JPH10178173A - Method and device for simulating semiconductor device and its recording medium - Google Patents

Method and device for simulating semiconductor device and its recording medium

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JPH10178173A
JPH10178173A JP33806496A JP33806496A JPH10178173A JP H10178173 A JPH10178173 A JP H10178173A JP 33806496 A JP33806496 A JP 33806496A JP 33806496 A JP33806496 A JP 33806496A JP H10178173 A JPH10178173 A JP H10178173A
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JP
Japan
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impurity
distribution
distribution data
rearrangement
data
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JP33806496A
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Japanese (ja)
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Hideki Otani
秀樹 大谷
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Sony Corp
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simulate reverse short channel effect easily and at a high speed. SOLUTION: When a first conductivity type impurity is introduced to a semiconductor substrate, a data of rearrangement distribution showing polarization at the time an already-introduced second conductivity type impurity is rearranged is generated (ST11), and the generated data of rearrangement distribution is added to a data of impurity distribution to be inputted so as to synthesize a new data thereof (ST12), and then a specified physical equation or characteristic equation is solved by using the new data, so as to calculate a desired characteristic (ST9). In addition, the data of rearrangement distribution is updated according to the gate length (ST14). Through such a simplified procedure such as addition of the data thereof, rearrangement of impurity due to point failure can be reflected to device simulation.

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、半導体装置のシミ
ュレーション方法に係わり、とくに、例えばゲート閾値
電圧のゲート長依存性等、電界効果トランジスタ等にお
ける電気特性または物理量のデバイスシミュレーション
に関する。また、本発明は、このシミュレーション方法
を好適に実施できる半導体装置のシミュレーション装
置、および当該シミュレーション方法のプログラムが格
納された記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for simulating a semiconductor device, and more particularly to a device simulation of electric characteristics or physical quantities in a field effect transistor or the like, for example, a gate length dependence of a gate threshold voltage. Further, the present invention relates to a simulation device for a semiconductor device that can suitably execute the simulation method, and a recording medium storing a program of the simulation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化と微細化に
伴い、絶縁ゲート電界効果トランジスタ、例えばMOS
FET(Mental Oxide Semiconductor Field Effect Tra
nsistor)のゲート長の短縮化が進んでいる。MOSFE
Tにおいてゲート長さが短縮化すると、一般に、あるゲ
ート長から急にゲート閾値電圧が減少する傾向が現れ
る。この減少はロールオフ(roll-off)と称され、短チャ
ネル効果の代表的な現象として比較的古くから知られて
いる。
2. Description of the Related Art With the recent trend toward higher integration and miniaturization of semiconductor devices, insulated gate field effect transistors such as MOS
FET (Mental Oxide Semiconductor Field Effect Tra
nsistor) gate length has been reduced. MOSFE
When the gate length is shortened at T, generally, the gate threshold voltage tends to suddenly decrease from a certain gate length. This decrease is called roll-off, and has been known for a relatively long time as a typical phenomenon of the short channel effect.

【0003】しかし、半導体装置の更なる微細化によっ
て、MOSFETのゲート長の短縮化が更に進むと、ゲ
ート長短縮化にともなってゲート閾値電圧が一旦上昇し
た後、短チャネル効果に従って急に減少するという現象
が見られる。この短チャネル効果によってゲート閾値電
圧が減少する直前のゲート閾値電圧上昇を、ロールアッ
プ(roll-up) または逆短チャネル効果と呼んでいる。
However, if the gate length of the MOSFET is further reduced due to further miniaturization of the semiconductor device, the gate threshold voltage once increases with the shortened gate length, and then rapidly decreases in accordance with the short channel effect. Phenomenon is seen. The increase in the gate threshold voltage immediately before the gate threshold voltage decreases due to the short channel effect is called roll-up or reverse short channel effect.

【0004】図11は、短チャネル効果および逆短チャ
ネル効果が現れる場合のゲート長とゲート閾値電圧の関
係を模式的に示したグラフである。このグラフ中、実線
は逆短チャネル効果が現れる場合を示し、破線は現れな
い場合を示す。実線の場合も破線の場合も、MOSFE
Tのゲート長が短縮化するにつれ、全体としてはゲート
閾値電圧は低下する傾向にある。この減少は、一般に知
られている短チャネル効果によるものである。さらに詳
細にみると、破線の場合が単純な減少傾向をたどるのに
対し、実線の場合はゲート長の短縮化につれてゲート閾
値電圧が一旦上昇した後、急激に低下している。この急
激な低下直前の上昇が、逆短チャネル効果によるもので
ある。
FIG. 11 is a graph schematically showing a relationship between a gate length and a gate threshold voltage when a short channel effect and an inverse short channel effect appear. In this graph, the solid line shows the case where the inverse short channel effect appears, and the broken line shows the case where it does not appear. In both the case of the solid line and the case of the broken line,
As the gate length of T decreases, the gate threshold voltage tends to decrease as a whole. This decrease is due to the generally known short channel effect. More specifically, the broken line follows a simple decreasing trend, while the solid line shows that the gate threshold voltage once rises as the gate length is shortened and then drops sharply. This rise immediately before the sharp drop is due to the inverse short channel effect.

【0005】ゲート長の短縮化が要求されるMOSFE
Tにおいて、このような逆短チャネル効果が生じると、
ゲート閾値電圧のバラツキ要因となり、トランジスタの
電気特性をデバイス内またはデバイス間で均一に制御す
ることが困難になり、大きなノイズマージン確保等を強
いられて高集積化の阻害要因となる。このため、逆短チ
ャネル効果および短チャネル効果を効果的に予測するシ
ミュレーション技術に対する要望は増大している。
[0005] MOSFE that requires a reduction in gate length
At T, if such an inverse short channel effect occurs,
This causes a variation in the gate threshold voltage, making it difficult to uniformly control the electrical characteristics of the transistor within the device or between the devices. As a result, it is necessary to secure a large noise margin or the like, which is a factor inhibiting high integration. Therefore, there is an increasing demand for a simulation technique for effectively predicting the inverse short channel effect and the short channel effect.

【0006】短チャネル効果は、通常の微細ゲートMO
SFETにおいては、程度の差はあれほぼ常に現れる現
象である。ところが、逆短チャネル効果は全ての場合に
おいて現れるとは限らず、またトランジスタ構造、製造
条件等によって発生の程度も大きく異なっている。どの
ような場合に顕著になるかは、現在はっきりと解明され
てれいない。これに関しては、多くの報告があり、半導
体基板表面近傍に電流経路を有する表面チャネル型にお
いて主に観測され、このため逆短チャネル効果は電流経
路のポテンシャル分布がゲート長さによって一律に変化
しないために起こる現象であるとの認識は共通してい
る。ポテンシャル分布がゲート長さによって変化する原
因については、ゲート端部における微細なゲートバーズ
ビーク(Gate Bird's Beak)の形状効果に起因するとの報
告例もある。しかし、最近の報告とみると、イオン注入
時等に生じる点欠陥によってチャネル形成領域のソース
またはドレイン領域近傍で導入不純物が再配置し、ゲー
ト電極下のチャネル形成領域の不純物分布に偏りを生じ
るためであるという考え方が近年の主流を占めてきてい
る。この考え方は、点欠陥(例えば、空孔または割込み
欠陥)と不純物のペアによって拡散が進むといった点欠
陥−不純物ペアの拡散モデルにもとづくものである。
[0006] The short channel effect is caused by the ordinary fine gate MO.
In SFETs, this is a phenomenon that appears almost always to some extent. However, the reverse short channel effect does not always appear in all cases, and the degree of occurrence varies greatly depending on the transistor structure, manufacturing conditions, and the like. It is not clear at what time this will happen. There have been many reports on this, and it is mainly observed in the surface channel type having a current path near the surface of the semiconductor substrate. Therefore, the reverse short channel effect is because the potential distribution of the current path does not change uniformly with the gate length. It is common to recognize that this phenomenon occurs. There are reports that the potential distribution changes depending on the gate length due to the shape effect of fine gate bird's beak at the gate edge. However, according to recent reports, point defects generated during ion implantation or the like cause rearrangement of introduced impurities in the vicinity of the source or drain region of the channel formation region, resulting in an uneven distribution of impurities in the channel formation region below the gate electrode. Has become the mainstream in recent years. This concept is based on a diffusion model of a point defect-impurity pair, in which diffusion proceeds by a pair of a point defect (for example, a hole or interruption defect) and an impurity.

【0007】図12および図13は、NチャネルMOS
FETを例に、P型のチャネル形成領域端の不純物再配
置を、そのP型不純物濃度が周囲より大きくなる部分に
着目して説明するための模式図である。図12は、ゲー
ト両端下方にソースまたはドレイン領域が配置された通
常の表面チャネル型の場合、図13は、ゲート中心側に
低濃度なLDD(Lightly Doped Drain) 領域を配置させ
た表面チャネル型の場合である。なお、不純物の再配置
は、ソース側とドレイン側では対称となることから、こ
れらの図ではソース側のみ示し、以下の説明ではソース
側について行なう。また、再配置であるから周囲に不純
物濃度が低い部分ができることが予想されるが、簡略化
のために図示を省略している。図12および図13の上
部に示す指図中、符号100は半導体基板、101は高
濃度にN型不純物が導入されたソース領域、102はチ
ャネル形成領域、103はゲート絶縁膜、104はゲー
ト電極、105は比較的低濃度にN型不純物が導入され
たLDD領域、106はサイドウォールスペーサ、Sは
ソース電極端子、Gはゲート電極端子である。各図の不
純物濃度分布中、符号107は、ソース領域101(お
よびLDD領域105)のN型不純物濃度分布、108
はチャネル形成領域102のP型不純物濃度分布を示
す。
FIGS. 12 and 13 show an N-channel MOS.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining, using a FET as an example, the rearrangement of impurities at the end of a P-type channel formation region, paying attention to a portion where the P-type impurity concentration is higher than the surroundings. FIG. 12 shows a case of a normal surface channel type in which a source or drain region is arranged below both ends of a gate, and FIG. 13 shows a case of a surface channel type in which a low concentration LDD (Lightly Doped Drain) region is arranged on the gate center side. Is the case. Since the rearrangement of impurities is symmetric on the source side and the drain side, only the source side is shown in these drawings, and the following description will be made on the source side. It is expected that a portion having a low impurity concentration will be formed around the portion due to the rearrangement, but is not illustrated for simplicity. 12 and 13, reference numeral 100 denotes a semiconductor substrate, 101 denotes a source region into which an N-type impurity is introduced at a high concentration, 102 denotes a channel formation region, 103 denotes a gate insulating film, 104 denotes a gate electrode, Reference numeral 105 denotes an LDD region into which an N-type impurity is introduced at a relatively low concentration, 106 denotes a sidewall spacer, S denotes a source electrode terminal, and G denotes a gate electrode terminal. In the impurity concentration distribution of each figure, reference numeral 107 denotes an N-type impurity concentration distribution of the source region 101 (and the LDD region 105);
Indicates a P-type impurity concentration distribution of the channel formation region 102.

【0008】通常、ソース領域101(およびLDD領
域105)の不純物導入はイオン注入法で行なわれ、こ
のとき基板構成原子(Si)の点欠陥が半導体基板10
0に導入される。この点欠陥は、これら不純物領域の活
性化アニールやサイドウォールスペーサ106形成時の
成膜等の加熱工程で不純物領域の周囲に拡散する。そし
て、前記点欠陥−不純物ペアによる拡散モデルにおいて
は、この点欠陥の拡散によって不純物拡散が引き起こさ
れるとされる。その結果、図12および図13で破線で
示すように最初フラットな分布をしていたP型不純物濃
度108が、例えば実線で示すように、点欠陥が拡散し
た付近のチャネル形成領域102からソース領域101
側にかけて高くなると一般に考えられる。この高濃度化
は、ゲート電極104下のチャネル形成領域102と同
型のP型不純物が、ソース領域101(およびLDD領
域105)側、チャネル形成領域102のゲート中心
側、あるいはチャネル形成領域102より深い領域から
ゲート電極104直下の浅いチャネル形成領域102へ
拡散してくる現象に起因する。また、この高濃度化は、
PN接合近傍のN型不純物がソース領域101(および
LDD領域105)へ拡散していく結果、再配置がない
場合にくらべ当該PN接合近傍が相対的にP型化すると
いった現象をも表している。
Normally, impurities are introduced into the source region 101 (and the LDD region 105) by an ion implantation method.
0 is introduced. These point defects diffuse around the impurity region in a heating step such as activation annealing of these impurity regions or film formation when forming the sidewall spacers 106. In the diffusion model based on the point defect-impurity pair, diffusion of the point defect causes impurity diffusion. As a result, the P-type impurity concentration 108 initially having a flat distribution as shown by a broken line in FIGS. 12 and 13 is changed from the channel forming region 102 near the point defect diffusion to the source region as shown by a solid line, for example. 101
It is generally thought that it becomes higher toward the side. This high concentration is due to the fact that a P-type impurity having the same type as that of the channel formation region 102 below the gate electrode 104 is deeper than the source region 101 (and the LDD region 105), the gate center side of the channel formation region 102, or the channel formation region 102. This is due to the phenomenon that the diffusion from the region to the shallow channel formation region 102 immediately below the gate electrode 104 occurs. Also, this high concentration,
As a result of diffusion of the N-type impurity near the PN junction into the source region 101 (and the LDD region 105), a phenomenon that the vicinity of the PN junction relatively becomes P-type as compared with the case where there is no rearrangement is also shown. .

【0009】この現象が生じると、ゲート長によってゲ
ート電極104下のチャネル形成領域102のP型不純
物濃度分布が変化し、それにともなってゲート電極10
4下のポテンシャル分布が変化するため、チャネル形成
領域102を流れるキャリアの様子も変化するようにな
る。この結果、ゲート閾値電圧がゲート長によって変化
し、逆短チャネル効果が現れる。以上説明してきた機
構、即ち点欠陥の拡散に起因する不純物の再配置によっ
てチャネル形成領域の不純物に偏りを生じ、これが逆短
チャネル効果を引き起こすという考え方が一般に受け入
れられつつある。
When this phenomenon occurs, the P-type impurity concentration distribution in the channel forming region 102 under the gate electrode 104 changes depending on the gate length, and accordingly, the gate electrode 10
4 changes the potential distribution below, so that the state of carriers flowing through the channel forming region 102 also changes. As a result, the gate threshold voltage changes depending on the gate length, and an inverse short channel effect appears. The mechanism described above, that is, the idea that the impurity in the channel formation region is biased by the rearrangement of the impurity due to the diffusion of the point defect, and this causes an inverse short channel effect, is being generally accepted.

【0010】この逆短チャネル効果の認識を踏まえ、近
年、点欠陥と不純物の相互作用の計算モデルの研究およ
び開発が進み、点欠陥モデルを有したシミュレーション
により、以上に記述してきた逆短チャネル効果の現象を
反映できるようになってきた。そして、逆短チャネル効
果の実測値とシミュレーション結果がよく一致するとい
う報告例が増えている。このような報告例として、例え
ば、以下のようなものが挙げられる。 H.I.Hanafi, et al. "A Model for Anomalous Short-Ch
annel Behavier in Submicron MOSFET's "IEEE EDL-14,
pp.575, 1993.(文献1) C.S.Rafferty, et al. "Explanation of Reverse Short
Channel Effect by Defect Gradients " IEDM93, pp.3
11, 1993. (文献2) T.Kunikiyo, et al. " Reverse Short-Channel Effect
Due to Lateral Diffusion of Point-Defect Induced b
y Source/Drain Ion Implantation " IEEE CAD-13, pp.
507, 1994.(文献3)
Based on the recognition of the inverse short channel effect, in recent years, research and development of a calculation model of the interaction between a point defect and an impurity have been advanced, and the inverse short channel effect described above has been simulated using a point defect model. Has become able to reflect this phenomenon. In addition, there are increasing reports that the measured value of the inverse short channel effect and the simulation result match well. Examples of such reports include, for example, the following. HIHanafi, et al. "A Model for Anomalous Short-Ch
annel Behavier in Submicron MOSFET's "IEEE EDL-14,
pp.575, 1993. (Reference 1) CSRafferty, et al. "Explanation of Reverse Short
Channel Effect by Defect Gradients "IEDM93, pp.3
11, 1993. (Reference 2) T. Kunikiyo, et al. "Reverse Short-Channel Effect
Due to Lateral Diffusion of Point-Defect Induced b
y Source / Drain Ion Implantation "IEEE CAD-13, pp.
507, 1994. (Reference 3)

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】最初に記述した如く、
点欠陥を考慮しない従来の古典的なシミュレーション方
法を用いることによっては、点欠陥に起因して起こると
される逆短チャネル効果まで考慮し精度が高いシミュレ
ーションを行うことはできない。
As described at the outset,
By using the conventional classical simulation method that does not consider the point defect, it is not possible to perform a highly accurate simulation by taking into account the inverse short channel effect caused by the point defect.

【0012】また、最近開発されつつある点欠陥モデル
を有するシミュレーション方法を用いた場合は、逆短チ
ャネル効果のシミュレーションを行うことは可能ではあ
るものの、その計算モデルが複雑で、パラメータ数も多
くなるために扱いも難しくなり、シミュレーション時間
も非常に長くなるという解決課題が残されている。たと
えば、上記文献1では、ソース領域またはドレイン領域
に近いチャネル形成領域両端に、それぞれ不純物再配置
による濃度が高い凸部と濃度が低い凹部を設け、全体の
不純物濃度を一定としながら凸部と凹部の高さ、幅およ
び形状等を変化させており、このような複雑なモデルを
数値計算に反映させることは容易でない。また、上記文
献3では、モンテカルロ法を用いており、このような粒
子化モデルでは条件設定が容易でなく、また電荷ごとの
計算を行なう必要性からシミュレーション時間が長くな
ることは避けられない。なお、上記文献2では具体的な
計算モデルは示されていない。したがって、従来の点欠
陥モデルを有するシミュレーション方法は、開発グルー
プや生産ラインなどへの供与には未だ適しておらず、研
究範囲での使用に留まっているのが現状である。
Further, when a simulation method having a point defect model which has been recently developed is used, it is possible to simulate the inverse short channel effect, but the calculation model is complicated and the number of parameters is large. Therefore, there is a problem that the handling becomes difficult and the simulation time becomes very long. For example, in the above document 1, a convex portion and a concave portion having a high concentration by impurity rearrangement are provided at both ends of a channel forming region near a source region or a drain region, respectively. The height, width, shape, etc. are changed, and it is not easy to reflect such a complicated model in numerical calculation. Further, in the above-mentioned Reference 3, the Monte Carlo method is used, and it is difficult to set conditions in such a particle model, and it is inevitable that the simulation time becomes long due to the necessity of performing calculations for each charge. It should be noted that the above document 2 does not show a specific calculation model. Therefore, the simulation method having the conventional point defect model is not yet suitable for provision to a development group, a production line, or the like, and is currently used only in a research range.

【0013】本発明は、上記実情に鑑みてなされたなさ
れたものであり、点欠陥を考慮しない従来の古典的なシ
ミューション方法を基本とし、これに点欠陥によるチャ
ネル変調を考慮した改良を加えることにより、簡便でか
つ高速に逆短チャネル効果のシミューションを行なえる
半導体装置のシミュレーション方法を新たに提供するこ
とを目的とする。加えて、本発明は、このシミュレーシ
ョン方法の実施に好適なシミュレーション装置およびシ
ミュレーションプログラム内蔵の記録媒体を提供するこ
とを他の目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is based on a conventional classical simulation method which does not consider a point defect. It is another object of the present invention to provide a new method of simulating a semiconductor device capable of performing the inverse short channel effect simulation easily and at high speed. In addition, another object of the present invention is to provide a simulation apparatus suitable for carrying out the simulation method and a recording medium having a built-in simulation program.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の課題
を解決し、上記目的を達成するために、本発明者は、点
欠陥を考慮しない従来の古典的なシミュレーションに点
欠陥の要素を計算モデルを複雑化しない範囲で効果的に
取り入れるに際し、まず、不純物の再配置を考慮した分
布(本発明では、再配置分布という)を半導体製造の不
純物導入シミュレーション(プロセスシミュレーショ
ン)で付加することを考え、その内容については既に特
許出願した。本発明は、より直接的に、プロセスシミュ
レーションまたは実測などからの不純物分布データを用
いて、半導体装置の諸特性(例えば、ゲート閾値電圧V
th、相互コンダクタンスgm 等)や物理量(移動度μ、
電位または電界強度等)を算出するシミュレーション
(デバイスシミュレーション)に適用したものである。
その際、チャネル変調の面では、チャネル形成領域にの
み濃度を高くした部分を設けることで十分であり、その
方がソースおよびドレイン領域や実効チャネル長に与え
る影響がすくないであろうとの考えに至った。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and achieve the above object, the present inventor calculates a point defect element by a conventional classical simulation which does not consider a point defect. To effectively incorporate the model without complicating the model, first consider adding a distribution in consideration of impurity rearrangement (in the present invention, referred to as a rearrangement distribution) in an impurity introduction simulation (process simulation) of semiconductor manufacturing. A patent application has already been filed for its contents. The present invention more directly uses various characteristics (for example, a gate threshold voltage V) of a semiconductor device by using impurity distribution data from process simulation or actual measurement.
th, transconductance gm, etc.) and physical quantities (mobility μ,
This is applied to a simulation (device simulation) for calculating potential or electric field strength.
At that time, in terms of channel modulation, it is sufficient to provide a portion where the concentration is increased only in the channel formation region, and it has been concluded that this will have less influence on the source and drain regions and the effective channel length. Was.

【0015】すなわち、本発明の半導体シミュレーショ
ン方法では、半導体装置の所定の特性を見積もる半導体
装置のシミュレーション方法であって、第1導電型の不
純物が半導体基板に導入される際、既に導入されている
第2導電型の不純物が再配置されるときの偏りを示す再
配置分布データを生成し、生成した再配置分布データ
を、デバイスシミュレーションに入力される不純物分布
データに加えて新たな不純物分布データを合成した後、
当該新たな不純物分布データを用いて所定の物理方程式
または特性方程式を解き、前記所定の特性を算出するこ
とを特徴とする。
That is, the semiconductor simulation method according to the present invention is a method for simulating a semiconductor device for estimating predetermined characteristics of a semiconductor device, wherein the impurity of the first conductivity type is already introduced when introduced into the semiconductor substrate. Relocation distribution data indicating a bias when the second conductivity type impurity is rearranged is generated, and the generated relocation distribution data is added to the impurity distribution data input to the device simulation to generate new impurity distribution data. After synthesis,
A predetermined physical equation or a characteristic equation is solved using the new impurity distribution data to calculate the predetermined characteristic.

【0016】これにより、デバイスシミュレーションを
行なう直前で、例えばプロセスシミュレーションから得
られる不純物分布データに対し、第1導電型の不純物導
入時に第2導電型(即ち、チャネル形成領域と同じ導電
型)の不純物の偏りを示す再配置分布データを加算する
といった簡単な手順によって、点欠陥による不純物の再
配置をデバイスシミュレーションに反映させることが可
能となる。一方、プロセスシミュレーションに再配置分
布を付加する方法は、不純物の拡散などの半導体装置製
造工程を再配置分布形状に反映できるという利点がある
一方で、拡散計算モデルに沿った不純物濃度分布データ
しかできないので、とりうる分布形状が限られてしま
う。本発明では、再配置分布データの形成工程をシミュ
レーション過程とは別個に有しており、このため逆短チ
ャネル効果といった複雑な現象を実測値と合わせ込むた
めの入力分布データが得やすい利点がある。また、再配
置分布データの変更も容易で、全体のシミュレーション
時間が短くて済む。
Thus, the impurity of the second conductivity type (that is, the same conductivity type as that of the channel forming region) can be obtained at the time of introducing the impurity of the first conductivity type immediately before the device simulation is performed, for example, with respect to the impurity distribution data obtained from the process simulation. It is possible to reflect the rearrangement of the impurity due to the point defect in the device simulation by a simple procedure such as adding the rearrangement distribution data indicating the deviation of the distribution. On the other hand, the method of adding the relocation distribution to the process simulation has an advantage that the semiconductor device manufacturing process such as impurity diffusion can be reflected in the relocation distribution shape, but only the impurity concentration distribution data according to the diffusion calculation model can be obtained. Therefore, the possible distribution shapes are limited. In the present invention, the process of forming the rearrangement distribution data is provided separately from the simulation process, and therefore, there is an advantage that input distribution data for matching a complicated phenomenon such as the inverse short channel effect with the actually measured value is easily obtained. . Further, the relocation distribution data can be easily changed, and the entire simulation time can be reduced.

【0017】好ましくは、前記不純物分布データの合成
では、前記再配置分布データを、前記入力した不純物分
布データ中の前記第1導電型の不純物分布に位置的に分
離したかたちで加えるとよい。なぜなら、再配置分布が
ソースおよびドレイン領域(またはLDD領域)まで及
んでいると、PN接合位置を動かして実効チャネル長を
大きくし、短チャネル効果が出にくい方向に系を変化さ
せる傾向があるからである。
Preferably, in the synthesis of the impurity distribution data, the relocation distribution data may be added in a form of being spatially separated from the first conductivity type impurity distribution in the input impurity distribution data. This is because if the rearrangement distribution extends to the source and drain regions (or LDD regions), the effective channel length tends to be increased by moving the PN junction position, and the system tends to change in a direction in which the short channel effect is less likely to appear. It is.

【0018】不純物の再配置は、チャネル形成領域の表
面近傍に集中すると一般に考えられていることを考慮す
ると、前記再配置分布データは、その不純物濃度が半導
体基板表面で最大値をとるようにするとよい。ゲート長
を短くして逆短チャネル効果が発生する過程を具体的に
表現する方法として、好ましくは、不純物濃度の分布の
広がり具合を変化させるとよい。たとえば、前記分布の
広がり具合を示す値は、不純物濃度の最大値を示す位置
からゲート中心方向にかけて、ゲート長の任意の値以上
では一定とし、ゲート長が当該任意の値より短くなるに
したがって徐々に小さくなるように変更する。このよう
にすることによって、ゲート長が極めて短くなりソース
側とドレイン側の両再配置分布が重なる場合であっても
不純物濃度の最大値を一定に保つことができ、好まし
い。なぜなら、ゲート長を短くしてゆき、逆短チャンネ
ル効果が大きく見えている領域から短チャネル効果が支
配的となる極微細ゲート領域へ移行する段階で再配置分
布濃度が見かけ上急激に増大すると、実際のゲート閾値
電圧の振る舞いからはかけ離れてしまうことが経験的に
認められるからである。
Considering that it is generally considered that the rearrangement of impurities is concentrated near the surface of the channel forming region, the rearrangement distribution data is obtained by assuming that the impurity concentration has a maximum value on the surface of the semiconductor substrate. Good. As a method of specifically expressing the process of generating the reverse short channel effect by shortening the gate length, it is preferable to change the degree of spread of the impurity concentration distribution. For example, the value indicating the degree of spread of the distribution is constant from the position indicating the maximum value of the impurity concentration to the center of the gate over an arbitrary value of the gate length, and gradually becomes smaller as the gate length becomes shorter than the arbitrary value. To be smaller. By doing so, the maximum impurity concentration can be kept constant even when the gate length is extremely short and the rearrangement distributions on the source side and the drain side overlap, which is preferable. This is because, when the gate length is shortened and the relocation distribution concentration apparently sharply increases at the stage of transition from a region where the inverse short channel effect looks large to an extremely fine gate region where the short channel effect is dominant, This is because it is empirically recognized that the behavior is far from the actual behavior of the gate threshold voltage.

【0019】本発明の半導体装置のシミュレーション装
置では、半導体装置の所定の特性を見積もる半導体装置
のシミュレーション装置であって、半導体基板に導入さ
れる不純物の不純物分布データと、当該不純物のうち第
1導電型の不純物が半導体基板に導入される際、既に導
入されている第2導電型の不純物が再配置されるときの
偏りを示す再配置データとを入力する入力手段と、当該
入力手段からの前記再配置データにもとづいて、前記再
配置分布データを生成しする分布設定手段と、前記入力
手段からの前記不純物分布データに対し、前記分布設定
手段からの再配置分布データを加えて新たな不純物分布
データを合成する分布合成手段と、前記分布合成手段か
らの前記新たな不純物分布データを用いて、所定の物理
方程式または特性方程式を解くことにより前記所定の特
性を算出する解析手段と、前記再配置データにもとづい
て、前記再配置分布データを変化させ、前記分布合成手
段から前記解析手段に出力される前記新たな不純物分布
データを更新させる分布更新手段と、を有することを特
徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device simulation apparatus for estimating predetermined characteristics of a semiconductor device, comprising: an impurity distribution data of an impurity introduced into a semiconductor substrate; Input means for inputting relocation data indicating a bias when the second conductivity type impurity already introduced is rearranged when the impurity of the type is introduced into the semiconductor substrate; and A distribution setting means for generating the relocation distribution data based on the relocation data; and a new impurity distribution by adding relocation distribution data from the distribution setting means to the impurity distribution data from the input means. A distribution synthesis unit for synthesizing data, and a predetermined physical equation or characteristic using the new impurity distribution data from the distribution synthesis unit. Analyzing means for calculating the predetermined characteristic by solving the equation; and changing the rearrangement distribution data based on the rearrangement data, and the new impurity distribution output from the distribution synthesizing means to the analysis means. Distribution update means for updating data.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置の
シミュレーション装置およびシミュレーション方法を添
付図面を参照にして詳細に説明する。なお、本発明に係
る記録媒体は、本発明のシミュレーション方法の手順を
示すプログラムが記憶されているものであることから、
ここでの説明は省略する。本発明は、不純物の再配置が
影響すると考えられる様々なデバイスシミュレーション
において適用できるが、ここではMOSFETのゲート
閾値電圧のゲート長依存性における逆短チャネル効果を
見積もる場合を例に本発明を説明する。また、N型チャ
ネルMOSFET(NMOSFET)を例として説明す
るが、P型チャネルMOSFET(PMOSFET)に
ついては、全ての導電型を逆にすることで同様に適用で
きる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor device simulation apparatus and a simulation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the recording medium according to the present invention stores a program indicating the procedure of the simulation method of the present invention,
The description here is omitted. Although the present invention can be applied to various device simulations in which the rearrangement of impurities has an effect, here, the present invention will be described by taking as an example the case of estimating the reverse short channel effect in the gate length dependence of the gate threshold voltage of a MOSFET. . Also, an N-type channel MOSFET (NMOSFET) will be described as an example, but a P-type channel MOSFET (PMOSFET) can be similarly applied by reversing all conductivity types.

【0021】図1および図2は、本発明によってシミュ
レーションを行なう表面チャネル型NMOSFETの概
略断面図である。図1は、ゲート両端下方にソースまた
はドレイン領域が配置された通常の場合、図2は、ゲー
ト中心側にLDDを配置させた場合である。図1および
図2中、符号1は半導体基板、2および3はそれぞれ高
濃度にN型不純物が導入されたソース領域およびドレイ
ン領域、4はチャネル形成領域、5はゲート絶縁膜、6
はゲート電極、7は比較的低濃度にN型不純物が導入さ
れたLDD領域、8はサイドウォールスペーサ、Sはソ
ース電極端子、Dはドレイン電極端子、Gはゲート電極
端子である。なお、以下の説明では、図2のLDD構造
の場合を例に説明するが、図1の場合もほぼ同様に本発
明を適用できる。
FIGS. 1 and 2 are schematic cross-sectional views of a surface channel type NMOSFET to be simulated by the present invention. FIG. 1 shows a case where a source or drain region is arranged below both ends of a gate, and FIG. 2 shows a case where an LDD is arranged on the center side of the gate. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, 2 and 3 each a source region and a drain region into which an N-type impurity is introduced at a high concentration, 4 a channel formation region, 5 a gate insulating film, 6
Is a gate electrode, 7 is an LDD region into which an N-type impurity is introduced at a relatively low concentration, 8 is a sidewall spacer, S is a source electrode terminal, D is a drain electrode terminal, and G is a gate electrode terminal. In the following description, the case of the LDD structure of FIG. 2 will be described as an example, but the present invention can be applied to the case of FIG.

【0022】図3は、本発明のシミュレーション装置の
概略構成を示すブロック図である。このシミュレーショ
ン装置10は、大まかにはトランジスタのモデル化と、
各種データの加工を行なうプリプロセッサ11と、所定
の基本方程式をといて解を求めるメインプロセッサ12
と、メインプロセッサ12の結果を所定の出力形式に適
合したかたちに変換し、出力するポストプロセッサ13
と、図示せぬ入出力装置とから構成されている。また、
プロセスシミュレータ14が、プリプロセッサ11にオ
ンライン又はオフラインで接続されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the simulation apparatus of the present invention. The simulation apparatus 10 roughly includes a transistor model,
A preprocessor 11 for processing various data; a main processor 12 for obtaining a solution by taking a predetermined basic equation
And a post processor 13 for converting the result of the main processor 12 into a form conforming to a predetermined output format and outputting the result.
And an input / output device (not shown). Also,
A process simulator 14 is connected to the preprocessor 11 online or offline.

【0023】本実施形態におけるプロセスシミュレータ
14は、半導体ウェーハ工程における所定の製造条件下
での半導体基板に導入される不純物分布を見積もる不純
物シミュレータである。この不純物分布を見積もる手段
は、プロセスシミュレータ14に限定されず、例えば実
測等によって不純物分布データなどのプロセスパラメー
タをプリプロセッサ11に提供するものであればよい。
プリプロセッサ11内には、不純物データやパラメータ
を含む各種データを入力する入力部15と、各種データ
から解析モデルを作成し、また境界やバイアス等の条件
を策定するモデル・条件設定手段16を有する。本発明
では、この外、実デバイスの現象(この場合、逆短チャ
ネル効果)に応じて前記分布データを調整する手段、即
ち分布生成手段17、分布合成手段18および分布更新
手段19を新たに備えている。これらの各手段の機能お
よび動作については、つぎのシミュレーション方法にお
いて説明する。
The process simulator 14 according to the present embodiment is an impurity simulator for estimating the distribution of impurities introduced into a semiconductor substrate under predetermined manufacturing conditions in a semiconductor wafer process. The means for estimating the impurity distribution is not limited to the process simulator 14 and may be any means that provides the preprocessor 11 with process parameters such as impurity distribution data by actual measurement or the like.
The preprocessor 11 includes an input unit 15 for inputting various data including impurity data and parameters, and a model / condition setting unit 16 for creating an analysis model from various data and formulating conditions such as boundaries and biases. In the present invention, in addition to the above, a means for adjusting the distribution data according to the phenomenon of the actual device (in this case, the inverse short channel effect), that is, a distribution generating means 17, a distribution synthesizing means 18, and a distribution updating means 19 are newly provided. ing. The functions and operations of these units will be described in the following simulation method.

【0024】図4は、本発明のシミュレーション方法の
全体の流れを示すフローチャートである。まず、図3の
プロセスシミュレータ14(または実測を行う装置など
でも可)で不純物の分布データを作成する。具体的に
は、図2に示す半導体基板1に導入されチャネル形成領
域4の濃度を決めるP型不純物濃度と、ソース領域2お
よびドレイン領域3及びその対向間隔内向きに延在する
LDD領域7のN型不純物濃度との位置と濃度との関係
を求め、不純物分布データとして出力する。
FIG. 4 is a flowchart showing the overall flow of the simulation method of the present invention. First, impurity distribution data is created by the process simulator 14 of FIG. 3 (or an apparatus for performing actual measurement, etc.). More specifically, the P-type impurity concentration which is introduced into the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 2 and determines the concentration of the channel formation region 4 and the LDD region 7 which extends inward from the source region 2 and the drain region 3 and the opposed space therebetween. The relationship between the position and the concentration with respect to the N-type impurity concentration is obtained and output as impurity distribution data.

【0025】当該デバイスシミュレーションが開始され
ると、ステップST1でパラメータが前記プリプロセッ
サ11の入力部15に入力される。このパラメータに
は、NMOSFETの構造パラメータ、不純物分布以外
のプロセスパラメータ等が含まれる。ステップST2〜
ステップST4では、前記モデル・条件設定部16にお
いて、入力したパラメータにもとづき、解析点の離散化
等のモデル化と、境界条件やバイアス条件等の設定が常
法にしたがって行なわれる。
When the device simulation is started, parameters are input to the input unit 15 of the preprocessor 11 in step ST1. These parameters include the structure parameters of the NMOSFET, process parameters other than the impurity distribution, and the like. Step ST2
In step ST4, the model / condition setting unit 16 performs modeling such as discretization of analysis points and setting of boundary conditions, bias conditions, and the like based on the input parameters in a conventional manner.

【0026】一方、シミュレーションが開始と同時に、
前記プリプロセッサ11の入力部15には、プロセスシ
ミュレータ14からの不純物分布データと、再配置デー
タとが入力され(ステップST5)、この不純物分布デ
ータに対し、再配置データにもとづく調整がかけられ
(ステップST6)。この分布調整は、逆短チャネル効
果を考慮して、点欠陥による不純物再配置を不純物分布
データに反映させるためのもので、詳しくは後で述べ
る。
On the other hand, simultaneously with the start of the simulation,
The impurity distribution data and the rearrangement data from the process simulator 14 are input to the input unit 15 of the preprocessor 11 (step ST5), and the impurity distribution data is adjusted based on the rearrangement data (step ST5). ST6). This distribution adjustment is for reflecting the impurity rearrangement due to the point defect in the impurity distribution data in consideration of the inverse short channel effect, and will be described later in detail.

【0027】つぎのステップST7〜ステップST9で
は、図3のメインプロセッサ12において、通常のデバ
イスシミュレータと同様な方法を用いて数値計算が実行
される。すなわち、ポアソンの方程式や電流連続の式と
いった基本方程式(物理方程式)が、例えば差分法等で
規格化(離散化)され(ステップST7)、初期値設定
(ステップST8)後、個々の離散点ごとに数値計算が
行なわれる(ステップST9)。この数値計算では、基
本方程式から求まる中間変数(例えば、移動度や電界強
度)によって、最終的には、特性方程式の解が求められ
る。本実施形態では、特性方程式として、ゲート長Lg
をパラメータとしてもつゲート閾値電圧Vthの式が必要
である。また、この特性方程式に関与した物理量、例え
ば仕事関数やゲート容量を前記構造パラメータを用いて
算出する式も必要となる。その後は、前記ポストプロセ
ッサ13によって計算結果のデータが所定の形式で出力
されると(ステップST10)、当該シミュレーション
が終了する。
In the next steps ST7 to ST9, numerical calculation is performed in the main processor 12 of FIG. 3 by using a method similar to a normal device simulator. That is, basic equations (physical equations) such as Poisson's equation and current continuity equation are standardized (discretized) by, for example, a difference method (step ST7), and initial values are set (step ST8). Is calculated (step ST9). In this numerical calculation, a solution of the characteristic equation is finally obtained by using intermediate variables (for example, mobility and electric field strength) obtained from the basic equation. In the present embodiment, as the characteristic equation, the gate length Lg
Is required as an expression of the gate threshold voltage Vth having the following as a parameter. In addition, an equation for calculating a physical quantity involved in the characteristic equation, for example, a work function or a gate capacitance by using the structural parameters is also required. Thereafter, when the calculation result data is output in a predetermined format by the post-processor 13 (step ST10), the simulation ends.

【0028】本発明では、先の従来技術で記述した逆短
チャネル効果は点欠陥による不純物の再配置という現象
に起因する、といった前提にたっている。具体的に図2
でいうと、ソースおよびドレイン領域2,3またはLD
D領域7の形成を目的としてN型不純物の導入を行なう
イオン注入時に、半導体基板1に点欠陥が導入され、こ
れが熱工程で既に導入されているP型不純物領域(チャ
ネル形成領域4)に拡散され、その結果、P型不純物が
再配置を引き起こす。そして、不純物が再配置によっ
て、チャネル形成領域4のポテンシャルが一様に変化し
ない、一種のチャネル変調によって逆短チャネル効果が
引き起こされると考えられる。
In the present invention, it is assumed that the reverse short channel effect described in the prior art is caused by a phenomenon of impurity rearrangement due to point defects. FIG. 2
In other words, the source and drain regions 2, 3 or LD
At the time of ion implantation for introducing an N-type impurity for the purpose of forming the D region 7, a point defect is introduced into the semiconductor substrate 1 and diffused into the P-type impurity region (channel formation region 4) already introduced in the thermal process. As a result, P-type impurities cause rearrangement. It is considered that the reverse short channel effect is caused by a kind of channel modulation in which the potential of the channel formation region 4 does not change uniformly due to the rearrangement of the impurities.

【0029】以下、この不純物の再配置を加味して不純
物分布データを調整するステップST6の内容を詳述す
る。この分布調整では、先のステップST5で入力した
再配置データにもとづいて、この再配置後の分布を表す
データ(再配置分布データ)を作成し、これをプロセス
シミュレータ14から得られる不純物分布データに加算
して新たな不純物分布データを合成するものである。
Hereinafter, the contents of step ST6 for adjusting the impurity distribution data in consideration of the rearrangement of the impurities will be described in detail. In this distribution adjustment, data representing the distribution after the rearrangement (rearrangement distribution data) is created based on the rearrangement data input in the previous step ST5, and this is converted into the impurity distribution data obtained from the process simulator 14. The addition is performed to synthesize new impurity distribution data.

【0030】まず、ステップST11で、再配置分布デ
ータの作成を行なう。ここで、本実施形態で作成される
再配置分布データは、再配置データに含まれる以下の条
件を満たしている。 (1)再配置分布を構成する不純物の導電型は、ゲート
電極6下の不純物と同じであること、(2)再配置分布
は、ゲート電極6下のチャネル形成領域4内でPN接合
に隣接して位置し、当該PN接合と重ならないこと、
(3)再配置分布は、チャネル面方向と基板深さ方向に
なめらかな分布、例えばガウス分布とすること、(4)
再配置分布の不純物濃度の最大値は、ゲート長によらず
一定とすること、(5)再配置分布の不純物濃度は、半
導体基板表面で最大値をとること、(6)再配置分布の
最大濃度点からゲート中心方向への広がり具合いは、ゲ
ート長Lg が任意の値(以下、“Lgx”と表記する)以
上では一定とし、ゲート長がLg がLgxより短くなるに
したがって徐々に小さくすること、(7)再配置分布に
おける上記(6)以外の広がり(例えば、三次元シミュ
レータでは、ゲート外側、基板深さ方向およびチャネル
幅方向)は、ゲート長Lgによらず一定であること、と
する。
First, in step ST11, rearrangement distribution data is created. Here, the relocation distribution data created in the present embodiment satisfies the following conditions included in the relocation data. (1) The conductivity type of the impurity constituting the rearrangement distribution is the same as that of the impurity under the gate electrode 6. (2) The rearrangement distribution is adjacent to the PN junction in the channel formation region 4 under the gate electrode 6. And does not overlap with the PN junction,
(3) The relocation distribution should be a smooth distribution, for example, a Gaussian distribution, in the channel plane direction and the substrate depth direction.
The maximum value of the impurity concentration in the rearrangement distribution should be constant regardless of the gate length. (5) The impurity concentration of the rearrangement distribution should have the maximum value on the surface of the semiconductor substrate. (6) The maximum of the rearrangement distribution. The degree of spreading from the density point toward the gate center should be constant when the gate length Lg is equal to or greater than an arbitrary value (hereinafter, referred to as “Lgx”), and gradually decrease as the gate length becomes shorter than Lgx. , (7) The extent of the rearrangement distribution other than (6) above (for example, in the three-dimensional simulator, the outside of the gate, the substrate depth direction and the channel width direction) is constant regardless of the gate length Lg. .

【0031】つぎのステップST12で、ゲート長Lg
を次第に短くしていったときに最初に逆短チャネル効果
が現れる時点における不純物分布データを、合成によっ
て求める。図5および図6は、この合成後の不純物分布
の濃度プロファイルを、ソース側を例に模式的に示すグ
ラフであり、図5は図2のA−A線に沿った水平方向の
断面を示し、図6は図2のB−B線に沿った基板深さ方
向の断面を示す。図5および図6中、符号20は、ソー
ス領域2とLDD領域7のN型不純物濃度、21はチャ
ネル形成領域4のP型不純物濃度、21aは本発明で付
加された再配置濃度分布である。なお、図中、破線は、
参考のため付した、点欠陥による不純物再配置を考慮し
ない従来の古典的シミュレーションのP型不純物濃度で
ある。
In the next step ST12, the gate length Lg
The impurity distribution data at the time when the inverse short channel effect first appears when is gradually shortened is determined by synthesis. 5 and 6 are graphs schematically showing the concentration profile of the impurity distribution after the synthesis, taking the source side as an example, and FIG. 5 shows a horizontal cross section along the line AA in FIG. 6 shows a cross section in the substrate depth direction along the line BB in FIG. 5 and 6, reference numeral 20 denotes an N-type impurity concentration of the source region 2 and the LDD region 7, 21 denotes a P-type impurity concentration of the channel forming region 4, and 21a denotes a rearrangement concentration distribution added in the present invention. . The broken line in the figure indicates
It is a P-type impurity concentration of a conventional classical simulation that does not consider impurity rearrangement due to a point defect, which is added for reference.

【0032】図5から明らかなように、本発明で付加さ
れたP型不純物濃度部分、すなわち再配置分布21a
は、これと逆導電型のN型不純物濃度20と位置的に離
れており、このためPN接合位置に影響を与えない。こ
のようにしたのは、再配置分布21aがN型不純物濃度
20と重なると、PN接合位置をゲート外寄りに移動さ
せて実効ゲート長が大きくなることから、短チャネル効
果が出にくい方向へのモデル変動を防止するためであ
る。したがって、モデルの実効ゲート長をこの変動を見
込んで調整する場合では、このような制約(前記条件
(2))は必ずしも必要ない。また、図6から明らかな
ように、本発明では半導体基板表面でP型不純物濃度を
最大となるように位置させている。これはソースおよび
ドレイン領域近傍の基板表面に、点欠陥による不純物の
パイルアップ(pile-up) が形成されるといった、従来技
術の前記文献2、および(清水、他、”デープサブミク
ロンCMOSFET設計における高温RTAのインパク
ト”電子情報通信学会論文誌Vol.J79-CII, No.6, pp.25
2, 1996. )の報告内容にもとづいたものである。な
お、図2のドレイン側は、図5を左右に折り返したもの
となる。また、深さ方向の分布に関しては、図6と全く
同様である。
As is apparent from FIG. 5, the P-type impurity concentration portion added in the present invention, that is, the rearrangement distribution 21a
Is positionally distant from the N-type impurity concentration 20 of the opposite conductivity type, and therefore does not affect the PN junction position. This is because, when the redistribution distribution 21a overlaps with the N-type impurity concentration 20, the PN junction position is shifted to the outside of the gate to increase the effective gate length. This is to prevent model fluctuation. Therefore, when the effective gate length of the model is adjusted in consideration of this variation, such a constraint (the condition (2)) is not necessarily required. Further, as is clear from FIG. 6, in the present invention, the P-type impurity concentration is located on the surface of the semiconductor substrate so as to be the maximum. This is due to the fact that a pile-up of impurities due to point defects is formed on the surface of the substrate near the source and drain regions. Impact of High Temperature RTA ”IEICE Transactions on Electronics, Vol.J79-CII, No.6, pp.25
2, 1996.)). The drain side in FIG. 2 is obtained by folding FIG. 5 right and left. The distribution in the depth direction is exactly the same as in FIG.

【0033】以上述べてきたような再配置分布の生成
(ステップST11)と分布合成(ステップST12)
は、ステップST13で分布調整の終了が判断されるま
で、ゲート長Lg ごとに、ステップST14の分布条件
の変更を経て繰り返し実行される。この分布調整の終了
が判断と分布条件の変更は、図3の分布更新手段19に
おいて、再配置データにもとづいて制御される。ステッ
プST13で分布調整終了と判断されると、ステップS
T15では、複数の合成後不純物分布のデータが前記ス
テップST7に出力され、前記した手順で数値計算が実
行される。なお、この調整終了の判断(ステップST1
3)は、ステップST9の後に行い、数値計算と分布調
整を交互に繰り返す構成でもかまわない。この分布調整
に要する積算時間が、モデル化および条件設定に要する
時間と同じか短ければ、図4の手順のほうが効率的であ
る。
Generation of the rearrangement distribution as described above (step ST11) and distribution synthesis (step ST12)
Is repeatedly executed for each gate length Lg through the change of the distribution condition in step ST14 until the end of the distribution adjustment is determined in step ST13. The determination of the end of the distribution adjustment and the change of the distribution condition are controlled by the distribution updating means 19 in FIG. 3 based on the rearrangement data. If it is determined in step ST13 that the distribution adjustment has been completed, the process proceeds to step S13.
At T15, a plurality of post-synthesis impurity distribution data are output to step ST7, and a numerical calculation is performed according to the above-described procedure. It should be noted that this adjustment end determination (step ST1)
3) may be performed after step ST9, and the numerical calculation and the distribution adjustment may be alternately repeated. If the integration time required for this distribution adjustment is equal to or shorter than the time required for modeling and setting conditions, the procedure of FIG. 4 is more efficient.

【0034】以下、上記ステップST14における分布
条件変更について、詳細に説明する。図7および図8
は、ゲート長Lg が短くなって左右の再配置分布が重な
った時点以後の濃度分布を模式的に示す。図7(a)→
図7(b)→図8(c)→図8(d)の順にゲート長L
g が短くなっている。図7(a)は、左右の再配置分布
21a,21aが重なり始めた時点を、前記ゲート長の
任意の値Lgxと定義する。この値Lgxになる以前は、再
配置分布21aの形状はゲート長Lg によらず一定とす
る。再配置分布21aの重なり部分は、不純物の合成に
よって単純加算されると、この重なり部分の濃度は、元
の再配置分布の濃度より高くなる。この急激な高濃度化
は、実デバイスにおける極微細ゲート領域の現象に反す
ることとなる。すなわち、図11に示すように、“逆短
チャネル効果でゲート閾値電圧が上昇する箇所より更に
ゲート長が短い極微細ゲート領域では、短チャネル効果
が支配的となる”といった現象に再配置分布の挙動を合
わせ込むには、高濃度化は望ましくないことが経験的に
認めらる。
Hereinafter, the change of the distribution condition in step ST14 will be described in detail. 7 and 8
5 schematically shows the concentration distribution after the gate length Lg becomes short and the rearrangement distributions on the left and right overlap. FIG. 7 (a) →
The gate length L is in the order of FIG. 7 (b) → FIG. 8 (c) → FIG. 8 (d).
g is shorter. In FIG. 7A, the point in time when the left and right rearrangement distributions 21a start to overlap is defined as an arbitrary value Lgx of the gate length. Before reaching the value Lgx, the shape of the rearrangement distribution 21a is constant regardless of the gate length Lg. When the overlapping portion of the rearrangement distribution 21a is simply added by the synthesis of impurities, the concentration of this overlapping portion becomes higher than the concentration of the original rearrangement distribution. This rapid increase in concentration is contrary to the phenomenon of an extremely fine gate region in an actual device. That is, as shown in FIG. 11, the short-channel effect becomes dominant in the ultra-fine gate region where the gate length is shorter than the point where the gate threshold voltage increases due to the inverse short-channel effect. It has been empirically found that it is not desirable to increase the concentration in order to match the behavior.

【0035】そこで、前記した条件(6)に示すよう
に、重ね合わせた再配置分布の濃度が元の濃度より高く
なり始めるゲート長Lgxから、そのゲート中心方向への
広がり具合いを、ゲート長Lgが短くなるに従って徐々
に小さくすることとした。図7(b)は、図7(a)よ
りゲート長Lg が短くなった場合であり、両図を比較す
れば、ゲート中心側の広がり具合が小さく(即ち、急峻
に)なっていることが伺える。
Therefore, as shown in the above condition (6), from the gate length Lgx at which the density of the superimposed rearrangement distribution starts to become higher than the original density, the degree of spread toward the gate center is determined by the gate length Lg. It was decided to gradually decrease as the length became shorter. FIG. 7B shows a case where the gate length Lg is shorter than that of FIG. 7A. Comparing the two figures, it can be seen that the degree of spread on the gate center side is small (ie, steep). I can ask.

【0036】さらにゲート長Lg が短くなって、左右の
再配置分布21a,21a同士が完全に重なった場合が
図8(c)である。この時点以後は、再配置分布21a
のゲート中心方向への広がりをなくし、ゲート外側の広
がりだけを加える。したがって、図8(d)に示すよう
に、更にゲート長Lg が短くなった場合は、2つのゲー
ト外側の広がりの交差点が徐々に下方に移動し、再配置
分布21a全体が次第に小さくなって、最後には消滅す
る。実デバイスとの対比は明確ではないが、シミュレー
ションでは前記した極微細ゲート領域において、次第に
短チャネル効果が支配的になる過程が良く表現できるこ
とから、このような操作を行なうこととした。
FIG. 8C shows a case where the gate length Lg is further reduced and the rearrangement distributions 21a on the left and right are completely overlapped with each other. After this point, the rearrangement distribution 21a
In the direction toward the center of the gate, and only the outside of the gate is added. Therefore, as shown in FIG. 8 (d), when the gate length Lg is further reduced, the intersection of the spread outside the two gates gradually moves downward, and the entire rearrangement distribution 21a gradually decreases. At the end it disappears. Although the comparison with the actual device is not clear, in the simulation, such an operation is performed because the process in which the short-channel effect gradually becomes dominant can be well expressed in the above-described extremely fine gate region.

【0037】次に、再配置分布21aのゲート中心方向
への広がり具合いの変化について、更に詳細に説明す
る。図9は、ゲート長に対する再配置分布のゲート中心
方向への広がり具合いの変化を示すグラフの例である。
最初の再配置分布21aに、以下の式で表されるガウス
分布を用いている。
Next, the change in the degree of spread of the rearrangement distribution 21a toward the gate center will be described in more detail. FIG. 9 is an example of a graph showing a change in how the rearrangement distribution spreads toward the gate center with respect to the gate length.
A Gaussian distribution represented by the following equation is used for the first rearrangement distribution 21a.

【数式1】 C(x)=Cmax ×exp(−x2 /2σx 2 ) …(1) ここで、C(x)は再配置分布の不純物濃度、Cmax は
再配置分布の不純物濃度の最大値、xはCmax の位置か
らゲート中心方向への距離、σx は広がり具合いを示す
パラメータである。図9では、その縦軸はσx の値を、
横軸はゲート長さLg を示している。また、図9におけ
るσx の傾斜部30は、任意の定数a,b,c,dを用
いて、以下の式で表される。
C (x) = Cmax × exp (−x 2 / 2σ x 2 ) (1) where C (x) is the impurity concentration of the rearrangement distribution, and Cmax is the maximum impurity concentration of the rearrangement distribution. the value, x is the distance from the position of the Cmax to the gate center direction is a parameter indicating the sigma x spreads degree. In FIG. 9, the vertical axis represents the value of σ x ,
The horizontal axis represents the gate length L g. The slope 30 of σ x in FIG. 9 is expressed by the following equation using arbitrary constants a, b, c, and d.

【数式2】 σx =a×(b−Lg )d +c …(2) 具体的に、図9に示す傾斜部30では、a=−0.34
832,b=0.745,c=1.5である。また、L
g >0.745μmではσx は一定である。
Σ x = a × (b−Lg) d + c (2) Specifically, in the inclined portion 30 shown in FIG. 9, a = −0.34
832, b = 0.745 and c = 1.5. Also, L
When g > 0.745 μm, σ x is constant.

【0038】シミュレーション結果 図10は、図9に示す式を用いて、また上記条件下でN
MOSFETのゲート閾値電圧のゲート長依存性をシミ
ュレーションした結果を示すグラフである。図10でで
は、ドレイン電圧が0.1Vの時と2.5Vの時のシミ
ュレーション結果を、それぞれ実測値と比較して示す。
図10中、符号40はシミュレーション結果、41は実
測値である。また、比較のために、点欠陥による拡散や
異なる不純物同士の相互拡散等を考慮しない従来の古典
的なシミュレーションの結果を、符号42に示す。な
お、この実測値における半導体装置は、図3に示す構造
のNMOSFETを基本としているが、それに加えてL
DD領域7を覆うようにLDD領域7よりも低濃度のP
型の不純物が注入されている。このため、図10で符号
42で示す従来の古典的なシミュレーションの結果にお
いて、わずかながら逆短チャネル効果が現れている。し
かし、実測値とは大きな差がある。
Simulation Results FIG. 10 shows the results obtained by using the equations shown in FIG.
7 is a graph showing the result of simulating the gate length dependence of the gate threshold voltage of a MOSFET. FIG. 10 shows simulation results when the drain voltage is 0.1 V and when the drain voltage is 2.5 V, respectively, in comparison with actual measurement values.
In FIG. 10, reference numeral 40 denotes a simulation result, and 41 denotes an actually measured value. For comparison, reference numeral 42 shows a result of a conventional classical simulation that does not consider diffusion due to point defects or mutual diffusion between different impurities. The semiconductor device based on the measured values is based on the NMOSFET having the structure shown in FIG.
A lower concentration of P than the LDD region 7 covers the DD region 7.
Type impurities are implanted. Therefore, in the result of the conventional classical simulation indicated by reference numeral 42 in FIG. 10, the inverse short channel effect appears slightly. However, there is a large difference from the measured values.

【0039】図10のグラフから明らかなように、本発
明シミュレーション結果40は、実測値41に対して、
ゲート長Lg が0.2μm〜5μmの範囲で、ドレイン
電圧が異なる何れの場合でも一致度が高く、逆短チャネ
ル効果および短チャネル効果の傾向を良く表している。
これに対し、従来の古典的なシミュレーション結果42
は、実測値に対して大きくかけ離れ、逆短チャネル効果
をシミュレーションできないことがわかる。
As is clear from the graph of FIG. 10, the simulation result 40 of the present invention is
When the gate length Lg is in the range of 0.2 μm to 5 μm, the degree of coincidence is high in any case where the drain voltage is different, and the tendency of the reverse short channel effect and the short channel effect is well represented.
On the other hand, the conventional classical simulation result 42
Is far from the measured value, and it can be seen that the inverse short channel effect cannot be simulated.

【0040】このように本発明に係るシミュレーション
方法によれば、通常の不純物シミュレーションの結果に
対し、点欠陥による不純物の再配置を想定した調整を行
った後、この調整後の不純物分布データを用いてデバイ
スシミュレーションを行うことにより、MOSFETに
おいて、より実測値に近い逆短チャネル効果のシミュレ
ーションが可能となる。また、不純物分布の調整は、新
たに生成した分布(再配置分布)を、不純物シミュレー
ション等による分布に単に加算するだけで行なうことが
できる。このような簡単なデータ加工でも、逆短チャネ
ル効果および短チャネル効果を精度よくシミュレーショ
ンできることが実証された。
As described above, according to the simulation method of the present invention, an adjustment is performed on the result of a normal impurity simulation assuming that impurities are rearranged due to a point defect, and the adjusted impurity distribution data is used. By performing the device simulation, the reverse short channel effect closer to the actually measured value can be simulated in the MOSFET. Further, the impurity distribution can be adjusted by simply adding the newly generated distribution (rearranged distribution) to the distribution obtained by the impurity simulation or the like. It has been demonstrated that the inverse short channel effect and the short channel effect can be accurately simulated even by such simple data processing.

【0041】また、本発明に係るシミュレーション装置
では、通常のデバイスシミュレーション装置の前処理部
(プリプロセッサ11)内に、それぞれ簡単な計算また
は制御を行なう分布調整のための手段17,18,19
を付加するだけでよく、装置構成が簡素である。また、
上記分布調整のためのデータ加工が容易な上、これに変
更をかける際にプロセスシミュレーションから繰り返す
必要がないため、これにより余り処理時間を長くするこ
となく高精度化を図ることが可能となった。とくに、本
実施形態のシミュレーション装置10では、分布調整の
データ加工が、他の前処理(モデル化および条件設定
等)と並列に処理されるため、従来のシミュレーション
装置と同等な処理時間で逆短チャネル効果のシミュレー
ションも可能である。
Further, in the simulation apparatus according to the present invention, distribution adjusting means 17, 18, 19 for performing simple calculation or control are provided in the preprocessing section (preprocessor 11) of the ordinary device simulation apparatus.
And the device configuration is simple. Also,
The data processing for the above distribution adjustment is easy, and it is not necessary to repeat the processing from the process simulation when making a change to the data. This makes it possible to achieve high accuracy without prolonging the processing time. . In particular, in the simulation device 10 of the present embodiment, the data processing of distribution adjustment is processed in parallel with other pre-processing (modeling and condition setting, etc.). Simulation of the channel effect is also possible.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
半導体装置のシミュレーション方法によれば、点欠陥を
考慮しない従来の古典的なシミューション方法を基本と
し、これに点欠陥によるチャネル変調を考慮した改良を
加えることにより、簡便でかつ高速に逆短チャネル効果
のシミューションを行なえる半導体装置のシミュレーシ
ョン方法を提供することができる。また、このシミュレ
ーション方法の実施に好適なシミュレーション装置およ
びシミュレーションプログラム内蔵の記録媒体を提供す
ることが可能となる。
As described above, according to the method for simulating a semiconductor device according to the present invention, a conventional classical simulation method which does not consider a point defect is used as a basis, and a channel modulation by a point defect is performed. In consideration of the above, it is possible to provide a method of simulating a semiconductor device that can easily and quickly simulate the inverse short channel effect. In addition, it is possible to provide a simulation device and a recording medium with a built-in simulation program suitable for performing the simulation method.

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

【図1】本発明の半導体装置のシミュレーション方法に
好適な表面チャネル型NMOSFETの概略断面図であ
り、ゲート両端下方にソースまたはドレイン領域が配置
された通常の場合を示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a surface channel NMOSFET suitable for a simulation method of a semiconductor device according to the present invention, showing a normal case where a source or drain region is arranged below both ends of a gate.

【図2】本発明の実施形態に係る表面チャネル型NMO
SFETの概略断面図であり、ゲート中心側にLDDを
配置させた場合を示す。
FIG. 2 shows a surface channel type NMO according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an SFET, showing a case where an LDD is arranged on a gate center side.

【図3】本発明の実施形態に係るシミュレーション装置
の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a simulation device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態に係るシミュレーション方法
の全体の流れを示すフォローチャートである。
FIG. 4 is a follow chart showing an overall flow of a simulation method according to the embodiment of the present invention.

【図5】図4の分布合成(ステップST14)後の不純
物分布の濃度プロファイルを、ソース側を例に模式的に
示すグラフであり、図2のA−A線に沿った水平方向の
断面を示す。
5 is a graph schematically showing a concentration profile of an impurity distribution after the distribution synthesis (step ST14) in FIG. 4, taking a source side as an example, and showing a horizontal cross section along the line AA in FIG. 2; Show.

【図6】図5と同様に不純物分布の濃度プロファイルを
模式的に示すグラフであり、図2のB−B線に沿った基
板深さ方向の断面を示す。
6 is a graph schematically showing a concentration profile of an impurity distribution similarly to FIG. 5, and shows a cross section in a substrate depth direction along line BB of FIG. 2;

【図7】図7(a),図7(b)は、ゲート長が短くな
って左右の再配置分布が重なり始めた時点以後の濃度分
布を模式的に示す図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams schematically showing the concentration distribution after the gate length is reduced and the left and right rearrangement distributions begin to overlap. FIGS.

【図8】図8(c),図8(d)は、図7(b)に続い
てゲート長が更に短くなって、再配置分布が完全に重な
った時点以後の濃度分布を模式的に示す図である。
8 (c) and 8 (d) schematically show the concentration distribution after the point where the gate length is further reduced and the rearrangement distribution completely overlaps, following FIG. 7 (b). FIG.

【図9】ゲート長に対する再配置分布のゲート中心方向
への広がり具合いの変化例を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing an example of how the rearrangement distribution spreads in the gate center direction with respect to the gate length.

【図10】図9に示す式を用いて、本実施形態の条件下
でNMOSFETのゲート閾値電圧のゲート長依存性を
シミュレーションした結果を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the result of simulating the gate length dependence of the gate threshold voltage of an NMOSFET under the conditions of the present embodiment using the equation shown in FIG.

【図11】短チャネル効果および逆短チャネル効果が現
れる場合のゲート長とゲート閾値電圧の関係を模式的に
示したグラフである。
FIG. 11 is a graph schematically showing a relationship between a gate length and a gate threshold voltage when a short channel effect and an inverse short channel effect appear.

【図12】従来から逆短チャネル効果の要因とされるチ
ャネル形成領域端の不純物再配置を、NMOSFETを
例に、そのP型不純物濃度が周囲より大きくなる部分に
着目して説明するための模式図であり、ゲート両端下方
にソースまたはドレイン領域が配置された通常の表面チ
ャネル型の場合を示す。
FIG. 12 is a schematic view for explaining impurity rearrangement at the end of a channel formation region which has conventionally been a cause of the inverse short channel effect, taking an NMOSFET as an example and focusing on a portion where the P-type impurity concentration is higher than the surroundings. FIG. 5 shows a case of a normal surface channel type in which a source or drain region is arranged below both ends of a gate.

【図13】図12と同様に、チャネル形成領域端の不純
物再配置を説明するための模式図であり、ゲート中心側
に低濃度なLDD領域を配置させた表面チャネル型の場
合を示す。
FIG. 13 is a schematic diagram similar to FIG. 12, for explaining the rearrangement of impurities at the end of a channel formation region, and shows a case of a surface channel type in which a low-concentration LDD region is arranged on the gate center side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…ソース領域、3…ドレイン領域、
4…チャネル領域、5…ゲート絶縁膜、6…ゲート電
極、7…LDD領域、8…サイドウォールスペーサ、1
0…シミュレーション装置、11…プリプロセッサ、1
2…メインプロセッサ、13…ポストプロセッサ、14
…プロセスシミュレータ(不純物導入についてシミュレ
ーションを行なう手段)、15…入力部(入力手段)、
16…モデル・条件設定手段、17…分布生成手段、1
8…分布合成手段、19…分布更新手段、20…N型不
純物濃度分布、21…P型不純物濃度分布、21a…再
配置分布、30…再配置分布のゲート中心方向の広がり
具合、40…本発明のシミュレーション結果、41…実
測値、41…従来の古典的なシミュレーション結果、S
…ソース電極端子、D…ドレイン電極端子、G…ゲート
電極端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Source region, 3 ... Drain region,
4 channel region, 5 gate insulating film, 6 gate electrode, 7 LDD region, 8 sidewall spacer, 1
0: simulation device, 11: preprocessor, 1
2 ... Main processor, 13 ... Post processor, 14
... Process simulator (means for simulating impurity introduction), 15 ... Input unit (input means),
16: Model / condition setting means, 17: Distribution generation means, 1
8: distribution synthesizing means, 19: distribution updating means, 20: N-type impurity concentration distribution, 21: P-type impurity concentration distribution, 21a: rearrangement distribution, 30: degree of spread of the rearrangement distribution in the gate center direction, 40: lines Simulation result of the invention, 41: actual measurement value, 41: conventional classic simulation result, S
... Source electrode terminal, D ... Drain electrode terminal, G ... Gate electrode terminal.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の所定の特性を見積もる半導
体装置のシミュレーション方法であって、 第1導電型の不純物が半導体基板に導入される際、既に
導入されている第2導電型の不純物が再配置されるとき
の偏りを示す再配置分布デ−タを生成し、生成した再配
置分布データを、入力される不純物分布データに加えて
新たな不純物分布データを合成した後、当該新たな不純
物分布データを用いて所定の物理方程式または特性方程
式を解き、前記所定の特性を算出する半導体装置のシミ
ュレーション方法。
1. A method of simulating a semiconductor device for estimating a predetermined characteristic of a semiconductor device, the method further comprising: when introducing a first conductivity type impurity into a semiconductor substrate, reusing an already introduced second conductivity type impurity. After generating rearrangement distribution data indicating the bias at the time of arrangement, adding the generated rearrangement distribution data to the input impurity distribution data and synthesizing new impurity distribution data, the new impurity distribution is obtained. A method for simulating a semiconductor device, wherein a predetermined physical equation or characteristic equation is solved using data to calculate the predetermined characteristic.
【請求項2】 前記不純物分布データの合成では、前記
再配置分布データを、前記入力した不純物分布データ中
の前記第1導電型の不純物分布データに位置的に分離し
たかたちで加える請求項1に記載の半導体装置のシミュ
レーション方法。
2. The method according to claim 1, wherein, in synthesizing the impurity distribution data, the rearrangement distribution data is added to the impurity distribution data of the first conductivity type in the input impurity distribution data in a form of being spatially separated. A simulation method of the semiconductor device described in the above.
【請求項3】 半導体製造工程の不純物導入についてシ
ミュレーションを行い、当該シミュレーション結果から
前記不純物分布データを得る請求項1に記載の半導体装
置のシミュレーション方法。
3. The semiconductor device simulation method according to claim 1, wherein a simulation is performed on impurity introduction in a semiconductor manufacturing process, and the impurity distribution data is obtained from the simulation result.
【請求項4】 所定のパラメータを変化させるごとに、
前記再配置分布データを更新し、前記新たな不純物分布
データの合成と所定の特性の算出を繰り返し行なう請求
項1に記載の半導体装置のシミュレーション方法。
4. Whenever a predetermined parameter is changed,
2. The simulation method for a semiconductor device according to claim 1, wherein the relocation distribution data is updated, and synthesis of the new impurity distribution data and calculation of a predetermined characteristic are repeatedly performed.
【請求項5】 前記再配置分布データの生成は、その半
導体基板内における位置、不純物量、不純物濃度の最大
値および分布の広がり具合を示す値にもとづいて行い、 前記再配置分布データの更新では、分布の広がり具合を
示す値を前記所定のパラメータの変化に応じて変更する
請求項4に記載の半導体装置のシミュレーション方法。
5. The method according to claim 1, wherein the generation of the rearrangement distribution data is performed based on a position in the semiconductor substrate, an impurity amount, a maximum value of the impurity concentration, and a value indicating a degree of distribution distribution. 5. The simulation method for a semiconductor device according to claim 4, wherein a value indicating a degree of spread of the distribution is changed according to a change in the predetermined parameter.
【請求項6】 前記再配置分布データでは、その不純物
濃度が半導体基板表面で最大値をとる請求項5に記載の
半導体装置のシミュレーション方法。
6. The semiconductor device simulation method according to claim 5, wherein the impurity concentration of the rearrangement distribution data has a maximum value on the surface of the semiconductor substrate.
【請求項7】 前記所定のパラメータは、絶縁ゲート電
界効果トランジスタのゲート長であり、 当該パラメータの依存性を見積もる前記所定の特性は、
当該トランジスタのゲートしきい値電圧であり、 前記分布の広がり具合を示す値は、不純物濃度の最大値
を示す位置からゲート中心方向にかけて、ゲート長の任
意の値以上では一定とし、ゲート長が当該任意の値より
短くなるにしたがって徐々に小さくなるように変更する
請求項5に記載の半導体装置のシミュレーション方法。
7. The predetermined parameter is a gate length of an insulated gate field effect transistor, and the predetermined characteristic for estimating the dependence of the parameter is:
A gate threshold voltage of the transistor, wherein the value indicating the degree of spread of the distribution is constant from a position indicating the maximum value of the impurity concentration to a direction toward the center of the gate over an arbitrary value of the gate length, which is constant. 6. The method according to claim 5, wherein the value is changed so as to gradually decrease as the value becomes shorter than an arbitrary value.
【請求項8】 前記分布の拡がり具合を示す値は、不純
物濃度の最大値を示す位置からゲート外側方向、半導体
基板の深さ方向およびチャネル幅方向には、ゲート長に
よらず一定とする請求項7に記載の半導体装置のシミュ
レーション方法。
8. The value indicating the degree of spread of the distribution is constant regardless of the gate length in the direction outside the gate, in the depth direction of the semiconductor substrate, and in the channel width direction from the position indicating the maximum value of the impurity concentration. Item 8. A simulation method for a semiconductor device according to item 7.
【請求項9】 半導体装置の所定の特性を見積もる半導
体装置のシミュレーション装置であって、 半導体基板に導入される不純物の不純物分布データと、
当該不純物のうち第1導電型の不純物が半導体基板に導
入される際、既に導入されている第2導電型の不純物が
再配置されるときの偏りを示す再配置データとを入力す
る入力手段と、 当該入力手段からの前記再配置データにもとづいて、前
記再配置分布データを生成し出力する分布設定手段と、 前記入力手段からの前記不純物分布データに対し、前記
分布設定手段からの再配置分布データを加えて新たな不
純物分布データを合成する分布合成手段と、 前記分布合成手段からの前記新たな不純物分布データを
用いて、また所定のパラメータを変化させて所定の物理
方程式または特性方程式を解くことにより、前記所定の
特性を算出する解析手段と、 前記再配置データにもとづいて、前記再配置分布データ
を変化させ、前記分布合成手段から前記解析手段に出力
される前記新たな不純物分布データを更新させる分布更
新手段と、を有する半導体装置のシミュレーション装
置。
9. A simulation device for a semiconductor device for estimating predetermined characteristics of the semiconductor device, comprising: an impurity distribution data of an impurity introduced into a semiconductor substrate;
Input means for inputting, when the first conductivity type impurity among the impurities is introduced into the semiconductor substrate, rearrangement data indicating a bias when the already introduced second conductivity type impurity is rearranged; A distribution setting means for generating and outputting the relocation distribution data based on the relocation data from the input means; and a relocation distribution from the distribution setting means for the impurity distribution data from the input means. A distribution synthesizing unit for synthesizing new impurity distribution data by adding data, and solving a predetermined physical equation or characteristic equation by using the new impurity distribution data from the distribution synthesizing unit and changing a predetermined parameter. Analyzing means for calculating the predetermined characteristic; and changing the relocation distribution data based on the relocation data. And a distribution updating unit for updating the new impurity distribution data output to the analyzing unit.
【請求項10】 前記分布合成手段は、前記再配置分布
データを、前記入力した不純物分布データ中の前記第1
導電型の不純物分布に位置的に分離したかたちで加える
請求項9に記載の半導体装置のシミュレーション装置。
10. The distribution synthesizing unit, wherein the rearrangement distribution data is stored in the first impurity distribution data in the input impurity distribution data.
The semiconductor device simulation apparatus according to claim 9, wherein the semiconductor device is added to the conductivity type impurity distribution in a form separated in position.
【請求項11】 半導体製造工程の不純物導入について
シミュレーションを行う手段を更に有し、 前記入力手段は、当該シミュレーションを行う手段から
前記不純物分布データを入力する請求項9に記載の半導
体装置のシミュレーション装置。
11. The semiconductor device simulation apparatus according to claim 9, further comprising means for simulating impurity introduction in a semiconductor manufacturing process, wherein said input means inputs said impurity distribution data from said simulation means. .
【請求項12】 前記所定のパラメータは、絶縁ゲート
電界効果トランジスタのゲート長であり、 当該パラメータの依存性を見積もる前記所定の特性は、
当該トランジスタのゲートしきい値電圧であり、 前記入力手段は、前記再配置分布データについて、その
半導体基板内における位置、不純物量、不純物濃度の最
大値、不純物分布の広がり具合を示す値を前記再配置デ
ータとして入力し、 前記分布更新手段は、不純物分布の拡がり具合を示す値
を、不純物濃度の最大値を示す位置からゲート中心方向
にかけて、ゲート長の任意の値以上では一定とし、ゲー
ト長が当該任意の値よりより短くなるにしたがって徐々
に小さくなるように前記再配置分布データを変更する請
求項9に記載の半導体装置のシミュレーション装置。
12. The predetermined parameter is a gate length of an insulated gate field effect transistor, and the predetermined characteristic for estimating the dependence of the parameter is:
The input means is a gate threshold voltage of the transistor, and the input means, for the rearrangement distribution data, indicates a position in the semiconductor substrate, an impurity amount, a maximum value of the impurity concentration, and a value indicating a degree of spread of the impurity distribution. The distribution updating means inputs a value indicating the degree of spread of the impurity distribution from the position indicating the maximum value of the impurity concentration toward the gate center, and keeps the value constant over an arbitrary value of the gate length. 10. The simulation device for a semiconductor device according to claim 9, wherein the rearrangement distribution data is changed so as to gradually decrease as the value becomes shorter than the arbitrary value.
【請求項13】 前記不純物濃度の最大値は、半導体基
板表面で最大値をとる請求項12に記載の半導体装置の
シミュレーション装置。
13. The semiconductor device simulation apparatus according to claim 12, wherein the maximum value of the impurity concentration takes the maximum value on the surface of the semiconductor substrate.
【請求項14】 半導体装置の所定の特性を見積もるに
際して、第1導電型の不純物が半導体基板に導入される
際、既に導入されている第2導電型の不純物が再配置さ
れるときの偏りを示す再配置分布データを生成し、また
生成した再配置分布データを所定のパラメータに応じて
変更し、この生成され変更された複数の再配置分布デー
タそれぞれを、入力される不純物分布データに加えて複
数の新たな不純物分布データを合成し、当該複数の新た
な不純物分布データを用いて、所定の物理方程式または
特性方程式を繰り返し解き、前記所定の特性を算出する
半導体装置のシミュレーション用プログラムが格納され
ている記録媒体。
14. Estimating a predetermined characteristic of a semiconductor device, when an impurity of a first conductivity type is introduced into a semiconductor substrate, a bias when an impurity of a second conductivity type already introduced is rearranged is determined. The generated rearrangement distribution data is generated, and the generated rearrangement distribution data is changed according to a predetermined parameter. Each of the generated and changed rearrangement distribution data is added to the input impurity distribution data. A simulation program for a semiconductor device for synthesizing a plurality of new impurity distribution data, repeatedly solving a predetermined physical equation or characteristic equation using the plurality of new impurity distribution data, and calculating the predetermined characteristic is stored. Recording media.
【請求項15】 前記不純物分布データの合成では、前
記再配置分布データを、前記入力した不純物分布データ
中の前記第1導電型の不純物分布に位置的に分離したか
たちで加える請求項14に記載の記録媒体。
15. The method according to claim 14, wherein, in synthesizing the impurity distribution data, the rearrangement distribution data is added to the impurity distribution of the first conductivity type in the input impurity distribution data in a form of being spatially separated. Recording medium.
【請求項16】 前記再配置データは、前記再配置分布
データについて、その半導体基板内における位置、不純
物量、不純物濃度の最大値および分布の広がり具合を示
す値を含み、 前記再配置分布データの更新では、分布の広がり具合を
示す値を前記所定のパラメータの変化に応じて変更する
請求項14に記載の記録媒体。
16. The rearrangement data includes, for the rearrangement distribution data, a position in a semiconductor substrate, an impurity amount, a maximum value of an impurity concentration, and a value indicating a degree of distribution distribution. 15. The recording medium according to claim 14, wherein in the updating, a value indicating a degree of spread of the distribution is changed according to a change in the predetermined parameter.
【請求項17】 前記所定のパラメータは、絶縁ゲート
電界効果トランジスタのゲート長であり、 当該パラメータ変化の影響を見積もる前記所定の特性
は、当該トランジスタのゲートしきい値電圧であり、 前記分布の広がり具合を示す値を、不純物濃度の最大値
を示す位置からゲート中心方向にかけて、ゲート長の任
意の値以上では一定とし、ゲート長が当該任意の値より
短くなるにしたがって徐々に小さくなるように変更する
請求項16に記載の記録媒体。
17. The method according to claim 17, wherein the predetermined parameter is a gate length of an insulated gate field effect transistor, the predetermined characteristic for estimating an influence of the parameter change is a gate threshold voltage of the transistor, The value indicating the condition is changed from the position indicating the maximum value of the impurity concentration to the center of the gate to be constant at an arbitrary value of the gate length or more, and is gradually reduced as the gate length becomes shorter than the arbitrary value. The recording medium according to claim 16, wherein
JP33806496A 1996-12-18 1996-12-18 Method and device for simulating semiconductor device and its recording medium Pending JPH10178173A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003051506A (en) * 2001-05-29 2003-02-21 Oki Electric Ind Co Ltd Method for semiconductor process device modeling

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