JPH11154696A - Mosfet容量測定方法 - Google Patents
Mosfet容量測定方法Info
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- JPH11154696A JPH11154696A JP9319756A JP31975697A JPH11154696A JP H11154696 A JPH11154696 A JP H11154696A JP 9319756 A JP9319756 A JP 9319756A JP 31975697 A JP31975697 A JP 31975697A JP H11154696 A JPH11154696 A JP H11154696A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 MOSFETの容量測定において、ゲート形
状が矩形でない場合やゲート酸化膜が均一でない場合に
おいても、フリンジ容量とオーバーラップ容量を正確に
測定する方法を提供する。 【解決手段】 まず初めに、ゲート長の異なる複数のM
OSFETについてId−Vg特性を測定する。次に、
Id−Vg特性からVtとgmを求めβを計算する。次
に、各L毎にゲート容量を測定し、Cg−L特性を作成
する。ここで、Cg−L特性のL=0のCg軸切片から
フリンジ容量を求める。次に、Cg−β特性のβ=0の
Cg軸切片からフリンジ容量を差し引いてオーバーラッ
プ容量を求める。また、β−L特性のβ=0のL軸切片
からΔLを求め、Cg−L特性のL=ΔLでの容量値か
らフリンジ容量を差し引いても、オーバーラップ容量を
求めることができる。
状が矩形でない場合やゲート酸化膜が均一でない場合に
おいても、フリンジ容量とオーバーラップ容量を正確に
測定する方法を提供する。 【解決手段】 まず初めに、ゲート長の異なる複数のM
OSFETについてId−Vg特性を測定する。次に、
Id−Vg特性からVtとgmを求めβを計算する。次
に、各L毎にゲート容量を測定し、Cg−L特性を作成
する。ここで、Cg−L特性のL=0のCg軸切片から
フリンジ容量を求める。次に、Cg−β特性のβ=0の
Cg軸切片からフリンジ容量を差し引いてオーバーラッ
プ容量を求める。また、β−L特性のβ=0のL軸切片
からΔLを求め、Cg−L特性のL=ΔLでの容量値か
らフリンジ容量を差し引いても、オーバーラップ容量を
求めることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOSFETの回
路パラメータ測定に関し、特にゲートと拡散層間のオー
バーラップ容量とフリンジ容量の測定方法に関する。
路パラメータ測定に関し、特にゲートと拡散層間のオー
バーラップ容量とフリンジ容量の測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ゲートと拡散層間のオーバーラッ
プ容量とフリンジ容量の測定は、論文Solid−St
ate Electronics Vol.33,N
o.12,P.1650−1652,1990に示す様
に、拡散層と基板間に逆バイアスを加えてゲートと拡散
層間の容量を測定し、フリンジ容量を計算で求めた後、
測定値からフリンジ容量を減じてオーバーラップ容量を
求めていた。
プ容量とフリンジ容量の測定は、論文Solid−St
ate Electronics Vol.33,N
o.12,P.1650−1652,1990に示す様
に、拡散層と基板間に逆バイアスを加えてゲートと拡散
層間の容量を測定し、フリンジ容量を計算で求めた後、
測定値からフリンジ容量を減じてオーバーラップ容量を
求めていた。
【0003】次に、図4を用いて詳細に説明する。図4
(a)は、ゲートと拡散層間容量の測定回路である。容
量測定器206は、HP4275Aを用いている。MO
SFET201において、ゲート電極203は容量測定
器206の低電位端子208に接続し、ソース電極20
2及びドレイン電極204は容量測定器206の高電位
端子207に接続し、基板電極205は接地電位に接続
する。容量測定器の内部直流電圧Vdを変化させなが
ら、ゲートと拡散層間の容量Cgsdを測定する。図4
(b)に示す様に、Vdを上げていくとCgsdが一定
になるので、その値を読みとる。次にフリンジ容量Cf
を計算で求める(BSIM3v3 Manual,19
95,p4−17,UC Berkeley)。
(a)は、ゲートと拡散層間容量の測定回路である。容
量測定器206は、HP4275Aを用いている。MO
SFET201において、ゲート電極203は容量測定
器206の低電位端子208に接続し、ソース電極20
2及びドレイン電極204は容量測定器206の高電位
端子207に接続し、基板電極205は接地電位に接続
する。容量測定器の内部直流電圧Vdを変化させなが
ら、ゲートと拡散層間の容量Cgsdを測定する。図4
(b)に示す様に、Vdを上げていくとCgsdが一定
になるので、その値を読みとる。次にフリンジ容量Cf
を計算で求める(BSIM3v3 Manual,19
95,p4−17,UC Berkeley)。
【0004】 Cf=2εox/π・ln(1+tpoly/tox) ここに、εoxは酸化膜の誘電率、tpolyはゲート
ポリシリ膜厚、toxはゲート酸化膜厚である。従っ
て、オーバーラップ容量Coは、次の様に求まる。
ポリシリ膜厚、toxはゲート酸化膜厚である。従っ
て、オーバーラップ容量Coは、次の様に求まる。
【0005】Co=Cgsd−Cf
【0006】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、ゲー
ト断面形状が矩形の場合にのみフリンジ容量の計算式が
適用され、ゲート形状が矩形でない場合やゲート酸化膜
が均一でない場合は誤差を生ずるという欠点がある。
ト断面形状が矩形の場合にのみフリンジ容量の計算式が
適用され、ゲート形状が矩形でない場合やゲート酸化膜
が均一でない場合は誤差を生ずるという欠点がある。
【0007】その理由は、理想的なゲート形状を仮定し
て、フリンジ容量を計算で求めているからである。
て、フリンジ容量を計算で求めているからである。
【0008】[発明の目的]本発明の目的は、ゲート形
状が矩形でない場合やゲート酸化膜が均一でない場合に
おいても、フリンジ容量とオーバーラップ容量を正確に
測定する方法を提供することにある。
状が矩形でない場合やゲート酸化膜が均一でない場合に
おいても、フリンジ容量とオーバーラップ容量を正確に
測定する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のMOSFET容
量測定方法は、同一ウェハー上に形成されたゲート長L
の異なる複数のMOSFETを用いて、各々Id−Vd
特性を測定し閾値電圧Vtと相互インダクタンスgmか
らトランジスタ利得係数βを求め、前記MOSFETの
ゲート容量Cgを測定しCg−L特性のL=0のCg軸
切片からフリンジ容量を求め、Cg−β特性のβ=0の
Cg軸切片から前記フリンジ容量を減じて、オーバーラ
ップ容量を求める。
量測定方法は、同一ウェハー上に形成されたゲート長L
の異なる複数のMOSFETを用いて、各々Id−Vd
特性を測定し閾値電圧Vtと相互インダクタンスgmか
らトランジスタ利得係数βを求め、前記MOSFETの
ゲート容量Cgを測定しCg−L特性のL=0のCg軸
切片からフリンジ容量を求め、Cg−β特性のβ=0の
Cg軸切片から前記フリンジ容量を減じて、オーバーラ
ップ容量を求める。
【0010】また、先に求めたβとLの関係をプロット
し、β=0のL軸切片からオーバーラップ長ΔLを求
め、Cg−L特性のL=ΔLでの容量値から、先に求め
たフリンジ容量を減じて、オーバーラップ容量を求める
こともできる。
し、β=0のL軸切片からオーバーラップ長ΔLを求
め、Cg−L特性のL=ΔLでの容量値から、先に求め
たフリンジ容量を減じて、オーバーラップ容量を求める
こともできる。
【0011】[作用]本発明のMOSFET容量測定方
法によれば、Cg−L特性の切片からフリンジ容量を求
めることにより、ゲート形状が矩形でない場合やゲート
酸化膜が均一でない場合でも正確に求めることができ
る。
法によれば、Cg−L特性の切片からフリンジ容量を求
めることにより、ゲート形状が矩形でない場合やゲート
酸化膜が均一でない場合でも正確に求めることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に本発明の測定方法のフロー
図を示す。まず初めに、ゲート長Lの異なる複数のMO
SFETについてId−Vg特性を測定する。次に、I
d−Vg特性からVtとgmを求めβを計算する。次
に、各L毎にゲート容量を測定し、Cg−L特性を作成
する。ここで、Cg−L特性のL=0のCg軸切片から
フリンジ容量を求める。次に、Cg−β特性のβ=0の
Cg軸切片からフリンジ容量を差し引いて、オーバーラ
ップ容量を求める。
図を示す。まず初めに、ゲート長Lの異なる複数のMO
SFETについてId−Vg特性を測定する。次に、I
d−Vg特性からVtとgmを求めβを計算する。次
に、各L毎にゲート容量を測定し、Cg−L特性を作成
する。ここで、Cg−L特性のL=0のCg軸切片から
フリンジ容量を求める。次に、Cg−β特性のβ=0の
Cg軸切片からフリンジ容量を差し引いて、オーバーラ
ップ容量を求める。
【0013】
【実施例】[第1の実施例]図2に本発明の第1の実施
例を示す。図2(a)は、Id−Vg特性の測定回路で
ある。MOSFET101のゲート電極103に直流電
流106を接続しゲート電圧Vgを加え、ドレイン電極
104にドレイン電流Id測定用の直流電流計107を
通して直流電源108を接続しドレイン電圧Vdを加
え、ソース電極102と基板電極105を低電位に接続
している。ここで、Vgを連続的に変化させてIdを測
定し、図2(b)に示す様なId−Vg特性を測定す
る。このId−Vg特性の線形領域に接線を引きX軸の
交点から閾値電圧Vtを求め、接線の傾きから相互コン
ダクタンスgmを求める。これらの値を用いて、論文P
roceedings of the 1996 IE
EE International Conferen
ce on Microelectronic Tes
t Structures, vol.9,P139−
144March 1996に示された次式(1)の方
法により、トランジスタ利得係数βを求める。
例を示す。図2(a)は、Id−Vg特性の測定回路で
ある。MOSFET101のゲート電極103に直流電
流106を接続しゲート電圧Vgを加え、ドレイン電極
104にドレイン電流Id測定用の直流電流計107を
通して直流電源108を接続しドレイン電圧Vdを加
え、ソース電極102と基板電極105を低電位に接続
している。ここで、Vgを連続的に変化させてIdを測
定し、図2(b)に示す様なId−Vg特性を測定す
る。このId−Vg特性の線形領域に接線を引きX軸の
交点から閾値電圧Vtを求め、接線の傾きから相互コン
ダクタンスgmを求める。これらの値を用いて、論文P
roceedings of the 1996 IE
EE International Conferen
ce on Microelectronic Tes
t Structures, vol.9,P139−
144March 1996に示された次式(1)の方
法により、トランジスタ利得係数βを求める。
【0014】 β=Id2 /{gm・Vd・(Vg−Vt)2 } (1) これらの測定及び計算を、各ゲート長Lに対して行な
う。
う。
【0015】次に、ゲート容量の測定を行なう。図2
(c)は、Cg−L特性の測定回路である。容量測定器
110は、HP4275Aを用いている。MOSFET
101のゲート電極103に容量測定器110の高電位
端子111を接続し、MOSFET101のソース電極
102、ドレイン電極104、基板電極105に容量測
定器110の低電位端子112を接続している。容量測
定は、MOSFET101が十分にONして飽和状態に
なる様に、容量測定器110の直流バイアスをMOSF
ETの使用電源電圧くらいに設定し、ゲート長を変えて
測定し、図2(d)に示す様なCg−L特性を測定す
る。このCg−L特性のL=0のCg軸切片からフリン
ジ容量Cf1 を抽出する。
(c)は、Cg−L特性の測定回路である。容量測定器
110は、HP4275Aを用いている。MOSFET
101のゲート電極103に容量測定器110の高電位
端子111を接続し、MOSFET101のソース電極
102、ドレイン電極104、基板電極105に容量測
定器110の低電位端子112を接続している。容量測
定は、MOSFET101が十分にONして飽和状態に
なる様に、容量測定器110の直流バイアスをMOSF
ETの使用電源電圧くらいに設定し、ゲート長を変えて
測定し、図2(d)に示す様なCg−L特性を測定す
る。このCg−L特性のL=0のCg軸切片からフリン
ジ容量Cf1 を抽出する。
【0016】次に、Cg−L特性のLをβに置き換え
て、図2(e)に示す様なCg−β特性を作成し、β=
0のCg軸切片の容量値Cof1 を読みとる。Cof1
は、β=0の時のゲート容量となるので、オーバーラッ
プ容量Co1 とフリンジ容量Cf1 の合計となる。従っ
て、オーバーラップ容量Co1 は次式(2)で求めるこ
とができる。
て、図2(e)に示す様なCg−β特性を作成し、β=
0のCg軸切片の容量値Cof1 を読みとる。Cof1
は、β=0の時のゲート容量となるので、オーバーラッ
プ容量Co1 とフリンジ容量Cf1 の合計となる。従っ
て、オーバーラップ容量Co1 は次式(2)で求めるこ
とができる。
【0017】 Co1 =Cof1 −Cf1 (2) また、ここで求めたCof1 を用いて、図2(d)より
オーバーラップ長ΔL1も求めることができる。
オーバーラップ長ΔL1も求めることができる。
【0018】[第2の実施例]図3に、本発明の第2の
実施例を示す。β−L特性のβ=0のL軸切片からΔL
2 を求め、Cg−L特性のL=0のCg軸切片からフリ
ンジ容量Cf2 を求め、L=ΔL2 の値Cof2 を用い
てオーバーラップ容量Co2 を計算する。
実施例を示す。β−L特性のβ=0のL軸切片からΔL
2 を求め、Cg−L特性のL=0のCg軸切片からフリ
ンジ容量Cf2 を求め、L=ΔL2 の値Cof2 を用い
てオーバーラップ容量Co2 を計算する。
【0019】第1の実施例と同様に、Id−Vg特性の
測定を行ない、βを計算する。図3(a)に示す様に、
β−L特性のβ=0のL軸切片からオーバーラップ長Δ
L2を求める。次に、第1の実施例と同様にCg−L特
性を測定し、図3(b)に示す様に、L=0のCg軸切
片からフリンジ容量Cf2 を求め、またL=ΔL2 での
値Cof2 を求める。このCof2 は、オーバーラップ
容量Co2 とフリンジ容量Cf2 の和になっているの
で、オーバーラップ容量Co2 は、次式(3)で計算す
ることができる。
測定を行ない、βを計算する。図3(a)に示す様に、
β−L特性のβ=0のL軸切片からオーバーラップ長Δ
L2を求める。次に、第1の実施例と同様にCg−L特
性を測定し、図3(b)に示す様に、L=0のCg軸切
片からフリンジ容量Cf2 を求め、またL=ΔL2 での
値Cof2 を求める。このCof2 は、オーバーラップ
容量Co2 とフリンジ容量Cf2 の和になっているの
で、オーバーラップ容量Co2 は、次式(3)で計算す
ることができる。
【0020】 Co2 =Cof2 −Cf2 (3)
【0021】
【発明の効果】本発明の効果は、フリンジ容量とオーバ
ーラップ容量を、実測値から求め分離することにより、
任意のゲート形状においても正確に求めることができ
る。その理由は、フリンジ容量を計算式からではなく、
実測値から求めているからである。
ーラップ容量を、実測値から求め分離することにより、
任意のゲート形状においても正確に求めることができ
る。その理由は、フリンジ容量を計算式からではなく、
実測値から求めているからである。
【図1】本発明の測定フロー図である。
【図2】本発明の第1の実施例の説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例の説明図である。
【図4】従来例の説明図である。
101 MOSFET 102 MOSFETソース電極 103 MOSFETゲート電極 104 MOSFETドレイン電極 105 MOSFET基板電極 106 ゲート電圧(Vg) 107 ドレイン電流計(Id) 108 ドレイン電圧(Vd) 110 容器測定器(HP4275A) 111 容量測定高電位端子 112 容量測定低電位端子 201 MOSFET 202 MOSFETソース電極 203 MOSFETゲート電極 204 MOSFETドレイン電極 205 MOSFET基板電極 206 容器測定器(HP4275A) 207 容量測定高電位端子 208 容量測定低電位端子
Claims (2)
- 【請求項1】 同一ウェハー上に形成されたゲート長L
の異なる複数のMOSFETを用いて、各々Id−Vd
特性を測定し、閾値電圧Vtと相互コンダクタンスgm
からトランジスタ利得係数βを求め、前記MOSFET
のゲート容量Cgを測定してCg−L特性を作成し、該
Cg−L特性のL=0のCg軸切片からフリンジ容量を
求め、Cg−β特性のβ=0のCg軸切片から前記フリ
ンジ容量を減じてオーバーラップ容量を求める、ことを
特徴とするMOSFET容量測定方法。 - 【請求項2】 前記βとLの関係をプロットし、β=0
のL軸切片からオーバーラップ長ΔLを求め、前記Cg
−L特性のL=ΔLでの容量値から、前記フリンジ容量
を減じて、オーバーラップ容量を求めることを特徴とす
る請求項1記載のMOSFET容量測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9319756A JPH11154696A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | Mosfet容量測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9319756A JPH11154696A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | Mosfet容量測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11154696A true JPH11154696A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18113833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9319756A Pending JPH11154696A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | Mosfet容量測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11154696A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001338986A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Nec Corp | Misfetのオーバラップ長抽出方法、抽出装置及び抽出プログラムを収納した記録媒体 |
WO2004059333A1 (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Nec Corporation | 評価装置及びそれに用いる回路設計方法 |
WO2007108102A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Fujitsu Limited | 半導体装置、および半導体素子選択方法 |
JP2015177554A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の制御方法 |
CN109188236A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-11 | 上海华力微电子有限公司 | 一种mos管的阈值电压检测方法 |
WO2019039257A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2019-02-28 | 住友化学株式会社 | 半導体層の電気的欠陥濃度評価方法、及び半導体素子 |
-
1997
- 1997-11-20 JP JP9319756A patent/JPH11154696A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001338986A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Nec Corp | Misfetのオーバラップ長抽出方法、抽出装置及び抽出プログラムを収納した記録媒体 |
WO2004059333A1 (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Nec Corporation | 評価装置及びそれに用いる回路設計方法 |
US7404157B2 (en) | 2002-12-25 | 2008-07-22 | Nec Corporation | Evaluation device and circuit design method used for the same |
WO2007108102A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Fujitsu Limited | 半導体装置、および半導体素子選択方法 |
JP2015177554A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の制御方法 |
TWI574018B (zh) * | 2014-03-12 | 2017-03-11 | 豐田自動車股份有限公司 | 半導體裝置及其控制方法 |
WO2019039257A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2019-02-28 | 住友化学株式会社 | 半導体層の電気的欠陥濃度評価方法、及び半導体素子 |
JP2019040988A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 住友化学株式会社 | 半導体層の電気的欠陥濃度評価方法、及び半導体素子 |
CN111033711A (zh) * | 2017-08-24 | 2020-04-17 | 住友化学株式会社 | 半导体层的电性缺陷浓度评价方法以及半导体元件 |
US11513149B2 (en) | 2017-08-24 | 2022-11-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for evaluating electrical defect density of semiconductor layer, and semiconductor element |
CN109188236A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-11 | 上海华力微电子有限公司 | 一种mos管的阈值电压检测方法 |
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