(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一工程からなる半導体装置製造工程又は複数工程からなる一連の半導体装置製造工程を指定するコードネームと、コードネームによって指定した工程の主プロセス条件を指定するデータとからなるキー・データを含む入力データを入力する入力手段と、
指定した工程の副プロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している記憶手段と、
入力手段に入力されたキー・データに基づき記憶手段に記憶されているデータ群を読み出し、かつ所定の入力形式に変換する変換手段と、
キー・データを含む入力データ及び読み出されたデータ群に基づいて、指定した工程について所定のプロセスシュミレーションを行い、所要の結果を算出するプロセスシュミレータと
を備えていることを特徴とする半導体プロセスシュミレータ。
【請求項２】
一工程からなる半導体装置製造工程又は複数工程からなる一連の半導体装置製造工程を指定するコードネームと、コードネームによって指定した工程の主プロセス条件を指定するデータとからなる第１のキー・データ及び任意の半導体装置製造工程を指定する第２のキー・データを含む入力データを入力する入力手段と、
第１のキー・データによって指定した工程の副プロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している第１の記憶手段と、
第２のキー・データによって指定した任意の工程のプロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している第２の記憶手段と、
入力手段に入力されたキー・データに基づき第１及び第２の記憶手段に記憶されているデータ群を読み出し、かつ所定の入力形式に変換する変換手段と、
キー・データを含む入力データ及び読み出されたデータ群に基づいて、第１のキー・データで指定した工程及び第２のキー・データで指定した任意の工程について所定のプロセスシュミレーションを行い、所要の結果を算出するプロセスシュミレータと
を備えていることを特徴とする半導体プロセスシュミレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程をシミュレーションする半導体プロセスシミュレータに関し、更に詳細には、入力作業を簡易化し、かつ入力エラーの発生を抑制するような入力形式を有する半導体プロセスシミュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シミュレータは、半導体装置、特にＬＳＩを設計する上で欠かすことの出来ない手段である。例えば、多数個のトランジスタを集積して構成した高集積度の半導体装置の特性を予測するには、半導体装置の各製造工程で得られる不純物濃度分布等を正確にシミュレータで予測することが必要である。シミュレータは、プロセスシミュレータとデバイスシミュレータとに分類できる。
【０００３】
プロセスシミュレータは、プロセスシーケンスに従い、酸化条件、拡散条件、イオン注入条件等の半導体プロセスの処理条件を入力して、結果として、例えばデバイスの不純物濃度分布を得ることができるシミュレータである。例えば、デバイスの深さ方向一次元の不純物濃度分布を出力するプロセスシミュレータには、ＬＳＩ製造工程で必要な工程、即ち酸化工程、イオン注入工程、拡散工程、気相成長工程、酸化膜の成膜工程、堆積工程、エッチング工程等のモデルが内蔵されている。
このようにプロセスモデルを内蔵することにより、プロセスシミュレータは、プロセス処理条件に関する所定のデータの入力を得て、計算結果として、例えば不純物濃度分布、電気的に活性化された不純物濃度分布、或いはシート抵抗等の電気的特性を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のプロセスシミュレータは、半導体装置の実際の製造工程の各々を更に多数の段階に細分化し、細分化した各段階毎にシミュレーションしている。
そのため、従来のプロセスシミュレータを使用して半導体装置の製造工程をシミュレーションする場合、入力すべきデータの数が極めて多くなっている。その結果、データを入力するためには、実際の製造工程のプロセスデータ及び実験時のプロセスデータを調査して、多種類のデータの数値を特定することが必要になり、その作業に多くの時間と人手を要していた。また、データを入力する際、入力エラーが生じないように注意深く入力するために、データの入力作業に多くの時間と人手とを要する言う問題があった。
【０００５】
例えば、半導体装置のゲート酸化工程をシミュレーションする場合、プロセスシミュレータでは、通常、図４に示すような、昇温、拡散、酸化、拡散及び降温の５つの段階に分解して計算する。従って、ゲート酸化工程をシミュレーションする場合には、５つの工程のプロセス条件を特定するデータが必要になる。例えば、或る従来のシミュレータでは、表３において（５）として指定されている１６個の入力データを実績データ又は実験データに基づいて作製し、入力する必要があった。
【０００６】
このため、ゲート酸化工程のシミュレーションに必要なデータを作成するのに多くの労力と時間が必要になり、また、入力すべきデータの種類及び個数が多いために入力エラーが生じることもしばしばあった。
一方、半導体装置の高集積化及び微細化が進むにつれて、益々半導体装置の製造工程が複雑になり、その結果、シミュレーションのための入力作業も益々煩雑になって来ている。
【０００７】
このような状況に照らして、本発明の目的は、簡便かつ正確に入力作業を行えるようにした使い勝手の良い半導体プロセスシミュレータを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体プロセスシミュレータ（以下、第１発明と言う）は、一工程からなる半導体装置製造工程又は複数工程からなる一連の半導体装置製造工程を指定するコードネームと、コードネームによって指定した工程の主プロセス条件を指定するデータとからなるキー・データを含む入力データを入力する入力手段と、
指定した工程の副プロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している記憶手段と、
入力手段に入力されたキー・データに基づき記憶手段に記憶されているデータ群を読み出し、かつ所定の入力形式に変換する変換手段と、
キー・データを含む入力データ及び読み出されたデータ群に基づいて、指定した工程について所定のプロセスシミュレーションを行い、所要の結果を算出するプロセスシミュレータと
を備えていることを特徴としている。
【０００９】
第１発明において、コードネームは、一工程からなる半導体装置製造工程又は複数工程からなる一連の半導体装置製造工程を指定するために、予め、限定列挙されており、キー・データは、コードネームと、コードネームで指定した工程の主プロセス条件を指定するためのデータで構成される。本明細書で、一工程からなる半導体装置製造工程とは一工程で構成される例えばエッチング工程を意味し、複数工程からなる一連の半導体装置製造工程とは、例えば昇温、拡散、酸化、拡散及び降温等の複数の工程で構成されるゲート酸化工程を言う。
キー・データを入力する入力手段は、既知の入力手段であって、例えばキー・ボード、マウス等を使用できる。
指定した工程の副プロセス条件を規定するデータ群は、キー・データのコードネームに対応したパッケージとして予め作製され、データベースとして既知の記憶手段に記憶されている。データ群は、キー・データを入力すると、キー・データのコードネームに対応して記憶手段からパッケージとして変換手段に読み出される。
変換手段は、パッケージのデータ群をプロセスシミュレータの所定の入力形式に変換する手段で、既知の演算装置を使用することができる。
プロセスシミュレータは、既知のプロセスシミュレータであって、特にプロセスシミュレータのモデル、形式には制約は無い。
【００１０】
第１発明では、キー・データを入力することにより、一工程からなる半導体装置製造工程又は複数工程からなる一連の半導体装置製造工程のシミュレーションに必要なデータをプロセスシミュレータに入力することができる。
また、シミュレーションに必要なデータ群が、予め記憶手段に記憶されているので、都度用意する必要なく、またキー・データのみを入力すればよいので、入力作業が著しく簡単になる。
【００１１】
また、本発明に係る別の半導体プロセスシミュレータ（以下、第２発明と言う）は、任意の半導体装置製造工程を指定するキー・データを含む入力データを入力する入力手段と、
指定した任意の工程のプロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している記憶手段と、
キー・データに基づき記憶手段に記憶されているデータ群を読み出し、かつ所定の入力形式に変換する変換手段と、
キー・データを含む入力データ及び読み出されたデータ群に基づいて、指定した任意の工程について所定のプロセスシミュレーションを行い、所要の結果を算出するプロセスシミュレータと
を備えていることを特徴としている。
【００１２】
第２発明では、キー・データは、任意の半導体装置製造工程を指定するコードネーム及びシミュレーションに必要なデータであって、必要に応じて都度作成され、入力される。記憶装置には、指定された任意の工程のプロセス条件を規定するデータ群がキー・データに対応してパッケージとしてキー・データの入力前に入力され、記憶されている。任意の半導体装置製造工程は、一つの工程の場合もあり、複数工程で構成されている場合もある。
第２発明では、キー・データを入力することにより、任意の半導体装置製造工程のシミュレーションに必要なデータをプロセスシミュレーションに入力することができる。
よって、本発明では、任意の半導体装置製造工程のシミュレーションに際し、キー・データのみを入力すればよいので、入力作業が著しく簡単になる。また、必要なデータ群を都度作成できるので、プロセス条件振り分け等の計算に必要な入力が簡単にできる。
【００１３】
また、本発明に係る更に別の半導体プロセスシミュレータ（以下、第３発明と言う）は、第１発明と第２発明とを組み合わせて、更に使い勝手のよい半導体プロセスシミュレーションを構成している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
既知のコンピュータ、例えばパーソナル・コンピュータ、ワークステーション等に本発明に係る半導体プロセスシミュレータの論理形式をプログラムとして入力し、かつキー・データに対応するデータ群をパッケージとしてコンピュータの記憶手段に予め入力して内蔵させることにより、本発明を容易に実施することができる。
【００１５】
【実施例】
以下に、実施例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施例１
本実施例は、第１発明に係る半導体プロセスシミュレータの実施例であって、図１は実施例１の半導体プロセスシミュレータの構成を示すブロック図である。
本半導体プロセスシミュレータ１０は、一工程からなる半導体装置製造工程又は複数工程からなる一連の半導体装置製造工程を指定するコードネームと、指定した工程の主プロセス条件を指定するデータとからなるキー・データを含む入力データを入力する入力手段１２と、指定した工程の副プロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している記憶手段１４と、入力手段１２に入力されたキー・データに基づき記憶手段１４に記憶されているデータ群を読み出し、かつ所定の入力形式に変換する変換手段１６と、所定の入力形式で入力された、キー・データを含む入力データ及び読み出されたデータ群に基づいて、指定した工程について所定のプロセスシミュレーションを行い、所要の結果を算出するプロセスシミュレータ１８とから構成されている。
【００１６】
プロセスシミュレータ１８は、構成及び動作が既知のコンピュータ（図示せず）に予めプログラムとして入力されていて、コンピュータと一体的に構成されている既知のシミュレータである。
プロセスシミュレータ１８は、外部から入力される入力データを受け入れる入力部２０と、予めプログラム化されているプロセスモデルに従い入力データに基づいて演算する演算部２２と、演算部２２で演算する際に必要となる係数及びプロセス条件を記憶し、必要なときに随時提供するデータベース部２４と、演算部２２で演算した演算結果を出力する出力部２６とを備えている。
【００１７】
入力手段１２は、キーボード或いはマウス等の既知の入力手段で構成されていて、かつ入力されたキー・データが所定の形式に合致した所要のデータであるかどうかを点検する手段を備えている。
記憶手段１４及び変換手段１６は、プロセスシミュレータ１８と同様に上述のコンピュータに一体的に組み込まれていて、それぞれコンピュータの記憶装置及び演算装置の一部として構成されている。変換装置１６は、入力手段１２及び記憶装置１４からのデータを変換して、プロセスシミュレータ１８の入力形式に合致した形式の入力データを作製する。
【００１８】
実施例１の具体例
本具体例では、キー・データは、ライン工程名称定義データと命名され、例えば、例として表１に示すような入力データがある。
【００１９】
0003593770.tif 000002
0003593770.tif 000003
【００２０】
表１で、最左端のコードネームは、プロセス工程を指定する意義を有し、コードネームの右側には、その工程の主プロセス条件として入力すべきデータの種類が特定されている。
例えば、ゲート酸化工程を例に取ると、キー・データとして、ゲート酸化工程を指定するコードネームであるＧＴＯＸと、主プロセス条件を指定するデータとしてＴＥＭＰ（酸化温度）とＴＩＭＥ（酸化時間）が特定されている。
【００２１】
記憶手段１４には、各ライン工程名称定義データに対応する副プロセス条件がパッケージとして記憶されている。本具体例の場合、各ライン工程名称定義データに対応して、例えば、表２に示すように、副プロセス条件がそれぞれ記憶装置１４に記憶されている。
【００２２】
0003593770.tif 000004
0003593770.tif 000005
0003593770.tif 000006
【００２３】
表２において、ＴＡＢＬＥとは、プロセスシミュレータ１８のデータベース部２４に記憶されているデータをＴＡＢＬＥで指定されたイオン注入レンジ表、例えばＮＷＬＩＩでは、ＷＥＬＬと称されるイオン注入レンジ表からデータを読み出す。尚、表３のＮＷＬＩＩとの対比から判るように、表２では、ＮＷＬＩＩのコードネームを指定すると、ＴＡＢＬＥを指定する必要はないが、一方、表３では、ＴＡＢＬＥを指定する必要がある。
本具体例では、データベース部２４には、計算に必要な様々な解析モデルの係数データ及びイオン注入レンジ表が記憶されている。イオン注入レンジ表には、注入エネルギーに対応した係数、例えばピアソン関数のＲＰ  、σ、γ、β等の係数がテーブルとして記憶されている。
【００２４】
例を上げて、表２の意味を説明する。コードネームとしてＰＡＤＯＸ  が指定された場合、
ＰＡＤＯＸ  ：  ＭＥＴＨＯ＝ＤＥＰＯ，  ＴＨＩＣＫ＝Ｏ．０３
と入力すると、表２に従い、変換手段１６において、上記の入力データは、以下のように変換されることになる。
ＤＥＰＯ  ＯＸＩＤＥ  ＴＨＩＣＫ＝Ｏ．０３
この変換は、ＭＥＴＨＯ＝ＤＥＰＯによりＰＡＲＡ１  はＤＥＰＯとなり、ＴＨＩＣＫ＝Ｏ．０３によりＰＡＲＡ２  は０．０３となり、ＰＡＲＡ１＝ＤＥＰＯから副プロセス条件のパッケージ例に従い、入力データは上記のように変換される。
【００２５】
表２のデータ群を使用しないとすると、例えば次の表３に示すデータ群をシミュレーションの都度入力する必要が生じる。換言すると、表２は、表３に示すようなデータに基づいて作製されている。
【００２６】
0003593770.tif 000007
0003593770.tif 000008
【００２７】
表３の右欄の括弧内の数字で示される工程は、表１の右欄の括弧内の数字で示される工程と同じ工程である。
ここで、ゲート酸化工程を例にして、本具体例を更に説明する。本具体例では、ＧＴＯＸは、表１に示すように定義されて、製造ラインにおけるゲート酸化工程を表示している。ＧＴＯＸのパラメータは、ＴＥＭＰ（酸化温度）、ＴＩＭＥ（酸化時間）のみである。
しかし、本来は、表３に示すように、６つの工程に分けられ、そのときに必要なパラメータ数は、１６個にも及ぶ。本具体例の場合、様々なパラメータは、予め入力されており、２個のパラメータで充分である。
【００２８】
したがって、このように一連のゲート酸化工程をライン工程名称で定義し、入力データとしてライン工程名称定義データを用いることにより、入力データ作成及び入力作業が、非常に容易になる。
また、製造ラインの条件が決まった際に、プロセスシミュレーションのノウハウに従い、ライン工程名称定義データを作成しておくことにより、製造ラインの各工程の詳細な条件について充分な知識が無い人でも、また、プロセスシミュレーションについて充分な知識が無い人でも、半導体プロセスシミュレータを使用して容易に半導体装置製造工程のシミュレーションが可能になる。
【００２９】
実施例２
実施例２は、第２発明の実施例であって、ライン工程名称定義データに代えて任意工程名称定義データを使用する例である。図２は実施例２の半導体プロセスシミュレータ３０の構成を示すブロック図であって、その構成は、記憶手段３２を除いて実施例１の半導体プロセスシミュレータ１０の構成と同じである。
【００３０】
本実施例では、記憶手段３２にはライン工程名称定義データに代えて  任意工程名称定義データが記憶されている。任意工程名称定義データとは、使用者が任意の半導体装置製造工程を任意の工程名称で定義し、その工程名称をキー・データとするデータ形式である。
例えば、表１に列挙する工程でいずれかの工程を任意に選び、任意の工程名称で定義した場合、その工程に関連して必要な、例えば表３に列挙するようなデータ群が任意工程名称定義データとして記憶装置３２に予め入力され、記憶されている。
また、例えば、トランジスタのゲート下の領域の不純物分布を求める場合、閾値電圧をコントロールするイオン注入のドーズとエネルギの条件を計算により設定したい場合、必要なデータを全て任意工程名称定義データとして記憶手段３２に予め入力して記憶させた後、記憶させたイオン注入のドーズ量とエネルギをパラメータとして計算することにより所要の閾値電圧を実現するイオン注入のドーズとエネルギを計算することができる。
これにより、入力データ修正時に発生するケアレスミス等を著しく低減できる。また、任意の種々の工程を任意工程名称定義データとして予め作成しておくことで、更に入力作業が容易になる。
【００３１】
実施例３
実施例３は、第３発明の実施例であって、ライン工程名称定義データと任意工程名称定義データを使用する例である。図３は実施例２の半導体プロセスシミュレータ４０の構成を示すブロック図であって、その構成は記憶手段４２を除いて実施例１の半導体プロセスシミュレータ１０の構成と同じである。
本実施例では、記憶手段４２にはライン工程名称定義データと任意工程名称定義データの双方がパッケージとして記憶されている。
これにより、実施例１と実施例２の双方の効果を奏することができる。
【００３２】
【発明の効果】
第１発明によれば、半導体装置製造工程を指定するコードネームと、コードネームによって指定したコードネームの主プロセス条件を指定するデータとからなるキー・データを含む入力データを入力する入力手段と、指定した工程の副プロセス条件を規定するデータ群をパッケージとして記憶している記憶手段と、入力手段に入力されたキー・データに基づき記憶手段に記憶されているデータ群を読み出し、かつ所定の入力形式に変換する変換手段と、入力データ及び読み出されたデータ群に基づいて、指定した工程について所定のプロセスシミュレーションを行うプロセスシミュレータとから、半導体プロセスシミュレータを構成することにより、入力形式を簡易化して入力作業を簡単にしている。
また、副プロセス条件がパッケージとして記憶されているので、製造ラインの詳細な条件について充分な知識の無い人でも、また、プロセスシミュレーションについて充分な知識が無い人でも、半導体プロセスシミュレータを使用して容易に半導体装置製造工程のシミュレーションを行うことができる。また、入力形式が簡易化されているので、入力エラーが発生し難い。
第２発明によれば、任意の半導体装置製造工程を指定して、プロセス条件を特定できるため、プロセス条件振りのシミュレーションが容易にできる。また、固定化された一連の半導体装置製造工程を定義することで、入力が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体プロセスシミュレータの実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る半導体プロセスシミュレータの実施例２の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る半導体プロセスシミュレータの実施例３の構成を示すブロック図である。
【図４】ゲート酸化工程を細分化した各段階毎の温度対時間カーブである。
【符号の説明】
１０  実施例１の半導体プロセスシミュレータ
１２  入力手段
１４  記憶手段
１６  変換手段
１８  プロセスシミュレータ
２０  入力部
２２  演算部
２４  データベース部
２６  出力部
３０  実施例２の半導体プロセスシミュレータ
３２  記憶手段
４０  実施例３の半導体プロセスシミュレータ
４２  記憶手段
【図１】
0003593770.tif 000009
【図２】
0003593770.tif 000010
【図３】
0003593770.tif 000011
【図４】
0003593770.tif 000012