(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性膜からなる配線層と誘電体膜からなる絶縁層とが積層されてなる配線部を有する半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記配線部の容量を計算する容量計算装置であって、
前記絶縁層の形状の、前記配線層の形状に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成手段と、
少なくとも前記配線層の形状が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記形状モデル作成手段が作成した形状モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記絶縁層の形状を求めると共に、該絶縁層の形状を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記配線部の容量を計算する容量計算手段とを備えていることを特徴とする容量計算装置。
【請求項２】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置における一の構成要素の形状の、前記半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成手段と、
少なくとも前記他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記形状モデル作成手段が作成した形状モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記一の構成要素の形状を求めると共に、該一の構成要素の形状を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えていることを特徴とする容量計算装置。
【請求項３】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置における一の構成要素の誘電率の、前記半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である誘電率モデルを作成する誘電率モデル作成手段と、
少なくとも前記他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記誘電率モデル作成手段が作成した誘電率モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記一の構成要素の誘電率を求めると共に、該一の構成要素の誘電率を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えていることを特徴とする容量計算装置。
【請求項４】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデルを作成する使用モデル作成手段と、
少なくとも前記所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記使用モデル作成手段が作成した使用モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の使用状態を再現すると共に、該使用状態を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えていることを特徴とする容量計算装置。
【請求項５】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率の、前記半導体装置の製造工程における所定の製造条件に対する依存関係が表現された数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記一の構成要素の形状又は誘電率を求めると共に、該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えていることを特徴とする容量計算装置。
【請求項６】
前記計算条件値作成手段は複数の計算条件値を作成し、
前記疑似構造生成手段は、前記計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値のそれぞれに基づき複数の前記疑似構造を生成し、
前記容量計算手段は、前記疑似構造生成手段が生成した複数の前記疑似構造のそれぞれに基づき前記半導体装置の所定部分の複数の容量を計算し、
前記計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値と、前記容量計算手段が計算した前記半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する容量値関数作成手段と、
前記容量値関数作成手段が作成した容量値関数を用いて、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の容量計算装置。
【請求項７】
前記計算条件値作成手段は、前記容量計算手段が計算した前記半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、計算条件値を繰り返し変更することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の容量計算装置。
【請求項８】
前記所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成手段をさらに備えており、
前記疑似構造生成手段は、前記ばらつきモデル作成手段が作成したばらつきモデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記所定の製造条件の複数のばらつき値を算出すると共に、該所定の製造条件の複数のばらつき値を前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、前記半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成し、
前記容量計算手段は、前記疑似構造生成手段が生成した複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、前記半導体装置の所定部分の容量における複数のばらつき値を計算することを特徴とする請求項５に記載の容量計算装置。
【請求項９】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現すると共に、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備え、
前記計算条件値作成手段は複数の計算条件値を作成し、
前記疑似構造生成手段は、前記計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値のそれぞれに基づき複数の前記疑似構造を生成し、
前記容量計算手段は、前記疑似構造生成手段が生成した複数の前記疑似構造のそれぞれに基づき前記半導体装置の所定部分の複数の容量を計算し、
前記計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値と、前記容量計算手段が計算した前記半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する容量値関数作成手段と、
前記容量値関数作成手段が作成した容量値関数を用いて、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算手段とをさらに備えていることを特徴とする容量計算装置。
【請求項１０】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現すると共に、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備え、
前記計算条件値作成手段は、前記容量計算手段が計算した前記半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、計算条件値を繰り返し変更することを特徴とする容量計算装置。
【請求項１１】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現すると共に、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備え、
前記所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成手段をさらに備えており、
前記疑似構造生成手段は、前記ばらつきモデル作成手段が作成したばらつきモデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記所定の製造条件の複数のばらつき値を算出すると共に、該所定の製造条件の複数のばらつき値を前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、前記半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成し、
前記容量計算手段は、前記疑似構造生成手段が生成した複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、前記半導体装置の所定部分の容量における複数のばらつき値を計算することを特徴とする容量計算装置。
【請求項１２】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成手段が作成した製造モデルに前記計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現すると共に、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、
前記疑似構造生成手段が生成した前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備え、
前記計算条件値作成手段は、前記疑似構造生成手段が生成する前記疑似構造が所定の前記疑似構造に等しくなるように、前記所定の製造条件を決定することを特徴とする容量計算装置。
【請求項１３】
導電性膜からなる配線層と誘電体膜からなる絶縁層とが積層されてなる配線部を有する半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記配線部の容量を計算する容量計算方法であって、
前記絶縁層の形状の、前記配線層の形状に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成工程と、
少なくとも前記配線層の形状が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、
前記形状モデル作成工程において作成された形状モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより前記絶縁層の形状を求めた後、該絶縁層の形状を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記配線部の容量を計算する容量計算工程とを備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項１４】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置における一の構成要素の形状の、前記半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成工程と、
少なくとも前記他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、
前記形状モデル作成工程において作成された形状モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記一の構成要素の形状を求めた後、該一の構成要素の形状を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項１５】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置における一の構成要素の誘電率の、前記半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である誘電率モデルを作成する誘電率モデル作成工程と、
少なくとも前記他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、
前記誘電率モデル作成工程において作成された誘電率モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記一の構成要素の誘電率を求めた後、該一の構成要素の誘電率を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項１６】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデルを作成する使用モデル作成工程と、
少なくとも前記所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、
前記使用モデル作成工程において作成された使用モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の使用状態を再現した後、該使用状態を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項１７】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率の、前記半導体装置の製造工程における所定の製造条件に対する依存関係が表現された数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、
前記製造モデル作成工程において作成された製造モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記一の構成要素の形状又は誘電率を求めた後、該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法とを備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項１８】
前記計算条件値作成工程は複数の計算条件値を作成する工程を含み、
前記疑似構造生成工程は、前記計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値のそれぞれに基づき複数の前記疑似構造を生成する工程を含み、
前記容量計算工程は、前記疑似構造生成工程において生成された複数の前記疑似構造のそれぞれに基づき前記半導体装置の所定部分の複数の容量を計算する工程を含み、
前記容量計算工程の後に、
前記計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値と、前記容量計算工程において計算された前記半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する容量値関数作成工程と、
前記容量値関数作成工程において作成された容量値関数を用いて、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の容量計算方法。
【請求項１９】
前記計算条件値作成工程、前記疑似構造生成工程、及び前記容量計算工程を、前記容量計算工程において計算された前記半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、前記計算条件値作成工程において計算条件値を変更しながら繰り返し行なう繰り返し工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の容量計算方法。
【請求項２０】
前記疑似構造生成工程の前に、前記所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成工程をさらに備えており、
前記疑似構造生成工程は、前記ばらつきモデル作成工程において作成されたばらつきモデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記所定の製造条件の複数のばらつき値を算出した後、該所定の製造条件の複数のばらつき値を前記製造モデル作成工程で作成された製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、前記半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成する工程を含み、
前記容量計算工程は、前記疑似構造生成工程において生成された複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、前記半導体装置の所定部分の容量における複数のばらつき値を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の容量計算方法。
【請求項２１】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成工程において作成された製造モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備え、
前記計算条件値作成工程は複数の計算条件値を作成する工程を含み、
前記疑似構造生成工程は、前記計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値のそれぞれに基づき複数の前記疑似構造を生成する工程を含み、
前記容量計算工程は、前記疑似構造生成工程において生成された複数の前記疑似構造のそれぞれに基づき前記半導体装置の所定部分の複数の容量を計算する工程を含み、
前記容量計算工程の後に、
前記計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値と、前記容量計算工程において計算された前記半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する容量値関数作成工程と、
前記容量値関数作成工程において作成された容量値関数を用いて、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算工程とをさらに備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項２２】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成工程において作成された製造モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備え、
前記計算条件値作成工程、前記疑似構造生成工程、及び前記容量計算工程を、前記容量計算工程において計算された前記半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、前記計算条件値作成工程において計算条件値を変更しながら繰り返し行なう繰り返し工程をさらに備えていることを特徴とする容量計算方法。
【請求項２３】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成工程において作成された製造モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備え、
前記疑似構造生成工程の前に、前記所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成工程をさらに備えており、
前記疑似構造生成工程は、前記ばらつきモデル作成工程において作成されたばらつきモデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記所定の製造条件の複数のばらつき値を算出した後、該所定の製造条件の複数のばらつき値を前記製造モデル作成工程で作成された製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、前記半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成する工程を含み、
前記容量計算工程は、前記疑似構造生成工程において生成された複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、前記半導体装置の所定部分の容量における複数のばらつき値を計算する工程を含むことを特徴とする容量計算方法。
【請求項２４】
複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法であって、
前記半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、
少なくとも前記所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、
前記製造モデル作成工程において作成された製造モデルに前記計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、前記半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて前記疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、
前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造に基づき、前記半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備え、
前記計算条件値作成工程は、前記疑似構造生成工程において生成された前記疑似構造が所定の前記疑似構造に等しくなるように、前記所定の製造条件を決定する工程を含むことを特徴とする容量計算方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に半導体装置の構成要素の容量を計算する容量計算装置及び容量計算方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造において、配線層と絶縁層とが積層されてなる配線部、トランジスタ素子に生じる空乏層又は溝型素子分離絶縁膜等の容量が、半導体装置の動作特性又は品質に及ぼす影響は多大である。
【０００３】
以下、まず配線部の容量である配線容量の計算方法について説明する。尚、以下の説明において、配線層とは導電体薄膜で形成され、外部から与えた電圧により電流が流れる構造部のことをいい、また、絶縁層とは容量を有する誘電体膜で形成され、配線層同士を電気的に絶縁する構造部、つまり層間絶縁膜のことをいう。
【０００４】
近年の急速な半導体装置の製造プロセスの微細化に伴って、配線層形成工程においては配線幅及び隣接する配線層同士の間隔である配線間隔の微細化と共に配線層の多層化が求められている。その結果、配線容量及び配線抵抗が増大して半導体集積回路において電気的信号の伝達が遅延するので、配線容量及び配線抵抗を考慮して回路設計を行なう必要が生じてきた。ところが、回路設計において、配線部に生じる配線容量及び配線抵抗を正確に予測することが不可欠となる一方、経験又は計測に基づいて配線容量及び配線抵抗を予測することは困難であった。このため、配線容量又は配線抵抗の予測にコンピュータによるシミュレーションが広く利用されている。ここで、シミュレーションとは物理的条件値を与えて理論式を解くために数値解法を行なうことをいい、また、シミュレータとはシミュレーションを行なう方法がコンピュータ上の一連の手順としてまとめられたコンピュータ・ソフトウェアのことをいうものとする。
【０００５】
回路設計、特に配線容量の予測においては、配線容量の、配線間隔、配線幅又は配線層の積層構造に対する依存性等を考慮する必要がある。ところが、配線間隔、配線幅又は配線層の積層構造等を色々変化させて、配線部の構造つまり配線構造について配線容量を予測することが求められている一方、配線層の多層化に伴い配線容量の予測対象となる配線構造の数が増大するため、配線容量の予測を行なうシミュレーション（以下、配線容量シミュレーションと称する）に必要となる計算工数が膨大なものになってきた。
【０００６】
そこで、配線容量シミュレーションを行なう現在の一般的な配線容量シミュレータは、配線容量シミュレーションにより計算された配線容量の値をデータベース化するデータベース機能を備えている。
【０００７】
配線容量シミュレーションにおいては、実際の配線構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき容量計算が行なわれている。疑似構造は原型データと形状決定値とからなり、原型データとは、実際の配線構造の各構成要素を近似する図形、例えば四角形又は三角形等の簡単な図形の種類である形状種別、及び実際の配線構造の各構成要素間の相対位置関係からなるデータであり、形状決定値とは、形状種別により指定された実際の配線構造の各構成要素を近似する図形における辺の長さ又は角度等、及び実際の配線構造の各構成要素間の相対距離からなるデータである。
【０００８】
配線容量シミュレータにおいては、複数の疑似構造が自動的に生成されると共に、生成された複数の疑似構造のそれぞれに基づき、自動的に配線容量シミュレーションが行なわれ、また、シミュレーション結果である複数の配線容量の値を一連のデータとしてデータベースに蓄積することができる。これにより、例えば配線容量の配線間隔又は配線幅等に対する依存性等を調べることができる。
【０００９】
ところで、配線部を形成する際には、積層構造を有する複数の配線層の間に均質な層間絶縁膜を形成することにより配線層間を絶縁すると共に、層間絶縁膜の表面を平坦化して、その上に上層となる配線層を形成する方法が一般的に用いられている。このため、配線容量シミュレータにおいては、配線層間に形成された層間絶縁膜が均質であると共に、該層間絶縁膜の表面が平坦であるという前提に基づいて疑似構造が生成される。
【００１０】
図２６は、配線構造の一例を示す図である。配線容量シミュレーションにおいては、配線構造に生じる電界ベクトル等の電気的ポテンシャルを計算した後、該電気的ポテンシャルを方向別に分解して、分解された電気的ポテンシャルの各成分を配線容量成分として計算する。図２６において、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ配線容量成分の一つであるサイドカップリング容量、フリンジ容量、オーバーラップ容量を示している。
【００１１】
図２７は、配線容量シミュレーションに用いられる従来の疑似構造の一例を示す２次元断面図である。図２７において、１０は導電体薄膜からなる配線層、１１は誘電体薄膜からなる層間絶縁膜を示している。また、図２７において、太い実線により囲まれている部分は、一の配線容量シミュレーションの対象となる解析領域を示している。図２７に示すように、配線層１０及び層間絶縁膜１１の形状は、解析領域を示す太い実線に対して垂直又は平行な辺から構成される長方形である。このように、単純な図形の組み合わせにより半導体装置の構造が表現された疑似構造を基本プレーナ構造という。
【００１２】
以下、ＭＯＳトランジスタのゲート電極近傍に生じる空乏層の容量の計算方法について説明する。
【００１３】
図２８は、ＭＯＳトランジスタの一例を示す断面図である。図２８において、２０は半導体基板、２１はソース・ドレイン領域、２２はゲート絶縁膜、２３はゲート電極、２４は空乏層を示している。また、図２８において、太い実線はチャネル領域とソース領域（又はドレイン領域）とのジャンクションを示しており、白い丸印は電子を示しており、黒い丸印は正孔を示している。
【００１４】
空乏層における電子又は正孔（以下、両者を合わせてキャリアと称する）の濃度、つまり空乏層の導電率が極めて低いため、空乏層において容量が生じる。
【００１５】
空乏層の容量計算は、従来、以下に説明する手順に従って行なわれていた。
【００１６】
（１）容量計算の対象となるトランジスタ素子の構造を一つずつ、数値計算可能なデータである形状データとして表現した後、該形状データをコンピュータに記憶させる。
【００１７】
（２）形状データに半導体基板の不純物濃度等の情報を付加する。この不純物濃度によって、半導体基板における一導電型を有する領域及び他導電型を有する領域が定義される。
【００１８】
（３）一導電型を有する領域と他導電型を有する領域との接合面つまりジャンクションの両側に電圧を印加した場合の不純物の移動量を計算することにより、ジャンクション近傍に形成される空乏層の形状を求めた後、該空乏層の形状を用いて空乏層の容量計算を行なう。
【００１９】
以下、細い溝型素子分離絶縁膜（以下、ＳＴＩと称する）の容量の計算方法について説明する。近年の半導体装置の微細化に伴って、ＳＴＩの容量は無視できなくなりつつある。
【００２０】
図２９は、２つのトランジスタ素子を分離するＳＴＩの一例を示す断面図である。図２９において、３０は半導体基板、３１はソース・ドレイン領域、３２はゲート絶縁膜、３３はゲート電極、３４はＳＴＩを示している。
【００２１】
従来のＳＴＩの容量計算においては、容量計算の対象となるＳＴＩの構造の一つずつについて、前記の空乏層と同様の容量計算を行なったり、又は手計算による容量の概算を行なったりしていた。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の疑似構造つまり基本プレーナ構造に基づき配線部等の容量を計算する容量計算方法においては、半導体装置の微細化に伴い、実際の半導体装置の構造と該構造が表現された基本プレーナ構造との間の誤差に起因して、容量計算の精度が不十分になるという問題がある。
【００２３】
以下、実際の半導体装置の構造と基本プレーナ構造との間の誤差について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図３０は、実際の配線部の一例を模式的に示した断面図である。図３０において、４０は下層となる第１の配線層、４１は上層となる第２の配線層、４２は第１の層間絶縁膜、４２ａは第１の層間絶縁膜４２のテーパ部、４３は第２の層間絶縁膜、４４は第２の配線層４１を保護するパッシベーション膜、４４ａはパッシベーション膜４４に生じたボイドを示している。第１の配線層４０と第２の配線層４１との間に異なる種類の層間絶縁膜つまり第１の層間絶縁膜４２と第２の層間絶縁膜４３とを積層させているのは、層間絶縁膜全体の誘電率が高くなることを防ぎつつ配線層表面における化学的な安定性を向上させるためである。
【００２５】
図３０に示すように、第２の層間絶縁膜４３の表面は平坦化されている一方、第１の層間絶縁膜４２の表面は平坦化されていない。具体的には、第１の層間絶縁膜４２を堆積したときに生じるボイドを除去するため、第１の層間絶縁膜４２に対してスパッタリング法を用いた異方性エッチングを行なった結果、第１の配線層４０の上にテーパ部４２ａを有する第１の層間絶縁膜４２の一部分が形成されていると共に、テーパ部４２ａを含む第１の層間絶縁膜４２の上に全面に亘って第２の層間絶縁膜４３が堆積されている。このとき、第１の層間絶縁膜４２のテーパ部４２ａは基本プレーナ構造を用いて表現することができない。また、第１の層間絶縁膜４２のテーパ部４２ａの形状は、第１の配線層４０の配線幅に伴って変化する。
【００２６】
ところで、気相成長法等を用いて絶縁膜を形成すると、絶縁膜材料の蒸着形状によって絶縁膜に中空構造つまりボイドが生じる場合がある一方、最上層の配線層の上に堆積される絶縁性薄膜つまりパッシベーション膜に生じたボイドは通常除去されない。具体的には、図３０に示すように、第２の配線層４１を保護するパッシベーション膜４４に生じたボイド４４ａは除去されない。このとき、ボイド４４ａは基本プレーナ構造を用いて表現することができない。また、ボイド４４ａは、パッシベーション膜４４における第２の配線層４１の突き出し形状に起因して生成するため、ボイド４４ａの形状は第２の配線層４１の配線間隔に伴って変化する。
【００２７】
以上説明したように、半導体装置の微細化に伴って、層間絶縁膜のテーパ部又はパッシベーション膜に生じるボイド等が無視できなくなる一方、従来の容量計算方法においては、層間絶縁膜のテーパ部又はパッシベーション膜に生じるボイド等を表現できない基本プレーナ構造に基づき、配線部等の容量を計算しているため、容量計算の精度が不十分になるという問題がある。
【００２８】
また、例えばトランジスタ素子に生じる空乏層又はＳＴＩ等の容量を計算する場合には、容量計算の対象となる半導体装置の構成要素を一つずつ、数値計算可能なデータである形状データとして表現した後、該形状データを用いて半導体装置の構成要素の容量を計算しているため、容量計算が煩雑になるという問題がある。
【００２９】
前記に鑑み、本発明は、容量計算の精度を向上させると共に容量計算を簡単化することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の容量計算装置は、導電性膜からなる配線層と誘電体膜からなる絶縁層とが積層されてなる配線部を有する半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、配線部の容量を計算する容量計算装置を前提とし、絶縁層の形状の、配線層の形状に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成手段と、少なくとも配線層の形状が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、形状モデル作成手段が作成した形状モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、絶縁層の形状を求めると共に、該絶縁層の形状を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、疑似構造生成手段が生成した疑似構造に基づき、配線部の容量を計算する容量計算手段とを備えている。
【００３１】
第１の容量計算装置によると、形状モデル作成手段が、絶縁層の形状の、配線層の形状に対する依存関係が表現された形状モデルを作成し、また、計算条件値作成手段が、配線層の形状が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成し、さらに、疑似構造生成手段が、形状モデル作成手段が作成した形状モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力して絶縁層の形状を求めると共に該絶縁層の形状を用いて疑似構造を生成するため、絶縁層の形状が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００３２】
本発明に係る第２の容量計算装置は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置を前提とし、半導体装置における一の構成要素の形状の、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成手段と、少なくとも他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、形状モデル作成手段が作成した形状モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、一の構成要素の形状を求めると共に、該一の構成要素の形状を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、疑似構造生成手段が生成した疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えている。
【００３３】
第２の容量計算装置によると、形状モデル作成手段が、一の構成要素の形状の、他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された形状モデルを作成し、また、計算条件値作成手段が、他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成し、さらに、疑似構造生成手段が、形状モデル作成手段が作成した形状モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力して一の構成要素の形状を求めると共に該一の構成要素の形状を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の形状が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００３４】
本発明に係る第３の容量計算装置は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置を前提とし、半導体装置における一の構成要素の誘電率の、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である誘電率モデルを作成する誘電率モデル作成手段と、少なくとも他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、誘電率モデル作成手段が作成した誘電率モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、一の構成要素の誘電率を求めると共に、該一の構成要素の誘電率を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、疑似構造生成手段が生成した疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えている。
【００３５】
第３の容量計算装置によると、誘電率モデル作成手段が、一の構成要素の誘電率の、他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された誘電率モデルを作成し、また、計算条件値作成手段が、他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成し、さらに、疑似構造生成手段が、誘電率モデル作成手段が作成した誘電率モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力して一の構成要素の誘電率を求めると共に該一の構成要素の誘電率を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００３６】
本発明に係る第４の容量計算装置は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置を前提とし、半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデルを作成する使用モデル作成手段と、少なくとも所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、使用モデル作成手段が作成した使用モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、半導体装置の使用状態を再現すると共に、該使用状態を再現した結果を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、疑似構造生成手段が生成した疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えている。
【００３７】
第４の容量計算装置によると、使用モデル作成手段が、半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデルを作成し、また、計算条件値作成手段が、所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成し、さらに、疑似構造生成手段が、使用モデル作成手段が作成した使用モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力して半導体装置の使用状態を再現すると共に該使用状態を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、使用状態に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００３８】
本発明に係る第５の容量計算装置は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置を前提とし、半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率の、半導体装置の製造工程における所定の製造条件に対する依存関係が表現された数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、少なくとも所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、製造モデル作成手段が作成した製造モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、一の構成要素の形状又は誘電率を求めると共に、該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、疑似構造生成手段が生成した疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えている。
【００３９】
第５の容量計算装置によると、製造モデル作成手段が、一の構成要素の形状又は誘電率の、所定の製造条件に対する依存関係が表現された製造モデルを作成し、また、計算条件値作成手段が、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成し、さらに、疑似構造生成手段が、製造モデル作成手段が作成した製造モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力して一の構成要素の形状又は誘電率を求めると共に該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の形状又は誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００４０】
本発明に係る第６の容量計算装置は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算装置を前提とし、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成手段と、少なくとも所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、製造モデル作成手段が作成した製造モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、半導体装置の製造工程を再現すると共に、該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成手段と、疑似構造生成手段が生成した疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算手段とを備えている。
【００４１】
第６の容量計算装置によると、製造モデル作成手段が、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる製造モデルを作成し、また、計算条件値作成手段が、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成し、さらに、疑似構造生成手段が、製造モデル作成手段が作成した製造モデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力して半導体装置の製造工程を再現すると共に該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００４２】
第２〜第６の容量計算装置において、計算条件値作成手段は複数の計算条件値を作成し、疑似構造生成手段は、計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値のそれぞれに基づき複数の疑似構造を生成し、容量計算手段は、疑似構造生成手段が生成した複数の疑似構造のそれぞれに基づき半導体装置の所定部分の複数の容量を計算し、計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値と、容量計算手段が計算した半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する容量値関数作成手段と、容量値関数作成手段が作成した容量値関数を用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００４３】
第２〜第６の容量計算装置において、計算条件値作成手段は、容量計算手段が計算した半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、計算条件値を繰り返し変更することが好ましい。
【００４４】
第５又は第６の容量計算装置において、所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成手段をさらに備えており、疑似構造生成手段は、ばらつきモデル作成手段が作成したばらつきモデルに計算条件値作成手段が作成した計算条件値を入力することにより、所定の製造条件の複数のばらつき値を算出すると共に、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデル作成手段が作成した製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成し、容量計算手段は、疑似構造生成手段が生成した複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、半導体装置の所定部分の容量における複数のばらつき値を計算することが好ましい。
【００４５】
第６の容量計算装置において、計算条件値作成手段は、疑似構造生成手段が生成する疑似構造が所定の疑似構造に等しくなるように、所定の製造条件を決定することが好ましい。
【００４６】
本発明に係る第１の容量計算方法は、導電性膜からなる配線層と誘電体膜からなる絶縁層とが積層されてなる配線部を有する半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、配線部の容量を計算する容量計算方法を前提とし、絶縁層の形状の、配線層の形状に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成工程と、少なくとも配線層の形状が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、形状モデル作成工程において作成された形状モデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより絶縁層の形状を求めた後、該絶縁層の形状を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、疑似構造生成工程において生成された疑似構造に基づき、配線部の容量を計算する容量計算工程とを備えている。
【００４７】
第１の容量計算方法によると、形状モデル作成工程において、絶縁層の形状の、配線層の形状に対する依存関係が表現された形状モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、配線層の形状が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、形状モデル作成工程で作成された形状モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して絶縁層の形状を求めると共に該絶縁層の形状を用いて疑似構造を生成するため、絶縁層の形状が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００４８】
本発明に係る第２の容量計算方法は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法を前提とし、半導体装置における一の構成要素の形状の、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する形状モデル作成工程と、少なくとも他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、形状モデル作成工程において作成された形状モデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより一の構成要素の形状を求めた後、該一の構成要素の形状を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、疑似構造生成工程において生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えている。
【００４９】
第２の容量計算方法によると、形状モデル作成工程において、一の構成要素の形状の、他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された形状モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、形状モデル作成工程で作成された形状モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して一の構成要素の形状を求めると共に該一の構成要素の形状を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の形状が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００５０】
本発明に係る第３の容量計算方法は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法を前提とし、半導体装置における一の構成要素の誘電率の、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である誘電率モデルを作成する誘電率モデル作成工程と、少なくとも他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、誘電率モデル作成工程において作成された誘電率モデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、一の構成要素の誘電率を求めた後、該一の構成要素の誘電率を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、疑似構造生成工程において生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えている。
【００５１】
第３の容量計算方法によると、誘電率モデル作成工程において、一の構成要素の誘電率の、他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された誘電率モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、誘電率モデル作成工程で作成された誘電率モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して一の構成要素の誘電率を求めると共に該一の構成要素の誘電率を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００５２】
本発明に係る第４の容量計算方法は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法を前提とし、半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデルを作成する使用モデル作成工程と、少なくとも所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、使用モデル作成工程において作成された使用モデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより半導体装置の使用状態を再現した後、該使用状態を再現した結果を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、疑似構造生成工程において生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えている。
【００５３】
第４の容量計算方法によると、使用モデル作成工程において、半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、使用モデル作成工程で作成された使用モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して半導体装置の使用状態を再現すると共に該使用状態を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、使用状態に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００５４】
本発明に係る第５の容量計算方法は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法を前提とし、半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率の、半導体装置の製造工程における所定の製造条件に対する依存関係が表現された数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、少なくとも所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成工程と、製造モデル作成工程において作成された製造モデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、一の構成要素の形状又は誘電率を求めた後、該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、疑似構造生成工程において生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法とを備えている。
【００５５】
第５の容量計算方法によると、製造モデル作成工程において、一の構成要素の形状又は誘電率の、所定の製造条件に対する依存関係が表現された製造モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、製造モデル作成工程で作成された製造モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して一の構成要素の形状又は誘電率を求めると共に該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の形状又は誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００５６】
本発明に係る第６の容量計算方法は、複数の構成要素からなる半導体装置の構造が数値計算可能なデータとして表現された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算方法を前提とし、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成する製造モデル作成工程と、少なくとも所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する計算条件値作成手段と、製造モデル作成工程において作成された製造モデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成する疑似構造生成工程と、疑似構造生成工程において生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する容量計算工程とを備えている。
【００５７】
第６の容量計算方法によると、製造モデル作成工程において、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる製造モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、製造モデル作成工程で作成された製造モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して半導体装置の製造工程を再現すると共に該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できる。
【００５８】
第２〜第６の容量計算方法において、計算条件値作成工程は複数の計算条件値を作成する工程を含み、疑似構造生成工程は、計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値のそれぞれに基づき複数の疑似構造を生成する工程を含み、容量計算工程は、疑似構造生成工程において生成された複数の疑似構造のそれぞれに基づき半導体装置の所定部分の複数の容量を計算する工程を含み、容量計算工程の後に、計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値と、容量計算工程において計算された半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する容量値関数作成工程と、容量値関数作成工程において作成された容量値関数を用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算工程とをさらに備えていることが好ましい。
【００５９】
第２〜第６の容量計算方法において、計算条件値作成工程、疑似構造生成工程、及び容量計算工程を、容量計算工程において計算された半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、計算条件値作成工程において計算条件値を変更しながら繰り返し行なう繰り返し工程をさらに備えていることが好ましい。
【００６０】
第５又は第６の容量計算方法において、疑似構造生成工程の前に、所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成工程をさらに備えており、疑似構造生成工程は、ばらつきモデル作成工程において作成されたばらつきモデルに計算条件値作成工程において作成された計算条件値を入力することにより、所定の製造条件の複数のばらつき値を算出した後、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデル作成工程で作成された製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成する工程を含み、容量計算工程は、疑似構造生成工程において生成された複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、半導体装置の所定部分の容量における複数のばらつき値を計算する工程を含むことが好ましい。
【００６１】
第６の容量計算方法において、計算条件値作成工程は、疑似構造生成工程において生成された疑似構造が所定の疑似構造に等しくなるように、所定の製造条件を決定する工程を含むことが好ましい。
【００６２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図１は第１の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【００６４】
まず、ステップＳＡ１において、形状実測手段により行なわれる形状実測工程について説明する。すなわち、形状実測工程においては、実際に試作された半導体装置における配線部の形状を実測する。具体的には、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）断面写真撮影により作成された配線部の写真を用いて、配線層となる導電体薄膜の厚さ若しくは幅、又はパッシベーション膜に生じるボイド若しくは層間絶縁膜のテーパ部の形状等の寸法を測定した後、該寸法を写真の拡大倍率で割って配線部の形状を求める。
【００６５】
尚、本実施形態においては、形状実測工程で配線部の形状を実測したが、これに代えて、予め実測された配線部の形状に関するデータが十分に蓄積されたデータベースから所望の配線部の形状に関するデータを抽出して用いてもよい。
【００６６】
次に、ステップＳＡ２において、形状モデル作成手段により行なわれる形状モデル作成工程について説明する。すなわち、形状モデル作成工程においては、形状実測工程で実測された配線部の形状に関するデータに基づき、絶縁層の形状の、配線層の形状に対する依存関係が表現された数式である形状モデルを作成する。形状モデルは、疑似構造の原型データである形状種別に基づき作成され、配線層の形状を入力することにより絶縁層の形状を計算することができる。
【００６７】
以下、ステップＳＡ２において形状モデルを作成する方法について、パッシベーション膜に生じるボイドの形状（図３０を参照）の配線間隔に対する依存関係が表現された形状モデルを例として、図２に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００６８】
ステップＳＡ２１において、容量計算の対象となる半導体装置の構造が表現された疑似構造の原型データを生成する。例えば、図３０に示すボイド４４ａの形状をそのまま用いて形状モデルを作成することは難しいので、ボイド４４ａの原型データとして、隣接する配線層同士の中間に存在する長方形を選択する。
【００６９】
図３は、図３０に示すボイド４４ａを含む配線部の構造が表現された疑似構造の断面図である。図３において、１００は下層となる第１の配線層、１０１は上層となる第２の配線層、１０２は第１の層間絶縁膜、１０２ａは第１の層間絶縁膜１０２のテーパ部、１０３は第２の層間絶縁膜、１０４は第２の配線層１０１を保護するパッシベーション膜、１０４ａはパッシベーション膜に生じたボイドを示している。図３０に示す第１の層間絶縁膜４２におけるテーパ部４２ａの原型データとしては、図３に示すように、第１の配線層１００上に存在する三角形又は台形が選択されている。
【００７０】
ステップＳＡ２２において、形状実測工程で実測された配線部の形状に関するデータをプロットする。例えば、ボイドの形状の配線間隔に対する依存関係を調べるため、図４に示すように、横軸に配線間隔をとると共に縦軸にボイドの幅又はボイドの高さをとって、形状実測工程で実測されたボイドの形状に関するデータをプロットする。
【００７１】
ステップＳＡ２３において、ステップＳＡ２２でプロットされた結果に基づき、例えばボイドの形状の配線間隔に対する依存関係が表現された形状モデルを作成する。
【００７２】
図５は、図４に示すボイドの形状のプロット結果に基づき、ボイドの幅又はボイドの高さが配線間隔の一次関数として表現された形状モデルをグラフに示したものである。図５において、実線はボイドの幅が配線間隔の一次関数として表現された形状モデルをグラフに示したものであり、一点鎖線はボイドの高さが配線間隔の一次関数として表現された形状モデルをグラフに示したものである。
【００７３】
図５に示す形状モデルに実測データ以外の配線間隔を入力した場合にも、実用範囲内において、ほぼ正確なボイドの幅又は高さを求めることができる。尚、図５においては、配線間隔の値が所定値（図５のｓ１）以上になるとボイドの幅又はボイドの高さが一定になるので、ｓ１を境に配線間隔を２区間に分けて、それぞれの区間において異なる形状モデルを作成している。
【００７４】
以下、配線間隔をｘ、ボイドの幅をｙ１、ボイドの高さをｙ２として、図５に示す形状モデルの一例を示す。
【００７５】
0003786791.tif 000002
尚、形状モデル作成工程で作成された形状モデルは、図１に示すようにデータベースＤＡ１に記憶される。これにより、形状モデル作成工程で作成された形状モデルを再利用することが可能となる。
【００７６】
また、形状モデル作成工程において、形状実測工程で実測された配線部の形状に関するデータをプロットすることにより形状モデルを作成したが、これに代えて、形状実測工程で実測された配線部の形状に関するデータに対して、例えば最小２乗法等の統計的な方法を用いることにより形状モデルを作成してもよい。
【００７７】
また、形状モデル作成工程において、ボイドの形状の配線間隔に対する依存関係が表現された形状モデルを作成したが、これに限られず、他の形状モデル、例えば層間絶縁膜のテーパ部の形状の配線幅に対する依存関係が表現された形状モデル等も同様に作成することができる。
【００７８】
また、形状モデル作成工程において、形状モデルの作成のために原型データの形状種別として長方形を用いたが、これに限られず、他の形状種別、例えば多角形、円又はこれらの図形の複合した図形等を用いることができる。
【００７９】
次に、ステップＳＡ３において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程においては、形状モデル作成工程で作成された形状モデルに配線層の形状、例えば配線間隔を入力することにより、絶縁層の形状、例えばパッシベーション膜に生じたボイドの形状を求めた後、該絶縁層の形状を用いて疑似構造を生成する。
【００８０】
以下、疑似構造生成工程において疑似構造を生成する方法について、複数の配線層を有する配線部における複数の配線容量成分を計算するために複数の疑似構造を生成する場合を例として、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。尚、ここで、配線部における複数の配線層は、互いに電気的な接触を回避するため、且つ素子間、セル間、又はブロック間配線等の目的を区別するため、層間絶縁膜により物理的に上下方向に分離されているものとする。
【００８１】
ステップＳＡ３１において、配線層数、配線層の膜厚及び層間絶縁膜の誘電率等を入力する。
【００８２】
ステップＳＡ３２において、疑似構造の生成手順が抽象的に記述されたテンプレートを多数蓄積しているデータベースＤＡ２から、配線容量成分の計算に必要なテンプレートを順次選択する。
【００８３】
［表１］はテンプレートの一例を示している。
【００８４】
【表１】
0003786791.tif 000003
【００８５】
［表１］において、配線層ｍｎのｍは配線層であることを示しており、ｎは各配線層の区別を示している。例えば、ｍ１は接地配線層ｍ０を除く最下層の配線層、ｍ３はｍ１から２層上の配線層というように決めておく。
【００８６】
ステップＳＡ３３において、ステップＳＡ３２で選択されたテンプレートに含まれる配線層を順次選択する。
【００８７】
ステップＳＡ３４において、形状モデル作成工程で作成された形状モデル、例えば図５に示すボイドの形状の配線間隔に対する依存関係が表現された形状モデルに、表１に示すテンプレートに記述された配線間隔を入力することによりボイドの形状を求めた後、該ボイドの形状、並びにステップＳＡ３１で入力された配線層の膜厚及び層間絶縁膜の誘電率等をテンプレートに付加して、配線容量成分の計算に必要な疑似構造の形状決定値の組み合わせである形状数値表を生成すると共に該形状数値表をデータベースＤＡ３に蓄積する。
【００８８】
［表２］は形状数値表の一例を示している。
【００８９】
【表２】
0003786791.tif 000004
【００９０】
ステップＳＡ３５において、ステップＳＡ３２で選択されたテンプレートに含まれる全ての配線層について処理を終了したか否かの判断をする。処理が終了していれば、ステップＳＡ３６に進み、処理が終了していなければ、ステップＳＡ３３に戻る。
【００９１】
ステップＳＡ３６において、計算対象となる配線容量成分に対応する全てのテンプレートについて処理を終了したか否かの判断をする。処理が終了していれば、ステップＳＡ３７に進み、処理が終了していなければ、ステップＳＡ３２に戻る。
【００９２】
ステップＳＡ３７において、配線容量成分の計算に必要な形状数値表をデータベースＤＡ３から順次選択した後、該形状数値表に基づき疑似構造を順次生成する。
【００９３】
図７は、［表２］に示す形状数値表において太い実線で囲まれた一の形状決定値の組み合わせに基づき生成された疑似構造の一例を示す断面図である。図７において、１１０は接地配線層となる第１の配線層、１１１は第２の配線層、１１２は第１の層間絶縁膜、１１３は第２の層間絶縁膜、１１４はパッシベーション膜、１１４ａはパッシベーション膜１１４に生じたボイドを示している。また、図７において、太い実線により囲まれている部分は配線容量シミュレーションの対象となる一の解析領域を示している。図７に示すように、一の解析領域に隣接する部分である他の解析領域は一の解析領域を折り返した形状と同等であるため、一の解析領域が表現された疑似構造を他の解析領域に流用できるので、疑似構造の生成に要する時間を短縮することができる。
【００９４】
次に、ステップＳＡ４において、配線容量計算手段により行なわれる配線容量計算工程について説明する。すなわち、配線容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された疑似構造に基づき、配線容量シミュレーションを用いて配線容量計算を行なった後、該配線容量計算の結果に基づき配線容量成分の計算を行なう。
【００９５】
第１の実施形態によると、形状モデル作成工程において、形状実測工程で実測された配線部の形状に関するデータに基づき、絶縁層の形状の、配線層の形状に対する依存関係が表現された形状モデルを作成した後、疑似構造生成工程において、形状モデル作成工程で作成された形状モデルに配線層の形状を入力して絶縁層の形状を求めると共に該絶縁層の形状を用いて疑似構造を生成するため、絶縁層の形状が正確に表現された疑似構造を生成できるので、配線部の容量計算の精度を向上させることができる。
【００９６】
尚、第１の実施形態においては、２次元の疑似構造を用いたが、これに代えて、３次元の疑似構造を用いても同等の効果が得られる。
【００９７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【００９８】
図８は第２の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【００９９】
まず、ステップＳＢ１において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程においては、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデル、例えばスパッタリング法を用いた薄膜形成工程における薄膜成長速度の、所定の製造条件（スパッタ温度、スパッタ時間又は成長物質等）に対する依存関係が表現された製造モデルに、所定の製造条件を入力することにより、半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成する。
【０１００】
尚、本実施形態においては、予め作成され、データベースに記憶されている製造モデル及び製造条件等を用いるものとする。
【０１０１】
以下、疑似構造生成工程において疑似構造を生成する方法について、複数の配線層を有する配線部における複数の配線容量成分を計算するために必要となる複数の疑似構造を生成する場合を例として、図８に示すフロー図を参照しながら説明する。
【０１０２】
ステップＳＢ１１において、疑似構造の生成手順が抽象的に記述されたテンプレートを多数蓄積しているデータベースＤＢ１から、配線容量成分の計算に必要なテンプレートを順次選択する。
【０１０３】
［表３］はテンプレートの一例を示している。
【０１０４】
【表３】
0003786791.tif 000005
【０１０５】
ステップＳＢ１２において、ステップＳＢ１１で選択されたテンプレートに含まれる配線層を順次選択する。
【０１０６】
ステップＳＢ１３において、後のステップＳＢ１８における製造工程の再現により得られる形状決定値の組み合わせが付加される形状数値表を、テンプレートに基づき生成すると共に該形状数値表をデータベースＤＢ２に記憶する。
【０１０７】
［表４］は形状数値表の一例を示している。
【０１０８】
【表４】
0003786791.tif 000006
【０１０９】
ステップＳＢ１４において、ステップＳＢ１１で選択されたテンプレートに含まれる全ての配線層について処理を終了したか否かの判断をする。処理が終了していれば、ステップＳＢ１５に進み、処理が終了していなければ、ステップＳＢ１２に戻る。
【０１１０】
ステップＳＢ１５において、計算対象となる配線容量成分に対応する全てのテンプレートについて処理を終了したか否かの判断をする。処理が終了していれば、ステップＳＢ１６に進み、処理が終了していなければ、ステップＳＢ１１に戻る。
【０１１１】
ステップＳＢ１６において、半導体装置を製造するための一連の工程（以下、プロセスと称する）の種類を指定する。
【０１１２】
ステップＳＢ１７において、ステップＳＢ１６で指定されたプロセスに含まれる各製造工程を再現する製造モデルの種類を指定する。
【０１１３】
ステップＳＢ１８において、プロセスの製造工程順序及び製造条件からなるプロセスデータが蓄積されたデータベースＤＢ３から、ステップＳＢ１６で指定されたプロセスの製造工程順序及び製造条件を抽出すると共に、製造モデル及び該製造モデルのパラメータからなるモデルデータが蓄積されたデータベースＤＢ４から、ステップＳＢ１７で指定された製造モデル及び該製造モデルのパラメータを抽出した後、抽出された製造工程順序に従って、抽出された製造モデルに抽出された製造条件を入力していく。これにより、製造工程が順次再現されて、例えば半導体装置を構成する複数の構成要素の形状又は誘電率が求められる。次に、製造工程を再現した結果に基づき、疑似構造の形状決定値の組み合わせを作成した後、該形状決定値の組み合わせを、データベースＤＢ２に記憶されている形状数値表に付加して形状数値表を完成させる。
【０１１４】
ステップＳＢ１９において、配線容量成分の計算に必要な形状数値表をデータベースＤＢ２から順次選択した後、該形状数値表に基づき疑似構造を順次生成する。
【０１１５】
図９は、疑似構造生成工程において生成された疑似構造の一例を示す断面図である。図９において、２００は接地配線層となる第１の配線層、２０１は第２の配線層、２０２は第１の層間絶縁膜、２０３は第２の層間絶縁膜、２０４はパッシベーション膜、２０４ａはパッシベーション膜２０４に生じたボイドを示している。また、図９において、太い実線により囲まれている部分は配線容量シミュレーションの対象となる一の解析領域を示している。図９に示すように、一の解析領域に隣接する部分である他の解析領域は一の解析領域を折り返した形状と同等であるため、一の解析領域が表現された疑似構造を他の解析領域に流用できるので、疑似構造の生成に要する時間を短縮することができる。
【０１１６】
尚、疑似構造生成工程において、製造条件及び製造モデル等をデータベースから抽出して用いたが、これに代えて、製造条件及び製造モデル等を逐次作成して用いてもよい。
【０１１７】
また、疑似構造生成工程において、プロセスの種類を指定することにより製造条件又は製造工程順序を決めたが、これに代えて、疑似構造生成工程で生成される疑似構造が所定の疑似構造に等しくなるように、製造条件又は製造工程順序を決めてもよい。
【０１１８】
次に、ステップＳＢ２において、配線容量計算手段により行なわれる配線容量計算工程について説明する。すなわち、配線容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された疑似構造に基づき、配線容量シミュレーションを用いて配線容量計算を行なった後、該配線容量計算の結果に基づき配線容量成分の計算を行なう。
【０１１９】
第２の実施形態によると、疑似構造生成工程において、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる製造モデルに、所定の製造条件を入力して半導体装置の製造工程を再現すると共に該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるので、容量計算の精度を向上させることができる。また、半導体装置の試作又は実測を行なうことなく疑似構造を生成できるので、容量計算を簡単に行なうことができる。
【０１２０】
尚、第２の実施形態において、計算対象となる配線容量成分毎に疑似構造を逐次作成したが、これに代えて、全ての配線層が配置された疑似構造を予め製造モデルを用いて生成しておくと共に、該疑似構造を部分的に変更して、計算対象となる配線容量成分毎に用いてもよいし、又は配線部における特徴的な構造が表現された複数の疑似構造を予め製造モデルを用いて生成しておくと共に、該複数の疑似構造を幾何学的に組み合わせて、計算対象となる配線容量成分毎に用いてもよい。このようにすると、疑似構造の生成に要する時間を短縮することができる。
【０１２１】
また、第２の実施形態において、製造モデルを用いて生成された疑似構造に基づき配線容量の計算を行なったが、これに代えて、製造モデルを用いて生成された疑似構造に基づき配線抵抗の計算を行なっても同等の効果、すなわち抵抗計算の精度が向上するという効果が得られる。
【０１２２】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、トランジスタ素子に生じる空乏層の容量の計算を例として、図面を参照しながら説明する。
【０１２３】
図１０は第３の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０１２４】
まず、ステップＳＣ１において、原型データ生成手段により行なわれる原型データ生成工程について説明する。すなわち、原型データ生成工程においては、容量計算の対象となる半導体装置の構造が表現された疑似構造の原型データを生成する。
【０１２５】
図１１は、空乏層を含むトランジスタ素子の一例を示す断面図である。図１１において、３００は半導体基板、３００ａは半導体基板の表面、３０１はソース・ドレイン領域、３０２はゲート絶縁膜、３０３はゲート電極、３０４は空乏層を示している。また、図１１において、太い実線はチャネル領域とソース領域（又はドレイン領域）とのジャンクションを示しており、白い丸印は電子を示しており、黒い丸印は正孔を示している。ジャンクションの形若しくは位置又は空乏層３０４の曲がり方若しくは厚さは、半導体基板３００又はソース・ドレイン領域３０１の電気的特性、例えば不純物物質又は不純物濃度等によって変化する。
【０１２６】
原型データ生成工程において、具体的には、半導体基板３００とソース・ドレイン領域３０１との間に挟まれた空乏層３０４の容量を近似的に求めたいので、空乏層３０４の原型データとしては、例えばジャンクションを中心線とする長方形を選択する。
【０１２７】
また、原型データ生成工程において、疑似構造の原型データを生成すると共に、容量計算の対象（本実施形態では半導体基板３００とソース・ドレイン領域３０１との間に挟まれた空乏層３０４）、及び容量計算の具体的条件（本実施形態では半導体基板３００とソース・ドレイン領域３０１とに印加する電圧、及び容量の単位等）等を入力しておく。尚、前記の入力は後の容量計算工程において行なってもよい。
【０１２８】
次に、ステップＳＣ２において、形状モデル作成手段により行なわれる形状モデル作成工程について説明する。すなわち、形状モデル作成工程においては、半導体装置における一の構成要素の形状の、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である形状モデル、例えば空乏層の形状の、ジャンクションの基板表面からの深さ（以下、ジャンクション位置と称する）及び空乏層の厚さに対する依存関係が表現された形状モデルを作成する。尚、空乏層の厚さは、半導体基板内部における電荷総量（キャリアである電子及び正孔の数の差）の分布等から求められる。
【０１２９】
以下、基板下向きにｙ座標をとると共にｙ座標の原点を基板表面にとった場合の空乏層３０４の形状モデルの一例を示す。
【０１３０】
空乏層下端ｙ座標  ＝  ジャンクション位置  ＋  空乏層の厚さ／２
空乏層上端ｙ座標  ＝  ジャンクション位置  −  空乏層の厚さ／２
尚、形状モデル作成工程で作成された形状モデルは、図１０に示すようにデータベースＤＣ１に記憶される。これにより、形状モデル作成工程で作成された形状モデルを再利用することが可能となる。
【０１３１】
次に、ステップＳＣ３において、計算条件値作成手段により行なわれる計算条件値作成工程について説明する。すなわち、計算条件値作成工程において、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性、例えば、ジャンクション位置等が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０１３２】
次に、ステップＳＣ４において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程において、形状モデル作成工程で作成された形状モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置における一の構成要素の形状、例えば空乏層の形状を求めた後、該一の構成要素の形状を用いて疑似構造を生成する。
【０１３３】
図１２は、疑似構造生成工程で生成された疑似構造の一例を示す断面図である。図１２において、３１０は半導体基板、３１０ａは半導体基板の表面、３１１はソース・ドレイン領域、３１２はゲート絶縁膜、３１３はゲート電極、３１４は空乏層を示している。また、図１２において、太い実線はチャネル領域とソース領域（又はドレイン領域）とのジャンクションを示し、ａはジャンクション位置を示し、ｂは空乏層の厚さを示している。
【０１３４】
次に、ステップＳＣ５において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分、例えば空乏層の容量を計算する。
【０１３５】
第３の実施形態によると、形状モデル作成工程において、一の構成要素の形状の、他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された形状モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、他の構成要素の形状又は電気的特性が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、形状モデル作成工程で作成された形状モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して一の構成要素の形状を求めると共に該一の構成要素の形状を用いて疑似構造を生成するため、一の構成要素の形状が正確に表現された疑似構造を生成できるので、容量計算の精度を向上させることができる。また、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるので、容量計算を簡単化することができる。
【０１３６】
尚、第３の実施形態において、空乏層の形状の、ジャンクション位置及び空乏層の厚さに対する依存関係が表現された形状モデルを作成したが、これに代えて、例えば空乏層の形状の、基板物質、不純物物質及び不純物導入量に対する依存関係が表現された形状モデル等を作成してもよい。基板物質と不純物物質と不純物導入量とが決まると、不純物濃度分布が経験的に求められるため、空乏層付近の構造を決めることができる。すなわち、空乏層の形状の、基板物質、不純物物質及び不純物導入量に対する依存関係が表現された形状モデルに、半導体装置の製造時における不純物導入量等の制御可能な値を入力することにより、空乏層の形状が求められる。
【０１３７】
以下に、基板物質と不純物物質と不純物導入量とから不純物濃度分布を求めるための数式の一例と、該不純物濃度分布からジャンクション位置又は空乏層の厚さを求めるための数式の一例とを示す。尚、不純物濃度分布から求めたジャンクション位置と空乏層の厚さとから空乏層の形状を求めるための数式は前記の空乏層３０４の形状モデルの一例と同一である。
【０１３８】
基板表面からある深さでの不純物濃度  ＝
ｆ（基板物質、不純物物質、不純物導入量、深さ）
但し、ｆは不純物濃度を計算するための不純物分布関数である。
【０１３９】
ジャンクション位置  ＝
ｇ（一導電型不純物物質、一導電型不純物導入量、他導電型不純物物質、  他導電型不純物導入量）
但し、ｇはｆによって計算される一導電型不純物濃度と他導電型不純物濃度とが同じになる位置を求めるための計算処理である。
【０１４０】
空乏層の厚さ  ＝
ｈ（不純物物質、………、表面濃度、………、係数、………）
但し、ｈは不純物物質の組み合わせ、各不純物物質の濃度、電子と正孔との再結合の割合等から空乏層の厚さを求めるための計算処理である。
【０１４１】
（第３の実施形態の変形例）
以下、本発明の第３の実施形態の変形例に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１４２】
図１３は第３の実施形態の変形例に係る容量計算方法のフロー図である。
【０１４３】
第３の実施形態の変形例に係る容量計算装置及び容量計算方法が第３の実施形態と異なるのは、ステップＳＤ２において、誘電率モデル作成手段により誘電率モデル作成工程が行なわれることである。すなわち、誘電率モデル作成工程においては、半導体装置における一の構成要素の誘電率の、半導体装置における他の構成要素の形状又は電気的特性に対する依存関係が表現された数式である誘電率モデル、例えば空乏層の誘電率の、半導体基板の電荷総量（キャリアである電子及び正孔の数の差）に対する依存関係が表現された誘電率モデルを作成する。
【０１４４】
図１４は、空乏層を含むトランジスタ素子の構造が表現された疑似構造の一例を示す断面図である。図１４において、３２０は半導体基板、３２０ａは半導体基板の表面、３２１はソース・ドレイン領域、３２２はゲート絶縁膜、３２３はゲート電極、３２４は空乏層を示している。また、図１４において、太い実線はチャネル領域とソース領域（又はドレイン領域）とのジャンクションを示している。
【０１４５】
図１５は、空乏層を定義する方法の一例を示す図である。図１５において、太い実線は、一の不純物物質を一の不純物導入量で半導体基板に注入した場合の半導体基板内部における電荷総量の一の分布を示しており、一点鎖線は、他の不純物物質を他の不純物導入量で半導体基板に注入した場合の半導体基板内部における電荷総量の他の分布を示しており、破線は空乏層と規定される電荷総量の上限値を示している。
【０１４６】
図１５に示す一の分布の場合、一の分布が空乏層と規定される電荷総量の上限値を下回る範囲が空乏層と規定されて、図１５に示すｃが空乏層の厚さとなる。
【０１４７】
しかし、図１５に示す他の分布の場合、電荷総量の上限値から空乏層の厚さを求めることができないため、例えば空乏層の形状の、ジャンクション位置及び空乏層の厚さに対する依存関係が表現された形状モデルを用いて疑似構造を生成することはできない。
【０１４８】
一方、第３の実施形態の変形例によると、例えばジャンクション位置及び空乏層の厚さをそれぞれ一定の値に固定して、空乏層の誘電率の電荷総量に対する依存関係が表現された誘電率モデルを用いて疑似構造を生成するため、図１５に示す他の分布の場合にも疑似構造を生成することができる。
【０１４９】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１５０】
図１６は第４の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０１５１】
まず、ステップＳＥ１において、製造工程指定手段により行なわれる製造工程指定工程について説明する。すなわち、製造工程指定工程において、半導体装置の製造工程の種類及び実施順序を指定する。
【０１５２】
次に、ステップＳＥ２において、製造モデル作成手段により行なわれる製造モデル作成工程について説明する。すなわち、製造モデル作成工程において、製造工程指定工程で指定された製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデル、例えば基板表面からの不純物の移動距離又は不純物濃度等の、所定の製造条件（拡散温度又は拡散時間等）に対する依存関係が表現された製造モデルを作成する。
【０１５３】
尚、製造モデル作成工程で作成された製造モデルは、データベースＤＥ１に記憶される。これにより、製造モデル作成工程で作成された製造モデルを再利用することが可能となる。
【０１５４】
次に、ステップＳＥ３において、計算条件値作成手段により行なわれる計算条件値作成工程について説明する。すなわち、計算条件値作成工程においては、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０１５５】
次に、ステップＳＥ４において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程において、製造工程指定工程で指定された製造工程の実施順序に従って、製造モデル作成工程で作成された製造モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成する。
【０１５６】
次に、ステップＳＥ５において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する。
【０１５７】
第４の実施形態によると、製造モデル作成工程において、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、製造モデル作成工程で作成された製造モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して半導体装置の製造工程を再現すると共に該製造工程を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるので、容量計算の精度を向上させることができる。また、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるので、容量計算を簡単化することができる。
【０１５８】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、細い溝型素子分離絶縁膜（以下、ＳＴＩと称する）の容量の計算を例として、図面を参照しながら説明する。
【０１５９】
図１７は第５の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０１６０】
まず、ステップＳＦ１において、原型データ生成手段により行なわれる原型データ生成工程について説明する。すなわち、原型データ生成工程においては、容量計算の対象となる半導体装置の構造が表現された疑似構造の原型データを生成する。
【０１６１】
図１８は、ＳＴＩの一例を示す断面図である。図１８において、５００は半導体基板、５０１はソース・ドレイン領域、５０２はゲート絶縁膜、５０３はゲート電極、５０４はＳＴＩ、ｄはＳＴＩの幅、ｅはＳＴＩの高さを示している。
【０１６２】
原型データ生成工程において、具体的には、２つのトランジスタ領域の間に挟まれたＳＴＩ５０４の容量を近似的に求めたいので、ＳＴＩ５０４の原型データとしては、例えば２つのトランジスタ領域の間に挟まれた四角形を選択する。このようにすると、ＳＴＩの形状はＳＴＩの幅ｄ及びＳＴＩの高さｅにより表現することができる。但し、実際のＳＴＩの形状は、製造工程における拡散温度又は拡散時間等の製造条件のばらつきによって変化する。
【０１６３】
図１９は、ＳＴＩの幅のばらつきの一例を示す図である。図１９において、ＳＴＩの幅のばらつきの分布を太い実線及び棒グラフにより示しており、ＳＴＩの幅の平均値を破線で示している。
【０１６４】
次に、ステップＳＦ２において、製造モデル作成手段により行なわれる製造モデル作成工程について説明する。すなわち、製造モデル作成工程においては、半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率の、半導体装置の製造工程における所定の製造条件に対する依存関係が表現された数式である製造モデル、例えばＳＴＩの形状、つまりＳＴＩの幅又はＳＴＩの高さの、所定の製造条件（酸化時間又はエッチングレート等）に対する依存関係が表現された数式である製造モデルを作成する。尚、製造モデルは、原型データ生成工程で生成された疑似構造の原型データ、及び半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率の規格値に基づき作成される。
【０１６５】
次に、ステップＳＦ３において、ばらつきモデル作成手段により行なわれるばらつきモデル作成工程について説明する。すなわち、ばらつきモデル作成工程においては、所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成する。ばらつきモデルとしては、例えば製造条件のばらつきを近似する分布関数モデルと該分布関数モデルの係数との組み合わせを用いることができる。
【０１６６】
尚、製造モデル作成工程で作成された製造モデル、及びばらつきモデル作成工程で作成されたばらつきモデルはデータベースＤＦ１に記憶される。これにより、製造モデル作成工程で作成された製造モデル、及びばらつきモデル作成工程で作成されたばらつきモデルを再利用することが可能となる。
【０１６７】
次に、ステップＳＦ４において、計算条件値作成手段により行なわれる計算条件値作成工程について説明する。すなわち、計算条件値作成工程においては、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０１６８】
次に、ステップＳＦ５において、平均疑似構造生成手段により行なわれる平均疑似構造生成工程について説明する。すなわち、平均疑似構造生成工程においては、製造モデル作成工程で作成された製造モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置の一の構成要素の形状又は誘電率、例えばＳＴＩの形状を求めた後、該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて半導体装置の平均的構造が表現された平均疑似構造を生成する。
【０１６９】
次に、ステップＳＦ６において、ばらつき疑似構造生成手段により行なわれるばらつき疑似構造生成工程について説明する。すなわち、ばらつき疑似構造生成工程においては、ばらつきモデル作成工程で作成されたばらつきモデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、所定の製造条件の複数のばらつき値を算出した後、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデル作成工程で作成された製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成する。
【０１７０】
次に、ステップＳＦ７において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、平均疑似構造生成工程で生成された平均疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量の平均値、例えばＳＴＩの容量の平均値を計算すると共に、ばらつき疑似構造生成工程で生成された複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、半導体装置の所定部分の容量の複数のばらつき値、例えばＳＴＩの容量の複数のばらつき値を計算する。
【０１７１】
第５の実施形態によると、製造モデル作成工程において、一の構成要素の形状又は誘電率の、所定の製造条件に対する依存関係が表現された製造モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、平均疑似構造生成工程において、製造モデルに計算条件値を入力して一の構成要素の形状又は誘電率を求めると共に該一の構成要素の形状又は誘電率を用いて平均疑似構造を生成するため、一の構成要素の形状又は誘電率が正確に表現された平均疑似構造を生成できるので、半導体装置の所定部分の容量の平均値を正確に計算することができる。
【０１７２】
また、第５の実施形態によると、ばらつきモデル作成工程において、半導体装置の所定の製造条件に基づき該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出するばらつきモデルを作成した後、ばらつき疑似構造生成工程において、ばらつきモデルに計算条件値を入力して所定の製造条件の複数のばらつき値を算出すると共に、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成するため、所定の製造条件のばらつき値に対応する半導体装置の構造のばらつきが正確に表現された複数のばらつき疑似構造を生成できるので、半導体装置の所定部分の容量のばらつきを正確に計算することができる。
【０１７３】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１７４】
図２０は第６の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０１７５】
まず、ステップＳＧ１において、製造工程指定手段により行なわれる製造工程指定工程について説明する。すなわち、製造工程指定工程においては、半導体装置の製造工程の種類及び実施順序を指定する。
【０１７６】
次に、ステップＳＧ２において、製造モデル作成手段により行なわれる製造モデル作成工程について説明する。すなわち、製造モデル作成工程においては、製造工程指定工程で指定された製造工程を所定の製造条件下において再現できる数式である製造モデル、例えば基板表面からの不純物の移動距離又は不純物濃度等の、所定の製造条件（酸化時間又はエッチングレート等）に対する依存関係が表現された製造モデルを作成する。
【０１７７】
次に、ステップＳＧ３において、ばらつきモデル作成手段により行なわれるばらつきモデル作成工程について説明する。すなわち、ばらつきモデル作成工程においては、所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出する数式であるばらつきモデルを作成する。ばらつきモデルとしては、例えば製造条件のばらつきを近似する分布関数モデルと該分布関数モデルの係数との組み合わせを用いることができる。
【０１７８】
尚、製造モデル作成工程で作成された製造モデル、及びばらつきモデル作成工程で作成されたばらつきモデルはデータベースＤＧ１に記憶される。これにより、製造モデル作成工程で作成された製造モデル、及びばらつきモデル作成工程で作成されたばらつきモデルを再利用することが可能となる。
【０１７９】
次に、ステップＳＧ４において、計算条件値作成手段により行なわれる計算条件値作成工程について説明する。すなわち、計算条件値作成工程においては、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０１８０】
次に、ステップＳＧ５において、平均疑似構造生成手段により行なわれる平均疑似構造生成工程について説明する。すなわち、平均疑似構造生成工程においては、製造モデル作成工程で作成された製造モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置の製造工程を再現した後、該製造工程を再現した結果を用いて半導体装置の平均的構造が表現された平均疑似構造を生成する。
【０１８１】
次に、ステップＳＧ６において、ばらつき疑似構造生成手段により行なわれるばらつき疑似構造生成工程について説明する。すなわち、ばらつき疑似構造生成工程においては、ばらつきモデル作成工程で作成されたばらつきモデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、所定の製造条件の複数のばらつき値を算出した後、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデル作成工程で作成された製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成する。
【０１８２】
次に、ステップＳＧ７において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、平均疑似構造生成工程で生成された平均疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量の平均値を計算すると共に、ばらつき疑似構造生成工程で生成された複数のばらつき疑似構造のそれぞれに基づき、半導体装置の所定部分の容量の複数のばらつき値を計算する。
【０１８３】
第６の実施形態によると、製造モデル作成工程において、半導体装置の製造工程を所定の製造条件下において再現できる製造モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の製造条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、平均疑似構造生成工程において、製造モデルに計算条件値を入力して半導体装置の製造工程を再現すると共に該製造工程を再現した結果を用いて平均疑似構造を生成するため、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された平均疑似構造を生成できるので、半導体装置の所定部分の容量の平均値を正確に計算することができる。
【０１８４】
また、第６の実施形態によると、ばらつきモデル作成工程において、半導体装置の所定の製造条件に基づき該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出するばらつきモデルを作成した後、ばらつき疑似構造生成工程において、ばらつきモデルに計算条件値を入力して所定の製造条件の複数のばらつき値を算出すると共に、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成するため、所定の製造条件のばらつき値に対応する半導体装置の構造のばらつきが正確に表現された複数のばらつき疑似構造を生成できるので、半導体装置の所定部分の容量のばらつきを正確に計算することができる。
【０１８５】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、トランジスタ素子に生じる空乏層の容量の計算を例として、図面を参照しながら説明する。
【０１８６】
図２１は第７の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０１８７】
まず、ステップＳＨ１において、使用状態指定手段により行なわれる使用状態指定工程について説明する。すなわち、使用状態指定工程において、半導体装置を使用する際の使用状態、例えばトランジスタの各電極に電圧を与えると共に半導体基板を接地するというような使用状態を指定する。
【０１８８】
図２２は、電圧を印加していない状態における空乏層を含むトランジスタ素子の一例を示す断面図である。図２２において、７００は半導体基板、７０１はソース・ドレイン領域、７０２はゲート絶縁膜、７０３はゲート電極、７０４はソース・ドレイン電極、７０５は空乏層を示している。また、図２２において、太い実線はチャネル領域とソース領域（又はドレイン領域）とのジャンクションを示しており、白い丸印は電子を示しており、黒い丸印は正孔を示している。
【０１８９】
図２３は、図２２に示すトランジスタ素子に電圧を印加したときの、空乏層の位置及び幅、又はジャンクションの位置の変化の様子を示す図である。
【０１９０】
図２３に示すように、トランジスタ素子に電圧を印加すると、空乏層及びジャンクションの位置が深くなると共に空乏層の幅が拡がる。
【０１９１】
次に、ステップＳＨ２において、使用モデル作成手段により行なわれる使用モデル作成工程について説明する。すなわち、使用モデル作成工程においては、使用状態指定工程で指定された使用状態を所定の使用条件下において再現できる数式である使用モデル、例えば空乏層の形状又はジャンクション位置等の、所定の使用条件（トランジスタの各電極に印加される電圧の高さ等）に対する依存関係が表現された使用モデル、つまり不純物移動度の電界強度に対する依存関係が表現された使用モデルを作成する。
【０１９２】
尚、使用モデル作成工程で作成された使用モデルは、データベースＤＨ１に記憶される。これにより、使用モデル作成工程で作成された使用モデルを再利用することが可能となる。
【０１９３】
次に、ステップＳＨ３において、計算条件値作成手段により行なわれる計算条件値作成工程について説明する。すなわち、計算条件値作成工程においては、所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０１９４】
次に、ステップＳＨ４において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程においては、使用モデル作成工程で作成された使用モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置の使用状態を再現した後、該使用状態を再現した結果を用いて疑似構造を生成する。
【０１９５】
次に、ステップＳＨ５において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する。
【０１９６】
第７の実施形態によると、使用モデル作成工程において、半導体装置の使用状態を所定の使用条件下において再現できる使用モデルを作成すると共に、計算条件値作成工程において、所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成した後、疑似構造生成工程において、使用モデル作成工程で作成された使用モデルに計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して半導体装置の使用状態を再現すると共に、該使用状態を再現した結果を用いて疑似構造を生成するため、使用状態に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるので、容量計算の精度を向上させることができる。また、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるので、容量計算を簡単化することができる。
【０１９７】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１９８】
尚、本実施形態に係る容量計算装置は、第１〜７の実施形態において作成された形状モデル、誘電率モデル、製造モデル、又は使用モデルを用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算する手段を備えていると共に、予め作成された形状モデル、誘電率モデル、製造モデル、又は使用モデルが十分に蓄積されたデータベースを備えているものとする。
【０１９９】
図２４は第８の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０２００】
まず、ステップＳＩ１において、計算条件値群作成手段により行なわれる計算条件値群作成工程について説明する。すなわち、計算条件値群作成工程においては、形状モデル若しくは誘電率モデルを用いる場合、半導体装置における所定の構成要素の形状又は電気的特性が、製造モデルを用いる場合、所定の製造条件が、使用モデルを用いる場合、所定の使用条件が、それぞれ数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０２０１】
尚、計算条件値群作成工程においては、複数の計算条件値を計算条件値群として順次入力する。
【０２０２】
次に、ステップＳＩ２において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程においては、形状モデル若しくは誘電率モデルを用いる場合、データベースＤＩ１から抽出された形状モデル若しくは誘電率モデルに、製造モデルを用いる場合、データベースＤＩ２から抽出された製造モデルに、使用モデルを用いる場合、データベースＤＩ３から抽出された使用モデルに、計算条件値群作成工程で作成された複数の計算条件値を順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて複数の疑似構造を生成する。
【０２０３】
次に、ステップＳＩ３において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された複数の疑似構造のそれぞれに基づき、半導体装置の所定部分の複数の容量を計算する。
【０２０４】
次に、ステップＳＩ４において、容量値関数作成手段により行なわれる容量値関数作成工程について説明する。すなわち、容量値関数作成工程においては、例えば最小二乗法等の近似方法を用いることにより、計算条件値群作成工程で作成された複数の計算条件値と、容量計算工程で計算された複数の容量の値との相関関係が表現された関数である容量値関数を作成する。
【０２０５】
尚、容量値関数作成工程で作成された容量値関数は、データベースＤＩ４に記憶される。これにより、容量値関数作成工程で作成された容量値関数を再利用することが可能となる。
【０２０６】
次に、ステップＳＩ５において、計算条件値作成手段により行なわれる計算条件値作成工程について説明する。すなわち、計算条件値作成工程においては、半導体装置における所定の構成要素の形状若しくは電気的特性、所定の製造条件、又は所定の使用条件が数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。
【０２０７】
次に、ステップＳＩ６において、簡易容量計算手段により行なわれる簡易容量計算工程について説明する。すなわち、簡易容量計算工程においては、容量値関数作成工程で作成された容量値関数に計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力することにより、半導体装置の所定部分の容量を計算する。
【０２０８】
第８の実施形態によると、容量値関数作成工程において、計算条件値群作成工程で作成された複数の計算条件値と、容量計算工程で計算された半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された容量値関数を作成した後、簡易容量計算工程において、容量値関数作成工程で作成された容量値関数を用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算するため、疑似構造を生成することなく容量値関数を用いて容量計算を行なうことができるので、容量計算を簡単化することができる。尚、通常、容量値関数作成工程と簡易容量計算工程とが連続的に行なわれることはなく、簡易容量計算工程においては、予め作成され、データベース等に蓄積されている容量値関数が用いられる。
【０２０９】
また、第８の実施形態によると、形状モデル、誘電率モデル、製造モデル、又は使用モデルを用いて容量計算を行なった結果に基づき容量値関数を作成しているため、該容量値関数を用いて容量計算を行なうことにより、半導体装置の製造工程から使用段階にかけての容量のばらつきの予測等を簡単に行なうことができる。
【０２１０】
（第９の実施形態）
以下、本発明の第９の実施形態に係る容量計算装置及び容量計算方法について、図面を参照しながら説明する。
【０２１１】
尚、本実施形態に係る容量計算装置は、第８の実施形態と同様に、第１〜７の実施形態において作成された形状モデル、誘電率モデル、製造モデル、又は使用モデルを用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算する手段を備えていると共に、予め作成された形状モデル、誘電率モデル、製造モデル、又は使用モデルが十分に蓄積されたデータベースを備えているものとする。
【０２１２】
図２５は第９の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【０２１３】
まず、ステップＳＪ１において、目標容量値入力手段により行なわれる目標容量値入力工程について説明する。すなわち、目標容量値入力工程においては、後の容量計算工程で計算される容量の値である計算容量値の目標値となる目標容量値、及び計算容量値と目標容量値との間の許容差を入力する。ここで、許容差としては、例えば目標容量値と所定の係数とが積算された値等を用いる。
【０２１４】
次に、ステップＳＪ２において、計算条件値設定手段により行なわれる計算条件値設定工程について説明する。すなわち、計算条件値群作成工程においては、形状モデル若しくは誘電率モデルを用いる場合、半導体装置における所定の構成要素の形状又は電気的特性が、製造モデルを用いる場合、所定の製造条件が、使用モデルを用いる場合、所定の使用条件が、それぞれ数値計算可能なデータとして表現された計算条件値を作成する。このとき、計算容量値が目標容量値に等しくなるように計算条件値が決定される。
【０２１５】
尚、計算条件値作成工程においては、計算容量値と目標容量値との間の差である容量値差が、目標容量値入力工程で入力された許容差よりも小さくなるまで、計算条件値が繰り返し変更されると共に、最初の計算条件値作成工程おいては、計算条件値の初期値として所定値が用いられる。
【０２１６】
次に、ステップＳＪ３において、疑似構造生成手段により行なわれる疑似構造生成工程について説明する。すなわち、疑似構造生成工程においては、形状モデル若しくは誘電率モデルを用いる場合、データベースＤＪ１から抽出された形状モデル若しくは誘電率モデルに、製造モデルを用いる場合、データベースＤＪ２から抽出された製造モデルに、使用モデルを用いる場合、データベースＤＪ３から抽出された使用モデルに、計算条件値作成工程で作成された計算条件値を入力して得られる結果を用いて疑似構造を生成する。
【０２１７】
次に、ステップＳＪ４において、容量計算手段により行なわれる容量計算工程について説明する。すなわち、容量計算工程においては、疑似構造生成工程で生成された疑似構造に基づき、半導体装置の所定部分の容量を計算する。
【０２１８】
次に、ステップＳＪ５において、容量値差計算手段により行なわれる容量値差計算工程について説明する。すなわち、容量値差計算工程においては、容量計算工程で計算された容量の値である計算容量値と、目標容量値入力工程で入力された目標容量値との差の絶対値である容量値差を計算する。
【０２１９】
次に、ステップＳＪ６において、容量値差判定手段により行なわれる容量値差判定工程について説明する。すなわち、容量値差判定工程においては、容量値差計算工程で計算された容量値差が、目標容量値入力工程で入力された許容差よりも小さいか否かの判断をする。容量値差が許容差よりも小さければ、ステップＳＪ７に進み、容量値差が許容差よりも小さくなければ、ステップＳＪ２に戻る。
【０２２０】
次に、ステップＳＪ７において、疑似構造出力手段により行なわれる疑似構造出力工程について説明する。すなわち、疑似構造出力工程においては、容量値差計算工程で計算された容量値差が、目標容量値入力工程で入力された許容差よりも小さい場合における、すなわち計算容量値が目標容量値に略等しい場合における、該計算容量値の算出に用いられた疑似構造を出力する。このとき、該疑似構造に加えて、該疑似構造の生成に用いられた計算条件値、例えば製造条件等を出力してもよい。
【０２２１】
第９の実施形態によると、容量計算工程において計算された半導体装置の所定部分の容量の値である計算容量値が、目標容量値入力工程において入力された目標容量値に略等しくなるまで、計算条件値作成工程、疑似構造生成工程、及び容量計算工程を、計算条件値作成工程において計算条件値を変更しながら繰り返し行なうため、計算容量値が目標容量値に略等しくなった場合において、該計算容量値の算出に用いられた疑似構造、又は該疑似構造の生成に用いられた計算条件値を出力することにより、半導体装置の所定部分の容量の値が目標容量値に略等しくなるときの半導体装置の構造又は製造条件等を知ることができる。
【０２２２】
【発明の効果】
第１の容量計算装置によると、絶縁層の形状が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２３】
第２の容量計算装置によると、半導体装置における一の構成要素の形状が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２４】
第３の容量計算装置によると、半導体装置における一の構成要素の誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２５】
第４の容量計算装置によると、使用状態に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２６】
第５の容量計算装置によると、半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２７】
第６の容量計算装置によると、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２８】
第２〜第６の容量計算装置において、計算条件値作成手段が作成した複数の計算条件値と、容量計算手段が計算した半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された容量値関数を作成する容量値関数作成手段と、容量値関数作成手段が作成した容量値関数を用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算手段とを備えていると、疑似構造を生成することなく容量値関数を用いて容量計算を行なうことができるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２２９】
第２〜第６の容量計算装置において、計算条件値作成手段が、容量計算手段が計算した半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるなるまで、計算条件値を繰り返し変更すると、半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなった場合において、該容量の値の算出に用いられた疑似構造、又は該疑似構造の生成に用いられた計算条件値を出力することにより、半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるときの半導体装置の構造又は製造条件等を知ることができる。
【０２３０】
第５又は第６の容量計算装置において、所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出するばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成手段を備えており、疑似構造生成手段が、ばらつきモデルに計算条件値を入力して所定の製造条件の複数のばらつき値を算出すると共に、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成すると、所定の製造条件のばらつき値に対応する半導体装置の構造のばらつきが正確に表現された複数のばらつき疑似構造を生成できるため、半導体装置の所定部分の容量のばらつきを正確に計算することができる。
【０２３１】
第６の容量計算装置において、計算条件値作成手段が、疑似構造生成手段が生成する疑似構造が所定の疑似構造に等しくなるように、所定の製造条件を決定すると、所定の構造を有する半導体装置について容量計算を行なうことができる。
【０２３２】
第１の容量計算方法によると、絶縁層の形状が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２３３】
第２の容量計算方法によると、半導体装置における一の構成要素の形状が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２３４】
第３の容量計算方法によると、半導体装置における一の構成要素の誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２３５】
第４の容量計算方法によると、使用状態に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２３６】
第５の容量計算方法によると、半導体装置における一の構成要素の形状又は誘電率が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２３７】
第６の容量計算方法によると、製造工程に対応して変化する半導体装置の構造が正確に表現された疑似構造を生成できるため、容量計算の精度を向上させることができると共に、計算条件値の変更により色々な疑似構造を簡単に生成できるため、容量計算を簡単化することができる。
【０２３８】
第２〜第６の容量計算方法において、計算条件値作成工程において作成された複数の計算条件値と、容量計算工程において計算された半導体装置の所定部分の複数の容量の値との相関関係が表現された容量値関数を作成する容量値関数作成工程と、容量値関数作成工程において作成された容量値関数を用いて、半導体装置の所定部分の容量を計算する簡易容量計算工程とを備えていると、疑似構造を生成することなく容量値関数を用いて容量計算を行なうことができるため、容量計算を簡単化することができる。尚、実際の運用上、容量値関数作成工程と簡易容量計算工程とが連続的に行なわれることはなく、簡易容量計算工程においては、予め作成され、データベース等に蓄積されている容量値関数が用いられる。
【０２３９】
第２〜第６の容量計算方法において、計算条件値作成工程、疑似構造生成工程、及び容量計算工程を、容量計算工程において計算された半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるまで、計算条件値作成工程において計算条件値を変更しながら繰り返し行なう繰り返し工程を備えていると、半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなった場合において、該容量の値の算出に用いられた疑似構造、又は該疑似構造の生成に用いられた計算条件値を出力することにより、半導体装置の所定部分の容量の値が所定値に略等しくなるときの半導体装置の構造又は製造条件等を知ることができる。
【０２４０】
第５又は第６の容量計算方法において、所定の製造条件に基づき、該所定の製造条件の複数のばらつき値を算出するばらつきモデルを作成するばらつきモデル作成工程を備えており、疑似構造生成工程が、ばらつきモデルに計算条件値を入力して所定の製造条件の複数のばらつき値を算出した後、該所定の製造条件の複数のばらつき値を製造モデルに順次入力して得られる結果のそれぞれを用いて、半導体装置の構造のばらつきが表現された複数のばらつき疑似構造を生成すると、所定の製造条件のばらつき値に対応する半導体装置の構造のばらつきが正確に表現された複数のばらつき疑似構造を生成できるため、半導体装置の所定部分の容量のばらつきを正確に計算することができる。
【０２４１】
第６の容量計算方法において、計算条件値作成工程が、疑似構造生成工程において生成された疑似構造が所定の疑似構造に等しくなるように、所定の製造条件を決定する工程を含むと、所定の構造を有する半導体装置について容量計算を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図２】前記の容量計算方法における形状モデル作成工程の各処理を説明する図である。
【図３】前記の容量計算方法において、ボイドを含む配線部の構造が表現された疑似構造の一例を示す断面図である。
【図４】前記の容量計算方法において、ボイドの形状を実測したデータをプロットした図である。
【図５】前記の容量計算方法において、ボイドの形状の配線間隔に対する依存関係が表現された形状モデルを示す図である。
【図６】前記の容量計算方法における疑似構造生成工程の各処理を説明する図である。
【図７】前記の容量計算方法における疑似構造生成工程において生成された疑似構造の一例を示す断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図９】前記の容量計算方法における疑似構造生成工程において生成された疑似構造の一例を示す断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図１１】前記の容量計算方法において、空乏層を含むトランジスタ素子の一例を示す断面図である。
【図１２】前記の容量計算方法における疑似構造生成工程において生成された疑似構造の一例を示す断面図である。
【図１３】第３の実施形態の変形例に係る容量計算方法のフロー図である。
【図１４】前記の容量計算方法において、空乏層を含むトランジスタ素子の構造が表現された疑似構造の一例を示す断面図である。
【図１５】前記の容量計算方法において、空乏層を定義する方法の一例を示す図である。
【図１６】第４の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図１７】第５の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図１８】前記の容量計算方法において、ＳＴＩの一例を示す断面図である。
【図１９】前記の容量計算方法において、ＳＴＩの幅のばらつきの一例を示す図である。
【図２０】第６の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図２１】第７の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図２２】前記の容量計算方法において、電圧を印加していない状態における空乏層を含むトランジスタ素子の一例を示す断面図である。
【図２３】前記の容量計算方法において、トランジスタ素子に電圧を印加したときの、空乏層の位置及び幅、又はジャンクションの位置の変化の様子を示す図である。
【図２４】第８の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図２５】第９の実施形態に係る容量計算方法のフロー図である。
【図２６】従来の容量計算方法において、配線構造の一例を示す立体図である。
【図２７】従来の容量計算方法において、配線容量シミュレーションに用いられる疑似構造の一例を示す断面図である。
【図２８】従来の容量計算方法において、ＭＯＳトランジスタの一例を示す断面図である。
【図２９】従来の容量計算方法において、２つのトランジスタ素子を分離するＳＴＩの一例を示す断面図である。
【図３０】従来の容量計算方法において、配線構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１００  第１の配線層
１０１  第２の配線層
１０２  第１の層間絶縁膜
１０２ａ  第１の層間絶縁膜のテーパ部
１０３  第２の層間絶縁膜
１０４  パッシベーション膜
１０４ａ  ボイド
１１０  第１の配線層
１１１  第２の配線層
１１２  第１の層間絶縁膜
１１３  第２の層間絶縁膜
１１４  パッシベーション膜
１１４ａ  ボイド
２００  第１の配線層
２０１  第２の配線層
２０２  第１の層間絶縁膜
２０３  第２の層間絶縁膜
２０４  パッシベーション膜
２０４ａ  ボイド
３００  半導体基板
３００ａ  半導体基板の表面
３０１  ソース・ドレイン領域
３０２  ゲート絶縁膜
３０３  ゲート電極
３０４  空乏層
３１０  半導体基板
３１０ａ  半導体基板の表面
３１１  ソース・ドレイン領域
３１２  ゲート絶縁膜
３１３  ゲート電極
３１４  空乏層
３２０  半導体基板
３２０ａ  半導体基板の表面
３２１  ソース・ドレイン領域
３２２  ゲート絶縁膜
３２３  ゲート電極
３２４  空乏層
５００  半導体基板
５０１  ソース・ドレイン領域
５０２  ゲート絶縁膜
５０３  ゲート電極
５０４  ＳＴＩ
７００  半導体基板
７０１  ソース・ドレイン領域
７０２  ゲート絶縁膜
７０３  ゲート電極
７０４  ソース・ドレイン電極
７０５  空乏層
ａ  ジャンクション位置
ｂ  空乏層の厚さ
ｃ  空乏層の厚さ
ｄ  ＳＴＩの幅
ｅ  ＳＴＩの高さ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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