JPH05114569A - Simulation of impurity in semiconductor element - Google Patents

Simulation of impurity in semiconductor element

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JPH05114569A
JPH05114569A JP30102391A JP30102391A JPH05114569A JP H05114569 A JPH05114569 A JP H05114569A JP 30102391 A JP30102391 A JP 30102391A JP 30102391 A JP30102391 A JP 30102391A JP H05114569 A JPH05114569 A JP H05114569A
Authority
JP
Japan
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mesh
calculation
impurity
time
simulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP30102391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuto Ikemoto
和人 池本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH05114569A publication Critical patent/JPH05114569A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the simulation method of an impurity in semiconductor element capable of precise calculation in a short time of calculation. CONSTITUTION:Within the impurity simulation method wherein a semiconductor element structure is to be discretely mesh-divided S2, the meshes are to be redivided corresponding to the impurity concentration gradient (S6-S8) per time step DELTAt repeating the calculation step in the diffusion process.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の不純物シ
ミュレーション方法に関し、特に半導体素子構造をメッ
シュ分割によって離散化して行う不純物シミュレーショ
ン方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for simulating impurities in a semiconductor device, and more particularly to a method for simulating impurities in which a semiconductor device structure is discretized by mesh division.

【0002】[0002]

【従来の技術】計算機シミュレーション技術の1つとし
て、計算機内で物理化学モデルに立脚して半導体素子を
製造するプロセスシミュレーションがある。また、シリ
コン半導体のプロセスシミュレータとしては、酸化、イ
オン注入、拡散、CVD、エッチング、リソグラフィ、
気相成長などの機能が必要である。そして、これらを組
み合わせることにより、素子領域、素子分離領域、ウェ
ル領域、拡散層配線領域などが形成されるのである。
2. Description of the Related Art As one of computer simulation techniques, there is a process simulation in which a semiconductor element is manufactured based on a physicochemical model in a computer. Further, as a process simulator for a silicon semiconductor, oxidation, ion implantation, diffusion, CVD, etching, lithography,
Functions such as vapor phase growth are required. Then, by combining these, an element region, an element isolation region, a well region, a diffusion layer wiring region, etc. are formed.

【0003】ここで、従来のプロセスシミュレーション
の処理手順について、図4のフローチャートにしたがっ
て説明する。図4において、先ず、プロセスデータ、構
造、計算条件などのデータを入力し(ステップS4
1)、続いて半導体素子構造をメッシュ分割によって離
散化する(ステップS42)。このメッシュ分割は、計
算終了後の不純物濃度勾配に合わせて行われる。
Here, the processing procedure of the conventional process simulation will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 4, first, data such as process data, structure, and calculation conditions are input (step S4).
1) Then, the semiconductor device structure is discretized by mesh division (step S42). This mesh division is performed according to the impurity concentration gradient after the calculation.

【0004】次いで、酸化工程における計算、イオン注
入工程における計算、拡散工程における計算、さらに他
のプロセスにおける計算を順に実行し(ステップS43
1 〜S43n )、全プロセスにおける計算が全て終了し
たら(ステップS44)、一連のプロセスシミュレーシ
ョンを終了する。
Next, the calculation in the oxidation process, the calculation in the ion implantation process, the calculation in the diffusion process, and the calculation in other processes are sequentially executed (step S43).
1 to S43 n ), and when the calculation in all processes is completed (step S44), a series of process simulation is ended.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のプ
ロセスシミュレーションでは、半導体素子構造を一度メ
ッシュ分割によって離散化してしまうと、最後までその
メッシュ分割で計算を行っていた。このため、不純物シ
ミュレーションの場合、拡散工程が最も計算時間を必要
とし、正確な計算を行おうとすれば、メッシュを微細化
する必要があり、逆にメッシュを細かく分割すると、計
算時間が長くなるという問題点があった。なお、計算の
途中でメッシュの再分割を行うにしても、デポジション
等の工程において形状が変化した場合など、プロセスが
変わる場合のみであった。
As described above, in the conventional process simulation, once the semiconductor element structure is discretized by mesh division, the calculation is performed until the end. Therefore, in the case of impurity simulation, the diffusion process requires the most calculation time, and in order to perform accurate calculation, the mesh needs to be made finer. Conversely, if the mesh is finely divided, the calculation time becomes long. There was a problem. Even if the mesh is redivided in the middle of the calculation, it is only when the process is changed, such as when the shape is changed in the process such as deposition.

【0006】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、計算時間が短く、かつ、正確に計算する
ことが可能な半導体素子の不純物シミュレーション方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an impurity simulation method for a semiconductor device, which requires a short calculation time and enables accurate calculation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による不純物シミ
ュレーション方法は、半導体素子構造をメッシュ分割に
よって離散化して行う不純物シミュレーションにおい
て、熱処理工程では、計算を繰り返すタイムステップ毎
に、少なくとも不純物濃度勾配に応じてメッシュの再分
割を行う。
According to the impurity simulation method of the present invention, in the impurity simulation performed by discretizing the semiconductor device structure by mesh division, in the heat treatment step, at least the impurity concentration gradient is determined at each time step where the calculation is repeated. To subdivide the mesh.

【0008】[0008]

【作用】不純物シミュレーションにおいて、例えば拡散
工程では、最初に不純物濃度勾配に合わせてメッシュを
再分割し、そのメッシュで計算を繰り返すタイムステッ
プΔt時間分の拡散計算を行い、Δt時間分の拡散後の
不純物濃度勾配に合わせてメッシュを再分割し、そのメ
ッシュで次のΔt時間分の拡散計算を行う。
In the impurity simulation, for example, in the diffusion process, the mesh is first subdivided according to the impurity concentration gradient, diffusion calculation for a time step Δt time is repeated for the mesh, and diffusion for Δt time is performed. The mesh is subdivided according to the impurity concentration gradient, and diffusion calculation for the next Δt time is performed on the mesh.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明に係るプロセスシミュレー
ションの処理手順を示すフローチャートである。図にお
いて、先ず、実プロセス全工程のデータ、シミュレーシ
ョンを行う形状、シミュレーション計算の際の計算条件
などのデータを入力し(ステップS1)、続いて半導体
構素子構造をメッシュ分割によって離散化する(ステッ
プS2)。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a process simulation according to the present invention. In the figure, first, the data of all steps of the actual process, the shape of the simulation, the calculation conditions in the simulation calculation, and the like are input (step S1), and then the semiconductor structure element structure is discretized by mesh division (step S1). S2).

【0010】このメッシュ分割では、後述するメッシュ
再分割のとき、旧メッシュ上にあるデータに補間して変
更する処理が行われることになるが、そのときに、でき
る限り誤差を持たないようにするために、各プロセスに
おけるメッシュ分割に依存しない、細かな基本メッシュ
を作成する。そして、各プロセスにおけるメッシュ再分
割は、この基本メッシュを経由して行うことになる。
In this mesh division, when the mesh is re-divided, which will be described later, a process of interpolating and changing the data on the old mesh is performed. At that time, an error should be made as little as possible. To do this, a fine basic mesh that does not depend on the mesh division in each process is created. Then, the mesh subdivision in each process is performed via this basic mesh.

【0011】次いで、各プロセスにおける計算処理が行
われるのであるが、イオン注入工程では、形状変化や時
間依存性のないプロセスであることから、先ず、そのプ
ロセスに必要な計算時間、不純物分布を考慮してメッシ
ュを再分割する(ステップS3)。このメッシュ再分割
の場合、通常、基本メッシュよりは荒いメッシュとな
る。続いて、イオン注入の計算を行い(ステップS
4)、しかる後元の細かなメッシュに再分割する(ステ
ップS5)。
Next, the calculation process is performed in each process. In the ion implantation process, since there is no shape change or time dependency process, first, the calculation time and impurity distribution required for the process are taken into consideration. Then, the mesh is subdivided (step S3). In the case of this mesh subdivision, the mesh is usually rougher than the basic mesh. Then, ion implantation calculation is performed (step S
4) Then, the original fine mesh is re-divided (step S5).

【0012】また、熱処理工程の1種である拡散工程で
は、時間依存性のあるプロセスであることから、最初
に、不純物濃度勾配に合わせてメッシュを再分割し(ス
テップS6)、そのメッシュでタイムステップΔt時間
分の拡散計算を行う(ステップS7)。続いて、拡散工
程に要するt時間分の拡散計算が終了したか否かを判断
し(ステップS8)、終了するまでの間、Δt時間拡散
後の不純物濃度勾配に合わせてメッシュを再分割し、そ
のメッシュで次のΔt時間分の拡散計算を行う処理を繰
り返す(ステップS6,S7)。そして、t時間分の拡
散計算が終了したら、ステップS5に移行して元の細か
なメッシュに再分割する。
In addition, since the diffusion process, which is one of the heat treatment processes, is a time-dependent process, the mesh is first subdivided according to the impurity concentration gradient (step S6), and the mesh time is used. Diffusion calculation for step Δt time is performed (step S7). Subsequently, it is determined whether or not the diffusion calculation for the time t required for the diffusion process is completed (step S8), and until it is completed, the mesh is subdivided according to the impurity concentration gradient after the Δt time diffusion, The process of performing diffusion calculation for the next Δt time on the mesh is repeated (steps S6 and S7). Then, when the diffusion calculation for the time t is completed, the process proceeds to step S5 and the original fine mesh is re-divided.

【0013】さらに、酸化工程や他のプロセスにおける
計算を実行し、元の細かなメッシュに再分割した後、全
プロセスにおける計算が終了したか否かを判断し(ステ
ップS9)、全て終了したら、一連のプロセスシミュレ
ーションを終了する。なお、熱処理工程の1種である酸
化工程の場合は、拡散と形状変化が組み合わされたもの
として、形状および不純物濃度勾配の両方を考慮したメ
ッシュの再分割を行うものとする。また、形状変化を伴
うデポジション工程、エピタキシー工程の場合は、タイ
ムステップΔt時間後の形状変化に合わせてメッシュの
再分割を行うものとする。
Further, after performing calculations in the oxidation step and other processes and subdividing into the original fine mesh, it is judged whether or not the calculations in all processes are completed (step S9), and when all are completed, Finish a series of process simulations. Note that in the case of an oxidation step, which is one of the heat treatment steps, it is assumed that the mesh is subdivided in consideration of both the shape and the impurity concentration gradient, assuming that the diffusion and the shape change are combined. Further, in the case of a deposition process or an epitaxy process involving a shape change, the mesh is re-divided according to the shape change after time step Δt.

【0014】図2は、デポジションおよび酸化工程によ
る形状変化に伴うメッシュの変化の様子の一例を示す図
であり、図中、細い線aはメッシュを、太い線bは材質
境界をそれぞれ示している。同図において、(A)は初
期の状態を、(B)はデポジション工程による形状変化
後の状態を、(C)は酸化工程による形状変化後の状態
をそれぞれ示している。図2(A)〜(C)に示される
メッシュの変化は従来技術によるものである。
FIG. 2 is a diagram showing an example of how the mesh changes as the shape changes due to the deposition and oxidation steps. In the figure, the thin line a shows the mesh and the thick line b shows the material boundary. There is. In the figure, (A) shows the initial state, (B) shows the state after the shape change by the deposition process, and (C) shows the state after the shape change by the oxidation process. The changes in the mesh shown in FIGS. 2A to 2C are due to the conventional technique.

【0015】図3は、イオン注入および拡散工程(酸化
による熱拡散を含む)による不純物変化に伴うメッシュ
の変化の様子の一例を示す図であり、図中、細い線aは
メッシュを、太い線bは材質境界をそれぞれ示してい
る。同図において、(A)は初期の状態を、(B)はイ
オン注入時のメッシュの状態を、(C)はΔti 時間拡
散後のメッシュの状態を、(D)はΔtj 時間拡散後の
メッシュの状態をそれぞれ示している。時間tの拡散を
行うために、t=Δt1 +Δt2 +……+Δti +……
+tn とすると、微小時間Δt毎にメッシュの再編成が
行われる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of how the mesh is changed due to the change of impurities due to the ion implantation and diffusion steps (including thermal diffusion by oxidation). In the figure, a thin line a represents the mesh and a thick line. b indicates the material boundaries. In the figure, (A) shows the initial state, (B) shows the state of the mesh at the time of ion implantation, (C) shows the state of the mesh after Δt i time diffusion, and (D) shows the state after Δt j time diffusion. Shows the state of each mesh. In order to spread the time t, t = Δt 1 + Δt 2 + ... + Δt i + ...
If + t n , the mesh is reorganized every minute time Δt.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体素子構造をメッシュ分割によって離散化して行う
不純物シミュレーションにおいて、拡散工程や酸化工程
の熱処理工程では、計算を繰り返すタイムステップ毎
に、少なくとも不純物濃度勾配に応じてメッシュの再分
割を行うようにしたので、計算時間が短く、かつ、正確
に計算することが可能となる。これにより、不純物シミ
ュレーションを数多く利用できるため、半導体開発の期
間を短縮することも可能となる。
As described above, according to the present invention,
In the impurity simulation performed by discretizing the semiconductor element structure by mesh division, in the heat treatment step of the diffusion step and the oxidation step, the mesh is re-divided according to at least the impurity concentration gradient at each time step where the calculation is repeated. The calculation time is short and the calculation can be performed accurately. As a result, many impurity simulations can be used, and the semiconductor development period can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るプロセスシミュレーションの処理
手順を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a process simulation according to the present invention.

【図2】デポジションおよび酸化工程による形状変化に
伴うメッシュの変化の様子の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of how a mesh changes with a shape change due to a deposition and oxidation process.

【図3】イオン注入および拡散工程による不純物変化に
伴うメッシュの変化の様子の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of how the mesh changes due to changes in impurities due to ion implantation and diffusion steps.

【図4】従来のプロセスシミュレーションの処理手順を
示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a conventional process simulation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a メッシュ b 材質境界 a mesh b material boundary

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子構造をメッシュ分割によって
離散化して行う不純物シミュレーションにおいて、 熱処理工程では、計算を繰り返すタイムステップ毎に、
少なくとも不純物濃度勾配に応じてメッシュの再分割を
行うことを特徴とする半導体素子の不純物シミュレーシ
ョン方法。
1. In an impurity simulation performed by discretizing a semiconductor device structure by mesh division, in a heat treatment step, each time step for repeating calculation,
A method for simulating impurities in a semiconductor device, characterized in that the mesh is re-divided according to at least an impurity concentration gradient.
JP30102391A 1991-10-21 1991-10-21 Simulation of impurity in semiconductor element Pending JPH05114569A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH088200A (en) * 1994-06-21 1996-01-12 Nec Corp Method of simulating distribution of impurity concentration during the heat treatment process
KR100287245B1 (en) * 1996-08-22 2001-04-16 가네꼬 히사시 Method for simulating impurity diffusion in semiconductor with oxidation

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