JP2000049338A - 絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法、絶縁ゲート型トランジスタの製造方法、絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置、および特性評価プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法、絶縁ゲート型トランジスタの製造方法、絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置、および特性評価プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 抵抗に基づく方法において、実効チャネル長
や外部抵抗の抽出確度を向上させることを目的とする。 【解決手段】 基準となるチャネル長が長いトランジス
タと、実効チャネル長の抽出対象となるチャネル長の短
いトランジスタとを準備する（ステップＳＴ1.1）。マ
スクチャネル長‐ソース・ドレイン間抵抗平面におい
て、ゲートオーバードライブを微小変化させてもソース
・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定される仮想点を
抽出する。その仮想点の座標におけるソース・ドレイン
間抵抗の変化の割合と単位長さ当たりのチャネル抵抗に
マスクチャネル長の変化の割合をかけて得られる積との
差で定義される関数Ｆの値を計算する（ステップＳＴ1.
6）。ステップＳＴ1.7で求める関数Ｆの標準偏差が最小
となるシフト量δから、チャネル長が短い方のトランジ
スタの真の閾値電圧を決定する（ステップＳＴ1.10）。
や外部抵抗の抽出確度を向上させることを目的とする。 【解決手段】 基準となるチャネル長が長いトランジス
タと、実効チャネル長の抽出対象となるチャネル長の短
いトランジスタとを準備する（ステップＳＴ1.1）。マ
スクチャネル長‐ソース・ドレイン間抵抗平面におい
て、ゲートオーバードライブを微小変化させてもソース
・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定される仮想点を
抽出する。その仮想点の座標におけるソース・ドレイン
間抵抗の変化の割合と単位長さ当たりのチャネル抵抗に
マスクチャネル長の変化の割合をかけて得られる積との
差で定義される関数Ｆの値を計算する（ステップＳＴ1.
6）。ステップＳＴ1.7で求める関数Ｆの標準偏差が最小
となるシフト量δから、チャネル長が短い方のトランジ
スタの真の閾値電圧を決定する（ステップＳＴ1.10）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は絶縁ゲート型トラ
ンジスタの実効チャネル長、さらには外部抵抗を抽出す
る絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法、絶縁ゲー
ト型トランジスタの特性評価装置、前記特性評価方法を
用いる絶縁ゲート型トランジスタの製造方法および特性
評価プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可
能な記録媒体に関するものである。
ンジスタの実効チャネル長、さらには外部抵抗を抽出す
る絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法、絶縁ゲー
ト型トランジスタの特性評価装置、前記特性評価方法を
用いる絶縁ゲート型トランジスタの製造方法および特性
評価プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可
能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】抵抗に基づく方法では、外部抵抗Ｒ
sdと、実効チャネル長Ｌeffとを抽出することが目的と
される。ただし、抵抗に基づく方法では、実効チャネル
長ＬeffのかわりにチャネルショートニングDL（＝Ｌm−
Ｌeff）が決定される。ここで、Ｌmは、マスクチャネル
長（設計チャネル長）を表す。ソース・ドレイン間抵抗
Ｒtotが外部抵抗Ｒsdとチャネル抵抗Ｒchの和であると
いう仮定の下で、抵抗に基づく方法による抽出が行われ
る。チャネル抵抗Ｒchが実効チャネル長Ｌeffと単位長
さ当たりのチャネル抵抗ｆとの積で与えられる、という
関係が実効チャネル長Ｌeffとチャネル抵抗Ｒchの間に
成り立っている。図２４はチャネル抵抗Ｒchと外部抵抗
Ｒsdと実効チャネル長Ｌeffとマスクチャネル長Ｌmとチ
ャネルショートニングDLの関係を表す概念図である。こ
のソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌm
との間には、図２５に示す関係が近似的に成立する。す
なわち、ゲート電圧Ｖgsまたは（ゲート電圧Ｖgs−閾値
電圧Ｖth）を一定とすると、マスクチャネル長Ｌmの変
化に対する抵抗Ｒtotの変化の割合が一定になる。以
下、（ゲート電圧Ｖgs−閾値電圧Ｖth）をゲートオーバ
ードライブＶgtという。また、種々のゲートオーバード
ライブＶgtの値に対応するＲtot‐Ｌm直線がそれぞれ一
点で交わると仮定する。この交点におけるマスクチャネ
ル長Ｌmの座標をDL*と表し、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totの座標をＲsd *と表す。ここで、記号＊はこのような
ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌmと
の間に成立する関係に基づき、換言すればマスクチャネ
ル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸としてＸ‐
Ｙ平面に引かれた特性曲線に基づき決定された値である
ことを示している。
sdと、実効チャネル長Ｌeffとを抽出することが目的と
される。ただし、抵抗に基づく方法では、実効チャネル
長ＬeffのかわりにチャネルショートニングDL（＝Ｌm−
Ｌeff）が決定される。ここで、Ｌmは、マスクチャネル
長（設計チャネル長）を表す。ソース・ドレイン間抵抗
Ｒtotが外部抵抗Ｒsdとチャネル抵抗Ｒchの和であると
いう仮定の下で、抵抗に基づく方法による抽出が行われ
る。チャネル抵抗Ｒchが実効チャネル長Ｌeffと単位長
さ当たりのチャネル抵抗ｆとの積で与えられる、という
関係が実効チャネル長Ｌeffとチャネル抵抗Ｒchの間に
成り立っている。図２４はチャネル抵抗Ｒchと外部抵抗
Ｒsdと実効チャネル長Ｌeffとマスクチャネル長Ｌmとチ
ャネルショートニングDLの関係を表す概念図である。こ
のソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌm
との間には、図２５に示す関係が近似的に成立する。す
なわち、ゲート電圧Ｖgsまたは（ゲート電圧Ｖgs−閾値
電圧Ｖth）を一定とすると、マスクチャネル長Ｌmの変
化に対する抵抗Ｒtotの変化の割合が一定になる。以
下、（ゲート電圧Ｖgs−閾値電圧Ｖth）をゲートオーバ
ードライブＶgtという。また、種々のゲートオーバード
ライブＶgtの値に対応するＲtot‐Ｌm直線がそれぞれ一
点で交わると仮定する。この交点におけるマスクチャネ
ル長Ｌmの座標をDL*と表し、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totの座標をＲsd *と表す。ここで、記号＊はこのような
ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌmと
の間に成立する関係に基づき、換言すればマスクチャネ
ル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸としてＸ‐
Ｙ平面に引かれた特性曲線に基づき決定された値である
ことを示している。
【０００３】抵抗に基づく方法として多くの方法がこれ
までに提案されている。その中で、テラダ・ムタ・チャ
ーン（Terada-Muta-Chern）法（以下、ＴＭＣ法とい
う。）と、シフト・アンド・レシオ（Shift & Retio）
法（以下、Ｓ&Ｒ法という。）が一般的に用いられてい
る。
までに提案されている。その中で、テラダ・ムタ・チャ
ーン（Terada-Muta-Chern）法（以下、ＴＭＣ法とい
う。）と、シフト・アンド・レシオ（Shift & Retio）
法（以下、Ｓ&Ｒ法という。）が一般的に用いられてい
る。
【０００４】まず、ＴＭＣ法につき、図２６〜図２７を
用いて説明する。ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotと実効
チャネル長Ｌeffとチャネルの単位長さ当たりの抵抗値
ｆと外部抵抗Ｒsdの関係を与える数９を、実効チャネル
長Ｌeffとマスクチャネル長Ｌmとチャネルショートニン
グDLとの関係を与える数１０および変数Ａを与える数１
１を用いて数１２のように変形する。
用いて説明する。ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotと実効
チャネル長Ｌeffとチャネルの単位長さ当たりの抵抗値
ｆと外部抵抗Ｒsdの関係を与える数９を、実効チャネル
長Ｌeffとマスクチャネル長Ｌmとチャネルショートニン
グDLとの関係を与える数１０および変数Ａを与える数１
１を用いて数１２のように変形する。
【０００５】
【数９】
【０００６】
【数１０】
【０００７】
【数１１】
【０００８】
【数１２】
【０００９】この数１２から、ソース・ドレイン間抵抗
Rtotとマスクチャネル長Ｌmとの関係から単位長さ当た
りの抵抗ｆと変数Ａを求めることができることが分か
る。ただし、ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチ
ャネル長Ｌmと単位長さ当たりの抵抗ｆはゲートオーバ
ードライブＶgtの関数であるため、これらを求めるため
にはゲートオーバードライブＶgtを一定にする必要があ
る。例えば、図２６に示すように、マスクチャネル長Ｌ
mがそれぞれＬm1〜Ｌm4のＭＯＳトランジスタのソース
・ドレイン間抵抗Ｒtotを測定すれば、異なるゲートオ
ーバードライブＶgt1，Ｖgt2，…について複数の直線を
引くことができ、それぞれの直線の傾きと縦軸との切片
から単位長さ当たりの抵抗ｆの値ｆ1，ｆ2，…と数３で
定義した変数Ａの値Ａ1，Ａ2，…が求められる。
Rtotとマスクチャネル長Ｌmとの関係から単位長さ当た
りの抵抗ｆと変数Ａを求めることができることが分か
る。ただし、ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチ
ャネル長Ｌmと単位長さ当たりの抵抗ｆはゲートオーバ
ードライブＶgtの関数であるため、これらを求めるため
にはゲートオーバードライブＶgtを一定にする必要があ
る。例えば、図２６に示すように、マスクチャネル長Ｌ
mがそれぞれＬm1〜Ｌm4のＭＯＳトランジスタのソース
・ドレイン間抵抗Ｒtotを測定すれば、異なるゲートオ
ーバードライブＶgt1，Ｖgt2，…について複数の直線を
引くことができ、それぞれの直線の傾きと縦軸との切片
から単位長さ当たりの抵抗ｆの値ｆ1，ｆ2，…と数３で
定義した変数Ａの値Ａ1，Ａ2，…が求められる。
【００１０】次に、数１１に着目すると、上述のように
して求められた抵抗ｆの値ｆ1，ｆ2，…と変数Ａの値Ａ
1，Ａ2，…との間には図２７のグラフのような関係があ
ることから、ＴＭＣ法では、グラフの傾きと縦軸の切片
とからチャネルショートニングDLと外部抵抗Ｒdsが抽出
される。ただし、ゲートオーバードライブＶgtの計算の
基準となるＭＯＳトランジスタの閾値電圧Ｖthは図２８
に示すように、ソース・ドレイン間電流‐ゲート電圧特
性から外挿して求められる。
して求められた抵抗ｆの値ｆ1，ｆ2，…と変数Ａの値Ａ
1，Ａ2，…との間には図２７のグラフのような関係があ
ることから、ＴＭＣ法では、グラフの傾きと縦軸の切片
とからチャネルショートニングDLと外部抵抗Ｒdsが抽出
される。ただし、ゲートオーバードライブＶgtの計算の
基準となるＭＯＳトランジスタの閾値電圧Ｖthは図２８
に示すように、ソース・ドレイン間電流‐ゲート電圧特
性から外挿して求められる。
【００１１】ＴＭＣ法は、外挿して得る閾値電圧Ｖthの
不確かさの影響で抽出確度が劣るため、チャネル長が
０．３５μｍ以下レベルのトランジスタへの適用には適
さない。２つのトランジスタから交点座標のマスクチャ
ネル長の値DL*を決定する場合の、ゲートオーバードラ
イブＶgtが正確でないことによる影響を図２９に示す。
２つのトランジスタのゲートオーバードライブＶgtが真
のＶgtから同じだけ違う場合は問題ないが、図２９に示
されているように、例えば２つのトランジスタのゲート
オーバードライブＶgtの差が０．０１Ｖ違うだけで０．
０１μｍ弱程度の誤差がある。閾値電圧Ｖthの抽出に外
挿法を用いる場合、外部抵抗Ｒsdによるゲート長が短い
方のトランジスタの閾値電圧Ｖthの抽出誤差は−０．０
２Ｖ程度存在する。したがって、閾値電圧Ｖthの不確か
さによるチャネルショートニングＤＬの抽出誤差は−
０．０１〜−０．０２μｍ程度であると見積もることが
できる。また、ゲート電圧Ｖｇｓの測定間隔が０．１Ｖ
ある測定データを用いる場合、量子化誤差により±０．
０１Ｖ程度の閾値電圧Ｖthの抽出誤差が生じる可能性が
あり、それによってもチャネルショートニングDLの抽出
誤差が発生する。
不確かさの影響で抽出確度が劣るため、チャネル長が
０．３５μｍ以下レベルのトランジスタへの適用には適
さない。２つのトランジスタから交点座標のマスクチャ
ネル長の値DL*を決定する場合の、ゲートオーバードラ
イブＶgtが正確でないことによる影響を図２９に示す。
２つのトランジスタのゲートオーバードライブＶgtが真
のＶgtから同じだけ違う場合は問題ないが、図２９に示
されているように、例えば２つのトランジスタのゲート
オーバードライブＶgtの差が０．０１Ｖ違うだけで０．
０１μｍ弱程度の誤差がある。閾値電圧Ｖthの抽出に外
挿法を用いる場合、外部抵抗Ｒsdによるゲート長が短い
方のトランジスタの閾値電圧Ｖthの抽出誤差は−０．０
２Ｖ程度存在する。したがって、閾値電圧Ｖthの不確か
さによるチャネルショートニングＤＬの抽出誤差は−
０．０１〜−０．０２μｍ程度であると見積もることが
できる。また、ゲート電圧Ｖｇｓの測定間隔が０．１Ｖ
ある測定データを用いる場合、量子化誤差により±０．
０１Ｖ程度の閾値電圧Ｖthの抽出誤差が生じる可能性が
あり、それによってもチャネルショートニングDLの抽出
誤差が発生する。
【００１２】次に、Ｓ&Ｒ法につき、図３０および図３
１を用いて説明する。Ｓ&Ｒ法は、マスクチャネル幅Ｗm
が同一でマスクチャネル長Ｌmが異なる２つのＭＯＳト
ランジスタSh，Loから、数１３を用いてチャネルショー
トニングDLを与える。ただし、ＭＯＳトランジスタLoは
チャネルショートニングDLの影響を無視できるほどチャ
ネル長が長いトランジスタであり、ＭＯＳトランジスタ
Shはチャネル長が短いトランジスタである。また、以下
〈〉は、ゲートオーバードライブＶgtのある領域におけ
る平均値を表し、プライムはゲートオーバードライブＶ
gtについての一階微分を表す。また、δoは、２つのＭ
ＯＳトランジスタSh，Loの閾値電圧ＶthSh，ＶthLoの差
（ＶthSh−ＶthLo）である。
１を用いて説明する。Ｓ&Ｒ法は、マスクチャネル幅Ｗm
が同一でマスクチャネル長Ｌmが異なる２つのＭＯＳト
ランジスタSh，Loから、数１３を用いてチャネルショー
トニングDLを与える。ただし、ＭＯＳトランジスタLoは
チャネルショートニングDLの影響を無視できるほどチャ
ネル長が長いトランジスタであり、ＭＯＳトランジスタ
Shはチャネル長が短いトランジスタである。また、以下
〈〉は、ゲートオーバードライブＶgtのある領域におけ
る平均値を表し、プライムはゲートオーバードライブＶ
gtについての一階微分を表す。また、δoは、２つのＭ
ＯＳトランジスタSh，Loの閾値電圧ＶthSh，ＶthLoの差
（ＶthSh−ＶthLo）である。
【００１３】
【数１３】
【００１４】換言すれば、Ｓ&Ｒ法は、正しいゲートオ
ーバードライブＶgtに対して〈ｒi〉を決定する問題に
帰着される。〈ｒi〉を決定するアルゴリズムは次のよ
うになる。
ーバードライブＶgtに対して〈ｒi〉を決定する問題に
帰着される。〈ｒi〉を決定するアルゴリズムは次のよ
うになる。
【００１５】ステップ１：トランジスタLoの閾値電圧Ｖ
thLoを抽出する。 ステップ２：ＲtotSh′をδだけシフトさせて、ゲート
オーバードライブＶgtLo（＝Ｖgs−ＶthLo）のある領域
で平均値〈ｒi〉と標準偏差σ（ｒi）を計算する（図３
０参照）。 ステップ３：シフト量δを変化させてステップ２を繰り
返す。 ステップ４：ステップ３の結果からσ（ｒi）2が極小と
なるときのシフト量δをδｏとして、〈ｒi〉を〈ｒi〉
δ=δoで与える（図３１参照）。なお、シフト量δを変
化させることは、すなわちショートトランジスタShの閾
値電圧ＶthShを変化させていることと等価である。
thLoを抽出する。 ステップ２：ＲtotSh′をδだけシフトさせて、ゲート
オーバードライブＶgtLo（＝Ｖgs−ＶthLo）のある領域
で平均値〈ｒi〉と標準偏差σ（ｒi）を計算する（図３
０参照）。 ステップ３：シフト量δを変化させてステップ２を繰り
返す。 ステップ４：ステップ３の結果からσ（ｒi）2が極小と
なるときのシフト量δをδｏとして、〈ｒi〉を〈ｒi〉
δ=δoで与える（図３１参照）。なお、シフト量δを変
化させることは、すなわちショートトランジスタShの閾
値電圧ＶthShを変化させていることと等価である。
【００１６】Ｓ&Ｒ法は、ＴＭＣ法で問題となる閾値電
圧Ｖthの不確かさによる誤差を軽減する。しかし、Ｓ&
Ｒ法では、適当なチャネルショートニングDLが得られる
ように、計算を行うゲートオーバードライブＶgtの領域
を適切に決めなければならないという問題がある。Ｓ&
Ｒ法における〈ｒi〉の決定では、ｒiがゲートオーバー
ドライブＶgt依存性を持つにも係わらず、ゲートオーバ
ードライブＶgtが小さいときはｒiは一定値であると仮
定される。その結果、Ｓ&Ｒ法で抽出されたチャネルシ
ョートニングDLはゲートオーバードライブＶgtの領域依
存性を持つ（図３２参照）。Ｓ&Ｒ法では、ショートト
ランジスタShのマスクチャネル長ＬmShに対し、ロング
トランジスタLoのマスクチャネル長ＬmLoを十分に大き
くとらなければならない。もし、ロングトランジスタの
マスクチャネル長ＬmLoをショートトランジスタのマス
クチャネル長ＬmShに近づけると、〈ｒi〉は１に近づ
く。その結果、数１３よりチャネルショートニングDLの
値が０に値が近づくことになる（図３３参照）。これ
は、チャネルショートニングDLと外部抵抗Ｒsdのゲート
オーバードライブ依存性を無視して定式化を行ったこと
により生じた問題である。
圧Ｖthの不確かさによる誤差を軽減する。しかし、Ｓ&
Ｒ法では、適当なチャネルショートニングDLが得られる
ように、計算を行うゲートオーバードライブＶgtの領域
を適切に決めなければならないという問題がある。Ｓ&
Ｒ法における〈ｒi〉の決定では、ｒiがゲートオーバー
ドライブＶgt依存性を持つにも係わらず、ゲートオーバ
ードライブＶgtが小さいときはｒiは一定値であると仮
定される。その結果、Ｓ&Ｒ法で抽出されたチャネルシ
ョートニングDLはゲートオーバードライブＶgtの領域依
存性を持つ（図３２参照）。Ｓ&Ｒ法では、ショートト
ランジスタShのマスクチャネル長ＬmShに対し、ロング
トランジスタLoのマスクチャネル長ＬmLoを十分に大き
くとらなければならない。もし、ロングトランジスタの
マスクチャネル長ＬmLoをショートトランジスタのマス
クチャネル長ＬmShに近づけると、〈ｒi〉は１に近づ
く。その結果、数１３よりチャネルショートニングDLの
値が０に値が近づくことになる（図３３参照）。これ
は、チャネルショートニングDLと外部抵抗Ｒsdのゲート
オーバードライブ依存性を無視して定式化を行ったこと
により生じた問題である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従来の抵抗に基づく方
法は以上のように構成されており、実効チャネル長およ
び外部抵抗を抽出する確度が低かったり、これらの抽出
の確度がパラメータの設定に依存するという問題があ
る。例えば、ＴＭＣ法では、閾値電圧を外挿する等して
求める際の不確かさによる誤差のために実効チャネル長
および外部抵抗の抽出確度が劣るという問題がある。Ｓ
&Ｒ法では、閾値電圧の不確かさによる実効チャネル長
の抽出誤差を軽減するが、計算を行うために指定するゲ
ートオーバードライブＶgtの領域に依存して抽出される
実効チャネル長の値が大きく変化するという問題があ
る。
法は以上のように構成されており、実効チャネル長およ
び外部抵抗を抽出する確度が低かったり、これらの抽出
の確度がパラメータの設定に依存するという問題があ
る。例えば、ＴＭＣ法では、閾値電圧を外挿する等して
求める際の不確かさによる誤差のために実効チャネル長
および外部抵抗の抽出確度が劣るという問題がある。Ｓ
&Ｒ法では、閾値電圧の不確かさによる実効チャネル長
の抽出誤差を軽減するが、計算を行うために指定するゲ
ートオーバードライブＶgtの領域に依存して抽出される
実効チャネル長の値が大きく変化するという問題があ
る。
【００１８】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたものであり、抵抗に基づく方法において、実効
チャネル長および外部抵抗の抽出確度を向上させること
を目的とする。
なされたものであり、抵抗に基づく方法において、実効
チャネル長および外部抵抗の抽出確度を向上させること
を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る絶縁ゲ
ート型トランジスタの特性評価方法は、（ａ）マスクチ
ャネル長のみが互いに異なる少なくとも２つの絶縁ゲー
ト型トランジスタを準備するステップと、（ｂ）前記少
なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チャ
ネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関す
る閾値電圧を抽出し、チャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する閾値電圧を推定するととも
に推定した当該閾値電圧の値を第１の推定値とするステ
ップと、（ｃ）前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲ
ート電圧と抽出された前記第１絶縁ゲート型トランジス
タの前記閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライブ
と定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタ
のゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオ
ーバードライブと定義したとき、前記マスクチャネル長
をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平
面において、前記第１および第２ゲートオーバードライ
ブが等しいという条件の下で、前記第１および第２絶縁
ゲート型トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソ
ース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前
記第１および第２ゲートオーバードライブを微小変化さ
せても前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推
定される仮想点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の
値およびＹ座標の値をそれぞれ第２および第３の推定値
とし、並びに前記仮想点における前記特性曲線の傾きを
抽出するとともに抽出した当該傾きの値を第４の推定値
とするステップと、（ｄ）前記ステップ（ｃ）を、前記
第１の推定値を変化させて繰り返し行うステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｃ）、（ｄ）に係わる前記第２か
ら第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の
変化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の
変化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値
を求め、当該最適な第２から第４の推定値に対応する最
適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な第１の
推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジスタの
閾値電圧の真の値を決定するステップと、（ｆ）前記閾
値電圧の真の値から前記マスクチャネル長と実効チャネ
ル長との差および外部抵抗を決定するステップとを備え
て構成される。
ート型トランジスタの特性評価方法は、（ａ）マスクチ
ャネル長のみが互いに異なる少なくとも２つの絶縁ゲー
ト型トランジスタを準備するステップと、（ｂ）前記少
なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チャ
ネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関す
る閾値電圧を抽出し、チャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する閾値電圧を推定するととも
に推定した当該閾値電圧の値を第１の推定値とするステ
ップと、（ｃ）前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲ
ート電圧と抽出された前記第１絶縁ゲート型トランジス
タの前記閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライブ
と定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタ
のゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオ
ーバードライブと定義したとき、前記マスクチャネル長
をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平
面において、前記第１および第２ゲートオーバードライ
ブが等しいという条件の下で、前記第１および第２絶縁
ゲート型トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソ
ース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前
記第１および第２ゲートオーバードライブを微小変化さ
せても前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推
定される仮想点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の
値およびＹ座標の値をそれぞれ第２および第３の推定値
とし、並びに前記仮想点における前記特性曲線の傾きを
抽出するとともに抽出した当該傾きの値を第４の推定値
とするステップと、（ｄ）前記ステップ（ｃ）を、前記
第１の推定値を変化させて繰り返し行うステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｃ）、（ｄ）に係わる前記第２か
ら第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の
変化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の
変化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値
を求め、当該最適な第２から第４の推定値に対応する最
適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な第１の
推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジスタの
閾値電圧の真の値を決定するステップと、（ｆ）前記閾
値電圧の真の値から前記マスクチャネル長と実効チャネ
ル長との差および外部抵抗を決定するステップとを備え
て構成される。
【００２０】第２の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、第１の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）で
は、前記特性曲線を、前記Ｘ‐Ｙ平面において、前記第
１のゲートオーバードライブが第１の値のときに前記第
１絶縁ゲート型トランジスタについて与えられる第１の
点と、前記第２ゲートオーバードライブが前記第１の値
の時に前記第２絶縁ゲート型トランジスタについて与え
られる第２の点とを通る第１の直線で近似することを特
徴とする。
タの特性評価方法は、第１の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）で
は、前記特性曲線を、前記Ｘ‐Ｙ平面において、前記第
１のゲートオーバードライブが第１の値のときに前記第
１絶縁ゲート型トランジスタについて与えられる第１の
点と、前記第２ゲートオーバードライブが前記第１の値
の時に前記第２絶縁ゲート型トランジスタについて与え
られる第２の点とを通る第１の直線で近似することを特
徴とする。
【００２１】第３の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を数
１４で与えられる関係式から求めることを特徴とする。
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を数
１４で与えられる関係式から求めることを特徴とする。
【００２２】
【数１４】
【００２３】第４の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を、
数１５で与えられる関係式から求めることを特徴とす
る。
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を、
数１５で与えられる関係式から求めることを特徴とす
る。
【００２４】
【数１５】
【００２５】第５の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を、
数１６で与えられる関係式から求めることを特徴とす
る。
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を、
数１６で与えられる関係式から求めることを特徴とす
る。
【００２６】
【数１６】
【００２７】第６の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を、
数１７で与えられる関係式から求めることを特徴とす
る。
タの特性評価方法は、第２の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記第４
の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化分が
等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値を、
数１７で与えられる関係式から求めることを特徴とす
る。
【００２８】
【数１７】
【００２９】第７の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、（ａ）マスクチャネル長のみが互
いに異なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタ
を準備するステップと、（ｂ）前記少なくとも２つの絶
縁ゲート型トランジスタのうち、チャネル長の長い方の
第１絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出
し、チャネル長の短い方の第２絶縁ゲート型トランジス
タに関する閾値電圧を推定して推定した値を第１の推定
値とするステップと、（ｃ）前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタのゲート電圧と抽出した前記第１絶縁ゲート型
トランジスタの前記閾値電圧との差を第１ゲートオーバ
ードライブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型ト
ランジスタのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第
２ゲートオーバードライブと定義したときに、前記マス
クチャネル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸と
するＸ‐Ｙ平面において、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブが等しいという条件の下で、前記第１お
よび第２絶縁ゲート型トランジスタの前記マスクチャネ
ル長と前記ソース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性
曲線から、前記第１および第２ゲートオーバードライブ
を微小変化させたときに、前記ソース・ドレイン間抵抗
の変化がほぼ０と推定される仮想点を抽出して当該仮想
点におけるＸ座標の値を第２の推定値とするステップ
と、（ｄ）前記ステップ（ｃ）を、前記第１の推定値を
変化させて繰り返し行うステップと、（ｅ）前記ステッ
プ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に係わる前記第１および第２
の推定値の中から、前記第２ゲートオーバードライブを
Ｘ軸にとり前記第２の推定値をＹ軸にとったときの、前
記第２ゲートオーバードライブと前記第２の推定値との
関係を示す特性曲線の形状が、前記第２ゲートオーバー
ドライブの所定の範囲において所定の形状となる場合の
最適な第１の推定値を求め、当該最適な第１の推定値に
基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジスタの閾値電圧
の真の値を決定するステップと、（ｆ）前記閾値電圧の
真の値から前記マスクチャネル長と実効チャネル長との
差および外部抵抗を決定するステップとを備えて構成さ
れる。
タの特性評価方法は、（ａ）マスクチャネル長のみが互
いに異なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタ
を準備するステップと、（ｂ）前記少なくとも２つの絶
縁ゲート型トランジスタのうち、チャネル長の長い方の
第１絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出
し、チャネル長の短い方の第２絶縁ゲート型トランジス
タに関する閾値電圧を推定して推定した値を第１の推定
値とするステップと、（ｃ）前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタのゲート電圧と抽出した前記第１絶縁ゲート型
トランジスタの前記閾値電圧との差を第１ゲートオーバ
ードライブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型ト
ランジスタのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第
２ゲートオーバードライブと定義したときに、前記マス
クチャネル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸と
するＸ‐Ｙ平面において、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブが等しいという条件の下で、前記第１お
よび第２絶縁ゲート型トランジスタの前記マスクチャネ
ル長と前記ソース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性
曲線から、前記第１および第２ゲートオーバードライブ
を微小変化させたときに、前記ソース・ドレイン間抵抗
の変化がほぼ０と推定される仮想点を抽出して当該仮想
点におけるＸ座標の値を第２の推定値とするステップ
と、（ｄ）前記ステップ（ｃ）を、前記第１の推定値を
変化させて繰り返し行うステップと、（ｅ）前記ステッ
プ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に係わる前記第１および第２
の推定値の中から、前記第２ゲートオーバードライブを
Ｘ軸にとり前記第２の推定値をＹ軸にとったときの、前
記第２ゲートオーバードライブと前記第２の推定値との
関係を示す特性曲線の形状が、前記第２ゲートオーバー
ドライブの所定の範囲において所定の形状となる場合の
最適な第１の推定値を求め、当該最適な第１の推定値に
基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジスタの閾値電圧
の真の値を決定するステップと、（ｆ）前記閾値電圧の
真の値から前記マスクチャネル長と実効チャネル長との
差および外部抵抗を決定するステップとを備えて構成さ
れる。
【００３０】第８の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、第７の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記所定の形状となっている前記特性曲線を検出す
るために、複数の前記特性曲線の中から、前記所定の範
囲において前記第２の推定値が最もよく一定値に収束し
ている最適な前記特性曲線を求めるステップを含むこと
を特徴とする。
タの特性評価方法は、第７の発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価方法において、前記ステップ（ｅ）
は、前記所定の形状となっている前記特性曲線を検出す
るために、複数の前記特性曲線の中から、前記所定の範
囲において前記第２の推定値が最もよく一定値に収束し
ている最適な前記特性曲線を求めるステップを含むこと
を特徴とする。
【００３１】第９の発明に係る絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価方法は、（ａ）ソース・ドレイン間電圧の
異なる２つ以上のドレイン電流‐ゲート電圧特性から、
抵抗に基づく方法を用いて、それぞれ実効チャネル長を
抽出するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で異な
るソース・ドレイン間電圧について抽出した実効チャネ
ル長から外挿して実効チャネル長を決定するステップと
を備えて構成される。
タの特性評価方法は、（ａ）ソース・ドレイン間電圧の
異なる２つ以上のドレイン電流‐ゲート電圧特性から、
抵抗に基づく方法を用いて、それぞれ実効チャネル長を
抽出するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で異な
るソース・ドレイン間電圧について抽出した実効チャネ
ル長から外挿して実効チャネル長を決定するステップと
を備えて構成される。
【００３２】第１０の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの製造方法は、マスクチャネル長のみが互いに異な
る少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタを作成す
る工程と、前記２つの絶縁ゲート型トランジスタのドレ
イン電流特性をゲート電圧およびドレイン電圧を変えて
測定する工程と、第１から第９の発明のうちのいずれか
の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法を用いて前
記絶縁ゲート型トランジスタの閾値電圧を決定する工程
と、前記閾値電圧の仕様適合性を判断する工程とを備え
て構成される。
スタの製造方法は、マスクチャネル長のみが互いに異な
る少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタを作成す
る工程と、前記２つの絶縁ゲート型トランジスタのドレ
イン電流特性をゲート電圧およびドレイン電圧を変えて
測定する工程と、第１から第９の発明のうちのいずれか
の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法を用いて前
記絶縁ゲート型トランジスタの閾値電圧を決定する工程
と、前記閾値電圧の仕様適合性を判断する工程とを備え
て構成される。
【００３３】第１１の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの製造装置は、マスクチャネル長のみが互いに異な
る少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、
チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに
関する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁
ゲート型トランジスタに関する特性を評価する絶縁ゲー
ト型トランジスタの特性評価装置であって、前記第１絶
縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出し、前
記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定し、推定して得た値を第１の推定値とする閾値電圧推
定手段と、前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲート
電圧と抽出した前記第１絶縁ゲート型トランジスタの前
記閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライブと定義
するとともに前記第１および第２絶縁ゲート型トランジ
スタのゲート電圧とび前記第１の推定値との差を第２ゲ
ートオーバードライブと定義し、前記マスクチャネル長
をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平
面において前記第１および第２絶縁ゲート型トランジス
タの前記マスクチャネル長と前記ソース・ドレイン間抵
抗との関係を示す特性曲線から、前記第１および第２ゲ
ートオーバードライブを微小変化させたときに、前記ソ
ース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定される仮想
点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の値およびＹ座
標の値をそれぞれ第２および第３の推定値とし、並びに
前記仮想点における前記特性曲線の傾きを抽出して当該
傾きの値を第４の推定値とする抽出手段と、前記第２か
ら第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の
変化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の
変化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値
を求め、求められた当該第２から第４の推定値に対応す
る最適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な第
１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジス
タの真の閾値電圧を決定する閾値電圧決定手段と、前記
真の閾値電圧に基づいて前記マスクチャネル長と実効チ
ャネル長との差および外部抵抗を決定するチャネルショ
ートニング決定手段とを備えて構成される。
スタの製造装置は、マスクチャネル長のみが互いに異な
る少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、
チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに
関する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁
ゲート型トランジスタに関する特性を評価する絶縁ゲー
ト型トランジスタの特性評価装置であって、前記第１絶
縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出し、前
記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定し、推定して得た値を第１の推定値とする閾値電圧推
定手段と、前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲート
電圧と抽出した前記第１絶縁ゲート型トランジスタの前
記閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライブと定義
するとともに前記第１および第２絶縁ゲート型トランジ
スタのゲート電圧とび前記第１の推定値との差を第２ゲ
ートオーバードライブと定義し、前記マスクチャネル長
をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平
面において前記第１および第２絶縁ゲート型トランジス
タの前記マスクチャネル長と前記ソース・ドレイン間抵
抗との関係を示す特性曲線から、前記第１および第２ゲ
ートオーバードライブを微小変化させたときに、前記ソ
ース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定される仮想
点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の値およびＹ座
標の値をそれぞれ第２および第３の推定値とし、並びに
前記仮想点における前記特性曲線の傾きを抽出して当該
傾きの値を第４の推定値とする抽出手段と、前記第２か
ら第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の
変化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の
変化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値
を求め、求められた当該第２から第４の推定値に対応す
る最適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な第
１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジス
タの真の閾値電圧を決定する閾値電圧決定手段と、前記
真の閾値電圧に基づいて前記マスクチャネル長と実効チ
ャネル長との差および外部抵抗を決定するチャネルショ
ートニング決定手段とを備えて構成される。
【００３４】第１２の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、第１１の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記抽出手段は、
前記特性曲線を、前記Ｘ‐Ｙ平面において、前記第１ゲ
ートオーバードライブが第１の値のときに前記第１絶縁
ゲート型トランジスタについて与えられる第１の点と、
前記第２ゲートオーバードライブが前記第１の値のとき
に前記第２絶縁ゲート型トランジスタについて与えられ
る第２の点とを通る第１の直線を用いて近似することを
特徴とする。
スタの特性評価装置は、第１１の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記抽出手段は、
前記特性曲線を、前記Ｘ‐Ｙ平面において、前記第１ゲ
ートオーバードライブが第１の値のときに前記第１絶縁
ゲート型トランジスタについて与えられる第１の点と、
前記第２ゲートオーバードライブが前記第１の値のとき
に前記第２絶縁ゲート型トランジスタについて与えられ
る第２の点とを通る第１の直線を用いて近似することを
特徴とする。
【００３５】第１３の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数１８で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数１８で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
【００３６】
【数１８】
【００３７】第１４の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数１９で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数１９で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
【００３８】
【数１９】
【００３９】第１５の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数２０で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数２０で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
【００４０】
【数２０】
【００４１】第１６の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数２１で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
スタの特性評価装置は、第１２の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記第１および第２ゲートオーバードライブの
微小変化に対し、前記第２の推定値の前記変化分と前記
第４の推定値との前記積に前記第３の推定値の前記変化
分が等しくなるときの前記最適な第２から第４の推定値
を、数２１で与えられる関係式から求めることを特徴と
する。
【００４２】
【数２１】
【００４３】第１７の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、マスクチャネル長のみが互いに
異なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのう
ち、チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジス
タに関する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２
絶縁ゲート型トランジスタに関する特性を評価する絶縁
ゲート型トランジスタの特性評価装置であって、前記第
１絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出
し、前記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電
圧を推定し、推定して得た値を第１の推定値とする閾値
電圧推定手段と、前記第１絶縁ゲート型トランジスタの
ゲート電圧と抽出された前記第１絶縁ゲート型トランジ
スタの前記閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライ
ブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲート
オーバードライブをと定義したときに、前記マスクチャ
ネル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ
‐Ｙ平面において前記第１および第２絶縁ゲート型トラ
ンジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース・ドレイ
ン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第１および
第２ゲートオーバードライブを微小変化させたときに、
前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定され
る仮想点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の値を第
２の推定値とする抽出手段と、前記第２の推定値の中か
ら、前記第２ゲートオーバードライブをＸ軸にとり前記
第２の推定値をＹ軸にとったときの、前記第２ゲートオ
ーバードライブと前記第２の推定値との関係を示す特性
曲線の形状が、前記第２ゲートオーバードライブの所定
の範囲において所定の形状となる場合の第１の推定値を
求め、求められた当該最適な第１の推定値に基づいて前
記第２絶縁ゲート型トランジスタの真の閾値電を決定す
る閾値電圧決定手段と、前記真の閾値電圧に基づいて前
記マスクチャネル長と実効チャネル長との差および外部
抵抗を決定するチャネルショートニング決定手段とを備
えて構成される。
スタの特性評価装置は、マスクチャネル長のみが互いに
異なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのう
ち、チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジス
タに関する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２
絶縁ゲート型トランジスタに関する特性を評価する絶縁
ゲート型トランジスタの特性評価装置であって、前記第
１絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出
し、前記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電
圧を推定し、推定して得た値を第１の推定値とする閾値
電圧推定手段と、前記第１絶縁ゲート型トランジスタの
ゲート電圧と抽出された前記第１絶縁ゲート型トランジ
スタの前記閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライ
ブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲート
オーバードライブをと定義したときに、前記マスクチャ
ネル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ
‐Ｙ平面において前記第１および第２絶縁ゲート型トラ
ンジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース・ドレイ
ン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第１および
第２ゲートオーバードライブを微小変化させたときに、
前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定され
る仮想点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の値を第
２の推定値とする抽出手段と、前記第２の推定値の中か
ら、前記第２ゲートオーバードライブをＸ軸にとり前記
第２の推定値をＹ軸にとったときの、前記第２ゲートオ
ーバードライブと前記第２の推定値との関係を示す特性
曲線の形状が、前記第２ゲートオーバードライブの所定
の範囲において所定の形状となる場合の第１の推定値を
求め、求められた当該最適な第１の推定値に基づいて前
記第２絶縁ゲート型トランジスタの真の閾値電を決定す
る閾値電圧決定手段と、前記真の閾値電圧に基づいて前
記マスクチャネル長と実効チャネル長との差および外部
抵抗を決定するチャネルショートニング決定手段とを備
えて構成される。
【００４４】第１８の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、第１７の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記所定の形状となっている前記特性曲線を検
出するために、複数の前記特性曲線の中から、前記所定
の範囲において前記第２の推定値が最もよく一定値に収
束している最適な前記特性曲線を求めるステップを含む
ことを特徴とする。
スタの特性評価装置は、第１７の発明の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置において、前記閾値電圧決定
手段は、前記所定の形状となっている前記特性曲線を検
出するために、複数の前記特性曲線の中から、前記所定
の範囲において前記第２の推定値が最もよく一定値に収
束している最適な前記特性曲線を求めるステップを含む
ことを特徴とする。
【００４５】第１９の発明に係る絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価装置は、ソース・ドレイン間電圧の異な
る２つ以上のドレイン電流‐ゲート電圧特性から、抵抗
に基づく方法を用いて、それぞれ実効チャネル長を抽出
する計算手段と異なるソース・ドレイン間電圧について
抽出した実効チャネル長から外挿して実効チャネル長を
決定する出力手段とを備えて構成される。
スタの特性評価装置は、ソース・ドレイン間電圧の異な
る２つ以上のドレイン電流‐ゲート電圧特性から、抵抗
に基づく方法を用いて、それぞれ実効チャネル長を抽出
する計算手段と異なるソース・ドレイン間電圧について
抽出した実効チャネル長から外挿して実効チャネル長を
決定する出力手段とを備えて構成される。
【００４６】第２０の発明に係る特性評価プログラムを
記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータに、マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チ
ャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関
する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する特性を評価させる特性評価
プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な
記録媒体であって、前記コンピュータに、前記第１絶縁
ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出させ、前
記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定させて推定させた値を第１の推定値とさせる手段と、
前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と抽出させた前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタの閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライ
ブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲート
オーバードライブと定義したときに、前記マスクチャネ
ル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐
Ｙ平面において、前記第１および第２ゲートオーバード
ライブが等しいという条件の下で、前記第１および第２
絶縁ゲート型トランジスタの前記マスクチャネル長と前
記ソース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線か
ら、前記第１および第２ゲートオーバードライブを微小
変化させたときに、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化
がほぼ０と推定される仮想点を抽出させて当該仮想点に
おけるＸ座標の値およびＹ座標の値をそれぞれ第２およ
び第３の推定値とさせ、並びに前記仮想点における前記
特性曲線の傾きを抽出させて当該傾きの値を第４の推定
値とさせる手段と、前記コンピュータに、前記第２から
第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオー
バードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の変
化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の変
化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値を
求めさせ、求めさせた当該第２から第４の推定値に対応
する最適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な
第１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジ
スタの真の閾値電圧を決定させる手段と、前記コンピュ
ータに、前記真の閾値電圧に基づいて前記マスクチャネ
ル長と実効チャネル長との差および外部抵抗を決定させ
る手段とを含むことを特徴とする。
記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータに、マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チ
ャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関
する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する特性を評価させる特性評価
プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な
記録媒体であって、前記コンピュータに、前記第１絶縁
ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出させ、前
記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定させて推定させた値を第１の推定値とさせる手段と、
前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と抽出させた前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタの閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライ
ブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲート
オーバードライブと定義したときに、前記マスクチャネ
ル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐
Ｙ平面において、前記第１および第２ゲートオーバード
ライブが等しいという条件の下で、前記第１および第２
絶縁ゲート型トランジスタの前記マスクチャネル長と前
記ソース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線か
ら、前記第１および第２ゲートオーバードライブを微小
変化させたときに、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化
がほぼ０と推定される仮想点を抽出させて当該仮想点に
おけるＸ座標の値およびＹ座標の値をそれぞれ第２およ
び第３の推定値とさせ、並びに前記仮想点における前記
特性曲線の傾きを抽出させて当該傾きの値を第４の推定
値とさせる手段と、前記コンピュータに、前記第２から
第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオー
バードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の変
化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の変
化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値を
求めさせ、求めさせた当該第２から第４の推定値に対応
する最適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な
第１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジ
スタの真の閾値電圧を決定させる手段と、前記コンピュ
ータに、前記真の閾値電圧に基づいて前記マスクチャネ
ル長と実効チャネル長との差および外部抵抗を決定させ
る手段とを含むことを特徴とする。
【００４７】第２１の発明に係る特性評価プログラムを
記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータに、マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チ
ャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関
する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する特性を評価させる特性評価
プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な
記録媒体であって、前記コンピュータに、前記第１絶縁
ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出させ、前
記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定させて推定させた値を第１の推定値とさせる手段と、
前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と抽出させた前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタの前記閾値電圧を第１ゲートオーバードライブ
と定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタ
のゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオ
ーバードライブを用いさせ、前記マスクチャネル長をＸ
軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面に
おいて、前記第１および第２ゲートオーバードライブが
等しいという条件の下で、前記第１および第２絶縁ゲー
ト型トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース
・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第
１および第２ゲートオーバードライブを微小変化させた
ときに、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と
推定される仮想点を抽出させて当該仮想点におけるＸ座
標の値を第２の推定値とさせる手段と、前記コンピュー
タに、前記第２の推定値の中から、前記第２ゲートオー
バードライブをＸ軸にとり前記第２の推定値をＹ軸にと
ったときの、前記第２ゲートオーバードライブと前記第
２の推定値との関係を示す特性曲線の形状が、前記第２
ゲートオーバードライブの所定の範囲において所定の形
状となる場合の最適な第１の推定値を求めさせ、求めさ
せた当該最適な第１の推定値を前記第２絶縁ゲート型ト
ランジスタの真の閾値電圧と決定させる手段と、前記コ
ンピュータに、前記真の閾値電圧に基づいて前記マスク
チャネル長と実効チャネル長との差および外部抵抗を決
定させる手段とを含むことを特徴とする。
記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータに、マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チ
ャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関
する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する特性を評価させる特性評価
プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な
記録媒体であって、前記コンピュータに、前記第１絶縁
ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を抽出させ、前
記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定させて推定させた値を第１の推定値とさせる手段と、
前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と抽出させた前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタの前記閾値電圧を第１ゲートオーバードライブ
と定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタ
のゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオ
ーバードライブを用いさせ、前記マスクチャネル長をＸ
軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面に
おいて、前記第１および第２ゲートオーバードライブが
等しいという条件の下で、前記第１および第２絶縁ゲー
ト型トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース
・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第
１および第２ゲートオーバードライブを微小変化させた
ときに、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と
推定される仮想点を抽出させて当該仮想点におけるＸ座
標の値を第２の推定値とさせる手段と、前記コンピュー
タに、前記第２の推定値の中から、前記第２ゲートオー
バードライブをＸ軸にとり前記第２の推定値をＹ軸にと
ったときの、前記第２ゲートオーバードライブと前記第
２の推定値との関係を示す特性曲線の形状が、前記第２
ゲートオーバードライブの所定の範囲において所定の形
状となる場合の最適な第１の推定値を求めさせ、求めさ
せた当該最適な第１の推定値を前記第２絶縁ゲート型ト
ランジスタの真の閾値電圧と決定させる手段と、前記コ
ンピュータに、前記真の閾値電圧に基づいて前記マスク
チャネル長と実効チャネル長との差および外部抵抗を決
定させる手段とを含むことを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】まず、発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタの評価方法の概要について図１および図２を用い
て説明する。図１はこの発明の絶縁ゲート型トランジス
タの評価方法における手順の概要を示すフローチャート
である。以下の説明では絶縁ゲート型トランジスタとし
てＭＯＳトランジスタを用いた場合について説明する。
マスクチャネル幅Ｗmが同一でマスクチャネル長Ｌmが異
なる２つ以上のＭＯＳトランジスタを準備する。ドレイ
ン・ソース間電圧Ｖdsが異なる、２以上のドレイン・ソ
ース間電流‐ゲート電圧特性（Ｉds‐Ｖgs特性）から実
効チャネル長ＬeffをこれらＭＯＳトランジスタについ
て抽出する（ステップＳＴ１）。ただし、この抽出は、
Ｉds‐Ｖgs特性の線形領域を用いて行う。例えば、ドレ
イン・ソース間電圧Ｖdsを、０．０５Ｖ、０．１Ｖ、
０．１５Ｖに設定して実効チャネル長Ｌeffをそれぞれ
抽出する。
ジスタの評価方法の概要について図１および図２を用い
て説明する。図１はこの発明の絶縁ゲート型トランジス
タの評価方法における手順の概要を示すフローチャート
である。以下の説明では絶縁ゲート型トランジスタとし
てＭＯＳトランジスタを用いた場合について説明する。
マスクチャネル幅Ｗmが同一でマスクチャネル長Ｌmが異
なる２つ以上のＭＯＳトランジスタを準備する。ドレイ
ン・ソース間電圧Ｖdsが異なる、２以上のドレイン・ソ
ース間電流‐ゲート電圧特性（Ｉds‐Ｖgs特性）から実
効チャネル長ＬeffをこれらＭＯＳトランジスタについ
て抽出する（ステップＳＴ１）。ただし、この抽出は、
Ｉds‐Ｖgs特性の線形領域を用いて行う。例えば、ドレ
イン・ソース間電圧Ｖdsを、０．０５Ｖ、０．１Ｖ、
０．１５Ｖに設定して実効チャネル長Ｌeffをそれぞれ
抽出する。
【００４９】実効チャネル長Ｌeffの値は、実効チャネ
ル長Ｌeffとソース・ドレイン間電圧Ｖdsの関係から外
挿して与えられる。例えば、図２のような実効チャネル
長Ｌeffとソース・ドレイン間電圧Ｖdsの関係を示すグ
ラフの切片の値、すなわちＬeff（０）を実効チャネル
長Ｌeffとする（ステップＳＴ２）。外部抵抗Ｒsdは、
ソース・ドレイン間電圧Ｖdsの値が最小のときのＩds‐
Ｖgs特性から抽出して与える。ただし、外部抵抗Ｒsdの
値は、実効チャネル長Ｌeffの決定と同様に、実効チャ
ネル長Ｌeffとソース・ドレイン間電圧Ｖdsの関係を用
いて外挿法により与えられてもよい。
ル長Ｌeffとソース・ドレイン間電圧Ｖdsの関係から外
挿して与えられる。例えば、図２のような実効チャネル
長Ｌeffとソース・ドレイン間電圧Ｖdsの関係を示すグ
ラフの切片の値、すなわちＬeff（０）を実効チャネル
長Ｌeffとする（ステップＳＴ２）。外部抵抗Ｒsdは、
ソース・ドレイン間電圧Ｖdsの値が最小のときのＩds‐
Ｖgs特性から抽出して与える。ただし、外部抵抗Ｒsdの
値は、実効チャネル長Ｌeffの決定と同様に、実効チャ
ネル長Ｌeffとソース・ドレイン間電圧Ｖdsの関係を用
いて外挿法により与えられてもよい。
【００５０】実施の形態１．次に、実施の形態１による
絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法について説明
する。実施の形態１による絶縁ゲート型トランジスタの
特性評価方法では、マスクチャネル幅Ｗmが同一でマス
クチャネル長Ｌmの異なる２つのトランジスタの線形領
域のドレイン電流を用いて、チャネルショートニングDL
と外部抵抗Ｒsdを抽出する。
絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法について説明
する。実施の形態１による絶縁ゲート型トランジスタの
特性評価方法では、マスクチャネル幅Ｗmが同一でマス
クチャネル長Ｌmの異なる２つのトランジスタの線形領
域のドレイン電流を用いて、チャネルショートニングDL
と外部抵抗Ｒsdを抽出する。
【００５１】まず、実施の形態１による絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価方法のうち、図１のステップＳＴ
１について概略的に説明する。実施の形態１による特性
評価方法では、まず、マスクチャネル幅Ｗmが同一でマ
スクチャネル長Ｌmが異なる２つのＭＯＳトランジスタ
が準備される。以下、この２つのＭＯＳトランジスタの
うち、マスクチャネル長Ｌmが長いトランジスタをロン
グトランジスタLoまたは第１絶縁ゲート型トランジスタ
といい、短いトランジスタをショートトランジスタShま
たは第２絶縁ゲート型トランジスタという。例えば図２
８を用いて説明した従来と同様の方法により、これらＭ
ＯＳトランジスタLo，Shの閾値電圧ＶthLo，ＶthShを、
例えばＩds‐Ｖgs特性等から外挿する。このとき外挿し
て得られた第２絶縁ゲート型トランジスタのの閾値電圧
ＶthShが第１の推定値である。
ランジスタの特性評価方法のうち、図１のステップＳＴ
１について概略的に説明する。実施の形態１による特性
評価方法では、まず、マスクチャネル幅Ｗmが同一でマ
スクチャネル長Ｌmが異なる２つのＭＯＳトランジスタ
が準備される。以下、この２つのＭＯＳトランジスタの
うち、マスクチャネル長Ｌmが長いトランジスタをロン
グトランジスタLoまたは第１絶縁ゲート型トランジスタ
といい、短いトランジスタをショートトランジスタShま
たは第２絶縁ゲート型トランジスタという。例えば図２
８を用いて説明した従来と同様の方法により、これらＭ
ＯＳトランジスタLo，Shの閾値電圧ＶthLo，ＶthShを、
例えばＩds‐Ｖgs特性等から外挿する。このとき外挿し
て得られた第２絶縁ゲート型トランジスタのの閾値電圧
ＶthShが第１の推定値である。
【００５２】ロングトランジスタLoの閾値電圧ＶthLoを
固定してショートトランジスタShの閾値電圧ＶthSh（第
１の推定値）を変化させ、変化させたそれぞれの閾値電
圧ＶthShについてゲートオーバードライブＶgtを微小変
化させてもソース・ドレイン間抵抗Ｒtotの値の変化が
ほぼ０と推定される仮想点の座標（DL*，Ｒsd *）を、例
えば交点座標を用いて抽出する。このとき、ロングトラ
ンジスタLoのゲートオーバードライブＶgtが第１ゲート
オーバードライブ、ショートトランジスタShのゲートオ
ーバードライブＶgtが第２ゲートオーバードライブであ
る。また、仮想点の座標DL*が第２の推定値、座標Ｒsd *
が第３の推定値になり、この仮想点における傾きｆが第
４の推定値となる。
固定してショートトランジスタShの閾値電圧ＶthSh（第
１の推定値）を変化させ、変化させたそれぞれの閾値電
圧ＶthShについてゲートオーバードライブＶgtを微小変
化させてもソース・ドレイン間抵抗Ｒtotの値の変化が
ほぼ０と推定される仮想点の座標（DL*，Ｒsd *）を、例
えば交点座標を用いて抽出する。このとき、ロングトラ
ンジスタLoのゲートオーバードライブＶgtが第１ゲート
オーバードライブ、ショートトランジスタShのゲートオ
ーバードライブＶgtが第２ゲートオーバードライブであ
る。また、仮想点の座標DL*が第２の推定値、座標Ｒsd *
が第３の推定値になり、この仮想点における傾きｆが第
４の推定値となる。
【００５３】次に、閾値電圧ＶthLo，ＶthShを用い、ソ
ース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌmとの
関係から仮想点の座標（DL*，Ｒsd *）を抽出する。ソー
ス・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌmとの間
に成立する関係から仮想点を抽出する方法としては、例
えば従来と同様に、図２５に示すグラフ、すなわちマス
クチャネル長ＬmをＸ軸に、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totをＹ軸にとって、Ｒtot‐Ｌm特性を表す２本の特性
曲線（直線）が引かれたグラフから、その２本の直線の
交点を求めることによって抽出する例が挙げられる。例
えば、図２５において、ゲートオーバードライブＶgtを
示す直線が第１の直線、当該第１の直線上でマスクチャ
ネル長Ｌm＝ＬmLoを満たす点が第１の点であり、当該第
１の直線上でマスクチャネル長Ｌm＝ＬmShを満たす点が
第２の点である。しかし、仮想点の座標の推定はこの例
に限られるものではなく、例えば、２点を通る直線では
なくて、３点以上の点で決定される曲線であってもよ
く、また、交点ではなくて交点の近傍の点であってもよ
い。抽出した仮想点を示す座標（DL*，Ｒsd *）の値の中
から、仮想点の座標のＸ成分、すなわち座標のマスクチ
ャネル長Ｌmの値DL*の変化分と単位長さ当たりのチャネ
ル抵抗値ｆとの積に対し、仮想点を示す座標のＹ成分、
すなわち仮想点の座標のソース・ドレイン間抵抗Ｒtot
の値Ｒsd *の変化分が等しくなると推定されるものを決
定する。
ース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌmとの
関係から仮想点の座標（DL*，Ｒsd *）を抽出する。ソー
ス・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長Ｌmとの間
に成立する関係から仮想点を抽出する方法としては、例
えば従来と同様に、図２５に示すグラフ、すなわちマス
クチャネル長ＬmをＸ軸に、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totをＹ軸にとって、Ｒtot‐Ｌm特性を表す２本の特性
曲線（直線）が引かれたグラフから、その２本の直線の
交点を求めることによって抽出する例が挙げられる。例
えば、図２５において、ゲートオーバードライブＶgtを
示す直線が第１の直線、当該第１の直線上でマスクチャ
ネル長Ｌm＝ＬmLoを満たす点が第１の点であり、当該第
１の直線上でマスクチャネル長Ｌm＝ＬmShを満たす点が
第２の点である。しかし、仮想点の座標の推定はこの例
に限られるものではなく、例えば、２点を通る直線では
なくて、３点以上の点で決定される曲線であってもよ
く、また、交点ではなくて交点の近傍の点であってもよ
い。抽出した仮想点を示す座標（DL*，Ｒsd *）の値の中
から、仮想点の座標のＸ成分、すなわち座標のマスクチ
ャネル長Ｌmの値DL*の変化分と単位長さ当たりのチャネ
ル抵抗値ｆとの積に対し、仮想点を示す座標のＹ成分、
すなわち仮想点の座標のソース・ドレイン間抵抗Ｒtot
の値Ｒsd *の変化分が等しくなると推定されるものを決
定する。
【００５４】次に、図１のステップＳＴ１について、つ
まり各ドレイン・ソース間電圧ＶdsにおけるＭＯＳトラ
ンジスタの実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsdの抽出
について図３を用いて具体的に説明する。まず、マスク
チャネル幅Ｗmが同一でマスクチャネル長Ｌmが異なる、
２つのトランジスタLo、ShのＩds‐Ｖgs特性を測定する
（ステップＳＴ1.1）。測定したＩds‐Ｖgs特性から、
外挿法等を用いてロングトランジスタLoとショートトラ
ンジスタShの閾値電圧ＶthLo，ＶthShを抽出する（ステ
ップＳＴ1.2）。これら閾値電圧ＶthLo，ＶthShの差
（ＶthSh−ＶthLo）を求める。以下、このようにして求
めた閾値電圧ＶthLo，ＶthShの差（ＶthSh−ＶthLo）の
ことをδguessという。
まり各ドレイン・ソース間電圧ＶdsにおけるＭＯＳトラ
ンジスタの実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsdの抽出
について図３を用いて具体的に説明する。まず、マスク
チャネル幅Ｗmが同一でマスクチャネル長Ｌmが異なる、
２つのトランジスタLo、ShのＩds‐Ｖgs特性を測定する
（ステップＳＴ1.1）。測定したＩds‐Ｖgs特性から、
外挿法等を用いてロングトランジスタLoとショートトラ
ンジスタShの閾値電圧ＶthLo，ＶthShを抽出する（ステ
ップＳＴ1.2）。これら閾値電圧ＶthLo，ＶthShの差
（ＶthSh−ＶthLo）を求める。以下、このようにして求
めた閾値電圧ＶthLo，ＶthShの差（ＶthSh−ＶthLo）の
ことをδguessという。
【００５５】閾値電圧の差として設定する値δを振る領
域の上限と下限をそれぞれδinf＝δguess−Ｋ，δsup
＝δguess＋Ｋと決める（ステップＳＴ1.3）。ここで、
Ｋは例えば０．２Ｖとする。また、初期値としてδ＝δ
infを設定する。計算しようとしているδがδinfとδ
supとの間に存在するかを判断する（ステップＳＴ1.
4）。つまりδinf≦δ≦δsupであるか否かを判断す
る。
域の上限と下限をそれぞれδinf＝δguess−Ｋ，δsup
＝δguess＋Ｋと決める（ステップＳＴ1.3）。ここで、
Ｋは例えば０．２Ｖとする。また、初期値としてδ＝δ
infを設定する。計算しようとしているδがδinfとδ
supとの間に存在するかを判断する（ステップＳＴ1.
4）。つまりδinf≦δ≦δsupであるか否かを判断す
る。
【００５６】ロングトランジスタLoの閾値電圧Ｖ
thLoは、ステップＳＴ1.2で抽出した値に固定し、ショ
ートトランジスタShの閾値電圧ＶthShは、仮想的にロン
グトランジスタLoの閾値電圧ＶthLoとδとの和とする
（ステップＳＴ1.5）。ステップＳＴ1.5の閾値電圧Ｖ
thLo，ＶthLo+δを基準に、ゲートオーバードライブＶ
gtを測る。ある領域Ω、例えば０．３Ｖ≦Ｖgt≦１．３
Ｖを満たすゲートオーバードライブＶgtの範囲で２０点
程度、仮想点におけるＬm座標の値の変化の割合DL*′
（δ，Ｖgtn）、仮想点におけるＲtot座標の値の変化の
割合Ｒsd *′（δ，Ｖgtn）、単位長さ当たりのチャネル
抵抗ｆ（δ，Ｖgtn）を求める。その求めた値から、数
２２で表される関数Ｆ（δ，Ｖgtn）の値を求める。
thLoは、ステップＳＴ1.2で抽出した値に固定し、ショ
ートトランジスタShの閾値電圧ＶthShは、仮想的にロン
グトランジスタLoの閾値電圧ＶthLoとδとの和とする
（ステップＳＴ1.5）。ステップＳＴ1.5の閾値電圧Ｖ
thLo，ＶthLo+δを基準に、ゲートオーバードライブＶ
gtを測る。ある領域Ω、例えば０．３Ｖ≦Ｖgt≦１．３
Ｖを満たすゲートオーバードライブＶgtの範囲で２０点
程度、仮想点におけるＬm座標の値の変化の割合DL*′
（δ，Ｖgtn）、仮想点におけるＲtot座標の値の変化の
割合Ｒsd *′（δ，Ｖgtn）、単位長さ当たりのチャネル
抵抗ｆ（δ，Ｖgtn）を求める。その求めた値から、数
２２で表される関数Ｆ（δ，Ｖgtn）の値を求める。
【００５７】
【数２２】
【００５８】次に、領域Ωにおいて、関数Ｆの標準偏差
σ［Ｆ（δ）］を計算する（ステップＳＴ1.7）。δに
δ＋Ｑを代入することによって、シフト量δの値を変更
してステップＳＴ1.4に戻る（ステップＳＴ1.8）。
σ［Ｆ（δ）］を計算する（ステップＳＴ1.7）。δに
δ＋Ｑを代入することによって、シフト量δの値を変更
してステップＳＴ1.4に戻る（ステップＳＴ1.8）。
【００５９】ステップＳＴ1.4でδinf≦δ≦δsupであ
ると判断された場合にはステップＳＴ1.5〜ＳＴ1.8を繰
り返す。しかし、ステップＳＴ1.4でδinf≦δ≦δsup
でないと判断された場合には、ステップＳＴ1.9に進
み、標準偏差σ［Ｆ（δ）］が極小となるδ＝δ0を求
める。その時、ショートトランジスタShの真の閾値電圧
ＶthShは、ロングトランジスタLoの閾値電圧ＶthLoとス
テップＳＴ1.9で決定されたδ0との和で与えられる。
ると判断された場合にはステップＳＴ1.5〜ＳＴ1.8を繰
り返す。しかし、ステップＳＴ1.4でδinf≦δ≦δsup
でないと判断された場合には、ステップＳＴ1.9に進
み、標準偏差σ［Ｆ（δ）］が極小となるδ＝δ0を求
める。その時、ショートトランジスタShの真の閾値電圧
ＶthShは、ロングトランジスタLoの閾値電圧ＶthLoとス
テップＳＴ1.9で決定されたδ0との和で与えられる。
【００６０】ステップＳＴ1.9で決定した、ショートト
ランジスタShの真の閾値電圧ＶthLo+δ0を用いて、ショ
ートトランジスタShのゲートオーバードライブＶgtを測
り、仮想点のＬm座標の値DL*（Ｖgt）を求める（ステッ
プＳＴ1.10）。なお、このときのロングトランジスタLo
の閾値電圧ＶthLoはステップＳＴ1.5と同様にステップ
ＳＴ1.2で求められた値を基準としている。
ランジスタShの真の閾値電圧ＶthLo+δ0を用いて、ショ
ートトランジスタShのゲートオーバードライブＶgtを測
り、仮想点のＬm座標の値DL*（Ｖgt）を求める（ステッ
プＳＴ1.10）。なお、このときのロングトランジスタLo
の閾値電圧ＶthLoはステップＳＴ1.5と同様にステップ
ＳＴ1.2で求められた値を基準としている。
【００６１】ゲートオーバードライブＶgt＝０の点に最
も近い停留点における仮想点のＬm座標の値DL*を真のチ
ャネルショートニングDLとして決定する（ステップＳＴ
1.11）。この真のチャネルショートニングDLが最適な第
２の推定値である。また同時に、実効チャネル長Ｌeff
は、マスクチャネル長Ｌmと真のチャネルショートニン
グDLとの差で決定され、外部抵抗Ｒsdは数２３で決定さ
れる。この外部抵抗Ｒsが最適な第３の推定値である。
ただし、数２３において、ＲtotLo、ＬmLoは、それぞ
れ、ロングトランジスタLoのソース・ドレイン間抵抗、
マスクチャネル長である。なお、最適な第４の推定値
は、真のチャネルショートニングDLを与えるゲートオー
バードライブＶgtを用いて得られる単位長さ当たりのチ
ャネル抵抗ｆである。
も近い停留点における仮想点のＬm座標の値DL*を真のチ
ャネルショートニングDLとして決定する（ステップＳＴ
1.11）。この真のチャネルショートニングDLが最適な第
２の推定値である。また同時に、実効チャネル長Ｌeff
は、マスクチャネル長Ｌmと真のチャネルショートニン
グDLとの差で決定され、外部抵抗Ｒsdは数２３で決定さ
れる。この外部抵抗Ｒsが最適な第３の推定値である。
ただし、数２３において、ＲtotLo、ＬmLoは、それぞ
れ、ロングトランジスタLoのソース・ドレイン間抵抗、
マスクチャネル長である。なお、最適な第４の推定値
は、真のチャネルショートニングDLを与えるゲートオー
バードライブＶgtを用いて得られる単位長さ当たりのチ
ャネル抵抗ｆである。
【００６２】
【数２３】
【００６３】次に、数２２に示す関数Ｆの標準偏差から
真のチャネルショートニングDL等を決定する具体的な手
順について説明する。実施の形態１による絶縁ゲート型
トランジスタの特性評価方法では、閾値電圧の外挿の不
確かさ、特にチャネル長が短いトランジスタの閾値電圧
の外挿の不確かさによる誤差を軽減するために、例えば
仮想点のＬm座標の値DL*とdL*の間に成り立つ次の数２
４の関係に着目して、変分的方法を適用する。なお、dL
*は、ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長
Ｌmとの間の関係において、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totをＹ軸、マスクチャネル長ＬmをＸ軸とするときにＲ
tot‐Ｌm特性曲線（直線）を外挿して得られるＸ切片の
値である。以下、dL*をＬm切片の値という。
真のチャネルショートニングDL等を決定する具体的な手
順について説明する。実施の形態１による絶縁ゲート型
トランジスタの特性評価方法では、閾値電圧の外挿の不
確かさ、特にチャネル長が短いトランジスタの閾値電圧
の外挿の不確かさによる誤差を軽減するために、例えば
仮想点のＬm座標の値DL*とdL*の間に成り立つ次の数２
４の関係に着目して、変分的方法を適用する。なお、dL
*は、ソース・ドレイン間抵抗Ｒtotとマスクチャネル長
Ｌmとの間の関係において、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totをＹ軸、マスクチャネル長ＬmをＸ軸とするときにＲ
tot‐Ｌm特性曲線（直線）を外挿して得られるＸ切片の
値である。以下、dL*をＬm切片の値という。
【００６４】
【数２４】
【００６５】ショートトランジスタShとロングトランジ
スタLoとの閾値電圧における差を仮想的にシフト量δと
し、ＲtotSh（ＶgtLo＋δ−ＶthSh＋ＶthLo）とＲtotLo
（ＶgtLo）より、仮想点のＬm座標の値DL*，Ｌm切片の
値dL*およびその変化の割合dL*′、並びに単位長さ当た
りのチャネル抵抗ｆおよびその変化の割合ｆ′を求め
る。シフト量δがショートトランジスタShとロングトラ
ンジスタLoの真の閾値電圧の差δ0に等しいとき、数２
４が満足される。そのとき、閾値電圧ＶthLo〜０近傍の
仮想点のＬm座標の値DL*は真のチャネルショートニング
DLを与える。従って、以下の手順で真のチャネルショー
トニングDLおよび外部抵抗Ｒsdが抽出できる。
スタLoとの閾値電圧における差を仮想的にシフト量δと
し、ＲtotSh（ＶgtLo＋δ−ＶthSh＋ＶthLo）とＲtotLo
（ＶgtLo）より、仮想点のＬm座標の値DL*，Ｌm切片の
値dL*およびその変化の割合dL*′、並びに単位長さ当た
りのチャネル抵抗ｆおよびその変化の割合ｆ′を求め
る。シフト量δがショートトランジスタShとロングトラ
ンジスタLoの真の閾値電圧の差δ0に等しいとき、数２
４が満足される。そのとき、閾値電圧ＶthLo〜０近傍の
仮想点のＬm座標の値DL*は真のチャネルショートニング
DLを与える。従って、以下の手順で真のチャネルショー
トニングDLおよび外部抵抗Ｒsdが抽出できる。
【００６６】まず、あるシフト量δに対し、仮想点のＬ
m座標の値DL*、Ｌm切片の値dL*、単位長さ当たりのチャ
ネル抵抗ｆを数２５〜数２７で与える。
m座標の値DL*、Ｌm切片の値dL*、単位長さ当たりのチャ
ネル抵抗ｆを数２５〜数２７で与える。
【００６７】
【数２５】
【００６８】
【数２６】
【００６９】
【数２７】
【００７０】ただし、数２５〜数２７で用いられている
パラメータＲtotSh、ＲtotLo、δＲtotSh、δＲtotLoは次
の数２８〜数３１で与えられる。
パラメータＲtotSh、ＲtotLo、δＲtotSh、δＲtotLoは次
の数２８〜数３１で与えられる。
【００７１】
【数２８】
【００７２】
【数２９】
【００７３】
【数３０】
【００７４】
【数３１】
【００７５】シフト量δを変化させて、仮想点のＬm座
標の値DL*、Ｌm切片の値dL*およびその変化の割合d
L*′、並びに単位長さ当たりのチャネル抵抗ｆおよびそ
の変化の割合ｆ′を求める。数２２に示す関数Ｆは、数
３２のように変形し、再定義した方が求めやすくなる。
数３２で定義される関数Ｆは、シフト量δが２つのトラ
ンジスタLo，Shの閾値電圧の差δ0に等しいときに、ゲ
ートオーバードライブＶgtLoに依存せず０になる。そこ
で、ゲートオーバードライブＶgtLoのある領域で関数Ｆ
の標準偏差が極小となるシフト量δを真の閾値電圧の差
δ0に決定する。
標の値DL*、Ｌm切片の値dL*およびその変化の割合d
L*′、並びに単位長さ当たりのチャネル抵抗ｆおよびそ
の変化の割合ｆ′を求める。数２２に示す関数Ｆは、数
３２のように変形し、再定義した方が求めやすくなる。
数３２で定義される関数Ｆは、シフト量δが２つのトラ
ンジスタLo，Shの閾値電圧の差δ0に等しいときに、ゲ
ートオーバードライブＶgtLoに依存せず０になる。そこ
で、ゲートオーバードライブＶgtLoのある領域で関数Ｆ
の標準偏差が極小となるシフト量δを真の閾値電圧の差
δ0に決定する。
【００７６】
【数３２】
【００７７】図４は、関数Ｆの標準偏差とシフト量δと
の関係の一例を示すグラフである。図４に示すグラフで
はシフト量δが0.095Ｖの時に最小値をとるので、真の
閾値電圧の差δ0を0.095Ｖとする。
の関係の一例を示すグラフである。図４に示すグラフで
はシフト量δが0.095Ｖの時に最小値をとるので、真の
閾値電圧の差δ0を0.095Ｖとする。
【００７８】上述の閾値電圧の差δ0の値を用いて、真
のチャネルショートニングDLの値を決定する。例えば、
図３のステップＳＴ1.11と同様にして真のチャネルショ
ートニングDLの値を決定してもよいが、仮想点のＬm座
標の値DL*（δ0，ＶgtLo）のうち、ロングトランジスタ
LoのゲートオーバードライブＶgtLo〜０近傍の値の平均
値を真のチャネルショートニングDLの値としてもよい。
外部抵抗Ｒsdは、真のチャネルショートニングDLから求
めた実効チャネル長ＬeffShを用いて数３３から求めら
れる。
のチャネルショートニングDLの値を決定する。例えば、
図３のステップＳＴ1.11と同様にして真のチャネルショ
ートニングDLの値を決定してもよいが、仮想点のＬm座
標の値DL*（δ0，ＶgtLo）のうち、ロングトランジスタ
LoのゲートオーバードライブＶgtLo〜０近傍の値の平均
値を真のチャネルショートニングDLの値としてもよい。
外部抵抗Ｒsdは、真のチャネルショートニングDLから求
めた実効チャネル長ＬeffShを用いて数３３から求めら
れる。
【００７９】
【数３３】
【００８０】実施の形態１によるＭＯＳトランジスタの
評価方法（以下、ＫＹ法という。）Ｓ&Ｒ法およびＴＭ
Ｃ法を０．３μｍのパターン幅で製造するプロセスに適
用した結果の一例を図５〜図７に示す。図５および図６
は、ＴＭＣ法で抽出されるチャネルショートニングDLと
外部抵抗Rsdが、閾値電圧Ｖthの不確かさにより他の方
法（Ｓ&Ｒ法やＫＹ法）が示す結果と大きく異なること
を示唆している。図７は、Ｓ&Ｒ法により抽出されるチ
ャネルショートニングDLが計算のために設定するゲート
オーバードライブＶgtの領域に大きく依存していること
を示している。それに比べて、ＫＹ法の場合には、抽出
されるチャネルショートニングDLが計算のために設定す
るゲートオーバードライブＶgtの領域に依存せず安定し
ている。
評価方法（以下、ＫＹ法という。）Ｓ&Ｒ法およびＴＭ
Ｃ法を０．３μｍのパターン幅で製造するプロセスに適
用した結果の一例を図５〜図７に示す。図５および図６
は、ＴＭＣ法で抽出されるチャネルショートニングDLと
外部抵抗Rsdが、閾値電圧Ｖthの不確かさにより他の方
法（Ｓ&Ｒ法やＫＹ法）が示す結果と大きく異なること
を示唆している。図７は、Ｓ&Ｒ法により抽出されるチ
ャネルショートニングDLが計算のために設定するゲート
オーバードライブＶgtの領域に大きく依存していること
を示している。それに比べて、ＫＹ法の場合には、抽出
されるチャネルショートニングDLが計算のために設定す
るゲートオーバードライブＶgtの領域に依存せず安定し
ている。
【００８１】ＫＹ法とＳ&Ｒ法との関係は明示的に示さ
れうるものである。マスクチャネル長Ｌmの異なる２つ
のトランジスタSh，Loから求められる仮想点のＬm座標
の値DL *は、数２６で与えられる。δＶgtを０に近づけ
たときの極限では、数３４が成り立つ。
れうるものである。マスクチャネル長Ｌmの異なる２つ
のトランジスタSh，Loから求められる仮想点のＬm座標
の値DL *は、数２６で与えられる。δＶgtを０に近づけ
たときの極限では、数３４が成り立つ。
【００８２】
【数３４】
【００８３】数３４を数２６に代入して数３５を得る。
【００８４】
【数３５】
【００８５】数３５は、Y.Taur et al.“A New “Shift
and Ratio”Method for MOSFET Channel-Length Extra
ction,”IEEE Elect.Dev.Lett,EDL-13(5),p.267,1992
（以下、文献１という。）で示された、Ｓ&Ｒ法により
求められた仮想点のＬm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕とは、補
正項（１−１／ｒi）-1だけ異なっている。記号〔Ｓ&
Ｒ〕は、Ｓ&Ｒ法によって得られた解であることを示
す。これは、文献１において、Ｌm座標の値DL*〔Ｓ&
Ｒ〕の導出時にゲートオーバードライブＶgtの変化に対
するチャネルショートニングの変化の割合DL′と外部抵
抗の変化の割合Rsd′を無視したからである。これらを
無視しなければ、数２８の結果が得られる。
and Ratio”Method for MOSFET Channel-Length Extra
ction,”IEEE Elect.Dev.Lett,EDL-13(5),p.267,1992
（以下、文献１という。）で示された、Ｓ&Ｒ法により
求められた仮想点のＬm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕とは、補
正項（１−１／ｒi）-1だけ異なっている。記号〔Ｓ&
Ｒ〕は、Ｓ&Ｒ法によって得られた解であることを示
す。これは、文献１において、Ｌm座標の値DL*〔Ｓ&
Ｒ〕の導出時にゲートオーバードライブＶgtの変化に対
するチャネルショートニングの変化の割合DL′と外部抵
抗の変化の割合Rsd′を無視したからである。これらを
無視しなければ、数２８の結果が得られる。
【００８６】ショートトランジスタShのマスクチャネル
長ＬmShがロングトランジスタLoのマスクチャネル長Ｌ
mLoに対して十分に小さいとき、Ｓ&Ｒ法により求めた仮
想点のＬm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕はＫＹ法により求めた
Ｌm座標の値DL*に漸近的に近づく。しかし、ＫＹ法とＳ
&Ｒ法の間には、２つの相違点があり、そのためＫＹ法
はＳ&Ｒ法より整合性のある結果を与える。第１は、２
つのトランジスタの閾値電圧Ｖthの差δ0の決定方法の
違いである。Ｓ&Ｒ法では、ゲートオーバードライブＶ
gtが小さいとき、仮想点のＬm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕が
ゲートオーバードライブ依存性（Ｖgt依存性）を持たな
いと仮定している。実際、Ｌm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕が
Ｖgt依存性を持つにも係わらず、Ｓ&Ｒ法が適当な結果
を与えるのは、仮想点のＬm座標の値DL*（Ｖgt）がＶgt
＝０．７付近で停留点を持つからである。第２は、チャ
ネルショートニングDLの解釈である。ＫＹ法では、Ｖgt
＝０の近傍での仮想点のＬm座標の値DL*の抽出値を真の
チャネルショートニングDLの値とする。抵抗に基づく方
法では、抽出可能な、明確な量はＶgt＝０の時のチャネ
ルショートニングDLだけである。
長ＬmShがロングトランジスタLoのマスクチャネル長Ｌ
mLoに対して十分に小さいとき、Ｓ&Ｒ法により求めた仮
想点のＬm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕はＫＹ法により求めた
Ｌm座標の値DL*に漸近的に近づく。しかし、ＫＹ法とＳ
&Ｒ法の間には、２つの相違点があり、そのためＫＹ法
はＳ&Ｒ法より整合性のある結果を与える。第１は、２
つのトランジスタの閾値電圧Ｖthの差δ0の決定方法の
違いである。Ｓ&Ｒ法では、ゲートオーバードライブＶ
gtが小さいとき、仮想点のＬm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕が
ゲートオーバードライブ依存性（Ｖgt依存性）を持たな
いと仮定している。実際、Ｌm座標の値DL*〔Ｓ&Ｒ〕が
Ｖgt依存性を持つにも係わらず、Ｓ&Ｒ法が適当な結果
を与えるのは、仮想点のＬm座標の値DL*（Ｖgt）がＶgt
＝０．７付近で停留点を持つからである。第２は、チャ
ネルショートニングDLの解釈である。ＫＹ法では、Ｖgt
＝０の近傍での仮想点のＬm座標の値DL*の抽出値を真の
チャネルショートニングDLの値とする。抵抗に基づく方
法では、抽出可能な、明確な量はＶgt＝０の時のチャネ
ルショートニングDLだけである。
【００８７】なお、実施の形態１で用いた数３２の代わ
りに、数３６〜数３８のいずれかを用いて関数Ｆを求め
てもよい。
りに、数３６〜数３８のいずれかを用いて関数Ｆを求め
てもよい。
【００８８】
【数３６】
【００８９】
【数３７】
【００９０】
【数３８】
【００９１】数３７，数３８におけるＲ*はＲtot‐Ｌm
特性を外そうして得られるＲtot切片の値である。マス
クチャネル長ＬmをＸ軸に、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totをＹ軸にとって、Ｒtot‐Ｌm特性曲線（直線）を外
挿してＸ＝０またはＹ＝０として得られるＹ切片の値Ｒ
*またはＸ切片の値ｄＬ*を用いることにより仮想点の座
標（DL*，Ｒsd *）の微分を計算しなくてすむ。数３２，
数３６〜数３８のいずれの数式を用いても確度的には変
わりがないが、数３６，数３７を用いる場合にはＲsd *
を計算する必要がある。従って、数３２または数３８を
用いる方がよい。
特性を外そうして得られるＲtot切片の値である。マス
クチャネル長ＬmをＸ軸に、ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totをＹ軸にとって、Ｒtot‐Ｌm特性曲線（直線）を外
挿してＸ＝０またはＹ＝０として得られるＹ切片の値Ｒ
*またはＸ切片の値ｄＬ*を用いることにより仮想点の座
標（DL*，Ｒsd *）の微分を計算しなくてすむ。数３２，
数３６〜数３８のいずれの数式を用いても確度的には変
わりがないが、数３６，数３７を用いる場合にはＲsd *
を計算する必要がある。従って、数３２または数３８を
用いる方がよい。
【００９２】また、上記実施の形態１では、関数Ｆの標
準偏差値の極小値によってシフト量δを決定したが、関
数Ｆの平均値が０に近い値で、あるいは関数Ｆの２乗和
ΣＦ2の極小値でシフト量δを決定することもできる。
ただし、標準偏差値の極小値と異なり、これらの決定方
法の場合には、計算誤差により生じる関数Ｆの値のオフ
セットによる誤差が含まれる場合がある。
準偏差値の極小値によってシフト量δを決定したが、関
数Ｆの平均値が０に近い値で、あるいは関数Ｆの２乗和
ΣＦ2の極小値でシフト量δを決定することもできる。
ただし、標準偏差値の極小値と異なり、これらの決定方
法の場合には、計算誤差により生じる関数Ｆの値のオフ
セットによる誤差が含まれる場合がある。
【００９３】また、上記実施の形態１では、停留点から
チャネルショートニングDLの値を求めたが、ゲートオー
バードライブＶgtが０の付近の所定の値における、仮想
点のＬm座標の値DL*をチャネルショートニングDLとして
もよい。例えば、ゲートオーバードライブＶgtの値が
０．３Ｖの時の仮想点のＬm座標の値DL*をチャネルショ
ートニングDLの値とする。
チャネルショートニングDLの値を求めたが、ゲートオー
バードライブＶgtが０の付近の所定の値における、仮想
点のＬm座標の値DL*をチャネルショートニングDLとして
もよい。例えば、ゲートオーバードライブＶgtの値が
０．３Ｖの時の仮想点のＬm座標の値DL*をチャネルショ
ートニングDLの値とする。
【００９４】また、上記実施の形態１では、停留点にお
ける仮想点のＬm座標の値DL*からチャネルショートニン
グDLの値を求めたが、ゲートオーバードライブＶgtの所
定の範囲にある値DL*を平均して、その平均値をチャネ
ルショートニングDLとしてもよい。例えば、ゲートオー
バードライブＶgtが０．５≦Ｖgt≦１．０の範囲にある
ときのDL*の平均値をチャネルショートニングDLとす
る。
ける仮想点のＬm座標の値DL*からチャネルショートニン
グDLの値を求めたが、ゲートオーバードライブＶgtの所
定の範囲にある値DL*を平均して、その平均値をチャネ
ルショートニングDLとしてもよい。例えば、ゲートオー
バードライブＶgtが０．５≦Ｖgt≦１．０の範囲にある
ときのDL*の平均値をチャネルショートニングDLとす
る。
【００９５】また、上記実施の形態１では、停留点にお
ける仮想点のＬm座標の値DL*からチャネルショートニン
グDLの値を求めたが、DL*の極大値をチャネルショート
ニングDLとしてもよく、あるいは他の方法でチャネルシ
ョートニングDLを決定する場合でも上記実施の形態１と
同様の効果を奏する。
ける仮想点のＬm座標の値DL*からチャネルショートニン
グDLの値を求めたが、DL*の極大値をチャネルショート
ニングDLとしてもよく、あるいは他の方法でチャネルシ
ョートニングDLを決定する場合でも上記実施の形態１と
同様の効果を奏する。
【００９６】また、上記実施の形態１では仮想点のＬm
座標の値DL*を求めるのに、例えば数２５においてδＲ
totSh／δRtotLoを用いたが、δRtotSh／δRtotLoの代
わりに、ＲtotSh′／ＲtotLo′を用いてもよい。つま
り、ロングトランジスタLoやショートトランジスタＳｈ
のソース・ドレイン間抵抗Ｒtotの変化の割合を高次の
近似式を用いて高い精度で計算することによって高い精
度でチャネルショートニングDLの抽出が行える。例え
ば、図８に示すように、幅ｈをもって等間隔に並んだ点
のｙ０における曲線の傾きは、数３９に示す高次の近似
式で与えることができる。
座標の値DL*を求めるのに、例えば数２５においてδＲ
totSh／δRtotLoを用いたが、δRtotSh／δRtotLoの代
わりに、ＲtotSh′／ＲtotLo′を用いてもよい。つま
り、ロングトランジスタLoやショートトランジスタＳｈ
のソース・ドレイン間抵抗Ｒtotの変化の割合を高次の
近似式を用いて高い精度で計算することによって高い精
度でチャネルショートニングDLの抽出が行える。例え
ば、図８に示すように、幅ｈをもって等間隔に並んだ点
のｙ０における曲線の傾きは、数３９に示す高次の近似
式で与えることができる。
【００９７】
【数３９】
【００９８】実施の形態１による絶縁ゲート型トランジ
スタの評価方法により従来より高い確度で評価すること
ができるようになったことから、ＲtotSh′／ＲtotLo′
を用いることによる精度の向上が従来に比べて十分に評
価結果に反映されるようになる。
スタの評価方法により従来より高い確度で評価すること
ができるようになったことから、ＲtotSh′／ＲtotLo′
を用いることによる精度の向上が従来に比べて十分に評
価結果に反映されるようになる。
【００９９】次に、実施の形態１による絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置について図９を用いて説明す
る。絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置１は、被
測定物２の測定を行うための測定装置３に接続されてい
る。被測定物２としては、例えば、ロングトランジスタ
LoとショートトランジスタShとが作り込まれている集積
回路がある。例えば、製造工程が終了したロットから抜
き出された集積回路が測定装置３にセットされて測定が
行われる。測定装置３は、特性評価装置１の制御部４に
よって制御される。制御部４に与えられる制御情報は入
力部５から与えられる。入力部５はキーボードやマウス
などによって構成される。測定装置３で得られた測定デ
ータは制御情報とともに制御部４から計算部６に入力さ
れる。計算部６は、入力部５から入力されるデータに基
づいて、実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsdの抽出を
行う。出力部７は、抽出された実効チャネル長Ｌeffと
外部抵抗Rsdの出力や途中の制御情報を出力する。出力
部７が出力する制御情報は、制御部４や計算部５から与
えられる。
ランジスタの特性評価装置について図９を用いて説明す
る。絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置１は、被
測定物２の測定を行うための測定装置３に接続されてい
る。被測定物２としては、例えば、ロングトランジスタ
LoとショートトランジスタShとが作り込まれている集積
回路がある。例えば、製造工程が終了したロットから抜
き出された集積回路が測定装置３にセットされて測定が
行われる。測定装置３は、特性評価装置１の制御部４に
よって制御される。制御部４に与えられる制御情報は入
力部５から与えられる。入力部５はキーボードやマウス
などによって構成される。測定装置３で得られた測定デ
ータは制御情報とともに制御部４から計算部６に入力さ
れる。計算部６は、入力部５から入力されるデータに基
づいて、実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsdの抽出を
行う。出力部７は、抽出された実効チャネル長Ｌeffと
外部抵抗Rsdの出力や途中の制御情報を出力する。出力
部７が出力する制御情報は、制御部４や計算部５から与
えられる。
【０１００】計算部６は、閾値電圧ＶthLo，ＶthSh、仮
想シフト量δを決定する閾値電圧・仮想シフト量決定部
１１と、仮想点の座標としての交点座標（DL*，Ｒsd *）
およびその交点座標における特性曲線の傾きｆを抽出す
る抽出部１２と、真のシフト量δ０を決定するための真
のシフト量決定部１３と、チャネルショートニングDLと
実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsdを決定するチャネ
ルショートニング決定部１４とで構成されている。ここ
では、Ｌm‐Ｒtot特性曲線においてゲートオーバードラ
イブＶgtを微小変化させてもソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totの変化がほぼ０と推定される仮想点の座標として交
点座標を用いたが、交点座標は交点を求める以外の方法
で求めてもよく、また上述のように仮想点の座標として
他の点を用いてもよい。入力部５から閾値電圧・仮想シ
フト量決定部１１に対し、仮想シフト量δを変化させる
範囲の上限値δsupと下限値δinfを決めるための変数Ｋ
の値、ゲートオーバードライブＶgtを測定する領域Ωの
範囲、および仮想シフト量δの変化量Ｑが入力される。
また、制御部４から閾値電圧・仮想シフト量決定部１１
に対し、ソース・ドレイン間電流Ｉdsとゲート・ソース
間電圧Ｖgsの測定データが与えられる。これらのデータ
を受け取った閾値電圧・仮想シフト量決定部１１から抽
出部１２に対し、ロングトランジスタLoの閾値電圧Ｖ
thLoと、その閾値電圧ＶthLoとショートトランジスタSh
の閾値電圧ＶthShの差を示す仮想シフト量δが与えられ
る。抽出部１２では、さらに入力部５から与えられるマ
スクチャネル長Ｌmの値と、制御部４から与えられるソ
ース・ドレイン間電流Ｉdsとゲート・ソース間電圧Ｖgs
の測定データをも用い、各シフト量δに関し、領域Ωに
おいて、交点座標（DL*、Ｒsd *）の変化の割合ｄDL*／
ｄＶgt，ｄＲsd *／ｄＶgt、特性曲線の傾きｆを抽出す
る。抽出部１２で抽出された交点のＬm座標の変化の割
合ｄDL*／ｄＶgt，交点のＲtot座標の変化の割合ｄＲsd
*／ｄＶgt、特性曲線の傾きｆを用いて、真のシフト量
決定部１３は、領域Ωにおいて数３２，数３６〜数３８
に示されているいずれかの関数Ｆの標準偏差が最小とな
る仮想シフト量δ０を決定する。真のシフト量δ０が決
定されると、抽出部１２は、真のシフト量δ０とそれに
対応する交点のＬm座標DL*，ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
tot、特性曲線の傾きｆをチャネルショートニング決定
部１４に対して出力する。チャネルショートニング決定
部１４では、停留点における仮想点のＬm座標の値DL*か
らチャネルショートニングDLを決定し、数１０、数２３
に示されている計算を行って実効チャネル長Ｌeffや外
部抵抗Ｒｓｄを決定する。出力部７からは、チャネルシ
ョートニング決定部１４で決定されたチャネルショート
ニングDLと実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsd、抽出
部１２で抽出された交点座標（DL*，Ｒtot）と交点座標
における特性曲線の傾き、真のシフト量決定部１３で決
定された真のシフト量δ０が出力される。以上のように
構成することによって、実効チャネル長Ｌeffや外部抵
抗Ｒsdの抽出確度が向上した絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価装置を得ることができる。
想シフト量δを決定する閾値電圧・仮想シフト量決定部
１１と、仮想点の座標としての交点座標（DL*，Ｒsd *）
およびその交点座標における特性曲線の傾きｆを抽出す
る抽出部１２と、真のシフト量δ０を決定するための真
のシフト量決定部１３と、チャネルショートニングDLと
実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsdを決定するチャネ
ルショートニング決定部１４とで構成されている。ここ
では、Ｌm‐Ｒtot特性曲線においてゲートオーバードラ
イブＶgtを微小変化させてもソース・ドレイン間抵抗Ｒ
totの変化がほぼ０と推定される仮想点の座標として交
点座標を用いたが、交点座標は交点を求める以外の方法
で求めてもよく、また上述のように仮想点の座標として
他の点を用いてもよい。入力部５から閾値電圧・仮想シ
フト量決定部１１に対し、仮想シフト量δを変化させる
範囲の上限値δsupと下限値δinfを決めるための変数Ｋ
の値、ゲートオーバードライブＶgtを測定する領域Ωの
範囲、および仮想シフト量δの変化量Ｑが入力される。
また、制御部４から閾値電圧・仮想シフト量決定部１１
に対し、ソース・ドレイン間電流Ｉdsとゲート・ソース
間電圧Ｖgsの測定データが与えられる。これらのデータ
を受け取った閾値電圧・仮想シフト量決定部１１から抽
出部１２に対し、ロングトランジスタLoの閾値電圧Ｖ
thLoと、その閾値電圧ＶthLoとショートトランジスタSh
の閾値電圧ＶthShの差を示す仮想シフト量δが与えられ
る。抽出部１２では、さらに入力部５から与えられるマ
スクチャネル長Ｌmの値と、制御部４から与えられるソ
ース・ドレイン間電流Ｉdsとゲート・ソース間電圧Ｖgs
の測定データをも用い、各シフト量δに関し、領域Ωに
おいて、交点座標（DL*、Ｒsd *）の変化の割合ｄDL*／
ｄＶgt，ｄＲsd *／ｄＶgt、特性曲線の傾きｆを抽出す
る。抽出部１２で抽出された交点のＬm座標の変化の割
合ｄDL*／ｄＶgt，交点のＲtot座標の変化の割合ｄＲsd
*／ｄＶgt、特性曲線の傾きｆを用いて、真のシフト量
決定部１３は、領域Ωにおいて数３２，数３６〜数３８
に示されているいずれかの関数Ｆの標準偏差が最小とな
る仮想シフト量δ０を決定する。真のシフト量δ０が決
定されると、抽出部１２は、真のシフト量δ０とそれに
対応する交点のＬm座標DL*，ソース・ドレイン間抵抗Ｒ
tot、特性曲線の傾きｆをチャネルショートニング決定
部１４に対して出力する。チャネルショートニング決定
部１４では、停留点における仮想点のＬm座標の値DL*か
らチャネルショートニングDLを決定し、数１０、数２３
に示されている計算を行って実効チャネル長Ｌeffや外
部抵抗Ｒｓｄを決定する。出力部７からは、チャネルシ
ョートニング決定部１４で決定されたチャネルショート
ニングDLと実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒsd、抽出
部１２で抽出された交点座標（DL*，Ｒtot）と交点座標
における特性曲線の傾き、真のシフト量決定部１３で決
定された真のシフト量δ０が出力される。以上のように
構成することによって、実効チャネル長Ｌeffや外部抵
抗Ｒsdの抽出確度が向上した絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価装置を得ることができる。
【０１０１】なお、図１０に示すように、上記の実施の
形態１で説明した、図３に示す手順に従ってコンピュー
タに絶縁ゲート型トランジスタを評価させるための評価
プログラム３０を、該プログラムを記録した記録媒体か
らコンピュータに読み取らせることによって上記実施の
形態１で説明した絶縁ゲート型トランジスタの特性評価
をコンピュータで実現できることはいうまでもない。評
価プログラム３０を実行することによって、実施の形態
１で説明したように、例えば図９の測定装置３から与え
られる測定データ３１と入力部５から与えられる制御情
報３２に基づいて、実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒ
sdに関するデータを含む測定データ３３を抽出すること
ができる。
形態１で説明した、図３に示す手順に従ってコンピュー
タに絶縁ゲート型トランジスタを評価させるための評価
プログラム３０を、該プログラムを記録した記録媒体か
らコンピュータに読み取らせることによって上記実施の
形態１で説明した絶縁ゲート型トランジスタの特性評価
をコンピュータで実現できることはいうまでもない。評
価プログラム３０を実行することによって、実施の形態
１で説明したように、例えば図９の測定装置３から与え
られる測定データ３１と入力部５から与えられる制御情
報３２に基づいて、実効チャネル長Ｌeffと外部抵抗Ｒ
sdに関するデータを含む測定データ３３を抽出すること
ができる。
【０１０２】次に、実施の形態１による絶縁ゲート型ト
ランジスタの製造方法について図１１を用いて説明す
る。まず、ターゲットとなるショートトランジスタShと
リファレンスとなるロングトランジスタLoを試作する
（ステップＳＴ５０）。ショートトランジスタShおよび
ロングトランジスタLoの電気的特性を測定する（ステッ
プＳＴ５１）。この測定のステップで、各トランジスタ
のＩds‐Ｖds特性、オフリーク電流Ｉoffおよびドレイ
ン電流Ｉdmax等の測定を行う。オフリーク電流Ｉ
offは、例えばＶds＝ＶＤＤ、Ｖgs＝Ｖbs＝０Ｖの時に
ソース・ドレイン間に流れる電流である。また、電流Ｉ
dmaxは、Ｖds＝Ｖgs＝ＶＤＤ、Ｖbs＝０Ｖの時にソース
・ドレイン間に流れる電流である。ここで、ＶＤＤは電
源電圧を示す。
ランジスタの製造方法について図１１を用いて説明す
る。まず、ターゲットとなるショートトランジスタShと
リファレンスとなるロングトランジスタLoを試作する
（ステップＳＴ５０）。ショートトランジスタShおよび
ロングトランジスタLoの電気的特性を測定する（ステッ
プＳＴ５１）。この測定のステップで、各トランジスタ
のＩds‐Ｖds特性、オフリーク電流Ｉoffおよびドレイ
ン電流Ｉdmax等の測定を行う。オフリーク電流Ｉ
offは、例えばＶds＝ＶＤＤ、Ｖgs＝Ｖbs＝０Ｖの時に
ソース・ドレイン間に流れる電流である。また、電流Ｉ
dmaxは、Ｖds＝Ｖgs＝ＶＤＤ、Ｖbs＝０Ｖの時にソース
・ドレイン間に流れる電流である。ここで、ＶＤＤは電
源電圧を示す。
【０１０３】次に、実施の形態１で説明した、絶縁ゲー
ト型トランジスタの特性評価方法を用い、Ｉds‐Ｖds特
性などからショートトランジスタShの閾値電圧ＶthShや
実効チャネル長ＬeffShを抽出する。そして、ショート
トランジスタShの閾値電圧ＶthShと実効チャネル長Ｌ
effShと電流Ｉdmax，Ｉoffが仕様を満足するかを判断す
る（ステップＳＴ５３）。もし、仕様を満足していない
ときには、ステップＳＴ５０に戻り、新しいマスクを用
いて試作をやり直す。
ト型トランジスタの特性評価方法を用い、Ｉds‐Ｖds特
性などからショートトランジスタShの閾値電圧ＶthShや
実効チャネル長ＬeffShを抽出する。そして、ショート
トランジスタShの閾値電圧ＶthShと実効チャネル長Ｌ
effShと電流Ｉdmax，Ｉoffが仕様を満足するかを判断す
る（ステップＳＴ５３）。もし、仕様を満足していない
ときには、ステップＳＴ５０に戻り、新しいマスクを用
いて試作をやり直す。
【０１０４】実施の形態１による絶縁ゲート型トランジ
スタの評価方法によれば、既知のマスクチャネル長と電
気的特性から閾値電圧を確度良く決定することができる
ため、絶縁ゲート型トランジスタの断面を観察する場合
に比べて製造に要する時間を短縮することができるとい
う効果がある。また、実施の形態１による絶縁ゲート型
トランジスタの評価方法によれば、図１２に示すよう
に、ゲートオーバードライブＶgtに対応して、所望のマ
スクチャネル長Ｌmにおける実効チャネル長Ｌeffの範囲
が確度よく求められる。また、実施の形態１による絶縁
ゲート型トランジスタの評価方法によって、同時に実行
チャネル長Ｌeffの変動範囲に対応する閾値電圧Ｖthの
変動範囲が確度よく求められ（図１３参照）、製造工程
における閾値電圧Ｖthについての品質管理が容易にな
る。
スタの評価方法によれば、既知のマスクチャネル長と電
気的特性から閾値電圧を確度良く決定することができる
ため、絶縁ゲート型トランジスタの断面を観察する場合
に比べて製造に要する時間を短縮することができるとい
う効果がある。また、実施の形態１による絶縁ゲート型
トランジスタの評価方法によれば、図１２に示すよう
に、ゲートオーバードライブＶgtに対応して、所望のマ
スクチャネル長Ｌmにおける実効チャネル長Ｌeffの範囲
が確度よく求められる。また、実施の形態１による絶縁
ゲート型トランジスタの評価方法によって、同時に実行
チャネル長Ｌeffの変動範囲に対応する閾値電圧Ｖthの
変動範囲が確度よく求められ（図１３参照）、製造工程
における閾値電圧Ｖthについての品質管理が容易にな
る。
【０１０５】実施の形態２．まず、実施の形態２による
絶縁ゲート型トランジスタの評価方法の概要について図
１４を用いて説明する。図１４は実施の形態１による絶
縁ゲート型トランジスタの評価方法によって求められた
ゲートオーバードライブＶgtに対するＬm座標の値DL*の
変化を示すグラフである。このグラフには、マスクチャ
ネル長ＬmShが異なる５つのショートトランジスタShに
ついて、真の閾値電圧を用いたときのＬm座標の値DL*の
変化が示されている。ただし、これらＬm座標の値DL*を
抽出するための基準となるロングトランジスタLoのマス
クチャネル長ＬmLoは２１．６μｍで共通である。図１
４を図１６と比較して分かるように、真の閾値電圧を用
いると、ゲートオーバードライブＶgtに対するＬm座標
の値DL*の変化はショートトランジスタShのマスクチャ
ネル長ＬmShに係わらずぼぼ同じである。従って、ゲー
トオーバードライブＶgtの値が、例えば０．３〜１．２
Ｖの範囲で、このグラフの特性曲線と一致するものを見
いだせれば、ショートトランジスタShについて真の閾値
電圧を抽出することができる。なお、実施の形態２にお
いても、実施の形態１と同様に、第１および第２の絶縁
ゲート型トランジスタ、第１および第２のゲートオーバ
ードライブ並びに第１および第２の推定値が定義され
る。
絶縁ゲート型トランジスタの評価方法の概要について図
１４を用いて説明する。図１４は実施の形態１による絶
縁ゲート型トランジスタの評価方法によって求められた
ゲートオーバードライブＶgtに対するＬm座標の値DL*の
変化を示すグラフである。このグラフには、マスクチャ
ネル長ＬmShが異なる５つのショートトランジスタShに
ついて、真の閾値電圧を用いたときのＬm座標の値DL*の
変化が示されている。ただし、これらＬm座標の値DL*を
抽出するための基準となるロングトランジスタLoのマス
クチャネル長ＬmLoは２１．６μｍで共通である。図１
４を図１６と比較して分かるように、真の閾値電圧を用
いると、ゲートオーバードライブＶgtに対するＬm座標
の値DL*の変化はショートトランジスタShのマスクチャ
ネル長ＬmShに係わらずぼぼ同じである。従って、ゲー
トオーバードライブＶgtの値が、例えば０．３〜１．２
Ｖの範囲で、このグラフの特性曲線と一致するものを見
いだせれば、ショートトランジスタShについて真の閾値
電圧を抽出することができる。なお、実施の形態２にお
いても、実施の形態１と同様に、第１および第２の絶縁
ゲート型トランジスタ、第１および第２のゲートオーバ
ードライブ並びに第１および第２の推定値が定義され
る。
【０１０６】次に、この発明の実施の形態２による絶縁
ゲート型トランジスタの評価方法の一例について図１５
および図１６を用いて説明する。図１５に示す方法で
は、図１４に示す特性曲線を、その特性曲線が例えば
０．３〜１．２Ｖの範囲で標準偏差が小さいことを用い
て抽出する。実施の形態２による絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価方法においてはＬm座標の値DL*のゲート
オーバードライブＶgtに対する依存性を利用してショー
トトランジスタの真の閾値電圧を決定するため、実施の
形態１によるそれと似通った手順によって真の閾値電圧
が決定される。実施の形態１による絶縁ゲート型トラン
ジスタの評価方法と、実施の形態２による絶縁ゲート型
トランジスタの評価方法とが異なる点は、図１に示す手
順のステップＳＴ１であり、ステップＳＴ２は同じであ
る。
ゲート型トランジスタの評価方法の一例について図１５
および図１６を用いて説明する。図１５に示す方法で
は、図１４に示す特性曲線を、その特性曲線が例えば
０．３〜１．２Ｖの範囲で標準偏差が小さいことを用い
て抽出する。実施の形態２による絶縁ゲート型トランジ
スタの特性評価方法においてはＬm座標の値DL*のゲート
オーバードライブＶgtに対する依存性を利用してショー
トトランジスタの真の閾値電圧を決定するため、実施の
形態１によるそれと似通った手順によって真の閾値電圧
が決定される。実施の形態１による絶縁ゲート型トラン
ジスタの評価方法と、実施の形態２による絶縁ゲート型
トランジスタの評価方法とが異なる点は、図１に示す手
順のステップＳＴ１であり、ステップＳＴ２は同じであ
る。
【０１０７】実施の形態２におけるステップＳＴ１にお
ける、実効チャネル長Ｌeffを抽出する手順の一例が図
１５に示されている。実効チャネル長Ｌeffを抽出する
手順に関して、実施の形態１による絶縁ゲート型トラン
ジスタの評価方法と実施の形態２によるそれとが異なる
のは、図３のステップＳＴ1.6、ステップＳＴ1.7、ステ
ップＳＴ1.9〜ＳＴ1.11にそれぞれ対応する図１５のス
テップＳＴ1.12、ＳＴ1.13、ＳＴ1.14〜ＳＴ1.16であ
る。
ける、実効チャネル長Ｌeffを抽出する手順の一例が図
１５に示されている。実効チャネル長Ｌeffを抽出する
手順に関して、実施の形態１による絶縁ゲート型トラン
ジスタの評価方法と実施の形態２によるそれとが異なる
のは、図３のステップＳＴ1.6、ステップＳＴ1.7、ステ
ップＳＴ1.9〜ＳＴ1.11にそれぞれ対応する図１５のス
テップＳＴ1.12、ＳＴ1.13、ＳＴ1.14〜ＳＴ1.16であ
る。
【０１０８】縦軸に図１５のステップＳＴ1.12で求めた
仮想点のＬm座標の値DL*の抽出値をとり、横軸にゲート
オーバードライブＶgtをとってプロットしたものが図１
６のグラフである。図１６では、仮想点のＬm座標の値D
L*とゲートオーバードライブＶgtの値について領域Ωの
範囲外に属するものとプロットしているが、これは仮想
点のＬm座標の値DL*とゲートオーバードライブＶgtの関
係を分かり易く説明するためである。ステップＳＴ1.13
では、シフト量δについて仮想点のＬm座標の値DL*の平
均値と標準偏差σ［DL*］について計算する。
仮想点のＬm座標の値DL*の抽出値をとり、横軸にゲート
オーバードライブＶgtをとってプロットしたものが図１
６のグラフである。図１６では、仮想点のＬm座標の値D
L*とゲートオーバードライブＶgtの値について領域Ωの
範囲外に属するものとプロットしているが、これは仮想
点のＬm座標の値DL*とゲートオーバードライブＶgtの関
係を分かり易く説明するためである。ステップＳＴ1.13
では、シフト量δについて仮想点のＬm座標の値DL*の平
均値と標準偏差σ［DL*］について計算する。
【０１０９】シフト量δについて所定の範囲δinf〜δ
supでステップＳＴ1.13の計算が終了したと判断される
と（ステップＳＴ1.4）、ステップＳＴ1.14で真のチャ
ネルショートニングDLを与えるシフト量δ0を推定す
る。このシフト量δ0は、標準偏差σ［DL*］が最小とな
るときのシフト量δである。ステップＳＴ1.15では、真
のチャネルショートニングDLがシフト量δ0の仮想点の
Ｌm座標の値DL*の平均値で与えられる。そして、ステッ
プＳＴ1.16で、実効チャネル長Ｌeffは、マスクチャネ
ル長Ｌmと真のチャネルショートニングDLとの差で決定
され、外部抵抗Ｒsdは前述の数２３で決定される。
supでステップＳＴ1.13の計算が終了したと判断される
と（ステップＳＴ1.4）、ステップＳＴ1.14で真のチャ
ネルショートニングDLを与えるシフト量δ0を推定す
る。このシフト量δ0は、標準偏差σ［DL*］が最小とな
るときのシフト量δである。ステップＳＴ1.15では、真
のチャネルショートニングDLがシフト量δ0の仮想点の
Ｌm座標の値DL*の平均値で与えられる。そして、ステッ
プＳＴ1.16で、実効チャネル長Ｌeffは、マスクチャネ
ル長Ｌmと真のチャネルショートニングDLとの差で決定
され、外部抵抗Ｒsdは前述の数２３で決定される。
【０１１０】次に、実施の形態２による絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置について図１７を用いて説明
する。絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置１Ａ
は、実施の形態１の絶縁ゲート型トランジスタの特性評
価装置１と同様に、被測定物２の測定を行うための測定
装置３に接続されている。この絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価装置１Ａの構成において、図９の特性評価
装置１と同一符号で示された部分は図９の同一符号部分
に相当する部分である。つまり、特性評価装置１Ａにお
いて、計算部６Ａの抽出部１２Ａと真のシフト量決定部
１３Ａとチャネルショートニング決定部１４Ａ以外の構
成について、特性評価装置１と同じである。特性評価装
置１Ａの抽出部１２Ａでは、ゲートオーバードライブＶ
gtを領域Ωで変化させて、交点座標の（DL*、Ｒsd *）を
求める。真のシフト量決定部１３Ａでは、この領域Ωに
おける交点座標のマスクチャネル長Ｌmの値DL*の標準偏
差σ［DL*］が最小になる値を求め、真のシフト量δ０
が決定される。抽出部１２Ａは、真のシフト量δ０とそ
れに対応する交点のＬm座標の値DL*をチャネルショート
ニング決定部１４Ａに対して出力する。チャネルショー
トニング決定部１４Ａでは、真のシフト量δ０について
領域Ωに渡る仮想点のＬm座標の値DL*の平均値からチャ
ネルショートニングDLを決定する。
ランジスタの特性評価装置について図１７を用いて説明
する。絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置１Ａ
は、実施の形態１の絶縁ゲート型トランジスタの特性評
価装置１と同様に、被測定物２の測定を行うための測定
装置３に接続されている。この絶縁ゲート型トランジス
タの特性評価装置１Ａの構成において、図９の特性評価
装置１と同一符号で示された部分は図９の同一符号部分
に相当する部分である。つまり、特性評価装置１Ａにお
いて、計算部６Ａの抽出部１２Ａと真のシフト量決定部
１３Ａとチャネルショートニング決定部１４Ａ以外の構
成について、特性評価装置１と同じである。特性評価装
置１Ａの抽出部１２Ａでは、ゲートオーバードライブＶ
gtを領域Ωで変化させて、交点座標の（DL*、Ｒsd *）を
求める。真のシフト量決定部１３Ａでは、この領域Ωに
おける交点座標のマスクチャネル長Ｌmの値DL*の標準偏
差σ［DL*］が最小になる値を求め、真のシフト量δ０
が決定される。抽出部１２Ａは、真のシフト量δ０とそ
れに対応する交点のＬm座標の値DL*をチャネルショート
ニング決定部１４Ａに対して出力する。チャネルショー
トニング決定部１４Ａでは、真のシフト量δ０について
領域Ωに渡る仮想点のＬm座標の値DL*の平均値からチャ
ネルショートニングDLを決定する。
【０１１１】実施の形態２による絶縁ゲート型トランジ
スタの製造方法については、図１１におけるステップＳ
Ｔ５２においてＫＹ法に代えて実施の形態２による絶縁
ゲート型トランジスタの評価方法を用いればよく、上記
実施の形態１による絶縁ゲート型トランジスタの製造方
法と同様の効果を奏する。
スタの製造方法については、図１１におけるステップＳ
Ｔ５２においてＫＹ法に代えて実施の形態２による絶縁
ゲート型トランジスタの評価方法を用いればよく、上記
実施の形態１による絶縁ゲート型トランジスタの製造方
法と同様の効果を奏する。
【０１１２】なお、実施の形態１および実施の形態２に
よるチャネルショートニングDLの抽出において、ショー
トトランジスタShのマスクチャネル長ＬmShがロングト
ランジスタLoのマスクチャネル長ＬmLoよりも十分に小
さい（ＬmSh＜＜ＬmLo）とき、マスクチャネル長ＬmLo
とゲート仕上がり長ＬgLoとの差は仮想点のＬm座標の値
DL*の決定にほとんど影響せず、ショートトランジスタS
hの真のチャネルショートニングDLを決定できる。例え
ば、パターン幅が０．３５μｍ以下のレベルのデバイス
／回路パフォーマンスを評価するためには、各トランジ
スタのチャネルショートニングDLを抽出することが要求
される。各トランジスタに対してチャネルショートニン
グDLを抽出するにはショートトランジスタShとリファレ
ンスとなるロングトランジスタLoの２つのトランジスタ
を用いる。このようなチャネルショートニングDLの抽出
においてゲート仕上がり長Ｌgとマスクチャネル長Ｌmと
の差がトランジスタにより異なるために生じる誤差につ
いて説明する。マスクチャネル長Ｌmを用いたときの仮
想点のＬm座標の値DL*は数４０で与えられる。
よるチャネルショートニングDLの抽出において、ショー
トトランジスタShのマスクチャネル長ＬmShがロングト
ランジスタLoのマスクチャネル長ＬmLoよりも十分に小
さい（ＬmSh＜＜ＬmLo）とき、マスクチャネル長ＬmLo
とゲート仕上がり長ＬgLoとの差は仮想点のＬm座標の値
DL*の決定にほとんど影響せず、ショートトランジスタS
hの真のチャネルショートニングDLを決定できる。例え
ば、パターン幅が０．３５μｍ以下のレベルのデバイス
／回路パフォーマンスを評価するためには、各トランジ
スタのチャネルショートニングDLを抽出することが要求
される。各トランジスタに対してチャネルショートニン
グDLを抽出するにはショートトランジスタShとリファレ
ンスとなるロングトランジスタLoの２つのトランジスタ
を用いる。このようなチャネルショートニングDLの抽出
においてゲート仕上がり長Ｌgとマスクチャネル長Ｌmと
の差がトランジスタにより異なるために生じる誤差につ
いて説明する。マスクチャネル長Ｌmを用いたときの仮
想点のＬm座標の値DL*は数４０で与えられる。
【０１１３】
【数４０】
【０１１４】いま、ゲート仕上がり長‐ソース・ドレイ
ン間抵抗平面（Ｌg‐Ｒtot平面）における、交点のＬg
座標をDL**とすると数４１が得られる。
ン間抵抗平面（Ｌg‐Ｒtot平面）における、交点のＬg
座標をDL**とすると数４１が得られる。
【０１１５】
【数４１】
【０１１６】ロングトランジスタLoおよびショートトラ
ンジスタShのゲート仕上がり長ＬgLo，ＬgShとマスクチ
ャネル長ＬmLo，ＬmShとの間には、これらの差を示すΔ
ＬLo，ΔＬShを用い、それぞれ数４２，数４３の関係が
成り立つので、数４０から数４３を用いると、交点のＬ
m座標の値DL*と交点のＬg座標の値DL**との差は数４４
のようになる。ただし、ΔＬは数４５に示すとおり定義
されている。
ンジスタShのゲート仕上がり長ＬgLo，ＬgShとマスクチ
ャネル長ＬmLo，ＬmShとの間には、これらの差を示すΔ
ＬLo，ΔＬShを用い、それぞれ数４２，数４３の関係が
成り立つので、数４０から数４３を用いると、交点のＬ
m座標の値DL*と交点のＬg座標の値DL**との差は数４４
のようになる。ただし、ΔＬは数４５に示すとおり定義
されている。
【０１１７】
【数４２】
【０１１８】
【数４３】
【０１１９】
【数４４】
【０１２０】
【数４５】
【０１２１】数４３、数４４は、ＬmSh＜＜ＬmLoの関係
が成り立つ場合、ショートトランジスタShの実効チャネ
ル長Ｌeffが抽出されることを表している。数４４の最
後の式の第２項が誤差を表す。いま、相対誤差をｒで表
すと数４６を得る。そして、ＬLo≒ＬmLoとすると、数
４６は数４７のように変形される。
が成り立つ場合、ショートトランジスタShの実効チャネ
ル長Ｌeffが抽出されることを表している。数４４の最
後の式の第２項が誤差を表す。いま、相対誤差をｒで表
すと数４６を得る。そして、ＬLo≒ＬmLoとすると、数
４６は数４７のように変形される。
【０１２２】
【数４６】
【０１２３】
【数４７】
【０１２４】数４７は、ロングトランジスタLoのサイズ
に制限を与える。例えば、ΔＬ＝０．１μｍ、ｒ＝０．
０２の場合、確度良くショートトランジスタShの実効チ
ャネル長を抽出するためにはロングトランジスタのマス
クチャネル長ＬmLoを５μｍよりも大きくする必要があ
る。
に制限を与える。例えば、ΔＬ＝０．１μｍ、ｒ＝０．
０２の場合、確度良くショートトランジスタShの実効チ
ャネル長を抽出するためにはロングトランジスタのマス
クチャネル長ＬmLoを５μｍよりも大きくする必要があ
る。
【０１２５】次に、フィールド分離のばらつきによりチ
ャネル幅が等しくないことによる影響の考察を行う。ソ
ース・ドレイン間抵抗Ｒtotを数４８で表す。ここで、
ｇはチャネルのシート抵抗を表す。
ャネル幅が等しくないことによる影響の考察を行う。ソ
ース・ドレイン間抵抗Ｒtotを数４８で表す。ここで、
ｇはチャネルのシート抵抗を表す。
【０１２６】
【数４８】
【０１２７】ショートトランジスタShとロングトランジ
スタLoのチャネル幅Ｗの差をΔＷ（＝ＷeffSh−
ＷeffLo）と置くと、数４８は数４９のように変形でき
る。
スタLoのチャネル幅Ｗの差をΔＷ（＝ＷeffSh−
ＷeffLo）と置くと、数４８は数４９のように変形でき
る。
【０１２８】
【数４９】
【０１２９】数４９は、シート抵抗ｇが実効チャネル幅
Ｗeffに依存しないと仮定すると、実効チャネル長Ｌ
effShが（１−ΔＷ／ＷeffLo）倍になったように見える
ことを表している。いま、相対誤差をｒで表すと、誤差
Δｒについて数５０を得る。
Ｗeffに依存しないと仮定すると、実効チャネル長Ｌ
effShが（１−ΔＷ／ＷeffLo）倍になったように見える
ことを表している。いま、相対誤差をｒで表すと、誤差
Δｒについて数５０を得る。
【０１３０】
【数５０】
【０１３１】実効チャネル幅ＷeffLoがほぼマスクチャ
ネル幅ＷmLoに等しいとすると、数５０は数５１のよう
に変形できる。
ネル幅ＷmLoに等しいとすると、数５０は数５１のよう
に変形できる。
【０１３２】
【数５１】
【０１３３】数５１は、抽出に用いるロングトランジス
タLoのマスクチャネル幅ＷmLoに制限を与える。例え
ば、２つのトランジスタLo，Shの実効チャネル幅の差Δ
Ｗを０．１μｍ、相対誤差ｒを０．０２とした場合、確
度良くショートトランジスタShの実効チャネル長を抽出
するためには、ロングトランジスタLoのマスクチャネル
幅ＷmLoを５μｍよりも大きくする必要がある。
タLoのマスクチャネル幅ＷmLoに制限を与える。例え
ば、２つのトランジスタLo，Shの実効チャネル幅の差Δ
Ｗを０．１μｍ、相対誤差ｒを０．０２とした場合、確
度良くショートトランジスタShの実効チャネル長を抽出
するためには、ロングトランジスタLoのマスクチャネル
幅ＷmLoを５μｍよりも大きくする必要がある。
【０１３４】次に、抽出に用いるトランジスタの外部抵
抗Ｒsdが異なることによる影響を考察する。外部抵抗Ｒ
sdのゲートオーバードライブＶgt依存性が無視できると
仮定すると、誤差ΔＲsdShは、数５２で表される。ただ
し、ΔＲsdは数５３で与えられる。Ｒsd *−Ｒsd **は図
３４で定義される。
抗Ｒsdが異なることによる影響を考察する。外部抵抗Ｒ
sdのゲートオーバードライブＶgt依存性が無視できると
仮定すると、誤差ΔＲsdShは、数５２で表される。ただ
し、ΔＲsdは数５３で与えられる。Ｒsd *−Ｒsd **は図
３４で定義される。
【０１３５】
【数５２】
【０１３６】
【数５３】
【０１３７】いま、相対誤差をｒで表すと、数５４を得
る。また、数５４を変形して、数５５を得る。
る。また、数５４を変形して、数５５を得る。
【０１３８】
【数５４】
【０１３９】
【数５５】
【０１４０】数５５は、ロングトランジスタLoのサイズ
に制限を与える。例えば、｜ΔＲsd｜／Ｒsdsh＝１、ｒ
＝０．０５、Ｌmsh＝０．２μｍとすると、確度良くシ
ョートトランジスタShの実効チャネル長ＬeffShを抽出
するためには、ロングトランジスタLoのマスクチャネル
長ＬmLoが４μｍよりも大きくなるように設定する必要
がある。
に制限を与える。例えば、｜ΔＲsd｜／Ｒsdsh＝１、ｒ
＝０．０５、Ｌmsh＝０．２μｍとすると、確度良くシ
ョートトランジスタShの実効チャネル長ＬeffShを抽出
するためには、ロングトランジスタLoのマスクチャネル
長ＬmLoが４μｍよりも大きくなるように設定する必要
がある。
【０１４１】次に、飽和ドリフト速度がチャネルショー
トニングDL抽出に及ぼす影響を考察する。ドレイン電流
は数５６で見積もることができる。
トニングDL抽出に及ぼす影響を考察する。ドレイン電流
は数５６で見積もることができる。
【０１４２】
【数５６】
【０１４３】ここで、μは移動度を、Ｃoxは酸化膜容量
を、Ｕ１はμ／（２・Ｖsat）を表す。ただし、Ｖsatは
飽和速度である。（１＋Ｕ１・Ｖds／Ｌeff）-1の項が
飽和ドリフト速度の効果を表している。いま、単位チャ
ネル当たりのチャネル抵抗が実効チャネル長Ｌeffに依
存しないと考えると、ショートトランジスタShの実効チ
ャネル長ＬeffShは、実効的に（１＋Ｕ１・Ｖds／
Ｌeff）倍に見える。その結果、チャネルショートニン
グDLはＵ１・Ｖdsだけ小さく抽出されることになる。
を、Ｕ１はμ／（２・Ｖsat）を表す。ただし、Ｖsatは
飽和速度である。（１＋Ｕ１・Ｖds／Ｌeff）-1の項が
飽和ドリフト速度の効果を表している。いま、単位チャ
ネル当たりのチャネル抵抗が実効チャネル長Ｌeffに依
存しないと考えると、ショートトランジスタShの実効チ
ャネル長ＬeffShは、実効的に（１＋Ｕ１・Ｖds／
Ｌeff）倍に見える。その結果、チャネルショートニン
グDLはＵ１・Ｖdsだけ小さく抽出されることになる。
【０１４４】飽和ドリフト速度は、ソース・ドレイン電
流‐ソース・ドレイン間電圧特性（Ｉds‐Ｖds特性）の
測定バイアス条件のうちソース・ドレイン間電圧Ｖdsに
制限を与える。０．１８μｍのＮＭＯＳトランジスタと
ＰＭＯＳトランジスタに対する、チャネルショートニン
グDLの抽出値のソース・ドレイン間電圧依存性（Ｖds依
存性）をそれぞれ図１８、図１９に示す。なお、図１８
および図１９においても表記されているＳ&Ｉ法は、実
施の形態２による絶縁ゲート型トランジスタの特性評価
方法を表す。ＰＭＯＳトランジスタについては、グラフ
の傾きを示すＵ１は０．０３μｍ／Ｖ程度以下である。
従って、ソース・ドレイン間電圧Ｖdsが０．１Ｖ以下な
らば、チャネルショートニングDLの抽出値に０．００３
程度以下の差しかない。しかし、ＮＭＯＳトランジスタ
では、傾きＵ１は０．１５μｍ／Ｖ程度である。従っ
て、ソース・ドレイン間電圧Ｖdsが０．１Ｖの時、チャ
ネルショートニングDLの値として０．０１５μｍ程度小
さい値が抽出される。真の実効チャネル長Ｌeffの値
は、例えば図９に示す出力部７において計算部６から入
力した各ドレイン電圧毎の実効チャネル長の値を用い、
実効チャネル長‐ソース・ドレイン間電圧の特性を示す
直線を外挿して、ソース・ドレイン間電圧Ｖdsが０の時
の実効チャネル長Ｌeffの値で与えられる。しかし、製
造工程における実効チャネル長Ｌeffのモニタでは、ソ
ース・トレイン間電圧Ｖdsが０．０５Ｖのデータからの
抽出値を用いる。外挿値の場合、少なくとも２倍のデー
タを必要とすること、ばらつきが実際のそれよりも大き
くなる可能性があることを考慮してモニタリングを行
う。
流‐ソース・ドレイン間電圧特性（Ｉds‐Ｖds特性）の
測定バイアス条件のうちソース・ドレイン間電圧Ｖdsに
制限を与える。０．１８μｍのＮＭＯＳトランジスタと
ＰＭＯＳトランジスタに対する、チャネルショートニン
グDLの抽出値のソース・ドレイン間電圧依存性（Ｖds依
存性）をそれぞれ図１８、図１９に示す。なお、図１８
および図１９においても表記されているＳ&Ｉ法は、実
施の形態２による絶縁ゲート型トランジスタの特性評価
方法を表す。ＰＭＯＳトランジスタについては、グラフ
の傾きを示すＵ１は０．０３μｍ／Ｖ程度以下である。
従って、ソース・ドレイン間電圧Ｖdsが０．１Ｖ以下な
らば、チャネルショートニングDLの抽出値に０．００３
程度以下の差しかない。しかし、ＮＭＯＳトランジスタ
では、傾きＵ１は０．１５μｍ／Ｖ程度である。従っ
て、ソース・ドレイン間電圧Ｖdsが０．１Ｖの時、チャ
ネルショートニングDLの値として０．０１５μｍ程度小
さい値が抽出される。真の実効チャネル長Ｌeffの値
は、例えば図９に示す出力部７において計算部６から入
力した各ドレイン電圧毎の実効チャネル長の値を用い、
実効チャネル長‐ソース・ドレイン間電圧の特性を示す
直線を外挿して、ソース・ドレイン間電圧Ｖdsが０の時
の実効チャネル長Ｌeffの値で与えられる。しかし、製
造工程における実効チャネル長Ｌeffのモニタでは、ソ
ース・トレイン間電圧Ｖdsが０．０５Ｖのデータからの
抽出値を用いる。外挿値の場合、少なくとも２倍のデー
タを必要とすること、ばらつきが実際のそれよりも大き
くなる可能性があることを考慮してモニタリングを行
う。
【０１４５】ところで、ゲート仕上がり長Ｌgと実効チ
ャネル長Ｌeffの差で定義されるチャネルショートニン
グDLTの効率的かつ高確度な抽出は、論理回路の回路シ
ミュレーションに関するパラメータ抽出、例えばSPICE
パラメータ抽出におけるゲート仕上がり長Ｌgの補正に
とって重要である。例えば、SPICEパラメータ抽出にお
いて、マスクチャネル長Ｌmが０．５μｍ程度以下のト
ランジスタに対し、電気的にゲート仕上がり長Ｌgの補
正を行っている。マスクチャネル長Ｌmが０．３５μｍ
以下レベルのトランジスタでは、マスクチャネル長Ｌm
とゲート仕上がり長Ｌgの間にある非線形的な関係を無
視することはできない。それゆえ、各トランジスタのゲ
ート仕上がり長Ｌgを知る必要がある。しかし、全ての
トランジスタに対して、電子顕微鏡でゲート仕上がり長
Ｌgを測定することは困難である。そこで、実施の形態
１で説明したＫＹ法または実施の形態２で説明したＳ&
Ｉ法を用いて、電気的なゲート仕上がり長Ｌgの補正を
次のように行う。まず、少なくとも一つ以上のトランジ
スタのゲート仕上がり長Ｌgを、従来からある手法を用
いて電子顕微鏡で測定する。測定されたトランジスタ
は、リファレンスとなる。次に、リファレンスとなる、
それらトランジスタに対し、ゲート仕上がり長Ｌgと実
効チャネル長Ｌeffの差DLTをＫＹ法またはＳ&Ｉ法で抽
出する。その次に、ゲート仕上がり長Ｌgを電子顕微鏡
で測定していないトランジスタの実効チャネル長Ｌeff
を抽出し、そのトランジスタのゲート仕上がり長Ｌgを
実効チャネル長ＬeffとチャネルショートニングDLTの和
で与える。マスクチャネル長Ｌmが異なる２つ以上のト
ランジスタをリファレンスとして用いる場合には、チャ
ネルショートニングDLTの補間値を用いる。なお、チャ
ネルショートニングDLTのばらつきはゲート仕上がり長
Ｌgのばらつきに対して無視できると仮定している。こ
こで、マスクチャネル長Ｌmが０．１８μｍのＰＭＯＳ
トランジスタに対する、ＫＹ法とＳ&Ｉ法によるゲート
仕上がり長Ｌgの補正の結果を図２０に示す。また、図
２１〜図２３に、マスクチャネル幅Ｗｍを２１．６μｍ
として、マスクチャネル長Ｌｍをそれぞれ０．１６μ
ｍ、０．１８μｍ、０．２０μｍとしたときのＩdS‐Ｖ
ds特性について、測定値とＫＹ法をによる抽出値を用い
たシミュレーション結果とを示す。ここに示す測定値と
シミュレーション結果とは誤差２％以下の確度で一致し
ている。
ャネル長Ｌeffの差で定義されるチャネルショートニン
グDLTの効率的かつ高確度な抽出は、論理回路の回路シ
ミュレーションに関するパラメータ抽出、例えばSPICE
パラメータ抽出におけるゲート仕上がり長Ｌgの補正に
とって重要である。例えば、SPICEパラメータ抽出にお
いて、マスクチャネル長Ｌmが０．５μｍ程度以下のト
ランジスタに対し、電気的にゲート仕上がり長Ｌgの補
正を行っている。マスクチャネル長Ｌmが０．３５μｍ
以下レベルのトランジスタでは、マスクチャネル長Ｌm
とゲート仕上がり長Ｌgの間にある非線形的な関係を無
視することはできない。それゆえ、各トランジスタのゲ
ート仕上がり長Ｌgを知る必要がある。しかし、全ての
トランジスタに対して、電子顕微鏡でゲート仕上がり長
Ｌgを測定することは困難である。そこで、実施の形態
１で説明したＫＹ法または実施の形態２で説明したＳ&
Ｉ法を用いて、電気的なゲート仕上がり長Ｌgの補正を
次のように行う。まず、少なくとも一つ以上のトランジ
スタのゲート仕上がり長Ｌgを、従来からある手法を用
いて電子顕微鏡で測定する。測定されたトランジスタ
は、リファレンスとなる。次に、リファレンスとなる、
それらトランジスタに対し、ゲート仕上がり長Ｌgと実
効チャネル長Ｌeffの差DLTをＫＹ法またはＳ&Ｉ法で抽
出する。その次に、ゲート仕上がり長Ｌgを電子顕微鏡
で測定していないトランジスタの実効チャネル長Ｌeff
を抽出し、そのトランジスタのゲート仕上がり長Ｌgを
実効チャネル長ＬeffとチャネルショートニングDLTの和
で与える。マスクチャネル長Ｌmが異なる２つ以上のト
ランジスタをリファレンスとして用いる場合には、チャ
ネルショートニングDLTの補間値を用いる。なお、チャ
ネルショートニングDLTのばらつきはゲート仕上がり長
Ｌgのばらつきに対して無視できると仮定している。こ
こで、マスクチャネル長Ｌmが０．１８μｍのＰＭＯＳ
トランジスタに対する、ＫＹ法とＳ&Ｉ法によるゲート
仕上がり長Ｌgの補正の結果を図２０に示す。また、図
２１〜図２３に、マスクチャネル幅Ｗｍを２１．６μｍ
として、マスクチャネル長Ｌｍをそれぞれ０．１６μ
ｍ、０．１８μｍ、０．２０μｍとしたときのＩdS‐Ｖ
ds特性について、測定値とＫＹ法をによる抽出値を用い
たシミュレーション結果とを示す。ここに示す測定値と
シミュレーション結果とは誤差２％以下の確度で一致し
ている。
【０１４６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１あるいは
請求項７記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方
法、請求項１１あるいは請求項１７記載の絶縁ゲート型
トランジスタの特性評価装置、または請求項２０あるい
は請求項２１記載の特性評価プログラムを記録してある
コンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、第２ゲ
ートオーバードライブの範囲に係わらず、第２絶縁ゲー
ト型トランジスタの閾値電圧が確度よく抽出でき、実効
チャネル長や外部抵抗の抽出確度を向上させることがで
きるという効果がある。
請求項７記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方
法、請求項１１あるいは請求項１７記載の絶縁ゲート型
トランジスタの特性評価装置、または請求項２０あるい
は請求項２１記載の特性評価プログラムを記録してある
コンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、第２ゲ
ートオーバードライブの範囲に係わらず、第２絶縁ゲー
ト型トランジスタの閾値電圧が確度よく抽出でき、実効
チャネル長や外部抵抗の抽出確度を向上させることがで
きるという効果がある。
【０１４７】請求項２記載の絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価方法または請求項１２記載の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置によれば、特性曲線を直線で
近似するので、仮想点を直線の交点として、また交点で
の傾きを直線の傾きとして求められるので、仮想点と仮
想点での傾きの抽出が容易であるという効果がある。
の特性評価方法または請求項１２記載の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置によれば、特性曲線を直線で
近似するので、仮想点を直線の交点として、また交点で
の傾きを直線の傾きとして求められるので、仮想点と仮
想点での傾きの抽出が容易であるという効果がある。
【０１４８】請求項３、請求項４、請求項５あるいは請
求項６記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法
または請求項１３、請求項１４、請求項１５あるいは請
求項１６記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装
置によれば、仮想点の座標のゲートオーバードライブに
関する微分を求めなくてよいので誤差を軽減できる可能
性があるという効果がある。特性曲線から求められる交
点の座標は、特性曲線のＹ切片やＸ切片の値より、ノイ
ズの影響を大きく受けるからである。従って、仮想点の
座標のゲートオーバードライブに関する微分の誤差は、
切片のその微分の誤差よりも大きくなる。
求項６記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法
または請求項１３、請求項１４、請求項１５あるいは請
求項１６記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装
置によれば、仮想点の座標のゲートオーバードライブに
関する微分を求めなくてよいので誤差を軽減できる可能
性があるという効果がある。特性曲線から求められる交
点の座標は、特性曲線のＹ切片やＸ切片の値より、ノイ
ズの影響を大きく受けるからである。従って、仮想点の
座標のゲートオーバードライブに関する微分の誤差は、
切片のその微分の誤差よりも大きくなる。
【０１４９】請求項８記載の絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価方法または請求項１８記載の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置によれば、所定の形状となっ
ている特性曲線の検出が簡単になるので、特性評価の高
速化が容易になるという効果がある。
の特性評価方法または請求項１８記載の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置によれば、所定の形状となっ
ている特性曲線の検出が簡単になるので、特性評価の高
速化が容易になるという効果がある。
【０１５０】請求項９記載の絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価方法または請求項１９記載の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置によれば、ドリフト速度飽和
による誤差を取り除くことができ、抽出確度を向上させ
ることができるという効果がある。
の特性評価方法または請求項１９記載の絶縁ゲート型ト
ランジスタの特性評価装置によれば、ドリフト速度飽和
による誤差を取り除くことができ、抽出確度を向上させ
ることができるという効果がある。
【０１５１】請求項１０記載の絶縁ゲート型トランジス
タの製造方法によれば、絶縁ゲート型トランジスタの特
性評価方法によって非破壊的に、かつ高い確度で閾値電
圧と実効チャネル長を抽出できるので、製造期間の短縮
が図れるという効果がある。
タの製造方法によれば、絶縁ゲート型トランジスタの特
性評価方法によって非破壊的に、かつ高い確度で閾値電
圧と実効チャネル長を抽出できるので、製造期間の短縮
が図れるという効果がある。
【図１】 この発明の概要を説明するためのフローチャ
ートである。
ートである。
【図２】 図１の一ステップを説明するための概念図で
ある。
ある。
【図３】 実施の形態１の絶縁ゲート型トランジスタの
評価方法の手順の一例を示すフローチャートである。
評価方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】 真のシフト量の決定について説明するための
グラフである。
グラフである。
【図５】 実施の形態１の効果の一例を説明するための
グラフである。
グラフである。
【図６】 実施の形態１の効果の他の例を説明するため
のグラフである。
のグラフである。
【図７】 実施の形態１の効果の他の例を説明するため
のグラフである。
のグラフである。
【図８】 高次の近似について説明するための図であ
る。
る。
【図９】 実施の形態１の絶縁ゲート型トランジスタの
特性評価装置の一構成例を示すブロック図である。
特性評価装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１０】 図９の計算部をコンピュータで実現する概
念を示す概念図である。
念を示す概念図である。
【図１１】 実施の形態１の絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価方法を用いる絶縁ゲート型トランジスタの製
造工程を示すフローチャートである。
の特性評価方法を用いる絶縁ゲート型トランジスタの製
造工程を示すフローチャートである。
【図１２】 絶縁ゲート型トランジスタの製造における
マスクチャネル長と実効チャネル長との関係を示すグラ
フである。
マスクチャネル長と実効チャネル長との関係を示すグラ
フである。
【図１３】 絶縁ゲート型トランジスタの製造における
実効チャネル長と閾値電圧との関係を示すグラフであ
る。
実効チャネル長と閾値電圧との関係を示すグラフであ
る。
【図１４】 実施の形態２の概要を説明するためのグラ
フである。
フである。
【図１５】 実施の形態２の絶縁ゲート型トランジスタ
の評価方法の手順の一例を示すフローチャートである。
の評価方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】 実施の形態２におけるチャネルショートニ
ングの決定について説明するためのグラフである。
ングの決定について説明するためのグラフである。
【図１７】 実施の形態２の絶縁ゲート型トランジスタ
の特性評価装置の一構成例を示すブロック図である。
の特性評価装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１８】 ゲート・ドレイン間電圧と実効チャネル長
との関係の一例を示すグラフである。
との関係の一例を示すグラフである。
【図１９】 ゲート・ドレイン間電圧と実効チャネル長
との関係の他の例を示すグラフである。
との関係の他の例を示すグラフである。
【図２０】 ＫＹ法とＳ&Ｉ法によるゲート仕上がり長
の補正を示すグラフである。
の補正を示すグラフである。
【図２１】 ドレイン電流‐ゲート電圧の特性について
実測値と第１のシミュレーション結果を比較するための
グラフである。
実測値と第１のシミュレーション結果を比較するための
グラフである。
【図２２】 ドレイン電流‐ゲート電圧の特性について
実測値と第２のシミュレーション結果を比較するための
グラフである。
実測値と第２のシミュレーション結果を比較するための
グラフである。
【図２３】 ドレイン電流‐ゲート電圧の特性について
実測値と第３のシミュレーション結果を比較するための
グラフである。
実測値と第３のシミュレーション結果を比較するための
グラフである。
【図２４】 チャネル抵抗と外部抵抗と実効チャネル長
とマスクチャネル長とチャネルショートニングの関係を
示す概念図である。
とマスクチャネル長とチャネルショートニングの関係を
示す概念図である。
【図２５】 ソース・ドレイン間抵抗とマスクチャネル
長との間に近似的に成立する関係を示すグラフである。
長との間に近似的に成立する関係を示すグラフである。
【図２６】 ＴＭＣ法による実効チャネル長の抽出を説
明するためのグラフである。
明するためのグラフである。
【図２７】 ＴＭＣ法による実効チャネル長の抽出を説
明するためのグラフである。
明するためのグラフである。
【図２８】 閾値電圧の抽出について説明するためのグ
ラフである。
ラフである。
【図２９】 閾値電圧の不確かさのためにＴＭＣ法にお
いて生じる誤差を説明するためのグラフである。
いて生じる誤差を説明するためのグラフである。
【図３０】 Ｓ&Ｒ法における標準偏差の計算について
説明するためのグラフである。
説明するためのグラフである。
【図３１】 Ｓ&Ｒ法における真のシフト量の決定を説
明するためのグラフである。
明するためのグラフである。
【図３２】 Ｓ&Ｒ法におけるチャネルショートニング
のゲートオーバードライブ領域上限に対する依存性の一
例を示すグラフである。
のゲートオーバードライブ領域上限に対する依存性の一
例を示すグラフである。
【図３３】 Ｓ&Ｒ法におけるチャネルショートニング
のチャネル長依存性の一例を示すグラフである。
のチャネル長依存性の一例を示すグラフである。
【図３４】 Ｒsd *とＲsd **の定義を説明するための図
である。
である。
１，１Ａ 特性評価装置、４ 制御部、５ 入力部、
６，６Ａ 計算部、７出力部、１１ 閾値電圧・仮想シ
フト量決定部、１２，１２Ａ 抽出部、１３，１３Ａ
真のシフト量決定部、１４，１４Ａ チャネルショート
ニング決定部。
６，６Ａ 計算部、７出力部、１１ 閾値電圧・仮想シ
フト量決定部、１２，１２Ａ 抽出部、１３，１３Ａ
真のシフト量決定部、１４，１４Ａ チャネルショート
ニング決定部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 網城 啓之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 丸山 裕子 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4M106 AA01 AB03 AB04 BA14 CA01 CA02 CA04 CA10 CA32 5F040 DA00 DA30 DB01 DB10 (54)【発明の名称】 絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法、絶縁ゲート型トランジスタの製造方法、絶縁ゲート 型トランジスタの特性評価装置、および特性評価プログラムを記録してあるコンピュータ読み取 り可能な記録媒体
Claims (21)
- 【請求項１】 （ａ）マスクチャネル長のみが互いに異
なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタを準備
するステップと、 （ｂ）前記少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタ
のうち、チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トラン
ジスタに関する閾値電圧を抽出し、チャネル長の短い方
の第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定するとともに推定した当該閾値電圧の値を第１の推定
値とするステップと、 （ｃ）前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲート電圧
と抽出された前記第１絶縁ゲート型トランジスタの前記
閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライブと定義す
るとともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタのゲート
電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオーバード
ライブと定義したとき、前記マスクチャネル長をＸ軸、
ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面におい
て、前記第１および第２ゲートオーバードライブが等し
いという条件の下で、前記第１および第２絶縁ゲート型
トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース・ド
レイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第１お
よび第２ゲートオーバードライブを微小変化させても前
記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定される
仮想点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の値および
Ｙ座標の値をそれぞれ第２および第３の推定値とし、並
びに前記仮想点における前記特性曲線の傾きを抽出する
とともに抽出した当該傾きの値を第４の推定値とするス
テップと、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）を、前記第１の推定値を変化
させて繰り返し行うステップと、 （ｅ）前記ステップ（ｃ）、（ｄ）に係わる前記第２か
ら第４の推定値の中から、前記第１および第２ゲートオ
ーバードライブの微小変化に対し、前記第２の推定値の
変化分と前記第４の推定値との積に前記第３の推定値の
変化分が等しくなるときの最適な第２から第４の推定値
を求め、当該最適な第２から第４の推定値に対応する最
適な第１の推定値を決定すると共に、前記最適な第１の
推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トランジスタの
閾値電圧の真の値を決定するステップと、 （ｆ）前記閾値電圧の真の値から前記マスクチャネル長
と実効チャネル長との差および外部抵抗を決定するステ
ップとを備える絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方
法。 - 【請求項２】 前記ステップ（ｅ）では、前記特性曲線
を、前記Ｘ‐Ｙ平面において、前記第１のゲートオーバ
ードライブが第１の値のときに前記第１絶縁ゲート型ト
ランジスタについて与えられる第１の点と、前記第２ゲ
ートオーバードライブが前記第１の値の時に前記第２絶
縁ゲート型トランジスタについて与えられる第２の点と
を通る第１の直線で近似することを特徴とする、請求項
１記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項３】 前記ステップ（ｅ）は、前記第１および
第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前記第
２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前記積
に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるときの前
記最適な第２から第４の推定値を、 【数１】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項４】 前記ステップ（ｅ）は、前記第１および
第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前記第
２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前記積
に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるときの前
記最適な第２から第４の推定値を、 【数２】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項５】 前記ステップ（ｅ）は、前記第１および
第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前記第
２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前記積
に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるときの前
記最適な第２から第４の推定値を、 【数３】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項６】 前記ステップ（ｅ）は、前記第１および
第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前記第
２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前記積
に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるときの前
記最適な第２から第４の推定値を、 【数４】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項７】 （ａ）マスクチャネル長のみが互いに異
なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタを準備
するステップと、 （ｂ）前記少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタ
のうち、チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トラン
ジスタに関する閾値電圧を抽出し、チャネル長の短い方
の第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を推
定して推定した値を第１の推定値とするステップと、 （ｃ）前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲート電圧
と抽出した前記第１絶縁ゲート型トランジスタの前記閾
値電圧との差を第１ゲートオーバードライブと定義する
とともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタのゲート電
圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオーバードラ
イブと定義したときに、前記マスクチャネル長をＸ軸、
ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面におい
て、前記第１および第２ゲートオーバードライブが等し
いという条件の下で、前記第１および第２絶縁ゲート型
トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース・ド
レイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第１お
よび第２ゲートオーバードライブを微小変化させたとき
に、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と推定
される仮想点を抽出して当該仮想点におけるＸ座標の値
を第２の推定値とするステップと、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）を、前記第１の推定値を変化
させて繰り返し行うステップと、 （ｅ）前記ステップ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に係わる前
記第１および第２の推定値の中から、前記第２ゲートオ
ーバードライブをＸ軸にとり前記第２の推定値をＹ軸に
とったときの、前記第２ゲートオーバードライブと前記
第２の推定値との関係を示す特性曲線の形状が、前記第
２ゲートオーバードライブの所定の範囲において所定の
形状となる場合の最適な第１の推定値を求め、当該最適
な第１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トラン
ジスタの閾値電圧の真の値を決定するステップと、 （ｆ）前記閾値電圧の真の値から前記マスクチャネル長
と実効チャネル長との差および外部抵抗を決定するステ
ップとを備える絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方
法。 - 【請求項８】 前記ステップ（ｅ）は、前記所定の形状
となっている前記特性曲線を検出するために、複数の前
記特性曲線の中から前記所定の範囲において前記第２の
推定値が最もよく一定値に収束している最適な前記特性
曲線を求めるステップを含むことを特徴とする、請求項
７記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項９】 （ａ）ソース・ドレイン間電圧の異なる
２つ以上のドレイン電流‐ゲート電圧特性から、抵抗に
基づく方法を用いて、それぞれ実効チャネル長を抽出す
るステップと、 （ｂ）前記ステップ（ａ）で異なるソース・ドレイン間
電圧について抽出した実効チャネル長から外挿して実効
チャネル長を決定するステップとを備える絶縁ゲート型
トランジスタの特性評価方法。 - 【請求項１０】 マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタを作成する
工程と、 前記２つの絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電流特
性をゲート電圧およびソース・ドレイン間電圧を変えて
測定する工程と、 請求項１から請求項９のうちのいずれかに記載されてい
る絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法を用いて前
記絶縁ゲート型トランジスタの閾値電圧と実効チャネル
長を決定する工程と、 前記ドレイン電流特性、前記閾値電圧および前記実効チ
ャネル長の仕様適合性を判断する工程とを備える、絶縁
ゲート型トランジスタの製造方法。 - 【請求項１１】 マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チ
ャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関
する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する特性を評価する絶縁ゲート
型トランジスタの特性評価装置であって、 前記第１絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を
抽出し、前記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾
値電圧を推定し、推定して得た値を第１の推定値とする
閾値電圧推定手段と、 前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲート電圧と抽出
した前記第１絶縁ゲート型トランジスタの前記閾値電圧
との差を第１ゲートオーバードライブと定義するととも
に前記第１および第２絶縁ゲート型トランジスタのゲー
ト電圧とび前記第１の推定値との差を第２ゲートオーバ
ードライブと定義し、前記マスクチャネル長をＸ軸、ソ
ース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面において
前記第１および第２絶縁ゲート型トランジスタの前記マ
スクチャネル長と前記ソース・ドレイン間抵抗との関係
を示す特性曲線から、前記第１および第２ゲートオーバ
ードライブを微小変化させたときに、前記ソース・ドレ
イン間抵抗の変化がほぼ０と推定される仮想点を抽出し
て当該仮想点におけるＸ座標の値およびＹ座標の値をそ
れぞれ第２および第３の推定値とし、並びに前記仮想点
における前記特性曲線の傾きを抽出して当該傾きの値を
第４の推定値とする抽出手段と、 前記第２から第４の推定値の中から、前記第１および第
２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前記第２
の推定値の変化分と前記第４の推定値との積に前記第３
の推定値の変化分が等しくなるときの最適な第２から第
４の推定値を求め、求められた当該第２から第４の推定
値に対応する最適な第１の推定値を決定すると共に、前
記最適な第１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型
トランジスタの真の閾値電圧を決定する閾値電圧決定手
段と、 前記真の閾値電圧に基づいて前記マスクチャネル長と実
効チャネル長との差および外部抵抗を決定するチャネル
ショートニング決定手段とを備える絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価装置。 - 【請求項１２】 前記抽出手段は、前記特性曲線を、前
記Ｘ‐Ｙ平面において、前記第１ゲートオーバードライ
ブが第１の値のときに前記第１絶縁ゲート型トランジス
タについて与えられる第１の点と、前記第２ゲートオー
バードライブが前記第１の値のときに前記第２絶縁ゲー
ト型トランジスタについて与えられる第２の点とを通る
第１の直線を用いて近似することを特徴とする、請求項
１１記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置。 - 【請求項１３】 前記閾値電圧決定手段は、前記第１お
よび第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前
記第２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前
記積に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるとき
の前記最適な第２から第４の推定値を、 【数５】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項１２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装
置。 - 【請求項１４】 前記閾値電圧決定手段は、前記第１お
よび第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前
記第２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前
記積に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるとき
の前記最適な第２から第４の推定値を、 【数６】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項１２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装
置。 - 【請求項１５】 前記閾値電圧決定手段は、前記第１お
よび第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前
記第２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前
記積に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるとき
の前記最適な第２から第４の推定値を、 【数７】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項１２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装
置。 - 【請求項１６】 前記閾値電圧決定手段は、前記第１お
よび第２ゲートオーバードライブの微小変化に対し、前
記第２の推定値の前記変化分と前記第４の推定値との前
記積に前記第３の推定値の前記変化分が等しくなるとき
の前記最適な第２から第４の推定値を、 【数８】 で与えられる関係式から求めることを特徴とする、請求
項１２記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装
置。 - 【請求項１７】 マスクチャネル長のみが互いに異なる
少なくとも２つの絶縁ゲート型トランジスタのうち、チ
ャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型トランジスタに関
する特性を基準としてチャネル長の短い方の第２絶縁ゲ
ート型トランジスタに関する特性を評価する絶縁ゲート
型トランジスタの特性評価装置であって、 前記第１絶縁ゲート型トランジスタに関する閾値電圧を
抽出し、前記第２絶縁ゲート型トランジスタに関する閾
値電圧を推定し、推定して得た値を第１の推定値とする
閾値電圧推定手段と、 前記第１絶縁ゲート型トランジスタのゲート電圧と抽出
された前記第１絶縁ゲート型トランジスタの前記閾値電
圧との差を第１ゲートオーバードライブと定義するとと
もに前記第２絶縁ゲート型トランジスタのゲート電圧と
前記第１の推定値との差を第２ゲートオーバードライブ
をと定義したときに、前記マスクチャネル長をＸ軸、ソ
ース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面において
前記第１および第２絶縁ゲート型トランジスタの前記マ
スクチャネル長と前記ソース・ドレイン間抵抗との関係
を示す特性曲線から、前記第１および第２ゲートオーバ
ードライブを微小変化させたときに、前記ソース・ドレ
イン間抵抗の変化がほぼ０と推定される仮想点を抽出し
て当該仮想点におけるＸ座標の値を第２の推定値とする
抽出手段と、 前記第２の推定値の中から、前記第２ゲートオーバード
ライブをＸ軸にとり前記第２の推定値をＹ軸にとったと
きの、前記第２ゲートオーバードライブと前記第２の推
定値との関係を示す特性曲線の形状が、前記第２ゲート
オーバードライブの所定の範囲において所定の形状とな
る場合の最適な第１の推定値を求め、求められた当該最
適な第１の推定値に基づいて前記第２絶縁ゲート型トラ
ンジスタの真の閾値電を決定する閾値電圧決定手段と、 前記真の閾値電圧に基づいて前記マスクチャネル長と実
効チャネル長との差および外部抵抗を決定するチャネル
ショートニング決定手段とを備える絶縁ゲート型トラン
ジスタの特性評価装置。 - 【請求項１８】 前記閾値電圧決定手段は、前記所定の
形状となっている前記特性曲線を検出するために、複数
の前記特性曲線の中から、前記所定の範囲において前記
第２の推定値が最もよく一定値に収束している最適な前
記特性曲線を求めるステップを含むことを特徴とする、
請求項１７記載の絶縁ゲート型トランジスタの特性評価
装置。 - 【請求項１９】 ソース・ドレイン間電圧の異なる２つ
以上のドレイン電流‐ゲート電圧特性から、抵抗に基づ
く方法を用いて、それぞれ実効チャネル長を抽出する計
算手段と異なるソース・ドレイン間電圧について抽出し
た実効チャネル長から外挿して実効チャネル長を決定す
る出力手段とを備える絶縁ゲート型トランジスタの特性
評価装置。 - 【請求項２０】 コンピュータに、マスクチャネル長の
みが互いに異なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トラン
ジスタのうち、チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型
トランジスタに関する特性を基準としてチャネル長の短
い方の第２絶縁ゲート型トランジスタに関する特性を評
価させる特性評価プログラムを記録してあるコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体であって、 前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タに関する閾値電圧を抽出させ、前記第２絶縁ゲート型
トランジスタに関する閾値電圧を推定させて推定させた
値を第１の推定値とさせる手段と、 前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と抽出させた前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタの閾値電圧との差を第１ゲートオーバードライ
ブと定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲート
オーバードライブと定義したときに、前記マスクチャネ
ル長をＸ軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐
Ｙ平面において、前記第１および第２ゲートオーバード
ライブが等しいという条件の下で、前記第１および第２
絶縁ゲート型トランジスタの前記マスクチャネル長と前
記ソース・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線か
ら、前記第１および第２ゲートオーバードライブを微小
変化させたときに、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化
がほぼ０と推定される仮想点を抽出させて当該仮想点に
おけるＸ座標の値およびＹ座標の値をそれぞれ第２およ
び第３の推定値とさせ、並びに前記仮想点における前記
特性曲線の傾きを抽出させて当該傾きの値を第４の推定
値とさせる手段と、 前記コンピュータに、前記第２から第４の推定値の中か
ら、前記第１および第２ゲートオーバードライブの微小
変化に対し、前記第２の推定値の変化分と前記第４の推
定値との積に前記第３の推定値の変化分が等しくなると
きの最適な第２から第４の推定値を求めさせ、求めさせ
た当該第２から第４の推定値に対応する最適な第１の推
定値を決定すると共に、前記最適な第１の推定値に基づ
いて前記第２絶縁ゲート型トランジスタの真の閾値電圧
を決定させる手段と、 前記コンピュータに、前記真の閾値電圧に基づいて前記
マスクチャネル長と実効チャネル長との差および外部抵
抗を決定させる手段とを含む特性評価プログラムを記録
してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項２１】 コンピュータに、マスクチャネル長の
みが互いに異なる少なくとも２つの絶縁ゲート型トラン
ジスタのうち、チャネル長の長い方の第１絶縁ゲート型
トランジスタに関する特性を基準としてチャネル長の短
い方の第２絶縁ゲート型トランジスタに関する特性を評
価させる特性評価プログラムを記録してあるコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体であって、 前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タに関する閾値電圧を抽出させ、前記第２絶縁ゲート型
トランジスタに関する閾値電圧を推定させて推定させた
値を第１の推定値とさせる手段と、 前記コンピュータに、前記第１絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電圧と抽出させた前記第１絶縁ゲート型トラ
ンジスタの前記閾値電圧を第１ゲートオーバードライブ
と定義するとともに前記第２絶縁ゲート型トランジスタ
のゲート電圧と前記第１の推定値との差を第２ゲートオ
ーバードライブを用いさせ、前記マスクチャネル長をＸ
軸、ソース・ドレイン間抵抗をＹ軸とするＸ‐Ｙ平面に
おいて、前記第１および第２ゲートオーバードライブが
等しいという条件の下で、前記第１および第２絶縁ゲー
ト型トランジスタの前記マスクチャネル長と前記ソース
・ドレイン間抵抗との関係を示す特性曲線から、前記第
１および第２ゲートオーバードライブを微小変化させた
ときに、前記ソース・ドレイン間抵抗の変化がほぼ０と
推定される仮想点を抽出させて当該仮想点におけるＸ座
標の値を第２の推定値とさせる手段と、 前記コンピュータに、前記第２の推定値の中から、前記
第２ゲートオーバードライブをＸ軸にとり前記第２の推
定値をＹ軸にとったときの、前記第２ゲートオーバード
ライブと前記第２の推定値との関係を示す特性曲線の形
状が、前記第２ゲートオーバードライブの所定の範囲に
おいて所定の形状となる場合の最適な第１の推定値を求
めさせ、求めさせた当該最適な第１の推定値を前記第２
絶縁ゲート型トランジスタの真の閾値電圧と決定させる
手段と、 前記コンピュータに、前記真の閾値電圧に基づいて前記
マスクチャネル長と実効チャネル長との差および外部抵
抗を決定させる手段とを含む特性評価プログラムを記録
してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP10213019A JP2000049338A (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 絶縁ゲート型トランジスタの特性評価方法、絶縁ゲート型トランジスタの製造方法、絶縁ゲート型トランジスタの特性評価装置、および特性評価プログラムを記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
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