JPH08139044A - Simulation method in semiconductor manufacturing process, forming method of impurity diffusion region and heat treatment equipment - Google Patents

Simulation method in semiconductor manufacturing process, forming method of impurity diffusion region and heat treatment equipment

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JPH08139044A
JPH08139044A JP30318794A JP30318794A JPH08139044A JP H08139044 A JPH08139044 A JP H08139044A JP 30318794 A JP30318794 A JP 30318794A JP 30318794 A JP30318794 A JP 30318794A JP H08139044 A JPH08139044 A JP H08139044A
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JP
Japan
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impurity
heat treatment
calculation
impurities
dose
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Application number
JP30318794A
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Japanese (ja)
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Hideki Otani
秀樹 大谷
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a simulation method capable of simulation concerning impurity introduction and the impurity concentration distribution of a thermal diffusion region wherein dependency on dosage is considered, while applying a simple and high speed technique. CONSTITUTION: In a semiconductor process, when impurities are introduced in a semiconductor substrate and diffused by heat treatment like RTA, the concentration distribution of impurities is simulated by a process containing at least operation on the basis of dosage of introduced impurities. In the heat treatment process, the dosage of introduced impurities is measured (2), parameters are extracted (3) and operated (5) about the measured dosage, and a sample is formed at need by a heat treatment equipment part (1).

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、半導体製造プロセスに
おけるシミュレーション方法、不純物拡散領域の形成方
法、及び熱処理装置に関する。特に、半導体基板に不純
物を導入し、熱処理を行って不純物を拡散させて不純物
拡散領域を得る工程を有する場合についての半導体製造
プロセスにおけるシミュレーション方法、不純物拡散領
域の形成方法、及び熱処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simulation method in a semiconductor manufacturing process, an impurity diffusion region forming method, and a heat treatment apparatus. In particular, the present invention relates to a simulation method, a method for forming an impurity diffusion region, and a heat treatment apparatus in a semiconductor manufacturing process in the case of including a step of introducing an impurity into a semiconductor substrate and performing a heat treatment to diffuse the impurity to obtain an impurity diffusion region. is there.

【0002】本発明は、例えば、半導体製造プロセスで
行われている半導体内への不純物注入後の熱処理による
不純物の再分布について、半導体プロセスシミュレーシ
ョンによる不純物濃度分布の予測の向上と、その予測を
半導体プロセスにフィードバックするシステムとして利
用することができる。
According to the present invention, for example, regarding the redistribution of impurities by the heat treatment after the impurity implantation into the semiconductor which is performed in the semiconductor manufacturing process, the prediction of the impurity concentration distribution by the semiconductor process simulation is improved and the prediction is performed. It can be used as a system for feedback to the process.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、半導体製造プロセスにおいてイオ
ン注入等の不純物導入を行う場合は、実測であるSIM
S(Secondary Ion Mass Spec
trometry)測定などにより、不純物濃度分布を
確認する必要がある。一方、この不純物濃度分布をシミ
ュレーションにより予測することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when introducing impurities such as ion implantation in a semiconductor manufacturing process, a SIM which is actually measured.
S (Secondary Ion Mass Spec)
It is necessary to confirm the impurity concentration distribution by, for example, trometry measurement. On the other hand, this impurity concentration distribution is being predicted by simulation.

【0004】半導体製造プロセスには、半導体内に注入
した不純物を熱処理によって活性化する工程がある。特
に近年、高温短時間の熱処理(RTA:Rapid T
hermal Annealing)を用いるプロセス
が定着している。活性化した不純物濃度分布を半導体プ
ロセスシミュレーションによって予測することはよく行
われていることだが、現在用いられている従来モデルの
RTAのシミュレーションでは、不純物総量(ドーズ。
以下本明細書中、ドーズ量と称することもある)による
差が考慮されていない。しかし、現実にはドーズの高低
によって拡散の様子が異なり、不純物濃度分布に差が生
じている。
The semiconductor manufacturing process includes a step of activating the impurities injected into the semiconductor by heat treatment. Especially in recent years, heat treatment (RTA: Rapid T
Processes using thermal annealing are well established. It is common to predict the activated impurity concentration distribution by semiconductor process simulation, but in the RTA simulation of the conventional model currently used, the total amount of impurities (dose.
In the present specification, the difference due to the dose may be referred to hereinafter) is not taken into consideration. However, in reality, the state of diffusion differs depending on the dose level, and thus the impurity concentration distribution differs.

【0005】即ち、従来のシミュレーション方法に不純
物総量(ドーズ量)依存性を導入するためには、計算に
用いる数千個以上のパラメータを設定し直したファイル
をドーズ量を変える毎に個々に用意しなければならない
ので、煩雑であって実現が困難であり、実現したとして
も計算に膨大な時間を要するものにならざるを得ない。
例えば点欠陥モジュールによるシミュレーションは、複
雑で計算時間が極めて長く、必要とするパラメータも非
常に多くて、実用的でない。これに更に熱処理の条件を
加えると、ますます実現性は乏しくなる。
That is, in order to introduce the dependency on the total amount of impurities (dose amount) into the conventional simulation method, a file in which several thousand or more parameters used for calculation are set again is prepared individually every time the dose amount is changed. Since it has to be done, it is complicated and difficult to realize, and even if it is realized, it will inevitably require a huge amount of time for calculation.
For example, the simulation using a point defect module is not practical because the calculation is complicated, the calculation time is extremely long, and the parameters required are very large. If heat treatment conditions are added to this, the feasibility becomes even worse.

【0006】従来は上記のように、不純物のドーズによ
る差が半導体プロセスシミュレータで計算できないの
で、プロセスを変える毎に多くの実験結果を必要とす
る。このようにプロセスを変える毎に多くの実験結果を
必要とするので、同時にプロセス毎に半導体プロセスシ
ミュレーションに使うパラメータ値を大量に必要とする
こととなり、結局精度の良いシミュレーションを実用的
に用いることは困難であった。
Conventionally, as described above, since the difference due to the dose of impurities cannot be calculated by the semiconductor process simulator, many experimental results are required every time the process is changed. Since many experimental results are required every time the process is changed in this way, a large amount of parameter values used for the semiconductor process simulation are required for each process at the same time. It was difficult.

【0007】このため、例えばLSI等の半導体製造技
術に欠かせない不純物導入(イオン注入)及びその熱拡
散技術については、不純物総量(ドーズ)の依存性が重
要となっているにも拘らず、ドーズ量依存性を考慮した
不純物濃度の正確かつ簡便な計算はなし得ず、よってか
かるドーズ量依存性を考慮したイオン注入・熱処理技術
も十分には確立できていないのが現状である。
Therefore, for impurity introduction (ion implantation) and its thermal diffusion technology, which are indispensable for semiconductor manufacturing technology such as LSI, the dependence of the total amount of impurities (dose) is important, Accurate and simple calculation of the impurity concentration in consideration of the dose dependency cannot be done, and therefore, the ion implantation / heat treatment technology in consideration of the dose dependency is not yet established.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、簡便かつ高速な手法によりドーズ量依存性を考慮し
た不純物導入及び熱拡散領域の不純物濃度分布のシミュ
レーションを行うことができるシミュレーション方法を
提供し、かつこのようなドーズ量依存性を考慮してイオ
ン注入及び熱拡散を実現できる不純物拡散領域の形成方
法及び熱処理装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a simulation method capable of simulating impurity concentration distribution in a thermal diffusion region and impurity introduction in consideration of dose dependency by a simple and fast method. It is an object of the present invention to provide a method for forming an impurity diffusion region and a heat treatment apparatus capable of realizing ion implantation and thermal diffusion in consideration of such dose dependency.

【0009】[0009]

【目的を達成するための手段】本出願の請求項1の発明
は、半導体基板に不純物を導入し、熱処理を行って不純
物を拡散させて不純物拡散領域を得る場合について、該
不純物拡散領域の不純物の濃度分布を、少なくとも導入
された不純物の総量に基づく計算を含む工程によりシミ
ュレートすることを特徴とする半導体製造プロセスにお
けるシミュレーション方法であって、これにより上記目
的を達成するものである。
According to the invention of claim 1 of the present application, in a case where an impurity is introduced into a semiconductor substrate and a heat treatment is performed to diffuse the impurity to obtain an impurity diffused region, the impurity in the impurity diffused region is obtained. Is a simulation method in a semiconductor manufacturing process, characterized by simulating the concentration distribution of at least by a process including a calculation based on the total amount of introduced impurities, and achieves the above object.

【0010】本出願の請求項2の発明は、導入された不
純物の総量に基づく計算が、不純物の拡散長への影響を
考慮したものであることを特徴とする請求項1に記載の
半導体製造プロセスにおけるシミュレーション方法であ
って、これにより上記目的を達成するものである。
The invention according to claim 2 of the present application is characterized in that the calculation based on the total amount of introduced impurities takes into consideration the influence on the diffusion length of the impurities. A simulation method in a process, which achieves the above object.

【0011】本出願の請求項3の発明は、半導体基板に
不純物をイオン注入により導入し、熱処理を行って不純
物を拡散させて不純物拡散領域を得る不純物拡散領域の
形成方法であって、該不純物拡散領域の不純物の濃度分
布を、少なくとも導入された不純物の総量に基づく計算
を含む工程によりシミュレートし、該シミュレートによ
り予測される不純物濃度分布に基づいて半導体基板への
不純物のイオン注入及び熱処理を行うことを特徴とする
不純物拡散領域の形成方法であって、これにより上記目
的を達成するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for forming an impurity diffusion region in which an impurity is introduced into a semiconductor substrate by ion implantation, and heat treatment is performed to diffuse the impurity to obtain an impurity diffusion region. The impurity concentration distribution in the diffusion region is simulated by a process including at least a calculation based on the total amount of introduced impurities, and ion implantation and heat treatment of impurities into a semiconductor substrate are performed based on the impurity concentration distribution predicted by the simulation. And a method for forming an impurity diffusion region, which achieves the above object.

【0012】本出願の請求項4の発明は、半導体基板に
不純物をイオン注入により導入し、熱処理を行って不純
物を拡散させて不純物拡散領域を得る熱処理装置であっ
て、該不純物拡散領域の不純物の濃度分布を、少なくと
も導入された不純物の総量に基づくとともに、不純物の
拡散長への影響を考慮した計算を含む工程により予測す
るシミュレート装置部と、該シミュレート装置部により
予測される不純物濃度分布に基づいて半導体基板への不
純物のイオン注入及び熱処理を行うイオン注入装置部及
び熱処理装置部を備えることを特徴とする熱処理装置で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus for introducing an impurity into a semiconductor substrate by ion implantation and performing a heat treatment to diffuse the impurity to obtain an impurity diffusion region. Of the impurity concentration predicted by the simulation device unit based on at least the total amount of introduced impurities and by a process including a calculation considering the influence of the impurity on the diffusion length, and the impurity concentration predicted by the simulation device unit. A heat treatment apparatus characterized by comprising an ion implantation apparatus section and a heat treatment apparatus section for performing ion implantation of impurities into a semiconductor substrate and heat treatment based on the distribution, thereby achieving the above object.

【0013】本発明は、半導体プロセスシミュレーショ
ンによって、半導体基板内の不純物濃度分布を高精度に
計算、予測する方法を取り入れた半導体プロセス設計に
おいて、上記シミュレーションに不純物総量(ドーズ)
の依存性を考慮した高温短時間の熱処理(RTA)につ
いて新しい計算式を用いて、実験結果による不純物濃度
分布を高精度に計算、再現する態様で用いることができ
る。
According to the present invention, the total amount of impurities (dose) is added to the above simulation in a semiconductor process design that incorporates a method of calculating and predicting the impurity concentration distribution in a semiconductor substrate with high accuracy by a semiconductor process simulation.
It is possible to use a new calculation formula for high-temperature short-time heat treatment (RTA) in consideration of the dependency of the above, and to calculate and reproduce the impurity concentration distribution based on the experimental results with high accuracy.

【0014】また、上記実験結果による不純物濃度分布
から計算に必要な各パラメータ値を抽出し、上記計算か
ら得られた結果を半導体プロセス設計にフィードバック
して、より高精度な半導体プロセス設計を行うシステム
として具体化することができる。
Further, a system for performing more accurate semiconductor process design by extracting each parameter value required for calculation from the impurity concentration distribution based on the above experimental results and feeding back the result obtained from the above calculation to the semiconductor process design. Can be embodied as

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、半導体プロセスシミュレーシ
ョンの熱処理(例えばRTA)の計算に新しく不純物総
量(ドーズ)依存性を考慮したことによって、実験結果
をよく再現できるようになった。
According to the present invention, the experimental result can be well reproduced by newly considering the dependence on the total amount of impurities (dose) in the calculation of the heat treatment (for example, RTA) in the semiconductor process simulation.

【0016】かつ、新しく実験を行うことなく従来の実
験結果を整理すること、または最小限の追加実験によっ
て、上記の計算式を利用することにより、実験結果のな
い範囲まで半導体プロセスシミュレーションで予測する
ことが可能となる。また、プロセス毎に半導体プロセス
シミュレーションに多くのパラメータ値を持つ必要がな
く、最小限のパラメータ値をもって計算を行うことがで
きる。
Moreover, by arranging the conventional experimental results without conducting new experiments, or by using the above-mentioned calculation formula with a minimum of additional experiments, it is possible to predict in the semiconductor process simulation to a range where there are no experimental results. It becomes possible. Further, it is not necessary to have many parameter values in the semiconductor process simulation for each process, and the calculation can be performed with the minimum parameter value.

【0017】以上により、半導体プロセスにおいて、半
導体内の不純物濃度分布を容易に予測することができる
ようになった。更に、この予測によって、所望の不純物
濃度分布をもつイオン注入及び熱処理を精度良く行う技
術を提供することが可能となった。
As described above, in the semiconductor process, it becomes possible to easily predict the impurity concentration distribution in the semiconductor. Furthermore, this prediction has made it possible to provide a technique for accurately performing ion implantation and heat treatment having a desired impurity concentration distribution.

【0018】[0018]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
の実施例により限定を受けるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, needless to say, the present invention is not limited by the following examples.

【0019】実施例1 この実施例は、本発明を、LSIを構成するMOS半導
体装置やバイポーラ半導体装置の製造プロセスに適用し
たものである。
Embodiment 1 In this embodiment, the present invention is applied to a manufacturing process of a MOS semiconductor device or a bipolar semiconductor device which constitutes an LSI.

【0020】本実施例の半導体製造プロセスにおいて
は、半導体基板に不純物を導入し、熱処理(例えばRT
A)を行って不純物を拡散させて不純物拡散領域を得る
場合について、該不純物拡散領域の不純物の濃度分布
を、少なくとも導入された不純物の総量(ドーズ)に基
づく計算を含む工程によりシミュレートするが、より具
体的には、図1に示すように、その熱処理プロセスにお
いて、導入された不純物の総量を測定し(2)、これに
ついてパラメータの抽出(3)及び計算(5)を行っ
て、熱処理のシミュレートを行う。図1中、符号(1)
は熱処理装置部を示し、符号(4)はデータベースを示
す。
In the semiconductor manufacturing process of this embodiment, impurities are introduced into the semiconductor substrate and heat treatment (eg RT
In the case of performing A) and diffusing impurities to obtain an impurity diffusion region, the concentration distribution of impurities in the impurity diffusion region is simulated by a process including at least calculation based on the total amount (dose) of introduced impurities. More specifically, as shown in FIG. 1, in the heat treatment process, the total amount of introduced impurities is measured (2), and the parameters are extracted (3) and calculated (5) for this heat treatment. Simulate. In FIG. 1, reference numeral (1)
Indicates a heat treatment apparatus unit, and reference numeral (4) indicates a database.

【0021】本実施例ではイオン注入プロセスにおいて
も、図1に示すように、導入された不純物の総量を測定
し(2′)、これについてパラメータの抽出(3′)及
び計算(5′)を行って、熱処理のシミュレートを行う
ようにした。符号(1′)はイオン注入装置部、符号
(4′)はデータベースである。
In the present embodiment, also in the ion implantation process, as shown in FIG. 1, the total amount of introduced impurities is measured (2 '), and parameter extraction (3') and calculation (5 ') are performed for this. Then, the heat treatment was simulated. Reference numeral (1 ') is an ion implanter unit, and reference numeral (4') is a database.

【0022】特に本実施例では、導入された不純物の総
量に基づく計算が、不純物の拡散長への影響を考慮した
ものとした。
In particular, in the present embodiment, the calculation based on the total amount of introduced impurities takes into consideration the influence on the diffusion length of impurities.

【0023】また本実施例は、このシミュレート結果
を、イオン注入・熱処理プロセスに具体的にフィードバ
ックして半導体製造を行う構成にしたものである。即
ち、本実施例では、半導体基板に不純物をイオン注入に
より導入し、熱処理を行って不純物を拡散させて不純物
拡散領域を得る際、該不純物拡散領域の不純物の濃度分
布を、少なくとも導入された不純物の総量に基づく計算
を含む工程によりシミュレートし、該シミュレートによ
り予測される不純物分布に基づいて半導体基板への不純
物のイオン注入及び熱処理を行うようにした。装置構成
としては、半導体基板に不純物をイオン注入により導入
し、熱処理を行って不純物を拡散させて不純物拡散領域
を得るイオン注入・熱処理装置であって、該不純物拡散
領域の不純物の濃度分布を、少なくとも導入された不純
物の総量に基づくとともに、不純物の拡散長への影響を
考慮した計算を含む工程により予測するシミュレート装
置部(図1の(2)〜(5)、また(2′)〜
(5′))と、該シミュレート装置部により予測される
不純物濃度分布に基づいて半導体基板への不純物のイオ
ン注入及び熱処理を行うイオン注入装置部(1′)及び
熱処理装置部(1)を備える。
In this embodiment, the simulation result is specifically fed back to the ion implantation / heat treatment process to manufacture a semiconductor. That is, in this embodiment, when an impurity is introduced into a semiconductor substrate by ion implantation, and a heat treatment is performed to diffuse the impurity to obtain an impurity diffused region, the impurity concentration distribution in the impurity diffused region is set to at least the introduced impurity. The simulation is performed by a process including a calculation based on the total amount of the impurities, and the impurity ion implantation into the semiconductor substrate and the heat treatment are performed based on the impurity distribution predicted by the simulation. The apparatus configuration is an ion implantation / heat treatment apparatus in which an impurity is introduced into a semiconductor substrate by ion implantation, and heat treatment is performed to diffuse the impurity to obtain an impurity diffusion region, wherein the impurity concentration distribution in the impurity diffusion region is A simulation device section ((2) to (5) in FIG. 1 and (2 ') to be based on at least the total amount of introduced impurities and predicted by a process including a calculation in consideration of the influence on the diffusion length of impurities)
(5 ')), and an ion implantation apparatus section (1') and a heat treatment apparatus section (1) that perform ion implantation of impurities into the semiconductor substrate and heat treatment based on the impurity concentration distribution predicted by the simulation apparatus section. Prepare

【0024】本実施例のプロセスでは、実際の半導体製
造に先立って、以下の手順によって、計算に必要なパラ
メータを抽出する。この作業は、新しい試料を作製する
たびに行っておき、データベースとして蓄え、次の試料
作製に役立てる。なお、パラメータを作製試料に基づく
のでなく、既知資料、論文等から求め、これをデータベ
ースに入れてパラメータとして用いるようにすることが
できる。よって、図1におけるパラメータ抽出(3)が
不要な構成とすることもできる。
In the process of this embodiment, parameters required for calculation are extracted by the following procedure prior to actual semiconductor manufacturing. This work is performed every time a new sample is prepared, stored as a database, and used for the next sample preparation. It should be noted that the parameters can be obtained from known materials, papers, etc. instead of being based on the prepared sample, and can be put into a database and used as parameters. Therefore, the parameter extraction (3) in FIG. 1 can be omitted.

【0025】本実施例では、以下の手順を行った。 熱処理装置部(1)で、計算に必要なパラメータを抽
出するために必要な試料作製を行う。 不純物濃度測定装置(2)で、上記熱処理装置部
(1)で作った試料の不純物濃度の測定を行う(ここで
はSIMS,SR等の実測手段を使用する)。 上記の結果と、後に示す新規に創案した計算モデル
式とデータベース(4)(過去の測定結果や論文などに
基づく)を元に、パラメータ抽出装置(3)で、計算式
のために要するパラメータ抽出を行う。 上記の結果得られたパラメータを熱処理計算装置
(5)(必要により更に、イオン注入計算装置
(5′))に導入し、熱処理装置部(1)で作製する試
料の不純物濃度分布の予測計算をこの熱処理計算装置
(5)で行う。
In this example, the following procedure was performed. The heat treatment apparatus section (1) prepares a sample necessary for extracting parameters required for calculation. The impurity concentration measuring device (2) measures the impurity concentration of the sample prepared in the heat treatment device section (1) (here, a measuring means such as SIMS or SR is used). Based on the above results and the newly created calculation model formula and database (4) (based on past measurement results and papers) shown below, the parameter extraction device (3) extracts the parameters required for the calculation formula. I do. The parameters obtained as a result of the above are introduced into the heat treatment calculation device (5) (further, if necessary, the ion implantation calculation device (5 ′)), and the impurity concentration distribution of the sample produced in the heat treatment device section (1) is predicted and calculated. This heat treatment calculation device (5) is used.

【0026】以上から得られた結果を用いて、実際につ
くる半導体デバイスの特性予測を行う。
Using the results obtained above, the characteristics of a semiconductor device to be actually manufactured are predicted.

【0027】本実施例は各種半導体装置製造プロセスに
適用できるものであるが、図2には、本実施例を適用で
きるMOSトランジスタ(MOS:Metal Oxi
desemiconductor)の概略断面図を示
す。図2において、基板10(単結晶Si等のSi基板
や、その他半導体基板)に注入した活性化した不純物拡
散領域11,12の不純物濃度分布を予測する。本実施
例の半導体プロセスシミュレーションでは、このような
MOSトランジスタをはじめ、バイポーラトランジスタ
などにも同様に適用できるが、ここではMOSトランジ
スタを代表して説明を進める。なお図2中、符号13は
ゲート絶縁膜をなすSiO2 等の絶縁体、14はポリS
i等から成るゲート電極、15S,15G,15Dは各
々ソース、ゲート、ドレインの各引出し電極である。通
常半導体作製工程では、まず、イオン注入(不純物の注
入)によって半導体基板10内に不純物を注入し、その
後熱処理を行うことによって不純物の活性化、再分布を
行って不純物拡散領域11,12を形成して、所望の特
性が得られるようにしている。
Although this embodiment can be applied to various semiconductor device manufacturing processes, FIG. 2 shows a MOS transistor (MOS: Metal Oxi) to which this embodiment can be applied.
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor device). In FIG. 2, the impurity concentration distribution of the activated impurity diffusion regions 11 and 12 injected into the substrate 10 (Si substrate such as single crystal Si or other semiconductor substrate) is predicted. In the semiconductor process simulation of this embodiment, not only such a MOS transistor but also a bipolar transistor or the like can be similarly applied, but here, the description will be given by taking a MOS transistor as a representative. In FIG. 2, reference numeral 13 is an insulator such as SiO 2 forming a gate insulating film, and 14 is poly S.
Gate electrodes 15S, 15G, and 15D made of i or the like are source, gate, and drain extraction electrodes, respectively. In the normal semiconductor manufacturing process, first, impurities are implanted into the semiconductor substrate 10 by ion implantation (impurity implantation), and then heat treatment is performed to activate and re-distribute the impurities to form the impurity diffusion regions 11 and 12. To obtain the desired characteristics.

【0028】従来の手法のシミュレーションによって得
られた図2のA−A断面での不純物濃度分布の模式図
を、図3に示す。一方、実測によって得られた同断面で
の不純物濃度分布の模式図を、図4に示す。いずれも、
イオン注入を行った後、熱処理を行った場合についての
分布である。以後、この不純物濃度分布を例にとって記
述する。
FIG. 3 shows a schematic diagram of the impurity concentration distribution in the AA cross section of FIG. 2 obtained by the simulation of the conventional method. On the other hand, a schematic diagram of the impurity concentration distribution in the same section obtained by actual measurement is shown in FIG. In each case,
This distribution is for the case where heat treatment is performed after ion implantation. Hereinafter, this impurity concentration distribution will be described as an example.

【0029】従来、一般的に用いられている解析的な手
法によるシミュレーションでは、図3に示すように、ド
ーズ(不純物総量(図3及び図4の不純物濃度分布の面
積に相当する))を変化させた場合、不純物濃度分布
は、図3の点線で示すように縦軸方向へ平行移動する。
即ち、図3中符号Iで示す分布を中ドーズとすると、高
ドーズIIの場合は縦方向上方へシフトし、低ドーズI
IIの場合は縦方向下方へシフトする。
In the simulation by the analytical method generally used in the past, the dose (total amount of impurities (corresponding to the area of the impurity concentration distribution in FIGS. 3 and 4)) was changed as shown in FIG. In this case, the impurity concentration distribution moves in parallel in the vertical axis direction as shown by the dotted line in FIG.
That is, assuming that the distribution indicated by reference numeral I in FIG. 3 is a medium dose, in the case of a high dose II, it shifts upward in the vertical direction and a low dose I
In the case of II, it shifts vertically downward.

【0030】一方、実測による実験結果では、図4の点
線のように、ドーズが或る量より大きくなるとプロジェ
クションレンジRp を中心に生ずる分布曲線の頂部の凸
状部の幅aが、高ドーズII′になれば小さくなり、低
ドーズIII′になれば大きくなることが知られている
(I′で中ドーズの場合を示す)。これはまずイオン注
入時に生じ、その後の熱処理後にも生じるものであるの
で、熱処理後の不純物濃度分布をシミュレートする場合
に大きな問題となる。従来の手法では、図3に示すよう
に、この実際の挙動はシミュレートできなかった。よっ
て本実施例ではこれを解決して、イオン注入後に熱処理
を高温短時間処理(RTA:RapidThermal
Annealing)で1回行った後の不純物濃度分
布を、ドーズの変化に合わせて、従来より高精度に予測
するシミュレータを実現した。
On the other hand, in the experimental results by actual measurement, as shown by the dotted line in FIG. 4, when the dose becomes larger than a certain amount, the width a of the convex portion at the top of the distribution curve centered on the projection range R p is high. It is known that it becomes smaller at II 'and becomes larger at low dose III' (I 'shows the case of medium dose). Since this occurs at the time of ion implantation and also after the subsequent heat treatment, it becomes a serious problem when simulating the impurity concentration distribution after the heat treatment. With the conventional method, as shown in FIG. 3, this actual behavior could not be simulated. Therefore, in the present embodiment, this is solved and the heat treatment after the ion implantation is performed at a high temperature for a short time (RTA: Rapid Thermal).
A simulator for predicting the impurity concentration distribution after performing the annealing once) according to the change of the dose with higher accuracy than before has been realized.

【0031】先に記したように、イオン注入後熱処理を
行った実験結果では、図4の点線よのように、上記幅a
は高ドーズになれば小さくなり、低ドーズになれば大き
くなる。また、分布の底部の幅b(深部における広が
り)はあるドーズでもっとも大きくなり、ドーズがそれ
以上でもそれ以下でも減少していくことが知られてい
る。そこで、a,bをドーズに合わせて変化するように
新規に計算モデル式を立案し、実験結果を高精度に予測
できるようにした。
As described above, in the experimental result of the heat treatment after the ion implantation, as shown by the dotted line in FIG.
Becomes smaller at higher doses and larger at lower doses. Further, it is known that the width b at the bottom of the distribution (broadening in the deep part) becomes the largest at a certain dose, and decreases even if the dose is more or less than that. Therefore, a new calculation model formula is designed so that a and b are changed according to the dose, so that the experimental result can be predicted with high accuracy.

【0032】以下、この新規計算モデル式について記
す。
The new calculation model formula will be described below.

【0033】従来の熱処理による不純物の拡散方程式
は、以下のように表される。
The diffusion equation of impurities by the conventional heat treatment is expressed as follows.

【0034】[0034]

【数1】 ∂C/∂t=−divJ J=−DgradC (1)[Equation 1] ∂C / ∂t = -divJ J = -DgradC (1)

【0035】ここで、Cは不純物濃度、Dは拡散定数、
tは拡散時間(熱処理時間)である。RTAの計算は拡
散定数Dに時間依存性を与えて、以下のように表され
る。
Here, C is the impurity concentration, D is the diffusion constant,
t is a diffusion time (heat treatment time). The RTA calculation gives the diffusion constant D time dependence and is expressed as follows.

【0036】[0036]

【数2】 D=D(t)=D0 {1+Kexp(−t/τ)} (2)## EQU2 ## D = D (t) = D 0 {1 + Kexp (-t / τ)} (2)

【0037】ここで、τは時定数、D0 は増速拡散のな
い(時間依存性のない)通常拡散定数である。式(2)
は図3のbに関与する。
Here, τ is a time constant, and D 0 is a normal diffusion constant without enhanced diffusion (no time dependence). Equation (2)
Relates to FIG. 3b.

【0038】また、図3のaはイオン注入時のパラメー
タRp (分布のピーク位置)とσ(分布の広がり)を用
いて、以下のように表される。
Further, FIG. 3A is expressed as follows using the parameters R p (peak position of distribution) and σ (spread of distribution) at the time of ion implantation.

【0039】[0039]

【数3】 a=(YL ×σ−Rp )+(RP −YU ×σ) (3)Equation 3] a = (Y L × σ- R p) + (R P -Y U × σ) (3)

【0040】ここで、YL ,YU は定数である。Here, Y L and Y U are constants.

【0041】従来の計算方法では、式(1)(2)
(3)を用いて不純物濃度分布を予測している。すなわ
ち、τ,K,YL ,YU は一定値であり、図3の点線の
ような計算結果となる。従って、図3のように、a,b
の幅がドーズによらず一定となってしまい、図4のよう
なドーズ依存性は計算できない。
In the conventional calculation method, equations (1) and (2) are used.
(3) is used to predict the impurity concentration distribution. That is, τ, K, Y L and Y U are constant values, and the calculation result is as shown by the dotted line in FIG. Therefore, as shown in FIG. 3, a, b
The width becomes constant regardless of the dose, and the dose dependency as shown in FIG. 4 cannot be calculated.

【0042】そこで、本発明は、図3のa,bの値を改
善するため、D,aにドーズの依存性を持たせた。すな
わち、
Therefore, in the present invention, in order to improve the values of a and b in FIG. 3, D and a have a dose dependency. That is,

【0043】[0043]

【数4】D=D(dose,t)(K=K(dos
e),τ=τ(dose)),a=a(dose),
(YL =YL (dose),YU =YU (dose))
とした。(doseはドーズである。)。
## EQU00004 ## D = D (dose, t) (K = K (dos
e), τ = τ (dose)), a = a (dose),
(Y L = Y L (dose), Y U = Y U (dose))
And (Dose is dose).

【0044】実験結果から、式(2)に以下のようにド
ーズ依存性を与えた。
From the experimental results, the dose dependence is given to the equation (2) as follows.

【0045】[0045]

【数5】 (Equation 5)

【0046】また、式(3)には以下のようにドーズ依
存性を与えた。
Further, the dose dependency is given to the equation (3) as follows.

【0047】[0047]

【数6】 a={(YL0+YL1×log10(dose))×σ−RP } +{RP −(YU0+YU1×log10(dose))×σ} YL =YL (dose)=YL0+YL1×log10(dose) (5) YU =YU (dose)=YU0+YU1×log10(dose)A = {(Y L0 + Y L1 × log 10 (dose)) × σ−R P } + {R P − (Y U0 + Y U1 × log 10 (dose)) × σ} Y L = Y L (Dose) = Y L0 + Y L1 × log 10 (dose) (5) Y U = Y U (dose) = Y U0 + Y U1 × log 10 (dose)

【0048】式(1)(4)(5)を用いて計算するこ
とにより、図4のように、イオン注入とRTA後の不純
物濃度分布の計算を、ドーズの変化に合わせて予測でき
るようになる。
By using the formulas (1), (4), and (5), the calculation of the impurity concentration distribution after ion implantation and RTA can be predicted in accordance with the change in dose as shown in FIG. Become.

【0049】従って、このシミュレータを用いることに
より、LSIなどの半導体の特性に関与するPNジャン
クション深さや不純物総量などが、従来より精度良く予
測できるようになった。
Therefore, by using this simulator, the PN junction depth, the total amount of impurities, and the like, which are related to the characteristics of semiconductors such as LSI, can be predicted more accurately than before.

【0050】次に、具体的なプロセスを説明する。ま
ず、試料の概要を記す。本実施例では下記試料を使用し
た。
Next, a specific process will be described. First, the outline of the sample will be described. The following samples were used in this example.

【0051】基板は、高抵抗、N型、面方位{10
0}、単結晶Siを用いる。 まず、基板表面に10nmの酸化膜を形成する。 次に、BF2 を注入エネルギー20keVでイオン注
入する。ドーズは、1×1014,3×1014,1×10
15,3×1015atoms/cm2 の4条件である。 それぞれの試料について、900℃でRTAを行っ
て、不純物の活性化、再分布を行う。拡散時間は、1,
3,10,30,100秒の5条件である。 以上20試料(イオン注入直後の試料も含めると40
試料)について、SIMS測定を行う。
The substrate is high resistance, N-type, plane orientation {10
0}, single crystal Si is used. First, a 10 nm oxide film is formed on the surface of the substrate. Next, BF 2 is ion-implanted with an implantation energy of 20 keV. The dose is 1 × 10 14 , 3 × 10 14 , 1 × 10
The four conditions are 15 , 3 × 10 15 atoms / cm 2 . For each sample, RTA is performed at 900 ° C. to activate and re-distribute impurities. The diffusion time is 1,
There are five conditions of 3, 10, 30, 100 seconds. 20 samples above (40 including sample immediately after ion implantation)
SIMS measurement is performed on the sample).

【0052】以上の試料に対して、式(1)(4)
(5)を用いて計算した。K=K(dose),τ=τ
(dose),YL =YL (dose),YU =Y
U (dose)は、各々以下のような値を用いた。
For the above samples, equations (1) and (4)
Calculated using (5). K = K (dose), τ = τ
(Dose), Y L = Y L (dose), Y U = Y
The following values were used for U (dose).

【0053】[0053]

【数7】 (Equation 7)

【0054】ここで、doseはatoms/cm2
τ,τ0 ,τ1 はs、YL ,YL0,YL1,YU はμmの
次元を持つ。
Here, dose is atoms / cm 2 ,
τ, τ 0 and τ 1 have dimensions of s and Y L , Y L0 , Y L1 and Y U have dimensions of μm.

【0055】なお、上記の実施例ではイオン注入が非常
に浅い場合で、図4のaがSi基板表面まで達している
ため、YU −doseの関係式が導きにくく、よって、
Uは十分大きくとり一定値とした。
In the above embodiment, when the ion implantation is very shallow and a in FIG. 4 reaches the surface of the Si substrate, it is difficult to derive the relational expression of Y U -dose.
Y U was set to a sufficiently large constant value.

【0056】上述の関係式を図示したのが図5から図7
である。図5はτ−ドーズ、図6はK−ドーズ、図7は
L −ドーズの関係図をそれぞれ示す。
The above relational expressions are shown in FIGS. 5 to 7.
Is. Figure 5 is τ- dose, 6 K- dose, 7 Y L - shows the dose relationship view, respectively.

【0057】次に、本実施例により、イオン注入はドー
ズ依存性を考慮したPearson関数を用い、熱処理
は、上記新計算モデルを用いて、不純物濃度分布を計算
した結果を示す。実測であるSIMS測定結果と重ね合
わせて、良好に一致することを示すが、対比のため、式
(1)(2)(3)を用いて従来の計算による結果とS
IMSとを重ね合わせたものも示す。ここでは、本実施
例の効果が顕著に現れる1×1015atoms/cm2
と3×1015atoms/cm2 の2つのドーズ量の場
合の結果を示す。
Next, according to the present embodiment, the result of calculating the impurity concentration distribution by using the Pearson function considering the dose dependence for the ion implantation and using the above new calculation model for the heat treatment will be shown. It is shown that there is good agreement by superimposing it on the SIMS measurement result, which is the actual measurement. However, for comparison, the result obtained by the conventional calculation using equations (1), (2), and (3) and S
Also shown is an overlay with IMS. Here, 1 × 10 15 atoms / cm 2 where the effect of the present embodiment is remarkably exhibited.
And the results for two doses of 3 × 10 15 atoms / cm 2 .

【0058】図8,図10,図12,図14,図16,
図18,図20,図22,図24,図26は、SIMS
(Secondary Ion Mass Spect
rometry)の結果(B)と、本実施例により、特
に本実施例の熱処理計算装置(5)で計算したPear
son関数の結果(A)を重ねた図である。
FIG. 8, FIG. 10, FIG. 12, FIG. 14, FIG.
18, FIG. 20, FIG. 22, FIG. 24, and FIG.
(Secondary Ion Mass Spec
(B) and the Pear calculated by the heat treatment calculation device (5) according to the present embodiment, in particular, according to the present embodiment.
It is the figure which piled up the result (A) of a son function.

【0059】また、図9,図11,図13,図15,図
17,図19,図21,図23,図25,図27は、S
IMSの結果(B)と従来の計算結果(C)を重ねた図
である。
In addition, in FIGS. 9, 11, 13, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, and 27, S
It is the figure which piled up the result (B) of IMS and the conventional calculation result (C).

【0060】図8及び図9は、ドーズ量が1×1015
toms/cm2 の場合について、拡散時間が1秒の場
合の実施例1の計算結果(A)とSIMSの測定結果
(B)を重ねて示した図であり(図8)、また従来法の
計算結果(C)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示
した図である(図9)。
8 and 9, the dose amount is 1 × 10 15 a
FIG. 9 is a diagram in which the calculation result (A) of Example 1 and the measurement result (B) of SIMS when the diffusion time is 1 second and the measurement result (B) in the case of toms / cm 2 are overlapped (FIG. 8), and FIG. It is the figure which overlapped and showed the calculation result (C) and the measurement result (B) of SIMS (FIG. 9).

【0061】図10及び図11は、同じくドーズ量が1
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が3秒の場合の実施例1の計算結果(A)とS
IMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり(図1
0)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの測定結
果(B)を重ねて示した図である(図11)。
Similarly, in FIGS. 10 and 11, the dose amount is 1
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
Calculation results (A) and S of Example 1 when the diffusion time is 3 seconds
It is the figure which piled up the measurement result (B) of IMS (FIG. 1).
0), and the calculation result (C) of the conventional method and the measurement result (B) of SIMS are overlaid (FIG. 11).

【0062】図12及び図13は、同じくドーズ量が1
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が10秒の場合の実施例1の計算結果(A)と
SIMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり(図
12)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの測定
結果(B)を重ねて示した図である(図13)。
12 and 13, the dose amount is 1 as well.
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is the figure which overlapped the calculation result (A) of Example 1 and the measurement result (B) of SIMS in case the spreading | diffusion time was 10 seconds (FIG. 12), and also shows the calculation result (C) of a conventional method, and SIMS. It is the figure which piled up and showed the measurement result (B) (FIG. 13).

【0063】図14及び図15は、同じくドーズ量が1
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が30秒の場合の実施例1の計算結果(A)と
SIMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり(図
14)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの測定
結果(B)を重ねて示した図である(図15)。
Similarly, in FIGS. 14 and 15, the dose amount is 1
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
FIG. 15 is a diagram in which the calculation result (A) of Example 1 and the measurement result (B) of SIMS when the diffusion time is 30 seconds are superimposed (FIG. 14), and the calculation result (C) of the conventional method and SIMS are shown. It is the figure which piled up and showed the measurement result (B) (FIG. 15).

【0064】図16及び図17は、同じくドーズ量が1
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が100秒の場合の実施例1の計算結果(A)
とSIMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり
(図16)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの
測定結果(B)を重ねて示した図である(図17)。
In FIGS. 16 and 17, the dose amount is 1
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
Calculation result (A) of Example 1 when the diffusion time is 100 seconds
And FIG. 17 is a diagram in which the SIMS measurement result (B) is overlaid (FIG. 16), and is a diagram in which the calculation result (C) of the conventional method and the SIMS measurement result (B) are overlaid (FIG. 17). .

【0065】図18及び図19は、ドーズ量が3×10
15atoms/cm2 の場合について、拡散時間が1秒
の場合の実施例1の計算結果(A)とSIMSの測定結
果(B)を重ねて示した図であり(図18)、また従来
法の計算結果(C)とSIMSの測定結果(B)を重ね
て示した図である(図19)。
18 and 19, the dose amount is 3 × 10.
FIG. 19 is a diagram in which the calculation result (A) of Example 1 and the measurement result (B) of SIMS when the diffusion time is 1 second and the measurement result (B) are overlapped for the case of 15 atoms / cm 2 (FIG. 18), and the conventional method. It is the figure which overlapped and showed the calculation result of (C) and the measurement result of SIMS (B) (FIG. 19).

【0066】図20及び図21は、同じくドーズ量が3
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が3秒の場合の実施例1の計算結果(A)とS
IMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり(図2
0)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの測定結
果(B)を重ねて示した図である(図21)。
20 and 21, the dose amount is 3 as well.
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
Calculation results (A) and S of Example 1 when the diffusion time is 3 seconds
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B) of IMS (FIG.
0), and the calculation result (C) of the conventional method and the measurement result (B) of SIMS are overlaid (FIG. 21).

【0067】図22及び図23は、同じくドーズ量が3
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が10秒の場合の実施例1の計算結果(A)と
SIMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり(図
22)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの測定
結果(B)を重ねて示した図である(図23)。
22 and 23, the dose amount is 3 as well.
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
FIG. 23 is a diagram in which the calculation result (A) of Example 1 and the measurement result (B) of SIMS when the diffusion time is 10 seconds are shown in an overlapping manner (FIG. 22), and the calculation result (C) of the conventional method and SIMS It is the figure which piled up and showed the measurement result (B) (FIG. 23).

【0068】図24及び図25は、同じくドーズ量が3
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が30秒の場合の実施例1の計算結果(A)と
SIMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり(図
24)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの測定
結果(B)を重ねて示した図である(図25)。
24 and 25, the dose amount is 3 as well.
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
FIG. 25 is a diagram in which the calculation result (A) of Example 1 and the measurement result (B) of SIMS when the diffusion time is 30 seconds are superimposed (FIG. 24), and the calculation result (C) of the conventional method and SIMS are also shown. It is the figure which piled up and showed the measurement result (B) (FIG. 25).

【0069】図26及び図27は、同じくドーズ量が3
×1015atoms/cm2 の場合についてであるが、
拡散時間が100秒の場合の実施例1の計算結果(A)
とSIMSの測定結果(B)を重ねて示した図であり
(図26)、また従来法の計算結果(C)とSIMSの
測定結果(B)を重ねて示した図である(図27)。
26 and 27, the dose amount is 3 as well.
As for the case of × 10 15 atoms / cm 2 ,
Calculation result (A) of Example 1 when the diffusion time is 100 seconds
And FIG. 27 is a diagram showing the SIMS measurement result (B) in an overlapping manner (FIG. 26), and is a diagram showing the calculation result of the conventional method (C) and the SIMS measurement result (B) in an overlapping manner (FIG. 27). .

【0070】従来の計算結果(C)は、不純物注入総量
(ドーズ量)依存性が扱われていないので、実測値であ
るSIMS測定の結果(B)とかけ離れているのに対
し、本実施例の計算結果(A)は、実測結果とよく一致
している。本実施例では特に、ドーズが3×1014at
oms/cm2 を超える量の場合について、従来の計算
より良い結果が与ええられた。
Since the conventional calculation result (C) does not deal with the dependency of the total amount of impurity implantation (dose amount), it is far from the result of SIMS measurement (B) which is an actual measurement value, whereas in the present embodiment. The calculation result (A) of 1 is in good agreement with the actual measurement result. In this embodiment, in particular, the dose is 3 × 10 14 at
For the case of the amount exceeding oms / cm 2 , a better result was given than the conventional calculation.

【0071】本実施例によれば、イオン注入・熱処理に
よる不純物濃度の測定回数の削減が可能となった。ま
た、不純物注入総量(ドーズ量)依存性を考慮した不純
物導入及び熱処理による不純物濃度の計算を新規計算式
(計算モデル)の導入により、簡便な計算手法で可能と
した。
According to this embodiment, it is possible to reduce the number of times the impurity concentration is measured by ion implantation / heat treatment. In addition, the introduction of new impurities (calculation model) and the introduction of new impurities (calculation model) in consideration of the total impurity implantation (dose) dependency and the calculation of the impurity concentration were made possible by a simple calculation method.

【0072】かつ、従来の簡便な計算手法を応用するこ
とにより、計算時間を短縮できた。
Moreover, the calculation time can be shortened by applying the conventional simple calculation method.

【0073】更に、計算に必要なパラメータを大幅に削
減し、パラメータ抽出を簡便にした。パラメータの削減
により、計算機内のメモリーを削減できた。
Further, the parameters required for the calculation have been greatly reduced, and the parameter extraction has been simplified. By reducing the parameters, we were able to reduce the memory in the computer.

【0074】実施例2 実施例1では、熱処理装置部(1)とイオン注入装置部
(1′)との双方について、各々独立の不純物濃度測定
装置(2)及び(2′)、パラメータ抽出装置(3)及
び(3′)、熱処理計算装置(5)及びイオン注入計算
装置(5′)を設けたが、本実施例では、図28に示す
ように、熱処理装置部(1)とイオン注入装置部
(1′)とに共通の不純物濃度測定装置(2)、パラメ
ータ抽出装置(3)、熱処理イオン注入計算装置(5)
を用いるようにした。データベース(4)も共通とし
た。本実施例も、実施例1と同様の作用効果を示す。
Example 2 In Example 1, the impurity concentration measuring devices (2) and (2 ′) and the parameter extracting device which are independent of each other for both the heat treatment apparatus section (1) and the ion implantation apparatus section (1 ′). Although (3) and (3 '), the heat treatment calculation device (5) and the ion implantation calculation device (5') are provided, in this embodiment, as shown in FIG. Impurity concentration measuring device (2), parameter extraction device (3), heat treatment ion implantation calculation device (5) common to the device section (1 ')
Was used. The database (4) was also common. This embodiment also exhibits the same operational effects as the first embodiment.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
簡便かつ高速な手法によりドーズ量依存性を考慮した不
純物導入及び熱拡散領域の不純物濃度分布のシミュレー
ションを行うことができるシミュレーション方法を提供
し、かつこのようなドーズ量依存性を考慮してイオン注
入及び熱拡散を実現できる不純物拡散領域の形成方法、
及び熱処理装置を提供することができた。
As described in detail above, according to the present invention,
To provide a simulation method capable of simulating the impurity concentration distribution considering the dose dependency and the impurity concentration distribution in the thermal diffusion region by a simple and fast method, and ion implantation taking such dose dependency into consideration. And a method for forming an impurity diffusion region capable of realizing thermal diffusion,
And a heat treatment apparatus can be provided.

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

【図1】実施例1の半導体製造プロセスのフロー図であ
る。
FIG. 1 is a flowchart of a semiconductor manufacturing process according to a first embodiment.

【図2】実施例1が適用できる典型的なMOSトランジ
スタの断面を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a typical MOS transistor to which the first embodiment can be applied.

【図3】図2のA−A断面について、従来のシミュレー
ションによる不純物濃度分布のドーズ依存性を示す模式
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a dose dependence of an impurity concentration distribution by a conventional simulation with respect to the AA cross section of FIG. 2.

【図4】図2のA−A断面について、実験結果による不
純物濃度分布のドーズ依存性を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the dose dependence of the impurity concentration distribution according to the experimental results for the AA cross section of FIG.

【図5】拡散定数の拡散時間依存性を表すパラメータτ
のドーズ量依存性を示す図である。
FIG. 5 is a parameter τ showing the diffusion time dependence of the diffusion constant.
It is a figure which shows the dose amount dependence of.

【図6】拡散定数の拡散時間依存性を表すパラメータK
のドーズ量依存性を示す図である。
FIG. 6 is a parameter K showing the diffusion time dependence of the diffusion constant.
It is a figure which shows the dose amount dependence of.

【図7】アモルファス化領域に関するパラメータYL
ドーズ依存性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a dose dependence of a parameter Y L relating to an amorphized region.

【図8】ドーズ量が1×1015atoms/cm2 、拡
散時間1秒の場合について、実施例1の計算結果(A)
とSIMSの測定結果(B)を重ねて示した図である。
FIG. 8 is a calculation result (A) of Example 1 in the case where the dose amount is 1 × 10 15 atoms / cm 2 and the diffusion time is 1 second.
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B) of SIMS.

【図9】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMSの
測定結果(B)を重ねて示した図である。
FIG. 9 is a diagram similarly showing the calculation result (C) of the conventional method and the measurement result (B) of SIMS in an overlapping manner.

【図10】ドーズ量が1×1015atoms/cm2
拡散時間3秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 10 shows a dose amount of 1 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in the case of spreading | diffusion time 3 seconds.

【図11】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
11] Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図12】ドーズ量が1×1015atoms/cm2
拡散時間10秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 12 shows a dose amount of 1 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in the case of spreading | diffusion time 10 seconds in piles.

【図13】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
13] Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図14】ドーズ量が1×1015atoms/cm2
拡散時間30秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 14 shows a dose amount of 1 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in a case where a diffusion time is 30 seconds.

【図15】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
FIG. 15 Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図16】ドーズ量が1×1015atoms/cm2
拡散時間100秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 16 shows a dose amount of 1 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in the case where a diffusion time is 100 seconds.

【図17】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
FIG. 17 Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図18】ドーズ量が3×1015atoms/cm2
拡散時間1秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示した図で
ある。
FIG. 18 shows a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is the figure which overlapped and showed the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS about the case where a spreading | diffusion time is 1 second.

【図19】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
19] Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図20】ドーズ量が3×1015atoms/cm2
拡散時間3秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 20 shows a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in the case of spreading | diffusion time 3 seconds.

【図21】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
21] Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図22】ドーズ量が3×1015atoms/cm2
拡散時間10秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 22 shows a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in the case of spreading | diffusion time 10 seconds in piles.

【図23】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
23] Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図24】ドーズ量が3×1015atoms/cm2
拡散時間30秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 24 shows a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in a case where a diffusion time is 30 seconds.

【図25】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
FIG. 25 Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図26】ドーズ量が3×1015atoms/cm2
拡散時間100秒の場合について、実施例1の計算結果
(A)とSIMSの測定結果(B)を重ねて示す図であ
る。
FIG. 26 shows a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm 2 ,
It is a figure which shows the calculation result (A) of Example 1, and the measurement result (B) of SIMS in the case where a diffusion time is 100 seconds.

【図27】同じく、従来法の計算結果(C)とSIMS
の測定結果(B)を重ねて示した図である。
27] Similarly, the calculation result (C) of the conventional method and SIMS
It is the figure which piled up and showed the measurement result (B).

【図28】実施例2の半導体製造プロセスのフロー図で
ある。
FIG. 28 is a flowchart of a semiconductor manufacturing process according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)熱処理装置部 (2)不純物濃度分布測定(装置) (3)パラメータ抽出(装置) (4)データベース (5)熱処理計算(装置)(熱処理−イオン注入計算
(装置)) (1′)イオン注入装置部 (2′)不純物濃度分布測定(装置) (3′)パラメータ抽出(装置) (4′)データベース (5′)イオン注入計算(装置)
(1) Heat treatment equipment part (2) Impurity concentration distribution measurement (equipment) (3) Parameter extraction (equipment) (4) Database (5) Heat treatment calculation (equipment) (Heat treatment-ion implantation calculation (equipment)) (1 ') Ion implantation equipment (2 ') Impurity concentration distribution measurement (equipment) (3') Parameter extraction (equipment) (4 ') Database (5') Ion implantation calculation (equipment)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に不純物を導入し、熱処理を行
って不純物を拡散させて不純物拡散領域を得る場合につ
いて、 該不純物拡散領域の不純物の濃度分布を、 少なくとも導入された不純物の総量に基づく計算を含む
工程によりシミュレートすることを特徴とする半導体製
造プロセスにおけるシミュレーション方法。
1. When impurity is introduced into a semiconductor substrate and heat treatment is performed to diffuse the impurity to obtain an impurity diffused region, the impurity concentration distribution in the impurity diffused region is based on at least the total amount of the introduced impurities. A simulation method in a semiconductor manufacturing process characterized by simulating by a process including calculation.
【請求項2】導入された不純物の総量に基づく計算が、
不純物の拡散長への影響を考慮したものであることを特
徴とする請求項1に記載の半導体製造プロセスにおける
シミュレーション方法。
2. A calculation based on the total amount of impurities introduced is
2. The simulation method in the semiconductor manufacturing process according to claim 1, wherein the influence of the impurity on the diffusion length is taken into consideration.
【請求項3】半導体基板に不純物をイオン注入により導
入し、熱処理を行って不純物を拡散させて不純物拡散領
域を得る不純物拡散領域の形成方法であって、 該不純物拡散領域の不純物の濃度分布を、少なくとも導
入された不純物の総量に基づく計算を含む工程によりシ
ミュレートし、 該シミュレートにより予測される不純物濃度分布に基づ
いて半導体基板への不純物のイオン注入及び熱処理を行
うことを特徴とする不純物拡散領域の形成方法。
3. A method of forming an impurity diffused region, wherein an impurity is introduced into a semiconductor substrate by ion implantation, and a heat treatment is performed to diffuse the impurity to obtain an impurity diffused region. An impurity characterized by performing a simulation by a process including calculation based on at least the total amount of introduced impurities, and performing ion implantation of impurities into a semiconductor substrate and heat treatment based on an impurity concentration distribution predicted by the simulation. Method of forming diffusion region.
【請求項4】半導体基板に不純物をイオン注入により導
入し、熱処理を行って不純物を拡散させて不純物拡散領
域を得る熱処理装置であって、該不純物拡散領域の不純
物の濃度分布を、少なくとも導入された不純物の総量に
基づくとともに、不純物の拡散長への影響を考慮した計
算を含む工程により予測するシミュレート装置部と、 該シミュレート装置部により予測される不純物濃度分布
に基づいて半導体基板への不純物のイオン注入及び熱処
理を行うイオン注入装置部及び熱処理装置部を備えるこ
とを特徴とする熱処理装置。
4. A heat treatment apparatus which obtains an impurity diffusion region by introducing impurities into a semiconductor substrate by ion implantation and performing heat treatment to diffuse the impurities, wherein at least impurity concentration distribution of the impurity diffusion region is introduced. And the semiconductor device based on the impurity concentration distribution predicted by the simulation device unit, which is predicted by a process including a calculation that considers the influence of the impurity on the diffusion length. A heat treatment apparatus comprising: an ion implantation apparatus section for performing impurity ion implantation and heat treatment; and a heat treatment apparatus section.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0780508A2 (en) 1995-12-20 1997-06-25 Henkel Kommanditgesellschaft auf Aktien Dosing container
JP2003531491A (en) * 2000-04-13 2003-10-21 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Automatic process monitor and analysis system for semiconductor processing
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