일반기술

효율적인 계산 시간을 갖는 이온주입 수치 해석 방법

본 발명은 반도체 장치의 이온주입 공정에 대한 수치 해석기 구축에 관한 것으로서, 복잡한 토폴로지 형태를 갖는 다층 구조의 대면적 시뮬레이션 영역에서 빠른 수행 시간을 갖는 이온주입 시뮬레이터 제작 방법을 제공한다.본 발명의 이온주입 공정 시뮬레이터는 계산 시간의 최적화를 위해서 단위 공간에서 가상 궤적 발생법(trajectory split method)을 적용하여 계산하였으며, 계산된 결과를 대면적 구조에 적용하기 위하여 이온 분포 복사법(ion distribution replica method)을 개발하여 적용하였다.본 발명의 이온주입 시뮬레이터는 3차원 반도체 구조 형성을 위하여 3차원 공정 시뮬레이터 3D-SURFILER의 한 모듈로서 개발되었다.이와 같이 본원 발명은 정확한 물리적 해석을 기반으로 한 이온주입 모델과 연계하여 서브 하프 마이크론급 미세 소자의 시뮬레이션에 적용한다면, ULSI 소자 개발비용 및 시간을 크게 단축시킬 수 있으리라 기대된다..지금까지 발표된 문헌에서는 가상 궤적 발생법을 적용하여 1차원 및 2차원 시뮬레이션을 수행하였으나, 본 발명에서는 이를 3차원으로 확장하여 넓은 시뮬레이션 영역에서도 큰 계산 효율성을 갖는 알고리즘을 개발하였다. 또한, 평탄한 실리콘 레이어 뿐만 아니라, 증착, 식각 공정이 적용된 복잡한 토폴로지를 갖는 구조에 대해서도 효율적으로 시뮬레이션할 수 있는 모델을 개발하였다.본 발명의 제1 목적은 몬테카를로 방식을 사용하여 반도체 이온주입 공정을 빠른 시간 안에 시뮬레이션할 수 있는 3차원 이온주입 수치해석기를 개발하는데 있다. 본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 실리콘 레이어 및 다른 물질도 판별하여 계산할 수 있는 다층 이온주입 모델을 구현하는데 있다. 본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 표면 단차가 있는 구조의 이온주입 모델을 구현하는데 있다. 본 발명은 3차원 이온주입을 위해 이온 분포 복사 방법을 적용하는 단계; 다층 이온주입 계산을 위해 레이어 판별 알고리즘을 적용하는 단계; 표면 단차가 있는 구조에 대하여 이온주입을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 반도체 이온주입 공정 시뮬레이터 제작 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 이온주입 공정 시뮬레이터의 제작은 종래의 3차원 이온주입 시뮬레이터가 가지는 문제점을 해결하고 보완해 나가기 위한 것으로서, 본 발명은 이온주입 시뮬레이션시 효율적인 계산 시간을 위하여 단위 3차원 공간에서 가상 궤적 발생법(trajectory split method) 및 이온 분포 복사법(ion distribution replica method)을 개발·적용함으로써 종래의 시뮬레이터로는 구현하기 어려운 3차원 이온주입 공정 결과를 얻을 수 있도록 하는데 있다. 또한, 본원 발명은 다른 공정 시뮬레이터와 연계하여 서브 하프 마이크론급 미세 소자의 시뮬레이션에 적용한다면, ULSI 소자 개발비용 및 시간을 크게 단축시킬 수 있으리라 기대된다.