JPH10189963A - Simulator and simulation method for semiconductor device - Google Patents

Simulator and simulation method for semiconductor device

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JPH10189963A
JPH10189963A JP35036296A JP35036296A JPH10189963A JP H10189963 A JPH10189963 A JP H10189963A JP 35036296 A JP35036296 A JP 35036296A JP 35036296 A JP35036296 A JP 35036296A JP H10189963 A JPH10189963 A JP H10189963A
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JP
Japan
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parameter
result
semiconductor device
characteristic
predetermined
Prior art date
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Application number
JP35036296A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasumasa Nakauchi
庸雅 中内
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate parameter matching in semiconductor simulation. SOLUTION: This simulator for semiconductor device comprises means 3 for calculating required characteristics by solving a specified physical equation, while varying specified parameters for estimating dependencies on the characteristics of a semiconductor, and means 8 for controlling parameters being delivered to the means 3 with regard to the dependencies such that the results of analysis approach actual measurements. The parameter control means 8 comprises means 10 for comparing the results of analysis with actual measurements, means 11 for selecting parameters to be varied, based on the comparison results and estimating the direction and amount of variation, means 12 for altering the parameters depending on the results of estimation, and means 9 for storing a correlation data between the parameters and the specific characteristics.

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、プロセスまたはデ
バイスシミュレーションにおいて、その結果から次のパ
ラメータ制御指針を自動判定する半導体装置のシミュレ
ーション装置および方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for simulating a semiconductor device which automatically determines the next parameter control guideline from the result of a process or device simulation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、例えば不純物シミュレーショ
ンといった半導体製造工程のシミュレーション(プロセ
スシミュレーション)、およびプロセスシミュレーショ
ン結果を用いて行なう半導体デバイス特性のシミュレー
ション(デバイスシミュレーション)が、半導体デバイ
スの製造、試作および開発研究等に幅広く用いられてい
る。これらのシミュレーションでは、実デバイス内の複
雑な現象、不純物や電荷等の挙動を解析可能なモデルで
おきかえていることから、通常、ある程度最適化された
条件下で得られたシミュレーション結果をもとに、実デ
バイスの挙動に則するように更なるパラメ−タの合わせ
込み(チュ−ニング)を行う必要がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor manufacturing process simulation (process simulation) such as impurity simulation, and semiconductor device characteristic simulation (device simulation) using the result of process simulation have been conducted for manufacturing, trial production and development research of semiconductor devices. Widely used for such purposes. In these simulations, the behavior of complex phenomena, impurities, charges, etc. in the actual device is replaced with a model that can be analyzed, so that the simulation results are usually based on simulation results obtained under some optimized conditions. It is necessary to perform further tuning of parameters (tuning) so as to conform to the behavior of the actual device.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来、このパラメ−タ
の合わせ込みに際しては、技術者等がシュミレ−ション
結果を検討した上で、デバイスの実測値(例えば、C−
V特性等)に近付けていくように、適切なパラメ−タを
選択し逐次変更していく手法をとっていたため、膨大な
量の作業が必要となっていた。そのため、ある特性のデ
バイスの一つの特性に対してチュ−ニングするだけでか
なりの時間を要し、これではパラメータと特性等との関
係をある程度予測して開発、試作にかかる時間と労力の
負担を低減するといったシミュレーション導入の効果を
半減させてしまう結果を招いていた。
Conventionally, when adjusting the parameters, an engineer or the like examines the simulation result, and then the measured value of the device (for example, C-
(V-characteristics, etc.), an appropriate parameter is selected and sequentially changed, so that an enormous amount of work is required. Therefore, it takes a considerable amount of time to tune only one characteristic of a device having a certain characteristic. In this case, the relationship between parameters and characteristics is predicted to some extent, and the time and labor required for development and trial production are required. The result is that the effect of introducing the simulation, such as reducing the noise, is halved.

【0004】また、シュミレ−ションのパラメ−タ値の
検討は、それまでの経験や蓄積によるところが大きく、
不慣れな技術者が最適なパラメ−タ値を見つけ出すのは
非常に困難であった。
In addition, the examination of simulation parameter values largely depends on the experience and accumulation up to that point.
It was very difficult for an inexperienced technician to find the optimum parameter value.

【0005】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、半導体シミュレーションにおけるパラメ
ータの合わせ込みが容易な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提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a simulation apparatus and a simulation method for a semiconductor device in which parameters can be easily adjusted in a semiconductor simulation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上記目的を達成するために、本発明の半導
体装置のシミュレーション装置では、半導体プロセスま
たはデバイスシュミレ−ションでのパラメ−タの合わせ
込み手順を、実測値との相関をとるように自動化するこ
ととした。すなわち、本シミュレーション装置では、半
導体装置の所定の特性に対し、所定のパラメータの依存
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、前記所定のパラメータを変化させながら所定の物理
方程式または特性方程式を解き、前記所定の特性を算出
する解析手段と、前記依存性に関与し前記解析手段に出
力されるパラメータについて、解析結果が実測値に近づ
くように制御するパラメータ制御手段と、を有すること
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and achieve the above object, a semiconductor device simulation apparatus according to the present invention uses a parameter in a semiconductor process or device simulation. It was decided to automate the procedure for fitting the above so as to obtain correlation with the actual measurement value. That is, the simulation apparatus is a semiconductor apparatus simulation apparatus that estimates the dependence of a predetermined parameter on a predetermined characteristic of the semiconductor device, and solves a predetermined physical equation or characteristic equation while changing the predetermined parameter. Analysis means for calculating the predetermined characteristic, and a parameter control means for controlling the parameters involved in the dependency and output to the analysis means, so that the analysis result approaches an actually measured value, I do.

【0007】具体的に、パラメータの合わせ込みを行な
うパラメータ制御手段の構成としては、例えばこれを、
解析手段からの結果を実測時と比較する比較手段と、比
較手段からの比較結果にもとづいて、変化させるべきパ
ラメータの選択と、その変化させる方向および量とを見
積もる制御量決定手段と、制御量決定手段の見積もり結
果に応じて、解析手段に入力されるパラメータを変更す
るパラメータ変更手段と、から構成させることができ
る。また、パラメータの合わせ込みは、当該装置内に保
持しているル−ル(例えば、パラメータと特性等との相
関データ)にもとづいて行なうことが好ましい。すなわ
ち、この場合のパラメータ制御手段は、前記制御手段に
出力されるパラメータについて、その前記所定の特性と
の相関関係を示す相関データが記憶されている記憶手段
を更に有し、前記制御量決定手段は、当該記憶手段内の
前記相関データを参照しながら、前記変化させるべきパ
ラメータについて前記見積もりを行なうことを他の特徴
とする。
Specifically, the configuration of the parameter control means for adjusting the parameters is, for example,
A comparison means for comparing the result from the analysis means with that at the time of actual measurement, a control amount determination means for estimating a parameter to be changed, a direction and an amount of the change, and a control amount based on the comparison result from the comparison means. Parameter changing means for changing a parameter input to the analyzing means according to the estimation result of the determining means. Further, it is preferable that the parameters are adjusted based on rules (for example, correlation data between parameters and characteristics) held in the apparatus. That is, the parameter control means in this case further comprises storage means for storing correlation data indicating a correlation between the parameter output to the control means and the predetermined characteristic, and the control amount determination means Another feature is that the estimation is performed for the parameter to be changed while referring to the correlation data in the storage means.

【0008】以上のように構成される本発明の半導体装
置のシミュレーション装置では、この装置にパラメータ
と特性値等の相関データと実測値を予め与えておくと、
装置自身が適切にパラメータを選択し変更しながらシミ
ュレーションを繰り返す。このため、最初のパラメータ
を設定して装置を起動させるだけで、与えられた条件下
で最も実測値に近い解が最終的に得られるように、最適
パラメータを自動的に得ることが可能である。
In the semiconductor device simulation apparatus of the present invention configured as described above, if correlation data such as parameters and characteristic values and measured values are given to this apparatus in advance,
The device repeats the simulation while appropriately selecting and changing the parameters. Therefore, only by setting the initial parameters and starting the apparatus, it is possible to automatically obtain the optimal parameters so that the solution closest to the actually measured value is finally obtained under the given conditions. .

【0009】本発明の半導体装置のシミュレーション方
法では、半導体装置の所定の特性に対し、所定のパラメ
ータの依存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、前記所定のパラメータを変化させなが
ら、所定の物理方程式または特性方程式を解いて前記所
定の特性を算出した後、この算出結果と実測値とを比較
し、前記依存性に関与し前記特性算出に供されるパラメ
ータについて、前記算出の結果が実測値に近づくように
パラメータの選択と変化の方向および量とを前記比較の
結果にもとづいて見積もり、この見積もり結果に応じて
前記特性算出に供されるパラメータを変更し、前記所定
の特性の算出と、前記比較、前記見積もりおよび前記変
更を、前記算出の結果が前記実測値に一定値以上近づく
まで繰り返すことを特徴とする。
The semiconductor device simulation method of the present invention is a semiconductor device simulation method for estimating the dependency of a predetermined parameter on a predetermined characteristic of the semiconductor device, wherein the predetermined parameter is changed while changing the predetermined parameter. After solving the physical equation or the characteristic equation to calculate the predetermined characteristic, the calculation result is compared with the actual measurement value, and the calculation result is actually measured for the parameter involved in the dependence and used for the characteristic calculation. Estimate the direction and amount of parameter selection and change so as to approach the value based on the result of the comparison, change the parameter used for the characteristic calculation according to the estimation result, and calculate the predetermined characteristic. Repeating the comparison, the estimation and the change until the result of the calculation approaches the measured value by a certain value or more. And butterflies.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる半導体装置
のシミュレーション装置およびシミュレーション方法に
ついて、図面にもとづいて詳細に説明する。本半導体に
係わるシミュレーション装置は、いわゆるプロセスシミ
ュレーション装置であってもよいが、ここではデバイス
シミュレーション装置を例に説明する。図1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1は、大まかにはトラ
ンジスタのモデル化と、各種データの加工等の前処理を
行なうプリプロセッサ2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3と、メインプロセッサ3
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4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5が、
プリプロセッサ2にオンライン又はオフラインで接続さ
れている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device simulation apparatus and a simulation method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The simulation apparatus relating to the present semiconductor may be a so-called process simulation apparatus, but here, a device simulation apparatus will be described as an example. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a simulation device of the present invention. The simulation apparatus 1 includes a preprocessor 2 that roughly performs transistor modeling and preprocessing such as processing of various data, a main processor 3 that obtains a solution by taking a predetermined basic equation,
It is composed of a post-processor 4 which converts the result of (1) into a form suitable for a predetermined output format and outputs the result, and an input / output device (not shown). In addition, the process simulator 5
It is connected to the preprocessor 2 online or offline.

【0011】プロセスシミュレータ5は、半導体ウェー
ハ工程における所定の製造条件下での各種シミュレータ
であり、例えば、レジストや酸化シリコン膜等の形状シ
ミュレータ、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等である。プリプロセッサ2内
には、各種パラメータを入力し一時記憶する入力部6
と、モデル化および境界条件やバイアス等の条件設定を
行なう条件設定部7とが設けられている。本発明では、
プリプロセッサ2内に、パラメータの合わせ込み(チュ
ーニング)を自動的に行なうため手段として、パラメー
タ制御手段8と、実測データと特性相関テーブルが格納
されたデータベース9とを新たに備えている。パラメー
タ制御手段8は、比較手段10と、制御量決定手段11
と、パラメータ変更手段12とから構成されている。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 5 is various simulators under predetermined manufacturing conditions in a semiconductor wafer process, and includes, for example, a shape simulator for a resist or a silicon oxide film, an impurity simulator for estimating an impurity distribution introduced into a semiconductor substrate, and the like. is there. An input unit 6 for inputting various parameters and temporarily storing them in the preprocessor 2.
And a condition setting unit 7 for performing modeling and setting conditions such as boundary conditions and bias. In the present invention,
As means for automatically performing parameter tuning (tuning) in the preprocessor 2, a parameter control means 8 and a database 9 in which measured data and a characteristic correlation table are stored are newly provided. The parameter control means 8 comprises a comparison means 10 and a control amount determination means 11
And parameter changing means 12. The functions and operations of these units will be described in the following simulation method.

【0012】つぎに、上記シミュレーション装置1を用
いた場合を例として、本発明のシミュレーション方法に
ついて、詳細に説明する。一般に、半導体デバイスのシ
ミュレーション方法は、プロセスシミュレータの結果を
用いて、半導体デバイスの諸特性(例えば、ゲート閾値
電圧Vth、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)を算出し、プロセスの諸
条件やデバイス構造とデバイス特性との関係を予測する
ためのものである。本発明は、基本的に、求める特性や
物理量および用いるパラメータの種類に限定はないが、
ここでは具体例として、ゲート閾値電圧Vthのゲート長
Lg依存性から、逆短チャネル効果を予測する場合を説
明する。
Next, the simulation method of the present invention will be described in detail by taking the case where the simulation apparatus 1 is used as an example. In general, a semiconductor device simulation method calculates various characteristics (eg, gate threshold voltage Vth, transconductance gm, etc.) and physical quantities (mobility μ, electric potential, electric field intensity, etc.) of a semiconductor device using the results of a process simulator. It is for predicting the relationship between the process conditions and the device structure and device characteristics. The present invention is basically not limited to the characteristics and physical quantities to be sought and types of parameters used,
Here, as a specific example, a case where the reverse short channel effect is predicted from the dependence of the gate threshold voltage Vth on the gate length Lg will be described.

【0013】図2は、本実施形態でシミュレーションを
行なうLDD構造のNチャネルMOSFET(NMOS
FET)の概略断面図である。図2中、符号20は半導
体基板、21および22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、23はチ
ャネル形成領域、24はゲート絶縁膜、25はゲート電
極、26は比較的に低濃度にN型不純物が導入されたL
DD(Lightly Doped Drain) 領域、28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、このNMOSF
ETを例として以下の説明を行なうが、PチャネルMO
SFET(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。
FIG. 2 shows an N-channel MOSFET (NMOS) having an LDD structure to be simulated in this embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the FET. In FIG. 2, reference numeral 20 is a semiconductor substrate, 21 and 22 are source regions and drain regions into which N-type impurities are introduced at high concentrations, 23 is a channel forming region, 24 is a gate insulating film, 25 is a gate electrode, and 26 is L in which N-type impurities are introduced in a relatively low concentration
A DD (Lightly Doped Drain) region, 28 is a side wall spacer, S is a source electrode terminal, D is a drain electrode terminal, and G is a gate electrode terminal. Note that this NMOSF
The following description will be made using ET as an example, but P channel MO
The same applies to SFET (PMOSFET) by reversing all conductivity types.

【0014】このような構成のNMOSFETの製造過
程で、ソースおよびドレイン領域21,22またはLD
D領域26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20に点欠陥(例えば、
基板原子の空孔および割込み欠陥)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23)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、この不純物の再配置によっ
て、チャネル形成領域23が一様に変化しないといっ
た、一種のチャネル変調によって逆短チャネル効果が引
き起こされるといった考え方が現在の主流である。本シ
ミュレーションにおける逆短チャネル効果の予測は、こ
の考え方を前提としている。
In the process of manufacturing the NMOSFET having such a structure, the source and drain regions 21, 22 or LD
At the time of ion implantation for introducing an N-type impurity for the purpose of forming the D region 26, a point defect (for example,
Vacancies and interrupt defects of the substrate atoms are introduced and diffused into the P-type impurity region (channel formation region 23) already introduced in the thermal process, so that the P-type impurity causes rearrangement. The current mainstream concept is that the rearrangement of the impurities does not uniformly change the channel formation region 23, or that the reverse short channel effect is caused by a kind of channel modulation. The prediction of the inverse short channel effect in this simulation is based on this idea.

【0015】図3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、ステッ
プST0では、図1のプロセスシミュレータ5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20に導入されチャネル形成領域23の濃度を決
めるP型不純物濃度と、ソース領域21およびドレイン
領域22及びその対向間隔内向きに延在するLDD領域
26のN型不純物濃度との位置と濃度との関係を求め、
その不純物分布をパラメータ化して出力する。
FIG. 3 is a flow chart showing the overall flow of the simulation method of the present invention. First, in step ST0, impurity distribution data is created by the process simulator 5 of FIG. More specifically, the P-type impurity concentration which is introduced into the semiconductor substrate 20 shown in FIG. The relationship between the position and the concentration of N-type impurities is obtained,
The impurity distribution is parameterized and output.

【0016】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2の入力部6に入力され、一時記憶される。このパラ
メータには、上記した不純物分布のパラメータのほか
に、前述した逆短チャネル効果の要因となる不純物の再
配置分布のパラメータ、MOSFETの構造パラメータ
等が含まれる。
When the device simulation is started, parameters are input to the input unit 6 of the preprocessor 2 and temporarily stored in step ST1. This parameter includes, in addition to the above-described impurity distribution parameter, the impurity rearrangement distribution parameter that causes the above-mentioned reverse short channel effect, the MOSFET structural parameter, and the like.

【0017】ステップST2では、前記条件設定部7内
で、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。また、同時に、不純物分布に
ついての初期分布(初期パラメータ)の設定が行なわれ
る。
In step ST2, in the condition setting unit 7, modeling such as discretization of analysis points and setting of boundary conditions, bias conditions and the like are performed in accordance with the ordinary parameters based on the input parameters. At the same time, the initial distribution (initial parameter) of the impurity distribution is set.

【0018】図4は、この初期分布設定後の不純物濃度
を模式的に表すグラフである。この図4は、図2のII−
II線に沿った距離xを横軸にして、縦軸に不純物濃度N
を対数目盛でとったものである。図4中、符号30はソ
ースまたはドレイン領域21,22とLDD領域26に
おけるN型不純物濃度分布、31はチャネル形成領域2
3を中心としたP型不純物濃度分布である。N型不純物
濃度分布30の変曲点30aは、ソースまたはドレイン
領域21,22とLDD領域26との境界点を示してい
る。チャネル形成領域23内両側のP型不純物濃度分布
31の突起部分31aは、逆短チャネル効果の要因とな
る不純物の再配置を反映させるため付加された部分であ
り、点欠陥の拡散によって起こる、この箇所へのP型不
純物のパイルアップ(pile-up) を表している。以下、こ
の突起部分を再配置分布と称する。符号a〜eは各パラ
メータを示しており、具体的には、aは再配置分布31
aの基板に水平な方向の幅、bは再配置分布31aのP
型不純物濃度分布31からの高さ、即ち再配置による濃
度上昇幅、cは再配置分布31aとソースまたはドレイ
ン領域21,22との距離、dはソース領域21とドレ
イン領域22間の距離、eはP型不純物濃度分布31の
濃度を示す。
FIG. 4 is a graph schematically showing the impurity concentration after the initial distribution is set. This FIG. 4 corresponds to FIG.
The horizontal axis represents the distance x along the line II, and the vertical axis represents the impurity concentration N.
Is a logarithmic scale. 4, reference numeral 30 denotes an N-type impurity concentration distribution in the source or drain regions 21 and 22 and the LDD region 26, and 31 denotes a channel forming region 2.
3 is a P-type impurity concentration distribution centered at 3. An inflection point 30a of the N-type impurity concentration distribution 30 indicates a boundary point between the source or drain regions 21 and 22 and the LDD region 26. The protruding portions 31a of the P-type impurity concentration distribution 31 on both sides in the channel forming region 23 are portions added to reflect the rearrangement of the impurity that causes the reverse short channel effect, and are caused by the diffusion of point defects. It shows the pile-up of P-type impurities to the location. Hereinafter, this protrusion is referred to as a rearrangement distribution. Symbols a to e indicate parameters, and specifically, a is the rearrangement distribution 31
a is the width in the horizontal direction to the substrate, b is the P of the rearrangement distribution 31a.
Height from the type impurity concentration distribution 31, that is, the concentration increase width by rearrangement, c is the distance between the rearrangement distribution 31a and the source or drain regions 21 and 22, d is the distance between the source region 21 and the drain region 22, and e Indicates the concentration of the P-type impurity concentration distribution 31.

【0019】続いてステップST3〜ステップST5で
は、図1のメインプロセッサ3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、ポアッ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)が規格化され(ステッ
プST3)、初期値設定(ステップST4)後、個々の
離散点ごとに数値計算が行なわれる(ステップST
5)。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。
Subsequently, in steps ST3 to ST5, numerical calculation is executed in the main processor 3 of FIG. 1 by using a method similar to that of a normal device simulator. That is, basic equations (physical equations) such as Poisson's equation and current continuity equation are standardized (step ST3), and after initial value setting (step ST4), numerical calculation is performed for each discrete point (step ST).
5). 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, an equation of the gate threshold voltage Vth having the gate length Lg as a parameter is required as a characteristic equation. Further, an equation for calculating a physical quantity related to this characteristic equation, for example, a work function or a gate capacitance, using the structural parameter is also required.

【0020】つぎのステップST6では、前記プリプロ
セッサ2内の比較手段10によって、計算値が実測値と
比較され、その相関がとれているか否かが判定される。
すなわち、まず前記データベース9内の実測値データを
読み出し、ステップST5の計算結果(シミュレーショ
ン結果)を、読み出した実測値データと比較する。
In the next step ST6, the comparing means 10 in the preprocessor 2 compares the calculated value with the actually measured value and determines whether or not the correlation is obtained.
That is, first, the actual measurement value data in the database 9 is read, and the calculation result (simulation result) in step ST5 is compared with the read actual measurement value data.

【0021】図5は、シミュレーション結果と実測デー
タとの関係を模式的に示す、ゲート閾値電圧Vthのゲー
ト長Lg 依存性のグラフである。図5中、符号40はシ
ミュレーション結果を示し、41は実測値データを示
す。この図5からは、最初のシミュレーション結果40
は、ゲート閾値電圧Vthの全体の値が低すぎることと、
実測値41に示すようにゲート長Lg が短くなるにした
がって閾値電圧Vthが一旦上昇する逆短チャネル効果の
傾向(領域1および領域2)がシミュレーションに良く
反映されていないことが判る。したがって、相関がとれ
ていない(NG)と判定され、フローはステップST7
に進む。
FIG. 5 is a graph showing the dependence of the gate threshold voltage Vth on the gate length Lg, which schematically shows the relationship between the simulation result and the actually measured data. In FIG. 5, reference numeral 40 indicates a simulation result, and 41 indicates actual measurement value data. From FIG. 5, the first simulation result 40
Is that the overall value of the gate threshold voltage Vth is too low,
As shown by the measured value 41, it is found that the tendency of the inverse short channel effect (region 1 and region 2) in which the threshold voltage Vth temporarily increases as the gate length Lg becomes shorter is not well reflected in the simulation. Therefore, it is determined that the correlation has not been obtained (NG), and the flow proceeds to step ST7.
Proceed to.

【0022】ステップST7では、図1の制御量決定手
段11によって、相関をとるために変化すべきパラメー
タの選択と、その変化の方向および量が見積もられる。
この見積もり時に、制御量決定手段11は、データベー
ス9内の特性相関テーブルを適宜参照し、また必要に応
じて、前記入力部6に入力されているパラメータや前記
条件設定手段7で生成された再配置分布31aのデータ
を参照する。
In step ST7, the control amount determining means 11 in FIG. 1 selects a parameter to be changed for obtaining a correlation, and estimates the direction and amount of the change.
At the time of this estimation, the control amount determination means 11 appropriately refers to the characteristic correlation table in the database 9 and, if necessary, the parameters input to the input section 6 and the re-creation generated by the condition setting means 7. The data of the arrangement distribution 31a is referred to.

【0023】図6は、データベース9内の特性相関デー
タ例を模式的に示す図である。この特性相関データ50
は、その内容を後で追加したり改変することができるよ
うに構成されている。最初の階層51には、当該シミュ
レーションのモデルで解析可能なトランジスタ特性が列
挙されている。そして、この特性項目ごとに、関与する
パラメータ、その制御方向および量が、第2の階層5
2、第3の階層53および第4の階層54に分けて記憶
されている。図示の特性相関データの第2の階層52に
は、不純物分布パラメータa〜eと、他のパラメータの
関係が示されている。ここで、f(x)は所定の関数、
A〜Gは、それぞれ図6中に記載された内容の各プロセ
スまたはデバイスパラメータである。また、第3の階層
53には、逆短チャネル効果とVthを制御するパラメー
タの変化方向が示され、次の第4の階層54には、特に
詳細は示さないが、そのパラメータの変化量が示されて
いる。
FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of the characteristic correlation data in the database 9. This characteristic correlation data 50
Is configured so that its contents can be added or modified later. In the first layer 51, transistor characteristics that can be analyzed by the simulation model are listed. Then, for each of the characteristic items, the parameters involved, the control direction and the quantity are stored in the second hierarchy 5
It is stored separately in the second, third hierarchy 53 and fourth hierarchy 54. The relationship between the impurity distribution parameters a to e and other parameters is shown in the second hierarchy 52 of the illustrated characteristic correlation data. Here, f (x) is a predetermined function,
Each of A to G is each process or device parameter having the contents described in FIG. The third layer 53 shows the reverse short channel effect and the changing direction of the parameter for controlling Vth, and the following fourth layer 54 shows the amount of change of the parameter, although not shown in detail. It is shown.

【0024】本実施形態では、制御量決定手段11が、
このような特性相関データ50を参照しながら不純物分
布を調整して、逆短チャネル効果が反映されるようにパ
ラメータを合わせ込んでいく。ここでのパラメータの合
わせ込みは、図4の再配置分布31aの大きさおよび位
置を(ここでは省略するが、分布形状も可)、前記比較
手段10の比較結果にもとづいて実デバイスの逆短チャ
ネル効果が正確に反映させるように決め、また他のパラ
メータを調整しながら行なう。
In this embodiment, the control amount determining means 11 is
The impurity distribution is adjusted while referring to such characteristic correlation data 50, and parameters are adjusted so as to reflect the inverse short channel effect. Here, the parameters are adjusted by setting the size and position of the rearrangement distribution 31a in FIG. 4 (the description is omitted here, but the distribution shape is also possible). Decide so that the channel effect is accurately reflected, and adjust the other parameters.

【0025】図5の場合は、シミュレーション結果40
が実測値41に対して小さいので、ゲート閾値電圧Vth
が大きくでるように、シミュレーションのパラメータを
見積もる必要がある。たとえば、図6の第3の階層53
に示す如く、図5の領域1および領域2でVthを上げる
には、第4の階層54が示す変化量だけ、P型不純物濃
度分布31の濃度eを大きくするか、ソース領域21と
ドレイン領域22間の距離dを大きくするとよい。ま
た、領域2でVthを上げるには、再配置分布の幅aを大
きくするとよい。なお、このパラメータ合わせ込みの
際、他のデバイス特性等も考慮される。たとえば、他の
デバイス特性等に大きく影響がでるパラメータの変化量
を抑えて、他のパラメータの変化量を大きし、それでも
当該特性と逆短チャネル効果が同時に目的とする値に達
しない場合は、両者の最適点を見いだす制御が行なわれ
る。
In the case of FIG. 5, the simulation result 40
Is smaller than the measured value 41, the gate threshold voltage Vth
It is necessary to estimate the parameters of the simulation so that is large. For example, the third hierarchy 53 in FIG.
As shown in FIG. 5, in order to increase Vth in the regions 1 and 2 in FIG. 5, the concentration e of the P-type impurity concentration distribution 31 is increased by the amount of change indicated by the fourth hierarchy 54, or the source region 21 and the drain region It is good to make distance d between 22 large. In order to increase Vth in the region 2, it is preferable to increase the width a of the rearrangement distribution. Note that other device characteristics and the like are also taken into consideration when adjusting the parameters. For example, if the amount of change in a parameter that greatly affects other device characteristics, etc. is suppressed and the amount of change in another parameter is increased, and if the characteristics and the inverse short channel effect still do not reach the target values at the same time, Control is performed to find the optimum point between the two.

【0026】つぎのステップST8では、上記ステップ
ST7の結果にもとづいて、入力部6で一時記憶されて
いる各種パラメータ、或いは条件設定手段7で設定され
た再配置分布31aのパラメータa,b等を変更し、フ
ローがステップST5の前に戻される。そして、変更後
の各種パラメータを用いた再計算(ST5)が行なわ
れ、パラメータ制御の方向および量の決定(ST7)、
パラメータ変更(ST8)および再計算(ST5)が、
ステップST6で計算値と実測時との相関が良いと判定
されるまで繰り返される。その後は、前記ポストプロセ
ッサ4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ST9)、当該シミュレーションが終
了する。
In the next step ST8, various parameters temporarily stored in the input unit 6 or the parameters a and b of the rearrangement distribution 31a set by the condition setting means 7 are determined based on the result of the step ST7. Change and the flow is returned before step ST5. Then, recalculation (ST5) using the changed parameters is performed, and the direction and amount of parameter control are determined (ST7).
Parameter change (ST8) and recalculation (ST5)
The process is repeated until it is determined in step ST6 that the correlation between the calculated value and the actual measurement is good. Thereafter, when the calculation result data is output in a predetermined format by the post processor 4 (step ST9), the simulation ends.

【0027】本実施形態のシミュレーション方法および
シミュレーション装置は、実測値とシュミレ−ションの
比較によりこれを一致させる方向のル−ル(特性相関テ
ーブルの内容)を参照しながら適切なパラメータを選択
し、またパラメ−タの値を適宜変えてシュミレ−ション
を行い、シミュレーション結果をさらに実測値と比較す
るといった繰り返しを、実測値とシュミレ−ション結果
が一致するまで効率よく自動的に行うことができる。ま
た、特性相関テーブルに対し、トランジスタ特性に対す
るル−ルを後から付け加えて、実デバイスの細かい事象
や新規のトランジスタ特性への対応ができ、これにより
条件決定の効率も上げることが出来る。以上より、半導
体デバイスおよびプロセスシュミレ−タやパラメ−タ等
に関する知識を持たない不慣れな技術者等でも、デバイ
スパラメータの合わせ込み作業を容易に行うことができ
る。
The simulation method and the simulation apparatus according to the present embodiment select an appropriate parameter by referring to a rule (contents of a characteristic correlation table) in a direction in which the measured value and the simulation are made to coincide with each other by comparing the simulation with the simulation. Further, the simulation, in which the simulation is performed by appropriately changing the parameter values, and the simulation result is further compared with the actual measurement value, can be efficiently and automatically performed until the actual measurement value and the simulation result match. Also, by adding a rule for transistor characteristics to the characteristic correlation table later, it is possible to deal with a detailed phenomenon of an actual device or a new transistor characteristic, thereby improving the efficiency of condition determination. As described above, even an inexperienced technician who does not have knowledge of the semiconductor device, the process simulator, the parameters, and the like can easily perform the device parameter matching operation.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によっ
て、半導体シミュレーションにおけるパラメータの合わ
せ込みが容易な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提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a simulation apparatus and a simulation method for a semiconductor device in which parameters can be easily adjusted in a semiconductor simulation.

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

【図1】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。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a simulation apparatus of the present invention.

【図2】本実施形態でシミュレーションを行なうLDD
構造のNチャネルMOSFET(NMOS)の概略断面
図である。
FIG. 2 shows an LDD for performing a simulation in the present embodiment.
It is a schematic sectional drawing of the N channel MOSFET (NMOS) of a structure.

【図3】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。
FIG. 3 is a flowchart showing the overall flow of the simulation method of the present invention.

【図4】図3の初期分布設定(ステップST2)後の不
純物濃度を模式的に表すグラフであり、図2のII−II線
に沿った距離xを横軸にして、縦軸に不純物濃度Nの対
数目盛でとったものである。
FIG. 4 is a graph schematically showing an impurity concentration after setting an initial distribution (step ST2) in FIG. 3, in which a horizontal axis indicates a distance x along a line II-II in FIG. 2, and a vertical axis indicates an impurity concentration. It is taken on a logarithmic scale of N.

【図5】シミュレーション結果と実測データとの関係を
模式的に示す、ゲート閾値電圧Vthのゲート長Lg 依存
性のグラフである。
FIG. 5 is a graph schematically showing a gate length Lg dependency of a gate threshold voltage Vth, schematically showing a relationship between a simulation result and measured data.

【図6】データベース内の特性相関データ例を模式的に
示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of characteristic correlation data in a database.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シミュレーション装置、2…プリプロセッサ、3…
メインプロセッサ、4…ポストプロセッサ、5…プロセ
スシミュレータ(パラメータ生成手段)、6…入力部、
7…条件設定手段、8…パラメータ制御手段、9…デー
タベース(記憶手段)、10…比較手段、11…制御量
決定手段、12…パラメータ変更手段、20…半導体基
板、21…ソース領域、22…ドレイン領域、23…チ
ャネル形成領域、24…ゲート絶縁膜、25…ゲート電
極、26…LDD領域、27…サイドウォールスペー
サ、30…N型不純物分布、30a…ソースまたはドレ
イン領域端の変曲点、31…P型不純物分布、31a…
再配置分布、40…シミュレーション結果、41…実測
値、50…特性相関データ、51〜54…特性相関デー
タの階層、S…ソース電極端子、G…ゲート電極端子、
D…ドレイン電極端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Simulation apparatus, 2 ... Preprocessor, 3 ...
Main processor, 4 post processor, 5 process simulator (parameter generating means), 6 input unit,
7 ... Condition setting means, 8 ... Parameter control means, 9 ... Database (storage means), 10 ... Comparison means, 11 ... Control amount determination means, 12 ... Parameter changing means, 20 ... Semiconductor substrate, 21 ... Source region, 22 ... Drain region, 23 channel formation region, 24 gate insulating film, 25 gate electrode, 26 LDD region, 27 sidewall spacer, 30 N-type impurity distribution, 30a inflection point at source or drain region end, 31 ... P-type impurity distribution, 31a ...
Rearrangement distribution, 40: simulation result, 41: measured value, 50: characteristic correlation data, 51 to 54: hierarchy of characteristic correlation data, S: source electrode terminal, G: gate electrode terminal,
D ... Drain electrode terminal.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の所定の特性に対し、所定の
パラメータの依存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、 前記所定のパラメータを変化させながら所定の物理方程
式または特性方程式を解き、前記所定の特性を算出する
解析手段と、 当該解析手段の解析結果と実測値とを比較し、前記依存
性に関与し前記解析手段に出力されるパラメータについ
て、解析結果が実測値に近づくように制御するパラメー
タ制御手段と、を有する半導体装置のシミュレーション
装置。
1. A semiconductor device simulation apparatus for estimating dependence of a predetermined parameter on a predetermined characteristic of a semiconductor device, wherein a predetermined physical equation or characteristic equation is solved while changing the predetermined parameter, An analysis means for calculating a predetermined characteristic; comparing the analysis result of the analysis means with an actually measured value; controlling parameters related to the dependency and output to the analysis means so that the analysis result approaches the actually measured value; And a parameter control means for controlling the semiconductor device.
【請求項2】 前記パラメータ制御手段は、 前記解析手段からの結果を実測時と比較する比較手段
と、 比較手段からの比較結果にもとづいて、変化させるべき
パラメータの選択と、その変化させる方向および量とを
見積もる制御量決定手段と、 制御量決定手段の見積もり結果に応じて、前記解析手段
に入力されるパラメータを変更するパラメータ変更手段
と、を有する請求項1に記載の半導体装置のシミュレー
ション装置。
2. The parameter control means, comparing means for comparing the result from the analyzing means with that at the time of actual measurement, and based on the comparison result from the comparing means, selecting the parameter to be changed and the changing direction thereof. The simulation apparatus for a semiconductor device according to claim 1, further comprising: a control amount determining unit that estimates the amount, and a parameter changing unit that changes a parameter input to the analyzing unit according to an estimation result of the control amount determining unit. .
【請求項3】 前記パラメータ制御手段は、前記解析手
段に出力されるパラメータについて、その前記所定の特
性との相関関係を示す相関データが記憶されている記憶
手段を更に有し、 前記制御量決定手段は、当該記憶手段内の前記相関デー
タを参照しながら、前記変化させるべきパラメータにつ
いて前記見積もりを行なう請求項2に記載の半導体装置
のシミュレーション装置。
3. The parameter control means further comprises a storage means for storing correlation data indicating a correlation between the parameter output to the analysis means and the predetermined characteristic, and the control amount determination 3. The semiconductor device simulation apparatus according to claim 2, wherein the means estimates the parameter to be changed with reference to the correlation data in the storage means.
【請求項4】 半導体装置の所定の特性に対し、所定の
パラメータの依存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、 前記所定のパラメータを変化させながら、所定の物理方
程式または特性方程式を解いて前記所定の特性を算出し
た後、この算出結果と実測値とを比較し、前記依存性に
関与し前記特性算出に供されるパラメータについて、前
記算出の結果が実測値に近づくようなパラメータの選択
と変化の方向および量とを前記比較の結果にもとづいて
見積もり、この見積もり結果に応じて前記特性算出に供
されるパラメータを変更し、前記所定の特性の算出と、
前記比較、前記見積もりおよび前記変更を、前記算出の
結果が前記実測値に一定値以上近づくまで繰り返す半導
体装置のシミュレーション方法。
4. A semiconductor device simulation method for estimating the dependence of a predetermined parameter on a predetermined characteristic of a semiconductor device, the method comprising solving a predetermined physical equation or characteristic equation while changing the predetermined parameter. After calculating the predetermined characteristic, the calculation result is compared with an actually measured value, and a parameter related to the dependency and provided for the characteristic calculation is selected such that the result of the calculation approaches the actually measured value. And the direction and amount of change and estimation based on the result of the comparison, changing the parameters used for the characteristic calculation according to the estimation result, the calculation of the predetermined characteristic,
A method for simulating a semiconductor device, wherein the comparison, the estimation, and the change are repeated until the result of the calculation approaches the measured value by a certain value or more.
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Cited By (1)

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

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