半导体处理器件仿真方法和存储仿真程序的存储介质技术

在这种半导体过程器件仿真方法中，一个系数矩阵是由排列在对应于每个网格点的任何一条主对角线上的一个主对角线子矩阵构成，该主对角线子矩阵具有对应于网格点数量的行数与列数，以及一个非对角线矩阵排列在通过对应于该网格点的主对角线位置并且表示对应于主对角线位置的网格点与一个通过生成的网格分支连接到该网格点邻近网格点之间相互影响的任何一个行与列上。对这些子矩阵执行计算，因此实现系数矩阵的不完全ＬＵ分解。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种利用计算机模拟半导体器件的特性与制造过程的仿真方法，以及一种存储仿真程序的介质，尤其是涉及到一种，在计算机上基于对于仿真采用的物理定律，有效地和数字地解决模拟多维线性方程的仿真方法。在半导体集成电路如VLSI的领域中，半导体器件已经进一步微模式化，并且制造过程已经进一步复杂化。在这种环境下，低温处理，精确的退火处理，和准确的过程设计都是非常重要的。基于这样一种背景，最近几年，器件仿真一般用于开发和研究，例如，半导体器件的制造。对于这些在计算机中准确地执行器件仿真是一个很大的进步因素。此外，为计算机更方便的接口变得实用了。分析技术中的发展允许在较宽的范围内仿真对象并且甚至是半导体器件中的击穿现象和电流密度的分析。这些仿真之一是热杂质扩散作为半导体制作工艺之一的计算机仿真(参考文献1Ryo Dan，《处理器件仿真技术》，pp.26-28)。在参考文献1中描述的仿真方法如下。首先，一个要分析的区域被分为网格，并且用一个扩散方程分解地定义每个网格点。该扩散方程转换到线性方程然后用牛顿法或其它类似的方法转换到仿真线性方程。最后，得出扩散方程的解。由包括热杂质扩散、离子注入、和热氧化等制造过程所准备的半导体器件的电特性是用参考文献2(Ryo Dan，《处理期间仿真技术》，pp.105-134)中描述的方法仿真的。一个要分析的区域分为网格，并且用一个泊松方程和电流连续方程分解地定义每个网格点。这些方程转换到线性方程然后用牛顿法或其它类似的方法转换到仿真线性方程。在计算机中求解这些方程，因此模拟半导体器件的电特性。在这些半导体处理器件仿真方法中，重要的是，在实际中利用计算机以最小存储器容量尽可能快地求解大量的具有如同网格点相同数量维数的仿真线性方程。求解这些模拟线性方程的功能称做“矩阵解法”。按照常规，现在已提出各种方法去实现这种功能。例如，当方程的维数较少时，使用一种由高斯估算法或LU分解所代表的直接方法。相反的，当维数变大时，因为所使用的存储器容量的限制和计算时间的限制，使用一种迭代法。当要求解模拟线性方程的系数矩阵是对称阵时，使用ICCG(不完全乔莱斯基共扼梯度)法。这是一种带有预处理的CG(共扼梯度)法。当系数矩阵不对称时，从收敛的观点看通常使用一系列称做科里洛夫子空间的方法。在ICCG与科里洛夫子空间的方法中，通过用于解方程的系数矩阵的近似逆矩阵乘上原始系数矩阵的一种算法被形成来减少系数矩阵条件的数量，因此可以用少数迭代次数解决求解方程的系数矩阵的近似逆矩阵。这种操作称做“预处理”，如上所述。该系数矩阵的近似逆矩阵被称做一个“预处理矩阵”。作为预处理矩阵的逆矩阵，由“不完全LU分解”获得的矩阵，例如，采用有限插入法生成位置的LU分解经常使用。插入法是由下面方程式(1)和(2)表示的LU分解的一个过程并且意思是指在原始系数矩阵中一个元素Aij是0的位置(i,j)，产生一个不是0的元素Lij或Uij。当发生的插入没有被拒绝时，并且考虑在LU分解的后续处理中，实现常规的完全LU分解。Lij=Aij-Σk=1j-1LikUkj------(k<j<1)-------(1)]]>Uij=Lij-1(Aij-Σk=1j-1LikUkj)(k<i<j)--------(2)]]>在基于不完全LU分解的预处理中，需要为满足下列两个彼此对立的条件执行优化处理。首先，插入产生最小化来抑制存储器容量的使用和执行计算的时间。第二，尽可能靠近完全LU分解的结果获得改进迭代方法的收敛。作为一种有效实现这样处理的方法，可以用在参考文献3(ShinNakamura与Akio Nakagawa，《两维双极型MOS组合器件仿真器TONADDEII》，日本电子学、信息与通信工程师协会技术报告，pp.64-65)或参考文献4(Megumi KawakamiMasahiro，与ShirooKamohara,《一个用于退火处理的新高速非平衡点缺陷模式》，‘SISPAD’1996,pp.94，附图说明图1a)中的方法被采用。在上述参考文献3或4描述的方法中，如图8所示的流程图，首先，在步骤801获得为每个点定义的要求解方程式的数量值n。在步骤802，该系数矩阵的行与列被插入到对每个网格点n×n方块子矩阵的单元的一组中，因此形成系数矩阵的块。在步骤803，实际考虑一个n×n方块子矩阵作为一个元素同时，基于方块子矩阵计算的执行不完全LU分解处理。由于方块子矩阵单元中的工作，靠近完全LU分解的不完全LU分解能够更有效地采用相同存储器容量实现，作为标量元素单元中的处理。这是因为插入产生模式被确定同时突出在一个网格点多方程式的结合。对于上述常规半导体器件仿真技术应用的对象公开在日本专利特开平6-53155或特开平8-213334中。然而，上述常规半导体器件仿真技术有下列问题。即，当一个从物理定律导出的方程仅仅包含一个要处理分析域的部分时，或者没有方程式被定义，则在该不完全LU分解的处理中使用过多的存储器容量。这是因为对于该计算的计算机处理中，一个具有n×n统一大小方块子矩阵被用于不完全LU分解的处理单元中。例如，在上述仿真中，即使在没有n个方程式被定义的一个网格点也保留n×n的子矩阵。要执行计算的计算机必须形成全部系数矩阵同时插入“1”到子矩阵对应的主对角线矩阵部分并且在存储器中建立系数矩阵。由于这个原因，需要使用不总是必需用到的存储容量。当计算机执行计算时，不总是必需用到的存储器的一部分被访问。这种多余的处理花费了多余的处理时间。本专利技术的主要目的是以高速度获得仿真结果而不需要使用不用于计算的额外的存储容量。本专利技术的另一个目的提供一种半导体处理器件仿真方法以及一种存储仿真程序的存储介质。这样使得即使在一个方程式是从一定物理定律导出时并且当采用一台包含仅有要分析区域的一部分的计算机模拟半导体器件的制造过程和电特性时，或者没有方程被定义时，这种方法允许高速不完全LU分解不使用任何额外的存储容量。为了达到上面目的，根据本专利技术的一个方面，在此提供的半导体处理器件模拟方法包括至少第一步骤，在要处理的半导体器件表面上设置具有预定间隔的网格；第二步骤，在每个网格点上定义一组物理量；第三步骤，设置表示这组物理量之间关系的方程式；第四步骤，产生一个由主对角线子矩阵和非对角线子矩阵构成的系数矩阵，这个对角线子矩阵排列在对应于每个网格点并且表示在该网格点自身反馈函数的任何一主对角线上，该主对角线子矩阵具有在行与列的数量上对应于网格点的数量，而这个非对角线矩阵排列在通过对应于该网格点的主对角线位置并且表示对应于主对角线位置的网格点与一个通过网格分支连接到该网格点的邻近网格点之间相互影响的任何一个行与列上；第五步骤，执行对这些子矩阵的计算同时与系数矩阵考虑每个子矩阵作为一个元素，因此实现系数矩阵的不完全LU分解，其中主对角线子矩阵是一个具有行与列数等于为对应于主对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量，排列在对应于这些网格点的每个的一行方向上的非主对角线子矩阵是一个具有行数等于对应于主对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量而列数等于在一个通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体过程器件仿真方法，其特征在于，其中至少包括：第一步骤（２０１），在要处理的半导体器件表面上设置具有预定间隔网格；第二步骤（２０２），在每个网格点上定义一组物理量；第三步骤（２０３），设置表示这组物理量之间关系的方程式； 第四步骤（２０４，２０５），产生一个由基本对角线子矩阵和非对角线子矩阵构成的系数矩阵，这个对角线子矩阵排列在对应于每个网格点并且表示在该网格点自身反馈函数的任何一基本对角线上，该基本对角线子矩阵具有在行与列的数量上对应于网格点的数量，而 这个非对角线矩阵排列在通过对应于该网格点的基本对角线位置，并且表示对应于基本对角线位置的网格点与一个通过网格分支连接到该网格点的邻近网格点之间相互影响的任何一个行与列上；以及第五步骤（２０６），在把每个系数矩阵的子矩阵作为一个单元的同时 ，执行对这些子矩阵的计算，因此实现系数矩阵的不完全ＬＵ分解，其中主对角线子矩阵是一个具有行与列数等于为对应于基本对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量，排列在对应于这些网格点的每个的一行方向上的非基本对角线子矩阵是一个具有行数等于 对应于基本对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量而列数等于在一个通过网格分支连接到该网格点的邻近网格点上设置的方程式数量，以及排列在对应于这些网格点的每个的一列方向上的非基本对角线子矩阵是一个具有列数等于对应于基本对角线子矩阵的一个网 格点设置的方程式数量而行数等于在一个通过网格分支连接到该网格点的邻近网格点上设置的方程式数量。...

【技术特征摘要】
JP 1997-11-28 343689/971．一种半导体过程器件仿真方法，其特征在于，其中至少包括第一步骤(201)，在要处理的半导体器件表面上设置具有预定间隔网格；第二步骤(202)，在每个网格点上定义一组物理量；第三步骤(203)，设置表示这组物理量之间关系的方程式；第四步骤(204,205)，产生一个由基本对角线子矩阵和非对角线子矩阵构成的系数矩阵，这个对角线子矩阵排列在对应于每个网格点并且表示在该网格点自身反馈函数的任何一基本对角线上，该基本对角线子矩阵具有在行与列的数量上对应于网格点的数量，而这个非对角线矩阵排列在通过对应于该网格点的基本对角线位置，并且表示对应于基本对角线位置的网格点与一个通过网格分支连接到该网格点的邻近网格点之间相互影响的任何一个行与列上；以及第五步骤(206)，在把每个系数矩阵的子矩阵作为一个单元的同时，执行对这些子矩阵的计算，因此实现系数矩阵的不完全LU分解，其中主对角线子矩阵是一个具有行与列数等于为对应于基本对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量，排列在对应于这些网格点的每个的一行方向上的非基本对角线子矩阵是一个具有行数等于对应于基本对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量而列数等于在一个通过网格分支连接到该网格点的邻近网格点上设置的方程式数量，以及排列在对应于这些网格点的每个的一列方向上的非基本对角线子矩阵是一个具有列数等于对应于基本对角线子矩阵的一个网格点设置的方程式数量而行数等于在一个通过网格分支连...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊代成孝，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]