JP3117878B2 - 電界効果トランジスタの特性測定方法 - Google Patents
電界効果トランジスタの特性測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
のソース抵抗、ドレイン抵抗およびチャネル抵抗を算出
する電界効果トランジスタの特性測定方法に関するもの
である。
のソース抵抗、ドレイン抵抗およびチャネル抵抗を算出
する電界効果トランジスタの特性測定方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】電界効果トランジスタ（以降適宜、ＦＥ
Ｔと称する）の評価および回路シミュレーションを行う
上で、ＦＥＴのＤＣ直列抵抗を知っておくことが有用で
ある。ＦＥＴのＤＣ等価回路は、図５に示すように、ゲ
ート抵抗Ｒg とチャネル抵抗Ｒchにおける異なる位置と
の間にゲートショットキーダイオード１１〜１３が存在
する一方、ソース抵抗Ｒs およびドレイン抵抗Ｒd と直
列にチャネル抵抗Ｒchが存在している。このため、Ｒs
・Ｒd ・Ｒchを直接測定することができない。そこで、
まず、ＦＥＴの各端子間に現れた抵抗（以降、エンド抵
抗と称する）測定し、そのエンド抵抗からＲs ・Ｒd ・
Ｒchを抽出していた。
Ｔと称する）の評価および回路シミュレーションを行う
上で、ＦＥＴのＤＣ直列抵抗を知っておくことが有用で
ある。ＦＥＴのＤＣ等価回路は、図５に示すように、ゲ
ート抵抗Ｒg とチャネル抵抗Ｒchにおける異なる位置と
の間にゲートショットキーダイオード１１〜１３が存在
する一方、ソース抵抗Ｒs およびドレイン抵抗Ｒd と直
列にチャネル抵抗Ｒchが存在している。このため、Ｒs
・Ｒd ・Ｒchを直接測定することができない。そこで、
まず、ＦＥＴの各端子間に現れた抵抗（以降、エンド抵
抗と称する）測定し、そのエンド抵抗からＲs ・Ｒd ・
Ｒchを抽出していた。
【０００３】具体的には、ゲートに流れる順方向電流Ｉ
g を変化させた状態で、変化していくＩg に対し、ま
ず、ドレインを開放してゲート・ドレイン間電圧Ｖgdと
ソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定し、続いて、ソ
ースを開放してソース・ドレイン間電圧Ｖds2 を測定
し、さらに、ソース・ドレインを短絡してゲート・ソー
ス間電圧Ｖgsを測定する。そして、この結果得られる∂
Ｖgd／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ1
を求め、Ｖds1 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を
求め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求
め、∂Ｖgs／∂Ｉg対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵
抗値Ｒ4 を求める。
g を変化させた状態で、変化していくＩg に対し、ま
ず、ドレインを開放してゲート・ドレイン間電圧Ｖgdと
ソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定し、続いて、ソ
ースを開放してソース・ドレイン間電圧Ｖds2 を測定
し、さらに、ソース・ドレインを短絡してゲート・ソー
ス間電圧Ｖgsを測定する。そして、この結果得られる∂
Ｖgd／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ1
を求め、Ｖds1 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を
求め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求
め、∂Ｖgs／∂Ｉg対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵
抗値Ｒ4 を求める。
【０００４】また、上記のエンド抵抗Ｒ1 ・Ｒ2 ・Ｒ3
は、文献（IEEE Transection Electron Devices,１９
８９年１１月，第３６巻第１１号，２３８６頁〜２３９
３頁) に記載されているように、次式により表される。
は、文献（IEEE Transection Electron Devices,１９
８９年１１月，第３６巻第１１号，２３８６頁〜２３９
３頁) に記載されているように、次式により表される。
【０００５】
【数１】
【０００６】一方、Ｒ4 とＲg ・Ｒs ・Ｒd ・Ｒchとの
関係は解明されておらず、未知の抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒch
に対して二つの関係式しか与えられないので、エンド抵
抗から直接にＲs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することができな
い。このため、従来では、以下の二つの方法によりＲs
・Ｒd ・Ｒchの抽出を行っている。
関係は解明されておらず、未知の抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒch
に対して二つの関係式しか与えられないので、エンド抵
抗から直接にＲs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することができな
い。このため、従来では、以下の二つの方法によりＲs
・Ｒd ・Ｒchの抽出を行っている。
【０００７】第１の方法は、文献（IEEE Transection
Electron Devices,１９８４年１０月，第３１巻第１０
号，１３９４頁〜１３９８頁）に開示されているよう
に、チャネル抵抗Ｒchのゲート・ソース間電圧Ｖgsの依
存性を想定し、複数のＶgsでソース・ドレイン間の抵抗
を測定し、初期値を与えてフィッティングにより各抵抗
Ｒs ・Ｒd ・Ｒchの最適値を求めていた。フィッティン
グは、パラメータｔを含む関数ｆ(t,x) と測定結果の曲
線とができるだけ一致するようなパラメータｔを定める
方法である。
Electron Devices,１９８４年１０月，第３１巻第１０
号，１３９４頁〜１３９８頁）に開示されているよう
に、チャネル抵抗Ｒchのゲート・ソース間電圧Ｖgsの依
存性を想定し、複数のＶgsでソース・ドレイン間の抵抗
を測定し、初期値を与えてフィッティングにより各抵抗
Ｒs ・Ｒd ・Ｒchの最適値を求めていた。フィッティン
グは、パラメータｔを含む関数ｆ(t,x) と測定結果の曲
線とができるだけ一致するようなパラメータｔを定める
方法である。
【０００８】第２の方法は、文献（IEEE Electron De
vices Letters,１９８６年２月，第７巻第２号，７５頁
〜７７頁）に開示されているように、ゲート電流集中効
果を利用して、複数のソース・ドレイン電流Ｉdsでゲー
ト・ソース間の抵抗およびゲート・ドレイン間の抵抗を
測定し、Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを求めていた。
vices Letters,１９８６年２月，第７巻第２号，７５頁
〜７７頁）に開示されているように、ゲート電流集中効
果を利用して、複数のソース・ドレイン電流Ｉdsでゲー
ト・ソース間の抵抗およびゲート・ドレイン間の抵抗を
測定し、Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを求めていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の第１
の方法においては、ショットキー障壁の高さΦb やピン
チオフ電圧Ｖp を求める必要があるので、Ｒs ・Ｒd ・
Ｒchの抽出が複雑になる。しかも、ＲchのＶgs依存性を
想定してフィッティングにより最適値を求めるので、抽
出結果の信頼性はあまり高くない。また、高電子移動度
トランジスタ（ＨＥＭＴ）に対しては、ドナー層中の電
子輸送とチャネル層中の二次電子輸送とが存在するので
ＲchのＶgs依存性が複雑になり、この方法を適用するこ
とができない。
の方法においては、ショットキー障壁の高さΦb やピン
チオフ電圧Ｖp を求める必要があるので、Ｒs ・Ｒd ・
Ｒchの抽出が複雑になる。しかも、ＲchのＶgs依存性を
想定してフィッティングにより最適値を求めるので、抽
出結果の信頼性はあまり高くない。また、高電子移動度
トランジスタ（ＨＥＭＴ）に対しては、ドナー層中の電
子輸送とチャネル層中の二次電子輸送とが存在するので
ＲchのＶgs依存性が複雑になり、この方法を適用するこ
とができない。
【００１０】一方、上記の第２の方法においては、精度
の良い抵抗抽出を行うために、Ｉds・Ｒch＞７ｎｋＴ／
ｑが必要である。なお、この式において、ｎは理想因
子、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電
荷量である。ここで、ｎ＝１．５、Ｒch＝１ΩのＦＥＴ
に対して、Ｉds＞２６０ｍＡが必要となり、高電流領域
の測定により、ＦＥＴにダメージを与える恐れがある。
また、ドレイン電流Ｉdsの最大値Ｉds(max) ＜２６０ｍ
ＡのＦＥＴに対し、測定が不可能となる。
の良い抵抗抽出を行うために、Ｉds・Ｒch＞７ｎｋＴ／
ｑが必要である。なお、この式において、ｎは理想因
子、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電
荷量である。ここで、ｎ＝１．５、Ｒch＝１ΩのＦＥＴ
に対して、Ｉds＞２６０ｍＡが必要となり、高電流領域
の測定により、ＦＥＴにダメージを与える恐れがある。
また、ドレイン電流Ｉdsの最大値Ｉds(max) ＜２６０ｍ
ＡのＦＥＴに対し、測定が不可能となる。
【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、Φb とＶp とを求めることやフィッティン
グを必要とせずに、低電流領域のＩ−Ｖ特性から直接に
各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することを目的としてい
る。
のであって、Φb とＶp とを求めることやフィッティン
グを必要とせずに、低電流領域のＩ−Ｖ特性から直接に
各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することを目的としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの特性測定方法は、上記の課題を解決するため
に、電界効果トランジスタのゲートに流れる順方向電流
Ｉg を変化させた状態で、順方向電流Ｉg に対してドレ
インを開放してゲート・ドレイン間電圧Ｖgdとソース・
ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定しソースを開放してソー
ス・ドレイン間電圧Ｖds2 を測定し、ソース・ドレイン
を短絡してゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定し、∂Ｖgd
／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ1 を求
め、Ｖds1対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を求
め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求
め、∂Ｖgs／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵
抗Ｒ4 を求めた上で、抵抗Ｒ4 とソース抵抗Ｒs 、ドレ
イン抵抗Ｒd およびチャネル抵抗Ｒchとを関係付ける次
式、 Ｒ5 ＝（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）2 （Ｒ4 −Ｒ1 ）／Ｒ2 ・Ｒ3 Ｒs ＝Ｒ5 −Ｒ3 Ｒd ＝Ｒ5 −Ｒ2 Ｒch＝２（Ｒ2 ＋Ｒ3 −Ｒ5 ） を用いて各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを算出することを特徴
としている。
ジスタの特性測定方法は、上記の課題を解決するため
に、電界効果トランジスタのゲートに流れる順方向電流
Ｉg を変化させた状態で、順方向電流Ｉg に対してドレ
インを開放してゲート・ドレイン間電圧Ｖgdとソース・
ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定しソースを開放してソー
ス・ドレイン間電圧Ｖds2 を測定し、ソース・ドレイン
を短絡してゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定し、∂Ｖgd
／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ1 を求
め、Ｖds1対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を求
め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求
め、∂Ｖgs／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵
抗Ｒ4 を求めた上で、抵抗Ｒ4 とソース抵抗Ｒs 、ドレ
イン抵抗Ｒd およびチャネル抵抗Ｒchとを関係付ける次
式、 Ｒ5 ＝（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）2 （Ｒ4 −Ｒ1 ）／Ｒ2 ・Ｒ3 Ｒs ＝Ｒ5 −Ｒ3 Ｒd ＝Ｒ5 −Ｒ2 Ｒch＝２（Ｒ2 ＋Ｒ3 −Ｒ5 ） を用いて各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを算出することを特徴
としている。
【００１３】
【作用】上記の方法では、エンド抵抗Ｒ4 を各抵抗Ｒs
・Ｒd ・Ｒchとを関係付ける各式を用いることにより、
未知のＲs ・Ｒd ・Ｒchに対し三つの関係式が与えられ
るので、Ｒs ・Ｒd ・Ｒchの値を求めることが可能にな
る。それゆえ、従来の二つの方法を用いる必要がなくな
り、フィッティングおよび高電流領域の測定を行わなく
てもよくなる。その結果、ＦＥＴにダメージを与えず
に、精度良く簡便にＲs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することが
できる。
・Ｒd ・Ｒchとを関係付ける各式を用いることにより、
未知のＲs ・Ｒd ・Ｒchに対し三つの関係式が与えられ
るので、Ｒs ・Ｒd ・Ｒchの値を求めることが可能にな
る。それゆえ、従来の二つの方法を用いる必要がなくな
り、フィッティングおよび高電流領域の測定を行わなく
てもよくなる。その結果、ＦＥＴにダメージを与えず
に、精度良く簡便にＲs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することが
できる。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１５】本実施例に係るＦＥＴの特性測定方法で
は、電界効果トランジスタのゲートに流れる順方向電流
Ｉg を変化させ、各状態において、Ｉg に対する以下の
各電圧を測定する。
は、電界効果トランジスタのゲートに流れる順方向電流
Ｉg を変化させ、各状態において、Ｉg に対する以下の
各電圧を測定する。
【００１６】まず、ドレインを開放してゲート・ドレイ
ン間電圧Ｖgdとソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定
し、続いて、ソースを開放してソース・ドレイン間電圧
Ｖds 2 を測定する。さらに、ソース・ドレインを短絡し
てゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定する。そして、前述
の式（１）にしたがって、∂Ｖgd／∂Ｉg 対１／Ｉg曲
線の切片からエンド抵抗Ｒ1 を求め、Ｖds1 対Ｉg 曲線
の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を求め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の
傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求め、∂Ｖgs／∂Ｉg 対１／
Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ4 を求める。
ン間電圧Ｖgdとソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定
し、続いて、ソースを開放してソース・ドレイン間電圧
Ｖds 2 を測定する。さらに、ソース・ドレインを短絡し
てゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定する。そして、前述
の式（１）にしたがって、∂Ｖgd／∂Ｉg 対１／Ｉg曲
線の切片からエンド抵抗Ｒ1 を求め、Ｖds1 対Ｉg 曲線
の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を求め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の
傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求め、∂Ｖgs／∂Ｉg 対１／
Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ4 を求める。
【００１７】また、ドレインを開放した状態におけるチ
ャネル電流分布を前述の文献に基づいて求めると、図
２に示すようになる。この場合のチャネル電流の境界条
件は、Ｉch（０）＝Ｉs 、Ｉch（Ｌ）＝０であり、チャ
ネル１に印加されている電圧をＶds’とすると、Ｖds’
＜ｎＫＴ／ｑのときには、次式の関係が成り立つ。
ャネル電流分布を前述の文献に基づいて求めると、図
２に示すようになる。この場合のチャネル電流の境界条
件は、Ｉch（０）＝Ｉs 、Ｉch（Ｌ）＝０であり、チャ
ネル１に印加されている電圧をＶds’とすると、Ｖds’
＜ｎＫＴ／ｑのときには、次式の関係が成り立つ。
【００１８】
【数２】
【００１９】ここで、Ｉg はゲート電流、Ｊg はゲート
電流密度、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｖgsはゲ
ート・ソース間電圧、Ｒg はゲート抵抗である。
電流密度、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｖgsはゲ
ート・ソース間電圧、Ｒg はゲート抵抗である。
【００２０】次に、ソースを開放した状態におけるチャ
ネル電流分布を同様に求めると、図３に示すようにな
る。この場合のチャネル電流の境界条件は、Ｉch（０）
＝０、Ｉch（Ｌ）＝Ｉd である。式（２）において、Ｖ
gsをゲート・ドレイン間電圧Ｖdgと入れ替えるととも
に、Ｒs をドレイン抵抗Ｒd と入れ替えることにより、
この場合でも式（２）の関係が成り立つ。
ネル電流分布を同様に求めると、図３に示すようにな
る。この場合のチャネル電流の境界条件は、Ｉch（０）
＝０、Ｉch（Ｌ）＝Ｉd である。式（２）において、Ｖ
gsをゲート・ドレイン間電圧Ｖdgと入れ替えるととも
に、Ｒs をドレイン抵抗Ｒd と入れ替えることにより、
この場合でも式（２）の関係が成り立つ。
【００２１】さらに、本実施例では、上記のような従来
の手法に加えて、ソース・ドレインを短絡した状態にお
けるチャネル電流分布を求めると、図４に示すようにな
る。この場合のチャネル電流の境界条件は、Ｉch（０）
＝Ｉs 、Ｉch（Ｌ）＝Ｉd であり、電流の連続性より、
チャネル中にＩchがゼロになるポイントｘ0 が存在す
る。
の手法に加えて、ソース・ドレインを短絡した状態にお
けるチャネル電流分布を求めると、図４に示すようにな
る。この場合のチャネル電流の境界条件は、Ｉch（０）
＝Ｉs 、Ｉch（Ｌ）＝Ｉd であり、電流の連続性より、
チャネル中にＩchがゼロになるポイントｘ0 が存在す
る。
【００２２】ここで、ｘ0 にてチャネルを第１チャネル
２と第２チャネル３とに分けると、第１チャネル２の境
界条件は、Ｉch（０）＝Ｉs 、Ｉch（ｘ0 ）＝０である
ので、第１チャネル２はドレインを開放したチャネルに
相当し、そのチャネル長はｘ0 となる。したがって、第
１チャネル２に印加される電圧をＶ1 とすると、次式の
関係が成り立つ。
２と第２チャネル３とに分けると、第１チャネル２の境
界条件は、Ｉch（０）＝Ｉs 、Ｉch（ｘ0 ）＝０である
ので、第１チャネル２はドレインを開放したチャネルに
相当し、そのチャネル長はｘ0 となる。したがって、第
１チャネル２に印加される電圧をＶ1 とすると、次式の
関係が成り立つ。
【００２３】
【数３】
【００２４】一方、第２チャネル３の境界条件は、Ｉch
（ｘ0 ）＝０、Ｉch（Ｌ）＝Ｉd であるので、第２チャ
ネル３はソースを開放したチャネルに相当し、そのチャ
ネル長はＬ−ｘ0 となる。したがって、第２チャネル３
に印加される電圧をＶ2 とすると、次式の関係が成り立
つ。
（ｘ0 ）＝０、Ｉch（Ｌ）＝Ｉd であるので、第２チャ
ネル３はソースを開放したチャネルに相当し、そのチャ
ネル長はＬ−ｘ0 となる。したがって、第２チャネル３
に印加される電圧をＶ2 とすると、次式の関係が成り立
つ。
【００２５】
【数４】
【００２６】また、図１に示すように、ソース・ドレイ
ンを短絡した状態のＤＣ等価回路図においては、ゲート
抵抗Ｒg と、第１および第２チャネル２・３の境界点
（ｘ0）との間にゲートショットキーダイオード４が存
在する一方、Ｒs および第１チャネル２のチャネル抵抗
（ｘ0 ／２Ｌ）ＲchとＲd および第２チャネル３のチャ
ネル抵抗（Ｌ−ｘ0 ／２Ｌ）Ｒchとが並列になってい
る。したがって、次式の関係が成り立つ。
ンを短絡した状態のＤＣ等価回路図においては、ゲート
抵抗Ｒg と、第１および第２チャネル２・３の境界点
（ｘ0）との間にゲートショットキーダイオード４が存
在する一方、Ｒs および第１チャネル２のチャネル抵抗
（ｘ0 ／２Ｌ）ＲchとＲd および第２チャネル３のチャ
ネル抵抗（Ｌ−ｘ0 ／２Ｌ）Ｒchとが並列になってい
る。したがって、次式の関係が成り立つ。
【００２７】
【数５】
【００２８】式（３）、（４）および（５）から、Ｉs
／Ｉd は、次式にて表される。
／Ｉd は、次式にて表される。
【００２９】
【数６】
【００３０】さらに、式（５）および（６）により次式
が導き出され、この式を用いてｘ0が求められる。
が導き出され、この式を用いてｘ0が求められる。
【００３１】
【数７】
【００３２】また、ソース・ドレインを短絡した状態で
のエンド抵抗Ｒ4 は、式（７）を用いて、次式で表され
る。
のエンド抵抗Ｒ4 は、式（７）を用いて、次式で表され
る。
【００３３】
【数８】
【００３４】ここで、上式におけるｔは、次式にて表さ
れる。
れる。
【００３５】
【数９】
【００３６】さらに、式（１）および（８）を用いて、
Ｒ5 ＝（Ｒ2 ＋Ｒ3)2(Ｒ4 −Ｒ1)／Ｒ2 Ｒ3 とすると、
次式が得られる。
Ｒ5 ＝（Ｒ2 ＋Ｒ3)2(Ｒ4 −Ｒ1)／Ｒ2 Ｒ3 とすると、
次式が得られる。
【００３７】
【数１０】
【００３８】低電流域でのＩ−Ｖ特性から得られたエン
ド抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 を式（９）に代入することにより、各
抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchが直接算出される。
ド抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 を式（９）に代入することにより、各
抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchが直接算出される。
【００３９】続いて、上記の方法により、ＡｌＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓの高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ）の抵抗成分抽出を行なった。このＨＥＭＴは、Ｗ＝
２００μｍ、Ｌ＝０．２５μｍであり、かつＩds(max)
〜１００ｍＡであり、文献に開示された方法と文献
に開示された方法を適用することができないので、本実
施例の方法を適用した。
／ＩｎＧａＡｓの高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ）の抵抗成分抽出を行なった。このＨＥＭＴは、Ｗ＝
２００μｍ、Ｌ＝０．２５μｍであり、かつＩds(max)
〜１００ｍＡであり、文献に開示された方法と文献
に開示された方法を適用することができないので、本実
施例の方法を適用した。
【００４０】具体的には、０．１〜１ｍＡの領域で、前
述の手順と同様にして、Ｉg を０．１ｍＡのステップで
変化させ、Ｉg のそれぞれに対して、ドレインを開放し
た場合のＶgdとＶds1 とを測定し、ソースを開放した場
合のＶgd2 を測定し、ソース・ドレインを短絡した場合
のＶgsを測定する。これらの測定結果からエンド抵抗Ｒ
1 〜Ｒ4 を求めると、Ｒ1 ＝４．２Ω、Ｒ2 ＝２．６
Ω、Ｒ3 ＝２．４Ω、Ｒ4 ＝５．３Ωとなった。さら
に、式（９）を用いてＲs ＝２．０Ω、Ｒd ＝１．８
Ω、Ｒch＝１．２Ωが得られた。
述の手順と同様にして、Ｉg を０．１ｍＡのステップで
変化させ、Ｉg のそれぞれに対して、ドレインを開放し
た場合のＶgdとＶds1 とを測定し、ソースを開放した場
合のＶgd2 を測定し、ソース・ドレインを短絡した場合
のＶgsを測定する。これらの測定結果からエンド抵抗Ｒ
1 〜Ｒ4 を求めると、Ｒ1 ＝４．２Ω、Ｒ2 ＝２．６
Ω、Ｒ3 ＝２．４Ω、Ｒ4 ＝５．３Ωとなった。さら
に、式（９）を用いてＲs ＝２．０Ω、Ｒd ＝１．８
Ω、Ｒch＝１．２Ωが得られた。
【００４１】Ｒchの測定値は、ホール効果を利用して半
導体ウェハーのキャリア濃度や移動度を評価するいわゆ
るホール測定による推測値と良く一致している。また、
以上の測定で、ＩdsＲch＜２ｍＶでＶds’＜ｎｋＴ／ｑ
が成り立つことから、上記のようなトランジスタについ
て本実施例の測定方法を適用することができる。しか
も、トランジスタの特性の変化も観測されなかった。
導体ウェハーのキャリア濃度や移動度を評価するいわゆ
るホール測定による推測値と良く一致している。また、
以上の測定で、ＩdsＲch＜２ｍＶでＶds’＜ｎｋＴ／ｑ
が成り立つことから、上記のようなトランジスタについ
て本実施例の測定方法を適用することができる。しか
も、トランジスタの特性の変化も観測されなかった。
【００４２】以上述べたように、上記の方法では、ソー
ス・ドレインを短絡したときに、チャネル電流がゼロに
なるポイントｘ0 を式（６）にて表すことにより、エン
ド抵抗Ｒ4 と各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchとを式（８）のよ
うに関連付けることができる。そして、従来の方法で用
いられていた式（１）と上記の式（８）とによって、Ｒ
s 、Ｒd およびＲchを求めることができる。
ス・ドレインを短絡したときに、チャネル電流がゼロに
なるポイントｘ0 を式（６）にて表すことにより、エン
ド抵抗Ｒ4 と各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchとを式（８）のよ
うに関連付けることができる。そして、従来の方法で用
いられていた式（１）と上記の式（８）とによって、Ｒ
s 、Ｒd およびＲchを求めることができる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明の電界効果トラン
ジスタの特性測定方法は、電界効果トランジスタのゲー
トに流れる順方向電流Ｉg を変化させた状態で、まず、
順方向電流Ｉg に対してドレインを開放してゲート・ド
レイン間電圧Ｖgdとソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを
測定し、続いて、ソースを開放してソース・ドレイン間
電圧Ｖds2 を測定し、さらに、ソース・ドレインを短絡
してゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定し、∂Ｖgd／∂Ｉ
g 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ1 を求め、Ｖ
ds1 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を求め、Ｖ
ds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求め、∂Ｖ
gs／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ4 を
求めた上で、抵抗Ｒ4 とソース抵抗Ｒs 、ドレイン抵抗
Ｒd およびチャネル抵抗Ｒchとを関係付ける次式、 Ｒ5 ＝（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）2 （Ｒ4 −Ｒ1 ）／Ｒ2 ・Ｒ3 Ｒs ＝Ｒ5 −Ｒ3 Ｒd ＝Ｒ5 −Ｒ2 Ｒch＝２（Ｒ2 ＋Ｒ3 −Ｒ5 ） を用いて各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを算出する手順を含ん
でいる。
ジスタの特性測定方法は、電界効果トランジスタのゲー
トに流れる順方向電流Ｉg を変化させた状態で、まず、
順方向電流Ｉg に対してドレインを開放してゲート・ド
レイン間電圧Ｖgdとソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを
測定し、続いて、ソースを開放してソース・ドレイン間
電圧Ｖds2 を測定し、さらに、ソース・ドレインを短絡
してゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定し、∂Ｖgd／∂Ｉ
g 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ1 を求め、Ｖ
ds1 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ2 を求め、Ｖ
ds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ3 を求め、∂Ｖ
gs／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵抗Ｒ4 を
求めた上で、抵抗Ｒ4 とソース抵抗Ｒs 、ドレイン抵抗
Ｒd およびチャネル抵抗Ｒchとを関係付ける次式、 Ｒ5 ＝（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）2 （Ｒ4 −Ｒ1 ）／Ｒ2 ・Ｒ3 Ｒs ＝Ｒ5 −Ｒ3 Ｒd ＝Ｒ5 −Ｒ2 Ｒch＝２（Ｒ2 ＋Ｒ3 −Ｒ5 ） を用いて各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを算出する手順を含ん
でいる。
【００４４】これにより、抵抗Ｒ4 を各抵抗Ｒs ・Ｒd
・Ｒchとを関係付ける各式を用いるので、未知のＲs ・
Ｒd ・Ｒchに対し三つの関係式が与えられ、各エンド抵
抗Ｒ1 〜Ｒ4 から直接各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchの値を求
めることが可能になる。それゆえ、フィッティングおよ
び高電流領域の測定を行なう必要がなくなる。その結
果、ＦＥＴにダメージを与えずに、精度良く簡便に各抵
抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することができるという効果
を奏する。
・Ｒchとを関係付ける各式を用いるので、未知のＲs ・
Ｒd ・Ｒchに対し三つの関係式が与えられ、各エンド抵
抗Ｒ1 〜Ｒ4 から直接各抵抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchの値を求
めることが可能になる。それゆえ、フィッティングおよ
び高電流領域の測定を行なう必要がなくなる。その結
果、ＦＥＴにダメージを与えずに、精度良く簡便に各抵
抗Ｒs ・Ｒd ・Ｒchを抽出することができるという効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＦＥＴの特性測定方法
においてソース・ドレインを短絡したときのＤＣ等価回
路を示す回路図である。
においてソース・ドレインを短絡したときのＤＣ等価回
路を示す回路図である。
【図２】上記の特性測定方法においてドレインを開放し
た状態におけるチャネル電流分布を示す説明図である。
た状態におけるチャネル電流分布を示す説明図である。
【図３】上記の特性測定方法においてソースを開放した
状態におけるチャネル電流分布を示す説明図である。
状態におけるチャネル電流分布を示す説明図である。
【図４】上記の特性測定方法においてソース・ドレイン
を短絡した状態におけるチャネル電流分布を示す説明図
である。
を短絡した状態におけるチャネル電流分布を示す説明図
である。
【図５】ＦＥＴのＤＣ等価回路を示す回路図である。
１ チャネル ２ 第１チャネル ３ 第２チャネル Ｉg ゲート電流 Ｉs ソース電流 Ｉch チャネル電流 Ｒg ゲート抵抗 Ｒs ソース抵抗 Ｒch チャネル抵抗 Ｌ チャネル長 ｘ0 ポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−195426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−237366（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/26 H01L 21/66
Claims (1)
- 【請求項１】電界効果トランジスタのゲートに流れる順
方向電流Ｉg を変化させた状態で、順方向電流Ｉg に対
してドレインを開放してゲート・ドレイン間電圧Ｖgdと
ソース・ドレイン間電圧Ｖds1 とを測定し、ソースを開
放してソース・ドレイン間電圧Ｖds2 を測定し、ソース
・ドレインを短絡してゲート・ソース間電圧Ｖgsを測定
し、∂Ｖgd／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエンド抵
抗Ｒ1 を求め、Ｖds1対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗
Ｒ2 を求め、Ｖds2 対Ｉg 曲線の傾きからエンド抵抗Ｒ
3 を求め、∂Ｖgs／∂Ｉg 対１／Ｉg 曲線の切片からエ
ンド抵抗Ｒ4 を求めた上で、（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）2 （Ｒ4 −
Ｒ1 ）／Ｒ2 ・Ｒ3 なる関係を満たす抵抗Ｒ5 を算出し
た後、Ｒ5 −Ｒ3 なる関係を満たすソース抵抗Ｒs と、
Ｒ5 −Ｒ2 なる関係を満たすドレイン抵抗Ｒd と、２
（Ｒ2 ＋Ｒ3 −Ｒ5 ）なる関係を満たすチャネル抵抗Ｒ
chとを算出することを特徴とする電界効果トランジスタ
の特性測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06207219A JP3117878B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 電界効果トランジスタの特性測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06207219A JP3117878B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 電界効果トランジスタの特性測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868824A JPH0868824A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3117878B2 true JP3117878B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=16536223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06207219A Expired - Fee Related JP3117878B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 電界効果トランジスタの特性測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3117878B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3682174B2 (ja) | 1998-11-04 | 2005-08-10 | 株式会社東芝 | 半導体装置の耐圧波形自動分類システム及び半導体装置の耐圧波形自動分類方法 |
| US6965838B1 (en) | 2004-05-27 | 2005-11-15 | International Business Machines Corporation | Apparatus having in-circuit FET on-resistance characterization |
| JP5433516B2 (ja) * | 2010-07-12 | 2014-03-05 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | レール波状摩耗検出方法、および、レール波状摩耗検出システム |
-
1994
- 1994-08-31 JP JP06207219A patent/JP3117878B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0868824A (ja) | 1996-03-12 |
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