JPH09129635A - Semiconductor shape prediction simulation and system thereof - Google Patents

Semiconductor shape prediction simulation and system thereof

Info

Publication number
JPH09129635A
JPH09129635A JP28122495A JP28122495A JPH09129635A JP H09129635 A JPH09129635 A JP H09129635A JP 28122495 A JP28122495 A JP 28122495A JP 28122495 A JP28122495 A JP 28122495A JP H09129635 A JPH09129635 A JP H09129635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
semiconductor
oxide film
nodes
display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28122495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Uchida
内田  哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP28122495A priority Critical patent/JPH09129635A/en
Publication of JPH09129635A publication Critical patent/JPH09129635A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor shape prediction simulation method, which can predict the shape of a semiconductor, which is close to the shape of the real semiconductor, and reduces the labor of users, and the system of the method. SOLUTION: Three-dimensional meshes 8 are set on an analytic plane, which is the object of a simulation. The meshes 8 are made to expand and nodes 7 are made to displace on the basis of the principle of a virtual work. The shape of a semiconductor is predicted by the positions of the nodes 7. A constraint in the principle of the virtual work makes it a condition that some out of the nodes 7 are displaced only on the analytic plane, some of the nodes 7 are displaced outside of the analytic plane and a stress from the outside of the analytic plane acts on some of the nodes 7. By imposing this constraint, the nodes 7 can be brought close to an actualer restraint and in the prediction for the shape of the semiconductor, the shape of the semiconductor, which is remarkably close to the shape of the real semiconductor, can be predicted.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の形状を予
測する半導体形状予測シミュレーション方法及びそのシ
ステムに関し、特に実物の形状に近い半導体の形状を予
測でき、シミュレーションのパラメータの設定において
使用者の労力を軽減する半導体形状予測シミュレーショ
ン方法及びそのシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor shape prediction simulation method and system for predicting the shape of a semiconductor, and in particular, it can predict the shape of a semiconductor close to the actual shape of the semiconductor, and the effort of the user in setting the simulation parameters. The present invention relates to a semiconductor shape prediction simulation method and system for reducing the noise.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコンの熱酸化膜は、LSI上の能動
素子を電気的に分離するために用いられる。しかし、現
行のLSI製造で広く用いられているようなLOCOS
(Local Oxidation of Silicon)工程のようなプロセス
では、図18に示すように、平らでないシリコン1と酸
化膜2との界面4が酸化されるために、シリコン1の一
部が酸化膜2に変わる際の体積膨張によって高い応力が
主として窒化膜3下のバーズビーク付近で発生する。ま
た、このような応力はシリコン1基板中に結晶欠陥を生
じさせ、DRAMのデータ保存時間のような電気特性を
悪化させる。
2. Description of the Related Art A silicon thermal oxide film is used to electrically isolate active elements on an LSI. However, LOCOS that is widely used in the current LSI manufacturing
In a process such as a (Local Oxidation of Silicon) process, as shown in FIG. 18, the interface 4 between the uneven silicon 1 and the oxide film 2 is oxidized, so that part of the silicon 1 is changed to the oxide film 2. High stress mainly occurs near the bird's beak below the nitride film 3 due to the volume expansion at this time. Further, such stress causes crystal defects in the silicon 1 substrate, and deteriorates electrical characteristics such as data storage time of DRAM.

【0003】このような酸化工程で発生する応力を評価
するために、また最終的にできあがる酸化膜2の形状を
予測するために、1980年代前半から種々の半導体形
状予測シミュレーション方法がいくつかの研究機関から
発表されている。このような半導体形状予測シミュレー
ション方法には酸化膜2を粘性流体として扱うもの(参
考文献1:D.Chin,S.Y.Oh,S.M.Hu,and R.W.Dutton,IEEE
Trans.Electron Devices,ED-30,(1983),p.744)と、酸
化膜2を粘弾性体として扱うもの(参考文献2:斉藤直
人他,日本機械学会論文集(A編)57完541号(1
991),p.2057)との二種類がある。酸化膜を粘弾性
体として取り扱う場合、酸化膜の応力−ひずみ関係を図
19に示すような体積変形成分と図20に示すようなせ
ん断変形成分とに分けて取り扱うことが精度上望まし
い。
Various semiconductor shape prediction simulation methods have been conducted since the early 1980s in order to evaluate the stress generated in such an oxidation process and to predict the shape of the finally formed oxide film 2. It has been announced by the institution. Such a semiconductor shape prediction simulation method treats the oxide film 2 as a viscous fluid (Reference 1: D.Chin, SYOh, SMHu, and RWDutton, IEEE
Trans. Electron Devices, ED-30, (1983), p.744) and those that treat the oxide film 2 as a viscoelastic body (Reference 2: Naoto Saito et al., The Japan Society of Mechanical Engineers (ed. Issue (1
991), p.2057). When the oxide film is treated as a viscoelastic body, it is desirable in terms of accuracy to handle the stress-strain relationship of the oxide film separately for the volume deformation component as shown in FIG. 19 and the shear deformation component as shown in FIG.

【0004】しかし、変形を体積変形成分とせん断変形
成分とに分解するには、シミュレーションの対象である
酸化膜を含む層構造の断面に相当する解析平面に対して
垂直な方向の応力成分も含めて応力解析を行う必要があ
る。このとき、解析平面に対して垂直な方向にもなんら
かの拘束条件を課す必要がある。
However, in order to decompose the deformation into the volume deformation component and the shear deformation component, the stress component in the direction perpendicular to the analysis plane corresponding to the cross section of the layer structure including the oxide film to be simulated is also included. It is necessary to perform stress analysis. At this time, it is necessary to impose some constraint in the direction perpendicular to the analysis plane.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来はこの方
向の変位が全くゼロであるとする平面ひずみの拘束条件
を課すものと、全く拘束されていないとする平面応力の
拘束条件を課すものとの二種類の半導体形状予測シミュ
レーション方法が存在する。平面応力の拘束条件は明ら
かに存在する実際の拘束を無視しているし、平面ひずみ
の拘束条件は拘束が実際以上に厳しく、その結果、応力
を過大評価してしまう。このためこれらの拘束条件にお
いてシミュレーションして予測した酸化膜形状と、実際
に形成した酸化膜形状とを比較すると、形状が異なると
いう問題点がある。
However, conventionally, there are a constraint condition of plane strain that the displacement in this direction is zero and a constraint condition of plane stress that is not restrained at all. There are two types of semiconductor shape prediction simulation methods. The constraint of plane stress ignores the actual constraint that exists, and the constraint of plane strain is stricter than it actually is, resulting in overestimation of stress. Therefore, when comparing the oxide film shape predicted by simulation under these constraint conditions with the actually formed oxide film shape, there is a problem that the shape is different.

【0006】また、図21は従来のシミュレーションシ
ステムを示す図である。図21中の10は実物の半導体
の形状を予測するシミュレーションシステムの本体であ
る計算機、13はシミュレーションによって予測した酸
化膜形状を印刷するためのハードコピー出力機、17は
計算機10のディスプレイに表示されるシミュレーショ
ンの結果の一具体例の画面である。図21に示すシミュ
レーションシステムにおいてはシミュレーションを行う
に必要なパラメータのうち、界面反応速度定数や酸化種
拡散係数の活性化体積(参考文献3:P.Sutardja,W.G.O
ldham,IEEE Trans.Electron Devices,ED-36,(1989),p.2
415)のパラメータのように、シミュレーションによっ
て予測した酸化膜形状と実物の酸化膜形状との形状比較
によって決定されるパラメータが存在する。
FIG. 21 is a diagram showing a conventional simulation system. In FIG. 21, 10 is a computer which is the main body of the simulation system for predicting the shape of the actual semiconductor, 13 is a hard copy output machine for printing the oxide film shape predicted by the simulation, and 17 is displayed on the display of the computer 10. 3 is a screen of a specific example of a simulation result. In the simulation system shown in FIG. 21, among the parameters necessary for performing the simulation, the activation volume of the interfacial reaction rate constant and the oxidation species diffusion coefficient (Reference 3: P. Sutardja, WGO
ldham, IEEE Trans.Electron Devices, ED-36, (1989), p.2
415), there is a parameter determined by shape comparison between the oxide film shape predicted by simulation and the actual oxide film shape.

【0007】従来では、そのようなパラメータを求める
ために、まず実物の酸化膜形状を写真にとる。また、計
算機10によって画面17のような酸化膜形状を予測
し、ハードコピー出力機13によって予測した酸化膜形
状を印刷する。写真上の酸化膜形状と印刷物上の酸化膜
形状との形状比較を行う。形状比較によって、パラメー
タを修正する。その修正したパラメータの下で、再度計
算機10によって酸化膜形状を作成する。このようにシ
ミュレーションによる酸化膜形状の予測,形状比較,パ
ラメータの修正を繰り返す。繰り返した後、シミュレー
ションによる酸化膜の形状と写真による酸化膜形状とが
同じになれば、その繰り返しを終了する。その終了した
時点におけるパラメータが正確なパラメータとなる。
Conventionally, in order to obtain such parameters, first, a photograph of the actual oxide film shape is taken. Further, the computer 10 predicts the oxide film shape as shown on the screen 17, and the hard copy output machine 13 prints the predicted oxide film shape. The shape of the oxide film on the photograph and the shape of the oxide film on the printed matter are compared. The parameters are modified by shape comparison. Under the corrected parameters, the computer 10 creates the oxide film shape again. In this way, the prediction of oxide film shape by simulation, shape comparison, and parameter modification are repeated. After the repetition, if the shape of the oxide film by the simulation and the shape of the oxide film by the photograph become the same, the repetition is finished. The parameter at the time when it ends is the correct parameter.

【0008】ところで、上述の比較の作業は主として使
用者が作業を行う。形状比較を行い易くするために、写
真上の酸化膜形状と印刷物上の酸化膜形状との縮尺を同
一にする必要がある。そのために、使用者はシミュレー
ションによる酸化膜形状のハードコピーの縮小あるいは
拡大コピーを作成したり、写真の縮小あるいは拡大コピ
ーを作成したりして、両者の縮尺を同一にする作業を行
う。従来ではこのような煩雑な作業を必要とする問題点
がある。
By the way, the user mainly performs the above-mentioned comparison work. In order to facilitate shape comparison, the scales of the oxide film shape on the photograph and the oxide film shape on the printed matter must be the same. For this purpose, the user performs a work to make the scales of both the same by making a reduced or enlarged copy of the hard copy of the oxide film shape by simulation or a reduced or enlarged copy of the photograph. Conventionally, there is a problem that such complicated work is required.

【0009】さらに、活性化体積のようなパラメータ
は、物理的には酸化温度によらず一定の値をとるのが望
ましい。しかし、活性化体積のパラメータを酸化温度に
よらず一定の値を設定してシミュレーションを行うと、
シミュレーションによる形状と実際の形状とは異なる結
果となる。この原因は、シミュレーションのモデルの不
完全さ等のためである。そこで、活性化体積のようなパ
ラメータは、形状比較で決定する。この形状比較で決定
したパラメータを使用者が自分で設定するのは困難であ
るという問題点がある。特に、シミュレーションに精通
していないような一般使用者がシミュレーションシステ
ムを使用する場合はなおさらである。
Further, it is desirable that the parameter such as the activation volume physically has a constant value regardless of the oxidation temperature. However, if a simulation is performed by setting a constant value for the activation volume parameter regardless of the oxidation temperature,
The result of the simulation is different from the actual shape. This is because the simulation model is incomplete. Therefore, parameters such as activation volume are determined by shape comparison. There is a problem that it is difficult for the user to set the parameters determined by this shape comparison by himself. Especially, when a general user who is not familiar with the simulation uses the simulation system.

【0010】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであり、半導体の形状を予測するにおい
て、実物の形状に近い半導体の形状を予測でき、また、
シミュレーションのパラメータの設定において使用者の
労力を軽減する半導体形状予測シミュレーションシ方法
及びそのシステムを得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and in predicting the shape of a semiconductor, it is possible to predict the shape of the semiconductor close to the actual shape, and
An object of the present invention is to obtain a semiconductor shape prediction simulation method and system for reducing the labor of the user in setting the simulation parameters.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
課題解決手段は、酸化膜を含む層構造の断面の形状を有
限要素法を用いて予測する半導体形状予測シミュレーシ
ョン方法であって、前記断面に相当する解析平面上に複
数の節点を含む要素を設定する第1のステップと、前記
要素を膨張させて、仮想仕事の原理に基づいて、前記要
素の複数の節点を変位させる第2のステップと、前記解
析平面上の節点の位置に基づいて、前記断面の形状を予
測する第3のステップとを備え、前記仮想仕事の原理に
おいて前記要素に課される拘束条件は、前記節点のう
ち、いくつかの節点は前記解析平面上のみを変位する第
1の拘束条件と、前記節点のうち、いくつかの節点は前
記解析平面上から前記解析平面外への外方向に変位する
第2の拘束条件と、前記節点のうち、いくつかの節点に
は前記外方向の応力が作用する第3の拘束条件とを含
む。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor shape prediction simulation method for predicting a cross-sectional shape of a layer structure including an oxide film by using a finite element method, A first step of setting an element including a plurality of nodes on an analysis plane corresponding to the cross section; and a second step of expanding the element to displace the plurality of nodes of the element based on the principle of virtual work. And a third step of predicting the shape of the cross section based on the position of the node on the analysis plane, the constraint condition imposed on the element in the principle of the virtual work is that of the node Of these, some of the nodes are displaced by a first constraint condition only on the analysis plane, and some of the nodes are displaced by an outward direction from the analysis plane to the outside of the analysis plane. And the constraint condition of Of serial nodes, for some nodes and a third constraint stress in the outer direction acts.

【0012】本発明の請求項2に係る課題解決手段にお
いて、前記第3の拘束条件における前記節点は、前記第
2の拘束条件における前記節点と同じであり、かつ前記
第1の拘束条件における前記節点以外のものであり、前
記第2の拘束条件における前記変位のうち、前記解析平
面に垂直な方向の変位の成分は、前記第2の拘束条件に
おける前記節点すべてに同じであり、前記第3の拘束条
件における前記応力のうち、前記解析平面に垂直な方向
の応力の成分は、前記第3の拘束条件における前記節点
すべての総和がゼロである。
In the problem solving means according to claim 2 of the present invention, the node under the third constraint condition is the same as the node under the second constraint condition, and the node under the first constraint condition. Among the displacements under the second constraint condition, the components of the displacement in the direction perpendicular to the analysis plane are the same as all the nodes under the second constraint condition, except for the nodes. Of the stresses under the constraint condition of No. 3, the sum of all the nodes under the third constraint condition of the stress component in the direction perpendicular to the analysis plane is zero.

【0013】本発明の請求項3に係る課題解決手段にお
いて、前記外方向は、前記解析平面に垂直な方向であ
る。
In the problem solving means according to claim 3 of the present invention, the outward direction is a direction perpendicular to the analysis plane.

【0014】本発明の請求項4に係る課題解決手段は、
前記第2のステップにおいて、前記仮想仕事の原理から
導かれ、かつ陰解法を用いた支配方程式に基づいて、前
記節点を変位させる。
[0014] The means for solving the problem according to claim 4 of the present invention is:
In the second step, the nodes are displaced based on a governing equation derived from the virtual work principle and using an implicit method.

【0015】本発明の請求項5に係る課題解決手段は、
半導体の形状を予測する半導体形状予測シミュレーショ
ンシステムであって、実物の半導体の形状である第1の
半導体形状を写した写真から前記第1の半導体形状を取
り込むスキャナと、ディスプレイを含み、前記実物の半
導体の形状を予測し、前記取り込んだ前記第1の半導体
形状と、前記実物の半導体の形状を予測して得られる第
2の半導体形状とを前記ディスプレイに重ね合わせて表
示する当該システムの本体とを備える。
The problem solving means according to claim 5 of the present invention is
A semiconductor shape prediction simulation system for predicting the shape of a semiconductor, comprising: a scanner for capturing the first semiconductor shape from a photograph of a first semiconductor shape, which is the shape of an actual semiconductor; A main body of the system for predicting the shape of a semiconductor, and displaying the first semiconductor shape that has been taken in and a second semiconductor shape that is obtained by predicting the shape of the actual semiconductor on the display in an overlapping manner; Equipped with.

【0016】本発明の請求項6に係る課題解決手段にお
いて、前記写真は、焼き付けられたスケールを有し、当
該システムは、前記ディスプレイに表示される前記スケ
ール上の2点の位置を選択したり、前記ディスプレイ上
に表示される前記第1,第2の半導体形状を当該システ
ムの使用者が選択したり、あるいは前記選択した前記第
1あるいは第2の半導体形状の移動先を選択したりする
ためのポインティングデバイスと、前記2点間の実際の
距離を入力するための入力手段とをさらに備え、前記本
体は、前記ポインティングデバイスによって選択したも
のと前記実際の距離とを受け、前記第1あるいは第2の
半導体形状を回転して前記ディスプレイに表示したり、
前記選択した第1あるいは第2の半導体形状を前記移動
先に移動させて前記ディスプレイに表示させたり、ある
いは前記実際の距離と前記2点の位置に基づいて、前記
第1あるいは第2の半導体形状を拡大あるいは縮小して
前記第1及び第2の半導体形状の縮尺を同じにして前記
ディスプレイに表示したりする。
In the means for solving the problems according to claim 6 of the present invention, the photograph has a printed scale, and the system selects two positions on the scale displayed on the display. , For the user of the system to select the first and second semiconductor shapes displayed on the display, or to select the destination of the selected first or second semiconductor shape. Further pointing device and input means for inputting the actual distance between the two points, the main body receives the one selected by the pointing device and the actual distance, and the first or the first Rotate the semiconductor shape of 2 to display on the display,
The selected first or second semiconductor shape is moved to the destination and displayed on the display, or based on the actual distance and the position of the two points, the first or second semiconductor shape. Is enlarged or reduced to make the scales of the first and second semiconductor shapes the same and displayed on the display.

【0017】本発明の請求項7に係る課題解決手段は、
酸化膜の形状を予測する半導体形状予測シミュレーショ
ンシステムであって、前記酸化膜が形成される際の各酸
化温度において予め設定された低応力粘性係数,酸化種
拡散係数の活性化体積,界面反応速度定数の活性化体
積,粘性係数の活性化体積あるいは応力のタイムステッ
プ等のパラメータを予め設定して、前記パラメータを前
記ディスプレイに表示させて、当該システムの使用者に
選択させ、前記選択したパラメータに基づいて前記酸化
膜の形状を予測する。
The problem solving means according to claim 7 of the present invention is
A semiconductor shape prediction simulation system for predicting the shape of an oxide film, comprising: a low stress viscosity coefficient, an activation volume of an oxidation species diffusion coefficient, and an interfacial reaction rate that are preset at each oxidation temperature when the oxide film is formed. Parameters such as a constant activation volume, a viscous coefficient activation volume, or a stress time step are set in advance, and the parameters are displayed on the display so that the user of the system can select them. Based on this, the shape of the oxide film is predicted.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.まず、一般的な酸化膜の半導体形状予測
シミュレーション方法のモデルを図13〜図15を参照
しながら説明する。図13〜図15において、1は基板
であるシリコン、2はシリコン1上に形成された酸化
膜、3は酸化膜2上のマスクである窒化膜、4はシリコ
ン1と酸化膜2との界面、5は界面4が移動した遷移領
域である。
Embodiment 1 FIG. First, a model of a general oxide film semiconductor shape prediction simulation method will be described with reference to FIGS. 13 to 15, 1 is silicon which is a substrate, 2 is an oxide film formed on silicon 1, 3 is a nitride film which is a mask on oxide film 2, and 4 is an interface between silicon 1 and oxide film 2. 5 is a transition region where the interface 4 has moved.

【0019】以下、二次元の酸化過程を参考文献2に基
づいて説明する。まず図13を参照して、気相中の酸化
種(H2 O又はO2 )が酸化膜2に供給され、酸化膜2
中を拡散して界面4に達する(酸化種拡散過程)。次に
図14を参照して、界面4において酸化が起こることに
より界面4がシリコン1側に移動し、その移動した界面
を遷移領域5として設定する(界面移動過程)。次に図
15を参照して、遷移領域5を膨張させて、その膨張に
よってもとから存在していた酸化膜2が押し上げられて
応力が発生する(体積膨張過程)。以上が一般的なシミ
ュレーションのモデルであり、以下、このモデルに沿っ
て、さらに詳細に半導体形状予測シミュレーション方法
を説明する。
The two-dimensional oxidation process will be described below with reference to Reference 2. First, referring to FIG. 13, oxidizing species (H 2 O or O 2) in the gas phase are supplied to the oxide film 2,
It diffuses inside and reaches the interface 4 (oxidizing species diffusion process). Next, with reference to FIG. 14, the interface 4 moves to the silicon 1 side due to the oxidation at the interface 4, and the moved interface is set as the transition region 5 (interface moving process). Next, referring to FIG. 15, the transition region 5 is expanded, and the oxide film 2 that was originally present is pushed up by the expansion and stress is generated (volume expansion process). The above is a general simulation model, and the semiconductor shape prediction simulation method will be described in more detail below along with this model.

【0020】まず、酸化種拡散過程について説明する。
気相中の酸化種が酸化膜2に供給され、酸化膜2中を拡
散して界面4に達する。界面4における局所的な酸化種
濃度は、定常状態の拡散方程式、 ▽(Deff ▽C)=0 を解いて酸化種の濃度分布を計算して求める。ここでC
は酸化種の濃度,▽はベクトル演算子ナブラ、Deff は
酸化種の実効的な係数である酸化種拡散係数である。
First, the oxidizing species diffusion process will be described.
Oxidizing species in the gas phase are supplied to the oxide film 2, diffuse in the oxide film 2 and reach the interface 4. The local concentration of oxidizing species at the interface 4 is obtained by solving the steady-state diffusion equation, ▽ (Deff ▽ C) = 0, and calculating the concentration distribution of oxidizing species. Where C
Is the concentration of oxidizing species, ∇ is the vector operator Nabla, and Deff is the oxidizing species diffusion coefficient which is the effective coefficient of oxidizing species.

【0021】[0021]

【数1】 (Equation 1)

【0022】ここでDeff0は応力が働かない場合の酸化
種拡散係数、kはボルツマン定数、Tは酸化温度、Vd
は酸化種拡散係数Deff の活性化体積、pは静水圧で、 p=−(σx +σy +σz )/3 である。σi (i =x ,y ,z )は応力の垂直成分であ
る。
Here, Deff0 is the diffusion coefficient of the oxidizing species when stress does not work, k is the Boltzmann constant, T is the oxidation temperature, and Vd
Is the activation volume of the oxidizing species diffusion coefficient Deff, p is the hydrostatic pressure, and p = − (σx + σy + σz) / 3. σi (i = x, y, z) is the vertical component of stress.

【0023】次に、界面移動過程について説明する。酸
化種拡散過程で求めた酸化濃度Cを求めた後、界面4の
局所的な酸化速度F(Fは酸化種の流れでもある)を求
める。図16を参照して界面4の局所的な酸化速度Fは
酸化種濃度Cと界面反応速度定数ks の積に比例すると
する。即ち、 F・n=ks C である。なお、nは酸化膜の外向きの法線ベクトルであ
る。
Next, the interface moving process will be described. After the oxidation concentration C obtained in the oxidizing species diffusion process is obtained, the local oxidation rate F (F is also the flow of oxidizing species) at the interface 4 is obtained. Referring to FIG. 16, it is assumed that the local oxidation rate F of the interface 4 is proportional to the product of the oxidizing species concentration C and the interface reaction rate constant ks. That is, F · n = ks C. Note that n is an outward normal vector of the oxide film.

【0024】[0024]

【数2】 (Equation 2)

【0025】ks0は応力の加わらない場合の界面反応速
度定数,LORIENTは面方位因子、σn は界面に垂直な応
力成分で応力が酸化膜2を圧縮する場合負の値をとる。
Vsは界面反応速度定数ks の活性化体積である。こう
して求めた界面4における酸化速度Fと予め定められた
時間とをかけて距離を算出する。次に、界面4よりその
距離だけ下方に図14に示すように遷移領域5を設定す
る。
Ks0 is an interface reaction rate constant when no stress is applied, LORIENT is a plane orientation factor, and σn is a stress component perpendicular to the interface and has a negative value when the stress compresses the oxide film 2.
Vs is an activation volume having an interface reaction rate constant ks. The distance is calculated by multiplying the oxidation rate F at the interface 4 thus obtained by a predetermined time. Next, a transition region 5 is set below the interface 4 by that distance as shown in FIG.

【0026】なお、気相/酸化膜界面2bの酸化種の流
れFは、 F・n=h(C* −C) である。ここで、hは質量輸送係数、C* は酸化種濃度
の平衡濃度である。酸化膜2の横方向の境界2a及び2
cにおける酸化種の流れF、窒化膜界面3aにおける酸
化種の流れFはないもの、即ち、 F・n=0 とする。
The flow F of oxidizing species at the vapor phase / oxide film interface 2b is F · n = h (C * -C). Here, h is the mass transport coefficient, and C * is the equilibrium concentration of the oxidizing species concentration. Lateral boundaries 2a and 2 of the oxide film 2
It is assumed that there is no flow F of oxidizing species at c and no flow F of oxidizing species at the nitride film interface 3a, that is, F · n = 0.

【0027】次に体積膨張過程について説明する。遷移
領域5を膨張させて、その膨張により発生する応力を有
限要素法を用いて求める。図17に有限要素法による解
析平面を示す。図17中の上図は実物の酸化膜2を含む
層構造の断面、下図はその断面に相当する解析平面であ
る。有限要素法では、図17に示すように解析平面を多
数の三辺形の二次元の要素であるメッシュ6より構成す
る。7はメッシュ6の角である節点である。なお、メッ
シュ6は三辺形の他に四辺形でもよい。
Next, the volume expansion process will be described. The transition region 5 is expanded and the stress generated by the expansion is obtained using the finite element method. FIG. 17 shows an analysis plane by the finite element method. The upper diagram in FIG. 17 is a cross section of the layer structure including the actual oxide film 2, and the lower diagram is an analysis plane corresponding to the cross section. In the finite element method, as shown in FIG. 17, the analysis plane is composed of a number of meshes 6 which are two-dimensional elements of a triangle. Reference numeral 7 is a node which is a corner of the mesh 6. The mesh 6 may be a quadrangle other than the triangle.

【0028】[0028]

【数3】 (Equation 3)

【0029】式3は仮想仕事の原理から導かれる支配方
程式である。未知数であるm番目のタイムステップにお
ける節点7(xy平面上の各メッシュ6の角)の変位増
分Δam を解き、その変位増分Δam から、各節点7の
位置を求めることで、シミュレーションの目的である半
導体の形状を予測する。Ωは全てのメッシュ6の総面積
である。
Equation 3 is a governing equation derived from the principle of virtual work. The objective of the simulation is to solve the displacement increment Δam of the node 7 (corner of each mesh 6 on the xy plane) at the m-th time step, which is an unknown number, and obtain the position of each node 7 from the displacement increment Δam. Predict the shape of semiconductors. Ω is the total area of all meshes 6.

【0030】なお、Bはひずみ−変位行列、Dは弾性マ
トリクス、Δtm はm番目のタイムステップにおける時
間増分、Δfm はm番目のタイムステップにおける節点
荷重増分である。なお、BT はBの転置行列である。ま
た、βは非弾性ひずみの時間変化率で、応力に依存す
る。
B is a strain-displacement matrix, D is an elasticity matrix, Δtm is a time increment at the m-th time step, and Δfm is a nodal load increment at the m-th time step. B T is a transposed matrix of B. Further, β is a rate of change of inelastic strain with time and depends on stress.

【0031】粘弾性体の場合、応力−ひずみ関係は、 σm =3K・εm σx ' =2G・(εx ' −εx c ' ) σy ' =2G・(εy ' −εy c ' ) σz ' =2G・(εz ' −εz c ' ) τxy=2G・(γxy−γxyc ) τyz=2G・(γyz−γyzc ) τzx=2G・(γzx−γzxc ) となる。Kは体積弾性率、Gはせん弾性係数である。[0031] When the viscoelastic body, the stress - strain relation, σm = 3K · εm σx ' = 2G · (εx' -εx c ') σy' = 2G · (εy '-εy c') σz '= 2G · become (εz '-εz c') τxy = 2G · (γxy-γxy c) τyz = 2G · (γyz-γyz c) τzx = 2G · (γzx-γzx c). K is the bulk modulus and G is the shear modulus.

【0032】σm は、平均応力で、 σm =(σx +σy +σz )/3 である。Σm is the average stress, and σm = (σx + σy + σz) / 3.

【0033】εm は、平均ひずみで、 εm =(εx +εy +εz )/3 である。Εm is an average strain, and εm = (εx + εy + εz) / 3.

【0034】τij=(i ,j =x ,y ,z )はせん断応
力である。
Τij = (i, j = x, y, z) is the shear stress.

【0035】γij=(i ,j =x ,y ,z )はせん断ひ
ずみである。
Γij = (i, j = x, y, z) is the shear strain.

【0036】σi ' =(i =x ,y ,z )は、垂直応力
成分の偏差分で、 σx ' =σx −σm σy ' =σy −σm σz ' =σz −σm である。
Σi '= (i = x, y, z) is the deviation of the normal stress component, and σx' = σx-σm σy '= σy-σm σz' = σz-σm.

【0037】εi ' =(i =x ,y ,z )は、垂直ひず
みの偏差分で、 εx ' =εx −εm εy ' =εy −εm εz ' =εz −εm である。
Εi '= (i = x, y, z) is the deviation of the vertical strain, and εx' = εx-εm εy '= εy-εm εz' = εz-εm.

【0038】εi c ' (i =x ,y ,z )は、垂直ひず
みのうちの偏差成分中の非弾性成分であり、その時間変
化率βi (i =x ,y ,z )との間には流れ則として、 βx =d/dt・εx c ' =σx ' /(2μ) βy =d/dt・εy c ' =σy ' /(2μ) βz =d/dt・εz c ' =σz ' /(2μ) の関係がある。なお、d/dtは時間微分である。
Ε i c '(i = x, y, z) is an inelastic component in the deviation component of the vertical strain, and is between the time change rate βi (i = x, y, z). as stream law, βx = d / dt · εx c '= σx' / (2μ) βy = d / dt · εy c '= σy' / (2μ) βz = d / dt · εz c '= σz' / There is a relationship of (2μ). Note that d / dt is a time derivative.

【0039】γijc ' (i ,j =x ,y ,z )は、せん
断ひずみのうちの非弾性成分であり、その時間変化率β
ij(i ,j =x ,y ,z )との間には流れ則として、 βxy=d/dt・γxyc =τxy/μ βyz=d/dt・γyzc =τyz/μ βzx=d/dt・γzxc =τzx/μ の関係がある。
Γ ij c '(i, j = x, y, z) is an inelastic component of the shear strain, and its rate of change β with time.
As a flow rule between ij (i, j = x, y, z), βxy = d / dt · γxy c = τxy / μ βyz = d / dt · γyz c = τyz / μ βzx = d / dt・ There is a relation of γzx c = τzx / μ.

【0040】[0040]

【数4】 (Equation 4)

【0041】通常、粘弾性係数μは、通常、式4のよう
に表される。ここでV0 は粘性係数μの活性化体積であ
る。μ0 は低応力粘性係数でTに依存する。fの関数形
としてはEyring粘性のような双曲線関数や指数関
数等が考えられる。
Usually, the viscoelastic coefficient μ is normally expressed by the equation (4). Here, V0 is an activation volume having a viscosity coefficient μ. μ 0 is a low stress viscosity coefficient and depends on T. As a function form of f, a hyperbolic function such as Eyring viscosity or an exponential function can be considered.

【0042】また、仮想仕事の原理におけるメッシュ6
の拘束条件を図17に示す。左右両側の境界S1 及びS
2 上のどちらかの節点7の変位のx軸方向の成分ux を
ゼロとする(図17では境界S1 のx成分ux をゼロと
している)。即ち、 ux =0 とする。もう一方の境界(図17では境界S2 )上で
も、ux をゼロとするか、あるいは、直線性の境界条件
とする。即ち、 ux1=ux2=ux3=… fx1+fx2+fx3+…=0 とする。fx は節点7の反力のx軸方向の成分、図17
においての添字i (i =1 ,2 ,3 ,…)は境界S2 上
の節点7に順に与えた番号である。
The mesh 6 in the principle of virtual work
FIG. 17 shows the constraint conditions of No. Left and right boundaries S1 and S
2 The component ux in the x-axis direction of the displacement of one of the nodes 7 above is set to zero (in FIG. 17, the x component ux of the boundary S1 is set to zero). That is, ux = 0. Also on the other boundary (boundary S2 in FIG. 17), ux is set to zero or a linear boundary condition is set. That is, ux1 = ux2 = ux3 = ... fx1 + fx2 + fx3 + ... = 0. fx is a component of the reaction force of the node 7 in the x-axis direction, and FIG.
The subscript i (i = 1, 2, 3, ...) In is the number given in order to the node 7 on the boundary S2.

【0043】一方、底面S3 上では底面S3 上の節点7
の変位のy軸方向の成分uy がゼロとする。即ち、 uy =0 とする。
On the other hand, on the bottom surface S3, the node 7 on the bottom surface S3
The y-axis component uy of the displacement of is assumed to be zero. That is, uy = 0.

【0044】解析平面に垂直なz軸方向の拘束条件とし
て平面ひずみの拘束条件を課す場合、全ての節点7の変
位のz軸方向の成分uz がゼロ(換言すれば解析平面上
のみを変位する)、即ち、 uz =0 とする。
When a constraint condition of plane strain is imposed as a constraint condition in the z-axis direction perpendicular to the analysis plane, the z-axis direction component uz of the displacement of all the nodes 7 is zero (in other words, displacement is performed only on the analysis plane). ), That is, uz = 0.

【0045】また、解析平面に垂直なz軸方向の拘束条
件として平面応力の拘束条件を課す場合、すべての節点
7のz軸方向には応力が作用しないとして、節点力のz
軸方向の成分fz がゼロ(換言すれば解析平面上から解
析平面外への方向に応力が働かない)、即ち、 fz =0 とする。
When a plane stress constraint condition is imposed as a constraint condition in the z-axis direction perpendicular to the analysis plane, it is assumed that no stress acts in the z-axis direction at all nodes 7, and the z
The axial component fz is zero (in other words, stress does not work in the direction from the analysis plane to the analysis plane), that is, fz = 0.

【0046】しかし、従来の技術で説明したように、上
述の平面応力の拘束条件は明らかに存在する実際の拘束
を無視しているし、上述の平面ひずみの拘束条件は実際
の拘束以上に厳しく、その結果、応力を過大評価してし
まう。
However, as explained in the prior art, the above-mentioned constraint condition of plane stress neglects the actual constraint that is apparently present, and the above-mentioned constraint condition of plane strain is stricter than the actual constraint. As a result, the stress is overestimated.

【0047】そこで、本実施の形態では、実際に存在す
る解析平面上から解析平面外への変位及び応力の拘束条
件を適度に課すことにより、より実際の拘束に近づけ
る。即ち、節点7のうち、いくつかの節点7は解析平面
上のみを変位する第1の拘束条件と、節点7のうち、い
くつかの節点7は解析平面上から解析平面外への外方向
に変位する第2の拘束条件と、節点のうち、いくつかの
節点7には外方向の応力が作用する第3の拘束条件とを
課す。
Therefore, in the present embodiment, the constraint condition of displacement and stress from the actually existing analysis plane to the outside of the analysis plane is appropriately imposed to bring it closer to the actual constraint. That is, some of the nodes 7 are the first constraint condition that the nodes 7 are displaced only on the analysis plane, and some of the nodes 7 are outward from the analysis plane to the outside of the analysis plane. A second constraint condition of displacement and a third constraint condition of an outward stress acting on some of the nodes 7 are imposed.

【0048】図1は本発明の実施の形態1における半導
体形状予測シミュレーション方法に用いる上述した解析
平面に相当する解析体を示す図である。まず図17で示
す全てのメッシュ6を図2や図3に示すような要素であ
るメッシュ8に置き換えて、即ち図17で示す全てのメ
ッシュ6をz軸方向に押出して、図1に示すような解析
体9にする。メッシュ8は図2に示すように節点三角柱
要素、図3に示すように四面体要素に分割した要素、あ
るいはz垂直方向に押出す前のメッシュ6の形状が四辺
形の場合には六面体要素等の三次元要素であればよい。
FIG. 1 is a diagram showing an analysis body corresponding to the above-mentioned analysis plane used in the semiconductor shape prediction simulation method according to the first embodiment of the present invention. First, all the meshes 6 shown in FIG. 17 are replaced with the meshes 8 which are the elements as shown in FIGS. 2 and 3, that is, all the meshes 6 shown in FIG. 17 are extruded in the z-axis direction, and as shown in FIG. The analysis body 9 is used. The mesh 8 is a triangular prism element as shown in FIG. 2, an element divided into tetrahedral elements as shown in FIG. 3, or a hexahedral element when the shape of the mesh 6 before extrusion in the z-vertical direction is a quadrangle. Any three-dimensional element may be used.

【0049】次に、酸化膜2を含む層構造の断面の形状
を有限要素法を用いて予測する半導体形状予測シミュレ
ーション方法を説明する。まず、断面に相当する解析平
面上に複数の節点を含む要素を設定する。次に、遷移領
域5を設定する。遷移領域5の設定は上述した通りであ
る。次に、メッシュ8を膨張させて、上述したように仮
想仕事の原理に基づいて、メッシュ8の複数の節点7を
変位させる。なお、ここでの式3におけるΩは全てのメ
ッシュ8の総体積であり、上述した第1〜第3の拘束条
件を課す。次に、節点7を変位させることにより、各節
点7の応力を算出する。その応力に基づいて、再び、メ
ッシュ8を膨張させて、仮想仕事の原理に基づいて節点
7を変位させる。このメッシュ8の膨張と応力の算出と
を定められたタイムステップの間繰り返す。そのタイム
ステップが終了した後、再び、遷移領域5を再設定す
る。以上の遷移領域5の設定とタイムステップ間のメッ
シュ8の膨張・応力の算出とを繰り返すことで、解析平
面上の節点7の位置に基づいて、最終的に断面の形状を
予測する。
Next, a semiconductor shape prediction simulation method for predicting the cross-sectional shape of the layer structure including the oxide film 2 using the finite element method will be described. First, an element including a plurality of nodes is set on the analysis plane corresponding to the cross section. Next, the transition area 5 is set. The setting of the transition area 5 is as described above. Next, the mesh 8 is expanded to displace the plurality of nodes 7 of the mesh 8 based on the principle of virtual work as described above. Note that Ω in Expression 3 here is the total volume of all the meshes 8 and imposes the above-described first to third constraint conditions. Next, the stress at each node 7 is calculated by displacing the node 7. The mesh 8 is again expanded based on the stress, and the node 7 is displaced based on the virtual work principle. The expansion of the mesh 8 and the calculation of stress are repeated for a predetermined time step. After the time step ends, the transition area 5 is reset again. By repeating the setting of the transition region 5 and the calculation of the expansion / stress of the mesh 8 between time steps, the shape of the cross section is finally predicted based on the position of the node 7 on the analysis plane.

【0050】この拘束条件においてシミュレーションで
予測した酸化膜形状と、実物の酸化膜形状とを形状比較
すると、従来に比べて著しく一致する。この一理由は、
本実施の形態における拘束条件が、シリコン中の応力と
酸化膜中の応力とのバランスで応力が決まるという現実
の状況に近い条件であるためである。そして結果的に得
られる応力の分布の精度は従来に比べて著しく向上し、
その応力が節点の変位に与える影響も従来に比べて著し
く向上する。
When the shape of the oxide film predicted by the simulation and the shape of the actual oxide film under these constraint conditions are compared, the shapes are remarkably in agreement with each other as compared with the conventional case. One reason for this is
This is because the constraint condition in the present embodiment is a condition close to the actual situation where the stress is determined by the balance between the stress in silicon and the stress in the oxide film. And the accuracy of the resulting stress distribution is significantly improved compared to the conventional one,
The effect of the stress on the displacement of the nodes is also significantly improved compared to the conventional case.

【0051】本実施の形態では、実際に存在する解析平
面上から解析平面外への変位及び応力の拘束条件を適度
に課すことにより、より実際の拘束に近づけることがで
き、半導体の形状を予測するにおいて、実物の形状に著
しく近い半導体の形状を予測できる。また、要素を三次
元要素としたことにより、図4に示すように解析体9の
体積膨張、応力及び変位も三次元的に解析できる。
In the present embodiment, the constraint conditions of displacement and stress from the actually existing analysis plane to the outside of the analysis plane are appropriately imposed, so that the actual constraint can be approximated and the shape of the semiconductor can be predicted. In doing so, it is possible to predict the shape of the semiconductor, which is extremely close to the shape of the actual product. In addition, since the elements are three-dimensional elements, the volume expansion, stress, and displacement of the analysis body 9 can be three-dimensionally analyzed as shown in FIG.

【0052】実施の形態2.本実施の形態では、実施の
形態1で説明した第1〜第3の拘束条件等の一例を説明
する。図5〜図7は本発明の実施の形態2における拘束
条件を示す図である。図5に示すように解析体9の表面
及び裏面のうち片側の面(図5では裏面)の拘束条件
を、その片側の面上の各節点7の変位のz軸方向の成分
uz がゼロ(換言すれば解析平面上のみを変位する)、
即ち、 uz =0 とする(第1の拘束条件)。
Embodiment 2 In the present embodiment, an example of the first to third constraint conditions described in the first embodiment will be described. 5 to 7 are diagrams showing constraint conditions in the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the constraint condition of one surface (back surface in FIG. 5) of the front surface and the back surface of the analysis body 9 is set so that the component uz of the displacement of each node 7 on the one surface in the z-axis direction is zero ( In other words, it displaces only on the analysis plane),
That is, uz = 0 (first constraint condition).

【0053】もう一方(図5では表面)のz軸方向の拘
束条件を平面変形の境界条件とする。即ち、 uz1=uz2=uz3=… fz1+fz2+fz3+…=0 とする(第2及び第3の拘束条件)。ここでuz は節点
7の変位のz成分、fzは節点7の反力のz成分、図5
においての添字i (i =1 ,2 ,3 ,…)は解析体9の
表面上の節点7に順に与えた番号である。
The other constraint condition (surface in FIG. 5) in the z-axis direction is a boundary condition for plane deformation. That is, uz1 = uz2 = uz3 = ... fz1 + fz2 + fz3 + ... = 0 (second and third constraint conditions). Here, uz is the z component of the displacement of the node 7, fz is the z component of the reaction force of the node 7, and FIG.
The subscript i (i = 1, 2, 3, ...) In is a number given to the nodes 7 on the surface of the analysis body 9 in order.

【0054】その他の境界上での拘束条件は、図17に
示す拘束条件と同様である。即ち、図6を参照して、左
右両側の境界S1 及びS2 上のどちらかの節点7の変位
のx成分ux をゼロとする(図6では境界S1 のx成分
ux をゼロとしている)。即ち、 ux =0 とする。もう一方の境界(図6では境界S2 )上でも、
ux をゼロとするか、あるいは、直線性の境界条件とす
る。即ち、 ux1=ux2=ux3=… fx1+fx2+fx3+…=0 とする。ここでux は節点7の変位のx成分、fx は節
点7の反力のx成分、図6においての添字i (i =1 ,
2 ,3 ,…)は境界S2 上の節点7に順に与えた番号で
ある。
Other constraint conditions on the boundary are the same as the constraint conditions shown in FIG. That is, referring to FIG. 6, the x component ux of the displacement of one of the nodes 7 on the left and right boundaries S1 and S2 is set to zero (in FIG. 6, the x component ux of the boundary S1 is set to zero). That is, ux = 0. On the other boundary (boundary S2 in FIG. 6),
ux is set to zero, or a linear boundary condition is set. That is, ux1 = ux2 = ux3 = ... fx1 + fx2 + fx3 + ... = 0. Here, ux is the x component of the displacement of the node 7, fx is the x component of the reaction force of the node 7, and the subscript i in FIG. 6 (i = 1,
2, 3, ...) are the numbers sequentially given to the nodes 7 on the boundary S2.

【0055】図7を参照して、底面S3 上では底面S3
上の節点7の変位のy成分uy がゼロとする。即ち、 uy =0 とする。
Referring to FIG. 7, the bottom surface S3 is above the bottom surface S3.
The y component uy of the displacement of the upper node 7 is zero. That is, uy = 0.

【0056】この拘束条件においてシミュレーションで
予測した酸化膜形状と、実物の酸化膜形状とを形状比較
すると、従来に比べて著しく一致する。この一理由は、
上述したように解析体9の変形の前後で解析体9の表面
は平面のまま保たれるという平面変形の拘束、裏面も平
面のまま保たれる(変位がゼロ)という拘束条件が、シ
リコン中の応力と酸化膜中の応力とのバランスで応力が
決まるという現実の状況に近い条件であるためである。
そして結果的に得られる応力の分布の精度は従来に比べ
て著しく向上し、その応力が節点の変位に与える影響も
従来に比べて著しく向上する。
When the shape of the oxide film predicted by the simulation and the shape of the actual oxide film under these constraint conditions are compared, the shapes are remarkably in agreement as compared with the conventional case. One reason for this is
As described above, the constraint condition of plane deformation that the front surface of the analysis body 9 is kept flat before and after the deformation of the analysis body 9 and the constraint condition that the back surface is also kept flat (displacement is zero) are in silicon. This is because the condition is close to the actual situation where the stress is determined by the balance between the stress in the oxide film and the stress in the oxide film.
The accuracy of the resulting stress distribution is significantly improved as compared with the conventional one, and the influence of the stress on the displacement of the node is also significantly improved as compared with the conventional one.

【0057】このように本実施の形態によると、解析体
9の表面では平面変位、裏面ではz軸方向の変位がゼロ
という拘束条件を課すことで、半導体の形状を予測する
において、実物の形状に著しく近い半導体の形状を予測
できる。
As described above, according to the present embodiment, by imposing the constraint condition that the plane displacement is on the front surface of the analysis body 9 and the displacement in the z-axis direction is zero on the back surface, the shape of the real object is predicted in predicting the shape of the semiconductor. It is possible to predict the shape of a semiconductor extremely close to

【0058】実施の形態3.実施の形態1では応力の成
分としてx軸,y軸,z軸,xy平面,yz平面,zx
平面の六つの成分を扱うとした六成分解析としている
が、x軸,y軸,z軸,xy平面の四つの成分を扱う四
成分解析でもよい。この場合は、図8に示すように解析
平面に対してz軸方向に並んだ三つの節点についてはx
軸方向及びy軸方向の変位量が同じであると仮定して擬
三次元解析を行う。節点p1と節点p1' とのx軸y軸方向
の変位、節点p2と節点p2' とのx軸y軸方向の変位、節
点p3と節点p3' とのx軸y軸方向の変位が同じとする。
即ち、解析平面から解析平面外への外方向への変位は、
解析平面に垂直な方向にのみ変位するとする。なお、節
点pi(i =1 ,2 ,3 ,…)は解析体9の裏面側の節
点、節点pi' (i =1 ,2 ,3 ,…)は解析体9の表面
側の節点である。
Embodiment 3 FIG. In the first embodiment, the stress components are x-axis, y-axis, z-axis, xy plane, yz plane, zx.
Although the six-component analysis handles six components on the plane, the four-component analysis may handle four components on the x-axis, y-axis, z-axis, and xy plane. In this case, as shown in FIG. 8, x is about three nodes arranged in the z-axis direction with respect to the analysis plane.
Pseudo three-dimensional analysis is performed assuming that the displacement amounts in the axial direction and the y-axis direction are the same. If the displacements of the nodes p1 and p1 'in the x-axis and y-axis directions, the displacements of the nodes p2 and p2' in the x-axis and y-axis directions, and the displacements of the nodes p3 and p3 'in the x-axis and y-axis directions are the same. To do.
That is, the outward displacement from the analysis plane to the outside of the analysis plane is
Displace only in the direction perpendicular to the analysis plane. Note that the nodes pi (i = 1, 2, 3, ...) Are the nodes on the back side of the analysis body 9, and the nodes pi ′ (i = 1, 2, 3, 3, ...) Are the nodes on the front side of the analysis body 9. .

【0059】応力ひずみ関係は、 σm =3K・εm σx ' =2G・(εx ' −εx c ' ) σy ' =2G・(εy ' −εy c ' ) σz ' =2G・(εz ' −εz c ' ) τxy=2G・(γxy−γxyc ) である。[0059] stress-strain relationship, σm = 3K · εm σx ' = 2G · (εx' -εx c ') σy' = 2G · (εy '-εy c') σz '= 2G · (εz' -εz c ') Τxy = 2G · (γxy−γxy c ).

【0060】流れ則は、 βx =d/dt・εx c ' =σx ' /(2μ) βy =d/dt・εy c ' =σy ' /(2μ) βz =d/dt・εz c ' =σz ' /(2μ) βxy=d/dt・γxyc =τxy/μ となる。[0060] Flow law, βx = d / dt · εx c '= σx' / (2μ) βy = d / dt · εy c '= σy' / (2μ) βz = d / dt · εz c '= σz '/ (2μ) βxy = d / dt · γxy c = τxy / μ.

【0061】このように本実施の形態によると、変数の
数を減らすことができ、計算が簡略化できる。また、実
際に押出しによるz軸方向の節点7を作る必要がない。
As described above, according to this embodiment, the number of variables can be reduced and the calculation can be simplified. Further, it is not necessary to actually make the node 7 in the z-axis direction by extrusion.

【0062】実施の形態4.実施の形態1では、支配方
程式(式3)は陽解法を用いた例を示したが、かわりに
陰解法を用いてもよい。
Embodiment 4 In the first embodiment, the governing equation (Equation 3) is an example in which an explicit method is used, but an implicit method may be used instead.

【0063】[0063]

【数5】 (Equation 5)

【0064】式5は陽解法を用いた支配方程式(参考文
献4:O.C.ツィエンギービッツ著,吉識・山田訳,
マトリックス有限要素法,培風館)である。D0 は擬弾
性マトリクスで、 D0 =[D-1+Δtm θS0 ]-1 S0 =dβ/dσ である。θは時間積分のスキームを表すパラメータで0
から1までの値をとる。
Equation 5 is a governing equation using the explicit method (reference 4: OC Zhengiewitz, translated by Yoshiki and Yamada,
Matrix finite element method, Baifukan). D0 is pseudoelastic matrix, D0 = [D -1 + Δtm θS0] is -1 S0 = / dσ. θ is a parameter indicating the time integration scheme and is 0
Takes a value from 1 to 1.

【0065】陽解法に基づいて、Δam を解くとシミュ
レーションの本体の計算機にかかる負担が大きいため、
シミュレーションに要する時間が長い。しかし陰解法に
基づいて、Δam を解くとシミュレーションの本体の計
算機にかかる負担が少なくなり、シミュレーションに要
する時間が短くなる。
Solving Δam based on the explicit method puts a heavy burden on the computer of the simulation main body.
The simulation takes a long time. However, if Δam is solved based on the implicit method, the load on the computer of the simulation body is reduced, and the time required for the simulation is shortened.

【0066】実施の形態5.図9は本発明の実施の形態
5におけるシミュレーションシステムの構成を示す図で
ある。図9中の10はシミュレーションシステムの本体
である計算機、11は実際に製造した半導体の酸化膜形
状を写した写真、12は写真11の酸化膜形状を計算機
10に出力するためのスキャナ、14はポインティング
デバイスであるマウスである。なお、写真11はSEM
(Scanninng Electron Microscope :走査型電子顕微
鏡)写真やTEM(Transmission Electron Microscop
e:透過電子顕微鏡)写真等のいかなる種類の写真でも
よい。また、ポインティングデバイスはマウス14以外
のものでもよい。
Embodiment 5 FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the simulation system according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 9, 10 is a computer which is the main body of the simulation system, 11 is a photograph showing the oxide film shape of an actually manufactured semiconductor, 12 is a scanner for outputting the oxide film shape of Photo 11 to the computer 10, and 14 is a scanner. A mouse that is a pointing device. Photo 11 is SEM
(Scanninng Electron Microscope) photograph and TEM (Transmission Electron Microscop)
e: Transmission electron microscope) Any type of photograph such as a photograph may be used. The pointing device may be something other than the mouse 14.

【0067】次に、図9に示すシミュレーションシステ
ムを用いた半導体形状予測シミュレーション方法につい
て説明する。まず、半導体の酸化膜形状の実物を作成
し、その酸化膜形状を写真11にとる。なお、その写真
11には、写真11上の酸化膜形状の主面(例えばバー
ズビーク以外のシリコンと酸化膜との界面)と平行にス
ケールを焼き付けておく。次に、計算機10によるシミ
ュレーションによって酸化膜形状を予測して、計算機1
0のディスプレイ上に表示しておく。次に図9を参照し
て、スキャナ12によって、写真11を画像データに変
換して計算機10内に取り込む。次に、その画像データ
に基づいて計算機10のディスプレイ上に写真11によ
る酸化膜形状を表示することで、計算機10のディスプ
レイ上でシミュレーションによる酸化膜形状と写真11
による酸化膜形状とを重ねる。
Next, a semiconductor shape prediction simulation method using the simulation system shown in FIG. 9 will be described. First, an actual semiconductor oxide film shape is prepared, and the oxide film shape is photographed. In addition, in the photograph 11, a scale is baked in parallel with the main surface of the oxide film shape on the photograph 11 (for example, the interface between the silicon and the oxide film other than the bird's beak). Next, the simulation of the computer 10 is used to predict the oxide film shape, and the computer 1
It is displayed on the display of 0. Next, referring to FIG. 9, the scanner 12 converts the photograph 11 into image data and captures it in the computer 10. Next, by displaying the oxide film shape according to Photo 11 on the display of the computer 10 based on the image data, the oxide film shape and Photo 11 according to the simulation are displayed on the display of the computer 10.
Oxide film shape due to.

【0068】ところで、通常、取り込んだ画像データを
そのまま計算機10のディスプレイ上で表示すると、写
真11による酸化膜形状の主面はシミュレーションによ
る酸化膜形状の主面に平行して表示されない。それに、
ディスプレイ上に表示された写真11による酸化膜形状
の縮尺とシミュレーションによる酸化膜形状の縮尺とは
一致しない。このため、写真11による酸化膜形状とシ
ミュレーションによる酸化膜形状との比較が容易でな
い。
By the way, normally, when the captured image data is displayed as it is on the display of the computer 10, the main surface of the oxide film shape shown in Photo 11 is not displayed in parallel with the main surface of the oxide film shape by simulation. in addition,
The scale of the oxide film shape shown in Photo 11 on the display does not match the scale of the oxide film shape by simulation. Therefore, it is not easy to compare the oxide film shape shown in Photo 11 with the oxide film shape obtained by simulation.

【0069】そこで、ディスプレイ上で表示されている
写真11による酸化膜形状あるいはシミュレーションに
よる酸化膜形状を回転,拡大・縮小,移動させること
で、写真11による酸化膜形状の主面とシミュレーショ
ンによる酸化膜形状の主面とを重ね合わせる。即ち、従
来行っていた重ね合わせの作業を計算機10のディスプ
レイ上で行うのである。
Therefore, by rotating, enlarging, reducing, or moving the oxide film shape shown in Photo 11 on the display or the oxide film shape by simulation, the main surface of the oxide film shape by Photo 11 and the oxide film by simulation are shown. Overlap with the main surface of the shape. That is, the conventional superimposing work is performed on the display of the computer 10.

【0070】その方法の一つとして、図10に示すよう
に、マウス14で、上述のスケール上の2点を選択する
ことで、計算機10にその2点の座標を入力する。次
に、図10に示すような距離設定ウインドウを計算機1
0のディスプレイ上に表示して、その2点間の実際の距
離を計算機10の入力手段であるキーボードにより入力
する。計算機10はその2点の座標に基づいて、シミュ
レーションによる酸化膜形状の主面とその2点が平行
(即ち、写真11による酸化膜形状の主面と平行)にな
るよう画像データを修正する。
As one of the methods, as shown in FIG. 10, by selecting two points on the above-mentioned scale with the mouse 14, the coordinates of the two points are input to the computer 10. Next, a distance setting window as shown in FIG.
0 is displayed on the display and the actual distance between the two points is input by the keyboard which is the input means of the computer 10. The computer 10 corrects the image data based on the coordinates of the two points so that the simulated oxide film main surface and the two points are parallel (that is, parallel to the oxide film main surface shown in Photo 11).

【0071】さらに、2点の座標及び入力した2点間の
距離に基づいてシミュレーションによる酸化膜形状の縮
尺と等しくなるように画像データを修正する。次に、そ
の修正した画像データに基づいて、写真11による酸化
膜形状を計算機10のディスプレイ上に再表示する。
Further, based on the coordinates of the two points and the input distance between the two points, the image data is corrected so as to be equal to the scale of the oxide film shape by simulation. Next, based on the corrected image data, the oxide film shape shown in Photo 11 is displayed again on the display of the computer 10.

【0072】しかし、シミュレーションによる酸化膜形
状の主面と写真11による酸化膜形状との主面は平行に
なっているが、重なり合っていない場合がある。その場
合は、図11に示すように、シミュレーションによる酸
化膜形状あるいは写真11による酸化膜形状をマウス1
4を用いて選択し、その選択した酸化膜形状を平行移動
させて、両者を重ね合わせる。
However, although the main surface of the oxide film shape by simulation and the main surface of the oxide film shape shown in Photo 11 are parallel to each other, they may not overlap each other. In that case, as shown in FIG. 11, the oxide film shape by simulation or the oxide film shape by Photo 11 is used for mouse 1
4 is used, the selected oxide film shape is moved in parallel, and both are superposed.

【0073】このように本実施の形態によると、パラメ
ータを設定する際に行う写真11による酸化膜形状とシ
ミュレーションによる酸化膜形状との縮尺を同一にする
作業をディスプレイ上で行うことで使用者の労力を軽減
できる。また、従来において形状比較のためのみに用い
てたハードコピー出力機13が必要なくなる。
As described above, according to the present embodiment, the work of making the scale of the oxide film shape according to the photograph 11 and the scale of the oxide film shape by the simulation performed when setting the parameters the same on the display is performed by the user. Labor can be reduced. Further, the hard copy output machine 13 which is conventionally used only for shape comparison is not necessary.

【0074】なお、本実施の形態では酸化シミュレーシ
ョンによる酸化膜形状と写真11による酸化膜形状とを
比較する場合を示したが、他のシミュレーション、例え
ばエッチング,デポジション,リソグラフィ・シミュレ
ーションにも応用できる。
In the present embodiment, the case where the oxide film shape obtained by the oxidation simulation and the oxide film shape obtained by the photograph 11 are compared has been described, but the present invention can be applied to other simulations such as etching, deposition and lithography simulation. .

【0075】また、本実施の形態による半導体形状予測
シミュレーションシステムは、実施の形態1〜4におけ
る半導体形状予測シミュレーション方法や他の半導体形
状予測シミュレーション方法にも適用できる。
Further, the semiconductor shape prediction simulation system according to the present embodiment can be applied to the semiconductor shape prediction simulation method in the first to fourth embodiments and other semiconductor shape prediction simulation methods.

【0076】実施の形態6.図12は本発明の実施の形
態6におけるシミュレーションシステムを示す図であ
る。図12中の15はパラメータを表示するテーブル、
16は計算機10のディスプレイに表示されるシミュレ
ーションの結果の一具体例の画面、その他の符号は図9
及び21中の各符号に対応している。図12に示すよう
に酸化温度Tを変数とするテーブル15を表示する。テ
ーブル15に表示するパラメータは、低応力粘性係数μ
0 、粘性係数μの活性化体積V0 、界面反応速度定数k
s の活性化体積Vs 、酸化種拡散係数Deff の活性化体
積Vd 、応力計算のタイムステップ等のようにシステム
の使用者にとって設定が困難なパラメータであり、各酸
化温度Tにおけるパラメータの数値を表示する。
Embodiment 6 FIG. FIG. 12 is a diagram showing a simulation system according to the sixth embodiment of the present invention. Reference numeral 15 in FIG. 12 is a table for displaying parameters,
16 is a screen of a specific example of the result of the simulation displayed on the display of the computer 10, and other symbols are shown in FIG.
And 21 correspond to the respective symbols. As shown in FIG. 12, a table 15 having the oxidation temperature T as a variable is displayed. The parameters displayed in Table 15 are low stress viscosity coefficient μ
0, activation volume V 0 with viscosity coefficient μ, interfacial reaction rate constant k
Parameters such as activation volume Vs of s, activation volume Vd of diffusion coefficient of oxidizing species Deff, time step of stress calculation, etc., which are difficult for the system user to set, and numerical values of parameters at each oxidation temperature T are displayed. To do.

【0077】まず、予め実物の形状との比較で設定され
た各酸化温度Tにおける最適なパラメータを計算機10
内の記憶装置に記憶しておく。計算機10は、各酸化温
度Tにおけるパラメータを計算機10のディスプレイ上
にテーブル15に表示する。使用者は所望の酸化温度T
におけるパラメータを、計算機10のキーボードやマウ
ス14等で選択する。その選択したパラメータに基づい
て酸化膜の形状の予測を行う。
First, the computer 10 calculates the optimum parameters at each oxidation temperature T set by comparison with the actual shape in advance.
It is stored in the internal storage device. The computer 10 displays the parameter at each oxidation temperature T in the table 15 on the display of the computer 10. The user selects the desired oxidation temperature T
The parameter in 1 is selected by the keyboard of the computer 10, the mouse 14 or the like. The shape of the oxide film is predicted based on the selected parameters.

【0078】従来より粘性係数μは、式4から求めてい
る。式4における関数fは通常指数関数式であって、活
性化体積V0 を変数としている。従来では、式4に代入
する活性化体積V0 は一定していた。従って、各酸化温
度Tにおける粘性係数μの値が最適でなかった。本実施
の形態では、各酸化温度Tに応じて最適な活性化体積V
0 を関数fに代入することによって、導き出される粘性
係数μも各酸化温度Tに応じた最適な値をとることがで
きる。なお、式2から求める界面反応速度定数ks の活
性化体積Vs 、式1から求める酸化種拡散係数Deff の
活性化体積Vdについても同様である。低応力粘性係数
μ0 は酸化温度Tにおける値を予め設定しておく。
Conventionally, the viscosity coefficient μ is obtained from the equation 4. The function f in Expression 4 is usually an exponential function expression, and the activation volume V0 is used as a variable. Conventionally, the activation volume V0 to be substituted into the equation 4 has been constant. Therefore, the value of the viscosity coefficient μ at each oxidation temperature T was not optimum. In the present embodiment, the optimum activation volume V according to each oxidation temperature T
By substituting 0 into the function f, the derived viscosity coefficient μ can also take an optimum value according to each oxidation temperature T. The same applies to the activation volume Vs of the interface reaction rate constant ks obtained from the equation 2 and the activation volume Vd of the oxidizing species diffusion coefficient Deff obtained from the equation 1. The low stress viscosity coefficient μ 0 is preset at the oxidation temperature T.

【0079】また、実施の形態1の支配方程式(式3)
による応力解析は、通常タイムステップを設定して応力
の時間変化を逐次追いかける逐次解法(前記参考文献
4)で行われ、その逐次解法は計算機10が行う。この
逐次解法は、タイムステップを大きくし過ぎると解の振
動現象が生じ解の精度も悪化する(参考文献5:内田ほ
か,信学技報ED94−48,SDM94−45,VL
D94−45)。逆にタイムステップを小さくし過ぎる
と計算時間が増大する。このため、解の振動現象が生じ
ないタイムステップであって計算時間が最も短いタイム
ステップが存在し、その値は酸化温度Tによって異な
る。
Further, the governing equation (Equation 3) of the first embodiment
The stress analysis is performed by the sequential solution method (reference document 4) in which a time step is usually set and the time change of the stress is sequentially tracked, and the computer 10 performs the sequential solution method. In this iterative solution method, if the time step is made too large, the vibration phenomenon of the solution occurs and the accuracy of the solution deteriorates (reference document 5: Uchida et al., IEICE Tech. ED94-48, SDM94-45, VL).
D94-45). Conversely, if the time step is too small, the calculation time will increase. Therefore, there is a time step in which the solution oscillation phenomenon does not occur and the calculation time is the shortest, and its value varies depending on the oxidation temperature T.

【0080】タイムステップの時間増分Δtm は、非弾
性ひずみの増分に応じてダイナミックに設定する方法も
存在するが、酸化シミュレーションの場合は適切な方法
がまだ確立しておらず、シミュレーション実行者の試行
錯誤によって、決められる場合が多い。この時間増分Δ
tm も、使用者にとって設定が困難なパラメータであ
り、テーブル15の中に最適な時間増分Δtm を予め表
示し、使用者がそれを選択する。
There is also a method of dynamically setting the time increment Δtm of the time step according to the increment of the inelastic strain, but in the case of the oxidation simulation, an appropriate method has not been established yet, and the simulation executor has tried. It is often decided by mistake. This time increment Δ
tm is also a parameter that is difficult for the user to set, and the optimum time increment Δtm is displayed in advance in the table 15 and the user selects it.

【0081】このように本実施の形態によると、予め設
定した最適なパラメータをテーブルに表示して使用者に
選択させることで、シミュレーションにそれほど精通し
ていないような一般使用者でも最良のシミュレーション
結果を得ることができ、使用者の作業を簡略化及び労力
を軽減できる。
As described above, according to this embodiment, the optimum parameters set in advance are displayed in a table and the user is allowed to select the optimum parameters, so that the general user who is not very familiar with the simulation can obtain the best simulation result. Therefore, the work of the user can be simplified and the labor can be reduced.

【0082】なお、この図12では、一つのテーブル1
5に5つのパラメータを表示したが、個々のパラメータ
を別のテーブルに分けておき、計算の際に組み合わせて
使用しても良い。
In FIG. 12, one table 1
Although 5 parameters are displayed in 5, each parameter may be divided into another table and used in combination in the calculation.

【0083】また、本実施の形態による半導体形状予測
シミュレーションシステムは、実施の形態1〜4におけ
る半導体形状予測シミュレーション方法や他の半導体形
状予測シミュレーション方法にも適用できる。
Further, the semiconductor shape prediction simulation system according to the present embodiment can be applied to the semiconductor shape prediction simulation method in the first to fourth embodiments and other semiconductor shape prediction simulation methods.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明請求項1によると、実際に存在す
る解析平面上から解析平面外への変位及び応力の拘束条
件を適度に課すことにより、より実際の拘束に近づける
ことができ、半導体の形状を予測するにおいて、実物の
形状に著しく近い半導体の形状を予測できるという効果
を奏す。
According to the first aspect of the present invention, by appropriately imposing the constraint condition of the displacement and stress from the actually existing analysis plane to the outside of the analysis plane, it is possible to bring the condition closer to the actual constraint. In predicting the shape of, the effect of being able to predict the shape of the semiconductor that is remarkably close to the actual shape is obtained.

【0085】本発明請求項2によると、拘束条件が簡単
であって、半導体の形状を予測するにおいて、実物の形
状に著しく近い半導体の形状を予測できるという効果を
奏す。
According to claim 2 of the present invention, the constraint condition is simple, and in predicting the shape of the semiconductor, it is possible to predict the shape of the semiconductor which is remarkably close to the actual shape.

【0086】本発明請求項3によると、変数の数を減ら
すことができ、計算が簡略化できるという効果を奏す。
According to claim 3 of the present invention, the number of variables can be reduced and the calculation can be simplified.

【0087】本発明請求項4によると、シミュレーショ
ンの本体の計算機にかかる負担が少なくなり、シミュレ
ーションに要する時間が短くなるという効果を奏す。
According to claim 4 of the present invention, the load on the computer of the simulation main body is reduced, and the time required for the simulation is shortened.

【0088】本発明請求項5によると、パラメータを設
定する際の使用者の労力を軽減できるという効果を奏
す。
According to claim 5 of the present invention, it is possible to reduce the labor of the user when setting the parameters.

【0089】本発明請求項6によると、ディスプレイ上
で第1及び第2の半導体形状を同じ縮尺にして重ね合わ
せて表示することが容易に行える半導体形状予測シミュ
レーションシステムが得られるという効果を奏す。
According to claim 6 of the present invention, it is possible to obtain a semiconductor shape prediction simulation system in which it is possible to easily display the first and second semiconductor shapes on the display in the same scale and superimpose them.

【0090】本発明請求項7によると、パラメータを設
定する際に使用者の作業を簡略化及び労力を軽減できる
という効果を奏す。
According to claim 7 of the present invention, there is an effect that the work of the user can be simplified and the labor can be reduced when setting the parameters.

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

【図1】 本発明の実施の形態1における解析体を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an analysis body according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1における要素の一例を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of elements according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1における要素の他の例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another example of elements in the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態1における要素の三次元
的膨張を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing three-dimensional expansion of elements according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態2における拘束条件を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a constraint condition in the second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態2における拘束条件を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a constraint condition in the second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態2における拘束条件を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a constraint condition in the second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態3における要素の擬三次
元解析を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a pseudo three-dimensional analysis of elements according to the third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態5における半導体形状予
測シミュレーションシステムの構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a semiconductor shape prediction simulation system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態5における半導体形状
予測シミュレーション方法を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a semiconductor shape prediction simulation method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態5における半導体形状
予測シミュレーション方法を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a semiconductor shape prediction simulation method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施の形態6における半導体形状
予測シミュレーションシステムを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a semiconductor shape prediction simulation system according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】 従来の半導体形状予測シミュレーションの
流れを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a flow of a conventional semiconductor shape prediction simulation.

【図14】 従来の半導体形状予測シミュレーションの
流れを示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a flow of a conventional semiconductor shape prediction simulation.

【図15】 従来の半導体形状予測シミュレーションの
流れを示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a flow of a conventional semiconductor shape prediction simulation.

【図16】 従来の解析平面における酸化速度を示す図
である。
FIG. 16 is a diagram showing an oxidation rate in a conventional analysis plane.

【図17】 従来の有限要素法における解析平面を示す
図である。
FIG. 17 is a diagram showing an analysis plane in the conventional finite element method.

【図18】 体積膨張によって生じる応力を示す図であ
る。
FIG. 18 is a diagram showing stress caused by volume expansion.

【図19】 酸化膜を粘弾性体として取り扱う場合の体
積変形を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing volume deformation when an oxide film is treated as a viscoelastic body.

【図20】 酸化膜を粘弾性体として取り扱う場合のせ
ん断変形を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing shear deformation when an oxide film is treated as a viscoelastic body.

【図21】 従来の半導体形状予測シミュレーションシ
ステムを示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a conventional semiconductor shape prediction simulation system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン、2 酸化膜、3 窒化膜、4 界面、5
遷移領域、6 メッシュ、7 節点、8 メッシュ、
9 解析体、10 計算機、11 スキャナ、12 写
真、13 ハードコピー出力機、14 マウス、15
テーブル、16,17 シミュレーション画面。
1 silicon, 2 oxide film, 3 nitride film, 4 interface, 5
Transition area, 6 mesh, 7 nodes, 8 mesh,
9 analysis object, 10 computer, 11 scanner, 12 photograph, 13 hardcopy output machine, 14 mouse, 15
Table, 16, 17 Simulation screen.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化膜を含む層構造の断面の形状を有限
要素法を用いて予測する半導体形状予測シミュレーショ
ン方法であって、 前記断面に相当する解析平面上に複数の節点を含む要素
を設定する第1のステップと、 前記要素を膨張させて、仮想仕事の原理に基づいて、前
記要素の複数の節点を変位させる第2のステップと、 前記解析平面上の節点の位置に基づいて、前記断面の形
状を予測する第3のステップと、を備え、 前記仮想仕事の原理において前記要素に課される拘束条
件は、 前記節点のうち、いくつかの節点は前記解析平面上のみ
を変位する第1の拘束条件と、 前記節点のうち、いくつかの節点は前記解析平面上から
前記解析平面外への外方向に変位する第2の拘束条件
と、 前記節点のうち、いくつかの節点には前記外方向の応力
が作用する第3の拘束条件と、を含む半導体形状予測シ
ミュレーション方法。
1. A semiconductor shape prediction simulation method for predicting a cross-sectional shape of a layer structure including an oxide film by using a finite element method, wherein an element including a plurality of nodes is set on an analysis plane corresponding to the cross section. The first step of expanding the element, the second step of displacing a plurality of nodes of the element based on the principle of virtual work, based on the position of the node on the analysis plane, A third step of predicting the shape of a cross section, the constraint condition imposed on the element in the principle of the virtual work is that some of the nodes are displaced only on the analysis plane. 1 constraint condition, some of the nodes are displaced in the outward direction from the analysis plane to the outside of the analysis plane, and some of the nodes are In the outward direction Semiconductor shape prediction simulation method and a third constraint which forces act, the.
【請求項2】 前記第3の拘束条件における前記節点
は、前記第2の拘束条件における前記節点と同じ節点で
あり、かつ前記第1の拘束条件における前記節点以外の
節点であり、 前記第2の拘束条件における前記変位のうち、前記解析
平面に垂直な方向の変位の成分は、前記第2の拘束条件
における前記節点すべてに同じであり、 前記第3の拘束条件における前記応力のうち、前記解析
平面に垂直な方向の応力の成分は、前記第3の拘束条件
における前記節点すべての総和がゼロである請求項1記
載の半導体形状予測シミュレーション方法。
2. The node under the third constraint condition is the same node as the node under the second constraint condition, and is a node other than the node under the first constraint condition, and the second node Among the displacements under the constraint conditions, the component of the displacement in the direction perpendicular to the analysis plane is the same for all the nodes under the second constraint conditions, and among the stresses under the third constraint conditions, The semiconductor shape prediction simulation method according to claim 1, wherein the stress component in the direction perpendicular to the analysis plane has a sum of all the nodes under the third constraint condition being zero.
【請求項3】 前記外方向は、 前記解析平面に垂直な方向である請求項1記載の半導体
形状予測シミュレーション方法。
3. The semiconductor shape prediction simulation method according to claim 1, wherein the outward direction is a direction perpendicular to the analysis plane.
【請求項4】 前記第2のステップにおいて、前記仮想
仕事の原理から導かれ、かつ陰解法を用いた支配方程式
に基づいて、前記節点を変位させる請求項1記載の半導
体形状予測シミュレーション方法。
4. The semiconductor shape prediction simulation method according to claim 1, wherein in the second step, the node is displaced based on a governing equation derived from the virtual work principle and using an implicit method.
【請求項5】 半導体の形状を予測する半導体形状予測
シミュレーションシステムであって、 実物の半導体の形状である第1の半導体形状を写した写
真から前記第1の半導体形状を取り込むスキャナと、 ディスプレイを含み、前記実物の半導体の形状を予測
し、前記取り込んだ前記第1の半導体形状と、前記実物
の半導体の形状を予測して得られる第2の半導体形状と
を前記ディスプレイに重ね合わせて表示する当該システ
ムの本体と、を備えた半導体形状予測シミュレーション
システム。
5. A semiconductor shape prediction simulation system for predicting the shape of a semiconductor, comprising: a scanner that captures the first semiconductor shape, which is a photograph of the first semiconductor shape that is the actual semiconductor shape, and a display. And including the predicted shape of the actual semiconductor, and displaying the captured first semiconductor shape and the second semiconductor shape obtained by predicting the actual semiconductor shape on the display. A semiconductor shape prediction simulation system including the main body of the system.
【請求項6】 前記写真は、 焼き付けられたスケールを有し、 当該システムは、 前記ディスプレイに表示される前記スケール上の2点の
位置を選択したり、前記ディスプレイ上に表示される前
記第1,第2の半導体形状を当該システムの使用者が選
択したり、あるいは前記選択した前記第1あるいは第2
の半導体形状の移動先を選択したりするためのポインテ
ィングデバイスと、 前記2点間の実際の距離を入力するための入力手段と、
をさらに備え、 前記本体は、 前記ポインティングデバイスによって選択したものと前
記実際の距離とを受け、前記第1あるいは第2の半導体
形状を回転して前記ディスプレイに表示したり、前記選
択した第1あるいは第2の半導体形状を前記移動先に移
動させて前記ディスプレイに表示させたり、あるいは前
記実際の距離と前記2点の位置に基づいて、前記第1あ
るいは第2の半導体形状を拡大あるいは縮小して前記第
1及び第2の半導体形状の縮尺を同じにして前記ディス
プレイに表示したりする請求項5記載の半導体形状予測
シミュレーションシステム。
6. The photograph has a scale imprinted thereon, the system selecting the position of two points on the scale displayed on the display or the first display on the display. A second semiconductor shape is selected by the user of the system, or the selected first or second semiconductor shape is selected.
A pointing device for selecting a destination of the semiconductor shape, and an input means for inputting an actual distance between the two points,
The main body further receives the one selected by the pointing device and the actual distance, and rotates the first or second semiconductor shape to display on the display, or the selected first or second semiconductor shape. The second semiconductor shape is moved to the destination and displayed on the display, or the first or second semiconductor shape is enlarged or reduced based on the actual distance and the position of the two points. The semiconductor shape prediction simulation system according to claim 5, wherein the scales of the first and second semiconductor shapes are the same and are displayed on the display.
【請求項7】 酸化膜の形状を予測する半導体形状予測
シミュレーションシステムであって、 前記酸化膜が形成される際の各酸化温度において予め設
定された低応力粘性係数,酸化種拡散係数の活性化体
積,界面反応速度定数の活性化体積,粘性係数の活性化
体積あるいは応力のタイムステップ等のパラメータを予
め設定して、前記パラメータを前記ディスプレイに表示
させて、当該システムの使用者に選択させ、前記選択し
たパラメータに基づいて前記酸化膜の形状を予測する半
導体形状予測シミュレーションシステム。
7. A semiconductor shape prediction simulation system for predicting the shape of an oxide film, comprising activation of a low stress viscosity coefficient and an oxidation species diffusion coefficient that are preset at each oxidation temperature when the oxide film is formed. Parameters such as volume, activation volume of interfacial reaction rate constant, activation volume of viscosity coefficient or time step of stress are set in advance, the parameters are displayed on the display, and the user of the system is allowed to select, A semiconductor shape prediction simulation system for predicting the shape of the oxide film based on the selected parameters.
JP28122495A 1995-10-30 1995-10-30 Semiconductor shape prediction simulation and system thereof Pending JPH09129635A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28122495A JPH09129635A (en) 1995-10-30 1995-10-30 Semiconductor shape prediction simulation and system thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28122495A JPH09129635A (en) 1995-10-30 1995-10-30 Semiconductor shape prediction simulation and system thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09129635A true JPH09129635A (en) 1997-05-16

Family

ID=17636102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28122495A Pending JPH09129635A (en) 1995-10-30 1995-10-30 Semiconductor shape prediction simulation and system thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09129635A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000072426A (en) * 2000-09-04 2000-12-05 원태영 System and method of unstructured tetrahedral mesh generation for a 3d object on semiconductor substrate
KR20020024218A (en) * 2002-02-05 2002-03-29 (주)사나이시스템 System and method for numerical analysis of microstructures
KR20020026290A (en) * 2002-01-23 2002-04-09 (주)사나이시스템 System and method for simulating moleculardynamics, electrical and optical chatracteristics of liquid crystals
KR100471416B1 (en) * 2002-02-02 2005-03-08 학교법인 인하학원 System and method for simulating moleculardynamics, electrical and optical chatracteristics of liquid crystals
KR100491618B1 (en) * 2002-12-13 2005-05-30 (주)사나이시스템 System of calculation for the electric characteristic of the liquid crystal cell and the distribution of the liquid crystal
JP2009099800A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Oki Semiconductor Co Ltd Stress distribution calculation method of semiconductor oxidation process
WO2016037141A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Synopsys, Inc. Atomic scale grid for modeling semiconductor structures and fabrication processes
KR20170136569A (en) * 2015-04-06 2017-12-11 케이엘에이-텐코 코포레이션 Method and system for determining in-plane distortion of a substrate

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000072426A (en) * 2000-09-04 2000-12-05 원태영 System and method of unstructured tetrahedral mesh generation for a 3d object on semiconductor substrate
KR20020026290A (en) * 2002-01-23 2002-04-09 (주)사나이시스템 System and method for simulating moleculardynamics, electrical and optical chatracteristics of liquid crystals
KR100471416B1 (en) * 2002-02-02 2005-03-08 학교법인 인하학원 System and method for simulating moleculardynamics, electrical and optical chatracteristics of liquid crystals
KR20020024218A (en) * 2002-02-05 2002-03-29 (주)사나이시스템 System and method for numerical analysis of microstructures
KR100491618B1 (en) * 2002-12-13 2005-05-30 (주)사나이시스템 System of calculation for the electric characteristic of the liquid crystal cell and the distribution of the liquid crystal
JP2009099800A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Oki Semiconductor Co Ltd Stress distribution calculation method of semiconductor oxidation process
WO2016037141A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Synopsys, Inc. Atomic scale grid for modeling semiconductor structures and fabrication processes
KR20170054439A (en) * 2014-09-05 2017-05-17 시놉시스, 인크. Atomic scale grid for modeling semiconductor structures and fabrication processes
KR20170136569A (en) * 2015-04-06 2017-12-11 케이엘에이-텐코 코포레이션 Method and system for determining in-plane distortion of a substrate
JP2018512738A (en) * 2015-04-06 2018-05-17 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Method and system for in-plane distortion inspection of substrates
CN107431030B (en) * 2015-04-06 2020-10-09 科磊股份有限公司 Method and system for determining in-plane deformation in a substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
da Silva et al. Topology optimization of compliant mechanisms with stress constraints and manufacturing error robustness
Dettmer et al. A computational framework for fluid–structure interaction: finite element formulation and applications
Giusti et al. An assessment of the Gurson yield criterion by a computational multi‐scale approach
Tappeta et al. Interactive multiobjective optimization design strategy for decision based design
US20180373820A1 (en) Methods and Systems for Constructing and Analyzing Component-Based Models of Engineering Systems Having Linear and Nonlinear Regions
JPH09129635A (en) Semiconductor shape prediction simulation and system thereof
US6356860B1 (en) Method of grid generation
Duhan et al. Thermo-elastic analysis of edge dislocation using extended finite element method
Leung et al. Digital material design using tensor-based error diffusion for additive manufacturing
Rashid et al. On a finite element method with variable element topology
March et al. Evaluation of computational homogenization methods for the prediction of mechanical properties of additively manufactured metal parts
US8477133B2 (en) Method and apparatus for generating three-dimensional finite element mesh
Wolfram et al. Lattice dynamics of white tin
Li et al. A 3D structure mapping-based efficient topology optimization framework
Lawrence ANSYS tutorial
WO2024091298A1 (en) Multiply-instantiated block modeling for circuit component placement in integrated circuit
US7222057B2 (en) Topology modeler
Roque Symbolic and numerical analysis of plates in bending using Matlab
Srinivasa Discrete differential geometry and its role in computational modeling of defects and inelasticity
Verhelst et al. Goal-adaptive Meshing of Isogeometric Kirchhoff–Love Shells
Sanborn et al. Systematic integration of finite element methods into multibody dynamics considering hyperelasticity and plasticity
JP2019197324A (en) Image processing apparatus and image processing method
Zou et al. A geometrically exact isogeometric blended shell: formulation, benchmarking, and automotive application
WO2021205967A1 (en) Hierarchical reduced-order matrix generation device
JPH11296697A (en) Curved surface generation method