KR20230018970A - Simulation system and computer readable recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시뮬레이션 시스템 및 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation system and a computer readable recording medium.
반도체가 고집적화, 및 미세화됨에 따라, 반도체 소자를 설계하고 제조하는 각 단계의 요인들이 복합적으로 작용하여, 반도체 소자에서 의도치 않은 다양한 전기적 특성이 발생할 수 있다. 따라서, 반도체 공정 및 소자의 한계를 극복하고 현상에 대한 이해 및 실험 비용 절감을 위해 물리적 시뮬레이션에 기반을 둔 TCAD(Technology Computer Aided Design) 공정-소자 시뮬레이션 환경에 대한 반도체 업계의 수요가 더욱 증대되고 있다. 또한, 반도체 소자의 정확한 제품 사양(specification) 제공을 위해서는 반도체 소자의 특성을 예측하여 시뮬레이션 할 필요가 있다.As semiconductors become highly integrated and miniaturized, various unintended electrical characteristics may occur in semiconductor devices due to a complex effect of factors at each stage of designing and manufacturing semiconductor devices. Therefore, the semiconductor industry's demand for a TCAD (Technology Computer Aided Design) process-device simulation environment based on physical simulation is increasing in order to overcome the limitations of semiconductor processes and devices, understand phenomena and reduce experiment costs. . In addition, in order to provide accurate product specifications of semiconductor devices, it is necessary to predict and simulate characteristics of semiconductor devices.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공하기 위한 시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a simulation system for providing a semiconductor device with improved product reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공하기 위한 시뮬레이션 프로그램을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a computer-readable recording medium containing a simulation program for providing a semiconductor device with improved product reliability.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템은, 프로세서 및 프로세서에 의해 실행되는 시뮬레이션 프로그램을 저장하는 스토리지를 포함하되, 시뮬레이션 프로그램은, FDM(finite difference method) 방식을 이용하여, 시뮬레이션 영역에 제공된 광 에너지에 의해 생성된 열 에너지 데이터를 산출하는, 광학 분석 모듈과, 광학 분석 모듈이 산출한 열 에너지 데이터를 제공받고, FEM(finite element method) 방식을 이용하여, 시뮬레이션 영역의 시간에 따른 온도 변화 데이터와 시뮬레이션 영역의 상변화 데이터를 산출하는 열 분석 모듈과, 열 분석 모듈이 산출한 온도 변화 데이터와 상변화 데이터를 이용하여, 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하는 실리콘 손실량 산출 모듈을 포함한다.A simulation system according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a processor and a storage for storing a simulation program executed by the processor, but the simulation program uses a finite difference method (FDM) method , An optical analysis module, which calculates thermal energy data generated by light energy provided to the simulation area, and the thermal energy data calculated by the optical analysis module are provided, and using a finite element method (FEM) method, the simulation area A thermal analysis module that calculates temperature change data over time and phase change data in the simulation area, and a silicon loss amount calculation module that calculates silicon loss in the simulation area using the temperature change data and phase change data calculated by the thermal analysis module includes
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템은, 프로세서 및 시뮬레이션 프로그램을 저장하는 스토리지를 포함하되, 시뮬레이션 프로그램이 실행될 때, 프로세서는, 시뮬레이션 영역을 비구조화된 메쉬로 분할하고, FDM 방식을 통해 비구조화된 메쉬의 파라미터를 이용하여, 시뮬레이션 영역에 제공된 광 에너지에 의해 생성된 열 에너지 데이터를 산출하고, 비구조화된 메쉬의 파라미터를 구조화된 메쉬의 파라미터로 인터폴레이션(interpolation) 하고, 열 에너지 데이터를 기초로, FEM 방식을 통해 구조화된 메쉬의 파라미터를 이용하여, 시뮬레이션 영역의 시간에 따른 온도 변화 데이터와 시뮬레이션 영역의 상변화 데이터를 산출하고, 온도 변화 데이터와 상변화 데이터를 이용하여, 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하도록 한다.A simulation system according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a processor and a storage for storing a simulation program, but when the simulation program is executed, the processor divides the simulation area into an unstructured mesh and , Using the parameters of the unstructured mesh through the FDM method, the heat energy data generated by the light energy provided to the simulation area is calculated, and the parameters of the unstructured mesh are interpolated with the parameters of the structured mesh. Based on the thermal energy data, using the parameters of the mesh structured through the FEM method, the temperature change data of the simulation area over time and the phase change data of the simulation area are calculated, and the temperature change data and the phase change data are used. Thus, the amount of silicon loss in the simulation area is calculated.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 시뮬레이션 영역에서 발생하는 보이드의 개수와 보이드로 인한 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출하는 시뮬레이션 프로그램을 포함하되, 시뮬레이션 프로그램은, FDM 방식을 통해, 육면체 형상의 메쉬(tensor mesh)에 저장된 파라미터를 이용하여, 시뮬레이션 영역에 제공된 광 에너지에 의해 생성된 열 에너지 데이터를 산출하는, 광학 분석 모듈과, 육면체 형상의 메쉬에 저장된 파라미터를 사면체 형상의 메쉬에 저장되는 파라미터로 인터폴레이션 하는 인터폴레이션 모듈과, FEM 방식을 통해, 광학 분석 모듈이 산출한 열 에너지 데이터와, 인터폴레이션 모듈이 생성한 사면체 형상의 메쉬에 저장되는 파라미터를 이용하여, 시뮬레이션 영역의 시간에 따른 온도 변화 데이터와 시뮬레이션 영역의 상변화 데이터를 산출하는 열 분석 모듈과, 열 분석 모듈이 산출한 온도 변화 데이터와 상변화 데이터를 이용하여, 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하는 실리콘 손실량 산출 모듈과, 실리콘 손실량 산출 모듈로부터 산출된 실리콘 손실량을 이용하여, 시뮬레이션 영역에서 생성되는 보이드의 개수와, 보이드로 인한 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출하는 보이드 분석 모듈을 포함한다.A computer-readable recording medium according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a simulation program for calculating the number of voids occurring in the simulation area and a defect rate of the simulation area due to the voids, the simulation program An optical analysis module, which calculates thermal energy data generated by light energy provided to the simulation area using parameters stored in a tensor mesh through the FDM method, and stored in the tensor mesh Using an interpolation module that interpolates parameters with parameters stored in a tetrahedral mesh, thermal energy data calculated by the optical analysis module through the FEM method, and parameters stored in the tetrahedral mesh generated by the interpolation module, A thermal analysis module that calculates temperature change data over time in the simulation area and phase change data in the simulation area, and silicon that calculates silicon loss in the simulation area using the temperature change data and phase change data calculated by the thermal analysis module A loss amount calculation module and a void analysis module that calculates the number of voids generated in the simulation area and a defect rate of the simulation area due to the voids using the silicon loss amount calculated from the silicon loss amount calculation module.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션을 설명하기 위한 반도체 소자의 어닐링에 관한 예시적인 순서도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 광학 분석 모듈과 열 분석 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 및 도 6은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 광학 분석 모듈과 열 분석 모듈이 사용하는 메쉬를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 실리콘 손실량 산출 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 실리콘 손실량 산출 모듈을 통한 실리콘 손실량 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 보이드 분석 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10 내지 도 14는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 다른 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 다른 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 광학 분석 모듈과 열 분석 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.1 is an exemplary flow chart of annealing of a semiconductor device for describing a simulation in accordance with some embodiments.
2 is a diagram for explaining a simulation system according to some embodiments.
Figure 3 is a diagram for explaining the operation of the simulation system according to some embodiments.
4 is a flowchart illustrating operations of an optical analysis module and a thermal analysis module of a simulation system according to some embodiments.
5 and 6 are diagrams for describing meshes used by an optical analysis module and a thermal analysis module of a simulation system according to some embodiments.
7 is a flowchart illustrating an operation of a silicon loss calculation module of a simulation system according to some embodiments.
8 is a diagram for explaining a silicon loss amount simulation through a silicon loss amount calculation module of a simulation system according to some embodiments.
9A and 9B are flow charts illustrating the operation of the void analysis module of the simulation system according to some embodiments.
10 to 14 are diagrams for explaining simulation of a simulation system according to some embodiments.
15 is a diagram for explaining a simulation system according to some other embodiments.
16 is a flowchart illustrating operations of an optical analysis module and a thermal analysis module of a simulation system according to some embodiments.
17 is an exemplary block diagram for describing a computing system including a simulation system according to some embodiments.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the technical idea of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션을 설명하기 위한 반도체 소자의 어닐링에 관한 예시적인 순서도이다.1 is an exemplary flow chart of annealing of a semiconductor device for describing a simulation in accordance with some embodiments.
도 1을 참조하면, 반도체 소자를 어닐링(annealing) 하는 경우, 반도체 소자에 광 에너지를 가할 수 있다(S10). 반도체 소자에 가해진 광 에너지에 의해, 반도체 소자 내부에 열 에너지가 생성되고(S20), 생성된 열 에너지로 인해 반도체 소자의 온도와 상(phase)이 변화한다(S30).Referring to FIG. 1 , when the semiconductor device is annealed, light energy may be applied to the semiconductor device (S10). Thermal energy is generated inside the semiconductor device by light energy applied to the semiconductor device (S20), and the temperature and phase of the semiconductor device are changed due to the generated thermal energy (S30).
반도체 소자에 포함되는 실리콘(Si)은 반도체 소자의 온도와 상이 변함에 따라 기존에 있던 영역에서 손실될 수 있다(S40). 구체적으로, 실리콘(Si)은 반도체 소자의 온도 변화와 상 변화에 따라 기존에 실리콘이 포함되던 영역에서 인접한 다른 영역으로 확산될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 기판 영역에 포함되는 실리콘은, 기판 상에 배치된 절연 영역과, 기판 상에 배치된 도전성의 메탈 영역으로 확산될 수 있다.Silicon (Si) included in the semiconductor device may be lost in an existing region as the temperature and phase of the semiconductor device change (S40). Specifically, silicon (Si) may diffuse from a region previously containing silicon to another adjacent region according to a temperature change and a phase change of a semiconductor device. For example, silicon included in the substrate region of the semiconductor device may diffuse into an insulating region disposed on the substrate and a conductive metal region disposed on the substrate.
실리콘이 다른 영역으로 확산됨에 따라, 실리콘이 있던 기존의 영역에는 보이드(void)가 형성될 수 있다(S50). 반도체 소자에 형성된 보이드는 단락성 불량을 야기하는 등 반도체 소자의 성능을 악화시킬 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자를 어닐링 하는 등의 광 에너지를 가하는 경우, 반도체 소자에 포함된 보이드에 대한 시뮬레이션의 필요성이 증대된다.As silicon diffuses into other regions, voids may be formed in the existing region where silicon exists (S50). A void formed in a semiconductor device may deteriorate the performance of the semiconductor device, such as causing a short-circuit defect. Accordingly, when light energy is applied, such as annealing the semiconductor device, the need for simulation of voids included in the semiconductor device increases.
이에 따라, 시뮬레이션 시스템은, 반도체 소자와 같은 시뮬레이션 대상의 물리적 특성 및 전기적 특성을 시뮬레이션 하여, 성능을 검증할 수 있다. 이하에서는, 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이션 대상이 반도체 소자인 것을 예시로서 설명한다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않으며, 시뮬레이션 시스템은 반도체 소자가 아닌 다른 대상을 시뮬레이션 할 수 있다.Accordingly, the simulation system can verify performance by simulating physical and electrical characteristics of a simulation target such as a semiconductor device. Hereinafter, a case where a simulation target of the simulation system is a semiconductor device will be described as an example. However, the embodiment is not limited thereto, and the simulation system may simulate objects other than semiconductor devices.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a simulation system according to some embodiments.
도 2를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 광학 분석 모듈(100), 인터폴레이션 모듈(200), 열 분석 모듈(300), 실리콘 손실량 산출 모듈(400) 및 보이드 분석 모듈(500)을 포함한다. Referring to FIG. 2 , the
시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션의 대상이 되는 시뮬레이션 영역(Domain)을 열 분석 모듈(300)에 제공받을 수 있다. 시뮬레이션 영역은 시뮬레이션 시스템(1)의 시뮬레이션 대상이 되는 영역으로, 반도체 소자의 일부를 포함할 수 있다.The
광학 분석 모듈(100)은 시뮬레이션 시스템(1)의 시뮬레이션 대상이 되는 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지로 인해 나타나는 시뮬레이션 영역의 물성의 변화를 분석할 수 있다. 구체적으로, The
인터폴레이션 모듈(200)은 광학 분석 모듈(100)과 열 분석 모듈(300)이 사용하는 파라미터가 각 모듈에서 호환될 수 있도록 파라미터를 인터폴레이션할 수 있다.The
열 분석 모듈(300)은 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지로 인해 발생한 열 에너지로 인해 나타나는 물성의 변화를 분석할 수 있다. 구체적으로, 열 분석 모듈(300)은 열 에너지로 인해 시뮬레이션 영역의 온도 변화와 상 변화를 분석할 수 있다.The
실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 시뮬레이션 영역의 온도 변화와 상 변화로 인해 발생한 시뮬레이션 영역의 실리콘의 손실량을 산출할 수 있다. 구체적으로, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 기판 상에 배치된 절연막과 같은 절연 영역과, 기판 상에 배치된 도전성을 가지는 메탈 영역으로 확산되는 실리콘의 양을 계산할 수 있다.The silicon loss
도 3은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 광학 분석 모듈과 열 분석 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5 및 도 6은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 광학 분석 모듈과 열 분석 모듈이 사용하는 메쉬를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 실리콘 손실량 산출 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 도 8은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 실리콘 손실량 산출 모듈을 통한 실리콘 손실량 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 및 도 9b는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 보이드 분석 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 3 is a diagram for explaining the operation of the simulation system according to some embodiments. 4 is a flowchart illustrating operations of an optical analysis module and a thermal analysis module of a simulation system according to some embodiments. 5 and 6 are diagrams for describing meshes used by an optical analysis module and a thermal analysis module of a simulation system according to some embodiments. 7 is a flowchart illustrating an operation of a silicon loss calculation module of a simulation system according to some embodiments. 8 is a diagram for explaining a silicon loss amount simulation through a silicon loss amount calculation module of a simulation system according to some embodiments. 9A and 9B are flow charts illustrating the operation of the void analysis module of the simulation system according to some embodiments.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 동작을 시작하면, 시뮬레이션 대상이 되는 시뮬레이션 영역을 로딩한다(S001). 구체적으로, 열 분석 모듈(300)에 시뮬레이션 영역(Domain)이 제공 또는 입력될 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 4 , when the
이어서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 로딩한 시뮬레이션 영역을 메쉬(mesh)로 분할한다(S002). 구체적으로, 시뮬레이션 시스템(1)은 로딩한 시뮬레이션 영역을 비구조화된 메쉬로 분할할 수 있다. 비구조화된 메쉬는 열 분석 모듈(300)에서 사용되는 파라미터를 저장할 수 있다. 도시하지 않았으나, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역을 메쉬로 분할하는 메쉬 생성 모듈을 포함할 수 있다.Subsequently, referring to FIGS. 4 and 5 , the
메쉬는 시뮬레이션 영역을 분할하는 공간 격자를 의미할 수 있다. 구체적으로, 메쉬는 시뮬레이션 영역의 공간 이산화를 위한 단위가 될 수 있다.A mesh may refer to a spatial grid dividing a simulation area. Specifically, a mesh may be a unit for spatial discretization of a simulation domain.
몇몇 실시예에서, 열 분석 모듈(300)에서 사용되는 비구조화된 메쉬는 사면체 형상의 메쉬를 포함할 수 있다. 비구조화된 메쉬는 복잡한 형태의 구조체, 굴곡진 구조체 등의 시뮬레이션 영역을 공간 이산화할 때 편리할 수 있다. 비구조화된 메쉬는 유한 요소법(finite element method, FEM)에서 사용될 수 있다.In some embodiments, the unstructured mesh used in
이어서, 도 2 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 S002 단계에서 생성된 비구조화된 메쉬를 구조화된 메쉬로 인터폴레이션(interpolation) 할 수 있다(S200). 구체적으로, 인터폴레이션 모듈(200)은 비구조화된 메쉬에 저장된 파라미터를 구조화된 메쉬에 저장된 파라미터로 인터폴레이션 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 인터폴레이션 모듈(200)은 열 분석 모듈(300)에서 사용되는 비구조화된 메쉬를 광학 분석 모듈(100)에서 사용되는 구조화된 메쉬로 선형적으로 인터폴레이션 할 수 있다.Subsequently, referring to FIGS. 2 to 4 and 6 , the
몇몇 실시예에서, 광학 분석 모듈(100)에서 사용되는 구조화된 메쉬는 육면체 형상의 메쉬를 포함할 수 있다. 구조화된 메쉬는 시뮬레이션 영역을 짧은 시간 안에 시뮬레이션 할 때 사용될 수 있다. 구조화된 메쉬는 유한 차분법(finite difference method, FDM)에서 사용될 수 있다.In some embodiments, the structured mesh used in the
이어서, 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 광학 분석을 수행한다(S100). Subsequently, referring to FIGS. 3 and 4 again, the
광학 분석 모듈(100)은 인터폴레이션 모듈(200)이 생성한 구조화된 메쉬를 제공받을 수 있다(S003). 광학 분석 모듈(100)은 구조화된 메쉬를 이용하여 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지로 인한 열 에너지 변화를 시뮬레이션 할 수 있다.The
이어서, 광학 분석 모듈(100)은 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지의 강도에 따른 굴절률(n, refractive index)과 소멸 계수(k, extinction coefficient)를 제공받을 수 있다(S101). 구체적으로, 광학 분석 모듈(100)은 열 분석 모듈(300)로부터 굴절률(n, refractive index)과 소멸 계수(k, extinction coefficient)를 제공받을 수 있다.Subsequently, the
이어서, 광학 분석 모듈(100)은 구조화된 메쉬를 이용하여, 유한 차분법(FDM)을 수행할 수 있다(S102). 구체적으로, 광학 분석 모듈(100)은 구조화된 메쉬를 이용하여 유한 차분법(FDM)의 하나인 유한 차분 시간 영역 방법(finite difference time domain method, FDTD)을 수행할 수 있다.Subsequently, the
[수학식 1a] [Equation 1a]
[수학식 1b] [Equation 1b]
[수학식 1c] [Equation 1c]
[수학식 1d] [Equation 1d]
[수학식 1e][Equation 1e]
[수학식 1f][Equation 1f]
[수학식 1g][Equation 1g]
[수학식 1h][Equation 1h]
[수학식 1i][Equation 1i]
[수학식 1j][Equation 1j]
(, , , )( , , , )
몇몇 실시예에서, 광학 분석 모듈(100)은 상기 [수학식 1a] 내지 [수학식 1j]를 이용한 유한 차분 시간 영역 방법(FDTD)을 통해 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.In some embodiments, the
이어서, 광학 분석 모듈(100)은 유한 차분 시간 영역 방법을 수행한 결과로서, 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지로 인해 시뮬레이션 영역에 흡수된 열 에너지를 산출한다(S103). 구체적으로, 광학 분석 모듈(100)이 산출한 열 에너지는, 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지로 인해 생성된 열 에너지를 포함할 수 있다. 광학 분석 모듈(100)은 산출된 열 에너지를 열 분석 모듈(300)에 제공할 수 있다.Subsequently, the
이어서, 시뮬레이션 시스템(1)은 생성된 열 에너지로 인한 시뮬레이션 영역의 온도 변화와 상 변화를 분석한다(S300). Then, the
구체적으로, 열 분석 모듈(300)은 S002 단계에서 생성된 비구조화된 메쉬를 이용하여 굴절률(n)과 소멸 계수(k)가 임계값을 초과하는지 판단한다(S301). 굴절률(n)과 소멸 계수(k)가 임계값을 초과하면, 열 분석 모듈(300)은 굴절률(n)과 소멸 계수(k)를 광학 분석 모듈(100)에 제공한다.Specifically, the
이어서, 열 분석 모듈(300)은 굴절률(n)과 소멸 계수(k)가 임계값을 초과하지 않으면 S103 단계에서 광학 분석 모듈(100)에 의해 산출된 열 에너지를 이용하여 열 전달 현상을 분석한다(S302). 구체적으로, S103 단계에서 광학 분석 모듈(100)에 의해 산출된 열 에너지를 생성된 열 에너지로 보고, 열 전달 방정식에 적용하여 계산을 수행할 수 있다.Next, the
[수학식 2] [Equation 2]
몇몇 실시예에서, 열 분석 모듈(300)은 [수학식 2]를 이용하여 시뮬레이션 영역의 변화한 온도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 열 분석 모듈(300)은 광학 분석 모듈(100)에 의해 산출된, 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지로 인해 생성된 열 에너지를 상기 [수학식 2]의 G 항에 대입하여 [수학식 2]를 연산할 수 있다.In some embodiments, the
이어서, 열 분석 모듈(300)은 S302 단계에서 열 전달 현상 분석으로부터 굴절률(n)과 소멸 계수(k)를 업데이트한다(S303). 이 때, 굴절률(n)과 소멸 계수(k)를 업데이트 하는 것은, 시뮬레이션 영역에 생성된 열 에너지로 인해 발생하는 시뮬레이션 영역의 온도 변화와 상 변화를 반영하는 것을 의미한다.Subsequently, the
이어서, 열 분석 모듈(300)은 굴절률(n)과 소멸 계수(k)를 업데이트 한 시간을 굴절률(n)과 소멸 계수(k)를 업데이트 하기 전의 시간에서 미소 시간만큼 초과한 시간으로 보고(S304), 시간이 설정한 최종 시간에 도달했는지 판단한다(S305). 최종 시간은 시뮬레이션 시스템을 사용하는 유저가 설정할 수 있다. Subsequently, the
시뮬레이션한 시간이 설정한 최종 시간에 도달하면, 열 분석 모듈(300)은 실리콘 손실량 산출 모듈(400)에 시뮬레이션 영역의 온도 변화와 상 변화에 관한 데이터를 제공한다. 시뮬레이션한 시간이 설정한 시간에 도달하지 않으면, 열 분석 모듈(300)은 S301 단계로 돌아가서, 굴절률(n)과 소멸 계수(k)가 임계값을 초과하는지 다시 판단한다.When the simulated time reaches the set final time, the
도 2, 도 3, 도 7 및 도 8을 참조하면, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 열 분석 모듈(300)이 산출한 시뮬레이션 영역의 온도 변화와 상 변화에 대한 데이터(transient)를 이용하여 시뮬레이션 영역의 실리콘의 확산도를 업데이트한다(S401).Referring to FIGS. 2, 3, 7, and 8, the silicon
[수학식 3a] [Equation 3a]
[수학식 3b] [Equation 3b]
(D: 실리콘의 확산도, Ea: 확산의 활성화 에너지)(D: diffusivity of silicon, E a : activation energy of diffusion)
실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 커켄달 효과(Kirkendall effect)에 의해 확산되는 실리콘의 양을 산출한다(S402). 구체적으로, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 시뮬레이션 영역의 기판으로부터 기판 상에 배치된 메탈 영역으로 확산되는 실리콘의 양을 산출할 수 있다. The silicon
몇몇 실시예에서, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 [수학식 3a] 및 [수학식 3b]를 이용하여 메탈 영역으로 확산되는 실리콘의 양을 산출할 수 있다.In some embodiments, the silicon
[수학식 4] [Equation 4]
(, )( , )
실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 시뮬레이션 영역의 기판으로부터 기판 상에 배치된 절연 영역으로 확산되는 실리콘의 양을 산출한다(S403). 구체적으로, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 실리콘을 포함하는 기판과 질화물을 포함하는 절연 영역 사이의 계면에서 발생하는 실리콘의 손실량을 산출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 [수학식 4]를 이용하여 절연 영역으로 확산되는 실리콘의 양을 산출할 수 있다.The silicon loss
이어서, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 S402 단계와, S403 단계에서 산출한 실리콘의 손실량을 합하여 시뮬레이션 영역의 총 실리콘 손실량을 산출한다(S404).Next, the silicon loss
도 7에서는 S402 단계에서 커켄달 효과에 의해 메탈 영역으로 확산되는 실리콘의 손실량을 먼저 산출하고, S403 단계에서 절연 영역으로 확산되는 실리콘의 손실량을 산출하는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 다른 예를 들어, 절연 영역으로 확산되는 실리콘의 손실량을 먼저 산출하고, 커켄달 효과에 의해 메탈 영역으로 확산되는 실리콘의 손실량을 산출할 수 있다. 또한, 커켄달 효과에 의해 메탈 영역으로 확산되는 실리콘의 손실량과 절연 영역으로 확산되는 실리콘의 손실량은 병렬적으로 산출될 수 있다.In FIG. 7 , the loss amount of silicon diffused into the metal region due to the Kirkendall effect is first calculated in step S402, and the loss amount of silicon diffused into the insulating region is calculated in step S403, but the embodiment is not limited thereto. For another example, a loss amount of silicon diffused into the insulating region may be first calculated, and then a loss amount of silicon diffused into the metal region due to the Kirkendall effect may be calculated. In addition, the loss amount of silicon diffused into the metal region and the loss amount of silicon diffused into the insulating region due to the Kirkendall effect can be calculated in parallel.
다시 도 2, 도 3 및 도 9a를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역의 보이드를 분석한다(S500). 구체적으로, 시뮬레이션 시스템(1)의 보이드 분석 모듈(500)은 시뮬레이션 영역의 보이드를 분석할 수 있다.Referring again to FIGS. 2, 3 and 9a, the
보이드 분석 모듈(500)은 실리콘 손실량 산출 모듈(400)이 산출한 실리콘 손실량을 이용하여, 시뮬레이션 영역에 포함된 보이드의 크기가 기설정된 크기를 초과하는지 판단한다(S501). 이 때, 기설정된 크기는, 시뮬레이션 시스템(1)을 사용하는 유저가 설정할 수 있다.The
보이드의 크기가 기설정된 크기를 초과하지 않으면, 보이드 분석 모듈(500)은 시뮬레이션 영역에 포함된 보이드의 개수를 카운트한다(S502).If the size of the void does not exceed the preset size, the
보이드의 크기가 기설정된 크기를 초과하면, 보이드 분석 모듈(500)은 시뮬레이션 영역에 포함된 보이드로 인한 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출한다(S503).If the size of the void exceeds the predetermined size, the
동일한 시뮬레이션 영역에 포함되는 보이드를 분석하더라도, S502 단계와 S503 단계에서 분석하는 대상이 달라질 수 있다. 예를 들어, S502 단계에서 개수를 카운트하는 보이드와 S503 단계에서 불량률을 산출할 때 고려되는 보이드의 크기가 다를 수 있다. Even if voids included in the same simulation area are analyzed, objects to be analyzed in steps S502 and S503 may be different. For example, the size of the voids counted in step S502 and the size of the voids considered when calculating the defect rate in step S503 may be different.
한편, 도 9b를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역의 보이드를 분석할 때, 보이드가 시뮬레이션 영역 내에서 형성된 위치를 함께 고려할 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 9B , in some embodiments, when the
시뮬레이션 시스템(1)은 보이드의 크기가 기설정된 크기를 초과하면, 시뮬레이션 영역에 포함된 보이드의 위치가 검출되는지 판단한다(S503). 이어서, 시뮬레이션 영역에서의 보이드의 위치가 검출되지 않으면 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역의 불량률을 대략적으로 산출한다(S504). 시뮬레이션 영역에서의 보이드의 위치가 검출되면 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역의 불량률을 구체적으로 산출한다(S505).When the size of the void exceeds the predetermined size, the
즉, 시뮬레이션 영역에서의 보이드의 위치를 검출할 수 있는 경우, 산출되는 시뮬레이션 영역의 불량률은 정확성이 높을 수 있다. 또한, 시뮬레이션 영역 내에 형성된 보이드의 위치에 따라, 시뮬레이션 영역의 불량률이 달라질 수 있다. 예를 들어, 동일한 시뮬레이션 영역에 동일한 개수의 보이드가 형성되더라도, 시뮬레이션 영역 내에서 보이드가 형성된 위치가 다르면 시뮬레이션 영역의 불량률이 다를 수 있다.That is, when the location of the void in the simulation area can be detected, the calculated defect rate in the simulation area can be highly accurate. Also, the defect rate of the simulation area may vary according to the position of the void formed in the simulation area. For example, even if the same number of voids are formed in the same simulation area, if the positions where the voids are formed in the simulation area are different, the defect rate in the simulation area may be different.
도 10 내지 도 14는 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다.10 to 14 are diagrams for explaining simulation of a simulation system according to some embodiments.
도 10을 참조하면, 반도체 소자에 가하는 광 에너지의 크기에 따라서 반도체 소자의 온도 프로파일이 달라질 수 있다. Referring to FIG. 10 , a temperature profile of a semiconductor device may vary according to the amount of light energy applied to the semiconductor device.
시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역에 가하는 광 에너지의 크기에 따른 시뮬레이션 영역의 온도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 시뮬레이션 영역에 가하는 광 에너지가 클수록, 시뮬레이션 영역의 온도 프로파일은 전반적으로 상승한다. 광 에너지가 가장 작은 A의 프로파일 보다 광 에너지가 더 높은 B의 프로파일이 위쪽에서 확인된다. 또한, B의 프로파일보다 광 에너지가 가장 높은 C의 프로파일이 더 위쪽에서 확인된다. 즉, 동일한 시뮬레이션 영역에 다른 크기의 광 에너지를 가하고, 동일한 시각에 측정할 때, 큰 광 에너지를 가한 시뮬레이션 영역의 온도가 더 높다. The
또한, 시뮬레이션 영역에 가하는 광 에너지의 크기와 무관하게, 시뮬레이션 영역의 온도는 시간에 따라 순차적으로 증가하다가 감소하고, 상 변화 구간에서 일정한 온도를 유지하다가 다시 감소한다. 즉, 광 에너지 크기를 달리하여 동일한 시뮬레이션 영역의 온도를 측정할 때, 시뮬레이션 영역의 온도 변화 프로파일은 동일한 형태를 가질 수 있다.In addition, regardless of the magnitude of the light energy applied to the simulation area, the temperature of the simulation area sequentially increases and then decreases over time, maintains a constant temperature in the phase change section, and then decreases again. That is, when the temperature of the same simulation area is measured by varying the light energy level, the temperature change profile of the simulation area may have the same shape.
도 11을 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 반도체 소자의 OCD(optical critical dimension)에 따른 실리콘 손실량을 산출할 수 있다. 구체적으로, 도 2 및 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 실리콘 손실량 산출 모듈(400)은 OCD에 따른 실리콘 손실량을 산출할 수 있다. 이 때, OCD는 시뮬레이션 영역을 포함하는 반도체 소자의 크기를 나타내는 것일 수 있다. 시뮬레이션 영역은 OCD가 감소할수록 실리콘 손실량이 증가한다. Referring to FIG. 11 , the
또한, 동일한 OCD를 가지는 시뮬레이션 영역에 대해서 다른 크기의 광 에너지를 가할 때, 시뮬레이션 영역은 광 에너지가 클수록 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량이 증가한다. 광 에너지가 가장 낮은 A부터 광 에너지가 가장 높은 C를 가했을 때의 실리콘 손실량에 대한 프로파일은 순차적으로 상향한다.In addition, when light energy of different magnitudes is applied to the simulation area having the same OCD, silicon loss in the simulation area increases as the light energy increases. The profile of the amount of silicon loss when light energy A with the lowest light energy and C with the highest light energy are applied increases sequentially.
도 12를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 오차 함수(error function)를 이용하여, 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량에 따른 시뮬레이션 영역의 보이드를 분석할 수 있다. 구체적으로, 도 2, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명한 바와 같이, 보이드 분석 모듈(500)은 오차 함수를 이용하여 보이드를 분석할 수 있다. 이 때, 보이드 분석 모듈(500)이 사용하는 오차 함수는 정규 분포를 기초로 하는 오차 함수를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12 , the
제1 오차 함수 프로파일(erf1)은 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량에 따른 시뮬레이션 영역의 보이드의 개수의 프로파일을 나타낼 수 있다. 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량이 증가함에 따라, 시뮬레이션 영역의 보이드의 개수는 증가할 수 있다. The first error function profile erf1 may represent a profile of the number of voids in the simulation area according to the amount of silicon loss in the simulation area. As the amount of silicon loss in the simulation region increases, the number of voids in the simulation region may increase.
제2 오차 함수 프로파일(erf2)은 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량에 따른 시뮬레이션 영역의 불량률의 프로파일을 나타낼 수 있다. 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량이 증가함에 따라, 시뮬레이션 영역의 불량률은 증가할 수 있다.The second error function profile erf2 may indicate a defect rate profile of the simulation region according to the amount of silicon loss in the simulation region. As the amount of silicon loss in the simulation region increases, the defect rate in the simulation region may increase.
동일한 실리콘 손실량을 가지는 동일한 시뮬레이션 영역에 있어서, 시뮬레이션 영역의 보이드의 개수의 프로파일은 시뮬레이션 영역의 불량률의 프로파일보다 높을 수 있다. 이는 동일한 시뮬레이션 영역에 대해, 보이드의 개수를 산출할 때 고려하는 보이드와, 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출할 때 고려하는 보이드가 다른 것으로부터 기인할 수 있다. In the same simulation area with the same amount of silicon loss, the profile of the number of voids in the simulation area may be higher than the profile of the defect rate in the simulation area. This may be due to the difference between voids considered when calculating the number of voids and voids considered when calculating the defect rate of the simulation area for the same simulation area.
시뮬레이션 영역의 보이드의 개수를 산출할 때 분석 대상이 되는 보이드는, 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출할 때 분석 대상이 되는 보이드보다 크기가 작은 보이드를 포함할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 영역의 보이드의 개수는 시뮬레이션 영역 내에서 보이드가 생성되는 위치와 무관하게 산출될 수 있다. Voids to be analyzed when calculating the number of voids in the simulation area may include voids that are smaller in size than voids to be analyzed when calculating the defect rate in the simulation area. Also, the number of voids in the simulation area may be calculated regardless of the location where the voids are generated in the simulation area.
이와 달리, 보이드로 인한 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출할 때 분석 대상이 되는 보이드는 기설정된 크기 이상의 보이드만을 고려할 수 있다. 또한 보이드로 인한 시뮬레이션 영역의 불량률은 시뮬레이션 영역 내에서 보이드가 생성되는 위치에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 동일한 시뮬레이션 영역 내에서 동일한 크기의 보이드가 생성되더라도, 특정 위치에서 보이드가 생성되는 경우 불량률이 더 높게 산출될 수 있다.Unlike this, when calculating the defect rate of the simulation area due to voids, only voids of a predetermined size or larger may be considered as voids to be analyzed. In addition, the defect rate of the simulation area due to voids may vary depending on the location where the void is generated in the simulation area. For example, even if voids of the same size are generated within the same simulation area, a higher defect rate may be calculated when a void is generated at a specific location.
도 13을 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역의 OCD에 따른 보이드의 개수를 시뮬레이션 할 수 있다. 시뮬레이션 영역의 보이드의 개수는, 시뮬레이션 영역의 OCD가 증가함에 따라 감소한다. 다르게 말해, 시뮬레이션 영역의 OCD가 감소함에 따라, 시뮬레이션 영역의 보이드의 개수는 증가할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the
도 14를 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역에 가하는 광 에너지를 달리하여, 시뮬레이션 영역의 OCD에 따른 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출할 수 있다. 동일한 OCD를 가지는 시뮬레이션 영역에 가해진 광 에너지의 크기가 증가함에 따라 시뮬레이션 영역의 불량률은 증가한다. 동일한 OCD의 시뮬레이션 영역에 광 에너지가 낮은 A부터 광 에너지가 가장 높은 C를 가했을 때의 불량률은 순차적으로 증가한다. 또한, 동일한 크기의 광 에너지가 가해진 시뮬레이션 영역은, OCD가 증가함에 따라 감소한다.Referring to FIG. 14 , the
시뮬레이션 시스템(1)은 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 시뮬레이션 영역에 광 에너지를 가함으로써(예를 들어, 어닐링을 위한 레이저 처리), 시뮬레이션 영역에 생성된 열 에너지, 시뮬레이션 영역의 온도, 상 변화, 굴절률(n), 소멸 계수(k) 등 물리적 특성 및 전기적 특성 변화를 시뮬레이션 할 수 있다. 시뮬레이션 시스템(1)은 물리적 특성 및 전기적 특성 변화를 수치학적 또는 통계학적으로 해석함으로써, 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하고, 이에 따른 시뮬레이션 영역의 보이드를 분석할 수 있다.As described with reference to FIGS. 11 to 14 , the
도 15는 다른 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 다른 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 광학 분석 모듈과 열 분석 모듈의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.15 is a diagram for explaining a simulation system according to some other embodiments. 16 is a flowchart illustrating operations of an optical analysis module and a thermal analysis module of a simulation system according to some embodiments. For convenience of description, the description will focus on differences from those described with reference to FIGS. 1 to 14 .
도 15 및 도 16을 참조하면, 시뮬레이션 시스템(2)은 시뮬레이션의 대상이 되는 시뮬레이션 영역(Domain)을 광학 분석 모듈(100)에 제공받을 수 있다. Referring to FIGS. 15 and 16 , the
시뮬레이션 시스템(2)은 시뮬레이션 동작을 시작하면, 시뮬레이션 대상이 되는 시뮬레이션 영역을 로딩한다(S001). 구체적으로, 광학 분석 모듈(100)에 시뮬레이션 영역(Domain)이 제공 또는 입력될 수 있다. When the
이어서, 시뮬레이션 시스템(2)은 로딩한 시뮬레이션 영역을 구조화된 메쉬로 분할한다(S002). 예를 들어, 시뮬레이션 시스템(1)은 시뮬레이션 영역을 육면체 형상의 메쉬로 분할할 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 시뮬레이션 시스템(1)과 달리, 시뮬레이션 시스템(2)은 비구조화된 메쉬가 아닌, 구조화된 메쉬를 먼저 생성할 수 있다.Subsequently, the
이어서, 시뮬레이션 시스템(2)은 S002 단계에서 생성된 구조화된 메쉬를 비구조화된 메쉬로 인터폴레이션 할 수 있다(S200). 구체적으로, 인터폴레이션 모듈(200)은 구조화된 메쉬에 저장된 파라미터를 비구조화된 메쉬에 저장된 파라미터로 인터폴레이션 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 인터폴레이션 모듈(200)은 광학 분석 모듈(100)에서 사용되는 구조화된 메쉬를 열 분석 모듈(300)에서 사용되는 비구조화된 메쉬로 선형적으로 인터폴레이션 할 수 있다.Subsequently, the
이어서, 시뮬레이션 시스템(2)은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, S100 내지 S500 단계를 통해, 반도체 소자의 시뮬레이션 영역에 대한 시뮬레이션 동작을 수행할 수 있다.Then, as described with reference to FIG. 2 , the
도 17은 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.17 is an exemplary block diagram for describing a computing system including a simulation system according to some embodiments.
도 17을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 시뮬레이션 시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템(1000)은 프로세서(1100), 메모리(1300), 입출력 장치(1200), 저장 장치(1400) 및 버스(1900)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(1000)은 도 1 내지 도 16을 통해 상술된, 시뮬레이션 동작을 수행할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(1000)은 일체화된 디바이스로 구현될 수 있고, 이에 따라, 집적 회로 설계 장치로 지칭할 수도 있다. Referring to FIG. 17 , a
컴퓨팅 시스템(1000)은 반도체 소자를 시뮬레이션 하기 위한 전용 장치로 제공될 수도 있지만, 다양한 시뮬레이션 툴이나 설계 툴들을 구동하기 위한 컴퓨터일 수도 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 데스크탑 컴퓨터, 워크스테이션, 서버 등과 같이 고정형 컴퓨팅 시스템일 수도 있고, 랩탑 컴퓨터 등과 같이 휴대형 컴퓨팅 시스템일 수도 있다.The
프로세서(1100)는 반도체 소자를 시뮬레이션 하기 위한 다양한 동작들 중 적어도 하나를 수행하는 명령어들을 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1100)는 버스(1900)를 통해 메모리(1300), 입출력 장치(1200) 및 저장 장치(1400)와 통신할 수 있다. 프로세서(1100)는 메모리(1300)에 로드된 응용 프로그램들(Application Program)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1100)는 메모리(1300)에 저장된 시뮬레이션 프로그램(1310)을 실행할 수 있다. The
시뮬레이션 프로그램(1310)은 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 시뮬레이션 동작을 컴퓨팅 시스템(1000)이 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 즉, 시뮬레이션 프로그램(1310)은 반도체 소자의 시뮬레이션 영역에 광 에너지를 가함에 따라 발생하는 반도체 소자의 물성 변화 등을 시뮬레이션 할 수 있다.The
메모리(1300)는 반도체 소자의 시뮬레이션을 수행하기 위한 명령어들을 포함하는 시뮬레이션 프로그램(1310)을 저장할 수 있다. 메모리(1300)는 이외에도 시뮬레이션 툴 등의 다양한 툴들을 더 저장할 수 있다. 메모리(1300)는 SRAM(Static Random Access Memory)이나 DRAM(Dynamic RAM)과 같은 휘발성 메모리이거나, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectrics RAM), 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리 일 수 있다. The
입출력 장치(1200)는 사용자 인터페이스 장치들로부터의 사용자 입력 및 출력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 입출력 장치(1200)는 키보드, 마우스, 터치패드 등과 같은 입력 장치를 구비하여, 집적 회로 설계 데이터를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 입출력 장치(1200)는 디스플레이, 스피커 등과 같은 출력 장치를 구비하여, 시뮬레이션 결과 등을 표시할 수 있다. The input/
저장 장치(1400)는 시뮬레이션 프로그램(1310) 등의 프로그램 및 모델 파라미터 파일(1320)을 저장할 수 있으며, 프로그램이 프로세서(1100)에 의해서 실행되기 이전에 저장 장치(1400)로부터 프로그램 또는 그것의 적어도 일부가 메모리(1300)로 로딩될 수 있다. 저장 장치(1400)는 또한 프로세서(1100)에 의해서 처리될 데이터 또는 프로세서(1100)에 의해 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(1400)는 시뮬레이션 프로그램(1310)에 의해 처리될 데이터, 예를 들어, 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량, 시뮬레이션 영역의 보이드 개수 또는 시뮬레이션 영역의 불량률 등 시뮬레이션 프로그램(1310)에 의해 생성된 반도체 소자의 특성 데이터를 저장할 수 있다. 시뮬레이션 프로그램(1310)은 저장 장치(1400)에 저장된 모델 파라미터 파일의 모델 파라미터에 대한 정보에 기초하여, 집적 회로에 포함된 반도체 소자의 전기적 특성을 추출할 수 있다.The
저장 장치(1400)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리, PRAM, RRAM, MRAM, FRAM 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있고, 메모리 카드(MMC, eMMC, SD, MicroSD 등), SSD(Solid State Drive), HDD(Hard Disk Drive), 자기 테이프, 광학 디스크, 자기 디스크와 같은 저장 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 저장 장치(1400)는 집적 회로 설계를 위한 컴퓨팅 시스템(1000)으로부터 탈착 가능할 수도 있다. The
버스(1900)는 컴퓨터 시스템의 내부에서 네트워크를 제공하기 위한 시스템 버스(System Bus)일 수 있다. 버스(1900)를 통해서 프로세서(1100), 메모리(1300), 입출력 장치(1200), 및 저장 장치(1400)가 전기적으로 연결되고 상호 데이터를 교환할 수 있다. 하지만, 버스(1900)의 구성은 상술한 설명에만 국한되지 않으며, 효율적인 관리를 위한 중재 수단들을 더 포함할 수 있다.The bus 1900 may be a system bus for providing a network inside a computer system. Through the bus 1900, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in a variety of different forms, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs A person will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
100: 광학 분석 모듈
200: 인터폴레이션 모듈
300: 열 분석 모듈
400: 실리콘 손실량 산출 모듈
500: 보이드 분석 모듈100: optical analysis module 200: interpolation module
300: thermal analysis module 400: silicon loss calculation module
500: void analysis module
Claims (10)
상기 프로세서에 의해 실행되는 시뮬레이션 프로그램을 저장하는 스토리지를 포함하되,
상기 시뮬레이션 프로그램은,
FDM(finite difference method) 방식을 이용하여, 시뮬레이션 영역에 제공된 광 에너지에 의해 생성된 열 에너지 데이터를 산출하는, 광학 분석 모듈과,
상기 광학 분석 모듈이 산출한 상기 열 에너지 데이터를 제공받고, FEM(finite element method) 방식을 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역의 시간에 따른 온도 변화 데이터와 상기 시뮬레이션 영역의 상변화 데이터를 산출하는 열 분석 모듈과,
상기 열 분석 모듈이 산출한 상기 온도 변화 데이터와 상기 상변화 데이터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하는 실리콘 손실량 산출 모듈을 포함하는, 시뮬레이션 시스템.processor; and
Including a storage for storing a simulation program executed by the processor,
The simulation program,
An optical analysis module that calculates thermal energy data generated by light energy provided to a simulation area using a finite difference method (FDM) method;
A thermal analysis module receiving the thermal energy data calculated by the optical analysis module and calculating temperature change data of the simulation area over time and phase change data of the simulation area using a finite element method (FEM) method. class,
And a silicon loss calculation module for calculating a silicon loss amount of the simulation region using the temperature change data and the phase change data calculated by the thermal analysis module.
상기 광학 분석 모듈이 이용하는 상기 FDM 방식은, FDTD(finite difference time domain) 방식을 포함하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 1,
The FDM scheme used by the optical analysis module includes a finite difference time domain (FDTD) scheme.
상기 광학 분석 모듈이 이용하는 FDM에서 사용되는 파라미터를, 상기 열 분석 모듈이 이용하는 FEM에서 사용되는 파라미터로 선형적으로 인터폴레이션(interpolation) 하는, 인터폴레이션 모듈을 더 포함하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 1,
The simulation system further comprises an interpolation module that linearly interpolates the parameters used in the FDM used by the optical analysis module with the parameters used in the FEM used by the thermal analysis module.
상기 실리콘 손실량 산출 모듈이 산출한 상기 실리콘 손실량을 오차 함수(error function)에 적용하여, 상기 시뮬레이션 영역에서 생성되는 보이드를 분석하는 보이드 분석 모듈을 더 포함하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 1,
The simulation system further comprises a void analysis module for analyzing a void generated in the simulation region by applying the silicon loss amount calculated by the silicon loss amount calculation module to an error function.
상기 보이드 분석 모듈은, 상기 시뮬레이션 영역에서 생성되는 보이드의 개수를 카운트하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 4,
The void analysis module counts the number of voids generated in the simulation area, the simulation system.
상기 보이드 분석 모듈은, 상기 시뮬레이션 영역에서 생성되는 보이드로 인한 상기 시뮬레이션 영역의 불량률을 계산하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 4,
The void analysis module calculates a defect rate of the simulation area due to voids generated in the simulation area, the simulation system.
상기 시뮬레이션 영역은,
실리콘을 포함하는 기판과,
상기 기판 상에 배치되는 메탈 영역과,
상기 기판 상에 배치되는 절연 영역을 포함하고,
상기 실리콘 손실량은, 상기 기판으로부터 상기 메탈 영역으로 확산된 실리콘의 양과, 상기 기판으로부터 상기 절연 영역으로 확산된 실리콘의 양을 합한 값을 포함하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 1,
The simulation area is
A substrate comprising silicon;
a metal region disposed on the substrate;
An insulating region disposed on the substrate;
The silicon loss amount includes a sum of an amount of silicon diffused from the substrate to the metal region and an amount of silicon diffused from the substrate to the insulating region.
상기 시뮬레이션 영역은,
비대칭 구조를 포함하는, 시뮬레이션 시스템.According to claim 1,
The simulation area is
A simulation system, including an asymmetric structure.
시뮬레이션 프로그램을 저장하는 스토리지를 포함하되,
상기 시뮬레이션 프로그램이 실행될 때,
상기 프로세서는,
시뮬레이션 영역을 비구조화된 메쉬로 분할하고,
FDM 방식을 통해 상기 비구조화된 메쉬의 파라미터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역에 제공된 광 에너지에 의해 생성된 열 에너지 데이터를 산출하고,
상기 비구조화된 메쉬의 파라미터를 구조화된 메쉬의 파라미터로 인터폴레이션(interpolation) 하고,
상기 열 에너지 데이터를 기초로, FEM 방식을 통해 상기 구조화된 메쉬의 파라미터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역의 시간에 따른 온도 변화 데이터와 상기 시뮬레이션 영역의 상변화 데이터를 산출하고,
상기 온도 변화 데이터와 상기 상변화 데이터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하도록 하는 시뮬레이션 시스템.processor; and
Including a storage for storing the simulation program,
When the simulation program runs,
the processor,
Divide the simulation region into unstructured meshes,
Calculate heat energy data generated by the light energy provided to the simulation area using the parameters of the unstructured mesh through the FDM method;
Interpolating the parameters of the unstructured mesh with the parameters of the structured mesh,
Based on the thermal energy data, calculating temperature change data of the simulation region over time and phase change data of the simulation region using parameters of the structured mesh through the FEM method,
A simulation system for calculating the amount of silicon loss in the simulation region using the temperature change data and the phase change data.
상기 시뮬레이션 프로그램은,
FDM 방식을 통해, 육면체 형상의 메쉬(tensor mesh)에 저장된 파라미터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역에 제공된 광 에너지에 의해 생성된 열 에너지 데이터를 산출하는, 광학 분석 모듈과,
상기 육면체 형상의 메쉬에 저장된 파라미터를 사면체 형상의 메쉬에 저장되는 파라미터로 인터폴레이션 하는 인터폴레이션 모듈과,
FEM 방식을 통해, 상기 광학 분석 모듈이 산출한 상기 열 에너지 데이터와, 상기 인터폴레이션 모듈이 생성한 상기 사면체 형상의 메쉬에 저장되는 파라미터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역의 시간에 따른 온도 변화 데이터와 상기 시뮬레이션 영역의 상변화 데이터를 산출하는 열 분석 모듈과,
상기 열 분석 모듈이 산출한 상기 온도 변화 데이터와 상기 상변화 데이터를 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역의 실리콘 손실량을 산출하는 실리콘 손실량 산출 모듈과,
상기 실리콘 손실량 산출 모듈로부터 산출된 상기 실리콘 손실량을 이용하여, 상기 시뮬레이션 영역에서 생성되는 보이드의 개수와, 상기 보이드로 인한 상기 시뮬레이션 영역의 불량률을 산출하는 보이드 분석 모듈을 포함하는, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A simulation program for calculating the number of voids occurring in the simulation area and the defect rate of the simulation area due to the voids,
The simulation program,
An optical analysis module that calculates thermal energy data generated by light energy provided to the simulation area using parameters stored in a tensor mesh through an FDM method;
An interpolation module for interpolating parameters stored in the hexahedral mesh with parameters stored in the tetrahedral mesh;
Through the FEM method, using the thermal energy data calculated by the optical analysis module and parameters stored in the tetrahedral mesh generated by the interpolation module, temperature change data over time of the simulation area and the simulation A thermal analysis module that calculates phase change data of the region;
a silicon loss calculation module for calculating a silicon loss amount of the simulation region using the temperature change data and the phase change data calculated by the thermal analysis module;
A computer-readable record comprising a void analysis module for calculating the number of voids generated in the simulation area and a defect rate of the simulation area due to the voids, using the silicon loss amount calculated from the silicon loss amount calculation module media.
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