JPH1098035A - プロセスシミュレーション方法 - Google Patents

プロセスシミュレーション方法

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JPH1098035A
JPH1098035A JP8250096A JP25009696A JPH1098035A JP H1098035 A JPH1098035 A JP H1098035A JP 8250096 A JP8250096 A JP 8250096A JP 25009696 A JP25009696 A JP 25009696A JP H1098035 A JPH1098035 A JP H1098035A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化計算用と拡散計算用にそれぞれに適した
グリッドを発生し、計算時間の短縮を可能とするプロセ
スシミュレーション方法を得る。 【解決手段】 初期形状に対して拡散計算用の変形前三
角メッシュを発生し(S1)、コントロールボリューム
を定義し(S2)、不純物濃度を設定する(S3)。さ
らに、変形前三角メッシュを発生し(S5)、三角メッ
シュを変形させ(S6)、この変形量からコントロール
ボリュームを変形し(S7)、変形前後の体積比から不
純物濃度を計算し(S8)、変形後の拡散計算用の三角
メッシュを発生する(S9)。新コントロールボリュー
ムを定義し(S10)、変形後および新コントロールボ
リュームの図形AND計算を行い、拡散計算を行う(S
12)。ステップS5〜S12を、所定の時間刻みdt
で、所定の時間tに至るまで繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプロセスシミュレー
ション方法に関し、特に酸化計算等で形状が変化すると
きの不純物補間に係るプロセスシミュレーション方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】プロセスシミュレータとは一般的に、酸
化プロセス、拡散プロセス、イオン注入プロセス等の半
導体トランジスタ製造工程をコンピュータを用いて計算
し、トランジスタの不純物プロファイル等の内部物理量
や形状を予測するものである。例えば、イオン注入を行
った初期形状に対して、酸化/拡散を行った場合、各酸
化/拡散時間における酸化による形状変化、その酸化雰
囲気での不純物(フラックス)の拡散を交互に解いて、
最終的なデバイス形状と不純物プロファイルの時間変化
等を予測することが可能である。
【0003】このプロセスシミュレータを用いて半導体
デバイスが最高の電気特性を発揮するようにトランジス
タの最適化を行えば、実際にLSIを試作するのに比べ
て、費用/期間とも大幅に減額/短縮することができ
る。また、プロセスシミュレータでは半導体トランジス
タ内部の物理量を計算するので、半導体内部での不純物
の振る舞いを解析することが可能である。プロセスシミ
ュレータでは、半導体トランジスタの内部の物理量を得
るため、不純物の振る舞いをあらわす拡散連続方程式等
の偏微分方程式を解く必要がある。しかしこのような偏
微分方程式を解析的に解くことはできないため、半導体
デバイスを小さな領域に分割し、偏微分方程式を離散化
して計算を行う。
【0004】酸化/拡散による1次元プロファイルの計
算方法の一例として、森末による文献“VLSI設計・
製造シミュレーション”(CMC)pp.51〜62が
ある。また、2次元構造の解析を行う場合の一例とし
て、檀による文献“プロセスデバイスシミュレーション
技術”(産業図書)pp.90〜122にあるように、
半導体デバイスを小さな矩形領域に分割して偏微分方程
式を離散化して計算を行う方法がある。
【0005】一方プロセスシミュレータを用いて、ロコ
ス形状やトレンチ構造等の複雑な形状を有するデバイス
の解析を行う場合には、半導体デバイス形状を正確に実
現するため、C.S.Raffertyらの文献"Iterative Methods
in Semiconductor Device Simulation"(IEEE Trans. o
n ED, Vol. ED-32, No.10, Oct. 1985) にあるように、
三角形を使って形状を小分割し離散化する方法がある。
【0006】トレンチ構造のシミュレーションを行う場
合の一例を、上記のC.S.Raffertyらの文献から引用して
図5に示す。図5の(a)、(b)、(c)の各図はト
レンチ絶縁されたCMOSの処理工程を示しており、
(a)は断面構造、(b)はイニシャルグリッド、
(c)は精製されたワーキンググリッドである。このよ
うに、三角形を使って形状を小分割し離散化すれば、半
導体デバイスの形状は三角形要素の集合として表されて
いるため、トレンチ構造を正確に表現できる。三角形要
素を用いた有限差分法による上述の偏微分方程式の解法
について、以下に簡単に説明する。
【0007】図6は、三角形要素を用いた有限差分法を
説明するため、図5の一部を模式的に示したものであ
る。まず不純物濃度と、活性化された不純物に起因する
電位は、各格子点(三角形の頂点)上にて定義する。不
純物は、濃度勾配と電位勾配とによって拡散していく
が、そのときの不純物の流れは、三角形の辺上で定義す
る。ガウスの定理によればある閉曲面を定義したとき、
その閉曲面内で不純物を体積積分した総量は、その閉曲
面を垂直に横切るフラックスを面積積分したものに等し
くなる。
【0008】上述の三角形による離散化に関してガウス
の定理を適用することを考えると、フラクッスに対して
閉曲面を垂直に定義する必要がある。このため、ガウス
の定理における閉曲面を各頂点につながる三角形の辺の
垂直二等分線で囲まれた領域、すなわち各三角形の外心
を結んだ領域として定義する必要がある。ここで、この
各節点毎の閉曲面は一般に、コントロールボリュームと
呼ばれている。この場合、各節点の支配する不純物の総
量は、その点の不純物濃度にコントロールボリュームの
体積(2次元の場合、奥行きは1とする)を乗じたもの
となり、解析する系すべての頂点について計算して足し
合わせると、イオン注入における総ドーズ量と等しくな
る。
【0009】ところで、適切なコントロールボリューム
(各節点毎の閉曲面)にするためには、“隣り合う三角
形の外心間の距離が負にならない”という条件が必須で
ある。なぜなら隣り合う三角形の外心間の距離が負にな
ると、フラックスを面積積分するときの断面積が負にな
ってしまうためであり、この条件が満たされない場合に
は、上記のC.S.Raffertyらの文献から引用した図7のよ
うに、物理的にはあり得ない電位の突起が生じてしま
う。また、コントロールボリュームが交差してしまうた
め、その点の不純物濃度にコントロールボリュームの体
積を乗じて解析する系すべての頂点について計算して足
し合わせても、イオン注入における総ドーズ量と等しく
ならないという問題がある。
【0010】“隣り合う三角形の外心間の距離が負にな
らない”という条件を満たすには、三角形の外接円の中
に他の三角形の頂点がない、というドロネー分割を保証
して領域を三角形分割する必要がある。ドロネー分割を
保証して領域を三角形分割する方法の公知例の一つとし
て、M.S.Mockの文献“Tetrahedral Elements and theSc
harfetter-Gummel Method”(Proceeding of the NASECO
DE IV, pp. 36-47, 1985)がある。
【0011】次に酸化計算方法の従来技術について述べ
る。酸化計算方法は、「半導体プロセスデバイスシミュ
レーション技術」(リアライズ社刊)「第1編プロセス
第2章プロセスシミュレーション第3節2次元酸化のシ
ミュレーション」(磯前誠一著)79〜89頁に詳述さ
れているように、変形計算は、まず酸化前の形状におい
て、式(1)に示す2次元のラプラス方程式を解いて、
酸化膜中の酸化剤の濃度分布を得る。
【0012】 D▽2 C(x,y) …(1)
【0013】ここで、Dは酸化膜中の酸化剤の拡散係
数、C(x,y)は、位置x,yでの酸化剤の濃度であ
る。次に形状の変化を計算する。各三角メッシュの頂点
座標の移動は、式(1)から算出した界面の酸化剤濃度
に従い、酸化反応界面の移動量と体積膨張に起因する変
位を境界条件とし、式(2)に示す平衡方程式と、式
(3)に示す構成関係式を解くことによって求める。
【0014】 δij/xj =0 …(2) δij(t) =εk1(0) Gijk1(t) +∫0 tijk1(t-τ) {εk1(τ)/τ}dτ …(3)
【0015】この式中、δij(t) は応力成分、xj は位
置、εk1は歪み、Gijk1は緩和関数である。ところで、
プロセスシミュレータにて酸化工程を計算する場合、形
状が変化していくため、離散化した三角形状も変化して
いく。そのため、酸化前には上述の“三角形の外接円の
中に他の三角形の頂点がない”というドロネー分割を保
証してあったとしても、酸化による変形によって三角形
の形状が変化するため、ドロネー分割が保証されなくな
ってしまう。
【0016】そこで酸化に続いて計算する拡散方程式を
解く場合には、変形された形状に対して、ドロネー分割
を保証するようにもう一度三角形分割を行う必要があ
る。また、酸化後の変形した形状に対してドロネー分割
を保証した三角形分割を行った場合でも、三角形をつく
り直すため三角形の形状が変化し、それに伴ってコント
ロールボリュームも変化する。
【0017】そこで酸化変形計算時にドーズ量を保存さ
せるため、特願平7−161336号では、下記の不純
物補間を行う方法を示している。 1)酸化による形状変化に伴い、酸化前に定義してあっ
たコントロールボリュームを変形させる(変形後コント
ロールボリューム)。 2)変形された形状に対して、ドロネー分割を保証する
ようにもう一度三角形分割を行う。 3)新たにコントロールボリュームを定義し直す(新コ
ントロールボリューム)。 4)変形後コントロールボリュームと新コントロールボ
リュームの図形AND計算を行って変形コントロールボ
リュームの不純物を失うことなく、新コントロールボリ
ュームに受け渡す。
【0018】図8において、従来技術の構成および手順
例を示す。ステップS51において、初期形状に対して
三角メッシュを発生する(変形前三角メッシュ)。コン
トロールボリュームを定義する(変形前コントロールボ
リューム)(S52)。イオン注入等により、各節点に
不純物濃度を設定する(S53)。酸化、拡散を時間刻
みdtで行う(S54)。酸化計算によって、形状、三
角メッシュを変形させる(S55)。
【0019】三角メッシュの変形に伴いコントロールボ
リュームを変形させる(変形後コントロールボリュー
ム)(S56)。変形前コントロールボリュームと変形
後コントロールボリュームの体積比から不純物濃度を計
算する(S57)。変形した形状に対して三角メッシュ
を発生させる(S58)。新三角メッシュに対してコン
トロールボリュームを定義する(新コントロールボリュ
ーム)(S59)。変形後コントロールボリュームと新
コントロールボリュームの図形AND計算を行い、変形
前コントロールボリュームの不純物量を新コントロール
ボリュームに転送する(S60)。拡散計算を行う(S
61)。所定の時間tに達したか否かをチェックする
(S62)。本チェックで指定時間に達した場合(ye
s)は本処理を終了し、達していない場合(no)はス
テップS54へ戻りS54〜S61の処理を終了時刻ま
で繰り返す。
【0020】さらに他の案では、変形計算により三角形
の反転やオーバラップした場合でも不純物積分補間を行
うようにするため、上述の特願平7−161336号の
変形後コントロールボリュームを、“三角形の頂点、外
心及び各辺とコントロールボリューム線分との交点”で
定義し、図形AND領域が複数のコントロールボリュー
ムで重なった場合に、図形AND領域の面積をその積算
値で計算する方法を提示している。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の第1の問題点は、計算時間が膨大になることで
ある。その理由は、酸化計算時と拡散計算時のグリッド
が同じであるため、精度良く計算するためには、酸化膜
中もSi中もグリッドを密にする必要があるためであ
る。
【0022】酸化計算用のグリッドは、酸化膜付近のグ
リッドを密にSi内は粗にしたいのに対し、拡散計算用
のグリッドでは、Si基板内のグリッドを密に酸化膜付
近のグリッドを粗にしたい。しかし、従来方法では、t
ime stepを進めた場合、拡散後のグリッドが次
回の酸化計算のグリッドとなって、粗密を変更すること
ができない。
【0023】拡散後、次の時間刻みでの酸化計算前に酸
化計算用グリッド発生を行うことも考えられるが、前時
刻の拡散グリッドから酸化計算用のグリッドに不純物を
補間する必要がある。その場合、拡散計算用グリッドで
は、Si基板内のグリッドを密にしていたものが、Si
基板内のグリッドが粗い酸化計算用グリッドに補間する
ことで、Si中の不純物プロファイルの情報が失われて
しまう。
【0024】本発明は、酸化計算用と拡散計算用にそれ
ぞれに適したグリッドを発生し、計算時間の短縮を可能
とするプロセスシミュレーション方法を提供することを
目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のプロセスシミュレーション方法は、初期形
状に対して拡散計算用の変形前三角メッシュを発生する
ステップS1と、拡散計算用の変形前三角メッシュのコ
ントロールボリュームを定義する工程S2と、イオン注
入等により拡散計算用の変形前三角メッシュの節点に不
純物濃度を設定する工程S3とを有する。
【0026】さらに、繰り返し実行する、酸化前形状に
対して酸化計算用の変形前三角メッシュを発生する工程
S5と、酸化計算を行い酸化計算用の三角メッシュを変
形させる工程S6と、酸化計算用の三角メッシュの変形
量から拡散計算用の三角メッシュのコントロールボリュ
ームを変形する工程S7と、変形前の拡散計算用のコン
トロールボリュームと変形後の拡散計算用のコントロー
ルボリュームとの体積比から不純物濃度を計算する工程
S8と、変形した形状に対して変形後の拡散計算用の三
角メッシュを発生する工程S9と、変形後の拡散計算用
の三角メッシュに対して新たなコントロールボリューム
を定義する工程S10と、変形後のコントロールボリュ
ームと新たなコントロールボリュームとの図形AND計
算を行い、変形前のコントロールボリュームの不純物量
を新たなコントロールボリュームに転送する工程S11
と、拡散計算を行う工程S12とを有する。
【0027】上記の工程構成において、工程S5から工
程S12の酸化、拡散処理を、所定の時間刻みdtで、
所定の時間tに至るまで繰り返すことを特徴としてい
る。
【0028】また、上記の工程S7は、変形前の拡散グ
リッドを構成している所定の三角形の所定の頂点座標及
び外心座標Pdiffを任意に選ぶ工程S21と、変形前の
酸化グリッドLoxを任意に選ぶ工程S22と、変形前の
酸化グリッドLoxが外心座標Pdiffを含むかどうかを調
べる工程S23と、変形前の酸化グリッドLoxが外心座
標Pdiffを含んでいない場合には次の変形前酸化グリッ
ドLoxを選ぶ工程S24と、変形前酸化グリッドLoxが
外心座標Pdiffを含んでいる場合には変形前酸化グリッ
ドLoxの3頂点Pox1 、Pox2 、Pox3 を用いて外心座
標Pdiffを移動する工程S25と、全ての変形前拡散グ
リッド構成頂点及び外心を移動したかをチェックする工
程S26と、まだ残りの変形前の拡散グリッド構成頂点
及び外心がある場合には次の外心座標Pdiffを選んで、
工程S22から工程S26を繰り返す工程S27とを含
み構成するとよい。
【0029】他の発明のプロセスシミュレーション方法
は、初期形状に対して、拡散計算用の変形前三角メッシ
ュを発生する工程S31と、拡散計算用の変形前三角メ
ッシュのコントロールボリュームを定義する工程S32
と、イオン注入等により拡散計算用の変形前三角メッシ
ュの節点に不純物濃度を設定する工程S33とを有す
る。
【0030】さらに、繰り返し実行する、応力勾配の急
なところに節点を追加する工程S35と、酸化前形状に
対して酸化計算用の変形前三角メッシュを発生する工程
S36と、酸化計算を行い酸化計算用の三角メッシュを
変形させる工程S37と、酸化計算用の三角メッシュの
変形量から拡散計算用の三角メッシュのコントロールボ
リュームを変形する工程S38と、変形前の拡散計算用
のコントロールボリュームと変形後の拡散計算用のコン
トロールボリュームとの体積比から不純物濃度を計算す
る工程S39と、計算した不純物濃度の勾配の急なとこ
ろに節点を追加する工程S40と、変形した形状に対し
て変形後の拡散計算用の三角メッシュを発生する工程S
41と、変形後の拡散計算用の三角メッシュに対して新
たなコントロールボリュームを定義する工程S42と、
変形後のコントロールボリュームと新たなコントロール
ボリュームとの図形AND計算を行い、変形前のコント
ロールボリュームの不純物量を新たなコントロールボリ
ュームに転送する工程S43と、拡散計算を行う工程S
44とを有する。
【0031】上記の工程構成において、工程S35から
工程S44の酸化、拡散処理を、所定の時間刻みdt
で、所定の時間tに至るまで繰り返すことを特徴として
いる。
【0032】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるプロセスシミュレーション方法の実施の形態を詳細
に説明する。図1〜図4を参照すると本発明のプロセス
シミュレーション方法の2つの実施形態が示されてい
る。これらの図の図1は、第1の実施形態であるプロセ
スシミュレーション方式の処理手順例を示したフローチ
ャートである。また、図2は図1中のステップS7の詳
細例、図3は第2の実施形態をそれぞれ表わしたフロー
チャートである。図4はこれらの実施形態の処理工程に
対応する図である。
【0033】図1において、まずステップS1にて、初
期形状に対して、拡散計算用変形前三角メッシュを発生
する。図4の(1)は、酸化前の初期形状に対して拡散
計算用の三角メッシュを発生させた状態を表わした図で
ある。拡散計算用のグリッドでは、シリコン中に密なグ
リッド1cを定義している。ステップS2にて、拡散計
算用変形前三角メッシュに対して、拡散計算用変形前三
角メッシュのコントロールボリュームを定義する。ステ
ップS3にて、イオン注入等により、拡散計算用変形前
三角メッシュの各節点に不純物濃度を設定する。
【0034】ステップS4にて、解析時間を進め、以
下、酸化、拡散を時間刻みdtで、終了時刻まで繰り返
す。ステップS5にて、酸化前形状に対して酸化計算用
変形前三角メッシュを発生する。図4の(2)は、酸化
前の初期形状に対して酸化計算用の三角メッシュを発生
させた状態を表わした図である。酸化計算用のグリッド
では、変形がおこる酸化膜/及び窒化膜中に、密なグリ
ッドを定義している。ステップS6にて、酸化計算を行
い、形状、酸化計算用三角メッシュを変形させる。図4
の(3)は、変形後形状と三角メッシュを示したもので
ある。ステップS7にて、酸化計算用三角メッシュの変
形量から、拡散計算用三角メッシュのコントロールボリ
ューム(または、変形後拡散計算用コントロールボリュ
ーム)を変形する。
【0035】図4の(4)は、酸化計算用三角メッシュ
の変形量から、拡散計算用三角メッシュの頂点座標を変
形させた状態を表わした図である。ここでは拡散計算用
の三角メッシュを変形させているので、かならずしもド
ロネー分割が保証されているとは限らない。
【0036】ステップS8にて、変形前拡散計算用コン
トロールボリュームと変形後拡散計算用コントロールボ
リュームの体積比から不純物濃度を計算する。ステップ
S9にて、変形した形状に対して、変形後拡散計算用三
角メッシュを発生する。図4の(4)は、変形した形状
に対して、変形後拡散計算用三角メッシュを発生した図
である。拡散計算用のグリッドでは、シリコン中には密
なグリッドを定義している。ここでは拡散計算用の三角
メッシュを再発生させているので、ドロネー分割が保証
される。ステップS10にて、変形後拡散計算用三角メ
ッシュに対してコントロールボリュームを定義する(新
コントロールボリューム)。ステップS11にて、変形
後コントロールボリュームと新コントロールボリューム
の図形AND計算を行い、変形前コントロールボリュー
ムの不純物を新コントロールボリュームに転送する。
【0037】ステップS12にて、変形後拡散計算用三
角メッシュと新コントロールボリュームを用いて、拡散
計算を行う。ステップS13の時間チェックで、解析終
了時間になるまでステップS4にもどり、ステップS4
〜S12の手順を繰り返す。
【0038】上記の手順のステップS7の拡散計算用三
角メッシュのコントロールボリュームは、拡散計算用三
角メッシュの頂点座標とその三角形の外心を、酸化計算
用三角メッシュの変形量から移動させることで得る。図
2は、その方法の手順例を詳述したフローチャートであ
る。
【0039】まず、ステップS21において、変形前拡
散グリッドを構成しているある三角形のある頂点座標及
び外心座標Pdiffを任意に選ぶ。ステップS22におい
て、変形前酸化グリッドLoxを任意に選ぶ。この選んだ
変形前酸化グリッドLoxが外心座標Pdiffを含むかどう
かを調べる(S23)。このチェックにおいて変形前酸
化グリッドLoxが外心座標Pdiffを含んでいない場合に
は(S23/no)、次の変形前酸化グリッドLoxを選
ぶ(S24)。選んだ変形前酸化グリッドLoxが外心座
標Pdiffを含んでいる場合には(S23/yes)、変
形前酸化グリッドLoxの3頂点Pox1 、Pox2 、Pox3
を用いて外心座標Pdiffを移動する(S25)。
【0040】具体的には、酸化計算用グリッドにおい
て、三角形変形前酸化グリッドLoxの3頂点の座標Pox
1(X1ox,Y1ox)、Pox2(X2ox,Y2ox)、Pox3(X
3ox,Y3ox)が、酸化による変形で、(X1ox move,Y1ox
move)、(X2ox move,Y2ox move)、(X3ox move,Y3ox
move)に移動する場合、その酸化計算用三角形の中にあ
る拡散計算用グリッドの頂点及び外心外心座標Pdiff
(Xdiff,Ydiff)は、以下の式で表される座標(Xdiff
move,Ydiff move)に移動する。
【0041】 Xdiff move= X1ox move+(X2ox move−X1ox move)S+(X3ox move−X2ox move)ST …(4) Ydiff move= Y1ox move+(Y2ox move−Y1ox move)S+(Y3ox move−Y2ox move)ST …(5)
【0042】ただし、式(4)および(5)におけるS
及びTは、下記の式(6)及び(7)で表わせる。 S={(Xdiff−X1ox)(Y3ox−Y2ox) −(X3ox−X2ox)(Ydiff−Y1ox)}/{(X2ox −X1ox)(Y3ox− Y2ox)−(X3ox−X2ox)(Y2ox −Y1ox)} …(6) T={(X2ox −X1ox)(Ydiff−Y1ox)−(Xdiff−X1ox)(Y2ox − Y1ox)}/{(Xdiff−X1ox)(Y3ox −Y2ox)−(X3ox − X2ox)(Ydiff−Y1ox)} …(7)
【0043】ステップS26において、全ての変形前拡
散グリッド構成頂点及び外心を移動したかをチェック
し、まだ残りの変形前拡散グリッド構成頂点及び外心が
ある場合には(no)、次の外心座標Pdiffを選んだ後
(S27)、ステップS22以降の処理を再度繰り返
す。
【0044】図2の方法では、全ての変形前拡散グリッ
ド構成頂点及び外心が、どの変形前酸化グリッドの三角
形要素変形前酸化グリッドLoxの中に含まれるかを、全
ての変形前酸化グリッドの三角形要素に関して調べるよ
うに説明しており、0(n2)のアルゴリズムとなって
計算時間が非常にかかる。しかし実際には、領域をあら
かじめ粗く矩形に区切り、その中にあらかじめ全ての変
形前酸化グリッドLoxを登録して探索するなどの処理
(ハッシュテーブル法)を用いることで、高速化が可能
である。
【0045】上記の実施形態によって、酸化計算用と拡
散計算用にそれぞれ適したグリッド発生が可能となり、
酸化計算時には酸化膜付近のグリッドを密にSi基板内
を粗にし、拡散計算時にはSi基板内のグリッドを密に
酸化膜付近を粗にすることができるので、グリッド数を
半分程度まで削減できる。酸化、拡散計算はグリッド数
nに対して0(n)で計算できるので、それぞれグリッ
ド数が半分程度まで削減する。このことにより、計算時
間は半分程度まで短縮できる。
【0046】第2の実施形態について図3を基にして説
明する。まずステップS301にて、初期形状に対し
て、拡散計算用変形前三角メッシュを発生する。図4の
(1)は、酸化前の初期形状に対して拡散計算用の三角
メッシュを発生させた状態を表わした図である。拡散計
算用のグリッドでは、シリコン中に密なグリッド1cを
定義している。ステップS32にて、拡散計算用変形前
三角メッシュに対して、拡散計算用変形前三角メッシュ
のコントロールボリュームを定義する。
【0047】ステップS33にて、イオン注入等によ
り、拡散計算用変形前三角メッシュの各節点に不純物濃
度を設定する。ステップS34にて、解析時間を進め、
以下、酸化、拡散を時間刻みdt終了時刻まで繰り返
す。ステップS35にて、変形計算の精度を向上するた
め、応力勾配の急なところに節点を追加する。ステップ
S36にて、酸化前形状に対して酸化計算用三角メッシ
ュを発生する。ステップS37にて、酸化計算を行い、
形状、酸化計算用三角メッシュを変形させる。
【0048】ステップS38にて、酸化計算用三角メッ
シュの変形量から、拡散計算用三角メッシュのコントロ
ールボリュームを変形する(変形後拡散計算用コントロ
ールボリューム)。ステップS39にて、変形前拡散計
算用コントロールボリュームと変形後拡散計算用コント
ロールボリュームの体積比から不純物濃度を計算する。
ステップS40にて、不純物濃度勾配の急なところに節
点を追加する。ステップS41にて、変形した形状に対
して、変形後拡散計算用三角メッシュを発生する。
【0049】ステップS42にて、変形後拡散計算用三
角メッシュに対してコントロールボリュームを定義する
(新コントロールボリューム)。ステップS43にて、
変形後コントロールボリュームと新コントロールボリュ
ームの図形AND計算を行い、変形前コントロールボリ
ュームの不純物量を新コントロールボリュームに転送す
る。ステップS44にて、変形後拡散計算用三角メッシ
ュと新コントロールボリュームを用いて、拡散計算を行
う。ステップS45の時間チェックでステップS34に
もどり、解析終了時間になるまで以降の処理を繰り返
す。
【0050】本実施形態では、酸化計算による酸化計算
用グリッドの変形量を用いて、拡散計算用三角グリッド
を変形する手段を有するため、拡散計算用と酸化計算用
の2種類のグリッドを使用できる。拡散計算用と酸化計
算用の2種類のグリッドを保持するため、それぞれの計
算に適したグリッドを使用することが可能であり、計算
時間を短縮することができる。
【0051】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。
【0052】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
プロセスシミュレーション方法は、初期形状に対して拡
散計算用の変形前三角メッシュを発生し、拡散計算用の
変形前三角メッシュのコントロールボリュームを定義
し、イオン注入等により拡散計算用の変形前三角メッシ
ュの節点に不純物濃度を設定する。
【0053】さらに、酸化前形状に対して酸化計算用の
変形前三角メッシュを発生し、酸化計算を行い酸化計算
用の三角メッシュを変形させ、酸化計算用の三角メッシ
ュの変形量から拡散計算用の三角メッシュのコントロー
ルボリュームを変形し、変形前の拡散計算用のコントロ
ールボリュームと変形後の拡散計算用のコントロールボ
リュームとの体積比から不純物濃度を計算し、変形した
形状に対して変形後の拡散計算用の三角メッシュを発生
し、変形後の拡散計算用の三角メッシュに対して新たな
コントロールボリュームを定義し、変形後のコントロー
ルボリュームと新たなコントロールボリュームとの図形
AND計算を行い、変形前のコントロールボリュームの
不純物量を新たなコントロールボリュームに転送し、拡
散計算を行う酸化、拡散処理を、所定の時間刻みdt
で、所定の時間tに至るまで繰り返す。
【0054】上記の手順に基づけば、酸化計算による酸
化計算用グリッドの変形量を用いて、拡散計算用三角グ
リッドを変形するため、拡散計算用と酸化計算用の2種
類のグリッドを使用できる。これら酸化計算用と拡散計
算用と別のグリッドを用い、酸化計算時には酸化膜付近
のグリッドを密にSi基板内を粗にし、拡散計算時には
Si基板内のグリッドを密に酸化膜付近を粗にすること
ができ、グリッド数を低減できる。よって、それぞれの
計算に適したグリッドを使用し計算時間を短縮化するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプロセスシミュレーション方法の第1
の実施形態の処理手順例を示したフローチャートであ
る。
【図2】第1の実施形態における酸化計算用三角メッシ
ュの変形量から、拡散計算用三角メッシュの頂点座標の
変形方法を示した図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の処理手順例を示した
フローチャートである。
【図4】本発明の処理内容を概念的に示した図であり、
(1)は初期拡散計算用グリッド、(2)は変形前酸化
計算用グリッド、(3)は変形後酸化計算用グリッド、
(4)は変形後拡散計算用グリッド、(5)は拡散計算
用再発生グリッドを示している。
【図5】従来の三角メッシュの例を示した図である。
【図6】従来の三角メッシュにおける電流とその積分領
域を示した図である。
【図7】従来の外心が交差したときに、シミュレーショ
ン結果が不正になることを示した図である。
【図8】従来技術のプロセスシミュレーションの手順例
を示したフローチャートである。
【符号の説明】
1a 窒化膜 1b 酸化膜 1c シリコン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // G06F 17/50 G06F 15/60 666S

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 初期形状に対して拡散計算用の変形前三
    角メッシュを発生する工程S1と、 前記拡散計算用の変形前三角メッシュのコントロールボ
    リュームを定義する工程S2と、 イオン注入等により前記拡散計算用の変形前三角メッシ
    ュの節点に不純物濃度を設定する工程S3と、 酸化前形状に対して酸化計算用の変形前三角メッシュを
    発生する工程S5と、 前記酸化計算を行い前記酸化計算用の三角メッシュを変
    形させる工程S6と、 前記酸化計算用の三角メッシュの変形量から前記拡散計
    算用の三角メッシュのコントロールボリュームを変形す
    る工程S7と、 前記変形前の拡散計算用のコントロールボリュームと前
    記変形後の拡散計算用のコントロールボリュームとの体
    積比から不純物濃度を計算する工程S8と、 前記変形した形状に対して変形後の拡散計算用の三角メ
    ッシュを発生する工程S9と、 前記変形後の拡散計算用の三角メッシュに対して新たな
    コントロールボリュームを定義する工程S10と、 前記変形後のコントロールボリュームと前記新たなコン
    トロールボリュームとの図形AND計算を行い、前記変
    形前のコントロールボリュームの不純物量を前記新たな
    コントロールボリュームに転送する工程S11と、 拡散計算を行う工程S12とを有し、 前記工程S5から工程S12の酸化、拡散処理を、所定
    の時間刻みdtで、所定の時間tに至るまで繰り返すこ
    とを特徴とするプロセスシミュレーション方法。
  2. 【請求項2】 前記工程S7は、変形前の拡散グリッド
    を構成している所定の三角形の所定の頂点座標及び外心
    座標Pdiffを任意に選ぶ工程S21と、変形前の酸化グ
    リッドLoxを任意に選ぶ工程S22と、前記変形前の酸
    化グリッドLoxが前記外心座標Pdiffを含むかどうかを
    調べる工程S23と、前記変形前の酸化グリッドLoxが
    前記外心座標Pdiffを含んでいない場合には次の変形前
    酸化グリッドLoxを選ぶ工程S24と、前記変形前酸化
    グリッドLoxが前記外心座標Pdiffを含んでいる場合に
    は前記変形前酸化グリッドLoxの3頂点Pox1 、Pox
    2、Pox3 を用いて前記外心座標Pdiffを移動する工程
    S25と、全ての変形前拡散グリッド構成頂点及び外心
    を移動したかをチェックする工程S26と、まだ残りの
    変形前の拡散グリッド構成頂点及び外心がある場合には
    次の外心座標Pdiffを選んで、前記工程S22から工程
    S26を繰り返す工程S27とを含むことを特徴とする
    請求項1記載のプロセスシミュレーション方法。
  3. 【請求項3】 初期形状に対して、拡散計算用の変形前
    三角メッシュを発生する工程S31と、 前記拡散計算用の変形前三角メッシュのコントロールボ
    リュームを定義する工程S32と、 イオン注入等により前記拡散計算用の変形前三角メッシ
    ュの節点に不純物濃度を設定する工程S33と、 応力勾配の急なところに節点を追加する工程S35と、 酸化前形状に対して酸化計算用の変形前三角メッシュを
    発生する工程S36と、 酸化計算を行い前記酸化計算用の三角メッシュを変形さ
    せる工程S37と、 前記酸化計算用の三角メッシュの変形量から前記拡散計
    算用の三角メッシュのコントロールボリュームを変形す
    る工程S38と、 前記変形前の拡散計算用のコントロールボリュームと前
    記変形後の拡散計算用のコントロールボリュームとの体
    積比から不純物濃度を計算する工程S39と、 該計算した不純物濃度の勾配の急なところに節点を追加
    する工程S40と、 前記変形した形状に対して前記変形後の拡散計算用の三
    角メッシュを発生する工程S41と、 前記変形後の拡散計算用の三角メッシュに対して新たな
    コントロールボリュームを定義する工程S42と、 前記変形後のコントロールボリュームと前記新たなコン
    トロールボリュームとの図形AND計算を行い、変形前
    のコントロールボリュームの不純物量を前記新たなコン
    トロールボリュームに転送する工程S43と、 拡散計算を行う工程S44とを有し、 前記工程S35から工程S44の酸化、拡散処理を、所
    定の時間刻みdtで、所定の時間tに至るまで繰り返す
    ことを特徴とするプロセスシミュレーション方法。
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