation of the above embodiment. Therefore, it is not necessary to newly perform a process simulation, and merely by changing the position of the pointer 36 in the necessary one-dimensional section. Physical quantities can be obtained.
【0085】あるいは単にソース・ドレイン領域35の
接合深さが必要な場合には、ゲート電極33形成までは
2次元プロセスシミュレーションを行ったのちソース・
ドレイン領域35の1次元断面における物理量を算出
し、その後のプロセスシミュレーションを1次元で行え
ば短い計算時間で所望の接合深さを得ることができる。
前述したように、本実施例で用いたシミュレーション装
置は、1次元半導体素子シミュレーションに用いるサブ
ルーチンまたは関数の一部と、2次元半導体素子シミュ
レーションに用いるサブルーチンまたは関数の一部を共
用するプログラム構造になってる。Alternatively, if the junction depth of the source / drain region 35 is simply required, a two-dimensional process simulation is performed until the gate electrode 33 is formed, and then the source / drain region 35 is formed.
If a physical quantity in a one-dimensional cross section of the drain region 35 is calculated, and a subsequent process simulation is performed in one dimension, a desired junction depth can be obtained in a short calculation time.
As described above, the simulation apparatus used in this embodiment has a program structure that shares part of the subroutine or function used for one-dimensional semiconductor device simulation and part of the subroutine or function used for two-dimensional semiconductor device simulation. Te
【0086】したがって1次元半導体素子シミュレータ
ーと2次元半導体素子シミュレーターを個別に開発する
よりも短期間に効率よくプログラム開発を行うことがで
き、プログラムの維持作業も容易になる。また1次元お
よび2次元シミュレーション両方に用いているモデルを
改良すれば1次元および2次元シミュレーション精度が
同時に改良されるので改良作業も効率よく行うことがで
きる。Therefore, a program can be efficiently developed in a shorter time than a case where the one-dimensional semiconductor element simulator and the two-dimensional semiconductor element simulator are individually developed, and the maintenance work of the program becomes easy. Further, if the models used for both the one-dimensional and two-dimensional simulations are improved, the accuracy of the one-dimensional and two-dimensional simulations is simultaneously improved, so that the improvement work can be performed efficiently.
【0087】[0087]
【発明の効果】以上述べたように第1の発明によれば、
従来、2次元シミュレーションでしか取り入れることが
できなかった2次元効果を、1次元シミュレーションに
有効に取り入れることができる。これにより、シミュレ
ーションの計算時間を大幅に短縮でき、その結果素子開
発効率が飛躍的に向上する。As described above, according to the first aspect,
Conventionally, two-dimensional effects that could only be taken in two-dimensional simulation can be effectively taken in one-dimensional simulation. As a result, the calculation time of the simulation can be greatly reduced, and as a result, the element development efficiency can be significantly improved.
【0088】また、第2の発明によれば、多次元半導体
素子シミュレーション結果を用いて1次元半導体素子シ
ミュレーションを行うため、すべて多次元シミュレーシ
ョンを行う場合に比べ、大幅に計算時間を短縮すること
ができる。この結果、半導体素子設計、解析、評価を効
率よく行うことができる。According to the second aspect of the present invention, since the one-dimensional semiconductor device simulation is performed using the results of the multi-dimensional semiconductor device simulation, the calculation time can be greatly reduced as compared with the case where all the multi-dimensional simulations are performed. it can. As a result, semiconductor element design, analysis, and evaluation can be performed efficiently.
【図1】第1の発明におけるシミュレーション装置の一
実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a simulation device according to the first invention.
【図2】第1の発明におけるシミュレーション方法のフ
ローチャートの一例である。FIG. 2 is an example of a flowchart of a simulation method according to the first invention.
【図3】酸化工程の際に、OED効果により拡散係数が
2次元的な影響を受けることを示した2次元平面の模式
図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a two-dimensional plane showing that a diffusion coefficient is two-dimensionally affected by an OED effect during an oxidation process.
【図4】第1の発明に対する従来法による1次元シミュ
レーションの場合と等価な2次元構造である。FIG. 4 shows a two-dimensional structure equivalent to the one-dimensional simulation by the conventional method for the first invention.
【図5】酸化工程シミュレーション前のLchan=10μ
mの場合のMOSFETの2次元断面図である。FIG. 5: L chan = 10 μ before oxidation process simulation
FIG. 4 is a two-dimensional cross-sectional view of a MOSFET in the case of m.
【図6】酸化前のシリコン基板中の深さ方向のホウ素濃
度分布である。FIG. 6 shows a boron concentration distribution in a depth direction in a silicon substrate before oxidation.
【図7】酸化工程後の2次元シミュレーション結果であ
る。FIG. 7 is a two-dimensional simulation result after the oxidation step.
【図8】第1の発明による酸化工程後の1次元シミュレ
ーション結果である。FIG. 8 is a one-dimensional simulation result after the oxidation step according to the first invention.
【図9】図8と異なる位置における酸化工程後の1次元
シミュレーション結果である。FIG. 9 is a one-dimensional simulation result after an oxidation step at a position different from FIG. 8;
【図10】図8,9と異なる位置における酸化工程後の
1次元シミュレーション結果である。FIG. 10 is a one-dimensional simulation result after an oxidation step at a position different from FIGS. 8 and 9;
【図11】酸化工程のシミュレーション前のLchan=2
μmの場合の2次元断面図である。FIG. 11: L chan = 2 before simulation of oxidation process
It is a two-dimensional sectional view in case of μm.
【図12】酸化工程の2次元シミュレーション結果であ
る。FIG. 12 shows a two-dimensional simulation result of the oxidation step.
【図13】第1の発明による酸化工程の1次元シミュレ
ーション結果である。FIG. 13 is a one-dimensional simulation result of the oxidation step according to the first invention.
【図14】第2の発明におけるシミュレーション装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of a simulation device according to the second invention.
【図15】第2の発明におけるシミュレーション方法の
フローチャートである。FIG. 15 is a flowchart of a simulation method according to the second invention.
【図16】第2の発明における2次元シミュレーション
で得られた2次元素子形状の断面図である。FIG. 16 is a sectional view of a two-dimensional element shape obtained by a two-dimensional simulation in the second invention.
【図17】図16で示したポインター上の1次元物理量
である。FIG. 17 shows one-dimensional physical quantities on the pointer shown in FIG.
【図18】第2の発明における1次元シミュレーション
結果が表示された様子を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a state where a one-dimensional simulation result in the second invention is displayed.
【図19】ゲート長が長い場合の2次元素子形状の断面
図と1次元シミュレーション結果が表示された様子を示
す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a two-dimensional element shape and a state in which a one-dimensional simulation result is displayed when a gate length is long.
【図20】第2の発明に対する従来のシミュレーション
方法のフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart of a conventional simulation method for the second invention.
1 初期値入力部 2 2次元効果見積り部 3 1次元シミュレーション実行部 4 物理量決定部 11 ポリシリコン 12 半導体基板 13 点欠陥拡散 14 酸化増速拡散 15 酸化膜 21 2次元シミュレーション実行部 22 1次元シミュレーション位置指定部 23 物理量算出部 24 1次元シミュレーション実行部 25 表示部 31 シリコン基板 34 チャネル領域 35 ソース・ドレイン領域 32 ゲート酸化膜 33 ゲート電極 36 ポインター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Initial value input part 2 Two-dimensional effect estimation part 3 One-dimensional simulation execution part 4 Physical quantity determination part 11 Polysilicon 12 Semiconductor substrate 13 Point defect diffusion 14 Oxidation enhancement diffusion 15 Oxide film 21 Two-dimensional simulation execution part 22 One-dimensional simulation position Designation unit 23 Physical quantity calculation unit 24 One-dimensional simulation execution unit 25 Display unit 31 Silicon substrate 34 Channel region 35 Source / drain region 32 Gate oxide film 33 Gate electrode 36 Pointer
フロントページの続き (56)参考文献 Ulrich Weinert et al.“A Simulation System for Diffusi ve Oxidation of Si licon:One−Dimentio nal Amalysis”Zeits chrift f▲u▼r Natur eforschung A:Physi cal Sciencos Vol. 46,No.11,pp.955−966(1991) E.Sheid et.al.“1D Simulaton of Oxid ation−Enhanced and Oxudation Rolated Diffusion in Sili con and Validitu o f the Physical Mod el”,Phisica status solidi(a)”,Vol.93, NO.2,pp.523−533(1986)Continuation of the front page (56) References Ulrich Weinert et al. "A Simulation System for Difficultive Oxidation of Silicon: One-Dimensional Analysis" Zeits chrift ur Nature forschung A: Physicol. 11, pp. 955-966 (1991) Sheid et. al. "1D Simulaton of Oxidation-Enhanced and Oxidation Rotated Diffusion in Silicone and Validity of the Physical Model, (No. 1986, No. 533, Philips, Stat.
Claims (4)
域における不純物の1次元分布状態を不純物の拡散方程
式を用いて抽出し、当該不純物の1次元分布状態から当
該半導体素子の製造条件を決定した後に、当該製造条件
を用いて半導体素子の製造を行う半導体素子製造方法に
おいて、 多次元領域からの多次元効果が前記拡散方程式を構成す
る物理量に与える影響を定量的に見積もるステップと、 定量的に見積もられた前記多次元効果の影響の大きさに
基づいて、前記拡散方程式を構成する物理量の多次元効
果による変化量を抽出するステップと、 前記変化量に基づいて、多次元効果を考慮した不純物の
1次元分布状態を抽出するステップと、 前記不純物の1次元分布状態から前記半導体素子の製造
条件を決定するステップととから成ることを特徴とする
半導体素子製造方法。1. A one-dimensional distribution state of an impurity in an arbitrary one-dimensional region in a semiconductor element to be manufactured is extracted using an impurity diffusion equation, and a manufacturing condition of the semiconductor element is determined from the one-dimensional distribution state of the impurity. A method of manufacturing a semiconductor device using the manufacturing conditions, the method further comprising: quantitatively estimating an influence of a multidimensional effect from a multidimensional region on a physical quantity constituting the diffusion equation; and Extracting the amount of change in the physical quantity constituting the diffusion equation due to the multi-dimensional effect based on the magnitude of the effect of the multi-dimensional effect estimated in, and considering the multi-dimensional effect based on the change amount Extracting the one-dimensional distribution state of the impurity, and determining the manufacturing condition of the semiconductor element from the one-dimensional distribution state of the impurity. Semiconductor device manufacturing method comprising and.
域における不純物の1次元分布状態を不純物の拡散方程
式を用いて抽出し、当該不純物の1次元分布状態から当
該半導体素子の製造条件を決定した後に、当該製造条件
を用いて半導体素子の製造を行う半導体素子製造装置に
おいて、 多次元領域からの多次元効果が前記拡散方程式を構成す
る物理量に与える影響を定量的に見積もる手段と、 定量的に見積もられた前記多次元効果の影響の大きさに
基づいて、前記拡散方程式を構成する物理量の多次元効
果による変化量を抽出する手段と、 前記変化量に基づいて、多次元効果を考慮した不純物の
1次元分布状態を抽出する手段と、 前記不純物の1次元分布状態から前記半導体素子の製造
条件を決定する手段とを有することを特徴とする半導体
素子製造装置。2. A one-dimensional distribution state of an impurity in an arbitrary one-dimensional region in a semiconductor element to be manufactured is extracted using an impurity diffusion equation, and a manufacturing condition of the semiconductor element is determined from the one-dimensional distribution state of the impurity. After that, in a semiconductor device manufacturing apparatus that manufactures a semiconductor device using the manufacturing conditions, a means for quantitatively estimating the influence of a multidimensional effect from a multidimensional region on a physical quantity constituting the diffusion equation, Means for extracting the amount of change in the physical quantity constituting the diffusion equation due to the multidimensional effect based on the magnitude of the effect of the multidimensional effect estimated in, and considering the multidimensional effect based on the change amount A means for extracting a one-dimensional distribution state of the impurity, and a means for determining a manufacturing condition of the semiconductor element from the one-dimensional distribution state of the impurity. Body element manufacturing apparatus.
1次元解析を行い、当該1次元解析から当該半導体素子
の製造条件を決定した後に、当該製造条件を用いて当該
半導体素子の製造を行う半導体素子製造方法において、 製造する半導体素子に対して多次元解析を実行するステ
ップと、 前記多次元解析を実行した半導体素子領域中から1次元
解析を実行する1次元解析領域を指定するステップと、 前記1次元解析領域上の素子特性を多次元解析結果から
抽出するステップと、 前記1次元解析領域上の素子特性を用いて1次元解析を
実行するステップと、 前記1次元解析から前記半導体素子の製造条件を決定す
るステップとから成ることを特徴とする半導体素子製造
方法。3. A semiconductor which performs one-dimensional analysis of device characteristics of a semiconductor device to be manufactured, determines manufacturing conditions of the semiconductor device from the one-dimensional analysis, and manufactures the semiconductor device using the manufacturing conditions. In the device manufacturing method, a step of performing a multidimensional analysis on a semiconductor device to be manufactured; a step of designating a one-dimensional analysis region for performing a one-dimensional analysis from the semiconductor device region having performed the multidimensional analysis; Extracting device characteristics in the one-dimensional analysis region from the multidimensional analysis result; performing one-dimensional analysis using the device characteristics in the one-dimensional analysis region; manufacturing the semiconductor device from the one-dimensional analysis Determining a condition.
1次元解析を行い、当該1次元解析から当該半導体素子
の製造条件を決定した後に、当該製造条件を用いて当該
半導体素子の製造を行う半導体素子製造装置において、 製造する半導体素子に対して多次元解析を実行する手段
と、 前記多次元解析を実行した半導体素子領域中から1次元
解析を実行する1次元解析領域を指定する手段と、 前記1次元解析領域上の素子特性を多次元解析結果から
抽出する手段と、 前記1次元解析領域上の素子特性を用いて1次元解析を
実行する手段と、 前記1次元解析から前記半導体素子の製造条件を決定す
る手段とを有することを特徴とする半導体素子製造装
置。4. A semiconductor that performs one-dimensional analysis of device characteristics of a semiconductor device to be manufactured, determines manufacturing conditions of the semiconductor device from the one-dimensional analysis, and manufactures the semiconductor device using the manufacturing conditions. A device for performing a multi-dimensional analysis on a semiconductor device to be manufactured; a device for specifying a one-dimensional analysis region for performing a one-dimensional analysis from a semiconductor device region on which the multi-dimensional analysis has been performed; Means for extracting element characteristics on the one-dimensional analysis area from the multidimensional analysis result; means for executing one-dimensional analysis using the element characteristics on the one-dimensional analysis area; and manufacture of the semiconductor element from the one-dimensional analysis. Means for determining conditions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22157892A JP2980459B2 (en) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | Semiconductor device manufacturing method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22157892A JP2980459B2 (en) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | Semiconductor device manufacturing method and device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668064A JPH0668064A (en) | 1994-03-11 |
| JP2980459B2 true JP2980459B2 (en) | 1999-11-22 |
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ID=16768941
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22157892A Expired - Lifetime JP2980459B2 (en) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | Semiconductor device manufacturing method and device |
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| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118919000B (en) * | 2024-10-08 | 2025-01-17 | 深圳屹艮科技有限公司 | Electrochemical energy conversion device simulation method, device, apparatus, storage medium, and program product |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP22157892A patent/JP2980459B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| E.Sheid et.al."1D Simulaton of Oxidation−Enhanced and Oxudation Rolated Diffusion in Silicon and Validitu of the Physical Model",Phisica status solidi(a)",Vol.93,NO.2,pp.523−533(1986) |
| Ulrich Weinert et al."A Simulation System for Diffusive Oxidation of Silicon:One−Dimentional Amalysis"Zeitschrift f▲u▼r Natureforschung A:Physical Sciencos Vol.46,No.11,pp.955−966(1991) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0668064A (en) | 1994-03-11 |
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