JPH11121736A - Data preparing device for semiconductor device simulation - Google Patents

Data preparing device for semiconductor device simulation

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JPH11121736A
JPH11121736A JP28646997A JP28646997A JPH11121736A JP H11121736 A JPH11121736 A JP H11121736A JP 28646997 A JP28646997 A JP 28646997A JP 28646997 A JP28646997 A JP 28646997A JP H11121736 A JPH11121736 A JP H11121736A
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JP
Japan
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mesh
electrode
simulation
section
interval
Prior art date
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Pending
Application number
JP28646997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanji Ohara
完治 大原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11121736A publication Critical patent/JPH11121736A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data preparing device for a semiconductor device simulation, which automatically prepares data for a finite difference method. SOLUTION: A device recognizing device 4 recognizes the kind of device from the impurity distribution of a semiconductor device. A mesh-section dividing device 5 devides the entire region into small sections. A minimum mesh- interval setting device 6 sets the minimum mesh width. A small-section mesh- number setting device 7 sets the mesh number. A mesh-interval setting device 8 sets the mesh interval. A mesh-interval judging device 9 judges that the ratio of the mesh intervals is in a limit. An electrode-position setting device 10 sets the position of the electrode. An electrode judging device judges whether the electrode is to be attached to the floating layer in the semiconductor substrate or not. Thus, the input data for the device simulation are automatically prepared.

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、有限差分法用半導
体デバイスシミュレーション用入力データを作成する装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for preparing input data for simulating a semiconductor device for a finite difference method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の複雑化、多様化など
に伴い、半導体デバイスシミュレーション装置を用いた
素子の特性解析が重要視されてくるようになってきた。
デバイスシミュレーション装置を使うためには解析領域
内の不純物分布や外形的形状を離散的なメッシュの上に
表現し、外形的材質形状や電極情報を付加した有限差分
法用半導体デバイスシミュレーション用入力データを作
成しなければならない。そのメッシュの上でデバイスシ
ミュレーションの結果も計算される。一般に有限差分法
用直交メッシュは図8に示すような領域全体をメッシュ
間隔が等比数列あるいは等差数列を構成するように指定
される。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become more complicated and diversified, it has become increasingly important to analyze the characteristics of the devices using a semiconductor device simulation apparatus.
In order to use the device simulation device, the impurity distribution and external shape in the analysis area are represented on a discrete mesh, and the input data for the finite difference method semiconductor device simulation with the external material shape and electrode information added. Must be created. The device simulation results are also calculated on the mesh. Generally, the orthogonal mesh for the finite difference method is designated so that the mesh interval forms an arithmetic progression or an arithmetic progression over the entire region as shown in FIG.

【0003】従来のデータ作成装置による有限差分法用
半導体デバイスシミュレーション用入力データの作成方
法を図9を参照しながら説明する。図9はメッシュ指定
データの1例である。
A method of creating input data for a semiconductor device simulation for a finite difference method by a conventional data creating apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows an example of the mesh designation data.

【0004】まず、小区間分割の条件として小区間左端
座標と、小区間右端座標と、各小区間内の等比数列条件
として小区間メッシュ間隔初期値と、小区間内等比数列
計算方法と、小区間内メッシュ数とを作業者が半導体素
子内部の不純物分布を考慮し、経験的な判断のもとに指
定する。これらの指定に基づき、従来のデバイスシミュ
レーション用入力データ作成装置が小区間左端座標と小
区間右端座標とから第1小区間、第2小区間のように全
体を小区間に分割し、さらに各小区間内で等比数列の初
項を小区間内メッシュ間隔初期値とし、項数を小区間内
メッシュ数とする等比級数を計算する。ここで等比級数
が単調増加級数であるか、単調減少級数であるかは、小
区間内等比級数計算方法の項目で”UP”、”DOW
N”のキーワードでそれぞれ指定される。以上の処理を
全区間で行い、解析領域全体のメッシュが生成される。
First, small section left end coordinates, small section right end coordinates, small section mesh interval initial values as geometric progression conditions in each small section, and small section internal geometric sequence calculation method as conditions for small section division. The operator specifies the number of meshes in a small section based on empirical judgment in consideration of the impurity distribution inside the semiconductor element. Based on these designations, the conventional device simulation input data generating apparatus divides the whole into small sections, such as a first small section and a second small section, from the small section left end coordinates and the small section right end coordinates, and further splits each small section. The first term of the geometric progression in the section is set as the initial value of the mesh interval in the small section, and the geometric series in which the number of terms is the number of meshes in the small section is calculated. Here, whether the geometric series is a monotonically increasing series or a monotonically decreasing series is determined by “UP”, “DOW” in the item of the geometric series in the small section.
The above processing is performed for all sections, and a mesh of the entire analysis area is generated.

【0005】さらにプロセスシミュレーション結果の不
純物濃度分布と材質形状とをそのメッシュ点に割り付
け、最終的に有限差分法用半導体デバイスシミュレーシ
ョン用入力データが作成される。
Further, an impurity concentration distribution and a material shape obtained as a result of the process simulation are assigned to the mesh points, and finally input data for a semiconductor device simulation for the finite difference method is created.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術では、区間分割の条件や各区間内の等比数列条件
の指定などのメッシュ指定の全てを作業者が行わなけれ
ばならず、高度の知識と熟練度とがなければデバイスシ
ミュレーション用の入力データを作成することができ
ず、結果的にデバイスシミュレーション装置を用いた解
析ができないという問題があった。さらに熟練者であっ
ても素子の不純物分布から領域分割を考え、各分割区間
内での等比数列の条件を設定するには多大な時間を必要
とし、時間的損失は避け得なかった。
However, in the above-mentioned conventional technique, the operator must perform all mesh designations such as segmentation conditions and geometric progression conditions in each segment. Without such skill, input data for device simulation cannot be created, and as a result, analysis using a device simulation apparatus cannot be performed. Furthermore, even a skilled person needs a great deal of time to consider the area division from the impurity distribution of the element and to set the conditions of the geometric progression in each division section, and time loss cannot be avoided.

【0007】本発明は任意形状の半導体素子を解析する
ための有限差分法用半導体デバイスシミュレーション用
入力データを自動的に作成することにより、初心者でも
簡単にデバイスシミュレーション装置を用いた解析が行
えるとともに、メッシュ指定による時間的損失を無くす
ことが可能な有限差分法用半導体デバイスシミュレーシ
ョン用入力データ作成装置を提供する。
According to the present invention, even a beginner can easily perform analysis using a device simulation apparatus by automatically creating input data for finite difference semiconductor device simulation for analyzing a semiconductor element having an arbitrary shape. Provided is an input data generation device for finite difference method semiconductor device simulation that can eliminate time loss due to mesh designation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体デバイス
シミュレーション用入力データ作成装置は、半導体プロ
セスシミュレータで計算された不純物分布と外形的形状
との結果からそのデバイスが何であるかを認識するデバ
イス認識装置と、この不純物分布から不純物濃度勾配や
pn接合面などを計算して全領域を小区間に分割するメ
ッシュ区間分割装置と、それぞれの小区間のなかで最小
メッシュ間隔を決定する最小メッシュ間隔設定装置と、
それぞれの区間のメッシュ数を決定する小区間メッシュ
数設定装置と、メッシュの間隔の差あるいは比を決定す
るメッシュ間隔設定装置と、メッシュ間隔が適当かどう
かを判定するメッシュ間隔判定装置と、プロセスシミュ
レーションの外形的形状から電極位置を設定する電極位
置設定装置と、データ出力装置とを有する。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an input data generating apparatus for simulating a semiconductor device, comprising: a device recognizing device for recognizing what the device is from a result of an impurity distribution and an external shape calculated by a semiconductor process simulator. An apparatus, a mesh section dividing apparatus for calculating an impurity concentration gradient, a pn junction surface, and the like from the impurity distribution to divide the entire area into small sections, and a minimum mesh interval setting for determining a minimum mesh interval in each small section. Equipment and
A small section mesh number setting device for determining the number of meshes in each section, a mesh space setting device for determining the difference or ratio of mesh spaces, a mesh space determination device for determining whether the mesh space is appropriate, and a process simulation An electrode position setting device for setting the electrode position from the external shape of the device, and a data output device.

【0009】また、本発明の半導体デバイスシミュレー
ション用入力データ作成装置は、フローティング層に電
極を付加するのかどうかを判定する電極判定装置を有す
ることが望ましい。
It is preferable that the input data generating device for semiconductor device simulation of the present invention has an electrode determining device for determining whether or not an electrode is added to the floating layer.

【0010】本発明によれば熟練者でなくてもデバイス
シミュレーション用の入力データを簡単に作ることがで
き、かつ実際のデバイスシミュレーション装置を用いた
解析においても結果として精度の高い解析を行うことが
できる。
According to the present invention, input data for device simulation can be easily created even by a non-expert, and high-precision analysis can be performed as a result in analysis using an actual device simulation apparatus. it can.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1に本発明の第1の実施の形態の半導体
デバイスシミュレーション用データ作成装置を示す。以
下、この半導体デバイスシミュレーション用データ作成
装置を用いてデバイスシミュレーションに用いる2次元
解析用のメッシュを生成する手順について説明する。2
次元の場合x、yの2つの軸方向のメッシュを生成する
が、3次元ではz軸方向が増えるだけで本質的な原理は
変わらない。
FIG. 1 shows a semiconductor device simulation data generating apparatus according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, a procedure for generating a two-dimensional analysis mesh used for device simulation using the semiconductor device simulation data creation apparatus will be described. 2
In the case of the dimension, a mesh in two axial directions of x and y is generated, but in the three-dimensional case, the essential principle does not change only by increasing the z-axis direction.

【0013】まずプロセスシミュレーション装置1を用
いて解析対象半導体デバイスの不純物分布および外形的
材質形状を計算する。その計算結果を外部記録装置2を
介してデバイスシミュレーション用入力データ作成装置
3に取り込み、デバイス認識装置4によりその外形的形
状から解析対象デバイスがMOSFETか、バイポーラ
トランジスタか、CCDか、あるいはそれ以外のデバイ
スであるのかの認識を行う。これを実現する手段として
は解析対象デバイスの典型的な不純物濃度分布および外
形的材質形状をそれぞれ外部記録装置2に記録してお
き、それとの照合により判断する。
First, an impurity distribution and an external material shape of a semiconductor device to be analyzed are calculated using the process simulation apparatus 1. The calculation result is input to the device simulation input data generating device 3 via the external recording device 2 and the device recognition device 4 determines whether the device to be analyzed is a MOSFET, a bipolar transistor, a CCD, or any other device based on its external shape. Recognize whether the device is a device. As means for achieving this, the typical impurity concentration distribution and the external material shape of the device to be analyzed are respectively recorded in the external recording device 2, and the comparison is made with the external recording device 2.

【0014】次にメッシュ区間分割装置5により解析領
域内をx、y方向ともに小区間に分ける。分割の仕方は
まずx方向y方向それぞれに不純物濃度の勾配を計算す
る。これは同時に不純物濃度の値を読むことになるので
pn接合面を計算することができる。ある場所において
濃度勾配の絶対値が、ある設定した値DNよりも大きい
場合、その位置でメッシュ間隔を最小にするためにここ
で区間分割を行う。1つの区間においてメッシュ間隔は
等間隔あるいは等比数列とするが等比数列の場合の公比
はある1つの値に固定する。つまり1つの小区間のなか
でメッシュ間隔はある1つの値を公比として公比が1よ
り小ならば単調減少、1より大ならば単調増加、1であ
れば等間隔メッシュとなる。上記のように濃度勾配がD
Nを越えてそこで区間分割すると図2に示すようにその
位置からx、y軸に対して負方向側の区間ではメッシュ
間隔が単調減少、正方向側の区間ではメッシュ間隔が単
調増加になる。以上のようにx、y方向それぞれにDN
を越えたところで区間を分割していく。
Next, the inside of the analysis area is divided into small sections in both the x and y directions by the mesh section dividing device 5. First, the gradient of the impurity concentration is calculated in each of the x and y directions. Since the value of the impurity concentration is read at the same time, the pn junction surface can be calculated. If the absolute value of the density gradient is larger than a set value DN at a certain location, section division is performed here to minimize the mesh interval at that position. In one section, mesh intervals are equal intervals or geometric progression, but the common ratio in the case of geometric progression is fixed to a certain value. In other words, the mesh interval in one small section uses a certain value as a common ratio, and if the common ratio is smaller than 1, it decreases monotonically, if it is larger than 1, it increases monotonically, and if it is 1, the mesh becomes an evenly spaced mesh. As described above, the concentration gradient is D
When the area is divided beyond N, the mesh interval monotonically decreases in the section on the negative side with respect to the x and y axes and increases monotonically in the section on the positive direction with respect to the x and y axes as shown in FIG. As described above, DN in each of the x and y directions
The section is divided beyond.

【0015】以上が半導体内部の不純物濃度勾配による
区間分割の方法であるが、外形的な形状からも区間分割
を行う。区間分割をする位置にはメッシュが必ず置かれ
るが、区間の内部では等比数列でメッシュが発生される
ためにどこにメッシュが置かれるかは以降の処理を経な
いとこの段階では決定できない。ところがデバイスシミ
ュレーションにおいてはそこに必ずメッシュを置かなけ
れば正確な解析ができないという位置がある。例えばM
OSFETのゲート電極となるポリシリコンの両端には
メッシュを置かないと正確なゲートの長さがデバイスシ
ミュレーションに反映されない。また同様にゲート電極
下の酸化膜の厚さが電気特性に大きく影響を及ぼすの
で、酸化膜の上端と下端にはメッシュを必ず置かなけれ
ばプロセスシミュレーションの結果である酸化膜の厚さ
をデバイスシミュレーションに正確に反映させることが
できない。このような位置において区間分割を行わなけ
ればならない。この場合のメッシュ間隔は公比が1でな
ければその区間内で単調増加あるいは単調減少となり、
隣の区間のメッシュ幅と大きく差ができてしまう場合も
でてくるため、図3のようにその区間を2等分して片一
方の区間の公比をrとすればもう片一方の公比を1/r
としてそれぞれ単調減少、単調増加あるいはその逆で2
つの区間を連続させるようにする。あるいは2等分せず
に1つの区間の中で公比を1にして等間隔メッシュとな
るようにするという方法もある。
The section dividing method based on the impurity concentration gradient inside the semiconductor has been described above. The section dividing is also performed from the external shape. A mesh is always placed at the position where the section is to be divided, but since a mesh is generated in a geometric progression inside the section, where the mesh is placed cannot be determined at this stage without further processing. However, in device simulation, there is a position where accurate analysis cannot be performed unless a mesh is always placed there. For example, M
Unless a mesh is placed at both ends of the polysilicon serving as the gate electrode of the OSFET, an accurate gate length is not reflected in device simulation. Similarly, the thickness of the oxide film under the gate electrode has a large effect on the electrical characteristics. Can not be accurately reflected on. At such a position, section division must be performed. Unless the common ratio is 1, the mesh interval in this case will be monotonically increasing or decreasing within that section,
Since a large difference may occur between the mesh width of the adjacent section and that of the other section, as shown in FIG. Ratio 1 / r
As monotonically decreasing, monotonically increasing or vice versa, respectively.
Make two sections continuous. Alternatively, there is also a method in which the common ratio is set to 1 in one section without equally dividing so as to form an equally-spaced mesh.

【0016】次に最小メッシュ間隔設定装置6により区
間分割された場所のメッシュ間隔を設定する。1つの区
間の中では公比は1つの値しかもたないためにメッシュ
間隔は軸の正方向に向かって単調増加もしくは単調減少
である。ここではその最小メッシュ幅を設定する。単調
増加の場合は初項であり、単調減少の場合は最終項がそ
の対象である。上記のメッシュ区間分割装置5において
不純物濃度勾配の絶対値がDNを越えた場合に区間分割
したが、ここではその不純物濃度勾配の絶対値があらか
じめ設定した値DN1,DN2,・・・・DNn(DN1<DN
2<・・・・<DNnとする)のどの範囲に入るかを判定し、
最小メッシュ間隔幅を設定する。具体的にはDN1より
小であれば最小メッシュ幅を解析対象サイズの百分の
1、DN1以上DN2よりも小であれば解析対象サイズの
五百分の1、DNn以上であれば一万分の1などであ
る。
Next, the minimum mesh interval setting device 6 sets the mesh interval at the place where the section is divided. Since the common ratio has only one value in one section, the mesh interval is monotonically increasing or decreasing in the positive direction of the axis. Here, the minimum mesh width is set. In the case of monotonic increase, the first term is applicable, and in the case of monotonic decrease, the last term is applicable. In the mesh section dividing device 5, the section is divided when the absolute value of the impurity concentration gradient exceeds DN. Here, the absolute value of the impurity concentration gradient is set to a preset value DN 1 , DN 2 ,. DN n (DN 1 <DN
2 <... <DN n )
Set the minimum mesh interval width. There in detail to the hundredth of analysis object size the minimum mesh width if smaller than DN 1, DN 1 or if smaller is than DN 2 five hundred parts of the analysis target size 1, DN n or For example, 1/1000.

【0017】次に小区間メッシュ数設定装置7でその小
区間内のメッシュ数を設定する。決定の仕方はまずx方
向y方向のメッシュの積が本装置で取り扱えるメッシュ
数の1/2程度になるようにする。例えば本装置で取り
扱えるのが10万メッシュであれば5万メッシュとす
る。特に1/2である必要はないが、これは後の処理で
実際のメッシュ数がこの時点での設定数を越えた結果と
して本装置で取り扱える最大数を超えないようにとの配
慮である。また上記デバイス認識装置4でどのデバイス
を解析しようとしているか判断されることによりそのデ
バイスに見合った最大数を経験的に決定することもでき
る。一般にMOSFETよりもCCDデバイスの解析で
は多くのメッシュを必要とする。
Next, the small section mesh number setting device 7 sets the number of meshes in the small section. The method of determination is such that the product of the meshes in the x and y directions is about 1/2 of the number of meshes that can be handled by this apparatus. For example, if the device can handle 100,000 meshes, the size is 50,000 meshes. Although it is not particularly necessary to reduce the number to 配 慮, this is for the purpose of preventing the actual number of meshes from exceeding the maximum number that can be handled by the present apparatus as a result of exceeding the set number at this point in later processing. By determining which device is to be analyzed by the device recognizing device 4, the maximum number corresponding to the device can be empirically determined. In general, analysis of a CCD device requires more meshes than MOSFETs.

【0018】以上のように最大のメッシュ数を設定した
あとにx方向y方向それぞれのメッシュ数を決定する。
x方向のサイズxsとy方向のサイズysの比ys/x
sは既値である。決定の仕方は、求めるx方向のメッシ
ュ数xmに対してy方向のメッシュ数ymをxmys/
xsとおくと全体のメッシュ数M=xm2ys/xsと
なるので、これからxm、ymを決定することができ
る。ところがサイズが大きいばかりで不純物濃度勾配が
大きくなければ特にメッシュ数を多くとる必要がないの
でx方向y方向それぞれの平均的不純物濃度勾配の比較
から上記xmとymの値を調整する。すなわちx方向の
平均不純物濃度勾配がy方向よりも大きければxmを少
し大きくし、ymを少し小さくする、あるいは変えな
い。
After setting the maximum number of meshes as described above, the number of meshes in each of the x and y directions is determined.
Ratio ys / x of size xs in x direction and size ys in y direction
s is a default value. The method of determination is such that the number of meshes ym in the y direction is xmys /
If xs is set, the total number of meshes becomes M = xm 2 ys / xs, and xm and ym can be determined from this. However, if the size is large and the impurity concentration gradient is not large, it is not necessary to increase the number of meshes. Therefore, the values of xm and ym are adjusted by comparing the average impurity concentration gradients in the x and y directions. That is, if the average impurity concentration gradient in the x direction is larger than that in the y direction, xm is made slightly larger and ym is made slightly smaller or unchanged.

【0019】次にメッシュ間隔設定装置8でそれぞれの
小区間内のメッシュ間隔を決定するための公比を求め
る。それぞれの小区間において区間幅K、メッシュ数
N、最小メッシュ幅A0が求まっている。求める公比を
rとすると初項A0、公比r、項数Nの等比級数EはA0
(1−rN)/(1−r)である。この値をKと比較し
てEがKよりも大きければrを小さくし、小さければr
を大きくするようにし、EとKとの誤差がある設定範囲
以内になるまで繰り返し計算を行うことによりrを決定
することができる。また、ここで求められるrの値の範
囲を制限しておく。等比数列でメッシュ幅を設定する理
由は隣のメッシュ幅との比が極端に大きくなるのを防ぐ
ためであるのでここで求める公比rが極端に小さかった
り、大きくなったりすることは後のデバイスシミュレー
ション装置を用いた解析結果に悪影響を与える。そこで
許されるrの範囲を例えば0.5から2とする。ここで
求められたrがその範囲内になければ前の小区間メッシ
ュ数設定装置7でメッシュ数を調整する。rが0.5よ
りも小さければメッシュ数を少なくし、2よりも大きけ
ればメッシュ数を増やす。そして再度公比rの計算を行
い、範囲内になるまで繰り返す。
Next, the mesh interval setting device 8 determines a common ratio for determining the mesh interval in each small section. Section width K, the mesh number N, the minimum mesh width A 0 is been determined in each sub-interval. If the required common ratio is r, the geometrical series E of the first term A 0 , the common ratio r, and the number N is A 0
(1-r N) is / (1-r). This value is compared with K. If E is larger than K, r is made smaller.
Is increased and r can be determined by repeatedly calculating until the error between E and K is within a certain set range. Further, the range of the value of r obtained here is restricted. The reason for setting the mesh width in the geometric progression is to prevent the ratio with the next mesh width from becoming extremely large, so that the common ratio r obtained here is extremely small or large. It adversely affects the analysis results using the device simulation device. Therefore, the allowable range of r is set to, for example, 0.5 to 2. If the obtained r is not within the range, the number of meshes is adjusted by the previous small section mesh number setting device 7. When r is smaller than 0.5, the number of meshes is reduced, and when r is larger than 2, the number of meshes is increased. Then, the calculation of the common ratio r is performed again, and the calculation is repeated until the value falls within the range.

【0020】次にメッシュ間隔判定装置9で隣り合う区
間の最大メッシュ幅同士のメッシュ間隔比を計算する。
図4のようにメッシュ区間を分割した位置は最小メッシ
ュ幅になるように設定し、同じメッシュ間隔になるよう
に決定されたはずであるが区間内の反対側の最大メッシ
ュ幅は隣の区間でも最大メッシュ幅となっている。それ
らのメッシュ幅の比も極端に大きかったり小さかったり
するといけないのでメッシュ間隔設定装置8内の判定基
準と同じ基準を用いることにする。この例では0.5か
ら2の範囲である。ここで設定内になければどちらかの
区間のメッシュ数を変更する。どちらの区間でも構わな
いが例えばメッシュ幅の大きいほうをもつ区間とする。
それから処理を小区間メッシュ数設定装置7に戻し、メ
ッシュ数を多くして以下の処理を進める。これを繰り返
し、隣り合う区間の最大メッシュ幅同士のメッシュ間隔
の比が設定範囲内になるようにする。
Next, the mesh interval determining device 9 calculates a mesh interval ratio between the maximum mesh widths of adjacent sections.
The position where the mesh section is divided as shown in FIG. 4 is set so as to be the minimum mesh width, and should have been determined so as to have the same mesh interval. It is the maximum mesh width. Since the ratio of the mesh widths must be extremely large or small, the same criterion as the criterion in the mesh interval setting device 8 is used. In this example, it is in the range of 0.5 to 2. Here, if it is not within the setting, the number of meshes in one of the sections is changed. Either section may be used, but for example, the section having the larger mesh width is used.
Then, the processing is returned to the small section mesh number setting device 7, the number of meshes is increased, and the following processing is performed. This is repeated so that the ratio of the mesh interval between the maximum mesh widths of the adjacent sections is within the set range.

【0021】以上の処理により不純物濃度分布および外
形的形状を考慮したデバイスシミュレーション用の有限
差分法用直交メッシュを自動的に作り出すことができ
る。実際のデバイスシミュレーションをするためにはこ
れに電極情報を付加しなければならない。デバイス認識
装置4にあらかじめ登録済みの電極になりうる材質に対
し、電極位置設定装置10上で作成されたメッシュ点に
含まれる領域を電極とする。図5のようにプロセスシミ
ュレーションの結果である不純物分布および外形的形状
に対して上記作成のメッシュを重ね合わせ、メッシュ点
が含まれる点を電極とする。またメッシュ区間分割装置
5でプロセスシミュレーション結果の外形的形状から区
間分割したところは図6のように電極になりうる材質の
エッジがメッシュにのっているかたちになっている。こ
のメッシュ点も電極とする。
With the above processing, an orthogonal mesh for the finite difference method for device simulation can be automatically created in consideration of the impurity concentration distribution and the external shape. In order to perform an actual device simulation, electrode information must be added to this. For a material that can be an electrode that has been registered in advance in the device recognition device 4, a region included in a mesh point created on the electrode position setting device 10 is defined as an electrode. As shown in FIG. 5, the mesh created above is superimposed on the impurity distribution and the external shape obtained as a result of the process simulation, and points including the mesh points are used as electrodes. Further, when the mesh section dividing device 5 divides the section from the external shape as a result of the process simulation, the edge of the material that can become an electrode is in the form of a mesh as shown in FIG. This mesh point is also used as an electrode.

【0022】以上のように本実施の形態によればプロセ
スシミュレーション装置1を用いて計算された半導体素
子の不純物分布及び外形的形状から有限差分法用デバイ
スシミュレーション用入力データを自動的に作成できる
ので、半導体素子の構造あるいは作業者の熟練度に関わ
らず、メッシュ出力装置11で出力し、デバイスシミュ
レーション装置12を用いた半導体素子の解析が可能に
なり、また作業者がメッシュの指定に費やす時間的損失
を防ぎ、かつ正常なシミュレーション結果を与えること
のできるデバイスシミュレーション用入力データを作成
することができる。
As described above, according to the present embodiment, the device simulation input data for the finite difference method can be automatically created from the impurity distribution and the external shape of the semiconductor element calculated using the process simulation apparatus 1. Regardless of the structure of the semiconductor element or the skill of the operator, the semiconductor device can be output by the mesh output device 11 and the analysis of the semiconductor element using the device simulation device 12 can be performed. Input data for device simulation that can prevent loss and provide a normal simulation result can be created.

【0023】次に、図7に本発明の第2の実施の形態の
半導体デバイスシミュレーション用データ作成装置を示
す。これは第1の実施の形態の半導体デバイスシミュレ
ーション用データ作成装置のデバイスシミュレーション
用入力データ作成装置3内に電極判定装置13を有して
いる。第1の実施の形態においてデバイス認識装置4で
どのデバイスかを判断し、電極位置設定装置10が電極
を付加する。ところが、登録済みの電極になりうる材質
に対して電極を付加するだけでは後のデバイスシミュレ
ーションの段階で上手く計算が実行できない場合があ
る。例えば、半導体基板中のn層あるいはp層に対して
電極が全くついていない場合には(フローティング層と
いう)正確な計算ができず、最悪の場合異常終了して結
果を求めることができない。そこでn層あるいはp層そ
れぞれのどこか1つ以上のメッシュに対して電極を付加
し、フローティング層を解消しなければならない。第2
の実施の形態では上記電極位置設定装置10にこのフロ
ーティング層を解消する機能を付加する。メッシュ区間
分割装置5でpn接合面が計算されているのでどこにn
層があるのか、p層があるのか認識済みである。そこで
それぞれの層について第1の発明の電極位置設定装置1
0で電極が付加されたのかどうか判別し、ないところに
は電極を付加する。ただし非常に狭い範囲(例えば0.
1ミクロン四方)で、かつ周りの反対の層の濃度に対し
て非常に濃度が薄い(例えば1/103)場合にはデバ
イスシミュレーション上問題がないので電極を付加しな
い。またMOSFETなどの解析において実際の電気特
性には直接ほとんど影響しないと考えられる基板表面か
ら深さ方向に深い領域において広いフローティング層が
ある場合はデバイスシミュレーションがやはり異常終了
する場合があるので基板表面から深さ方向に対して不純
物濃度分布を見ていき、フローティング層が現れる直前
でそれより深い解析領域を削除する。実際の処理は電極
判定装置13で判断を行い、解析領域を削除すると判断
したらメッシュ区間分割装置5に戻って領域を再定義
し、分割をやりなおす。
Next, FIG. 7 shows a semiconductor device simulation data generating apparatus according to a second embodiment of the present invention. This has an electrode determination device 13 in the device simulation input data creation device 3 of the semiconductor device simulation data creation device of the first embodiment. In the first embodiment, which device is determined by the device recognition device 4, and the electrode position setting device 10 adds an electrode. However, there is a case where a calculation cannot be performed well in a later device simulation stage only by adding an electrode to a material that can be a registered electrode. For example, if no electrode is attached to the n-layer or the p-layer in the semiconductor substrate, accurate calculation (called a floating layer) cannot be performed, and in the worst case, the calculation is abnormally terminated and the result cannot be obtained. Therefore, an electrode must be added to any one or more meshes of the n-layer or the p-layer to eliminate the floating layer. Second
In this embodiment, a function of eliminating the floating layer is added to the electrode position setting device 10. Since the pn junction surface is calculated by the mesh section dividing device 5, where n
It is recognized whether there is a layer or a p-layer. Therefore, the electrode position setting device 1 of the first invention for each layer
At 0, it is determined whether or not an electrode is added, and an electrode is added where there is no electrode. However, a very narrow range (for example, 0.
In the case of (1 micron square) and very low concentration (for example, 1/10 3 ) with respect to the concentration of the surrounding layer, no electrode is added because there is no problem in device simulation. Also, if there is a wide floating layer in a region deep in the depth direction from the substrate surface, which is considered to have little direct effect on the actual electrical characteristics in the analysis of the MOSFET, etc., the device simulation may also end abnormally. The impurity concentration distribution is observed in the depth direction, and an analysis region deeper than the floating layer is deleted immediately before the floating layer appears. The actual processing is determined by the electrode determination device 13, and if it is determined that the analysis region is to be deleted, the process returns to the mesh section division device 5 to redefine the region and redo the division.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の半導体デバイスシミュレーショ
ン用データ作成装置は素子の不純物分布及び外形的材質
形状を計算するプロセスシミュレーションの計算結果か
ら、不純物分布勾配、pn接合面などを計算して全領域
を小区間に分割し、それぞれの小区間のなかで最大の不
純物濃度分布勾配に対応した最小メッシュ間隔を決定
し、それぞれの区間のメッシュ数を決定し、最小メッシ
ュ間隔及びメッシュ数からメッシュ間隔の差あるいは比
を決定し、そのメッシュ間隔が適当かどうかを判定して
から領域全体のメッシュ生成を行う。そのメッシュの上
に電圧印加を行うための電極位置を設定し、フローティ
ング層に電極をつけるか、領域を削除するかの判断を行
う。以上により素子構造に関わらず、任意形状の不純物
濃度分布において有限差分法用デバイスシミュレーショ
ン用入力データを自動的に作成することが可能となる。
この結果半導体素子の構造、作業者のシミュレーション
の熟練度に関わらず、デバイスシミュレーション用の入
力データ作成が自動的に行われるのでメッシュ指定に費
やす時間的損失を無くすことができる。
The data creation apparatus for semiconductor device simulation of the present invention calculates the impurity distribution gradient, the pn junction surface, and the like from the calculation results of the process simulation for calculating the impurity distribution of the element and the external material shape, thereby reducing the entire area. It is divided into small sections, the minimum mesh interval corresponding to the maximum impurity concentration distribution gradient in each small section is determined, the number of meshes in each section is determined, and the difference between the minimum mesh interval and the mesh number from the mesh number is determined. Alternatively, a ratio is determined, it is determined whether or not the mesh interval is appropriate, and then a mesh is generated for the entire region. An electrode position for applying a voltage is set on the mesh, and it is determined whether to attach an electrode to the floating layer or delete a region. As described above, it becomes possible to automatically generate input data for device simulation for the finite difference method in an impurity concentration distribution of an arbitrary shape regardless of the element structure.
As a result, irrespective of the structure of the semiconductor element and the skill of the operator in the simulation, the input data for the device simulation is automatically generated, so that the time loss for mesh designation can be eliminated.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態のデバイスシミュレ
ーション用データ作成装置を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a device simulation data creation device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】区間分割位置とその前後の区間におけるメッシ
ュ間隔の1例を示す図
FIG. 2 is a diagram showing an example of a section division position and mesh intervals in sections before and after the section division position.

【図3】新しい区間の設定を行い、その2つの区間の公
比の決め方の1例を示す図
FIG. 3 is a diagram showing an example of setting a new section and determining a common ratio of the two sections.

【図4】2つの隣り合う区間のメッシュ間隔の1例を示
す図
FIG. 4 is a diagram showing an example of a mesh interval between two adjacent sections.

【図5】メッシュ点に電極位置を割り付ける場合の1例
を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an example of a case where electrode positions are assigned to mesh points;

【図6】メッシュ点に電極位置を割り付ける場合の1例
を示す図
FIG. 6 is a diagram showing an example of a case where electrode positions are assigned to mesh points;

【図7】本発明の第2の実施の形態のデバイスシミュレ
ーション用データ作成装置を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a device simulation data creation device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】デバイスシミュレーション用有限差分法用直交
メッシュの1例を示す図
FIG. 8 is a diagram showing an example of an orthogonal mesh for a finite difference method for device simulation.

【図9】従来技術でのメッシュデータの作成の指定の1
例を示す図
FIG. 9 shows the designation of creation of mesh data in the prior art.
Figure showing an example

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プロセスシミュレーション装置 2 外部記録装置 3 デバイスシミュレーション用入力データ作成装置 4 デバイス認識装置 5 メッシュ区間分割装置 6 最小メッシュ間隔設定装置 7 小区間メッシュ数設定装置 8 メッシュ間隔設定装置 9 メッシュ間隔判定装置 10 電極位置設定装置 11 メッシュ出力装置 12 デバイスシミュレーション装置 13 電極判定装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Process simulation device 2 External recording device 3 Device simulation input data creation device 4 Device recognition device 5 Mesh interval division device 6 Minimum mesh interval setting device 7 Small interval mesh number setting device 8 Mesh interval setting device 9 Mesh interval determination device 10 Electrode Position setting device 11 Mesh output device 12 Device simulation device 13 Electrode determination device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体プロセスシミュレータで計算され
た不純物分布と外形的形状との結果からそのデバイスが
何であるかを認識するデバイス認識装置と、前記不純物
分布から不純物濃度勾配やpn接合面などを計算して全
領域を小区間に分割するメッシュ区間分割装置と、それ
ぞれの前記小区間のなかで最小メッシュ間隔を決定する
最小メッシュ間隔設定装置と、それぞれの前記小区間の
メッシュ数を決定する小区間メッシュ数設定装置と、メ
ッシュの間隔の差あるいは比を決定するメッシュ間隔設
定装置と、メッシュ間隔が適当かどうかを判定するメッ
シュ間隔判定装置と、プロセスシミュレーションの外形
的形状から電極位置を設定する電極位置設定装置と、デ
ータ出力装置とを有する半導体デバイスシミュレーショ
ン用データ作成装置。
1. A device recognizing device for recognizing what a device is from a result of an impurity distribution and an external shape calculated by a semiconductor process simulator, and calculating an impurity concentration gradient, a pn junction surface, and the like from the impurity distribution. A mesh section dividing apparatus for dividing the entire area into small sections, a minimum mesh interval setting apparatus for determining a minimum mesh interval among the small sections, and a small section for determining the number of meshes of each of the small sections. A mesh number setting device, a mesh interval setting device for determining a difference or a ratio of mesh intervals, a mesh interval determining device for determining whether a mesh interval is appropriate, and an electrode for setting an electrode position from an external shape of a process simulation Semiconductor device simulation data creation device having position setting device and data output device .
【請求項2】 フローティング層に電極を付加するのか
どうかを判定する電極判定装置を有する請求項1に記載
の半導体デバイスシミュレーション用データ作成装置。
2. The data creation device for semiconductor device simulation according to claim 1, further comprising an electrode determination device for determining whether to add an electrode to the floating layer.
JP28646997A 1997-10-20 1997-10-20 Data preparing device for semiconductor device simulation Pending JPH11121736A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100526708B1 (en) * 2004-02-06 2005-11-09 (주)사나이시스템 Method of computer simulation for structures with floating electrode
JP2017037441A (en) * 2015-08-07 2017-02-16 株式会社東芝 Process simulator, layout editor and simulation system

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US10055520B2 (en) 2015-08-07 2018-08-21 Toshiba Memory Corporation Process simulator, layout editor, and simulation system

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