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JP2007036269A - Semiconductor process simulation device - Google Patents

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JP2007036269A
JP2007036269A JP2006244444A JP2006244444A JP2007036269A JP 2007036269 A JP2007036269 A JP 2007036269A JP 2006244444 A JP2006244444 A JP 2006244444A JP 2006244444 A JP2006244444 A JP 2006244444A JP 2007036269 A JP2007036269 A JP 2007036269A
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Japan
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dislocation
process simulation
ring
transmission electron
semiconductor process
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JP2006244444A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hino
威 日野
Toshihiro Hyodo
敏宏 兵頭
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor process simulation device which adopts an impurity diffusion model under the consideration of a dislocation loop for reducing a time and labor required for extracting the physical quantity of the dislocation loop from a transmission electron microscope picture. <P>SOLUTION: A semiconductor process simulation device is provided with an image data input part 2001 for capturing a transmission electron microscope picture image to be used for extracting the physical quantity of a dislocation loop introduced to a silicon substrate in the case of ion injection, and a process simulation device calculation part 2002 for carrying out impurity diffusion by using a diffusion model under the consideration of contribution from the dislocation loop introduced to the substrate in the ion injection process for the diffusion of impurity in a heat treatment process posterior to the ion injection process. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体の製造プロセスをシミュレートする半導体プロセスシミュレーション装置に係り、特に、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを取り入れた半導体プロセスシミュレーション装置において、転位の輪の物理量を透過電子顕微鏡写真から抽出する時間と労力を低減した半導体プロセスシミュレーション装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process, and in particular, a semiconductor process simulation apparatus that incorporates an impurity diffusion model that takes dislocation rings into account. The present invention relates to a semiconductor process simulation apparatus that reduces the time and labor to be extracted from the process.

今日の半導体デバイス開発においては、半導体プロセスシミュレーション装置は重要な位置を占めており、商品として開発された半導体プロセスシミュレーション装置も普及しており、半導体デバイス開発者に利用されている。   In today's semiconductor device development, a semiconductor process simulation apparatus occupies an important position, and a semiconductor process simulation apparatus developed as a product is widespread and used by semiconductor device developers.

しかしながら、市販の半導体プロセスシミュレーション装置に組込まれているモデルは未だに物理的には不十分であり、半導体デバイス製造の際に用いるプロセス毎にシミュレーションのパラメータの合わせ込みが必要な場合も数多くある。   However, a model incorporated in a commercially available semiconductor process simulation apparatus is still physically insufficient, and there are many cases in which adjustment of simulation parameters is required for each process used in manufacturing a semiconductor device.

特に、製造プロセスにおける熱処理工程は、年々その熱処理温度が低くなってきており、このような低温の熱処理では、従来の高温の熱処理を用いた製造プロセスでは問題とならなかったシリコンウェハ中の結晶欠陥が、熱処理中の不純物の拡散に影響を与えると言われている。   In particular, the heat treatment temperature in the manufacturing process has been decreasing year by year, and in such a low-temperature heat treatment, crystal defects in a silicon wafer that have not been a problem in the conventional manufacturing process using a high-temperature heat treatment. However, it is said to affect the diffusion of impurities during the heat treatment.

本発明で取り扱っている結晶の転位の輪も、低温の熱処理工程では不純物拡散に影響を与えると言われているが、市販の半導体プロセスシミュレーション装置には組込まれてはおらず、また、学術論文及び特許公報等の公知の文献においても、結晶の転位の輪のモデルを実際に2次元半導体プロセスシミュレーション装置に組込む方法は公表されていない。   The crystal dislocation ring handled in the present invention is also said to affect the impurity diffusion in the low-temperature heat treatment process, but is not incorporated in a commercially available semiconductor process simulation apparatus, Also in known documents such as patent publications, a method for actually incorporating a crystal dislocation ring model into a two-dimensional semiconductor process simulation apparatus is not disclosed.

尚、学術論文発表においては、Mark.E.Lawと彼の研究グループから、イオン注入等で結晶中に導入される転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用した半導体プロセスシミュレーション装置に関する一連の論文が発表されている。   In academic paper announcements, Mark. E. Law and his research group have published a series of papers on semiconductor process simulation equipment using an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring introduced into the crystal by ion implantation.

最近、発表された論文の例としては、非特許文献1がある。しかしながら、一連の論文では、不純物拡散モデルにおける転位の輪の寄与に関する記述はなされているが、本発明に係るプロセスシミュレーション装置を構築する際に必要となる、転位の輪の位置の定義の方法及び入力方法、並びに、イオン注入プロセス後の転位の輪をどの工程まで考慮するか等については記載されていない。   Non-patent document 1 is an example of a recently published paper. However, although a series of papers describe the contribution of the dislocation ring in the impurity diffusion model, a method for defining the position of the dislocation ring, which is necessary when constructing the process simulation apparatus according to the present invention, and It does not describe the input method, and up to which step the dislocation ring after the ion implantation process is considered.

H.Park、K.S.Jones and M.E.Law 、J. Electrochem. Soc.、Vol. 141、759、1994H. Park, K. S. Jones and M. E. Law, J. Electrochem. Soc., Vol. 141, 759, 1994

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを取り入れた半導体プロセスシミュレーション装置において、転位の輪の物理量を透過電子顕微鏡写真から抽出する時間と労力を低減した半導体プロセスシミュレーション装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above, and in a semiconductor process simulation apparatus incorporating an impurity diffusion model taking into account the dislocation ring, the time for extracting the physical quantity of the dislocation ring from the transmission electron micrograph An object of the present invention is to provide a semiconductor process simulation apparatus with reduced labor.

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、半導体の製造プロセスをシミュレートする半導体プロセスシミュレーション装置において、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を入力するための画像データ入力手段と、イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散に前記イオン注入工程により基板中に導入される転移の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いて不純物拡散を行うプロセスシミュレーション手段と備えたものである。   In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor process simulation apparatus according to the present invention is a semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process, wherein physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation are calculated. Image data input means for inputting a transmission electron micrograph image used for extraction, and contribution from the transition ring introduced into the substrate by the ion implantation step to the diffusion of impurities in the heat treatment step after the ion implantation step And a process simulation means for performing impurity diffusion using a diffusion model that takes into account the above.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記画像データ入力手段により取り込まれた前記透過電子顕微鏡写真画像を用いて、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出する転位の輪の物理量抽出手段を備えたこととした。   In addition, the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention uses the transmission electron micrograph image captured by the image data input means to extract physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate during ion implantation. It is provided with a physical quantity extraction means for dislocation rings.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の物理量抽出手段は、画像データ入力手段により取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を、平面透過電子顕微鏡画像と、断面透過電子顕微鏡画像とに区別するものである。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the dislocation ring physical quantity extraction means includes a transmission electron microscopic image, a cross-sectional transmission electron microscope image, a cross-sectional transmission electron microscope image, and a transmission electron microscopic image captured by the image data input means. It is a distinction.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の物理量抽出手段は、前記平面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の大きさ及び密度を抽出するものである。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the dislocation ring physical quantity extraction means extracts the size and density of the dislocation ring from the plane transmission electron microscope image.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の物理量抽出手段により前記平面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度をプロセス条件毎に、分類して保存するデータベースを備えたものである。   Also, the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention classifies and stores the size and density of the dislocation ring extracted from the plane transmission electron microscope image by the dislocation ring physical quantity extraction means for each process condition. It has a database.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の物理量抽出手段は、前記断面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の発生位置データを抽出するものである。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the dislocation ring physical quantity extraction means extracts dislocation ring occurrence position data from the cross-sectional transmission electron microscope image.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の発生位置データは、転位の輪の発生深さであることとしている。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the generation position data of the dislocation ring is a generation depth of the dislocation ring.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の発生位置データは、転位の輪の発生深さと、転位の輪の発生位置のイオン注入マスクからの横方向距離及び深さ方向と、並びに、横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータであることにしている。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the generation position data of the dislocation ring includes a generation depth of the dislocation ring, a lateral distance and a depth direction from the ion implantation mask of the generation position of the dislocation ring. , And the parameters of the elliptical arc representing the shape of the transition region in the horizontal direction.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、一つの断面透過電子顕微鏡画像から抽出される転位の輪の発生位置データは、1組もしくは複数組であることにしている。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the generation position data of dislocation rings extracted from one cross-sectional transmission electron microscope image is one set or a plurality of sets.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の発生位置データをプロセス条件ごとに整理して格納するデータベースを備えたこととしている。   In addition, the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention includes a database for storing the generation position data of the dislocation ring for each process condition.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記転位の輪の物理量抽出手段により、前記平面透過電子顕微鏡写真画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度と、並びに、前記断面透過電子顕微鏡写真画像から抽出された転位の輪の発生位置データを、プロセス条件毎に、分類して格納するデータベースを備えた構成としている。   In addition, the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention includes a dislocation ring physical quantity extraction unit that extracts the size and density of a dislocation ring extracted from the plane transmission electron micrograph image, and the cross-sectional transmission electron microscope. The configuration includes a database for classifying and storing the generation position data of dislocation rings extracted from photographic images for each process condition.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、任意のプロセス条件において、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルによる拡散計算を使用可能とすべく、前記データベースに格納されている転位の輪の大きさと密度、並びに転位の輪の発生位置データに基づいて、プロセス条件依存係数を算出するプロセス条件依存性計算手段を、備えたこととしている。   In addition, the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention enables the use of diffusion calculation based on a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring under arbitrary process conditions, so that the dislocation ring stored in the database can be used. A process condition dependency calculating means for calculating a process condition dependent coefficient based on the size and density and the generation position data of the dislocation ring is provided.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記画像データ入力手段は、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を光学的に読み取るスキャナであることとしている。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the image data input means optically transmits a transmission electron micrograph image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. It is supposed to be a scanner that reads.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記画像データ入力手段は、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像データが記憶された記憶媒体から、当該透過電子顕微鏡写真画像データを読み取ることとしている。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the image data input means stores transmission electron micrograph image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation. The transmission electron micrograph image data is read from the recorded storage medium.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、前記画像データ入力手段は、イオン注入工程によりシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量抽出に用いる透過電子顕微鏡写真画像データを装置外部から入力する機能を備えたこととしている。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the image data input means inputs transmission electron micrograph image data used to extract physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate by an ion implantation process from the outside of the apparatus. It is supposed to have a function.

以上説明したように、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を入力するための画像データ入力手段を備えたことにより、転位の輪の物理量を抽出するのに必要な透過電子顕微鏡写真画像を短時間且つ低労力で半導体プロセスシミュレーション装置に取り込むことが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   As described above, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, in order to input a transmission electron micrograph image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. With this image data input means, there is provided a semiconductor process simulation apparatus capable of capturing a transmission electron micrograph image necessary for extracting a physical quantity of a dislocation ring into a semiconductor process simulation apparatus in a short time and with low labor. Can be provided.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を用いて、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出する転位の輪の物理量抽出手段を備えたことにより、取り込んだ透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の物理量を抽出することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the dislocation ring of the dislocation ring that extracts the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation using the captured transmission electron micrograph image. By providing the physical quantity extraction means, it is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of extracting the physical quantity of the dislocation ring from the captured transmission electron micrograph image.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を、平面透過電子顕微鏡画像と断面透過電子顕微鏡画像に区分することにより、平面透過電子顕微鏡画像と断面透過電子顕微鏡画像とで異なった物理量を抽出して取り扱うことが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   In addition, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, the captured transmission electron micrograph image is divided into a plane transmission electron microscope image and a cross-sectional transmission electron microscope image, so that a plane transmission electron microscope image and a cross-sectional transmission electron image are obtained. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of extracting and handling physical quantities different from those of a microscope image.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、平面透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の大きさ及び密度を抽出することにより、転位の輪の大きさと密度を用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, by extracting the size and density of the dislocation ring from the plane transmission electron micrograph image, the dislocation ring can be formed using the size and density of the dislocation ring. A semiconductor process simulation apparatus capable of using an impurity diffusion model taking into account can be provided.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、平面透過電子顕微鏡写真画像から抽出した転位の輪の大きさと密度をプロセス条件ごとに整理して保存し、データベース化することにより、任意のプロセス条件において転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルの使用を可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the size and density of the dislocation ring extracted from the plane transmission electron micrograph image are arranged and stored for each process condition, and are stored in a database. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of using an impurity diffusion model that takes a dislocation ring into consideration under conditions.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、断面透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の発生位置データを抽出することにより、転位の輪の発生位置を用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルに使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the dislocation ring generation position data is extracted from the cross-sectional transmission electron micrograph image, and the dislocation ring generation position is used to consider the dislocation ring. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can be used for an impurity diffusion model that has been added.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、断面透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の発生位置データとして、転位の輪の発生深さを抽出することにより、転位の輪の発生位置データの抽出用に作成された試料の断面透過電子顕微鏡画像から得られた転位の輪の発生深さを使用して、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, the generation position data of the dislocation ring is obtained by extracting the generation depth of the dislocation ring from the cross-sectional transmission electron micrograph image as the generation position data of the dislocation ring. Semiconductor process capable of using an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring using the dislocation ring generation depth obtained from cross-sectional transmission electron microscope images of samples created for extraction A simulation apparatus can be provided.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、転位の輪の発生位置データを、転位の輪の発生深さと、転位の輪の発生位置の注入マスクからの横方向距離、深さ方向と横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータとしたことにより、転位の輪の発生深さ、転位の輪の発生位置のイオン注入マスクからの横方向距離、深さ方向と横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータの測定値を使用して、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the generation position data of the dislocation ring includes the generation depth of the dislocation ring, the lateral distance from the implantation mask of the generation position of the dislocation ring, and the depth direction. By using the parameters of the elliptical arc representing the shape of the transition region in the lateral direction, the generation depth of the dislocation ring, the lateral distance from the ion implantation mask of the dislocation ring generation position, the transition between the depth direction and the lateral direction It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can use an impurity diffusion model that takes a dislocation ring into account using measured values of an elliptic arc parameter that represents a shape of a region.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、断面透過電子顕微鏡写真画像に対して発生位置データが、一つの断面透過電子顕微鏡画像に対して発生位置データが1組あるいは複数組でも良いこととしたことにより、転位の輪が2箇所以上に形成されるプロセス条件にも対応して転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルに使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, the generation position data may be one set or a plurality of sets with respect to the cross-sectional transmission electron micrograph image and the generation position data for one cross-section transmission electron microscope image. Therefore, it is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can be used for an impurity diffusion model in which dislocation rings are taken into account corresponding to process conditions in which dislocation rings are formed at two or more locations. it can.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、取り込まれた断面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の発生位置データを、プロセス条件毎に整理してデータベース化することにより、任意のプロセス条件において、実測から得られた転位の輪の発生位置データを用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the generation position data of the dislocation ring extracted from the captured cross-sectional transmission electron microscope image is organized into a database by arranging each process condition. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of using an impurity diffusion model in which dislocation rings are taken into consideration by using dislocation ring generation position data obtained from actual measurement under process conditions.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、平面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の大きさと密度を抽出し、かつ、断面透過電子顕微鏡画像からは、転位の輪の発生位置を抽出することにより、任意のプロセス条件において、実測から得られた転位の輪の大きさと密度及び発生位置データを用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, the size and density of the dislocation ring are extracted from the plane transmission electron microscope image, and the generation position of the dislocation ring is extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image. This makes it possible to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring by using the size and density of the dislocation ring obtained from actual measurement and the location data, under any process conditions. An apparatus can be provided.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、データベースに格納されている転位の輪の大きさと密度及び転位の輪の発生位置データに基づいて、プロセス条件依存係数を算出するプロセス条件依存性計算手段を備えたことにより、データの蓄積のない任意のプロセス条件においても、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを使用することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, the process condition dependency coefficient for calculating the process condition dependency coefficient based on the size and density of the dislocation wheel and the generation position data of the dislocation wheel stored in the database. By providing the calculation means, it is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring even under arbitrary process conditions without data accumulation.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を光学的に読み取るスキャナを備えたことにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を光学的に読み取ることが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   The semiconductor process simulation apparatus according to the present invention further includes a scanner that optically reads a transmission electron micrograph image used to extract a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation. Thus, it is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of optically reading a transmission electron micrograph image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation. it can.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像データが記憶された記憶媒体から、透過電子顕微鏡写真画像データを読み取る記憶媒体読み取り手段を備えたことにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真の画像データを記憶媒体から読み取ることが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, the transmission electron micrograph image data used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation is stored in the storage medium. By providing a storage medium reading means for reading transmission electron micrograph image data, transmission electron micrograph image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation is obtained. A semiconductor process simulation apparatus that can be read from a storage medium can be provided.

また、本発明に係る半導体プロセスシミレーション装置によれば、画像データ入力手段は、イオン注入工程によりシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量抽出に用いる透過電子顕微鏡写真画像データを装置外部から入力する機能を備えたことにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真の画像データを外部から入力することが可能な半導体プロセスシミュレーション装置を提供することができる。   Further, according to the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the image data input means externally transmits transmission electron micrograph image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate by the ion implantation process. Semiconductor process that can input image data of transmission electron micrographs used to extract physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate during ion implantation by providing an input function A simulation apparatus can be provided.

以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

(本発明の概要)
結晶の転位の輪のモデルを取り扱った一連の公知の文献から、実際に、2次元半導体プロセスシミュレーション装置に組込む場合に問題となるのは、
(1)転位の輪の位置の定義方法、
(2)転位の輪の不純物拡散への寄与をどの工程まで考慮するか、
という2点である。
(Outline of the present invention)
From a series of known documents dealing with a crystal dislocation ring model, the problem when actually incorporating into a two-dimensional semiconductor process simulation device is that
(1) Method of defining the position of the dislocation ring,
(2) To what process should the contribution of the dislocation ring contribute to impurity diffusion be considered?
That is two points.

また、第1番目の転位の輪の位置の定義方法に関する問題点はさらに、
(a)単一の結晶の転位の輪からの寄与を与えている関数から、転位の輪が形成されている層内に分布している転位の輪による平均圧力場を表す関数を算出する際に用いている仮定、
(b)実際に、結晶の転位の輪が形成される位置を、2次元半導体プロセスシミュレーション装置に入力する方法、
という問題点に細分できる。
The problem with the method of defining the position of the first dislocation wheel is further
(A) When calculating a function representing an average pressure field due to a dislocation ring distributed in a layer in which a dislocation ring is formed, from a function giving a contribution from the dislocation ring of a single crystal. Assumptions used in
(B) a method of actually inputting a position at which a crystal dislocation ring is formed into a two-dimensional semiconductor process simulation apparatus;
The problem can be subdivided.

まず、問題点(a)に関しては、非特許文献1では、個々の転位の輪が発生する圧力から、層内にある転位の輪からの寄与の総和である平均圧力場を算出しているが、その際に用いられている仮定は、以下のようなものである。   First, regarding the problem (a), in Non-Patent Document 1, an average pressure field that is the sum of contributions from dislocation rings in a layer is calculated from the pressure generated by each dislocation ring. The assumptions used at that time are as follows.

・転位の輪が形成される層は平面であるとする(図25参照)。
・層内に分布している転位の輪は層を表現する平面と垂直で、
且つ、転位の輪同士で垂直であるとする(図26参照)。
・総和を表す関数を算出する際には、
最近接している6個の転位の輪を考慮する(図27参照)。
-It is assumed that the layer where the dislocation ring is formed is a plane (see FIG. 25).
・ The dislocation ring distributed in the layer is perpendicular to the plane representing the layer.
In addition, it is assumed that the dislocation wheels are perpendicular to each other (see FIG. 26).
・ When calculating the function that represents the sum,
Consider the six dislocation rings that are in close proximity (see FIG. 27).

このような仮定を用いることにより、転位の輪からの平均圧力場を表す関数は、層からの距離を引数とすることができるが、平均圧力場を算出の際に用いている仮定から転位の輪が形成される層は平面でなければならない。しかしながら、実際のMOSデバイスの製造において、ソース及びドレインを形成する際に行うイオン注入では、ゲート領域がマスクとなるために、例えば図2の2次元断面図に示すが如く、転位の輪が形成される層は平面だけとはならない。   By using this assumption, the function representing the average pressure field from the dislocation ring can take the distance from the layer as an argument, but from the assumption used when calculating the average pressure field, The layer in which the ring is formed must be planar. However, in the actual MOS device manufacturing, in the ion implantation performed when forming the source and drain, since the gate region serves as a mask, a dislocation ring is formed as shown in the two-dimensional sectional view of FIG. The layer to be done is not only flat.

従って、結晶の転位の輪のモデルを2次元半導体プロセスシミュレーション装置に組込むには、転位の輪が形成される層が平面の場合だけではなく、図2に示すが如く、転位の輪が形成される層が平面だけとはならない場合についても転位の輪による圧力平均場を定義できなければならないが、このような圧力平均場の定義について述べられた公知の文献はない。   Therefore, in order to incorporate a crystal dislocation ring model into a two-dimensional semiconductor process simulation apparatus, a dislocation ring is formed as shown in FIG. It is necessary to be able to define the pressure mean field due to the dislocation ring even when the layer to be formed is not only a plane, but there is no known literature describing the definition of such a pressure mean field.

また、問題点(b)に関して、結晶の転位の輪が形成される層は、イオン注入工程においてシリコンウェハ中に形成されるアモルファス領域と結晶領域の境界に形成されるといわれている。しかしながら、実際の半導体プロセスシミュレーション装置における結晶の転位の輪の層の位置の指定方法に関して、実際に転位の輪が形成される層の形状を表現でき、且つ、半導体プロセスシミュレーション装置の利用者にとって便利な結晶の転位の輪の層の位置の指定方法について述べられた公知の文献はない。   Regarding the problem (b), it is said that the layer in which the crystal dislocation ring is formed is formed at the boundary between the amorphous region and the crystal region formed in the silicon wafer in the ion implantation step. However, regarding the method of specifying the position of the crystal dislocation ring layer in the actual semiconductor process simulation apparatus, the shape of the layer in which the dislocation ring is actually formed can be expressed, and it is convenient for the user of the semiconductor process simulation apparatus. There is no known document describing a method for specifying the position of the layer of a dislocation ring in a crystal.

また、イオン注入工程においてシリコン中に導入された結晶の転位の輪は、イオン注入工程後の熱処理により成長或いは縮小して、最終的には消失してしまう。しかしながら、非特許文献1で述べられているモデルは、イオン注入工程後の熱処理の比較的初期の段階における転位の輪の成長或いは縮小の過程については表現しているが、より長時間の熱処理による転位の輪の消失の過程は表現されていない。   In addition, the dislocation ring of crystals introduced into silicon in the ion implantation process grows or shrinks by heat treatment after the ion implantation process and eventually disappears. However, the model described in Non-Patent Document 1 expresses the process of growth or contraction of dislocation rings in a relatively early stage of the heat treatment after the ion implantation process, but it is due to the heat treatment for a longer time. The process of disappearance of the dislocation ring is not expressed.

従って、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを取り入れた半導体シミュレーション装置を実際の半導体テバイスの製造工程に適用する場合に、イオン注入工程後の熱処理が複数工程ある場合には、どの工程まで、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いるかを半導体シミュレーション装置の使用者が指定できた方が好ましいが、このような考えについて述べられている公知の文献はない。   Therefore, when applying a semiconductor simulation apparatus incorporating a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring to the actual semiconductor device manufacturing process, if there are multiple heat treatments after the ion implantation process, which process Although it is preferable that the user of the semiconductor simulation apparatus can specify whether to use the diffusion model in consideration of the contribution from the dislocation ring, there is no known document describing such an idea.

また、転位の量の物理量を具体的に如何にして取得するかについて述べている公知の文献は少ない。   Moreover, there are few well-known literatures describing how to specifically obtain the physical quantity of the amount of dislocation.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係わる半導体プロセスシミュレーション装置の概要について、並びに、実施例について、〔実施例1〕、〔実施例2〕、〔実施例3〕、…、〔実施例9〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
(Embodiment 1)
[Example 1], [Example 2], [Example 3],... [Example 9] The outline of the semiconductor process simulation apparatus according to the first embodiment of the present invention and the examples will be described below. Details will be described with reference to the drawings in this order.

〔本発明の実施の形態1に係る半導体プロセスシミュレーション装置の概要〕
本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図1に示す如く、イオン注入工程シミュレーション手段101におけるイオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを、モデル生成手段102により生成し、熱処理工程シミュレーション手段103では、イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散に上記モデル生成手段102により生成された拡散モデルを用いるようにしている。ここで、拡散モデル内で用いるシリコン基板領域内で定義されるべき転位の輪による圧力場は、該転位の輪の位置からの距離の関数である。
[Outline of Semiconductor Process Simulation Device According to Embodiment 1 of the Present Invention]
In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, a model for generating a diffusion model that takes into account contributions from dislocation rings introduced into a silicon substrate during ion implantation in the ion implantation process simulation means 101 is generated. The heat treatment process simulation means 103 generated by the means 102 uses the diffusion model generated by the model generation means 102 for the diffusion of impurities in the heat treatment process after the ion implantation process. Here, the pressure field due to the dislocation ring to be defined in the silicon substrate region used in the diffusion model is a function of the distance from the position of the dislocation ring.

このように、転位の輪による圧力場を転位の輪の位置からの距離の関数としたことにより、従来技術では転位の輪が形成されている層が平面のときだけしか取り扱えなかった(図25参照)のに対し、本発明では、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えれば、転位の輪による圧力場を計算することが可能である。   Thus, by using the pressure field due to the dislocation wheel as a function of the distance from the position of the dislocation wheel, the conventional technique can handle only when the layer where the dislocation wheel is formed is a plane (FIG. 25). On the other hand, in the present invention, if the position coordinates of the layer in which the dislocation ring is formed are given, the pressure field due to the dislocation ring can be calculated.

実際の半導体デバイス製造のソース・ドレイン形成する際に実施されるイオン注入工程では、図2の説明図に示すように、ゲート204の領域がマスクとなるため、イオン注入工程により結晶中に導入される転位の輪は、通常、図19中の203に示すように単純な平面ではない。本発明の半導体プロセスシミュレーション装置では、このような場合についても、転位の輪からの寄与を考慮に入れた拡散モデルを用いることが可能である。   In the ion implantation process performed when forming the source / drain in actual semiconductor device manufacturing, as shown in the explanatory diagram of FIG. 2, the region of the gate 204 serves as a mask, so that it is introduced into the crystal by the ion implantation process. Usually, the dislocation ring is not a simple plane as indicated by 203 in FIG. In such a case, the semiconductor process simulation apparatus of the present invention can also use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring.

ここで、本発明において、転位の輪による圧力場を転位の輪の位置からの距離の関数とすること、に関してもう少し詳しく説明する。   Here, in the present invention, the pressure field due to the dislocation wheel will be described as a function of the distance from the position of the dislocation wheel.

従来技術では、転位の輪の平均圧力場を算出する際には、転位の輪は全て同一の平面内に存在するとし、且つ、その平面内に分布している転位の輪は、その平面と垂直で且つ転位の輪同士で垂直であるとし、例えば図27の説明図に示すように、最近接している6個の転位の輪1604a〜1604fからの圧力の寄与を考慮していた。このため、平均圧力場は転位の輪が形成されている層からの距離の関数になっているにもかかわらず、転位の輪が形成される層は、図25中の1503に示すように平面でなければならなかった。   In the prior art, when calculating the average pressure field of the dislocation wheel, it is assumed that the dislocation wheels are all in the same plane, and the dislocation wheels distributed in the plane are the plane. For example, as shown in the explanatory diagram of FIG. 27, the contributions of pressure from the six closest dislocation wheels 1604 a to 1604 f are taken into consideration. Therefore, although the average pressure field is a function of the distance from the layer in which the dislocation ring is formed, the layer in which the dislocation ring is formed is a flat surface as indicated by 1503 in FIG. Had to be.

しかしながら、実際にイオン注入工程により結晶に転位の輪が導入される際の結晶面の関係について考えてみると、上述の平均圧力場を求める際に用いた仮定は、結晶面の面間の関係について十分に考慮された仮定ではなく、転位の輪からの圧力の平均のおおよそを求めるために平均操作の便宜上導入された仮定であることがわかった。このことから、本発明では、転位の輪の平均圧力場を表す関数は従来技術と同じものを用いるにもかかわらず、転位の輪が形成される層は平面でなくてもよいこととした。   However, considering the relationship between the crystal planes when the dislocation ring is actually introduced into the crystal by the ion implantation process, the assumption used to determine the above average pressure field is the relationship between the crystal plane planes. It was found that this is not a well-considered assumption, but an assumption introduced for the convenience of averaging operations to approximate the average pressure from the dislocation wheel. Therefore, in the present invention, the function representing the average pressure field of the dislocation ring is the same as that of the prior art, but the layer in which the dislocation ring is formed does not have to be a plane.

平均圧力場を求める際に使用する仮定と結晶面の面間の関係について、もう少し詳しく述べる。説明を簡単にするために、図25のように、ゲート等のパターンが存在しないシリコンウェハ1501に表面1502からイオン注入を行った場合について考える。   The assumptions used in determining the average pressure field and the relationship between the crystal planes will be described in a little more detail. In order to simplify the explanation, consider a case where ion implantation is performed from a surface 1502 to a silicon wafer 1501 having no pattern such as a gate as shown in FIG.

通常のMOS型の半導体デバイスの製造においては、シリコンウェハは(100)配向のものが使用されるので、転位の輪が形成される層が表面に平行であるとすると、転位の輪が形成される層は(100)面上に形成されることになる。しかしながら、シリコンはその結晶としての性質から転位の輪は、(110)面或いは(111)面上に形成されると言われている。これは、平均場を求める際に使用された「層内に分布している転位の輪は、層を表現する平面と垂直」という仮定と矛盾する。   In the manufacture of a normal MOS type semiconductor device, a silicon wafer having a (100) orientation is used. Therefore, assuming that the layer where dislocation rings are formed is parallel to the surface, dislocation rings are formed. The layer to be formed is formed on the (100) plane. However, it is said that the dislocation ring is formed on the (110) plane or the (111) plane due to the crystalline nature of silicon. This contradicts the assumption that “the dislocation ring distributed in the layer is perpendicular to the plane representing the layer” used in determining the mean field.

また、(110)面及び(111)面は、(100)面をシリコンウェハの表面としたときに、表面からみて斜めの面となるために、(110)面及び(111)面上に存在する転位の輪からの寄与の平均場を正確に求めることは、非常に複雑であり困難である。   Further, the (110) plane and the (111) plane exist on the (110) plane and the (111) plane because they are inclined when viewed from the surface when the (100) plane is the surface of the silicon wafer. It is very complicated and difficult to accurately determine the mean field of contribution from the dislocation ring.

これらのことから、平均圧力場を求める際に使用されている仮定は、転位の輪からの圧力の平均のおおよそを求めるために、平均操作の便宜上導入された仮定であることがわかる。   From these, it can be seen that the assumptions used in determining the average pressure field are assumptions introduced for convenience of averaging operations in order to approximate the average pressure from the dislocation wheel.

以上のような理由から、本発明では、転位の輪の平均圧力場は、近似として、従来技術と同じ関数を用い、転位の輪が形成される層は平面でなくてもよいこととした。このことにより、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えれば、転位の輪による平均圧力場を計算することが可能となる。   For the reasons described above, in the present invention, the average pressure field of the dislocation ring is approximated using the same function as in the prior art, and the layer in which the dislocation ring is formed does not have to be a plane. Thus, if the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed are given, the average pressure field due to the dislocation ring can be calculated.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、線分と楕円弧により表すことができる曲線により定義することとしている。つまり、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えるのに、線分と楕円弧により表すことができる曲線を使用している。これにより、転位の輪が形成されている層の位置座標を決定することができる。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is defined by a curve that can be represented by a line segment and an elliptic arc. In other words, a curve that can be represented by a line segment and an elliptic arc is used to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed. Thereby, the position coordinate of the layer in which the dislocation ring is formed can be determined.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点の位置を用い、且つ、該鞍点からの任意の距離により定義することとしている。つまり、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えるのに、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果による注入された不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点からの任意の距離にある位置を使用している。ここで、任意の距離は、半導体シミュレーション装置の使用者が、入出力インタフェース104等で指定できるものとしている。これにより、転位の輪が形成されている層の位置座標を決定することができる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is set to the position of the saddle point constituted by the maximum value of the implanted impurity atom concentration based on the result of the ion implantation process simulation means 101. Used and defined by an arbitrary distance from the saddle point. In other words, the position at an arbitrary distance from the saddle point constituted by the maximum value of the implanted impurity atom concentration as a result of the ion implantation process simulation means 101 gives the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed. Is used. Here, the arbitrary distance can be specified by the user of the semiconductor simulation apparatus using the input / output interface 104 or the like. Thereby, the position coordinate of the layer in which the dislocation ring is formed can be determined.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子の任意の濃度となる位置により定義することとしている。つまり、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えるのに、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果による注入された不純物原子の濃度分布の任意の濃度となる位置を使用している。ここで、任意の濃度は、半導体シミュレーション装置の使用者が、入出力インタフェース104等で指定できるものとしている。これにより、転位の輪が形成されている層の位置座標を決定することができる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is defined by the position where the concentration of the implanted impurity atoms is based on the result of the ion implantation process simulation means 101. Yes. That is, to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed, the position where the concentration distribution of the implanted impurity atoms resulting from the result of the ion implantation process simulation means 101 becomes an arbitrary concentration is used. Here, it is assumed that an arbitrary concentration can be specified by the user of the semiconductor simulation apparatus using the input / output interface 104 or the like. Thereby, the position coordinate of the layer in which the dislocation ring is formed can be determined.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えるのに、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果を、入出力インタフェース104を介して画像表示させ、当該半導体プロセスシミュレーション装置の使用者が該画像表示を見ながら判断・決定した位置を入力できるようにし、入力されたその位置を使用している。これにより、転位の輪が形成されている層の位置座標を決定することができる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, in order to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed, the result of the ion implantation process simulation means 101 is displayed as an image via the input / output interface 104. The user of the semiconductor process simulation apparatus can input a position determined and determined while viewing the image display, and the input position is used. Thereby, the position coordinate of the layer in which the dislocation ring is formed can be determined.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図11に示す如く、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、線分と楕円弧により表すことができる曲線により定義する第1モデル生成手段1102aと、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点の位置を用い、且つ、該鞍点からの任意の距離により定義する第2モデル生成手段1102bと、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子の任意の濃度となる位置により定義する第3モデル生成手段1102cと、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、入出力インタフェース104を介し、イオン注入工程シミュレーション手段101による結果の画像表示を見ながら、使用者がした入力指示に基づいて定義する第4モデル生成手段1102dと、の内、少なくとも2種以上のモデル生成手段を具備し、切替手段1103により、第1モデル生成手段1102a、第2モデル生成手段1102b、第3モデル生成手段1102cまたは第4モデル生成手段1102dの何れかに切り替えて拡散モデルを得るようにしている。これにより、当該半導体プロセスシミュレーション装置の使用者がシミュレーションしようとしている半導体プロセスに最も適した転位の輪の位置の入力方法を選択することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 11, the first model generation means 1102a for defining the position of the dislocation ring in the diffusion model by a curve that can be represented by a line segment and an elliptical arc; The position of the dislocation ring in the model is defined by the position of the saddle point constituted by the maximum value of the implanted impurity atom concentration based on the result of the ion implantation process simulation means 101 and by an arbitrary distance from the saddle point. Second model generation means 1102b to be defined, and third model generation means for defining the position of the dislocation ring in the diffusion model based on the position where the concentration of the implanted impurity atoms is based on the result of the ion implantation process simulation means 101 1102c and the position of the dislocation ring in the diffusion model, the input / output interface 1 The fourth model generation means 1102d defined based on the input instruction given by the user while viewing the image display of the result by the ion implantation process simulation means 101 via 4, the at least two types of model generation means And the switching means 1103 switches to any one of the first model generation means 1102a, the second model generation means 1102b, the third model generation means 1102c, or the fourth model generation means 1102d to obtain a diffusion model. As a result, it becomes possible for the user of the semiconductor process simulation apparatus to select a method for inputting the position of the dislocation wheel most suitable for the semiconductor process to be simulated.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図12に示す如く、熱処理工程シミュレーション手段1203は、イオン注入後の最初の熱処理工程(ステップS1211)にのみ、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用い、2番目(ステップS1212)以降の熱処理については通常の拡散モデルを使用するようにしている。これにより、例えば、2番目以降の熱処理が転位の輪からの寄与が少なかったり、転位の輪のモデルの適用範囲外であるような場合には、2番目以降の熱処理は通常の拡散モデルを使用することも可能であり、半導体プロセスに柔軟に適応し得る半導体プロセスのシミュレーションが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 12, the heat treatment process simulation means 1203 performs diffusion considering the contribution from the dislocation ring only in the first heat treatment process after ion implantation (step S1211). A model is used, and a normal diffusion model is used for the second and subsequent heat treatments (step S1212). Thus, for example, if the second and subsequent heat treatments contribute little to the dislocation ring or are outside the scope of the dislocation wheel model, the second and subsequent heat treatments use the normal diffusion model. The semiconductor process can be flexibly adapted to the semiconductor process.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図13に示す如く、熱処理工程シミュレーション手段1303は、イオン注入後の最初の熱処理工程(ステップS1311)、並びに、イオン注入後の最初の熱処理工程以降の熱処理工程(ステップS1312)において、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いるようにしている。これにより、イオン注入工程後の2番目以降の熱処理について、転位の輪から拡散への寄与が有効な場合であっても転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いることが可能であり、半導体プロセスに柔軟に適応し得る半導体プロセスのシミュレーションが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 13, the heat treatment process simulation means 1303 performs the first heat treatment process after the ion implantation (step S1311) and the first heat treatment process after the ion implantation. In the heat treatment step (step S1312), a diffusion model that takes into account contributions from dislocation rings is used. Thereby, for the second and subsequent heat treatments after the ion implantation step, it is possible to use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring even if the contribution from the dislocation ring is effective, It is possible to simulate a semiconductor process that can be flexibly adapted to the semiconductor process.

更に、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、例えば図14に示す如く、熱処理工程シミュレーション手段1403は、イオン注入後の最初の熱処理工程以降の熱処理工程において、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルまたは転位の輪からの寄与を考慮しない拡散モデルの切り替えを可能としている。尚、イオン注入後の最初の熱処理工程について拡散モデルを切り替え選択するようにすることも可能である。これにより、当該半導体プロセスシミュレーション装置の使用者が、シミュレーションしようとする半導体デバイスの製造プロセスに合わせて、転位の輪からの寄与を考慮するかしないかを選択指示することが可能となり、半導体プロセスに柔軟に適応し得る半導体プロセスのシミュレーションが可能となる。   Furthermore, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, for example, as shown in FIG. 14, the heat treatment step simulation means 1403 is a diffusion that takes into account the contribution from the dislocation ring in the heat treatment step after the first heat treatment step after ion implantation. It is possible to switch the diffusion model without considering the contribution from the model or dislocation ring. It is also possible to switch and select the diffusion model for the first heat treatment step after ion implantation. This enables the user of the semiconductor process simulation apparatus to select and instruct whether or not to consider the contribution from the dislocation ring according to the manufacturing process of the semiconductor device to be simulated. It is possible to simulate a semiconductor process that can be flexibly adapted.

〔実施例1〕
図1は本発明の実施例1に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。同図において、本実施例の半導体プロセスシミュレーション装置は、イオン注入工程シミュレーション手段101と、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを生成するモデル生成手段102と、イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散に拡散モデルを用いる熱処理工程シミュレーション手段103とを具備して構成され、拡散モデル内で用いるシリコン基板領域内で定義されるべき転位の輪による圧力場を、該転位の輪の位置からの距離の関数としたものである。
[Example 1]
1 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the semiconductor process simulation apparatus according to the present embodiment generates a model for generating a diffusion model in consideration of contributions from an ion implantation process simulation means 101 and a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. A dislocation ring to be defined in the silicon substrate region used in the diffusion model, comprising means 102 and a heat treatment step simulation means 103 using a diffusion model for diffusion of impurities in the heat treatment step after the ion implantation step. Is a function of the distance from the position of the dislocation ring.

先ず、転位の輪による平均圧力場の算出について説明する。単一の転位の輪が生成する圧力は、文献「L.Borucki 、in”Workshop on Numerical Modeling of Processes and Devices for Integrated Circuits :NUPAD IV”、Seattle 、WA、May 31、(1992)」において開示されている次式を用いる。   First, calculation of an average pressure field by a dislocation ring will be described. The pressure generated by a single dislocation ring is disclosed in the literature “L. Borucki, in“ Workshop on Numerical Modeling of Processes and Devices for Integrated Circuits: NUPAD IV ”, Seattle, WA, May 31, (1992)”. The following equation is used.

Figure 2007036269
Figure 2007036269

ここで、
ρ=r/R
ζ=z/R
α=(4ρ/((ρ+1)2+ζ2))1/2
γ=3(1−ν)/(1+ν)
である。また、E(α)、K(α)は第1種及び第2種の完全楕円積分、μは剛性率、νはポアッソン比である。
here,
ρ = r / R
ζ = z / R
α = (4ρ / ((ρ + 1) 2 + ζ 2 )) 1/2
γ = 3 (1−ν) / (1 + ν)
It is. E (α) and K (α) are the first and second complete elliptic integrals, μ is the rigidity, and ν is the Poisson's ratio.

このようにして、単一の転位の輪が生成する圧力に対して、図25、図26及び図27に示すが如く、以下のような仮定を用いて平均圧力場を算出する。
・転位の輪が形成されている層は平面であるとする(図25参照)。
・層内に分布している転位の輪は層を表現する平面と垂直で、
且つ、転位の輪同士で垂直であるとする(図26参照)。
・総和を表す関数を算出する際には、
最近接している6個の転位の輪を考慮する(図27参照)。
In this way, for the pressure generated by a single dislocation ring, an average pressure field is calculated using the following assumptions as shown in FIGS.
-It is assumed that the layer in which the dislocation ring is formed is a plane (see FIG. 25).
・ The dislocation ring distributed in the layer is perpendicular to the plane representing the layer.
In addition, it is assumed that the dislocation wheels are perpendicular to each other (see FIG. 26).
・ When calculating the function that represents the sum,
Consider the six dislocation rings that are in close proximity (see FIG. 27).

平均圧力場を算出する際の実際の式は、以下のようなものである。   The actual formula for calculating the average pressure field is as follows.

Figure 2007036269
Figure 2007036269

以上の平均操作により、平均圧力場<p>は、転位の輪の半径Rと転位の輪が形成されている面からの距離zの関数になってしまい、面内の分布は平均されてしまう。
<p>=f(R、z) (3)
By the above average operation, the average pressure field <p> becomes a function of the radius R of the dislocation ring and the distance z from the surface on which the dislocation ring is formed, and the in-plane distribution is averaged. .
<P> = f (R, z) (3)

従来技術では、転位の輪が形成されている面が平面の場合にしか、この関数を適用しなかったため、図25のようなイオン注入においてゲート領域等のマスクが存在しない場合についてしか計算できなかったが、本発明では、上述した理由により、転位の輪が形成されている面を、図2中の203の如く、平面以外の曲面にも適用できることしたため、平均圧力場<p>は、転位の輪の半径Rと転位の輪が形成されている面からの距離zを指定すれば、算出できるようになった。   In the prior art, this function is applied only when the surface on which the dislocation ring is formed is a flat surface. Therefore, calculation can be performed only when the mask such as the gate region does not exist in the ion implantation as shown in FIG. However, in the present invention, the surface on which the dislocation ring is formed can be applied to a curved surface other than a plane as indicated by 203 in FIG. If the radius R of the ring and the distance z from the surface on which the dislocation ring is formed are specified, the calculation can be performed.

〔実施例2〕
本発明の実施例2に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、線分と楕円弧により表すことができる曲線により定義することとしている。
[Example 2]
In the semiconductor process simulation apparatus according to the second embodiment of the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is defined by a curve that can be represented by a line segment and an elliptic arc.

線分と楕円弧により表すことができる曲線により、転位の輪が形成されている層の位置を指定する方法について、図3を参照して説明する。即ち、線分と楕円弧により転位の輪が形成されている層203の位置は、図3に示すように指定される。   A method of designating the position of the layer where the dislocation ring is formed by a curve that can be represented by a line segment and an elliptic arc will be described with reference to FIG. That is, the position of the layer 203 in which the dislocation ring is formed by the line segment and the elliptical arc is designated as shown in FIG.

図3中の記号を用いると、図3中の楕円弧により指定される領域については、次式で表すことができる。
(x−x02/a2+(y−y02/b2=1 (4)
ここで、(x0、y0)は楕円の中心座標、a、bはそれぞれ楕円の長径及び短径である。また、線分により指定される領域については、線分の始点(x1、y1)及び終点(x2、y2)を指定することにより表現することができる。
When the symbols in FIG. 3 are used, the region specified by the elliptical arc in FIG. 3 can be expressed by the following equation.
(X−x 0 ) 2 / a 2 + (y−y 0 ) 2 / b 2 = 1 (4)
Here, (x 0 , y 0 ) are the center coordinates of the ellipse, and a and b are the major axis and minor axis of the ellipse, respectively. An area specified by a line segment can be expressed by specifying a start point (x 1 , y 1 ) and an end point (x 2 , y 2 ) of the line segment.

以上のように、楕円に対しては楕円の中心座標と楕円の長径及び短径を指定することにより、また、線分に対しては線分の始点及び終点を指定することにより表現することができる。尚、楕円弧と線分が複数あった場合についても同様に、それぞれの楕円弧と線分に対して指定していけばよい。   As described above, the ellipse can be expressed by specifying the center coordinates of the ellipse and the major axis and minor axis of the ellipse, and by specifying the start point and end point of the line segment. it can. Similarly, when there are a plurality of elliptical arcs and line segments, they may be specified for each elliptical arc and line segment.

〔実施例3〕
本発明の実施例3に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点の位置を用い、且つ、該鞍点からの任意の距離により定義することとしている。
Example 3
In the semiconductor process simulation apparatus according to the third embodiment of the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is the saddle point constituted by the maximum value of the implanted impurity atom concentration based on the result of the ion implantation process simulation means 101. The position is used, and it is defined by an arbitrary distance from the saddle point.

つまり、図4に示すように、イオン注入工程のシミュレーション結果による注入された不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点404からの任意の距離にある位置を利用して、転位の輪が形成されている層403の位置を指定する。ここで、鞍点とは、図5に示すような、不純物原子の濃度分布の極大値をつないだ点列である。   That is, as shown in FIG. 4, a dislocation ring is formed using a position at an arbitrary distance from saddle point 404 constituted by the maximum value of the implanted impurity atom concentration based on the simulation result of the ion implantation process. The position of the layer 403 is specified. Here, the saddle point is a sequence of points connecting the maximum values of the concentration distribution of impurity atoms as shown in FIG.

〔実施例4〕
本発明の実施例4に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子の任意の濃度となる位置により定義することとしている。ここで、任意の濃度は、半導体シミュレーション装置の使用者が、入出力インタフェース104等で指定するものである。
Example 4
In the semiconductor process simulation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is defined by the position where the concentration of the implanted impurity atoms is arbitrary based on the result of the ion implantation process simulation means 101. I am going to do that. Here, the arbitrary density is specified by the user of the semiconductor simulation apparatus using the input / output interface 104 or the like.

つまり、使用者は、図6に示すような、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果を示す不純物濃度分布において、任意の不純物濃度を指定する。この指定された濃度となる点は、図7中に示されている703のような曲線となる。この曲線703により指定されている位置を、転位の輪が形成されている層の位置と定義する。   That is, the user designates an arbitrary impurity concentration in the impurity concentration distribution showing the result of the ion implantation process simulation means 101 as shown in FIG. The point having the designated density is a curve such as 703 shown in FIG. The position designated by this curve 703 is defined as the position of the layer where the dislocation ring is formed.

〔実施例5〕
本発明の実施例5に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、転位の輪が形成されている層の位置座標を与えるのに、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果を、入出力インタフェース104を介して画像表示させ、当該半導体プロセスシミュレーション装置の使用者が該画像表示を見ながら判断・決定した位置を入力できるようにし、入力されたその位置を使用するものである。
Example 5
The semiconductor process simulation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention displays an image of the result of the ion implantation process simulation means 101 via the input / output interface 104 in order to give the position coordinates of the layer in which the dislocation ring is formed. The user can input a position determined and determined by the user of the semiconductor process simulation apparatus while viewing the image display, and the input position is used.

入出力インタフェース104の画像表示機能は、図8に示すように、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果による不純物分布を、2次元的に等高線表示する機能と、使用者が指定した任意の断面について、図9に示すような濃度プロファイルを表示する機能とを備えている。   As shown in FIG. 8, the image display function of the input / output interface 104 includes a function for displaying the impurity distribution resulting from the ion implantation process simulation means 101 in a two-dimensional contour line, and an arbitrary cross section designated by the user. And a function of displaying a density profile as shown in FIG.

使用者は、これらのイオン注入工程シミュレーション手段101の結果を見て、実施すべき具体例を決定する。つまり、当該半導体プロセスシミュレーション装置に対して、転位の輪の層の位置の入力は、図10に示すように、先ず使用者が、キーボードから各点#1〜#Nの座標を数値入力するか、或いはマウス等のポインティングデバイスを用いた位置指定により、該点列の座標入力を行う。半導体プロセスシミュレーション装置では、入力された点列の座標に基づき、各点間は線分であると解釈して、転位の輪の層1003の位置を定義することとなる。   The user determines the specific example to be implemented by looking at the results of the ion implantation process simulation means 101. That is, for the semiconductor process simulation apparatus, as shown in FIG. 10, first, the user inputs the coordinates of the points # 1 to #N numerically from the keyboard. Alternatively, the coordinates of the point sequence are input by specifying a position using a pointing device such as a mouse. In the semiconductor process simulation apparatus, the position of the dislocation ring layer 1003 is defined on the basis of the coordinates of the inputted point sequence by interpreting each point as a line segment.

〔実施例6〕
図11は本発明の実施例6に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。同図において、本実施例の半導体プロセスシミュレーション装置は、イオン注入工程シミュレーション手段101と、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを生成するモデル生成手段と、イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散に拡散モデルを用いる熱処理工程シミュレーション手段103とを具備して構成されている。
Example 6
FIG. 11 is a block diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, the semiconductor process simulation apparatus according to the present embodiment generates a model for generating a diffusion model in consideration of contributions from an ion implantation process simulation means 101 and a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. And a heat treatment process simulation means 103 using a diffusion model for diffusion of impurities in the heat treatment process after the ion implantation process.

ここで、モデル生成手段は、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、線分と楕円弧により表すことができる曲線により定義する第1モデル生成手段1102aと、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点の位置を用い、且つ、該鞍点からの任意の距離により定義する第2モデル生成手段1102bと、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、イオン注入工程シミュレーション手段101の結果に基づく、注入された不純物原子の任意の濃度となる位置により定義する第3モデル生成手段1102cと、拡散モデルにおける転位の輪の位置を、入出力インタフェース104を介し、イオン注入工程シミュレーション手段101による結果の画像表示を見ながら、使用者がした入力指示に基づいて定義する第4モデル生成手段1102dと、切替手段1103とを具備して構成されている。   Here, the model generation means includes first model generation means 1102a that defines the position of the dislocation ring in the diffusion model by a curve that can be represented by a line segment and an elliptic arc, and the position of the dislocation ring in the diffusion model as an ion. Second model generation means 1102b defined by an arbitrary distance from the saddle point using the position of the saddle point constituted by the maximum value of the implanted impurity atom concentration based on the result of the implantation process simulation means 101, and diffusion Third model generation means 1102c that defines the position of the dislocation ring in the model based on the result of the ion implantation process simulation means 101 based on the position at which the concentration of the implanted impurity atoms is arbitrary, and the dislocation ring in the diffusion model The position of the ion implantation process simulation means 10 is determined via the input / output interface 104. While watching the image display results with, and is configured by including a fourth model generation unit 1102d defined based on the input instruction by the user was, and a switching unit 1103.

切替手段1103は、例えば使用者の選択指示に基づき、第1モデル生成手段1102a、第2モデル生成手段1102b、第3モデル生成手段1102cまたは第4モデル生成手段1102dの何れかに切り替えて拡散モデルを得る。これにより、半導体プロセスシミュレーション装置の使用者は、過去の製造プロセスの結果或いは結晶の転位の輪に関する計測結果等、シミュレーション装置の使用者が所有している情報に一番適した転位の輪の層の位置の定義方法を選択することが可能となる。   The switching unit 1103 switches to one of the first model generation unit 1102a, the second model generation unit 1102b, the third model generation unit 1102c, and the fourth model generation unit 1102d based on a user's selection instruction, for example. obtain. As a result, the user of the semiconductor process simulation apparatus can use the layer of the dislocation ring most suitable for the information owned by the user of the simulation apparatus, such as the result of the past manufacturing process or the measurement result related to the crystal dislocation ring. It is possible to select the method of defining the position of

〔実施例7〕
図12は本発明の実施例7に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。
Example 7
FIG. 12 is a block diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.

本実施例の熱処理工程シミュレーション手段1203では、イオン注入後の最初の熱処理工程(ステップS1211)にのみ、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用い、2番目(ステップS1212)以降の熱処理については通常の拡散モデルを用いている。尚、転位の輪の位置の入力に関しては、例えば実施例6と同様の方法により行う。   In the heat treatment process simulation means 1203 of the present embodiment, only the first heat treatment process after ion implantation (step S1211) is performed using the diffusion model considering the contribution from the dislocation ring, and the second and subsequent heat treatments (step S1212). Uses the normal diffusion model. For example, the input of the position of the dislocation ring is performed in the same manner as in the sixth embodiment.

本実施例は、2番目以降の熱処理が転位の輪からの寄与が少なかったり、転位の輪のモデルの適用範囲外であるような場合に、2番目以降の熱処理に通常の拡散モデルを使用することを可能としたものであり、例えば、イオン注入工程後の最初の熱処理が長時間にわたってしまい、次に行われる熱処理工程では、転位の輪のモデルが適用できない場合等に有効である。   In this embodiment, when the second and subsequent heat treatments contribute little to the dislocation ring or are outside the scope of the dislocation wheel model, the normal diffusion model is used for the second and subsequent heat treatments. This is effective, for example, when the first heat treatment after the ion implantation step takes a long time and the dislocation ring model cannot be applied in the next heat treatment step.

〔実施例8〕
図13は本発明の実施例8に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。
Example 8
FIG. 13 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.

本実施例の熱処理工程シミュレーション手段1303では、イオン注入後の最初の熱処理工程(ステップS1311)、並びに、イオン注入後の最初の熱処理工程以降の熱処理工程(ステップS1312)において、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いている。尚、転位の輪の位置の入力に関しては、例えば実施例6と同様の方法により行う。   In the heat treatment process simulation means 1303 of the present embodiment, contribution from dislocation rings in the first heat treatment process after ion implantation (step S1311) and the heat treatment process after the first heat treatment process after ion implantation (step S1312). A diffusion model that takes into account is used. For example, the input of the position of the dislocation ring is performed in the same manner as in the sixth embodiment.

本実施例は、イオン注入工程後の熱処理が、最初の熱処理も、2番目に行われる熱処理についても、転位の輪のモデルが適用可能な温度であり、且つ、熱処理の処理時間が、転位の輪のモデルを適用し得る比較的短い時間である場合等に有効である。   In this example, the heat treatment after the ion implantation step is a temperature at which the dislocation ring model can be applied to both the first heat treatment and the second heat treatment, and the heat treatment time is This is effective when it is a relatively short time when a ring model can be applied.

〔実施例9〕
図14は本発明の実施例9に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。
Example 9
FIG. 14 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.

本実施例の熱処理工程シミュレーション手段1403は、イオン注入後の最初の熱処理工程に対して転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用い、イオン注入後の最初の熱処理工程以降の熱処理工程においては、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルまたは転位の輪からの寄与を考慮しない拡散モデルの切り替えを可能としている。尚、転位の輪の位置の入力に関しては、例えば実施例6と同様の方法により行う。   The heat treatment process simulation means 1403 of the present embodiment uses a diffusion model that considers the contribution from the dislocation ring to the first heat treatment process after ion implantation, and in the heat treatment processes after the first heat treatment process after ion implantation. It is possible to switch between a diffusion model considering the contribution from the dislocation ring or a diffusion model not considering the contribution from the dislocation ring. For example, the input of the position of the dislocation ring is performed in the same manner as in the sixth embodiment.

つまり、2番目以降の熱処理工程では、半導体プロセスシミュレーション装置の使用者が、シミュレーションしようとしている製造プロセスのプロセス条件に合わせて、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルか、転位の輪からの寄与を考慮しない通常の拡散モデルを用いるかを選択可能であり、様々な製造プロセスに対して、最適なモデル選択が可能となる。   In other words, in the second and subsequent heat treatment steps, the user of the semiconductor process simulation apparatus uses a diffusion model that considers the contribution from the dislocation ring in accordance with the process conditions of the manufacturing process to be simulated, or from the dislocation ring. It is possible to select whether to use a normal diffusion model that does not consider contribution, and it is possible to select an optimal model for various manufacturing processes.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2に係わる半導体プロセスシミュレーション装置の概要について、並びに、実施例について、〔実施例10〕、〔実施例11〕、〔実施例12〕、〔実施例13〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the outline of the semiconductor process simulation apparatus according to the second embodiment of the present invention and the examples will be described in the order of [Example 10], [Example 11], [Example 12], and [Example 13]. This will be described in detail with reference to the drawings.

〔本発明の実施の形態2に係る半導体プロセスシミュレーション装置の概要〕
本発明の実施の形態2に係る半導体プロセスシミュレーション装置の概略構成を図15に示す。本発明の実施の形態2に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、同図に示す如く、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を取り込む画像データ入力部2001(画像データ入力手段)を備えている。このように本実施の形態では、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を取り込むための画像データ入力部2001を備えることにより、転位の輪の物理量を抽出するのに必要な透過電子顕微鏡写真の画像データを半導体プロセスシミュレーション装置の内部で取り扱うことが可能となる。
[Outline of Semiconductor Process Simulation Apparatus According to Second Embodiment of the Present Invention]
FIG. 15 shows a schematic configuration of a semiconductor process simulation apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the semiconductor process simulation apparatus according to the second embodiment of the present invention uses a transmission electron micrograph image used to extract physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate during ion implantation. An image data input unit 2001 (image data input means) to be captured is provided. As described above, in this embodiment, by including the image data input unit 2001 for capturing the transmission electron micrograph image used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation. The image data of the transmission electron micrograph necessary for extracting the physical quantity of the dislocation ring can be handled inside the semiconductor process simulation apparatus.

ここで、転位の輪を考慮に入れた拡散モデル及び本実施の形態の着眼点に関し詳細に説明する。   Here, the diffusion model taking the dislocation ring into consideration and the focus of the present embodiment will be described in detail.

半導体製造プロセスのイオン注入工程で注入イオンのドーズ量が大きいと、注入される側の結晶の結晶性が乱され、イオン注入工程に引き続く熱処理工程では、結晶性の回復が行われる。この結晶の回復の課程で、図16の説明図に示すように、シリコン基板201でイオンの注入207がなされた領域には転位の輪203が発生する。こうした転位の輪は、不純物拡散現象を支配している点欠陥の吸い込み口や吐き出し口として働くため、転位の輪の挙動が不純物拡散を左右することになる。以上のような効果を拡散モデルに取り入れたのが、上述した転位の輪を考慮に入れた拡散モデルである。また、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルでは、転位の輪に関する物理量を使用する。   If the dose of implanted ions is large in the ion implantation step of the semiconductor manufacturing process, the crystallinity of the implanted crystal is disturbed, and the crystallinity is restored in the heat treatment step following the ion implantation step. In the process of crystal recovery, as shown in the explanatory diagram of FIG. 16, a dislocation ring 203 is generated in a region where ions are implanted 207 in the silicon substrate 201. Since these dislocation rings act as suction holes and discharge holes for point defects that govern the impurity diffusion phenomenon, the behavior of the dislocation rings affects the impurity diffusion. The diffusion model that takes the above-described dislocation ring into consideration has incorporated the above effects into the diffusion model. In addition, in the diffusion model considering the contribution from the dislocation ring, physical quantities relating to the dislocation ring are used.

従来技術で記載したMark E.Law 等の転位の輪を考慮に入れた拡散モデルで使用する転位の輪に関する物理量は、大別すると、転位の輪の密度と大きさ、及び、転位の輪の発生位置に分けられる。転位の輪に関する物理量は、通常、透過電子顕微鏡写真から得ることができる。より具体的には、転位の輪の密度及び大きさは図16に示すような断面透過電子顕微鏡画像から得ることができ、また、転位の輪の発生位置は、図17に示すような平面透過電子顕微鏡写真から得ることができる。   Mark E., described in the prior art. The physical quantities related to the dislocation ring used in the diffusion model that takes into account the dislocation ring of Law et al. Can be broadly divided into the density and size of the dislocation ring and the location of the dislocation ring. The physical quantity related to the dislocation ring can usually be obtained from a transmission electron micrograph. More specifically, the density and size of the dislocation ring can be obtained from a cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. 16, and the occurrence position of the dislocation ring is a plane transmission as shown in FIG. It can be obtained from an electron micrograph.

転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルは、拡散工程の際の試料内部の物理現象を従来の現象論的拡散モデルよりも正確に記述することにより、結果の精度を上げることを目的としている拡散モデルであるので、転位の輪の物理量は、通常、上述した如き実測値から得られたデータを使用することが望ましい。しかしながら、データの蓄積数が少なくて、シミュレーションしたいプロセス条件の転位の輪に関する実測物理量が得られていない場合もある。かかる場合には、得られていない物理量は、シミュレーション上の単なるパラメータとして適当な値を設定してシミュレーションを実行することも可能である。勿論、この場合には、パラメータの合わせ込みの作業が必要になる。   The diffusion model considering the contribution from the dislocation ring aims to improve the accuracy of the results by describing the physical phenomena inside the sample during the diffusion process more accurately than the conventional phenomenological diffusion model. Since it is a diffusion model, it is generally desirable to use data obtained from actual measurements as described above as physical quantities of dislocation rings. However, there are cases where the number of accumulated data is small and the actual physical quantity related to the dislocation wheel under the process condition to be simulated is not obtained. In such a case, the physical quantity that has not been obtained can be executed by setting an appropriate value as a simple parameter in the simulation. Of course, in this case, it is necessary to adjust the parameters.

以上述べたように、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルでは、転位の輪の発生位置と転位の輪の大きさ及び密度が必要となるが、得られていない物理量に関しては、シミュレーション上の単なるパラメータと考えても良い。以下に述べる請求項10〜24の説明は、全てのプロセス条件において、転位の輪の発生位置及び転位の輪の大きさと密度といった全ての物理量を実測から得られたことを前提に述べるものではなく、所有している透過電子顕微鏡写真画像データは、物理量を抽出するために使用し、所有していないデータに関しては、パラメータとして使用するという立場からの説明である。   As described above, in the diffusion model that considers the contribution from the dislocation ring, the generation position of the dislocation ring and the size and density of the dislocation ring are required. It may be considered as a simple parameter. The explanations of claims 10 to 24 described below are not based on the assumption that all physical quantities such as the generation position of the dislocation ring and the size and density of the dislocation ring were obtained from the actual measurement under all process conditions. The possessed transmission electron micrograph image data is used for extracting a physical quantity, and the data not owned is used as a parameter.

本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図15に示す如く、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を画像データ入力部2001(画像データ入力手段)で取り込み、プロセスシミュレーション装置計算部2002(プロセスシミュレーション計算手段)は、イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散にイオン注入工程により基板中に導入される転移の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いるようにしている。これにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を取り込むための画像データ入力部2001を備えることにより、転位の輪の物理量を抽出するのに必要な透過電子顕微鏡写真の画像データを半導体プロセスシミュレーション装置の内部で取り扱うことが可能となる。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 15, a transmission electron micrograph image used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation is used as an image data input unit 2001. (Image data input means), and the process simulation device calculation unit 2002 (process simulation calculation means) is used for the diffusion of impurities in the heat treatment step after the ion implantation step, from the transition ring introduced into the substrate by the ion implantation step. A diffusion model that takes into account the contribution is used. Thus, by providing the image data input unit 2001 for capturing the transmission electron micrograph image used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation, the physical quantity of the dislocation ring is obtained. It is possible to handle the image data of a transmission electron micrograph necessary for extracting the signal inside the semiconductor process simulation apparatus.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、イメージスキャナ2003(画像データ入力手段)により取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を用いて、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出する転位の輪の物理量抽出部2004(転位の輪の物理量抽出手段)を備えたこととした。これにより、取り込んだ透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の物理量を抽出することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, a transmission electron micrograph image captured by an image scanner 2003 (image data input means) is used to introduce into a silicon substrate at the time of ion implantation. The dislocation wheel physical quantity extraction unit 2004 (the dislocation ring physical quantity extraction unit) for extracting the physical quantity of the dislocation ring is provided. As a result, the physical quantity of the dislocation ring can be extracted from the captured transmission electron micrograph image.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、転移の輪の物理量抽出部2004は、イメージスキャナ2003により取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を、図17に示すような平面透過電子顕微鏡画像と、図16に示すような断面透過電子顕微鏡画像とに区別することとしている。これにより、平面透過電子顕微鏡観察画像と断面透過電子顕微鏡観察画像とで異なった物理量を抽出して取り扱うことが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, the physical quantity extraction unit 2004 of the transition ring is configured to transmit the transmission electron micrograph image captured by the image scanner 2003 as shown in FIG. A distinction is made between an electron microscope image and a cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. As a result, it is possible to extract and handle different physical quantities between the plane transmission electron microscope observation image and the cross-sectional transmission electron microscope observation image.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図22に示す如く、転位の輪の物理量抽出部2005は、区別した図17に示すような平面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の大きさ及び密度を抽出することとしている。これにより、転位の輪の大きさと密度を用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 22, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 detects the size and density of the dislocation ring from the plane transmission electron microscope image as shown in FIG. Is going to be extracted. This makes it possible to use an impurity diffusion model that takes the dislocation rings into account using the size and density of the dislocation rings.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図22に示す如く、転位の輪の物理量出部2005により、図17に示すような平面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度をプロセス条件毎に分類(整理)してデータベース2006に格納することとしている。これにより、任意のプロセス条件において、実測から得られた転位の輪の大きさと密度を用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 22, the dislocation ring physical quantity output unit 2005 extracts the size of the dislocation ring extracted from the plane transmission electron microscope image as shown in FIG. The density is classified (organized) for each process condition and stored in the database 2006. This makes it possible to use an impurity diffusion model that takes the dislocation ring into account using the size and density of the dislocation ring obtained from actual measurement under an arbitrary process condition.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、転位の輪の物理量抽出部2004は、区別した図16に示すような断面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の発生位置データを抽出する。これにより、実測から得られた転位の輪の発生位置を使用して転位の輪を考慮にいれた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 generates the dislocation ring generation position data from the cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. Extract. This makes it possible to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring using the dislocation ring occurrence position obtained from actual measurement.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、転位の輪の物理量抽出部2004は、転位の輪の発生位置データとして転位の輪の深さデータを抽出する。つまり、転位の輪の物理量抽出部2004は、取り込まれた図19に示すような断面透過電子顕微鏡画像から、転位の輪の発生位置データとして、転位の輪の深さXのデータを抽出する。これにより、転位の輪の発生位置の抽出用に作成された試料の断面透過電子顕微鏡画像から得られた転位の輪の発生深さを使用して、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, the dislocation wheel physical quantity extraction unit 2004 extracts dislocation wheel depth data as dislocation wheel generation position data. That is, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 extracts data on the dislocation ring depth X as the generation position data of the dislocation ring from the cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. By using the generation depth of the dislocation ring obtained from the cross-sectional transmission electron microscope image of the sample created for extraction of the occurrence position of the dislocation ring, an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring Can be used.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、転位の輪の物理量抽出部2004は、転位の輪の発生位置データとして、転位の発生深さと、転位の輪の発生位置のイオン注入マスクからの横方向距離及び深さ方向と、並びに、転位の輪の深さ方向及び横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータを抽出している。つまり、転位の輪の物理量抽出部2004は、取り込まれた図20に示すような断面透過電子顕微鏡画像から、転位の輪の発生深さX、転位の輪の発生位置のイオン注入マスク204からの横方向距離Y、転位の輪の深さ方向と横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータb、aを抽出している。これにより、転位の輪の発生深さ、転位の輪の発生位置のイオン注入マスクからの横方向距離、深さ方向と横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータの測定値を使用して、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 uses the dislocation ring generation position data as the dislocation ring generation position data. The parameters of the elliptical arc representing the lateral distance and depth direction from the ion implantation mask and the shape of the transition region in the depth direction and lateral direction of the dislocation ring are extracted. That is, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 extracts the dislocation ring generation depth X and the dislocation ring generation position from the ion implantation mask 204 from the cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. The parameters b and a of the elliptic arc representing the lateral distance Y, the depth direction of the dislocation ring and the shape of the transition region in the lateral direction are extracted. This uses measured values for the depth of the dislocation ring, the lateral distance of the dislocation ring from the ion implantation mask, and the elliptical arc parameters that represent the shape of the transition region in the depth and lateral directions. Thus, it becomes possible to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、転位の輪の物理量抽出部2004は、一つの断面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の発生位置データを1組もしくは複数組抽出する。これにより、例えば、図21に示すような転位の輪が複数の位置に形成される場合にも、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 includes one set of dislocation ring occurrence position data extracted from one cross-sectional transmission electron microscope image or Extract multiple sets. Thus, for example, even when dislocation rings as shown in FIG. 21 are formed at a plurality of positions, it is possible to use an impurity diffusion model that takes dislocation rings into consideration.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図22に示す如く、転位の輪の物理量抽出部2005で抽出した転位の輪の発生位置データをプロセス条件ごとに分類(整理)してデータベース2006に格納する。これにより、任意のプロセス条件において、実測から得られた転位の輪の発生位置データを用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 22, the dislocation ring occurrence position data extracted by the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 is classified (organized) for each process condition and stored in the database 2006. Store. This makes it possible to use an impurity diffusion model that takes dislocation rings into consideration using the generation position data of dislocation rings obtained from actual measurement under arbitrary process conditions.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図22に示す転位の輪の物理量抽出部2005により、平面透過電子顕微鏡写真画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度と、断面電子顕微鏡写真画像から抽出された転位の輪の発生位置データを、プロセス条件毎に分類してデータベース2006に格納する。これにより、任意のプロセス条件において、実測から得られた転位の輪の大きさと密度及び発生位置データを用いて、転位の輪を考慮に入れた不純物拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the size and density of the dislocation rings extracted from the plane transmission electron micrograph image by the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 shown in FIG. The generation position data of dislocation rings extracted from the image is classified for each process condition and stored in the database 2006. This makes it possible to use an impurity diffusion model that takes the dislocation ring into consideration using the size and density of the dislocation ring and the occurrence position data obtained from actual measurement under an arbitrary process condition.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図22に示すように、プロセス条件依存性計算部2007(プロセス条件依存性計算手段)は、データベース2006に格納されている転位の輪の大きさと密度及び転位の輪の発生位置データに基づいて、プロセス条件依存係数を算出する。これにより、データ蓄積のない任意のプロセス条件においても、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを使用することが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 22, the process condition dependency calculation unit 2007 (process condition dependency calculation means) has the size and density of dislocation rings stored in the database 2006. The process condition dependent coefficient is calculated based on the generation position data of the dislocation ring. This makes it possible to use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring even under any process conditions without data accumulation.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図18に示す如く、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真を光学的に読み取るスキャナ2003を使用している。これにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を光学的に読み取ることが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 18, a transmission electron micrograph used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation is optically read. A scanner 2003 is used. This makes it possible to optically read a transmission electron micrograph image used to extract the physical quantity of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation.

また、本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置では、図24に示す如く、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像データが記憶された記憶媒体から、透過電子顕微鏡写真画像データを記憶媒体読み取り部2008により読み取る。これにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真の画像データを記憶媒体から読み取ることが可能となる。   Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 24, transmission electron micrograph image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation is stored. The transmission electron micrograph image data is read from the storage medium by the storage medium reading unit 2008. This makes it possible to read from the storage medium image data of a transmission electron micrograph used to extract the physical quantity of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation.

また、本発明に係る半導体プロセスシミレーション装置では、画像データ入力手段は、イオン注入工程によりシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量抽出に用いる透過電子顕微鏡写真画像データを装置外部から入力する機能を備えている。これにより、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真の画像データを外部から入力することが可能となる。   In the semiconductor process simulation apparatus according to the present invention, the image data input means inputs transmission electron micrograph image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate by the ion implantation process from the outside of the apparatus. It has a function. This makes it possible to input image data of a transmission electron micrograph used to extract the physical quantity of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation.

〔実施例10〕
図15は本発明の実施例10に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。同図において、半導体プロセスシミュレーション装置は、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を取り込む画像データ入力部2001と、イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散にイオン注入工程により基板中に導入される転移の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いるプロセスシミュレーション装置計算部2002とを具備して構成されている。
Example 10
FIG. 15 is a block diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 10 of the present invention. In the figure, a semiconductor process simulation apparatus includes an image data input unit 2001 for capturing a transmission electron micrograph image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation, and an ion implantation process. And a process simulation device calculation unit 2002 that uses a diffusion model that takes into account the contribution from the transition ring introduced into the substrate by the ion implantation step in the diffusion of impurities in the subsequent heat treatment step.

〔実施例11〕
図18は、本発明の実施例11に係る半導体シミュレーション装置の構成図である。同図において、半導体プロセスシミュレーション装置は、転位の輪の物理量を抽出するための透過電子顕微鏡写真画像を光学的に取り込むイメージスキャナ2003と、取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の物理量を抽出する転位の輪の物理量抽出部2004と、転位の輪の物理量抽出部2004で抽出された転位の輪の物理量を用いた拡散モデルを使用して拡散計算を行うプロセスシミュレーション装置計算部2002とを具備して構成される。
Example 11
FIG. 18 is a configuration diagram of a semiconductor simulation apparatus according to Embodiment 11 of the present invention. In the figure, the semiconductor process simulation apparatus includes an image scanner 2003 for optically capturing a transmission electron micrograph image for extracting a physical quantity of a dislocation ring, and a physical quantity of the dislocation ring from the captured transmission electron micrograph image. A dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 to be extracted, and a process simulation apparatus calculation unit 2002 that performs diffusion calculation using a diffusion model using the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 extracted by the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 It is provided and configured.

上記転位の輪の物理量抽出部2004は、取り込まれた透過電子顕微鏡写真の画像を図17に示すような平面透過電子顕微鏡画像と図16に示すような断面透過電子顕微鏡画像に区別し、取り込まれた画像が断面透過電子顕微鏡画像である場合には、断面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の物理量として転位の輪の発生位置データを抽出する。   The dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 distinguishes the captured transmission electron micrograph image into a plane transmission electron microscope image as shown in FIG. 17 and a cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. When the obtained image is a cross-sectional transmission electron microscope image, the generation position data of the dislocation ring is extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image as a physical quantity of the dislocation ring.

転位の輪の発生位置データには、種々の形態があり、以下、転位の輪の発生位置データを図19〜図21を参照して説明する。   There are various forms of dislocation wheel generation position data. Hereinafter, dislocation wheel generation position data will be described with reference to FIGS.

図19は、転位の輪が深さ方向であることを説明するための図(断面透過電子顕微鏡写真)である。同図において、201はシリコン、202はシリコン表面、203は結晶の転位の輪が形成されている面、207は注入イオン、Xは、結晶の転位の輪が形成されている面の深さを夫々示していており、同図は、転位の輪が深さ方向に1組発生していることを示している。   FIG. 19 is a diagram (cross-sectional transmission electron micrograph) for explaining that the dislocation ring is in the depth direction. In this figure, 201 is silicon, 202 is a silicon surface, 203 is a surface on which a crystal dislocation ring is formed, 207 is an implanted ion, and X is a depth of a surface on which a crystal dislocation ring is formed. The figure shows that one set of dislocation rings is generated in the depth direction.

図20は、転位の輪が2次元的形状であることを説明するための図である(断面透過電子顕微鏡写真)。同図において、202はシリコン表面、203は結晶の転位の輪が形成されている面、204はゲート(イオン注入マスク)、207は注入イオン、Xは転位の輪が形成されている面の深さ、Yは転位の輪の発生位置のイオン注入マスクからの横方向距離、a、bは深さ方向と横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータを夫々示している。同図は、イオン注入マスクがあるため、転位の輪が2次元的形状になる。尚、楕円弧のパラメータa、bにより指定される深さ方向と横方向の遷移領域の形状は、上記式(4)により表すことができる。   FIG. 20 is a diagram for explaining that a dislocation ring has a two-dimensional shape (cross-sectional transmission electron micrograph). In this figure, 202 is the silicon surface, 203 is the surface on which the crystal dislocation ring is formed, 204 is the gate (ion implantation mask), 207 is the implanted ion, and X is the depth of the surface on which the dislocation ring is formed. Y is a lateral distance from the ion implantation mask at the position where the dislocation ring is generated, and a and b are elliptic arc parameters representing the shape of the transition region in the depth direction and the lateral direction, respectively. Since there is an ion implantation mask, the dislocation ring has a two-dimensional shape. It should be noted that the shape of the transition region in the depth direction and the lateral direction specified by the elliptic arc parameters a and b can be expressed by the above equation (4).

図21は、転位の輪が2箇所発生したことを説明するための図である(断面透過電子顕微鏡写真)。同図において、202はシリコン表面、204はゲート(イオン注入マスク)、203Aは転位の輪が形成されている第1の面、203Aは結晶の転位の輪が形成されている第2の面を夫々示しており、同図は、転位の輪が2箇所(203A、203B)に形成されていることを示している。   FIG. 21 is a diagram for explaining the occurrence of two dislocation rings (cross-sectional transmission electron micrograph). In this figure, 202 is a silicon surface, 204 is a gate (ion implantation mask), 203A is a first surface on which a dislocation ring is formed, and 203A is a second surface on which a crystal dislocation ring is formed. The figure shows that dislocation rings are formed in two places (203A, 203B).

転位の輪の物理量抽出部2004は、上述の如く、断面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の発生位置データを抽出するに際して、転位の輪の発生位置データが、図19に示すような深さだけの情報であるのか、図20に示すような2次元形状をふくめた位置情報であるのか、また、図21に示すような転位の輪の発生位置が複数箇所であるのかを判定して、転位の輪の発生位置の位置情報の抽出を行う。   When the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 extracts the dislocation ring occurrence position data from the cross-sectional transmission electron microscope image as described above, the dislocation ring occurrence position data has a depth as shown in FIG. 20 or position information including a two-dimensional shape as shown in FIG. 20, or whether there are multiple occurrence positions of dislocation rings as shown in FIG. The position information of the generation position of the ring is extracted.

〔実施例12〕
図22は、本発明の実施例12に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。同図において、半導体プロセスシミュレーション装置は、転位の輪の物理量を抽出するための透過電子顕微鏡写真画像を光学的に取り込むイメージキャナ2003と、取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の物理量を抽出する転位の輪の物理量抽出部2005と、転位の輪の物理量抽出部2005で抽出された転位の輪の物理量をプロセス条件(例えば、熱処理時間や熱処理温度等)毎に分類(整理)して格納するデータベース2006と、プロセスシミュレーション装置計算部2002で拡散計算を行うに際して必要となる転位の輪の物理量がデータベース2006に格納されていない場合に、拡散計算に必要な転位の輪の物理量(プロセス条件依存係数)を計算するプロセス条件依存性計算部2007と、転位の輪の物理量抽出部2005で抽出された転位の輪の物理量を用いた拡散モデルを使用して拡散計算を行うプロセスシミュレーション装置計算部2002とを具備して構成される。
Example 12
FIG. 22 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention. In this figure, the semiconductor process simulation apparatus optically captures a transmission electron micrograph image for extracting the physical quantity of the dislocation ring, and calculates the physical quantity of the dislocation ring from the captured transmission electron micrograph image. The physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation wheel to be extracted and the physical quantity of the dislocation ring extracted by the physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation ring are classified (organized) for each process condition (for example, heat treatment time, heat treatment temperature, etc.). When the database 2006 to be stored and the physical quantity of the dislocation ring necessary for performing the diffusion calculation in the process simulation apparatus calculation unit 2002 are not stored in the database 2006, the physical quantity of the dislocation ring necessary for the diffusion calculation (process condition) Dependency coefficient), a process condition dependency calculation unit 2007, and a physical quantity of a dislocation ring Constituted by and a process simulation device calculating unit 2002 by using the diffusion model using the physical quantity of wheel dislocation extracted with out section 2005 performs spreading calculations.

上記転位の輪の物理量抽出部2005は、取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を平面透過電子顕微鏡画像と断面透過電子顕微鏡画像とに区別する。そして、転位の輪の物理量抽出部2005は、上記実施例11と同様に、取り込まれた画像が断面電子顕微鏡画像である場合には、断面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の発生位置データを抽出するに際して、転位の発生位置データが、図19に示すような深さだけの情報であるのか、図20に示すような2次元形状をふくめた位置情報であるのか、また、図21に示すような転位の輪の発生位置が複数箇所であるのかを判定して、転位の輪の発生位置の位置情報の抽出を行う。また、転位の輪の物理量抽出部2005は、取り込まれた画像が平面透過電子顕微鏡画像である場合には、図17に示すような平面透過電子顕微鏡写真画像から転位の輪の大きさ及び密度を抽出する。   The dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 distinguishes the captured transmission electron micrograph image into a plane transmission electron microscope image and a cross-sectional transmission electron microscope image. Then, when the captured image is a cross-sectional electron microscope image, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 extracts the generation position data of the dislocation ring from the cross-sectional transmission electron microscope image, as in the case of the eleventh embodiment. In this case, whether the dislocation occurrence position data is information of only depth as shown in FIG. 19 or position information including a two-dimensional shape as shown in FIG. 20, or as shown in FIG. It is determined whether there are a plurality of positions of occurrence of dislocation rings, and position information of the occurrence positions of dislocation rings is extracted. Further, when the captured image is a plane transmission electron microscope image, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 determines the size and density of the dislocation ring from the plane transmission electron micrograph image as shown in FIG. Extract.

上記データベース2006は、平面電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度と、断面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の発生位置データを、プロセス条件毎に分類(整理)して格納する。   The database 2006 classifies (arranges) the size and density of dislocation rings extracted from the plane electron microscope image and the generation position data of dislocation rings extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image for each process condition. Store.

次に、上記プロセス条件依存性計算部2007による処理の一例を図23を参照して説明する。図23は、熱処理に対する転位の輪の密度の時間依存性を示す図である。以下、プロセス条件依存計算部2007により行われる転位の輪の密度計算を説明する。尚、プロセス条件依存計算部2007で計算される転位の輪の物理量をプロセス条件依存係数ということにする。   Next, an example of processing by the process condition dependency calculation unit 2007 will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a diagram showing the time dependence of dislocation ring density with respect to heat treatment. Hereinafter, the density calculation of the dislocation ring performed by the process condition dependency calculation unit 2007 will be described. The physical quantity of the dislocation wheel calculated by the process condition dependent calculation unit 2007 is referred to as a process condition dependent coefficient.

プロセスシミュレーション装置計算部2002の拡散計算では、拡散計算の時間ステップ毎に転位の輪の密度が必要になるため、転位の輪の物理量抽出部2005で抽出した転位の輪の密度データではデータが不足する場合がある。   In the diffusion calculation of the process simulation device calculation unit 2002, the density of the dislocation ring is required for each time step of the diffusion calculation, so the density data of the dislocation ring extracted by the physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation ring is insufficient. There is a case.

プロセス条件依存計算部2007は、上記転位の輪の物理量抽出部2005により断面透過電子顕微鏡画像から抽出されデータベース2006にプロセス条件(例えば、熱処理時間)毎に格納された転位の輪の密度のデータを用いて、先ず、図23に示す如く、抽出された転位の輪の密度901を熱処理時間に対してプロットし、この901の各点を通るフィッテイングカーブ902を計算して、拡散計算の時間ステップ毎の転位の輪の密度(プロセス条件依存係数)を算出する。プロセスシミュレーション装置計算部2002では、この算出された拡散計算の時間ステップ毎の転位の輪の密度を使用して拡散計算が行われる。   The process condition dependency calculation unit 2007 uses the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 to extract the dislocation ring density data extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image and stored in the database 2006 for each process condition (for example, heat treatment time). First, as shown in FIG. 23, the density 901 of the extracted dislocation rings is plotted against the heat treatment time, and a fitting curve 902 passing through each point of the 901 is calculated to calculate the time step of the diffusion calculation. Calculate the density (process condition dependent coefficient) of the dislocation ring for each dislocation. In the process simulation apparatus calculation unit 2002, the diffusion calculation is performed using the calculated density of dislocation rings for each time step of the diffusion calculation.

尚、ここで示した例では、フィッテイングカーブを用いて、拡散計算に必要な密度を算出する方法について述べたが、抽出点の内挿法などの他の計算方法でも算出は可能である。また、ここでは、転位の輪の密度の熱処理時間依存性について述べたが、転位の輪の大きさや発生位置、他のプロセス条件依存性についても同様の方法で計算することができる。   In the example shown here, the method of calculating the density necessary for the diffusion calculation using the fitting curve has been described, but the calculation can also be performed by other calculation methods such as an extraction point interpolation method. Further, here, the heat treatment time dependence of the density of dislocation rings has been described, but the size of the dislocation ring, the generation position, and other process condition dependence can be calculated in the same manner.

〔実施例13〕
図24は、本発明の実施例13に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。同図において上記実施例12の図22で示した半導体プロセスシミュレーション装置と同等部分は同一符号を付してある。
Example 13
FIG. 24 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to the thirteenth embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those of the semiconductor process simulation apparatus shown in FIG.

図24に示す半導体プロセスシミュレーション装置は、転位の輪の物理量を抽出するための透過電子顕微鏡画像データが格納された光磁気記憶媒体から当該透過電子顕微鏡画像データを読み込む記憶媒体読み取り部(光磁気記録読み取り部)2008を備えている。この光磁気記憶媒体には、転位の輪の物理量を抽出するための透過電子顕微鏡画像データがオフラインの記録装置によりデジタル化されて記録されている。   The semiconductor process simulation apparatus shown in FIG. 24 has a storage medium reading unit (magneto-optical recording) that reads transmission electron microscope image data from a magneto-optical storage medium storing transmission electron microscope image data for extracting physical quantities of dislocation rings. Reading section 2008). In this magneto-optical storage medium, transmission electron microscope image data for extracting physical quantities of dislocation rings is digitized and recorded by an off-line recording device.

また、転位の輪の物理量抽出部2005と、データベース2006と、プロセス条件依存性計算部2007と、及びプロセスシミュレーション装置計算部2002は、実施例12(図22)と同一の構成であり、記憶媒体読み取り部2008で読み取られた透過電子顕微鏡画像は、実施例12と同様な処理が行われるので詳しい説明は省略する。   Further, the dislocation wheel physical quantity extraction unit 2005, the database 2006, the process condition dependency calculation unit 2007, and the process simulation apparatus calculation unit 2002 have the same configuration as that of the twelfth embodiment (FIG. 22), and a storage medium. Since the transmission electron microscope image read by the reading unit 2008 is processed in the same manner as in the twelfth embodiment, detailed description thereof is omitted.

尚、本実施例では、透過電子顕微鏡画像データが格納される記憶媒体として光磁気憶媒体1001を使用しているが、本発明はこれに限られるものではなく、他の記憶媒体、例えば、磁気記録媒体や光記憶媒体等を使用しても良い。この場合、磁気記録媒体にはデジタル化された透過電子顕微鏡画像データが磁気記録により記憶され、また、光記録媒体にはデジタル化された透過電子顕微鏡画像データが光記録により記憶される。また、透過電子顕微鏡画像データの入力はネットワークを利用したライン入力でも良い。   In this embodiment, the magneto-optical storage medium 1001 is used as a storage medium for storing transmission electron microscope image data. However, the present invention is not limited to this, and other storage media such as magnetic A recording medium, an optical storage medium, or the like may be used. In this case, digitized transmission electron microscope image data is stored by magnetic recording on the magnetic recording medium, and digitized transmission electron microscope image data is stored by optical recording on the optical recording medium. The transmission electron microscope image data may be input by line input using a network.

ところで、実施例1〜13(図1、図11、図12、図13、図14、図15、図18、図22、及び図24)では、半導体プロセスシミュレーション装置の構成を機能ブロック図で示したが、上記した半導体プロセスシミュレーション装置は、当該半導体プロセスシミュレーション装置の各部の機能を実行するためのプログラム(ソフトウエア)と当該プログラムを実行するマイクロプロセッサとで具現化できる。この場合、かかるプログラムは、例えば、CD−ROM 等の光学的記憶媒体やフレキシブルディスクやハードディスク等の磁気的記憶媒体に格納されている。   In the first to thirteenth embodiments (FIGS. 1, 11, 12, 13, 13, 14, 15, 18, 22, and 24), the configuration of the semiconductor process simulation apparatus is shown in a functional block diagram. However, the semiconductor process simulation apparatus described above can be realized by a program (software) for executing the functions of the respective units of the semiconductor process simulation apparatus and a microprocessor for executing the program. In this case, the program is stored in an optical storage medium such as a CD-ROM or a magnetic storage medium such as a flexible disk or a hard disk.

本発明に係る半導体プロセスシミュレーション装置は、半導体の製造プロセスをシミュレートする場合に有用である。   The semiconductor process simulation apparatus according to the present invention is useful when simulating a semiconductor manufacturing process.

本発明の実施例1に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 1 of this invention. トランジスタ形状においてイオン注入を行った際に形成される結晶の転位の輪を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the dislocation ring of the crystal | crystallization formed when ion implantation is performed in transistor shape. 実施例2における線分及び楕円弧による転位の輪の位置の定義方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the definition method of the position of the ring | wheel of a dislocation by the line segment and elliptical arc in Example 2. FIG. 実施例3における不純物原子濃度の鞍点からの任意の距離により転位の輪の位置を定義する方法を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a method of defining the position of a dislocation ring by an arbitrary distance from the saddle point of the impurity atom concentration in Example 3. 不純物原子濃度の鞍点を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the saddle point of impurity atom concentration. 実施例4の不純物濃度プロファイルにおける任意の濃度の指定を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining designation of an arbitrary concentration in an impurity concentration profile of Example 4. 実施例4における濃度指定により決定された転位の輪の位置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the position of the wheel of a dislocation determined by density | concentration designation | designated in Example 4. FIG. 実施例5における不純物濃度分布の2次元等高線表示の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a two-dimensional contour line display of an impurity concentration distribution in Example 5. 実施例5における断面不純物濃度プロファイル表示の説明図である。It is explanatory drawing of the cross-sectional impurity concentration profile display in Example 5. FIG. 実施例5における点列入力による転位の輪の層を指定する方法を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a method for designating a layer of a dislocation ring by point sequence input in Example 5. 本発明の実施例6に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例8に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 8 of this invention. 本発明の実施例9に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 9 of this invention. 本発明の実施例10に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 10 of this invention. トランジスタ形状においてイオン注入を行った際に形成される結晶の転位の輪を説明する説明図である(断面透過電子顕微鏡画像例)。It is explanatory drawing explaining the ring | wheel of the crystal | crystallization dislocation | rearrangement formed when ion implantation is performed in transistor shape (cross-sectional transmission electron microscope image example). 平面透過電子顕微鏡画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a plane transmission electron microscope image. 本発明の実施例11に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 11 of this invention. 転位の輪の発生深さ抽出用試料例(断面透過電子顕微鏡画像例)を示す図である。It is a figure which shows the sample example (cross-sectional transmission electron microscope image example) for the generation | occurrence | production depth of the ring | wheel of a dislocation | rearrangement. 転位の輪の発生位置抽出用使用例(断面透過電子顕微鏡画像例)を示す図である。It is a figure which shows the usage example (cross-sectional transmission electron microscope image example) for the generation | occurrence | production position of the ring | wheel of a dislocation | rearrangement. 転位の輪の発生位置が2箇所ある例を示す図(断面透過電子顕微鏡画像例)である。It is a figure (example of a cross-sectional transmission electron microscope image) which shows the example which has two generation | occurrence | production positions of the ring | wheel of a dislocation | rearrangement. 本発明の実施例12に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 12 of this invention. プロセス条件依存性計算例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of process condition dependence calculation. 本発明の実施例13に係る半導体プロセスシミュレーション装置の構成図である。It is a block diagram of the semiconductor process simulation apparatus which concerns on Example 13 of this invention. 結晶の転位の輪が平面であることを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed that the ring | wheel of a crystal | crystallization dislocation was a plane. 結晶の転位の輪が互いに直交していることを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed that the ring | wheel of the crystal | crystallization dislocation was mutually orthogonally crossed. 最近接している6個の転位の輪を用いて転位の輪からの寄与の総和を求めることを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed calculating | requiring the sum total of the contribution from a dislocation | rearrangement ring | wheel using the 6 dislocation | rearrangement ring | wheels which adjoined most recently.

符号の説明Explanation of symbols

101 イオン注入工程シミュレーション手段
102 モデル生成手段
103 熱処理工程シミュレーション手段
104 入出力インタフェース
105 使用者
201 シリコン
202、402、702、802、1002 シリコンの表面
203、403、703、1003 転位の輪が形成されている平面
204、401、701、801、1001 ゲート電極
207 注入イオン
301 転位の輪
404 不純物原子濃度の極大値により構成される鞍点
803A、803B、803C、803D 転位の輪が形成されている平面
1102a 第1モデル生成手段
1102b 第2モデル生成手段
1102c 第3モデル生成手段
1102d 第4モデル生成手段
1103、1203、1303、1403 熱処理工程シミュレーション手段 1106 切替手段
1501 シリコン
1502 シリコンの表面
1503 結晶の転位の輪が形成されている平面
1604 結晶の転位の輪
1604a〜1604f 結晶の転位の輪
2001 画像データ入力部
2002 プロセスシミュレーション計算部
2003 イメージスキャナ
2004、2005 転位の輪の物理量抽出部
2006 データベース
2007 プロセス条件依存性計算部
2008 記憶媒体読み取り部(光磁気記録読み取り部)
101 Ion implantation process simulation means 102 Model generation means 103 Heat treatment process simulation means 104 Input / output interface 105 User 201 Silicon 202, 402, 702, 802, 1002 Silicon surface 203, 403, 703, 1003 A dislocation ring is formed. Plane 204, 401, 701, 801, 1001 Gate electrode 207 Implanted ion 301 Dislocation ring 404 Saddle point constituted by maximum value of impurity atom concentration 803A, 803B, 803C, 803D Plane on which dislocation ring is formed 1102a No. 1 model generating means 1102b second model generating means 1102c third model generating means 1102d fourth model generating means 1103, 1203, 1303, 1403 heat treatment process simulation means 110 Switching means 1501 Silicon 1502 Silicon surface 1503 Crystal dislocation rings 1604 Crystal dislocation rings 1604a to 1604f Crystal dislocation rings 2001 Image data input section 2002 Process simulation calculation section 2003 Image scanner 2004, 2005 Displacement wheel physical quantity extraction unit 2006 database 2007 process condition dependency calculation unit 2008 storage medium reading unit (magneto-optical recording reading unit)

Claims (15)

半導体の製造プロセスをシミュレートする半導体プロセスシミュレーション装置において、
イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を入力するための画像データ入力手段と、
イオン注入工程後の熱処理工程における不純物の拡散に前記イオン注入工程により基板中に導入される転移の輪からの寄与を考慮した拡散モデルを用いて不純物拡散を行うプロセスシミュレーション手段と、
を備えたことを特徴とする半導体プロセスシミュレーション装置。
In a semiconductor process simulation apparatus that simulates a semiconductor manufacturing process,
Image data input means for inputting a transmission electron micrograph image used to extract a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation;
A process simulation means for performing impurity diffusion using a diffusion model that takes into account the contribution from the transition ring introduced into the substrate by the ion implantation step to the diffusion of the impurity in the heat treatment step after the ion implantation step;
A semiconductor process simulation apparatus comprising:
前記画像データ入力手段により取り込まれた前記透過電子顕微鏡写真画像を用いて、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出する転位の輪の物理量抽出手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   Dislocation ring physical quantity extraction means for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation using the transmission electron micrograph image captured by the image data input means. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1. 前記転位の輪の物理量抽出手段は、画像データ入力手段により取り込まれた透過電子顕微鏡写真画像を、平面透過電子顕微鏡画像と、断面透過電子顕微鏡画像とに区別することを特徴とする請求項2記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   3. The dislocation wheel physical quantity extracting means distinguishes the transmission electron micrograph image captured by the image data input means into a plane transmission electron microscope image and a cross-sectional transmission electron microscope image. Semiconductor process simulation equipment. 前記転位の輪の物理量抽出手段は、前記平面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の大きさ及び密度を抽出することを特徴とする請求項3記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   4. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 3, wherein the dislocation ring physical quantity extracting means extracts the dislocation ring size and density from the plane transmission electron microscope image. 前記転位の輪の物理量抽出手段により前記平面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度をプロセス条件毎に、分類して保存するデータベースを備えたことを特徴とする請求項4記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   5. A database for classifying and storing the size and density of a dislocation ring extracted from the plane transmission electron microscope image by the dislocation ring physical quantity extraction means for each process condition. The semiconductor process simulation apparatus described. 前記転位の輪の物理量抽出手段は、前記断面透過電子顕微鏡画像から転位の輪の発生位置データを抽出することを特徴とする請求項3記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   4. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 3, wherein said dislocation ring physical quantity extraction means extracts dislocation ring occurrence position data from said cross-sectional transmission electron microscope image. 前記転位の輪の発生位置データは、転位の輪の発生深さであることを特徴とする請求項6記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   7. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 6, wherein the generation position data of the dislocation ring is a generation depth of the dislocation ring. 前記転位の輪の発生位置データは、転位の輪の発生深さと、転位の輪の発生位置のイオン注入マスクからの横方向距離及び深さ方向と、並びに、転位の輪の深さ方向及び横方向の遷移領域の形状を表現する楕円弧のパラメータであることを特徴とする請求項7記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   The dislocation ring generation position data includes the dislocation ring generation depth, the lateral distance and depth direction of the dislocation ring generation position from the ion implantation mask, and the dislocation ring depth direction and lateral direction. 8. The semiconductor process simulation device according to claim 7, wherein the semiconductor process simulation device is an elliptic arc parameter expressing a shape of a direction transition region. 一つの断面透過電子顕微鏡画像から抽出される転位の輪の発生位置データは、1組もしくは複数組であることを特徴とする請求項6、7または8記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   9. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 6, 7 or 8, wherein the generation position data of dislocation rings extracted from one cross-sectional transmission electron microscope image is one set or a plurality of sets. 前記転位の輪の発生位置データをプロセス条件ごとに分類して格納するデータベースを備えたことを特徴とする請求項6〜9のいずれか1つに記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   10. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 6, further comprising a database that stores the generation position data of the dislocation ring classified for each process condition. 10. 前記転位の輪の物理量抽出手段により、前記平面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の大きさ及び密度と、並びに、前記断面透過電子顕微鏡画像から抽出された転位の輪の発生位置データを、プロセス条件毎に、分類して格納するデータベースを備えたことを特徴とする請求項4、6、7、8または9記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   The size and density of the dislocation ring extracted from the plane transmission electron microscope image by the physical quantity extraction means of the dislocation ring, and the generation position data of the dislocation ring extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image 10. A semiconductor process simulation apparatus according to claim 4, further comprising a database that is classified and stored for each process condition. 任意のプロセス条件において、転位の輪からの寄与を考慮した拡散モデルによる拡散計算を使用可能とすべく、前記データベースに格納されている転位の輪の大きさと密度、並びに転位の輪の発生位置データに基づいて、プロセス条件依存係数を算出するプロセス条件依存性計算手段を、備えたことを特徴とする請求項11記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   The size and density of the dislocation wheel stored in the database and the occurrence position data of the dislocation ring are stored in the database so that the diffusion calculation based on the diffusion model considering the contribution from the dislocation wheel can be used under any process conditions. 12. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 11, further comprising process condition dependency calculating means for calculating a process condition dependency coefficient based on the above. 前記画像データ入力手段は、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像を光学的に読み取るスキャナであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   The image data input means is a scanner that optically reads a transmission electron micrograph image used to extract a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation. The semiconductor process simulation apparatus according to any one of 1 to 12. 前記画像データ入力手段は、イオン注入の際にシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量を抽出するために用いる透過電子顕微鏡写真画像データが記憶された記憶媒体から、当該透過電子顕微鏡写真画像データを読み取ることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   The image data input means includes a transmission electron micrograph image image from a storage medium storing transmission electron micrograph image data used to extract a physical quantity of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation. Data is read, The semiconductor process simulation apparatus as described in any one of Claims 1-12 characterized by the above-mentioned. 前記画像データ入力手段は、イオン注入工程によりシリコン基板中に導入される転位の輪の物理量抽出に用いる透過電子顕微鏡写真画像データを装置外部から入力する機能を備えたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の半導体プロセスシミュレーション装置。   2. The image data input means has a function of inputting transmission electron micrograph image data used for extraction of physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate by an ion implantation process from the outside of the apparatus. The semiconductor process simulation apparatus according to any one of?
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