JPH11154170A - 回路シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速化を維持しながら精度の高い回路シミュ
レーションを行うことのできる回路シミュレータを実現
する。 【解決手段】 素子モデル入力モジュール７ａには、従
来のモデルパラメータと同様のモデルパラメータに加え
て、真の物理パラメータや製造プロセス条件を示すパラ
メータを入力する。モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、真の物理パラメータや製造プロセス条件と、
モデルパラメータとの相関関係を表す情報を入力する。
前処理モジュール１０は、モデルパラメータ相関入力モ
ジュール９で入力された情報と、素子モデル入力モジュ
ール７ａから入力された各パラメータに基づき、モデル
解析式パラメータを算出する。解析モジュール３および
モデル計算モジュール４は、モデル解析式パラメータに
基づき、回路シミュレーション結果を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
集積回路の回路シミュレーションを行う回路シミュレー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、集積回路の動作を数値計算で求め
る装置として、回路シミュレータが用いられている。こ
のような回路シミュレータとしては、従来、例えば「超
ＬＳＩ設計 企画センター発行 第３．５節」に示され
るものがあった。

【０００３】図２は、従来の回路シミュレータの構成図
である。図の装置は、入力モジュール１、データ記憶モ
ジュール２、解析モジュール３、モデル計算モジュール
４、出力モジュール５からなる。

【０００４】入力モジュール１は、集積回路の数値計算
を行うための種々のデータを入力するモジュールであ
り、回路の接続情報入力モジュール６と、素子モデル入
力モジュール７と、解析条件入力モジュール８とを備え
ている。ここで、回路の接続情報入力モジュール６は、
回路の接続情報（ネットリスト）を入力するためのモジ
ュール、素子モデル入力モジュール７は、例えば、ＭＯ
Ｓトランジスタのゲート長Ｌ_GATEといった素子のモデル
パラメータを入力するモジュール、解析条件入力モジュ
ール８は、伝達遅延時間ｔ_pdといった解析条件を入力す
るためのモジュールである。ここで、素子モデル入力モ
ジュール７に入力するモデルパラメータは、素子特性が
実測データと一致するよう電気的特性等から抽出した抽
出値である。

【０００５】このような入力モジュール１で入力された
情報は、予め決められた形式に処理されてデータ記憶モ
ジュール２に記憶される。解析モジュール３では、これ
らの情報と、モデル計算モジュール４によって、個々の
素子動作を記述する方程式を立て、回路動作を支配する
行列方程式を作成し、初期条件などを設定して行列方程
式を解く。また、モデル計算モジュール４で計算する素
子モデルは、解析の高速化のため解析式を用いるのが一
般的である。出力モジュール５は得られた解を適当な形
に整形して文字情報やグラフィックスで出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路シミュレータでは、以下に述べるような問題点があ
った。

【０００７】１．入力モジュール１に入力される情報と
して、集積回路の製造プロセス条件が含まれないため、
例えばイオン注入時のドーズ量といった製造時の条件ま
で考慮した回路設計ができなった。即ち、従来では、デ
バイスシミュレーションやプロセスシミュレーションし
た結果を回路設計に用いていなかったため、製造プロセ
ス条件まで考慮した回路シミュレーションを行うために
は、製造プロセス条件毎に素子のモデルパラメータを入
力してやる必要があった。

【０００８】２．モデル式は高速化のために近似式を用
いるので、モデルパラメータが実素子の真の物理パラメ
ータを正確に反映した回路設計ができなかった。即ち、
モデルパラメータは、真の物理パラメータではなく、電
気的特性の実測値等から抽出した値である。その理由
は、上記のように近似式を用いることから、この近似式
にあわせた計算値とする必要があるからである。従っ
て、このような抽出値は、必ずしも真の物理パラメータ
の値と一致しているとは限らないため、精度の高い解析
を行うことができなかった。

【０００９】また、このような製造プロセス条件や真の
物理パラメータを、回路パラメータに単に適用しようと
した場合、即ち、プロセスシミュレーションやデバイス
シミュレーションを行い、この結果に基づき回路シミュ
レーションを行うことも考えられるが、このような構成
とした場合、一素子当たりの処理時間が長くなり、その
結果、大規模な集積回路では処理時間が膨大なものにな
ってしまい、実用に耐えうる回路シミュレータを得るこ
とはできなかった。

【００１０】このような点から、高速化を維持しながら
精度の高い回路シミュレーションを行うことのできる回
路シミュレータの実現が望まれていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するため次の構成を採用する。 〈請求項１の構成〉半導体デバイスの回路シミュレーシ
ョンを行う回路シミュレータにおいて、解析を行うため
に予め決められた値であるモデルパラメータと、真の物
理パラメータまたは製造プロセス条件を示すパラメータ
のうちの少なくとも一方のパラメータとを入力する素子
モデル入力モジュールと、真の物理パラメータや製造プ
ロセス条件と、モデルパラメータとの相関関係を表す情
報を入力するためのモデルパラメータ相関入力モジュー
ルと、真の物理パラメータや製造プロセス条件とモデル
パラメータとの相関関係を示す情報と、素子モデル入力
モジュールから入力された各パラメータに基づき、モデ
ル解析式パラメータを算出する前処理モジュールと、前
処理モジュールで算出されたモデル解析式パラメータか
ら所定の解析を行い、回路シミュレーション結果を算出
する解析モジュールとを備えたことを特徴とする回路シ
ミュレータである。

【００１２】〈請求項１の説明〉解析を行うために予め
決められた値であるモデルパラメータとは、従来のモデ
ルパラメータと同様である。このモデルパラメータと
は、素子の電気的特性等の実測値から抽出した抽出値で
ある。このようなパラメータとしては種々のものがある
が、一例をあげれば、ソース／ドレイン不純物のゲート
下への横方向拡散長を表すパラメータＬＤというものが
ある。このようにモデルパラメータは物理的意味を持っ
てはいるが、それはあくまで簡単な電気特性の実測値か
ら抽出された値であり、必ずしも真の拡散長を表してい
る訳ではない。このようなモデルパラメータを用いる理
由は、解析モジュールでの解析式が近似式を用いている
といったことであり、近似式を用いるのは計算時間の高
速化のためである。

【００１３】真の物理パラメータとは、例えば、実際の
デバイスで本当にどのくらい拡散しているかといった値
であり、これはもっと複雑な測定やプロセスシミュレー
ションやデバイスシミュレーションで求めることができ
る。従来の回路シミュレータでは、この真の物理パラメ
ータとモデルパラメータとの関係に関する情報が抜けて
おり、精度の高い解析ができない原因の一つとなってい
た。

【００１４】また、従来の回路シミュレータでは、製造
条件によってモデルパラメータがどう変化するかの情報
も抜けており、今後の製造プロセスから回路設計までを
考慮した集積回路の開発ができない理由の一つとなって
いる。回路設計で、プロセス条件、例えばイオン注入条
件の影響を取り入れた回路シミュレーションが可能とな
れば、精度の高い回路シミュレーション結果を得ること
ができる。

【００１５】モデルパラメータと、真の物理パラメータ
や製造プロセス条件との関連は、プロセスシミュレーシ
ョン、デバイスシミュレーションおよび回路シミュレー
ションから求めることが可能なため、回路シミュレータ
として、これらの相関関係を表す情報を持っていればよ
り精度の高い解析を行うことができる。本発明はこのよ
うな観点からなされたものであり、本発明の回路シミュ
レータでは、このような相関関係を表す情報を入力する
ためにモデルパラメータ相関入力モジュールを設けてい
る。

【００１６】モデルパラメータ相関入力モジュールで入
力する真の物理パラメータとは、モデルパラメータのよ
うに電気的特性等から抽出した抽出値ではなく、プロセ
ス・デバイスシミュレーションで用いる値である。ま
た、製造プロセス条件とは、例えば、イオン注入時のド
ーズ量や加速エネルギ、拡散の温度や時間といった、製
造プロセスに関する条件を指す。また、モデルパラメー
タ相関入力モジュールにおける相関関係を表す情報と
は、例えば、真の物理パラメータや製造プロセス条件に
対するモデルパラメータを関数形式で表した情報や、テ
ーブル形式で表した情報であるが、これ以外の形式であ
ってもよい。

【００１７】素子モデル入力モジュールには、従来と同
様のモデルパラメータに加えて、真の物理パラメータや
製造プロセス条件が入力される。前処理モジュールは、
これらのパラメータに対して、モデルパラメータ相関入
力モジュールから入力された相関関係を表す情報に基づ
き、解析モジュールが用いるモデル解析式パラメータを
算出する。即ち、従来では、モデルパラメータをそのま
まモデル解析式パラメータとしていたのに対し、本発明
では、真の物理パラメータや製造プロセス条件を加味し
たモデル解析式パラメータとなる。その結果、精度の高
い回路シミュレーションを行うことができる。

【００１８】〈請求項２の構成〉半導体デバイスの回路
シミュレーションを行う回路シミュレータにおいて、解
析を行うために予め決められた値であるモデルパラメー
タと、真の物理パラメータまたは製造プロセス条件を示
すパラメータのうちの少なくとも一方のパラメータとを
入力する素子モデル入力モジュールと、真の物理パラメ
ータや製造プロセス条件と、モデルパラメータとの相関
関係を有する値を入力するモデルパラメータ相関入力モ
ジュールと、モデルパラメータ相関入力モジュールの各
値に基づき、真の物理パラメータや製造プロセス条件と
モデルパラメータとの相関関係を表す関数を算出する関
数フィッティングモジュールと、関数フィッティングモ
ジュールで算出した関係式と、素子モデル入力モジュー
ルから入力された各パラメータに基づき、モデル解析式
パラメータを算出する前処理モジュールと、前処理モジ
ュールで算出されたモデル解析式パラメータから所定の
解析を行い、回路シミュレーション結果を算出する解析
モジュールとを備えたことを特徴とする回路シミュレー
タである。

【００１９】〈請求項２の説明〉請求項２の発明は、真
の物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパラメー
タとの相関関係を表す関数の自動的な合わせ込みを行う
ための関数フィッティングモジュールを備えたものであ
る。これにより、請求項１の発明の効果に加えて、前も
って関数の合わせ込みを行う必要がないという効果が得
られる。

【００２０】〈請求項３の構成〉請求項２に記載の回路
シミュレータにおいて、真の物理パラメータや製造プロ
セス条件に対して予め関数を取る場合の関数の情報と、
真の物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパラメ
ータとの相関関係を表す関数の情報のうち少なくともい
ずれか一方の情報を格納するパラメータ相関関数データ
ベースモジュールと、モデルパラメータ相関入力モジュ
ールの各値に対してパラメータ相関関数データベースモ
ジュールの関数を適用し、この適用した関数に基づき、
真の物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパラメ
ータとの相関関係を表す関数を算出する関数フィッティ
ングモジュールとを備えたことを特徴とする回路シミュ
レータである。

【００２１】〈請求項３の説明〉請求項３の発明は、請
求項２の構成に加えて、真の物理パラメータや製造プロ
セス条件に対する関数の情報や、真の物理パラメータや
製造プロセス条件とモデルパラメータとの相関関係を表
す関数の情報をデータベースとして備えたパラメータ相
関関数データベースモジュールを設け、これを用いて関
数を決定するようにしたものである。従って、請求項２
の発明の効果に加えて、予め蓄えられた関数形のノウハ
ウをデータベースとして利用することができ、実用上無
視できる計算時間の増加で更に高精度のシミュレーショ
ン結果を得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。 《具体例１》 〈構成〉図１は本発明の回路シミュレータの具体例を示
す構成図である。図の装置は、入力モジュール１ａ、前
処理モジュール１０、データ記憶モジュール２、解析モ
ジュール３、モデル計算モジュール４、出力モジュール
５からなる。入力モジュール１ａは、回路の接続情報入
力モジュール６、素子モデル入力モジュール７、解析条
件入力モジュール８およびモデルパラメータ相関入力モ
ジュール９を備えている。

【００２３】ここで、入力モジュール１ａ中の、回路の
接続情報入力モジュール６および解析条件入力モジュー
ル８は、従来の構成と同様である。一方、本具体例にお
ける素子モデル入力モジュール７ａには、従来と同様の
抽出値であるモデルパラメータに加えて、真の物理パラ
メータや製造プロセス条件を入力するようになってい
る。また、モデルパラメータ相関入力モジュール９は、
このような真の物理パラメータや製造プロセス条件と、
抽出値パラメータとの相関関係を表す情報を入力するた
めのモジュールである。

【００２４】前処理モジュール１０は、素子モデル入力
モジュール７ａにて入力されたモデルパラメータと真の
物理パラメータおよび製造プロセス条件と、モデルパラ
メータ相関入力モジュール９にて入力された相関情報に
基づき、解析モジュール３およびモデル計算モジュール
４で解析・演算を行うためのモデル解析式パラメータを
算出するモジュールである。

【００２５】前処理モジュール１０より後段側のデータ
記憶モジュール２〜出力モジュール５については従来の
構成と同様であるため、その説明は省略する。

【００２６】〈動作〉入力モジュール１ａに各モジュー
ルへの情報が入力される。ここで、回路の接続情報入力
モジュール６および解析条件入力モジュール８への入力
情報は、従来と同様に、シミュレーションしたい回路の
接続情報およびどのように解析するかの条件である。

【００２７】また、素子モデル入力モジュール７ａに
は、従来と同様のモデルパラメータに加えて、真の物理
パラメータおよび製造プロセス条件がパラメータとして
入力される。ここでは、モデルパラメータとして、ＭＯ
Ｓトランジスタのゲート長Ｌ_{ga te}と、真の物理パラメー
タおよび製造プロセス条件の例として、製造プロセス条
件のパラメータであるイオン注入時の加速エネルギとド
ーズ量とする。

【００２８】更に、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、これら真の物理パラメータおよび製造プロセ
ス条件とモデルパラメータとの相関関係を示す情報が入
力される。即ち、イオン注入時の加速エネルギとドーズ
量に対するゲート長の関係を示す情報が入力される。

【００２９】これにより、前処理モジュール１０は、モ
デルパラメータ相関入力モジュール９で入力された相関
関係を示す情報に基づき、モデル解析式パラメータを求
める。ここでは、ゲート長Ｌ_gateを求めることになる。

【００３０】そして、これ以降のデータ記憶モジュール
２〜モデル計算モジュール４の動作は、従来と同様であ
り、出力モジュール５からは、真の物理パラメータおよ
び製造プロセス条件が加味されたシミュレーション結果
が出力される。

【００３１】〈効果〉回路のシミュレーションにおい
て、製造プロセス条件や真の物理パラメータとモデルパ
ラメータとの相関情報を入力するようにしたので、製造
プロセス条件や真の物理パラメータを考慮した回路設計
が可能となり、精度の高い回路シミュレーションを行う
ことができる。

【００３２】また、回路シミュレーションの計算時間
は、ほとんど解析モジュール３およびモデル計算モジュ
ール４の処理にかかっており、これら処理時間に比べる
と前処理モジュール１０の処理時間はほとんど無視でき
る範囲内であるため、回路シミュレータとしての解析の
高速性も十分に維持することができる。

【００３３】《具体例２》 〈構成〉具体例２の回路シミュレータは、モデルパラメ
ータ相関入力モジュール９に、製造プロセス条件および
真の物理パラメータに対応するモデルパラメータの値
を、テーブル形式で備えるようにしたものである。

【００３４】図３は、相関関係情報テーブルの説明図で
ある。図示の例は、製造プロセス条件のパラメータとし
て、イオン注入時のドーズ量ｘと加速エネルギｙに対応
するゲート長Ｌ₁₁〜Ｌ_mnの関係を示したものである。こ
のようなテーブルをモデルパラメータ相関入力モジュー
ル９が備えており、他の各構成は、上記具体例１と同様
である。

【００３５】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１と同様に、モデルパラメータとしてＭＯＳ
トランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメータ
および製造プロセス条件のパラメータとして、製造プロ
セス条件のパラメータであるイオン注入時の加速エネル
ギとドーズ量が入力されたとする。

【００３６】これにより、前処理モジュール１０では、
モデルパラメータ相関入力モジュール９の相関関係情報
テーブルの値に基づきモデル解析式パラメータを計算す
る。ここで、ドーズ量ｘおよび加速エネルギｙの値で、
テーブルに示されていない値については、このテーブル
の値から補間を行い、入力値に対応するゲート長を算出
する。これ以降の動作は、具体例１と同様である。

【００３７】〈効果〉以上のように、具体例２によれ
ば、モデルパラメータと真の物理パラメータや製造プロ
セス条件との相関関係をテーブル形式で備えるようにし
たので、前処理モジュール１０では、このテーブルに基
づき補間計算を行うだけで済み、従って、回路シミュレ
ータとしての高速な処理を維持することができる。

【００３８】《具体例３》 〈構成〉具体例３の回路シミュレータは、モデルパラメ
ータ相関入力モジュール９に、製造プロセス条件および
真の物理パラメータとモデルパラメータとの相関関係を
表す情報を設け、かつ、この情報を最小自乗法等により
データに合わせ込んだ関数形式で備えるようにしたもの
である。これ以外は、上記具体例１、２の構成と同様で
ある。

【００３９】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１、２と同様に、モデルパラメータとしてＭ
ＯＳトランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメ
ータおよび製造プロセス条件のパラメータとして、イオ
ン注入時の加速エネルギとドーズ量が入力されたとす
る。

【００４０】また、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、例えば、ドーズ量をｘ、加速エネルギをｙと
した場合にゲート長ｆ（Ｌ_gate）を示す情報として、ｆ
（Ｌ_gate）＝ａ₀＋ａ₁ｘ＋ａ₂ｙ＋…（但し、ａ₀、
ａ₁、ａ₂は定数）といった関数が格納されている。

【００４１】これにより、前処理モジュール１０では、
モデルパラメータ相関入力モジュール９の関数に基づき
モデル解析式パラメータを計算する。これ以降の動作は
具体例１、２と同様である。

【００４２】〈効果〉以上のように、具体例３によれ
ば、モデルパラメータと真の物理パラメータや製造プロ
セス条件との相関関係を関数形式で備えるようにしたの
で、前処理モジュール１０では、この情報に基づき関数
計算を行うだけで済み、従って、回路シミュレータとし
ての高速な処理を維持することができる。

【００４３】《具体例４》 〈構成〉具体例４の回路シミュレータは、モデルパラメ
ータ相関入力モジュール９に、製造プロセス条件および
真の物理パラメータに対応するモデルパラメータの値
を、ｆ（Ｌ_gate）＝ａ₀＋ａ₁ｘ＋ａ₂ｙ（但し、ａ₀、ａ
₁、ａ₂は定数）といった１次関数の関数形式で備えるよ
うにしたものである。これ以外は、上記具体例１〜３の
構成と同様である。

【００４４】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１〜３と同様に、モデルパラメータとしてＭ
ＯＳトランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメ
ータおよび製造プロセス条件のパラメータとして、イオ
ン注入時の加速エネルギとドーズ量が入力されたとす
る。

【００４５】また、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、例えば、ドーズ量をｘ、加速エネルギをｙと
した場合にゲート長ｆ（Ｌ_gate）を示す情報が１次関数
で格納されている。

【００４６】これにより、前処理モジュール１０では、
モデルパラメータ相関入力モジュール９の１次関数に基
づきモデル解析式パラメータを計算する。これ以降の動
作は具体例１〜３と同様である。

【００４７】〈効果〉以上のように、具体例４によれ
ば、モデルパラメータと真の物理パラメータや製造プロ
セス条件との相関関係を１次関数で備えるようにしたの
で、前処理モジュール１０では、このテーブルに基づき
関数計算を行うだけで済み、従って、回路シミュレータ
としての高速な処理を維持することができる。ここで、
１次関数を合わせ込むのに必要なデータ数、即ち、係数
ａ₀、ａ₁、ａ₂を特定するのに必要なデータ数は、製造
プロセス条件および真の物理パラメータの総数がＮの場
合、１＋Ｎとなるので、簡単にデータを揃えることが可
能である。

【００４８】《具体例５》 〈構成〉具体例５の回路シミュレータは、モデルパラメ
ータ相関入力モジュール９に、製造プロセス条件および
真の物理パラメータに対応するモデルパラメータの値
を、ｆ（Ｌ_gate）＝ａ₀＋ａ₁ｘ＋ａ₂ｙ＋ａ₁₂ｘｙ（但
し、ａ₀、ａ₁、ａ₂、ａ₁₂は定数）といった関数に、パ
ラメータ同士の１次の交合項を含む１次関数の関数形式
で備えるようにしたものである。これ以外は、上記具体
例１〜４の構成と同様である。

【００４９】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１〜４と同様に、モデルパラメータとしてＭ
ＯＳトランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメ
ータおよび製造プロセス条件のパラメータとして、イオ
ン注入時の加速エネルギとドーズ量が入力されたとす
る。

【００５０】また、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、例えば、ドーズ量をｘ、加速エネルギをｙと
した場合にゲート長ｆ（Ｌ_gate）を示す情報がこれらパ
ラメータ同士の交合項を含む１次関数で格納されてい
る。

【００５１】これにより、前処理モジュール１０では、
モデルパラメータ相関入力モジュール９の関数に基づき
モデル解析式パラメータを計算する。これ以降の動作は
具体例１〜４と同様である。

【００５２】〈効果〉以上のように、具体例５によれ
ば、モデルパラメータと真の物理パラメータや製造プロ
セス条件との相関関係をパラメータ同士の交合項を含む
１次関数で備えるようにしたので、前処理モジュール１
０では、このテーブルに基づき関数計算を行うだけで済
み、従って、回路シミュレータとしての高速な処理を維
持することができ、かつ、パラメータの相互作用を含め
た精度でモデル解析式パラメータを求めることができ
る。ここで、相互作用を含む１次関数を合わせ込むのに
必要なデータ数は、製造プロセス条件および真の物理パ
ラメータの総数がＮの場合、１＋Ｎ＋Ｎ（Ｎ−１）／２
となるので、簡単にデータを揃えることが可能である。

【００５３】《具体例６》 〈構成〉具体例６の回路シミュレータは、モデルパラメ
ータ相関入力モジュール９に、製造プロセス条件および
真の物理パラメータに対応するモデルパラメータの値
を、ｆ（Ｌ_gate）＝ａ₀＋ａ₁ｘ＋ａ₂ｙ＋ａ₁₁ｘ²＋ａ₂₂
ｙ²＋ａ₁₂ｘｙ（但し、ａ₀、ａ₁、ａ₂、ａ₁₁、ａ₁₂、ａ
₂₂は定数）といった関数に、パラメータ同士の１次の交
合項を含む１次関数と２次関数の関数形式で備えるよう
にしたものである。これ以外は、上記具体例１〜５の構
成と同様である。

【００５４】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１〜５と同様に、モデルパラメータとしてＭ
ＯＳトランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメ
ータおよび製造プロセス条件のパラメータとして、イオ
ン注入時の加速エネルギとドーズ量が入力されたとす
る。

【００５５】また、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、例えば、ドーズ量をｘ、加速エネルギをｙと
した場合にゲート長ｆ（Ｌ_gate）を示す情報がこれらパ
ラメータ同士の交合項を含む１次関数と２次関数で格納
されている。

【００５６】これにより、前処理モジュール１０では、
モデルパラメータ相関入力モジュール９の関数に基づき
モデル解析式パラメータを計算する。これ以降の動作は
具体例１〜５と同様である。

【００５７】〈効果〉以上のように、具体例６によれ
ば、モデルパラメータと真の物理パラメータや製造プロ
セス条件との相関関係をパラメータ同士の交合項を含む
１次関数と２次関数で備えるようにしたので、前処理モ
ジュール１０では、このテーブルに基づき関数計算を行
うだけで済み、従って、回路シミュレータとしての高速
な処理を維持することができ、かつ、パラメータの相互
作用を含め、かつ、各パラメータの２次の項まで含めた
精度でモデル解析式パラメータを求めることができ。こ
こで、相互作用を含む１次関数と２次関数を合わせ込む
のに必要なデータ数は、製造プロセス条件および真の物
理パラメータの総数がＮの場合、１＋２Ｎ＋Ｎ（Ｎ−
１）／２となるので、簡単にデータを揃えることが可能
である。

【００５８】《具体例７》 〈構成〉具体例７の回路シミュレータは、上述した具体
例３〜具体例６と同様に、モデルパラメータ相関入力モ
ジュール９に、製造プロセス条件および真の物理パラメ
ータに対応するモデルパラメータの値を関数で表すデー
タを備えているが、これらの具体例と異なる点は、製造
プロセス条件および真の物理パラメータそのものの関数
とせず、これらの製造プロセス条件および真の物理パラ
メータに対して、予め決められた関数で処理したものの
関数としている。即ち、製造プロセス条件および真の物
理パラメータに対して、例えば対数や指数といった関数
を取り、この値の関数としたものである。これ以外の構
成は、上記具体例１〜６の構成と同様である。

【００５９】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１〜６と同様に、モデルパラメータとしてＭ
ＯＳトランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメ
ータおよび製造プロセス条件のパラメータとして、イオ
ン注入時の加速エネルギとドーズ量が入力されたとす
る。

【００６０】また、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９には、例えば、ドーズ量をｘ、加速エネルギをｙと
した場合、これらの値に対して対数や指数をとった値に
対応したゲート長ｆ（Ｌ_gate）を示す情報が格納されて
いる。

【００６１】これにより、前処理モジュール１０では、
モデルパラメータ相関入力モジュール９の関数に基づき
モデル解析式パラメータを計算する。これ以降の動作は
具体例１〜６と同様である。

【００６２】〈効果〉以上のように、具体例６によれ
ば、真の物理パラメータや製造プロセス条件に対して、
予め決められた関数を取り、これらの関数でモデルパラ
メータの値を示すようにしたので、前処理モジュール１
０では、関数計算を行うだけで済み、従って、回路シミ
ュレータとしての高速な処理を維持することができ、し
かも、真の物理パラメータや製造プロセス条件が非線形
な影響を及ぼす場合でも、高い精度でモデル解析式パラ
メータを求めることが可能となる。例えば、ある製造プ
ロセス条件について先ず対数をとってから、上述した具
体例３〜６のような関数計算を行えば、指数関数的な振
る舞いを考慮することができる。

【００６３】《具体例８》 〈構成〉図４は、具体例８の構成図である。具体例８の
回路シミュレータは、具体例１の図面上の構成に加え
て、関数フィッティングモジュール１１を備えている。
この関数フィッティングモジュール１１は、真の物理パ
ラメータや製造プロセス条件とモデルパラメータとの相
関を有するデータが入力された場合は、上記具体例３〜
具体例７の関数の自動的な合わせ込みを行い、前処理モ
ジュール１０に渡す機能を有している。また、モデルパ
ラメータ相関入力モジュール９ａは、真の物理パラメー
タや製造プロセス条件とモデルパラメータとの相関を示
すデータが入力されるようになっている。これ以外の構
成については、具体例３〜７のいずれかの具体例と同様
である。

【００６４】〈動作〉素子モデル入力モジュール７ａに
は、具体例１〜７と同様に、モデルパラメータとしてＭ
ＯＳトランジスタのゲート長Ｌ_gateと、真の物理パラメ
ータおよび製造プロセス条件のパラメータとして、イオ
ン注入時の加速エネルギとドーズ量が入力されたとす
る。

【００６５】また、モデルパラメータ相関入力モジュー
ル９ａには、例えば、ドーズ量をｘ、加速エネルギをｙ
とした場合にゲート長ｆ（Ｌ_gate）を示すデータが入力
される。

【００６６】これにより、関数フィッティングモジュー
ル１１は、モデルパラメータ相関入力モジュール９ａか
ら入力されたデータに基づき、関数の自動的な合わせ込
みを行い、前処理モジュール１０に渡す。これ以降の動
作は具体例３〜７のいずれかの具体例と同様である。

【００６７】〈効果〉以上のように、具体例８によれ
ば、モデルパラメータ相関入力モジュール９ａに、真の
物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパラメータ
との相関関係を有するデータのみを入力し、これら入力
されたデータに応じて、相関関係を表す関数の合わせ込
みを行う関数フィッティングモジュール１１を設けたの
で、前もって関数の合わせ込みを行う必要がないという
効果が得られる。

【００６８】《具体例９》 〈構成〉具体例９では、具体例８における関数フィッテ
ィングモジュール１１が関数の合わせ込みを行う際に、
モデルパラメータ相関入力モジュール９ａから入力され
た、真の物理パラメータおよび製造プロセス条件とモデ
ルパラメータとの相関を有するデータの数に応じて関数
を選択するようにしたものである。即ち、関数フィッテ
ィングモジュール１１では、具体例４に示したような１
次関数、具体例５に示したようなパラメータの相互作用
を含む１次関数、具体例６に示したようなパラメータの
相互作用を含む１次関数と２次関数のいずれかに対し、
関数を合わせ込むのに必要なデータ数が満たされている
範囲で精度が最良になるものを選択し、出力する関数形
式を表すようにしている。これ以外は、具体例８と同様
である。

【００６９】〈動作〉入力モジュール１ａにおけるデー
タの入力については具体例８と同様であるため、その説
明は省略し、関数フィッティングモジュール１１の動作
のみ説明する。関数フィッティングモジュール１１で
は、モデルパラメータ相関入力モジュール９ａで入力さ
れたデータ数がモデルパラメータに対してＭ個であると
すると、このモデルパラメータについては、１＋Ｎ≦Ｍ
＜１＋Ｎ＋Ｎ（Ｎ−１）／２であるならば１次関数を選
択する。

【００７０】また、１＋Ｎ＋Ｎ（Ｎ−１）／２≦Ｍ＜１
＋２Ｎ＋Ｎ（Ｎ−１）／２であるならば、パラメータの
交合項を含む１次関数を選択する。更に、１＋２Ｎ＋Ｎ
（Ｎ−１）／２≦Ｍであるならば、パラメータの交合項
を含む１次関数および２次関数を選択し、これらの関数
の合わせ込みを行う。これ以降の動作は、具体例１〜８
と同様である。

【００７１】〈効果〉以上のように、具体例９によれ
ば、モデルパラメータ相関入力モジュール９ａに、真の
物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパラメータ
との相関関係を有するデータのみを入力し、関数フィッ
ティングモジュール１１では、これら入力されたデータ
の数に応じて相関関係を表す関数を選択し、選択した関
数の合わせ込みを行うようにしたので、前もって関数の
合わせ込みを行う必要がないと共に、最大の精度を得る
関数形を選択できるという効果が得られる。

【００７２】《具体例１０》 〈構成〉図５は具体例１０の回路シミュレータの構成図
である。具体例１０の回路シミュレータは、具体例８ま
たは具体例９の構成に加えてパラメータ相関関数データ
ベースモジュール１２を備えている。このパラメータ相
関関数データベースモジュール１２は、具体例７におけ
る真の物理パラメータや製造プロセス条件に対する関数
の情報や、真の物理パラメータや製造プロセス条件とモ
デルパラメータとの相関関係を表す関数の情報をデータ
ベースとして備えたものである。例えば、ドーズ量と加
速エネルギであれば、ドーズ量に対して対数を、また、
加速エネルギに対してはそのままの値を取るといった関
数のデータや、目的とするモデル解析式パラメータがゲ
ート長Ｌ_gateの場合は、その関数をデータ数が２次関数
を合わせ込むのに必要な値以上ある場合でも１次関数と
する、といった情報が格納されている。

【００７３】また、関数フィッティングモジュール１１
ａは、素子モデル入力モジュール７ａから入力されたモ
デルパラメータ、真の物理パラメータ、製造プロセス条
件や、モデルパラメータ相関入力モジュール９ａから入
力された真の物理パラメータや製造プロセス条件とモデ
ルパラメータとの相関関係を有する値に対して、パラメ
ータ相関関数データベースモジュール１２の情報を参照
し、真の物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパ
ラメータとの相関関係を表す関数を算出するよう構成さ
れている。これ以外の構成については、具体例８または
具体例９の構成と同様である。

【００７４】〈動作〉入力モジュール１ａにおけるデー
タの入力については具体例８または具体例９と同様であ
る。関数フィッティングモジュール１１ａは、素子モデ
ル入力モジュール７ａから入力された各パラメータと、
モデルパラメータ相関入力モジュール９ａから入力され
た真の物理パラメータや製造プロセス条件とモデルパラ
メータとの相関関係を有する値に基づき、パラメータ相
関関数データベースモジュール１２を参照する。例え
ば、ドーズ量に対しては対数を取った値を用いるという
情報や、モデル解析式パラメータがゲート長Ｌ_gateの場
合は、その関数をデータ数が２次関数を合わせ込むのに
必要な値以上ある場合でも１次関数とするという情報が
格納されていた場合は、これらの情報に基づいて相関関
係を表す関数を選択する。これ以降の動作に関しては具
体例８または具体例９の動作と同様であるため、その説
明は省略する。

【００７５】〈効果〉以上のように具体例１０によれ
ば、真の物理パラメータや製造プロセス条件の関数や、
相関関係を表す関数を選択するための情報を格納するパ
ラメータ相関関数データベースモジュール１２を設け、
このデータベースに基づき、真の物理パラメータや製造
プロセス条件とモデルパラメータとの相関関係を表す関
数を表すようにしたので、予め蓄えられた関数形のノウ
ハウをデータベースとして利用することができ、実用上
無視できる計算時間の増加で更に高精度のシミュレーシ
ョン結果を得ることができる。

【００７６】図６は、本発明の回路シミュレータと従来
の回路シミュレータとの解析結果を比較して示す説明図
である。図示の例は、具体例６の回路シミュレータで計
算した伝達遅延時間ｔ_pd（propagation delay time）の
分布を示しており、実線が本発明、点線が従来の回路シ
ミュレータによる解析結果を表している。本発明では、
プロセスシミュレーションおよびデバイスシミュレーシ
ョンで与える真の物理パラメータおよび製造プロセス条
件にばらつきを与えたものであり、従来では、そのよう
な条件で得られたモデルパラメータにばらつきを与えた
ものである。

【００７７】本発明による解析結果は実際の物理現象を
表しているのに対し、従来ではモデルパラメータに情報
を集約した時点で、パラメータ同士の相関等の情報が抜
けているため精度の悪い結果となっている。即ち、従来
の解析結果は、実際の伝達遅延時間の分布より広がって
おり、かつ、そのピークもずれている。尚、両者の計算
時間は全く同じである。

【００７８】このように、本発明の回路シミュレータを
用いれば、実用上無視できる計算時間の増加のみで、製
造プロセス条件や真の物理パラメータを考慮した回路設
計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回路シミュレータの具体例１の構成図
である。

【図２】従来の回路シミュレータの構成図である。

【図３】本発明の回路シミュレータの具体例２における
相関関係情報テーブルの説明図である。

【図４】本発明の回路シミュレータの具体例８の構成図
である。

【図５】本発明の回路シミュレータの具体例１０の構成
図である。

【図６】本発明と従来の回路シミュレータの解析結果を
示す説明図である。

【符号の説明】

７ａ 素子モデル入力モジュール ９、９ａ モデルパラメータ相関入力モジュール １０ 前処理モジュール １１、１１ａ 関数フィッティングモジュール １２ パラメータ相関関数データベースモジュール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体デバイスの回路シミュレーション
   を行う回路シミュレータにおいて、 解析を行うために予め決められた値であるモデルパラメ
   ータと、真の物理パラメータまたは製造プロセス条件を
   示すパラメータのうちの少なくとも一方のパラメータと
   を入力する素子モデル入力モジュールと、 前記真の物理パラメータや製造プロセス条件と、前記モ
   デルパラメータとの相関関係を表す情報を入力するため
   のモデルパラメータ相関入力モジュールと、 前記真の物理パラメータや製造プロセス条件と前記モデ
   ルパラメータとの相関関係を示す情報と、前記素子モデ
   ル入力モジュールから入力された各パラメータに基づ
   き、モデル解析式パラメータを算出する前処理モジュー
   ルと、 前記前処理モジュールで算出されたモデル解析式パラメ
   ータから所定の解析を行い、回路シミュレーション結果
   を算出する解析モジュールとを備えたことを特徴とする
   回路シミュレータ。
2. 【請求項２】 半導体デバイスの回路シミュレーション
   を行う回路シミュレータにおいて、 解析を行うために予め決められた値であるモデルパラメ
   ータと、真の物理パラメータまたは製造プロセス条件を
   示すパラメータのうちの少なくとも一方のパラメータと
   を入力する素子モデル入力モジュールと、 前記真の物理パラメータや製造プロセス条件と、前記モ
   デルパラメータとの相関関係を有する値を入力するモデ
   ルパラメータ相関入力モジュールと、 前記モデルパラメータ相関入力モジュールの各値に基づ
   き、真の物理パラメータや製造プロセス条件と前記モデ
   ルパラメータとの相関関係を表す関数を算出する関数フ
   ィッティングモジュールと、 前記関数フィッティングモジュールで算出した関係式
   と、素子モデル入力モジュールから入力された各パラメ
   ータに基づき、モデル解析式パラメータを算出する前処
   理モジュールと、 前記前処理モジュールで算出されたモデル解析式パラメ
   ータから所定の解析を行い、回路シミュレーション結果
   を算出する解析モジュールとを備えたことを特徴とする
   回路シミュレータ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の回路シミュレータにお
   いて、 真の物理パラメータや製造プロセス条件に対して予め関
   数を取る場合の当該関数の情報と、前記真の物理パラメ
   ータや製造プロセス条件とモデルパラメータとの相関関
   係を表す関数の情報のうち少なくともいずれか一方の情
   報を格納するパラメータ相関関数データベースモジュー
   ルと、 モデルパラメータ相関入力モジュールの各値に対して前
   記パラメータ相関関数データベースモジュールの関数を
   適用し、この適用した関数に基づき、前記真の物理パラ
   メータや製造プロセス条件と前記モデルパラメータとの
   相関関係を表す関数を算出する関数フィッティングモジ
   ュールとを備えたことを特徴とする回路シミュレータ。