(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の構造および製造条件が入力され、前記半導体素子の構造および製造条件に基づく不純物濃度分布を算出し、前記半導体素子の構造と前記不純物濃度分布とを出力するプロセスシミュレータと、
前記プロセスシミュレータから出力される不純物濃度分布に基づいて、前記不純物濃度分布に基づく前記半導体素子の電気的特性を算出するデバイスシミュレータと、
前記プロセスシミュレータから出力される前記半導体素子の構造および前記不純物濃度分布、ならびに前記デバイスシミュレータから出力される前記半導体素子の電気的特性を所定の画面上に図形画像として表示する表示手段と、
前記プロセスシミュレータから出力される前記半導体素子の構造および製造条件が入力され、前記半導体素子の構造や前記不純物濃度分布を図形画像として表示するための情報を生成し前記表示手段に出力する描画手段とを備えるシミュレーション装置において、
前記描画手段は、外部からの入力により前記表示手段の前記画面上に表示された前記半導体素子の構造または前記不純物濃度分布の図形画像の情報に修正を加え、新たな図形画像の情報を生成するグラフィックインタフェースを備えており、
前記グラフィックインタフェースにより生成された新たな図形画像の情報が前記表示手段に出力され、その新たな図形画像が前記表示手段の前記画面上に表示され、
前記新たな図形画像を読み取って、これに基づく不純物濃度分布を算出し、この算出された不純物濃度分布を前記デバイスシミュレータに渡す分布データ入力部を備えており、
前記分布データ入力部の出力に基づいて前記デバイスシミュレータで電気的特性を算出する
ことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
半導体素子の構造および製造条件をプロセスシミュレータに入力し、該プロセスシミュレータで前記半導体素子の構造および製造条件に基づく不純物濃度分布を算出し、前記半導体素子の構造と不純物濃度分布とを出力するとともに、前記プロセスシミュレータから出力された不純物濃度分布に基づいて前記半導体素子の電気的特性をデバイスシミュレータで算出する工程と、
前記プロセスシミュレータから出力された前記半導体素子の構造および前記不純物濃度分布を図形画像として表示するための情報を描画手段で生成する工程と、
前記描画手段から出力される情報および前記デバイスシミュレータの出力に基づいて、前記プロセスシミュレータが出力する前記半導体素子の構造および前記不純物濃度分布、ならびに前記デバイスシミュレータが出力する前記半導体素子の電気的特性を、表示手段で所定の画面上に図形画像として表示する工程と、
外部からの入力により、前記描画手段で、前記表示手段の前記画面上に表示された前記半導体素子の構造または前記不純物濃度分布の図形画像の情報に修正を加え新たな図形画像の情報を生成して前記表示手段に出力し、前記新たな図形画像を前記表示手段の前記画面上に表示する工程と、
分布データ入力部により前記新たな図形画像の読み取りと、これに基づく不純物濃度分布の算出を行い、前記デバイスシミュレータで前記算出された不純物濃度分布に基づく電気的特性を算出し、前記算出された電気的特性を前記表示手段の前記画面上に表示する工程と
を備えることを特徴とするシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子の構造や製造条件に基づき算出される不純物濃度分布からこの素子の電気的特性を算出するシミュレーション装置およびシミュレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＭＯＳデバイス等から成る素子の設計を行う場合、実際に何種類もの試作を行い所望の電気的特性を得ることができるような製造条件等を見極めるのは多大な時間と費用がかかる。そこで、素子の設計においてはシミュレーション装置を用い、所定の構造および製造条件での不純物濃度分布を算出し、さらにこの不純物濃度分布に基づく電気的特性を算出して、多くの試作を行うことなく最適な製造条件等を得られるようにしている。
【０００３】
このシミュレーション装置を用いて素子の電気的特性を算出するには、先ず、素子の構造や適当な製造条件（例えば、イオン注入条件、酸化条件、熱処理条件）をプロセスシミュレータに入力し、ここで不純物濃度分布を得る。その後、この不純物濃度分布をデバイスシミュレータに入力し、この不純物濃度分布に基づいた素子の電気的特性を算出している。
【０００４】
設計者は、この算出された電気的特性を参照して、所望の特性と合っているか否かを判断し、合っていればその製造条件等により実際に試作を行う。一方、算出された電気的特性と所望の特性とが合っていなかった場合には、再度素子の構造や製造条件を入力し直してプロセスシミュレータで新たな不純物濃度分布を算出し、これに基づいて新たな電気的特性を算出する。このような作業を繰り返し行うことにより、最適な製造条件等を見極めるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなシミュレーション装置およびシミュレーション方法では、設計者の物理的考察からプロセスシミュレータで算出した不純物濃度分布にわずかな修正を加えたい場合や、試験的に不純物濃度分布を変更してその際の電気的特性を調べてみたい場合があっても、プロセスシミュレータへ入力する製造条件等を最初から設定し直して計算を行わせる必要があり、非常に不便であり多大な時間がかかることになる。よって、本発明は、簡単に不純物濃度分布を変更して素子の電気的特性を算出できるシミュレーション装置およびシミュレーション方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために成されたシミュレーション装置およびシミュレーション方法である。すなわち、本発明のシミュレーション装置は、プロセスシミュレータにより素子の構造および製造条件に基づく不純物濃度分布を算出し、デバイスシミュレータによりこの不純物濃度分布に基づく素子の電気的特性を算出するもので、素子の構造や不純物濃度分布、素子の電気的特性を所定の画面上に図形表示する表示手段と、表示手段の画面上の図形表示に対して所望の修正を加えることにより新たな図形表示を行う描画手段と、新たな図形表示に基づく新たな不純物濃度分布を得てこれをデバイスシミュレータへ渡し、新たな電気的特性を算出させる分布データ入力手段とを備えている。
【０００７】
このような本発明では、画面上の図形表示を描画手段によって修正し、この修正によって得られる新たな図形表示を分布データ入力手段を介して新たな不純物濃度分布とし、これをデバイスシミュレータへ渡している。これにより、プロセスシミュレータへの入力データに変更を加えることなく、描画手段によって修正した後の新たな図形表示に基づく素子の新たな電気的特性がデバイスシミュレータによって算出され、表示手段の画面上に図形表示されることになる。
【０００８】
また、本発明のシミュレーション方法は、素子の構造および製造条件に基づき不純物濃度分布を算出し、この不純物濃度分布に基づいて素子の電気的特性を算出する方法であり、先ず、素子の構造や不純物濃度分布を所定の画面上に図形表示し、次に、画面上の図形表示に対して所望の修正を加えて新たな図形表示を行うとともに、この新たな図形表示に基づき新たな不純物濃度分布を得て、次いで、新たな不純物濃度分布に基づいて新たな電気的特性を算出して画面上に図形表示するものである。
【０００９】
このようなシミュレーション方法では、画面上に素子の構造や不純物濃度分布を図形表示した状態で、この画面を参照しながら図形表示に対する所望の修正を行い新たな図形表示を行っている。また、修正を行った後には、この新たな図形表示に基づく新たな不純物濃度分布および新たな電気的特性を算出して、これを再び画面上に図形表示している。これにより、修正前後の図形表示、不純物濃度分布および電気的特性を即座にしかも比較しながら参照できることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のシミュレーション装置およびシミュレーション方法における実施の形態を説明する。図１は、本発明におけるシミュレーション装置のブロック図である。
【００１１】
本発明のシミュレーション装置１は、素子の構造および製造条件に基づいて不純物濃度分布を算出するプロセスシミュレータ２と、この不純物濃度分布に基づいて素子の電気的特性を算出するデバイスシミュレータ３と、素子の構造や不純物濃度分布、電気的特性等を画面上に表示する画像表示部４と、画像表示部４に表示された図形画像に対して修正を加える画像描画部５と、修正後の新たな図形画像に基づく新たな不純物濃度分布を得てこれをデバイスシミュレータ３へ渡す分布データ入力部６とを備えている。
【００１２】
また、本発明のシミュレーション方法では、先ず、プロセスシミュレータ２に素子の構造および製造条件を入力し、画像描画部５を介して画像表示部４にこの素子の構造や不純物濃度分布を表示させる。これとともに、プロセスシミュレータ２からデバイスシミュレータ３へ不純物濃度分布を送り、デバイスシミュレータ３で算出した素子の電気的特性を画像表示部４に表示させる。
【００１３】
設計者はこの画像表示部４への表示内容を参照して、所望の電気的特性が得られていればシミュレーションを終了するが、所望の電気的特性が得られない場合や、試験的に不純物濃度分布または素子の構造に修正を加えた際の電気的特性を知りたい場合に、画像描画部５を用いて素子の構造や不純物濃度分布の図形画像に対して所望の修正を加える。
【００１４】
そして、この修正による新たな図形画像を確定することにより、分布データ入力部６が新たな図形画像を読み取って、これに基づく不純物濃度分布を算出し、デバイスシミュレータ３へこのデータを渡す。デバイスシミュレータ３では、設計者の修正に基づく新たな不純物濃度分布から新たな電気的特性を算出し、これを画像表示部４で表示させる。
【００１５】
このようなシミュレーション装置１およびシミュレーション方法によって、設計者は修正前後の不純物濃度分布と修正前後の電気的特性を即座にしかも同一画面上で比較しながら参照することができ、設計作業を迅速に進めることが可能となる。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明のシミュレーション装置およびシミュレーション方法における具体的な実施例について説明する。先ず、本発明のシミュレーション装置の実施例を説明する。図１に示す本発明のシミュレーション装置１は、例えばワークステーション等の計算機内に組み込まれており、設計者の操作により素子の構造および製造条件等を入力することで不純物濃度分布や素子の電気的特性のシミュレーション結果を得るものである。
【００１７】
シミュレーション装置１内のプロセスシミュレータ２は、設計者によって入力された素子の構造（例えば、ＭＯＳデバイスにおけるゲート長、酸化膜厚さ、拡散領域形状）を得て、これに基づく不純物濃度分布を算出する。また、デバイスシミュレータ３は、プロセスシミュレータ２によって算出された不純物濃度分布を得て、素子の電気的特性（例えば、ＶＩ特性）を算出する。
【００１８】
画像表示部４は所定の画面（ディスプレイ）を備えており、この画面上に素子の構造（図１（ａ）参照）や不純物濃度分布（図１（ｂ），（ｂ’）参照）、素子の電気的特性（図１（ｃ１），（ｃ２）参照）を図形表示する。
【００１９】
また、画像描画部５は、所定のグラフィックインタフェースを備えており、設計者のマウス操作等によって画像表示部４の画面上に表示された素子の構造または不純物濃度分布の図形表示に修正を加えたりして新たな図形表示を生成している。
【００２０】
分布データ入力部６では、設計者が画像描画部５を介して修正を行った新たな図形表示から新たな不純物濃度分布を得て、これをデバイスシミュレータ３へ渡す役目を果たしている。具体的には、修正後の新たな図形表示を所定の座標値（例えば、ｘ−ｙ座標値）に変換し、これをデバイスシミュレータ３に渡している。
【００２１】
デバイスシミュレータ３は、プロセスシミュレータ２から不純物濃度分布を得て電気的特性を算出する他、上記の分布データ入力部６から受けた新たな不純物濃度分布に基づいて新たな電気的特性を算出し、これを画像表示部４へ出力する処理も行う。
【００２２】
これにより、画像表示部４の画面上には、素子の構造（ａ）、修正前の不純物濃度分布（ｂ）、修正後の不純物濃度分布（ｂ’）、修正前後の電気的特性（ｃ１，ｃ２）が表示されることになる。設計者は、このような修正前後の図形表示を同一画面上で参照することができ、修正前後の特性の相違を容易に比較検討することが可能となる。
【００２３】
次に、本発明のシミュレーション方法の具体例を図２に示すフローチャートに沿って説明する。なお、以下の説明において図２に示されない符号は図１を参照するものとする。
【００２４】
先ず、ステップＳ１に示す構造・製造条件の入力として、設計者による素子の構造および製造条件の入力処理を行う。作業者は、この素子構造および製造条件の入力をプロセスシミュレータ２に対して行う。例えば、ＭＯＳデバイスでは、ゲート長やゲート酸化膜、拡散領域形状等の素子構造を入力し、イオン注入条件、酸化条件、熱処理条件等の製造条件を入力する。
【００２５】
次に、ステップＳ２に示すように、プロセスシミュレータ２による不純物濃度分布の算出を行う。すなわち、プロセスシミュレータ２は、先のステップＳ１で入力された素子の構造および製造条件等に基づき、所定の方程式を用いて不純物の濃度分布を算出する。
【００２６】
次いで、ステップＳ３に示すように、プロセスシミュレータ２によって算出された不純物濃度分布の図形表示を行う。プロセスシミュレータ２は、算出した不純物濃度分布を画像描画部５を介して画像表示部４に送り、その画面上に不純物濃度分布（図１（ｂ）参照）を表示させる。
【００２７】
次に、ステップＳ４に示す電気的特性の算出として、デバイスシミュレータ３による電気的特性の算出処理を行う。デバイスシミュレータ３は、プロセスシミュレータ２から不純物濃度分布を得て、これに基づく電気的特性の算出を行う。例えば、ＭＯＳトランジスタのゲート電圧（Ｖｇ  ）に対するドレイン電流（Ｉｄ  ）の特性や、ドレイン電圧（Ｖｄ  ）に対するドレイン電流（Ｉｄ  ）の特性を算出する。
【００２８】
そして、次のステップＳ５にて、算出した電気的特性を図形表示する処理を行う。図形表示を行うには、デバイスシミュレータ３から画像表示部４へ電気的特性のデータを送り、これに基づき画像表示部４の画面上にグラフ表示する。画面上には、各々の電気的特性毎のグラフ（図１（ｃ１，ｃ２）参照）が表示されることになる。
【００２９】
設計者は、この不純物濃度分布の図形表示や算出された電気的特性のグラフ表示を参照して、入力した製造条件で所望の電気的特性が得られているか否かを検討する。その結果、所望の電気的特性が得られている場合には次のステップＳ６の判断で修正なしとなり、処理を終了する。
【００３０】
一方、所望の電気的特性が得られていない場合には、ステップＳ６の判断で修正ありとなり、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、設計者による図形表示の修正を行う。設計者は、例えば自らの物理的考察により所望の電気的特性が得られない原因を推測し、これが不純物濃度分布にあると判断した場合には不純物濃度分布の画面表示の修正を行う。また、原因が素子の構造にあると推測した場合には、素子の構造を示す図形表示の修正を行う。
【００３１】
この修正を行うには、設計者が画像描画部５のマウス操作等により画像表示部４の画面上に表示されている図形表示に修正を加えるようにする。また、試験的に自らが予測する不純物濃度分布での電気的特性を得たい場合には、この修正操作の際に全く新しい不純物濃度分布の図形を描くようにしてもよい。
【００３２】
図１に示す例では、例えばＭＯＳトランジスタにおけるゲート直下の不純物濃度分布（修正前）が（ｂ）に示されており、これに対応する電気的特性（修正前）が（ｃ１，ｃ２）にグラフ表示されている。設計者が不純物濃度分布に修正を加えたい場合には、（ｂ）に示す図形表示を画像描画部５のマウス等によって指定し、所定の操作で修正を加える。修正後は、（ｂ’）に示すような新たな図形表示が成される。この際、修正前と修正後との両方の図形表示を行うようにすれば、修正による比較を容易に行うことが可能となる。
【００３３】
また、設計者が他の部分の不純物濃度分布を修正したい場合には、（ａ）に示す素子の構造の図形表示において位置を指定するマーカ（図中破線）をマウス操作等により所望の位置に移動する。これにより、移動後のマーカの位置で示される部分の不純物濃度分布が即座に画面上に表示され、この図形表示を参考にして先と同様な修正を行う。
【００３４】
さらに、設計者が素子の構造に対して修正を加えたい場合には、（ａ）に示す素子の構造の図形表示に対してマウス操作等で修正を加える。例えば、ＭＯＳトランジスタのゲート幅を修正したり、拡散領域の修正を行ったりする。なお、拡散領域の修正を行った場合には、これに対応して不純物濃度分布が変更され、修正後の新たな不純物濃度分布として図形表示される。
【００３５】
図形表示の修正が終了した後は、その図形の確定を行うことでステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、修正後の新たな図形表示に対応する新たな不純物濃度分布をデバイスシミュレータ３へ渡す処理を行う。これは、分布データ入力部６が、画面上に表示されている図形表示（新たな図形表示）に基づき所定の座標値（例えば、ｘ−ｙ座標値）に変換する処理を行い、この変換後データをデバイスシミュレータ３へ渡すことで実現している。
【００３６】
そして、修正後の図形表示に基づく電気的特性の算出および表示を行うため、ステップＳ４にてデバイスシミュレータ３による新たな電気的特性の算出を行い、次のステップＳ５にて画像表示部４の画面上に新たな電気的特性の図形表示を行う。これにより、新たな電気的特性（修正後）は図１（ｃ１，ｃ２）に示すように、修正前のものと同一軸のグラフとして表示される。なお、図形表示の修正から新たな電気的特性のグラフ表示までは即座に行われ、修正による特性変化を画面上で迅速に把握できるようになっている。
【００３７】
また、画像表示部４の画面上には、素子の構造（修正を行った場合には修正前後の構造）や修正前後の不純物濃度分布、修正前後の電気的特性が複数のウインドに分かれて同一画像上に表示される。
【００３８】
設計者は、このようなウインド表示された修正前後の電気的特性を参照することにより、自らが修正した素子の構造または不純物濃度分布に起因する特性変化を容易に把握することが可能となる。また、さらに修正を行いたい場合には、ステップＳ６の判断でＹｅｓとなり、ステップＳ７，８，４，５の処理を繰り返し行うようにする。これによって、設計者は新たに素子の構造や製造条件等を入力し直すことなく、簡単な図形表示の修正のみで電気的特性の変化を即座に得ることが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシミュレーション装置およびシミュレーション方法によれば次のような効果がある。すなわち、本発明では設計者が素子の構造または不純物濃度分布を示す図形表示に修正を加えるだけで即座にこの修正に対応した電気的特性を得ることが可能となる。これによって、所望の特性を備えたデバイスの設計開発時間を大幅に短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシミュレーション装置を説明するブロック図である。
【図２】本発明のシミュレーション方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  シミュレーション装置          ２  プロセスシミュレータ
３  デバイスシミュレータ          ４  画像表示部
５  画像描画部                    ６  分布データ入力部
【図１】
0003564803.tif 000002
【図２】
0003564803.tif 000003