JP3972076B2 - テスト用回路、ウェハ、測定装置、デバイス製造方法、及び表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体回路等の複数の電子デバイスが形成されるウェハ、当該ウェハの電気的特性を測定する測定装置、当該ウェハの電気的特性のバラツキに応じて、電子デバイスを選別するデバイス製造方法、及び当該電気的特性のバラツキを表示する表示装置に関する。特に、本発明は、TEG(Test Element Group)等のテスト用回路を設けたウェハに関する。
近年、半導体素子の物理寸法の微細化が著しい。また、素子の微細化に伴い、素子の特性に影響を与える欠陥寸法も減少している。これらの半導体素子及び欠陥の微細化により、素子の特性のバラツキが増大しており、回路製造時の課題となっている。例えば、MOSトランジスタの閾値電圧、電流電圧特性等のバラツキの大きさが、回路全体の信頼性、及び回路製造時の歩留まりに大きく寄与している。
また、上述した統計的なバラツキに加え、1万〜100万個に数個程度の割合で発生する、ビット不良、スポット不良等の局所的な不良も、回路の信頼性、歩留まりを支配する要因であり、回路製造時の課題となっている。
デバイスの信頼性、製造時の歩留まりを向上させる方法として、素子の特性のバラツキに応じた回路の設計を行うことが考えられる。つまり、当該バラツキを許容する設計を行うことにより、デバイスの信頼性、歩留まりを向上させることができる。
従来、素子のバラツキを測定する方法として、複数の半導体回路を形成するウェハに複数のTEGを設け、各TEGに含まれる複数の単体素子の特性を評価する方法が知られている。即ち、TEGに含まれる単体素子を、回路の実動作時に使用される素子と同様のプロセスにより形成し、TEGに含まれる単体素子の特性のバラツキに基づいて、実動作素子の特性のバラツキを推定している。
関連する特許文献等は、現在認識していないため、その記載を省略する。
しかし、従来のTEGは、TEGに含まれる同一プロセス、同一デバイスサイズの単体素子が、ウェハ内に数十個程度しか設けられておらず、多数の素子の特性を測定することができず、特性のバラツキを精度よく評価することができなかった。このため、従来のデバイスの設計においては、バラツキの許容度を過剰に考慮した設計(ワーストケース設計)を行う必要がある。その結果、素子の面積効率が悪化し、回路の製造コストが増大するという問題が生じている。また、微細化が進む近年の半導体素子においては、このようなワーストケース設計では、回路を設計することができない場合がある。
また、従来のTEGは、実動作回路において局所的に発生する不良原因を特定できない。このため、局所的に発生する不良の特定は、全製造工程を行った後の実動作回路を評価して特定する必要があり、多大なコスト、時間を必要としていた。
このため本発明は、上述した課題を解決することのできるウェハ、測定装置、デバイス製造方法、及び表示装置を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
上記課題を解決するために本発明の第1の形態においては、ゲート電圧が印加される複数の電子デバイス及びテスト用回路が形成されるウェハであって、テスト用回路は、電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタと、それぞれの被測定トランジスタを順次選択する選択部と、選択部が順次選択した被測定トランジスタのソース電圧を、アナログの出力電圧として順次出力する出力部とを有するウェハを提供する。
テスト用回路は、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソースドレイン間電流を規定する複数の電流源と、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、予め定められたゲート電圧を、それぞれ対応する被測定トランジスタのゲート端子に印加する複数のゲート電圧制御部とを更に備え、出力部は、選択部が順次選択した被測定トランジスタのソース電圧を順次出力してよい。
複数の被測定トランジスタは、ウェハの面内において直交する行方向及び列方向に沿って、それぞれが電気的に並列に設けられ、選択部は、行方向における被測定トランジスタの位置を選択する行方向選択部と、列方向における被測定トランジスタの位置を選択する列方向選択部とを有してよい。
行方向選択部及び列方向選択部は、与えられる選択信号を、被測定トランジスタの位置を示す位置信号に変換するデコーダ又はシフトレジスタ等の回路をそれぞれ有してよい。テスト用回路は、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソース電圧を、ドレイン端子に受け取る複数の列方向選択トランジスタと、被測定トランジスタが設けられる行方向の位置毎に設けられ、それぞれの行方向の位置に設けられた列方向選択トランジスタのソース電圧を特性測定部に供給するか否かを選択する複数の行方向選択トランジスタとを更に備え、列方向選択部は、列方向の位置毎に、複数の列方向選択トランジスタを順次オン状態に制御し、行方向選択部は、複数の行方向選択トランジスタを順次オン状態に制御してよい。
電流源は、行方向において略同一の位置に設けられる複数の被測定トランジスタに対して共通に設けられてよい。複数の被測定トランジスタは、行方向における位置毎に予め定められたプロセスルール、デバイスサイズで形成されてよい。
テスト用回路のそれぞれのゲート電圧制御部は、被測定トランジスタのゲート端子と接続されるPN接合を有するスイッチ用トランジスタを有し、スイッチ用トランジスタは、被測定トランジスタをオン状態とするゲート電圧と、被測定トランジスタをオフ状態とするゲート電圧とを、被測定トランジスタに順次印加してよい。
テスト用回路は、半導体回路間の境界に設けられてよい。複数の半導体回路と対応してテスト用回路を複数備え、それぞれのテスト用回路は、対応する半導体回路の内部に設けられてよい。また、複数のテスト用回路のみをウェハ内に設けてもよい。
本発明の第2の形態においては、上述した第1の形態のウェハにおける電気的特性を測定する測定装置であって、それぞれのゲート電圧制御部に、対応する被測定トランジスタをオン状態に制御するゲート電圧を、対応する被測定トランジスタのゲート端子に印加させるゲート制御部と、それぞれの被測定トランジスタのゲート電圧、及び出力部が出力するそれぞれのソース電圧に基づいて、それぞれの被測定トランジスタの閾値電圧を算出する特性測定部とを備える測定装置を提供する。
測定装置は、それぞれの電流源に、略同一のソースドレイン間電流を生成させる電流制御部を更に備え、特性測定部は、それぞれの被測定トランジスタの閾値電圧のバラツキを算出してよい。
測定装置は、それぞれの電流源が生成するソースドレイン間電流を順次変化させる電流制御部を更に備え、特性測定部は、それぞれの被測定トランジスタに対して、電流制御部が順次変化させるソースドレイン間電流毎にソース電圧を測定し、それぞれの被測定トランジスタの電流電圧特性を算出してよい。
本発明の第3の形態においては、第1の形態に関するウェハにおける電気的特性を測定する測定装置であって、それぞれのスイッチ用トランジスタに、対応する被測定トランジスタをオン状態とするゲート電圧と、被測定トランジスタをオフ状態とするゲート電圧とを、被測定トランジスタに順次印加させるゲート制御部と、それぞれの被測定トランジスタに対して、オン状態時のソース電圧と、オン状態からオフ状態に切り替わってから所定の時間経過した後のソース電圧とを測定し、ソース電圧の変化に基づいて、PN接合におけるリーク電流を算出する特性測定部とを備える測定装置を提供する。
本発明の第4の形態においては、複数の電子デバイス及びテスト用回路が形成されるウェハであって、テスト用回路は、電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタと、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加する複数のゲート電圧制御部と、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に電圧を印加し、被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を略一定に制御する複数の電圧印加部と、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子から出力されるゲートリーク電流を積分する積分容量と、それぞれの被測定トランジスタを順次選択する選択部と、選択部が順次選択する被測定トランジスタに対応する積分容量の電圧を順次出力する出力部とを有するウェハを提供する。
テスト用回路は、それぞれの被測定トランジスタのゲート絶縁膜に電気的ストレスを印加するストレス印加部と、ストレス印加部が電気的ストレスを印加した後に、被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子と、積分容量とを電気的に接続するスイッチ部と
を更に有してよい。
を更に有してよい。
電圧印加部は、被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に印加するべき電圧に応じたゲート電圧が与えられ、ソース端子がスイッチ部を介して被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に接続され、ドレイン端子が積分容量に接続されるNMOSトランジスタと、NMOSトランジスタと並列に設けられ、被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に印加するべき電圧に応じたゲート電圧が与えられ、ドレイン端子がスイッチ部を介して被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に接続され、ソース端子が積分容量に接続されるPMOSトランジスタとを有してよい。
スイッチ部は、被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子をストレス印加部に接続するか否かを切り替える第1のスイッチと、被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子を積分容量に接続するか否かを切り替える第2のスイッチとを有してよい。
本発明の第5の形態においては、第4の形態のウェハの特性を測定する測定装置であって、ゲート電圧制御部に、被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加させ、電圧印加部に、被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電界を略一定に制御させる制御部と、所定の期間における、出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、それぞれの被測定トランジスタのゲートリーク電流を算出する特性測定部とを備える測定装置を提供する。
制御部は、ゲート電圧制御部に、略0Vのゲート電圧と、正又は負の電圧値のゲート電圧とを順次被測定トランジスタに印加させ、特性測定部は、選択部が選択した被測定トランジスタに略0Vのゲート電圧が印加した状態で、所定の期間における出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、バックグラウンド電流の第1の電流値を算出し、当該被測定トランジスタに正又は負の電圧値のゲート電圧が印加した状態で、所定の期間における出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、バックグラウンド電流とゲートリーク電流との和の第2の電流値を算出し、第1の電流値と第2の電流値との差分に基づいて、当該被測定トランジスタのゲートリーク電流の電流値を算出してよい。
本発明の第6の形態においては、ウェハ上に複数の電子デバイスを形成するデバイス製造方法であって、ウェハ上に複数の電子デバイスを形成するステップと、ウェハ上に複数のテスト用回路を形成するステップと、複数のテスト用回路の電気的特性を測定するステップと、複数のテスト用回路が設けられた位置と、それぞれのテスト用回路の電気的特性とに基づいて、それぞれの電子デバイスの良否を判定するステップとを備えるデバイス製造方法を提供する。
テスト用回路を形成するステップは、電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタを、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、それぞれの被測定トランジスタを順次選択する選択部を、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、選択部が順次選択した被測定トランジスタのソース電圧を順次出力する出力部を、それぞれのテスト用回路について形成するステップとを有してよい。
テスト用回路を形成するステップは、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソースドレイン間電流を規定する複数の電流源を、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、予め定められたゲート電圧を、それぞれ対応する被測定トランジスタのゲート端子に印加する複数のゲート電圧制御部を、それぞれのテスト用回路について形成するステップとを更に有してよい。
電気的特性を測定するステップは、それぞれのテスト用回路について、選択部が順次選択した被測定トランジスタのソース電圧を出力部に順次出力させるステップと、それぞれのテスト用回路について、それぞれのゲート電圧制御部に、対応する被測定トランジスタをオン状態に制御するゲート電圧を、対応する被測定トランジスタのゲート端子に印加させるステップと、それぞれのテスト用回路について、それぞれの被測定トランジスタのゲート電圧、及び出力部が出力するそれぞれのソース電圧に基づいて、それぞれの被測定トランジスタの閾値電圧を算出するステップとを有してよい。
テスト用回路を形成するステップは、電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタを、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加する複数のゲート電圧制御部を、それぞれのテスト用回路に形成するステップと、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に電圧を印加し、被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を略一定に制御する複数の電圧印加部を、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子から出力されるゲートリーク電流を積分する複数の積分容量を、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、それぞれの被測定トランジスタを順次選択する選択部を、それぞれのテスト用回路について形成するステップと、選択部が順次選択する被測定トランジスタに対応する積分容量の電圧を順次出力する出力部を、それぞれのテスト用回路について形成するステップとを有してよい。
電気的特性を測定するステップは、それぞれのテスト用回路について、ゲート電圧制御部に、被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加させ、電圧印加部に、被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を略一定に制御させるステップと、それぞれのテスト用回路について、所定の期間における、出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、それぞれの被測定トランジスタのゲートリーク電流を算出するステップとを有してよい。
本発明の第7の形態においては、ウェハに設けられた複数の被測定トランジスタの閾値電圧のバラツキを表示する表示装置であって、それぞれの被測定トランジスタの閾値電圧を測定する測定装置と、測定装置が測定した被測定トランジスタの閾値電圧と、ウェハの面内におけるそれぞれの被測定トランジスタの位置とを対応づけて格納する格納部と、ウェハの面内と対応する表示面に、それぞれの被測定トランジスタの位置と対応する座標に、それぞれの被測定トランジスタの閾値電圧の電圧値に応じた特性情報を表示する表示部とを備える表示装置を提供する。
表示部は、それぞれの被測定トランジスタと対応する表示面の座標に、それぞれの閾値電圧の電圧値に応じた明度を有する特性情報を表示してよい。表示部は、それぞれの被測定トランジスタと対応する表示面の座標に、それぞれのリーク電流の電流値に応じた色相を有する特性情報を表示してよい。
本発明の第8の形態においては、ウェハに設けられた複数の被測定トランジスタのリーク電流のバラツキを表示する表示装置であって、それぞれの被測定トランジスタのリーク電流を測定する測定装置と、測定部が測定した被測定トランジスタのリーク電流と、ウェハの面内におけるそれぞれの被測定トランジスタの位置とを対応づけて格納する格納部と、ウェハの面内と対応する表示面に、それぞれの被測定トランジスタの位置と対応する座標に、それぞれの被測定トランジスタのリーク電流の電流値に応じた特性情報を表示する表示部とを備える表示装置を提供する。
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
本発明によれば、ウェハ面内に設けられた多数の被測定トランジスタにおける閾値電圧、電流電圧特性、リーク電流のバラツキを、高精度かつ短時間に測定することができる。また、ウェハ面内における特性のバラツキの分布を表示し、欠陥箇所の特定と原因の解析を容易に行うことができる。
10・・・テストヘッド、12・・・ADC、14・・・制御部、16・・・特性測定部、18・・・表示装置、100・・・測定装置、300・・・テスト用回路、302・・・行方向選択部、304・・・列方向選択部、306・・・行方向選択トランジスタ、310・・・セル、312・・・スイッチ用トランジスタ、314・・・被測定トランジスタ、316・・・列方向トランジスタ、318・・・電流源、320・・・出力部、330・・・領域、370・・・ゲートリーク電流測定領域、371・・・ゲート電圧制御部、372・・・被測定トランジスタ、374・・・第1のスイッチ、376・・・第2のスイッチ、378、380・・・リセット用トランジスタ、382・・・電圧印加部、384・・・NMOSトランジスタ、386・・・PMOSトランジスタ、388・・・積分容量、390・・・出力用トランジスタ、392・・・列方向トランジスタ、394・・・ストレス印加部、395、397・・・トランジスタ、396・・・列方向選択トランジスタ、500・・・ウェハ、510・・・電子デバイス
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の実施形態に係る測定装置100の構成を示す図である。測定装置100は、複数の電子デバイスが形成されるウェハ500の電気的特性を測定する装置であって、テストヘッド10、ADC12、制御部14、特性測定部16、及び表示装置18を備える。
テストヘッド10は、ウェハ500に設けられるテスト用回路と電気的に接続され、当該テスト用回路と信号の授受を行う。制御部14は、テストヘッド10を介して、ウェハ500のテスト用回路を制御する。ADC12は、テストヘッド10を介して、ウェハ500のテスト用回路が出力する信号を、デジタルデータに変換する。
特性測定部16は、ADC12が出力するデジタルデータに基づいて、ウェハ500のテスト用回路の電気的特性を測定する。例えば、特性測定部16は、当該テスト用回路に含まれるそれぞれの被試験トランジスタの閾値電圧、電流電圧特性、リーク電流等を測定する。
表示装置18は、各被試験トランジスタの電気的特性を表示する。例えば、表示装置18は、各被試験トランジスタの閾値電圧の電圧値に応じた特性情報を、表示装置18の表示面において各被試験トランジスタに対応する座標に表示する。
図2は、ウェハ500の表面の一例を示す図である。ウェハ500の表面には、複数の電子デバイス510と、テスト用回路300が形成される。電子デバイス510は、実動作デバイスとして出荷されるべきデバイスである。テスト用回路300は、電子デバイス510毎に、電子デバイス510の内部に設けられてよい。また他の例では、ウェハ500の表面に、複数のテスト用回路300のみを形成してもよい。また更なる他の例では、図2に示すように、各電子デバイス510の境界毎に設けられていてもよい。
図3は、テスト用回路300の回路レイアウトの一例を示す図である。テスト用回路300は、同一又は複数のプロセスルール、デバイスサイズで形成した複数の被測定トランジスタが設けられる領域330と、ゲートリーク電流測定領域370を有する。領域330に複数のプロセスルールやデバイスサイズの被測定トランジスタを設ける場合には、領域330は水平方向に複数に分割され、分割領域毎に異なるプロセスルールやデバイスサイズで被測定トランジスタが形成される。
図4は、領域330における回路構成の一例を示す図である。領域330において、テスト用回路300は、行方向選択部302、列方向選択部304、複数の行方向選択トランジスタ(306−1、306−2、以下306と総称する)、複数の電流源(318−1、318−2、以下318と総称する)、出力部320、及び複数のセル(310−1〜310−4、以下310と総称する)を有する。行方向選択トランジスタ306及び電流源318は、行方向に沿って設けられるセル310群毎に設けられる。
複数のセル310は、ウェハ500の面内において行列のマトリックスをなす行方向及び列方向に沿って、それぞれが並列に設けられる。本例においては、行方向及び列方向に2つずつのセル310を設けた回路を示すが、行方向及び列方向に更に多数のセル310を設けることができる。また、複数のセル310は、図3において説明した複数の分割領域に渡って設けられる。例えば、各分割領域は、行方向に128列、列方向に512行のセル310を有する。この場合、セル310に含まれる素子のプロセスルールやデバイスサイズは、分割領域毎に異なる。
各セル310は、被測定トランジスタ314、スイッチ用トランジスタ312、及び列方向選択トランジスタ316を有する。各セル310のトランジスタは、電子デバイス510が有する実動作トランジスタと同一のプロセスにより形成されるMOSトランジスタであってよい。
各セル310の被測定トランジスタ314は、互いに電気的に並列に設けられる。それぞれの被測定トランジスタ314のドレイン端子には、予め定められた電圧VDDが与えられる。被測定トランジスタ314のウェル電圧を与える端子は図示していないが、ウェル電圧端子は接地電位に接続してよく、またウェル電圧をトランジスタ毎に独立に制御できるようにして、被測定トランジスタ314のウェル電圧端子とドレイン端子とを接続してもよい。また、被測定トランジスタ314は、NMOSトランジスタ又はPMOSトランジスタのいずれであってもよい。図4に示す電圧VDD、電圧VG、電圧φj、電圧VREFは、図1に示した制御部14がテスト用回路300に供給してよい。
各セル310のスイッチ用トランジスタ312は、各セルの被測定トランジスタ314と対応して設けられ、予め定められたゲート電圧を、それぞれ対応する被測定トランジスタ314のゲート端子に印加するゲート電圧制御部として機能する。本例において、スイッチ用トランジスタ312のソース端子には予め定められた電圧VGが与えられ、ゲート端子にはスイッチ用トランジスタ312の動作を制御する電圧φjが与えられ、ソース端子は被測定トランジスタ314のゲート端子に接続される。つまり、スイッチ用トランジスタ312は、電圧φjによってオン状態に制御された場合、電圧VGと略等しい電圧を被測定トランジスタ314のゲート端子に印加し、オフ状態に制御された場合、初期電圧が略VGの浮遊状態の電圧を被測定トランジスタ314のゲート端子に印加する。
図4では、電圧φjを全セル310一括に印加する例を示したが、他の例においては、PN接合リーク電流測定時のリーク時間を全セル同一にするために、電圧φjを列方向選択部304から、行方向に並ぶセル310毎にパルス信号として順次印加してもよい。
各セル310の列方向選択トランジスタ316は、各セルの被測定トランジスタと対応して設けられる。本例においてそれぞれの列方向選択トランジスタ316のソース端子は、被測定トランジスタ314のドレイン端子に接続される。また、列方向選択トランジスタ316のドレイン端子は、対応する行方向選択トランジスタ306のドレイン端子に接続される。つまり、それぞれの行方向選択トランジスタ306のドレイン端子は、対応する複数の列方向選択トランジスタ316のドレイン端子と接続される。
列方向選択部304は、列方向に沿って設けられる複数のセル310群(本例においては、セル群(310−1、310−2)及びセル群(310−3、310−4))を順次選択する。また、行方向選択部302は、行方向に沿って設けられる複数のセル310群(本例においては、セル群(310−1、310−3)及びセル群(310−2、310−4))を順次選択する。このような構成により、列方向選択部304及び行方向選択部302は、各セル310を順次選択する。
本例において、列方向選択部304は、制御部14から与えられる選択信号に応じた列方向の位置毎に、各列方向のセル群に設けられた列方向選択トランジスタ316を順次オン状態に制御する。また、行方向選択部302は、制御部14から与えられる選択信号に応じた行方向の位置毎に、各行方向のセル群に対応して設けられた行方向選択トランジスタ306を順次オン状態に制御する。制御部14は、各セル310を順次選択する選択信号を、列方向選択部304及び行方向選択部302に供給する。また、行方向選択部302及び列方向選択部304は、与えられる選択信号を、選択すべきセル310の位置を示す位置信号に変換するデコーダやシフトレジスタ等の回路であってよい。ここで、位置信号とは、選択信号に応じて選択すべきセル310に対応する行方向選択トランジスタ306及び列方向選択トランジスタ316をオン状態に制御する信号である。
このような構成により、各セル310に設けられた被測定トランジスタ314を順次選択する。そして、順次選択された被測定トランジスタ314のソース電圧が出力部320に順次与えられる。出力部320は、与えられるソース電圧をテストヘッド10に順次出力する。出力部320は、例えばボルテージフォロワバッファである。測定装置100は、それぞれの被測定トランジスタ314のソース電圧に基づいて、被測定トランジスタ314の閾値電圧、電流電圧特性、低周波雑音、PN接合リーク電流等の電気的特性を測定する。
また、各電流源318は、予め定められた電圧VREFをゲート端子に受け取るMOSトランジスタである。各電流源318のソース端子は、対応する複数の列方向選択トランジスタ316のドレイン端子に接続される。つまり、各電流源318は、行方向において略同一の位置に設けられる複数の被測定トランジスタ314に対して共通に設けられ、対応する被測定トランジスタ314に流れるソースドレイン間電流を規定する。
図3に示した回路構成によれば、それぞれのテスト用回路300において、複数の被測定トランジスタ314を電気的に順次選択し、選択した被測定トランジスタ314のソース電圧を順次出力することができるので、それぞれの被測定トランジスタ314のソース電圧を短時間に高速に測定することができる。このため、多数の被測定トランジスタ314をウェハ500に設けた場合であっても、短時間で全ての被測定トランジスタ314について測定することができる。本例においては、ウェハ500の面内に、1万〜1000万個程度の被測定トランジスタ314を設けてよい。多数の被測定トランジスタ314について測定を行うことにより、被測定トランジスタ314の特性のバラツキを精度よく算出することができる。
図5は、それぞれの被測定トランジスタ314の閾値電圧を測定する場合の、測定装置100の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部14は、テスト用回路300に、図4において説明した電圧VDD、電圧VG、電圧φj、電圧VREFを供給する(S440)。このとき、制御部14は、一定の電圧VREFを各電流源318に供給し、各電流源318に同一の定電流を生成させる電流制御部として機能する。また、制御部14は、被測定トランジスタ314をオン状態に制御するゲート電圧VGを供給し、それぞれのスイッチ用トランジスタ312をオン状態に制御する電圧φjを供給する。このような制御により、制御部14は、それぞれの被測定トランジスタ314のゲート端子に、当該被測定トランジスタ314をオン状態に制御するゲート電圧が印加させるゲート制御部として機能する。
次に、制御部14は、閾値電圧を測定するべき被測定トランジスタ314を選択する選択信号を、行方向選択部302及び列方向選択部304に供給する(S442)。そして、ADC12は、出力部320の出力電圧を測定する(S444)。ADC12は、当該出力電圧を測定した旨を、制御部14に通知してよい。制御部14は、当該通知を受けた場合に、次の被測定トランジスタ314を選択してよい。
次に、特性測定部16は、当該被測定トランジスタ314に印加されるゲート電圧VG、及び出力部320の出力電圧に基づいて、それぞれの被測定トランジスタ314の閾値電圧を算出する(S446)。被測定トランジスタ314の閾値電圧は、例えばゲート電圧VGと出力電圧との差分、即ち被測定トランジスタ314におけるゲートソース間電圧を算出することにより得ることができる。
次に、制御部14は、全ての被測定トランジスタ314について閾値電圧を測定したか否かを判定し(S448)、まだ測定していない被測定トランジスタ314がある場合には、次の被測定トランジスタ314を選択し、S444及びS446の処理を繰り返す。全ての被測定トランジスタ314について閾値電圧を測定した場合、特性測定部16は、閾値電圧のバラツキを算出する(S450)。そして、表示装置18は、特性測定部16が算出した閾値電圧のバラツキを表示する(S452)。
このような動作により、複数の被測定トランジスタ314の閾値電圧のバラツキを効率よく測定することができる。また、プロセスルール毎に、被測定トランジスタ314の閾値電圧のバラツキを測定することができる。また、ウェハ500に設けられた複数のテスト用回路300に対して測定を行うことにより、ウェハ500の表面における閾値電圧のバラツキの分布を測定することができる。
図6は、被測定トランジスタ314の閾値電圧のバラツキの一例を示す図である。図6において、横軸は閾値電圧を示し、縦軸は各閾値電圧が現れる頻度を示す。また、図6においては、閾値電圧の分布を、被測定トランジスタ314のデバイスサイズ毎に示す。デバイスサイズが異なる被測定トランジスタ314は、ゲート長等が異なるため、閾電圧は変化する。このため、各デバイスサイズについての閾値電圧の分布は、ピーク値がそれぞれ異なる。
図6に示すように、測定装置100によれば、各デバイスサイズで形成した被測定トランジスタ314の閾値電圧のバラツキを精度よく測定することができるので、各デバイスサイズで実動作回路を設計する場合に、設計マージンを低減することができる。このため、実動作回路の面積効率を向上させ、設計コストを低減することができる。
また、実動作回路であるそれぞれの電子デバイス510の内部にテスト用回路300を設けた場合、テスト用回路300に含まれる被測定トランジスタ314の特性のバラツキを測定することにより、電子デバイス510に含まれる実動作トランジスタの特性のバラツキを推定することができる。このため、被測定トランジスタ314の特性のバラツキに基づいて、電子デバイス510の良否を効率よく判定することができる。
図7は、表示装置18の表示部が表示する閾値電圧のバラツキを示す図である。表示装置18は、測定装置100が測定したそれぞれの被測定トランジスタ314の閾値電圧と、ウェハ500の面内におけるそれぞれの被測定トランジスタ314の位置とを対応づけて格納する格納部と、閾値電圧のバラツキを表示する表示部とを有する。格納部は、特性測定部16から閾値電圧を受け取り、制御部14から当該閾値電圧に対応する被測定トランジスタ314の位置情報を受け取ってよい。制御部14は、テスト用回路300に与える選択信号を、被測定トランジスタ314の位置情報として格納部に与えてよい。
図7に示すように、表示部は、図3において説明した領域330を表示する。また、表示部は、ウェハ500の面内と対応する表示面において、それぞれの被測定トランジスタ314の位置と対応する座標に、それぞれの被測定トランジスタ314の閾値電圧の電圧値に応じた特性情報を表示する。
ここで、特性情報は、それぞれの被測定トランジスタ314と対応する表示面の座標に、それぞれの閾値電圧の電圧値に応じた明度を有するドットを表示するものであってよい。また、特性情報は、それぞれの被測定トランジスタ314と対応する表示面の座標に、それぞれの閾値電圧の電圧値に応じた色相を有するドットを表示するものであってもよい。
このように、被測定トランジスタ314の閾値電圧のバラツキを、それぞれの被測定トランジスタ314の位置に応じて表示することにより、回路上における閾値電圧のバラツキの分布を可視化することができる。これにより、行欠陥や点欠陥等を容易に発見することができる。
図8は、それぞれの被測定トランジスタ314の電流電圧特性を測定する場合の、測定装置100の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部14は、テスト用回路300に、図4において説明した電圧VDD、電圧VG、電圧φj、電圧VREFを供給する(S400)。このとき、制御部14は、一定の電圧VREFを各電流源318に供給し、各電流源318に同一の定電流を生成させる。また、制御部14は、被測定トランジスタ314をオン状態に制御するゲート電圧VGを供給し、それぞれのスイッチ用トランジスタ312をオン状態に制御する電圧φjを供給する。
次に、制御部14は、電流電圧特性を測定するべき被測定トランジスタ314を選択する選択信号を、行方向選択部302及び列方向選択部304に供給する(S402)。そして、制御部14は、所定の範囲内において、所定の分解能でVREFを変化させる(S406〜S408)。このとき、ADC12は、それぞれのVREF毎に、出力部320の出力電圧を測定する(S404)。つまり、測定装置100は、電流源318が生成するソースドレイン間電流を順次変化させ、ソースドレイン間電流毎に、被測定トランジスタ314のソース電圧を測定する。これにより、被測定トランジスタ314の電流電圧特性を測定することができる。
そして、全ての被測定トランジスタ314について、電流電圧特性を測定したか否かを判定する(S410)。測定していない被測定トランジスタ314が有る場合、S400〜S410の処理を繰り返す。このとき、S402において次の被測定トランジスタ314を選択する。
全ての被測定トランジスタ314について、電流電圧特性を測定した場合、特性測定部16は、電流電圧特性のバラツキを算出する(S412)。例えば、特性測定部16は、各電流電圧特性の相互コンダクタンスgmを算出し、当該相互コンダクタンスgmのバラツキを算出する。また、サブスレッショルド領域の電流電圧特性から、傾きスイングやシリコンゲート絶縁膜界面準位密度を算出し、バラツキを算出する。そして、表示装置18は、特性測定部16が算出した特性のバラツキを表示する(S414)。表示装置18の動作は、図7において説明した場合と同様である。図7においては、閾値電圧の電圧値に応じた特性情報を表示したが、本例における表示装置18は、電流電圧特性の相互コンダクタンスgm等に応じた特性情報を表示する。このような動作により、電流電圧特性のバラツキを容易に把握することができる。
図9は、それぞれのセル310のPN接合リーク電流を測定する場合の、測定装置100の動作の一例を示すフローチャートである。それぞれのスイッチ用トランジスタ312は、対応する被測定トランジスタ314のゲート端子と接続されるPN接合を有する。本例においては、当該PN接合におけるリーク電流を測定する。
まず、制御部14は、テスト用回路300に、図4において説明した電圧VDD、電圧VG、電圧φj、電圧VREFを供給する(S460)。このとき、制御部14は、一定の電圧VREFを各電流源318に供給し、各電流源318に同一の定電流を生成させる。また、制御部14は、被測定トランジスタ314をオン状態に制御するゲート電圧VGを供給し、それぞれのスイッチ用トランジスタ312をオン状態に制御する電圧φjを供給する。また、列方向選択部304から行方向に並ぶセル310毎にパルス信号を順次供給することで、全セルのリーク電流測定時間を同一にすることができる。
次に、制御部14は、PNリーク電流を測定するべき被測定トランジスタ314を選択する選択信号を、行方向選択部302及び列方向選択部304に供給する(S462)。そして、制御部14は、選択した被測定トランジスタ314に対応するスイッチ用トランジスタ312をオフ状態に制御する(S464)。つまり、制御部14は、それぞれのスイッチ用トランジスタ312に、対応する被測定トランジスタ314をオン状態とするゲート電圧と、被測定トランジスタ314をオフ状態とするゲート電圧とを、被測定トランジスタ314に順次印加させる。
次に、特性測定部16は、当該被測定トランジスタ314に対して、オン状態時のソース電圧と、オン状態からオフ状態に切り替わってから所定の時間経過した後のソース電圧とを測定する(S466)。本例では、特性測定部16は、当該所定時間における出力部320の出力電圧の変化を測定する。
次に、特性測定部16は、ソース電圧の変化に基づいて、PN接合におけるリーク電流を算出する(S468)。スイッチ用トランジスタ312がオン状態のとき、被測定トランジスタ314のゲート容量には、ゲート電圧に応じた電荷が蓄積されている。そして、スイッチ用トランジスタ312がオフ状態に切り替わったとき、ゲート容量の電荷は、PN接合におけるリーク電流により放電される。このため、PN接合リーク電流の大きさは、所定時間における被測定トランジスタ314のソース電圧の変化量により定まる。
次に、全ての被測定トランジスタ314について、PN接合リーク電流を測定したか否かを判定する(S470)。測定していない被測定トランジスタ314が有る場合、S462〜S470の処理を繰り返す。このとき、S462において次の被測定トランジスタ314を選択する。
全ての被測定トランジスタ314について、PN接合リーク電流を測定した場合、特性測定部16は、PN接合リーク電流のバラツキを算出する(S472)。そして、表示装置18は、特性測定部16が算出した特性のバラツキを表示する(S474)。表示装置18の動作は、図7において説明した場合と同様である。図7においては、閾値電圧の電圧値に応じた特性情報を表示したが、本例における表示装置18は、PN接合リーク電流の電流値に応じた特性情報を表示する。このような動作により、PN接合リーク電流のバラツキを容易に把握することができる。
図10は、ゲートリーク電流測定領域370に配置される一つのセル310の回路構成の一例を示す図である。本例における回路は、被測定トランジスタ372に電気的ストレスを印加し、被測定トランジスタ372のゲート絶縁膜に一定の電界を印加した状態における、被測定トランジスタ372のゲートリーク電流により、積分容量388を充放電する。そして、測定装置100は、所定の時間における積分容量388の電圧値の変化に基づいて、それぞれの被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を算出する。
ゲートリーク電流測定領域370の回路構成は、領域330の回路構成に対し、各セル310の構成が異なる。図10においては、ゲートリーク電流測定領域370における各セル310の構成を示し、行方向選択部302、列方向選択部304、複数の行方向選択トランジスタ(306−1、306−2、以下306と総称する)、複数の電流源(318−1、318−2、以下318と総称する)、及び出力部320については、図4と同様であるため省略する。
各セル310は、ストレス印加部394、被測定トランジスタ372、ゲート電圧制御部371、第1のスイッチ374、第2のスイッチ376、電圧印加部382、積分容量388、列方向選択トランジスタ392、リセット用トランジスタ378、380、及び出力用トランジスタ390を有する。
ストレス印加部394は、第1のスイッチ374を介して、被測定トランジスタ372のゲート絶縁膜に電気的ストレスを印加する。例えば、被測定トランジスタ372をFLASHメモリの記憶セルとして見た場合に、ストレス印加部394は、被測定トランジスタ372に対してデータの書き込み、データの消去を行わせるための電圧を印加する。
ストレス印加部394がストレスを印加する場合、第1のスイッチ374は、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子をストレス印加部394にそれぞれ接続し、第2のスイッチ376は、オフ状態となる。このような制御により、被測定トランジスタ372の各端子に所望の電圧を印加し、ストレスを印加することができる。
本例において、ストレス印加部394は以下の4種のストレスを、被測定トランジスタ314に対して独立に、又は順次に印加する。
(1)FN(Fowler−Nordheim) Gate injection
(2)FN Substrate injection
(3)Hot Electron injection
(4)Source Erase
(1)FN(Fowler−Nordheim) Gate injection
(2)FN Substrate injection
(3)Hot Electron injection
(4)Source Erase
上記の(1)〜(4)は、被測定トランジスタ372にデータを書き込み、又は被測定トランジスタ372のデータを消去することにより、被測定トランジスタ372にストレスを印加する手法である。ここで、ストレス印加部394は、実動作時において、被測定トランジスタ372にデータを書き込み、又は被測定トランジスタ372のデータを消去する場合に印加するべき電圧を、被測定トランジスタ372の各端子に印加してよく、または実動作時に印加するべき電圧より大きい電圧を、被測定トランジスタ372の各端子に印加してもよい。
また、各セル310には、制御部14から、リセット信号φRES、制御電圧VRN、VRP、VR1、VR2、VDD、及びゲート電圧VGが与えられる。ゲート電圧制御部371は、制御部14から与えられる所定のゲート電圧VGを、被測定トランジスタ372のゲート端子に印加する。
第2のスイッチ376は、被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子を、電圧印加部382を介して積分容量に接続するか否かを切り替える。電圧印加部382は、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に対して、第2のスイッチ376を介して一定の電圧を印加する。第2のスイッチ376がオン状態の場合、電圧印加部382が生成する電圧が、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に印加される。つまり、電圧印加部382は、一定の電圧を被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に印加することにより、被測定トランジスタ372のゲート絶縁膜に印加される電界を略一定に制御する。
電圧印加部382は、NMOSトランジスタ384及びPMOSトランジスタ386を有する。NMOSトランジスタ384は、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に印加するべき電圧に応じたゲート電圧VRNが与えられ、ソース端子が第2のスイッチ376を介して被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に接続され、ドレイン端子が積分容量388に接続される。また、PMOSトランジスタ386は、NMOSトランジスタ384と並列に設けられ、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に印加するべき電圧に応じたゲート電圧VRPが与えられ、ドレイン端子が第2のスイッチ376を介して被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に接続され、ソース端子が積分容量388に接続される。NMOSトランジスタ384及びPMOSトランジスタ386は、積分容量388にゲートリーク電流が積分されて電位が変化しても、被測定トランジスタ372のゲート・ソース又はゲート・ドレイン間に印加される電圧を略一定に保つ働きをする。
このような構成により、被測定トランジスタ372がP型又はN型のいずれであっても、被測定トランジスタ372のゲート絶縁膜に一定の電界を印加することができ、また被測定トランジスタ372のゲートリーク電流により積分容量388を充放電させることができる。
積分容量388は、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子から出力されるゲートリーク電流により充放電される。つまり、積分容量388は、当該ゲートリーク電流を積分し、電圧値に変換する。また、リセット用トランジスタ378、380は、ゲート端子にリセット信号φRESを受け取った場合に、積分容量388における電圧値を所定の電圧VR1に初期化する。
出力用トランジスタ390は、ゲート端子に積分容量388における電圧を受け取り、当該電圧に応じたソース電圧を出力する。列方向選択トランジスタ392は、列方向選択部(VSR)304からの信号に応じて、出力用トランジスタ390のソース電圧を、行方向選択トランジスタ306に出力する。
図11は、被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を測定する場合の、測定装置100の動作の一例を示すフローチャートである。それぞれの被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を測定する前に、まず制御部14は、各セル310の被測定トランジスタ372に、電気的ストレスを印加する。
このとき、制御部14は、第1のスイッチ374をオン状態に制御し、第2のスイッチ376をオフ状態に制御する。そして、制御部14は、各セル310のストレス印加部394を制御し、被測定トランジスタ372にストレスを印加させる。また、制御部14は、図10において説明した(1)〜(4)のストレスを独立に、又は順次に被測定トランジスタ372に印加させてよい。また、制御部14は、各セル310の被測定トランジスタ372に対して、略同時にストレスを印加する。
以上の動作を行った後、制御部14は、それぞれの被測定トランジスタ372を順次選択肢、選択した被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を測定するが、被測定トランジスタ372の選択動作は、図5及び図8において説明した選択動作と同一であるため、その説明を省略する。本例においては、一つの被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を測定する動作について説明する。
まず、制御部14は、第1のスイッチ374をオフ状態に制御し、第2のスイッチ376をオン状態に制御する。そして、制御部14は、被測定トランジスタ372のゲート端子に、略0Vのゲート電圧を印加する(S416)。このとき、被測定トランジスタ372にゲートリーク電流は生じない。
次に、制御部14は、積分容量388の電圧を、所定の初期電圧値に設定する。このとき、制御部14は、リセット用トランジスタ380を制御して、積分容量388に初期電圧VR1を設定する。当該設定は、リセット用トランジスタ378、380をオン状態に制御するリセット信号φRESを供給することにより行う。
次に、特性測定部16は、積分容量388の電圧を初期電圧値に設定してから、所定の時間における、積分容量388の電圧値の変化を読み出す(S418)。このとき、制御部14は、行方向選択部302及び列方向選択部304に、当該セル310を選択させる。また、特性測定部16は、出力部320が出力する電圧を、積分容量388の電圧として受け取る。
次に、特性測定部16は、当該所定の期間における、出力部320が出力する電圧の変化量に基づいて、セル310のバックグラウンド電流の電流値(第1の電流値)を算出する(S420)。このとき、被測定トランジスタ372には、ゲートリーク電流が生じていないので、積分容量388は、バックグラウンド電流により充放電される。このため、所定の期間における積分容量388の電圧変化に基づいて、バックグラウンド電流を測定することができる。
次に、制御部14は、被測定トランジスタ372のゲート端子に、正又は負のゲート電圧を印加する(S422)。このとき、電圧VRN、VRPを制御し、被測定トランジスタ372のゲート・ソース又はゲート・ドレイン間に印加される電圧を、略一定に保つ。このとき、被測定トランジスタ372には、ゲート電圧に応じたゲートリーク電流が生じる。
次に、制御部14は、積分容量388の電圧を、所定の初期電圧値に設定する。そして、特性測定部16は、積分容量388の電圧を初期電圧値に設定してから、前述した所定の期間における、積分容量388の電圧値の変化を読み出す(S424)。
次に、特性測定部16は、当該所定の期間における、積分容量388の電圧値の変化量に基づいて、バックグラウンド電流とゲートリーク電流との和を示す第2の電流値を算出する(S426)。このとき、積分容量388は、バックグラウンド電流とゲートリーク電流との和の電流により充放電される。このため、所定の期間における積分容量388の電圧変化に基づいて、バックグラウンド電流とゲートリーク電流との和の電流を測定することができる。
次に、特性測定部16は、算出した第2の電流値から、第1の電流値を減算することにより、ゲートリーク電流の電流値を算出する(S428)。このような制御により、バックグラウンド電流の影響を排除して、被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を精度よく測定することができる。また、ゲートーリーク電流を積分して測定するため、微小なゲートリーク電流を測定することができる。
図12は、ゲートリーク電流測定領域370における回路構成の他の例を示す図である。図12においても、図10と同様に、ゲートリーク電流測定領域370における各セル310の構成を示す。各セル310には、制御部14から、電圧VDD、VSE、VG、信号φSE、φS、φD、φHEが与えられ、列方向選択部(VSR)304から選択信号を変換した位置信号が与えられる。
各セル310は、被測定トランジスタ372、ストレス印加部394、及び列方向選択トランジスタ396を有する。ストレス印加部394には、電圧VSE、VDDが与えられ、信号φSE、φS、φD、φHEが与えられる。ストレス印加部394は、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に接続され、与えられる信号に応じて、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に電圧を印加する。
本例において、ストレス印加部394は、被測定トランジスタ372のソース端子に接続されるソース側ストレス印加部394−1と、被測定トランジスタ372のドレイン端子側に接続されるドレイン側ストレス印加部394−2とを有する。
ソース側ストレス印加部394−1は、電圧VSEが与えられるバスラインと、接地電位との間に直列に設けられた2つのトランジスタ(395−1、395−2)を有する。また、2つのトランジスタ(395−1、395−2)を接続するソースドレイン接続点が、被測定トランジスタ372のソース端子に接続される。また、バスライン側のトランジスタ395−1のゲート端子には、信号φSEが与えられる。また、接地電位側のトランジスタ395−2のゲート端子には、信号φSが与えられる。
ドレイン側ストレス印加部394−2は、電圧VDDが与えられるバスラインと、接地電位との間に直列に設けられた2つのトランジスタ(397−1、397−2)を有する。また、2つのトランジスタ(397−1、397−2)を接続するソースドレイン接続点が、被測定トランジスタ372のドレイン端子に接続される。また、バスライン側のトランジスタ397−1のゲート端子には、信号φHEが与えられる。また、接地電位側のトランジスタ397−2のゲート端子には、信号φDが与えられる。
制御部14は、信号φSE、信号φS、信号φD、信号φHEを、ストレス因果部394に印加する。ストレス印加部394は、与えられる信号に応じて、図10において説明した(1)〜(4)のストレスを、被測定トランジスタ372に印加する。例えば、(4)Source Eraseのストレスを被測定トランジスタ372に印加する場合、制御部14は、Hレベルを示す信号φSを、ストレス印加部394に供給する。
また、制御部14は、(2)FN Substrate injectionのストレスを印加する場合、Hレベルを示す信号φSEを供給してよい。また、制御部14は、(3)Hot Electron injectionのストレスを印加する場合、Hレベルを示す信号φHEを供給してよい。また、制御部14は、(1)FN Gate injectionのストレスを印加する場合、Hレベルとなる信号φDを印加してよい。
このように、制御部14が、印加するべきストレスに応じて信号φSE、信号φS、信号φD、信号φHEを制御することにより、被測定トランジスタ372のソース端子及びドレイン端子に、印加するべきストレスに応じた電圧をそれぞれ印加することができる。
測定装置100は、ストレス印加部394に上述したストレスを順次印加させた後に、被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を測定する。このとき、被測定トランジスタ372のゲート端子には、所定のゲート電圧VGが印加される。そして、列方向選択部304は、列方向選択トランジスタ396をオン状態に制御する。
列方向選択トランジスタ396は、被測定トランジスタ372のソース端子に接続され、ソース電流を通過させるか否かを切り替えるトランジスタと、ドレイン端子に接続され、ドレイン電流を通過させるか否かを切り替えるトランジスタとを有する。このような構成により、被測定トランジスタ372がP型又はN型のいずれであっても、ゲートリーク電流を通過させることができる。
また、各セル310が図12に示した構成を有する場合、出力部320にはゲートリーク電流が与えられる。本例において、出力部320は、電流値を出力する機能を有する。また、特性測定部16は、出力部320が出力した電流値に基づいて、被測定トランジスタ372のゲートリーク電流特性を検出する。このような構成によっても、それぞれの被測定トランジスタ372のゲートリーク電流を測定し、ゲートリーク電流のバラツキを算出することができる。
図13は、表示装置18の表示部が表示するゲートリーク電流のバラツキを示す図である。表示装置18は、測定装置100が測定したそれぞれの被測定トランジスタ372のゲートリーク電流と、ウェハ500の面内におけるそれぞれの被測定トランジスタ372の位置とを対応づけて格納する格納部と、ゲートリーク電流のバラツキを表示する表示部とを有する。格納部は、特性測定部16からゲートリーク電流を受け取り、制御部14から当該ゲートリーク電流に対応する被測定トランジスタ372の位置情報を受け取ってよい。制御部14は、テスト用回路300に与える選択信号を、被測定トランジスタ372の位置情報として格納部に与えてよい。
図13に示すように、表示部は、図3において説明したウェハ500に設けられるそれぞれのテスト用回路300のゲートリーク電流測定領域370を表示する。本例において、それぞれのテスト用回路300は、それぞれの電子デバイス510の内部に設けられる。表示部は、ウェハ500の面内と対応する表示面において、それぞれのゲートリーク電流測定領域370の位置と対応する座標に、それぞれのゲートリーク電流測定領域370を表示する。また、表示部は、それぞれの被測定トランジスタ372の位置と対応する座標に、それぞれの被測定トランジスタ372のゲートリーク電流の電流値に応じた特性情報を表示する。
ここで、特性情報は、それぞれの被測定トランジスタ372と対応する表示面の座標に、それぞれのゲートリーク電流の電流値に応じた明度を有するドットを表示するものであってよい。また、特性情報は、それぞれの被測定トランジスタ372と対応する表示面の座標に、それぞれのゲートリーク電流の電流値に応じた色相を有するドットを表示するものであってもよい。
このように、被測定トランジスタ372の閾値電圧のバラツキを、それぞれの被測定トランジスタ372の位置に応じて表示することにより、回路上におけるゲートリーク電流のバラツキの分布を可視化することができる。また、ウェハ500の面内におけるゲートリーク電流のバラツキを表示することにより、不良デバイスの抽出、バラツキ要因の解析等を容易にすることができる。
例えば、図13において、Aで示すように、被測定トランジスタ372のゲートリーク電流が、ゲートリーク電流測定領域370の全体にわたって大きい場合、当該ゲートリーク電流測定領域370が設けられた電子デバイス510の全体が不良であると推定することができる。また、図13においてBで示すように、複数のゲートリーク電流測定領域370にわたって、所定の形状に沿ってゲートリーク電流が大きい領域と小さい領域とがあらわれる場合、ウェハ500に素子を形成する洗浄工程等において、洗浄処理の不均一性が生じていることが推定できる。
図14は、ウェハ500上に複数の電子デバイス510を形成するデバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、ウェハ500上に、複数の電子デバイス510を形成する(S600)。また、ウェハ500上に、複数のテスト用回路300を形成する(S602)。S600及びS602においては、同一のプロセスで電子デバイス510とテスト用回路300を形成する。また、テスト用回路300は、それぞれの電子デバイス510の内部に形成される。
また、S602では、図4、10、又は12において説明したテスト用回路300を形成する。例えば、図4において説明したテスト用回路300を形成する場合、S602は、それぞれのテスト用回路300に対して、複数の被測定トランジスタ314、選択部(302、304)、及び出力部320等の図4に示した各素子を形成するステップを有する。
そして、テスト用回路300の電気的特性を測定する(S604)。S604では、図5、8、9、又は11において説明したように、それぞれのテスト用回路300に設けられる被測定トランジスタの閾値電圧、電流電圧特性、PN接合リーク電流、ゲートリーク電流等のバラツキを測定する。そして、各テスト用回路300における上述した特性のバラツキに基づいて、対応する電子デバイス510の良否を判定する。
このような方法により、電子デバイス510の実動作素子を動作させずに、電子デバイス510の良否を判定することができる。また、図13において説明したように、ウェハ500上における各素子の特性のバラツキを、各素子の位置に応じて表示することにより、不良の解析を容易に行うことができる。また、当該解析結果を、電子デバイス510の設計にフィードバックすることができる。
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
以上から明らかなように、本発明によれば、ウェハ面内に設けられた多数の被測定トランジスタにおける閾値電圧、電流電圧特性、リーク電流のバラツキを、高精度かつ短時間に測定することができる。また、ウェハ面内における特性のバラツキの分布を表示し、欠陥箇所の特定と原因の解析を容易に行うことができる。
Claims (43)
- 電気的に並列に設けられ、ゲート電圧が印加される複数の被測定トランジスタと、
それぞれの被測定トランジスタを順次選択する選択部と、
前記選択部が順次選択した前記被測定トランジスタのソース電圧を、アナログの出力電圧として順次出力する出力部と
を有するテスト用回路。 - それぞれの前記被測定トランジスタは、ソースドレイン間電流が所定の電流値に規定され、ドレイン電圧が所定の電圧値に規定され、ゲート電圧に応じたソース電圧を出力する
請求項1に記載のテスト用回路。 - 前記テスト用回路は、実動作デバイスと同一のウェハに形成され、
それぞれの前記被測定トランジスタは、前記実動作デバイスが有する実動作トランジスタと同一のプロセスにより形成される
請求項1に記載のテスト用回路。 - 前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、それぞれの前記被測定トランジスタのソースドレイン間電流を同一に規定する複数の電流源と、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、外部の測定装置により規定される同一のゲート電圧を、それぞれ対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加する複数のゲート電圧制御部と
を更に備え、
前記複数のトランジスタには、同一のドレイン電圧が与えられる
請求項1に記載のテスト用回路。 - 前記出力部は、前記選択部が順次選択した前記被測定トランジスタのソース電圧を、アナログの出力電圧として外部の測定装置に順次出力するボルテージフォロワバッファである
請求項1に記載のテスト用回路。 - さらに複数の被測定トランジスタが各列に電気的に並列に設けられて、前記被測定トランジスタが行列のマトリクスを構成し、
前記選択部は、
行方向における前記被測定トランジスタの位置を選択する行方向選択部と、
列方向における前記被測定トランジスタの位置を選択する列方向選択部と
を有する
請求項4に記載のテスト用回路。 - 前記行方向選択部及び前記列方向選択部は、与えられる選択信号を、前記被測定トランジスタの位置を示す位置信号に変換する回路をそれぞれ有する
請求項6に記載のテスト用回路。 - 前記テスト用回路は、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタの前記ソース電圧を、ドレイン端子に受け取る複数の列方向選択トランジスタと、
前記被測定トランジスタが設けられる前記行方向の位置毎に設けられ、それぞれの前記行方向の位置に設けられた前記列方向選択トランジスタのソース電圧を前記出力部に供給するか否かを選択する複数の行方向選択トランジスタと
を更に備え、
前記列方向選択部は、前記列方向の位置毎に、複数の前記列方向選択トランジスタを順次オン状態に制御し、
前記行方向選択部は、前記複数の行方向選択トランジスタを順次オン状態に制御する
請求項6に記載のテスト用回路。 - 前記電流源は、前記列方向に設けられる複数の前記被測定トランジスタに対して共通に設けられる
請求項6に記載のテスト用回路。 - 前記複数の被測定トランジスタは、前記行方向における位置毎に予め定められたプロセスルール又はデバイスサイズで形成される
請求項6に記載のテスト用回路。 - 前記テスト用回路のそれぞれの前記ゲート電圧制御部は、前記被測定トランジスタのゲート端子と接続されるPN接合を有するスイッチ用トランジスタを有し、
前記スイッチ用トランジスタは、前記被測定トランジスタをオン状態とする前記ゲート電圧と、前記被測定トランジスタをオフ状態とする前記ゲート電圧とを、前記被測定トランジスタに印加する
請求項4に記載のテスト用回路。 - 電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタと、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加する複数のゲート電圧制御部と、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に電圧を印加し、前記被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を一定に制御する複数の電圧印加部と、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタの前記ソース端子及び前記ドレイン端子から出力されるゲートリーク電流を積分する積分容量と、
それぞれの前記被測定トランジスタを順次選択する選択部と、
前記選択部が順次選択する前記被測定トランジスタに対応する前記積分容量の電圧を順次出力する出力部と
を有するテスト用回路。 - 前記テスト用回路は、
それぞれの前記被測定トランジスタの前記ゲート絶縁膜に電気的ストレスを印加するストレス印加部と、
前記ストレス印加部が前記電気的ストレスを印加した後に、前記被測定トランジスタの前記ソース端子及び前記ドレイン端子と、前記積分容量とを電気的に接続するスイッチ部と
を更に有する請求項12に記載のテスト用回路。 - 前記電圧印加部は、
前記被測定トランジスタの前記ソース端子及び前記ドレイン端子に印加するべき電圧に応じたゲート電圧が与えられ、ソース端子が前記スイッチ部を介して前記被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に接続され、ドレイン端子が前記積分容量に接続されるNMOSトランジスタと、
前記NMOSトランジスタと並列に設けられ、前記被測定トランジスタの前記ソース端子及び前記ドレイン端子に印加するべき電圧に応じたゲート電圧が与えられ、ドレイン端子が前記スイッチ部を介して前記被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に接続され、ソース端子が前記積分容量に接続されるPMOSトランジスタと
を有する請求項13に記載のテスト用回路。 - 前記スイッチ部は、
前記被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子を前記ストレス印加部に接続するか否かを切り替える第1のスイッチと、
前記被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子を前記積分容量に接続するか否かを切り替える第2のスイッチと
を有する請求項13に記載のテスト用回路。 - 請求項1から15のいずれか一項に記載の前記テスト用回路を、それぞれの実動作デバイスの境界に設けたウェハ。
- 複数の実動作デバイスに対応して請求項1から15のいずれか一項に記載のテスト用回路を複数備え、
それぞれの前記テスト用回路は、対応する前記実動作デバイスの内部に設けられるウェハ。 - 電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタと、それぞれの前記被測定トランジスタを順次選択する選択部と、前記選択部が順次選択した前記被測定トランジスタのソース電圧を順次出力する出力部と、前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのソースドレイン間電流を規定する複数の電流源とを備えるテスト用回路における、電気的特性を測定する測定装置であって、
それぞれの前記被測定トランジスタをオン状態に制御するゲート電圧を、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加するゲート制御部と、
それぞれの前記被測定トランジスタの前記ゲート電圧、及び前記出力部が出力するそれぞれの前記ソース電圧に基づいて、それぞれの前記被測定トランジスタの閾値電圧を算出する特性測定部と
を備える測定装置。 - 前記テスト用回路は、前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、予め定められたゲート電圧を、それぞれ対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加する複数のゲート電圧制御部を更に備え、
前記ゲート制御部は、それぞれの前記ゲート電圧制御部に、対応する前記被測定トランジスタをオン状態に制御する前記ゲート電圧を、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加させる
請求項18に記載の測定装置。 - それぞれの前記電流源に、同一の前記ソースドレイン間電流を生成させる電流制御部を更に備え、
前記特性測定部は、それぞれの前記被測定トランジスタの前記閾値電圧のバラツキを算出する請求項18に記載の測定装置。 - それぞれの前記電流源が生成する前記ソースドレイン間電流を順次変化させる電流制御部を更に備え、
前記特性測定部は、それぞれの前記被測定トランジスタに対して、前記電流制御部が順次変化させる前記ソースドレイン間電流毎に前記ソース電圧を測定し、それぞれの前記被測定トランジスタの電流電圧特性を算出する
請求項18に記載の測定装置。 - 電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタと、それぞれの前記被測定トランジスタを順次選択する選択部と、前記選択部が順次選択した前記被測定トランジスタのソース電圧を順次出力する出力部と、前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのソースドレイン間電流を規定する複数の電流源と、前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、予め定められたゲート電圧を、それぞれ対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加する複数のゲート電圧制御部とを備え、それぞれの前記ゲート電圧制御部は、前記被測定トランジスタのゲート端子と接続されるPN接合を有するスイッチ用トランジスタを有し、前記スイッチ用トランジスタは、前記被測定トランジスタをオン状態とする前記ゲート電圧と、前記被測定トランジスタをオフ状態とする前記ゲート電圧とを、前記被測定トランジスタに印加するテスト用回路における、電気的特性を測定する測定装置であって、
それぞれの前記スイッチ用トランジスタに、対応する前記被測定トランジスタをオン状態とする前記ゲート電圧と、前記被測定トランジスタをオフ状態とする前記ゲート電圧とを、前記被測定トランジスタに順次印加させるゲート制御部と、
それぞれの前記被測定トランジスタに対して、オン状態時の前記ソース電圧と、オン状態からオフ状態に切り替わってから所定の時間経過した後の前記ソース電圧とを測定し、前記ソース電圧の変化に基づいて、前記PN接合におけるリーク電流を算出する特性測定部と
を備える測定装置。 - 請求項12に記載の前記テスト用回路の特性を測定する測定装置であって、
前記ゲート電圧制御部に、前記被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加させ、前記電圧印加部に、前記被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電界を一定に制御させる制御部と、
所定の期間における、前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、それぞれの前記被測定トランジスタのゲートリーク電流を算出する特性測定部と
を備える測定装置。 - 前記制御部は、前記ゲート電圧制御部に、0Vの前記ゲート電圧と、正又は負の電圧値の前記ゲート電圧とを順次前記被測定トランジスタに印加させ、
前記特性測定部は、
前記選択部が選択した前記被測定トランジスタに0Vの前記ゲート電圧が印加した状態で、所定の期間における前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、バックグラウンド電流の第1の電流値を算出し、
当該被測定トランジスタに正又は負の電圧値の前記ゲート電圧が印加した状態で、所定の期間における前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、前記バックグラウンド電流と前記ゲートリーク電流との和の第2の電流値を算出し、
前記第1の電流値と前記第2の電流値との差分に基づいて、当該被測定トランジスタの前記ゲートリーク電流の電流値を算出する
請求項23に記載の測定装置。 - ウェハ上に複数の電子デバイスを形成するステップと、
前記ウェハ上に複数のテスト用回路を形成するステップと、
前記複数のテスト用回路の電気的特性を測定するステップと、
前記複数のテスト用回路が設けられた位置と、それぞれの前記テスト用回路の前記電気的特性とに基づいて、それぞれの前記電子デバイスの良否を判定するステップと
を備え、
前記テスト用回路を形成するステップは、
電気的に並列に設けられ、外部の測定装置によりゲート電圧値が設定される複数の被測定トランジスタを、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
それぞれの被測定トランジスタを順次選択する選択部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
前記選択部が順次選択した前記被測定トランジスタのソース電圧を、アナログ電圧として外部の測定装置に順次出力する出力部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、予め定められたゲート電圧を、それぞれ対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加する複数のゲート電圧制御部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと
を有し、
前記電気的特性を測定するステップは、
それぞれの前記テスト用回路について、前記選択部が順次選択した前記被測定トランジスタのソース電圧を前記出力部に順次出力させるステップと、
それぞれの前記テスト用回路について、それぞれの前記被測定トランジスタの前記ゲート電圧、及び前記出力部が出力するそれぞれの前記ソース電圧に基づいて、それぞれの前記被測定トランジスタの閾値電圧を算出するステップと
を有するテスト用回路製造方法。 - 前記テスト用回路を形成するステップは、前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのソースドレイン間電流を規定する複数の電流源を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップを更に有する
請求項25に記載のテスト用回路製造方法。 - 前記電気的特性を測定するステップは、それぞれの前記テスト用回路に ついて、それぞれの前記ゲート電圧制御部に、対応する前記被測定トランジスタをオン状態に制御する前記ゲート電圧を、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加させるステップを更に有する
請求項26に記載のテスト用回路製造方法。 - 前記電気的特性を測定するステップは、
それぞれの前記電流源に、同一の前記ソースドレイン間電流を生成させるステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタの前記閾値電圧のバラツキを算出するステップと
を更に有する請求項27に記載のテスト用回路製造方法。 - 前記電気的特性を測定するステップは、
それぞれの前記電流源が生成する前記ソースドレイン間電流を順次変化させるステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタに対して、順次変化させる前記ソースドレイン間電流毎に前記ソース電圧を測定し、それぞれの前記被測定トランジスタの電流電圧特性を算出するステップと
を更に有する請求項27に記載のテスト用回路製造方法。 - ウェハ上に前記複数の電子デバイスを形成するステップと、
前記ウェハ上に複数のテスト用回路を形成するステップと、
前記複数のテスト用回路の電気的特性を測定するステップと、
前記複数のテスト用回路が設けられた位置と、それぞれの前記テスト用回路の前記電気的特性とに基づいて、それぞれの前記電子デバイスの良否を判定するステップと
を備え、
前記テスト用回路を形成するステップは、
電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタを、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタを順次選択する選択部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのソースドレイン間電流を規定する複数の電流源を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
予め定められたゲート電圧をそれぞれ対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加すべく前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子と接続されるPN接合を有し、前記被測定トランジスタをオン状態とする前記ゲート電圧と、前記被測定トランジスタをオフ状態とする前記ゲート電圧とを、前記被測定トランジスタに印加するスイッチ用トランジスタを有する複数のゲート電圧制御部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと
を有し、
前記電気的特性を測定するステップは、
それぞれの前記スイッチ用トランジスタに、対応する前記被測定トランジスタをオン状態とする前記ゲート電圧と、前記被測定トランジスタをオフ状態とする前記ゲート電圧とを、前記被測定トランジスタに順次印加させるステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタに対して、オン状態時の前記ソース電圧と、オン状態からオフ状態に切り替わってから所定の時間経過した後の前記ソース電圧とを測定し、前記ソース電圧の変化に基づいて、前記PN接合におけるリーク電流を算出するステップと
を有するテスト用回路製造方法。 - ウェハ上に前記複数の電子デバイスを形成するステップと、
前記ウェハ上に複数のテスト用回路を形成するステップと、
前記複数のテスト用回路の電気的特性を測定するステップと、
前記複数のテスト用回路が設けられた位置と、それぞれの前記テスト用回路の前記電気的特性とに基づいて、それぞれの前記電子デバイスの良否を判定するステップと
を備え、
前記テスト用回路を形成するステップは、
電気的に並列に設けられた複数の被測定トランジスタを、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加する複数のゲート電圧制御部を、それぞれの前記テスト用回路に形成するステップと、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタのソース端子及びドレイン端子に電圧を印加し、前記被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を一定に制御する複数の電圧印加部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
前記複数の被測定トランジスタと対応して設けられ、対応する前記被測定トランジスタの前記ソース端子及び前記ドレイン端子から出力されるゲートリーク電流を積分する複数の積分容量を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタを順次選択する選択部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと、
前記選択部が順次選択する前記被測定トランジスタに対応する前記積分容量の電圧を順次出力する出力部を、それぞれの前記テスト用回路について形成するステップと
を有するテスト用回路製造方法。 - 前記電気的特性を測定するステップは、
それぞれの前記テスト用回路について、前記ゲート電圧制御部に、前記被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加させ、前記電圧印加部に、前記被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を一定に制御させるステップと、
それぞれの前記テスト用回路について、所定の期間における、前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、それぞれの前記被測定トランジスタのゲートリーク電流を算出するステップと
を有する請求項31に記載のテスト用回路製造方法。 - 請求項18に記載の前記テスト用回路が備える複数の被測定トランジスタの閾値電圧のバラツキを表示する表示装置であって、
それぞれの前記被測定トランジスタの閾値電圧を測定する、請求項18に記載の測定装置と、
前記測定装置が測定した前記被測定トランジスタの閾値電圧と、前記ウェハの面内におけるそれぞれの前記被測定トランジスタの位置とを対応づけて格納する格納部と、
前記基板の面内と対応する表示面に、それぞれの前記被測定トランジスタの前記位置と対応させて、それぞれの前記被測定トランジスタの閾値電圧の電圧値に応じた特性情報を表示する表示部と
を備える表示装置。 - 前記表示部は、それぞれの前記被測定トランジスタの前記特性情報を、色または明るさによって表示する
請求項33に記載の表示装置。 - 前記表示部は、それぞれの前記被測定トランジスタの位置と対応させて、それぞれの前記被測定トランジスタのリーク電流の電流値情報を更に表示する
請求項33に記載の表示装置。 - 請求項22に記載の前記テスト用回路が備える複数の被測定トランジスタのリーク電流のバラツキを表示する表示装置であって、
それぞれの前記被測定トランジスタのリーク電流を測定する、請求項22に記載の測定装置と、
前記測定装置が測定した前記被測定トランジスタのリーク電流と、前記基板の面内におけるそれぞれの前記被測定トランジスタの位置とを対応づけて格納する格納部と、
前記基板の面内と対応する表示面に、それぞれの前記被測定トランジスタの前記位置と対応させて、それぞれの前記被測定トランジスタのリーク電流の電流値に応じた特性情報を表示する表示部と
を備える表示装置。 - 請求項23に記載の前記テスト用回路が備える複数の被測定トランジスタのリーク電流のバラツキを表示する表示装置であって、
それぞれの前記被測定トランジスタのリーク電流を測定する、請求項23に記載の測定装置と、
前記測定装置が測定した前記被測定トランジスタのリーク電流と、前記基板の面内におけるそれぞれの前記被測定トランジスタの位置とを対応づけて格納する格納部と、
前記基板の面内と対応する表示面に、それぞれの前記被測定トランジスタの前記位置と対応させて、それぞれの前記被測定トランジスタのリーク電流の電流値に応じた特性情報を表示する表示部と
を備える表示装置。 - 請求項18に記載の前記テスト用回路における電気的特性を測定する測定方法であって、
それぞれの前記ゲート電圧制御部に、対応する前記被測定トランジスタをオン状態に制御する前記ゲート電圧を、対応する前記被測定トランジスタのゲート端子に印加させるゲート制御ステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタの前記ゲート電圧、及び前記出力部が出力するそれぞれの前記ソース電圧に基づいて、それぞれの前記被測定トランジスタの閾値電圧を算出する特性測定ステップと
を備える測定方法。 - それぞれの前記電流源に、同一の前記ソースドレイン間電流を生成させる電流制御ステップを更に備え、
前記特性測定ステップにおいて、それぞれの前記被測定トランジスタの前記閾値電圧のバラツキを算出する請求項38に記載の測定方法。 - それぞれの前記電流源が生成する前記ソースドレイン間電流を順次変化させる電流制御ステップを更に備え、
前記特性測定ステップにおいて、それぞれの前記被測定トランジスタに対して、前記電流制御ステップで順次変化させる前記ソースドレイン間電流毎に前記ソース電圧を測定し、それぞれの前記被測定トランジスタの電流電圧特性を算出する
請求項38に記載の測定方法。 - 請求項22に記載の前記テスト用回路における電気的特性を測定する測定方法であって、
それぞれの前記スイッチ用トランジスタに、対応する前記被測定トランジスタをオン状態とする前記ゲート電圧と、前記被測定トランジスタをオフ状態とする前記ゲート電圧とを、前記被測定トランジスタに順次印加させるゲート制御ステップと、
それぞれの前記被測定トランジスタに対して、オン状態時の前記ソース電圧と、オン状態からオフ状態に切り替わってから所定の時間経過した後の前記ソース電圧とを測定し、前記ソース電圧の変化に基づいて、前記PN接合におけるリーク電流を算出する特性測定ステップと
を備える測定方法。 - 請求項12に記載の前記テスト用回路の特性を測定する測定方法であって、
前記ゲート電圧制御部に、前記被測定トランジスタのゲート端子に所定のゲート電圧を印加させ、前記電圧印加部に、前記被測定トランジスタのゲート絶縁膜に印加される電界を一定に制御させる制御ステップと、
所定の期間における、前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、それぞれの前記被測定トランジスタのゲートリーク電流を算出する特性測定ステップと
を備える測定方法。 - 前記制御ステップにおいて、前記ゲート電圧制御部に、0Vの前記ゲート電圧と、正又は負の電圧値の前記ゲート電圧とを順次前記被測定トランジスタに印加させ、
前記特性測定ステップは、
前記選択部が選択した前記被測定トランジスタに0Vの前記ゲート電圧が印加した状態で、所定の期間における前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、バックグラウンド電流の第1の電流値を算出するステップと、
当該被測定トランジスタに正又は負の電圧値の前記ゲート電圧が印加した状態で、所定の期間における前記出力部が出力する電圧の変化量に基づいて、前記バックグラウンド電流と前記ゲートリーク電流との和の第2の電流値を算出するステップと、
前記第1の電流値と前記第2の電流値との差分に基づいて、当該被測定トランジスタの前記ゲートリーク電流の電流値を算出するステップと
を有する
請求項42に記載の測定方法。
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DE102008015211B4 (de) * | 2008-03-20 | 2011-01-05 | Infineon Technologies Ag | Messanordnung und Verfahren zum Betreiben der Messanordnung |
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CN103197222B (zh) * | 2013-03-22 | 2016-04-06 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 晶体管漏电流的测试方法 |
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KR102413192B1 (ko) * | 2017-11-03 | 2022-06-24 | 삼성전자주식회사 | Nbti 또는 pbit를 모니터링하는 테스트 회로 |
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CN109541427B (zh) * | 2018-12-05 | 2021-04-13 | 上海华力微电子有限公司 | 晶体管电性测试结构及测试方法 |
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US11237205B2 (en) * | 2020-05-06 | 2022-02-01 | Nanya Technology Corporation | Test array structure, wafer structure and wafer testing method |
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---|---|---|---|---|
US5258958A (en) * | 1989-06-12 | 1993-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
US5149993A (en) * | 1989-10-13 | 1992-09-22 | Fujitsu Limited | Circuit arrangement of semiconductor integrated circuit device |
JPH0770620B2 (ja) * | 1990-12-26 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
US5666080A (en) * | 1993-06-17 | 1997-09-09 | Yozan, Inc. | Computational circuit |
JP3265129B2 (ja) * | 1994-08-10 | 2002-03-11 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置のセル特性測定回路 |
JPH10223707A (ja) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Ricoh Co Ltd | ウエハテスト方法及び装置 |
US6348806B1 (en) * | 1999-03-18 | 2002-02-19 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for measuring gate leakage current in an integrated circuit |
DE10028145C2 (de) * | 2000-06-07 | 2002-04-18 | Infineon Technologies Ag | Integrierte Schaltungsanordnung zum Testen von Transistoren und Halbleiterscheibe mit einer solchen Schaltungsanordnung |
JP3707404B2 (ja) * | 2001-08-03 | 2005-10-19 | ソニー株式会社 | 検査方法、半導体装置、及び表示装置 |
KR100395880B1 (ko) * | 2001-09-11 | 2003-08-25 | 삼성전자주식회사 | 테스트 소자 그룹 구조 |
US7019545B2 (en) * | 2002-10-17 | 2006-03-28 | United Microelectronics Corp. | Method for monitoring quality of an insulation layer |
JP4378087B2 (ja) * | 2003-02-19 | 2009-12-02 | 奇美電子股▲ふん▼有限公司 | 画像表示装置 |
KR100497246B1 (ko) * | 2003-04-01 | 2005-06-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 발광 표시 장치 및 그 표시 패널과 구동 방법 |
KR100502912B1 (ko) * | 2003-04-01 | 2005-07-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 발광 표시 장치 및 그 표시 패널과 구동 방법 |
US6897674B2 (en) * | 2003-06-30 | 2005-05-24 | International Business Machines Corporation | Adaptive integrated circuit based on transistor current measurements |
CN100387997C (zh) * | 2003-10-31 | 2008-05-14 | 华昀科技股份有限公司 | 薄膜晶体管显示器数组的测试电路及方法 |
KR100991408B1 (ko) * | 2005-07-04 | 2010-11-03 | 고쿠리츠 다이가쿠 호진 도호쿠 다이가쿠 | 테스트용 회로, 웨이퍼, 측정장치, 디바이스 제조방법 및표시장치 |
KR100973590B1 (ko) * | 2005-09-13 | 2010-08-03 | 가부시키가이샤 어드밴티스트 | 제조 시스템, 제조 방법, 관리 장치, 관리 방법, 및프로그램 |
WO2007036985A1 (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-05 | Advantest Corporation | 管理方法、及び管理装置 |
KR100833753B1 (ko) * | 2006-12-21 | 2008-05-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전계 발광 표시 장치 및 그 구동방법 |
JP4483884B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2010-06-16 | セイコーエプソン株式会社 | 駆動信号生成装置、液体吐出装置、及び、駆動信号生成方法 |
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