JPH0758171A - 素子特性パラメータ抽出用トランジスタ - Google Patents

素子特性パラメータ抽出用トランジスタ

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JPH0758171A
JPH0758171A JP21483593A JP21483593A JPH0758171A JP H0758171 A JPH0758171 A JP H0758171A JP 21483593 A JP21483593 A JP 21483593A JP 21483593 A JP21483593 A JP 21483593A JP H0758171 A JPH0758171 A JP H0758171A
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JP
Japan
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transistor
voltage
terminals
drain
source
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Pending
Application number
JP21483593A
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English (en)
Inventor
Takahide Odagiri
貴秀 小田切
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタの特性パラメータを精度良く抽
出する。 【構成】 パラメータ抽出用TEGのトランジスタの外
部結線用ドレイン端子D1の基部から分岐した一対のド
レイン側測定端子D2と、その外部結線用ソース端子S
1の基部から分岐した一対のソース側測定端子S2とを
形成する。端子D1と端子S1との間に電流計1を接続
し、端子D2と端子S2との間に電圧計2を接続し、端
子G1と端子S2との間に電圧計を接続して、端子D1
−S1及び端子G1−S1に電圧を印加して、電圧Vd1
s1による電流Ids、電圧Vd2s2に対する電流Ids、電圧
Vg1s1に対する電流Idsを測定し、端子D1−S1及び
端子G1−S2に電圧を印加して、電圧Vg1s2と電流I
dsとを測定する。 【効果】 ドレイン・ソースの直列抵抗分を排除して電
圧測定でき、より高精度なパラメータ抽出を行い得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単体で製造されるパラ
メータ素子、特に、集積回路を構成する電界効果トラン
ジスタの電気的特性を定量的に評価するための素子特性
パラメータ抽出用トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば電界効果トランジスタの基本的な
電気特性は、一般に数種類のトランジスタを測定し、そ
の測定結果を用いてパラメータの抽出を行っている。閾
値電圧、コンダクタンス等の素子特性パラメータにあっ
ては、お互いのパラメータが、モデル化されている式の
中で複雑に絡み合い、影響を及ぼし合っている。これら
のパラメータが数式の中に未定定数として存在している
ため、電界効果トランジスタのパラメータを定量的に同
定するためには、その時点で同定しないパラメータの影
響をできる限り抑え、同定するパラメータの影響が大き
いと考えられる領域での電流電圧等の実測値にモデル式
を当てはめることにより、未定定数を決定する操作が必
要である。従来のトランジスタパラメータの抽出に用い
るトランジスタTEGでは、ドレイン・ソースにそれぞ
れ端子が1個ずつ存在し、それらの端子に電圧を印加し
て電流を流す構造とし、トランジスタの特性を測定して
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、年々デ
バイスのチャネル長が短くなることにより、単位幅当た
りに流れる電流量がチャネル長にほぼ反比例して増加す
ると共に、測定端子のコンタクト抵抗と、コンパクトパ
ッドから実際のデバイスまでの間に寄生している直列抵
抗との影響により、電圧の降下が大きくなっている。上
記した電流増加の他にも、電流を流すためのメタルから
実際のアクティブ層にコンタクトを落とす際、微細化に
よるコンタクト径の減少により、直列抵抗の値そのもの
も大きくなってきている。
【0004】また、電流値を減少させるためには、トラ
ンジスタの幅を減らす方法が考えられるが、設計上のト
ランジスタの幅と実際の作成されたトランジスタ幅の差
を表すパラメータよりも十分大きい幅を維持しないと、
基本となるトランジスタのパラメータを同定するために
は非常な困難を伴うので、幅を狭くするにも限界にきて
いると考えられる。このように、従来の端子の配置のま
までトランジスタのパラメータを抽出すると、寄生抵抗
による電圧の降下が大きく、他のパラメータの抽出の際
にも影響がでるという問題があった。
【0005】図4の模式図を参照して、以下に簡単に見
積もりを行う。トランジスタのソース・ドレイン端の各
寄生抵抗Rd・Rsが約40Ωずつそれぞれ存在すると
し、またソース・ドレイン端から各コンタクト用のパッ
ドに至る間の各抵抗及び測定端子の各パッドとの接触抵
抗からなる各コンタクト抵抗Rc1・Rc2をそれぞれ
10Ωとする。トランジスタの電流はゲート長に反比例
するため、通常の測定値は約10mA以上になる。この
ため、トランジスタ両端の電圧効果がそれぞれ(40+
10)×10-2=0.5Vとなり、これは、通常使用す
る印加電圧の約10%にも相当する。しかも、トランジ
スタの両端に存在するために、両端で合計約20%の電
圧降下が生じるため、閾値電圧を制御するパラメータ
や、電流が多く流れる飽和領域で影響が大きいパラメー
タの抽出に対しても、パラメータを確定しづらくさせ
る。
【0006】例えば、レベル3のトランジスタパラメー
タ抽出方法の従来例をあげると、各々の測定端子が1つ
のトランジスタを、トランジスタの幅(以下Wと記述)
とトランジスタの長さ(以下Lと記述)とが、W/L=
広/長、広/短、狭/長のものを測定し、順序及び使用
データを示す表1にあるような順序で同定している。
【0007】
【表1】
【0008】しかしながら、この方法に於いては最初の
段階で抽出しているUO・THETAは直列抵抗の値に
より大きく影響を受けるパラメータであり、第2段階で
抽出しているLD、第5段階でのDELTA、第7段階
でのXJ、第8段階でのVMAX・KAPPA・ETA
も、それぞれ大きく影響を受けるものである。
【0009】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明の主な目的は、前記したような従来のトランジスタ素
子特性パラメータの抽出に関わる問題を解決するもので
あり、特に電界効果トランジスタの特性パラメータを精
度良く抽出し得る素子特性パラメータ抽出用トランジス
タを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、素子特性パラメータを抽出するための素子
特性パラメータ抽出用トランジスタに於いて、ドレイン
の基部から分岐して設けられたドレイン側測定端子と、
ソースの基部から分岐して設けられたソース側測定端子
とを有し、前記素子特性パラメータ抽出の際の電圧測定
を前記各測定端子を用いて行うようにしたことを特徴と
する素子特性パラメータ抽出用トランジスタを提供する
ことにより達成される。
【0011】
【作用】このようにすれば、トランジスタモデルのうち
の未定定数から直列抵抗の影響を受け易いパラメータを
選びこれを先ず抽出し、残りの直列抵抗を含めた未定定
数の値を従来から用いられているパラメータフィッティ
ングの方法で未定定数の同定を行うことができること
で、従来直列抵抗の影響と分離し難く、パラメータを変
化させると同じような電圧−電流特性の変化を引き起こ
していたパラメータの分離、抽出が容易になる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
【0013】図1は、本発明が適用されたパラメータ抽
出用TEGのトランジスタ構成図である。図1に於い
て、トランジスタのドレインには、その外部結線用ドレ
イン端子D1の基部から分岐した一対のドレイン側測定
端子D2が形成されており、同様にソースにも、その外
部結線用ソース端子S1の基部から分岐した一対のソー
ス側測定端子S2が形成されている。なお、ゲート用の
ゲート端子G1が左右一対のパッドにより設けられてい
る。
【0014】従来のトランジスタ測定では、従来例の図
4に示したように直列抵抗を含んで電圧−電流特性が測
定されていたため、前記したような電圧効果が生じ、パ
ラメータの抽出が困難になっていた。そこで、本発明で
は、図1に示すように、端子D1と端子S1との間に電
流計1を接続し、端子D2と端子S2との間に電圧計2
を接続し、端子G1と端子S2との間に電圧計を接続し
て、図2のパラメータ抽出法の一例を示すフローチャー
ト図に示すように、端子D1−S1及び端子G1−S1
に電圧を印加(Vd1s1・Vg1s1)して、電圧Vd1s1と電
流Ids、電圧Vd2s2に対する電流Ids、電圧Vg1s1に対
する電流Idsを測定し、端子D1−S1及び端子G1−
S2に電圧を印加して、電圧Vg1s2と電流Idsとを測定
する。
【0015】上記方法で測定した場合のトランジスタT
EGの等価回路、及びどの端子が対応しているかを表す
ものを図3に示す。本発明によれば、電流端子と電圧端
子とを分離するべく、前記したように各端子D2・S2
をそれぞれドレイン・ソースの各基部から延出して設け
たことから、ドレイン・ソース間の測定回路中に内在す
る直列抵抗による電圧の変化分が極力抑えられた測定が
可能になる。すなわち、各端子D2・S2を、ドレイン
・ソースの基部から取出してなるパッドにより形成して
おり、それら各端子D2・S2を用いて測定したもの
は、ドレイン・ソースの各端子D1・S1を用いて測定
した際の各寄生抵抗Rk1・Rk2による影響を排除するこ
とができる。
【0016】直列抵抗により電圧−電流特性に影響が与
えられ、直列抵抗の影響によるもの効果か、抽出を行お
うとしているパラメータの影響によるものかが分離し難
いパラメータの抽出を、上記各電圧・電流の測定による
Vd2s2−Ids及びVg1s1−Idsの各測定値を用いて行う
ことができる。本実施例では、VTO、UO、THET
A、DELTA、XJが特に影響を受けるので、本測定
に於いてそれらの抽出を行っている。抽出方法に関して
は、最急降下法やガウス・ニュートン法等があるが、こ
こでは特に指定は不要であり、抽出順序に関して図3に
示した方法の内のRSを抜いた順序、すなわち、トラン
ジスタのチャネル幅Wとチャネル長Lとを記述すると、
Vd1s1、Vg1s1を変化させ、第1にW/L=広/長のV
g1s2−Ids測定を用いて、VTO・UO・THETAを
抽出する。第2に、W/L=広/短のVg1s2−Ids測定
を用いて、LDを抽出する。第3に、W/L=狭/長の
Vg1s2−Ids測定を用いて、DWを抽出する。第4に、
W/L=狭/長のVg1s2−Ids測定を用いて、DELT
Aを抽出する。第5に、W/L=広/長のVg1s2−Ids
測定を用いて、NSUB・GAMMAを抽出する。第6
に、W/L=広/短のVg1s2−Ids測定を用いて、XJ
を抽出する。その際のドレインソース間電圧はVd2s2電
圧を採用している。
【0017】以上は、Vg1s2−Ids測定を用いたが、次
にVd2s2−Ids測定を用いて、VMAX・KAPPA・
ETAの抽出を行う。以上の方法を用いることで、直列
抵抗の影響を極力抑えたパラメータ未定定数の同定が可
能になる。
【0018】最後に、Vg1s2−Ids測定及びVd1s1−I
ds測定を用いて、直列抵抗のRSの同定、及びRSによ
る影響を大きく受け易いTHETA、KAPPA、ET
Aの補正を行う。この抽出順序は1例であって抽出順序
は、最後に直列抵抗及びその影響を大きく受けるパラメ
ータの再調整を最後にする以外、この発明を限定するも
のではない。
【0019】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、従来の測定端子がソース、ドレインに各1
ずつの場合の測定に比べ、ソース抵抗・ドレイン抵抗の
影響の小さな測定が可能となり、その測定結果を利用し
たパラメータ抽出では、ソース抵抗・ドレイン抵抗の影
響を受け易いトランジスタパラメータの抽出が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく電界効果トランジスタのTEG
形状を示す模式図。
【図2】本発明に基づくトランジスタのレベル3の場合
のパラメータ抽出順序を示すフローチャート。
【図3】図1のトランジスタの等価回路を示す図。
【図4】従来のトランジスタのパラメータ抽出法を説明
するための等価回路図。
【符号の説明】
1 電流計 2 電圧計 3 電圧 D1 外部結線用ドレイン端子 D2 ドレイン側測定端子 G1 ゲート端子 S1 外部結線用ソース端子 S2 ソース側測定端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子特性パラメータを抽出するための
    素子特性パラメータ抽出用トランジスタに於いて、 ドレインの基部から分岐して設けられたドレイン側測定
    端子と、ソースの基部から分岐して設けられたソース側
    測定端子とを有し、前記素子特性パラメータ抽出の際の
    電圧測定を前記各測定端子を用いて行うようにしたこと
    を特徴とする素子特性パラメータ抽出用トランジスタ。
JP21483593A 1993-08-09 1993-08-09 素子特性パラメータ抽出用トランジスタ Pending JPH0758171A (ja)

Priority Applications (1)

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JP21483593A JPH0758171A (ja) 1993-08-09 1993-08-09 素子特性パラメータ抽出用トランジスタ

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040302

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02