JPH1098006A - Semiconductor process simulation device - Google Patents
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- JPH1098006A JPH1098006A JP9127639A JP12763997A JPH1098006A JP H1098006 A JPH1098006 A JP H1098006A JP 9127639 A JP9127639 A JP 9127639A JP 12763997 A JP12763997 A JP 12763997A JP H1098006 A JPH1098006 A JP H1098006A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】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、半導体製造プロセスのイオン注入工
程において結晶中に発生する転位の輪をイオン注入工程
後の熱処理工程の拡散に対して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に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to heat treatment of dislocation rings generated in a crystal in an ion implantation step of a semiconductor manufacturing process after the ion implantation step. The present invention relates to a semiconductor simulation device incorporating a diffusion model that takes into account the diffusion of a process.
【0002】[0002]
【従来の技術】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。2. Description of the Related Art In today's semiconductor device development,
2. Description of the Related Art Semiconductor process simulation apparatuses occupy an important position, and semiconductor process simulation apparatuses developed as products have become widespread and used by semiconductor device developers.
【0003】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, models incorporated in commercially available semiconductor process simulation apparatuses are still physically inadequate, and there are many cases where it is necessary to match simulation parameters for each process used in the manufacture of semiconductor devices. is there.
【0004】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。[0004] In particular, the heat treatment temperature in the heat treatment step in the manufacturing process is decreasing year by year, and such a low temperature heat treatment is not problematic in a silicon wafer which has not been a problem in a conventional manufacturing process using a high temperature heat treatment. Is said to affect the diffusion of impurities during the heat treatment.
【0005】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。[0005] It is said that the dislocation ring of the crystal handled in the present invention also affects impurity diffusion in a low-temperature heat treatment process, but is not incorporated in a commercially available semiconductor process simulation apparatus. Known methods such as academic papers and patent publications do not disclose a method of actually incorporating a model of a crystal dislocation ring into a two-dimensional semiconductor process simulation apparatus.
【0006】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 the presentation of academic papers, Mark. E.
Law and his group have published a series of papers on a semiconductor process simulation system using an impurity diffusion model that takes into account the dislocation rings introduced into the crystal by ion implantation or the like.
【0007】最近、発表された論文の例としては、「H.
Park、K.S.Jones and M.E.Law 、J.Electrochem. So
c.、Vol. 141、759 (1994)」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。[0007] Examples of recently published papers include "H.
Park, KS Jones and MELaw, J. Electrochem. So
c., Vol. 141, 759 (1994) ". However, in a series of papers, the contribution of the dislocation ring in the impurity diffusion model is described, but it is necessary when constructing the process simulation apparatus according to the present invention, the method of defining the position of the dislocation ring and It does not describe the input method, the extent to which dislocation rings after the ion implantation process are considered, and the like.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】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。From a series of known documents dealing with a model of a ring of dislocations of a crystal, the problems when actually incorporating it into a two-dimensional semiconductor process simulation apparatus are as follows. How to define the position of the ring,
(2) The process is to consider the contribution of the dislocation ring to impurity diffusion.
【0009】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 first problem with the method of defining the position of the dislocation ring is further: (a) the dislocation ring is formed from the function giving the contribution from the single crystal dislocation ring; Assumptions used in calculating a function representing the average pressure field due to dislocation rings distributed in a given layer, and (b) the position where crystal dislocation rings are actually formed, The method can be subdivided into a method of inputting to a process simulation apparatus.
【0010】まず、問題点(a)に関しては、現在公知
となっている文献(例えば、「H.Park.Jones and M.E.L
aw、J. Electrochem. Soc.、Vol. 141、759 (1994)」)
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。[0010] First, regarding the problem (a), a currently known document (for example, “H. Park. Jones and MEL”)
aw, J. Electrochem. Soc., Vol. 141, 759 (1994) ")
Calculates the average pressure field, which is the sum of the contributions from the dislocation rings in the layer, from the pressure generated by each dislocation ring.The assumptions used in this case are as follows: It is something.
【0011】・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)。The layer on which dislocation rings are formed is assumed to be flat (see FIG. 25). It is assumed that the dislocation rings distributed in the layer are perpendicular to the plane representing the layer and that the dislocation rings are perpendicular to each other (FIG. 26).
reference).・ When calculating the function that represents the sum, the nearest 6
Consider the dislocation rings (see FIG. 27).
【0012】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 such an assumption, the function representing the average pressure field from the dislocation ring can take the distance from the layer as an argument, but the function used when calculating the average pressure field is used. The layer from which the dislocation rings form must be planar. However, in the actual ion implantation for forming the source and the drain in the manufacture of the MOS device, since the gate region serves as a mask, a dislocation ring is formed, for example, as shown in a two-dimensional sectional view of FIG. The layer to be formed is not only a plane.
【0013】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 the model of the dislocation ring of the crystal into the two-dimensional semiconductor process simulation apparatus, not only the case where the layer on which the dislocation ring is formed is a plane, but also FIG.
As shown in the figure, it is necessary to be able to define the pressure average field by the dislocation ring even in the case where the layer where the dislocation ring is formed is not only a plane. There is no literature.
【0014】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。With respect to 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 designating the position of the layer of the dislocation ring of the crystal in the actual semiconductor process simulation apparatus, the shape of the layer on which the dislocation ring is actually formed can be expressed, and the user of the semiconductor process simulation apparatus is convenient. There is no known document that describes a method of specifying the position of the layer of the dislocation ring of a simple crystal.
【0015】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、現在公知となっている文献(例え
ば, H.Park.K.S.Jonesand.Electrochem. Soc、Vol.141
、759 (1994)」)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。The dislocation rings of the crystals introduced into the silicon during the ion implantation step grow or shrink by heat treatment after the ion implantation step, and eventually disappear. However, currently known documents (eg, H. Park. KS Jones and Electrochem. Soc, Vol. 141)
, 759 (1994) ”) describes the process of growth or shrinkage of dislocation rings at a relatively early stage of heat treatment after the ion implantation process.
The process of disappearance of dislocation rings by longer heat treatment is not shown.
【0016】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 a semiconductor simulation device incorporating a diffusion model taking into account the contribution from the dislocation ring is applied to the actual semiconductor device manufacturing process, if there are a plurality of heat treatments after the ion implantation process, It is preferable that the user of the semiconductor simulation apparatus can specify up to which process the diffusion model considering the contribution from the dislocation ring is used, but there is no known document describing such an idea.
【0017】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。There are few known documents describing how to obtain the physical quantity of the amount of dislocation.
【0018】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、半導体製造プロセスのイオン注入工
程において結晶中に発生する転位の輪をイオン注入工程
後の熱処理工程の拡散に対して考慮した拡散モデルを取
り入れた半導体プロセスシミュレーション装置を提供す
ることを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it has been proposed that a dislocation ring generated in a crystal in an ion implantation step of a semiconductor manufacturing process be prevented from diffusing in a heat treatment step after the ion implantation step. It is an object of the present invention to provide a semiconductor process simulation apparatus incorporating a diffusion model considered in consideration.
【0019】また、本発明の他の目的は、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。Another object of the present invention is to provide a semiconductor process simulation apparatus incorporating an impurity diffusion model in which a dislocation ring is taken into consideration, and to reduce the time and effort required to extract the physical quantity of the dislocation ring from a transmission electron micrograph. It is an object of the present invention to provide a reduced semiconductor process simulation apparatus.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1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
ン注入工程シミュレーション手段と、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前記拡散
モデルを用いる熱処理工程シミュレーション手段と、を
具備し、前記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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process. And a model generating means for generating a diffusion model in consideration of the contribution from the dislocation ring introduced into the silicon substrate during ion implantation, and using the diffusion model for diffusion of impurities in a heat treatment step after the ion implantation step. Heat treatment process simulation means, wherein 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.
【0021】また、請求項2に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1に記載の半導体プロセス
シミュレーション装置において、前記拡散モデルにおけ
る転位の輪の位置は、線分と楕円弧により表すことがで
きる曲線により定義されるものである。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the first aspect, the position of the dislocation ring in the diffusion model is represented by a curve that can be represented by a line segment and an elliptic arc. It is defined.
【0022】また、請求項3に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1に記載の半導体プロセス
シミュレーション装置において、前記拡散モデルにおけ
る転位の輪の位置は、前記イオン注入工程シミュレーシ
ョン手段の結果に基づく、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されるものである。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the first aspect, the position of a dislocation ring in the diffusion model is based on a result of the ion implantation step simulation means. The position of the saddle point constituted by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms is used, and is defined by an arbitrary distance from the saddle point.
【0023】また、請求項4に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1に記載の半導体プロセス
シミュレーション装置において、前記拡散モデルにおけ
る転位の輪の位置は、前記イオン注入工程シミュレーシ
ョン手段の結果に基づく、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されるものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the first aspect, the position of the dislocation ring in the diffusion model is based on a result of the ion implantation step simulation means. It is defined by a position where the concentration of the implanted impurity atoms becomes an arbitrary concentration.
【0024】また、請求項5に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1に記載の半導体プロセス
シミュレーション装置において、前記半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、前記イオン注入工程シミュレー
ション手段による結果を画像表示することが可能であ
り、且つ、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前記拡散モデルにおけ
る転位の輪の位置を入力することができる入出力インタ
フェースを有することを特徴とする請求項1、2、3ま
たは4記載の半導体プロセスシミュレーション装置。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the first aspect, the semiconductor process simulation apparatus can display an image of a result of the ion implantation step simulation means. And an input / output interface that allows a user of the semiconductor process simulation apparatus to input a position of a dislocation ring in the diffusion model while viewing the image display. 5. The semiconductor process simulation apparatus according to 2, 3, or 4.
【0025】また、請求項6に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1に記載の半導体プロセス
シミュレーション装置において、前記半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、当該半導体プロセスシミュレー
ション装置と使用者間の入出力インタフェースを具備
し、前記モデル生成手段は、前記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モデル生成手段と、前記拡散モ
デルにおける転位の輪の位置を、前記イオン注入工程シ
ミュレーション手段の結果に基づく、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
ル生成手段と、前記拡散モデルにおける転位の輪の位置
を、前記イオン注入工程シミュレーション手段の結果に
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モデル生成手段と、前記拡散モデル
における転位の輪の位置を、前記入出力インタフェース
を介し、前記イオン注入工程シミュレーション手段によ
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モデル生成手段と、の内、少なく
とも2種以上のモデル生成手段と、前記第1モデル生成
手段、前記第2モデル生成手段、前記第3モデル生成手
段または前記第4モデル生成手段の何れかに切り替えて
前記拡散モデルを得る切替手段と、を具備するものであ
る。According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the first aspect, the semiconductor process simulation apparatus includes an input / output interface between the semiconductor process simulation apparatus and a user. And the model generation means, the first model generation means defining 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, the position of the dislocation ring in the diffusion model, Based on the result of the ion implantation process simulation means, using the position of the saddle point constituted by the maximum value of the concentration of implanted impurity atoms,
And a second model generating means defined by an arbitrary distance from the saddle point, and a position of a dislocation ring in the diffusion model is determined by an arbitrary concentration of the implanted impurity atom based on a result of the ion implantation step simulation means. The third model generation means defined by the position and the position of the dislocation ring in the diffusion model are determined by the user through the input / output interface while viewing the image display of the result by the ion implantation process simulation means. At least two or more of the fourth model generation means defined based on the input instruction; and the first model generation means, the second model generation means, the third model generation means or the fourth model generation means. Switching means for obtaining the diffusion model by switching to any of the four model generation means.
【0026】また、請求項7に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1、2、3、4、5または
6に記載の半導体プロセスシミュレーション装置におい
て、前記熱処理工程シミュレーション手段は、イオン注
入後の最初の熱処理工程にのみ、転位の輪からの寄与を
考慮した拡散モデルを用いるものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, wherein the heat treatment process simulation means is provided after the ion implantation. The diffusion model in which the contribution from the dislocation ring is considered is used only in the heat treatment step.
【0027】また、請求項8に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1、2、3、4、5または
6に記載の半導体プロセスシミュレーション装置におい
て、前記熱処理工程シミュレーション手段は、イオン注
入後の最初の熱処理工程、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ものである。[0027] According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, the heat treatment process simulating means may include a first step after ion implantation. In the heat treatment step of (1) and in the heat treatment steps after the first heat treatment step after ion implantation, a diffusion model in which contribution from dislocation rings is considered is used.
【0028】また、請求項9に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置は、請求項1、2、3、4、5または
6に記載の半導体プロセスシミュレーション装置におい
て、前記熱処理工程シミュレーション手段は、イオン注
入後の最初の熱処理工程、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において、それぞれ転位
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が可能なも
のである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, wherein the heat treatment process simulating means is provided after the ion implantation. In the heat treatment step of the above, and in the heat treatment step after the first heat treatment step after ion implantation, it is possible to switch between a diffusion model considering the contribution from the dislocation ring and a diffusion model not considering the contribution from the dislocation ring. It is.
【0029】上記課題を解決するために、請求項10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。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process, wherein a dislocation introduced into a silicon substrate during ion implantation is provided. Image data input means for inputting a transmission electron microscope photographic image used to extract the physical quantity of the ring, and the diffusion of impurities in the heat treatment step after the ion implantation step to the transition introduced into the substrate by the ion implantation step. It is provided with a process simulation means for performing impurity diffusion using a diffusion model taking into account the contribution from the ring.
【0030】また、請求項11に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項10記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。A semiconductor process simulation apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the semiconductor process simulation apparatus according to the tenth aspect, wherein the transmission electron microscope photograph image captured by the image data input means is used for ion implantation. Is provided with a dislocation wheel physical quantity extracting means for extracting the physical quantity of the dislocation wheel introduced into the silicon substrate.
【0031】また、請求項12に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項11記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。According to a twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the eleventh aspect, the means for extracting the physical quantity of the dislocation ring includes a transmission electron microscope photograph image captured by the image data input means. Is distinguished into a planar transmission electron microscope image and a cross-sectional transmission electron microscope image.
【0032】また、請求項13に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項12記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor process simulation apparatus according to the twelfth aspect, wherein the physical quantity extracting means for the dislocation ring includes a size of the dislocation ring based on the planar transmission electron microscope image. And density.
【0033】また、請求項14に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項13記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor process simulation apparatus according to the thirteenth aspect, wherein the dislocation ring physical quantity extracting means extracts the dislocation ring extracted from the planar transmission electron microscope image by the physical quantity extracting means. Size and density for each process condition,
It is provided with a database for classifying and storing.
【0034】また、請求項15に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項14記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the fourteenth aspect, the means for extracting the physical quantity of the dislocation ring includes a generation position of the dislocation ring from the cross-sectional transmission electron microscope image. It extracts data.
【0035】また、請求項16に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項15記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。A semiconductor process simulation apparatus according to a sixteenth aspect is the semiconductor process simulation apparatus according to the fifteenth aspect, wherein the dislocation ring occurrence position data is the occurrence depth of the dislocation ring.
【0036】また、請求項17に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項16記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus according to the sixteenth aspect, wherein the dislocation ring occurrence position data includes a dislocation ring occurrence depth and a dislocation ring occurrence. The parameters are the parameters of the elliptic arc representing the lateral distance and the depth direction from the ion implantation mask at the position and the shape of the transition region in the lateral direction.
【0037】また、請求項18に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項15、16または17記
載の半導体プロセスシミュレーション装置において、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。The semiconductor process simulation apparatus according to claim 18 is the semiconductor process simulation apparatus according to claim 15, 16 or 17, wherein the generation position data of dislocation rings extracted from one cross-sectional transmission electron microscope image is , One or more sets.
【0038】また、請求項19に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項15〜18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におい
て、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。A semiconductor process simulation apparatus according to a nineteenth aspect is the semiconductor process simulation apparatus according to any one of the fifteenth to eighteenth aspects.
In the semiconductor process simulation apparatus described in (1), a database is provided for organizing and storing the dislocation ring occurrence position data for each process condition.
【0039】また、請求項20に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項13、15、16、17
または18記載の半導体プロセスシミュレーション装置
において、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。Further, the semiconductor process simulation apparatus according to the twentieth aspect provides the semiconductor process simulation apparatus according to the thirteenth aspect.
19. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 18, wherein the size and density of the dislocation rings extracted from the planar transmission electron micrograph image by the dislocation ring physical quantity extracting means, and the cross-sectional transmission electron micrograph image The database includes a database that classifies and stores the dislocation generation position data of the dislocation rings extracted from the data for each process condition.
【0040】また、請求項21に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項20記載の半導体プロセ
スシミュレーション装置において、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。According to a twenty-first aspect of the present invention, in the semiconductor process simulation apparatus according to the twentieth aspect, it is possible to use diffusion calculation based on a diffusion model in consideration of contribution from a dislocation ring under arbitrary process conditions. And a process condition dependency calculation means for calculating a process condition dependency coefficient based on the size and density of the dislocation ring and the occurrence position data of the dislocation ring stored in the database. I have.
【0041】また、請求項22に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項10〜21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におい
て、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。A semiconductor process simulation apparatus according to a twenty-second aspect is the semiconductor process simulation apparatus according to the first aspect.
In the semiconductor process simulation apparatus according to any one of the first to third aspects, the image data input unit optically reads a transmission electron microscope photographic image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation. It is a scanner.
【0042】また、請求項23に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項10〜20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におい
て、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。According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus according to any one of the tenth to twentieth aspects.
In the semiconductor process simulation apparatus according to any one of the first to third aspects, the image data input means stores transmission electron microscope photographic image data used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation. The transmission electron micrograph image data is read from the storage medium.
【0043】また、請求項24に係る半導体プロセスシ
ミュレーション装置は、請求項10〜21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におい
て、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。According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process simulation apparatus according to the tenth aspect.
In the semiconductor process simulation apparatus according to any one of the first to third aspects, the image data input means has a function of inputting, from outside the apparatus, transmission electron microscope photographic image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into the silicon substrate by the ion implantation step. It has been prepared.
【0044】[0044]
(実施の形態1) (Embodiment 1)
【0045】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。Hereinafter, the outline of the semiconductor process simulation apparatus according to the first embodiment of the present invention and the examples thereof will be described with reference to [Example 1], [Example 2],
[Embodiment 3],..., And [Embodiment 9] will be described in detail with reference to the drawings.
【0046】〔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〕本発明の請求項1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 Apparatus According to First Embodiment of the Present Invention] In a semiconductor process simulation apparatus according to a first aspect of the present invention, as shown in FIG.
A diffusion model considering the contribution of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of the ion implantation in the step (a) is generated by the model generation means 102, and the heat treatment step simulation means 103 generates the diffusion model in the heat treatment step after the ion implantation step. The diffusion model generated by the model generation means 102 is used for the diffusion. 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.
【0047】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。As described above, since the pressure field caused by the dislocation ring is a function of the distance from the position of the dislocation ring, the conventional technology can handle only the layer where the dislocation ring is formed when the layer is flat. On the other hand, in the present invention, it is possible to calculate the pressure field due to the dislocation ring by giving the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed.
【0048】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 step performed when forming the source / drain in actual semiconductor device manufacturing, FIG.
As shown in FIG. 19, the region of the gate 204 serves as a mask, so that the dislocation ring introduced into the crystal by the ion implantation step is not usually a simple plane as indicated by 203 in FIG. Even in such a case, the semiconductor process simulation apparatus of the present invention can use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring.
【0049】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 caused by the dislocation ring is a function of the distance from the position of the dislocation ring.
Will be explained in more detail.
【0050】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 a dislocation ring, it is assumed that all the dislocation rings are in the same plane, and the dislocation rings distributed in the plane are: Assuming that the plane is perpendicular to the plane and perpendicular to the dislocation rings, for example, as shown in the explanatory view of FIG. 27, the contribution of pressure from the six closest dislocation rings 1604a to 1604f is considered. . Therefore, although the average pressure field is a function of the distance from the layer where the dislocation ring is formed, the layer where the dislocation ring is formed is denoted by 1503 in FIG.
Had to be flat as shown.
【0051】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 crystal planes when dislocation rings are actually introduced into the crystal by the ion implantation process, the assumption used in obtaining the above-mentioned average pressure field is that It has been found that this is not a well-considered assumption about the relationship between, but an assumption introduced for the convenience of averaging to approximate the average of the pressures from the dislocation rings. From this, in the present invention, it is determined that the layer on which the dislocation ring is formed does not have to be a plane, although the function representing the average pressure field of the dislocation ring is the same as that of the prior art.
【0052】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15
02からイオン注入を行った場合について考える。The relationship between the assumptions used for obtaining the average pressure field and the crystal planes will be described in more detail. For simplicity of explanation, as shown in FIG. 25, a surface 15
Consider a case where ion implantation is performed from 02.
【0053】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 manufacturing a normal MOS type semiconductor device, a silicon wafer having a (100) orientation is used. Therefore, if a layer on which a dislocation ring is formed is parallel to the surface, the dislocation ring is formed. Is formed on the (100) plane. However, it is said that dislocation rings are formed on the (110) plane or the (111) plane due to the crystalline nature of silicon. This is inconsistent with the assumption that the dislocation rings distributed in the layer are perpendicular to the plane representing the layer, which was used in determining the mean field.
【0054】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。The (110) plane and the (111) plane are
When the (100) plane is the surface of the silicon wafer, since the plane is oblique as viewed from the surface, the average field of the contribution from the dislocation rings existing on the (110) plane and the (111) plane can be accurately determined. Seeking is very complicated and difficult.
【0055】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 facts, it can be seen that the assumption used in obtaining the average pressure field is an assumption introduced for convenience of the averaging operation in order to obtain an approximate value of the pressure from the dislocation ring. .
【0056】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 above reasons, in the present invention, the average pressure field of the dislocation ring is, as an approximation, using the same function as in the prior art, and the layer on which the dislocation ring is formed need not be planar. And Thus, if the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed are given, it is possible to calculate the average pressure field due to the dislocation ring.
【0057】また、請求項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。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、請求項1に係る半導体プロセスシミュレーショ
ン装置を具現できる。Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the second aspect, 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. That is, a curve that can be represented by a line segment and an elliptical arc is used to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed. This allows
The position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed can be determined, and the semiconductor process simulation apparatus according to claim 1 can be realized.
【0058】また、請求項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。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、請求項1に係る半導体
プロセスシミュレーション装置を具現できる。Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the third aspect, the position of the dislocation ring in the diffusion model is constituted by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means 101. The position of the saddle point is used and defined by an arbitrary distance from the saddle point. In other words, to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed, the position at an arbitrary distance from the saddle point constituted by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means 101 is given. You are using here,
The arbitrary distance can be specified by the user of the semiconductor simulation device using the input / output interface 104 or the like. Thus, the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed can be determined, and the semiconductor process simulation apparatus according to claim 1 can be realized.
【0059】また、請求項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。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、
請求項1に係る半導体プロセスシミュレーション装置を
具現できる。Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the fourth aspect, the position of the dislocation ring in the diffusion model is determined by the position at which the concentration of the implanted impurity atoms becomes an arbitrary concentration based on the result of the ion implantation process simulation means 101. It is to be defined. In other words, the position of an arbitrary concentration in the concentration distribution of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means 101 is used to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed. Here, the arbitrary concentration can be set by the user of the semiconductor simulation apparatus by the input / output interface 104.
And so on. Thereby, it is possible to determine the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed,
A semiconductor process simulation apparatus according to claim 1 can be realized.
【0060】また、請求項5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、請求項1に係る半導
体プロセスシミュレーション装置を具現できる。Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the fifth aspect, the result of the ion implantation process simulation means 101 is given via the input / output interface 104 to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed. An image is displayed, and a 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. Thus, the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed can be determined, and the semiconductor process simulation apparatus according to claim 1 can be realized.
【0061】また、請求項6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11
02a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110
3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 claim 6, as shown in FIG. 11, the first model generating means 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 elliptic arc. 11
02a and the position of the saddle point formed by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means 101, and the position of the dislocation ring in the diffusion model is determined arbitrarily from the saddle point. And the position of the dislocation ring in the diffusion model defined by the position at which the concentration of the implanted impurity atoms becomes an arbitrary concentration based on the result of the ion implantation process simulation means 101. The position of the dislocation ring in the three-model generating means 1102c and the diffusion model is defined based on the input instruction given by the user while viewing the result image display by the ion implantation process simulation means 101 via the input / output interface 104. At least two or more models among the fourth model generation means 1102d Comprising a forming means, switching means 110
In step 3, any 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 is used to obtain a diffusion model. As a result, the user of the semiconductor process simulation apparatus can select the most appropriate input method of the position of the dislocation wheel in the semiconductor process to be simulated.
【0062】また、請求項7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 claim 7, as shown in FIG. 12, the heat treatment process simulation means 1203 performs the contribution from the dislocation ring only in the first heat treatment process after ion implantation (step S1211). Is used, and a normal diffusion model is used for the second (step S1212) and subsequent heat treatments. This allows, for example,
If the second and subsequent heat treatments make little contribution from the dislocation ring or are outside the scope of the dislocation ring model, the second and subsequent heat treatments can use a normal diffusion model. In addition, it is possible to simulate a semiconductor process that can be flexibly adapted to a semiconductor process.
【0063】また、請求項8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。In the semiconductor process simulation apparatus according to the eighth aspect, as shown in FIG. 13, the heat treatment step simulation means 1303 includes a first heat treatment step after ion implantation (step S1311) and a first heat treatment step after ion implantation. In the heat treatment step (step S1312) after the heat treatment step, a diffusion model taking into account the contribution from the dislocation ring is used. Thereby, for the second and subsequent heat treatments after the ion implantation step, even if the contribution from the dislocation ring to diffusion is effective, it is possible to use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring. It is possible to simulate a semiconductor process that can be flexibly adapted to a semiconductor process.
【0064】更に、請求項9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。Further, in the semiconductor process simulation apparatus according to the ninth aspect, as shown in FIG. 14, for example, the heat treatment process simulation means 1403 performs the contribution from the dislocation ring in the heat treatment process after the first heat treatment process after the ion implantation. It is possible to switch between a diffusion model that takes into account the diffusion model or a diffusion model that does not take into account the contribution from the dislocation ring. It is also possible to switch and select a diffusion model for the first heat treatment step after ion implantation. This allows the user of the semiconductor process simulation apparatus to select and instruct whether or not to consider the contribution from the dislocation ring in accordance with the manufacturing process of the semiconductor device to be simulated. A semiconductor process simulation that can be flexibly adapted can be performed.
【0065】〔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。Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a semiconductor process simulation apparatus according to the present embodiment includes an ion implantation process simulation means 101 and a model generation for generating a diffusion model in consideration of contribution from a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. Means 102, and a heat treatment process simulation means 103 using a diffusion model for diffusion of impurities in a heat treatment step after the ion implantation step,
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.
【0066】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
ofProcesses 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, the calculation of the average pressure field by the dislocation ring will be described. The pressure generated by a single dislocation ring is described in L. Borucki, in “Workshop on Numerical Modeling”.
ofProcesses and Devices for Integrated Circuits
: NUPAD IV ", Seattle, WA, May 31, (1992)".
【0067】[0067]
【数1】 (Equation 1)
【0068】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。[0068] Here, it is ρ = r / R ζ = z / R α = (4ρ / ((ρ + 1) 2 + ζ 2)) 1/2 γ = 3 (1-ν) / (1 + ν). E (α) and K (α) are the first and second types of perfect elliptic integrals, μ is the rigidity, and ν is the Poisson's ratio.
【0069】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 manner, as shown in FIGS. 25, 26 and 27, an average pressure field is calculated for the pressure generated by a single dislocation ring using the following assumptions. -It is assumed that the layer on which the dislocation rings are formed is flat (see Fig. 25). It is assumed that the dislocation rings distributed in the layer are perpendicular to the plane representing the layer and that the dislocation rings are perpendicular to each other (FIG. 26).
reference).・ When calculating the function that represents the sum, the nearest 6
Consider the dislocation rings (see FIG. 27).
【0070】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 equation for calculating the average pressure field is as follows.
【0071】[0071]
【数2】 (Equation 2)
【0072】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 averaging operation, the average pressure field <p>
Is a function of the radius R of the dislocation ring and the distance z from the plane on which the dislocation ring is formed, and the distribution in the plane is averaged. <P> = f (R, z) (3)
【0073】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 plane on which the dislocation ring is formed is a plane. Therefore, only when the mask such as the gate region does not exist in the ion implantation as shown in FIG. Although it could not be calculated, in the present invention, for the above-mentioned reason, since the surface on which the dislocation ring is formed can be applied to a curved surface other than a flat surface as indicated by 203 in FIG. 2, the average pressure field <p> Is
The calculation can be performed by specifying the radius R of the dislocation ring and the distance z from the surface on which the dislocation ring is formed.
【0074】〔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。Embodiment 2 In the semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 2 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.
【0075】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 specifying the position of the layer where the dislocation ring is formed by using 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 where the dislocation ring is formed by the line segment and the elliptical arc is designated as shown in FIG.
【0076】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−x0 )2 /a2 +(y−y0 )2 /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。Using the symbols in FIG. 3, the area designated 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) where (x 0, y 0 ) is the central coordinate of the ellipse, and a and b are the major axis and the minor axis of the ellipse, respectively. Is the diameter. The area specified by the line segment can be expressed by specifying the start point (x1, y1) and end point (x2, y2) of the line segment.
【0077】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, an ellipse is expressed by specifying the center coordinates of the ellipse and the major axis and minor axis of the ellipse, and a line segment is expressed by specifying the start point and end point of the line segment. can do. In the case where there are a plurality of elliptical arcs and line segments, similarly, designation may be made for each of the elliptical arcs and line segments.
【0078】〔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。[Embodiment 3] In the semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is determined based on the result of the ion implantation process simulation means 101 based on the concentration of the implanted impurity atom. Using the position of the saddle point constituted by the local maximum, and
It is defined by an arbitrary distance from the saddle point.
【0079】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, the dislocation ring is used by using a position at an arbitrary distance from the saddle point 404 constituted by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the simulation result of the ion implantation process. Is specified at the position of the layer 403 on which is formed. Here, the saddle point is a point sequence connecting the maximum values of the concentration distribution of impurity atoms as shown in FIG.
【0080】〔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。[Fourth Embodiment] In a semiconductor process simulation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, the position of the dislocation ring in the diffusion model is determined based on the result of the ion implantation process simulation means 101 based on an arbitrary value of the implanted impurity atom. Is defined by the position at which the density becomes.
Here, the arbitrary concentration is specified by the user of the semiconductor simulation apparatus through the input / output interface 104 or the like.
【0081】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 specifies an arbitrary impurity concentration in the impurity concentration distribution indicating the result of the ion implantation process simulation means 101 as shown in FIG. The point at which the designated density is obtained is a curve such as 703 shown in FIG. The position specified by the curve 703 is defined as the position of the layer where the dislocation ring is formed.
【0082】〔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。[Fifth Embodiment] A semiconductor process simulation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention receives the result of the ion implantation process simulation means 101 to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed. An image is displayed through the output interface 104 so that a user of the semiconductor process simulation apparatus can input a position determined and determined while viewing the image display, and uses the input position.
【0083】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 of displaying the impurity distribution based on the result of the ion implantation process simulation means 101 in a two-dimensional contour line and an arbitrary function designated by the user. It has a function of displaying a density profile as shown in FIG. 9 for the cross section.
【0084】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1
0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 looks at the results of the ion implantation process simulation means 101 and determines a specific example to be implemented. That is, the input of the position of the layer of the dislocation ring to the semiconductor process simulation apparatus is performed as shown in FIG.
First, as shown in FIG.
The coordinates of the point sequence are input by numerically inputting the coordinates of 1 to #N or by specifying the position using a pointing device such as a mouse. The semiconductor process simulation apparatus interprets each point as a line segment based on the coordinates of the input point sequence and defines the position of the layer 1003 of the dislocation ring.
【0085】〔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。[Embodiment 6] FIG. 11 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, a semiconductor process simulation apparatus according to the present embodiment includes an ion implantation process simulation means 101 and a model generation for generating a diffusion model in consideration of contribution from 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 a heat treatment process after the ion implantation process.
【0086】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110
2a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 generating means defines the position of the dislocation ring in the diffusion model by a curve which can be represented by a line segment and an elliptic arc.
2a and the position of the dislocation ring in the diffusion model are calculated based on the result of the ion implantation process simulation means 101.
The second model generating means 1102b, which uses the position of the saddle point formed by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms and is defined by an arbitrary distance from the saddle point, and the position of the dislocation ring in the diffusion model Based on the result of the implantation process simulation means 101, the third model generation means 1102c defined by the position at which the concentration of the implanted impurity atoms becomes an arbitrary concentration, and the position of the dislocation ring in the diffusion model via the input / output interface 104, A fourth model generation unit 1102 d that is defined based on an input instruction given by the user while looking at an image display of the result of the ion implantation process simulation unit 101 and a switching unit 1103 are provided.
【0087】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1102
c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 means 1103 includes a first model generating means 1102a, a second model generating means 1102b, and a third model generating means 1102 based on, for example, a user's selection instruction.
c or the fourth model generation means 1102d to obtain a diffusion model. Accordingly, the user of the semiconductor process simulation apparatus can determine the layer of the dislocation ring that is 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 regarding the crystal dislocation ring. Can be selected.
【0088】〔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。[Embodiment 7] FIG. 12 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
【0089】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。The heat treatment process simulation means 1203 of this embodiment uses the diffusion model taking into account the contribution from the dislocation ring only in the first heat treatment process after ion implantation (step S1211), and performs the second (step S1212)
For the subsequent heat treatment, a normal diffusion model is used. The input of the position of the dislocation ring is performed, for example, in the same manner as in the sixth embodiment.
【0090】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 the present embodiment, when the second and subsequent heat treatments make little contribution from the dislocation ring or are out of the applicable range of the dislocation ring model, a normal diffusion model is used for the second and subsequent heat treatments. It is possible to use
For example, this is effective when the first heat treatment after the ion implantation step is performed for a long time, and the dislocation ring model cannot be applied in the next heat treatment step.
【0091】〔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。[Eighth Embodiment] FIG. 13 is a block diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【0092】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 this embodiment, 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), We use a diffusion model that considers the contribution from The input of the position of the dislocation ring is performed, for example, in the same manner as in the sixth embodiment.
【0093】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 embodiment, the temperature of the heat treatment after the ion implantation step is the temperature at which the model of the dislocation ring is applicable to both the first heat treatment and the second heat treatment.
This is effective when the processing time of the heat treatment is a relatively short time to which the model of the dislocation ring can be applied.
【0094】〔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。[Embodiment 9] FIG. 14 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.
【0095】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 this embodiment uses a diffusion model taking into account the contribution from the dislocation ring to the first heat treatment process after the ion implantation, and performs the heat treatment after the first heat treatment process after the ion implantation. In the process, it is possible to switch between a diffusion model considering the contribution from the dislocation ring and a diffusion model not considering the contribution from the dislocation ring. The input of the position of the dislocation ring is performed, for example, in the same manner as in the sixth embodiment.
【0096】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 determines whether the diffusion model considering the contribution from the dislocation ring or the dislocation model in accordance with the process conditions of the manufacturing process to be simulated. It is possible to select whether to use a normal diffusion model that does not consider the contribution from the ring, and it is possible to select an optimal model for various manufacturing processes.
【0097】(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1
0〕、〔実施例11〕、〔実施例12〕、〔実施例1
3〕の順に図面を参照して詳細に説明する。(Embodiment 2) Hereinafter, an outline of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention and an example thereof will be described.
0], [Example 11], [Example 12], [Example 1]
3] will be described in detail with reference to the drawings.
【0098】〔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 Embodiment 2 of the Present Invention] FIG. 15 shows a schematic configuration of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 2 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 the physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation. An image data input unit 2001 (image data input means) is provided. As described above, in the present embodiment, the image data input unit 2001 for capturing a transmission electron microscope photographic image used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate during ion implantation is provided. In addition, image data of a transmission electron micrograph required for extracting a physical quantity of a dislocation ring can be handled inside a semiconductor process simulation apparatus.
【0099】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 into account the dislocation ring and the viewpoint of this embodiment will be described in detail.
【0100】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20
3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。When 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 recovered in the heat treatment step following the ion implantation step. In the course of this crystal recovery, as shown in the explanatory view of FIG.
In the region where the ion implantation 207 has been performed, the dislocation ring 20 is formed.
3 occurs. Since the dislocation ring acts as a suction port and a discharge port for the point defect that controls the impurity diffusion phenomenon, the behavior of the dislocation ring affects the impurity diffusion. The effect described above is incorporated into the diffusion model by the diffusion model taking into account the dislocation ring described above. In the diffusion model in which the contribution from the dislocation ring is considered, a physical quantity related to the dislocation ring is used.
【0101】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 section. The physical quantities relating to the dislocation rings used in the diffusion model taking into account the dislocation rings such as Law are roughly classified into the density and size of the dislocation rings and the positions where the dislocation rings occur. Physical quantities relating to dislocation rings can usually be obtained from transmission electron micrographs. 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 dislocation ring generation position is shown in FIG.
Can be obtained from a plane transmission electron micrograph as shown in FIG.
【0102】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 taking into account the contribution from the dislocation ring improves the accuracy of the result by describing the physical phenomena inside the sample during the diffusion process more accurately than the conventional phenomenological diffusion model. Since the target diffusion model is used, it is usually desirable to use data obtained from the actually measured values as described above as the physical quantities of the dislocation rings. However, there is a case where the measured physical quantity relating to the dislocation wheel under the process conditions to be simulated is not obtained because the number of accumulated data is small. In such a case, it is also possible to execute the simulation by setting an appropriate value as a mere parameter in the simulation for the physical quantity that has not been obtained. Of course, in this case, the operation of adjusting the parameters is required.
【0103】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 in which the contribution from the dislocation ring is considered, the position where the dislocation ring is generated and the size and density of the dislocation ring are required. It may be considered as a mere parameter in the simulation. The description of claims 10 to 24 described below is not based on the assumption that all the 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 in all the process conditions. This is a description from the standpoint that the possessed transmission electron micrograph image data is used for extracting a physical quantity, and the data not owned is used as a parameter.
【0104】請求項10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 tenth aspect, as shown in FIG. 15, 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 is converted into an image. The data input unit 2001 (image data input unit) captures the data, and the process simulation device calculation unit 2002 (process simulation calculation unit) transfers the impurity introduced into the substrate by the ion implantation process to the diffusion of impurities in the heat treatment process after the ion implantation process. A diffusion model considering the contribution from the circle is used. Accordingly, by providing the image data input unit 2001 for capturing a transmission electron microscope photographic image used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate during ion implantation, the physical quantity of the dislocation ring is provided. Image data of a transmission electron micrograph required to extract the image can be handled inside the semiconductor process simulation apparatus.
【0105】また、請求項11記載の半導体プロセスシ
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 eleventh aspect, as shown in FIG. 18, silicon ion implantation is performed at the time of ion implantation using a transmission electron microscope photograph image captured by an image scanner 2003 (image data input means). A dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 (dislocation ring physical quantity extraction means) for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the substrate is provided. This makes it possible to extract the physical quantity of the dislocation ring from the captured transmission electron micrograph image.
【0106】また、請求項12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 twelfth aspect, as shown in FIG.
The transmission electron micrograph image captured by
16 and a cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. This makes it possible to extract and handle different physical quantities between the image observed by the plane transmission electron microscope and the image observed by the cross-sectional transmission electron microscope.
【0107】また、請求項13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 thirteenth aspect, as shown in FIG. 22, the physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation ring is used to separate the dislocation ring from the plane transmission electron microscope image as shown in FIG. The size and density are to be extracted. This makes it possible to use the size and density of the dislocation ring to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring.
【0108】また、請求項14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。In the semiconductor process simulation apparatus according to the fourteenth aspect, as shown in FIG. 22, the dislocation rings extracted from the plane transmission electron microscope image as shown in FIG. Are classified (arranged) for each process condition and stored in the database 2006. Thus, under arbitrary process conditions, it is possible to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation rings by using the size and density of the dislocation rings obtained from actual measurement.
【0109】また、請求項15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 fifteenth aspect, as shown in FIG. 18, the physical quantity extraction unit 2004 of the dislocation ring can be obtained from the cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. Extract the occurrence position data. This makes it possible to use an impurity diffusion model in which the dislocation ring is taken into account using the dislocation ring occurrence position obtained from the actual measurement.
【0110】また、請求項16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 claim 16, as shown in FIG. 18, the dislocation wheel physical quantity extracting unit 2004 extracts the dislocation wheel depth data as the dislocation wheel occurrence position data. . That is, the physical quantity extraction unit 2004 of the dislocation ring extracts the data of the depth X of the dislocation ring from the captured cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. As a result, the impurity diffusion model that takes into account the dislocation ring is used, using the dislocation ring generation depth obtained from the cross-sectional transmission electron microscope image of the sample created for extracting the dislocation ring generation position. Can be used.
【0111】また、請求項17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2
0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 seventeenth aspect, as shown in FIG. 18, the physical quantity extraction unit 2004 of the dislocation ring generates the dislocation generation depth and the dislocation ring as the location data of the dislocation ring. The parameters of the elliptic arc representing the lateral distance and the depth direction from the ion implantation mask at the position of occurrence of, and the shape of the transition region in the depth direction and lateral direction of the dislocation ring are extracted. That is,
The physical quantity extraction unit 2004 of the dislocation ring is
From the cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. 0, the occurrence depth X of the dislocation ring, the lateral distance Y from the ion implantation mask 204 at the position of the occurrence of the dislocation ring, the depth direction and the lateral direction of the dislocation ring. A parameter b of an elliptical arc representing the shape of the transition region,
a is extracted. As a result, the generation depth of the dislocation ring,
Impurities taking into account dislocation rings using measured values of elliptic arc parameters that represent the lateral distance from the ion implantation mask at the location of the dislocation rings and the shape of the depth and lateral transition regions It is possible to use a diffusion model.
【0112】また、請求項18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。In the semiconductor process simulation apparatus according to the eighteenth aspect, as shown in FIG. 18, the dislocation wheel physical quantity extraction unit 2004 generates the dislocation wheel generation position data extracted from one cross-sectional transmission electron microscope image. Is extracted as one or more sets. Accordingly, for example, even when a dislocation ring as shown in FIG. 21 is formed at a plurality of positions, it is possible to use an impurity diffusion model that takes the dislocation ring into consideration.
【0113】また、請求項19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。In the semiconductor process simulation apparatus according to the nineteenth aspect, as shown in FIG. 22, the dislocation wheel occurrence position data extracted by the dislocation wheel physical quantity extraction unit 2005 is classified (arranged) for each process condition. And store it in the database 2006. Thus, under arbitrary process conditions, it is possible to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation rings by using the occurrence position data of the dislocation rings obtained from the actual measurement.
【0114】また、請求項20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 twentieth aspect, the size and density of the dislocation ring extracted from the plane transmission electron microscope photograph image by the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 shown in FIG. The database 2006 is generated by classifying the dislocation ring generation position data extracted from the cross-sectional electron micrograph image for each process condition.
To be stored. Thus, under arbitrary process conditions, it is possible to use an impurity diffusion model that takes into account the dislocation rings by using the size and density of the dislocation rings and the occurrence position data obtained from the actual measurement.
【0115】また、請求項21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) includes a dislocation loop stored in the database 2006. The process condition-dependent coefficient is calculated on the basis of the size and density of dislocations and the dislocation ring occurrence position data. As a result, even in any process condition without data accumulation,
It becomes possible to use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring.
【0116】また、請求項22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 claim 22, as shown in FIG. 18, a transmission electron microscope photograph used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation is used. A scanner 2003 that reads optically is used. This makes it possible to optically read a transmission electron microscope photographic image used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation.
【0117】また、請求項23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。In the semiconductor process simulation apparatus according to the twenty-third aspect, as shown in FIG. 24, a 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. From the storage medium in which the data is stored, the transmission electron micrograph image data is read by the storage medium reading unit 2008. This makes it possible to read from a storage medium image data of a transmission electron microscope photograph used to extract the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate during ion implantation.
【0118】また、請求項24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 a twenty-fourth aspect, the image data input means converts the transmission electron micrograph image data used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate by the ion implantation step. It has a function to input from outside. This makes it possible to externally input image data of a transmission electron micrograph used to extract the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate during ion implantation.
【0119】〔実施例10〕図15は本発明の実施例1
0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。Embodiment 10 FIG. 15 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to the first embodiment. In the figure, a semiconductor process simulation apparatus includes an image data input unit 2001 for capturing a transmission electron microscope photographic image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation,
A process simulation device calculation unit 2002 that uses a diffusion model that takes into account the contribution of the transition ring introduced into the substrate by the ion implantation process to the diffusion of impurities in the heat treatment process after the ion implantation process. .
【0120】〔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200
3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。[Eleventh Embodiment] FIG. 18 is a block diagram of a semiconductor simulation apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor process simulation apparatus is an image scanner 200 that optically captures a transmission electron microscope photographic image for extracting a physical quantity of a dislocation ring.
3 and a dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 for extracting the physical quantity of the dislocation ring from the captured transmission electron micrograph image.
And a process simulation device calculation unit 2002 that performs diffusion calculation using a diffusion model using the physical quantity of the dislocation ring extracted by the physical quantity extraction unit 2004 of the dislocation ring.
【0121】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 calculates
When the captured image of the transmission electron micrograph is distinguished into a planar transmission electron microscope image as shown in FIG. 17 and a cross-sectional transmission electron microscope image as shown in FIG. 16, and the captured image is a cross-sectional transmission electron microscope image In step (1), data on the location of the dislocation ring is extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image as the physical quantity of the dislocation ring.
【0122】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 the dislocation ring occurrence position data. Hereinafter, the dislocation ring occurrence position data will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【0123】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 (a cross-sectional transmission electron micrograph) for explaining that the dislocation ring is in the depth direction. In the figure, 201 is silicon, 202 is a silicon surface, 203 is a surface on which a crystal dislocation ring is formed,
207 indicates the implanted ions, and X indicates the depth of the plane on which the dislocation rings of the crystal are formed, and FIG. 4 shows that one set of dislocation rings is generated in the depth direction. ing.
【0124】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 the dislocation ring has a two-dimensional shape (a cross-sectional transmission electron micrograph). In the figure, reference numeral 202 denotes a silicon surface, 203 denotes a plane on which a crystal dislocation ring is formed, 204 denotes a gate (ion implantation mask), 207 denotes implanted ions, and X denotes a depth of a plane on which a dislocation ring is formed. Here, Y is the lateral distance from the ion implantation mask at the position where the dislocation ring is generated, and a and b are the parameters of the elliptic arc representing the shape of the transition region in the depth direction and the lateral direction, respectively. In the figure, the dislocation ring has a two-dimensional shape due to the presence of the ion implantation mask. The shape of the transition region in the depth direction and the lateral direction designated by the parameters a and b of the elliptic arc can be expressed by the above equation (4).
【0125】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 (a cross-sectional transmission electron micrograph). In the figure, 202 is a silicon surface, 204 is a gate (ion implantation mask), 203A is a first surface on which dislocation rings are formed, and 203A is a second surface on which crystal dislocation rings are formed. This figure shows that dislocation rings are formed at two places (203A and 203B).
【0126】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。As described above, the dislocation ring physical quantity extraction unit 2004 extracts the dislocation ring occurrence position data from the cross-sectional transmission electron microscope image, as shown in FIG. Is it only information of depth?
It is determined whether the position information includes the two-dimensional shape as shown in FIG. 20 or whether there are a plurality of dislocation ring occurrence positions as shown in FIG. Extract location information.
【0127】〔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2
003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20
05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2
007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200
2とを具備して構成される。[Embodiment 12] FIG. 22 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 12 of the present invention. In the figure, a semiconductor process simulation apparatus optically captures a transmission electron microscope photographic image for extracting a physical quantity of a dislocation ring.
003, a dislocation wheel physical quantity extraction unit 20 for extracting a dislocation wheel physical quantity from the captured transmission electron micrograph image.
05, a database 2006 for classifying (arranging) and storing the physical quantities of the dislocation rings extracted by the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 for each process condition (for example, heat treatment time and heat treatment temperature), and a process simulation apparatus. When the physical quantity of the dislocation ring required for performing the diffusion calculation in the calculation unit 2002 is not stored in the database 2006, the process condition dependence for calculating the physical quantity of the dislocation ring required for the diffusion calculation (process condition dependent coefficient). Sex calculator 2
007 and a process simulation device calculation unit 200 that performs diffusion calculation using a diffusion model using the physical quantity of the dislocation ring extracted by the physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation ring.
2 is provided.
【0128】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1
1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 physical quantity extraction unit 2005 for the dislocation ring
The captured transmission electron microscope image is distinguished into a plane transmission electron microscope image and a cross-sectional transmission electron microscope image. Then, the physical quantity extraction unit 2005 for the dislocation ring is configured to be
Similarly to FIG. 19, when the captured image is a cross-sectional electron microscope image, when extracting the dislocation ring occurrence position data from the cross-sectional transmission electron microscope image, the dislocation occurrence position data is as shown in FIG. It is determined whether the information is information of only a small depth, position information including a two-dimensional shape as shown in FIG. 20, or whether there are a plurality of dislocation ring occurrence positions as shown in FIG. Then, the position information of the generation position of the dislocation ring is extracted. When the captured image is a plane transmission electron microscope image, the physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation ring determines the size and density of the dislocation ring from a plane transmission electron microscope photograph image as shown in FIG. Extract.
【0129】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 contains the size and density of dislocation rings extracted from a plane electron microscope image,
The position data of dislocation rings extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image is classified (arranged) for each process condition and stored.
【0130】次に、上記プロセス条件依存性計算部20
07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, the process condition dependency calculation section 20
An example of the process by 07 will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a diagram showing the time dependence of the density of dislocation rings with respect to the heat treatment. Hereinafter, the process condition dependent calculation unit 2007
The following describes the calculation of the density of the dislocation rings performed by the method. The physical quantity of the dislocation ring calculated by the process condition dependent calculation unit 2007 is referred to as a process condition dependent coefficient.
【0131】プロセスシミュレーション装置計算部20
02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。Process simulation device calculation unit 20
In the diffusion calculation of 02, since the density of the dislocation ring is required for each time step of the diffusion calculation, data may be insufficient in the density data of the dislocation ring extracted by the physical quantity extraction unit 2005 of the dislocation ring.
【0132】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 dependent calculation unit 2007 calculates the density of the dislocation rings, which is extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image by the dislocation ring physical quantity extraction unit 2005 and stored in the database 2006 for each process condition (for example, heat treatment time). 23, 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 perform the diffusion calculation. The density of the dislocation rings (process condition dependent coefficient) for each time step is calculated. In the process simulation device calculation unit 2002, the diffusion calculation is performed using the calculated density of the dislocation rings at each time step of the diffusion calculation.
【0133】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 required for the diffusion calculation using the fitting curve has been described. However, the calculation can be performed by another calculation method such as the interpolation method of the extraction point. It is. In addition, here, the heat treatment time dependency of the density of dislocation rings is described, but the size, generation position, and other process conditions of dislocation rings can be calculated in the same manner.
【0134】〔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。[Thirteenth Embodiment] FIG. 24 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those of the semiconductor process simulation apparatus of the twelfth embodiment shown in FIG.
【0135】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 reads a transmission electron microscope image data from a magneto-optical storage medium storing transmission electron microscope image data for extracting a physical quantity of a dislocation ring. (Magneto-optical recording / reading unit) 2008.
In this magneto-optical storage medium, transmission electron microscope image data for extracting a physical quantity of a dislocation ring is digitized and recorded by an offline recording device.
【0136】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。The physical quantity extraction unit 2005 for the dislocation ring
, The database 2006, the process condition dependency calculation unit 2007, and the process simulation device calculation unit 2002 have the same configuration as in the twelfth embodiment (FIG. 22), and the transmission electron microscope read by the storage medium reading unit 2008. The same processing as that of the twelfth embodiment is performed on the image, and thus the detailed description is omitted.
【0137】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, a 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 another storage medium, for example, a magnetic recording medium or an optical storage medium may be used. In this case, digitized transmission electron microscope image data is stored in the magnetic recording medium by magnetic recording, and digitized transmission electron microscope image data is stored in the optical recording medium by optical recording. The transmission electron microscope image data may be input through a line using a network.
【0138】ところで、実施例1〜13(図1、図1
1、図12、図13、図14、図15、図18、図2
2、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
憶媒体やフロッピー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。Incidentally, Examples 1 to 13 (FIGS. 1 and 1)
1, FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15, FIG. 18, FIG.
2 and FIG. 24), the configuration of the semiconductor process simulation apparatus is shown by a functional block diagram. However, the semiconductor process simulation apparatus described above has a program (software) for executing the function of each unit of the semiconductor process simulation apparatus. And a microprocessor that executes the program. in this case,
Such a program is stored in, for example, an optical storage medium such as a CD-ROM or a magnetic storage medium such as a floppy disk or a hard disk.
【0139】[0139]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に係る半導体プロセスシミュレーション装置によれば、
イオン注入工程シミュレーション手段におけるイオン注
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、モデル生成手段により生成
し、熱処理工程シミュレーション手段では、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拡散モデル
を用いることとし、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ので、従来技術において転
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
えなかったのに対し、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の計算が可能
となり、実際の半導体デバイス製造のソース・ドレイン
形成時に生成される単純な平面のみで構成されない転位
の輪の層に対しても、転位の輪からの寄与を考慮に入れ
た拡散モデルを使用し得る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 first aspect of the present invention,
According to the semiconductor process simulation apparatus according to
A diffusion model taking into account the contribution from the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation in the ion implantation process simulation means is generated by the model generation means, and the heat treatment process simulation means performs heat treatment after the ion implantation step. Since a diffusion model is used for the diffusion of impurities in the process, and the pressure field due to the dislocation ring is a function of the distance from the position of the dislocation ring, the layer where the dislocation ring is formed in the prior art is flat. However, given the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed, it is possible to calculate the pressure field by the dislocation ring, which is generated when the source and drain are formed in actual semiconductor device manufacturing. For a layer of dislocation rings that does not consist only of simple planes, use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation rings. It is possible to provide a semiconductor process simulation device which can be.
【0140】また、請求項2に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、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たので、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、平面のみで構
成されない転位の輪の層に対しても、転位の輪からの寄
与を考慮に入れた拡散モデルを使用し得る半導体プロセ
スシミュレーション装置を提供することができる。According to the semiconductor process simulation apparatus 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. Semiconductor process simulation that can determine the position coordinates of the formed layer and can use a diffusion model that takes into account the contribution from the dislocation ring even for a layer of the dislocation ring that does not consist only of a plane An apparatus can be provided.
【0141】また、請求項3に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、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たので、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、平面の
みで構成されない転位の輪の層に対しても、転位の輪か
らの寄与を考慮に入れた拡散モデルを使用し得る半導体
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 third aspect, the position of the dislocation ring in the diffusion model is configured by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means. Since the position of the saddle point is used and defined by an arbitrary distance from the saddle point, the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed can be determined, and the dislocation of the dislocation that is not constituted only by a plane can be determined. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can use a diffusion model that takes into account the contribution of a dislocation ring from a ring layer.
【0142】また、請求項4に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、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たので、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、平面のみ
で構成されない転位の輪の層に対しても、転位の輪から
の寄与を考慮に入れた拡散モデルを使用し得る半導体プ
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 fourth aspect, the position of the dislocation ring in the diffusion model is determined based on the result of the ion implantation process simulation means at a position where the concentration of the implanted impurity atoms becomes an arbitrary concentration. Therefore, the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed can be determined, and the contribution from the dislocation ring is also taken into account for the dislocation ring layer that is not formed only by a plane. A semiconductor process simulation apparatus that can use a diffusion model put into a semiconductor device can be provided.
【0143】また、請求項5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
ション手段の結果を、入出力インタフェースを介して画
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の
で、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、平面のみで構成されない転位の輪の層に対
しても、転位の輪からの寄与を考慮に入れた拡散モデル
を使用し得る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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the fifth aspect, in order to give the position coordinates of the layer where the dislocation ring is formed, the result of the ion implantation step simulation means is transmitted via the input / output interface. An image is displayed, and a user of the semiconductor process simulation apparatus is allowed to input a determined / determined position while watching the image display. Since the input position is used, the layer of the layer where the dislocation ring is formed is used. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can determine position coordinates and can use a diffusion model that takes into account the contribution from a dislocation ring even for a layer of a dislocation ring that does not include only a plane. it can.
【0144】また、請求項6に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、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
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を介し、イオン注入工程シミ
ュレーション手段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、切替手段により、第1モデル生成手段、第2モ
デル生成手段、第3モデル生成手段または第4モデル生
成手段の何れかに切り替えて拡散モデルを得ることとし
たので、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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the sixth aspect, the first model generating means 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 elliptic arc; Using the position of the saddle point constituted by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means, and defining the position of the dislocation ring at an arbitrary distance from the saddle point. The second model generation means and the position of the dislocation ring in the diffusion model are defined by the position at which the concentration of the implanted impurity atoms becomes an arbitrary concentration based on the result of the ion implantation step simulation means.
Fourth model generation for defining the position of the dislocation ring in the model generation means and the diffusion model based on the input instruction given by the user while viewing the image display of the result by the ion implantation process simulation means via the input / output interface Means, at least two types of model generating means, and the switching means switches to one of the first model generating means, the second model generating means, the third model generating means and the fourth model generating means. Thus, the user of the semiconductor process simulation apparatus can select the most suitable input method of the position of the dislocation wheel in the semiconductor process to be simulated.
【0145】また、請求項7に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、熱処理工程シミュレーショ
ン手段は、イオン注入後の最初の熱処理工程にのみ、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
以降の熱処理については通常の拡散モデルを使用するこ
ととしたので、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 heat treatment process simulation means uses a diffusion model considering the contribution from the dislocation ring only in the first heat treatment process after ion implantation. Since the normal diffusion model is used for the heat treatment after the first heat treatment, for example, when the heat treatment after the second heat contributes little from the dislocation wheel or is out of the applicable range of the dislocation wheel model In addition, a normal diffusion model can be used for the second and subsequent heat treatments, and a semiconductor process simulation apparatus that can flexibly adapt to a semiconductor process can be provided.
【0146】また、請求項8に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、熱処理工程シミュレーショ
ン手段は、イオン注入後の最初の熱処理工程、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
ることとしたので、半導体プロセスに柔軟に適応し得る
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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the eighth aspect, the heat treatment step simulation means comprises: a first heat treatment step after ion implantation;
In the heat treatment step after the first heat treatment step after the ion implantation, a diffusion model considering the contribution from the dislocation ring is used, so that it is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can flexibly adapt to a semiconductor process. .
【0147】また、請求項9に係る半導体プロセスシミ
ュレーション装置によれば、熱処理工程シミュレーショ
ン手段は、イオン注入後の最初の熱処理工程、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にお
いて、それぞれ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たので、半導体プロセスに柔軟に適
応し得る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 ninth aspect, the heat treatment step simulation means comprises: a first heat treatment step after ion implantation;
In the heat treatment process after the first heat treatment process after ion implantation, it is possible to switch between a diffusion model that considers the contribution from the dislocation ring and a diffusion model that does not consider the contribution from the dislocation ring. Can be provided.
【0148】また、請求項10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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the tenth aspect, a TEM image for use in extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation is input. A semiconductor process simulation apparatus capable of taking a transmission electron micrograph image necessary for extracting the physical quantity of a dislocation ring into a semiconductor process simulation apparatus in a short time and with low labor by providing the image data input means of Can be provided.
【0149】また、請求項11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 of the eleventh aspect, the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation is extracted using the captured transmission electron micrograph image. The provision of the dislocation wheel physical quantity extraction means can provide a semiconductor process simulation apparatus capable of extracting the dislocation wheel physical quantity from a captured transmission electron micrograph image.
【0150】また、請求項12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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the twelfth aspect, the captured transmission electron microscope photographic 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 is obtained. And a semiconductor process simulation apparatus capable of extracting and handling different physical quantities between the image and the cross-sectional transmission electron microscope image.
【0151】また、請求項13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 thirteenth aspect, by extracting the size and density of dislocation rings from a plane transmission electron microscope photograph image, the size and density of dislocation rings are used. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of using an impurity diffusion model taking into account the dislocation ring.
【0152】また、請求項14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 of the present invention, the size and density of dislocation rings extracted from a photographic image of a plane transmission electron microscope are arranged and stored for each process condition, and are made into a database. Further, it is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of using an impurity diffusion model in which a dislocation ring is taken into account under an arbitrary process condition.
【0153】また、請求項15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 of the present invention, by extracting the data of the position of the dislocation ring from the cross-sectional transmission electron micrograph image, the position of the dislocation ring can be determined by using the position of the dislocation ring. It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus that can be used for an impurity diffusion model taking a ring into consideration.
【0154】また、請求項16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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the sixteenth aspect, the dislocation ring generation depth is extracted as the dislocation ring generation position data from the cross-sectional TEM image. Using the depth of occurrence of dislocation rings obtained from cross-sectional transmission electron microscopy images of samples prepared for the extraction of occurrence position data, it is possible to use an impurity diffusion model that takes dislocation rings into account. A possible semiconductor process simulation apparatus can be provided.
【0155】また、請求項17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 of the seventeenth aspect, the position data of the dislocation ring is represented by the depth of the dislocation ring, the lateral distance of the position of the dislocation ring from the implantation mask, By using the parameters of the elliptical arc representing the shape of the transition region in the depth direction and the lateral direction, the occurrence depth of the dislocation ring, the lateral distance from the ion implantation mask of the location of the dislocation ring, and the depth direction It is possible to provide a semiconductor process simulation apparatus capable of using an impurity diffusion model in which a dislocation ring is taken into account by using measured values of parameters of an elliptic arc representing the shape of a lateral transition region.
【0156】また、請求項18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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the eighteenth aspect, the generation position data is one set or a plurality of generation position data for one cross-sectional transmission electron microscope image. A semiconductor process simulation device that can be used in an impurity diffusion model that takes dislocation rings into account in accordance with the process conditions in which dislocation rings are formed at two or more locations by adopting a set Can be provided.
【0157】また、請求項19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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the nineteenth aspect, the generation position data of dislocation rings extracted from the taken-in cross-sectional transmission electron microscope image is organized into a database for each process condition. To provide a semiconductor process simulation apparatus that can use an impurity diffusion model in consideration of dislocation rings by using occurrence position data of dislocation rings obtained from actual measurement under arbitrary process conditions. Can be.
【0158】また、請求項20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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the twentieth aspect, the size and density of dislocation rings are extracted from a plane transmission electron microscope image, and the generation of dislocation rings is performed from a cross-sectional transmission electron microscope image. By extracting the position, it is possible to use an impurity diffusion model that takes the dislocation ring into account under arbitrary process conditions, using the size and density of the dislocation ring obtained from actual measurement and the generated position data. It is possible to provide a simple semiconductor process simulation apparatus.
【0159】また、請求項21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 dependent coefficient is calculated based on the size and density of the dislocation wheel and the generation position data of the dislocation wheel stored in the database. Provided is a semiconductor process simulation apparatus which includes a process condition dependency calculation means and can use a diffusion model in consideration of a contribution from a dislocation ring even in an arbitrary process condition without accumulation of data. Can be.
【0160】また、請求項22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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the present invention, a photographic image of a transmission electron microscope used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation is optically converted. A semiconductor process simulation device capable of optically reading a transmission electron microscope photographic image used to extract a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation by providing a scanner for reading is provided. Can be provided.
【0161】また、請求項23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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the twenty-third aspect, transmission electron micrograph image data used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation is stored. Transmission electron micrograph used to extract the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate at the time of ion implantation by providing the storage medium reading means for reading the transmission electron micrograph image data from the stored storage medium A semiconductor process simulation apparatus capable of reading the image data from the storage medium.
【0162】請求項24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。According to the semiconductor process simulation apparatus of the twenty-fourth aspect, the image data input means converts the photographic image data of the transmission electron microscope used for extracting the physical quantity of the dislocation ring introduced into the silicon substrate by the ion implantation step. Equipped with an external input function, it is possible to input externally transmission electron micrograph image data used to extract the physical quantity of dislocation rings introduced into the silicon substrate during ion implantation A semiconductor process simulation device can be provided.
【図1】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。FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】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。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a dislocation ring of a crystal formed when ion implantation is performed in a transistor shape.
【図3】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。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of defining a position of a dislocation ring by a line segment and an elliptic arc according to a second embodiment.
【図4】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. 4 is an explanatory view illustrating a method of defining the position of a dislocation ring by an arbitrary distance from a saddle point of an impurity atom concentration in a third embodiment.
【図5】不純物原子濃度の鞍点を説明する説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a saddle point of an impurity atom concentration.
【図6】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. 6 is an explanatory diagram illustrating designation of an arbitrary concentration in an impurity concentration profile according to a fourth embodiment.
【図7】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。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining positions of dislocation rings determined by density designation in the fourth embodiment.
【図8】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. 8 is an explanatory diagram of two-dimensional contour display of an impurity concentration distribution in a fifth embodiment.
【図9】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。FIG. 9 is an explanatory diagram of displaying a cross-sectional impurity concentration profile in Example 5.
【図10】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 illustrating a method of designating a layer of a dislocation ring by inputting a point sequence in the fifth embodiment.
【図11】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。FIG. 11 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
【図12】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。FIG. 12 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
【図13】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。FIG. 13 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 8 of the present invention.
【図14】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。FIG. 14 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.
【図15】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。FIG. 15 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 10 of the present invention.
【図16】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)。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a dislocation ring of a crystal formed when ion implantation is performed in a transistor shape (a cross-sectional transmission electron microscope image example).
【図17】平面透過電子顕微鏡画像の例を示す図であ
る。FIG. 17 is a diagram showing an example of a plane transmission electron microscope image.
【図18】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。FIG. 18 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 11 of the present invention.
【図19】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。FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a sample for extracting the generation depth of dislocation rings (an example of a cross-sectional transmission electron microscope image).
【図20】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。FIG. 20 is a diagram illustrating a usage example (cross-sectional transmission electron microscope image example) for extracting a dislocation ring generation position.
【図21】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。FIG. 21 is a diagram (example of a cross-sectional transmission electron microscope image) showing an example in which there are two dislocation ring generation positions.
【図22】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。FIG. 22 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 12 of the present invention.
【図23】プロセス条件依存性計算例を説明するための
図である。FIG. 23 is a diagram for describing an example of process condition dependency calculation.
【図24】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。FIG. 24 is a configuration diagram of a semiconductor process simulation apparatus according to Embodiment 13 of the present invention.
【図25】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。FIG. 25 is an explanatory diagram showing that a dislocation ring of a crystal is a plane.
【図26】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。FIG. 26 is an explanatory view showing that dislocation rings of a crystal are orthogonal to each other.
【図27】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。FIG. 27 is an explanatory diagram showing that the sum of contributions from the dislocation rings is obtained using the six dislocation rings that are closest to each other.
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 Dislocation ring is formed Plane 204, 401, 701, 801, 1001 gate electrode 207 implanted ion 301 dislocation ring 404 saddle point 803A, 803B, 803C, 803D formed by maximum value of impurity atom concentration plane 1102a dislocation ring is formed 1 model generation means 1102b second model generation means 1102c third model generation means 1102d fourth model generation means 1103, 1203, 1303, 1403 heat treatment process simulation means 110 Switching means 1501 Silicon 1502 Silicon surface 1503 Plane on which crystal dislocation ring is formed 1604 Crystal dislocation ring 1604a to 1604f Crystal dislocation ring 2001 Image data input unit 2002 Process simulation calculation unit 2003 Image scanner 2004, 2005 Dislocation ring physical quantity extraction unit 2006 Database 2007 Process condition dependency calculation unit 2008 Storage medium reading unit (magneto-optical recording reading unit)
Claims (24)
る半導体プロセシミュレーション装置において、 イオン注入工程シミュレーション手段と、 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
前記拡散モデルを用いる熱処理工程シミュレーション手
段と、を有し、 前記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。1. A semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process, comprising: an ion implantation step simulation means; and a diffusion model considering a contribution from a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. A model generating means for generating; and a heat treatment process simulation means for using the diffusion model for diffusion of impurities in a heat treatment step after the ion implantation step; and a dislocation to be defined in a silicon substrate region used in the diffusion model. Wherein the pressure field caused by the ring is a function of the distance from the position of the dislocation ring.
は、線分と楕円弧により表すことができる曲線により定
義される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。2. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1, wherein 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.
は、前記イオン注入工程シミュレーション手段の結果に
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
離により定義される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。3. The position of the dislocation ring in the diffusion model is based on the position of a saddle point formed by the maximum value of the concentration of the implanted impurity atoms based on the result of the ion implantation process simulation means. 2. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1, wherein the distance is defined by an arbitrary distance from the semiconductor device.
は、前記イオン注入工程シミュレーション手段の結果に
基づく、注入された不純物原子の任意の濃度となる位置
により定義される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。4. The method according to claim 1, wherein the position of the dislocation ring in the diffusion model is defined by a position at which an implanted impurity atom has an arbitrary concentration based on a result of the ion implantation process simulation means. 2. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1.
置は、前記イオン注入工程シミュレーション手段による
結果を画像表示することが可能であり、且つ、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
示を見ながら前記拡散モデルにおける転位の輪の位置を
入力することができる入出力インタフェースを有するこ
とを特徴とする請求項1、2、3または4記載の半導体
プロセスシミュレーション装置。5. The semiconductor process simulation apparatus is capable of displaying an image of the result of the ion implantation step simulation means, and a user of the semiconductor process simulation apparatus is capable of displaying the diffusion while viewing the image display. 5. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1, further comprising an input / output interface capable of inputting a position of a dislocation ring in the model.
置は、当該半導体プロセスシミュレーション装置と使用
者間の入出力インタフェースを有し、 前記モデル生成手段は、 前記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
ル生成手段と、前記拡散モデルにおける転位の輪の位置
を、前記イオン注入工程シミュレーション手段の結果に
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モデル生成手段と、前記拡散モデ
ルにおける転位の輪の位置を、前記イオン注入工程シミ
ュレーション手段の結果に基づく、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
成手段と、前記拡散モデルにおける転位の輪の位置を、
前記入出力インタフェースを介し、前記イオン注入工程
シミュレーション手段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
ル生成手段と、の内、少なくとも2種以上のモデル生成
手段と、 前記第1モデル生成手段、前記第2モデル生成手段、前
記第3モデル生成手段または前記第4モデル生成手段の
何れかに切り替えて前記拡散モデルを得る切替手段と、
を有する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。6. The semiconductor process simulation apparatus has an input / output interface between the semiconductor process simulation apparatus and a user, and the model generation means determines a position of a dislocation ring in the diffusion model by using a line segment and an elliptic arc. And a first model generating means defined by a curve which can be represented by the following formula: and a position of a dislocation ring in the diffusion model is constituted by a maximum value of an implanted impurity atom concentration based on a result of the ion implantation step simulation means. A second model generating means which uses the position of the saddle point and which is defined by an arbitrary distance from the saddle point, and the position of the dislocation ring in the diffusion model is implanted based on the result of the ion implantation step simulation means. Third model generating means defined by a position at which the concentration of the impurity atoms becomes an arbitrary concentration, The position of the wheels of the dislocations in the serial diffusion model,
And at least two types of fourth model generation means, which are defined based on an input instruction given by a user, while viewing the image display of the result by the ion implantation process simulation means via the input / output interface. Switching means for switching to one of the first model generation means, the second model generation means, the third model generation means or the fourth model generation means to obtain the diffusion model;
2. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1, comprising:
は、イオン注入後の最初の熱処理工程にのみ、転位の輪
からの寄与を考慮した拡散モデルを用いることを特徴と
する請求項1、2、3、4、5または6記載の半導体プ
ロセスシミュレーション装置。7. The heat treatment process simulation means uses a diffusion model taking into account the contribution from a dislocation ring only in the first heat treatment process after ion implantation. 7. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 5 or 6.
は、イオン注入後の最初の熱処理工程、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こと
を特徴とする請求項1、2、3、4、5または6記載の
半導体プロセスシミュレーション装置。8. The heat treatment process simulation means includes: a first heat treatment process after ion implantation, and a heat treatment process after the first heat treatment process after ion implantation.
7. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 1, wherein a diffusion model considering a contribution from a dislocation ring is used.
は、イオン注入後の最初の熱処理工程、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において、
それぞれ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
えが可能であることを特徴とする請求項1、2、3、
4、5または6記載の半導体プロセスシミュレーション
装置。9. The heat treatment step simulation means according to claim 1, wherein said heat treatment step includes: a first heat treatment step after the ion implantation; and a heat treatment step after the first heat treatment step after the ion implantation.
4. A switch between a diffusion model taking into account the contribution from the dislocation ring and a diffusion model without taking into account the contribution from the dislocation ring.
7. The semiconductor process simulation apparatus according to 4, 5, or 6.
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。10. A transmission electron microscope photograph image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation in a semiconductor process simulation apparatus for simulating a semiconductor manufacturing process. Image data input means for performing an impurity diffusion process using a diffusion model taking into account the contribution of a transition ring introduced into the substrate by the ion implantation process to the diffusion of the impurity in the heat treatment process after the ion implantation process. A semiconductor process simulation apparatus, comprising: simulation means.
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10記載の半導体プロセスシミュレーシ
ョン装置。11. A dislocation wheel physical quantity extraction for extracting a dislocation wheel physical quantity introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation using the TEM image captured by the image data input means. 11. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 10, further comprising: means.
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11記載
の半導体プロセスシミュレーション装置。12. The dislocation ring physical quantity extracting means distinguishes a 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. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 11, wherein:
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12記載の半導体
プロセスシミュレーション装置。13. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 12, wherein the physical quantity extracting means for the dislocation ring extracts the size and density of the dislocation ring from the planar transmission electron microscope image.
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13記載
の半導体プロセスシミュレーション装置。14. A database for classifying and storing the size and density of dislocation rings extracted from the planar transmission electron microscope image by the dislocation ring physical quantity extracting means for each process condition. 14. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 13, wherein:
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12記載の半導体
プロセスシミュレーション装置。15. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 12, wherein the physical quantity extracting means for the dislocation ring extracts position data of the dislocation ring from the cross-sectional transmission electron microscope image.
位の輪の発生深さであることを特徴とする請求項15記
載の半導体プロセスシミュレーション装置。16. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 15, wherein the dislocation ring occurrence position data is a dislocation ring occurrence depth.
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16
記載の半導体プロセスシミュレーション装置。17. The dislocation ring generation position data includes a dislocation ring generation depth, a lateral distance and a depth direction of the dislocation ring generation position from an ion implantation mask, and a dislocation ring generation position. 17. A parameter of an elliptic arc representing a shape of a transition region in a depth direction and a lateral direction.
A semiconductor process simulation apparatus as described in the above.
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15、16または1
7記載の半導体プロセスシミュレーション装置。18. The dislocation ring occurrence position data extracted from one cross-sectional transmission electron microscope image is one set or a plurality of sets.
8. The semiconductor process simulation apparatus according to 7.
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15〜18のいずれか1つに記
載の半導体プロセス装置。19. The semiconductor processing apparatus according to claim 15, further comprising a database for classifying and storing the dislocation generation position data for each process condition.
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13、15、16、17また
は18記載の半導体プロセスシミュレーション装置。20. The size and density of dislocation rings extracted from the planar transmission electron microscope image and the dislocation rings extracted from the cross-sectional transmission electron microscope image by the dislocation ring physical quantity extracting means. 19. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 13, further comprising a database for classifying and storing the occurrence position data for each process condition.
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20記載の半導体プロセスシミュレーション装置。21. The size and density of dislocation rings stored in the database and the dislocations of dislocations, so that diffusion calculation using a diffusion model taking into account contributions from dislocation rings can be used under any process conditions. 21. The semiconductor process simulation apparatus according to claim 20, further comprising: a process condition dependency calculating unit that calculates a process condition dependency coefficient based on the wheel generation position data.
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
0〜21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。22. The image data input means is a scanner for optically reading a transmission electron microscope photographic image used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate at the time of ion implantation. Claim 1.
22. The semiconductor process simulation apparatus according to any one of 0 to 21.
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10〜21
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。23. The image data input means, comprising: a storage medium storing transmission electron micrograph image data used for extracting a physical quantity of a dislocation ring introduced into a silicon substrate during ion implantation; 22. A transmission electron microscope image data is read.
The semiconductor process simulation apparatus according to any one of the above.
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
10〜21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。24. The image data input means has a function of inputting transmission electron micrograph image data used for extracting physical quantities of dislocation rings introduced into a silicon substrate by an ion implantation step from outside the apparatus. The semiconductor process simulation apparatus according to any one of claims 10 to 21.
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---|---|---|---|
JP9127639A JPH1098006A (en) | 1996-05-20 | 1997-05-16 | Semiconductor process simulation device |
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JP12487296 | 1996-05-20 | ||
JP8-202075 | 1996-07-31 | ||
JP20207596 | 1996-07-31 | ||
JP9127639A JPH1098006A (en) | 1996-05-20 | 1997-05-16 | Semiconductor process simulation device |
Related Child Applications (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111745276A (en) * | 2020-07-03 | 2020-10-09 | 南京航空航天大学 | Rapid simulation method for resistance spot welding residual stress and deformation of complex sheet metal component |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP9127639A patent/JPH1098006A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111745276A (en) * | 2020-07-03 | 2020-10-09 | 南京航空航天大学 | Rapid simulation method for resistance spot welding residual stress and deformation of complex sheet metal component |
CN111745276B (en) * | 2020-07-03 | 2021-10-15 | 南京航空航天大学 | Rapid simulation method for resistance spot welding residual stress and deformation of complex sheet metal component |
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