JP2003177159A - 能動回路素子の高周波動作を決定するための回路配置およびその方法 - Google Patents
能動回路素子の高周波動作を決定するための回路配置およびその方法Info
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- H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】能動回路素子の高周波動作を製造工程において
決定する方法及びその回路配置を提供する。 【解決手段】ウェハ上に配置された回路内の能動回路素
子の高周波動作を決定するための回路配置および方法に
おいて、その回路内の能動回路素子に代えて、ウェハ上
に配置された処理制御モジュールにおいて用いられてい
る能動回路素子を用い、その処理制御モジュールに含ま
れ能動回路素子によって形成されたリング発振器の発振
周波数が測定され評価される。 【効果】トランジション周波数を導出できる。
決定する方法及びその回路配置を提供する。 【解決手段】ウェハ上に配置された回路内の能動回路素
子の高周波動作を決定するための回路配置および方法に
おいて、その回路内の能動回路素子に代えて、ウェハ上
に配置された処理制御モジュールにおいて用いられてい
る能動回路素子を用い、その処理制御モジュールに含ま
れ能動回路素子によって形成されたリング発振器の発振
周波数が測定され評価される。 【効果】トランジション周波数を導出できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ上に配置さ
れた回路内の能動回路素子の高周波動作を決定するため
の方法において、その回路内の能動回路素子に代えて、
ウェハ上に配置された処理制御モジュールに用いられて
いる能動回路素子を用いる方法に関する。
れた回路内の能動回路素子の高周波動作を決定するため
の方法において、その回路内の能動回路素子に代えて、
ウェハ上に配置された処理制御モジュールに用いられて
いる能動回路素子を用いる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の１つの構成要素の特性を製造
プロセスにおいて可能な限り早く認識するために、製造
されるべき回路のみならず処理制御モジュールもウェハ
上に配置される。よって、これらは回路として同じプロ
セスで処理されてきて、比較的容易に測定できるように
設計される。そのプロセス制御モジュールは基本的に回
路を形成するものと同じ単一の構成要素を備える。測定
は、ウェハ製造工程を検査するために、および、必要な
場合には続く作業（charge）に対して工程を最適化する
ために、回路を製造する工程の終りに実行され得る。こ
のような方法は、例えば、米国特許番号4,079,505によ
って公知である。処理制御モジュールを用いた他の方法
は、米国特許番号4,364,010に記載され、それは最初に
述べた方法と類似し、バイポーラ・トランジスタのDC特
性に基づいている。
プロセスにおいて可能な限り早く認識するために、製造
されるべき回路のみならず処理制御モジュールもウェハ
上に配置される。よって、これらは回路として同じプロ
セスで処理されてきて、比較的容易に測定できるように
設計される。そのプロセス制御モジュールは基本的に回
路を形成するものと同じ単一の構成要素を備える。測定
は、ウェハ製造工程を検査するために、および、必要な
場合には続く作業（charge）に対して工程を最適化する
ために、回路を製造する工程の終りに実行され得る。こ
のような方法は、例えば、米国特許番号4,079,505によ
って公知である。処理制御モジュールを用いた他の方法
は、米国特許番号4,364,010に記載され、それは最初に
述べた方法と類似し、バイポーラ・トランジスタのDC特
性に基づいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通信技術の発展によっ
て課される要求によれば、半導体回路は、非常に高い周
波数が要求され、バイポーラ・トランジスタに要求され
るトランジション周波数（transit frequency）は、例
えば、１０ＧＨｚから５０ＧＨｚの範囲である。トラン
ジション周波数は、高周波特性を表すために頻繁に用い
られる値であり、バイポーラ・トランジスタがちょうど
１のゲインを有するときの周波数である。バイポーラ・
トランジスタの現実の動作周波数は最大でもトランジシ
ョン周波数の1／３である。ＭＯＳトランジスタであっ
ても、所与の周波数の範囲内で用いられるだけである。
より高い周波数では、それらは回路に必要とされる特性
を失ってしまう。
て課される要求によれば、半導体回路は、非常に高い周
波数が要求され、バイポーラ・トランジスタに要求され
るトランジション周波数（transit frequency）は、例
えば、１０ＧＨｚから５０ＧＨｚの範囲である。トラン
ジション周波数は、高周波特性を表すために頻繁に用い
られる値であり、バイポーラ・トランジスタがちょうど
１のゲインを有するときの周波数である。バイポーラ・
トランジスタの現実の動作周波数は最大でもトランジシ
ョン周波数の1／３である。ＭＯＳトランジスタであっ
ても、所与の周波数の範囲内で用いられるだけである。
より高い周波数では、それらは回路に必要とされる特性
を失ってしまう。
【０００４】本発明の目的は、ウェハ上の能動回路素子
の高周波動作がその製造工程の終りにおいてすぐに決定
され得る方法およびその回路配置を提供することであ
る。
の高周波動作がその製造工程の終りにおいてすぐに決定
され得る方法およびその回路配置を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従った方法によ
れば、この目的は、処理制御モジュール内に備えられト
ランジスタによって形成されたリング発振器（ring osc
illators）の発振周波数が測定され評価されることで達
成される。
れば、この目的は、処理制御モジュール内に備えられト
ランジスタによって形成されたリング発振器（ring osc
illators）の発振周波数が測定され評価されることで達
成される。
【０００６】リング発振器を用いることによって、対応
する測定装置およびコンタクトデバイス（接続部、コン
タクトピン）を用いている間に検出されるべき周波数は
比較的低い。例えば、リング発振器を１０ステージに用
いているとき、トランジスタが約１０ＧＨｚのトランジ
ション周波数有するときには約６００ＭＨｚである。
する測定装置およびコンタクトデバイス（接続部、コン
タクトピン）を用いている間に検出されるべき周波数は
比較的低い。例えば、リング発振器を１０ステージに用
いているとき、トランジスタが約１０ＧＨｚのトランジ
ション周波数有するときには約６００ＭＨｚである。
【０００７】本発明による方法は、本質的に、ウェハ上
の能動回路素子を製造するプロセスの終りに実行される
ように適合される。それにより、不良品は、例えば、回
路をスライスしそれらを用いる準備をするなどさらにコ
ストを増加させるような製造ステップを実行する前に適
時に見つけられ得る。さらに、パラメータを適合させる
ためのデータは、続く作業のために得られ得る。本発明
は、例えば、バイポーラ・トランジスタ、電界効果トラ
ンジスタおよびウェハ上に製造され得る他の増幅素子な
どの異なる能動回路素子に適用されることができる。
の能動回路素子を製造するプロセスの終りに実行される
ように適合される。それにより、不良品は、例えば、回
路をスライスしそれらを用いる準備をするなどさらにコ
ストを増加させるような製造ステップを実行する前に適
時に見つけられ得る。さらに、パラメータを適合させる
ためのデータは、続く作業のために得られ得る。本発明
は、例えば、バイポーラ・トランジスタ、電界効果トラ
ンジスタおよびウェハ上に製造され得る他の増幅素子な
どの異なる能動回路素子に適用されることができる。
【０００８】測定された発振周波数は、対応する比較値
が判明したときに、許可／不可の評価に基づくことがで
きる。多くの場合、トランジスタのトランジション周波
数の決定に注目される。よって、本発明に従った方法の
他の実施の形態によれば、トランジスタのトランジショ
ン周波数の値を得るために、発振周波数は少なくとも１
つのウェハにおいて測定され、上記トランジスタのトラ
ンジット周波数は製造プロセスの外部の測定方法を用い
て測定され、それにより測定された値は較正表を成し、
発振周波数の連続した測定において、トランジション周
波数は製造プロセスの間の発振周波数から較正表に関連
して決定されることを特徴とする。
が判明したときに、許可／不可の評価に基づくことがで
きる。多くの場合、トランジスタのトランジション周波
数の決定に注目される。よって、本発明に従った方法の
他の実施の形態によれば、トランジスタのトランジショ
ン周波数の値を得るために、発振周波数は少なくとも１
つのウェハにおいて測定され、上記トランジスタのトラ
ンジット周波数は製造プロセスの外部の測定方法を用い
て測定され、それにより測定された値は較正表を成し、
発振周波数の連続した測定において、トランジション周
波数は製造プロセスの間の発振周波数から較正表に関連
して決定されることを特徴とする。
【０００９】この方法の他の実施の形態によれば、発振
周波数が複数のコレクタ電流において測定されるという
トランジスタの品質に関する事実がさらに得ることがで
きる。
周波数が複数のコレクタ電流において測定されるという
トランジスタの品質に関する事実がさらに得ることがで
きる。
【００１０】リング発振器を用いているにもかかわら
ず、測定される周波数が実際の要求に対して依然として
高すぎる場合には、発振周波数が関連の処理制御モジュ
ール内で分割されること、および、分割された周波数を
有する信号が関連の処理制御モジュールから取り出さ
れ、周波数メータに適用されることが他の実施の形態に
よって確保されてもよい。
ず、測定される周波数が実際の要求に対して依然として
高すぎる場合には、発振周波数が関連の処理制御モジュ
ール内で分割されること、および、分割された周波数を
有する信号が関連の処理制御モジュールから取り出さ
れ、周波数メータに適用されることが他の実施の形態に
よって確保されてもよい。
【００１１】本発明に従った回路配置によれば、処理制
御モジュールはトランジスタによって形成されたリング
発振器を備え、その出力信号は処理制御モジュールから
導き出され、評価装置に適用することができることを特
徴とする。その評価装置は、本質的に周波数メータ、測
定プログラムを処理してその測定データを格納するため
のマイクロコンピュータおよびそれに付随するメモリを
本質的に備える。
御モジュールはトランジスタによって形成されたリング
発振器を備え、その出力信号は処理制御モジュールから
導き出され、評価装置に適用することができることを特
徴とする。その評価装置は、本質的に周波数メータ、測
定プログラムを処理してその測定データを格納するため
のマイクロコンピュータおよびそれに付随するメモリを
本質的に備える。
【００１２】本発明に従った回路配置によれば、トラン
ジスタのトランジション周波数の値を得るために、評価
装置は、出力信号の周波数（発振周波数）を測定し、そ
の発振周波数から較正表との関連によってトランジショ
ン周波数を決定するという手法で成され、前記較正表
は、製造工程の外部での測定方法を用いて同一の処理制
御モジュール内のトランジスタのトランジション周波数
を測定すること並びに少なくとも１のウェハ上で発振周
波数を測定することによって作成されることを特徴とす
る。
ジスタのトランジション周波数の値を得るために、評価
装置は、出力信号の周波数（発振周波数）を測定し、そ
の発振周波数から較正表との関連によってトランジショ
ン周波数を決定するという手法で成され、前記較正表
は、製造工程の外部での測定方法を用いて同一の処理制
御モジュール内のトランジスタのトランジション周波数
を測定すること並びに少なくとも１のウェハ上で発振周
波数を測定することによって作成されることを特徴とす
る。
【００１３】本発明に従った他の実施の形態の回路配置
によれば、処理制御モジュールはリング発振器に接続さ
れた周波数分割器（frequency divider）を備え、その
中で分割された周波数を有する信号は関連した周波数分
割器によって評価装置へ供給され得ることを特徴とす
る。
によれば、処理制御モジュールはリング発振器に接続さ
れた周波数分割器（frequency divider）を備え、その
中で分割された周波数を有する信号は関連した周波数分
割器によって評価装置へ供給され得ることを特徴とす
る。
【００１４】有利な実施の形態においてリング発振器の
非常に好ましい実施例によれば、リング発振器はＥＣＬ
技術で形成されていることを特徴とする。
非常に好ましい実施例によれば、リング発振器はＥＣＬ
技術で形成されていることを特徴とする。
【００１５】本発明のこれらおよび他の特徴は、以下に
記述された実施の形態に関して説明され、明らかにされ
る。
記述された実施の形態に関して説明され、明らかにされ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、処理制御モジュール２を
備えたウェハ１を模式的に示している。処理制御モジュ
ール２はリング発振器３、周波数分割器４、および、本
発明に関してさらに説明を要せず、従って、個々には示
してはいないが、さらに試験回路５を備えている。試験
装置６は、本質的に、周波数メータ７、マイクロコンピ
ュータ８およびメモリ９を備えている。更なる回路、例
えば、電源回路は明確化のために図示されていない。
備えたウェハ１を模式的に示している。処理制御モジュ
ール２はリング発振器３、周波数分割器４、および、本
発明に関してさらに説明を要せず、従って、個々には示
してはいないが、さらに試験回路５を備えている。試験
装置６は、本質的に、周波数メータ７、マイクロコンピ
ュータ８およびメモリ９を備えている。更なる回路、例
えば、電源回路は明確化のために図示されていない。
【００１７】試験装置６は、さらに、測定ケーブルを備
え、その測定ケーブルのチップ型コンタクト１０が処理
制御モジュールを測定するためにコンタクト面１１上に
置かれている。リング発振器３および周波数分割器４は
符号＋または−によって表された動作電圧を受信する。
さらに、リング発振器３はコレクタ電流を制御するため
のＩ値を有する。周波数メータの入力７は周波数ｆＦを
有する出力信号ＳＦを受信する。周波数メータ７は関連
のある測定値をマイクロコンピュータ８へ通過させる。
この値は格納され、これに基づいて、次の電流値がＩ値
を介して調節される。関連する総ての電流値の周波数ｆ
Ｆが測定された後、最大値がマイクロコンピュータ８内
で固定され、それに伴うトランジション周波数ｆＴはメ
モリ９内に格納された表から導き出され、そして、出力
１２に適用される。
え、その測定ケーブルのチップ型コンタクト１０が処理
制御モジュールを測定するためにコンタクト面１１上に
置かれている。リング発振器３および周波数分割器４は
符号＋または−によって表された動作電圧を受信する。
さらに、リング発振器３はコレクタ電流を制御するため
のＩ値を有する。周波数メータの入力７は周波数ｆＦを
有する出力信号ＳＦを受信する。周波数メータ７は関連
のある測定値をマイクロコンピュータ８へ通過させる。
この値は格納され、これに基づいて、次の電流値がＩ値
を介して調節される。関連する総ての電流値の周波数ｆ
Ｆが測定された後、最大値がマイクロコンピュータ８内
で固定され、それに伴うトランジション周波数ｆＴはメ
モリ９内に格納された表から導き出され、そして、出力
１２に適用される。
【００１８】図２に示した実施の形態によれば、周波数
分割器に代えて、実際の測定に適合させた周波数を得る
ためのより多くのステージを備えたリング発振器３’が
用いられている。従って、リング発振器の出力信号ＳＲ
ＩＯは周波数ｆＲＩＯで測定され、表（table）から読
み出すために用いられる。
分割器に代えて、実際の測定に適合させた周波数を得る
ためのより多くのステージを備えたリング発振器３’が
用いられている。従って、リング発振器の出力信号ＳＲ
ＩＯは周波数ｆＲＩＯで測定され、表（table）から読
み出すために用いられる。
【００１９】図３は、集積回路技術で実施され得る例と
してリング発振器を示している。リング発振器のステー
ジの数のほかに、ほぼトランジスタの信号遅延時間のみ
が発振周波数に影響する。従って、発振周波数と注目の
トランジション周波数との間には良好な較正が存在す
る。図３に示された回路は、リング発振器の形成に関
し、当業者にとって多くの変形が可能な回路のうちの１
つを示しただけである。
してリング発振器を示している。リング発振器のステー
ジの数のほかに、ほぼトランジスタの信号遅延時間のみ
が発振周波数に影響する。従って、発振周波数と注目の
トランジション周波数との間には良好な較正が存在す
る。図３に示された回路は、リング発振器の形成に関
し、当業者にとって多くの変形が可能な回路のうちの１
つを示しただけである。
【００２０】例えば、リング発振器に必要とされる１０
ステージのうち２ステージ２１、２２だけが大きく示さ
れており、他のステージは２３において示されている。
各ステージは、差動増幅器２４およびエミッタフォロワ
２５、２６を含む。差動増幅器２４およびエミッタフォ
ロワ２５、２６の両方ともに、定電流源２７を介して制
御される。電流を調節するために、即ち、差動増幅器２
４のコレクタ電流を調節するために、対応するコンタク
ト面（図１および図２参照）を介して試験装置によって
あらかじめ決定された電流Ｉを２９で受けるカレントミ
ラー回路２８が用いられている。さらに接続部３０、３
１が動作電圧を印加するために用いられる。
ステージのうち２ステージ２１、２２だけが大きく示さ
れており、他のステージは２３において示されている。
各ステージは、差動増幅器２４およびエミッタフォロワ
２５、２６を含む。差動増幅器２４およびエミッタフォ
ロワ２５、２６の両方ともに、定電流源２７を介して制
御される。電流を調節するために、即ち、差動増幅器２
４のコレクタ電流を調節するために、対応するコンタク
ト面（図１および図２参照）を介して試験装置によって
あらかじめ決定された電流Ｉを２９で受けるカレントミ
ラー回路２８が用いられている。さらに接続部３０、３
１が動作電圧を印加するために用いられる。
【００２１】（２３における）最終ステージの出力３
２、３３は最初のステージ２１の入力３４、３５に接続
されている。リング発振器の出力信号はこれらの出力の
一方または両方から導き出され、周波数分割器（図１参
照）を介してまたは直接（図２参照）に、試験装置へ与
えられる。
２、３３は最初のステージ２１の入力３４、３５に接続
されている。リング発振器の出力信号はこれらの出力の
一方または両方から導き出され、周波数分割器（図１参
照）を介してまたは直接（図２参照）に、試験装置へ与
えられる。
【００２２】図４は周波数分割器の実施の形態が示され
ている。その中では、分割ステージ４１が１つだけより
詳細に示されており、一方で、他の分割ステージ４２は
その表示がされているだけである。本回路においても、
定電流源４３が設けられており、その中で試験装置はカ
レントミラー回路４４を介し、そして、４５における対
応するコンタクト面を介して電流を供給する。各分割ス
テージは、コレクタ回路がフリップ・フロップ４８、４
９を備え、並列に制御された２つの差動増幅器４６、４
７から成る。その出力はエミッタフォロワ５０、５１を
介して次のステージに接続され、若しくは、最終の分割
ステージである場合には、出力５２、５３へ接続され
る。リング発振器の出力信号は入力５４、５５に与えら
れ、一方で、周波数分割器の出力信号ＳＦは出力５２、
５３から取り出される。動作電圧は回路点５６、５７に
印加される。
ている。その中では、分割ステージ４１が１つだけより
詳細に示されており、一方で、他の分割ステージ４２は
その表示がされているだけである。本回路においても、
定電流源４３が設けられており、その中で試験装置はカ
レントミラー回路４４を介し、そして、４５における対
応するコンタクト面を介して電流を供給する。各分割ス
テージは、コレクタ回路がフリップ・フロップ４８、４
９を備え、並列に制御された２つの差動増幅器４６、４
７から成る。その出力はエミッタフォロワ５０、５１を
介して次のステージに接続され、若しくは、最終の分割
ステージである場合には、出力５２、５３へ接続され
る。リング発振器の出力信号は入力５４、５５に与えら
れ、一方で、周波数分割器の出力信号ＳＦは出力５２、
５３から取り出される。動作電圧は回路点５６、５７に
印加される。
【図１】第１の実施の形態の回路図。
【図２】第２の実施の形態の回路図。
【図３】リング発振器の回路図。
【図４】周波数分割器の回路図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 27/082
(72)発明者 マルチン、シェーファー
ドイツ連邦共和国アーレンスブルク、キル
シュプランターゲ、31
(72)発明者 アンドレアス、ウィッチェルン
ドイツ連邦共和国ハンブルク、カゼルネン
シュトラーセ、35
Ｆターム(参考） 2G132 AA00 AD08 AK07
4M106 AA01 AA08 AC10
5F038 DF01 DT04 DT12 DT18 EZ20
5F082 AA06 AA40 BC03 BC15 FA18
GA04
Claims (8)
- 【請求項１】ウェハ上に配置された回路内の能動回路素
子の高周波動作を決定する方法において、 前記回路内の前記能動回路素子に代え、能動回路素子は
前記ウェハ上に配置された処理制御モジュール内に用い
られ、 前記処理制御モジュール内に備えられ能動回路素子によ
って構成されたリング発振器の発振周波数が測定され評
価されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記トランジスタのトランジション周波数
の値を得るために、前記発振周波数は少なくとも１つの
ウェハ上で測定され、該トランジスタのトランジション
周波数は、製造プロセス外の測定方法によって測定さ
れ、その中で、測定値は較正表を構成し、並びに、発振
周波数の連続的測定において、前記トランジション周波
数は、前記較正表に関連して、製造プロセスの間におけ
る発振周波数から決定されることを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項３】前記発振周波数は複数のコレクタ電流にお
いて測定されることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の方法。 - 【請求項４】前記発振周波数は関連するプロセス制御モ
ジュール内で分割され、前記分割された周波数を有する
信号は前記関連プロセス制御モジュールから取り出さ
れ、周波数メータへ提供されることを特徴とする請求項
１から請求項３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】ウェハ上に配置された回路内のトランジス
タの高周波動作を決定する回路配置であって、 前記回路内に前記トランジスタを用いる代わりに、トラ
ンジスタは前記ウェハ上に配置された処理制御モジュー
ル内に用いられ、 前記処理制御モジュールはトランジスタによって構成さ
れたリング発振器を備え、その出力信号が前記処理制御
モジュールから導出され、評価装置へ供給可能であるこ
とを特徴とする回路配置。 - 【請求項６】前記トランジスタのトランジション周波数
の値を得るために、前記評価装置は出力信号の周波数
（発振周波数）を測定し、構成表に関して前記発振周波
数から前記トランジション周波数を決定するという方法
で形成され、前記較正表は、少なくとも１のウェハ上の
発振周波数を測定することによって、若しくは、製造プ
ロセス外の測定方法を用いて同じ処理制御モジュール内
のトランジスタのトランジション周波数を測定すること
によって作成されていることを特徴とする請求項５に記
載の回路配置。 - 【請求項７】前記処理制御モジュールは前記リング発振
器に接続された周波数分割器を備え、分割された周波数
を有する信号が関連の周波数分割器によって前記評価装
置へ与えられることを特徴とする請求項５または請求項
６に記載の回路配置。 - 【請求項８】前記リング発振器はＥＣＬ技術で形成され
ていることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれ
かに記載の回路配置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10142021.8 | 2001-08-28 | ||
| DE10142021A DE10142021A1 (de) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | Verfahren und Anordnung zur Ermittlung des Hochfrequenzverhaltens von aktiven Schaltungselementen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003177159A true JP2003177159A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=7696811
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