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公開番号2025153163
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055485
出願日2024-03-29
発明の名称半導体装置設計方法及び半導体装置設計装置
出願人合肥晶合集成電路股ふん有限公司
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H10D 30/60 20250101AFI20251002BHJP()
要約【課題】半導体装置において深さ方向に加えて横方向のドーパント濃度分布を調整しつつ、半導体装置の設計を行うことを可能にする。
【解決手段】プロセスシミュレータを用いて、ゲート構造の少なくとも一方の側に設けられるLDDイオン注入領域とHaloイオン注入領域について、ゲート構造のチャネル長方向に沿ったドーパントの横方向モーメントを変更しつつLDDイオン注入領域及びHaloイオン注入領域におけるドーパント濃度分布をプロセスシミュレーションするステップを備える半導体装置設計方法とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
プロセスシミュレータを用いたＭＯＳ型の半導体装置設計方法であって、
ゲート構造の少なくとも一方の側に設けられるＬＤＤイオン注入領域とＨａｌｏイオン注入領域について、前記ゲート構造のチャネル長方向に沿ったドーパントの横方向モーメントを変更しつつ前記ＬＤＤイオン注入領域及び前記Ｈａｌｏイオン注入領域におけるドーパント濃度分布をプロセスシミュレーションするステップを備えることを特徴とする半導体装置設計方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置設計方法であって、
前記プロセスシミュレーションするステップで得られた前記ＬＤＤイオン注入領域及び前記Ｈａｌｏイオン注入領域におけるドーパント濃度分布を適用したＭＯＳ型の半導体装置の特性をデバイスシミュレーションするステップをさらに備え、
前記デバイスシミュレータするステップで得られた特性がＭＯＳ型の半導体装置において実際に測定された特性に近づくように前記横方向モーメントを変更しつつ前記プロセスシミュレーションするステップを実行することを特徴とする半導体装置設計方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置設計方法であって、
前記横方向モーメントの変更は、
前記プロセスシミュレーションを実行するプロセスシミュレータから前記横方向モーメントを読み出すステップと、
読み出された前記横方向モーメントを変更するステップと、
変更された前記横方向モーメントを前記プロセスシミュレータに書き込むステップと、
を備えることを特徴とする半導体装置設計方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置設計方法であって、
前記ＬＤＤイオン注入領域の不純物の導電型は、前記Ｈａｌｏイオン注入領域の不純物の導電型と反対であることを特徴とする半導体装置設計方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置設計方法であって、
ＭＯＳ型の半導体装置は、前記ゲート構造のそれぞれの側に導電性のソース／ドレイン注入によって形成されたソース領域及びドレイン領域をさらに備えることを特徴とする半導体装置設計方法。
【請求項６】
プロセスシミュレータを用いたＭＯＳ型の半導体装置設計装置であって、
ゲート構造の少なくとも一方の側に設けられるＬＤＤイオン注入領域とＨａｌｏイオン注入領域について、前記ゲート構造のチャネル長方向に沿ったドーパントの横方向モーメントを変更しつつ前記ＬＤＤイオン注入領域及び前記Ｈａｌｏイオン注入領域におけるドーパント濃度分布をプロセスシミュレーションする手段を備えることを特徴とする半導体装置設計装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置設計装置であって、
前記プロセスシミュレーションする手段で得られた前記ＬＤＤイオン注入領域及び前記Ｈａｌｏイオン注入領域におけるドーパント濃度分布を適用したＭＯＳ型の半導体装置の特性をデバイスシミュレーションする手段をさらに備え、
前記デバイスシミュレータする手段で得られた特性がＭＯＳ型の半導体装置において実際に測定された特性に近づくように前記横方向モーメントを変更しつつ前記プロセスシミュレーションを実行することを特徴とする半導体装置設計装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置設計装置であって、
前記ＬＤＤイオン注入領域の不純物の導電型は、前記Ｈａｌｏイオン注入領域の不純物の導電型と反対であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の半導体装置設計装置であって、
前記横方向モーメントの変更は、
前記プロセスシミュレーションを実行するプロセスシミュレータから前記横方向モーメントを読み出す処理と、
読み出された前記横方向モーメントを変更する処理と、
変更された前記横方向モーメントを前記プロセスシミュレータに書き込む処理と、
を行うことを特徴とする半導体装置設計装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の半導体装置設計方法であって、
ＭＯＳ型の半導体装置は、前記ゲート構造のそれぞれの側に導電性のソース／ドレイン注入によって形成されたソース領域及びドレイン領域をさらに備えることを特徴とする半導体装置設計方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路製造技術の分野に関し、特に、半導体装置設計方法及び半導体装置設計装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
テクノロジＣＡＤ（ＴＣＡＤ）を用いて様々なタイプの半導体装置の製造プロセス及び電気的特性をシミュレーションすることで当該半導体装置を設計する技術が用いられている。
【０００３】
例えば、ＭＯＳＦＥＴを設計する技術において、ＴＣＡＤによるシミュレーションを校正する方法が開示されている（特許文献１）。当該文献では、プロセスのシミュレーションにおいて、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、容量－電圧特性測定等の実際の素子の電気的特性の測定結果に基づいてシミュレーションの主要パラメータを調整する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、ＴＣＡＤシミュレーションにおいてＭＯＳキャパシタのＣ－Ｖ特性曲線を校正するための方法が開示されている（特許文献２）。実際にＭＯＳキャパシタを作成してＣ－Ｖ特性を測定し、ゲート酸化膜の厚さのフィッティング値と実際のチャネルドーピング濃度を計算する。そして、求めたゲート酸化膜の厚さとチャネルドーピング濃度にしたがって、ＴＣＡＤシミュレーションにおいてゲート酸化膜の厚さとチャネルドーピング濃度を校正してＭＯＳキャパシタのＣＶ特性曲線を算出する。このような処理によって、ＴＣＡＤシミュレーションによってＭＯＳキャパシタのＣ－Ｖ特性曲線の測定結果を再現できるようにする。
【０００５】
また、例えば、ＳＲＡＭ型ＦＰＧＡシングルイベントアップセット効果シミュレーション方法が開示されている（特許文献３）。当該文献では、半導体装置の設計及びプロセスパラメータを設定し、モデリングツールを用いて半導体装置の三次元幾何学的形状を構築し、ドープ領域及びドーピング濃度等をＩ－Ｖ特性曲線に従って校正し、さらに入射重イオンの特性を取得し、ＴＣＡＤシミュレーション方法によってシングルイベント効果シミュレーションが実行される。そして、シミュレーション結果に応じて、エネルギーの異なる粒子を選択してシミュレーションを繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
中国特許出願公開第１０２１８４８７９号明細書
中国特許出願公開第１０７６２２９５９号明細書
中国特許出願公開第１０３５７７６４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図９に示すようなＭＯＳＦＥＴのチャネル長Ｌと閾値電圧Ｖｔとの関係（Ｖｔ－Ｌ特性）は、図１０に示すように、ＬＤＤ構造におけるＬＤＤイオン注入領域(エクステンション)ＥＸとＨａｌｏイオン注入領域(ハロー)ＨＡの横方向拡散の影響を受ける。従来のＴＣＡＤにおける校正では、ＭＯＳＦＥＴのエクステンションＥＸ及びハローＨＡの深さ方向の不純物濃度を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）で測定し、当該測定で得られた不純物濃度プロファイルに基づいて行われていた。
【０００８】
しかしながら、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）では、ＭＯＳＦＥＴの深さ方向の不純物プロファイルを解析できるが、チャネル長方向に沿った横方向の不純物プロファイルを測定することが困難である。また、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）では低濃度の不純物領域において測定強度が得られず、走査型静電容量顕微鏡法（ＳＣＭ）や走査型マイクロ波顕微鏡法（ＳＭＭ）では高い空間分解能が得られないという問題がある。そして、これらの測定データによる校正だけではシミュレーションによって実際のＶｔ－Ｌ特性を再現することは難しい。さらに、シミュレーションにおいて不純物の拡散係数を単純に変更するだけでは、横方向のみならず深さ方向の不純物プロファイルが変化してしまうために正確な結果が得られないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様は、プロセスシミュレータを用いたＭＯＳ型の半導体装置設計方法であって、ゲート構造の少なくとも一方の側に設けられるＬＤＤイオン注入領域とＨａｌｏイオン注入領域について、前記ゲート構造のチャネル長方向に沿ったドーパントの横方向モーメントを変更しつつ前記ＬＤＤイオン注入領域及び前記Ｈａｌｏイオン注入領域におけるドーパント濃度分布をプロセスシミュレーションするステップを備えることを特徴とする半導体装置設計方法である。
【００１０】
ここで、前記プロセスシミュレーションするステップで得られた前記ＬＤＤイオン注入領域及び前記Ｈａｌｏイオン注入領域におけるドーパント濃度分布を適用したＭＯＳ型の半導体装置の特性をデバイスシミュレーションするステップをさらに備え、前記デバイスシミュレータするステップで得られた特性がＭＯＳ型の半導体装置において実際に測定された特性に近づくように前記横方向モーメントを変更しつつ前記プロセスシミュレーションするステップを実行することが好適である。
（【００１１】以降は省略されています）

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