JP2006012945A - デバイスシミュレーション装置、デバイスシミュレーション方法及びデバイスシミュレーションプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 補間濃度分布算出部15は、複数のプロセス・シミュレーションの結果から、不純物濃度分布の差分を求め、その差分情報を処理し補間データを作成する。そして、その補間データをデバイス・シミュレーション用に設定されたメッシュ情報上に展開する。デバイス特性シミュレーション部16は、デバイス・シミュレーションを実行する。出力分12は、実行結果について表示等の出力を行う。
【選択図】 図1
Description
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション装置において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する補間濃度分布算出部と、
前記補間濃度分布算出部が算出した補間濃度分布を用いて前記デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイス特性シミュレーション部と
を備えたことを特徴とする。
前記少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布の差分に基づいて、補間濃度分布を算出することを特徴とする。
前記少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布をシミュレーションする模擬不純物濃度分布シミュレーション部を備え、
前記補間濃度分布算出部は、
前記模擬不純物濃度分布シミュレーション部がシミュレーションした模擬不純物濃度分布を用いて補間濃度分布を算出する。
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション方法において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する工程と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする工程と
を備えたことを特徴とする。
デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーションにおいて、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する処理と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
図1〜図5を用いて実施の形態1を説明する。
(1)まず、デバイス・シミュレーション用のメッシュを用意する。イオン注入工程のみを振っているため、デバイス形状は変化していない。そのため、ソース・ドレイン端でメッシュ密度を高くした通常のデバイス・シミュレーション用のメッシュを用いることができる。
(2)次に、このメッシュにプロセス・シミュレーションで得られた不純物分布をマッピングする。マッピングは先に計算した3水準のプロセス・シミュレーション結果に対して行う。
(3)次に、不純物の差分情報を作る。本実施の形態1では、メッシュ構造が同一となっている。このため、例えば(x、y)での不純物濃度の差分は、”標準条件の硼素濃度(x、y)−条件1の硼素濃度(x、y)”という形式で計算する。ゲート長が短い条件でHalo注入をしたデバイスでは、ゲート下での左右の不純物の重なり合いが無視できない状態になっている。このような場合、Haloイオン注入に対しては、左右から差分プロファイルデータを重ねることで、Haloイオン注入の過小評価を防ぐことができる。
(4)次に、これら3水準のプロファイルデータから、プロファイルデータを補間により作成する。図4は、CD領域103への硼素の注入に関する補間を説明するための図である。横軸がCD領域103への硼素の注入量を示す。縦軸は、対応するイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。
図4に示すように、まず、CD領域103の不純物注入量についてのデータを補間する。データとして、2e12cm−2(標準条件)と1e13cm−2(条件1)のデータを元に不純物プロファイルを補間する。補完水準は任意の個数を選べるが、今回は2、4、6、8、10e12cm−2の5水準について補間データを形成した。補間データは単純な比例計算が扱いやすいが、目的に応じ何らかの重み付けを成すなどの手法を用いるのも有効な手法である。図4に示す補間については、”標準条件の硼素濃度(x、y)−条件1の硼素濃度(x、y)”という形式で計算した配列は、CD領域103について2e12cm−2、Halo領域104は、0cm−2(形成しない)と、CD領域103のみを1e13cm−2とHalo領域104を0cm−2(形成しない)の差分(1e13−2e12=8e12)についてのデータとする。硼素ドーズ量が8e12だけ違うプロセスシミュレーション結果で、硼素濃度は前記計算した配列であたえられる。メッシュは標準条件、条件1で同じであるため、ドーズ量のみが異なった場合の硼素不純物分布の配列が得られる。この配列は、硼素ドーズ量のみが異なっていることから、硼素ドーズ量で補間していくことが可能と考えて直線補間を行って別の硼素ドーズ量での不純物分布を算出している。
(5)次に、Halo領域の不純物注入量についてのデータを補間する。図5はHalo領域104への硼素の注入に関する補間を説明するための図である。横軸がHalo領域104への硼素の注入量を示す。縦軸は、対応するイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。データとして、0(Halo注入なし)と、5e12cm−2(条件2)のデータを元に不純物プロファイルを補間する。補完水準は任意の個数を選べるが、今回は1、2、3、4、5e12cm−2の5水準について補間データを形成した。この場合の補間データを得る手段としては、直線補間が扱いやすいが、目的に応じ何らかの重み付けを成すなどの手法を用いるのも有効な手法である。
図6〜図9を用いて実施の形態2を説明する。
(1)低加速、例えば20KeVでイオン注入したプロファイルを、模擬不純物濃度分布シミュレーション部14によるプロセス・シミュレーションより得る。
(2)高加速、例えば100keVでイオン注入したプロファイルを模擬不純物濃度分布シミュレーション部14によるプロセス・シミュレーションより得る。前記の20KeVで、例えば1e13の砒素を注入したデータを作る。100KeVで、例えば1e13の砒素を注入したデータを作る。標準として、0のドーズ量のデータを作る。
(3)補間濃度分布算出部15により差分を用いて補間をとることにより、この2つのプロファイルを補間する。もっとも簡単な方法としては、例えば60keVでのデータを補間で得る場合、20keVデータと100keVデータを足して2で割る単純補間によってプロファイルを得る方法を用いることも可能である。もちろん、分布関数などでもっと高度な補間技術を用いることは、特にこの場合には有効であろうと考えられるが、必須用件ではない。ここでは差分を用いた補間により、20、40、60、80、100keVでの5水準についてプロファイルデータを作成している。図7は、Halo領域104への注入エネルギーとイオン濃度分布に関する補間を説明するための図である。横軸がHalo領域104への砒素の注入エネルギーを示す。縦軸は、対応するイオン濃度分布を示す。縦軸は、一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。
(4)エネルギーについて補間を行ったデータに対して濃度についての補間を取る。図8は、エネルギーについて補間を行ったデータに対して濃度についての補間を取る場合を示す図である。図8は、横軸は砒素のドーズ量を示す。縦軸はイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。
これは直線補間が効果的だと思われるが、目的によっては更に高度なフィッティング関数を用いてもよい。本実施の形態2では、境界条件として、砒素のイオン注入をしていないものをドーズ量0として扱っている。ここでは、模擬不純物濃度分布シミュレーション部14によるプロセス・シミュレーションで得たプロファイルデータに対し、5水準の濃度データを補間により形成している。
(5)硼素によるイクステンション領域に対して濃度についての補間を取る。図9は、硼素をイクステンション領域へ注入する場合の補間を説明する図である。横軸は硼素のドーズ量を示している。縦軸はイオン濃度分布を示す。縦軸は一つの数値を表すのではなく、一つの濃度分布を表しているものとする。黒丸が既に取得しているイオン濃度分布、白丸が補間により求めるイオン濃度分布を示す。これは直線補間が効果的だと思われるが、目的によっては更に高度なフィッティング関数を用いてもよい。本実施の形態では、境界条件として、硼素のイオン注入をしていないものをドーズ量0として扱っている。
(1)リファレンス用のプロファイル
(2)イクステンション領域205のドーズ量を変えたプロファイル
(3)低加速でのHalo領域204をイオン注入したプロファイル
(4)高加速でのHalo領域204をイオン注入したプロファイル
の4水準のプロファイルを作成すればよく、まともに総あたりでプロファイルを作った場合の125水準と比べ、1/30程度のプロセス・シミュレーション負荷でシミュレーションが実行できた。
次に、図10を用いて、実施の形態3を説明する。実施の形態3として、イクステンション領域の長さを最適化する手段について説明する。
(1)ドレインとイクステンションをイオン注入したプロファイルを模擬不純物濃度分布シミュレーション部14により作る。
(2)ドレインのみをイオン注入したプロファイルを模擬不純物濃度分布シミュレーション部14により作る。
(3)前記(1)のプロファイルと前記(2)のプロファイルの差分を補間濃度分布算出部15により作る。これで、点欠陥起因の増速拡散の影響を含めたイクステンションのプロファイルと、ドレインのみのプロファイルが得られることとなる。すなわち、S/Dのイオン注入により、点欠陥が基板中に形成されるが、この点欠陥により増速拡散が生じる。従って、イクステンション領域305のみでプロセス・シミュレーションを行った場合と異なり、S/Dのイオン注入の影響が計算される。
(4)ドレインのみのプロファイルを横方向にシフトさせたものと、前記(3)で得られたイクステンションのプロファイルを足し合わせたプロファイルを作る。
図11、図12を用いて実施の形態4を説明する。実施の形態4は、実施の形態1に係るデバイス・シミュレーション装置10の動作を、方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体により実施する実施形態である。
Claims (5)
- デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション装置において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する補間濃度分布算出部と、
前記補間濃度分布算出部が算出した補間濃度分布を用いて前記デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイス特性シミュレーション部と
を備えたことを特徴とするデバイスシミュレーション装置。 - 前記補間濃度分布算出部は、
前記少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布の差分に基づいて、補間濃度分布を算出することを特徴とする請求項1記載のデバイスシミュレーション装置。 - 前記デバイスシミュレーション装置は、さらに、
前記少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布をシミュレーションする模擬不純物濃度分布シミュレーション部を備え、
前記補間濃度分布算出部は、
前記模擬不純物濃度分布シミュレーション部がシミュレーションした模擬不純物濃度分布を用いて補間濃度分布を算出することを特徴とする請求項1または2記載のデバイスシミュレーション装置。 - デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーション方法において、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する工程と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする工程と
を備えたことを特徴とするデバイスシミュレーション方法。 - デバイスの電気的特性をシミュレーションするデバイスシミュレーションにおいて、
前記デバイスへ不純物を注入した場合の不純物濃度分布のシミュレーションにより得られた少なくとも2種類の模擬不純物濃度分布を用いた補間により、前記デバイスにおける不純物濃度分布を補間濃度分布として算出する処理と、
算出した補間濃度分布を用いてデバイスの電気的特性をシミュレーションする処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とするデバイスシミュレーションプログラム。
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- 2004-06-23 JP JP2004184540A patent/JP2006012945A/ja not_active Withdrawn
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