(57)【要約】【課題】  先端半導体デバイスの特性に重要な影響を与えるイオン注入工程のビーム分散現象を取り入れてイオン濃度分布を高速、かつ精度良く計算するイオン注入シミュレーション装置を提供する。【解決手段】  イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶するビーム分散近似関数記憶部１２１と、ビーム分散近似関数記憶部１２１の記憶する前記ビーム分散近似関数に基づいて、イオンビームによりイオンが注入されるデバイスの所定領域の表面を示す注入領域表面におけるイオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出するビーム強度算出部１３１と、ビーム強度算出部１３１の算出した領域表面ビーム強度を用いて、注入領域表面からイオンビームによりデバイスに注入されたイオンの濃度分布を計算するイオン濃度分布計算部１３２とを備えた。【選択図】        図１
2005217230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーション装置において、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶するビーム分散近似関数記憶部と、
前記ビーム分散近似関数記憶部の記憶する前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出するビーム強度算出部と、
前記ビーム強度算出部の算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算するイオン濃度分布計算部と
を備えたことを特徴とするイオン注入シミュレーション装置。
【請求項２】
前記ビーム分散近似関数記憶部は、
前記所定の関数としてガウス分布関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶することを特徴とする請求項１記載のイオン注入シミュレーション装置。
【請求項３】
前記ビーム強度算出部は、
角度積分を用いて前記領域表面ビーム強度を算出することを特徴とする請求項１または２記載のイオン注入シミュレーション装置。
【請求項４】
デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーション方法において、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する工程と、
前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する工程と、
算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算する工程と
を備えたことを特徴とするイオン注入シミュレーション方法。
【請求項５】
デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーションプログラムにおいて、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する処理と、
前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する処理と、
算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算する処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とするイオン注入シミュレーションプログラム。
【請求項６】
イオンビームとしてイオンをデバイスの所定領域の表面から注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーションプログラムを記録した記録媒体において、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する処理と、
前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する処理と、
算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算する処理と
をコンピュータに実行させるためのイオン注入シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造工程に用いられるイオン注入工程のシミュレーションに関するものである。例えば、イオン注入工程のイオン濃度分布のシミュレーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入工程のシミュレーションは、大きく分けると、モンテカルロ法と分布関数法とがある。分布関数法は、解析方法とも呼ばれ、イオン分布を解析関数で近似する。この分布関数法については、計算時間の短縮化、及び精度の向上という互いに相反する要請が高い。この要請に対して従来技術では、「半導体素子構造の不純物濃度を離散化計算するシミュレーションにおいて、シミュレーション手順データに基づいて、前記離散化計算に必要なグリッドの位置をあらかじめ設定することを特徴とし、前記グリッド位置設定方法として、初期グリッドに加えて、イオン注入による不純物分布関数の最大値位置にグリッドを追加し、さらに、イオン注入シミュレーションが所望の誤差範囲になるまで、グリッドを追加する半導体プロセスシミュレーション方法」の技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、分布関数法によるイオン注入シミュレーションの精度向上については、注入するイオンビームのビーム分散の考慮が必要になってきている。すなわち、半導体デバイスの微細化にともない、熱プロセスが低温化、短時間化され、イオン注入によりデバイス内に注入された不純物の拡散は抑制される。このことは、イオン注入工程で導入された不純物分布そのものがデバイス特性を支配することを意味する。このため、イオン注入によるデバイス内の不純物濃度分布を特徴付けるエネルギー、注入角だけでなく、従来注目されなかった注入イオンビームの角度分散（イオンビーム分散、あるいはビーム分散ともいう）がデバイス特性に与える影響が顕著になってきた。
【０００４】
しかも、半導体デバイスの微細化にともない注入エネルギーが低下するので、イオンの自己反発が顕著になり、ビーム分散そのものも大きくなっている。例えば、電界効果型トランジスターにおいてビーム分散があると、ゲート電極による「影」の影響でシリコン基板に注入されるイオン量が低下する。このため、トランジスターの駆動力が低下する場合がある。このような現象が予測できるように、イオン注入シミュレーションは、ゲート電極による「影」の影響を精度良く計算する必要がある。
【０００５】
ところが、従来行われている分布関数を用いるイオン注入シミュレータには、ビーム分散を取り入れたシミュレーションを直接実行する機能がなかった。もし、従来のシミュレーション方法に基づいて注入角に関する角度積分を行ってビーム分散を取り入れたシミュレーションを行っても、計算時間が増大する問題があった。計算時間の問題は、３次元シミュレーションでは特に深刻である。これらを次に簡単に説明する。
【０００６】
図１３は、ビーム分散を考慮しない従来の注入計算を示す図である。デバイス領域のデバイス端付近の計算精度を保持するために、イオン注入計算の計算利用域として拡張領域を設けてデバイス領域を左右に拡張する。ビーム分散を考慮しない従来の注入計算においては、以下、特に断らない限り計算領域は、この拡張領域を意味する。ビーム分散を考慮しない従来の注入計算では、イオンの分布関数は、例えば、図１４に示す（式１）を用いる。Ｖ（ｒｐ）は垂直方向分布関数であり、例えばＰｅａｒｓｏｎ関数が用いられる。また、Ｈ（ｒｌ）は水平方向分布関数であり、例えばガウス関数が用いられる。またＤはドーズ量を示す。さらに、図１５は、図１４に対してイオンビームを注入した様子を示す図である。領域２おける任意の点Ｃ（ｘｏ，ｙｏ）のイオン濃度は図１５に示す（式２）により得られる。すなわち、分布関数を水平方向（ｘ方向）に積分すればイオン注入分布が得られる。
【０００７】
次に図１６を用いて、従来のシミュレーション方法に基づいて注入角に関する角度積分を行うことによりビーム分散を取り入れるイオン注入計算法を説明する。この方法では、領域２おける任意の点Ｃ（ｘｏ，ｙｏ）のイオン濃度を図１６に示す（式３）による直接角度積分（２重積分）により求める。（３式）において、Ｇ（θ）は、ビーム分散であり、（式４）のガウス関数で近似している。θ０は注入角度であり、σ０は角度分散を示す。
【特許文献１】特開２０００−３４０５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、先端半導体デバイスの特性に重要な影響を与えるイオン注入工程のビーム分散現象を取り入れて、イオン濃度分布を高速、かつ精度良く計算するイオン注入シミュレーション装置、イオン注入シミュレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るイオン注入シミュレーション装置は、
デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーション装置において、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶するビーム分散近似関数記憶部と、
前記ビーム分散近似関数記憶部の記憶する前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出するビーム強度算出部と、
前記ビーム強度算出部の算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算するイオン濃度分布計算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記ビーム分散近似関数記憶部は、
前記所定の関数としてガウス分布関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶することを特徴とする。
【００１１】
前記ビーム強度算出部は、
角度積分を用いて前記領域表面ビーム強度を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るイオン注入シミュレーション方法は、
デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーション方法において、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する工程と、
前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する工程と、
算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算する工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るイオン注入シミュレーションプログラムは、
デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーションプログラムにおいて、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する処理と、
前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する処理と、
算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算する処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、イオンビームとしてイオンをデバイスの所定領域の表面から注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーションプログラムを記録した記録媒体において、
前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する処理と、
前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する処理と、
算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算する処理と
をコンピュータに実行させるためのイオン注入シミュレーションプログラムを記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、ビーム分散の影響を考慮したイオン濃度分布を精度良く高速に計算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
実施の形態１は、イオン注入工程におけるビーム分散の現象を取り入れたイオン注入シミュレーションを、高速に計算するイオン注入シミュレーション装置１００の実施形態である。イオン注入シミュレーション装置１００は、イオン注入工程におけるビーム分散の現象を注入領域表面のビーム強度として表現し、このビーム強度を用いてイオン注入計算を行なう。なお、「ビーム分散」及び「注入領域表面」については後述する。
【００１７】
図１は、イオン注入シミュレーション装置１００の構成を示す図である。図１を用いてイオン注入シミュレーション装置１００の構成を説明する。イオン注入シミュレーション装置１００は、シミュレーションに必要なデータを入力する入力部１１０、入力されたデータを記憶する記憶部１２０、記憶部１２０からデータを読み込んで計算を行う計算処理部１３０、及び計算処理部１３０の計算結果や入力部１１０への入力データを出力する出力部１４０とを備えている。
【００１８】
また、記憶部１２０は、後述するビーム分散近似関数を記憶するビーム分散近似関数記憶部１２１と、ビーム分散近似関数の他に濃度分布計算の際に使用する計算条件を記憶する濃度分布計算条件記憶部１２２とを備える。
【００１９】
計算処理部１３０は、ビーム強度を算出するビーム強度算出部１３１と、ビーム強度算出部１３１の算出したビーム強度を用いてイオン濃度分布を計算するイオン濃度分布計算部１３２とを備えている。
【００２０】
入力部１１０は、例えば、図示していないキーボード、マウス、フレキシブルディスク装置などで構成される。
【００２１】
記憶部１２０及び計算処理部１３０は、例えば、図示していないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、およびこのＣＰＵに接続された図示していないＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク装置などの記憶装置を含むコンピュータシステムで構成される。
【００２２】
また、出力部１４０は、図示していないディスプレイ装置やプリンター装置などにより構成されている。
【００２３】
次に、動作について説明する。図２は、イオン注入シミュレーション装置１００がビーム分散近似関数及びその他の計算条件を記憶してからイオン濃度の分布を計算するまでの過程を示すフローチャートである。図２を参照して動作の説明をする。
【００２４】
Ｓ１００において、ビーム分散近似関数記憶部１２１は後述のビーム分散近似関数を記憶し、濃度分布計算条件記憶部１２２はビーム分散近似関数以外の計算条件を記憶する。ビーム分散近似関数記憶部１２１はビーム分散近似関数を記憶するが、ビーム分散近似関数は入力部１１０から入力される。ここで、「ビーム分散近似関数」とは、イオンビーム分散を所定の関数で近似したものをいう。図３は、ビーム分散近似関数を角度積分することによるビーム強度ｗ（ｘ）の算出を説明する図である。図における（式５）のＧ（θ）がビーム分散近似関数であり、図１６のＧ（θ）と同じガウス関数である。また、「イオンビーム分散」とは、イオンビームの広がりをいい、前記従来の技術で述べたように注入イオンビームの角度分散をいう。図４により、「イオンビーム分散」をさらに説明する。「イオンビーム分散」とは、図４に示すように、イオンビーム１１、イオンビーム１２等のそれぞれが、広がりながら注入領域表面に入射することをいう。ここで、「注入領域表面」とは、イオンビームによりイオンが注入されるデバイス表面をいう。注入角０度ビーム４のように注入領域表面に注入角が０度で注入されるビームであっても、例えば、注入エネルギーが低い場合はイオンの自己反発が顕著になり、イオンビーム１１〜イオンビーム１４のように注入領域表面に垂直に注入せずに広がりをもって注入領域表面に入射するようになる。これが「イオンビーム分散」である。図４においては、イオンビーム分散が生じると領域１によりイオンビームが遮られて「影３」ができる。「影３」の部分はイオンビームが到達しにくくなるので、注入されるイオン量が低下する。この実施の形態１のイオン注入シミュレーション装置１００は、ビーム分散をビーム強度で表現することにより「影３」の影響を考慮した精度の高い計算を行う。ビーム分散近似関数記憶部１２１は、具体的には、イオンビーム分散について分散を３度とするガウス分布関数により近似したビーム分散近似関数を記憶するものとする。注入角は０度とする。このようなイオンビーム分散を有するイオンビームによりイオンを図５に示すデバイス構造に注入する。図５は、電界効果トランジスターの２次元のデバイス構造を示す概略図である。濃度分布計算条件記憶部１２２は、計算条件の一つとして、図５に示すデバイス構造を記憶している。説明を簡単にするため、ゲート絶縁膜は省略してある。領域１がゲートポリシリコンに相当し、領域２がシリコン基板に相当する。ゲートポリシリコンの幅は０．１μｍ、高さが０．１μｍである。シリコン基板は、幅が０．５μｍ、高さが０．２μｍとしている。また、濃度分布計算条件記憶部１２２は、注入イオンの濃度分布をガウス分布として記憶しているとともに、また、領域１、２共に、飛程を１００×１０−１０（ｍ）、垂直分散を５０×１０−１０（ｍ）、水平分散を２５×１０−１０（ｍ）として記憶している。
【００２５】
Ｓ１１０において、計算処理部１３０は、濃度分布計算条件記憶部１２２が記憶する図５に示したデバイス構造とメッシュ作成条件とを読み込み、シミュレーションに用いるためのメッシュを作成する。シミュレーションに用いるためのメッシュは、水平方向２５×１０−１０（ｍ）、垂直方向５０×１０−１０（ｍ）とする。図６は、計算処理部１３０が作成した領域１のメッシュ点５、及び領域２のメッシュ点６を示す概念図である。デバイス表面におけるビーム強度計算の説明のため、デバイス表面のメッシュ点を示しており、図に示すように、領域２の部分のうち領域１に覆われた部分にはメッシュ点を作成していない。
【００２６】
Ｓ１２０において、ビーム強度算出部１３１は、ビーム分散近似関数記憶部１２１の記憶する前述のビーム分散近似関数、及び濃度分布計算条件記憶部１２２の記憶する計算条件を読み込む。そして、ビーム強度算出部１３１は、注入領域表面における「領域１のメッシュ点５」及び「領域２のメッシュ点６」に対するビーム強度（領域表面ビーム強度）を算出する。強度計算は、ビーム見込み角の範囲で角度積分法にて行う。図７は「ビーム見込み角」を説明する概略図である。「ビーム見込み角」は、領域２のメッシュ点６において、そのメッシュ点において水平外向きの直線と、そのメッシュ点を通り「領域１のかどの点７」における接線とのなす角度α（あるいはβ）としている。強度計算におけるビーム見込み角の範囲で行う角度積分は、角度刻みをσ／４、積分範囲を［−５σ、５σ］とする。本実施の形態１においては、ゲート端（領域１の側面）付近の注入領域表面では、図４で述べたように構造に起因する「影３」の影響により、見込み角が狭くなりビーム強度が低下する（注入されるイオン量の低下に対応）。すなわち図７において、見込み角αと見込み角βとを比べると、よりゲート端（領域１の側面）に近い領域２のメッシュ点６ａにおける見込み角αのほうが、領域２のメッシュ点６ｂにおける見込み角βよりも小さく（狭く）なる（α＜β）。図８は、図３の説明で述べた（式５）に基づいて求めた「領域１のメッシュ点５」及び「領域２のメッシュ点６」におけるビーム強度ｗ（ｘ）である。横軸がデバイス表面の横方向位置、縦軸がビーム強度である。縦軸は、ビーム強度が最大で１になるように正規化している。横軸の０．２μｍ〜０．３μｍの間が図５に示す領域１の横幅（０．１μｍ）に対応している。すなわち、横軸０．２μｍ〜０．３μｍの間が「領域１のメッシュ点５」におけるビーム強度を示している。横軸０．２μｍ〜０．３μｍの外側が「領域２のメッシュ点６」の強度を示している。横軸において、０．２μｍ、０．３μｍの位置がそれぞれゲート端である。それぞれのゲート端ではビーム強度ｗ（ｘ）が１．０から０．６以下まで減少している。これは、前述したゲート端付近における「影」の影響によるビーム強度の低下現象である。
【００２７】
Ｓ１３０において、イオン濃度分布計算部１３２は、それぞれの領域２のメッシュ点６に対して求められたビーム強度を用いて以降の計算を行う。ビーム強度を求めた以降は、ビーム分散のない通常のイオン注入計算を行う。ビーム強度を用いることによりビーム分散の効果を取り入れた計算を行う。図９は、領域２おける任意の点Ｃ（ｘｏ，ｙｏ）のイオン濃度の算出を説明する図である。図中、Ｄ、Ｖ（ｒｐ）、Ｈ（ｒｌ）は図１４で説明したものと同じである。また、ｗ（ｘ）は、図８に示した既知のビーム強度である。従って、図９における（式６）の積分は１重積分となり、従来例として示した図１６の（式３）の場合に比べて計算が簡単になる。
【００２８】
図１０に本実施の形態に係るイオン注入シミュレーション装置１００による計算結果を実線で示す。また、ビーム分散を無視した従来の計算（図１５の場合）の場合を破線で示した。また、ビーム分散を考慮して角度積分で求めた通常のイオン注入シミュレーション方法の場合（図１６の場合）を○印で示した。実線で示すイオン注入シミュレーション装置１００による計算時間は１．９４秒であった。ビーム分散を無視した破線で示した計算時間は１．５９秒であった。したがって、イオン注入シミュレーション装置１００によると、ビーム分散の効果を取り入れた場合に要する計算時間は、１．５９秒に対して１．９４秒であり、増加は２２％に過ぎない。
【００２９】
本実施の形態１に係るイオン注入シミュレーション装置１００の計算精度を確認するために、通常のイオン注入シミュレーション方法（図１６の場合の２重積分）を用いてビーム分散を角度積分してシミュレーションを行った結果を○印で示しているが、図１０では○印は、実線とほとんど重なっている。このとき、角度積分はビーム強度計算と同じ角度刻みσ／４、積分範囲［−５σ、５σ］とした。○印の場合の計算に要した時間は６２．９秒であった。イオン注入シミュレーション装置１００の計算速度は１．９４秒であるので６２．９秒に対して３０倍以上高速である。
【００３０】
図１０から明らかなように、イオン注入シミュレーション装置１００の計算精度が高いことが確認できた。また、イオン注入シミュレーション装置１００による計算時間（実線）が従来の角度積分法（○印）に比べて３０倍以上高速であることが確認できた。本実施の形態１では簡単のため２次元で行ったが、３次元シミュレーションに容易に拡張することができる。イオン注入シミュレーション装置１００によれば、計算時間のかかる３次元シミュレーションで特に有効となる。
【００３１】
このように、実施の形態１に係るイオン注入シミュレーション装置１００は、不純物濃度をシミュレーションするにあたり、イオンビームのビーム分散を注入領域表面のビーム強度として表現することを特徴とする。
【００３２】
実施の形態１に係るイオン注入シミュレーション装置１００は、デバイスの所定領域の表面からイオンビームによりイオンを注入し前記デバイス内における前記イオンの濃度分布をシミュレーションするイオン注入シミュレーション装置において、前記イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶するビーム分散近似関数記憶部１２１と、前記ビーム分散近似関数記憶部の記憶する前記ビーム分散近似関数に基づいて、前記イオンビームにより前記イオンが注入される前記所定領域の表面を示す注入領域表面における前記イオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出するビーム強度算出部１３１と、前記ビーム強度算出部の算出した前記領域表面ビーム強度を用いて、前記注入領域表面から前記イオンビームにより前記デバイスに注入された前記イオンの濃度分布を計算するイオン濃度分布計算部１３２とを備えたので、イオンビームのビーム分散を考慮に入れた精度の高い計算結果を得ることができるとともに、精度の高い計算結果を短時間で得ることができる。
【００３３】
ビーム分散近似関数記憶部１２１は、所定の関数としてガウス分布関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶するので、汎用性のある関数を用いて容易にシミュレーションをすることができる。
【００３４】
ビーム強度算出部１３１は、角度積分を用いて領域表面ビーム強度を算出するので、容易にビーム強度を算出することができる。
【００３５】
ビーム分散があると、注入領域構造により「影」になる部分が生じる。イオン注入シミュレーション装置１００は、この「影」の影響を、注入領域表面のビーム強度として表現する。このとき注入角に関する角度積分を行うが、注入領域表面の次元は注入領域次元より低いので、ビーム強度計算の計算時間は問題にならない。しかるのち、表面各点のビーム強度を用いてビーム分散がない通常のイオン注入計算を行うので、注入角に関する角度積分を行う従来のシミュレーション方法にくらべて高速に計算することができる。
【００３６】
実施の形態２．
図１１、図１２を用いて実施の形態２を説明する。実施の形態２は、前記の実施の形態１に係るイオン注入シミュレーション装置１００の動作を、方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体により実施する実施形態である。
【００３７】
実施の形態１においては、イオン注入シミュレーション装置１００における各構成要素の動作は互いに関連しており、前記に示した動作の関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、方法の実施形態とすることができる。
【００３８】
図１１は、実施の形態１のイオン注入シミュレーション装置１００におけるビーム分散近似関数記憶部１２１の動作、ビーム強度算出部１３１の動作、及びイオン濃度分布計算部１３２の動作を一連の動作として方法の実施態様として把握したフローチャートを示す。
【００３９】
Ｓ２００は、イオンビームの広がりを示すイオンビーム分散を所定の関数を用いて近似したビーム分散近似関数を記憶する工程を示す。Ｓ２１０は、ビーム分散近似関数に基づいて、イオンビームによりイオンが注入される所定領域の表面を示す注入領域表面におけるイオンビームの強度を示す領域表面ビーム強度を算出する工程を示す。Ｓ２２０は、算出した領域表面ビーム強度を用いて、注入領域表面からイオンビームによりデバイスに注入されたイオンの濃度分布を計算する工程を示す。
【００４０】
また、上記各構成要素の動作を、各構成要素の処理と置き換えることにより、プログラムの実施形態とすることができる。すなわち、図１１のＳ２００〜Ｓ２２０の工程を処理と置き換えることにより、イオン注入シミュレーションプログラムの実施形態とすることができる。また、このイオン注入シミュレーションプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録させることで、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態とすることができる。
【００４１】
プログラムの実施の形態及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態は、すべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。
【００４２】
図１２は、実施の形態１に係るイオン注入シミュレーション装置１００における動作を、プログラムにより実行する場合を示す、実施の形態２に係るコンピュータシステム２００の構成を示す。
【００４３】
ＣＰＵ２１０は、バス２１１を介して、磁気記憶装置２２０、モニタ２３１、キーボード２３２、マウス２３３、通信部２３４、プリンター出力部２３５、ＲＡＭ２４６、ＲＯＭ２４１、外部装置接続部２４２等が接続されている。また、磁気記憶装置２２０には、オペレーティングシステムであるＯＳ２２１、プログラム群２２２、データ群２２３が記憶されている。プリンター出力部２３５にはプリンター２３６が接続されている。
【００４４】
プログラム群２２２は、ＣＰＵ２１０、ＯＳ２２１により実行される。また、外部装置接続部２４２には、光ディスクドライブ２４３が接続されている。イオン注入シミュレーションプログラムを記録した光ディスク２４４（プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例）、あるいは、イオン注入シミュレーションプログラムに必要なデータを記録したデータ用の光ディスク２４５を、光ディスクドライブ２４３にセットして、磁気記憶装置２２０に記憶させることができる。あるいは、イオン注住シミュレーションプログラムは、ネットワーク（図示していない）を経由して、通信部２３４から入力しプログラム群２２２に記憶することも可能である。
【００４５】
図１のイオン注入シミュレーション装置１００と、図１２のコンピュータシステム２００との対応関係を説明する。
【００４６】
イオン注入シミュレーション装置１００の入力部１１０は、コンピュータシステム２００のキーボード２３２、マウス２３３、光ディスクドライブ２４３、及び通信部２３４等に対応する。
【００４７】
イオン注入シミュレーション装置１００の記憶部１２０は、磁気記憶装置２２０、ＲＯＭ２４１、ＲＡＭ２４６等が対応する。
【００４８】
イオン注入シミュレーション装置１００の計算処理部１３０、ビーム強度算出部１３１、及びイオン濃度分布計算部１３２の動作は、イオン注入シミュレーションプログラムにより実行される。イオン注入シミュレーションプログラムは、コンピュータシステム２００の磁気記憶装置２２０のプログラム群２２２に記憶されている。このイオン注入シミュレーションプログラムは、光ディスク２４４から読み込まれる。あるいは、ネットワークを介して通信部２３４から読み込まれる。あるいは、磁気記憶装置２２０にあらかじめ記憶されている。あるいは、ＲＯＭ２４１にあらかじめ記憶されている。
【００４９】
イオン注入シミュレーション装置１００の出力部４０は、モニタ２３１、プリンター出力部２３５、プリンター２３６などが対応する。
【００５０】
プログラムの実施の形態及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態における各処理は、プログラムで実行されるが、このプログラムは、磁気記憶装置２２０に記憶されている。そして、磁気記憶装置２２０からＣＰＵ２１０に読み込まれ、ＣＰＵ２１０によって、イオン注入シミュレーションプログラムの各処理が実行される。
【００５１】
また、ソフトウェア、あるいはプログラムは、ＲＯＭ２４１に記憶されたファームウェアで実行されても構わない。あるいは、ソフトウェアとファームウェアとハードウェアの組み合わせでイオン注入シミュレーションプログラムを実現しても構わない。
【００５２】
以上、実施の形態２に係るコンピュータシステム２００は、イオン注入シミュレーションプログラムにより、イオン注入における濃度分布のシミュレーションを行う。したがって、専用装置を必要とすることなく、汎用のコンピュータシステムを用いてイオン注入シミュレーションを行うことができる。
【００５３】
実施の形態２に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、イオン注入シミュレーションプログラムを記録するので、他のコンピュータシステムに前記プログラムを容易に組み込むことができる。また、前記プログラムの保管、管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１におけるイオン注入シミュレーション装置１００の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるイオン注入シミュレーション装置１００がビーム分散近似関数、その他の計算条件を記憶してからイオン濃度の分布を計算するまでの過程を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１におけるビーム強度計算を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるビーム分散を説明する図である。
【図５】実施の形態１における電界効果トランジスターの２次元デバイス構造を示す概略図である。
【図６】実施の形態１における計算処理部１３０が領域１のメッシュ点５、及び領域２のメッシュ点６を作成した様子を示す概略図である。
【図７】実施の形態１におけるビーム見込み角を示す概略図である。
【図８】実施の形態１におけるビーム強度の計算結果を示す図である。
【図９】実施の形態１におけるイオン注入計算を示す図である。
【図１０】実施の形態１におけるゲート端付近の領域２表面から深さ１００×１０−１０ｍの水平方向不純物濃度分布を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるイオン注入シミュレーション装置１００によるビーム分散近似関数記憶部１２１、ビーム強度算出部１３１、及びイオン濃度分布計算部１３２の動作を一連の動作として方法の実施態様として把握したフローチャートを示す。
【図１２】実施の形態２におけるコンピュータシステム２００の構成を示す図である。
【図１３】従来のビーム分散を考慮しない場合の拡張領域を説明する図である。
【図１４】従来のビーム分散を考慮しない場合のイオン注入計算を説明する図である。
【図１５】従来のビーム分散を考慮しない場合においてイオンを注入した様子を示す図である。
【図１６】従来のビーム分散を考慮して角度積分を用いた２重積分の計算を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，２  領域、３  影、４  注入角０度ビーム、５  領域１のメッシュ点、６，６ａ，６ｂ  領域２のメッシュ点、７  領域１のかどの点、１１，１２，１３，１４  イオンビーム、１００  イオン注入シミュレーション装置、１１０  入力部、１２０  記憶部、１２１  ビーム分散近似関数記憶部、１２２  濃度分布計算条件記憶部、１３０  計算処理部、１３１  ビーム強度算出部、１３２  イオン濃度分布計算部、１４０  出力部、２００  コンピュータシステム、２１０  ＣＰＵ、２２０  磁気記憶装置、２２１  ＯＳ、２２２  プログラム群、２２３  データ群、２３１  モニタ、２３２  キーボード、２３３  マウス、２３４  通信部、２３５  プリンター出力部、２３６  プリンター、２４１  ＲＯＭ、２４６  ＲＡＭ、２４２  外部装置接続部、２４３  光ディスクドライブ、２４４，２４５  光ディスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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