JP2011027534A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device for measuring the characteristics of respective transistors, while shortening time required to evaluate the characteristics of the transistors constituting a large-scale semiconductor device. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes an evaluation cell array comprising the plurality of transistors for comparing magnitude relation between an input voltage and a reference voltage, and having evaluation cells disposed in m rows and n columns, with each cell being equipped with paired transistors for outputting a comparison result from two output terminals; an evaluation cell selector for selecting one evaluation cell from the cell array to input an output of the evaluation cell into an amplifying circuit; the amplifying circuit for amplifying a potential difference between two output terminals of the evaluation cell selected by the cell selector; and a plurality of external terminals connected to the drain, the source and the gate, respectively, of a transistor possessed by the evaluation cell selected by the cell selector. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、大規模に構成したDMA−TEGにおいて多数の半導体素子の特性を評価できる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device capable of evaluating characteristics of a large number of semiconductor elements in a large-scale DMA-TEG.

半導体の微細プロセス(以下、プロセスという)の開発において、微細素子(トランジスタ、抵抗素子など)の特性の評価解析を行うために、種々の寸法の微細素子を評価するTEG(Test Element Group)を半導体ウエハーに作成し、作成した微細素子の評価解析を行う。評価解析の結果に基づいて半導体の微細プロセスの条件を設定することで大量生産に耐えうる微細素子を開発している。   In the development of semiconductor microprocesses (hereinafter referred to as processes), TEG (Test Element Group), which evaluates microelements with various dimensions, is used to evaluate and analyze the characteristics of microelements (transistors, resistor elements, etc.). Created on a wafer and conducts evaluation analysis of the created microelements. We are developing microelements that can withstand mass production by setting the conditions for semiconductor microprocesses based on the results of evaluation analysis.

プロセスの開発では、TEG中に構成された個々のトランジスタの特性を評価解析することで製造に最適なプロセスの条件と、トランジスタの構造を設定していたが、微細化が進むにつれてトランジスタのサイズが小さくなり、半導体ウエハーに構成する複数のトランジスタ間の特性のばらつきが無視できなくなってきている。
また、微細化が進むことにより、トランジスタ周辺に生じる電界及び構造より生じる応力により、トランジスタに加えられるストレスが相対的に大きくなり、トランジスタの特性が変化するという現象も無視できなくなってきている。
In process development, the process conditions and transistor structure optimal for manufacturing were set by evaluating and analyzing the characteristics of the individual transistors configured in the TEG. As the size of the semiconductor wafer becomes smaller, variation in characteristics among a plurality of transistors included in the semiconductor wafer cannot be ignored.
Further, with the progress of miniaturization, the stress applied to the transistor is relatively increased due to the electric field and the structure generated around the transistor, and the phenomenon that the characteristics of the transistor change cannot be ignored.

このような状況から、例えば、製造レベルが45nmの微細プロセスでは、隣接したトランジスタであっても両者の特性がばらついてしまうので、SRAM(Static Random Access Memory)等の微少信号をペアトランジスタ(隣接した2つのトランジスタ)で検出するような検出回路、増幅回路は、動作マージンが低下するか、あるいは、動作不能になることが予測される。
この場合、個々のトランジスタの評価解析のみでは、微細プロセスを開発するための十分なデータが得られないため、大量のトランジスタの特性を評価し、統計処理して解析を行い、トランジスタの構成による特性差と製造ばらつきによる特性差とを分離して解析できる大規模TEGが必要になる。
From such a situation, for example, in a fine process with a manufacturing level of 45 nm, the characteristics of both transistors vary even if they are adjacent transistors. Therefore, a small signal such as SRAM (Static Random Access Memory) is used as a pair transistor (adjacent It is expected that the detection circuit and the amplification circuit that detect with two transistors) have a reduced operating margin or become inoperable.
In this case, sufficient data for developing a fine process cannot be obtained only by evaluation analysis of individual transistors. Therefore, the characteristics of a large number of transistors are evaluated, statistically processed and analyzed, and the characteristics according to the transistor configuration. A large-scale TEG that can separate and analyze the difference and the characteristic difference due to manufacturing variation is required.

大規模な素子評価を行うTEGとして、複数個のトランジスタをマトリックス状に配置して、トランジスタの特性を評価できるDMA(Device Matrix Array)−TEGがある(非特許文献1)。DMA−TEGを大規模に構成し、測定対象となるトランジスタの数が多くなると、測定に膨大な時間を要してしまうという問題がある。   As a TEG for performing large-scale element evaluation, there is a DMA (Device Matrix Array) -TEG in which a plurality of transistors are arranged in a matrix and the characteristics of the transistors can be evaluated (Non-patent Document 1). When the DMA-TEG is configured on a large scale and the number of transistors to be measured increases, there is a problem that a huge amount of time is required for measurement.

そこで、発明者は、特許文献1に記載されたものにより、測定対象となるトランジスタを2つ1組のペアトランジスタの構成にして、トランジスタの閾値電圧を直接測定するのではなく、アンプを用いて、トランジスタの閾値電圧の差を測定することにより、トランジスタ特性のばらつきを測定し解析することを行っている。特許文献1に記載されたものにより、個々のトランジスタを測定する場合に比べ、短い時間でトランジスタの測定を行っている。   Therefore, the inventor does not directly measure the threshold voltage of a transistor by using a pair of paired transistors as the measurement target transistor according to what is described in Patent Document 1, but using an amplifier. By measuring the difference between the threshold voltages of the transistors, variations in transistor characteristics are measured and analyzed. The transistor described in Patent Document 1 measures a transistor in a shorter time than when measuring individual transistors.

特開2008−1171920号公報JP 2008-1171920 A

Yoshiyuki Shimizu, Mitsuo Nakamura, Toshimasa Matsuoka, and Kenji Taniguchi, "Test structure for precise statistical characteristics measurement of MOSFETs", IEEE 2002 Int. Conference on Microelectronic Test Structure ( ICMTS 2002 ), pp. 49-54, April 2002 .Yoshiyuki Shimizu, Mitsuo Nakamura, Toshimasa Matsuoka, and Kenji Taniguchi, "Test structure for precise statistical characteristics measurement of MOSFETs", IEEE 2002 Int. Conference on Microelectronic Test Structure (ICMTS 2002), pp. 49-54, April 2002.

しかしながら、特許文献1に示す方法では、大規模に構成したDMA−TEGの評価解析時間を短縮することはできたが、ペアトランジスタの構成における閾値電圧の差により、不良と判断されたトランジスタがどのような特性を有するのか、その閾値電圧の値がどの程度なのかを測定することが困難であった。   However, in the method shown in Patent Document 1, although the evaluation analysis time of a large-scale DMA-TEG can be shortened, which transistor is judged to be defective due to the difference in threshold voltage in the pair transistor configuration. It is difficult to measure whether the threshold voltage is such a characteristic.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、その目的は、大規模なDMA−TEGなどの半導体装置において構成されたトランジスタの特性の評価に要する時間を増加させることなく、個々のトランジスタの特性を測定することができる半導体装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to increase the time required for evaluating the characteristics of transistors formed in a semiconductor device such as a large-scale DMA-TEG without increasing the time required for the individual transistors. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of measuring characteristics.

(1)上記問題を解決するために、本発明は、トランジスタ特性を評価する半導体装置であって、入力電圧と基準電圧との大小関係を比較する複数のトランジスタを有し、2つの出力端子から比較結果を出力する比較器を備えた評価セルを行及び列方向にマトリックス状に配置してなるm行n列(m、nは正の整数)の評価セルアレイと、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する第1及び第2データ線と、前記第1及び第2データ線の電位差を増幅して出力する増幅回路と、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する前記第1及び第2データ線と、前記増幅回路との接続を切り替える第1及び第2スイッチと、を具備し、前記評価セルは、前記比較器の前記2つの出力端子の一方と第1データ線との接続を切り替える第3スイッチと、前記比較器の前記2つの出力端子の他方と第2データ線との接続を切り替える第4スイッチとを備え、当該半導体装置は、前記第1及び第2スイッチのオン・オフを切り替える列選択信号と、前記第3及び第4スイッチのオン・オフを切り替える行選択信号とを出力して、前記評価セルアレイが有する前記評価セルのうちいずれか1つの評価セルを選択し、該選択した評価セルの出力を前記増幅回路に入力させる評価セル選択部と、前記評価セル選択部が選択した前記評価セルが備える前記複数のトランジスタのソース、ドレイン、及び、ゲートそれぞれに接続された複数の外部端子とを具備することを特徴とする半導体装置である。   (1) In order to solve the above problem, the present invention is a semiconductor device for evaluating transistor characteristics, and includes a plurality of transistors for comparing the magnitude relationship between an input voltage and a reference voltage, and two output terminals. An evaluation cell array having m rows and n columns (m and n are positive integers) in which evaluation cells including comparators that output comparison results are arranged in a matrix in the row and column directions, and for each column of the evaluation cell array A first and second data line belonging to the column; an amplifier circuit for amplifying and outputting a potential difference between the first and second data lines; and provided for each column of the evaluation cell array. A first switch and a second switch for switching connection between the first and second data lines and the amplifier circuit; and the evaluation cell includes one of the two output terminals of the comparator and the first data. Switch connection to line And a fourth switch for switching the connection between the other of the two output terminals of the comparator and the second data line, and the semiconductor device is configured to turn on and off the first and second switches. A column selection signal for switching between and a row selection signal for switching on and off the third and fourth switches to select any one of the evaluation cells included in the evaluation cell array, An evaluation cell selection unit that inputs the output of the selected evaluation cell to the amplifier circuit, and a plurality of transistors connected to the sources, drains, and gates of the plurality of transistors included in the evaluation cell selected by the evaluation cell selection unit An external terminal of the semiconductor device.

(2)また、本発明は、上記記載の発明において、前記比較器は、ゲートに前記入力電圧が印加され、ドレインが前記2つの出力端子の一方に接続される第1トランジスタと、ソースが前記第1トランジスタのソースに接続され、ゲートに前記基準電圧が印加され、ドレインが前記2つの出力端子の他方に接続される第2トランジスタとを備え、前記第1及び第2トランジスタのソースは、電流源に接続されることを特徴とする。   (2) Further, the present invention is the above-described invention, wherein the comparator has a first transistor in which the input voltage is applied to a gate and a drain is connected to one of the two output terminals; A second transistor connected to the source of the first transistor, the reference voltage applied to the gate, and the drain connected to the other of the two output terminals. The sources of the first and second transistors It is connected to a source.

(3)また、本発明は、上記記載の発明において、前記比較器は、ドレイン及びゲートが前記第1トランジスタのドレインに接続された第3トランジスタと、ゲートが前記第3トランジスタのゲートと接続され、ソースが前記第3トランジスタのソースと接続され、ドレインが前記第2トランジスタのドレインに接続された第4トランジスタと、を備えることを特徴とする。   (3) Further, according to the present invention, in the invention described above, the comparator includes a third transistor having a drain and a gate connected to the drain of the first transistor, and a gate connected to the gate of the third transistor. A fourth transistor having a source connected to the source of the third transistor and a drain connected to the drain of the second transistor.

(4)また、本発明は、上記記載の発明において、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、を具備し、前記評価セルは、前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチとを備え、前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記入力信号線、前記基準信号線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続されることを特徴とする。   (4) In the invention described above, the present invention provides a first and second drain force line provided for each column of the evaluation cell array and commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array, A source force line; first and second drain sense lines; a source sense line; an input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell; and the second transistor included in the evaluation cell. A reference signal line commonly connected to the gates of the first and second gates, and the evaluation cell is configured to provide a drain of the first transistor according to a measurement switching signal for switching between measurement of the comparator and measurement of a transistor included in the comparator. And a fifth switch for switching the connection with the first drain force line, and the drain of the first transistor by the measurement switching signal. A sixth switch for switching the connection with the first drain sense line, a seventh switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain force line by the measurement switching signal, and the measurement switching. An eighth switch that switches connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line by a signal, and a source of the first and second transistors and the source force line by the measurement switching signal. A ninth switch for switching connection; and a tenth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source sense line by the measurement switching signal, and the first and second drain force lines. The source force line, the first and second drain sense lines, the source sense line, the input Signal lines, each of said reference signal line, and being connected to different ones of the plurality of external terminals.

(5)また、本発明は、上記記載の発明において、前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、を具備し、前記評価セルは、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、前記行選択信号、及び、前記列選択信号に応じて自セルが選択されたことを検出し、自セルの前記比較器を測定する場合、前記第5から第10スイッチをオフにし、自セルの前記比較器が有するトランジスタの測定をする場合、前記第5から第10スイッチをオンにするデコーダ回路とを備えることを特徴とする。   (5) In the present invention described above, the first and second drain force lines, the source force line, the first and second drain sense lines, and the source sense that are commonly connected to the evaluation cell. An input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell, and a reference signal line commonly connected to a gate of the second transistor included in the evaluation cell, The evaluation cell includes a fifth switch that switches connection between the drain of the first transistor and the first drain force line, and a sixth switch that switches connection between the drain of the first transistor and the first drain sense line. A seventh switch for switching connection between the drain of the second transistor and the second drain force line, and the second transistor An eighth switch that switches connection between the drain and the second drain sense line; a ninth switch that switches connection between the source of the first and second transistors and the source force line; and the first and second switches. A tenth switch for switching a connection between the source of the transistor and the source sense line; and detecting that the own cell is selected according to the row selection signal and the column selection signal; A decoder circuit which turns off the fifth to tenth switches and turns on the fifth to tenth switches when measuring the transistors included in the comparator of its own cell. And

(6)また、本発明は、上記記載の発明において、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、ゲートフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、ゲートセンス線と、前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、を具備し、前記評価セルは、前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートフォース線との接続を切り替える第11スイッチと、前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートセンス線との接続を切り替える第12スイッチと、前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記第1トランジスタのドレインとの接続を切り替える第13スイッチとを備え、前記第5から第12スイッチがオンの場合、前記第13スイッチはオフであり、前記第5から第12スイッチがオフの場合、前記第13スイッチはオンであり、前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記ゲートフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記ゲートセンス線、前記入力信号線、前記基準信号線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続されることを特徴とする。   (6) In the invention described above, the present invention provides first and second drain force lines provided for each column of the evaluation cell array and commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array, A source force line, a gate force line, first and second drain sense lines, a source sense line, a gate sense line, and an input signal line commonly connected to the gate of the first transistor included in the evaluation cell; A reference signal line commonly connected to a gate of the second transistor included in the evaluation cell, wherein the evaluation cell switches between measurement of the comparator and measurement of the transistor included in the comparator. A fifth switch for switching connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a switching signal; and the measurement switching signal. Accordingly, the sixth switch for switching the connection between the drain of the first transistor and the drain sense line, and the second switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain force line by the measurement switching signal. 7 switches, an eighth switch for switching connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line by the measurement switching signal, and sources of the first and second transistors by the measurement switching signal. A ninth switch for switching the connection with the source force line, a tenth switch for switching the connection between the sources of the first and second transistors and the source sense line by the measurement switching signal, and the measurement switching signal. To connect the gates of the third and fourth transistors to the gate force line. An eleventh switch for switching between the gates of the third and fourth transistors and the gate sense line by the measurement switching signal, and the third and fourth by the measurement switching signal. A thirteenth switch for switching a connection between the gate of the transistor and the drain of the first transistor; when the fifth to twelfth switches are on, the thirteenth switch is off; When the switch is off, the thirteenth switch is on and the first and second drain force lines, the source force line, the gate force line, the first and second drain sense lines, the source sense line, Each of the gate sense line, the input signal line, and the reference signal line is connected to the different external terminals. And features.

(7)また、本発明は、上記記載の発明において、前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、ゲートフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、ゲートセンス線と、前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、を具備し、前記評価セルは、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、前記第1トランジスタのドレインと、前記ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートフォース線との接続を切り替える第11スイッチと、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートセンス線との接続を切り替える第12スイッチと、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記第3トランジスタのドレインとの接続を切り替える第13スイッチと、前記行選択信号、及び、前記列選択信号に応じて自セルが選択されたことを検出し、自セルの前記比較器を測定する場合、前記第5から第12スイッチをオフにすると共に前記第13スイッチをオンにし、自セルの前記比較器が有するトランジスタの測定する場合、前記第5から第12スイッチをオンにすると共に前記第13スイッチをオフにするデコーダ回路とを備えることを特徴とする。   (7) Further, according to the present invention, in the above-described invention, the first and second drain force lines, the source force line, the gate force line, and the first and second drain senses commonly connected to the evaluation cell. A line, a source sense line, a gate sense line, an input signal line commonly connected to the gate of the first transistor included in the evaluation cell, and a gate connected to the gate of the second transistor included in the evaluation cell. A reference signal line, and the evaluation cell includes a fifth switch that switches connection between the drain of the first transistor and the first drain force line, the drain of the first transistor, and the drain sense line. A sixth switch for switching the connection between the drain, the drain of the second transistor, and the second switch for switching the connection with the second drain force line. An eighth switch for switching connection between the switch, the drain of the second transistor, and the second drain sense line; and a ninth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line. A tenth switch for switching connection between the sources of the first and second transistors and the source sense line, and an eleventh switch for switching connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate force line. A twelfth switch for switching connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate sense line, and a second switch for switching connection between the gates of the third and fourth transistors and the drain of the third transistor. 13 that the own cell is selected according to the row selection signal and the column selection signal. And measuring the comparator of the own cell, turning off the fifth to twelfth switches and turning on the thirteenth switch, and measuring the transistors included in the comparator of the own cell, And a decoder circuit that turns on the fifth to twelfth switches and turns off the thirteenth switch.

(8)また、本発明は、上記記載の発明において、前記増幅回路の出力を前記基準電圧とすることを特徴とする。   (8) Further, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the output of the amplifier circuit is the reference voltage.

(9)また、本発明は、上記記載の発明において、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、を具備し、前記評価セルは、前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチとを備え、前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートは、前記増幅回路の出力が印加され、前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記入力信号線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続されることを特徴とする。   (9) Moreover, the present invention provides the first and second drain force lines provided for each column of the evaluation cell array and commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array, in the invention described above. A source force line; first and second drain sense lines; a source sense line; and an input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell. A fifth switch for switching a connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a measurement switching signal for switching between the measurement of the comparator and the measurement of the transistor included in the comparator; and the measurement switching A sixth switch for switching connection between the drain of the first transistor and the first drain sense line according to the signal; and the measurement switching signal. The seventh switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain force line, and the connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line by the measurement switching signal. An eighth switch for switching, a ninth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line by the measurement switching signal, and the first and second transistors by the measurement switching signal. And a tenth switch for switching the connection between the source sense line and the gate of the second transistor of the evaluation cell is applied with the output of the amplifier circuit, and the first and second drain forces are applied. Line, source force line, first and second drain sense lines, source sense line, front Each input signal line, and being connected to different ones of the plurality of external terminals.

(10)また、本発明は、入力電圧と基準電圧との大小関係を比較する複数のトランジスタを有し、1つの出力端子から比較結果を出力する比較器を備えた評価セルを行及び列方向にマトリックス状に配置してなるm行n列(m、nは正の整数)の評価セルアレイと、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する第1及び第2データ線と、前記第1及び第2データ線の電位差を増幅して出力する増幅回路と、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する前記第1データ線と、前記増幅回路との接続を切り替える第1スイッチとを具備し、前記評価セルは、前記比較器の前記1つの出力端子と前記第2データ線の接続を切り替える第2スイッチを備え、当該半導体装置は、前記第1スイッチのオンとオフとを切り替える列選択信号と、前記第2スイッチのオンとオフとを切り替える行選択信号とを出力して、前記評価セルアレイが有する前記評価セルのうちいずれか1つの評価セルを選択し、該選択した評価セルの出力を前記増幅回路に入力する評価セル選択部と前記評価セル選択部が選択した前記評価セルが備える前記複数のトランジスタのソース、ドレイン、及び、ゲートそれぞれの電圧を測定あるいは電圧を印加する複数の外部端子とを具備し、前記入力電圧は、前記第1データ線を介して印加され、前記基準電圧は、前記評価セルが備える前記比較器から出力される比較結果であることを特徴とする。   (10) The present invention also provides an evaluation cell having a plurality of transistors for comparing the magnitude relationship between the input voltage and the reference voltage, and having a comparator for outputting a comparison result from one output terminal in the row and column directions. An evaluation cell array of m rows and n columns (m and n are positive integers) arranged in a matrix, first and second data lines belonging to each column of the evaluation cell array, An amplifier circuit that amplifies and outputs the potential difference between the first and second data lines, and a first switch that is provided for each column of the evaluation cell array and switches the connection between the first data line belonging to the column and the amplifier circuit. And the evaluation cell includes a second switch that switches connection between the one output terminal of the comparator and the second data line, and the semiconductor device is configured to turn on and off the first switch. Switch column An evaluation signal and a row selection signal for switching on and off of the second switch to select any one evaluation cell from among the evaluation cells included in the evaluation cell array. An evaluation cell selection unit that inputs an output to the amplifier circuit, and a plurality of transistors that measure or apply voltages to the sources, drains, and gates of the plurality of transistors included in the evaluation cell selected by the evaluation cell selection unit. And an external terminal, wherein the input voltage is applied via the first data line, and the reference voltage is a comparison result output from the comparator included in the evaluation cell.

(11)また、本発明は、上記記載の発明において、前記比較器は、ゲートが前記第1データ線に接続されている第1トランジスタと、ソースが前記第1トランジスタのソースに接続され、ゲートが前記第2データ線に接続され、ドレインが前記1つの出力端子に接続されている第2トランジスタと、ドレイン及びゲートが前記第1トランジスタのドレインに接続されている第3トランジスタと、ドレインが前記第2トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記第3トランジスタのソースに接続されている第4トランジスタと、を備え、前記第1及び第2トランジスタのソースは、電流源に接続されることを特徴とする。   (11) In the present invention described above, the comparator includes a first transistor having a gate connected to the first data line, a source connected to a source of the first transistor, and a gate. Is connected to the second data line, a drain is connected to the one output terminal, a third transistor is connected to the drain of the first transistor, and a drain is connected to the drain. A fourth transistor having a source connected to a drain of the second transistor and a source connected to a source of the third transistor, wherein the sources of the first and second transistors are connected to a current source. And

(12)また、本発明は、上記記載の発明において、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、ゲートフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、ゲートセンス線と、を具備し、前記評価セルは、前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第3スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第4スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタの互いに接続されたゲートと、前記第1トランジスタのドレインとの接続を切り替える第11スイッチと、を備え、前記第5から第10スイッチがオンの場合、前記第11スイッチはオフであり、前記第5から第10スイッチがオフの場合、前記第11スイッチはオンであり、前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記ゲートフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記ゲートセンス線、前記第1データ線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続されることを特徴とする。   (12) The present invention provides the first and second drain force lines provided for each column of the evaluation cell array and commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array, in the invention described above, A source force line; a gate force line; first and second drain sense lines; a source sense line; and a gate sense line. The evaluation cell includes a measurement of the comparator; A third switch for switching connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a measurement switching signal for switching between measurement of the transistors having; and a drain for the first transistor by the measurement switching signal; A fourth switch for switching connection with the first drain sense line; and a drain of the second transistor by the measurement switching signal. A fifth switch for switching the connection with the second drain force line, a sixth switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line according to the measurement switching signal, and the measurement A switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line by a switching signal; a source of the first and second transistors by the measurement switching signal; and the source sense line. An eighth switch for switching the connection, a ninth switch for switching the connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate force line by the measurement switching signal, and the third and the fourth switching by the measurement switching signal. A tenth switch for switching the connection between the gate of the fourth transistor and the gate sense line; When the fifth switch to the tenth switch are turned on, the switch comprising: an eleventh switch for switching the connection between the gates of the third and fourth transistors connected to each other and the drain of the first transistor by a constant switching signal; When the eleventh switch is off and the fifth to tenth switches are off, the eleventh switch is on, and the first and second drain force lines, the source force lines, and the gate force lines The first and second drain sense lines, the source sense line, the gate sense line, and the first data line are connected to different external terminals.

(13)また、本発明は、上記記載の発明において、前記電流源は、前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルの前記第1及び第2トランジスタのソースに共通接続されることを特徴とする。   (13) In the present invention, the current source is provided for each column of the evaluation cell array, and the sources of the first and second transistors of the evaluation cell belonging to the column of the evaluation cell array Are commonly connected to each other.

(14)また、本発明は、上記記載の発明において、前記電流源は、前記評価セルごとに設けられ、該評価セルの前記第1及び第2トランジスタのソースに共通接続されることを特徴とする。   (14) In the invention described in the above, the current source is provided for each of the evaluation cells, and is commonly connected to the sources of the first and second transistors of the evaluation cell. To do.

この発明によれば、大規模なDMA−TEGにおいて、ペアトランジスタ又はアンプの特性を測定することにより、個々のトランジスタの特性を評価することなく不良トランジスタの検出を行い、検出された不良トランジスタに対して個別に測定を行うことができる。
これにより、DAM−TEGなどの大規模半導体装置において、不良トランジスタの検出と、不良トランジスタの測定に要する時間を短縮すると共に、不良トランジスタの特性値の測定精度を向上させることができる。
According to the present invention, in a large-scale DMA-TEG, by measuring the characteristics of a pair transistor or an amplifier, a defective transistor is detected without evaluating the characteristics of each transistor. Individual measurements.
Thereby, in a large-scale semiconductor device such as a DAM-TEG, it is possible to reduce the time required for detecting a defective transistor and measuring the defective transistor, and to improve the measurement accuracy of the characteristic value of the defective transistor.

測定対象となるアンプAmpの入力オフセット電圧Voffを測定する場合の接続を示す図である。It is a figure which shows the connection in the case of measuring the input offset voltage Voff of amplifier Amp used as a measuring object. 測定対象となるアンプAmpの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of amplifier Amp used as a measuring object. 第1実施形態における半導体装置100の構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a semiconductor device 100 according to a first embodiment. 同実施形態における増幅回路130及び評価セルDUTmnの構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an amplifier circuit 130 and an evaluation cell DUTmn in the same embodiment. 同実施形態におけるスイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of switch SW1F-SW3F in the same embodiment, SW1S-SW3S. 第2実施形態における半導体装置200の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the semiconductor device 200 in 2nd Embodiment. 同実施形態における増幅回路130及び評価セルDUTamnの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the amplifier circuit 130 and the evaluation cell DUTamn in the embodiment. 第3実施形態における半導体装置300の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the semiconductor device 300 in 3rd Embodiment. 同実施形態における増幅回路130及び評価セルDUTmnの構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an amplifier circuit 130 and an evaluation cell DUTmn in the same embodiment. 第4実施形態における半導体装置400の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the semiconductor device 400 in 4th Embodiment. 同実施形態における評価セルDUTbmnの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the evaluation cell DUTbmn in the same embodiment. 第5実施形態における半導体装置500の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the semiconductor device 500 in 5th Embodiment. 同実施形態における評価セルDUTcmnの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the evaluation cell DUTcmn in the same embodiment. 第6実施形態における半導体装置600の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the semiconductor device 600 in 6th Embodiment. 同実施形態の評価セルDUTdmnの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the evaluation cell DUTdmn of the same embodiment.

以下、本発明の実施形態による半導体装置を図面を参照して説明する。
図1は、測定対象となるアンプAmpの入力オフセット電圧Voffを測定する場合の接続を示す図である。図示するようにアンプの出力を反転入力(−)に接続する。これにより、アンプAmpの入力オフセット電圧Voffは、出力電圧Voutと、非反転入力(+)に入力される入力電圧Vinとの差(Vout−Vin)で求められる。
アンプの基本特性は、この入力オフセット電圧Voffで決まるので、プロセスの開発において入力オフセット電圧Voffをいかに小さくできるかが重要となっている。また、入力オフセットVoffは、アンプを構成するペアトランジスタの特性差(閾値電圧のばらつき)の影響を受けるので、プロセス開発においてDMA−TEGを用いることで、ペアトランジスタの特性差及びペアトランジスタそれぞれの閾値電圧の測定を行う。
Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a connection when measuring an input offset voltage Voff of an amplifier Amp to be measured. As shown, the output of the amplifier is connected to the inverting input (-). Thereby, the input offset voltage Voff of the amplifier Amp is obtained by the difference (Vout−Vin) between the output voltage Vout and the input voltage Vin input to the non-inverting input (+).
Since the basic characteristics of the amplifier are determined by the input offset voltage Voff, it is important how the input offset voltage Voff can be reduced in process development. Further, the input offset Voff is affected by the characteristic difference (variation of threshold voltage) of the pair transistors constituting the amplifier. Therefore, by using DMA-TEG in process development, the characteristic difference of the pair transistors and the threshold values of the pair transistors are obtained. Measure the voltage.

図2は、測定対象となるアンプAmpの構成例を示す回路図である。図2(a)は、Nチャネル型MOSトランジスタを入力トランジスタとして用い、入力信号を当該入力トランジスタのゲートに印加するアンプAmpの構成例を示す回路図である。
アンプAmpは、ペアトランジスタをなすNチャネル型MOSトランジスタTn1(第1トランジスタ)及びトランジスタTn2(第2トランジスタ)と、ペアトランジスタをなすPチャネル型MOSトランジスタTp3(第3トランジスタ)及びトランジスタTp4(第4トランジスタ)と、トランジスタTn1〜2、Tp3、Tp4に流れる電流を制御する電流源としてのNチャネル型MOSトランジスタTn5(第5トランジスタ)とを有している。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the amplifier Amp to be measured. FIG. 2A is a circuit diagram showing a configuration example of an amplifier Amp that uses an N-channel MOS transistor as an input transistor and applies an input signal to the gate of the input transistor.
The amplifier Amp includes an N-channel MOS transistor Tn1 (first transistor) and a transistor Tn2 (second transistor) forming a pair transistor, and a P-channel MOS transistor Tp3 (third transistor) and a transistor Tp4 (fourth transistor) forming a pair transistor. Transistor) and an N-channel MOS transistor Tn5 (fifth transistor) as a current source for controlling the current flowing through the transistors Tn1-2, Tp3, and Tp4.

トランジスタTn1は、ソースがトランジスタTn5のドレインと接続され、ゲートに入力電圧Vin+が印加されている。トランジスタTn2は、ソースがトランジスタTn5のドレインと接続され、ゲートに基準電圧Vin−が印加されている。トランジスタTp3は、ソースが電源電位Vddを供給する電源端子に接続され、ゲートがトランジスタTp4のゲート及び自トランジスタのドレインに接続され、ドレインがトランジスタTn1のドレインに接続されている。
トランジスタTp4は、ソースが電源端子に接続され、ゲートがトランジスタTp3のゲートに接続され、ドレインがトランジスタTn2のドレインに接続されている。また、トランジスタTp3、Tp4は、カレントミラー回路を形成している。トランジスタTn5は、ドレインがトランジスタTn1、Tn2のソースに接続され、ソースが接地され、ゲートにバイアス電圧Vbiasが印加されている。
The source of the transistor Tn1 is connected to the drain of the transistor Tn5, and the input voltage Vin + is applied to the gate. The source of the transistor Tn2 is connected to the drain of the transistor Tn5, and the reference voltage Vin− is applied to the gate. The transistor Tp3 has a source connected to a power supply terminal that supplies the power supply potential Vdd, a gate connected to the gate of the transistor Tp4 and the drain of the transistor, and a drain connected to the drain of the transistor Tn1.
The transistor Tp4 has a source connected to the power supply terminal, a gate connected to the gate of the transistor Tp3, and a drain connected to the drain of the transistor Tn2. The transistors Tp3 and Tp4 form a current mirror circuit. The transistor Tn5 has a drain connected to the sources of the transistors Tn1 and Tn2, a source grounded, and a bias voltage Vbias applied to the gate.

トランジスタTn2のドレインと、トランジスタTp4のドレインとを接続する接続点が出力端子Outに接続され、当該接続点の電圧が出力電圧Voutとなる。
上述のように構成されたアンプにおいて、ペアトランジスタをなすトランジスタTn1、Tn2の閾値電圧のばらつき、及び、ペアトランジスタをなすトランジスタTp3、Tp4の閾値電圧のばらつきがアンプの入力オフセット電圧Voffに影響を与える。
A connection point connecting the drain of the transistor Tn2 and the drain of the transistor Tp4 is connected to the output terminal Out, and the voltage at the connection point becomes the output voltage Vout.
In the amplifier configured as described above, variations in threshold voltages of the transistors Tn1 and Tn2 forming a pair transistor and variations in threshold voltages of the transistors Tp3 and Tp4 forming a pair transistor affect the input offset voltage Voff of the amplifier. .

図2(b)は、Pチャネル型MOSトランジスタを入力トランジスタとして用い、入力信号を当該トランジスタのゲートに印加するアンプAmpの構成例を示す回路図である。アンプAmpは、ペアトランジスタをなすPチャネル型MOSトランジスタTn11、Tn12と、ペアトランジスタをなすNチャネル型MOSトランジスタTp13、Tp14と、トランジスタTn11〜12、Tp13〜14に流れる電流を制御する電流源としてのPチャネル型MOSトランジスタTp15とを有している。   FIG. 2B is a circuit diagram showing a configuration example of an amplifier Amp that uses a P-channel MOS transistor as an input transistor and applies an input signal to the gate of the transistor. The amplifier Amp is a P-channel MOS transistor Tn11, Tn12 that forms a pair transistor, N-channel MOS transistors Tp13, Tp14 that form a pair transistor, and a current source that controls a current flowing through the transistors Tn11-12, Tp13-14. A P-channel MOS transistor Tp15.

トランジスタTn11は、ソースが接地され、ゲートが自トランジスタのドレイン及びトランジスタTn12のゲートに接続されている。トランジスタTn12は、ソースが接地され、ゲートがトランジスタTn11のゲートに接続されている。また、トランジスタTn11、Tn12は、カレントミラー回路を形成している。
トランジスタTp13は、ソースがトランジスタTp15のドレインに接続され、ドレインがトランジスタTn11のドレインに接続され、ゲートに入力電圧Vin+が印加されている。トランジスタTp14は、ソースがトランジスタTp15のドレインに接続され、ドレインがトランジスタTn12のドレインに接続され、ゲートに基準電圧Vin−が印加されている。トランジスタTp15は、ソースが電源端子に接続され、ドレインがトランジスタTp13、Tp14のソースに接続され、ゲートにバイアス電圧Vbiasが印加されている。
The transistor Tn11 has a source grounded and a gate connected to the drain of the transistor Tn11 and the gate of the transistor Tn12. The source of the transistor Tn12 is grounded, and the gate is connected to the gate of the transistor Tn11. The transistors Tn11 and Tn12 form a current mirror circuit.
The transistor Tp13 has a source connected to the drain of the transistor Tp15, a drain connected to the drain of the transistor Tn11, and an input voltage Vin + applied to the gate. The transistor Tp14 has a source connected to the drain of the transistor Tp15, a drain connected to the drain of the transistor Tn12, and a reference voltage Vin− applied to the gate. The transistor Tp15 has a source connected to the power supply terminal, a drain connected to the sources of the transistors Tp13 and Tp14, and a bias voltage Vbias applied to the gate.

トランジスタTn12のドレインと、トランジスタTp14のドレインとを接続する接続点が出力端子Outに接続され、当該接続点の電圧が出力電圧Voutとなる。
上述のように構成されたアンプにおいて、ペアトランジスタをなすトランジスタTn11、Tn12の閾値電圧のばらつき、及び、ペアトランジスタをなすトランジスタTp13、Tp14の閾値電圧のばらつきがアンプの入力オフセット電圧Voffに影響を与える。
A connection point connecting the drain of the transistor Tn12 and the drain of the transistor Tp14 is connected to the output terminal Out, and the voltage at the connection point becomes the output voltage Vout.
In the amplifier configured as described above, variations in threshold voltages of the transistors Tn11 and Tn12 forming a pair transistor and variations in threshold voltages of the transistors Tp13 and Tp14 forming a pair transistor affect the input offset voltage Voff of the amplifier. .

以下、大規模に構成したDMA−TEGにおいて、上述のように構成されたアンプAmpを構成するペアトランジスタの特性差、及び、トランジスタの閾値電圧の測定を行える半導体装置について説明する。   In the following, a semiconductor device capable of measuring the characteristic difference of the pair transistors constituting the amplifier Amp configured as described above and the threshold voltage of the transistors in the large-scale DMA-TEG will be described.

<第1実施形態>
図3は、第1実施形態における半導体装置100の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、半導体装置100は、m行n列(n、mは正の整数)のマトリックス状に配置されたm×n個の評価セルDUT11〜DUTmnを有し、当該評価セル内に設けられたペアトランジスタ(比較器)の特性差を評価するDMA−TEGである。
半導体装置100は、評価セルアレイ110と、評価セル選択部120と、増幅回路130と、測定切替信号入力線VthM、データ線DR、DLと、入力信号線Vinと、基準信号線Vrefとを具備している。
<First Embodiment>
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the semiconductor device 100 according to the first embodiment. As shown in the figure, the semiconductor device 100 has m × n evaluation cells DUT11 to DUTmn arranged in a matrix of m rows and n columns (n and m are positive integers), and is provided in the evaluation cell. This is a DMA-TEG that evaluates the difference in characteristics of the paired transistors (comparators).
The semiconductor device 100 includes an evaluation cell array 110, an evaluation cell selection unit 120, an amplifier circuit 130, a measurement switching signal input line VthM, data lines DR and DL, an input signal line Vin, and a reference signal line Vref. ing.

また、半導体装置100は、評価セルアレイ110の列ごとに設けられた、ソースセンス線SS1〜SSn、ソースフォース線SF1〜SFn、ドレインセンス線DSL1〜DSLn、DSR1〜DSRn、ドレインフォース線DFL1〜DFLn、DFR1〜DFRn、列選択信号線COL1〜COLn、列選択スイッチCG1L〜CGnL、CG1R〜CGnR、及び、データ線D1L〜DnL、D1R〜DnRを具備している。
また、半導体装置100は、評価セルアレイ110の行ごとに設けられた、測定切替信号出力線VthM1〜VthMm、VthMB1〜VthMBm、及び、行選択信号線WL1〜WLmを具備している。
また、ソースセンス線SS1〜SSn、ソースフォース線SF1〜SFn、ドレインセンス線DSL1〜DSLn、DSR1〜DSRn、ドレインフォース線DFL1〜DFLn、DFR1〜DFRn、測定切替信号入力線VthM、入力信号線Vin、及び、基準信号線Vrefそれぞれは、異なる外部端子に接続されている。
The semiconductor device 100 includes source sense lines SS1 to SSn, source force lines SF1 to SFn, drain sense lines DSL1 to DSLn, DSR1 to DSRn, drain force lines DFL1 to DFLn, which are provided for each column of the evaluation cell array 110. DFR1 to DFRn, column selection signal lines COL1 to COLn, column selection switches CG1L to CGnL, CG1R to CGnR, and data lines D1L to DnL, D1R to DnR are provided.
In addition, the semiconductor device 100 includes measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm, VthMB1 to VthMBm, and row selection signal lines WL1 to WLm provided for each row of the evaluation cell array 110.
Source sense lines SS1 to SSn, source force lines SF1 to SFn, drain sense lines DSL1 to DSLn, DSR1 to DSRn, drain force lines DFL1 to DFLn, DFR1 to DFRn, measurement switching signal input line VthM, input signal line Vin, Each of the reference signal lines Vref is connected to a different external terminal.

評価セルアレイ110の1列目を構成する評価セルDUT11〜DUTm1は、当該列に対応して設けられた、データ線D1L、D1R、ソースセンス線SS1、ソースフォース線SF1、ドレインセンス線DSL1、DSR1、及び、ドレインフォース線DFL1、DFR1に接続されている。
評価セルアレイ110の2列目からn列目それぞれを構成する評価セルも、1列目を構成する評価セルDUT11〜DUTm1と同様に、それぞれの列に対応して設けられた、データ線D2L、D2R、…、DnL、DnR、ソースセンス線SS2、…、SSn、ソースフォース線SF2、…、SFn、ドレインセンス線DSL2、DSR2、…、DSLn、DSRn、及び、ドレインフォース線DFL2、DFR2、…、DFLn、DFRnに接続されている。また、評価セルDUT11〜DUTmnは、入力信号線Vin、及び、基準信号線Vrefに接続されている。
The evaluation cells DUT11 to DUTm1 constituting the first column of the evaluation cell array 110 have data lines D1L and D1R, a source sense line SS1, a source force line SF1, a drain sense line DSL1, DSR1, The drain force lines DFL1 and DFR1 are connected.
Similarly to the evaluation cells DUT11 to DUTm1 constituting the first column, the evaluation cells constituting each of the second column to the nth column of the evaluation cell array 110 are provided corresponding to the data lines D2L and D2R. , ..., DnL, DnR, source sense lines SS2, ..., SSn, source force lines SF2, ..., SFn, drain sense lines DSL2, DSR2, ..., DSLn, DSRn, and drain force lines DFL2, DFR2, ..., DFLn , DFRn. The evaluation cells DUT11 to DUTmn are connected to the input signal line Vin and the reference signal line Vref.

また、評価セルアレイ110の1行目を構成する評価セルDUT11〜DUT1nは、当該行に対応して設けられた、行選択信号線WL1、測定切替信号出力線VthM1、VthMB1に接続されている。評価セルアレイ110の2行目からm行目それぞれを構成する評価セルも、1行目を構成する評価セルDUT11〜DUT1nと同様に、それぞれに対応して設けられた、行選択信号線WL2〜WLm、及び、測定切替信号出力線VthM2、VthMB2、…、VthMm、VthMBmに接続されている。   The evaluation cells DUT11 to DUT1n constituting the first row of the evaluation cell array 110 are connected to a row selection signal line WL1 and measurement switching signal output lines VthM1 and VthMB1 provided corresponding to the row. Similarly to the evaluation cells DUT11 to DUT1n constituting the first row, the evaluation cells constituting each of the second to mth rows of the evaluation cell array 110 are also provided corresponding to the row selection signal lines WL2 to WLm. , And measurement switching signal output lines VthM2, VthMB2,..., VthMm, VthMBm.

評価セル選択部120は、列デコーダ121と、行デコーダ122−1〜122−mを有している。列デコーダ121は、列選択信号線COL1〜COLnと接続され、入力される列アドレスをデコードして、列選択信号線COL1〜COLnのうちいずれか1つを電源電位VddであるH(High)レベルとし、他の列選択信号線を接地電位であるL(Low)レベルにする。   The evaluation cell selection unit 120 includes a column decoder 121 and row decoders 122-1 to 122-m. The column decoder 121 is connected to the column selection signal lines COL1 to COLn, decodes the input column address, and sets any one of the column selection signal lines COL1 to COLn to the H (High) level that is the power supply potential Vdd. The other column selection signal lines are set to the L (Low) level which is the ground potential.

列選択スイッチCG1Lは、列選択信号線COL1がHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D1Lとデータ線DLとを通電状態にし、列選択信号線COL1がLレベルの場合、データ線D1Lとデータ線DLとを非通電状態にする。また、列選択スイッチCG2L〜CGnLは、列選択スイッチCG1Lと同様に、列選択信号線COL2〜COLnがHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D2L〜DnLとデータ線DLとを通電状態にし、列選択信号線COL2〜COLnがLレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D2L〜DnLとデータ線DLとを非通電状態にする。
列選択スイッチCG1R〜CGnRは、列選択スイッチCG1L〜CGnLと同様に、列選択信号線COL1〜COLnがHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D1R〜DnRとデータ線DRとを通電状態にし、列選択信号線COL1がLレベルの場合、データ線D1R〜DnRとデータ線DLとを非通電状態にする。
When the column selection signal line COL1 is at the H level, the column selection switch CG1L energizes the data line D1L and the data line DL corresponding to the switch, and when the column selection signal line COL1 is at the L level, The data line DL is turned off. Similarly to the column selection switch CG1L, the column selection switches CG2L to CGnL energize the data lines D2L to DnL and the data line DL corresponding to the switch when the column selection signal lines COL2 to COLn are at the H level. When the column selection signal lines COL2 to COLn are at the L level, the data lines D2L to DnL and the data lines DL corresponding to the switch are turned off.
Similarly to the column selection switches CG1L to CGnL, the column selection switches CG1R to CGnR energize the data lines D1R to DnR and the data line DR corresponding to the switch when the column selection signal lines COL1 to COLn are at the H level. When the column selection signal line COL1 is at the L level, the data lines D1R to DnR and the data line DL are turned off.

行デコーダ122−1〜122−mは、評価セルアレイ110の各行に対応して設けられている。また、行デコーダ122−1は、測定切替信号入力線VthMと、当該行デコーダが対応する評価セルアレイ110の行に対応する測定切替信号出力線VthM1、VthMB1、及び、行選択信号線WL1に接続されている。また、行デコーダ122−2〜122−mは、行デコーダ122−1と同様に、測定切替信号入力線VthMと、当該行デコーダが対応する評価セルアレイ110の行に対応する測定切替信号出力線VthM2〜VthMm、VthMB2〜VthMBm、及び、行選択信号線WL2〜WLmに接続されている。   Row decoders 122-1 to 122-m are provided corresponding to each row of evaluation cell array 110. The row decoder 122-1 is connected to the measurement switching signal input line VthM, the measurement switching signal output lines VthM 1 and VthMB 1 corresponding to the row of the evaluation cell array 110 corresponding to the row decoder, and the row selection signal line WL 1. ing. Similarly to the row decoder 122-1, the row decoders 122-2 to 122-m each have a measurement switching signal input line VthM and a measurement switching signal output line VthM2 corresponding to the row of the evaluation cell array 110 corresponding to the row decoder. To VthMm, VthMB2 to VthMBm, and row selection signal lines WL2 to WLm.

また、行デコーダ122−1は、入力される行アドレスをデコードして、対応する評価セルアレイ110の1行目が選択されたか否かを判定し、選択された場合、接続された行選択信号線WL1をHレベルにし、測定切替信号入力線VthMより入力された測定切替信号と、当該信号を反転した信号とをそれぞれ測定切替信号出力線VthM1、VthMB1に出力する。
また、行デコーダ122−2〜122mは、行デコーダ122−1と同様に、入力される行アドレスをデコードして、対応する評価セルアレイ110の行が選択されたか否かを判定し、選択された場合、接続された行選択信号線WL2〜nをHレベルにし、測定切替信号入力線VthMより入力された測定切替信号と、当該信号を反転した信号とをそれぞれ測定切替信号出力線VthM2〜VthMm、VthMB2〜VthMBmに出力する。
また、行デコーダ122−1〜122−mは、自デコーダに対応する評価セルアレイ110の行が選択されない場合、接続された行選択信号線WL1〜WLmをLレベルにする。
The row decoder 122-1 decodes the input row address to determine whether or not the first row of the corresponding evaluation cell array 110 is selected. If selected, the connected row selection signal line is selected. WL1 is set to the H level, and the measurement switching signal input from the measurement switching signal input line VthM and the inverted signal are output to the measurement switching signal output lines VthM1 and VthMB1, respectively.
Similarly to the row decoder 122-1, the row decoders 122-2 to 122m decode the input row address to determine whether or not the corresponding row of the evaluation cell array 110 has been selected. In this case, the connected row selection signal lines WL2 to n are set to the H level, and the measurement switching signal input from the measurement switching signal input line VthM and the inverted signal of the measurement switching signal output lines VthM2 to VthMm, Output to VthMB2 to VthMBm.
The row decoders 122-1 to 122-m set the connected row selection signal lines WL1 to WLm to the L level when the row of the evaluation cell array 110 corresponding to the decoder is not selected.

上述の構成により、評価セル選択部120は、入力された列アドレス及び行アドレスに応じて、列選択信号線COL1〜COLnのいずれか1つをHレベルにすると共に、行選択信号線WL1〜WLnのいずれか1つをHレベルにすることで、評価セルアレイ110が有する評価セルDUT11〜DUTmnのいずれか1つを選択する。
増幅回路130は、データ線DL、DRと接続され、データ線DL、DRの電位差を増幅して出力端子OUTに出力する。
With the above-described configuration, the evaluation cell selection unit 120 sets any one of the column selection signal lines COL1 to COLn to the H level and the row selection signal lines WL1 to WLn according to the input column address and row address. Any one of the evaluation cells DUT11 to DUTmn included in the evaluation cell array 110 is selected by setting any one of these to H level.
The amplifier circuit 130 is connected to the data lines DL and DR, amplifies the potential difference between the data lines DL and DR, and outputs it to the output terminal OUT.

以下、評価セルDUT11〜DUTmnの構成を図4及び図5を用いて説明する。
図4は、同実施形態における増幅回路130及び評価セルDUTmnの構成を示す回路図である。評価セルDUT11〜DUTmnは、同じ構成を有しているので、代表して評価セルDUTmnの構成を説明する。また、当該列には、不図示の評価セルDUT1n〜DUT(m−1)nがDUTmnと同様に配置されている。
ここでは、DMA−TEGによる評価対象が図2(a)に示したNチャネル型MOSトランジスタで構成されたアンプのペアトランジスタをなすトランジスタTn1、Tn2である場合について説明する。
Hereinafter, the configuration of the evaluation cells DUT11 to DUTmn will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the amplifier circuit 130 and the evaluation cell DUTmn in the same embodiment. Since the evaluation cells DUT11 to DUTmn have the same configuration, the configuration of the evaluation cell DUTmn will be described as a representative. Moreover, evaluation cells DUT1n to DUT (m−1) n (not shown) are arranged in the column in the same manner as DUTmn.
Here, a case will be described in which the evaluation target by DMA-TEG is the transistors Tn1 and Tn2 forming the pair transistors of the amplifier configured by the N-channel MOS transistor shown in FIG.

図4に示すように、増幅回路130は、トランジスタTp3、Tp4を備えている。トランジスタTp3は、ソースが電源電位Vddを供給する電源端子に接続され、ドレインが自トランジスタのゲートと、トランジスタTp4のゲートと、列選択スイッチCGnLを介してデータ線DnLとに接続されている。トランジスタTp4は、ソースが電源端子に接続され、ゲートがトランジスタTp3のゲートに接続され、ドレインが列選択スイッチCGnRを介してデータ線DnRに接続されている。   As shown in FIG. 4, the amplifier circuit 130 includes transistors Tp3 and Tp4. The transistor Tp3 has a source connected to the power supply terminal that supplies the power supply potential Vdd, and a drain connected to the gate of the transistor, the gate of the transistor Tp4, and the data line DnL via the column selection switch CGnL. The transistor Tp4 has a source connected to the power supply terminal, a gate connected to the gate of the transistor Tp3, and a drain connected to the data line DnR via the column selection switch CGnR.

評価セルDUTmnは、トランジスタTn1、Tn2、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW4、SW5とを備えている。
トランジスタTn1は、ドレインが接続点N1を介してスイッチSW1F、SW1S、SW4に接続され、ソースが接続点N3を介してスイッチSW3F、SW3Sと、トランジスタTn5のドレインとに接続され、ゲートが入力信号線Vinに接続されている。トランジスタTn2は、ドレインが接続点N2を介してスイッチSW2F、SW2S、SW5に接続され、ソースが接続点N3を介してスイッチSW3F、SW3Sと、トランジスタTn5のドレインとに接続され、ゲートが基準信号線Vrefに接続されている。
トランジスタTn5は、ドレインが接続点N3及びトランジスタTn2のソースに接続され、ソースが接地され、ゲートにバイアス電圧Vbiasが印加されている。
The evaluation cell DUTmn includes transistors Tn1, Tn2, and Tn5 and switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW4, and SW5.
The transistor Tn1 has a drain connected to the switches SW1F, SW1S, SW4 via the connection point N1, a source connected to the switches SW3F, SW3S, and the drain of the transistor Tn5 via the connection point N3, and a gate connected to the input signal line. Connected to Vin. The transistor Tn2 has a drain connected to the switches SW2F, SW2S, SW5 via the connection point N2, a source connected to the switches SW3F, SW3S, and the drain of the transistor Tn5 via the connection point N3, and a gate connected to the reference signal line. Connected to Vref.
The drain of the transistor Tn5 is connected to the connection point N3 and the source of the transistor Tn2, the source is grounded, and the bias voltage Vbias is applied to the gate.

スイッチSW1Fは、接続点N1とドレインフォース線DFLnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N1とドレインフォース線DFLnとの間の通電と非通電とを切り替える。スイッチSW1Sは、接続点N1とドレインセンス線DSLnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N1とドレインセンス線DSLnとの間の通電と非通電とを切り替える。
スイッチSW2Fは、接続点N2とドレインフォース線DFRnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N2とドレインフォース線DFRnとの間の通電と非通電とを切り替える。スイッチSW2Sは、接続点N2とドレインセンス線DSRnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N2とドレインセンス線DSRnとの間の通電と非通電とを切り替える。
The switch SW1F is connected to the connection point N1 and the drain force line DFLn, and energization and non-energization between the connection point N1 and the drain force line DFLn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch. The switch SW1S is connected to the connection point N1 and the drain sense line DSLn, and energization and non-energization between the connection point N1 and the drain sense line DSLn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch.
The switch SW2F is connected to the connection point N2 and the drain force line DFRn, and energization and non-energization between the connection point N2 and the drain force line DFRn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch. The switch SW2S is connected to the connection point N2 and the drain sense line DSRn, and energization and non-energization between the connection point N2 and the drain sense line DSRn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch.

スイッチSW3Fは、接続点N3とソースフォース線SFnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N3とソースフォース線SFnとの間の通電と非通電とを切り替える。スイッチSW3Sは、接続点N3とソースセンス線SSnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N3とソースセンス線SSnとの間の通電と非通電とを切り替える。   The switch SW3F is connected to the connection point N3 and the source force line SFn, and energization and non-energization between the connection point N3 and the source force line SFn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch. The switch SW3S is connected to the connection point N3 and the source sense line SSn, and energization and non-energization between the connection point N3 and the source sense line SSn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch.

図5は、同実施形態におけるスイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sの構成を示す回路図である。図示するように、Pチャネル型MOSトランジスタと、Nチャネル型MOSトランジスタとを用いたトランスファーゲートである。Pチャネル型MOSトランジスタのゲートに測定切替信号出力線VthMBmが接続され、Nチャネル型MOSトランジスタのゲートに測定切替信号出力線VthMmが接続されている。これにより、それぞれのトランジスタのドレインとソースとの間は、測定切替信号出力線VthMmがHレベルであり、且つ、測定切替信号出力線VthMBmがLレベルの場合、通電状態になり、測定切替信号出力線VthMmがLレベルであり、且つ、測定切替信号出力線VthMBmがHレベルの場合、非通電状態になる。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S in the same embodiment. As shown in the figure, this is a transfer gate using a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor. The measurement switching signal output line VthMBm is connected to the gate of the P-channel MOS transistor, and the measurement switching signal output line VthMm is connected to the gate of the N-channel MOS transistor. Thereby, between the drain and the source of each transistor, when the measurement switching signal output line VthMm is at the H level and the measurement switching signal output line VthMBm is at the L level, the transistors are energized and the measurement switching signal is output. When the line VthMm is at the L level and the measurement switching signal output line VthMBm is at the H level, the power is turned off.

図4に戻り、スイッチSW4は、接続点N1とデータ線DnLとに接続され、行選択信号線WLmから入力される行選択信号がHレベルのとき、接続点N1とデータ線DnLとを通電状態にし、行選択信号がLレベルのとき、接続点N1とデータ線DnLとを非通電状態にする。
スイッチSW5は、接続点N2とデータ線DnRとに接続され、行選択信号線WLmから入力される行選択信号がHレベルのとき、接続点N2とデータ線DnRとを通電状態にし、行選択信号がLレベルのとき、接続点N2とデータ線DnRとを非通電状態にする。
Returning to FIG. 4, the switch SW4 is connected to the connection point N1 and the data line DnL. When the row selection signal input from the row selection signal line WLm is at the H level, the connection point N1 and the data line DnL are energized. When the row selection signal is at the L level, the connection point N1 and the data line DnL are turned off.
The switch SW5 is connected to the connection point N2 and the data line DnR. When the row selection signal input from the row selection signal line WLm is at the H level, the connection point N2 and the data line DnR are energized, and the row selection signal Is at the L level, the connection point N2 and the data line DnR are turned off.

上述の構成により、評価セル選択部120により選択された評価セルは、行選択信号線WLmにより、トランジスタTn1のドレインがデータ線DnLに接続されると共に、トランジスタTn2のドレインがデータ線DnRに接続される。更に、選択された評価セルは、列選択信号線COLnにより、当該評価セルに対応するデータ線DnL、DnRと増幅回路130が接続され、データ線DnL、DnRを介して、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5が図2(a)に示したアンプAmpを構成する。   With the above-described configuration, the evaluation cell selected by the evaluation cell selection unit 120 has the drain of the transistor Tn1 connected to the data line DnL and the drain of the transistor Tn2 connected to the data line DnR by the row selection signal line WLm. The Further, the selected evaluation cell is connected to the data line DnL, DnR corresponding to the evaluation cell and the amplifier circuit 130 via the column selection signal line COLn, and the transistors Tn1, Tn2, Tp3 via the data lines DnL, DnR. , Tp4, Tn5 constitute the amplifier Amp shown in FIG.

外部端子から測定切替信号入力線VthMにLレベルの信号が入力されると、行デコーダ122−1〜122−mは、測定切替信号出力線VthM1〜VthMmをLレベルにし、測定切替信号出力線VthMB1〜VthMBmをHレベルにする。この状態をアンプ評価モードといい、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sそれぞれが非通電状態となる。このとき、行アドレスと列アドレスとにより選択された評価セルは、入力信号線Vinと基準信号線Vrefとから印加される電圧に応じた出力電圧Voutを増幅回路130から出力する。   When an L level signal is input from the external terminal to the measurement switching signal input line VthM, the row decoders 122-1 to 122-m set the measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm to the L level, and the measurement switching signal output line VthMB1. Set VthMBm to H level. This state is referred to as an amplifier evaluation mode, and the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S are in a non-energized state. At this time, the evaluation cell selected by the row address and the column address outputs the output voltage Vout from the amplifier circuit 130 according to the voltage applied from the input signal line Vin and the reference signal line Vref.

また、外部端子から測定切替信号入力線VthMにHレベルの信号が入力されると、行デコーダ122−1〜122−mは、測定切替信号出力線VthM1〜VthMmをHレベルにし、測定切替信号出力線VthMB1〜VthMBmをLレベルにする。この状態をトランジスタ評価モードといい、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sそれぞれが通電状態となる。このとき、行アドレスと列アドレスとにより選択された評価セルに含まれるトランジスタTn1、Tn2の閾値電圧などの特性値を測定することができる。   When an H level signal is input from the external terminal to the measurement switching signal input line VthM, the row decoders 122-1 to 122-m set the measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm to the H level and output the measurement switching signal. Lines VthMB1 to VthMBm are set to L level. This state is called a transistor evaluation mode, and the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S are energized. At this time, it is possible to measure characteristic values such as threshold voltages of the transistors Tn1 and Tn2 included in the evaluation cell selected by the row address and the column address.

例えば、評価セルDUTmnが有するトランジスタTn1の100n[A]の電流を流す閾値電圧を測定する場合、ドレインフォース線DFLnに1.0[V]の電圧を印加し、ソースフォース線SFnに0[V]の電圧を印加して、入力信号線Vinを介してゲートに印加する電圧を変化させることで、トランジスタTn1に100n[A]の電流を流す閾値電圧を測定する。また、ドレイン電圧とゲート電圧とを変化させて測定することにより、トランジスタTn1の静特性、VG−ID特性を評価する。   For example, when measuring a threshold voltage for flowing a current of 100 n [A] of the transistor Tn1 included in the evaluation cell DUTmn, a voltage of 1.0 [V] is applied to the drain force line DFLn, and 0 [V] is applied to the source force line SFn. ] Is applied, and the voltage applied to the gate via the input signal line Vin is changed to measure the threshold voltage at which a current of 100 n [A] flows through the transistor Tn1. Further, the static characteristics and the VG-ID characteristics of the transistor Tn1 are evaluated by measuring while changing the drain voltage and the gate voltage.

更に、本実施形態の半導体装置100は、ドレインセンス線DSLn、DSRn、ソースセンス線SSnを具備しているので、測定するトランジスタTn1、Tn2のドレイン及びソースに電圧を印加すると共に、当該ドレイン及びソースに印加されている電圧を測定することができ、以下のようにトランジスタTn1、Tn2の特性値を測定することで、特性値を測定する精度を向上させることができる。   Furthermore, since the semiconductor device 100 of this embodiment includes the drain sense lines DSLn and DSRn and the source sense line SSn, a voltage is applied to the drain and source of the transistors Tn1 and Tn2 to be measured, and the drain and source The voltage applied to the transistor Tn1 can be measured, and by measuring the characteristic values of the transistors Tn1 and Tn2 as follows, the accuracy of measuring the characteristic values can be improved.

例えば、評価セルDUTmnが有するトランジスタTn1を測定する場合、ドレインフォース線DFLnに接続された外部端子に1.0[V]の電圧を印加しても、ドレインフォース線DFLnに電流が流れて、配線抵抗などによる電圧降下により、トランジスタTn1のドレインには0.95[V]の電圧が印加されることが生じる。
この場合、ドレインセンス線DSLnを介してトランジスタTn1に印加されている電圧を測定して、外部端子DFLnの電圧を1.05[V]に調整し、トランジスタTn1のドレインに1.0[V]の電圧を印加することで測定の精度を向上させることができる。また、トランジスタTn1のソースに印加する電圧についても、ドレインと同様に、ソースセンス線SSnを介してトランジスタTn1のソースに印加されている電圧を測定して、所望の電圧をトランジスタTn1のソースに印加することができる。
For example, when measuring the transistor Tn1 included in the evaluation cell DUTmn, even if a voltage of 1.0 [V] is applied to the external terminal connected to the drain force line DFLn, a current flows through the drain force line DFLn, Due to a voltage drop due to resistance or the like, a voltage of 0.95 [V] is applied to the drain of the transistor Tn1.
In this case, the voltage applied to the transistor Tn1 via the drain sense line DSLn is measured, the voltage of the external terminal DFLn is adjusted to 1.05 [V], and 1.0 [V] is applied to the drain of the transistor Tn1. The accuracy of measurement can be improved by applying the above voltage. As for the voltage applied to the source of the transistor Tn1, as with the drain, the voltage applied to the source of the transistor Tn1 is measured via the source sense line SSn, and a desired voltage is applied to the source of the transistor Tn1. can do.

上述のように、半導体装置100では、アンプ評価モードにおいてアンプAmpを構成するペアトランジスタTn1、Tn2の特性差の測定が行え、トランジスタ評価モードにおいて、アンプAmpを構成するペアトランジスタTn1、Tn2それぞれの閾値電圧などの測定が行える。これにより、半導体装置100において、アンプ評価モードでアンプAmpの特性を測定することにより、評価セルに含まれるトランジスタを個別に測定する場合に比べ、評価セルの測定に要する時間を短くすることができる。また、測定結果により不良と判定されたアンプAmpに対して、トランジスタ評価モードで、当該アンプAmpを構成するペアトランジスタTn1、Tn2の閾値電圧などを測定することにより、ペアトランジスタの特性差を用いた測定より、詳細な測定を行うことができる。
半導体装置100を用いることにより、不良と判定されたアンプAmpに対して、アンプを構成するペアトランジスタの詳細な測定を行うので、評価セルアレイ全体の測定に要する時間を増加させずに、不良と判定されたトランジスタに対して詳細な測定を行うことができる。
なお、増幅回路130が出力する電圧が小さい場合、増幅回路130の後段に増幅率の高い増幅器を設けてもよい。
As described above, in the semiconductor device 100, the characteristic difference between the paired transistors Tn1 and Tn2 constituting the amplifier Amp can be measured in the amplifier evaluation mode, and the threshold values of the paired transistors Tn1 and Tn2 constituting the amplifier Amp in the transistor evaluation mode. You can measure voltage. Thereby, in the semiconductor device 100, by measuring the characteristics of the amplifier Amp in the amplifier evaluation mode, it is possible to shorten the time required for the measurement of the evaluation cell compared to the case where the transistors included in the evaluation cell are individually measured. . Further, for the amplifier Amp determined to be defective based on the measurement result, the threshold voltage of the paired transistors Tn1 and Tn2 constituting the amplifier Amp is measured in the transistor evaluation mode, thereby using the characteristic difference between the paired transistors. More detailed measurement can be performed than measurement.
By using the semiconductor device 100, detailed measurement of the paired transistors constituting the amplifier is performed on the amplifier Amp determined to be defective. Therefore, it is determined as defective without increasing the time required for measuring the entire evaluation cell array. Detailed measurements can be made on the fabricated transistors.
Note that when the voltage output from the amplifier circuit 130 is small, an amplifier having a high amplification factor may be provided at a subsequent stage of the amplifier circuit 130.

<第2実施形態>
図6は、第2実施形態における半導体装置200の構成を示す概略ブロック図である。図示するように半導体装置200は、m行n列(n、mは正の整数)のマトリックス状に配置されたm×n個の評価セルDUTa11〜DUTamnを有し、当該評価セル内に設けられたペアトランジスタ(比較器)の特性差を評価するDMA−TEGである。
半導体装置200は、評価セルアレイ210と、評価セル選択部220と、増幅回路130と、ソースセンス線SSと、ソースフォース線SFと、ドレインセンス線DSL、DSRと、ドレインフォース線DFL、DFRと、測定切替信号入力線VthM、データ線DR、DLと、入力信号線Vinと、基準信号線Vrefとを具備している。
Second Embodiment
FIG. 6 is a schematic block diagram showing the configuration of the semiconductor device 200 according to the second embodiment. As illustrated, the semiconductor device 200 includes m × n evaluation cells DUTa11 to DUTamn arranged in a matrix of m rows and n columns (n and m are positive integers), and is provided in the evaluation cell. This is a DMA-TEG that evaluates the difference in characteristics of pair transistors (comparators).
The semiconductor device 200 includes an evaluation cell array 210, an evaluation cell selection unit 220, an amplifier circuit 130, a source sense line SS, a source force line SF, drain sense lines DSL and DSR, drain force lines DFL and DFR, A measurement switching signal input line VthM, data lines DR and DL, an input signal line Vin, and a reference signal line Vref are provided.

また、半導体装置200は、評価セルアレイ210の列ごとに設けられた、列選択信号線COL1〜COLnと、列選択スイッチCG1L〜CGnL、CG1R〜CGnR、及び、データ線D1L〜DnL、D1R〜DnRを具備している。
また、半導体装置200は、評価セルアレイ210の行ごとに設けられた行選択信号線WL1〜WLmを具備している。
Further, the semiconductor device 200 includes column selection signal lines COL1 to COLn, column selection switches CG1L to CGnL, CG1R to CGnR, and data lines D1L to DnL and D1R to DnR provided for each column of the evaluation cell array 210. It has.
In addition, the semiconductor device 200 includes row selection signal lines WL1 to WLm provided for each row of the evaluation cell array 210.

また、ソースセンス線SSと、ソースフォース線SFと、ドレインセンス線DSL、DSRと、ドレインフォース線DFL、DFRと、測定切替信号入力線VthMと、入力信号線Vinと、基準信号線Vrefとは、評価セルDUTa11〜DUTamnに接続されると共に、それぞれ異なる外部端子に接続されている。   The source sense line SS, the source force line SF, the drain sense lines DSL and DSR, the drain force lines DFL and DFR, the measurement switching signal input line VthM, the input signal line Vin, and the reference signal line Vref Are connected to the evaluation cells DUTa11 to DUTamn, and are connected to different external terminals.

評価セルアレイ210の1列目を構成する評価セルDUTa11〜DUTam1は、当該列に対応して設けられた、データ線D1L、D1R及び列選択信号線COL1に接続されている。評価セルアレイ210の2列目からn列目それぞれを構成する評価セルも、1列目を構成する評価セルDUTa11〜DUTam1と同様に、それぞれの列に対応して設けられた、データ線D2L、D2R、…、DnL、DnR及び列選択信号線COL2、…、COLnに接続されている。
また、評価セルアレイ210の1行目を構成する評価セルDUTa11〜DUTa1nは、当該行に対応して設けられた行選択信号線WL1に接続されている。評価セルアレイ210の2行目からm行目それぞれを構成する評価セルも、1行目を構成する評価セルDUTa11〜DUTa1nと同様に、それぞれに対応して設けられた行選択信号線WL2〜WLmに接続されている。
Evaluation cells DUTa11 to DUTam1 constituting the first column of the evaluation cell array 210 are connected to data lines D1L and D1R and a column selection signal line COL1 provided corresponding to the column. Similarly to the evaluation cells DUTa11 to DUTam1 constituting the first column, the evaluation cells constituting each of the second to nth columns of the evaluation cell array 210 also have data lines D2L and D2R provided corresponding to the respective columns. ,..., DnL, DnR and column selection signal lines COL2,.
The evaluation cells DUTa11 to DUTa1n constituting the first row of the evaluation cell array 210 are connected to a row selection signal line WL1 provided corresponding to the row. Similarly to the evaluation cells DUTa11 to DUTa1n constituting the first row, the evaluation cells constituting each of the second to mth rows of the evaluation cell array 210 are also connected to the row selection signal lines WL2 to WLm provided corresponding to the respective cells. It is connected.

評価セル選択部220は、列デコーダ221と、行デコーダ222−1〜222−mを有している。列デコーダ221は、列選択信号線COL1〜COLnと接続され、入力される列アドレスをデコードして、列選択信号線COL1〜COLnのうちいずれか1つを電源電位VddであるHレベルにし、他の列選択信号線を接地電位であるLレベルにする。   The evaluation cell selection unit 220 includes a column decoder 221 and row decoders 222-1 to 222-m. The column decoder 221 is connected to the column selection signal lines COL1 to COLn, decodes the input column address, sets one of the column selection signal lines COL1 to COLn to the H level that is the power supply potential Vdd, and the like. The column selection signal line is set to the L level which is the ground potential.

列選択スイッチCG1Lは、列選択信号線COL1がHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D1Lとデータ線DLとを通電状態にし、列選択信号線COL1がLレベルの場合、データ線D1Lとデータ線DLとを非通電状態にする。また、列選択スイッチCG2L〜CGnLは、列選択スイッチCG1Lと同様に、列選択信号線COL2〜COLnがHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D2L〜DnLとデータ線DLとを通電状態にし、列選択信号線COL2〜COLnがLレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D2L〜DnLとデータ線DLとを非通電状態にする。
列選択スイッチCG1R〜CGnRは、列選択スイッチCG1L〜CGnLと同様に、列選択信号線COL1〜COLnがHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D1R〜DnRとデータ線DRとを通電状態にし、列選択信号線COL1がLレベルの場合、データ線D1R〜DnRとデータ線DLとを非通電状態にする。
When the column selection signal line COL1 is at the H level, the column selection switch CG1L energizes the data line D1L and the data line DL corresponding to the switch, and when the column selection signal line COL1 is at the L level, The data line DL is turned off. Similarly to the column selection switch CG1L, the column selection switches CG2L to CGnL energize the data lines D2L to DnL and the data line DL corresponding to the switch when the column selection signal lines COL2 to COLn are at the H level. When the column selection signal lines COL2 to COLn are at the L level, the data lines D2L to DnL and the data lines DL corresponding to the switch are turned off.
Similarly to the column selection switches CG1L to CGnL, the column selection switches CG1R to CGnR energize the data lines D1R to DnR and the data line DR corresponding to the switch when the column selection signal lines COL1 to COLn are at the H level. When the column selection signal line COL1 is at the L level, the data lines D1R to DnR and the data line DL are turned off.

行デコーダ222−1〜222−mは、評価セルアレイ210の各行に対応して設けられている。また、行デコーダ222−1は、当該行デコーダが対応する評価セルアレイ210の行に対応する行選択信号線WL1に接続されている。また、行デコーダ222−2〜222−mは、行デコーダ122−1と同様に、当該行デコーダが対応する評価セルアレイ210の行に対応する行選択信号線WL2〜WLmに接続されている。   Row decoders 222-1 to 222-m are provided corresponding to each row of evaluation cell array 210. The row decoder 222-1 is connected to a row selection signal line WL1 corresponding to the row of the evaluation cell array 210 corresponding to the row decoder. Similarly to the row decoder 122-1, the row decoders 222-2 to 222-m are connected to row selection signal lines WL2 to WLm corresponding to the rows of the evaluation cell array 210 to which the row decoder corresponds.

また、行デコーダ222−1は、入力される行アドレスをデコードして、対応する評価セルアレイ210の1行目が選択されたか否かを判定し、選択された場合、接続された行選択信号線WL1をHレベルにする。また、行デコーダ222−2〜222mは、行デコーダ222−1と同様に、入力される行アドレスをデコードして、対応する評価セルアレイ210の行が選択されたか否かを判定し、選択された場合、接続された行選択信号線WL2〜nをHレベルにする。
また、行デコーダ222−1〜222−mは、自デコーダに対応する評価セルアレイ210の行が選択されない場合、接続された行選択信号線WL1〜WLmをLレベルにする。
The row decoder 222-1 decodes the input row address to determine whether or not the first row of the corresponding evaluation cell array 210 is selected. If selected, the connected row selection signal line is selected. WL1 is set to H level. Similarly to the row decoder 222-1, the row decoders 222-2 to 222m decode the input row address to determine whether or not the corresponding row of the evaluation cell array 210 has been selected. In this case, the connected row selection signal lines WL2 to n are set to the H level.
The row decoders 222-1 to 222-m set the connected row selection signal lines WL1 to WLm to the L level when the row of the evaluation cell array 210 corresponding to the decoder is not selected.

上述の構成により、評価セル選択部220は、入力された列アドレス及び行アドレスに応じて、列選択信号線COL1〜COLnのいずれか1つをHレベルにすると共に、行選択信号線WL1〜WLnのいずれか1つをHレベルにすることで、評価セルアレイ210が有する評価セルDUTa11〜DUTamnのいずれか1つを選択する。
増幅回路130は、データ線DL、DRと接続され、データ線DL、DRの電位差を増幅して出力端子OUTに出力する。
With the above-described configuration, the evaluation cell selection unit 220 sets any one of the column selection signal lines COL1 to COLn to the H level and the row selection signal lines WL1 to WLn according to the input column address and row address. Any one of the evaluation cells DUTa11 to DUTamn included in the evaluation cell array 210 is selected by setting any one of these to H level.
The amplifier circuit 130 is connected to the data lines DL and DR, amplifies the potential difference between the data lines DL and DR, and outputs it to the output terminal OUT.

以下、評価セルDUTa11〜DUTmnの構成を図7を用いて説明する。
図7は、同実施形態における増幅回路130及び評価セルDUTamnの構成を示す回路図である。評価セルDUTa11〜DUTamnは、同じ構成を有しているので、代表して評価セルDUTamnの構成を説明する。また、当該列には、不図示の評価セルDUTa1n〜DUTa(m−1)nがDUTamnと同様に配置されている。
ここでは、DMA−TEGによる評価対象が図2(a)に示したNチャネル型MOSトランジスタで構成されたアンプのペアトランジスタをなすトランジスタTn1、Tn2である場合について説明する。
Hereinafter, the configuration of the evaluation cells DUTa11 to DUTmn will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the amplifier circuit 130 and the evaluation cell DUTamn in the same embodiment. Since the evaluation cells DUTa11 to DUTamn have the same configuration, the configuration of the evaluation cell DUTamn will be described as a representative. In addition, evaluation cells DUTa1n to DUTa (m−1) n (not shown) are arranged in the column in the same manner as DUTamn.
Here, a case will be described in which the evaluation target by DMA-TEG is the transistors Tn1 and Tn2 forming the pair transistors of the amplifier configured by the N-channel MOS transistor shown in FIG.

図7に示すように、増幅回路130は、図4に示した増幅回路130と同じ構成であるのでその説明を省略する。
評価セルDUTamnは、トランジスタTn1、Tn2、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW4、SW5と、デコーダ回路20とを備えている。図7に示すように、評価セルDUTamnは、デコーダ回路20を設け、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sをデコーダ回路20の出力により制御する点以外、図4に示した第1実施形態の評価セルDUTmnと同じ構成であるので、該当する箇所には同じ符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 7, the amplifier circuit 130 has the same configuration as the amplifier circuit 130 shown in FIG.
The evaluation cell DUTamn includes transistors Tn1, Tn2, and Tn5, switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW4, and SW5, and a decoder circuit 20. As shown in FIG. 7, the evaluation cell DUTamn is provided with a decoder circuit 20, and the evaluation cell of the first embodiment shown in FIG. 4 except that the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S are controlled by the output of the decoder circuit 20. Since it is the same structure as DUTmn, the corresponding code | symbol is attached | subjected to the applicable location and the description is abbreviate | omitted.

デコーダ回路20は、3入力のNANDゲート21とインバータ22とを有する。NANDゲート21の入力は、列選択信号線COLnと、測定切替信号入力線VthMと、行選択信号線WLmとが接続されている。また、NANDゲート21の出力は、インバータ22と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sとが接続されている。インバータ22の出力は、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sに接続されている。
スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sは、図4に示したDUTmnの構成と比べると、測定切替信号出力線VthMmに替えてインバータ22の出力が接続され、測定切替信号出力線VthMBmに替えてNANDゲート21の出力が接続されている。
The decoder circuit 20 includes a 3-input NAND gate 21 and an inverter 22. The input of the NAND gate 21 is connected to the column selection signal line COLn, the measurement switching signal input line VthM, and the row selection signal line WLm. The output of the NAND gate 21 is connected to the inverter 22 and the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S. The output of the inverter 22 is connected to the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S.
Compared with the configuration of the DUTmn shown in FIG. 4, the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S are connected to the output of the inverter 22 instead of the measurement switching signal output line VthMm, and are connected to the measurement switching signal output line VthMBm with a NAND gate. 21 outputs are connected.

例えば、列アドレス及び行アドレスにより評価セルDUTamnが選択され、且つ、測定切替信号入力線VthMがHレベルの場合、NANDゲート21の出力はLレベルになり、インバータ22の出力はHレベルになる。これにより、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sは通電状態となり、トランジスタ評価モードが選択される。
また、列アドレス及び行アドレスにより評価セルDUTamnが選択され、且つ、測定切替信号入力線VthMがLレベルの場合、NANDゲート21の出力はHレベルになり、インバータ22の出力はLレベルになる。これにより、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3Sは非通電状態となり、アンプ評価モードが選択される。
このように、評価セルDUTamnは、第1実施形態の評価セルDUmnと同様に、アンプ評価モードとトランジスタ評価モードとを切り替えることができる。
For example, when the evaluation cell DUTamn is selected by the column address and the row address, and the measurement switching signal input line VthM is at the H level, the output of the NAND gate 21 becomes the L level and the output of the inverter 22 becomes the H level. As a result, the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S are energized, and the transistor evaluation mode is selected.
Further, when the evaluation cell DUTamn is selected by the column address and the row address and the measurement switching signal input line VthM is at the L level, the output of the NAND gate 21 becomes the H level and the output of the inverter 22 becomes the L level. As a result, the switches SW1F to SW3F and SW1S to SW3S are deenergized, and the amplifier evaluation mode is selected.
As described above, the evaluation cell DUTamn can be switched between the amplifier evaluation mode and the transistor evaluation mode similarly to the evaluation cell DUmn of the first embodiment.

上述のように、評価セルがデコーダ回路20を備えたことにより、列アドレスと行アドレスとにより選択された評価セルは、測定切替信号入力線VthMの信号により、アンプ評価モードと、トランジスタ評価モードの切り替えを行うことができる。これにより、本実施形態の半導体装置200は、第1実施形態の半導体装置100に比べ、測定切替信号出力線VthMBmの配線を行う必要がなくなり、半導体装置200の実装面積を削減することができる。   As described above, since the evaluation cell includes the decoder circuit 20, the evaluation cell selected by the column address and the row address can be selected in the amplifier evaluation mode and the transistor evaluation mode by the signal of the measurement switching signal input line VthM. Switching can be done. As a result, the semiconductor device 200 according to the present embodiment does not need to be wired with the measurement switching signal output line VthMBm as compared with the semiconductor device 100 according to the first embodiment, and the mounting area of the semiconductor device 200 can be reduced.

<第3実施形態>
図8は、第3実施形態における半導体装置300の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、半導体装置300は、m行n列(n、mは正の整数)のマトリックス状に配置されたm×n個の評価セルDUT11〜DUTmnを有し、当該評価セル内に設けられたアンプ(比較器)の入力オフセット電圧を評価するDMA−TEGである。
半導体装置300は、第1実施形態の半導体装置100(図3)の変形例であり、図1に示したアンプAmpの入力オフセット電圧Voffを測定するものである。半導体装置300は、以下の点が第1実施形態の半導体装置100と異なる以外、同じ構成であるので該当する箇所には同じ符号を付してその説明を省略する。異なる点は、評価セルDUT11〜DUTmnに基準信号線Vrefから基準電圧を入力することに替えて、評価セルDUT11〜DUTmnに増幅回路130の出力信号を入力している点である。
<Third Embodiment>
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the semiconductor device 300 according to the third embodiment. As illustrated, the semiconductor device 300 includes m × n evaluation cells DUT11 to DUTmn arranged in a matrix of m rows and n columns (n and m are positive integers), and is provided in the evaluation cell. DMA-TEG for evaluating the input offset voltage of the amplifier (comparator).
The semiconductor device 300 is a modification of the semiconductor device 100 (FIG. 3) of the first embodiment, and measures the input offset voltage Voff of the amplifier Amp shown in FIG. Since the semiconductor device 300 has the same configuration except for the following points from the semiconductor device 100 of the first embodiment, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The difference is that instead of inputting the reference voltage from the reference signal line Vref to the evaluation cells DUT11 to DUTmn, the output signal of the amplifier circuit 130 is input to the evaluation cells DUT11 to DUTmn.

図9は、同実施形態における増幅回路130及び評価セルDUTmnの構成を示す回路図である。本実施形態における評価セルDUTmnの構成は、第1実施形態の評価セルDUTmnと比べ、トランジスタTn2のゲートを増幅回路130の出力に接続している点以外同じ構成であるので該当する箇所に同じ符号を付してその説明を省略する。
トランジスタTn2のゲートに増幅回路130の出力を印加されるので、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5により構成されたアンプの入力オフセット電圧を測定することができる。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the amplifier circuit 130 and the evaluation cell DUTmn in the same embodiment. The configuration of the evaluation cell DUTmn in this embodiment is the same as that of the evaluation cell DUTmn in the first embodiment except that the gate of the transistor Tn2 is connected to the output of the amplifier circuit 130. The description is omitted.
Since the output of the amplifier circuit 130 is applied to the gate of the transistor Tn2, the input offset voltage of the amplifier constituted by the transistors Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, and Tn5 can be measured.

<第4実施形態>
図10は、第4実施形態における半導体装置400の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、半導体装置400は、m行n列(n、mは正の整数)のマトリックス状に配置されたm×n個の評価セルDUTb11〜DUTbmnを有し、当該評価セル内に設けられたアンプ(比較器)の特性差を評価するDMA−TEGである。
半導体装置400は、評価セルアレイ410と、評価セル選択部120と、増幅回路430と、測定切替信号入力線VthM、データ線DR、DLと、入力信号線Vinと、基準信号線Vrefとを具備している。評価セル選択部120は、第1実施形態の半導体装置100(図3)と同じ構成であるので、同じ符号を付してその説明を省略する。
<Fourth embodiment>
FIG. 10 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the semiconductor device 400 according to the fourth embodiment. As illustrated, the semiconductor device 400 includes m × n evaluation cells DUTb11 to DUTbmn arranged in a matrix of m rows and n columns (n and m are positive integers), and is provided in the evaluation cell. This is a DMA-TEG for evaluating the difference in characteristics of the obtained amplifier (comparator).
The semiconductor device 400 includes an evaluation cell array 410, an evaluation cell selection unit 120, an amplifier circuit 430, a measurement switching signal input line VthM, data lines DR and DL, an input signal line Vin, and a reference signal line Vref. ing. Since the evaluation cell selection unit 120 has the same configuration as that of the semiconductor device 100 (FIG. 3) of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

また、半導体装置400は、評価セルアレイ410の列ごとに設けられた、ソースセンス線SS1〜SSn、ソースフォース線SF1〜SFn、ドレインセンス線DSL1〜DSLn、DSR1〜DSRn、ドレインフォース線DFL1〜DFLn、DFR1〜DFRn、ゲートフォース線GF1〜GFn、ゲートセンス線GS1〜GSn、列選択信号線COL1〜COLnと、列選択スイッチCG1L〜CGnL、CG1R〜CGnR、及び、データ線D1L〜DnL、D1R〜DnRを具備している。
また、半導体装置400は、評価セルアレイ410の行ごとに設けられた、測定切替信号出力線VthM1〜VthMm、VthMB1〜VthMBm、及び、行選択信号線WL1〜WLmを具備している。
また、ソースセンス線SS1〜SSn、ソースフォース線SF1〜SFn、ドレインセンス線DSL1〜DSLn、DSR1〜DSRn、ドレインフォース線DFL1〜DFLn、DFR1〜DFRn、ゲートフォース線GF1〜GFn、ゲートセンス線GS1〜GSn、測定切替信号入力線VthM、入力信号線Vin、及び、基準信号線Vrefは、それぞれ異なる外部端子に接続されている。
Further, the semiconductor device 400 includes source sense lines SS1 to SSn, source force lines SF1 to SFn, drain sense lines DSL1 to DSLn, DSR1 to DSRn, drain force lines DFL1 to DFLn, which are provided for each column of the evaluation cell array 410. DFR1 to DFRn, gate force lines GF1 to GFn, gate sense lines GS1 to GSn, column selection signal lines COL1 to COLn, column selection switches CG1L to CGnL, CG1R to CGnR, and data lines D1L to DnL, D1R to DnR It has.
The semiconductor device 400 includes measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm, VthMB1 to VthMBm, and row selection signal lines WL1 to WLm provided for each row of the evaluation cell array 410.
Also, source sense lines SS1 to SSn, source force lines SF1 to SFn, drain sense lines DSL1 to DSLn, DSR1 to DSRn, drain force lines DFL1 to DFLn, DFR1 to DFRn, gate force lines GF1 to GFn, gate sense lines GS1 to GS1 The GSn, the measurement switching signal input line VthM, the input signal line Vin, and the reference signal line Vref are connected to different external terminals.

評価セルアレイ410の1列目を構成する評価セルDUTb11〜DUTbm1は、当該列に対応して設けられた、データ線D1L、D1R、ソースセンス線SS1、ソースフォース線SF1、ドレインセンス線DSL1、DSR1、ドレインフォース線DFL1、DFR1、ゲートフォース線GF1、及び、ゲートセンス線GS1に接続されている。
評価セルアレイ410の2列目からn列目それぞれを構成する評価セルも、1列目を構成する評価セルDUTb11〜DUTbm1と同様に、それぞれの列に対応して設けられた、データ線D2L、D2R、…、DnL、DnR、ソースセンス線SS2、…、SSn、ソースフォース線SF2、…、SFn、ドレインセンス線DSL2、DSR2、…、DSLn、DSRn、ドレインフォース線DFL2、DFR2、…、DFLn、DFRn、ゲートフォース線GF2〜GFn、及び、ゲートセンス線GS2〜GSnに接続されている。また、評価セルDUTb11〜DUTbmnは、入力信号線Vin、及び、基準信号線Vrefに接続されている。
The evaluation cells DUTb11 to DUTbm1 constituting the first column of the evaluation cell array 410 have data lines D1L, D1R, source sense lines SS1, source force lines SF1, drain sense lines DSL1, DSR1, The drain force lines DFL1, DFR1, the gate force line GF1, and the gate sense line GS1 are connected.
Similarly to the evaluation cells DUTb11 to DUTbm1 constituting the first column, the evaluation cells constituting each of the second to nth columns of the evaluation cell array 410 are also provided with data lines D2L and D2R provided corresponding to the respective columns. , ..., DnL, DnR, source sense lines SS2, ..., SSn, source force lines SF2, ..., SFn, drain sense lines DSL2, DSR2, ..., DSLn, DSRn, drain force lines DFL2, DFR2, ..., DFLn, DFRn Are connected to the gate force lines GF2 to GFn and the gate sense lines GS2 to GSn. The evaluation cells DUTb11 to DUTbmn are connected to the input signal line Vin and the reference signal line Vref.

また、評価セルアレイ410の1行目を構成する評価セルDUTb11〜DUTb1nは、当該行に対応して設けられた、行選択信号線WL1、測定切替信号出力線VthM1、VthMB1に接続されている。評価セルアレイ410の2行目からm行目それぞれを構成する評価セルも、1行目を構成する評価セルDUTb11〜DUTb1nと同様に、それぞれに対応して設けられた、行選択信号線WL2〜WLm、及び、測定切替信号出力線VthM2、VthMB2、…、VthMm、VthMBmに接続されている。
増幅回路430は、データ線DL、DRと接続され、データ線DL、DRの電位差を増幅して出力端子OUTに出力する。
The evaluation cells DUTb11 to DUTb1n constituting the first row of the evaluation cell array 410 are connected to a row selection signal line WL1 and measurement switching signal output lines VthM1 and VthMB1 provided corresponding to the row. Similarly to the evaluation cells DUTb11 to DUTb1n constituting the first row, the evaluation cells constituting each of the second to mth rows of the evaluation cell array 410 are also provided corresponding to the row selection signal lines WL2 to WLm. , And measurement switching signal output lines VthM2, VthMB2,..., VthMm, VthMBm.
The amplifier circuit 430 is connected to the data lines DL and DR, amplifies the potential difference between the data lines DL and DR, and outputs it to the output terminal OUT.

図11は、同実施形態における評価セルDUTbmnの構成を示す回路図である。評価セルDUTb11〜DUTbmnは、同じ構成を有しているので、代表して評価セルDUTbmnの構成を説明する。また、当該列には、不図示の評価セルDUTb1n〜DUTb(m−1)nがDUTbmnと同様に配置されている。
ここでは、DMA−TEGによる評価対象が図2(a)に示したNチャネル型MOSトランジスタで構成されたアンプであり、評価セルに当該アンプが含まれる場合について説明する。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of the evaluation cell DUTbmn in the same embodiment. Since the evaluation cells DUTb11 to DUTbmn have the same configuration, the configuration of the evaluation cell DUTbmn will be described as a representative. In addition, evaluation cells DUTb1n to DUTb (m−1) n (not shown) are arranged in the column in the same manner as DUTbmn.
Here, a case will be described in which the evaluation object by the DMA-TEG is an amplifier composed of the N-channel MOS transistor shown in FIG. 2A, and the amplifier is included in the evaluation cell.

評価セルDUTbmnは、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW4、SW5、SW6F、SW6S、SW7とを備えている。図示するように、評価セルDUTbmnは、図2(a)に示したアンプAmpを含む構成となっており、第1実施形態の評価セルDUTmnに対して、トランジスタTp3、Tp4と、スイッチSW6F、SW6S、SW7を加えた構成となっている。トランジスタTn1、Tn2、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW4、SW5それぞれの接続は同じであるので、その説明を省略する。   The evaluation cell DUTbmn includes transistors Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, and Tn5, and switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW4, SW5, SW6F, SW6S, and SW7. As illustrated, the evaluation cell DUTbmn includes the amplifier Amp illustrated in FIG. 2A. The evaluation cell DUTbmn includes transistors Tp3 and Tp4 and switches SW6F and SW6S compared to the evaluation cell DUTmn of the first embodiment. , SW7 is added. Since the connections of the transistors Tn1, Tn2, and Tn5 and the switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW4, and SW5 are the same, the description thereof is omitted.

トランジスタTp3は、ソースが電源電位Vddを供給する電源端子N5に接続され、ドレインが接続点N1を介してトランジスタTn1のドレイン、スイッチSW1F、SW1S、SW4、SW7に接続され、ゲートが接続点N4を介してスイッチSW6F、SW6S、SW7、及び、トランジスタTp4のゲートと接続されている。トランジスタTp4は、ソースが電源電位Vddを供給する電源端子N5に接続され、ドレインが接続点N2を介してトランジスタTn2のドレイン、スイッチSW2F、SW2S、SW5に接続され、ゲートが接続点N4を介してスイッチSW6F、SW6S、SW7、及び、トランジスタTp3のゲートと接続されている。   The transistor Tp3 has a source connected to the power supply terminal N5 that supplies the power supply potential Vdd, a drain connected to the drain of the transistor Tn1 via the connection point N1, and the switches SW1F, SW1S, SW4, and SW7, and a gate connected to the connection point N4. Through the switches SW6F, SW6S, SW7 and the gate of the transistor Tp4. The transistor Tp4 has a source connected to the power supply terminal N5 that supplies the power supply potential Vdd, a drain connected to the drain of the transistor Tn2 via the connection point N2, the switches SW2F, SW2S, and SW5, and a gate connected via the connection point N4. The switches SW6F, SW6S, SW7 and the gate of the transistor Tp3 are connected.

スイッチSW6Fは、接続点N4とゲートフォース線GFnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N4とゲートフォース線GFnとの間の通電と非通電とを切り替える。スイッチSW6Sは、接続点N4とゲートセンス線GSnとに接続され、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N4とゲートセンス線GSnとの間の通電と非通電とを切り替える。スイッチSW7は、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmから入力される信号に応じて、接続点N4と接続点N1との間の通電と非通電とを切り替える。   The switch SW6F is connected to the connection point N4 and the gate force line GFn, and energization and non-energization between the connection point N4 and the gate force line GFn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch. The switch SW6S is connected to the connection point N4 and the gate sense line GSn, and energization and non-energization between the connection point N4 and the gate sense line GSn according to signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm. And switch. The switch SW7 switches between energization and non-energization between the connection point N4 and the connection point N1, in accordance with signals input from the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm.

上述の構成により、評価セル選択部120により選択された評価セルは、行選択信号線WLmにより、トランジスタTn1のドレインがデータ線DnLに接続されると共に、トランジスタTn2のドレインがデータ線DnRに接続される。更に、選択された評価セルは、列選択信号線COLnにより、当該評価セルに対応するデータ線DnL、DnRと増幅回路430が接続され、データ線DnL、DnRを介して、評価セルに含まれるアンプの接続点N1、N2の電位が増幅回路430に出力される。   With the above-described configuration, the evaluation cell selected by the evaluation cell selection unit 120 has the drain of the transistor Tn1 connected to the data line DnL and the drain of the transistor Tn2 connected to the data line DnR by the row selection signal line WLm. The Further, the selected evaluation cell is connected to the data line DnL and DnR corresponding to the evaluation cell by the column selection signal line COLn and the amplifier circuit 430, and the amplifier included in the evaluation cell via the data line DnL and DnR. The potentials of the connection points N1 and N2 are output to the amplifier circuit 430.

外部端子から測定切替信号入力線VthMにLレベルの信号が入力されると、行デコーダ122−1〜122−mは、測定切替信号出力線VthM1〜VthMmをLレベルにし、測定切替信号出力線VthMB1〜VthMBmをHレベルにして、アンプ評価モードが選択される。このとき、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW6F、SW6Sそれぞれが非通電状態となる。このとき、行アドレスと列アドレスとにより選択された評価セルは、入力信号線Vinと基準信号線Vrefとから印加される電圧に応じた接続点N1、N2の電圧を増幅回路430に出力する。   When an L level signal is input from the external terminal to the measurement switching signal input line VthM, the row decoders 122-1 to 122-m set the measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm to the L level, and the measurement switching signal output line VthMB1. ˜VthMBm is set to H level, and the amplifier evaluation mode is selected. At this time, the switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW6F, and SW6S are in a non-energized state. At this time, the evaluation cell selected by the row address and the column address outputs the voltages at the connection points N1 and N2 corresponding to the voltages applied from the input signal line Vin and the reference signal line Vref to the amplifier circuit 430.

また、外部端子から測定切替信号入力線VthMにHレベルの信号が入力されると、行デコーダ122−1〜122−mは、測定切替信号出力線VthM1〜VthMmをHレベルにし、測定切替信号出力線VthMB1〜VthMBmをLレベルにして、トランジスタ評価モードが選択される。このとき、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW6F、SW6Sそれぞれが通電状態となる。このとき、第1実施形態と同様に、行アドレスと列アドレスとにより選択された評価セルに含まれるトランジスタTn1、Tn2の閾値電圧を測定することができる。例えば、トランジスタTp3の閾値電圧を測定する場合には、電源端子N5に1.0[V]、ドレインフォース端子DFLnを0[V]、ゲートフォース線GFnにゲート電圧を入力すればよい。このように、測定を行うことにより、トランジスタTn1、Tn2と同様に、トランジスタTp3、Tp4の閾値電圧などの特性値を測定することができる。   When an H level signal is input from the external terminal to the measurement switching signal input line VthM, the row decoders 122-1 to 122-m set the measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm to the H level and output the measurement switching signal. The lines VthMB1 to VthMBm are set to L level, and the transistor evaluation mode is selected. At this time, the switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW6F, and SW6S are energized. At this time, similarly to the first embodiment, the threshold voltages of the transistors Tn1 and Tn2 included in the evaluation cell selected by the row address and the column address can be measured. For example, when measuring the threshold voltage of the transistor Tp3, it is only necessary to input 1.0 [V] to the power supply terminal N5, 0 [V] to the drain force terminal DFLn, and the gate voltage to the gate force line GFn. Thus, by performing the measurement, the characteristic values such as the threshold voltages of the transistors Tp3 and Tp4 can be measured in the same manner as the transistors Tn1 and Tn2.

上述のように、半導体装置400では、アンプ評価モードにおいて評価セルが有するアンプAmpの測定が行え、トランジスタ評価モードにおいて、アンプAmpを構成するトランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4それぞれの閾値電圧などの測定が行える。これにより、半導体装置400において、アンプ評価モードでアンプAmpの特性を測定することで、評価セルに含まれるトランジスタを個別に測定するよりも短い時間で数多くの評価セルを測定することができ、不良トランジスタの検出に要する時間を短縮できる。また、アンプ評価モードの測定結果により不良と判定されたアンプAmpに対して、トランジスタ評価モードで当該アンプAmpを構成するトランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4それぞれの閾値電圧などを測定することにより、ペアトランジスタの特性差を用いた測定に比べ、詳細な測定を行うことができる。
なお、電源端子N5に対しても接続点N1〜N4と同様に、電圧を印加する外部端子と、印加されている電圧を測定する外部端子とを設けてもよい。それにより、トランジスタ評価モードにおいて、トランジスタTp3、Tp4の特性値を測定する精度を向上させることができる。
As described above, in the semiconductor device 400, the amplifier Amp included in the evaluation cell can be measured in the amplifier evaluation mode. In the transistor evaluation mode, the threshold voltages of the transistors Tn1, Tn2, Tp3, and Tp4 constituting the amplifier Amp are measured. Can be done. Thereby, in the semiconductor device 400, by measuring the characteristics of the amplifier Amp in the amplifier evaluation mode, it is possible to measure many evaluation cells in a shorter time than measuring the transistors included in the evaluation cell individually. The time required for detecting the transistor can be shortened. In addition, by measuring the threshold voltage of each of the transistors Tn1, Tn2, Tp3, and Tp4 constituting the amplifier Amp in the transistor evaluation mode with respect to the amplifier Amp determined to be defective based on the measurement result in the amplifier evaluation mode, Compared to the measurement using the characteristic difference of the transistor, detailed measurement can be performed.
Similarly to the connection points N1 to N4, the power supply terminal N5 may be provided with an external terminal for applying a voltage and an external terminal for measuring the applied voltage. Thereby, it is possible to improve the accuracy of measuring the characteristic values of the transistors Tp3 and Tp4 in the transistor evaluation mode.

<第5実施形態>
図12は、第5実施形態における半導体装置500の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、半導体装置500は、m行n列(n、mは正の整数)のマトリックス状に配置されたm×n個の評価セルDUTc11〜DUTcmnを有し、当該評価セル内に設けられたアンプ(比較器)を評価するDMA−TEGである。
半導体装置500は、評価セルアレイ510と、評価セル選択部220と、増幅回路430と、ソースセンス線SSと、ソースフォース線SFと、ドレインセンス線DSL、DSRと、ドレインフォース線DFL、DFRと、ゲートフォース線GFと、ゲートセンス線GSと、測定切替信号入力線VthM、データ線DR、DLと、入力信号線Vinと、基準信号線Vrefとを具備している。評価セル選択部220は、第2実施形態の半導体装置200(図6)と同じ構成であるので同じ符号を付してその説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 12 is a schematic block diagram showing the configuration of the semiconductor device 500 according to the fifth embodiment. As shown in the figure, a semiconductor device 500 has m × n evaluation cells DUTc11 to DUTcmn arranged in a matrix of m rows and n columns (n and m are positive integers), and is provided in the evaluation cell. It is a DMA-TEG that evaluates the obtained amplifier (comparator).
The semiconductor device 500 includes an evaluation cell array 510, an evaluation cell selection unit 220, an amplifier circuit 430, a source sense line SS, a source force line SF, drain sense lines DSL and DSR, drain force lines DFL and DFR, A gate force line GF, a gate sense line GS, a measurement switching signal input line VthM, data lines DR and DL, an input signal line Vin, and a reference signal line Vref are provided. Since the evaluation cell selection unit 220 has the same configuration as that of the semiconductor device 200 (FIG. 6) of the second embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

また、半導体装置500は、評価セルアレイ510の列ごとに設けられた、列選択信号線COL1〜COLnと、列選択スイッチCG1L〜CGnL、CG1R〜CGnR、及び、データ線D1L〜DnL、D1R〜DnRを具備している。
また、半導体装置500は、評価セルアレイ510の行ごとに設けられた行選択信号線WL1〜WLmを具備している。
Further, the semiconductor device 500 includes column selection signal lines COL1 to COLn, column selection switches CG1L to CGnL, CG1R to CGnR, and data lines D1L to DnL and D1R to DnR provided for each column of the evaluation cell array 510. It has.
In addition, the semiconductor device 500 includes row selection signal lines WL1 to WLm provided for each row of the evaluation cell array 510.

また、ソースセンス線SSと、ソースフォース線SFと、ドレインセンス線DSL、DSRと、ドレインフォース線DFL、DFRと、ゲートフォース線GFと、ゲートセンス線GSと、測定切替信号入力線VthMと、入力信号線Vinと、基準信号線Vrefとは、評価セルDUTc11〜DUTcmnに接続されると共に、それぞれ異なる外部端子に接続されている。   Further, the source sense line SS, the source force line SF, the drain sense lines DSL and DSR, the drain force lines DFL and DFR, the gate force line GF, the gate sense line GS, and the measurement switching signal input line VthM, The input signal line Vin and the reference signal line Vref are connected to the evaluation cells DUTc11 to DUTcmn and are connected to different external terminals.

評価セルアレイ510の1列目を構成する評価セルDUTc11〜DUTcm1は、当該列に対応して設けられた、データ線D1L、D1R及び列選択信号線COL1に接続されている。評価セルアレイ510の2列目からn列目それぞれを構成する評価セルも、1列目を構成する評価セルDUTc11〜DUTcm1と同様に、それぞれの列に対応して設けられた、データ線D2L、D2R、…、DnL、DnR及び列選択信号線COL2、…、COLnに接続されている。
また、評価セルアレイ510の1行目を構成する評価セルDUTc11〜DUTc1nは、当該行に対応して設けられた行選択信号線WL1に接続されている。評価セルアレイ510の2行目からm行目それぞれを構成する評価セルも、1行目を構成する評価セルDUTc11〜DUTc1nと同様に、それぞれに対応して設けられた行選択信号線WL2〜WLmに接続されている。
Evaluation cells DUTc11 to DUTcm1 constituting the first column of evaluation cell array 510 are connected to data lines D1L and D1R and column selection signal line COL1 provided corresponding to the column. Similarly to the evaluation cells DUTc11 to DUTcm1 constituting the first column, the evaluation cells constituting each of the second to nth columns of the evaluation cell array 510 are also provided with data lines D2L and D2R provided corresponding to the respective columns. ,..., DnL, DnR and column selection signal lines COL2,.
The evaluation cells DUTc11 to DUTc1n constituting the first row of the evaluation cell array 510 are connected to a row selection signal line WL1 provided corresponding to the row. Similarly to the evaluation cells DUTc11 to DUTc1n constituting the first row, the evaluation cells constituting each of the second to mth rows of the evaluation cell array 510 are also connected to the row selection signal lines WL2 to WLm provided corresponding thereto. It is connected.

図13は、同実施形態における評価セルDUTcmnの構成を示す回路図である。評価セルDUTc11〜DUTcmnは、同じ構成を有しているので、代表して評価セルDUTcmnの構成を説明する。また、当該列には、不図示の評価セルDUTc1n〜DUTc(m−1)nがDUTcmnと同様に配置されている。
ここでは、DMA−TEGによる評価対象が図2(a)に示したNチャネル型MOSトランジスタを入力トランジスタとする構成のアンプである場合について説明する。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of the evaluation cell DUTcmn in the same embodiment. Since the evaluation cells DUTc11 to DUTcmn have the same configuration, the configuration of the evaluation cell DUTcmn will be described as a representative. In addition, evaluation cells DUTc1n to DUTc (m−1) n (not shown) are arranged in the column in the same manner as DUTcmn.
Here, a case will be described in which the DMA-TEG evaluation target is an amplifier having an N-channel MOS transistor shown in FIG. 2A as an input transistor.

評価セルDUTcmnは、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW4、SW5、SW6F、SW6S、SW7と、デコーダ回路20とを備えている。
図13に示すように、評価セルDUTcmnは、デコーダ回路20を設け、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW6F、SW6S、SW7をデコーダ回路20の出力により制御する点以外、図11に示した第4実施形態の評価セルDUTbmnと同じ構成であるので、該当する箇所には同じ符号を付してその説明を省略する。また、デコーダ回路20は、図7に示した第2実施形態の評価セルDUTamnが有するデコーダ回路20と同じ構成であるので同じ符号を付してその説明を省略する。
スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW6F、SW6S、SW7は、図11に示したDUTbmnの構成と比べると、測定切替信号出力線VthMmに替えてインバータ22の出力が接続され、測定切替信号出力線VthMBmに替えてNANDゲート21の出力が接続されている。
The evaluation cell DUTcmn includes transistors Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, and Tn5, switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW4, SW5, SW6F, SW6S, and SW7, and a decoder circuit 20.
As shown in FIG. 13, the evaluation cell DUTcmn is provided with a decoder circuit 20, and the switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW6F, SW6S, and SW7 are controlled by the output of the decoder circuit 20, as shown in FIG. Since it is the same structure as evaluation cell DUTbmn of 4 embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding location and the description is abbreviate | omitted. The decoder circuit 20 has the same configuration as the decoder circuit 20 included in the evaluation cell DUTamn of the second embodiment shown in FIG.
The switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW6F, SW6S, and SW7 are connected to the output of the inverter 22 instead of the measurement switching signal output line VthMm as compared with the configuration of the DUTbmn shown in FIG. The output of the NAND gate 21 is connected instead of VthMBm.

上述の構成により、半導体装置500は、評価セルDUTb11〜DUTbmnに対して、測定切替信号出力線VthMm、VthMBmを行デコーダ222−1〜222−mから出力せずとも、アンプ評価モードとトランジスタ評価モードとを切り替えることができる。
また、半導体装置500は、第2実施形態の半導体装置200と同様に、評価セルがデコーダ回路20を備えたことにより、列アドレスと行アドレスとにより選択された評価セルは、測定切替信号入力線VthMの信号により、アンプ評価モードと、トランジスタ評価モードの切り替えを行うことができる。これにより、本実施形態の半導体装置500は、第4実施形態の半導体装置400に比べ、測定切替信号出力線VthMBmの配線を行う必要がなくなり、半導体装置500の実装面積を削減することができる。
With the above-described configuration, the semiconductor device 500 does not output the measurement switching signal output lines VthMm and VthMBm from the row decoders 222-1 to 222-m for the evaluation cells DUTb11 to DUTbmn, and the amplifier evaluation mode and the transistor evaluation mode. And can be switched.
Further, as in the semiconductor device 200 of the second embodiment, the semiconductor device 500 includes the decoder circuit 20 so that the evaluation cell selected by the column address and the row address is the measurement switching signal input line. Switching between the amplifier evaluation mode and the transistor evaluation mode can be performed by the VthM signal. As a result, the semiconductor device 500 according to the present embodiment does not need to be wired with the measurement switching signal output line VthMBm as compared with the semiconductor device 400 according to the fourth embodiment, and the mounting area of the semiconductor device 500 can be reduced.

<第6実施形態>
図14は、第6実施形態における半導体装置600の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、半導体装置600は、m行n列(n、mは正の整数)のマトリックス状に配置されたm×n個の評価セルDUTd11〜DUTdmnを有し、当該評価セル内に設けられたアンプ(比較器)の入力オフセット電圧及びアンプを構成するトランジスタを評価するDMA−TEGである。
半導体装置600は、評価セルアレイ610と、評価セル選択部120と、増幅回路430と、測定切替信号入力線VthM、データ線DRと、入力信号線Vinとを具備している。評価セル選択部120は、第1実施形態の評価セル選択部120(図3)と同じ構成であるので同じ符号を付してその説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
FIG. 14 is a schematic block diagram showing the configuration of the semiconductor device 600 according to the sixth embodiment. As illustrated, the semiconductor device 600 has m × n evaluation cells DUTd11 to DUTdmn arranged in a matrix of m rows and n columns (n and m are positive integers), and is provided in the evaluation cell. This is a DMA-TEG that evaluates the input offset voltage of the amplifier (comparator) and the transistors constituting the amplifier.
The semiconductor device 600 includes an evaluation cell array 610, an evaluation cell selection unit 120, an amplifier circuit 430, a measurement switching signal input line VthM, a data line DR, and an input signal line Vin. Since the evaluation cell selection unit 120 has the same configuration as the evaluation cell selection unit 120 (FIG. 3) of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

また、半導体装置600は、評価セルアレイ610の列ごとに設けられた、ソースセンス線SS1〜SSn、ソースフォース線SF1〜SFn、ドレインセンス線DSL1〜DSLn、DSR1〜DSRn、ドレインフォース線DFL1〜DFLn、DFR1〜DFRn、ゲートフォース線GF1〜GFn、ゲートセンス線GS1〜GSn、列選択信号線COL1〜COLn、列選択スイッチCG1R〜CGnR、及び、データ線D1L〜DnL、D1R〜DnRを具備している。
また、半導体装置600は、評価セルアレイ610の行ごとに設けられた、測定切替信号出力線VthM1〜VthMm、VthMB1〜VthMBm、及び、行選択信号線WL1〜WLmを具備している。
また、ソースセンス線SS1〜SSn、ソースフォース線SF1〜SFn、ドレインセンス線DSL1〜DSLn、DSR1〜DSRn、ドレインフォース線DFL1〜DFLn、DFR1〜DFRn、ゲートフォース線GF1〜GFn、ゲートセンス線GS1〜GSn、測定切替信号入力線VthM、及び、入力信号線Vinは、それぞれ異なる外部端子に接続されている。
The semiconductor device 600 includes source sense lines SS1 to SSn, source force lines SF1 to SFn, drain sense lines DSL1 to DSLn, DSR1 to DSRn, drain force lines DFL1 to DFLn, which are provided for each column of the evaluation cell array 610. DFR1 to DFRn, gate force lines GF1 to GFn, gate sense lines GS1 to GSn, column selection signal lines COL1 to COLn, column selection switches CG1R to CGnR, and data lines D1L to DnL, D1R to DnR are provided.
The semiconductor device 600 includes measurement switching signal output lines VthM1 to VthMm, VthMB1 to VthMBm, and row selection signal lines WL1 to WLm provided for each row of the evaluation cell array 610.
Also, source sense lines SS1 to SSn, source force lines SF1 to SFn, drain sense lines DSL1 to DSLn, DSR1 to DSRn, drain force lines DFL1 to DFLn, DFR1 to DFRn, gate force lines GF1 to GFn, gate sense lines GS1 to GS1 The GSn, the measurement switching signal input line VthM, and the input signal line Vin are connected to different external terminals.

評価セルアレイ610の1列目を構成する評価セルDUTd11〜DUTdm1は、当該列に対応して設けられた、データ線D1L、D1R、ソースセンス線SS1、ソースフォース線SF1、ドレインセンス線DSL1、DSR1、ドレインフォース線DFL1、DFR1、ゲートフォース線GF1、及び、ゲートセンス線GS1に接続されている。
評価セルアレイ610の2列目からn列目それぞれを構成する評価セルも、1列目を構成する評価セルDUTd11〜DUTdm1と同様に、それぞれの列に対応して設けられた、データ線D2L、D2R、…、DnL、DnR、ソースセンス線SS2、…、SSn、ソースフォース線SF2、…、SFn、ドレインセンス線DSL2、DSR2、…、DSLn、DSRn、ドレインフォース線DFL2、DFR2、…、DFLn、DFRn、ゲートフォース線GF2〜GFn、及び、ゲートセンス線GS2〜GSnに接続されている。
The evaluation cells DUTd11 to DUTdm1 constituting the first column of the evaluation cell array 610 have data lines D1L and D1R, a source sense line SS1, a source force line SF1, a drain sense line DSL1, DSR1, The drain force lines DFL1, DFR1, the gate force line GF1, and the gate sense line GS1 are connected.
Similarly to the evaluation cells DUTd11 to DUTdm1 configuring the first column, the evaluation cells configuring each of the second to nth columns of the evaluation cell array 610 are also provided with data lines D2L and D2R provided corresponding to the respective columns. , ..., DnL, DnR, source sense lines SS2, ..., SSn, source force lines SF2, ..., SFn, drain sense lines DSL2, DSR2, ..., DSLn, DSRn, drain force lines DFL2, DFR2, ..., DFLn, DFRn Are connected to the gate force lines GF2 to GFn and the gate sense lines GS2 to GSn.

また、評価セルアレイ610の1行目を構成する評価セルDUTd11〜DUTd1nは、当該行に対応して設けられた、行選択信号線WL1、測定切替信号出力線VthM1、VthMB1に接続されている。評価セルアレイ610の2行目からm行目それぞれを構成する評価セルも、1行目を構成する評価セルDUTd11〜DUTd1nと同様に、それぞれに対応して設けられた、行選択信号線WL2〜WLm、及び、測定切替信号出力線VthM2、VthMB2、…、VthMm、VthMBmに接続されている。   The evaluation cells DUTd11 to DUTd1n constituting the first row of the evaluation cell array 610 are connected to a row selection signal line WL1 and measurement switching signal output lines VthM1 and VthMB1 provided corresponding to the row. Similarly to the evaluation cells DUTd11 to DUTd1n constituting the first row, the evaluation cells constituting each of the second to mth rows of the evaluation cell array 610 are also provided corresponding to the row selection signal lines WL2 to WLm. , And measurement switching signal output lines VthM2, VthMB2,..., VthMm, VthMBm.

列選択スイッチCG1Rは、列選択信号線COL1がHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D1Rとデータ線DRとを通電状態にし、列選択信号線COL1がLレベルの場合、データ線D1Rとデータ線DRとを非通電状態にする。また、列選択スイッチCG2R〜CGnRは、列選択スイッチCG1Rと同様に、列選択信号線COL2〜COLnがHレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D2R〜DnRとデータ線DRとを通電状態にし、列選択信号線COL2〜COLnがLレベルの場合、自スイッチに対応するデータ線D2R〜DnRとデータ線DRとを非通電状態にする。
入力信号線Vinは、増幅回路430と、データ線D1L〜DnLとに接続されている。
増幅回路430は、入力信号線Vinとデータ線DRとの電位差を増幅して出力端子OUTに出力する。
When the column selection signal line COL1 is at the H level, the column selection switch CG1R turns on the data line D1R and the data line DR corresponding to the switch, and when the column selection signal line COL1 is at the L level, The data line DR is turned off. Similarly to the column selection switch CG1R, the column selection switches CG2R to CGnR energize the data lines D2R to DnR and the data line DR corresponding to the switch when the column selection signal lines COL2 to COLn are at the H level. When the column selection signal lines COL2 to COLn are at the L level, the data lines D2R to DnR and the data line DR corresponding to the switch are turned off.
The input signal line Vin is connected to the amplifier circuit 430 and the data lines D1L to DnL.
The amplifier circuit 430 amplifies the potential difference between the input signal line Vin and the data line DR and outputs the amplified signal to the output terminal OUT.

図15は、同実施形態の評価セルDUTdmnの構成を示す回路図である。評価セルDUTd11〜DUTdmnは、同じ構成を有しているので、代表して評価セルDUTdmnの構成を説明する。また、当該列には、不図示の評価セルDUTd1n〜DUTd(m−1)nがDUTdmnと同様に配置されている。
ここでは、DMA−TEGによる評価対象が図2(a)に示したNチャネル型MOSトランジスタで構成されたアンプであり、評価セルに当該アンプが含まれる場合について説明する。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of the evaluation cell DUTdmn of the same embodiment. Since the evaluation cells DUTd11 to DUTdmn have the same configuration, the configuration of the evaluation cell DUTdmn will be described as a representative. Further, in the column, evaluation cells DUTd1n to DUTd (m−1) n (not shown) are arranged in the same manner as DUTdmn.
Here, a case will be described in which the evaluation object by the DMA-TEG is an amplifier composed of the N-channel MOS transistor shown in FIG. 2A, and the amplifier is included in the evaluation cell.

評価セルDUTdmnは、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW5、SW6F、SW6S、SW7とを備えている。図示するように、評価セルDUTdmnは、図2(a)に示したアンプAmpを含む構成となっており、第4実施形態の評価セルDUTbmn(図11)と比べると、以下の3つの点が異なっている以外、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5と、スイッチSW1F〜SW3F、SW1S〜SW3S、SW5、SW6F、SW6S、SW7それぞれの接続は同じであるので、その説明を省略する。
3つの異なる点は、評価セルDUTdmnがスイッチSW4を備えない点と、トランジスタTn1のゲートがデータ線DnLを介して入力信号線Vinに接続されている点と、トランジスタTn2のゲートがデータ線DnRに接続されている点である。
The evaluation cell DUTdmn includes transistors Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, and Tn5, and switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW5, SW6F, SW6S, and SW7. As shown in the figure, the evaluation cell DUTdmn includes the amplifier Amp shown in FIG. 2A. Compared with the evaluation cell DUTbmn (FIG. 11) of the fourth embodiment, the following three points are provided. Except for the differences, the connections of the transistors Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, and Tn5 and the switches SW1F to SW3F, SW1S to SW3S, SW5, SW6F, SW6S, and SW7 are the same and will not be described.
Three different points are that the evaluation cell DUTdmn does not include the switch SW4, the gate of the transistor Tn1 is connected to the input signal line Vin via the data line DnL, and the gate of the transistor Tn2 is connected to the data line DnR. It is a connected point.

上述のように評価セルDUTdmnを構成することにより、トランジスタTn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5が構成するアンプにおいて、アンプの出力がトランジスタTn2のゲートに印加されるので、評価セルDUTdmnに含まれるアンプの入力オフセット電圧を測定することができる。
なお、評価セルDUTdmnにおいて、トランジスタTn2のゲートをデータ線DnRと接続する構成を示したが、接続点N2と接続してもよい。
By configuring the evaluation cell DUTdmn as described above, the amplifier output is applied to the gate of the transistor Tn2 in the amplifier formed by the transistors Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, and Tn5. Therefore, the amplifier included in the evaluation cell DUTdmn The input offset voltage can be measured.
In the evaluation cell DUTdmn, the configuration in which the gate of the transistor Tn2 is connected to the data line DnR is shown, but it may be connected to the connection point N2.

なお、第1実施形態から第6実施形態において、評価セルは、トランジスタTn5を含む構成を示したが、評価セルアレイの列ごとにトランジスタTn5を1つ設けて接続することにより、半導体装置におけるトランジスタTn5の数を減らしてもよい。これにより、評価セルアレイの実装面積を削減することができる。   In the first to sixth embodiments, the evaluation cell includes the transistor Tn5. However, the transistor Tn5 in the semiconductor device is provided by connecting one transistor Tn5 for each column of the evaluation cell array. You may reduce the number of Thereby, the mounting area of the evaluation cell array can be reduced.

なお、第1実施形態から第6実施形態において、Nチャネル型MOSトランジスタを入力トランジスタとして用いる構成のアンプを測定する構成を示したが、図2(b)に示したPチャネル型MOSトランジスタを入力トランジスタとして用いる構成のアンプを測定するようにしてもよい。   In the first to sixth embodiments, the amplifier is configured to use the N-channel MOS transistor as the input transistor. However, the P-channel MOS transistor shown in FIG. You may make it measure the amplifier of the structure used as a transistor.

100、200、300、400、500、600…半導体装置
110、210、410、510、610…評価セルアレイ
120、220…評価セル選択部
121、221…列デコーダ
122−1、122−2、122−m…行デコーダ
222−1、222−2、222−m…行デコーダ
130、430…増幅回路
CG1L、CG2L、CGnL…列選択スイッチ
CG1R、CG2R、CGnR…列選択スイッチ
DUT11、DUTmn、DUTa11、DUTamn、DUTb11、DUTbmn、DUTc11、DUTcmn、DUTd11、DUTdmn…評価セル
Tn1、Tn2、Tp3、Tp4、Tn5…トランジスタ
Tn11、Tn12、Tp13、Tp14、Tp15…トランジスタ
SW1F、SW1S、SW2F、SW2S、SW3F、SW3S、SW4、SW5、SW6F、SW6S、SW7…スイッチ
Vin…入力信号線、Vref…基準信号線
D1L、D2L、DnL、D1R、D2R、DnR、DL、DR…データ線
DFL、DFL1、DFL2、DFLn、DFR、DFR1、DFR2、DFRn…ドレインフォース線
DSL、DSL1、DSL2、DSLn、DSR、DSR1、DSR2、DSRn…ドレインセンス線
SS、SS1、SS2、SSn…ソースセンス線
SF、SF1、SF2、SFn…ソースフォース線
GS、GS1、GS2、GSn…ゲートセンス線
GF、GF1、GF2、GFn…ゲートフォース線
COL1、COL2、COLn…列選択信号線
WL1、WL2、WLm…行選択信号線
VthM…測定切替信号入力線
VthM1、VthM2、VthMm…測定切替信号出力線
VthMB1、VthMB2、VthMBm…測定切替信号出力線
100, 200, 300, 400, 500, 600 ... Semiconductor device 110, 210, 410, 510, 610 ... Evaluation cell array 120, 220 ... Evaluation cell selector 121, 221 ... Column decoders 122-1, 122-2, 122- m ... row decoders 222-1, 222-2, 222-m ... row decoders 130, 430 ... amplifier circuits CG1L, CG2L, CGnL ... column selection switches CG1R, CG2R, CGnR ... column selection switches DUT11, DUTmn, DUTa11, DUTamn, DUTb11, DUTbmn, DUTc11, DUTcmn, DUTd11, DUTdmn ... Evaluation cell Tn1, Tn2, Tp3, Tp4, Tn5 ... Transistor Tn11, Tn12, Tp13, Tp14, Tp15 ... Transistor SW1F, SW1S, SW2F SW2S, SW3F, SW3S, SW4, SW5, SW6F, SW6S, SW7 ... Switch Vin ... Input signal line, Vref ... Reference signal line D1L, D2L, DnL, D1R, D2R, DnR, DL, DR ... Data lines DFL, DFL1, DFL2, DFLn, DFR, DFR1, DFR2, DFRn ... Drain force line DSL, DSL1, DSL2, DSLn, DSR, DSR1, DSR2, DSRn ... Drain sense line SS, SS1, SS2, SSn ... Source sense line SF, SF1, SF2 , SFn: Source force line GS, GS1, GS2, GSn ... Gate sense line GF, GF1, GF2, GFn ... Gate force line COL1, COL2, COLn ... Column selection signal line WL1, WL2, WLm ... Row selection signal line VthM ... Measurement switching signal input Force line VthM1, VthM2, VthMm ... Measurement switching signal output line VthMB1, VthMB2, VthMBm ... Measurement switching signal output line

Claims (14)

トランジスタ特性を評価する半導体装置であって、
入力電圧と基準電圧との大小関係を比較する複数のトランジスタを有し、2つの出力端子から比較結果を出力する比較器を備えた評価セルを行及び列方向にマトリックス状に配置してなるm行n列(m、nは正の整数)の評価セルアレイと、
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する第1及び第2データ線と、
前記第1及び第2データ線の電位差を増幅して出力する増幅回路と、
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する前記第1及び第2データ線と、前記増幅回路との接続を切り替える第1及び第2スイッチと、
を具備し、
前記評価セルは、
前記比較器の前記2つの出力端子の一方と第1データ線との接続を切り替える第3スイッチと、前記比較器の前記2つの出力端子の他方と第2データ線との接続を切り替える第4スイッチとを備え、
当該半導体装置は、
前記第1及び第2スイッチのオン・オフを切り替える列選択信号と、前記第3及び第4スイッチのオン・オフを切り替える行選択信号とを出力して、前記評価セルアレイが有する前記評価セルのうちいずれか1つの評価セルを選択し、該選択した評価セルの出力を前記増幅回路に入力させる評価セル選択部と、
前記評価セル選択部が選択した前記評価セルが備える前記複数のトランジスタのソース、ドレイン、及び、ゲートそれぞれに接続された複数の外部端子と
を具備する
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device for evaluating transistor characteristics,
An evaluation cell having a plurality of transistors for comparing the magnitude relationship between an input voltage and a reference voltage and having a comparator for outputting a comparison result from two output terminals arranged in a matrix in the row and column directions. An evaluation cell array in row n columns (m and n are positive integers);
A first data line and a second data line belonging to each column of the evaluation cell array;
An amplifier circuit for amplifying and outputting a potential difference between the first and second data lines;
A first switch and a second switch which are provided for each column of the evaluation cell array and which switch connection between the first and second data lines belonging to the column and the amplifier circuit;
Comprising
The evaluation cell is
A third switch for switching connection between one of the two output terminals of the comparator and the first data line; and a fourth switch for switching connection between the other of the two output terminals of the comparator and the second data line. And
The semiconductor device is
Among the evaluation cells included in the evaluation cell array, a column selection signal for switching on / off of the first and second switches and a row selection signal for switching on / off of the third and fourth switches are output. An evaluation cell selection unit that selects any one evaluation cell and inputs the output of the selected evaluation cell to the amplifier circuit;
A semiconductor device comprising: a plurality of external terminals connected to the sources, drains, and gates of the plurality of transistors included in the evaluation cell selected by the evaluation cell selection unit.
前記比較器は、
ゲートに前記入力電圧が印加され、ドレインが前記2つの出力端子の一方に接続される第1トランジスタと、
ソースが前記第1トランジスタのソースに接続され、ゲートに前記基準電圧が印加され、ドレインが前記2つの出力端子の他方に接続される第2トランジスタと
を備え、
前記第1及び第2トランジスタのソースは、電流源に接続される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The comparator is
A first transistor in which the input voltage is applied to a gate and a drain is connected to one of the two output terminals;
A second transistor having a source connected to the source of the first transistor, a gate to which the reference voltage is applied, and a drain connected to the other of the two output terminals,
The semiconductor device according to claim 1, wherein sources of the first and second transistors are connected to a current source.
前記比較器は、
ドレイン及びゲートが前記第1トランジスタのドレインに接続された第3トランジスタと、
ゲートが前記第3トランジスタのゲートと接続され、ソースが前記第3トランジスタのソースと接続され、ドレインが前記第2トランジスタのドレインに接続された第4トランジスタと、
を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The comparator is
A third transistor having a drain and a gate connected to the drain of the first transistor;
A fourth transistor having a gate connected to the gate of the third transistor, a source connected to the source of the third transistor, and a drain connected to the drain of the second transistor;
The semiconductor device according to claim 2, comprising:
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、
前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、
前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、
を具備し、
前記評価セルは、
前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと
を備え、
前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記入力信号線、前記基準信号線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続される
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
A first and a second drain force line, a source force line, a first and a second drain sense line, which are provided for each column of the evaluation cell array and are commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array; A source sense line;
An input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell;
A reference signal line commonly connected to the gate of the second transistor of the evaluation cell;
Comprising
The evaluation cell is
A fifth switch for switching the connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a measurement switching signal for switching between the measurement of the comparator and the measurement of the transistor included in the comparator;
A sixth switch for switching connection between the drain of the first transistor and the first drain sense line according to the measurement switching signal;
A seventh switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain force line by the measurement switching signal;
An eighth switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line according to the measurement switching signal;
A ninth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line by the measurement switching signal;
A tenth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source sense line in response to the measurement switching signal;
The first and second drain force lines, the source force lines, the first and second drain sense lines, the source sense lines, the input signal lines, and the reference signal lines are connected to different external terminals. The semiconductor device according to claim 2, wherein:
前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、
前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、
前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、
を具備し、
前記評価セルは、
前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、
前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、
前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、
前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、
前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、
前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、
前記行選択信号、及び、前記列選択信号に応じて自セルが選択されたことを検出し、自セルの前記比較器を測定する場合、前記第5から第10スイッチをオフにし、自セルの前記比較器が有するトランジスタの測定をする場合、前記第5から第10スイッチをオンにするデコーダ回路と
を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
A first and a second drain force line, a source force line, a first and a second drain sense line, and a source sense line that are commonly connected to the evaluation cell;
An input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell;
A reference signal line commonly connected to the gate of the second transistor of the evaluation cell;
Comprising
The evaluation cell is
A fifth switch for switching a connection between the drain of the first transistor and the first drain force line;
A sixth switch for switching the connection between the drain of the first transistor and the first drain sense line;
A seventh switch for switching connection between the drain of the second transistor and the second drain force line;
An eighth switch for switching connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line;
A ninth switch for switching connection between the sources of the first and second transistors and the source force line;
A tenth switch for switching connection between the sources of the first and second transistors and the source sense line;
When detecting that the own cell is selected according to the row selection signal and the column selection signal and measuring the comparator of the own cell, the fifth to tenth switches are turned off, The semiconductor device according to claim 2, further comprising: a decoder circuit that turns on the fifth to tenth switches when measuring a transistor included in the comparator.
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、ゲートフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、ゲートセンス線と、
前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、
前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、
を具備し、
前記評価セルは、
前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートフォース線との接続を切り替える第11スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートセンス線との接続を切り替える第12スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記第1トランジスタのドレインとの接続を切り替える第13スイッチと
を備え、
前記第5から第12スイッチがオンの場合、前記第13スイッチはオフであり、前記第5から第12スイッチがオフの場合、前記第13スイッチはオンであり、
前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記ゲートフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記ゲートセンス線、前記入力信号線、前記基準信号線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続される
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
A first and second drain force line, a source force line, a gate force line, and a first and second line that are provided for each column of the evaluation cell array and are commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array. A drain sense line, a source sense line, a gate sense line,
An input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell;
A reference signal line commonly connected to the gate of the second transistor of the evaluation cell;
Comprising
The evaluation cell is
A fifth switch for switching the connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a measurement switching signal for switching between the measurement of the comparator and the measurement of the transistor included in the comparator;
A sixth switch for switching a connection between the drain of the first transistor and the drain sense line according to the measurement switching signal;
A seventh switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain force line by the measurement switching signal;
An eighth switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line according to the measurement switching signal;
A ninth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line by the measurement switching signal;
A tenth switch for switching the connection between the source of the first and second transistors and the source sense line by the measurement switching signal;
An eleventh switch for switching the connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate force line according to the measurement switching signal;
A twelfth switch that switches connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate sense line in response to the measurement switching signal;
A thirteenth switch that switches connection between the gates of the third and fourth transistors and the drain of the first transistor in response to the measurement switching signal;
When the fifth to twelfth switches are on, the thirteenth switch is off; when the fifth to twelfth switches are off, the thirteenth switch is on;
The first and second drain force lines, the source force lines, the gate force lines, the first and second drain sense lines, the source sense lines, the gate sense lines, the input signal lines, and the reference signal lines, respectively. The semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor device is connected to the plurality of different external terminals.
前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、ゲートフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、ゲートセンス線と、
前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、
前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートに共通接続された基準信号線と、
を具備し、
前記評価セルは、
前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、
前記第1トランジスタのドレインと、前記ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、
前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、
前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、
前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、
前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、
前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートフォース線との接続を切り替える第11スイッチと、
前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートセンス線との接続を切り替える第12スイッチと、
前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記第3トランジスタのドレインとの接続を切り替える第13スイッチと、
前記行選択信号、及び、前記列選択信号に応じて自セルが選択されたことを検出し、自セルの前記比較器を測定する場合、前記第5から第12スイッチをオフにすると共に前記第13スイッチをオンにし、自セルの前記比較器が有するトランジスタの測定する場合、前記第5から第12スイッチをオンにすると共に前記第13スイッチをオフにするデコーダ回路と
を備える
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
A first and a second drain force line, a source force line, a gate force line, a first and a second drain sense line, a source sense line, a gate sense line, which are commonly connected to the evaluation cell;
An input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell;
A reference signal line commonly connected to the gate of the second transistor of the evaluation cell;
Comprising
The evaluation cell is
A fifth switch for switching a connection between the drain of the first transistor and the first drain force line;
A sixth switch for switching connection between the drain of the first transistor and the drain sense line;
A seventh switch for switching connection between the drain of the second transistor and the second drain force line;
An eighth switch for switching connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line;
A ninth switch for switching connection between the sources of the first and second transistors and the source force line;
A tenth switch for switching connection between the sources of the first and second transistors and the source sense line;
An eleventh switch for switching connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate force line;
A twelfth switch for switching connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate sense line;
A thirteenth switch for switching connection between the gates of the third and fourth transistors and the drain of the third transistor;
When detecting that the own cell is selected according to the row selection signal and the column selection signal and measuring the comparator of the own cell, the fifth to twelfth switches are turned off and the first switch is turned off. And a decoder circuit that turns on the fifth to twelfth switches and turns off the thirteenth switch when measuring a transistor included in the comparator of the own cell. The semiconductor device according to claim 3.
前記増幅回路の出力を前記基準電圧とする
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein an output of the amplifier circuit is used as the reference voltage.
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、
前記評価セルが有する前記第1トランジスタのゲートに共通接続された入力信号線と、
を具備し、
前記評価セルは、
前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第10スイッチと
を備え、
前記評価セルが有する前記第2トランジスタのゲートは、前記増幅回路の出力が印加され、
前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記入力信号線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続される
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
A first and a second drain force line, a source force line, a first and a second drain sense line, which are provided for each column of the evaluation cell array and are commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array; A source sense line;
An input signal line commonly connected to a gate of the first transistor included in the evaluation cell;
Comprising
The evaluation cell is
A fifth switch for switching the connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a measurement switching signal for switching between the measurement of the comparator and the measurement of the transistor included in the comparator;
A sixth switch for switching connection between the drain of the first transistor and the first drain sense line according to the measurement switching signal;
A seventh switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain force line by the measurement switching signal;
An eighth switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line according to the measurement switching signal;
A ninth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line by the measurement switching signal;
A tenth switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source sense line in response to the measurement switching signal;
The output of the amplifier circuit is applied to the gate of the second transistor of the evaluation cell,
The first and second drain force lines, the source force lines, the first and second drain sense lines, the source sense lines, and the input signal lines are connected to different external terminals. The semiconductor device according to claim 2.
入力電圧と基準電圧との大小関係を比較する複数のトランジスタを有し、1つの出力端子から比較結果を出力する比較器を備えた評価セルを行及び列方向にマトリックス状に配置してなるm行n列(m、nは正の整数)の評価セルアレイと、
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する第1及び第2データ線と、
前記第1及び第2データ線の電位差を増幅して出力する増幅回路と、
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該列に属する前記第1データ線と、前記増幅回路との接続を切り替える第1スイッチと
を具備し、
前記評価セルは、
前記比較器の前記1つの出力端子と前記第2データ線の接続を切り替える第2スイッチを備え、
当該半導体装置は、
前記第1スイッチのオンとオフとを切り替える列選択信号と、前記第2スイッチのオンとオフとを切り替える行選択信号とを出力して、前記評価セルアレイが有する前記評価セルのうちいずれか1つの評価セルを選択し、該選択した評価セルの出力を前記増幅回路に入力する評価セル選択部と
前記評価セル選択部が選択した前記評価セルが備える前記複数のトランジスタのソース、ドレイン、及び、ゲートそれぞれの電圧を測定あるいは電圧を印加する複数の外部端子と
を具備し、
前記入力電圧は、前記第1データ線を介して印加され、前記基準電圧は、前記評価セルが備える前記比較器から出力される比較結果である
ことを特徴とする半導体装置。
An evaluation cell having a plurality of transistors for comparing the magnitude relationship between an input voltage and a reference voltage and having a comparator that outputs a comparison result from one output terminal is arranged in a matrix in the row and column directions. An evaluation cell array in row n columns (m and n are positive integers);
A first data line and a second data line belonging to each column of the evaluation cell array;
An amplifier circuit for amplifying and outputting a potential difference between the first and second data lines;
A first switch which is provided for each column of the evaluation cell array and which switches connection between the first data line belonging to the column and the amplifier circuit;
The evaluation cell is
A second switch for switching the connection between the one output terminal of the comparator and the second data line;
The semiconductor device is
A column selection signal for switching on and off of the first switch and a row selection signal for switching on and off of the second switch are output, and any one of the evaluation cells included in the evaluation cell array is output. An evaluation cell selection unit that selects an evaluation cell and inputs an output of the selected evaluation cell to the amplifier circuit; and sources, drains, and gates of the plurality of transistors included in the evaluation cell selected by the evaluation cell selection unit A plurality of external terminals for measuring or applying each voltage, and
The semiconductor device, wherein the input voltage is applied via the first data line, and the reference voltage is a comparison result output from the comparator included in the evaluation cell.
前記比較器は、
ゲートが前記第1データ線に接続されている第1トランジスタと、
ソースが前記第1トランジスタのソースに接続され、ゲートが前記第2データ線に接続され、ドレインが前記1つの出力端子に接続されている第2トランジスタと、
ドレイン及びゲートが前記第1トランジスタのドレインに接続されている第3トランジスタと、
ドレインが前記第2トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記第3トランジスタのソースに接続されている第4トランジスタと、
を備え、
前記第1及び第2トランジスタのソースは、電流源に接続される
ことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
The comparator is
A first transistor having a gate connected to the first data line;
A second transistor having a source connected to the source of the first transistor, a gate connected to the second data line, and a drain connected to the one output terminal;
A third transistor having a drain and a gate connected to the drain of the first transistor;
A fourth transistor having a drain connected to the drain of the second transistor and a source connected to the source of the third transistor;
With
The semiconductor device according to claim 9, wherein sources of the first and second transistors are connected to a current source.
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルに共通接続された第1及び第2ドレインフォース線と、ソースフォース線と、ゲートフォース線と、第1及び第2ドレインセンス線と、ソースセンス線と、ゲートセンス線と、
を具備し、
前記評価セルは、
前記比較器の測定と、前記比較器が有するトランジスタの測定とを切り替える測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインフォース線との接続を切り替える第3スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1トランジスタのドレインと、前記第1ドレインセンス線との接続を切り替える第4スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインフォース線との接続を切り替える第5スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第2トランジスタのドレインと、前記第2ドレインセンス線との接続を切り替える第6スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び2トランジスタのソースと、前記ソースフォース線との接続を切り替える第7スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第1及び第2トランジスタのソースと、前記ソースセンス線との接続を切り替える第8スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートフォース線との接続を切り替える第9スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタのゲートと、前記ゲートセンス線との接続を切り替える第10スイッチと、
前記測定切替信号により、前記第3及び第4トランジスタの互いに接続されたゲートと、前記第1トランジスタのドレインとの接続を切り替える第11スイッチと、
を備え、
前記第5から第10スイッチがオンの場合、前記第11スイッチはオフであり、前記第5から第10スイッチがオフの場合、前記第11スイッチはオンであり、
前記第1及び第2ドレインフォース線、前記ソースフォース線、前記ゲートフォース線、前記第1及び第2ドレインセンス線、前記ソースセンス線、前記ゲートセンス線、前記第1データ線それぞれは、異なる前記複数の外部端子に接続される
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
A first and second drain force line, a source force line, a gate force line, and a first and second line that are provided for each column of the evaluation cell array and are commonly connected to the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array. A drain sense line, a source sense line, a gate sense line,
Comprising
The evaluation cell is
A third switch for switching connection between the drain of the first transistor and the first drain force line by a measurement switching signal for switching between measurement of the comparator and measurement of the transistor included in the comparator;
A fourth switch that switches connection between the drain of the first transistor and the first drain sense line in response to the measurement switching signal;
A fifth switch for switching a connection between the drain of the second transistor and the second drain force line by the measurement switching signal;
A sixth switch for switching the connection between the drain of the second transistor and the second drain sense line according to the measurement switching signal;
A seventh switch for switching connection between the source of the first and second transistors and the source force line by the measurement switching signal;
An eighth switch for switching the connection between the source of the first and second transistors and the source sense line according to the measurement switching signal;
A ninth switch for switching the connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate force line according to the measurement switching signal;
A tenth switch for switching the connection between the gates of the third and fourth transistors and the gate sense line according to the measurement switching signal;
An eleventh switch for switching the connection between the gates of the third and fourth transistors connected to each other and the drain of the first transistor according to the measurement switching signal;
With
When the fifth to tenth switches are on, the eleventh switch is off; when the fifth to tenth switches are off, the eleventh switch is on;
The first and second drain force lines, the source force lines, the gate force lines, the first and second drain sense lines, the source sense lines, the gate sense lines, and the first data lines are different from each other. The semiconductor device according to claim 11, wherein the semiconductor device is connected to a plurality of external terminals.
前記電流源は、
前記評価セルアレイの列ごとに設けられ、該評価セルアレイの列に属する前記評価セルの前記第1及び第2トランジスタのソースに共通接続される
ことを特徴とする請求項5から請求項9、及び、請求項12のいずれか1項に記載の半導体装置。
The current source is
A common connection is provided for each column of the evaluation cell array and is commonly connected to the sources of the first and second transistors of the evaluation cells belonging to the column of the evaluation cell array, and The semiconductor device according to claim 12.
前記電流源は、
前記評価セルごとに設けられ、該評価セルの前記第1及び第2トランジスタのソースに共通接続される
ことを特徴とする請求項5から請求項9、及び、請求項12のいずれか1項に記載の半導体装置。
The current source is
It is provided for each of the evaluation cells and is commonly connected to the sources of the first and second transistors of the evaluation cell. The semiconductor device described.
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