(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置内の絶縁ゲート電界効果トランジスタのチャネルが形成される半導体基板内の反転領域を、半導体基板の表面に平行な方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布に基づいて、基板深さ方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布、前記半導体基板内の位置座標、または、フェルミポテンシャルに対するエネルギーバンドの曲がり幅にもとづいて指定するステップと、
計算点の半導体基板内位置が前記反転領域内のときは前記反転領域の移動度を用い、前記半導体基板のバルクのときは前記バルクの移動度を用いて電流保存方程式を解くステップと、
を含む半導体装置のシミュレーション方法。
【請求項２】
半導体装置内の絶縁ゲート電界効果トランジスタのチャネルが形成される半導体基板内の反転領域を、半導体基板の表面に平行な方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布に基づいて、基板深さ方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布、前記半導体基板内の位置座標、または、フェルミポテンシャルに対するエネルギーバンドの曲がり幅にもとづいて指定する領域指定手段と、
前記半導体基板のバルクの移動と前記反転領域の移動度を、前記半導体基板内の計算点が前記反転領域内であるかに応じて切り替える移動度切替手段と、
計算点の半導体基板内位置が前記反転領域内のときは前記反転領域の移動度を用い、前記半導体基板のバルクのときは前記バルクの移動度を用いて電流保存方程式を解く解析手段と、
を有する半導体装置のシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるデバイスシミュレーションを含む半導体装置のシミュレーション方法および装置に係り、特にバルクの移動度から反転層の移動度への移動度切り替え手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デバイスシミュレーションにおいて、移動度の反転層中の式と、バルク中の式との切り替えは、実質的には電界の電流に垂直な成分によって切り替えられていた。
【０００３】
たとえば、山口モデルと称される移動度モデルにおいては、移動度μは次式によって表されている。
【数１】
0003921719.tif 000002
ここで、μb は速度飽和を考慮したバルクの移動度、Ｅは電界ベクトル、Ｊは電流ベクトル、Ｅcritは任意のパラメータである。
【０００４】
反転層においては、電界と電流が略直交すると見なされ、｜Ｅ×Ｊ｜＝｜Ｅ｜＊｜Ｊ｜であるから、式（１）はμ＝μi ＜μb となる反転層の移動度μi を表わす。一方、バルクにおいては、電流が電界と略平行に流れていると考えると、式（１）はμ＝μb となり、バルクの移動度を表す式となる。
そして、例えば測定によって求めたバルクの移動度μb の値と、長チャネルトランジスタで電界を変化させたときの測定電流値からキャリア数を見積もって求めた反転層の移動度μi の値との間で、上記式（１）が変化するように移動度モデル式をフィテングさせている。
【０００５】
このように、従来の移動度μは、電界の電流に垂直な成分が小さいときにはバルク中の移動度μb に近い値をとり、この成分が大きいときには反転層中の移動度μi に近くなる式（例えば、上記式（１））で与えられていた。
この式（１）は、ゲート酸化膜直下の反転層では、ゲート印加電圧によってチャネルを制御する電界が支配的で電界と電流が略直交し、ゲート電極から離れるにしたがってドレイン印加電圧によって電流を駆動する電界（電流に平行）の支配力が強まるとの考えを、良く反映した移動度の式となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記モデルに例示したように、電界の電流に垂直な成分で移動度を切り換える手法を実デバイスに適用した場合、移動度がなめらかに変化しない部分が生じることがあった。
たとえば、ソースまたはドレインのジャンクション近傍で、電流と電界のなす角が大きく変化する部分が存在する。図８は、このジャンクション近傍における電流および電界を模式的に例示したものである。この図８に示すように、電界と電流とが略直交する場所では、電界の電流に垂直な成分で移動度を切り換える従来の手法によれば、反転層でないにもかかわらず反転層の移動度μi に近い値を示す。また、この場所の隣接箇所で、電界と電流とが略直交しないとバルクの移動度μb に近い値が算出されることもあり、この結果、異なり値の移動度が狭い領域で交錯し、なめらかに変化しなくなる。
【０００７】
このような手法によって求められた移動度を用いて、例えば電流連続の式を解くと、電流密度分布計算が部分的に収束せず、シミュレーションの予測精度を著しく低下させてしまう。
【０００８】
一方、反転層中の移動度μi およびバルク中の移動度μb の何れか（又は、両方）が、実測値とは異なる値となっている移動度モデルも存在し、これらのなかには収束性が良いものも存在する。
しかし、このような実測値とは異なる値を用いた移動度モデルでは、反転層中の移動度μi （又はバルク中の移動度μb ）が実デバイスと合っていないため、この移動度の領域が支配的なデバイスの特性を効果的に予測することはできない。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、実デバイスに則した値をとりながらも、反転層中の移動度とバルク中の移動度を計算結果の収束性を悪化させずに切り替えるできる半導体装置のシミュレーション方法を提供することを目的とする。加えて、本発明は、このシミュレーション方法に好適な半導体装置のシミュレーション装置を提供することを他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の問題点を解決し、上記目的を達成するために、本発明の半導体装置のシミュレーション方法では、半導体装置内の絶縁ゲート電界効果トランジスタのチャネルが形成される半導体基板内の反転領域を、半導体基板の表面に平行な方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布に基づいて、基板深さ方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布、前記半導体基板内の位置座標、または、フェルミポテンシャルに対するエネルギーバンドの曲がり幅にもとづいて指定するステップと、計算点の半導体基板内位置が前記反転領域内のときは前記反転領域の移動度を用い、前記半導体基板のバルクのときは前記バルクの移動度を用いて電流保存方程式を解くステップと、を含む。
【００１１】
前記移動度を切り替えるべき領域の指定は、不純物濃度分布とキャリア密度分布、フェルミポテンシャルに対するエネルギーバンドの曲がり幅、或いは半導体基板内の位置座標の何れかにもとづいて行なうと、半導体基板の表面に平行な横方向と基板深さ方向との少なくとも２次元で移動度切り替えを同時にでき、好ましい。
不純物濃度分布とキャリア密度分布にもとづく場合、例えば不純物濃度分布とキャリア密度分布とから実効的なチャネル長とチャネル深さを定義し、この範囲内を反転領域に指定する方法が採用できる。また、フェルミポテンシャルに対するエネルギーバンドの曲がり幅にもとづく場合では、エネルギーバンドの曲がり幅がフェルミポテンシャルの数倍（例えば、２倍）以上となった強反転状態において、そのエネルギーバンドがフラットな部分からフェルミポテンシャルの所定倍下がった位置を反転領域の境界と定義し、この境界と基板表面の範囲を、チャネル長方向に沿って数カ所調べ、これにより反転領域の範囲を確定させることができる。さらに、反転領域の範囲が既知の場合、そのバイアス条件を変えるのみで経験的に諸特性から反転領域の範囲が予測可能な場合等にあっては、位置座標で指定することも可能である。
【００１２】
また、前記移動度を切り替えるべき領域の指定は、半導体基板の表面に平行な横方向と基板深さ方向とを個別に行なうことも可能である。この場合、基板表面に平行な方向については、基板表面の不純物の導電型、キャリア面密度の何れかの変化にもとづいて指定できる。また、基板深さ方向については、基板深さ方向の位置座標、空乏層界面の基板表面側の位置の何れかにもとづいて指定できる。
【００１３】
以上述べてきた本発明のシミュレーション方法では、従前に求められている様々な物理量の分布や測定結果にもとづいて反転領域を予め指定しておき、例えば、この反転領域以外ではバルク中の移動度の式を用いて移動度を求め、反転領域では、反転層の移動度の式を用いて求めた移動度に切り換える操作を行いながら所定の物理方程式（電流保存方程式）の計算が行なわれる。したがって、この２つの移動度が交錯し計算結果の収束性を悪化させるようなことがなく、この結果、シミュレーションの予測精度が向上する。また、このような移動度を切り替える範囲を指定する手法では、原理的に、用いる移動度の式自体が計算結果の収束性に影響しない。このため、実測値にフッティングさせた移動度の式を用いることが容易であり、実デバイスの移動度を反映させやすいといった利点がある。
【００１４】
本発明の半導体装置のシミュレーション装置は、領域指定手段、移動度切替手段、および、解析手段を有する。
前記領域指定手段は、半導体装置内の絶縁ゲート電界効果トランジスタのチャネルが形成される半導体基板内の反転領域を、半導体基板の表面に平行な方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布に基づいて、基板深さ方向では、不純物濃度分布およびキャリア密度分布、前記半導体基板内の位置座標、または、フェルミポテンシャルに対するエネルギーバンドの曲がり幅にもとづいて指定する。前記移動度切替手段は、前記半導体基板のバルクの移動と前記反転領域の移動度を、前記半導体基板内の計算点が前記反転領域内であるかに応じて切り替える。前記解析手段は、計算点の半導体基板内位置が前記反転領域内のときは前記反転領域の移動度を用い、前記半導体基板のバルクのときは前記バルクの移動度を用いて電流保存方程式を解く。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシミュレーション方法および装置を、ＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) のデバイス特性を予測する場合を例に、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係るシミュレーション装置の概略構成を示すブロック図である。
このシミュレータ１は、大まかには、シミュレーションの対象となるＭＯＳＦＥＴの半導体基板領域のモデル化と、各種データ加工および初期パラメータ等の条件設定とを主に行なうプリプロセッサ２と、所定の基本方程式をといて解を求めるメインプロセッサ３と、メインプロセッサ３の結果を所定の出力形式に適合したかたちに変換し、出力するポストプロセッサ４と、これら各プロセッサ２，３，４にデータおよび条件を与え、また計算結果を蓄積する記憶手段５と、この記憶装置５に接続されている入力装置６および出力装置（例えば、表示装置７）とから構成されている。
【００１７】
プリプロセッサ２内には、図示せぬ他の手段によって生成された解析モデルについて、ＭＯＳＦＥＴのチャネルが形成される反転領域を指定する領域指定手段８を備えている。
また、メインプロセッサ３内には、前記プリプロセッサからの情報（構造および位置パラメータ、不純物濃度分布データ等についての物理量のパラメータ、境界およびバイアス条件等）にもとづいて、移動度の式を含む各種方程式を解く解析手段９と、前記プリプロセッサ２内の領域指定手段８からの反転領域の位置情報にもとづいて、前記解析手段９で所定の方程式に用いられる移動度を切り替える移動度切替手段１０とが設けられている。
これら手段８，９，１０の機能および動作については、つぎのシミュレーション方法において説明する。
【００１８】
以下、本発明のシミュレーション方法について、上記した装置１を用いるＭＯＳＦＥＴのシミュレーションを例として説明する。
図２は、このシミュレーション方法の流れ（要部）を示すフローチャートである。また、図３は、図２の移動度の計算工程（ステップＳＴ８）の内容を詳示する図である。
本発明の要部は、反転領域の指定し（ステップＳＴ１）、移動度の式を選択しながら（ステップＳＴ４）移動度の計算を行なう（ステップＳＴ８）手順にある。したがって、他の手順は適宜変更可能である。また、本実施形態は、非線型方程式を数値的に解く線型化手法としてGummel法を用いて近似解を求めるものであるが、他の手法、例えばNewton法を用いてもよい。さらに、この図２に先立って、図１のプリプロセッサ２により、各種データ加工および初期パラメータ等の条件設定が既に終了しているものとする。
【００１９】
まず、ステップＳＴ１で、図１の領域指定手段８によって、ＭＯＳＦＥＴの反転領域の位置座標が指定される。
本発明における反転領域の指定は、半導体基板表面に平行な横方向と基板深さ方向を別々に指定する場合と、双方同時に指定する場合がある。また、各バイアスステップごと反転領域の指定変更を行い移動度を切り替える位置を変える場合と、全バイアスステップに共通な反転領域の指定を行いバイアスステップに応じて移動度を切り替える位置の変更は行なわない場合がある。本実施形態では、半導体基板表面に平行な横方向と基板深さ方向を別々に、反転領域を指定する場合について説明する。
【００２０】
図４は、反転領域の指定手順を模式的に示すＭＯＳＦＥＴの概略断面図である。図中、符号１１はシリコンウェーハ等のＰ型半導体基板、１２はＮ型不純物が高濃度に導入されているソース領域、１３は同じくＮ型不純物が高濃度に導入されているドレイン領域、１４はゲート絶縁膜、１５はソース電極、１６はドレイン電極、１７はゲート電極を示す。
まず、図４（ａ）で、反転領域の横方向の範囲を指定する。表面チャネル型のＭＯＳＦＥＴでは、ゲート電極の中央からチャネル方向両側に、それぞれ表面不純物の導電型を調べ、異なる不純物領域の境界で反転層の横方向両端を指定することができる。これにより、図４（ａ）に示す領域Ｄが指定される。
次いで、図４（ｂ）で、反転領域の基板深さ方向の範囲を指定する。この基板深さ方向の範囲の指定は、半導体基板１０の濃度等によって予め反転すると予想される深さ、例えば基板表面から１０ｎｍ程度の深さの領域を指定する。これにより、図４（ｂ）に示す基板表面から一定の深さの領域Ｅが指定される。
そして、図４（ｃ）で、上記で指定した領域Ｄおよび領域Ｅ重ね、この重複部分Ｆを、反転領域の範囲として指定し、設定する。
【００２１】
上記の指定方法は、全バイアスステップに共通な反転領域を指定することができる方法であるが、各バイアスステップに応じて反転領域を変える場合は、例えば次の指定方法を採用できる。
すなわち、Ｐ型半導体基板１１とＮ型のソース領域１２およびドレイン領域１３とでは、通常、導入不純物濃度が桁違いに異なるので、基板表面側のキャリア面密度を調べることによっても、反転層の横方向両端を指定することができる。この方法は、無バイアス時に全バイアスステップに共通な反転領域を指定してもよいが、バイアスが変わってキャリア分布が変化した場合、例えば空乏層の部分を除外することができ、より実デバイスに則した反転領域の指定が可能である。
同様に、基板深さ方向についても、例えばキャリア密度等で空乏層の位置が判定できるので、その空乏層より上（基板表面側）の領域等を反転領域として指定することができる。
【００２２】
図２のステップＳＴ２〜ステップＳＴ５では、メインプロセッサ３において、Gummel法の前処理が行なわれる。
この前処理では、まず、解くべき未知量を変数変換して式の変形を容易化するために基本方程式を規格化し（ステップＳＴ２）、変数の初期値，境界条件等が設定される（ステップＳＴ３）。
【００２３】
次のステップＳＴ４では、図１の移動度切替手段１０によって、移動度の式が選択される。
具体的な移動度の式を例示すると、バルクに用いられる式としては、次式に示す速度飽和を考慮した式を挙げることができる。
【数２】
0003921719.tif 000003
ここで、μb はバルクの移動度、μ0 は低電界の移動度、Ｅは電界強度、ｖC は縦波音響フォノンの速度、ｖS は飽和速度、Ｇはフィティングパラメータである。
【００２４】
一方、反転領域の移動度μi は、例えば次式によって定義される。
【数３】
0003921719.tif 000004
ここで、μb は速度飽和を考慮したバルクの移動度、Ｅは電界ベクトル、Ｅcritは任意のパラメータである。
また、弱反転状態では、ユニバーサル移動度モデルにおける次式を用いることもできる。
【数４】
0003921719.tif 000005
ここで、Ｉdsはソース〜ドレイン間電流、Ｖdsはソース〜ドレイン間電圧、Ｎinv は弱反転状態のキャリア濃度、Ｌはゲート長、Ｗはゲート幅である。
【００２５】
ステップＳＴ５では、さらに良い初期値を求めるために、Gummel法の繰り返し計算を始める直前に、前回と前々回の解からの外挿による初期値（イニシャル・ゲス）を求める。なお、初期段階の計算時には、このステップＳＴ５は省略される。
【００２６】
続くステップＳＴ６〜ステップＳＴ１３では、メインプロセッサ３内の解析手段９によって、基本方程式についての繰り返し計算が実行される。
この繰り返し計算では、まず、ポアッソン方程式を計算し（ステップＳＴ６）、電界強度Ｅを求める（ステップＳＴ７）。
次いで、ステップＳＴ８では、図３の手順にしたがって移動度μを算出する。すなわち、図３のステップＳＴ８１で、前記領域指定手段８からの位置座標にもとづいて、当該計算点が反転領域内か否かが判断され、反転領域内の場合は次のステップＳＴ８２で移動度μを反転領域の移動度μi に設定される。当該計算点が反転領域内でない場合は、ステップＳＴ８３において移動度μをバルクの移動度μb に設定される。そして、ステップＳＴ８４で、先のステップＳＴ４で選択された式を用いて移動度計算が実行される。
【００２７】
その後は、電流保存方程式が電子と正孔それぞれについて計算され（ステップＳＴ９，ＳＴ１０）、その生成消滅項を計算（ステップＳＴ１１）後、電流密度分布が電子と正孔それぞれについて計算される（ステップＳＴ１２，ＳＴ１３）。
【００２８】
続くステップＳＴ１４では、Gummel法の収束の判定が行なわれる。すなわち、当該計算の結果と前回の計算結果について、その差の絶対値が所定の許容誤差内か否かが判断され、許容誤差内ならば、計算結果が次のステップＳＴ１５で出力される。
一方、許容誤差内でないと判定された場合は、フローがステップＳＴ６の前に戻され、前記計算工程（ステップＳＴ６〜ステップＳＴ１３）がステップＳＴ１４で計算収束と判定されるまで繰り返される。
【００２９】
ステップＳＴ１６では、バイアス条件等を変えて再び計算を行なうか否かが判断され、再び計算を行なう場合は、条件変更後、フローがステップＳＴ５の前に戻され、上述した繰り返し計算が再度実行され、ステップＳＴ１６で更に条件変更等がないことを条件に当該シミュレーションが終了する。
【００３０】
第２実施形態
本実施形態は、図２のステップＳＴ１における反転領域の指定において、横方向および基板深さ方向を同時に指定する方法を例示するものである。なお、本実施形態にもいても、図１のシミュレーション装置の構成、図２および図３のシミュレーション方法の手順に何ら変更はなく、ここでの説明は省略する。
【００３１】
図５は、２つの分布を用いる第１の指定方法の説明図であり、図５（ａ）に不純物濃度分布図、図５（ｂ）にキャリア密度分布図を示す。なお、これらの分布図は、基板表面から所定の深さにおいて、基板表面と平行な断面でみたものである。また、ここでの反転領域の外郭を決める方法は一例にすぎず、反転領域を画する外郭の定義は、この図５以外に種々なものを任意に採用できる。
【００３２】
いま、このシミュレータには、図５（ａ）に示す不純物分布曲線２０が入力データとして得られているとする。また、図２に示す手順にしたがって、繰り返し計算（シミュレーション）が実行され、図５（ｂ）に示すキャリア分布曲線２１が既に作成されていると仮定する。
図５（ａ）から、ソース側の冶金学的接合位置ｘS とドレイン側の冶金学的接合位置ｘD とが、それぞれ一意的に求まる。これら冶金学的接合位置ｘS ，ｘD は、異なる不純物領域が交差する不純物分布曲線２０の２つの変曲点について、それぞれのｘ軸上の点である。
一方、図５（ｂ）に示すキャリア分布曲線２１においては、上記冶金学的接合位置ｘS ，ｘD 間に極値点Ｐ1 ，Ｐ2 が現れる。この極値点Ｐ1 ，Ｐ2 は、キャリア密度分布曲線２１の２次微分係数が極値をとる点である。キャリア分布曲線２１は、この極値点Ｐ1 ，Ｐ2 を境として、ソース側の曲線２１ａ、ゲート側の曲線２１ｂおよびドレイン側の曲線２１ｃに区分される。
【００３３】
このソース側の曲線２１ａについて、前記図５（ａ）から求められたソース側の冶金学的接合位置ｘS を通る第１の接線２２を引く。また、ゲート側の曲線２１ｂについては、傾きが最小となる第２の接線２３を引く。そして、この第１の接線２２と第２の接線２３の交点をソース端Ｓと定義する。
また、前記ドレイン側の曲線２１ｃ上で、例えばソース端Ｓと同じキャリア密度ｎ1 をとる点Ｐ3 を、ドレイン端Ｄと定義する。なお、ドレイン端Ｄは、ドレイン側の極値点Ｐ2 としてもよいし、またＰ2 とＰ3 間での任意なドレイン側の曲線２１ｃ上の点と定義することもできる。
このように定義されたソース端Ｓとドレイン端Ｄの間隔内が、当該ＭＯＳＦＥＴの当該断面における反転領域として指定される。
【００３４】
以上のような手順で、基板表面から異なる深さの複数の断面について、反転領域の指定を行うと、反転領域全体の外郭を定めることができる。
【００３５】
つぎに、反転領域の第２の指定方法として、エネルギーバンドの曲がり幅にもとづく場合について説明する。
よく知られているように、ＭＯＳＦＥＴの動作理論による説明では、ゲート印加電圧に応じて大きくなる半導体表面電位ＶS0がフェルミポテンシャルＶF を超えたときから、空乏層にキャリアが誘起され反転層が発生する。このときのキャリア密度は、余り大きなものではない。
さらにゲート印加電圧を増し、半導体表面電位ＶS0が２ＶF に達すると、この状態では、表面のキャリア密度がバルクの多数キャリア密度と等しくなり、強反転状態に遷移し、以後はこの表面キャリアをＦＥＴのチャネルとして利用できるようになる。
【００３６】
図６は、この強反転状態におけるＭＯＳＦＥＴのエネルギーバンド図である。
この図に示すように、伝導帯ＥC および価電子帯ＥV の中間に位置する真性半導体のフェルミ準位Ｅi と、フェルミ準位Ｅf との差がフェルミポテンシャルＶF によるエネルギー差となっている。この真性半導体のフェルミ準位Ｅi によってエネルギーバンドを代表させるとすると、強反転状態では、エネルギーバンドの曲がり幅ΔＥが、フェルミポテンシャルＶF の２倍に相当する２ｑＶF より大きくなっている。
先に説明したように、半導体表面電位ＶS0がＶF のとき基板表面が反転することから、エネルギーバンドの曲がり幅がｑＶF のところから反転領域が形成されていると考えられる。そこで、図６に示すように、真性半導体のフェルミ準位Ｅi とフェルミ準位Ｅi の交点から基板表面までを反転領域の深さＷと定義することができる。
【００３７】
いま、図２に示す手順にしたがって、繰り返し計算（シミュレーション）が実行され、このＭＯＳＦＥＴについて、ポテンシャル分布が既に作成されていると仮定する。このポテンシャル分布にもとづいて、バルクよりＶF だけ電位が高い（図６の縦方向は電子エネルギーを示すので、図６では低く描いてある）点を、ソース〜ドレイン間で複数点求め、この点を結んだ線より基板側の領域を反転領域として指定することができる。
【００３８】
反転領域の第３の指定方法は、位置座標で指定する場合である。
すなわち、図７に示すように、反転領域の主要境界点（例えば、反転領域が四角形で近似できる場合は、四隅の点）の座標が既知の場合、そのバイアス条件を変えるのみで経験的に諸特性から反転領域の範囲が予測可能な場合等にあっては、これらの位置座標Ｒ1 〜Ｒ4 を設定するだけで、反転領域を指定することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態における反転領域の指定方法は、横方向と基板深さ方向の同時指定が可能な場合を例示したに過ぎず、必ず両方向とも同時に指定しなければならない訳ではない。したがって、横方向と基板深さ方向それぞれを異なる方法（第１実施形態における指定方法を含む）で指定するといった任意の組み合わせが可能である。
【００４０】
以上述べてきた本発明のシミュレーション方法では、反転領域、即ち移動度の変更領域を予め指定することによって、従来問題となっていたように、近接した領域で異なる値の移動度が交錯して算出され、これを用いる計算の収束性を悪くするような事態を回避することができる。
また、収束性がよいため、このような事態が生じた場合の計算時間の短縮化を図れるといった利点もある。
【００４１】
一般に、局所的な移動度の測定は困難な場合が多く、バルクの移動度μb を測定によって求め、また反転層の移動度μi においても、長チャネルトランジスタで電界を変化させたときの測定電流値からキャリア数を見積もることによって求めている。そして、これらの実測値が再現されるように、前述した移動度の式をフィテングさせている。
本発明のシミュレーション方法では、移動度の式自体が計算値の収束性に無関係であり、収束性を確保するため移動度式のフィテングパラメータを操作するようなことがない。すなわち、本発明では、これらの測定値を再現する移動度の式をそのまま用いることができ、この結果、精度が高い計算が可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係わるシミュレーション方法によれば、実デバイスに則した値をとりながらも、反転層中の移動度とバルク中の移動度を計算結果の収束性を悪化させずに切り替えるできる半導体装置のシミュレーション方法を提供することができる。
また、本発明のシミュレーション装置によれば、このシミュレーション方法を用いて高精度な結果が得られる半導体装置のシミュレーション装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るシミュレーション方法の流れ（要部）を示すフローチャートである。
【図３】図２の移動度の計算（ステップＳＴ８）の内容を詳示する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係り、図２の反転領域の指定（ステップＳＴ１）の手順を模式的に示すＭＯＳＦＥＴの概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係り、２つの分布を用いる第１の指定方法の説明図であり、図５（ａ）に不純物濃度分布図、図５（ｂ）にキャリア密度分布図を示す。
【図６】本発明の第２実施形態の第２の指定方法に係り、強反転状態におけるＭＯＳＦＥＴのエネルギーバンド図である。
【図７】本発明の第２実施形態の第３の指定方法に係り、ＭＯＳＦＥＴの反転領域の位置座標を示す説明図である。
【図８】従来技術の課題を説明するために、ＭＯＳＦＥＴのジャンクション近傍における電流および電界を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１…シミュレーション装置、２…プリプロセッサ、３…メインプロセッサ、４…ポストプロセッサ、５…記憶装置、６…入力装置、７…表示装置、８…領域指定手段、９…解析手段、１０…移動度切替手段、１１…半導体基板、１２…ソース領域、１３…ドレイン領域、１４…ゲート酸化膜、１５…ソース電極、１６…ドレイン電極、１７…ゲート電極、２０…不純物分布曲線、２１…キャリア分布曲線、２１ａ…ソース側の曲線、２１ｂ…ゲート側の曲線、２１ｃ…ドレイン側の曲線、２２，２３…接線。
【図１】
0003921719.tif 000006
【図２】
0003921719.tif 000007
【図３】
0003921719.tif 000008
【図４】
0003921719.tif 000009
【図５】
0003921719.tif 000010
【図６】
0003921719.tif 000011
【図７】
0003921719.tif 000012
【図８】
0003921719.tif 000013