JP3296315B2 - Method and apparatus for measuring overlap length and overlap capacity of MOSFET and recording medium - Google Patents

Method and apparatus for measuring overlap length and overlap capacity of MOSFET and recording medium

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JP3296315B2
JP3296315B2 JP01495399A JP1495399A JP3296315B2 JP 3296315 B2 JP3296315 B2 JP 3296315B2 JP 01495399 A JP01495399 A JP 01495399A JP 1495399 A JP1495399 A JP 1495399A JP 3296315 B2 JP3296315 B2 JP 3296315B2
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R27/2605Measuring capacitance
    • GPHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MOSFETの回
路シミュレーションを行う際に、物理的に重要なデバイ
スパラメータの1つであるオーバーラップ長、オーバー
ラップ容量を正確に求めることができるオーバーラップ
長・オーバーラップ容量測定方法、測定装置およびオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定方法をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムを記録した記録
媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overlap length and an overlap length that can accurately determine one of physically important device parameters when performing a circuit simulation of a MOSFET. The present invention relates to an overlap capacity measuring method, a measuring device, and a recording medium storing a program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のMOSFETのオーバーラップ長
測定方法(IEEE 1995 Int.Conference on Microelectro
nic Test Structures,vol8,March 1995pp.151-155)
を図27および図28を参照して説明する。図27に示
すように総ゲート面積が同一の2種類のデバイスを用意
する。図27(A)はP型基板51上に形成された複数
のゲート52a,52b,52c、ソースもしくはドレ
インとなる拡散領域53を有するMOSFET50を示
しており、図27(B)はP型基板61上に単一のゲー
ト62が形成されたMOSキャパシタ60である。これ
ら2種類のデバイスについてゲート−基板間、すなわち
端子100−102、端子200−202間にそれぞれ
印加するゲート電圧Vgを変化させて上記各デバイスに
おけるゲート−基板間容量Cgb、Cpを測定する。こ
の測定結果を図28に示す。
2. Description of the Related Art A conventional MOSFET overlap length measuring method (IEEE 1995 Int. Conference on Microelectro
nic Test Structures, vol8, March 1995 pp. 151-155)
Will be described with reference to FIGS. 27 and 28. As shown in FIG. 27, two types of devices having the same total gate area are prepared. FIG. 27A shows a MOSFET 50 having a plurality of gates 52a, 52b, 52c and a diffusion region 53 serving as a source or a drain formed on a P-type substrate 51, and FIG. The MOS capacitor 60 has a single gate 62 formed thereon. For these two types of devices, the gate-to-substrate capacitances Cgb and Cp of the above devices are measured by changing the gate voltage Vg applied between the gate and the substrate, that is, between the terminals 100-102 and the terminals 200-202. FIG. 28 shows the measurement results.

【0003】次にMOSFET50のゲート−基板間容
量CgbとMOSキャパシタ60のゲート−基板間容量
Cpとの差(=Cgb−Cp)をとり、その特性曲線
(図33参照)でピークの現れる点Cdiffを求める。更
に、求めたCdiffを用いて次式(1)、(2)によりM
OSFET50におけるゲートと拡散領域とのオーバー
ラップ領域のゲート方向における距離であるオーバーラ
ップ長ΔLを求める
Next, the difference (= Cgb-Cp) between the gate-substrate capacitance Cgb of the MOSFET 50 and the gate-substrate capacitance Cp of the MOS capacitor 60 is taken, and a point Cdiff at which a peak appears in the characteristic curve (see FIG. 33). Ask for. Further, using the obtained Cdiff, M
Obtain the overlap length ΔL, which is the distance in the gate direction of the overlap region between the gate and the diffusion region in the OSFET 50.

【数1】 ΔL=Cdiff・Lp/(Cp・Nf) (1)ΔL = Cdiff · Lp / (Cp · Nf) (1)

【数2】 Lp=Nf/L (2) 但し、LpはMOSキャパシタ60のゲート長、NfはM
OSFET50のゲート本数、LはMOSFET50の
1本のゲート長である。
Lp = Nf / L (2) where Lp is the gate length of the MOS capacitor 60 and Nf is M
The number L of gates of the OSFET 50 is L of one gate of the MOSFET 50.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
のMOSFETのオーバーラップ長測定方法にあって
は、デバイスを形成するリソグラフィ工程において、リ
ソグラフィ条件により上記2種類のデバイスにおけるゲ
ートパターンの総ゲート面積が等しくならず、誤差を生
ずる。この結果、上述した(Cgb−Cp)特性におい
てピークが現れない場合にはオーバーラップ長ΔLが求
まらない、という問題が有った。これは、上述した2種
類のデバイスの形状の差分によりオーバーラップ容量を
抽出し、このオーバーラップ容量に基づいてオーバーラ
ップ長ΔLを算出しているために精度が悪く、量子効果
やゲート空乏化に起因して(Cgb−Cp)特性におい
てピークが現れない場合があるからである。
However, in the above-described conventional method for measuring the overlap length of a MOSFET, in the lithography step of forming a device, the total gate area of the gate patterns in the above two types of devices depends on the lithography conditions. They are not equal, causing an error. As a result, when no peak appears in the (Cgb-Cp) characteristic described above, there is a problem that the overlap length ΔL cannot be obtained. This is because the overlap capacitance is extracted from the difference between the shapes of the two types of devices described above, and the overlap length ΔL is calculated based on the overlap capacitance. This is because a peak may not appear in the (Cgb-Cp) characteristic.

【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、正確にMOSFETのオーバーラップ長
およびオーバーラップ容量を求めることができるMOS
FETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方
法、測定装置およびオーバーラップ長・オーバーラップ
容量測定方法をコンピュータにより実行させるためのプ
ログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been developed in consideration of the above circumstances.
An object of the present invention is to provide a method and a device for measuring an overlap length and an overlap capacity of an FET and a recording medium storing a program for causing a computer to execute the overlap length and the overlap capacity measurement method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載のMOSFETのオーバーラップ長・
オーバーラップ容量測定方法は、半導体基板の表面部ま
たは該表面部のウェル内に形成されたゲート長の異なる
複数のMOSFETについて、ゲート−ソース・ドレイ
ン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、
ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧Vgを変化さ
せてゲート−ソース・ドレイン間に流れる電流を計測
し、該計測結果に基づいてゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す複数のCg
c−Vg特性を求める第1の処理と、前記複数のCgc
−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れ
るゲート電圧Vgの値Vxを求め、かつ前記Cgc−V
g特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcの値Cxを求める第2の処理と、前記
複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおける各
ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間容量
Cgcを求めてプロットすることによりCgc−Lg特
性を求める第3の処理と、前記第3の処理により求めた
Cgc−Lg特性のCgc軸切片よりフリンジ容量Cf
を求める第4の処理と、前記Cgc−Lg特性において
Cgc=Cxとなる点からフリンジ容量Cfに基づいて
ゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオー
バーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオー
バーラップ長ΔL及び前記オーバーラップ領域における
ゲートと前記拡散領域との間で形成されるオーバーラッ
プ容量Covを求める第5の処理とを有することを特徴
とする。
In order to achieve the above object, an overlap length of a MOSFET according to claim 1 is required.
The overlap capacitance measuring method includes applying a DC bias voltage Vg and an AC voltage between a gate and a source / drain for a plurality of MOSFETs having different gate lengths formed in a surface portion of a semiconductor substrate or a well in the surface portion,
The DC bias voltage Vg as a gate voltage is varied to measure the current flowing between the gate, source and drain, and a plurality of values indicating the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg based on the measurement result Cg of
a first process for obtaining a c-Vg characteristic;
The value Vx of the gate voltage Vg at which the dependency on the gate length Lg appears in the -Vg characteristic is obtained, and the Cgc-V
a second process of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the g characteristic, and a gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics. From the Cgc axis intercept of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process of obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg in the above. Fringe capacity Cf
And the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain based on the fringe capacitance Cf from the point where Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic. And a fifth process for obtaining an overlap length ΔL and an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region.

【0007】請求項1に記載の発明によれば、オーバー
ラップ長ΔLを求めるためのゲート−ソース・ドレイン
間容量容量Cgcの値Cxの探索を、複数のCgc−V
g特性においてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgc
のゲート長Lgに対する依存性が現れる分岐点から求め
るようにしたので、短チャネルMOSFETにおいて
も、正確にオーバーラップ長ΔLを求めることができ
る。また同時にオーバーラップ容量Covおよびフリン
ジ容量を求めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the search for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL is performed by a plurality of Cgc-V
In g characteristics, gate-source-drain capacitance Cgc
Is determined from the branch point where the dependence on the gate length Lg appears, so that the overlap length ΔL can be accurately obtained even in a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0008】また請求項2に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定方法は、請求項
1に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバー
ラップ容量測定方法において、前記第2の処理の代わり
に、前記複数のCgc−Vg特性において任意の2つの
ゲート長Lm,Ln(m≠n)におけるゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcの差分をとり、その差分が最大
値に対してある割合の値でのゲート電圧Vgの値を前記
複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対する
依存性が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc
−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第6の処理を有
することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of measuring an overlap length and an overlap capacitance of a MOSFET according to the first aspect of the present invention, wherein the second processing is performed instead of the second processing. In the plurality of Cgc-Vg characteristics, the difference between the gate-source-drain capacitances Cgc at any two gate lengths Lm and Ln (m ≠ n) is calculated, and the difference is a value of a certain ratio with respect to the maximum value. The gate voltage Vg of the plurality of Cgc-Vg characteristics, the gate voltage value Vx exhibiting a dependency on the gate length Lg, and the Cgc
From the -Vg characteristic, the gate-source at the gate voltage value Vx
There is provided a sixth processing for obtaining a value Cx of the capacitance Cgc between the drains.

【0009】また請求項3に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定方法は、請求項
1に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバー
ラップ容量測定方法において、前記第2の処理の代わり
に、第1の処理で求めた前記複数のCgc−Vg特性に
おいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート
電圧Vgで微分した∂Cgc/∂Vgとゲート電圧Vg
との関係を示す複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性を求
める第7の処理と、前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg
特性の立ち上がり点を求めて前記複数の∂Cgc/∂V
g−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−
Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcの値Cxを求める第8の処理とを有
することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of measuring an overlap length and an overlap capacitance of a MOSFET according to the first aspect of the present invention, wherein the second processing is performed instead of the second processing. ∂Cgc / ∂Vg and gate voltage Vg obtained by differentiating gate-source-drain capacitance Cgc with gate voltage Vg in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first processing.
A seventh process for obtaining a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics indicating the relationship between the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg.
A plurality of ΔCgc / ΔV is obtained by calculating a rising point of the characteristic.
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the g-Vg characteristic is Vx, and the Cgc-
An eighth process of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Vg characteristic.

【0010】また請求項4に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定方法は、請求項
1に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバー
ラップ容量測定方法において、前記第2の処理の代わり
に、第1の処理で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソ
ース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分
し、かつ微分したゲート−ソース・ドレイン間容量Cg
cを更に、ゲート長Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cg
c/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係を示す∂/∂L
g(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求める第9の処理
と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性の
立ち上がり点を求めて前記複数のCgc−Vg特性にお
いてゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧V
gの値をVxとし、かつ前記Cgc−Vg特性からゲー
ト電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cg
cの値Cxを求める第10の処理とを有することを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of measuring an overlap length and an overlap capacitance of a MOSFET according to the first aspect of the present invention, wherein the second processing is performed instead of the second processing. The gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first process is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cg
c is further differentiated by the gate length Lg, ∂ / ∂Lg (∂Cg
c / ∂Vg) and the relationship between the gate voltage Vg and ∂ / ∂L
g (9Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic, a ninth process, and a rising point of the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic, and a gate length in the plurality of Cgc-Vg characteristics. The gate voltage V that shows a dependency on Lg
g as Vx, and the gate-source-drain capacitance Cg at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
and a tenth process for calculating the value Cx of c.

【0011】また請求項5に記載の発明は、請求項1に
記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラッ
プ容量測定方法において、前記第2の処理の代わりに、
第1の処理で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、か
つ微分したゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更
に、ゲート長Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cgc/∂
Vg)とゲート電圧Vgとの関係を示す∂/∂Lg(∂
Cgc/∂Vg)−Vg特性を求める第9の処理と、前
記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性において
ピークが生じるゲート電圧の値Vpと、前記∂/∂Lg
(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性における半値幅をV
w、定数をk(1.0<k<1.5)としてVx=Vp−k・
Vwとして求まるゲート電圧値Vxを前記複数のCgc
−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れ
るゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性か
らゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcの値Cxを求める第11の処理とを有すること
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for measuring the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET according to the first aspect, instead of the second processing,
The gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first processing is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg. ∂Lg (∂Cgc / ∂
Vg) and the gate voltage Vg, ∂ / ∂Lg (∂
A ninth process for obtaining the Cgc / 求 め る Vg) -Vg characteristic, a gate voltage value Vp at which a peak occurs in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic, and the ∂ / ∂Lg
(∂Cgc / ∂Vg) −The half-value width in the Vg characteristic is V
w, a constant k (1.0 <k <1.5), and Vx = Vp−k ·
The gate voltage value Vx obtained as Vw is calculated by the plurality of Cgc values.
An eleventh process of obtaining a gate voltage value Vx at which dependency on the gate length Lg appears in the -Vg characteristic, and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic. It is characterized by having.

【0012】請求項2乃至5に記載の発明によれば、オ
ーバーラップ長ΔLを求めるためのゲート−ソース・ド
レイン間容量容量Cgcの値Cxの探索を、複数のCg
c−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間容量
Cgcのゲート長Lgに対する依存性が現れる分岐点か
ら求めるようにしたので、短チャネルMOSFETにお
いても、正確にオーバーラップ長ΔLを求めることがで
きる。また同時にオーバーラップ容量Covおよびフリ
ンジ容量を求めることができる。
According to the second to fifth aspects of the present invention, the search for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL is performed by a plurality of Cg.
Since the c-Vg characteristic is obtained from the branch point where the dependence of the gate-source-drain capacitance Cgc on the gate length Lg appears, the overlap length ΔL can be accurately obtained even in a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0013】また請求項6に記載のMOSFETのオー
バーラップ長測定方法は、MOS容量パターンのゲート
電極と基板間に印加される直流バイアス電圧Vgと容量
Cとの関係を示すC−V特性を求め、該C−V特性より
前記直流バイアス電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに
等しくなる点におけるゲート電極の単位面積当たりのフ
ラットバンド容量CFBを求める第1の処理と、半導体基
板の表面部または該表面部のウェル内に形成された、オ
ーバーラップ長LSD及びゲート幅Wは一定であってゲー
ト長Lgの異なる複数のMOSFETについて基板に直
流バイアス電圧VSUBを印加し、かつゲート−ソース・
ドレイン間に直流バイアス電圧Vg、直流バイアス電圧
VSUBおよび交流電圧を印加すると共に、直流バイアス
電圧VSUBを変化させながらVg=VSUB+VFBにおける
ゲート−基板間容量CGSUBを測定する第2の処理と、シ
ミュレーションにより基板−ソース・ドレイン間のビル
トインポテンシャルVbiを求める第3の処理と、前記ゲ
ート−基板間容量CGSUBを√(Vbi−VSUB)に対して
プロットして回帰直線を求め、該回帰直線におけるCGS
UB軸の切片の値がCFB・(Lg−2LSD)・Wであるこ
とからゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域と
のオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長さであ
るオーバーラップ長LSDを求める第4の処理とを有する
ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring an overlap length of a MOSFET, wherein a CV characteristic indicating a relationship between a DC bias voltage Vg applied between a gate electrode of a MOS capacitance pattern and a substrate and a capacitance C is obtained. A first process of obtaining a flat band capacitance CFB per unit area of a gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB from the CV characteristics, and a surface portion of the semiconductor substrate or the surface portion thereof. A DC bias voltage VSUB is applied to the substrate for a plurality of MOSFETs formed in the well of which the overlap length LSD and the gate width W are constant and the gate lengths Lg are different.
A second process in which a DC bias voltage Vg, a DC bias voltage VSUB, and an AC voltage are applied between the drains, and a gate-substrate capacitance CGSUB at Vg = VSUB + VFB is measured while changing the DC bias voltage VSUB. A third process for obtaining a built-in potential Vbi between the source and the drain, and a regression line obtained by plotting the gate-substrate capacitance CGSUB against √ (Vbi-VSUB);
Since the value of the intercept of the UB axis is CFB · (Lg−2LSD) · W, the overlap length LSD which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is obtained. 4 processing.

【0014】請求項6に記載の発明によれば、基板に印
加する直流バイアス電圧VSUBをソース・ドレインが順
バイアスされる限界まで順方向に追い込むようにして測
定しているので、容量測定におけるソース・ドレイン−
基板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソース・
ドレイン−基板間におけるPN接合位置の評価精度の向
上が図れる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured in a forward direction until the source / drain is forward-biased, the source is measured in the capacitance measurement.・ Drain
The effect of the depletion layer formed between the substrates can be suppressed,
The accuracy of evaluation of the PN junction position between the drain and the substrate can be improved.

【0015】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region for which the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate becomes a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0016】また請求項7に記載のMOSFETのオー
バーラップ長測定方法は、拡散層上のMOS容量パター
ンのゲート電極と拡散層間に印加される直流バイアス電
圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性を求め、該C
−V特性より前記直流バイアス電圧Vgがフラットバン
ド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート電極の単位面
積当たりの対拡散層フラットバンド容量CFB'を 求める
第1の処理と、半導体基板の表面部または該表面部のウ
ェル内に形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート
幅Wは一定であってゲート長Lgの異なる複数のMOS
FETについて、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バ
イアス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧と
しての前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−
ソース・ドレイン間に流れる電流を計測し、該計測結果
に基づいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲ
ート電圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を
求める第2の処理と、前記複数のCgc−Vg特性にお
いてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和する
ゲート電圧Vgにおける各ゲート長Lgに対するゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcを求めてプロットする
ことによりCgc−Lg特性を求める第3の処理と、前
記Cgc−Lg特性のCgc軸の切片より片側のゲート
フリンジ容量CFLを求める第4の処理と、MOSFET
の基板に印加する直流バイアス電圧VSUBを変化させな
がらゲート電圧VgがVg=0におけるゲート−ソース
・ドレイン間容量CGSDを測定する第5の処理と、シミ
ュレーションにより基板−ソース・ドレイン間のビルト
インポテンシャルVbiを求める第6の処理と、前記ゲー
ト−ソース・ドレイン間容量CGSDを√(Vbi−VSUB)
に対してプロットしてCGSD−√(Vbi−VSUB)特性を
求め、該CGSD−√(Vbi−VSUB)特性におけるゲート
−ソース・ドレイン間容量CGSDの最小値がCFB'・LSD
・W+2CFLであることからゲートとソースまたはドレ
インとなる拡散領域とのオーバーラップ領域におけるゲ
ート長方向の長さであるオーバーラップ長LSDを求める
第7の処理とを有することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the overlap length of a MOSFET, wherein C- is a relation between a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitor pattern on the diffusion layer and the diffusion layer and the capacitance C. Find the V characteristic,
A first process of obtaining a diffusion band flat band capacitance CFB ′ per unit area of the gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB from the −V characteristic, and a surface portion of the semiconductor substrate or the surface thereof. A plurality of MOSs formed in the wells of which the overlap length LSD and the gate width W are constant and have different gate lengths Lg
For the FET, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate and the source and the drain, and the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed to change the gate voltage.
A second process of measuring a current flowing between the source and the drain, and obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on the measurement result; The Cgc-Lg characteristic is obtained by obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the Cgc-Vg characteristic of FIG. Processing, a fourth processing for obtaining a gate fringe capacitance CFL on one side from an intercept of the Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic,
Fifth process of measuring the gate-source-drain capacitance CGSD when the gate voltage Vg is Vg = 0 while changing the DC bias voltage VSUB applied to the substrate, and the built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation. And the gate-source-drain capacitance CGSD is set to √ (Vbi-VSUB)
CGSD- (Vbi-VSUB) characteristic is obtained, and the minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic is CFB ′ · LSD.
A seventh process for obtaining an overlap length LSD which is a length in a gate length direction in an overlap region between a gate and a diffusion region serving as a source or a drain because of W + 2CFL.

【0017】請求項7に記載の発明によれば、基板に印
加する直流バイアス電圧VSUBをMOSFETがオン状
態になる限界まで順方向に追い込むようにして測定して
いるので、容量測定におけるソース・ドレイン−基板間
に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイ
ン−基板間におけるPN接合位置の評価精度の向上が図
れる。またMOSFETの容量測定の対象となる領域の
エネルギーバンドがフラットになるようにバイアス設定
(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ドレイン
−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な形で分
布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくなる。し
たがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラップ長を
求めることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured in such a manner that it is driven in the forward direction up to the limit at which the MOSFET is turned on. -The effect of a depletion layer formed between the substrates can be suppressed, and the accuracy of evaluating the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved. Also, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate is parallel to the PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0018】また請求項8に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定装置は、半導体
基板の表面部または該表面部のウェル内に形成されたゲ
ート長の異なる複数のMOSFETについて、ゲート−
ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流
電圧を印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電
圧Vgを変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れ
る電流を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果
に基づいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲ
ート電圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を
求める第1の処理と、前記複数のCgc−Vg特性にお
いてゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧V
gの値Vxを求め、かつ前記Cgc−Vg特性からゲー
ト電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cg
cの値Cxを求める第2の処理と、前記複数のCgc−
Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間容量Cg
cが飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲート長Lgに
対するゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを求めて
プロットすることによりCgc−Lg特性を求める第3
の処理と、前記第3の処理により求めたCgc−Lg特
性のCgc軸切片よりフリンジ容量Cfを求める第4の
処理と、前記Cgc−Lg特性においてCgc=Cxと
なる点からフリンジ容量Cfに基づいてゲートとソース
またはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域
におけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長Δ
L及び前記オーバーラップ領域におけるゲートと前記拡
散領域との間で形成されるオーバーラップ容量Covを
求める第5の処理とを行う処理手段とを有することを特
徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring an overlap length and an overlap capacity of a MOSFET, comprising:
A measuring means for applying a DC bias voltage Vg and an AC voltage between a source and a drain, changing the DC bias voltage Vg as a gate voltage to measure a current flowing between a gate, a source and a drain, and measuring the measuring means A first process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on the result; and a dependence of the plurality of Cgc-Vg characteristics on a gate length Lg. Appearing gate voltage V
g, and the gate-source-drain capacitance Cg at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
a second process for calculating the value Cx of c, and the plurality of Cgc−
In the Vg characteristic, the gate-source-drain capacitance Cg
The third is to obtain the Cgc-Lg characteristic by obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which c is saturated.
, A fourth process for obtaining the fringe capacitance Cf from the Cgc axis intercept of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process, and The overlap length Δ which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain.
L and a processing means for performing a fifth process for obtaining an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region.

【0019】請求項8に記載の発明によれば、処理手段
により、オーバーラップ長ΔLを求めるためのゲート−
ソース・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの探索を、
複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存性が現れ
る分岐点から求めるようにしたので、短チャネルMOS
FETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを求め
ることができる。また同時にオーバーラップ容量Cov
およびフリンジ容量を求めることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the gate for obtaining the overlap length ΔL by the processing means is provided.
The search for the value Cx of the source-drain capacitance Cgc is
Since the dependence on the gate length Lg of the gate-source-drain capacitance Cgc in a plurality of Cgc-Vg characteristics is determined from a branch point, the short-channel MOS
Also in the FET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity Cov
And fringe capacity can be determined.

【0020】また請求項9に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定装置は、請求項
8に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバー
ラップ容量測定装置において、前記処理手段は、前記第
2の処理の代わりに、前記複数のCgc−Vg特性にお
いて任意の2つのゲート長Lm,Ln(m≠n)におけ
るゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの差分をと
り、その差分が最大値に対してある割合の値でのゲート
電圧Vgの値を前記複数のCgc−Vg特性においてゲ
ート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧値Vxと
し、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxで
のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求
める第6の処理を行うことを特徴とする。
In a ninth aspect of the present invention, the apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET according to the eighth aspect is the apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET according to the eighth aspect. In the above-mentioned plurality of Cgc-Vg characteristics, the difference between the gate-source-drain capacitances Cgc at any two gate lengths Lm and Ln (m ≠ n) is calculated. A value of the gate voltage Vg at a certain ratio is defined as a gate voltage value Vx at which the dependency on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics, and the gate-source at the gate voltage value Vx is obtained from the Cgc-Vg characteristics. (6) The sixth process for obtaining the value Cx of the capacitance Cgc between drains is performed.

【0021】また請求項10に記載のMOSFETのオ
ーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置は、請求
項8に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバ
ーラップ容量測定装置において、前記処理手段は、前記
第2の処理の代わりに、第1の処理で求めた前記複数の
Cgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcをゲート電圧Vgで微分した∂Cgc/∂V
gとゲート電圧Vgとの関係を示す複数の∂Cgc/∂
Vg−Vg特性を求める第7の処理と、前記複数の∂C
gc/∂Vg−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複
数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性においてゲート長Lg
に対する依存性が現れるゲート電圧Vgの値をVxと
し、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxで
のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求
める第8の処理とを行うことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET according to the eighth aspect, the processing means includes the second processing means. Is obtained by differentiating the gate-source-drain capacitance Cgc with the gate voltage Vg in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first process.
g indicating the relationship between g and the gate voltage Vg.
A seventh process for obtaining a Vg-Vg characteristic;
The rising point of the gc / ∂Vg-Vg characteristic is obtained to determine the gate length Lg in the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics.
And the eighth process for obtaining the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic, wherein Vx is the value of the gate voltage Vg exhibiting the dependence on And

【0022】また請求項11に記載のMOSFETのオ
ーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置は、請求
項8に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバ
ーラップ容量測定装置において、前記処理手段は、前記
第2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−V
g特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲー
ト電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂
/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関
係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を
求める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複数のCg
c−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−
Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcの値Cxを求める第10の処理とを
行うことを特徴とする。
The apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET according to claim 11 is the apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET according to claim 8, wherein the processing means comprises: In place of the processing of Cgc-V obtained in the first processing.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the g characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂V
g) Finding the rising point of the -Vg characteristic
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the c-Vg characteristic is Vx, and the Cgc-
And a tenth process for obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Vg characteristic.

【0023】また請求項12に記載のMOSFETのオ
ーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置は、請求
項8に記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバ
ーラップ容量測定装置において、前記処理手段は、前記
第2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−V
g特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲー
ト電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂
/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関
係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を
求める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性においてピークが生じるゲート電圧の値
Vpと、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特
性における半値幅をVw、定数をk(1.0<k<1.5)と
してVx=Vp−k・Vwとして求まるゲート電圧値V
xを前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lg
に対する依存性が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前
記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第11
の処理とを行うことを特徴とする。
The apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET according to the twelfth aspect of the present invention is the apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET according to the eighth aspect of the present invention. In place of the processing of Cgc-V obtained in the first processing.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the g characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂V
g) The value of the gate voltage Vp at which a peak occurs in the -Vg characteristic, the half-value width in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic is Vw, and the constant is k (1.0 <k <1.5), Vx = Gate voltage value V obtained as Vp-kVw
x is the gate length Lg in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
And the gate voltage at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
Eleventh calculation of the value Cx of the source-drain capacitance Cgc
And the above-mentioned processing is performed.

【0024】請求項9乃至12に記載の発明によれば、
処理手段により、オーバーラップ長ΔLを求めるための
ゲート−ソース・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの
探索を、複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存
性が現れる分岐点から求めるようにしたので、短チャネ
ルMOSFETにおいても、正確にオーバーラップ長Δ
Lを求めることができる。また同時にオーバーラップ容
量Covおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the ninth to twelfth aspects of the invention,
The processing means searches for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL, and finds the dependence of the gate-source-drain capacitance Cgc on the gate length Lg in a plurality of Cgc-Vg characteristics. Is obtained from the branch point where appears, so that even in the short-channel MOSFET, the overlap length Δ
L can be obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0025】また請求項13に記載のMOSFETのオ
ーバーラップ長測定装置は、MOS容量パターンのC−
V特性を測定する際には、MOS容量パターンのゲート
電極と基板間に交流電圧および直流バイアス電圧Vgを
印加し、MOS容量パターンのゲート電極と基板間に流
れる電流および前記ゲート電極と基板との間に印加され
る電圧を計測し、半導体基板の表面部または該表面部の
ウェル内に形成されたゲート長Lgの異なる複数のMO
SFETについてゲート−基板間容量CGSUBを測定する
際には、基板に直流バイアス電圧VSUBを印加し、かつ
ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vg、
直流バイアス電圧VSUBおよび交流電圧を印加すると共
に、直流バイアス電圧VSUBを変化させて前記複数のM
OSFETのゲート−基板間に流れる電流を計測する計
測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記M
OS容量パターンのゲート電極と基板間に印加される直
流バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性
を求め、該C−V特性より前記直流バイアス電圧Vgが
フラットバンド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート
電極の単位面積当たりのフラットバンド容量CFBを求め
る第1の処理と、前記半導体基板の表面部または該表面
部のウェル内に形成された、オーバーラップ長LSD及び
ゲート幅は一定であってゲート長Lgの異なる複数のM
OSFETについて基板に直流バイアス電圧VSUBが印
加され、かつゲート−ソース・ドレイン間に直流バイア
ス電圧Vg、直流バイアス電圧VSUBおよび交流電圧が
印加されると共に、直流バイアス電圧VSUBを変化させ
た際に得られたVg=VSUB+VFBにおけるゲート−基
板間に流れる電流に基づいてゲート−基板間容量CGSUB
を求める第2の処理と、シミュレーションにより基板−
ソース・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求
める第3の処理と、前記ゲート−基板間容量CGSUBを√
(Vbi−VSUB)に対してプロットして回帰直線を求
め、該回帰直線におけるCGSUB軸の切片の値がCFB・
(Lg−2LSD)・Wであることからゲートとソースま
たはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域に
おけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長LSD
を求める第4の処理とを行う処理手段とを有することを
特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring an overlap length of a MOSFET, comprising:
When measuring the V characteristic, an AC voltage and a DC bias voltage Vg are applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern and the substrate, and the current flowing between the gate electrode and the substrate of the MOS capacitance pattern and the voltage between the gate electrode and the substrate are changed. A voltage applied between the plurality of MOs having different gate lengths Lg formed in a surface portion of the semiconductor substrate or a well in the surface portion is measured.
When measuring the gate-substrate capacitance CGSUB for the SFET, a DC bias voltage VSUB is applied to the substrate, and a DC bias voltage Vg is applied between the gate, source and drain.
A DC bias voltage VSUB and an AC voltage are applied, and the DC bias voltage VSUB is changed to
Measuring means for measuring a current flowing between the gate and the substrate of the OSFET;
A CV characteristic indicating a relationship between the DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the OS capacitance pattern and the substrate and the capacitance C is obtained. From the CV characteristic, the DC bias voltage Vg is equal to the flat band voltage VFB. The first processing for obtaining the flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at a certain point, and the overlap length LSD and the gate width formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant. And a plurality of Ms having different gate lengths Lg
The DC bias voltage VSUB is applied to the substrate of the OSFET, and the DC bias voltage Vg, the DC bias voltage VSUB, and the AC voltage are applied between the gate, source, and drain, and the DC bias voltage VSUB is changed. Gate-substrate capacitance CGSUB based on the current flowing between the gate and substrate at Vg = VSUB + VFB
The second processing for obtaining
A third process for determining the built-in potential Vbi between the source and the drain, and the gate-substrate capacitance CGSUB
(Vbi−VSUB) is plotted to obtain a regression line, and the intercept value of the CGSUB axis in the regression line is CFB ·
Because of (Lg−2LSD) · W, the overlap length LSD is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain.
And a processing means for performing a fourth process for obtaining

【0026】請求項13に記載の発明によれば、計測手
段及び処理手段により基板に印加する直流バイアス電圧
VSUBをソース・ドレインが順バイアスされる限界まで
順方向に追い込むようにして測定し、データ処理するこ
とによりオーバーラップ長を求めるようにしたので、容
量測定におけるソース・ドレイン−基板間に形成される
空乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン−基板間の
PN接合位置の評価精度の向上が図れる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured by the measuring means and the processing means in such a manner that the DC bias voltage VSUB is driven in the forward direction until the source / drain is forward biased. Since the overlap length is obtained by performing the processing, the influence of the depletion layer formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement can be suppressed, and the evaluation accuracy of the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved. Can be achieved.

【0027】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Also, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate is a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0028】また請求項14に記載のMOSFETのオ
ーバーラップ長測定装置は、MOS容量パターンのC−
V特性を測定する際には、拡散層上のMOS容量パター
ンのゲート電極と拡散層間に交流電圧および直流バイア
ス電圧Vgを印加し、MOS容量パターンのゲート電極
と拡散層間に流れる電流および前記ゲート電極と拡散層
との間に印加される電圧を計測し、半導体基板の表面部
または該表面部のウェル内に形成されたゲート長Lgの
異なる複数のMOSFETについてゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを測定する際には、ゲート−ソース
・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧を
印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧Vg
もしくは基板に印加する直流バイアス電圧VSUBを変化
させてゲート−ソース・ドレイン間に流れる電流を計測
する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、
前記MOS容量パターンのゲート電極と拡散層間に印加
される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC
−V特性を求め、該C−V特性より前記直流バイアス電
圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる点におけ
るゲート電極の単位面積当たりの対拡散層フラットバン
ド容量CFB'を求める第1の処理と、半導体基板の表面
部または該表面部のウェル内に形成された、オーバーラ
ップ長LSD及びゲート幅Wは一定であってゲート長Lg
の異なる複数のMOSFETについて、ゲート−ソース
・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧が
印加され、ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧V
gを変化させた際に前記計測手段により計測されたゲー
ト−ソース・ドレイン間に流れる電流に基づいてゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの
関係を示す複数のCgc−Vg特性を求める第2の処理
と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgに
おける各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcを求めてプロットすることによりCgc
−Lg特性を求める第3の処理と、前記Cgc−Lg特
性のCgc軸の切片より片側のゲートフリンジ容量CFL
を求める第4の処理と、MOSFETの基板に印加する
直流バイアス電圧VSUBを変化させながらゲート電圧V
gがVg=0におけるゲート−ソース・ドレイン間容量
CGSDを測定する第5の処理と、シミュレーションによ
り基板−ソース・ドレイン間のビルトインポテンシャル
Vbiを求める第6の処理と、前記ゲート−ソース・ドレ
イン間容量CGSDを√(Vbi−VSUB)に対してプロット
してCGSD−√(Vbi−VSUB)特性を求め、該CGSD−
√(Vbi−VSUB)特性におけるゲート−ソース・ドレ
イン間容量CGSDの最小値がCFB'・LSD・W+2CFLで
あることからゲートとソースまたはドレインとなる拡散
領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長
さであるオーバーラップ長LSDを求める第7の処理とを
行う処理手段とを有することを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring the overlap length of a MOSFET, comprising:
When measuring the V characteristic, an AC voltage and a DC bias voltage Vg are applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer, and the current flowing between the gate electrode of the MOS capacitance pattern and the diffusion layer and the gate electrode The voltage applied between the gate electrode and the diffusion layer is measured, and the gate-source-drain capacitance Cgc is measured for a plurality of MOSFETs having different gate lengths Lg formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion. In this case, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate and the source / drain, and the DC bias voltage Vg as a gate voltage is applied.
Alternatively, a measuring means for measuring a current flowing between the gate-source / drain by changing the DC bias voltage VSUB applied to the substrate, and based on a measurement result of the measuring means,
C indicating the relationship between the DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern and the diffusion layer and the capacitance C
A first process of determining a −V characteristic, and determining a flat band capacitance CFB ′ per unit area of the gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB from the CV characteristic; The overlap length LSD and the gate width W formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant and the gate length Lg
Are applied with a DC bias voltage Vg and an AC voltage between the gate and the source / drain, and the DC bias voltage V
A plurality of Cgc-Vg characteristics indicating the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg based on the current flowing between the gate-source-drain measured by the measuring means when g is changed. The second processing to be obtained and the plotting of the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics. Cgc
A third process for obtaining the Lg characteristic; and a gate fringe capacitance CFL on one side of the intercept of the Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic.
And the gate voltage V while changing the DC bias voltage V SUB applied to the MOSFET substrate.
a fifth process for measuring the gate-source-drain capacitance CGSD when g is Vg = 0, a sixth process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate-source-drain by simulation, and a process for measuring the gate-source-drain The capacitance CGSD is plotted against √ (Vbi−VSUB) to obtain the CGSD−√ (Vbi−VSUB) characteristic, and the CGSD−
最小 Since the minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the (Vbi-VSUB) characteristic is CFB ′ · LSD · W + 2CFL, the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain And processing means for performing a seventh process for obtaining the overlap length LSD.

【0029】請求項14に記載の発明によれば、計測手
段及び処理手段により基板に印加する直流バイアス電圧
VSUBをMOSFETがオン状態になる限界まで順方向
に追い込むようにして測定し、データ処理することによ
りオーバーラップ長を求めるようにしているので、容量
測定におけるソース・ドレイン−基板間に形成される空
乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン−基板間にお
けるPN接合位置の評価精度の向上が図れる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured by the measuring means and the processing means in such a manner that the DC bias voltage VSUB is driven in the forward direction until the MOSFET is turned on, and data processing is performed. In this way, the overlap length is determined, so that the influence of the depletion layer formed between the source, drain and substrate in the capacitance measurement can be suppressed, and the accuracy of the evaluation of the PN junction position between the source, drain and substrate can be improved. I can do it.

【0030】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラッ
プ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is to be measured is flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0031】また請求項15に記載の記録媒体は、半導
体基板の表面部または該表面部のウェル内に形成された
ゲート長の異なる複数のMOSFETについて、ゲート
−ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交
流電圧を印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス
電圧Vgを変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流
れる電流を計測し、該計測結果に基づいてゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を
示す複数のCgc−Vg特性を求める第1の処理と、前
記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対す
る依存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、かつ
前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第2
の処理と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧
Vgにおける各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcを求めてプロットすることにより
Cgc−Lg特性を求める第3の処理と、前記第3の処
理により求めたCgc−Lg特性のCgc軸切片よりフ
リンジ容量Cfを求める第4の処理と、前記Cgc−L
g特性においてCgc=Cxとなる点からフリンジ容量
Cfに基づいてゲートとソースまたはドレインとなる拡
散領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の
長さであるオーバーラップ長ΔL及び前記オーバーラッ
プ領域におけるゲートと前記拡散領域との間で形成され
るオーバーラップ容量Covを求める第5の処理と、を
有することを特徴とするMOSFETのオーバーラップ
長・オーバーラップ容量測定方法をコンピュータに実行
させるためのプログラムを記録したコンピュータにより
読み取り可能な記録媒体を要旨とする。
According to the recording medium of the present invention, a DC bias voltage Vg is applied between a gate, a source and a drain for a plurality of MOSFETs having different gate lengths formed in a surface portion of a semiconductor substrate or in a well of the surface portion. And applying an AC voltage, changing the DC bias voltage Vg as a gate voltage to measure a current flowing between the gate, the source and the drain, and based on the measurement result, a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage. A first process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship with Vg, obtaining a value Vx of a gate voltage Vg in which dependency on a gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics, and obtaining the Cgc-Vg A second method of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the characteristic.
And the gate-source-to-gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
A third process of obtaining the Cgc-Lg characteristic by obtaining and plotting the drain-to-drain capacitance Cgc, and a fourth process of obtaining the fringe capacitance Cf from the Cgc axis intercept of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process. , The Cgc-L
From the point where Cgc = Cx in the g characteristic, based on the fringe capacitance Cf, the overlap length ΔL which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain, and the gate in the overlap region And a fifth process for obtaining an overlap capacitance Cov formed between the diffusion region and the diffusion region. A program for causing a computer to execute a method for measuring an overlap length and an overlap capacitance of a MOSFET, comprising: The gist is a recording medium that can be read by a computer in which the recording is performed.

【0032】請求項15に記載の発明によれば、半導体
基板の表面部または該表面部のウェル内に形成されたゲ
ート長の異なる複数のMOSFETについて、ゲート−
ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流
電圧を印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電
圧Vgを変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れ
る電流を計測し、該計測結果に基づいてゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示
す複数のCgc−Vg特性を求める第1の処理と、前記
複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対する
依存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、かつ前
記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第2の
処理と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧V
gにおける各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを求めてプロットすることによりC
gc−Lg特性を求める第3の処理と、前記第3の処理
により求めたCgc−Lg特性のCgc軸切片よりフリ
ンジ容量Cfを求める第4の処理と、前記Cgc−Lg
特性においてCgc=Cxとなる点からフリンジ容量C
fに基づいてゲートとソースまたはドレインとなる拡散
領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長
さであるオーバーラップ長ΔL及び前記オーバーラップ
領域におけるゲートと前記拡散領域との間で形成される
オーバーラップ容量Covを求める第5の処理と、を有
することを特徴とするMOSFETのオーバーラップ長
・オーバーラップ容量測定方法をコンピュータに実行さ
せるためのプログラムをコンピュータにより読み取り可
能な記録媒体に記録するようにしたので、このプログラ
ムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させるこ
とにより、短チャネルMOSFETにおいても、正確に
オーバーラップ長ΔLを求めることができる。また同時
にオーバーラップ容量Covおよびフリンジ容量を求め
ることができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, a plurality of MOSFETs having different gate lengths formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion are provided with gates.
A DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the source and the drain, the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed, and a current flowing between the gate and the source and the drain is measured. A first process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg, and a value of a gate voltage Vg in which the plurality of Cgc-Vg characteristics has dependency on a gate length Lg Vx is determined, and the gate voltage at the gate voltage value Vx is obtained from the Cgc-Vg characteristic.
A second process for obtaining a value Cx of the source-drain capacitance Cgc;
Gate voltage V at which the source-drain capacitance Cgc is saturated
g is obtained by plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at g.
a third process for obtaining the gc-Lg characteristic, a fourth process for obtaining the fringe capacitance Cf from the Cgc axis intercept of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process, and the Cgc-Lg
From the point where Cgc = Cx in the characteristics, the fringe capacitance C
The overlap length ΔL, which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as a source or a drain, based on f, and the overlap formed between the gate and the diffusion region in the overlap region. And a fifth process for obtaining the lap capacitance Cov, wherein a program for causing the computer to execute the method for measuring the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET is recorded on a computer-readable recording medium. Therefore, by causing the computer system to read and execute this program, the overlap length ΔL can be accurately obtained even in the short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0033】また請求項16に記載の記録媒体は、前記
第2の処理の代わりに、前記複数のCgc−Vg特性に
おいて任意の2つのゲート長Lm,Ln(m≠n)にお
けるゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの差分をと
り、その差分が最大値に対してある割合の値でのゲート
電圧Vgの値を前記複数のCgc−Vg特性においてゲ
ート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧値Vxと
し、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxで
のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求
める第6の処理を有することを特徴とする請求項1に記
載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ
容量測定方法をコンピュータに実行させるためのプログ
ラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録
媒体を要旨とする。
In the recording medium according to the present invention, instead of the second processing, the gate-source / gate-source / gate-length (Lm) at any two gate lengths Lm and Ln (m に お い て n) in the plurality of Cgc-Vg characteristics may be used. The difference between the drain-to-drain capacitances Cgc is taken, and the value of the gate voltage Vg at a value where the difference is a certain ratio with respect to the maximum value is defined as the gate voltage value Vx in which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics. And a sixth process for obtaining a value Cx of a gate-source-drain capacitance Cgc at a gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic. A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute the overlap capacity measuring method.

【0034】請求項16に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、前記複数のCgc−Vg特性にお
いて任意の2つのゲート長Lm,Ln(m≠n)におけ
るゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの差分をと
り、その差分が最大値に対してある割合の値でのゲート
電圧Vgの値を前記複数のCgc−Vg特性においてゲ
ート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧値Vxと
し、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxで
のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求
める第6の処理を有することを特徴とする請求項1に記
載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ
容量測定方法をコンピュータに実行させるためのプログ
ラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記
録するようにしたので、このプログラムをコンピュータ
システムに読み込ませ、実行させることにより、短チャ
ネルMOSFETにおいても、正確にオーバーラップ長
ΔLを求めることができる。また同時にオーバーラップ
容量Covおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, instead of the second processing, in the plurality of Cgc-Vg characteristics, the gate-source circuit at any two gate lengths Lm and Ln (m ≠ n) is used. The difference between the drain-to-drain capacities Cgc is taken, and the value of the gate voltage Vg at a certain ratio of the difference to the maximum value is defined as the gate voltage value Vx in which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics. And a sixth process for obtaining a value Cx of a gate-source-drain capacitance Cgc at a gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic. A program for causing a computer to execute the overlap capacity measuring method is recorded on a computer-readable recording medium. , To read the program in the computer system, by executing, even in short-channel MOSFET, can be obtained accurately overlap length [Delta] L. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0035】また請求項17に記載の記録媒体は、前記
第2の処理の代わりに、第1の処理で求めた前記複数の
Cgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcをゲート電圧Vgで微分した∂Cgc/∂V
gとゲート電圧Vgとの関係を示す複数の∂Cgc/∂
Vg−Vg特性を求める第7の処理と、前記複数の∂C
gc/∂Vg−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複
数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性においてゲート長Lg
に対する依存性が現れるゲート電圧Vgの値をVxと
し、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxで
のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求
める第8の処理とを有することを特徴とする請求項1に
記載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラッ
プ容量測定方法をコンピュータに実行させるためのプロ
グラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記
録媒体を要旨とする。
A recording medium according to claim 17, wherein instead of the second processing, the gate-source-drain capacitance Cgc is changed by the gate voltage Vg in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first processing. ∂Cgc / ∂V differentiated by
g indicating the relationship between g and the gate voltage Vg.
A seventh process for obtaining a Vg-Vg characteristic;
The rising point of the gc / ∂Vg-Vg characteristic is obtained to determine the gate length Lg in the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics.
An eighth process for determining the value of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic by setting the value of the gate voltage Vg at which the dependence on the voltage appears to Vx. The gist of the present invention is a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the method for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET according to claim 1.

【0036】請求項17に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、第1の処理で求めた前記複数のC
gc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcをゲート電圧Vgで微分した∂Cgc/∂Vg
とゲート電圧Vgとの関係を示す複数の∂Cgc/∂V
g−Vg特性を求める第7の処理と、前記複数の∂Cg
c/∂Vg−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複数
の∂Cgc/∂Vg−Vg特性においてゲート長Lgに
対する依存性が現れるゲート電圧Vgの値をVxとし、
かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲ
ート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める
第8の処理とを有することを特徴とする請求項1に記載
のMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ容
量測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラ
ムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録
するようにしたので、このプログラムをコンピュータシ
ステムに読み込ませ、実行させることにより、短チャネ
ルMOSFETにおいても、正確にオーバーラップ長Δ
Lを求めることができる。また同時にオーバーラップ容
量Covおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the seventeenth aspect, in place of the second processing, the plurality of Cs obtained in the first processing are obtained.
∂Cgc / ∂Vg obtained by differentiating the gate-source-drain capacitance Cgc with the gate voltage Vg in the gc-Vg characteristic.
∂Cgc / ∂V indicating the relationship between と Cgc / ∂V
a seventh process for obtaining a g-Vg characteristic;
The rising point of the c / gVg-Vg characteristic is obtained, and the value of the gate voltage Vg in which the dependency on the gate length Lg appears in the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics is Vx,
An eighth process for obtaining a value Cx of a gate-source-drain capacitance Cgc at a gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic. Since the program for causing the computer to execute the overlap capacitance measuring method is recorded on a computer-readable recording medium, the computer system can read and execute the program so that even a short-channel MOSFET can accurately perform the method. Overlap length Δ
L can be obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0037】また請求項18に記載の記録媒体は、前記
第2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−V
g特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲー
ト電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂
/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関
係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を
求める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複数のCg
c−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−
Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcの値Cxを求める第10の処理と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSF
ETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録し
たコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を要旨と
する。
The recording medium according to claim 18, wherein the Cgc-V obtained in the first processing is used instead of the second processing.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the g characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂V
g) Finding the rising point of the -Vg characteristic
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the c-Vg characteristic is Vx, and the Cgc-
A tenth process for obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Vg characteristic;
2. The MOSF according to claim 1, wherein
The present invention provides a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the ET overlap length / overlap capacity measurement method.

【0038】請求項18に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−Vg
特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート
電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/
∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係
を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求
める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複数のCg
c−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−
Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcの値Cxを求める第10の処理と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSF
ETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法
をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピ
ュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するように
したので、このプログラムをコンピュータシステムに読
み込ませ、実行させることにより、短チャネルMOSF
ETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを求める
ことができる。また同時にオーバーラップ容量Covお
よびフリンジ容量を求めることができる。
According to the eighteenth aspect of the invention, instead of the second processing, the Cgc-Vg obtained in the first processing is used.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂) V
g) Finding the rising point of the -Vg characteristic
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the c-Vg characteristic is Vx, and the Cgc-
A tenth process for obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Vg characteristic;
2. The MOSF according to claim 1, wherein
Since a program for causing a computer to execute the ET overlap length / overlap capacity measurement method is recorded on a computer-readable recording medium, the computer system reads the program and executes the program, thereby shortening the program. Channel MOSF
Also in the ET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0039】また請求項19に記載の記録媒体は、前記
第2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−V
g特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲー
ト電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂
/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関
係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を
求める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性においてピークが生じるゲート電圧の値
Vpと、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特
性における半値幅をVw、定数をk(1.0<k<1.5)と
してVx=Vp−k・Vwとして求まるゲート電圧値V
xを前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lg
に対する依存性が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前
記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第11
の処理とを有することを特徴とする請求項1に記載のM
OSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測
定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを
記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を
要旨とする。
The recording medium according to claim 19, wherein the Cgc-V obtained in the first processing is used instead of the second processing.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the g characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂V
g) The value of the gate voltage Vp at which a peak occurs in the -Vg characteristic, the half-value width in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic is Vw, and the constant is k (1.0 <k <1.5), Vx = Gate voltage value V obtained as Vp-kVw
x is the gate length Lg in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
And the gate voltage at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
Eleventh calculation of the value Cx of the source-drain capacitance Cgc
2. The processing according to claim 1, further comprising:
A gist of the present invention is a computer-readable recording medium that stores a program for causing a computer to execute the OSFET overlap length / overlap capacitance measurement method.

【0040】請求項19に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−Vg
特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート
電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/
∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係
を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求
める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性においてピークが生じるゲート電圧の値
Vpと、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特
性における半値幅をVw、定数をk(1.0<k<1.5)と
してVx=Vp−k・Vwとして求まるゲート電圧値V
xを前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lg
に対する依存性が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前
記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第11
の処理とを有することを特徴とする請求項1に記載のM
OSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測
定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録する
ようにしたので、このプログラムをコンピュータシステ
ムに読み込ませ、実行させることにより、短チャネルM
OSFETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを
求めることができる。また同時にオーバーラップ容量C
ovおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the nineteenth aspect, instead of the second processing, the Cgc-Vg obtained in the first processing is used.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂) V
g) The value of the gate voltage Vp at which a peak occurs in the -Vg characteristic, the half-value width in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic is Vw, and the constant is k (1.0 <k <1.5), Vx = Gate voltage value V obtained as Vp-kVw
x is the gate length Lg in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
And the gate voltage at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
Eleventh calculation of the value Cx of the source-drain capacitance Cgc
2. The processing according to claim 1, further comprising:
A program for causing a computer to execute the method of measuring the overlap length and the overlap capacitance of the OSFET is recorded on a computer-readable recording medium. Channel M
Also in the OSFET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity C
ov and fringe volume can be determined.

【0041】また請求項20に記載の記録媒体は、MO
S容量パターンのゲート電極と基板間に印加される直流
バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性を
求め、該C−V特性より前記直流バイアス電圧Vgがフ
ラットバンド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート電
極の単位面積当たりのフラットバンド容量CFBを求める
第1の処理と、半導体基板の表面部または該表面部のウ
ェル内に形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート
幅Wは一定であってゲート長Lgの異なる複数のMOS
FETについて基板に直流バイアス電圧VSUBを印加
し、かつゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電
圧Vg、直流バイアス電圧VSUBおよび交流電圧を印加
すると共に、直流バイアス電圧VSUBを変化させながら
Vg=VSUB+VFBにおけるゲート−基板間容量CGSUB
を測定する第2の処理と、シミュレーションにより基板
−ソース・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを
求める第3の処理と、前記ゲート−基板間容量CGSUBを
√(Vbi−VSUB)に対してプロットして回帰直線を求
め、該回帰直線におけるCGSUB軸の切片の値がCFB・
(Lg−2LSD)・Wであることからゲートとソースま
たはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域に
おけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長LSD
を求める第4の処理と、 を有することを特徴とするM
OSFETのオーバーラップ長測定方法をコンピュータ
に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ
により読み取り可能な記録媒体を要旨とする。
The recording medium according to the twentieth aspect is characterized in that
A CV characteristic indicating a relationship between the DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the S capacitance pattern and the substrate and the capacitance C is obtained. From the CV characteristic, the DC bias voltage Vg is equal to the flat band voltage VFB. The first processing for obtaining the flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at a certain point, and the overlap length LSD and the gate width W formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant. And a plurality of MOSs having different gate lengths Lg
For the FET, a DC bias voltage VSUB is applied to the substrate, and a DC bias voltage Vg, a DC bias voltage VSUB, and an AC voltage are applied between the gate and the source / drain. -Capacity between substrates CGSUB
, A third process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, the source and the drain by simulation, and regression by plotting the gate-substrate capacitance CGSUB against √ (Vbi-VSUB). A straight line is obtained, and the intercept value of the CGSUB axis in the regression line is CFB ·
Because of (Lg−2LSD) · W, the overlap length LSD is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain.
And a fourth process for obtaining
A gist is a computer-readable recording medium that stores a program for causing a computer to execute the OSFET overlap length measurement method.

【0042】請求項20に記載の発明によれば、MOS
容量パターンのゲート電極と基板間に印加される直流バ
イアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性を求
め、該C−V特性より前記直流バイアス電圧Vgがフラ
ットバンド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート電極
の単位面積当たりのフラットバンド容量CFBを求める第
1の処理と、半導体基板の表面部または該表面部のウェ
ル内に形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート幅
Wは一定であってゲート長Lgの異なる複数のMOSF
ETについて基板に直流バイアス電圧VSUBを印加し、
かつゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧V
g、直流バイアス電圧VSUBおよび交流電圧を印加する
と共に、直流バイアス電圧VSUBを変化させながらVg
=VSUB+VFBにおけるゲート−基板間容量CGSUBを測
定する第2の処理と、シミュレーションにより基板−ソ
ース・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求め
る第3の処理と、前記ゲート−基板間容量CGSUBを√
(Vbi−VSUB)に対してプロットして回帰直線を求
め、該回帰直線におけるCGSUB軸の切片の値がCFB・
(Lg−2LSD)・Wであることからゲートとソースま
たはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域に
おけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長LSD
を求める第4の処理とを有することを特徴とするMOS
FETのオーバーラップ長測定方法をコンピュータに実
行させるためのプログラムをコンピュータにより読み取
り可能な記録媒体に記録するようにしたので、このプロ
グラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させ
ることにより、基板に印加する直流バイアス電圧VSUB
をソース・ドレインが順バイアスされる限界まで順方向
に追い込むようにして測定し、データ処理することがで
き、この結果、容量測定におけるソース・ドレイン−基
板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ド
レイン−基板間におけるPN接合位置の評価精度の向上
が図れる。
According to the twentieth aspect of the present invention, the MOS
A CV characteristic indicating a relationship between the capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the capacitance pattern and the substrate is obtained, and the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB based on the CV characteristic. In the first process for obtaining the flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at a point, the overlap length LSD and the gate width W formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant. MOSFs having different gate lengths Lg
Applying a DC bias voltage VSUB to the substrate for ET,
And a DC bias voltage V between the gate and the source / drain.
g, while applying the DC bias voltage VSUB and the AC voltage, and changing the DC bias voltage VSUB, Vg
= V SUB + V FB, a second process for measuring the gate-substrate capacitance CGSUB, a third process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation, and the gate-substrate capacitance CGSUB
(Vbi−VSUB) is plotted to obtain a regression line, and the intercept value of the CGSUB axis in the regression line is CFB ·
Because of (Lg−2LSD) · W, the overlap length LSD is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain.
And a fourth process for determining
Since the program for causing the computer to execute the FET overlap length measuring method is recorded on a computer-readable recording medium, the computer system reads and executes the program, so that the direct current applied to the substrate is reduced. Bias voltage VSUB
Can be measured in the forward direction to the limit where the source / drain is forward biased, and data processing can be performed. As a result, the influence of the depletion layer formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement can be suppressed. As a result, the evaluation accuracy of the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved.

【0043】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region for which the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate becomes a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0044】また請求項21に記載の記録媒体は、拡散
層上のMOS容量パターンのゲート電極と拡散層間に印
加される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示す
C−V特性を求め、該C−V特性より前記直流バイアス
電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる点にお
けるゲート電極の単位面積当たりの対拡散層フラットバ
ンド容量CFB'を 求める第1の処理と、半導体基板の表
面部または該表面部のウェル内に形成された、オーバー
ラップ長LSD及びゲート幅Wは一定であってゲート長L
gの異なる複数のMOSFETについて、ゲート−ソー
ス・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧
を印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧V
gを変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れる電
流を計測し、該計測結果に基づいてゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す複
数のCgc−Vg特性を求める第2の処理と、前記複数
のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲー
ト長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間容量Cg
cを求めてプロットすることによりCgc−Lg特性を
求める第3の処理と、前記Cgc−Lg特性のCgc軸
の切片より片側のゲートフリンジ容量CFLを求める第4
の処理と、MOSFETの基板に印加する直流バイアス
電圧VSUBを変化させながらゲート電圧VgがVg=0
におけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDを測定
する第5の処理と、シミュレーションにより基板−ソー
ス・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求める
第6の処理と、前記ゲート−ソース・ドレイン間容量C
GSDを√(Vbi−VSUB)に対してプロットしてCGSD−
√(Vbi−VSUB)特性を求め、該CGSD−√(Vbi−V
SUB)特性におけるゲート−ソース・ドレイン間容量CG
SDの最小値がCFB'・LSD・W+2CFLであることから
ゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオー
バーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオー
バーラップ長LSDを求める第7の処理とを有することを
特徴とするMOSFETのオーバーラップ長測定方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体を要旨とす
る。
Further, in the recording medium according to the present invention, CV characteristics indicating a relationship between a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer and the capacitance C are obtained. A first process for obtaining a flat band capacitance C FB ′ per unit area of the gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage V FB from the CV characteristics; The overlap length LSD and the gate width W formed in the surface well are constant and the gate length L
For a plurality of MOSFETs having different g, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate and the source / drain, and the DC bias voltage Vg as a gate voltage is applied.
g, the current flowing between the gate, source and drain is measured, and a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg are obtained based on the measurement result. 2 and the gate-source-drain capacitance Cg for each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
a third process of obtaining the Cgc-Lg characteristic by obtaining and plotting c; and a fourth process of obtaining the gate fringe capacitance CFL on one side from the intercept of the Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic.
And changing the gate voltage Vg to Vg = 0 while changing the DC bias voltage VSUB applied to the MOSFET substrate.
A fifth process of measuring the gate-source-drain capacitance CGSD in the above, a sixth process of obtaining a built-in potential Vbi between the substrate-source-drain by simulation, and a process of measuring the gate-source-drain capacitance C
GSD is plotted against √ (Vbi−VSUB) and CGSD−
特性 (Vbi-VSUB) characteristic is obtained, and the CGSD-√ (Vbi-VSUB)
SUB) Characteristics in gate-source-drain capacitance CG
Since the minimum value of SD is CFB ′ · LSD · W + 2CFL, the seventh process of obtaining the overlap length LSD which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is described. A gist of the present invention is a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute a method of measuring an overlap length of a MOSFET, the method comprising:

【0045】請求項21に記載の発明によれば、拡散層
上のMOS容量パターンのゲート電極と拡散層間に印加
される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC
−V特性を求め、該C−V特性より前記直流バイアス電
圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる点におけ
るゲート電極の単位面積当たりの対拡散層フラットバン
ド容量CFB'を 求める第1の処理と、半導体基板の表面
部または該表面部のウェル内に形成された、オーバーラ
ップ長LSD及びゲート幅Wは一定であってゲート長Lg
の異なる複数のMOSFETについて、ゲート−ソース
・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧を
印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧Vg
を変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れる電流
を計測し、該計測結果に基づいてゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す複数
のCgc−Vg特性を求める第2の処理と、前記複数の
Cgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲート
長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間容量Cgc
を求めてプロットすることによりCgc−Lg特性を求
める第3の処理と、前記Cgc−Lg特性のCgc軸の
切片より片側のゲートフリンジ容量CFLを求める第4の
処理と、MOSFETの基板に印加する直流バイアス電
圧VSUBを変化させながらゲート電圧VgがVg=0に
おけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDを測定す
る第5の処理と、シミュレーションにより基板−ソース
・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求める第
6の処理と、前記ゲート−ソース・ドレイン間容量CGS
Dを√(Vbi−VSUB)に対してプロットしてCGSD−√
(Vbi−VSUB)特性を求め、該CGSD−√(Vbi−VSU
B)特性におけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSD
の最小値がCFB'・LSD・W+2CFLであることからゲ
ートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオーバ
ーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオーバ
ーラップ長LSDを求める第7の処理とを有することを特
徴とするMOSFETのオーバーラップ長測定方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュー
タにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにした
ので、このプログラムをコンピュータシステムに読み込
ませ、実行させることにより、基板に印加する直流バイ
アス電圧VSUBをMOSFETがオン状態になる限界ま
で順方向に追い込むようにして測定し、データ処理する
ことができ、この結果、容量測定におけるソース・ドレ
イン−基板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソ
ース・ドレイン−基板間におけるPN接合位置の評価精
度の向上が図れる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, C representing the relationship between the DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer and the capacitance C.
A first process of obtaining a −V characteristic, and a diffusion band flat band capacitance CFB ′ per unit area of the gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB from the CV characteristic; The overlap length LSD and the gate width W formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant and the gate length Lg
DC bias voltage Vg and AC voltage are applied between the gate, source and drain of the plurality of MOSFETs having different
Is changed to measure the current flowing between the gate-source / drain, and based on the measurement result, a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg are obtained. And the gate-source-drain capacitance Cgc for each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
, And a third process for obtaining the Cgc-Lg characteristic by plotting, and a fourth process for obtaining the gate fringe capacitance CFL on one side of the intercept of the Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic. Fifth process for measuring the gate-source-drain capacitance CGSD when the gate voltage Vg is Vg = 0 while changing the DC bias voltage VSUB, and sixth process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation. Processing and the gate-source-drain capacitance CGS
D is plotted against √ (Vbi-VSUB) and CGSD-√
(Vbi−VSUB) characteristic is obtained, and the CGSD−√ (Vbi−VSU) is obtained.
B) Gate-source-drain capacitance CGSD in characteristics
Since the minimum value is CFB ′ · LSD · W + 2CFL, a seventh process for obtaining an overlap length LSD which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is provided. Since the program for causing the computer to execute the method of measuring the overlap length of the MOSFET is recorded on a computer-readable recording medium, the program is read and executed by a computer system. The DC bias voltage VSUB applied to the substrate can be measured and processed in a forward direction until the MOSFET is turned on to the limit at which the MOSFET is turned on, and as a result, the DC bias voltage VSUB is formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement. The effect of the depletion layer can be suppressed, and between the source / drain and the substrate It can be improved evaluation accuracy of definitive PN junction position.

【0046】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラッ
プ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is to be measured is flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。本発明の第1の実施の形態
に係るMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラッ
プ容量測定装置の電気的構成を図1に、図1における電
気計測装置の電気的構成を図2に示す。図1において、
オーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置は、被
測定素子群1について、ゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcの算出に必要な電気計測を行う電気計測装置2
と、キーボードやマウス等の入力装置3と、各種処理プ
ログラムを記録した記録媒体4と、記録媒体4に記録さ
れた各種プログラムにより動作するデータ処理装置5
と、計測データや演算データを一時的に記憶する記憶装
置6と、ディスプレイ装置やプリンタ等の出力装置7と
を有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the electrical configuration of the apparatus for measuring the overlap length and overlap capacitance of the MOSFET according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the electrical configuration of the electrical measurement apparatus in FIG. In FIG.
The overlap length / overlap capacitance measuring device is an electric measuring device 2 that performs electric measurement necessary for calculating the gate-source-drain capacitance Cgc for the device group 1 to be measured.
And an input device 3 such as a keyboard and a mouse, a recording medium 4 on which various processing programs are recorded, and a data processing device 5 operated by the various programs recorded on the recording medium 4
And a storage device 6 for temporarily storing measurement data and calculation data, and an output device 7 such as a display device or a printer.

【0048】電気計測装置2は、図2に示すように被測
定素子群1を取り付けるための素子取付部21と、デー
タ処理装置5の制御下に被測定素子群1の各測定対象素
子についてゲート−ソース・ドレイン間の電流および電
圧を計測するための計測部22から構成されている。
As shown in FIG. 2, the electric measuring device 2 includes an element mounting portion 21 for mounting the device group 1 to be measured, and a gate for each device to be measured in the device group 1 under the control of the data processing device 5. A measuring unit 22 for measuring a current and a voltage between the source and the drain.

【0049】素子取付部21はゲート1g、ソース1
s、ドレイン1d、半導体基板1bのそれぞれに電気的
に接続される取付端子を有している。また計測部22
は、ゲート1gに直流バイアス電圧を印加するための可
変直流バイアス電圧源221と、この可変直流バイアス
電圧源221に直列接続された交流電圧源222と、ゲ
ート1g−ソース1s・ドレイン1d間の印加電圧を測
定する電圧計223と、ゲート1g−ソース1s・ドレ
イン1d間に流れる電流を測定するための電流計224
とを有している。
The element mounting portion 21 has a gate 1g, a source 1
s, a drain 1d, and a mounting terminal electrically connected to each of the semiconductor substrate 1b. The measuring unit 22
Is a variable DC bias voltage source 221 for applying a DC bias voltage to the gate 1g, an AC voltage source 222 connected in series to the variable DC bias voltage source 221, and an application between the gate 1g, the source 1s, and the drain 1d. A voltmeter 223 for measuring a voltage and an ammeter 224 for measuring a current flowing between the gate 1g and the source 1s / drain 1d.
And

【0050】可変直流バイアス電圧源221と交流電圧
源222は直列接続され、可変直流電圧源221の一端
は接地されている。交流電圧源222は素子取付部21
のゲート取付端子に接続されている。また素子取付部2
1のゲート取付端子は電圧計223、電流計224を介
して接地されている。更に素子取付部21のソース取付
端子およびドレイン取付端子は共通接続され、電流計2
24を介して共に接地されている。素子取付部21の基
板取付端子は接地されている。このように、各測定対象
素子は、素子取付部21を介して電気的に計測部22に
接続されるようになっている。
The variable DC bias voltage source 221 and the AC voltage source 222 are connected in series, and one end of the variable DC voltage source 221 is grounded. The AC voltage source 222 is
Is connected to the gate mounting terminal of Also, element mounting part 2
One gate mounting terminal is grounded via a voltmeter 223 and an ammeter 224. Further, the source mounting terminal and the drain mounting terminal of the element mounting portion 21 are commonly connected, and the ammeter 2
24 are grounded together. The board mounting terminal of the element mounting portion 21 is grounded. As described above, each measurement target element is electrically connected to the measurement section 22 via the element mounting section 21.

【0051】次にデータ処理装置5の動作を図3のフロ
ーチャートを参照して説明する。まず同一のプロセスで
製造されたゲート長Lgの異なる(Lg=L1、L2、L
3)、複数のMOSFET(本実施の形態ではNMOS
トランジスタ)からなる被測定素子群1を用意し、予め
これを電気計測装置の素子取付部21に取り付けてお
く。この取付は、図2に示すように、各測定対象のチャ
ンネル素子のゲート1g、ソース1s、ドレイン1d、
半導体基板1bを素子取付部21の対応する取付端子に
接続することにより行われる。
Next, the operation of the data processing device 5 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, gate lengths Lg manufactured by the same process differ (Lg = L1, L2, Lg).
3), a plurality of MOSFETs (in this embodiment, NMOS
A device group 1 to be measured composed of a transistor) is prepared, and the device group 1 is previously mounted on the device mounting portion 21 of the electric measuring device. As shown in FIG. 2, this mounting is performed by the gate 1g, the source 1s, the drain 1d,
This is performed by connecting the semiconductor substrate 1b to a corresponding mounting terminal of the element mounting portion 21.

【0052】ステップ300では、ゲート−ソース・ド
レイン間に可変直流電圧源221より直流バイアス電圧
Vgおよび交流電圧源222により交流電圧を印加し、
ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧Vgを変化さ
せてゲート−ソース・ドレイン間に流れる電流及び電圧
を電流計224、電圧計223により計測し、該計測結
果に基づいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcと
ゲート電圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性
を求める。求められたCgc−Vg特性を図4に示す。
またCgc−Vg特性の実測例を図7に示す。同図にお
いて、曲線P1、P2、P3、P4は、それぞれゲート
長Lgが1.0μm、0.5μm、0.36μm、0.
24μmでゲート幅Wが1.0mmであるMOSFET
のCgc−Vg特性を示している。
In step 300, a DC bias voltage Vg is applied between the gate, the source, and the drain by the variable DC voltage source 221 and an AC voltage is applied by the AC voltage source 222.
By changing the DC bias voltage Vg as a gate voltage, a current and a voltage flowing between the gate, source, and drain are measured by an ammeter 224 and a voltmeter 223, and based on the measurement result, a capacitance Cgc between the gate, source, and drain is determined. And a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating the relationship between the gate voltage and the gate voltage Vg. FIG. 4 shows the obtained Cgc-Vg characteristics.
FIG. 7 shows an actual measurement example of the Cgc-Vg characteristic. In the figure, curves P1, P2, P3, and P4 indicate that the gate lengths Lg are 1.0 μm, 0.5 μm, 0.36 μm, 0.
MOSFET with 24 μm and gate width W of 1.0 mm
Shows the Cgc-Vg characteristics.

【0053】次いで上記複数のCgc−Vg特性におい
てゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧Vg
の値Vxを求める(ステップ302)。ここで複数のC
gc−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が
現れるゲート電圧値Vxの求め方として次の2つの方法
が有る。まず第1の方法は、複数のCgc−Vg特性に
おいて任意の2つのゲート長Lm,Ln(m≠n)にお
けるゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの差分をと
り、その差分が最大値に対してある割合の値でのゲート
電圧Vgの値を前記複数のCgc−Vg特性においてゲ
ート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧値Vxと
するものである。図8にCgc−Vg特性の差分をとっ
た実測例を示す。同図において、曲線P10はゲート長
Lgがそれぞれ1.0μm、0.5μmのMOSFET
のCgc−Vg特性の差分特性を、曲線P11はゲート
長長Lgがそれぞれ0.5μm、0.36μmのMOS
FETのCgc−Vg特性の差分特性を、曲線P12は
ゲート長Lgがそれぞれ0.36μm、0.24μmの
MOSFETのCgc−Vg特性の差分特性を示してい
る。
Next, the gate voltage Vg in which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
Is obtained (step 302). Where multiple C
The following two methods are available for obtaining the gate voltage value Vx in which the dependence on the gate length Lg appears in the gc-Vg characteristic. First, in the first method, a difference between the gate-source-drain capacitances Cgc at arbitrary two gate lengths Lm and Ln (m ≠ n) in a plurality of Cgc-Vg characteristics is calculated, and the difference is determined with respect to the maximum value. The value of the gate voltage Vg at a certain ratio value is defined as the gate voltage value Vx in which the dependency on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics. FIG. 8 shows an actual measurement example in which the difference between the Cgc-Vg characteristics is obtained. In the figure, a curve P10 indicates MOSFETs having gate lengths Lg of 1.0 μm and 0.5 μm, respectively.
The curve P11 shows the difference characteristics of the Cgc-Vg characteristics of the MOS transistors having the gate lengths Lg of 0.5 μm and 0.36 μm, respectively.
The curve P12 shows the difference characteristic of the Cgc-Vg characteristic of the MOSFET having the gate lengths Lg of 0.36 μm and 0.24 μm, respectively.

【0054】またゲート電圧値Vxを求める第2の方法
は、複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分した∂C
gc/∂Vgとゲート電圧Vgとの関係を示す複数の∂
Cgc/∂Vg−Vg特性を求め、該複数の∂Cgc/
∂Vg−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複数の∂
Cgc/∂Vg−Vg特性においてゲート長Lgに対す
る依存性が現れるゲート電圧Vgの値をVxとするもの
である。図4に示すCgc−Vg特性から求めた∂Cg
c/∂Vg−Vg特性を図5に示す。∂Cgc/∂Vg
−Vg特性の実測例を図9に示す。同図において曲線Q
1、Q2、Q3、Q4はそれぞれ、ゲート長Lgが1.
0μm、0.5μm、0.36μm、0.24μmでゲ
ート幅Wが1.0mmであるMOSFETの∂Cgc/
∂Vg−Vg特性を示している同図からゲート電圧値V
xは−0.4Vであることが判る。
A second method for obtaining the gate voltage value Vx is that a gate-source voltage is obtained in a plurality of Cgc-Vg characteristics.
ΔC obtained by differentiating the drain-to-drain capacitance Cgc with the gate voltage Vg
gc / ∂Vg and a plurality of 示 す indicating the relationship between the gate voltage Vg.
Cgc / ΔVg−Vg characteristics are obtained, and the plurality of ΔCgc /
The rising point of the Vg-Vg characteristic is obtained to obtain the plurality of
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the Cgc / ∂Vg-Vg characteristic is defined as Vx. ΔCg obtained from the Cgc-Vg characteristic shown in FIG.
FIG. 5 shows the c / ΔVg-Vg characteristics. ∂Cgc / ∂Vg
FIG. 9 shows an actual measurement example of the -Vg characteristic. In FIG.
1, Q2, Q3, and Q4 each have a gate length Lg of 1..
ΔCgc / of MOSFETs with 0 μm, 0.5 μm, 0.36 μm, 0.24 μm and gate width W of 1.0 mm
From the figure showing the ∂Vg-Vg characteristic, the gate voltage value V
It turns out that x is -0.4V.

【0055】上述した2つのいずれかの方法により、複
数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対する依
存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、前記Cg
c−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める(ステップ3
04)。
The value Vx of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in a plurality of Cgc-Vg characteristics is obtained by one of the above two methods.
A value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx is obtained from the c-Vg characteristic (step 3).
04).

【0056】ステップ306では、上記複数のCgc−
Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間容量Cg
cが飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲート長Lgに
対するゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを求めて
プロットすることにより図6に示すCgc−Lg特性を
求める。
In step 306, the plurality of Cgc-
In the Vg characteristic, the gate-source-drain capacitance Cg
The Cgc-Lg characteristic shown in FIG. 6 is obtained by obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which c is saturated.

【0057】次にステップ306で求めたCgc−Lg
特性のCgc軸切片よりフリンジ容量Cfを求め(ステ
ップ308)、ステップ310でこのCgc−Lg特性
においてCgc=Cxとなる点からフリンジ容量Cfに
基づいてゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域
とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長さで
あるオーバーラップ長ΔL及び前記オーバーラップ領域
におけるゲートと前記拡散領域との間で形成されるオー
バーラップ容量Covを求める。Cgc−Lg特性の実
測例を図10に示す。同図はゲート電圧Vgを2.0V
に設定したときの特性を示しており、同図から明らかな
ようにフリンジ容量Cfは0.08pF、オーバーラッ
プ容量Covは0.13pF、オーバーラップ長ΔLは
56nmである。
Next, Cgc-Lg obtained in step 306
The fringe capacitance Cf is determined from the Cgc axis intercept of the characteristic (step 308), and in step 310, from the point where Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic, the diffusion between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is determined based on the fringe capacitance Cf. An overlap length ΔL, which is a length in the gate length direction in the overlap region, and an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region are obtained. FIG. 10 shows an actual measurement example of the Cgc-Lg characteristic. The figure shows that the gate voltage Vg is 2.0 V
, The fringe capacitance Cf is 0.08 pF, the overlap capacitance Cov is 0.13 pF, and the overlap length ΔL is 56 nm.

【0058】本実施の形態によれば、オーバーラップ長
ΔLを求めるためのゲート−ソース・ドレイン間容量容
量Cgcの値Cxの探索を、複数のCgc−Vg特性に
おいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcのゲート
長Lgに対する依存性が現れる分岐点から求めるように
したので、短チャネルMOSFETにおいても、正確に
オーバーラップ長ΔLを求めることができる。また同時
にオーバーラップ容量Covおよびフリンジ容量を求め
ることができる。
According to the present embodiment, the search for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL is performed in a plurality of Cgc-Vg characteristics. Is determined from the branch point where the dependence on the gate length Lg appears, so that the overlap length ΔL can be accurately obtained even in a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0059】次に本発明の第2の実施の形態に係るMO
SFETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定
装置について説明する。本実施の形態に係るMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置の
装置構成は図1および図2に示した第1の実施の形態に
係るMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ
容量測定装置とは、データ処理装置5の動作を除き、同
一であるので必要に応じて図1、2を用いて説明し、一
部を除き、重複する説明は省略する。
Next, the MO according to the second embodiment of the present invention will be described.
An SFET overlap length / overlap capacitance measuring device will be described. MOSFE according to the present embodiment
The device configuration of the T overlap length / overlap capacitance measuring device is the same as the MOSFET overlap length / overlap capacitance measuring device according to the first embodiment shown in FIGS. Since the operation is the same except for the operation, the operation will be described with reference to FIGS.

【0060】本発明の実施の形態に係るデータ処理装置
5の動作を図11のフローチャートを参照して説明す
る。第1の実施の形態と同様に、まず同一のプロセスで
製造されたゲート長Lgの異なる(Lg=L1、L2、L
3)、複数のMOSFET(本実施の形態ではNMOS
トランジスタ)からなる被測定素子群1を用意し、予め
これを電気計測装置の素子取付部21に取り付けてお
く。この取付は、図2に示すように、各測定対象のチャ
ンネル素子のゲート1g、ソース1s、ドレイン1d、
半導体基板1bを素子取付部21の対応する取付端子に
接続することにより行われる。
The operation of the data processing device 5 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. As in the first embodiment, first, gate lengths Lg manufactured by the same process are different (Lg = L1, L2, Lg).
3), a plurality of MOSFETs (in this embodiment, NMOS
A device group 1 to be measured composed of a transistor) is prepared, and the device group 1 is previously mounted on the device mounting portion 21 of the electric measuring device. As shown in FIG. 2, this mounting is performed by the gate 1g, the source 1s, the drain 1d,
This is performed by connecting the semiconductor substrate 1b to a corresponding mounting terminal of the element mounting portion 21.

【0061】図11において、ステップ400でゲート
−ソース・ドレイン間に可変直流電圧源221より直流
バイアス電圧Vgおよび交流電圧源222により交流電
圧を印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧
Vgを変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れる
電流及び電圧を電流計224、電圧計223により計測
し、該計測結果に基づいてゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す複数のCg
c−Vg特性を求める。得られたCgc−Vg特性は図
4に示す通りである。Cgc−Vg特性の実測例を図1
4に示す。同図において、曲線P21、P22、P2
3、P24は、それぞれゲート長Lgが1.0μm、
0.5μm、0.36μm、0.24μmでゲート幅W
が1.0mmであるMOSFETのCgc−Vg特性を
示している。
In FIG. 11, in step 400, a DC bias voltage Vg is applied between the gate, source and drain from the variable DC voltage source 221 and an AC voltage is applied from the AC voltage source 222 to change the DC bias voltage Vg as a gate voltage. Then, a current and a voltage flowing between the gate, the source, and the drain are measured by an ammeter 224 and a voltmeter 223, and based on the measurement result, a plurality of values indicating the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg are determined. Cg
Obtain c-Vg characteristics. The obtained Cgc-Vg characteristics are as shown in FIG. FIG. 1 shows an example of actual measurement of Cgc-Vg characteristics.
It is shown in FIG. In the figure, curves P21, P22, P2
3, P24 has a gate length Lg of 1.0 μm,
Gate width W at 0.5 μm, 0.36 μm, 0.24 μm
Shows the Cgc-Vg characteristic of a MOSFET having a thickness of 1.0 mm.

【0062】次いでステップ402では、ステップ40
0で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、かつ微分し
たゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更に、ゲー
ト長Lgで微分した∂/∂L(∂Cgc/∂Vg)とゲ
ート電圧Vgとの関係を示す∂/∂L(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性を求める。この特性図を図12に示す。
∂/∂L(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性の実測例を図
15に示す。同図において、曲線R1、R2はゲート長
Lgが0.5μmと0.36μmとの間、0.36μm
と0.24μmとの間の場合、曲線R3はゲート長Lg
が1.0μmと0.5μmとの間の場合について示して
いる。
Next, in step 402, step 40
The gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained at 0 is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg. ∂ / ∂L (∂Cgc / ∂V) indicating the relationship between ∂Cgc / ∂Vg) and gate voltage Vg
g) Find the -Vg characteristic. This characteristic diagram is shown in FIG.
FIG. 15 shows an actual measurement example of the ∂ / ∂L (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristics. In the figure, curves R1 and R2 indicate that the gate length Lg is between 0.5 μm and 0.36 μm and that the gate length Lg is 0.36 μm.
And between 0.24 μm, the curve R3 shows the gate length Lg
Is between 1.0 μm and 0.5 μm.

【0063】更にステップ404では、ステップ402
で求めた∂/∂L(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性から
前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対
する依存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求める。
これは図12において、∂/∂L(∂Cgc/∂Vg)
−Vg特性の立ち上がり点のゲート電圧Vgの値をVx
として求める。図12からゲート電圧値Vxは−0.4
Vであることが判る。またゲート電圧値Vxは次のよう
にして求めてもよい。すなわち、Cgc−Vg特性のゲ
ート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vg
で微分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/∂Lg
(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係を示す
∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求め、、
前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性におい
てピークが生じるゲート電圧の値Vpと、前記∂/∂L
g(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性における半値幅をV
w、定数をk(1.0<k<1.5)としてVx=Vp−k・
Vwとして求まるゲート電圧値Vxを前記複数のCgc
−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れ
るゲート電圧値Vxとする。∂/∂Lg(∂Cgc/∂
Vg)−Vg特性における半値幅からゲート電圧値Vx
を求める実測例を図16に示す。同図において、縦軸は
∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とその最大値∂/∂L
g(∂Cgc/∂Vg)maxとの比をとっている。同図
において、Vpは0.5V、半値幅Vwは0.8V、定
数kは1.1である。これらの値からゲート電圧値Vx
は、Vx=Vp−k・Vw=0.5−1.1×0.8=
−0.38Vとなる。尚、ゲート長Lgは1.0μmと
0.5μmの間の値である。この後のステップ406乃
至412は、第1の実施の形態に係るデータ処理装置の
動作を示す図3のステップ304乃至310と同様であ
る。すなわち、前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値
Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値C
xを求め(ステップ406)、上記複数のCgc−Vg
特性においてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcが
飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲート長Lgに対す
るゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを求めてプロ
ットすることにより図13に示すCgc−Lg特性を求
める(ステップ408)。
Further, in step 404, step 402
From the ∂ / ∂L (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristics obtained in the above, the value Vx of the gate voltage Vg at which the dependency on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics is obtained.
This is represented by ∂ / ∂L (∂Cgc / ∂Vg) in FIG.
The value of the gate voltage Vg at the rising point of the -Vg characteristic is Vx
Asking. From FIG. 12, the gate voltage value Vx is -0.4
V. Further, the gate voltage value Vx may be obtained as follows. That is, the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic is changed to the gate voltage Vg.
And the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic showing a relationship between (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg is obtained,
The gate voltage value Vp at which a peak occurs in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic, and the ∂ / ∂L
g (∂Cgc / ∂Vg) -Vg
w, a constant k (1.0 <k <1.5), and Vx = Vp−k ·
The gate voltage value Vx obtained as Vw is calculated by the plurality of Cgc values.
It is assumed that the gate voltage value Vx has a dependency on the gate length Lg in the -Vg characteristic. ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂
Vg)-Gate voltage value Vx based on half-value width in -Vg characteristic
FIG. 16 shows an example of actual measurement for obtaining. In the figure, the vertical axis represents ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and its maximum value ∂ / ∂L.
g (∂Cgc / ∂Vg) max. In the figure, Vp is 0.5 V, half width Vw is 0.8 V, and constant k is 1.1. From these values, the gate voltage value Vx
Is: Vx = Vp−k · Vw = 0.5−1.1 × 0.8 =
-0.38V. The gate length Lg is a value between 1.0 μm and 0.5 μm. Steps 406 to 412 thereafter are the same as steps 304 to 310 in FIG. 3 showing the operation of the data processing device according to the first embodiment. That is, from the Cgc-Vg characteristic, the value Cgc of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx is obtained.
x is obtained (step 406), and the plurality of Cgc-Vg
The Cgc-Lg characteristic shown in FIG. 13 is obtained by obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the characteristics (step 408). ).

【0064】次にステップ408で求めたCgc−Lg
特性のCgc軸切片よりフリンジ容量Cfを求め(ステ
ップ410)、ステップ412でこのCgc−Lg特性
においてCgc=Cxとなる点からフリンジ容量Cfに
基づいてゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域
とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長さで
あるオーバーラップ長ΔL及び前記オーバーラップ領域
におけるゲートと前記拡散領域との間で形成されるオー
バーラップ容量Covを求める。Cgc−Lg特性の実
測例を図17に示す。同図はゲート電圧Vgを2.0V
に設定したときの特性を示しており、同図から明らかな
ようにフリンジ容量Cfは0.08pF、オーバーラッ
プ容量Covは0.13pF、オーバーラップ長ΔLは
56nmである。
Next, Cgc-Lg obtained in step 408
The fringe capacitance Cf is obtained from the Cgc axis intercept of the characteristic (step 410), and in step 412, from the point where Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic, the diffusion between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is determined based on the fringe capacitance Cf. An overlap length ΔL, which is a length in the gate length direction in the overlap region, and an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region are obtained. FIG. 17 shows an actual measurement example of the Cgc-Lg characteristic. The figure shows that the gate voltage Vg is 2.0 V
, The fringe capacitance Cf is 0.08 pF, the overlap capacitance Cov is 0.13 pF, and the overlap length ΔL is 56 nm.

【0065】本実施の形態によれば、第1の実施の形態
と同様に、オーバーラップ長ΔLを求めるためのゲート
−ソース・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの探索
を、複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存性が
現れる分岐点から求めるようにしたので、短チャネルM
OSFETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを
求めることができる。また同時にオーバーラップ容量C
ovおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, the search for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL is performed by a plurality of Cgc-Vg Gate-source characteristics
Since the dependency between the drain-to-drain capacitance Cgc and the gate length Lg is obtained from the branch point, the short channel M
Also in the OSFET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity C
ov and fringe volume can be determined.

【0066】次に本発明に係るオーバーラップ長測定装
置の第3の実施の形態を図18乃至図23を参照して説
明する。本実施の形態に係るオーバーラップ長測定装置
は、MOSFETの半導体基板に印加する直流バイアス
電圧VSUBをソース・ドレイン−半導体基板接合が順バ
イアスされる限界まで順方向に追い込むように変化させ
ることによりオーバーラップ長を求めるものである。
Next, a third embodiment of the overlap length measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. The overlap length measuring apparatus according to the present embodiment changes the DC bias voltage VSUB applied to the semiconductor substrate of the MOSFET so as to drive in the forward direction until the source / drain-semiconductor substrate junction is forward biased. This is to determine the lap length.

【0067】本実施の形態に係るMOSFETのオーバ
ーラップ長測定装置の装置構成は図1および図2に示し
た第1の実施の形態に係るMOSFETのオーバーラッ
プ長・オーバーラップ容量測定装置とは、電気計測装置
2の計測部22の構成が多少、異なる点及びデータ処理
装置5の動作を除き、同一であるので装置構成について
は図1及び図26を用いて説明し、重複する説明は省略
する。
The apparatus configuration of the MOSFET overlap length measuring apparatus according to the present embodiment is the same as the MOSFET overlap length / overlap capacity measuring apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. The configuration of the measuring unit 22 of the electric measuring device 2 is the same except for a slightly different point and the operation of the data processing device 5, so the device configuration will be described with reference to FIGS. .

【0068】図18には図1における電気計測装置2の
構成が示されている。電気計測装置2は、被測定素子群
1を取り付けるための素子取付部21'と、データ処理
装置5の制御下に被測定素子群1の各測定対象素子につ
いてゲート・基板間の電流及び電圧を計測するための計
測部22'とから構成されている。
FIG. 18 shows the configuration of the electric measuring device 2 in FIG. The electric measuring device 2 includes an element mounting portion 21 ′ for mounting the device group 1 to be measured, and a current and a voltage between the gate and the substrate for each device to be measured of the device group 1 under the control of the data processing device 5. And a measurement unit 22 'for measurement.

【0069】素子取付部21'は、MOSFETのゲー
ト1g、ソース1s、ドレイン1d、半導体基板1bの
それぞれに、または図19に示すMOSキャパシタ(M
OS容量パターン)40のゲート40g、半導体基板4
0bのそれぞれに接続される取付端子を有している。
The element mounting portion 21 'is provided on each of the gate 1g, the source 1s, the drain 1d and the semiconductor substrate 1b of the MOSFET or the MOS capacitor (M
OS capacitance pattern) 40 gate 40g, semiconductor substrate 4
0b.

【0070】また計測部22'は、ゲート1gに直流バ
イアス電圧を印加するための可変直流バイアス電圧源2
21、225と、可変直流バイアス電圧源221に直列
接続された交流電圧源222と、MOSFETのゲート
1g(またはゲート40g)と半導体基板1b(または
半導体基板40b)との間に流れる電流を測定するため
の電流計224と、ゲート1g(またはゲート40g)
と半導体基板1b(または半導体基板40b)との間に
印加される電圧を測定する電圧計223とを有してい
る。また可変直流バイアス電圧源225は被測定素子群
1としてのMOSFETの半導体基板1bに直流バイア
ス電圧を印加する直流バイアス電圧源として機能してい
る。
The measuring unit 22 ′ includes a variable DC bias voltage source 2 for applying a DC bias voltage to the gate 1 g.
21, 225, an AC voltage source 222 connected in series with the variable DC bias voltage source 221, and a current flowing between the gate 1g (or gate 40g) of the MOSFET and the semiconductor substrate 1b (or semiconductor substrate 40b) are measured. 224 and gate 1g (or gate 40g)
And a voltmeter 223 for measuring a voltage applied between the semiconductor substrate 1b (or the semiconductor substrate 40b). The variable DC bias voltage source 225 functions as a DC bias voltage source that applies a DC bias voltage to the semiconductor substrate 1b of the MOSFET as the device group 1 to be measured.

【0071】可変直流バイアス電圧源221、225と
交流電圧源222は直列接続され、可変直流バイアス電
圧源225の一端は接地されている。また素子取付部2
1'のゲート取付端子は電圧計223を介して素子取付
部21'の基板取付端子に接続されている。そして素子
取付部21'の基板取付端子は、電流計224を介して
可変直流バイアス電圧源221と可変直流バイアス電圧
源225との接続点Pに接続されている。更に素子取付
部21'のソース取付端子及びドレイン取付端子は共通
接続され、接地されている。
The variable DC bias voltage sources 221 and 225 and the AC voltage source 222 are connected in series, and one end of the variable DC bias voltage source 225 is grounded. Also, element mounting part 2
The gate mounting terminal 1 ′ is connected to the substrate mounting terminal of the element mounting portion 21 ′ via a voltmeter 223. The board mounting terminal of the element mounting portion 21 ′ is connected to a connection point P between the variable DC bias voltage source 221 and the variable DC bias voltage source 225 via the ammeter 224. Further, the source mounting terminal and the drain mounting terminal of the element mounting portion 21 'are commonly connected and grounded.

【0072】次に本発明の実施の形態に係るデータ処理
装置5の動作を図20のフローチャートを参照して説明
する。まず図19(a)に示すMOSキャパシタ40の
ゲート40g、半導体基板40bを素子取付部21'の
対応する取付端子に接続するようにセットする。
Next, the operation of the data processing device 5 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the gate 40g and the semiconductor substrate 40b of the MOS capacitor 40 shown in FIG. 19A are set so as to be connected to corresponding mounting terminals of the element mounting portion 21 '.

【0073】図20において、ステップ500では、M
OSキャパシタ(MOS容量パターン)40のゲート−
半導体基板間に可変直流バイアス電圧源221により直
流バイアス電圧Vgと交流電圧源222により交流電圧
を印加し、電圧源225は0Vに設定する。ゲート電圧
としての直流バイアス電圧Vgを変化させながら、MO
Sキャパシタ40のゲート−半導体基板間に流れる電流
とゲート−半導体基板間に印加される電圧を、電流計2
24、電圧計223により計測し、該計測結果に基づい
てMOSキャパシタ40のゲート電圧Vgと容量Cとの
関係を示すC−V特性を求める。このC−V特性を図2
1に示す。同図において横軸はゲート電圧Vg、縦軸は
C/C0である。ここでCはゲート電圧Vg印加時のM
OSキャパシタ40の容量であり、C0はVg=0にお
けるMOSキャパシタ40の容量である。図21におい
て、実線X1は理想的なC−V特性を示しており、破線
X2は実際に得られるC−V特性である。理想的なC−
V特性曲線X1において、Vg=0におけるMOSキャ
パシタ40の容量はフラットバンド容量CFBと呼ばれ
る。
In FIG. 20, in step 500, M
Gate of OS capacitor (MOS capacitance pattern) 40-
A DC bias voltage Vg is applied between the semiconductor substrates by the variable DC bias voltage source 221 and an AC voltage is applied by the AC voltage source 222, and the voltage source 225 is set to 0V. While changing the DC bias voltage Vg as the gate voltage,
The current flowing between the gate and the semiconductor substrate of the S capacitor 40 and the voltage applied between the gate and the semiconductor substrate of the S capacitor 40 are measured by an ammeter 2
24, a voltmeter 223 is measured, and a CV characteristic indicating a relationship between the gate voltage Vg and the capacitance C of the MOS capacitor 40 is obtained based on the measurement result. This C-V characteristic is shown in FIG.
It is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis is the gate voltage Vg, and the vertical axis is C / C0. Here, C is M when the gate voltage Vg is applied.
The capacitance of the OS capacitor 40, and C0 is the capacitance of the MOS capacitor 40 when Vg = 0. In FIG. 21, a solid line X1 shows an ideal CV characteristic, and a broken line X2 shows an actually obtained CV characteristic. Ideal C-
In the V characteristic curve X1, the capacitance of the MOS capacitor 40 at Vg = 0 is called a flat band capacitance CFB.

【0074】ところで実際に得られるC−V特性曲線X
2は、ゲート電極と半導体基板との仕事関数差、酸化膜
中に含まれる電荷などの影響によりMOSキャパシタ4
0に生ずる表面ポテンシャルに起因して理想的なC−V
特性曲線X1よりフラットバンド電圧VFBだけ電圧軸V
gに沿ってずれた特性となる。ここでフラットバンド電
圧VFBとは、上記表面ポテンシャルを補償して、MOS
キャパシタ40の半導体基板の中において表面までエネ
ルギーバンドをフラットにするに必要な印加電圧、すな
わちゲート電圧Vgをいう。
The actually obtained CV characteristic curve X
2 is a MOS capacitor 4 due to a work function difference between a gate electrode and a semiconductor substrate and an electric charge contained in an oxide film.
Ideal CV due to the surface potential occurring at zero
From the characteristic curve X1, the voltage axis V is equal to the flat band voltage VFB.
The characteristic is shifted along g. Here, the flat band voltage VFB is a value obtained by compensating the surface potential and
The applied voltage required to flatten the energy band up to the surface of the semiconductor substrate of the capacitor 40, that is, the gate voltage Vg.

【0075】ステップ502ではステップ500で求め
たC−V特性より前記ゲート電圧、すなわち直流バイア
ス電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる点に
おけるMOSキャパシタ40におけるゲート電極の単位
面積当たりのフラットバンド容量CFBを求める。
In step 502, the flat band capacitance C FB per unit area of the gate electrode in the MOS capacitor 40 at the point where the gate voltage, that is, the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage V FB, from the CV characteristics obtained in step 500. Ask for.

【0076】次に同一のプロセスで製造され半導体基板
の表面部または該表面部のウェル内に形成されたゲート
長Lgの異なる(Lg=L1、L2、L3)、複数のMO
SFET(本実施の形態ではNMOSトランジスタ)か
らなる被測定素子群1を用意し、これを電気計測装置2
の素子取付部21'に取り付けておく。この取付は、図
18に示したように、各測定対象のMOSFETのゲー
ト1g、ソース1s、ドレイン1d、半導体基板1bを
素子取付部21'の対応する取付端子に接続することに
より行われる。
Next, a plurality of MOs manufactured by the same process and having different gate lengths Lg (Lg = L1, L2, L3) formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion (Lg = L1, L2, L3).
An element group 1 to be measured composed of SFETs (NMOS transistors in the present embodiment) is prepared and
Is mounted on the element mounting portion 21 ′. This attachment is performed by connecting the gate 1g, the source 1s, the drain 1d, and the semiconductor substrate 1b of each MOSFET to be measured to the corresponding attachment terminal of the element attachment portion 21 ', as shown in FIG.

【0077】次いでステップ504では、半導体基板の
表面部または該表面部のウェル内に形成されたゲート長
Lgの異なる複数のMOSFETについて基板に直流バ
イアス電圧VSUBを印加し、かつゲート−ソース・ドレ
イン間に直流バイアス電圧Vg、直流バイアス電圧VSU
Bおよび交流電圧を印加すると共に、直流バイアス電圧
VSUBを変化させながらVg=VSUB+VFBにおけるゲー
ト−基板間容量CGSUBを測定する。すなわち、MOSF
ETの容量測定の対象となる領域のエネルギーバンドが
フラットになるようにバイアス設定(Vg=VSUB+VF
B)するようにし、直流バイアス電圧VSUBをソース・ド
レインに対して順方向に0.7Vから逆方向に−1.0
V程度まで変化させるものとする。
Next, in step 504, a DC bias voltage VSUB is applied to the surface of the semiconductor substrate or a plurality of MOSFETs having different gate lengths Lg formed in the wells of the surface, and a gate-source-drain DC bias voltage Vg, DC bias voltage VSU
B and the AC voltage are applied, and the gate-substrate capacitance CGSUB at Vg = VSUB + VFB is measured while changing the DC bias voltage VSUB. That is, MOSF
Bias setting (Vg = VSUB + VF) so that the energy band of the target area of the ET capacitance measurement becomes flat.
B) to increase the DC bias voltage VSUB from 0.7 V in the forward direction to -1.0 in the reverse direction with respect to the source / drain.
It should be changed to about V.

【0078】ステップ506ではシミュレーションによ
り基板−ソース・ドレイン間のビルトインポテンシャル
Vbiを求め、次のステップ508で前記ゲート−基板間
容量CGSUBを√(Vbi−VSUB)に対してプロットして
図23に示す回帰直線を求める。ここでゲート−基板間
容量CGSUBは次式(3)、(4)により求まる。
In step 506, the built-in potential Vbi between the substrate and the source / drain is obtained by simulation. In the next step 508, the gate-substrate capacitance CGSUB is plotted with respect to √ (Vbi-VSUB), as shown in FIG. Find a regression line. Here, the gate-substrate capacitance CGSUB is obtained by the following equations (3) and (4).

【数3】 DSUB(VSUB)=k√(Vbi−VSUB) (3)DSUB (VSUB) = k√ (Vbi−VSUB) (3)

【数4】 CGSUB=CFB・(Lg−2LSD−2DSUB(VSUB))・W+2CSW(VSUB) (4) 但し、図22に示すようにDSUB は基板−ソース・ドレ
イン間に形成される空乏層の基板側の端部と基板−ソー
ス・ドレイン間に形成されるPN接合の境界との間の距
離であり、DSUB(V1)、DSUB(V2)はそれぞれ、
VSUB=V1、V2(V1>V2)のときのDSUBを表し
ている。またLSDは、ゲートとソースまたはドレインと
なる拡散領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長
方向の長さであるオーバーラップ長である。またCsw
は、ゲート−基板間の側面容量であり、DSUBが小さく
なるにつれて値は小さくなり、DSUB=0の極限でCsw
=0となる。図22に示すようにソース・ドレイン−基
板間に形成されるPN接合が順バイアスされる電圧が大
きくなる程、基板−ソース・ドレイン間に形成される空
乏層の厚さは小さくなる。
CGSUB = CFB · (Lg−2LSD−2DSUB (VSUB)) · W + 2CSW (VSUB) (4) where DSUB is a depletion layer substrate formed between the substrate and the source / drain, as shown in FIG. DSUB (V1) and DSUB (V2) are the distances between the edge on the side and the boundary of the PN junction formed between the substrate and the source / drain.
This represents DSUB when VSUB = V1, V2 (V1> V2). LSD is the overlap length which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain. Also Csw
Is the lateral capacitance between the gate and the substrate, the value decreases as DSUB decreases, and Csw at the limit of DSUB = 0
= 0. As shown in FIG. 22, as the voltage at which the PN junction formed between the source / drain and the substrate is forward-biased increases, the thickness of the depletion layer formed between the substrate / source / drain decreases.

【0079】更にステップ510ではステップ508で
求めた回帰直線におけるCGSUB軸の切片の値CFB・(L
g−2LSD)・W(LSDはオーバーラップ長、Wはゲー
ト幅)からゲートとソースまたはドレインとなる拡散領
域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長さ
であるオーバーラップ長LSDを求める。
Further, at step 510, the value of the intercept of the CGSUB axis CFB · (L
g-2LSD) .W (LSD is the overlap length, W is the gate width), the overlap length LSD which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is determined.

【0080】本実施の形態によれば、基板に印加する直
流バイアス電圧VSUBをソース・ドレインが順バイアス
される限界まで順方向に追い込むようにして測定してい
るので、容量測定におけるソース・ドレイン−基板間に
形成される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン
−基板間のPN接合位置の評価精度の向上が図れる。
According to the present embodiment, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured in such a manner that it is driven in the forward direction until the source / drain is forward biased. The influence of the depletion layer formed between the substrates can be suppressed, and the accuracy of evaluating the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved.

【0081】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、本実施の形態によれば、冶金
学的接合位置に近いオーバーラップ長を求めることがで
きる。
Further, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region for which the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate becomes a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, according to the present embodiment, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0082】次に本発明の第4の実施の形態に係るオー
バーラップ長測定装置を図24乃至図26を参照して説
明する。本実施の形態に係るオーバーラップ長測定装置
は、MOSFETの半導体基板に印加する直流バイアス
電圧VSUBをMOSFETがオン状態となる限界まで順
方向に追い込むように変化させることによりオーバーラ
ップ長を求めるものである。
Next, an overlap length measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overlap length measuring apparatus according to the present embodiment obtains the overlap length by changing the DC bias voltage VSUB applied to the semiconductor substrate of the MOSFET so as to drive in the forward direction until the MOSFET is turned on. is there.

【0083】本実施の形態に係るMOSFETのオーバ
ーラップ長測定装置の装置構成は図18乃至図23に示
した第3の実施の形態に係るMOSFETのオーバーラ
ップ長測定装置とは、データ処理装置5の動作を除き、
同一であるので装置構成については必要に応じて図1及
び図18、図19を用いて説明し、重複する説明は省略
する。
The device configuration of the MOSFET overlap length measuring apparatus according to the present embodiment is different from the MOSFET overlap length measuring apparatus according to the third embodiment shown in FIGS. Except for the behavior of
Since the configuration is the same, the configuration of the apparatus will be described with reference to FIGS. 1, 18, and 19 as necessary, and redundant description will be omitted.

【0084】次に本発明の実施の形態に係るデータ処理
装置5の動作を図24のフローチャートを参照して説明
する。まず図19(b)に示すMOSキャパシタ41の
ゲート41g、拡散層電極41aを図18における素子
取付部21'の対応する取付端子に接続するようにセッ
トする。また半導体基板41bは接地する。
Next, the operation of the data processing device 5 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the gate 41g and the diffusion layer electrode 41a of the MOS capacitor 41 shown in FIG. 19B are set so as to be connected to the corresponding mounting terminals of the element mounting portion 21 'in FIG. The semiconductor substrate 41b is grounded.

【0085】図24において、ステップ600では、拡
散層上に形成されたMOSキャパシタ(MOS容量パタ
ーン)41のゲート−半導体基板間に可変直流バイアス
電圧源221により直流バイアス電圧Vgと交流電圧源
222により交流電圧を印加し、ゲート電圧としての直
流バイアス電圧Vgを変化させながら、MOSキャパシ
タ41のゲート−半導体基板間に流れる電流とゲート−
半導体基板間に印加される電圧を、電流計224、電圧
計223により計測し、該計測結果に基づいてMOSキ
ャパシタ41のゲート電圧Vgと容量Cとの関係を示す
C−V特性を求める。このC−V特性は、図21に示す
通りである。
In FIG. 24, in step 600, a variable DC bias voltage source 221 applies a DC bias voltage Vg and an AC voltage source 222 between a gate and a semiconductor substrate of a MOS capacitor (MOS capacitor pattern) 41 formed on a diffusion layer. The current flowing between the gate and the semiconductor substrate of the MOS capacitor 41 and the
The voltage applied between the semiconductor substrates is measured by the ammeter 224 and the voltmeter 223, and the CV characteristic indicating the relationship between the gate voltage Vg and the capacitance C of the MOS capacitor 41 is obtained based on the measurement result. This CV characteristic is as shown in FIG.

【0086】ステップ602ではステップ600で求め
たC−V特性より前記ゲート電圧、すなわち直流バイア
ス電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる点に
おけるMOSキャパシタ40におけるゲート電極の単位
面積当たりのフラットバンド容量CFBを求める。
In step 602, the flat band capacitance C FB per unit area of the gate electrode in the MOS capacitor 40 at the point where the gate voltage, that is, the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage V FB from the CV characteristics obtained in step 600. Ask for.

【0087】次に同一のプロセスで製造され半導体基板
の表面部または該表面部のウェル内に形成されたゲート
長Lgの異なる(Lg=L1、L2、L3)、複数のMO
SFET(本実施の形態ではNMOSトランジスタ)か
らなる被測定素子群1を用意し、これを電気計測装置2
の素子取付部21'に取り付けておく。この取付は、図
18に示したように、各測定対象のMOSFETのゲー
ト1g、ソース1s、ドレイン1d、半導体基板1bを
素子取付部21'の対応する取付端子に接続することに
より行われる。
Next, a plurality of MOs manufactured by the same process and having different gate lengths Lg (Lg = L1, L2, L3) formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion (Lg = L1, L2, L3).
An element group 1 to be measured composed of SFETs (NMOS transistors in the present embodiment) is prepared and
Is mounted on the element mounting portion 21 ′. This attachment is performed by connecting the gate 1g, the source 1s, the drain 1d, and the semiconductor substrate 1b of each MOSFET to be measured to the corresponding attachment terminal of the element attachment portion 21 ', as shown in FIG.

【0088】次いでステップ604では、第1の実施の
形態に係るオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定
装置の図3におけるステップ300〜306の処理と同
様に、半導体基板の表面部または該表面部のウェル内に
形成されたゲート長Lgの異なる複数のMOSFETに
おける強反転領域のゲート−ソース・ドレイン間容量C
gcを測定し、Cgc−Lg特性を求める。
Next, in step 604, as in the processing of steps 300 to 306 in FIG. 3 of the overlap length / overlap capacity measuring apparatus according to the first embodiment, the surface portion of the semiconductor substrate or the well of the surface portion is measured. Gate-source-drain capacitance C of the strong inversion region in a plurality of MOSFETs formed with different gate lengths Lg
gc is measured and the Cgc-Lg characteristic is determined.

【0089】すなわち、ゲート長Lgの異なる複数のM
OSFETについて、ゲート−ソース・ドレイン間に可
変直流バイアス電圧源221、交流電圧源222により
直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート
電圧としての前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲ
ート−ソース・ドレイン間に流れる電流及びゲート−ソ
ース・ドレイン間に印加される電圧を電流計224、電
圧計223により計測し、該計測結果に基づいてゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの
関係を示す複数のCgc−Vg特性(図4参照)を求め
る。
That is, a plurality of Ms having different gate lengths Lg
For the OSFET, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate, source, and drain by a variable DC bias voltage source 221 and an AC voltage source 222, and the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed to change the gate-source voltage. The current flowing between the drain and the voltage applied between the gate, source, and drain are measured by an ammeter 224 and a voltmeter 223, and the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg is determined based on the measurement results. Are obtained (see FIG. 4).

【0090】更に前記複数のCgc−Vg特性において
ゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲー
ト電圧Vgにおける各ゲート長Lgに対するゲート−ソ
ース・ドレイン間容量Cgcを求めてプロットすること
によりCgc−Lg特性(この特性は図6に相当す
る。)を求める。
Further, in the plurality of Cgc-Vg characteristics, the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated is obtained and plotted. A characteristic (this characteristic corresponds to FIG. 6) is obtained.

【0091】次にステップ606では、前記Cgc−L
g特性のCgc軸の切片よりゲートフリンジ容量2CFL
求め、ステップ608ではMOSFETの基板に印加す
る直流バイアス電圧VSUBを変化させながらゲート電圧
VgがVg=0におけるゲート−ソース・ドレイン間容
量CGSDを測定する。すなわち、MOSFETの容量測
定の対象となる領域のエネルギーバンドがフラットにな
るようにバイアス設定(Vg=0)するようようにし、
直流バイアス電圧VSUBをソース・ドレインに対して順
方向に0.7Vから逆方向に−1.0V程度まで変化さ
せるものとする。
Next, at step 606, the Cgc-L
Gate fringe capacitance 2 CFL from intercept of Cgc axis of g characteristic
In step 608, the gate-source-drain capacitance CGSD when the gate voltage Vg is Vg = 0 is measured while changing the DC bias voltage VSUB applied to the MOSFET substrate. That is, the bias is set (Vg = 0) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat,
It is assumed that the DC bias voltage VSUB is changed from 0.7 V in the forward direction to about −1.0 V in the reverse direction with respect to the source / drain.

【0092】更にステップ610では、シミュレーショ
ンにより基板−ソース・ドレイン間のビルトインポテン
シャルVbiを求め、ステップ612で前記ゲート−ソー
ス・ドレイン間容量CGSDを√(Vbi−VSUB)に対して
プロットして図26に示すCGSD−√(Vbi−VSUB)特
性を求める。 ここでゲート−ソース・ドレイン間容量
CGSDは次式(5)、(6)により求まる。
In step 610, the built-in potential Vbi between the substrate, source and drain is obtained by simulation. In step 612, the gate-source-drain capacitance CGSD is plotted against √ (Vbi-VSUB). CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic shown in FIG. Here, the gate-source-drain capacitance CGSD is obtained by the following equations (5) and (6).

【数5】 DSD(VSUB)=k‘√(Vbi−VSUB) (5)DSD (VSUB) = k‘√ (Vbi−VSUB) (5)

【数6】 CGSD=2CFB‘・(LSD−DSD(VSUB))・W+2CSW’(VSUB)+2CFL (6) 但し、図25に示すようにDSD は基板−ソース・ドレ
イン間に形成される空乏層の−ソース・ドレイン側の端
部と基板−ソース・ドレイン間に形成されるPN接合の
境界との間の距離であり、DSD(V1)、DSD(V2)
はそれぞれ、VSUB=V1、V2(V1>V2)のとき
のDSDを表している。またLSDは、ゲートとソースまた
はドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域にお
けるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長であ
る。またCsw'はゲート−ソース・ドレイン間の内部側面
容量であり、DSDが小さくなるにつれて、値は小さくな
りDSD=0の極限でCsw'=0となる。図25に示すよ
うにソース・ドレイン−基板間に形成されるPN接合が
順バイアスされる電圧が大きくなる程、基板−ソース・
ドレイン間に形成される空乏層の厚さは小さくなる。
CGSD = 2CFB ′ · (LSD−DSD (VSUB)) · W + 2CSW ′ (VSUB) + 2CFL (6) where DSD is a depletion layer formed between the substrate and the source / drain, as shown in FIG. DSD (V1), DSD (V2), which is the distance between the source / drain side end and the boundary of the PN junction formed between the substrate and the source / drain.
Represents DSD when VSUB = V1, V2 (V1> V2). LSD is the overlap length which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain. Csw 'is the internal side surface capacitance between the gate and the source / drain. As DSD decreases, the value decreases and Csw' = 0 at the limit of DSD = 0. As shown in FIG. 25, the higher the forward bias voltage of the PN junction formed between the source / drain and the substrate, the greater the voltage between the substrate and the source / drain.
The thickness of the depletion layer formed between the drains becomes smaller.

【0093】そしてステップ614では、ステップ61
2で求めたCGSD−√(Vbi−VSUB)特性おけるゲート
−ソース・ドレイン間容量CGSDの最小値に基づいてゲ
ートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオーバ
ーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオーバ
ーラップ長LSDを求める。
Then, in step 614, step 61
Based on the minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic obtained in step 2, the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is obtained. Find a certain overlap length LSD.

【0094】本実施の形態によれば、基板に印加する直
流バイアス電圧VSUBをMOSFETがオン状態になる
限界まで順方向に追い込むようにして測定しているの
で、容量測定におけるソース・ドレイン−基板間に形成
される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン−基
板間におけるPN接合位置の評価精度の向上が図れる。
According to the present embodiment, since the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured in such a way that it is driven in the forward direction up to the limit at which the MOSFET is turned on, the voltage between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement is measured. The effect of the depletion layer formed in the substrate can be suppressed, and the accuracy of evaluating the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved.

【0095】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、本実施の形態によれば、冶金学的接合
位置に近いオーバーラップ長を求めることができる。
Also, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, according to the present embodiment, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0096】尚、半導体基板の表面部または該表面部の
ウェル内に形成されたゲート長の異なる複数のMOSF
ETについて、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイ
アス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧とし
ての前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソ
ース・ドレイン間に流れる電流を計測し、該計測結果に
基づいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲー
ト電圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を求
める第1の処理と、前記複数のCgc−Vg特性におい
てゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧Vg
の値Vxを求め、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート
電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cgc
の値Cxを求める第2の処理と、前記複数のCgc−V
g特性においてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgc
が飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲート長Lgに対
するゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを求めてプ
ロットすることによりCgc−Lg特性を求める第3の
処理と、前記第3の処理により求めたCgc−Lg特性
のCgc軸切片よりフリンジ容量Cfを求める第4の処
理と、前記Cgc−Lg特性においてCgc=Cxとな
る点からフリンジ容量Cfに基づいてゲートとソースま
たはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域に
おけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長ΔL
及び前記オーバーラップ領域におけるゲートと前記拡散
領域との間で形成されるオーバーラップ容量Covを求
める第5の処理とを有することを特徴とするMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュ
ータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにし
てもよい。
A plurality of MOSFs having different gate lengths formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion.
For ET, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate, source, and drain, and the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed to measure a current flowing between the gate, source, and drain. A first process for obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on the above, and a dependency on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics. Gate voltage Vg
Of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
A second process for calculating the value Cx of the plurality of Cgc-V
In g characteristics, gate-source-drain capacitance Cgc
And Cgc-Lg obtained by the third process of obtaining the Cgc-Lg characteristic by obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which is saturated. A fourth process of obtaining the fringe capacitance Cf from the Cgc axis intercept of the characteristic, and an overlap region between the gate and a diffusion region serving as a source or a drain based on the fringe capacitance Cf from the point where Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic. Overlap length ΔL which is the length in the gate length direction at
And a fifth process for obtaining an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region.
A program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measurement method of T may be recorded on a computer-readable recording medium.

【0097】この記録媒体に記録されたプログラムをコ
ンピュータシステムに読み込ませ、実行させることによ
り、短チャネルMOSFETにおいても、正確にオーバ
ーラップ長ΔLを求めることができる。また同時にオー
バーラップ容量Covおよびフリンジ容量を求めること
ができる。
By causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium, the overlap length ΔL can be accurately obtained even for a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0098】また前記第2の処理の代わりに、前記複数
のCgc−Vg特性において任意の2つのゲート長L
m,Ln(m≠n)におけるゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcの差分をとり、その差分が最大値に対して
ある割合の値でのゲート電圧Vgの値を前記複数のCg
c−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性
からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcの値Cxを求める第6の処理を有することを
特徴とするMOSFETのオーバーラップ長・オーバー
ラップ容量測定方法をコンピュータに実行させるための
プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒
体に記録するようにしてもよい。
In place of the second processing, any two gate lengths L in the plurality of Cgc-Vg characteristics are used.
The difference between the gate-source-drain capacitances Cgc at m, Ln (m ≠ n) is calculated, and the value of the gate voltage Vg at a ratio of the difference to a maximum value is calculated as the plurality of Cg.
A sixth process for obtaining a gate voltage value Vx in which dependence on the gate length Lg appears in the c-Vg characteristic and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic is described. A program for causing a computer to execute the method for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET, which is characterized by having the same, may be recorded on a computer-readable recording medium.

【0099】この記録媒体に記録されたプログラムをコ
ンピュータシステムに読み込ませ、実行させることによ
り、短チャネルMOSFETにおいても、正確にオーバ
ーラップ長ΔLを求めることができる。また同時にオー
バーラップ容量Covおよびフリンジ容量を求めること
ができる。
By causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium, the overlap length ΔL can be accurately obtained even for a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0100】また、前記第2の処理の代わりに、第1の
処理で求めた前記複数のCgc−Vg特性においてゲー
ト−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで
微分した∂Cgc/∂Vgとゲート電圧Vgとの関係を
示す複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性を求める第7の
処理と、前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性の立ち
上がり点を求めて前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特
性においてゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート
電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−Vg特性か
らゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcの値Cxを求める第8の処理とを有することを
特徴とするMOSFETのオーバーラップ長・オーバー
ラップ容量測定方法をコンピュータに実行させるための
プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒
体に記録するようにしてもよい。この記録媒体に記録さ
れたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、
実行させることにより、短チャネルMOSFETにおい
ても、正確にオーバーラップ長ΔLを求めることができ
る。また同時にオーバーラップ容量Covおよびフリン
ジ容量を求めることができる。
Further, instead of the second process, in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first process, the gate-source-drain capacitance Cgc is differentiated by the gate voltage Vg, and is expressed as {Cgc / ∂Vg}. A seventh process for obtaining a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics indicating a relationship with the gate voltage Vg, and obtaining a rising point of the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics to obtain the plurality of ∂Cgc / ∂ The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the Vg-Vg characteristic is Vx, and the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage Vx is obtained from the Cgc-Vg characteristic. A program for causing a computer to execute a method for measuring an overlap length and an overlap capacitance of a MOSFET, the method comprising: It may be recorded in a recording medium readable by Yuta. Read the program recorded on this recording medium into a computer system,
By performing this, it is possible to accurately determine the overlap length ΔL even in a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0101】前記第2の処理の代わりに、第1の処理で
求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、かつ微分したゲ
ート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更に、ゲート長
Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲー
ト電圧Vgとの関係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性を求める第9の処理と、前記∂/∂Lg
(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性の立ち上がり点を求め
て前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに
対する依存性が現れるゲート電圧Vgの値をVxとし、
かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲ
ート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める
第10の処理とを有することを特徴とするMOSFET
のオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュー
タにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにして
もよい。
Instead of the second process, the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first process is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance is obtained. Cgc is further differentiated by the gate length Lg, and ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) showing the relationship between ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg.
g) Ninth processing for obtaining -Vg characteristic, and ∂ / ∂Lg
A rising point of the (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic is obtained, and a value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics is Vx,
And a tenth process for obtaining a value Cx of a gate-source-drain capacitance Cgc at a gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic.
A program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measurement method described above may be recorded on a computer-readable recording medium.

【0102】この記録媒体に記録されたプログラムをコ
ンピュータシステムに読み込ませ、実行させることによ
り、短チャネルMOSFETにおいても、正確にオーバ
ーラップ長ΔLを求めることができる。また同時にオー
バーラップ容量Covおよびフリンジ容量を求めること
ができる。
By reading and executing the program recorded on the recording medium by a computer system, the overlap length ΔL can be accurately obtained even for a short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0103】またMOS容量パターンのゲート電極と基
板間に印加される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関
係を示すC−V特性を求め、該C−V特性より前記直流
バイアス電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくな
る点におけるゲート電極の単位面積当たりのフラットバ
ンド容量CFBを求める第1の処理と、半導体基板の表面
部または該表面部のウェル内に形成された、オーバーラ
ップ長LSD及びゲート幅Wは一定であってゲート長Lg
の異なる複数のMOSFETについて基板に直流バイア
ス電圧VSUBを印加し、かつゲート−ソース・ドレイン
間に直流バイアス電圧Vg、直流バイアス電圧VSUBお
よび交流電圧を印加すると共に、直流バイアス電圧VSU
Bを変化させながらVg=VSUB+VFBにおけるゲート−
基板間容量CGSUBを測定する第2の処理と、シミュレー
ションにより基板−ソース・ドレイン間のビルトインポ
テンシャルVbiを求める第3の処理と、前記ゲート−基
板間容量CGSUBを√(Vbi−VSUB)に対してプロット
して回帰直線を求め、該回帰直線におけるCGSUB軸の切
片の値がCFB・(Lg−2LSD)・Wであることからゲ
ートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオーバ
ーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオーバ
ーラップ長LSDを求める第4の処理とを有することを特
徴とするMOSFETのオーバーラップ長測定方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュー
タにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにして
もよい。
A CV characteristic indicating the relationship between the DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern and the substrate and the capacitance C is obtained. From the CV characteristic, the DC bias voltage Vg is determined to be a flat band. A first process for obtaining a flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at a point equal to the voltage VFB, and an overlap length LSD and a gate width formed in a surface portion of the semiconductor substrate or a well in the surface portion. W is constant and the gate length Lg
DC bias voltage VSUB, a DC bias voltage VSUB, an AC voltage between a gate, a source and a drain, and a DC bias voltage VSU.
Gate at Vg = VSUB + VFB while changing B
A second process for measuring the inter-substrate capacitance CGSUB, a third process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, the source and the drain by simulation, and a process for calculating the gate-substrate capacitance CGSUB with respect to √ (Vbi-VSUB). A regression line is obtained by plotting, and since the intercept value of the CGSUB axis in the regression line is CFB · (Lg−2LSD) · W, the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain And a fourth process for obtaining an overlap length LSD which is the length of the MOSFET. A program for causing a computer to execute the MOSFET overlap length measurement method is recorded on a computer-readable recording medium. It may be.

【0104】この記録媒体に記録されたプログラムをコ
ンピュータシステムに読み込ませ、実行させることによ
り、基板に印加する直流バイアス電圧VSUBをソース・
ドレインが順バイアスされる限界まで順方向に追い込む
ようにして測定し、データ処理することができ、この結
果、容量測定におけるソース・ドレイン−基板間に形成
される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン−基
板間におけるPN接合位置の評価精度の向上が図れる。
By causing the computer system to read and execute the program recorded on this recording medium, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is supplied to the source system.
Measurement and data processing can be performed in such a way that the drain is driven in the forward direction up to the limit at which the drain is forward biased. As a result, the influence of a depletion layer formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement can be suppressed,・ Evaluation accuracy of the PN junction position between the drain and the substrate can be improved.

【0105】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Also, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate is a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0106】また、拡散層上のMOS容量パターンのゲ
ート電極と拡散層間に印加される直流バイアス電圧Vg
と容量Cとの関係を示すC−V特性を求め、該C−V特
性より前記直流バイアス電圧Vgがフラットバンド電圧
VFBに等しくなる点におけるゲート電極の単位面積当た
りの対拡散層フラットバンド容量CFB'を 求める第1の
処理と、半導体基板の表面部または該表面部のウェル内
に形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート幅Wは
一定であってゲート長Lgの異なる複数のMOSFET
について、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス
電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧としての
前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソース
・ドレイン間に流れる電流を計測し、該計測結果に基づ
いてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲート電
圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を求める
第2の処理と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲ
ート−ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート
電圧Vgにおける各ゲート長Lgに対するゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcを求めてプロットすることに
よりCgc−Lg特性を求める第3の処理と、前記Cg
c−Lg特性のCgc軸の切片より片側のゲートフリン
ジ容量CFLを求める第4の処理と、MOSFETの基板
に印加する直流バイアス電圧VSUBを変化させながらゲ
ート電圧VgがVg=0におけるゲート−ソース・ドレ
イン間容量CGSDを測定する第5の処理と、シミュレー
ションにより基板−ソース・ドレイン間のビルトインポ
テンシャルVbiを求める第6の処理と、前記ゲート−ソ
ース・ドレイン間容量CGSDを√(Vbi−VSUB)に対し
てプロットしてCGSD−√(Vbi−VSUB)特性を求め、
該CGSD−√(Vbi−VSUB)特性におけるゲート−ソー
ス・ドレイン間容量CGSDの最小値がCFB'・LSD・W+
2CFLであることからゲートとソースまたはドレインと
なる拡散領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長
方向の長さであるオーバーラップ長LSDを求める第7の
処理とを有することを特徴とするMOSFETのオーバ
ーラップ長測定方法をコンピュータに実行させるための
プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒
体に記録するようにしてもよい。
The DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitor pattern on the diffusion layer and the diffusion layer
Characteristics obtained from the CV characteristics showing the relationship between the capacitance and the capacitance C, and from the CV characteristics, the diffusion layer flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at the point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB. And a plurality of MOSFETs formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion, having the same overlap length LSD and gate width W and different gate lengths Lg.
With respect to, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate and the source and the drain, and the DC bias voltage Vg as the gate voltage is changed to measure a current flowing between the gate and the source and the drain. A second process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg based on the gate-source-drain capacitance Cgc in the plurality of Cgc-Vg characteristics. A third process of obtaining a Cgc-Lg characteristic by obtaining and plotting a gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at a saturated gate voltage Vg;
Fourth processing for obtaining the gate fringe capacitance CFL on one side from the intercept of the Cgc axis of the c-Lg characteristic, and changing the DC bias voltage VSUB applied to the MOSFET substrate while changing the gate-source voltage when the gate voltage Vg is Vg = 0. Fifth processing for measuring the drain-to-drain capacitance CGSD, sixth processing for obtaining the built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation, and setting the gate-source-drain capacitance CGSD to √ (Vbi-VSUB) CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic is obtained by plotting
The minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic is CFB '· LSD · W +
A seventh process for obtaining an overlap length LSD which is a length in a gate length direction in an overlap region between a gate and a diffusion region serving as a source or a drain because of 2CFL. A program for causing a computer to execute the length measuring method may be recorded on a computer-readable recording medium.

【0107】このプログラムをコンピュータシステムに
読み込ませ、実行させることにより、基板に印加する直
流バイアス電圧VSUBをMOSFETがオン状態になる
限界まで順方向に追い込むようにして測定し、データ処
理することができ、この結果、容量測定におけるソース
・ドレイン−基板間に形成される空乏層の影響を抑制で
き、ソース・ドレイン−基板間におけるPN接合位置の
評価精度の向上が図れる。
By reading this program into a computer system and executing the program, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate can be measured and driven in such a way that the DC bias voltage VSUB is driven in the forward direction until the MOSFET is turned on. As a result, the influence of the depletion layer formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement can be suppressed, and the accuracy of evaluating the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved.

【0108】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラッ
プ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region for which the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1に記載
の発明によれば、オーバーラップ長ΔLを求めるための
ゲート−ソース・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの
探索を、複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存
性が現れる分岐点から求めるようにしたので、短チャネ
ルMOSFETにおいても、正確にオーバーラップ長Δ
Lを求めることができる。また同時にオーバーラップ容
量Covおよびフリンジ容量を求めることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the search for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL is performed by a plurality of Cgc. Since the dependence on the gate length Lg of the gate-source-drain capacitance Cgc in the −Vg characteristic is determined from the branch point, the overlap length Δ can be accurately determined even in a short-channel MOSFET.
L can be obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0110】また請求項2乃至5に記載の発明によれ
ば、オーバーラップ長ΔLを求めるためのゲート−ソー
ス・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの探索を、複数
のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存性が現れる分
岐点から求めるようにしたので、短チャネルMOSFE
Tにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを求めるこ
とができる。また同時にオーバーラップ容量Covおよ
びフリンジ容量を求めることができる。
According to the second to fifth aspects of the present invention, the search for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL is performed in a plurality of Cgc-Vg characteristics. Since the dependency between the source-drain capacitance Cgc and the gate length Lg is determined from the branch point, the short-channel MOSFE
Also at T, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0111】また請求項6に記載の発明によれば、基板
に印加する直流バイアス電圧VSUBをソース・ドレイン
が順バイアスされる限界まで順方向に追い込むようにし
て測定しているので、容量測定におけるソース・ドレイ
ン−基板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソー
ス・ドレイン−基板間のPN接合位置における評価精度
の向上が図れる。
According to the sixth aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured in such a manner as to drive in the forward direction up to the limit at which the source / drain is forward biased. The influence of the depletion layer formed between the source / drain and the substrate can be suppressed, and the evaluation accuracy at the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved.

【0112】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0113】また請求項7に記載の発明によれば、基板
に印加する直流バイアス電圧VSUBをMOSFETがオ
ン状態になる限界まで順方向に追い込むようにして測定
しているので、容量測定におけるソース・ドレイン−基
板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ド
レイン−基板間におけるPN接合位置の評価精度の向上
が図れる。
According to the seventh aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured in such a manner that it is driven in the forward direction up to the limit at which the MOSFET is turned on. The influence of the depletion layer formed between the drain and the substrate can be suppressed, and the evaluation accuracy of the PN junction position between the source and the drain can be improved.

【0114】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラッ
プ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate becomes a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0115】また請求項8に記載の発明によれば、処理
手段により、オーバーラップ長ΔLを求めるためのゲー
ト−ソース・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの探索
を、複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存性が
現れる分岐点から求めるようにしたので、短チャネルM
OSFETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを
求めることができる。また同時にオーバーラップ容量C
ovおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the present invention, the processing means searches for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL in a plurality of Cgc-Vg characteristics. Gate-source
Since the dependency between the drain-to-drain capacitance Cgc and the gate length Lg is obtained from the branch point, the short channel M
Also in the OSFET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity C
ov and fringe volume can be determined.

【0116】請求項9乃至12に記載の発明によれば、
処理手段により、オーバーラップ長ΔLを求めるための
ゲート−ソース・ドレイン間容量容量Cgcの値Cxの
探索を、複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcのゲート長Lgに対する依存
性が現れる分岐点から求めるようにしたので、短チャネ
ルMOSFETにおいても、正確にオーバーラップ長Δ
Lを求めることができる。また同時にオーバーラップ容
量Covおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the ninth to twelfth aspects of the present invention,
The processing means searches for the value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc for obtaining the overlap length ΔL, and finds the dependence of the gate-source-drain capacitance Cgc on the gate length Lg in a plurality of Cgc-Vg characteristics. Is obtained from the branch point where appears, so that even in the short-channel MOSFET, the overlap length Δ
L can be obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0117】請求項13に記載の発明によれば、計測手
段及び処理手段により基板に印加する直流バイアス電圧
VSUBをソース・ドレインが順バイアスされる限界まで
順方向に追い込むようにして測定し、データ処理するこ
とによりオーバーラップ長を求めるようにしたので、容
量測定におけるソース・ドレイン−基板間に形成される
空乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン−基板間の
PN接合位置における評価精度の向上が図れる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured by the measuring means and the processing means such that the DC bias voltage VSUB is driven in the forward direction until the source / drain is forward biased. Since the overlap length is obtained by performing the processing, the influence of the depletion layer formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement can be suppressed, and the evaluation accuracy at the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved. Can be achieved.

【0118】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate is a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0119】請求項14に記載の発明によれば、計測手
段及び処理手段により基板に印加する直流バイアス電圧
VSUBをMOSFETがオン状態になる限界まで順方向
に追い込むようにして測定し、データ処理することによ
りオーバーラップ長を求めるようにしているので、容量
測定におけるソース・ドレイン−基板間に形成される空
乏層の影響を抑制でき、ソース・ドレイン−基板間にお
けるPN接合位置の評価精度の向上が図れる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the DC bias voltage VSUB applied to the substrate is measured by the measuring means and the processing means in such a manner that the DC bias voltage VSUB is driven in the forward direction until the MOSFET is turned on, and data processing is performed. In this manner, the overlap length is determined, so that the influence of the depletion layer formed between the source, drain and substrate in the capacitance measurement can be suppressed, and the evaluation accuracy of the PN junction position between the source, drain and substrate can be improved. I can do it.

【0120】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラッ
プ長を求めることができる。
Since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0121】請求項15に記載の発明によれば、半導体
基板の表面部または該表面部のウェル内に形成されたゲ
ート長の異なる複数のMOSFETについて、ゲート−
ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流
電圧を印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電
圧Vgを変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れ
る電流を計測し、該計測結果に基づいてゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示
す複数のCgc−Vg特性を求める第1の処理と、前記
複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対する
依存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、かつ前
記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第2の
処理と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧V
gにおける各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcを求めてプロットすることによりC
gc−Lg特性を求める第3の処理と、前記第3の処理
により求めたCgc−Lg特性のCgc軸切片よりフリ
ンジ容量Cfを求める第4の処理と、前記Cgc−Lg
特性においてCgc=Cxとなる点からフリンジ容量C
fに基づいてゲートとソースまたはドレインとなる拡散
領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長
さであるオーバーラップ長ΔL及び前記オーバーラップ
領域におけるゲートと前記拡散領域との間で形成される
オーバーラップ容量Covを求める第5の処理と、を有
することを特徴とするMOSFETのオーバーラップ長
・オーバーラップ容量測定方法をコンピュータに実行さ
せるためのプログラムをコンピュータにより読み取り可
能な記録媒体に記録するようにしたので、このプログラ
ムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させるこ
とにより、短チャネルMOSFETにおいても、正確に
オーバーラップ長ΔLを求めることができる。また同時
にオーバーラップ容量Covおよびフリンジ容量を求め
ることができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, a plurality of MOSFETs having different gate lengths formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the wells of the surface portion are provided.
A DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the source and the drain, the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed, and a current flowing between the gate and the source and the drain is measured. A first process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg, and a value of a gate voltage Vg in which the plurality of Cgc-Vg characteristics has dependency on a gate length Lg Vx is determined, and the gate voltage at the gate voltage value Vx is obtained from the Cgc-Vg characteristic.
A second process for obtaining a value Cx of the source-drain capacitance Cgc;
Gate voltage V at which the source-drain capacitance Cgc is saturated
g is obtained by plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at g.
a third process for obtaining the gc-Lg characteristic, a fourth process for obtaining the fringe capacitance Cf from the Cgc axis intercept of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process, and the Cgc-Lg
From the point where Cgc = Cx in the characteristics, the fringe capacitance C
The overlap length ΔL, which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as a source or a drain, based on f, and the overlap formed between the gate and the diffusion region in the overlap region. And a fifth process for obtaining the lap capacitance Cov, wherein a program for causing the computer to execute the method for measuring the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET is recorded on a computer-readable recording medium. Therefore, by causing the computer system to read and execute this program, the overlap length ΔL can be accurately obtained even in the short-channel MOSFET. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0122】請求項16に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、前記複数のCgc−Vg特性にお
いて任意の2つのゲート長Lm,Ln(m≠n)におけ
るゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの差分をと
り、その差分が最大値に対してある割合の値でのゲート
電圧Vgの値を前記複数のCgc−Vg特性においてゲ
ート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧値Vxと
し、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxで
のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求
める第6の処理を有することを特徴とする請求項1に記
載のMOSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ
容量測定方法をコンピュータに実行させるためのプログ
ラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記
録するようにしたので、このプログラムをコンピュータ
システムに読み込ませ、実行させることにより、短チャ
ネルMOSFETにおいても、正確にオーバーラップ長
ΔLを求めることができる。また同時にオーバーラップ
容量Covおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, instead of the second processing, in the plurality of Cgc-Vg characteristics, the gate-source voltage at any two gate lengths Lm and Ln (m ≠ n) is obtained. The difference between the drain-to-drain capacitances Cgc is taken, and the value of the gate voltage Vg at a value where the difference is a certain ratio with respect to the maximum value is defined as the gate voltage value Vx in which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics. And a sixth process for obtaining a value Cx of a gate-source-drain capacitance Cgc at a gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic. A program for causing a computer to execute the overlap capacity measuring method is recorded on a computer-readable recording medium. , To read the program in the computer system, by executing, even in short-channel MOSFET, can be obtained accurately overlap length [Delta] L. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0123】請求項17に記載の発明によれば、請求項
17に記載の発明によれば、前記第2の処理の代わり
に、第1の処理で求めた前記複数のCgc−Vg特性に
おいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート
電圧Vgで微分した∂Cgc/∂Vgとゲート電圧Vg
との関係を示す複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性を求
める第7の処理と、前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg
特性の立ち上がり点を求めて前記複数の∂Cgc/∂V
g−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−
Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcの値Cxを求める第8の処理とを有
することを特徴とする請求項1に記載のMOSFETの
オーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法をコン
ピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ
により読み取り可能な記録媒体に記録するようにしたの
で、このプログラムをコンピュータシステムに読み込ま
せ、実行させることにより、短チャネルMOSFETに
おいても、正確にオーバーラップ長ΔLを求めることが
できる。また同時にオーバーラップ容量Covおよびフ
リンジ容量を求めることができる。
According to the seventeenth aspect of the present invention, according to the seventeenth aspect, instead of the second processing, a gate is used in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first processing. ∂Cgc / ∂Vg obtained by differentiating the source-drain capacitance Cgc with the gate voltage Vg and the gate voltage Vg
A seventh process for obtaining a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics indicating the relationship between the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg.
A plurality of ΔCgc / ΔV is obtained by calculating a rising point of the characteristic.
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the g-Vg characteristic is Vx, and the Cgc-
8. The measurement of the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET according to claim 1, further comprising an eighth process of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Vg characteristic. Since the program for causing the computer to execute the method is recorded on a computer-readable recording medium, this program is read and executed by the computer system, so that even in the short channel MOSFET, the overlap length can be accurately determined. ΔL can be determined. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0124】請求項18に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−Vg
特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート
電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/
∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係
を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求
める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性の立ち上がり点を求めて前記複数のCg
c−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−
Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcの値Cxを求める第10の処理と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSF
ETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法
をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピ
ュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するように
したので、このプログラムをコンピュータシステムに読
み込ませ、実行させることにより、短チャネルMOSF
ETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを求める
ことができる。また同時にオーバーラップ容量Covお
よびフリンジ容量を求めることができる。
According to the eighteenth aspect, instead of the second processing, the Cgc-Vg obtained in the first processing is obtained.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂) V
g) Finding the rising point of the -Vg characteristic
The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the c-Vg characteristic is Vx, and the Cgc-
A tenth process for obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Vg characteristic;
2. The MOSF according to claim 1, wherein
Since a program for causing a computer to execute the ET overlap length / overlap capacity measurement method is recorded on a computer-readable recording medium, the computer system reads the program and executes the program, thereby shortening the program. Channel MOSF
Also in the ET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity Cov and the fringe capacity can be obtained.

【0125】請求項19に記載の発明によれば、前記第
2の処理の代わりに、第1の処理で求めたCgc−Vg
特性のゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート
電圧Vgで微分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/
∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係
を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求
める第9の処理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性においてピークが生じるゲート電圧の値
Vpと、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特
性における半値幅をVw、定数をk(1.0<k<1.5)と
してVx=Vp−k・Vwとして求まるゲート電圧値V
xを前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lg
に対する依存性が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前
記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第11
の処理とを有することを特徴とする請求項1に記載のM
OSFETのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測
定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録する
ようにしたので、このプログラムをコンピュータシステ
ムに読み込ませ、実行させることにより、短チャネルM
OSFETにおいても、正確にオーバーラップ長ΔLを
求めることができる。また同時にオーバーラップ容量C
ovおよびフリンジ容量を求めることができる。
According to the nineteenth aspect, instead of the second processing, the Cgc-Vg obtained in the first processing is used.
The gate-source-drain capacitance Cgc of the characteristic is differentiated by the gate voltage Vg, and the differentiated gate-source-drain capacitance Cgc is further differentiated by the gate length Lg.
A ninth process for obtaining a ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic indicating a relationship between ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg, and the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂) V
g) The value of the gate voltage Vp at which a peak occurs in the -Vg characteristic, the half-value width in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic is Vw, and the constant is k (1.0 <k <1.5), Vx = Gate voltage value V obtained as Vp-kVw
x is the gate length Lg in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
And the gate voltage at the gate voltage Vx from the Cgc-Vg characteristic.
Eleventh calculation of the value Cx of the source-drain capacitance Cgc
2. The processing according to claim 1, further comprising:
A program for causing a computer to execute the method of measuring the overlap length and the overlap capacitance of the OSFET is recorded on a computer-readable recording medium. Channel M
Also in the OSFET, the overlap length ΔL can be accurately obtained. At the same time, the overlap capacity C
ov and fringe volume can be determined.

【0126】請求項20に記載の発明によれば、MOS
容量パターンのゲート電極と基板間に印加される直流バ
イアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性を求
め、該C−V特性より前記直流バイアス電圧Vgがフラ
ットバンド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート電極
の単位面積当たりのフラットバンド容量CFBを求める第
1の処理と、半導体基板の表面部または該表面部のウェ
ル内に形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート幅
Wは一定であってゲート長Lgの異なる複数のMOSF
ETについて基板に直流バイアス電圧VSUBを印加し、
かつゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧V
g、直流バイアス電圧VSUBおよび交流電圧を印加する
と共に、直流バイアス電圧VSUBを変化させながらVg
=VSUB+VFBにおけるゲート−基板間容量CGSUBを測
定する第2の処理と、シミュレーションにより基板−ソ
ース・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求め
る第3の処理と、前記ゲート−基板間容量CGSUBを√
(Vbi−VSUB)に対してプロットして回帰直線を求
め、該回帰直線におけるCGSUB軸の切片の値がCFB・
(Lg−2LSD)・Wであることからゲートとソースま
たはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域に
おけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長LSD
を求める第4の処理とを有することを特徴とするMOS
FETのオーバーラップ長測定方法をコンピュータに実
行させるためのプログラムをコンピュータにより読み取
り可能な記録媒体に記録するようにしたので、このプロ
グラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させ
ることにより、基板に印加する直流バイアス電圧VSUB
をソース・ドレインが順バイアスされる限界まで順方向
に追い込むようにして測定し、データ処理することがで
き、この結果、容量測定におけるソース・ドレイン−基
板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソース・ド
レイン−基板間におけるPN接合位置の評価精度の向上
が図れる。
According to the twentieth aspect, the MOS
A CV characteristic indicating a relationship between the capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the capacitance pattern and the substrate is obtained, and the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB based on the CV characteristic. In the first process for obtaining the flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at a point, the overlap length LSD and the gate width W formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant. MOSFs having different gate lengths Lg
Applying a DC bias voltage VSUB to the substrate for ET,
And a DC bias voltage V between the gate and the source / drain.
g, while applying the DC bias voltage VSUB and the AC voltage, and changing the DC bias voltage VSUB, Vg
= V SUB + V FB, a second process for measuring the gate-substrate capacitance CGSUB, a third process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation, and the gate-substrate capacitance CGSUB
(Vbi−VSUB) is plotted to obtain a regression line, and the intercept value of the CGSUB axis in the regression line is CFB ·
Because of (Lg−2LSD) · W, the overlap length LSD is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain.
And a fourth process for determining
Since the program for causing the computer to execute the FET overlap length measuring method is recorded on a computer-readable recording medium, the computer system reads and executes the program, so that the direct current applied to the substrate is reduced. Bias voltage VSUB
Can be measured in the forward direction to the limit where the source / drain is forward biased, and data processing can be performed. As a result, the influence of the depletion layer formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement can be suppressed. As a result, the evaluation accuracy of the PN junction position between the source / drain and the substrate can be improved.

【0127】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=VSUB+VFB)するようにしたので、ソ
ース・ドレイン−基板間に形成される空乏層がPN接合
に平行な形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が
少なくなる。したがって、冶金学的接合位置に近いオー
バーラップ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = VSUB + VFB) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate has a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【0128】請求項21に記載の発明によれば、拡散層
上のMOS容量パターンのゲート電極と拡散層間に印加
される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC
−V特性を求め、該C−V特性より前記直流バイアス電
圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる点におけ
るゲート電極の単位面積当たりの対拡散層フラットバン
ド容量CFB'を 求める第1の処理と、半導体基板の表面
部または該表面部のウェル内に形成された、オーバーラ
ップ長LSD及びゲート幅Wは一定であってゲート長Lg
の異なる複数のMOSFETについて、ゲート−ソース
・ドレイン間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧を
印加し、ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧Vg
を変化させてゲート−ソース・ドレイン間に流れる電流
を計測し、該計測結果に基づいてゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す複数
のCgc−Vg特性を求める第2の処理と、前記複数の
Cgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲート
長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間容量Cgc
を求めてプロットすることによりCgc−Lg特性を求
める第3の処理と、前記Cgc−Lg特性のCgc軸の
切片より片側のゲートフリンジ容量CFLを求める第4の
処理と、MOSFETの基板に印加する直流バイアス電
圧VSUBを変化させながらゲート電圧VgがVg=0に
おけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDを測定す
る第5の処理と、シミュレーションにより基板−ソース
・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求める第
6の処理と、前記ゲート−ソース・ドレイン間容量CGS
Dを√(Vbi−VSUB)に対してプロットしてCGSD−√
(Vbi−VSUB)特性を求め、該CGSD−√(Vbi−VSU
B)特性におけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSD
の最小値がCFB'・LSD・W+2CFLであることからゲ
ートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオーバ
ーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオーバ
ーラップ長LSDを求める第7の処理とを有することを特
徴とするMOSFETのオーバーラップ長測定方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュー
タにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにした
ので、このプログラムをコンピュータシステムに読み込
ませ、実行させることにより、基板に印加する直流バイ
アス電圧VSUBをMOSFETがオン状態になる限界ま
で順方向に追い込むようにして測定し、データ処理する
ことができ、この結果、容量測定におけるソース・ドレ
イン−基板間に形成される空乏層の影響を抑制でき、ソ
ース・ドレイン−基板間におけるPN接合位置の評価精
度の向上が図れる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, C representing the relationship between the DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer and the capacitance C.
A first process of obtaining a −V characteristic, and a diffusion band flat band capacitance CFB ′ per unit area of the gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB from the CV characteristic; The overlap length LSD and the gate width W formed in the surface portion of the semiconductor substrate or in the well of the surface portion are constant and the gate length Lg
DC bias voltage Vg and AC voltage are applied between the gate, source and drain of the plurality of MOSFETs having different
Is changed to measure the current flowing between the gate-source / drain, and based on the measurement result, a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg are obtained. And the gate-source-drain capacitance Cgc for each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics.
, And a third process for obtaining the Cgc-Lg characteristic by plotting, and a fourth process for obtaining the gate fringe capacitance CFL on one side of the intercept of the Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic. Fifth process for measuring the gate-source-drain capacitance CGSD when the gate voltage Vg is Vg = 0 while changing the DC bias voltage VSUB, and sixth process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation. Processing and the gate-source-drain capacitance CGS
D is plotted against √ (Vbi-VSUB) and CGSD-√
(Vbi−VSUB) characteristic is obtained, and the CGSD−√ (Vbi−VSU) is obtained.
B) Gate-source-drain capacitance CGSD in characteristics
Since the minimum value is CFB ′ · LSD · W + 2CFL, a seventh process for obtaining an overlap length LSD which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is provided. Since the program for causing the computer to execute the method of measuring the overlap length of the MOSFET is recorded on a computer-readable recording medium, the program is read and executed by a computer system. The DC bias voltage VSUB applied to the substrate can be measured and processed in a forward direction until the MOSFET is turned on to the limit at which the MOSFET is turned on, and as a result, the DC bias voltage VSUB is formed between the source / drain and the substrate in the capacitance measurement. The effect of the depletion layer can be suppressed, and between the source / drain and the substrate It can be improved evaluation accuracy of definitive PN junction position.

【0129】またMOSFETの容量測定の対象となる
領域のエネルギーバンドがフラットになるようにバイア
ス設定(Vg=0V)するようにしたので、ソース・ド
レイン−基板間に形成される空乏層がPN接合に平行な
形で分布し、PN接合位置決定に対する擾乱が少なくな
る。したがって、冶金学的接合位置に近いオーバーラッ
プ長を求めることができる。
Further, since the bias is set (Vg = 0 V) so that the energy band of the region where the capacitance of the MOSFET is measured becomes flat, the depletion layer formed between the source / drain and the substrate is a PN junction. And the disturbance to the PN junction position determination is reduced. Therefore, the overlap length close to the metallurgical bonding position can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態に係るMOSFET
のオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置の電
気的構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a MOSFET according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the overlap length / overlap capacity measurement device of FIG.

【図2】 図1における電気計測装置の構成を示す回路
図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the electric measurement device in FIG.

【図3】 図1におけるデータ処理装置の処理内容を示
すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing processing contents of the data processing device in FIG. 1;

【図4】 電気計測装置によるMOSFETの各部の計
測結果に基づいて得られたゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示すCgc−V
g特性図。
FIG. 4 is a graph Cgc-V showing the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg obtained based on the measurement result of each part of the MOSFET by the electric measurement device.
g characteristic diagram.

【図5】 Cgc−Vg特性より求められたdCgc/
dVgとゲート電圧Vgとの関係を示すdCgc/dV
g−Vg特性図。
FIG. 5 shows dCgc / d obtained from Cgc-Vg characteristics.
dCgc / dV indicating the relationship between dVg and gate voltage Vg
The g-Vg characteristic figure.

【図6】 MOSFETのゲート長Lgに対するゲート
−ソース・ドレイン容量Cgcの関係を示すCgc−L
g特性図。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the gate length Lg of the MOSFET and the gate-source / drain capacitance Cgc.
g characteristic diagram.

【図7】 電気計測装置によるMOSFETの各部の計
測結果に基づいて得られたゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示すCgc−V
g特性の実測図。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg obtained based on the measurement result of each part of the MOSFET by the electric measurement device.
FIG. 9 is a graph showing actual measurements of g characteristics.

【図8】 図7に示すCgc−Vg特性の差分を示す特
性図。
8 is a characteristic diagram showing a difference between Cgc-Vg characteristics shown in FIG.

【図9】 図7に示すCgc−Vg特性の微分特性を示
す図。
9 is a view showing a differential characteristic of the Cgc-Vg characteristic shown in FIG.

【図10】 図7に示すCgc−Vg特性に基づいて得
られMOSFETのゲート長Lgに対するゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcの関係を示す特性図。
10 is a characteristic diagram showing the relationship between the gate length Lg of the MOSFET and the gate-source-drain capacitance Cgc obtained based on the Cgc-Vg characteristics shown in FIG. 7;

【図11】 本発明の第2の実施形態に係るMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置の
データ処理装置の処理内容を示すフローチャート。
FIG. 11 shows a MOSFE according to a second embodiment of the present invention.
9 is a flowchart showing processing contents of a data processing device of the overlap length and overlap capacity measurement device of T.

【図12】 図5に示すdCgc/dVg−Vg特性を
ゲート長Lgで微分することにより得られる∂/∂Lg
(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係を示す
∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性図。
FIG. 12 shows ∂ / ∂Lg obtained by differentiating the dCgc / dVg-Vg characteristic shown in FIG. 5 with the gate length Lg.
∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic diagram showing the relationship between (∂Cgc / ∂Vg) and gate voltage Vg.

【図13】 MOSFETのゲート長Lgに対するゲー
ト−ソース・ドレイン間容量Cgcの関係を示すCgc
−Lg特性図。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the gate length Lg of the MOSFET and the gate-source-drain capacitance Cgc.
-Lg characteristic diagram.

【図14】 電気計測装置によるMOSFETの各部の
計測結果に基づいて得られたゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示すCgc−
Vg特性の実測例を示す特性図。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the gate-source-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg obtained based on the measurement result of each part of the MOSFET by the electric measurement device.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of actual measurement of Vg characteristics.

【図15】 図14に示すCgc−Vg特性から得られ
る∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲート電圧Vgと
の関係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特
性図。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg obtained from the Cgc-Vg characteristics shown in FIG. 14 and ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristics. .

【図16】 図15に示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂V
g)−Vg特性のうち、ゲート長が最大のMOSFET
の特性と、ゲート長が最小のMOSFETの特性との差
分を示す特性を示す図。
FIG. 16 shows ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂V) shown in FIG.
g) Among the -Vg characteristics, MOSFET having the largest gate length
FIG. 7 is a diagram showing a characteristic indicating a difference between the characteristic of the MOSFET and the characteristic of the MOSFET having the minimum gate length.

【図17】 図14に示すCgc−Vg特性に基づいて
得られMOSFETのゲート長Lgに対するゲート−ソ
ース・ドレイン間容量Cgcの関係を示す特性図。
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the gate length Lg of the MOSFET and the gate-source-drain capacitance Cgc obtained based on the Cgc-Vg characteristics shown in FIG. 14;

【図18】 本発明の第3の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置における電気計測装置の構成を示す回
路図。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of an electrical measuring device in an overlap length measuring device according to a third embodiment of the present invention.

【図19】 図19(a)はMOSキャパシタの構造を
示す説明図、図19(b)は拡散層上に形成されたMO
Sキャパシタの構造を示す説明図。
FIG. 19A is an explanatory view showing the structure of a MOS capacitor, and FIG. 19B is a diagram showing an MO formed on a diffusion layer.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a structure of an S capacitor.

【図20】 本発明の第3の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置におけるデータ処理装置の処理内容を
示すフローチャート。
FIG. 20 is a flowchart showing processing contents of a data processing device in the overlap length measuring device according to the third embodiment of the present invention.

【図21】 MOSキャパシタのC−V特性を示す特性
図。
FIG. 21 is a characteristic diagram showing CV characteristics of a MOS capacitor.

【図22】 本発明の第3の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置にによるオーバーラップ長計測時にお
けるMOSFETのソース・ドレイン−基板間において
形成される空乏層の状態を示す説明図。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a state of a depletion layer formed between a source / drain of a MOSFET and a substrate when the overlap length is measured by the overlap length measuring device according to the third embodiment of the present invention.

【図23】 本発明の第3の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置にによるオーバーラップ長計測時にお
けるMOSFETのゲート−基板間容量CGSUBを√(V
bi−VSUB)に対してプロットした特性図。
FIG. 23 shows that the MOSFET gate-substrate capacitance CGSUB is set to √ (V) when the overlap length is measured by the overlap length measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention.
bi-VSUB).

【図24】 本発明の第4の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置におけるデータ処理装置の処理内容を
示すフローチャート。
FIG. 24 is a flowchart showing processing contents of a data processing device in the overlap length measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図25】 本発明の第3の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置にによるオーバーラップ長計測時にお
けるMOSFETのソース・ドレイン−基板間において
形成される空乏層の状態を示す説明図。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a state of a depletion layer formed between a source / drain of a MOSFET and a substrate when the overlap length is measured by the overlap length measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図26】 本発明の第3の実施の形態に係るオーバー
ラップ長測定装置にによるオーバーラップ長計測時にお
けるMOSFETのゲート−基板間容量CGSUBを√(V
bi−VSUB)に対してプロットした特性図。
FIG. 26 shows that the capacitance CGSUB between the gate and the substrate of the MOSFET at the time of measuring the overlap length by the overlap length measuring device according to the third embodiment of the present invention is represented by Δ (V
bi-VSUB).

【図27】 従来のオーバーラップ長測定方法によりオ
ーバーラップ長を測定する際に用いられたデバイスの構
造を示す断面図。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a structure of a device used when measuring an overlap length by a conventional overlap length measuring method.

【図28】 図27に示す各デバイスのゲート電圧に対
するゲート−基板間容量の測定結果を示す特性図。
28 is a characteristic diagram showing measurement results of gate-substrate capacitance with respect to the gate voltage of each device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被測定素子群 2 電気計測装置 3 入力装置 4 記録媒体 5 データ処理装置 6 記憶装置 7 出力装置 21 素子取付部 22 計測部 221 可変直流バイアス電圧源 222 交流電圧源 223 電圧計 224 電流計 225 可変直流バイアス電圧源 REFERENCE SIGNS LIST 1 element group to be measured 2 electrical measuring device 3 input device 4 recording medium 5 data processing device 6 storage device 7 output device 21 element mounting unit 22 measuring unit 221 variable DC bias voltage source 222 AC voltage source 223 voltmeter 224 ammeter 225 variable DC bias voltage source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8234 G01R 27/26 H01L 21/66 H01L 27/088 G01R 31/26 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 29/00 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8234 G01R 27/26 H01L 21/66 H01L 27/088 G01R 31/26

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面部または該表面部のウ
ェル内に形成されたゲート長の異なる複数のMOSFE
Tについて、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイア
ス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧として
の前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソー
ス・ドレイン間に流れる電流を計測し、該計測結果に基
づいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲート
電圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を求め
る第1の処理と、 前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対
する依存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、か
つ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲー
ト−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第
2の処理と、 前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおけ
る各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcを求めてプロットすることによりCgc−L
g特性を求める第3の処理と、 前記第3の処理により求めたCgc−Lg特性のCgc
軸切片よりフリンジ容量Cfを求める第4の処理と、 前記Cgc−Lg特性においてCgc=Cxとなる点か
らフリンジ容量Cfに基づいてゲートとソースまたはド
レインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域における
ゲート長方向の長さであるオーバーラップ長ΔL及び前
記オーバーラップ領域におけるゲートと前記拡散領域と
の間で形成されるオーバーラップ容量Covを求める第
5の処理と、を有することを特徴とするMOSFETの
オーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法。
A plurality of MOSFEs having different gate lengths formed in a surface portion of a semiconductor substrate or a well of the surface portion.
For T, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate, source, and drain, and the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed to measure a current flowing between the gate, source, and drain. A first process for obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on the above, and a dependency on a gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics A second process of obtaining a value Vx of the gate voltage Vg and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic; and a gate in the plurality of Cgc-Vg characteristics. -Source
By obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the drain-to-drain capacitance Cgc is saturated, Cgc-L
a third process for obtaining the g characteristic; and Cgc of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process.
A fourth process of obtaining a fringe capacitance Cf from an axis intercept; and a gate length in an overlap region between a gate and a diffusion region serving as a source or a drain based on the fringe capacitance Cf from the point where Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic. A fifth process of obtaining an overlap length ΔL that is a length in the direction and an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region. Lap length / overlap capacity measurement method.
【請求項2】 前記第2の処理の代わりに、前記複数の
Cgc−Vg特性において任意の2つのゲート長Lm,
Ln(m≠n)におけるゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcの差分をとり、その差分が最大値に対してある
割合の値でのゲート電圧Vgの値を前記複数のCgc−
Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れる
ゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性から
ゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量
Cgcの値Cxを求める第6の処理、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法。
2. In place of the second processing, any two gate lengths Lm, Lm,
The difference between the gate-source-drain capacitances Cgc at Ln (m ≠ n) is obtained, and the value of the gate voltage Vg at a certain ratio of the difference to the maximum value is calculated as the plurality of Cgc-
A sixth process of obtaining a gate voltage value Vx at which dependency on the gate length Lg appears in the Vg characteristic, and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic. 2. The MOSFE according to claim 1, wherein:
Method for measuring overlap length and overlap capacity of T.
【請求項3】 前記第2の処理の代わりに、第1の処理
で求めた前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−
ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分
した∂Cgc/∂Vgとゲート電圧Vgとの関係を示す
複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性を求める第7の処理
と、 前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性の分岐点を求め
て前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性においてゲー
ト長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧Vgの値を
Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値
Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値C
xを求める第8の処理と、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法。
3. The method according to claim 2, wherein the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first processing are replaced with gate-to-gate characteristics.
A seventh process of obtaining a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics indicating a relationship between ∂Cgc / ∂Vg obtained by differentiating the source-drain capacitance Cgc with the gate voltage Vg and the gate voltage Vg; A branch point of the / Vg-Vg characteristic is obtained, a value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of the Cgc / Vg-Vg characteristics is Vx, and the gate voltage is obtained from the Cgc-Vg characteristic. Value C of gate-source-drain capacitance Cgc at value Vx
8. An MOSFE according to claim 1, further comprising: an eighth process for obtaining x.
Method for measuring overlap length and overlap capacity of T.
【請求項4】 前記第2の処理の代わりに、第1の処理
で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、かつ微分した
ゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更に、ゲート
長Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲ
ート電圧Vgとの関係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂
Vg)−Vg特性を求める第9の処理と、 前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性の立ち
上がり点を求めて前記複数のCgc−Vg特性において
ゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧Vgの
値をVxとし、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電
圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの
値Cxを求める第10の処理と、を有することを特徴と
する請求項1に記載のMOSFETのオーバーラップ長
・オーバーラップ容量測定方法。
4. The gate-source-drain capacitance obtained by differentiating the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first process by a gate voltage Vg instead of the second process. The relationship between the gate voltage Vg and ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg), which is obtained by differentiating the inter-capacitance Cgc with the gate length Lg, ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂).
Vg) -ninth processing for obtaining the Vg characteristic; and determining the rising point of the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic to show dependence on the gate length Lg in the plurality of Cgc-Vg characteristics. 10. A tenth process, wherein a value of a gate voltage Vg is Vx, and a value Cx of a gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx is obtained from the Cgc-Vg characteristic. 2. The method for measuring an overlap length and an overlap capacitance of a MOSFET according to 1.
【請求項5】 前記第2の処理の代わりに、第1の処理
で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、かつ微分した
ゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更に、ゲート
長Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)とゲ
ート電圧Vgとの関係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/∂
Vg)−Vg特性を求める第9の処理と、 前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性におい
てピークが生じるゲート電圧の値Vpと、前記∂/∂L
g(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性における半値幅をV
w、定数をk(1.0<k<1.5)としてVx=Vp−k・
Vwとして求まるゲート電圧値Vxを前記複数のCgc
−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れ
るゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性か
らゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcの値Cxを求める第11の処理と、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法。
5. The gate-source-drain capacitance obtained by differentiating the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first process by a gate voltage Vg instead of the second process. The relationship between the gate voltage Vg and ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg), which is obtained by differentiating the inter-capacitance Cgc with the gate length Lg, ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂).
Vg) -Ninth processing for obtaining the Vg characteristic; a gate voltage value Vp at which a peak occurs in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic;
g (∂Cgc / ∂Vg) -Vg
w, a constant k (1.0 <k <1.5), and Vx = Vp−k ·
The gate voltage value Vx obtained as Vw is calculated by the plurality of Cgc values.
An eleventh process of obtaining a gate voltage value Vx at which dependency on the gate length Lg appears in the -Vg characteristic, and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic; 2. The MOSFE according to claim 1, wherein:
Method for measuring overlap length and overlap capacity of T.
【請求項6】 MOS容量パターンのゲート電極と基板
間に印加される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関係
を示すC−V特性を求め、該C−V特性より前記直流バ
イアス電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくなる
点におけるゲート電極の単位面積当たりのフラットバン
ド容量CFBを求める第1の処理と、 半導体基板の表面部または該表面部のウェル内に形成さ
れた、オーバーラップ長LSD及びゲート幅Wは一定であ
ってゲート長Lgの異なる複数のMOSFETについて
基板に直流バイアス電圧VSUBを印加し、かつゲート−
ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vg、直流バイ
アス電圧VSUBおよび交流電圧を印加すると共に、直流
バイアス電圧VSUBを変化させながらVg=VSUB+VFB
におけるゲート−基板間容量CGSUBを測定する第2の処
理と、 シミュレーションにより基板−ソース・ドレイン間のビ
ルトインポテンシャルVbiを求める第3の処理と、 前記ゲート−基板間容量CGSUBを√(Vbi−VSUB)に
対してプロットして回帰直線を求め、該回帰直線におけ
るCGSUB軸の切片の値がCFB・(Lg−2LSD)・Wで
あることからゲートとソースまたはドレインとなる拡散
領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長
さであるオーバーラップ長LSDを求める第4の処理と、 を有することを特徴とするMOSFETのオーバーラッ
プ長測定方法。
6. A CV characteristic indicating a relationship between a capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between a gate electrode of a MOS capacitance pattern and a substrate is obtained, and the DC bias voltage Vg is flattened from the CV characteristic. A first process for obtaining a flat band capacitance CFB per unit area of a gate electrode at a point equal to the band voltage VFB; and an overlap length LSD and a gate formed in a surface portion of a semiconductor substrate or a well in the surface portion. A DC bias voltage VSUB is applied to the substrate for a plurality of MOSFETs having a constant width W and different gate lengths Lg, and
While applying the DC bias voltage Vg, the DC bias voltage VSUB and the AC voltage between the source and the drain, and changing the DC bias voltage VSUB, Vg = VSUB + VFB
A second process of measuring the gate-substrate capacitance CGSUB in the above, a third process of obtaining a built-in potential Vbi between the substrate-source / drain by simulation, and a process of calculating the gate-substrate capacitance CGSUB by − (Vbi−VSUB). And the intercept of the CGSUB axis in the regression line is CFB · (Lg−2LSD) · W, so that in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain. A fourth process for obtaining an overlap length LSD which is a length in the gate length direction; and a method for measuring an overlap length of a MOSFET.
【請求項7】 拡散層上のMOS容量パターンのゲート
電極と拡散層間に印加される直流バイアス電圧Vgと容
量Cとの関係を示すC−V特性を求め、該C−V特性よ
り前記直流バイアス電圧Vgがフラットバンド電圧VFB
に等しくなる点におけるゲート電極の単位面積当たりの
対拡散層フラットバンド容量CFB'を求める第1の処理
と、 半導体基板の表面部または該表面部のウェル内に形成さ
れた、オーバーラップ長LSD及びゲート幅Wは一定であ
ってゲート長Lgの異なる複数のMOSFETについ
て、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧V
gおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧としての前記直
流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソース・ドレ
イン間に流れる電流を計測し、該計測結果に基づいてゲ
ート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vg
との関係を示す複数のCgc−Vg特性を求める第2の
処理と、 前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおけ
る各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcを求めてプロットすることによりCgc−L
g特性を求める第3の処理と、 前記Cgc−Lg特性のCgc軸の切片より片側のゲー
トフリンジ容量CFLを求める第4の処理と、 MOSFETの基板に印加する直流バイアス電圧VSUB
を変化させながらゲート電圧VgがVg=0におけるゲ
ート−ソース・ドレイン間容量CGSDを測定する第5の
処理と シミュレーションにより基板−ソース・ドレイン間のビ
ルトインポテンシャルVbiを求める第6の処理と、 前記ゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDを√(Vbi
−VSUB)に対してプロットしてCGSD−√(Vbi−VSU
B)特性を求め、該CGSD−√(Vbi−VSUB)特性にお
けるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDの最小値が
CFB'・LSD・W+2CFLであることからゲートとソー
スまたはドレインとなる拡散領域とのオーバーラップ領
域におけるゲート長方向の長さであるオーバーラップ長
LSDを求める第7の処理と、 を有することを特徴とするMOSFETのオーバーラッ
プ長測定方法。
7. A CV characteristic showing a relationship between a capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer, and the DC bias is obtained from the CV characteristic. Voltage Vg is flat band voltage VFB
A first process for obtaining a flat band capacitance CFB ′ per unit area of the gate electrode at a point where the overlap length LSD and the overlap length LSD formed in the surface portion of the semiconductor substrate or the well of the surface portion are obtained. For a plurality of MOSFETs having a constant gate width W and different gate lengths Lg, a DC bias voltage V
g and an AC voltage are applied, the DC bias voltage Vg as a gate voltage is changed to measure a current flowing between the gate-source / drain, and based on the measurement result, a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate Voltage Vg
A second process for obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between the gate-source and the plurality of Cgc-Vg characteristics.
By obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the drain-to-drain capacitance Cgc is saturated, Cgc-L
a third process for obtaining a g characteristic, a fourth process for obtaining a gate fringe capacitance CFL on one side from an intercept of a Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic, and a DC bias voltage VSUB applied to a MOSFET substrate.
A fifth process of measuring the gate-source-drain capacitance CGSD when the gate voltage Vg is Vg = 0 while changing the gate voltage Vg = 0, a sixth process of obtaining a built-in potential Vbi between the substrate-source-drain by simulation, − The source-drain capacitance CGSD is set to √ (Vbi
−VSUB) and plotting CGSD−√ (Vbi−VSU)
B) The characteristic is obtained, and since the minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic is CFB ′ · LSD · W + 2CFL, the difference between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is obtained. 7. A method for measuring an overlap length of a MOSFET, comprising: a seventh process for obtaining an overlap length LSD which is a length in the gate length direction in the overlap region.
【請求項8】 半導体基板の表面部または該表面部のウ
ェル内に形成されたゲート長の異なる複数のMOSFE
Tについて、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイア
ス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧として
の前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソー
ス・ドレイン間に流れる電流を計測する計測手段と、 前記計測手段の計測結果に基づいてゲート−ソース・ド
レイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す複
数のCgc−Vg特性を求める第1の処理と、前記複数
のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存
性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、かつ前記C
gc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第2の処理
と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgに
おける各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcを求めてプロットすることによりCgc
−Lg特性を求める第3の処理と、前記第3の処理によ
り求めたCgc−Lg特性のCgc軸切片よりフリンジ
容量Cfを求める第4の処理と、前記Cgc−Lg特性
においてCgc=Cxとなる点からフリンジ容量Cfに
基づいてゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域
とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長さで
あるオーバーラップ長ΔL及び前記オーバーラップ領域
におけるゲートと前記拡散領域との間で形成されるオー
バーラップ容量Covを求める第5の処理とを行う処理
手段と、を有することを特徴とするMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定装置。
8. A plurality of MOSFEs having different gate lengths formed in a surface portion of a semiconductor substrate or in a well of the surface portion.
Measuring means for applying a DC bias voltage Vg and an AC voltage between a gate, a source, and a drain, and changing the DC bias voltage Vg as a gate voltage to measure a current flowing between the gate, the source, and the drain; A first process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on a measurement result of the measurement unit; and a gate length in the plurality of Cgc-Vg characteristics. The value Vx of the gate voltage Vg at which the dependence on Lg appears is determined, and
a second process for obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the gc-Vg characteristic, and a gate where the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics By obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the voltage Vg, Cgc is obtained.
A third process for obtaining the -Lg characteristic, a fourth process for obtaining the fringe capacitance Cf from the Cgc axis intercept of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process, and Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic. From the point of view, based on the fringe capacitance Cf, the overlap length ΔL which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain, and the distance between the gate and the diffusion region in the overlap region And a processing unit for performing a fifth process for obtaining the formed overlap capacitance Cov.
【請求項9】 前記処理手段は、前記第2の処理の代わ
りに、前記複数のCgc−Vg特性において任意の2つ
のゲート長Lm,Ln(m≠n)におけるゲート−ソー
ス・ドレイン間容量Cgcの差分をとり、その差分が最
大値に対してある割合の値でのゲート電圧Vgの値を前
記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対す
る依存性が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cg
c−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第6の処理を
行うことを特徴とする請求項8に記載のMOSFETの
オーバーラップ長・オーバーラップ容量測定装置。
9. The method according to claim 6, wherein the processing unit includes a gate-source-drain capacitance Cgc at any two gate lengths Lm and Ln (m ≠ n) in the plurality of Cgc-Vg characteristics, instead of the second processing. The gate voltage Vg at a ratio of the difference to the maximum value is defined as the gate voltage value Vx in which the dependence on the gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics, and the Cg
9. The overlap length and overlap capacitance of the MOSFET according to claim 8, wherein a sixth process of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the c-Vg characteristic is performed. measuring device.
【請求項10】 前記処理手段は、前記第2の処理の代
わりに、第1の処理で求めた前記複数のCgc−Vg特
性においてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲ
ート電圧Vgで微分した∂Cgc/∂Vgとゲート電圧
Vgとの関係を示す複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性
を求める第7の処理と、前記複数の∂Cgc/∂Vg−
Vg特性の分岐点を求めて前記複数の∂Cgc/∂Vg
−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れ
るゲート電圧Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−V
g特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレ
イン間容量Cgcの値Cxを求める第8の処理とを行う
ことを特徴とする請求項8に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定装置。
10. The processing means differentiates a gate-source-drain capacitance Cgc with a gate voltage Vg in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first processing, instead of the second processing. A seventh process for obtaining a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics indicating a relationship between Cgc / ∂Vg and a gate voltage Vg; and a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-
The branch point of the Vg characteristic is determined to obtain the plurality of ΔCgc / ΔVg.
The value of the gate voltage Vg at which the dependency on the gate length Lg appears in the -Vg characteristic is Vx, and the Cgc-V
9. The measurement of the overlap length and the overlap capacitance of the MOSFET according to claim 8, wherein an eighth process of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the g characteristic is performed. apparatus.
【請求項11】 前記処理手段は、前記第2の処理の代
わりに、第1の処理で求めたCgc−Vg特性のゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微
分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレイン間容量C
gcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/∂Lg(∂C
gc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係を示す∂/∂
Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求める第9の処
理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性
の立ち上がり点を求めて前記複数のCgc−Vg特性に
おいてゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧
Vgの値をVxとし、かつ前記Cgc−Vg特性からゲ
ート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量C
gcの値Cxを求める第10の処理とを行うことを特徴
とする請求項8に記載のMOSFETのオーバーラップ
長・オーバーラップ容量測定装置。
11. The processing means differentiates the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first processing by a gate voltage Vg instead of the second processing, and performs the differentiation. Gate-source-drain capacitance C
gc is further differentiated by the gate length Lg, ∂ / ∂Lg (∂C
gc / ∂Vg) and gate voltage Vgg / ∂
Ninth processing for obtaining the Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic, and obtaining the rising point of the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic to obtain the gate length in the plurality of Cgc-Vg characteristics. The value of the gate voltage Vg at which dependency on Lg appears is Vx, and the gate-source-drain capacitance C at the gate voltage Vx is determined from the Cgc-Vg characteristic.
9. The apparatus for measuring the overlap length and the overlap capacitance of a MOSFET according to claim 8, wherein a tenth process for obtaining a value Cx of gc is performed.
【請求項12】 前記処理手段は、前記第2の処理の代
わりに、第1の処理で求めたCgc−Vg特性のゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微
分し、かつ微分したゲート−ソース・ドレイン間容量C
gcを更に、ゲート長Lgで微分した∂/∂Lg(∂C
gc/∂Vg)とゲート電圧Vgとの関係を示す∂/∂
Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性を求める第9の処
理と、前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性
においてピークが生じるゲート電圧の値Vpと、前記∂
/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性における半値
幅をVw、定数をk(1.0<k<1.5)としてVx=Vp
−k・Vwとして求まるゲート電圧値Vxを前記複数の
Cgc−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性
が現れるゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg
特性からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcの値Cxを求める第11の処理とを行う
ことを特徴とする請求項8に記載のMOSFETのオー
バーラップ長・オーバーラップ容量測定装置。
12. The processing means differentiates the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first processing by a gate voltage Vg, and performs the differentiation in place of the second processing. Gate-source-drain capacitance C
gc is further differentiated by the gate length Lg, ∂ / ∂Lg (∂C
gc / ∂Vg) and gate voltage Vgg / ∂
Ninth processing for obtaining Lg (gCgc / ∂Vg) -Vg characteristics; gate voltage value Vp at which a peak occurs in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristics;
/ ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg = Vp, where Vw is the half-value width and k is the constant (1.0 <k <1.5) in the Vg characteristic.
The gate voltage value Vx obtained as −k · Vw is defined as the gate voltage value Vx that exhibits a dependency on the gate length Lg in the plurality of Cgc-Vg characteristics, and the Cgc-Vg
9. The apparatus according to claim 8, wherein an eleventh process of obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the characteristics is performed. .
【請求項13】 MOS容量パターンのC−V特性を測
定する際には、MOS容量パターンのゲート電極と基板
間に交流電圧および直流バイアス電圧Vgを印加し、M
OS容量パターンのゲート電極と基板間に流れる電流お
よび前記ゲート電極と基板との間に印加される電圧を計
測し、半導体基板の表面部または該表面部のウェル内に
形成されたゲート長Lgの異なる複数のMOSFETに
ついてゲート−基板間容量CGSUBを測定する際には、基
板に直流バイアス電圧VSUBを印加し、かつゲート−ソ
ース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vg、直流バイア
ス電圧VSUBおよび交流電圧を印加すると共に、直流バ
イアス電圧VSUBを変化させて前記複数のMOSFET
のゲート−基板間に流れる電流を計測する計測手段と、 前記計測手段の計測結果に基づいて、前記MOS容量パ
ターンのゲート電極と基板間に印加される直流バイアス
電圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性を求め、該
C−V特性より前記直流バイアス電圧Vgがフラットバ
ンド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート電極の単位
面積当たりのフラットバンド容量CFBを求める第1の処
理と、前記半導体基板の表面部または該表面部のウェル
内に形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート幅は
一定であってゲート長Lgの異なる複数のMOSFET
について基板に直流バイアス電圧VSUBが印加され、か
つゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧V
g、直流バイアス電圧VSUBおよび交流電圧が印加され
ると共に、直流バイアス電圧VSUBを変化させた際に得
られたVg=VSUB+VFBにおけるゲート−基板間に流
れる電流に基づいてゲート−基板間容量CGSUBを求める
第2の処理と、シミュレーションにより基板−ソース・
ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求める第3
の処理と、前記ゲート−基板間容量CGSUBを√(Vbi−
VSUB)に対してプロットして回帰直線を求め、該回帰
直線におけるCGSUB軸の切片の値がCFB・(Lg−2L
SD)・Wであることからゲートとソースまたはドレイン
となる拡散領域とのオーバーラップ領域におけるゲート
長方向の長さであるオーバーラップ長LSDを求める第4
の処理とを行う処理手段と、 を有することを特徴とするMOSFETのオーバーラッ
プ長測定装置。
13. When measuring CV characteristics of a MOS capacitance pattern, an AC voltage and a DC bias voltage Vg are applied between a gate electrode of the MOS capacitance pattern and the substrate,
The current flowing between the gate electrode and the substrate of the OS capacitance pattern and the voltage applied between the gate electrode and the substrate are measured, and the gate length Lg formed in the surface portion of the semiconductor substrate or the well of the surface portion is measured. When measuring the gate-substrate capacitance CGSUB for a plurality of different MOSFETs, a DC bias voltage VSUB is applied to the substrate, and a DC bias voltage Vg, a DC bias voltage VSUB, and an AC voltage are applied between the gate, source, and drain. And changing the DC bias voltage VSUB to change the plurality of MOSFETs.
Measuring means for measuring a current flowing between the gate and the substrate, and a relationship between a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern and the substrate and the capacitance C based on the measurement result of the measuring means. A first process of obtaining a CV characteristic shown in FIG. 1 and obtaining a flat band capacitance CFB per unit area of the gate electrode at a point where the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB from the CV characteristic; A plurality of MOSFETs having a constant overlap length LSD and a constant gate width and different gate lengths Lg formed in a surface portion of a substrate or a well of the surface portion.
The DC bias voltage VSUB is applied to the substrate, and the DC bias voltage VSUB is applied between the gate, source and drain.
g, the DC bias voltage VSUB and the AC voltage are applied, and the gate-substrate capacitance CGSUB is obtained based on the current flowing between the gate and the substrate at Vg = VSUB + VFB obtained when the DC bias voltage VSUB is changed. In the second process and simulation,
Third to find built-in potential Vbi between drains
And the gate-substrate capacitance CGSUB is changed to √ (Vbi−
VSUB) to obtain a regression line, and the intercept value of the CGSUB axis in the regression line is CFB · (Lg−2L).
SD) · W to determine the overlap length LSD which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain.
And a processing means for performing the processing of (1) and (2).
【請求項14】 MOS容量パターンのC−V特性を測
定する際には、拡散層上のMOS容量パターンのゲート
電極と拡散層間に交流電圧および直流バイアス電圧Vg
を印加し、MOS容量パターンのゲート電極と拡散層間
に流れる電流および前記ゲート電極と拡散層との間に印
加される電圧を計測し、半導体基板の表面部または該表
面部のウェル内に形成されたゲート長Lgの異なる複数
のMOSFETについてゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcを測定する際には、ゲート−ソース・ドレイン
間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲ
ート電圧としての前記直流バイアス電圧Vgもしくは基
板に印加する直流バイアス電圧VSUBを変化させてゲー
ト−ソース・ドレイン間に流れる電流を計測する計測手
段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記MOS
容量パターンのゲート電極と拡散層間に印加される直流
バイアス電圧Vgと容量Cとの関係を示すC−V特性を
求め、該C−V特性より前記直流バイアス電圧Vgがフ
ラットバンド電圧VFBに等しくなる点におけるゲート電
極の単位面積当たりの対拡散層フラットバンド容量CF
B'を求める第1の処理と、半導体基板の表面部または該
表面部のウェル内に形成された、オーバーラップ長LSD
及びゲート幅Wは一定であってゲート長Lgの異なる複
数のMOSFETについて、ゲート−ソース・ドレイン
間に直流バイアス電圧Vgおよび交流電圧が印加され、
ゲート電圧としての前記直流バイアス電圧Vgを変化さ
せた際に前記計測手段により計測されたゲート−ソース
・ドレイン間に流れる電流に基づいてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcとゲート電圧Vgとの関係を示す
複数のCgc−Vg特性を求める第2の処理と、前記複
数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおける各ゲ
ート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間容量C
gcを求めてプロットすることによりCgc−Lg特性
を求める第3の処理と、前記Cgc−Lg特性のCgc
軸の切片より片側のゲートフリンジ容量CFLを求める第
4の処理と、MOSFETの基板に印加する直流バイア
ス電圧VSUBを変化させながらゲート電圧VgがVg=
0におけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDを測
定する第5の処理と、シミュレーションにより基板−ソ
ース・ドレイン間のビルトインポテンシャルVbiを求め
る第6の処理と、前記ゲート−ソース・ドレイン間容量
CGSDを√(Vbi−VSUB)に対してプロットしてCGSD
−√(Vbi−VSUB)特性を求め、該CGSD−√(Vbi−
VSUB)特性におけるゲート−ソース・ドレイン間容量
CGSDの最小値がCFB'・LSD・W+2CFLであることか
らゲートとソースまたはドレインとなる拡散領域とのオ
ーバーラップ領域におけるゲート長方向の長さであるオ
ーバーラップ長LSDを求める第7の処理とを行う処理手
段と、を有することを特徴とするMOSFETのオーバ
ーラップ長測定装置。
14. When measuring CV characteristics of a MOS capacitance pattern, an AC voltage and a DC bias voltage Vg are applied between a gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer.
To measure the current flowing between the gate electrode and the diffusion layer of the MOS capacitor pattern and the voltage applied between the gate electrode and the diffusion layer. When measuring the gate-source-drain capacitance Cgc for a plurality of MOSFETs having different gate lengths Lg, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate-source-drain, and the DC bias as a gate voltage is applied. Measuring means for measuring the current flowing between the gate, source and drain by changing the voltage Vg or the DC bias voltage VSUB applied to the substrate;
A CV characteristic indicating a relationship between the capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode and the diffusion layer of the capacitance pattern is obtained. From the CV characteristic, the DC bias voltage Vg becomes equal to the flat band voltage VFB. Flat band capacitance CF per unit area of gate electrode at a point
A first process for obtaining B ', and an overlap length LSD formed in a surface portion of the semiconductor substrate or a well in the surface portion.
And a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate, source, and drain for a plurality of MOSFETs having a constant gate width W and different gate lengths Lg,
When the DC bias voltage Vg as the gate voltage is changed, the gate-source current is measured based on the current flowing between the gate-source-drain measured by the measurement means.
A second process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between the drain-to-drain capacitance Cgc and the gate voltage Vg; and a second process of obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics at the gate voltage Vg at which the gate-source-drain capacitance Cgc is saturated in the plurality of Cgc-Vg characteristics. Gate-source-drain capacitance C for each gate length Lg
a third process for obtaining Cgc-Lg characteristics by obtaining and plotting gc; and Cgc of the Cgc-Lg characteristics.
Fourth processing for obtaining the gate fringe capacitance CFL on one side from the axis intercept, and changing the gate voltage Vg to Vg = while changing the DC bias voltage VSUB applied to the MOSFET substrate.
A fifth process for measuring the gate-source-drain capacitance CGSD at 0, a sixth process for obtaining a built-in potential Vbi between the substrate, source and drain by simulation, and a process for calculating the gate-source-drain capacitance CGSD as √ CGSD plotted against (Vbi-VSUB)
-√ (Vbi-VSUB) characteristic is obtained, and the CGSD-√ (Vbi-
Since the minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the (VSUB) characteristic is CFB ′ · LSD · W + 2CFL, the length which is the length in the gate length direction in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain is over. And a processing unit for performing a seventh process for obtaining the lap length LSD.
【請求項15】 半導体基板の表面部または該表面部の
ウェル内に形成されたゲート長の異なる複数のMOSF
ETについて、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイ
アス電圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧とし
ての前記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソ
ース・ドレイン間に流れる電流を計測し、該計測結果に
基づいてゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲー
ト電圧Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を求
める第1の処理と、 前記複数のCgc−Vg特性においてゲート長Lgに対
する依存性が現れるゲート電圧Vgの値Vxを求め、か
つ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値Vxでのゲー
ト−ソース・ドレイン間容量Cgcの値Cxを求める第
2の処理と、前記複数のCgc−Vg特性においてゲー
ト−ソース・ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電
圧Vgにおける各ゲート長Lgに対するゲート−ソース
・ドレイン間容量Cgcを求めてプロットすることによ
りCgc−Lg特性を求める第3の処理と、 前記第3の処理により求めたCgc−Lg特性のCgc
軸切片よりフリンジ容量Cfを求める第4の処理と、 前記Cgc−Lg特性においてCgc=Cxとなる点か
らフリンジ容量Cfに基づいてゲートとソースまたはド
レインとなる拡散領域とのオーバーラップ領域における
ゲート長方向の長さであるオーバーラップ長ΔL及び前
記オーバーラップ領域におけるゲートと前記拡散領域と
の間で形成されるオーバーラップ容量Covを求める第
5の処理と、を有することを特徴とするMOSFETの
オーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法をコン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したコン
ピュータにより読み取り可能な記録媒体。
15. A plurality of MOSFs having different gate lengths formed in a surface portion of a semiconductor substrate or a well of the surface portion.
For ET, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between the gate and the source and the drain, and the DC bias voltage Vg as the gate voltage is changed to measure a current flowing between the gate and the source and the drain. A first process for obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on the above, and a dependency on a gate length Lg appears in the plurality of Cgc-Vg characteristics A second process of obtaining a value Vx of the gate voltage Vg and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic; A gate-source for each gate length Lg at a gate voltage Vg at which the source-drain capacitance Cgc is saturated; A third process of obtaining a Cgc-Lg characteristic by obtaining and plotting a capacitance Cgc between the drain and the drain; and a Cgc of the Cgc-Lg characteristic obtained by the third process.
A fourth process of obtaining a fringe capacitance Cf from an axis intercept; and a gate length in an overlap region between a gate and a diffusion region serving as a source or a drain based on the fringe capacitance Cf from the point where Cgc = Cx in the Cgc-Lg characteristic. A fifth process of obtaining an overlap length ΔL that is a length in the direction and an overlap capacitance Cov formed between the gate and the diffusion region in the overlap region. A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute the lap length / overlap capacity measuring method is recorded.
【請求項16】 前記第2の処理の代わりに、前記複数
のCgc−Vg特性において任意の2つのゲート長L
m,Ln(m≠n)におけるゲート−ソース・ドレイン
間容量Cgcの差分をとり、その差分が最大値に対して
ある割合の値でのゲート電圧Vgの値を前記複数のCg
c−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現
れるゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性
からゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcの値Cxを求める第6の処理、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
16. In place of the second processing, any two gate lengths L in the plurality of Cgc-Vg characteristics
The difference between the gate-source-drain capacitances Cgc at m, Ln (m ≠ n) is calculated, and the value of the gate voltage Vg at a ratio of the difference to a maximum value is calculated as the plurality of Cg.
a sixth process of obtaining a gate voltage value Vx at which dependence on the gate length Lg appears in the c-Vg characteristic, and calculating a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic; 2. The MOSFE according to claim 1, wherein:
A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measurement method of T is recorded.
【請求項17】 前記第2の処理の代わりに、第1の処
理で求めた前記複数のCgc−Vg特性においてゲート
−ソース・ドレイン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微
分した∂Cgc/∂Vgとゲート電圧Vgとの関係を示
す複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性を求める第7の処
理と、 前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性の分岐点を求め
て前記複数の∂Cgc/∂Vg−Vg特性においてゲー
ト長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧Vgの値を
Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電圧値
Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの値C
xを求める第8の処理と、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
17. Instead of the second process, in the plurality of Cgc-Vg characteristics obtained in the first process, a gate-source-drain capacitance Cgc is differentiated by a gate voltage Vg, and is expressed as {Cgc / ∂Vg}. A seventh process of obtaining a plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics indicating a relationship with a gate voltage Vg; and obtaining a branch point of the plurality of ∂Cgc / ∂Vg-Vg characteristics to obtain the plurality of ∂Cgc / ∂. The value of the gate voltage Vg at which the dependence on the gate length Lg appears in the Vg-Vg characteristic is Vx, and the value Cgc of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage Vx is obtained from the Cgc-Vg characteristic.
8. An MOSFE according to claim 1, further comprising: an eighth process for obtaining x.
A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measurement method of T is recorded.
【請求項18】 前記第2の処理の代わりに、第1の処
理で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、かつ微分し
たゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更に、ゲー
ト長Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)と
ゲート電圧Vgとの関係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/
∂Vg)−Vg特性を求める第9の処理と、 前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性の立ち
上がり点を求めて前記複数のCgc−Vg特性において
ゲート長Lgに対する依存性が現れるゲート電圧Vgの
値をVxとし、かつ前記Cgc−Vg特性からゲート電
圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcの
値Cxを求める第10の処理と、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
18. The gate-source-drain differential obtained by differentiating the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first processing by the gate voltage Vg instead of the second processing. Further, the inter-capacitance Cgc is differentiated by the gate length Lg, and the relation between ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg∂ / ∂Lg (∂Cgc /
A ninth process for determining the ∂Vg) -Vg characteristic; and determining a rising point of the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic to determine the dependence of the plurality of Cgc-Vg characteristics on the gate length Lg. And a tenth process for determining the value of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic, wherein the value of the appearing gate voltage Vg is Vx. Item 1. MOSFE according to item 1.
A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measurement method of T is recorded.
【請求項19】 前記第2の処理の代わりに、第1の処
理で求めたCgc−Vg特性のゲート−ソース・ドレイ
ン間容量Cgcをゲート電圧Vgで微分し、かつ微分し
たゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcを更に、ゲー
ト長Lgで微分した∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)と
ゲート電圧Vgとの関係を示す∂/∂Lg(∂Cgc/
∂Vg)−Vg特性を求める第9の処理と、 前記∂/∂Lg(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性におい
てピークが生じるゲート電圧の値Vpと、前記∂/∂L
g(∂Cgc/∂Vg)−Vg特性における半値幅をV
w、定数をk(1.0<k<1.5)としてVx=Vp−k・
Vwとして求まるゲート電圧値Vxを前記複数のCgc
−Vg特性においてゲート長Lgに対する依存性が現れ
るゲート電圧値Vxとし、かつ前記Cgc−Vg特性か
らゲート電圧値Vxでのゲート−ソース・ドレイン間容
量Cgcの値Cxを求める第11の処理と、 を有することを特徴とする請求項1に記載のMOSFE
Tのオーバーラップ長・オーバーラップ容量測定方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
19. The gate-source-drain capacitance obtained by differentiating the gate-source-drain capacitance Cgc of the Cgc-Vg characteristic obtained in the first processing by the gate voltage Vg instead of the second processing. Further, the inter-capacitance Cgc is differentiated by the gate length Lg, and the relation between ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) and the gate voltage Vg∂ / ∂Lg (∂Cgc /
A ninth process for determining the ∂Vg) -Vg characteristic; a gate voltage value Vp at which a peak occurs in the ∂ / ∂Lg (∂Cgc / ∂Vg) -Vg characteristic;
g (∂Cgc / ∂Vg) -Vg
w, a constant k (1.0 <k <1.5), and Vx = Vp−k ·
The gate voltage value Vx obtained as Vw is calculated by the plurality of Cgc values.
An eleventh process of obtaining a gate voltage value Vx at which dependency on the gate length Lg appears in the -Vg characteristic, and obtaining a value Cx of the gate-source-drain capacitance Cgc at the gate voltage value Vx from the Cgc-Vg characteristic; 2. The MOSFE according to claim 1, wherein:
A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute the overlap length / overlap capacity measurement method of T is recorded.
【請求項20】 MOS容量パターンのゲート電極と基
板間に印加される直流バイアス電圧Vgと容量Cとの関
係を示すC−V特性を求め、該C−V特性より前記直流
バイアス電圧Vgがフラットバンド電圧VFBに等しくな
る点におけるゲート電極の単位面積当たりのフラットバ
ンド容量CFBを求める第1の処理と、 半導体基板の表面部または該表面部のウェル内に形成さ
れた、オーバーラップ長LSD及びゲート幅Wは一定であ
ってゲート長Lgの異なる複数のMOSFETについて
基板に直流バイアス電圧VSUBを印加し、かつゲート−
ソース・ドレイン間に直流バイアス電圧Vg、直流バイ
アス電圧VSUBおよび交流電圧を印加すると共に、直流
バイアス電圧VSUBを変化させながらVg=VSUB+VFB
におけるゲート−基板間容量CGSUBを測定する第2の処
理と、 シミュレーションにより基板−ソース・ドレイン間のビ
ルトインポテンシャルVbiを求める第3の処理と、 前記ゲート−基板間容量CGSUBを√(Vbi−VSUB)に
対してプロットして回帰直線を求め、該回帰直線におけ
るCGSUB軸の切片の値がCFB・(Lg−2LSD)・Wで
あることからゲートとソースまたはドレインとなる拡散
領域とのオーバーラップ領域におけるゲート長方向の長
さであるオーバーラップ長LSDを求める第4の処理と、 を有することを特徴とするMOSFETのオーバーラッ
プ長測定方法をコンピュータに実行させるためのプログ
ラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録
媒体。
20. A CV characteristic showing a relationship between a capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between a gate electrode of a MOS capacitance pattern and a substrate is obtained, and the DC bias voltage Vg is flattened from the CV characteristic. A first process for obtaining a flat band capacitance CFB per unit area of a gate electrode at a point equal to the band voltage VFB; and an overlap length LSD and a gate formed in a surface portion of a semiconductor substrate or a well in the surface portion. A DC bias voltage VSUB is applied to the substrate for a plurality of MOSFETs having a constant width W and different gate lengths Lg, and
While applying the DC bias voltage Vg, the DC bias voltage VSUB and the AC voltage between the source and the drain, and changing the DC bias voltage VSUB, Vg = VSUB + VFB
A second process of measuring the gate-substrate capacitance CGSUB in the above, a third process of obtaining a built-in potential Vbi between the substrate-source / drain by simulation, and a process of calculating the gate-substrate capacitance CGSUB by − (Vbi−VSUB). And the intercept of the CGSUB axis in the regression line is CFB · (Lg−2LSD) · W, so that in the overlap region between the gate and the diffusion region serving as the source or drain. A fourth process for obtaining an overlap length LSD which is a length in the gate length direction; and a computer readable program recorded with a program for causing the computer to execute a MOSFET overlap length measurement method. recoding media.
【請求項21】 拡散層上のMOS容量パターンのゲー
ト電極と拡散層間に印加される直流バイアス電圧Vgと
容量Cとの関係を示すC−V特性を求め、該C−V特性
より前記直流バイアス電圧Vgがフラットバンド電圧V
FBに等しくなる点におけるゲート電極の単位面積当たり
の対拡散層フラットバンド容量CFB'を 求める第1の処
理と、半導体基板の表面部または該表面部のウェル内に
形成された、オーバーラップ長LSD及びゲート幅Wは一
定であってゲート長Lgの異なる複数のMOSFETに
ついて、ゲート−ソース・ドレイン間に直流バイアス電
圧Vgおよび交流電圧を印加し、ゲート電圧としての前
記直流バイアス電圧Vgを変化させてゲート−ソース・
ドレイン間に流れる電流を計測し、該計測結果に基づい
てゲート−ソース・ドレイン間容量Cgcとゲート電圧
Vgとの関係を示す複数のCgc−Vg特性を求める第
2の処理と、 前記複数のCgc−Vg特性においてゲート−ソース・
ドレイン間容量Cgcが飽和するゲート電圧Vgにおけ
る各ゲート長Lgに対するゲート−ソース・ドレイン間
容量Cgcを求めてプロットすることによりCgc−L
g特性を求める第3の処理と、 前記Cgc−Lg特性のCgc軸の切片より片側のゲー
トフリンジ容量CFLを求める第4の処理と、 MOSFETの基板に印加する直流バイアス電圧VSUB
を変化させながらゲート電圧VgがVg=0におけるゲ
ート−ソース・ドレイン間容量CGSDを測定する第5の
処理とシミュレーションにより基板−ソース・ドレイン
間のビルトインポテンシャルVbiを求める第6の処理
と、前記ゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDを√
(Vbi−VSUB)に対してプロットしてCGSD−√(Vbi
−VSUB)特性を求め、該CGSD−√(Vbi−VSUB)特
性におけるゲート−ソース・ドレイン間容量CGSDの最
小値がCFB'・LSD・W+2CFLであることからゲート
とソースまたはドレインとなる拡散領域とのオーバーラ
ップ領域におけるゲート長方向の長さであるオーバーラ
ップ長LSDを求める第7の処理と、を有することを特徴
とするMOSFETのオーバーラップ長測定方法をコン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したコン
ピュータにより読み取り可能な記録媒体。
21. A CV characteristic showing a relationship between a capacitance C and a DC bias voltage Vg applied between the gate electrode of the MOS capacitance pattern on the diffusion layer and the diffusion layer, and the DC bias is obtained from the CV characteristic. Voltage Vg is flat band voltage V
A first process for obtaining a diffusion band flat band capacitance CFB 'per unit area of the gate electrode at a point equal to FB, and an overlap length LSD formed in a surface portion of the semiconductor substrate or a well in the surface portion. For a plurality of MOSFETs having a constant gate width W and different gate lengths Lg, a DC bias voltage Vg and an AC voltage are applied between a gate, a source, and a drain to change the DC bias voltage Vg as a gate voltage. Gate-source
A second process of measuring a current flowing between the drains and obtaining a plurality of Cgc-Vg characteristics indicating a relationship between a gate-source-drain capacitance Cgc and a gate voltage Vg based on the measurement result; Gate-source
By obtaining and plotting the gate-source-drain capacitance Cgc with respect to each gate length Lg at the gate voltage Vg at which the drain-to-drain capacitance Cgc is saturated, Cgc-L
a third process for obtaining a g characteristic, a fourth process for obtaining a gate fringe capacitance CFL on one side from an intercept of a Cgc axis of the Cgc-Lg characteristic, and a DC bias voltage VSUB applied to a MOSFET substrate.
The fifth process of measuring the gate-source-drain capacitance CGSD when the gate voltage Vg is Vg = 0 while changing the gate voltage Vg, and the sixth process of obtaining the built-in potential Vbi between the substrate-source-drain by simulation, -Source-drain capacitance CGSD
(Vbi-VSUB) and plotting CGSD-√ (Vbi-VSUB)
−VSUB) characteristic, and the minimum value of the gate-source-drain capacitance CGSD in the CGSD-√ (Vbi-VSUB) characteristic is CFB ′ · LSD · W + 2CFL. And a seventh process for obtaining an overlap length LSD which is a length in the gate length direction in the overlap area of the MOSFET. A program for causing a computer to execute a method for measuring an overlap length of a MOSFET is recorded. A computer-readable recording medium.
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