JP5343851B2 - Semiconductor evaluation circuit - Google Patents

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Abstract

A semiconductor evaluation circuit is provided with a drain power supply line for supplying drain power supply to a drain terminal of one or a plurality of transistors to be measured, and a source power supply line for supplying source power supply to a source terminal. At least the drain terminal or the source terminal is connected to the corresponding drain power supply line or the source power supply line through a switching element which is turned on when the transistor to be measured is selected. The semiconductor evaluation circuit is provided with a reference voltage applying circuit for applying a prescribed reference voltage to at least the drain terminal or the source terminal of the unselected transistor to be measured.

Description

本発明は、半導体評価回路に関し、特にDUT(Device Under Test)である被測定トランジスタの特性を評価するための半導体評価回路に関する。
本願は、2007年08月02日に日本に出願された特願2007−201922号、および2007年08月02日に日本に出願された特願2007−201923号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a semiconductor evaluation circuit, and more particularly to a semiconductor evaluation circuit for evaluating the characteristics of a transistor under measurement which is a DUT (Device Under Test).
The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2007-201922 filed in Japan on August 02, 2007 and Japanese Patent Application No. 2007-201923 filed on August 02, 2007 in Japan. The contents are incorporated herein.

半導体の微細プロセスを開発する場合、微細素子(トランジスタ、抵抗素子等)の特性の評価解析を行うため、種々の寸法の素子からなるTEG(Test Element Group)を半導体ウェハに作製し、その評価解析結果を基にプロセス条件等を設定することで大量生産に耐えうる素子を開発している。これまでのプロセス開発では、TEG中に作製された個々のトランジスタの特性を評価、解析することで最適なプロセス条件とトランジスタ構造を設定できたが、微細化が進むにつれて複数のトランジスタ間の特性ばらつきが無視できなくなってきた。また、トランジスタ周辺の状態によってトランジスタに加えられるストレスが変わり、トランジスタの特性が変化するという現象も無視できなくなってきている。   When developing micro processes for semiconductors, TEG (Test Element Group) consisting of elements of various dimensions is fabricated on a semiconductor wafer to evaluate and analyze the characteristics of micro elements (transistors, resistor elements, etc.) We are developing devices that can withstand mass production by setting process conditions based on the results. In the process development so far, the optimum process conditions and transistor structure could be set by evaluating and analyzing the characteristics of individual transistors fabricated in the TEG. Can no longer be ignored. In addition, the phenomenon that the stress applied to the transistor changes depending on the state of the transistor and the characteristics of the transistor change cannot be ignored.

このような状況から、例えば加工レベルが45nmの微細プロセスでは、隣接したトランジスタであっても両者の特性がばらついてしまうので、SRAM(Static Random Access Memory)等の微小信号をペアトランジスタ(隣接した2つのトランジスタ)で検知するような検知回路、増幅回路は動作マージンが低下するか、あるいは動作不能になることが予測されている。この場合、個々のトランジスタの評価のみでは十分なデータが得られないため、大量のトランジスタの特性を評価し、統計処理して分析を行ない、システマティックな特性差とばらつきによる特性差とを分離して解析できるような大規模なTEGが必要である。   From such a situation, for example, in a fine process with a processing level of 45 nm, the characteristics of both transistors vary even if they are adjacent transistors. Therefore, a small signal such as SRAM (Static Random Access Memory) is transferred to a pair transistor (adjacent It is predicted that the detection circuit and the amplification circuit that detect with two transistors) have a reduced operating margin or become inoperable. In this case, sufficient data cannot be obtained only by evaluating individual transistors. Therefore, the characteristics of a large number of transistors are evaluated, analyzed by statistical processing, and systematic characteristic differences and characteristic differences due to variations are separated. A large-scale TEG that can be analyzed is required.

従来、大規模な素子評価を行うTEGとして、例えば図9Aに示すように複数個の被測定トランジスタをn行m列のマトリックス状に配置して評価できるDMA(Device Matrix Array)−TEGがある(非特許文献1参照)。   Conventionally, as a TEG for performing large-scale element evaluation, for example, as shown in FIG. 9A, there is a DMA (Device Matrix Array) -TEG in which a plurality of transistors to be measured can be arranged and evaluated in a matrix of n rows and m columns ( Non-patent document 1).

同図を参照して従来技術に係るDMA−TEGの構成を以下に説明する。DUT11〜DUTnmは被測定トランジスタである。被測定トランジスタDUT11〜DUT1mのドレインは、共通ドレイン線D1に接続され、ソースは共通ソース線S1に接続される。
共通ドレイン線D1はスイッチSW2を介してドレイン電圧が供給される共通のドレインフォース線(Drain Force)に接続される。また、共通ドレイン線D1の電圧をモニターするために、ドレイン電圧センス線DS1がスイッチSW1を介してドレインセンス線(Drain Sense)に接続される。
The configuration of the DMA-TEG according to the prior art will be described below with reference to FIG. DUT11 to DUTnm are transistors to be measured. The drains of the transistors under measurement DUT11 to DUT1m are connected to the common drain line D1, and the sources are connected to the common source line S1.
The common drain line D1 is connected via a switch SW2 to a common drain force line (Drain Force) to which a drain voltage is supplied. In order to monitor the voltage of the common drain line D1, the drain voltage sense line DS1 is connected to the drain sense line (Drain Sense) via the switch SW1.

また、共通ソース線S1は共通のソース電源(Source Force)に接続される。さらに、この共通ソース線S1の電圧をモニターするために、共通ソース線S1はスイッチSW3を介してソースセンス線(Source Sense)に接続される。上記のスイッチSW1〜SW3は、図示しないデコーダの出力信号によって制御される。   The common source line S1 is connected to a common source power source (Source Force). Further, in order to monitor the voltage of the common source line S1, the common source line S1 is connected to the source sense line (Source Sense) via the switch SW3. The switches SW1 to SW3 are controlled by an output signal of a decoder (not shown).

これらのセットを一組として、上述と同様な接続でn番目のセットである被測定トランジスタDUTn1〜DUTnmまで設けられている。また、被測定トランジスタDUT11〜DUTn1のゲートは共通ゲート線G1に接続され、同様にして被測定トランジスタDUT1m〜DUTnmのゲートは共通ゲート線Gmに接続される。   With these sets as one set, the transistors to be measured DUTn1 to DUTnm which are the n-th set are provided with the same connection as described above. The gates of the transistors under test DUT11 to DUTn1 are connected to the common gate line G1, and the gates of the transistors under test DUT1m to DUTnm are connected to the common gate line Gm.

また、共通ゲート線G1にはゲート選択回路500を介してゲート電圧VG1またはゲート非選択電圧VGXの何れかが供給される。選択信号EN1がハイレベル(選択)になるとゲート電圧VG1がゲート線G1に供給され、選択信号EN1がローレベル(非選択)になると、ゲート非選択電圧VGXがゲート線G1に供給される。ゲート非選択電圧VGXは通常はゼロボルトであるが、必要に応じてマイナス電圧も設定できる。
このような構成のDMA−TEGにより、m×n個の被測定トランジスタDUT11〜DUTnmの特性が評価できる。
Further, either the gate voltage VG1 or the gate non-selection voltage VGX is supplied to the common gate line G1 through the gate selection circuit 500. When the selection signal EN1 becomes high level (selected), the gate voltage VG1 is supplied to the gate line G1, and when the selection signal EN1 becomes low level (non-selected), the gate non-selection voltage VGX is supplied to the gate line G1. The gate non-selection voltage VGX is normally zero volts, but a negative voltage can be set as required.
With the DMA-TEG having such a configuration, the characteristics of m × n transistors DUT11 to DUTnm can be evaluated.

ここで、上記共通ドレイン線D1にはm個の被測定トランジスタDUT11〜DUT1mが並列接続されているため、各被測定トランジスタにオフリーク電流(トランジスタが完全にオフできずに流れる電流)があると、非選択の被測定トランジスタを通じてリーク電流が流れるため、測定したい被測定トランジスタの特性が正確に評価できなくなる。この場合には、例えばゲート非選択電圧VGXを−0.2V程度にして、オフリーク電流を抑えるようにする。図9BはスイッチSW1〜SW3の回路図である。
Yoshiyuki Shimizu, MitsuoNakamura, Toshimasa Matsuoka, and Kenji Taniguchi,“Test structure for precise statistical characteristics measurement of MOSFETs”, IEEE 2002 Int. Conference on Microelectronic Test Structure(ICMTS 2002), pp. 49-54, April 2002
Here, since the m measured transistors DUT11 to DUT1m are connected in parallel to the common drain line D1, if each of the measured transistors has an off-leak current (current that flows without the transistor being completely turned off), Since a leak current flows through the non-selected transistor under measurement, the characteristics of the transistor under measurement to be measured cannot be accurately evaluated. In this case, for example, the gate non-selection voltage VGX is set to about −0.2 V so as to suppress the off-leak current. FIG. 9B is a circuit diagram of the switches SW1 to SW3.
Yoshiyuki Shimizu, MitsuoNakamura, Toshimasa Matsuoka, and Kenji Taniguchi, “Test structure for precise statistical characteristics measurement of MOSFETs”, IEEE 2002 Int. Conference on Microelectronic Test Structure (ICMTS 2002), pp. 49-54, April 2002

上記従来技術では、大規模なDMA−TEG、例えばm=n=2048、すなわち4M個のトランジスタ評価が可能なTEGを構成した場合、ドレインフォース線には2048個のスイッチSW2が接続される。例えば、被測定トランジスタの測定電流を1mA程度に設定すると、スイッチSW2のトランジスタ寸法はW/L=20μm/0.6μmが必要となり、2048個のスイッチSW2のトータル寸法はW=20μm×2048=40960μmとなる。オフリーク電流がW=1μm当たり0.1pA程度流れると、非選択のスイッチSW2のトランジスタに流れるリーク電流は概略4nA程度となり、バラツキを考慮すると、被測定トランジスタの測定電流を高精度に測定することができないという問題がある。   In the above prior art, when a large-scale DMA-TEG, for example, m = n = 2048, that is, a TEG capable of evaluating 4M transistors, 2048 switches SW2 are connected to the drain force line. For example, when the measurement current of the transistor under measurement is set to about 1 mA, the transistor size of the switch SW2 requires W / L = 20 μm / 0.6 μm, and the total size of the 2048 switches SW2 is W = 20 μm × 2048 = 40960 μm. It becomes. When the off-leakage current flows about 0.1 pA per W = 1 μm, the leakage current flowing to the transistor of the non-selected switch SW2 is about 4 nA, and considering the variation, the measurement current of the transistor under measurement can be measured with high accuracy. There is a problem that you can not.

また、例えば、スイッチSW1、SW2、SW3が非選択となった場合、共通ドレイン線D1と共通ソース線S1がフローティング状態となるため、仮にスイッチSW1、SW2、SW3のオフリーク電流が流れても、一定時間後にはリーク電流によりフローティング状態の共通ドレイン線D1と共通ソース線S1が充電され、自動的にオフリーク電流は流れなくなるが、それでも過渡電流は流れるので逆に安定するまでは測定を行うことができなくなり、トータルの被測定トランジスタの特性評価時間が長くなる、あるいは被測定トランジスタの良否判定を正確に行うことができないという問題がある。   In addition, for example, when the switches SW1, SW2, and SW3 are not selected, the common drain line D1 and the common source line S1 are in a floating state. Therefore, even if the off-leakage current of the switches SW1, SW2, and SW3 flows, it is constant. After a time, the common drain line D1 and the common source line S1 in a floating state are charged by the leakage current, and the off-leakage current does not flow automatically. However, since the transient current still flows, the measurement can be performed until it is stabilized. There is a problem that the characteristic evaluation time of the total transistor under measurement becomes long, or the quality determination of the transistor under measurement cannot be accurately performed.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、被測定トランジスタの特性評価時間を短縮すると共に特性評価精度の向上を図ることの可能な半導体評価回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor evaluation circuit capable of shortening the characteristic evaluation time of a transistor under measurement and improving the characteristic evaluation accuracy.

上記目的を達成するために、本発明に係る第1の態様は、1つ若しくは複数の被測定トランジスタのドレイン端子にドレイン電源を供給するためのドレイン電源線と、ソース端子にソース電源を供給するためのソース電源線とを有し、前記ドレイン端子と前記ソース端子との少なくとも一方は、被測定トランジスタの選択時にオンとなるスイッチング素子を介して各々に対応する前記ドレイン電源線または前記ソース電源線と接続された半導体評価回路であって、非選択の被測定トランジスタにおける前記ドレイン端子と前記ソース端子との少なくとも一方に所定の基準電圧を印加する基準電圧印加回路を備える。   To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a drain power supply line for supplying drain power to the drain terminal of one or a plurality of transistors under measurement and a source power supply to the source terminal are provided. And at least one of the drain terminal and the source terminal corresponding to the drain power line or the source power line corresponding to each via a switching element that is turned on when the transistor under measurement is selected. And a reference voltage application circuit that applies a predetermined reference voltage to at least one of the drain terminal and the source terminal of the non-selected transistor under measurement.

また、本発明に係る第2の態様は、上記第1の態様において、前記被測定トランジスタは、n行m列のマトリクス状に配置されており、各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのドレイン端子と接続されたn本の共通ドレイン線と、各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのソース端子と接続されたn本の共通ソース線と、各列毎に設けられ、各列の被測定トランジスタのゲート端子と接続されたm本の共通ゲート線と、ドレイン電圧検出線と、ソース電圧検出線と、ゲート電源線と、ゲート電圧検出線と、各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電源用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電圧検出用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電源用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電圧検出用スイッチング素子と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電源用スイッチング素子と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電圧検出用スイッチング素子と、特性評価を行う被測定トランジスタを選択するために上位制御装置から入力されたアドレス信号を基に、選択すべき行の前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子及び前記ソース電圧検出用スイッチング素子をオンさせるための行選択信号を出力する行選択制御回路と、前記アドレス信号を基に、選択すべき列の前記ゲート電源用スイッチング素子及び前記ゲート電圧検出用スイッチング素子をオンさせるための列選択信号を出力する列選択制御回路と、を備え、前記基準電圧印加回路は、前記行選択信号の論理反転信号を基に、非選択の行における前記共通ドレイン線及び前記共通ソース線に所定の基準電圧を印加する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the measured transistors are arranged in a matrix of n rows and m columns, provided for each row, and the measured transistors of each row N common drain lines connected to the drain terminals, provided for each row, n common source lines connected to the source terminals of the transistors under measurement in each row, provided for each column, M common gate lines, drain voltage detection lines, source voltage detection lines, gate power supply lines, and gate voltage detection lines connected to the gate terminals of the transistors under measurement are provided for each row, and are common to each row. N drain power source switching elements for switching connection / disconnection between the drain line and the drain power supply line, and connection / connection between the common drain line of each row and the drain voltage detection line provided for each row. N drain voltage detecting switching elements for switching connection, n source power switching elements provided for each row, for switching connection / disconnection between the common source line of each row and the source power supply line, and for each row N source voltage detection switching elements for switching connection / disconnection between the common source line of each row and the source voltage detection line, and the common gate line and the gate of each column provided for each column. M number of switching elements for gate power supply for switching connection / disconnection with the power supply line, and m number of switching elements provided for each column, for switching connection / disconnection between the common gate line in each column and the gate voltage detection line. Based on the address signal input from the host controller to select the gate voltage detection switching element and the transistor under measurement for characteristic evaluation, A drain selection switching circuit for outputting a row selection signal for turning on the drain power source switching element, the drain voltage detection switching element, the source power source switching element, and the source voltage detection switching element, and the address signal A column selection control circuit that outputs a column selection signal for turning on the gate power supply switching element and the gate voltage detection switching element of the column to be selected, and the reference voltage application circuit includes the A predetermined reference voltage is applied to the common drain line and the common source line in a non-selected row based on a logical inversion signal of a row selection signal.

本発明に係る第3の態様は、上記第2の態様において、前記基準電圧印加回路は、所定の基準電圧を供給するための基準電圧供給線と、各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン基準電圧印加用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるn個のソース基準電圧印加用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、前記行選択制御回路から出力される行選択信号の論理反転信号を各行の前記ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子に出力する論理反転回路とを備える。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the reference voltage application circuit is provided for each row, a reference voltage supply line for supplying a predetermined reference voltage, and a common drain line for each row. And n drain reference voltage applying switching elements for switching connection / disconnection between the reference voltage supply line and the reference voltage supply line, provided for each row, and connecting / disconnecting the common source line of each row and the reference voltage supply line. N switching elements for applying a source reference voltage to be switched, and a logical inversion signal of a row selection signal output from the row selection control circuit provided for each row, and the drain reference voltage applying switching element and the source reference for each row A logic inversion circuit for outputting to the voltage applying switching element.

本発明に係る第4の態様は、上記第2または第3のいずれかの態様において、前記ドレイン電源用スイッチング素子は前記共通ドレイン線の一端に配置され、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子は前記共通ドレイン線の他端に配置されており、前記ソース電源用スイッチング素子は前記共通ソース線の一端に配置され、前記ソース電圧検出用スイッチング素子は前記共通ソース線の他端に配置されている。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the second and third aspects, the drain power switching element is disposed at one end of the common drain line, and the drain voltage detection switching element is the common. The source power switching element is disposed at one end of the common source line, and the source voltage detection switching element is disposed at the other end of the common source line.

本発明に係る第5の態様は、上記第2または第3のいずれかの態様において、所定のゲート基準電圧を供給するためのゲート基準電圧供給線と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート基準電圧印加用スイッチング素子と、をさらに備え、前記列選択制御回路は、前記列選択信号の論理反転信号を前記ゲート基準電圧印加用スイッチング素子に出力する。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second and third aspects, a gate reference voltage supply line for supplying a predetermined gate reference voltage and each column are provided. A gate reference voltage application switching element that switches connection / disconnection between a common gate line and the gate reference voltage supply line, and the column selection control circuit outputs a logical inversion signal of the column selection signal. Output to the gate reference voltage applying switching element.

本発明に係る第6の態様は、上記第5の態様において、前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ素子であり、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子、前記ゲート電圧検出用スイッチング素子、ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子、前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ゲート基準電圧印加用スイッチング素子は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子であり、前記行選択制御回路及び前記列選択制御回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子から構成されている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the transistor under measurement is a 1V-type low voltage MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor element, the drain power supply switching element, and the drain voltage detection. Switching element, source power source switching element, source voltage detection switching element, gate power source switching element, gate voltage detection switching element, drain reference voltage application switching element, source reference voltage application switching element The switching element for applying a gate reference voltage is a 3V high voltage MOS transistor element, and the row selection control circuit and the column selection control circuit are composed of 3V high voltage MOS transistor elements.

本発明に係る第7の態様は、上記第1の態様において、ドレイン電圧検出線と、ソース電圧検出線と、ゲート電源線と、ゲート電圧検出線と、第1のアドレス線と、第2のアドレス線と、1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるドレイン電源用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるドレイン電圧検出用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるソース電源用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるソース電圧検出用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるゲート電源用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるゲート電圧検出用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタを選択するために前記第1のアドレス線及び第2のアドレス線を介して入力されるアドレス信号を基に、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子及び前記ゲート電圧検出用スイッチング素子をオンさせるための選択信号を出力する選択回路と、を備え、前記基準電圧印加回路は、前記選択信号の論理反転信号を基に、非選択の被測定トランジスタにおける前記ドレイン端子及び前記ソース端子に所定の基準電圧を印加する。   According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the drain voltage detection line, the source voltage detection line, the gate power supply line, the gate voltage detection line, the first address line, An address line, a drain power source switching element for switching connection / disconnection between the drain terminal of the transistor to be measured and the drain power source line, and the one transistor to be measured A drain voltage detection switching element that switches connection / disconnection between the drain terminal of the transistor under measurement and the drain voltage detection line, and the one transistor under measurement. A source power switching element for switching connection / disconnection between a source terminal and the source power line, and the one A source voltage detection switching element for switching connection / disconnection between a source terminal of the transistor to be measured and the source voltage detection line, and the one transistor to be measured; A switching element for gate power supply for switching connection / disconnection between the gate terminal of the transistor under measurement and the gate power supply line, and the gate terminal of the transistor under measurement and the gate voltage provided for the one transistor under measurement. A switching element for detecting a gate voltage for switching connection / disconnection with a detection line and the one measured transistor, and the first address line and the second address for selecting the measured transistor Based on the address signal input via the line, the drain power switch A selection signal for turning on the switching element for detecting the switching element for the drain voltage detection, the switching element for the source power supply, the switching element for the source voltage detection, the switching element for the gate power supply, and the switching element for the gate voltage detection; A selection circuit, and the reference voltage application circuit applies a predetermined reference voltage to the drain terminal and the source terminal of the non-selected transistor under measurement based on a logic inversion signal of the selection signal.

本発明に係る第8の態様は、上記第7の態様において、前記基準電圧印加回路は、所定の基準電圧を供給するための基準電圧供給線と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるドレイン基準電圧印加用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるソース基準電圧印加用スイッチング素子と、を備え、前記選択回路は、前記選択信号の論理反転信号をドレイン基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子に出力する。   According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the reference voltage application circuit is provided for a reference voltage supply line for supplying a predetermined reference voltage and the one transistor under measurement. A drain reference voltage applying switching element for switching connection / disconnection between the drain terminal of the transistor under measurement and the reference voltage supply line, and a source terminal of the transistor under measurement provided for the one transistor under measurement. And a source reference voltage application switching element that switches connection / disconnection between the reference voltage supply line and the selection circuit, wherein the selection circuit outputs a logically inverted signal of the selection signal to the drain reference voltage application switching element and the source reference. Output to voltage application switching element.

本発明に係る第9の態様は、上記第8の態様において、前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ素子であり、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子、前記ゲート電圧検出用スイッチング素子、前記ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子であり、前記選択回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子から構成されている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the transistor to be measured is a 1V system low voltage MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor element, the drain power supply switching element, and the drain voltage detection. Switching element, source power source switching element, source voltage detection switching element, gate power source switching element, gate voltage detection switching element, drain reference voltage application switching element, and source reference voltage application switching The element is a 3V high voltage MOS transistor element, and the selection circuit is composed of a 3V high voltage MOS transistor element.

本発明に係る第10の態様は、上記第8または第9の態様において、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子、前記ゲート電圧検出用スイッチング素子、前記ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子、前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子及び前記選択回路の組み合わせを1つの被測定トランジスタに対応する評価ユニットとし、複数の前記評価ユニットをマトリクス状に配置して構成される。   According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth or ninth aspect, the drain power source switching element, the drain voltage detection switching element, the source power source switching element, the source voltage detection switching element, A combination of the switching element for gate power supply, the switching element for gate voltage detection, the switching element for application of drain reference voltage, the switching element for application of source reference voltage, and the selection circuit is used as an evaluation unit corresponding to one transistor to be measured. The plurality of evaluation units are arranged in a matrix.

本発明に係る第11の態様は、上記第1の態様において、前記所定の基準電圧は、グランドレベルである。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the first aspect, the predetermined reference voltage is a ground level.

また、本発明に係る第12の態様は、上記第1の態様において、前記所定の基準電圧は、正電圧である。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the first aspect, the predetermined reference voltage is a positive voltage.

本発明に係る第13の態様は、1つ若しくは複数の被測定トランジスタと、前記被測定トランジスタの1つを選択するための選択回路系とが同一の半導体基板上に形成された半導体評価回路であって、前記被測定トランジスタと前記選択回路系とは電気的に分離されたwell構造によって前記半導体基板上に形成されており、前記選択回路系の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定する。   A thirteenth aspect according to the present invention is a semiconductor evaluation circuit in which one or a plurality of transistors under measurement and a selection circuit system for selecting one of the transistors under measurement are formed on the same semiconductor substrate. The measured transistor and the selection circuit system are formed on the semiconductor substrate by a well structure that is electrically separated, and the reference power supply voltage of the selection circuit system is applied to the well of the measured transistor. A value lower than the applied well voltage is set.

本発明に係る第14の態様は、上記第13の態様において、前記被測定トランジスタは、n行m列のマトリクス状に配置されており、各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのドレイン端子と接続されたn本の共通ドレイン線と、各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのソース端子と接続されたn本の共通ソース線と、各列毎に設けられ、各列の被測定トランジスタのゲート端子と接続されたm本の共通ゲート線と、ドレイン電源線と、ドレイン電圧検出線と、ソース電源線と、ソース電圧検出線と、ゲート電源線と、ゲート電圧検出線と、が前記半導体基板上に形成されており、前記選択回路系は、各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電源用トランジスタと、各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電圧検出用トランジスタと、各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電源用トランジスタと、各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電圧検出用トランジスタと、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電源用トランジスタと、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電圧検出用トランジスタと、特性評価を行う被測定トランジスタを選択するために上位制御装置から入力されたアドレス信号を基に、選択すべき行の前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ及び前記ソース電圧検出用トランジスタをオンさせるための行選択信号を出力する行選択制御回路と、前記アドレス信号を基に、選択すべき列の前記ゲート電源用トランジスタ及び前記ゲート電圧検出用トランジスタをオンさせるための列選択信号を出力する列選択制御回路と、から構成されており、前記行選択制御回路及び列選択制御回路の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定する。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the measured transistors are arranged in a matrix of n rows and m columns, provided for each row, and drain terminals of the measured transistors in each row. N common drain lines connected to each other, n common source lines provided for each row and connected to the source terminals of the transistors under measurement in each row, provided for each column, and each column under measurement M common gate lines connected to the gate terminal of the transistor, drain power supply lines, drain voltage detection lines, source power supply lines, source voltage detection lines, gate power supply lines, and gate voltage detection lines. The drain circuit is formed on the semiconductor substrate, and the selection circuit system is provided for each row, and n drain power supply transistors for switching connection / disconnection between the common drain line and the drain power supply line of each row. And n drain voltage detection transistors provided for each row and switching connection / disconnection between the common drain line of each row and the drain voltage detection line, and a common source line of each row provided for each row N source power supply transistors that switch connection / disconnection with the source power supply line, and n sources that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common source line of each row and the source voltage detection line Voltage detection transistors, m gate power supply transistors provided for each column and switching connection / disconnection between the common gate line of each column and the gate power supply line, and provided for each column To select m gate voltage detection transistors for switching connection / disconnection between the common gate line and the gate voltage detection line, and a transistor to be measured for characteristic evaluation Row selection for turning on the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor, the source power supply transistor, and the source voltage detection transistor in a row to be selected based on an address signal input from a host controller A row selection control circuit for outputting a signal, and a column selection control circuit for outputting a column selection signal for turning on the gate power supply transistor and the gate voltage detection transistor of a column to be selected based on the address signal; The reference power supply voltage of the row selection control circuit and the column selection control circuit is set to a value lower than the well voltage applied to the well of the transistor under measurement.

本発明に係る第15の態様は、上記第14の態様において、前記ドレイン電源用トランジスタは前記共通ドレイン線の一端に配置され、前記ドレイン電圧検出用トランジスタは前記共通ドレイン線の他端に配置されており、前記ソース電源用トランジスタは前記共通ソース線の一端に配置され、前記ソース電圧検出用トランジスタは前記共通ソース線の他端に配置されている。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the drain power supply transistor is disposed at one end of the common drain line, and the drain voltage detection transistor is disposed at the other end of the common drain line. The source power supply transistor is disposed at one end of the common source line, and the source voltage detection transistor is disposed at the other end of the common source line.

本発明に係る第16の態様は、上記第14または第15のいずれかの態様において、所定のゲート基準電圧を供給するためのゲート基準電圧供給線と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート基準電圧印加用トランジスタと、をさらに備え、前記列選択制御回路は、前記列選択信号の論理反転信号を前記ゲート基準電圧印加用トランジスタに出力する。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in any one of the fourteenth and fifteenth aspects, a gate reference voltage supply line for supplying a predetermined gate reference voltage is provided for each column. A gate reference voltage application transistor that switches connection / disconnection between a common gate line and the gate reference voltage supply line; and the column selection control circuit outputs a logical inversion signal of the column selection signal Output to the gate reference voltage application transistor.

本発明に係る第17の態様は、上記第16の解決手段において、前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ、前記ゲート電圧検出用トランジスタ及び前記ゲート基準電圧印加用トランジスタは、3V系の高耐圧MOSトランジスタであり、前記行選択制御回路及び前記列選択制御回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタから構成されている。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the sixteenth solution, the transistor under measurement is a 1V low voltage MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor. The transistor, the source power supply transistor, the source voltage detection transistor, the gate power supply transistor, the gate voltage detection transistor, and the gate reference voltage application transistor are 3V high voltage MOS transistors, and the row selection The control circuit and the column selection control circuit are composed of 3V high voltage MOS transistors.

本発明に係る第18の態様は、上記第13の態様において、ドレイン電源線と、ドレイン電圧検出線と、ソース電源線と、ソース電圧検出線と、ゲート電源線と、ゲート電圧検出線と、第1のアドレス線と、第2のアドレス線と、が前記半導体基板上に形成されており、前記選択回路系は、1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるドレイン電源用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるドレイン電圧検出用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるソース電源用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるソース電圧検出用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるゲート電源用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるゲート電圧検出用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタを選択するために前記第1のアドレス線及び第2のアドレス線を介して入力されるアドレス信号を基に、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ及び前記ゲート電圧検出用トランジスタをオンさせるための選択信号を出力する選択制御回路と、から構成されており、前記選択制御回路の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定する。   According to an eighteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, a drain power supply line, a drain voltage detection line, a source power supply line, a source voltage detection line, a gate power supply line, a gate voltage detection line, A first address line and a second address line are formed on the semiconductor substrate, and the selection circuit system is provided for one measured transistor, and a drain terminal of the measured transistor A drain power supply transistor that switches connection / disconnection to / from the drain power supply line and the one transistor under measurement are connected / disconnected between the drain terminal of the transistor under measurement and the drain voltage detection line. A drain voltage detecting transistor to be switched, and a source terminal of the transistor under measurement provided for the one transistor under measurement; A source power supply transistor that switches connection / disconnection to / from the source power supply line and the one transistor under measurement are connected / disconnected between the source terminal of the transistor under measurement and the source voltage detection line. A source voltage detection transistor to be switched, a gate power transistor provided for the one transistor to be measured, for switching connection / disconnection between the gate terminal of the transistor to be measured and the gate power line, and the one transistor to be measured A gate voltage detection transistor for switching connection / disconnection between the gate terminal of the measured transistor and the gate voltage detection line, and the one measured transistor. In order to select a measurement transistor, the first address line and the second address are selected. Based on an address signal input via a loess line, the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor, the source power supply transistor, the source voltage detection transistor, the gate power supply transistor, and the gate voltage detection And a selection control circuit that outputs a selection signal for turning on the transistor for use, and sets the reference power supply voltage of the selection control circuit to a value lower than the well voltage applied to the well of the transistor under measurement. .

本発明に係る第19の態様は、上記第18の態様において、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ、前記ゲート電圧検出用トランジスタ及び前記選択制御回路の組み合わせを1つの被測定トランジスタに対応する評価ユニットとし、複数の前記評価ユニットをマトリクス状にn行m列配置して構成される。   According to a nineteenth aspect of the present invention, in the eighteenth aspect, the drain power transistor, the drain voltage detection transistor, the source power transistor, the source voltage detection transistor, the gate power transistor, A combination of a gate voltage detection transistor and the selection control circuit is used as an evaluation unit corresponding to one transistor to be measured, and a plurality of the evaluation units are arranged in a matrix of n rows and m columns.

本発明に係る第20の態様は、上記第19の態様において、前記ドレイン電源線にドレイン電源を外部から供給するためのドレイン電源供給用パッドと、前記ソース電源線にソース電源を外部から供給するためのソース電源供給用パッドと、各列毎に設けられ、前記ドレイン電源供給用パッドと各列のドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるドレイン用スイッチトランジスタと、各列毎に設けられ、前記ソース電源供給用パッドと各列の前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるソース用スイッチトランジスタと、をさらに備え、前記ドレイン用スイッチトランジスタ及びソース用スイッチトランジスタのゲート端子は、各列に対応する第1のアドレス線または第2のアドレス線の一方に接続されている。   According to a twentieth aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, a drain power supply pad for supplying drain power to the drain power line from the outside, and source power to the source power line are supplied from the outside. A source power supply pad for each column, a drain switch transistor for switching connection / disconnection between the drain power supply pad and the drain power supply line of each column, and a drain switch transistor provided for each column, A source switch transistor that switches connection / disconnection between the source power supply pad and the source power supply line of each column, and the gate terminal of the drain switch transistor and the source switch transistor is arranged in each column. It is connected to one of the corresponding first address line or second address line.

本発明に係る第21の態様は、上記第20の態様において、前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOSトランジスタであり、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ、前記ゲート電圧検出用トランジスタ、ドレイン用スイッチトランジスタ及びソース用スイッチトランジスタは、3V系の高耐圧MOSトランジスタであり、前記選択制御回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタから構成されている。   According to a twenty-first aspect of the present invention, in the twentieth aspect, the transistor under measurement is a 1V-system low-voltage MOS transistor, the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor, and the source power supply. The transistor, the source voltage detection transistor, the gate power supply transistor, the gate voltage detection transistor, the drain switch transistor, and the source switch transistor are 3V high voltage MOS transistors, and the selection control circuit is 3V It is composed of a high voltage MOS transistor of the system.

被測定トランジスタのドレイン端子にドレイン電源を供給するためのドレイン電源線と、ソース端子にソース電源を供給するためのソース電源線とを有し、前記ドレイン端子と前記ソース端子との少なくとも一方は、被測定トランジスタの選択時にオンとなるスイッチング素子を介して各々に対応する前記ドレイン電源線または前記ソース電源線と接続された半導体評価回路の場合、非選択時にはスイッチング素子がオフとなるため、スイッチング素子を介して電源線と接続されたドレイン端子とソース端子との少なくとも一方は、フローティング状態となってしまう(スイッチング素子にリーク電流発生)。これに対し、本発明では、非選択の被測定トランジスタにおける前記ドレイン端子と前記ソース端子との少なくとも一方、つまり非選択時にフローティング状態となるドレイン端子または/及びソース端子に所定の基準電圧を印加する基準電圧印加回路を備える。これにより、非選択時において被測定トランジスタのドレイン端子または/及びソース端子がフローティング状態となることを防ぐことができ、その結果、スイッチング素子に生じるリーク電流を早期に安定化することができるので、従来と比べて特性評価時間の短縮を図ることが可能である。   A drain power supply line for supplying drain power to the drain terminal of the transistor under measurement; and a source power supply line for supplying source power to the source terminal, wherein at least one of the drain terminal and the source terminal is: In the case of a semiconductor evaluation circuit connected to the drain power source line or the source power source line corresponding to each via a switching element that is turned on when the transistor under measurement is selected, the switching element is turned off when not selected. At least one of the drain terminal and the source terminal connected to the power supply line through the floating state becomes a floating state (leakage current is generated in the switching element). On the other hand, in the present invention, a predetermined reference voltage is applied to at least one of the drain terminal and the source terminal in the unselected transistor under measurement, that is, the drain terminal and / or the source terminal that is in a floating state when not selected. A reference voltage application circuit is provided. Thereby, it is possible to prevent the drain terminal or / and the source terminal of the transistor under measurement from being in a floating state at the time of non-selection, and as a result, it is possible to quickly stabilize the leakage current generated in the switching element. It is possible to shorten the characteristic evaluation time compared to the conventional case.

また、リーク電流の安定化を図るのであれば、非選択時のドレイン端子及びソース端子がフローティング状態となることを防げば良いので、この時の基準電圧はグランドレベルでも良い。さらに、基準電圧を正電圧に設定することにより、スイッチング素子は完全にOFF状態となり、リーク電流の発生を防止することができる。すなわち、選択されている被測定トランジスタの特性評価を高精度に行うことができ、良否判定を正確に行うことができる。
以上のように、本発明によれば、基準電圧の設定によって被測定トランジスタの特性評価時間の短縮と特性評価精度の向上の両立を図ることが可能である。
If the leakage current is to be stabilized, the drain terminal and the source terminal at the time of non-selection need only be prevented from being in a floating state, and the reference voltage at this time may be the ground level. Furthermore, by setting the reference voltage to a positive voltage, the switching element is completely turned off, and the occurrence of leakage current can be prevented. That is, the characteristic evaluation of the selected transistor under measurement can be performed with high accuracy, and the quality determination can be performed accurately.
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce both the characteristic evaluation time of the transistor under measurement and improve the characteristic evaluation accuracy by setting the reference voltage.

さらに、本発明は、1つ若しくは複数の被測定トランジスタと、前記被測定トランジスタの1つを選択するための選択回路系とが同一の半導体基板上に形成された半導体評価回路であって、前記被測定トランジスタと前記選択回路系とは電気的に分離されたwell構造によって前記半導体基板上に形成されており、前記選択回路系の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定するものである。つまり、非選択状態の被測定トランジスタのドレイン端子またはソース端子はwell電圧とほぼ一致するため、選択回路系の基準電源電圧をwell電圧より低い値に設定することにより、被測定トランジスタと各電源線(ドレインフォース、ソースフォース)とを接続するためのスイッチ用のトランジスタの非選択時におけるゲート電圧はwell電圧より低い値になるため、上記スイッチトランジスタのオフリーク電流を低減することができる。従って、本発明によれば、被測定トランジスタの特性評価時間の短縮と特性評価精度の向上の両立を図ることが可能である。   Furthermore, the present invention is a semiconductor evaluation circuit in which one or a plurality of transistors under measurement and a selection circuit system for selecting one of the transistors under measurement are formed on the same semiconductor substrate, The transistor under measurement and the selection circuit system are formed on the semiconductor substrate by a well structure that is electrically separated, and the reference voltage of the selection circuit system is applied to the well of the transistor under measurement. Set to a lower value. That is, since the drain terminal or the source terminal of the transistor under measurement in the non-selected state substantially matches the well voltage, the transistor under measurement and each power supply line are set by setting the reference power supply voltage of the selection circuit system to a value lower than the well voltage. Since the gate voltage when the switch transistor for connecting (drain force, source force) is not selected is lower than the well voltage, the off-leak current of the switch transistor can be reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce both the characteristic evaluation time of the transistor under measurement and improve the characteristic evaluation accuracy.

本発明の第1実施形態に係る半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor evaluation circuit based on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor evaluation circuit based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る半導体評価回路が形成された半導体基板の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-section of the semiconductor substrate in which the semiconductor evaluation circuit based on 2nd Embodiment of this invention was formed. 本発明の第3実施形態に係る半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor evaluation circuit based on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor evaluation circuit based on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor evaluation circuit based on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る半導体評価回路の詳細説明図である。It is a detailed explanatory view of a semiconductor evaluation circuit according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態に係る半導体評価回路の電圧設定例である。It is an example of a voltage setting of the semiconductor evaluation circuit which concerns on 5th Embodiment of this invention. 従来の半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional semiconductor evaluation circuit. 図9AにおけるスイッチSW1〜SW3の回路図である。FIG. 9B is a circuit diagram of switches SW1 to SW3 in FIG. 9A. 従来の完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor evaluation circuit of the conventional complete separation type | mold Kelvin sense system.

符号の説明Explanation of symbols

DUT11〜DUTnm…被測定トランジスタ、D1〜Dn…共通ドレイン線、S1〜Sn…共通ソース線、SL1〜SLn…選択信号線、G1〜Gm…共通ゲート線、DF…ドレインフォース線、DS…ドレインセンス線、SF…ソースフォース線、SS…ソースセンス線、DSB…ドレインソースバイアス線、GF…ゲートフォース線、GS…ゲートセンス線、GB…ゲートバイアス線、1…Xアドレスプリデコーダ、XD1〜XDn…Xアドレスメインデコーダ、XS1a〜XSna…第1Xアドレス選択回路、XS1b〜XSnb…第2Xアドレス選択回路、2…Yアドレスプリデコーダ、YD1〜YDm…Yアドレスメインデコーダ、YS1〜YSm…Yアドレス選択回路、T10,T10’…第1トランジスタ、T20,T20’…第2トランジスタ、T30,T30’…第3トランジスタ、T40,T40’…第4トランジスタ、T50,T50’…第5トランジスタ、T60,T60’…第6トランジスタ、100,100’…NAND回路、110,110’…インバータ、XAd…Xアドレス線、YAd…Yアドレス線、T70…第7トランジスタ、T80…第8トランジスタ、120…ドレイン用スイッチトランジスタ、130…ソース用スイッチトランジスタ   DUT11 to DUTnm ... transistor under test, D1 to Dn ... common drain line, S1 to Sn ... common source line, SL1 to SLn ... selection signal line, G1 to Gm ... common gate line, DF ... drain force line, DS ... drain sense Line, SF ... Source force line, SS ... Source sense line, DSB ... Drain source bias line, GF ... Gate force line, GS ... Gate sense line, GB ... Gate bias line, 1 ... X address predecoder, XD1-XDn ... X address main decoder, XS1a to XSna ... first X address selection circuit, XS1b to XSnb ... second X address selection circuit, 2 ... Y address predecoder, YD1 to YDm ... Y address main decoder, YS1 to YSm ... Y address selection circuit, T10, T10 '... first transistor, T20, T20' ... first 2 transistors, T30, T30 '... 3rd transistor, T40, T40' ... 4th transistor, T50, T50 '... 5th transistor, T60, T60' ... 6th transistor, 100, 100 '... NAND circuit, 110, 110 '... inverter, XAd ... X address line, YAd ... Y address line, T70 ... seventh transistor, T80 ... eighth transistor, 120 ... drain switch transistor, 130 ... source switch transistor

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係る半導体評価回路の回路構成図である。第1実施形態に係る半導体評価回路は、n行m列のマトリクス状に配置された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmの特性評価用回路(つまりDMA−TEG)であり、これら被測定トランジスタDUT11〜DUTnmとしては、45nmの微細プロセスで作製された1V系のnチャネル型MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを想定している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the semiconductor evaluation circuit according to the first embodiment. The semiconductor evaluation circuit according to the first embodiment is a circuit for evaluating characteristics of measured transistors DUT11 to DUTnm (that is, DMA-TEG) arranged in a matrix of n rows and m columns, and these measured transistors DUT11 to DUTnm Assumes a 1V n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor fabricated by a 45 nm fine process.

図1に示すように、第1実施形態に係る半導体評価装置は、行方向(図示するXY座標系のY軸方向)に延在するn本の共通ドレイン線D1〜Dn、共通ソース線S1〜Sn及び選択信号線SL1〜SLn、列方向(Y軸方向に直交するX軸方向)に延在するm本の共通ゲート線G1〜Gmと、ドレインフォース線(ドレイン電源線)DFと、ドレインセンス線(ドレイン電圧検出線)DSと、ソースフォース線(ソース電源線)SFと、ソースセンス線(ソース電圧検出線)SSと、ドレインソースバイアス線(基準電圧供給線)DSBと、ゲートフォース線(ゲート電源線)GFと、ゲートセンス線(ゲート電圧検出線)GSと、ゲートバイアス線(ゲート基準電圧供給線)GBと、Xアドレスプリデコーダ1と、n組のXアドレスメインデコーダXD1〜XDnと、n組の第1Xアドレス選択回路XS1a〜XSna、n組の第2Xアドレス選択回路XS1b〜XSnbと、Yアドレスプリデコーダ2と、m組のYアドレスメインデコーダYD1〜YDmと、m組のYアドレス選択回路YS1〜YSmとから構成されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor evaluation apparatus according to the first embodiment includes n common drain lines D1 to Dn and common source lines S1 to S1 extending in the row direction (Y-axis direction of the XY coordinate system shown). Sn and selection signal lines SL1 to SLn, m common gate lines G1 to Gm extending in the column direction (X-axis direction orthogonal to the Y-axis direction), drain force lines (drain power supply lines) DF, and drain sense Line (drain voltage detection line) DS, source force line (source power supply line) SF, source sense line (source voltage detection line) SS, drain source bias line (reference voltage supply line) DSB, and gate force line ( (Gate power supply line) GF, gate sense line (gate voltage detection line) GS, gate bias line (gate reference voltage supply line) GB, X address predecoder 1 and n sets of X address memory. Decoders XD1 to XDn, n sets of first X address selection circuits XS1a to XSna, n sets of second X address selection circuits XS1b to XSnb, Y address predecoder 2, m sets of Y address main decoders YD1 to YDm, It is composed of m sets of Y address selection circuits YS1 to YSm.

Xアドレスプリデコーダ1と、n組のXアドレスメインデコーダXD1〜XDnは、本発明における行選択制御回路を構成し、Yアドレスプリデコーダ2と、m組のYアドレスメインデコーダYD1〜YDmは、本発明における列選択制御回路を構成する。   The X address predecoder 1 and the n sets of X address main decoders XD1 to XDn constitute a row selection control circuit in the present invention. The Y address predecoder 2 and the m sets of Y address main decoders YD1 to YDm The column selection control circuit in the invention is configured.

1行目に配置された被測定トランジスタDUT11〜DUT1mのドレイン端子は、それぞれ共通ドレイン線D1に接続され、ソース端子はそれぞれ共通ソース線S1に接続されている。また、被測定トランジスタDUT11〜DUT1mのゲート端子は、それぞれに対応する共通ゲート線G1〜Gmに接続されている。2行目〜n行目までの被測定トランジスタDUT21〜DUTnmの接続についても同様である。すなわち、例えばn行目に配置された被測定トランジスタDUTn1〜DUTnmのドレイン端子は、それぞれ共通ドレイン線Dnに接続され、ソース端子はそれぞれ共通ソース線Snに接続され、ゲート端子はそれぞれに対応する共通ゲート線G1〜Gmに接続されている。   The drain terminals of the transistors under measurement DUT11 to DUT1m arranged in the first row are connected to the common drain line D1, and the source terminals are connected to the common source line S1. The gate terminals of the transistors under test DUT11 to DUT1m are connected to the corresponding common gate lines G1 to Gm, respectively. The same applies to the connections of the transistors under measurement DUT21 to DUTnm from the second row to the nth row. That is, for example, the drain terminals of the transistors under test DUTn1 to DUTnm arranged in the nth row are connected to the common drain line Dn, the source terminals are connected to the common source line Sn, and the gate terminals are respectively corresponding to the common terminals. It is connected to the gate lines G1 to Gm.

1行目の第1Xアドレス選択回路XS1aは、第1トランジスタ(ドレイン電源用スイッチング素子、ドレイン電源用トランジスタ)T1−1及び第2トランジスタ(ソース電圧検出用スイッチング素子、ソース電圧検出用トランジスタ)T2−1から構成されており、これら第1トランジスタT1−1及び第2トランジスタT2−1は、特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタである。第1トランジスタT1−1のソース端子は共通ドレイン線D1の一端と接続され、ドレイン端子はドレインフォース線DFと接続され、ゲート端子は選択信号線SL1の一端、第2トランジスタT2−1のゲート端子及びXアドレスメインデコーダXD1と接続されている。第2トランジスタT2−1のソース端子は共通ソース線S1の一端と接続され、ドレイン端子はソースセンス線SSと接続され、ゲート端子は選択信号線SL1の一端、第1トランジスタT1−1のゲート端子及びXアドレスメインデコーダXD1と接続されている。   The first X address selection circuit XS1a on the first row includes a first transistor (drain power switching element, drain power transistor) T1-1 and a second transistor (source voltage detection switching element, source voltage detection transistor) T2-. The first transistor T1-1 and the second transistor T2-1 are 3V type n-channel MOS transistors having stable characteristics. The source terminal of the first transistor T1-1 is connected to one end of the common drain line D1, the drain terminal is connected to the drain force line DF, the gate terminal is one end of the selection signal line SL1, and the gate terminal of the second transistor T2-1. And the X address main decoder XD1. The source terminal of the second transistor T2-1 is connected to one end of the common source line S1, the drain terminal is connected to the source sense line SS, the gate terminal is one end of the selection signal line SL1, and the gate terminal of the first transistor T1-1. And the X address main decoder XD1.

2行目〜n行目までの第1Xアドレス選択回路XS2a〜第1Xアドレス選択回路XSnaの回路構成も同様である。すなわち、例えばn行目の第1Xアドレス選択回路XSnaは、第1トランジスタT1−n及び第2トランジスタT2−nから構成されている。第1トランジスタT1−nのソース端子は共通ドレイン線Dnの一端と接続され、ドレイン端子はドレインフォース線DFと接続され、ゲート端子は選択信号線SLnの一端、第2トランジスタT2−nのゲート端子及びXアドレスメインデコーダXDnと接続されている。第2トランジスタT2−nのソース端子は共通ソース線Snの一端と接続され、ドレイン端子はソースセンス線SSと接続され、ゲート端子は選択信号線SLnの一端、第1トランジスタT1−nのゲート端子及びXアドレスメインデコーダXDnと接続されている。   The circuit configurations of the first X address selection circuit XS2a to the first X address selection circuit XSna in the second to nth rows are the same. That is, for example, the first X address selection circuit XSna in the n-th row includes the first transistor T1-n and the second transistor T2-n. The source terminal of the first transistor T1-n is connected to one end of the common drain line Dn, the drain terminal is connected to the drain force line DF, the gate terminal is one end of the selection signal line SLn, and the gate terminal of the second transistor T2-n. And an X address main decoder XDn. The source terminal of the second transistor T2-n is connected to one end of the common source line Sn, the drain terminal is connected to the source sense line SS, the gate terminal is one end of the selection signal line SLn, and the gate terminal of the first transistor T1-n. And an X address main decoder XDn.

1行目の第2Xアドレス選択回路XS1bは、第3トランジスタ(ドレイン電圧検出用スイッチング素子)T3−1、第4トランジスタ(ソース電源用スイッチング素子)T4−1、第5トランジスタ(ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子)T5−1、第6トランジスタ(ソース基準電圧印加用スイッチング素子)T6−1、インバータ(論理反転回路)IV1−1から構成されている。これら第3トランジスタT3−1、第4トランジスタT4−1、第5トランジスタT5−1、第6トランジスタT6−1は、特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタであり、インバータIV1−1も同一プロセスによって作製された3V系のMOSトランジスタから構成されている。   The second X address selection circuit XS1b in the first row includes a third transistor (drain voltage detecting switching element) T3-1, a fourth transistor (source power switching element) T4-1, and a fifth transistor (for applying a drain reference voltage). A switching element T5-1, a sixth transistor (source reference voltage applying switching element) T6-1, and an inverter (logic inversion circuit) IV1-1. The third transistor T3-1, the fourth transistor T4-1, the fifth transistor T5-1, and the sixth transistor T6-1 are 3V-type n-channel MOS transistors with stable characteristics, and the inverter IV1-1 is also included. It is composed of a 3V MOS transistor manufactured by the same process.

第3トランジスタT3−1のドレイン端子はドレインセンス線DSと接続され、ソース端子は共通ドレイン線D1の他端及び第5トランジスタT5−1のソース端子と接続され、ゲート端子は選択信号線SL1の他端、インバータIV1−1の入力端及び第4トランジスタT4−1のゲート端子と接続されている。第4トランジスタT4−1のドレイン端子はソースフォース線SFと接続され、ソース端子は共通ソース線S1の他端及び第6トランジスタT6−1のソース端子と接続され、ゲート端子は選択信号線SL1の他端、インバータIV1−1の入力端及び第3トランジスタT3−1のゲート端子と接続されている。   The drain terminal of the third transistor T3-1 is connected to the drain sense line DS, the source terminal is connected to the other end of the common drain line D1 and the source terminal of the fifth transistor T5-1, and the gate terminal is connected to the selection signal line SL1. The other end, the input terminal of the inverter IV1-1, and the gate terminal of the fourth transistor T4-1 are connected. The drain terminal of the fourth transistor T4-1 is connected to the source force line SF, the source terminal is connected to the other end of the common source line S1 and the source terminal of the sixth transistor T6-1, and the gate terminal is connected to the selection signal line SL1. The other end is connected to the input end of the inverter IV1-1 and the gate terminal of the third transistor T3-1.

第5トランジスタT5−1のドレイン端子はドレインソースバイアス線DSBと接続され、ソース端子は共通ドレイン線D1の他端及び第3トランジスタT3−1のソース端子と接続され、ゲート端子はインバータIV1−1の出力端と接続されている。第6トランジスタT6−1のドレイン端子はドレインソースバイアス線DSBと接続され、ソース端子は共通ソース線S1の他端及び第4トランジスタT4−1のソース端子と接続され、ゲート端子はインバータIV1−1の出力端と接続されている。インバータIV1−1は、論理反転回路であり、その入力端は選択信号線SL1の他端と接続され、出力端は第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1のゲート端子と接続されている。   The drain terminal of the fifth transistor T5-1 is connected to the drain-source bias line DSB, the source terminal is connected to the other end of the common drain line D1 and the source terminal of the third transistor T3-1, and the gate terminal is connected to the inverter IV1-1. Connected to the output end of the. The drain terminal of the sixth transistor T6-1 is connected to the drain source bias line DSB, the source terminal is connected to the other end of the common source line S1 and the source terminal of the fourth transistor T4-1, and the gate terminal is connected to the inverter IV1-1. Connected to the output end of the. The inverter IV1-1 is a logic inversion circuit, and has an input terminal connected to the other end of the selection signal line SL1, and an output terminal connected to the gate terminals of the fifth transistor T5-1 and the sixth transistor T6-1. Yes.

2行目〜n行目までの第2Xアドレス選択回路XS2b〜第2Xアドレス選択回路XSnbの回路構成も同様である。すなわち、例えば、n行目の第2Xアドレス選択回路XSnbは、第3トランジスタT3−n、第4トランジスタT4−n、第5トランジスタT5−n、第6トランジスタT6−n、インバータIV1−nから構成されている。   The circuit configurations of the second X address selection circuit XS2b to the second X address selection circuit XSnb from the second row to the nth row are the same. That is, for example, the second X address selection circuit XSnb in the n-th row includes a third transistor T3-n, a fourth transistor T4-n, a fifth transistor T5-n, a sixth transistor T6-n, and an inverter IV1-n. Has been.

第3トランジスタT3−nのドレイン端子はドレインセンス線DSと接続され、ソース端子は共通ドレイン線Dnの他端及び第5トランジスタT5−nのソース端子と接続され、ゲート端子は選択信号線SLnの他端、インバータIV1−nの入力端及び第4トランジスタT4−nのゲート端子と接続されている。第4トランジスタT4−nのドレイン端子はソースフォース線SFと接続され、ソース端子は共通ソース線Snの他端及び第6トランジスタT6−nのソース端子と接続され、ゲート端子は選択信号線SLnの他端、インバータIV1−nの入力端及び第3トランジスタT3−nのゲート端子と接続されている。   The drain terminal of the third transistor T3-n is connected to the drain sense line DS, the source terminal is connected to the other end of the common drain line Dn and the source terminal of the fifth transistor T5-n, and the gate terminal is connected to the selection signal line SLn. The other end, the input end of the inverter IV1-n, and the gate terminal of the fourth transistor T4-n are connected. The drain terminal of the fourth transistor T4-n is connected to the source force line SF, the source terminal is connected to the other end of the common source line Sn and the source terminal of the sixth transistor T6-n, and the gate terminal is connected to the selection signal line SLn. The other end is connected to the input end of the inverter IV1-n and the gate terminal of the third transistor T3-n.

第5トランジスタT5−nのドレイン端子はドレインソースバイアス線DSBと接続され、ソース端子は共通ドレイン線Dnの他端及び第3トランジスタT3−nのソース端子と接続され、ゲート端子はインバータIV1−nの出力端と接続されている。第6トランジスタT6−nのドレイン端子はドレインソースバイアス線DSBと接続され、ソース端子は共通ソース線Snの他端及び第4トランジスタT4−nのソース端子と接続され、ゲート端子はインバータIV1−nの出力端と接続されている。インバータIV1−nの入力端は選択信号線SLnの他端と接続され、出力端は第5トランジスタT5−n及び第6トランジスタT6−nのゲート端子と接続されている。   The drain terminal of the fifth transistor T5-n is connected to the drain-source bias line DSB, the source terminal is connected to the other end of the common drain line Dn and the source terminal of the third transistor T3-n, and the gate terminal is the inverter IV1-n. Connected to the output end of the. The drain terminal of the sixth transistor T6-n is connected to the drain source bias line DSB, the source terminal is connected to the other end of the common source line Sn and the source terminal of the fourth transistor T4-n, and the gate terminal is the inverter IV1-n. Connected to the output end of the. The input end of the inverter IV1-n is connected to the other end of the selection signal line SLn, and the output end is connected to the gate terminals of the fifth transistor T5-n and the sixth transistor T6-n.

1行目のXアドレスメインデコーダXD1は、Xアドレスプリデコーダ1から入力されるX選択制御信号に応じて、第1トランジスタT1−1、第2トランジスタT2−1、第3トランジスタT3−1及び第4トランジスタT4−1をON/OFFさせるためのX選択信号(行選択信号)を選択信号線SL1の一端(第1トランジスタT1−1及び第2トランジスタT2−1のゲート端子)に出力する。具体的には、XアドレスメインデコーダXD1は、Xアドレスプリデコーダ1からのX選択制御信号を入力とし、このX選択制御信号の否定論理積信号を出力するNAND回路10−1と、上記否定論理積信号の論理反転信号をX選択信号として出力するインバータIV2−1とから構成されている。これらNAND回路10−1及びインバータIV2−1は、特性の安定した3V系のMOSトランジスタから構成されている。   The X address main decoder XD1 in the first row responds to the X selection control signal input from the X address predecoder 1 to the first transistor T1-1, the second transistor T2-1, the third transistor T3-1, and the first transistor T3-1. An X selection signal (row selection signal) for turning ON / OFF the four transistors T4-1 is output to one end of the selection signal line SL1 (the gate terminals of the first transistor T1-1 and the second transistor T2-1). Specifically, the X address main decoder XD1 receives the X selection control signal from the X address predecoder 1 and outputs a NAND signal of the X selection control signal. The inverter IV2-1 outputs a logically inverted signal of the product signal as an X selection signal. The NAND circuit 10-1 and the inverter IV2-1 are composed of 3V MOS transistors having stable characteristics.

2行目〜n行目までのXアドレスメインデコーダXD2〜XアドレスメインデコーダXDnの回路構成も同様である。すなわち、例えば、n行目のXアドレスメインデコーダXDnは、Xアドレスプリデコーダ1から入力されるX選択制御信号に応じて、第1トランジスタT1−n、第2トランジスタT2−n、第3トランジスタT3−n及び第4トランジスタT4−nをON/OFFさせるためのX選択信号を選択信号線SLnの一端(第1トランジスタT1−n及び第2トランジスタT2−nのゲート端子)に出力する。具体的には、XアドレスメインデコーダXDnは、Xアドレスプリデコーダ1からのX選択制御信号を入力とし、このX選択制御信号の否定論理積信号を出力するNAND回路10−nと、上記否定論理積信号の論理反転信号をX選択信号として出力するインバータIV2−nとから構成されている。   The circuit configurations of the X address main decoders XD2 to XDn main decoder XDn in the second to nth rows are the same. That is, for example, the X address main decoder XDn in the n-th row responds to the X selection control signal input from the X address predecoder 1 to the first transistor T1-n, the second transistor T2-n, and the third transistor T3. -X and an X selection signal for turning ON / OFF the fourth transistor T4-n are output to one end of the selection signal line SLn (the gate terminals of the first transistor T1-n and the second transistor T2-n). Specifically, the X address main decoder XDn receives the X selection control signal from the X address predecoder 1 and outputs a NAND signal of the X selection control signal. The inverter IV2-n outputs a logically inverted signal of the product signal as an X selection signal.

Xアドレスプリデコーダ1は、図示しない上位制御装置から入力されるXアドレス信号を基にX選択制御信号を生成してXアドレスメインデコーダXD1〜XDnに出力する。
ここで、Xアドレス信号とは、特性評価を行う被測定トランジスタのX座標(行方向)のアドレスを示す信号である。
The X address predecoder 1 generates an X selection control signal based on an X address signal input from a host controller (not shown) and outputs it to the X address main decoders XD1 to XDn.
Here, the X address signal is a signal indicating an X coordinate (row direction) address of a transistor under measurement whose characteristics are to be evaluated.

1列目のYアドレス選択回路YS1は、第7トランジスタ(ゲート電源用スイッチング素子)T7−1、第8トランジスタ(ゲート電圧検出用スイッチング素子)T8−1及び第9トランジスタ(ゲート基準電圧印加用スイッチング素子)T9−1から構成されており、これらは特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタである。第7トランジスタT7−1のソース端子は共通ゲート線G1の一端と接続され、ドレイン端子はゲートフォース線GFと接続され、ゲート端子は第8トランジスタ8−1のゲート端子及びYアドレスメインデコーダYD1(詳細にはインバータIV3−1の出力端)と接続されている。第8トランジスタT8−1のソース端子は共通ゲート線G1の一端と接続され、ドレイン端子はゲートセンス線GSと接続され、ゲート端子は第7トランジスタT7−1のゲート端子及びYアドレスメインデコーダYD1(詳細にはインバータIV3−1の出力端)と接続されている。第9トランジスタT9−1のソース端子は共通ゲート線G1の一端と接続され、ドレイン端子はゲートバイアス線GBと接続され、ゲート端子はYアドレスメインデコーダYD1(詳細にはインバータIV3−1の入力端)と接続されている。   The Y address selection circuit YS1 in the first column includes a seventh transistor (switching element for gate power supply) T7-1, an eighth transistor (switching element for detecting gate voltage) T8-1, and a ninth transistor (switching for applying a gate reference voltage). Element) T9-1. These are 3V type n-channel MOS transistors having stable characteristics. The source terminal of the seventh transistor T7-1 is connected to one end of the common gate line G1, the drain terminal is connected to the gate force line GF, the gate terminal is the gate terminal of the eighth transistor 8-1, and the Y address main decoder YD1 ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-1. The source terminal of the eighth transistor T8-1 is connected to one end of the common gate line G1, the drain terminal is connected to the gate sense line GS, the gate terminal is the gate terminal of the seventh transistor T7-1, and the Y address main decoder YD1 ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-1. The ninth transistor T9-1 has a source terminal connected to one end of the common gate line G1, a drain terminal connected to the gate bias line GB, and a gate terminal connected to the Y address main decoder YD1 (specifically, an input terminal of the inverter IV3-1). ).

2列目〜m列目までのYアドレス選択回路YS2〜Yアドレス選択回路YSmの回路構成も同様である。すなわち、例えば、m列目のYアドレス選択回路YSmは、第7トランジスタT7−m、第8トランジスタT8−m及び第9トランジスタ9−mから構成されている。第7トランジスタT7−mのソース端子は共通ゲート線Gmの一端と接続され、ドレイン端子はゲートフォース線GFと接続され、ゲート端子は第8トランジスタT8−mのゲート端子及びYアドレスメインデコーダYDm(詳細にはインバータIV3−mの出力端)と接続されている。第8トランジスタT8−mのソース端子は共通ゲート線Gmの一端と接続され、ドレイン端子はゲートセンス線GSと接続され、ゲート端子は第7トランジスタ7−mのゲート端子及びYアドレスメインデコーダYDm(詳細にはインバータIV3−mの出力端)と接続されている。第9トランジスタT9−mのソース端子は共通ゲート線Gmの一端と接続され、ドレイン端子はゲートバイアス線GBと接続され、ゲート端子はYアドレスメインデコーダYDm(詳細にはインバータIV3−mの入力端)と接続されている。   The circuit configurations of the Y address selection circuits YS2 to YSm from the second column to the mth column are the same. That is, for example, the Y address selection circuit YSm in the m-th column includes the seventh transistor T7-m, the eighth transistor T8-m, and the ninth transistor 9-m. The source terminal of the seventh transistor T7-m is connected to one end of the common gate line Gm, the drain terminal is connected to the gate force line GF, and the gate terminal is the gate terminal of the eighth transistor T8-m and the Y address main decoder YDm ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-m. The source terminal of the eighth transistor T8-m is connected to one end of the common gate line Gm, the drain terminal is connected to the gate sense line GS, the gate terminal is the gate terminal of the seventh transistor 7-m and the Y address main decoder YDm ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-m. The ninth transistor T9-m has a source terminal connected to one end of the common gate line Gm, a drain terminal connected to the gate bias line GB, and a gate terminal connected to the Y address main decoder YDm (specifically, an input terminal of the inverter IV3-m). ).

1列目のYアドレスメインデコーダYD1は、Yアドレスプリデコーダ2から入力されるY選択制御信号に応じて、第7トランジスタT7−1及び第8トランジスタT8−1をON/OFFさせるためのY選択信号(列選択信号)を、第7トランジスタT7−1及び第8トランジスタT8−1のゲート端子に出力すると共に、第9トランジスタT9−1をON/OFFさせるためのY選択反転信号(Y選択信号の論理反転信号)を第9トランジスタT9−1のゲート端子に出力する。具体的には、YアドレスメインデコーダYD1は、Yアドレスプリデコーダ2からのY選択制御信号を入力とし、このY選択制御信号の否定論理積信号を出力するNAND回路20−1と、上記否定論理積信号の論理反転信号をY選択信号として出力するインバータIV3−1とから構成されている。インバータIV3−1の入力端は、第9トランジスタT9−1のゲート端子と接続されているので、第9トランジスタT9−1のゲート端子にはY選択信号の論理反転信号であるY選択反転信号が出力される。   The Y address main decoder YD1 in the first column selects Y for turning on / off the seventh transistor T7-1 and the eighth transistor T8-1 in accordance with the Y selection control signal input from the Y address predecoder 2. A signal (column selection signal) is output to the gate terminals of the seventh transistor T7-1 and the eighth transistor T8-1, and a Y selection inversion signal (Y selection signal for turning on / off the ninth transistor T9-1) Is output to the gate terminal of the ninth transistor T9-1. Specifically, the Y address main decoder YD1 receives the Y selection control signal from the Y address predecoder 2 and outputs a NAND signal of the Y selection control signal, and the NAND logic. The inverter IV3-1 outputs a logically inverted signal of the product signal as a Y selection signal. Since the input terminal of the inverter IV3-1 is connected to the gate terminal of the ninth transistor T9-1, a Y selection inversion signal that is a logic inversion signal of the Y selection signal is supplied to the gate terminal of the ninth transistor T9-1. Is output.

2列目〜m列目までのYアドレスメインデコーダYD2〜YアドレスメインデコーダYDmの回路構成も同様である。すなわち、例えば、m列目のYアドレスメインデコーダYDmは、Yアドレスプリデコーダ2から入力されるY選択制御信号に応じて、第7トランジスタT7−m及び第8トランジスタT8−mをON/OFFさせるためのY選択信号を、第7トランジスタT7−m及び第8トランジスタT8−mのゲート端子に出力すると共に、第9トランジスタT9−mをON/OFFさせるためのY選択反転信号を第9トランジスタT9−mのゲート端子に出力する。具体的には、YアドレスメインデコーダYDmは、Yアドレスプリデコーダ2からのY選択制御信号を入力とし、このY選択制御信号の否定論理積信号を出力するNAND回路20−mと、上記否定論理積信号の論理反転信号をY選択信号として出力するインバータIV3−mとから構成されている。   The circuit configuration of the Y address main decoders YD2 to YDm from the second column to the mth column is the same. That is, for example, the Y address main decoder YDm in the m-th column turns on / off the seventh transistor T7-m and the eighth transistor T8-m according to the Y selection control signal input from the Y address predecoder 2. A Y selection signal for outputting to the gate terminals of the seventh transistor T7-m and the eighth transistor T8-m and a Y selection inversion signal for turning on / off the ninth transistor T9-m are output to the ninth transistor T9. Output to -m gate terminal. Specifically, the Y address main decoder YDm receives the Y selection control signal from the Y address predecoder 2 and outputs a NAND signal of the Y selection control signal. The inverter IV3-m outputs a logically inverted signal of the product signal as a Y selection signal.

Yアドレスプリデコーダ2は、図示しない上位制御装置から入力されるYアドレス信号を基にY選択制御信号を生成してYアドレスメインデコーダYD1〜YDmに出力する。
ここで、Yアドレス信号とは、特性評価を行う被測定トランジスタのY座標(列方向)のアドレスを示す信号である。
The Y address predecoder 2 generates a Y selection control signal based on a Y address signal input from a host controller (not shown), and outputs it to the Y address main decoders YD1 to YDm.
Here, the Y address signal is a signal indicating the address of the Y coordinate (column direction) of the transistor under measurement whose characteristics are to be evaluated.

ドレインフォース線DFは、選択された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmにドレイン電圧を供給するための配線であり、その一端は図示しないドレイン電圧供給装置と接続されたドレインフォースパッドDFPが接続されている。ドレインセンス線DSは、選択された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmのドレイン電圧を検出するための配線であり、その一端には図示しないドレイン電圧検出装置と接続されたドレインセンスパッドDSPが接続されている。   The drain force line DF is a wiring for supplying a drain voltage to the selected transistors under test DUT11 to DUTnm, and one end of the drain force line DF is connected to a drain force pad DFP connected to a drain voltage supply device (not shown). The drain sense line DS is a wiring for detecting the drain voltage of the selected transistors under measurement DUT11 to DUTnm, and a drain sense pad DSP connected to a drain voltage detector (not shown) is connected to one end of the drain sense line DS. .

ソースフォース線SFは、選択された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmにソース電圧を供給するための配線であり、その一端は図示しないソース電圧供給装置と接続されたソースフォースパッドSFPが接続されている。ソースセンス線SSは、選択された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmのソース電圧を検出するための配線であり、その一端には図示しないソース電圧検出装置と接続されたソースセンスパッドSSPが接続されている。   The source force line SF is a wiring for supplying a source voltage to the selected transistors under test DUT11 to DUTnm, and one end of the source force line SF is connected to a source force pad SFP connected to a source voltage supply device (not shown). The source sense line SS is a wiring for detecting the source voltage of the selected transistors under measurement DUT11 to DUTnm, and a source sense pad SSP connected to a source voltage detector (not shown) is connected to one end of the source sense line SS. .

ドレインソースバイアス線DSBは、非選択の共通ドレイン線D1〜Dn及び共通ソース線S1〜Snに所定のバイアス電圧(基準電圧)を供給するための配線であり、その一端は図示しないドレインソースバイアス電圧供給装置と接続されたドレインソースバイアスパッドDSBPが接続されている。   The drain source bias line DSB is a wiring for supplying a predetermined bias voltage (reference voltage) to the non-selected common drain lines D1 to Dn and the common source lines S1 to Sn, and one end thereof is a drain source bias voltage (not shown). A drain source bias pad DSBP connected to the supply device is connected.

ゲートフォース線GFは、選択された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmにゲート電圧を供給するための配線であり、その一端は図示しないゲート電圧供給装置と接続されたゲートフォースパッドGFPが接続されている。ゲートセンス線GSは、選択された被測定トランジスタDUT11〜DUTnmのゲート電圧を検出するための配線であり、その一端には図示しないゲート電圧検出装置と接続されたゲートセンスパッドGSPが接続されている。ゲートバイアス線GBは、非選択の被測定トランジスタDUT11〜DUTnmのゲート端子にゲートバイアス電圧を供給するための配線であり、その一端には図示しないゲートバイアス電圧供給装置と接続されたゲートバイアスパッドGBPが接続されている。   The gate force line GF is a wiring for supplying a gate voltage to the selected transistors under test DUT11 to DUTnm, and one end of the gate force line GF is connected to a gate force pad GFP connected to a gate voltage supply device (not shown). The gate sense line GS is a wiring for detecting the gate voltage of the selected transistors under test DUT11 to DUTnm, and a gate sense pad GSP connected to a gate voltage detector (not shown) is connected to one end of the gate sense line GS. . The gate bias line GB is a wiring for supplying a gate bias voltage to the gate terminals of the non-selected transistors DUT11 to DUTnm that are not selected, and a gate bias pad GBP connected to a gate bias voltage supply device (not shown) at one end thereof. Is connected.

図1に示すように、ドレインセンス線DSへの接続用スイッチである第3トランジスタT3−1は、ドレインフォース線DFへの接続用スイッチである第1トランジスタT1−1に対して共通ドレイン線D1の反対側に設けることが望ましい。このような配置関係にすることにより、例えば、DUT11が選択された場合に、ドレインフォース線DFから第1トランジスタT1−1を通り、共通ドレイン線D1からDUT11を介して共通ソース線S1を通り、第4トランジスタT4−1を介してソースフォース線SFに電流が流れる経路となり、DUT11から第3トランジスタT3−1を介してドレインセンス線DSに流れる電流をなくすことができ、その結果、DUT11から第3トランジスタT3−1までの共通ドレイン線D1の抵抗成分による電圧降下が生じないため、高精度にドレイン電圧を検出することができる。同様に、ソースセンス線SSへの接続用スイッチである第2トランジスタT2−1は、ソースフォース線SFへの接続用スイッチである第4トランジスタT4−1に対して共通ソース線S1の反対側に設けることが望ましい。   As shown in FIG. 1, the third transistor T3-1, which is a switch for connecting to the drain sense line DS, has a common drain line D1 with respect to the first transistor T1-1, which is a switch for connecting to the drain force line DF. It is desirable to provide it on the opposite side. By adopting such an arrangement relationship, for example, when DUT 11 is selected, the drain force line DF passes through the first transistor T1-1, the common drain line D1 passes through the DUT 11 and the common source line S1, A current flows through the fourth transistor T4-1 to the source force line SF, and the current flowing from the DUT 11 to the drain sense line DS through the third transistor T3-1 can be eliminated. Since the voltage drop due to the resistance component of the common drain line D1 up to the three transistors T3-1 does not occur, the drain voltage can be detected with high accuracy. Similarly, the second transistor T2-1 that is a switch for connection to the source sense line SS is on the opposite side of the common source line S1 with respect to the fourth transistor T4-1 that is a switch for connection to the source force line SF. It is desirable to provide it.

次に、上記のように構成された第1実施形態に係る半導体評価回路の動作について説明する。
まず、上位制御装置は、被測定トランジスタDUT11を選択するためのXアドレス信号をXアドレスプリデコーダ1に出力し、Yアドレス信号をYアドレスプリデコーダ2に出力する。これにより、Xアドレスプリデコーダ1は、1行目のXアドレスメインデコーダXD1にX選択制御信号を出力し、また、XアドレスメインデコーダXD1は、X選択制御信号に応じて、第1トランジスタT1−1、第2トランジスタT2−1、第3トランジスタT3−1及び第4トランジスタT4−1をONさせるためのX選択信号(「1」)を選択信号線SL1の一端に出力する。
Next, the operation of the semiconductor evaluation circuit according to the first embodiment configured as described above will be described.
First, the host controller outputs an X address signal for selecting the transistor under test DUT 11 to the X address predecoder 1 and outputs a Y address signal to the Y address predecoder 2. As a result, the X address predecoder 1 outputs an X selection control signal to the X address main decoder XD1 in the first row, and the X address main decoder XD1 responds to the X selection control signal by the first transistor T1- 1. An X selection signal (“1”) for turning on the second transistor T2-1, the third transistor T3-1, and the fourth transistor T4-1 is output to one end of the selection signal line SL1.

これにより、1行目の第1トランジスタT1−1、第2トランジスタT2−1、第3トランジスタT3−1及び第4トランジスタT4−1はONとなり、1行目の共通ドレイン線D1はドレインフォース線DF及びドレインセンス線DSと接続され、共通ソース線S1はソースフォース線SF及びソースセンス線SSと接続される。この時、第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1はOFFとなるため、1行目の共通ドレイン線D1及び共通ソース線S1はドレインソースバイアス線DSBと接続されない(非導通)。   As a result, the first transistor T1-1, the second transistor T2-1, the third transistor T3-1, and the fourth transistor T4-1 in the first row are turned on, and the common drain line D1 in the first row is a drain force line. The common source line S1 is connected to the DF and the drain sense line DS, and the common source line S1 is connected to the source force line SF and the source sense line SS. At this time, since the fifth transistor T5-1 and the sixth transistor T6-1 are turned off, the common drain line D1 and the common source line S1 in the first row are not connected to the drain source bias line DSB (non-conduction).

一方、Yアドレスプリデコーダ2は、1列目のYアドレスメインデコーダYD1にY選択制御信号を出力し、また、YアドレスメインデコーダYD1は、Y選択制御信号に応じて、第7トランジスタT7−1及び第8トランジスタT8−1をONさせるためのY選択信号(「1」)を、第7トランジスタT7−1及び第8トランジスタT8−1のゲート端子に出力すると共に、第9トランジスタT9−1をOFFさせるためのY選択反転信号(「0」)を第9トランジスタT9−1のゲート端子に出力する。   On the other hand, the Y address predecoder 2 outputs a Y selection control signal to the Y address main decoder YD1 in the first column, and the Y address main decoder YD1 responds to the Y selection control signal by the seventh transistor T7-1. A Y selection signal (“1”) for turning on the eighth transistor T8-1 is output to the gate terminals of the seventh transistor T7-1 and the eighth transistor T8-1, and the ninth transistor T9-1 is turned on. A Y selective inversion signal (“0”) for turning OFF is output to the gate terminal of the ninth transistor T9-1.

これにより、第7トランジスタT7−1及び第8トランジスタT8−1はONとなり、1列目の共通ゲート線G1はゲートフォース線GF及びゲートセンス線GSと接続される。この時、第9トランジスタT9−1はOFFとなるため、1列目の共通ゲート線G1はゲートバイアス線GBと接続されない。   As a result, the seventh transistor T7-1 and the eighth transistor T8-1 are turned on, and the common gate line G1 in the first column is connected to the gate force line GF and the gate sense line GS. At this time, since the ninth transistor T9-1 is turned off, the common gate line G1 in the first column is not connected to the gate bias line GB.

この時、2行目〜n行目までの回路は非選択状態となり、上記の1行目の回路とは正反対の動作となる。すなわち、n行目の回路を代表的に用いて説明すると、n行目の第1トランジスタT1−n、第2トランジスタT2−n、第3トランジスタT3−n及び第4トランジスタT4−nはOFFとなり、n行目の共通ドレイン線Dnはドレインフォース線DF及びドレインセンス線DSと接続されず、共通ソース線Snはソースフォース線SF及びソースセンス線SSと接続されない。この時、第5トランジスタT5−n及び第6トランジスタT6−nはONとなるため、n行目の共通ドレイン線Dn及び共通ソース線Snはドレインソースバイアス線DSBと接続される。   At this time, the circuits from the second row to the n-th row are in a non-selected state, and the operation is opposite to that of the first row circuit. In other words, when the circuit in the n-th row is used as a representative example, the first transistor T1-n, the second transistor T2-n, the third transistor T3-n, and the fourth transistor T4-n in the n-th row are turned off. The n-th common drain line Dn is not connected to the drain force line DF and the drain sense line DS, and the common source line Sn is not connected to the source force line SF and the source sense line SS. At this time, since the fifth transistor T5-n and the sixth transistor T6-n are turned on, the n-th common drain line Dn and the common source line Sn are connected to the drain-source bias line DSB.

また、2列目〜m列目までの回路も非選択状態となり、上記の1列目の回路とは正反対の動作となる。すなわち、m列目の回路を代表的に用いて説明すると、m列目の第7トランジスタT7−m及び第8トランジスタT8−mはOFFとなり、m列目の共通ゲート線Gmはゲートフォース線GF及びゲートセンス線GSと接続されないが、第9トランジスタT9−1はONとなるため、共通ゲート線Gmはゲートバイアス線GBと接続される。   Further, the circuits in the second column to the m-th column are also in a non-selected state, and the operation is the opposite of the circuit in the first column. That is, when the circuit in the m-th column is representatively described, the seventh transistor T7-m and the eighth transistor T8-m in the m-th column are turned off, and the common gate line Gm in the m-th column is the gate force line GF. Although not connected to the gate sense line GS, the ninth transistor T9-1 is turned on, so that the common gate line Gm is connected to the gate bias line GB.

このような動作により、被測定トランジスタDUT11のみが選択されることになり、ドレインフォース線DFにドレイン電圧を供給し、ソースフォース線SFにソース電圧を供給し、ゲートフォース線GFにゲート電圧を供給することで被測定トランジスタDUT11を駆動させ、ドレインセンス線DS(ドレインセンスパッドDSP)に生じるドレイン電圧を検出すると共にソースセンス線SS(ソースセンスパッドSSP)に生じるソース電圧、ゲートセンス線GS(ゲートセンスパッドGSP)に生じるゲート電圧を検出することにより、被測定トランジスタDUT11の特性評価を行う。   With this operation, only the transistor under test DUT11 is selected, the drain voltage is supplied to the drain force line DF, the source voltage is supplied to the source force line SF, and the gate voltage is supplied to the gate force line GF. As a result, the transistor under test DUT11 is driven to detect the drain voltage generated in the drain sense line DS (drain sense pad DSP) and the source voltage generated in the source sense line SS (source sense pad SSP), the gate sense line GS (gate By detecting the gate voltage generated at the sense pad GSP), the characteristics of the transistor under test DUT11 are evaluated.

ここで、ゲートバイアス線GBには−0.2Vのゲートバイアス電圧を供給することにより、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmのゲート端子には−0.2Vのゲートバイアス電圧が印加され、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmは完全にOFF状態となり、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmからリーク電流は流れない。   Here, by supplying a gate bias voltage of −0.2 V to the gate bias line GB, a gate bias voltage of −0.2 V is applied to the gate terminals of the transistors DUT12 to DUTnm in the non-selected state, The unselected transistors under measurement DUT12 to DUTnm are completely turned off, and no leakage current flows from the unselected transistors under measurement DUT12 to DUTnm.

一方、ドレインソースバイアス線DSBにバイアス電圧を供給して、非選択状態の2行目〜n行目における共通ドレイン線D2〜Dn及び共通ソース線S2〜Snにバイアス電圧を印加することにより、これら非選択状態の共通ドレイン線D2〜Dn及び共通ソース線S2〜Snがフローティング状態となることを防ぐことができる。これにより、非選択状態(OFF状態)の第1トランジスタT1−2〜T1−n、第2トランジスタT2−2〜T2−n、第3トランジスタT3−2〜T3−n及び第4トランジスタT4−2〜T4−nに流れるリーク電流を早期に安定化することができるので、従来と比べて特性評価時間の短縮を図ることができる。リーク電流の安定化を図るのであれば、非選択状態の共通ドレイン線及び共通ソース線がフローティング状態となることを防げば良いので、この時のドレインソースバイアス線DSBに供給するバイアス電圧はグランドレベルでも良い。   On the other hand, by supplying a bias voltage to the drain source bias line DSB and applying a bias voltage to the common drain lines D2 to Dn and the common source lines S2 to Sn in the second to nth rows in the non-selected state, It is possible to prevent the common drain lines D2 to Dn and the common source lines S2 to Sn in the non-selected state from entering a floating state. Thereby, the first transistors T1-2 to T1-n, the second transistors T2-2 to T2-n, the third transistors T3-2 to T3-n, and the fourth transistor T4-2 in the non-selected state (OFF state). Since the leakage current flowing through .about.T4-n can be stabilized at an early stage, the characteristic evaluation time can be shortened as compared with the conventional case. If the leakage current is to be stabilized, it is only necessary to prevent the common drain line and common source line in the non-selected state from floating, so that the bias voltage supplied to the drain source bias line DSB at this time is the ground level. But it ’s okay.

さらに、例えばドレインソースバイアス線DSBに供給するバイアス電圧を+0.2V程度の正電圧に設定することにより、非選択状態の第1トランジスタT1−2〜T1−n、第2トランジスタT2−2〜T2−n、第3トランジスタT3−2〜T3−n及び第4トランジスタT4−2〜T4−nのソース電圧が+0.2V、ゲート電圧が0Vとなり、これらのトランジスタは完全にOFF状態となり、リーク電流の発生を防止することができる。すなわち、選択されている被測定トランジスタDUT11の特性評価を高精度に行うことができ、良否判定を正確に行うことができる。ドレインソースバイアス線DSBに供給するバイアス電圧は、1Vを超えない範囲でリーク電流が生じない程度の電圧値に設定すれば良い。   Further, for example, by setting the bias voltage supplied to the drain-source bias line DSB to a positive voltage of about +0.2 V, the first transistors T1-2 to T1-n and the second transistors T2-2 to T2 in the non-selected state are set. -N, the source voltages of the third transistors T3-2 to T3-n and the fourth transistors T4-2 to T4-n are +0.2 V and the gate voltage is 0 V, and these transistors are completely turned off, and the leakage current Can be prevented. That is, the characteristic evaluation of the selected transistor under test DUT11 can be performed with high accuracy, and the quality determination can be performed accurately. The bias voltage supplied to the drain-source bias line DSB may be set to a voltage value that does not cause leakage current within a range not exceeding 1V.

また、上記の説明では、被測定トランジスタDUT11を選択した場合について説明したが、他の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmも同様にして順次選択して特性評価を行っていくので、第1実施形態に係る半導体評価回路によれば、従来と比べてトータルの特性評価時間の短縮を図ることができると共に特性評価精度の向上を図ることが可能である。   Further, in the above description, the case where the transistor under test DUT11 is selected has been described. However, since the other transistors under test DUT12 to DUTnm are sequentially selected and evaluated for characteristics, according to the first embodiment. According to the semiconductor evaluation circuit, the total characteristic evaluation time can be shortened and the characteristic evaluation accuracy can be improved as compared with the conventional circuit.

〔第2実施形態〕
図2は、第2実施形態に係る半導体評価回路の回路構成図である。以下において、第1実施形態に係る半導体評価装置との相違点について述べる。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a semiconductor evaluation circuit according to the second embodiment. In the following, differences from the semiconductor evaluation apparatus according to the first embodiment will be described.

1行目の第2Xアドレス選択回路XS1bは、第3トランジスタ(ドレイン電圧検出用トランジスタ)T3−1、第4トランジスタ(ソース電源用トランジスタ)T4−1から構成されている。これら第3トランジスタT3−1及び第4トランジスタT4−1は、特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタである。第3トランジスタT3−1のドレイン端子はドレインセンス線DSと接続され、ソース端子は共通ドレイン線D1の他端と接続され、ゲート端子は選択信号線SL1の他端及び第4トランジスタT4−1のゲート端子と接続されている。第4トランジスタT4−1のドレイン端子はソースフォース線SFと接続され、ソース端子は共通ソース線S1の他端と接続され、ゲート端子は選択信号線SL1の他端及び第3トランジスタT3−1のゲート端子と接続されている。   The second X address selection circuit XS1b in the first row includes a third transistor (drain voltage detection transistor) T3-1 and a fourth transistor (source power transistor) T4-1. The third transistor T3-1 and the fourth transistor T4-1 are 3V type n-channel MOS transistors having stable characteristics. The drain terminal of the third transistor T3-1 is connected to the drain sense line DS, the source terminal is connected to the other end of the common drain line D1, and the gate terminal is connected to the other end of the selection signal line SL1 and the fourth transistor T4-1. Connected to the gate terminal. The drain terminal of the fourth transistor T4-1 is connected to the source force line SF, the source terminal is connected to the other end of the common source line S1, and the gate terminal is connected to the other end of the selection signal line SL1 and the third transistor T3-1. Connected to the gate terminal.

2行目〜n行目までの第2Xアドレス選択回路XS2b〜第2Xアドレス選択回路XSnbの回路構成も同様である。すなわち、例えば、n行目の第2Xアドレス選択回路XSnbは、第3トランジスタT3−n、第4トランジスタT4−nから構成されている。第3トランジスタT3−nのドレイン端子はドレインセンス線DSと接続され、ソース端子は共通ドレイン線Dnの他端と接続され、ゲート端子は選択信号線SLnの他端及び第4トランジスタT4−nのゲート端子と接続されている。第4トランジスタT4−nのドレイン端子はソースフォース線SFと接続され、ソース端子は共通ソース線Snの他端と接続され、ゲート端子は選択信号線SLnの他端及び第3トランジスタT3−nのゲート端子と接続されている。   The circuit configurations of the second X address selection circuit XS2b to the second X address selection circuit XSnb from the second row to the nth row are the same. That is, for example, the second X address selection circuit XSnb in the n-th row includes a third transistor T3-n and a fourth transistor T4-n. The third transistor T3-n has a drain terminal connected to the drain sense line DS, a source terminal connected to the other end of the common drain line Dn, a gate terminal connected to the other end of the selection signal line SLn, and the fourth transistor T4-n. Connected to the gate terminal. The drain terminal of the fourth transistor T4-n is connected to the source force line SF, the source terminal is connected to the other end of the common source line Sn, the gate terminal is connected to the other end of the selection signal line SLn, and the third transistor T3-n. Connected to the gate terminal.

1列目のYアドレス選択回路YS1は、第5トランジスタ(ゲート電源用トランジスタ)T5−1、第6トランジスタ(ゲート電圧検出用トランジスタ)T6−1及び第7トランジスタ(ゲート基準電圧印加用トランジスタ)T7−1から構成されており、これらは特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタである。第5トランジスタT5−1のソース端子は共通ゲート線G1の一端と接続され、ドレイン端子はゲートフォース線GFと接続され、ゲート端子は第6トランジスタT6−1のゲート端子及びYアドレスメインデコーダYD1(詳細にはインバータIV3−1の出力端)と接続されている。第6トランジスタT6−1のソース端子は共通ゲート線G1の一端と接続され、ドレイン端子はゲートセンス線GSと接続され、ゲート端子は第5トランジスタT5−1のゲート端子及びYアドレスメインデコーダYD1(詳細にはインバータIV3−1の出力端)と接続されている。第7トランジスタT7−1のソース端子は共通ゲート線G1の一端と接続され、ドレイン端子はゲートバイアス線GBと接続され、ゲート端子はYアドレスメインデコーダYD1(詳細にはインバータIV3−1の入力端)と接続されている。   The Y address selection circuit YS1 in the first column includes a fifth transistor (gate power supply transistor) T5-1, a sixth transistor (gate voltage detection transistor) T6-1, and a seventh transistor (gate reference voltage application transistor) T7. −1, which are 3V type n-channel MOS transistors with stable characteristics. The source terminal of the fifth transistor T5-1 is connected to one end of the common gate line G1, the drain terminal is connected to the gate force line GF, the gate terminal is the gate terminal of the sixth transistor T6-1, and the Y address main decoder YD1 ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-1. The sixth transistor T6-1 has a source terminal connected to one end of the common gate line G1, a drain terminal connected to the gate sense line GS, a gate terminal connected to the gate terminal of the fifth transistor T5-1, and a Y address main decoder YD1 ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-1. The seventh transistor T7-1 has a source terminal connected to one end of the common gate line G1, a drain terminal connected to the gate bias line GB, and a gate terminal connected to the Y address main decoder YD1 (specifically, an input terminal of the inverter IV3-1). ).

2列目〜m列目までのYアドレス選択回路YS2〜Yアドレス選択回路YSmの回路構成も同様である。すなわち、例えば、m列目のYアドレス選択回路YSmは、第5トランジスタT5−m、第6トランジスタT6−m及び第7トランジスタT7−mから構成されている。第5トランジスタT5−mのソース端子は共通ゲート線Gmの一端と接続され、ドレイン端子はゲートフォース線GFと接続され、ゲート端子は第6トランジスタT6−mのゲート端子及びYアドレスメインデコーダYDm(詳細にはインバータIV3−mの出力端)と接続されている。第6トランジスタT6−mのソース端子は共通ゲート線Gmの一端と接続され、ドレイン端子はゲートセンス線GSと接続され、ゲート端子は第5トランジスタT5−mのゲート端子及びYアドレスメインデコーダYDm(詳細にはインバータIV3−mの出力端)と接続されている。第7トランジスタT7−mのソース端子は共通ゲート線Gmの一端と接続され、ドレイン端子はゲートバイアス線GBと接続され、ゲート端子はYアドレスメインデコーダYDm(詳細にはインバータIV3−mの入力端)と接続されている。   The circuit configurations of the Y address selection circuits YS2 to YSm from the second column to the mth column are the same. That is, for example, the Y address selection circuit YSm in the m-th column is composed of a fifth transistor T5-m, a sixth transistor T6-m, and a seventh transistor T7-m. The source terminal of the fifth transistor T5-m is connected to one end of the common gate line Gm, the drain terminal is connected to the gate force line GF, the gate terminal is the gate terminal of the sixth transistor T6-m, and the Y address main decoder YDm ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-m. The source terminal of the sixth transistor T6-m is connected to one end of the common gate line Gm, the drain terminal is connected to the gate sense line GS, the gate terminal is the gate terminal of the fifth transistor T5-m and the Y address main decoder YDm ( Specifically, it is connected to the output terminal of the inverter IV3-m. The seventh transistor T7-m has a source terminal connected to one end of the common gate line Gm, a drain terminal connected to the gate bias line GB, and a gate terminal connected to the Y address main decoder YDm (specifically, an input terminal of the inverter IV3-m). ).

1列目のYアドレスメインデコーダYD1は、Yアドレスプリデコーダ2から入力されるY選択制御信号に応じて、第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1をON/OFFさせるためのY選択信号(列選択信号)を、第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1のゲート端子に出力すると共に、第7トランジスタT7−1をON/OFFさせるためのY選択反転信号(Y選択信号の論理反転信号)を第7トランジスタT7−1のゲート端子に出力する。具体的には、YアドレスメインデコーダYD1は、Yアドレスプリデコーダ2からのY選択制御信号を入力とし、このY選択制御信号の否定論理積信号を出力するNAND回路20−1と、上記否定論理積信号の論理反転信号をY選択信号として出力するインバータIV3−1とから構成されている。インバータIV3−1の入力端は、第7トランジスタT7−1のゲート端子と接続されているので、第7トランジスタT7−1のゲート端子にはY選択信号の論理反転信号であるY選択反転信号が出力される。   The Y address main decoder YD1 in the first column selects Y for turning on / off the fifth transistor T5-1 and the sixth transistor T6-1 in accordance with the Y selection control signal input from the Y address predecoder 2. A signal (column selection signal) is output to the gate terminals of the fifth transistor T5-1 and the sixth transistor T6-1, and a Y selection inversion signal (Y selection signal for turning on / off the seventh transistor T7-1) Is output to the gate terminal of the seventh transistor T7-1. Specifically, the Y address main decoder YD1 receives the Y selection control signal from the Y address predecoder 2 and outputs a NAND signal of the Y selection control signal, and the NAND logic. The inverter IV3-1 outputs a logically inverted signal of the product signal as a Y selection signal. Since the input terminal of the inverter IV3-1 is connected to the gate terminal of the seventh transistor T7-1, a Y selection inversion signal that is a logic inversion signal of the Y selection signal is supplied to the gate terminal of the seventh transistor T7-1. Is output.

2列目〜m列目までのYアドレスメインデコーダYD2〜YアドレスメインデコーダYDmの回路構成も同様である。すなわち、例えば、m列目のYアドレスメインデコーダYDmは、Yアドレスプリデコーダ2から入力されるY選択制御信号に応じて、第5トランジスタT5−m及び第6トランジスタT6−mをON/OFFさせるためのY選択信号を、第5トランジスタT5−m及び第6トランジスタT6−mのゲート端子に出力すると共に、第7トランジスタT7−mをON/OFFさせるためのY選択反転信号を第7トランジスタT7−mのゲート端子に出力する。具体的には、YアドレスメインデコーダYDmは、Yアドレスプリデコーダ2からのY選択制御信号を入力とし、このY選択制御信号の否定論理積信号を出力するNAND回路20−mと、上記否定論理積信号の論理反転信号をY選択信号として出力するインバータIV3−mとから構成されている。   The circuit configuration of the Y address main decoders YD2 to YDm from the second column to the mth column is the same. That is, for example, the Y address main decoder YDm in the m-th column turns on / off the fifth transistor T5-m and the sixth transistor T6-m in accordance with the Y selection control signal input from the Y address predecoder 2. A Y selection signal for outputting to the gate terminals of the fifth transistor T5-m and the sixth transistor T6-m and a Y selection inversion signal for turning on / off the seventh transistor T7-m are output to the seventh transistor T7. Output to -m gate terminal. Specifically, the Y address main decoder YDm receives the Y selection control signal from the Y address predecoder 2 and outputs a NAND signal of the Y selection control signal. The inverter IV3-m outputs a logically inverted signal of the product signal as a Y selection signal.

1V系のMOSトランジスタである被測定トランジスタDUT11〜DUTnmと、3V系のMOSトランジスタから構成されている選択回路系であるXアドレスプリデコーダ1、XアドレスメインデコーダXD1〜XDn、第1Xアドレス選択回路XS1a〜XSna、第2Xアドレス選択回路XS1b〜XSnb、Yアドレスプリデコーダ2、YアドレスメインデコーダYD1〜YDm、Yアドレス選択回路YS1〜YSmとは、同一の半導体基板上に形成されている。   X-address predecoder 1, X-address main decoders XD1-XDn, first X-address selection circuit XS1a, which is a selection circuit system composed of measured transistors DUT11-DUTnm, which are 1-V MOS transistors, and 3-V MOS transistors To XSna, second X address selection circuits XS1b to XSnb, Y address predecoder 2, Y address main decoders YD1 to YDm, and Y address selection circuits YS1 to YSm are formed on the same semiconductor substrate.

図3は、同一の半導体基板上に形成された被測定トランジスタと選択回路系の断面構造を模式的に表した図である。図3に示すように、本実施形態では、P型半導体基板(P−sub)30上に、被測定トランジスタである1V系のMOSトランジスタを構成するwell構造と、選択回路系である3V系のMOSトランジスタを構成するwell構造とを用いる。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a transistor under measurement and a selection circuit system formed on the same semiconductor substrate. As shown in FIG. 3, in this embodiment, on a P-type semiconductor substrate (P-sub) 30, a well structure that constitutes a 1V MOS transistor that is a transistor to be measured, and a 3V system that is a selection circuit system. A well structure constituting a MOS transistor is used.

被測定トランジスタを形成する領域では、P−sub30上に形成されたDeep−Nwell(DNW)31内に、1V系のN型MOSトランジスタを作製するためのP−well(PW)32と、1V系のP型MOSトランジスタを作製するためのN−well(NW)33とが形成されている。PW32内には、ソース領域32Sとドレイン領域32Dとが形成されており、ソース領域32Sにはソース端子PSが接続され、ドレイン領域32Dにはドレイン端子PDが接続されている。NW33内には、ソース領域33Sとドレイン領域33Dとが形成されており、ソース領域33Sにはソース端子PSが接続され、ドレイン領域33Dにはドレイン端子PDが接続されている。   In a region where a transistor to be measured is formed, a P-well (PW) 32 and a 1V system for producing a 1V type N-type MOS transistor in a Deep-Nwell (DNW) 31 formed on the P-sub 30. N-well (NW) 33 for manufacturing the P-type MOS transistor is formed. A source region 32S and a drain region 32D are formed in the PW 32. A source terminal PS is connected to the source region 32S, and a drain terminal PD is connected to the drain region 32D. A source region 33S and a drain region 33D are formed in the NW 33. A source terminal PS is connected to the source region 33S, and a drain terminal PD is connected to the drain region 33D.

本実施形態では、被測定トランジスタとしてN型MOSトランジスタを想定しているため、PW32内におけるソース領域32Sのソース端子PSが共通ソース線と接続され、ドレイン領域32Dのドレイン端子PDが共通ドレイン線と接続される。また、図2では図示を省略しているが、N型MOSトランジスタのPW32には、well電圧VPWが印加されている。また、被測定トランジスタとしてP型MOSトランジスタを用いる場合は、NW33内におけるソース領域33Sのソース端子PSを共通ソース線と接続し、ドレイン領域33Dのドレイン端子PDを共通ドレイン線と接続する。このP型MOSトランジスタのNW33には、well電圧VNWが印加される。このNW33のwell電圧VNWと、DNW31に印加されるwell電圧VDNWとを同電位とする。   In this embodiment, since an N-type MOS transistor is assumed as the transistor under measurement, the source terminal PS of the source region 32S in the PW 32 is connected to the common source line, and the drain terminal PD of the drain region 32D is connected to the common drain line. Connected. Although not shown in FIG. 2, the well voltage VPW is applied to the PW32 of the N-type MOS transistor. When a P-type MOS transistor is used as the transistor under measurement, the source terminal PS of the source region 33S in the NW 33 is connected to the common source line, and the drain terminal PD of the drain region 33D is connected to the common drain line. The well voltage VNW is applied to NW33 of the P-type MOS transistor. The well voltage VNW of the NW 33 and the well voltage VDNW applied to the DNW 31 are set to the same potential.

一方、選択回路系では、P−sub30上に、3V系のN型MOSトランジスタを作製するための高電圧用P−well(HPW)34と、3V系のP型MOSトランジスタを作製するための高電圧用N−well(HNW)35とが形成されている。HPW34内には、ソース領域34Sとドレイン領域34Dとが形成され、HNW35内には、ソース領域35Sとドレイン領域35Dとが形成されている。N型MOSトランジスタのHPW34と、ソース領域34Sと、P−sub30とは選択回路系のVSS(基準電源電圧)と共通接続されている。また、P型MOSトランジスタのHNW35とソース領域35Sとは選択回路系のVDDと共通接続されている。   On the other hand, in the selection circuit system, on the P-sub 30, a high voltage P-well (HPW) 34 for producing a 3V N-type MOS transistor and a high voltage for producing a 3V P-type MOS transistor are formed. A voltage N-well (HNW) 35 is formed. A source region 34S and a drain region 34D are formed in the HPW 34, and a source region 35S and a drain region 35D are formed in the HNW 35. The HPW 34, the source region 34S, and the P-sub 30 of the N-type MOS transistor are commonly connected to VSS (reference power supply voltage) of the selection circuit system. The HNW 35 of the P-type MOS transistor and the source region 35S are commonly connected to VDD of the selection circuit system.

このような構造を採用することにより、被測定トランジスタのwellと選択回路系のwellとを電気的に分離することができるため、それぞれのwellに異なる電圧を印加することができる。本実施形態では、VPW=0V、VNW=VDNW=1.0V、Vsub(P−sub30の印加電圧)=VHPW(HPW34の印加電圧)=VSS=−0.5V、VHNW(HNW35の印加電圧)=VDD=3.3Vとする。すなわち、図1に示すように、選択回路系であるXアドレスプリデコーダ1、XアドレスメインデコーダXD1〜XDn、Yアドレスプリデコーダ2、YアドレスメインデコーダYD1〜YDmのVDDは3.3V、VSSは−0.5Vとなる。   By adopting such a structure, the well of the transistor under measurement and the well of the selection circuit system can be electrically separated, so that different voltages can be applied to each well. In this embodiment, VPW = 0V, VNW = VDNW = 1.0V, Vsub (applied voltage of P-sub30) = VHPW (applied voltage of HPW34) = VSS = −0.5V, VHNW (applied voltage of HNW35) = Let VDD = 3.3V. That is, as shown in FIG. 1, the VDD of the X address predecoder 1, the X address main decoders XD1 to XDn, the Y address predecoder 2, and the Y address main decoders YD1 to YDm, which are selection circuit systems, is 3.3V, and VSS is -0.5V.

次に、上記のように構成された第2実施形態に係る半導体評価回路の動作について説明する。
まず、上位制御装置は、被測定トランジスタDUT11を選択するためのXアドレス信号をXアドレスプリデコーダ1に出力し、Yアドレス信号をYアドレスプリデコーダ2に出力する。これにより、Xアドレスプリデコーダ1は、1行目のXアドレスメインデコーダXD1にX選択制御信号を出力し、また、XアドレスメインデコーダXD1は、X選択制御信号に応じて、第1トランジスタT1−1、第2トランジスタT2−1、第3トランジスタT3−1及び第4トランジスタT4−1をONさせるためのX選択信号(ハイレベル信号)を選択信号線SL1の一端に出力する。
Next, the operation of the semiconductor evaluation circuit according to the second embodiment configured as described above will be described.
First, the host controller outputs an X address signal for selecting the transistor under test DUT 11 to the X address predecoder 1 and outputs a Y address signal to the Y address predecoder 2. As a result, the X address predecoder 1 outputs an X selection control signal to the X address main decoder XD1 in the first row, and the X address main decoder XD1 responds to the X selection control signal by the first transistor T1- 1. An X selection signal (high level signal) for turning on the second transistor T2-1, the third transistor T3-1, and the fourth transistor T4-1 is output to one end of the selection signal line SL1.

これにより、1行目の第1トランジスタT1−1、第2トランジスタT2−1、第3トランジスタT3−1及び第4トランジスタT4−1はONとなり、1行目の共通ドレイン線D1はドレインフォース線DF及びドレインセンス線DSと接続され、共通ソース線S1はソースフォース線SF及びソースセンス線SSと接続される。   As a result, the first transistor T1-1, the second transistor T2-1, the third transistor T3-1, and the fourth transistor T4-1 in the first row are turned on, and the common drain line D1 in the first row is a drain force line. The common source line S1 is connected to the DF and the drain sense line DS, and the common source line S1 is connected to the source force line SF and the source sense line SS.

一方、Yアドレスプリデコーダ2は、1列目のYアドレスメインデコーダYD1にY選択制御信号を出力し、また、YアドレスメインデコーダYD1は、Y選択制御信号に応じて、第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1をONさせるためのY選択信号(ハイレベル信号)を、第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1のゲート端子に出力すると共に、第7トランジスタT7−1をOFFさせるためのY選択反転信号(ローレベル信号)を第7トランジスタT7−1のゲート端子に出力する。   On the other hand, the Y address predecoder 2 outputs a Y selection control signal to the Y address main decoder YD1 in the first column, and the Y address main decoder YD1 outputs the fifth transistor T5-1 in accordance with the Y selection control signal. A Y selection signal (high level signal) for turning on the sixth transistor T6-1 is output to the gate terminals of the fifth transistor T5-1 and the sixth transistor T6-1, and the seventh transistor T7-1 is turned on. A Y selective inversion signal (low level signal) for turning OFF is output to the gate terminal of the seventh transistor T7-1.

これにより、第5トランジスタT5−1及び第6トランジスタT6−1はONとなり、1列目の共通ゲート線G1はゲートフォース線GF及びゲートセンス線GSと接続される。この時、第7トランジスタT7−1はOFFとなるため、1列目の共通ゲート線G1はゲートバイアス線GBと接続されない。   As a result, the fifth transistor T5-1 and the sixth transistor T6-1 are turned ON, and the common gate line G1 in the first column is connected to the gate force line GF and the gate sense line GS. At this time, since the seventh transistor T7-1 is turned off, the common gate line G1 in the first column is not connected to the gate bias line GB.

この時、2行目〜n行目までの回路は非選択状態となり、上記の1行目の回路とは正反対の動作となる。すなわち、n行目の回路を代表的に用いて説明すると、n行目のXアドレスメインデコーダXDnはX選択信号(ローレベル信号)を出力するので、n行目の第1トランジスタT1−n、第2トランジスタT2−n、第3トランジスタT3−n及び第4トランジスタT4−nはOFFとなり、n行目の共通ドレイン線Dnはドレインフォース線DF及びドレインセンス線DSと接続されず、共通ソース線Snはソースフォース線SF及びソースセンス線SSと接続されない。   At this time, the circuits from the second row to the n-th row are in a non-selected state, and the operation is opposite to that of the first row circuit. That is, the description will be made using the circuit in the n-th row as a representative. The X-address main decoder XDn in the n-th row outputs the X selection signal (low level signal), so that the first transistor T1-n in the n-th row, The second transistor T2-n, the third transistor T3-n, and the fourth transistor T4-n are turned off, and the common drain line Dn in the n-th row is not connected to the drain force line DF and the drain sense line DS. Sn is not connected to the source force line SF and the source sense line SS.

また、2列目〜m列目までの回路も非選択状態となり、上記の1列目の回路とは正反対の動作となる。すなわち、m列目の回路を代表的に用いて説明すると、m列目の第5トランジスタT5−m及び第6トランジスタT6−mはOFFとなり、m列目の共通ゲート線Gmはゲートフォース線GF及びゲートセンス線GSと接続されないが、第7トランジスタT7−mはONとなるため、共通ゲート線Gmはゲートバイアス線GBと接続される。ここで、ゲートバイアス線GBには−0.2Vのゲートバイアス電圧を供給することにより、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmのゲート端子には−0.2Vのゲートバイアス電圧が印加され、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmは完全にOFF状態となり、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmからオフリーク電流は流れない。   Further, the circuits in the second column to the m-th column are also in a non-selected state, and the operation is the opposite of the circuit in the first column. That is, when the circuit in the m-th column is representatively described, the fifth transistor T5-m and the sixth transistor T6-m in the m-th column are turned off, and the common gate line Gm in the m-th column is the gate force line GF. Although not connected to the gate sense line GS, the seventh transistor T7-m is turned on, so that the common gate line Gm is connected to the gate bias line GB. Here, by supplying a gate bias voltage of −0.2 V to the gate bias line GB, a gate bias voltage of −0.2 V is applied to the gate terminals of the transistors DUT12 to DUTnm in the non-selected state, The unselected transistors under measurement DUT12 to DUTnm are completely turned off, and no off-leakage current flows from the unselected transistors under measurement DUT12 to DUTnm.

このような動作により、被測定トランジスタDUT11のみが選択され、ドレインフォース線DFにドレイン電圧(例えば1.0V)を供給し、ソースフォース線SFにソース電圧(例えば0V)を供給し、ゲートフォース線GFにゲート電圧を供給することで被測定トランジスタDUT11を駆動させ、ドレインセンス線DS(ドレインセンスパッドDSP)に生じるドレイン電圧を検出すると共にソースセンス線SS(ソースセンスパッドSSP)に生じるソース電圧、ゲートセンス線GS(ゲートセンスパッドGSP)に生じるゲート電圧を検出することにより、被測定トランジスタDUT11の特性評価を行う。   By such an operation, only the transistor under test DUT11 is selected, the drain voltage (for example, 1.0V) is supplied to the drain force line DF, the source voltage (for example, 0V) is supplied to the source force line SF, and the gate force line The gate voltage is supplied to GF to drive the transistor DUT 11 to be measured, the drain voltage generated in the drain sense line DS (drain sense pad DSP) is detected, and the source voltage generated in the source sense line SS (source sense pad SSP), By detecting the gate voltage generated in the gate sense line GS (gate sense pad GSP), the characteristics of the measured transistor DUT11 are evaluated.

ここで、非選択状態の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmのドレイン端子及びソース端子は、図3からわかるように、PW32に印加されている電圧(VPW=0V)と同電位となる。一方、非選択行のXアドレスメインデコーダXD2〜XDnが出力するローレベルのX選択信号はVSSレベルと同電位、つまり−0.5Vとなる。すなわち、非選択行の第1トランジスタT1−2〜T1−n、第2トランジスタT2−2〜T2−n、第3トランジスタT3−2〜T3−n及び第4トランジスタT4−2〜T4−nのそれぞれのゲート端子にはソース端子の電圧(0V)より十分低い−0.5Vが印加されるため、これらのトランジスタは十分にOFFし、オフリーク電流を大幅に低減することができる。その結果、選択中の被測定トランジスタDUT11の特性評価精度の向上及び特性評価時間の短縮を図ることができる。   Here, as can be seen from FIG. 3, the drain terminals and source terminals of the transistors DUT12 to DUTnm in the non-selected state have the same potential as the voltage (VPW = 0V) applied to the PW32. On the other hand, the low-level X selection signal output from the X address main decoders XD2 to XDn in the non-selected row has the same potential as the VSS level, that is, −0.5V. That is, the first transistors T1-2 to T1-n, the second transistors T2-2 to T2-n, the third transistors T3-2 to T3-n, and the fourth transistors T4-2 to T4-n in the unselected rows. Since −0.5 V, which is sufficiently lower than the voltage (0 V) of the source terminal, is applied to each gate terminal, these transistors are sufficiently turned off, and off-leakage current can be greatly reduced. As a result, it is possible to improve the characteristic evaluation accuracy and shorten the characteristic evaluation time of the measured transistor DUT 11 being selected.

また、上記の説明では、被測定トランジスタDUT11を選択した場合について説明したが、他の被測定トランジスタDUT12〜DUTnmも同様にして順次選択して特性評価を行っていくので、第2実施形態に係る半導体評価回路によれば、従来と比べてトータルの特性評価時間の短縮を図ることができると共に特性評価精度の向上を図ることが可能である。   In the above description, the case where the transistor under test DUT11 is selected has been described. However, since the other transistors under test DUT12 to DUTnm are sequentially selected and evaluated for characteristics, the second embodiment relates to the second embodiment. According to the semiconductor evaluation circuit, the total characteristic evaluation time can be shortened and the characteristic evaluation accuracy can be improved as compared with the conventional circuit.

〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
まず、第3実施形態の前提として、1つの被測定トランジスタ毎にケルビンセンス評価を行うことができるように構成された完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
First, as a premise of the third embodiment, a fully-separated Kelvin sense type semiconductor evaluation circuit configured so that Kelvin sense evaluation can be performed for each measured transistor will be described.

図10は、改良された完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路の回路構成図である。この図10に示すように、改良された完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路は、第1トランジスタ(ドレイン電源用スイッチング素子、ドレイン電源用トランジスタ)T10、第2トランジスタ(ドレイン電圧検出用スイッチング素子、ドレイン電圧検出用トランジスタ)T20、第3トランジスタ(ソース電源用スイッチング素子、ソース電源用トランジスタ)T30、第4トランジスタ(ソース電圧検出用スイッチング素子、ソース電圧検出用トランジスタ)T40、第5トランジスタ(ゲート電源用スイッチング素子、ゲート電源用トランジスタ)T50、第6トランジスタ(ゲート電圧検出用スイッチング素子、ゲート電圧検出用トランジスタ)T60、NAND回路100、インバータ110、Xアドレス線(第1のアドレス線)XAd、Yアドレス線(第2のアドレス線)YAd、ドレインフォース線DF、ドレインセンス線DS、ソースフォース線SF、ソースセンス線SS、ゲートフォース線GF及びゲートセンス線GSから構成されている。NAND回路100及びインバータ110は、本発明における選択回路を構成している。   FIG. 10 is a circuit configuration diagram of an improved fully-separated Kelvin sense semiconductor evaluation circuit. As shown in FIG. 10, the improved fully-separated Kelvin sense semiconductor evaluation circuit includes a first transistor (drain power source switching element, drain power source transistor) T10, a second transistor (drain voltage detection switching element). , Drain voltage detection transistor) T20, third transistor (source power source switching element, source power source transistor) T30, fourth transistor (source voltage detection switching element, source voltage detection transistor) T40, fifth transistor (gate) Power switching element, gate power transistor T50, sixth transistor (gate voltage detection switching element, gate voltage detection transistor) T60, NAND circuit 100, inverter 110, X address line (first address) Les line) XAd, Y address line (second address line) YAd, drain force line DF, drain sense line DS, source force line SF, source sense line SS, gate force line GF, and gate sense line GS Yes. The NAND circuit 100 and the inverter 110 constitute a selection circuit in the present invention.

第1トランジスタT10、第2トランジスタT20、第3トランジスタT30、第4トランジスタT40、第5トランジスタT50及び第6トランジスタT60は、特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタであり、NAND回路100及びインバータ110も同一プロセスによって作製された3V系のMOSトランジスタから構成されている。   The first transistor T10, the second transistor T20, the third transistor T30, the fourth transistor T40, the fifth transistor T50, and the sixth transistor T60 are 3V type n-channel MOS transistors with stable characteristics. The inverter 110 is also composed of a 3V MOS transistor manufactured by the same process.

第1トランジスタT10のドレイン端子はドレインフォース線DFと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのドレイン端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の出力端と接続されている。第2トランジスタT20のドレイン端子はドレインセンス線DSと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのドレイン端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の出力端と接続されている。第3トランジスタT30のドレイン端子はソースフォース線SFと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのソース端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の出力端と接続されている。
第4トランジスタT40のドレイン端子はソースセンス線SSと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのソース端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の出力端と接続されている。
The drain terminal of the first transistor T10 is connected to the drain force line DF, the source terminal is connected to the drain terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the output terminal of the inverter 110. The drain terminal of the second transistor T20 is connected to the drain sense line DS, the source terminal is connected to the drain terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the output terminal of the inverter 110. The drain terminal of the third transistor T30 is connected to the source force line SF, the source terminal is connected to the source terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the output terminal of the inverter 110.
The drain terminal of the fourth transistor T40 is connected to the source sense line SS, the source terminal is connected to the source terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the output terminal of the inverter 110.

第5トランジスタT50のドレイン端子はゲートフォース線GFと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのゲート端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の出力端と接続されている。第6トランジスタT60のドレイン端子はゲートセンス線GSと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのゲート端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の出力端と接続されている。   The drain terminal of the fifth transistor T50 is connected to the gate force line GF, the source terminal is connected to the gate terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the output terminal of the inverter 110. The drain terminal of the sixth transistor T60 is connected to the gate sense line GS, the source terminal is connected to the gate terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the output terminal of the inverter 110.

NAND回路100の一方の入力端はXアドレス線XAdと接続され、他方の入力端はYアドレス線YAdと接続されており、Xアドレス線XAdを介して入力されるX選択信号とYアドレス線YAdを介して入力されるY選択信号との否定論理積信号をインバータ110に出力する。インバータ110は、上記否定論理積信号の論理反転信号を選択信号として出力する。   One input terminal of the NAND circuit 100 is connected to the X address line XAd, and the other input terminal is connected to the Y address line YAd. The X selection signal and the Y address line YAd input via the X address line XAd are connected. Is output to the inverter 110 as a negative logical product signal with the Y selection signal input via. The inverter 110 outputs a logical inversion signal of the negative logical product signal as a selection signal.

このように1つの被測定トランジスタDUTに対して設けられた第1トランジスタT10、第2トランジスタT20、第3トランジスタT30、第4トランジスタT40、第5トランジスタT50、第6トランジスタT60、NAND回路100及びインバータ110を1つの評価ユニット200とし、この評価ユニット200を行方向及び列方向に複数個n行m列のマトリクス状に配置することにより、DMAを容易に構成することができる。
要するに、評価ユニット200の中に、アドレス選択回路を含むことで、この評価ユニット200の選択が容易になる。
As described above, the first transistor T10, the second transistor T20, the third transistor T30, the fourth transistor T40, the fifth transistor T50, the sixth transistor T60, the NAND circuit 100, and the inverter provided for one measured transistor DUT. The DMA can be easily configured by arranging 110 as one evaluation unit 200 and arranging the evaluation units 200 in a matrix of a plurality of n rows and m columns in the row direction and the column direction.
In short, by including an address selection circuit in the evaluation unit 200, the selection of the evaluation unit 200 is facilitated.

次に、上記のような構成の評価ユニット200の動作について説明する。
図示しないデコーダによってXアドレス線XAd及びYアドレス線YAdに「1」を示すX選択信号及びY選択信号が出力されて評価ユニット200が選択されると、NAND回路100の出力は「0」ローレベルとなり、インバータ110の出力、つまり選択信号は「1」ハイレベルとなる。
Next, the operation of the evaluation unit 200 configured as described above will be described.
When an X selection signal indicating “1” and a Y selection signal are output to the X address line XAd and the Y address line YAd by a decoder (not shown) and the evaluation unit 200 is selected, the output of the NAND circuit 100 is “0” low level. Thus, the output of the inverter 110, that is, the selection signal becomes “1” high level.

これにより、第1トランジスタT10、第2トランジスタT20、第3トランジスタT30、第4トランジスタT40、第5トランジスタT50及び第6トランジスタT60の全てはON状態となり、被測定トランジスタDUTのドレイン端子はドレインフォース線DF及びドレインセンス線DSと接続され、ソース端子はソースフォース線SF及びソースセンス線SSと接続され、ゲート端子はゲートフォース線GF及びゲートセンス線GSと接続される。そして、ドレインフォース線DFにドレイン電圧を供給し、ソースフォース線SFにソース電圧を供給し、ゲートフォース線GFにゲート電圧を供給することで被測定トランジスタDUTを駆動させ、ドレインセンス線DSに生じるドレイン電圧を検出すると共にソースセンス線SSに生じるソース電圧、ゲートセンス線GSに生じるゲート電圧を検出することにより、被測定トランジスタDUTの特性評価を行う。   As a result, all of the first transistor T10, the second transistor T20, the third transistor T30, the fourth transistor T40, the fifth transistor T50, and the sixth transistor T60 are turned on, and the drain terminal of the transistor DUT to be measured is the drain force line. The DF and the drain sense line DS are connected, the source terminal is connected to the source force line SF and the source sense line SS, and the gate terminal is connected to the gate force line GF and the gate sense line GS. Then, the drain voltage is supplied to the drain force line DF, the source voltage is supplied to the source force line SF, and the gate voltage is supplied to the gate force line GF, thereby driving the transistor DUT to be measured, which is generated in the drain sense line DS. The characteristics of the transistor DUT to be measured are evaluated by detecting the drain voltage and the source voltage generated on the source sense line SS and the gate voltage generated on the gate sense line GS.

一方、デコーダによってXアドレス線XAd及びYアドレス線YAdの少なくとも1つに「0」を示すX選択信号またはY選択信号が出力されて評価ユニット200が非選択とされると、NAND回路100の出力は「1」ハイレベルとなり、インバータ110の出力、つまり選択信号は「0」ローレベルとなる。この場合、第1トランジスタT10、第2トランジスタT20、第3トランジスタT30、第4トランジスタT40、第5トランジスタT50及び第6トランジスタT60の全てはOFF状態となり、被測定トランジスタDUTは非選択状態となる。   On the other hand, when the X selection signal or Y selection signal indicating “0” is output to at least one of the X address line XAd and the Y address line YAd by the decoder and the evaluation unit 200 is not selected, the output of the NAND circuit 100 Becomes “1” high level, and the output of the inverter 110, that is, the selection signal becomes “0” low level. In this case, all of the first transistor T10, the second transistor T20, the third transistor T30, the fourth transistor T40, the fifth transistor T50, and the sixth transistor T60 are in the OFF state, and the measured transistor DUT is in the non-selected state.

このような評価ユニット200を有する半導体評価回路では、個々の被測定トランジスタに対してスイッチ(トランジスタ)が設けられており、完全に分離されたケルビンセンス評価が可能となるので高精度の評価が可能であるが、1つの評価ユニット200は面積が比較的大きくなるので、大容量のDMAには向かない。しかしながら、例えば、n=m=512の構成で256K個の被測定トランジスタの評価が可能な中規模のDMAを構成する場合、ドレインフォース線DF側の第1トランジスタT10、あるいはソースフォース線SF側の第3トランジスタT30の寸法が、例えばドレイン電流を1mA流す場合、W=20μmとなり、256K個分のトータル寸法は512×512×20μm=5242880μmとなり、非選択時のオフリーク電流を0.1pA/μmとすると、トータルのリーク電流は500nAとなってしまい、DMAとして使用することはできない。   In the semiconductor evaluation circuit having such an evaluation unit 200, a switch (transistor) is provided for each transistor to be measured, and a completely separated Kelvin sense evaluation is possible, so that highly accurate evaluation is possible. However, since one evaluation unit 200 has a relatively large area, it is not suitable for a large capacity DMA. However, for example, in the case of configuring a medium-scale DMA capable of evaluating 256K transistors to be measured with the configuration of n = m = 512, the first transistor T10 on the drain force line DF side or the source force line SF side If the third transistor T30 has a drain current of 1 mA, for example, W = 20 μm, and the total size for 256K is 512 × 512 × 20 μm = 5242880 μm, and the off-leakage current when not selected is 0.1 pA / μm. As a result, the total leakage current becomes 500 nA and cannot be used as a DMA.

このような問題を解決するために考案されたものが、第3実施形態に係る半導体評価回路および後述する第4実施形態に係る半導体評価回路である。図4は、第3実施形態に係る半導体評価回路の回路構成図である。図4において図10と同様の構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図4に示すように、第3実施形態に係る半導体評価回路と、図10の完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路とで異なる点は、ドレインソースバイアス線(基準電圧供給線)DSBと、第7トランジスタ(ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子)T70と、第8トランジスタ(ソース基準電圧印加用スイッチング素子)T80とが新たに設けられたことである。第3実施形態における評価ユニットの符号を200’とする。   In order to solve such a problem, a semiconductor evaluation circuit according to a third embodiment and a semiconductor evaluation circuit according to a fourth embodiment which will be described later are devised. FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a semiconductor evaluation circuit according to the third embodiment. 4, the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, the difference between the semiconductor evaluation circuit according to the third embodiment and the fully-separated Kelvin sense semiconductor evaluation circuit of FIG. 10 is that a drain-source bias line (reference voltage supply line) DSB and The seventh transistor (drain reference voltage application switching element) T70 and the eighth transistor (source reference voltage application switching element) T80 are newly provided. The reference symbol of the evaluation unit in the third embodiment is 200 '.

第7トランジスタT70及び第8トランジスタT80は、特性の安定した3V系のnチャネル型MOSトランジスタである。第7トランジスタT70のドレイン端子はドレインソースバイアス線DSBと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのドレイン端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の入力端に接続されている。第8トランジスタT80のドレイン端子はドレインソースバイアス線DSBと接続され、ソース端子は被測定トランジスタDUTのソース端子と接続され、ゲート端子はインバータ110の入力端に接続されている。ドレインソースバイアス線DSBは、第1実施形態と同様に、バイアス電圧を供給するための配線である。   The seventh transistor T70 and the eighth transistor T80 are 3V type n-channel MOS transistors having stable characteristics. The drain terminal of the seventh transistor T70 is connected to the drain-source bias line DSB, the source terminal is connected to the drain terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the input terminal of the inverter 110. The drain terminal of the eighth transistor T80 is connected to the drain-source bias line DSB, the source terminal is connected to the source terminal of the transistor under test DUT, and the gate terminal is connected to the input terminal of the inverter 110. The drain source bias line DSB is a wiring for supplying a bias voltage, as in the first embodiment.

次に、このように構成された第2実施形態に係る半導体評価回路の動作について説明する。まず、評価ユニット200’が選択された場合、NAND回路100の出力は「0」となるので、第7トランジスタT70及び第8トランジスタT80はOFF状態となり、従来と同様に被測定トランジスタDUTの特性評価を行うことができる。   Next, the operation of the semiconductor evaluation circuit according to the second embodiment configured as described above will be described. First, when the evaluation unit 200 ′ is selected, the output of the NAND circuit 100 is “0”, so that the seventh transistor T70 and the eighth transistor T80 are in the OFF state, and the characteristic evaluation of the measured transistor DUT is performed as in the conventional case. It can be performed.

一方、評価ユニット200’が非選択とされた場合は、NAND回路100の出力は「1」となるので、第7トランジスタT70及び第8トランジスタT80はON状態となり、被測定トランジスタDUTのドレイン端子及びソース端子にはバイアス電圧が印加される。ここで、例えばバイアス電圧を+0.2Vと設定すると、第1トランジスタT10のドレイン電圧は1.0V、ソース電圧は0.2V、ゲート電圧は0Vとなり、ソース電圧よりゲート電圧の方が低くなるため、第1トランジスタT10のオフリーク電流を2桁程度低減することができる。また、第3トランジスタT30のオフリーク電流についても同様に低減することができる。   On the other hand, when the evaluation unit 200 ′ is not selected, the output of the NAND circuit 100 is “1”, so that the seventh transistor T70 and the eighth transistor T80 are in the ON state, and the drain terminal of the transistor DUT to be measured and A bias voltage is applied to the source terminal. Here, for example, if the bias voltage is set to + 0.2V, the drain voltage of the first transistor T10 is 1.0V, the source voltage is 0.2V, and the gate voltage is 0V, which is lower than the source voltage. The off-leakage current of the first transistor T10 can be reduced by about two digits. Further, the off-leakage current of the third transistor T30 can be similarly reduced.

以上のように、第3実施形態に係る半導体評価回路によれば、完全分離型ケルビンセンス方式の構成であっても非選択状態の評価ユニット200’にて発生するオフリーク電流を低減することができ、その結果、高精度に被測定トランジスタの特性評価を行うことが可能である。   As described above, according to the semiconductor evaluation circuit according to the third embodiment, it is possible to reduce the off-leak current generated in the evaluation unit 200 ′ in the non-selected state even in the configuration of the completely separated Kelvin sense method. As a result, the characteristics of the transistor under measurement can be evaluated with high accuracy.

〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下において、第3実施形態に係る半導体評価回路との相違点について述べる。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the following, differences from the semiconductor evaluation circuit according to the third embodiment will be described.

図5は、第2実施形態に係る半導体評価回路の回路構成図である。図5に示すように、第2実施形態に係る半導体評価回路と、図10とで異なる点は、第2実施形態と同様に、1V系の被測定トランジスタDUTのwellと、3V系の選択回路系(第1トランジスタT10、第2トランジスタT20、第3トランジスタT30、第4トランジスタT40、第5トランジスタT50、第6トランジスタT60、NAND回路100、インバータ110)のwellとを電気的に分離する構造を採用し、それぞれのwellに異なる電圧を印加した点である。すなわち、図5に示すように、選択回路系であるNAND回路100、インバータ110のVDDは3.3V、VSSは−0.5Vとなる。図5では、図10と区別するために、評価回路200’、第1トランジスタT10’、第2トランジスタT20’、第3トランジスタT30’、第4トランジスタT40’、第5トランジスタT50’、第6トランジスタT60’、NAND回路100’、インバータ110’と符号を変更している。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the semiconductor evaluation circuit according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the difference between the semiconductor evaluation circuit according to the second embodiment and FIG. 10 is that the well of the 1V system transistor DUT and the 3V system selection circuit are the same as in the second embodiment. A structure that electrically isolates the well of the system (first transistor T10, second transistor T20, third transistor T30, fourth transistor T40, fifth transistor T50, sixth transistor T60, NAND circuit 100, inverter 110). Adopted and applied different voltages to each well. That is, as shown in FIG. 5, the VDD of the NAND circuit 100 and the inverter 110 that are the selection circuit system is 3.3V, and VSS is −0.5V. In FIG. 5, in order to distinguish from FIG. 10, the evaluation circuit 200 ′, the first transistor T10 ′, the second transistor T20 ′, the third transistor T30 ′, the fourth transistor T40 ′, the fifth transistor T50 ′, and the sixth transistor The signs of T60 ′, NAND circuit 100 ′, and inverter 110 ′ are changed.

次に、このように構成された第4実施形態に係る半導体評価回路の動作について説明する。まず、評価ユニット200’が選択された場合、インバータ110’の出力はハイレベル(3.3V)となり、第1トランジスタT10’、第2トランジスタT20’、第3トランジスタT30’、第4トランジスタT40’、第5トランジスタT50’及び第6トランジスタT60’のゲート端子には3.3Vが印加されるため、これらトランジスタは全てON状態となり、図8と同様に被測定トランジスタDUTの特性評価を行うことができる。ここで、ドレインフォース線DFの電圧を1.2Vと設定することにより、第1トランジスタT10’、第2トランジスタT20’、第3トランジスタT30’、第4トランジスタT40’、第5トランジスタT50’及び第6トランジスタT60’は、十分に三極間領域で動作し、抵抗も十分小さく設定することができる。   Next, the operation of the semiconductor evaluation circuit according to the fourth embodiment configured as described above will be described. First, when the evaluation unit 200 ′ is selected, the output of the inverter 110 ′ becomes a high level (3.3 V), and the first transistor T10 ′, the second transistor T20 ′, the third transistor T30 ′, and the fourth transistor T40 ′. Since 3.3 V is applied to the gate terminals of the fifth transistor T50 ′ and the sixth transistor T60 ′, all of these transistors are in the ON state, and the characteristics of the measured transistor DUT can be evaluated in the same manner as in FIG. it can. Here, by setting the voltage of the drain force line DF to 1.2 V, the first transistor T10 ′, the second transistor T20 ′, the third transistor T30 ′, the fourth transistor T40 ′, the fifth transistor T50 ′, and the The 6-transistor T60 ′ operates sufficiently in the region between the three electrodes, and the resistance can be set sufficiently small.

一方、評価ユニット200’が非選択とされた場合は、インバータ110’の出力はローレベル(−0.5V)となるので、第1トランジスタT10’、第2トランジスタT20’、第3トランジスタT30’、第4トランジスタT40’、第5トランジスタT50’及び第6トランジスタT60’は全てOFF状態となり、被測定トランジスタDUTは非選択となる。ここで、第1トランジスタT10’、第2トランジスタT20’、第3トランジスタT30’、第4トランジスタT40’、第5トランジスタT50’及び第6トランジスタT60’のゲート端子には−0.5Vが印加されるため、これらトランジスタに生じるオフリーク電流を大幅に(3桁程度)低減することができる。   On the other hand, when the evaluation unit 200 ′ is not selected, the output of the inverter 110 ′ is at a low level (−0.5 V), and thus the first transistor T10 ′, the second transistor T20 ′, and the third transistor T30 ′. The fourth transistor T40 ′, the fifth transistor T50 ′, and the sixth transistor T60 ′ are all turned off, and the measured transistor DUT is not selected. Here, −0.5V is applied to the gate terminals of the first transistor T10 ′, the second transistor T20 ′, the third transistor T30 ′, the fourth transistor T40 ′, the fifth transistor T50 ′, and the sixth transistor T60 ′. Therefore, the off-leakage current generated in these transistors can be significantly reduced (about 3 digits).

以上のように、第4実施形態に係る半導体評価回路によれば、完全分離型ケルビンセンス方式の構成であっても非選択状態の評価ユニット200’にて発生するオフリーク電流を低減することができ、その結果、DMAを構成した場合に高精度に被測定トランジスタの特性評価を行うことが可能である。   As described above, according to the semiconductor evaluation circuit according to the fourth embodiment, it is possible to reduce the off-leak current generated in the evaluation unit 200 ′ in the non-selected state even in the configuration of the completely separated Kelvin sense method. As a result, when the DMA is configured, the characteristics of the transistor under measurement can be evaluated with high accuracy.

〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態に係る半導体評価回路は、第4実施形態の完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路を複数用いてDMAを構成した場合において、オフリーク電流をより低減することを可能とする。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor evaluation circuit according to the fifth embodiment makes it possible to further reduce the off-leakage current when the DMA is configured by using a plurality of fully-separated Kelvin sense type semiconductor evaluation circuits of the fourth embodiment.

図6は、第5実施形態に係る半導体評価回路の回路構成図である。図6に示すように、第5実施形態に係る半導体評価回路では、第4実施形態の構成要素に加えて、ドレイン用スイッチトランジスタ120及びソース用スイッチトランジスタ130が新たに設けられている。ドレイン用スイッチトランジスタ120は、N型MOSトランジスタであり、ゲート端子がYアドレス線YAdと接続され、ドレイン端子がドレインフォースパッドDFPと接続され、ソース端子がドレインフォース線DFと接続されている。ソース用スイッチトランジスタ130は、N型MOSトランジスタであり、ゲート端子がYアドレス線YAdと接続され、ドレイン端子がソースフォースパッドSFPと接続され、ソース端子がソースフォース線SFと接続されている。   FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a semiconductor evaluation circuit according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 6, in the semiconductor evaluation circuit according to the fifth embodiment, in addition to the components of the fourth embodiment, a drain switch transistor 120 and a source switch transistor 130 are newly provided. The drain switch transistor 120 is an N-type MOS transistor, and has a gate terminal connected to the Y address line YAd, a drain terminal connected to the drain force pad DFP, and a source terminal connected to the drain force line DF. The source switch transistor 130 is an N-type MOS transistor, and has a gate terminal connected to the Y address line YAd, a drain terminal connected to the source force pad SFP, and a source terminal connected to the source force line SF.

これにより、評価ユニット200’、つまり被測定トランジスタDUTが非選択の場合、ドレイン用スイッチトランジスタ120及びソース用スイッチトランジスタ130はOFF状態となるので、非選択の評価ユニット200’をドレインフォース線DF及びソースフォース線SFから分離することができ、評価ユニット1個分のオフリーク電流を削減することができる。   As a result, when the evaluation unit 200 ′, that is, the transistor under test DUT is not selected, the drain switch transistor 120 and the source switch transistor 130 are turned off, so that the unselected evaluation unit 200 ′ is connected to the drain force line DF and The source force line SF can be separated, and the off-leak current for one evaluation unit can be reduced.

例えば、図7に示すように、第5実施形態の半導体評価回路を2列分配置してDMAを構成した場合を想定して具体的に説明する。図7において、1列目の評価ユニット、ドレイン用スイッチトランジスタ、ソース用スイッチトランジスタ及びYアドレス線の符号を、それぞれ200’−1、120−1、130−1、YAd1とし、2列目の評価ユニット、ドレイン用スイッチトランジスタ、ソース用スイッチトランジスタ及びYアドレス線の符号を、それぞれ200’−2、120−2、130−2、YAd2とする。   For example, as shown in FIG. 7, a specific description will be given on the assumption that a DMA is configured by arranging two columns of semiconductor evaluation circuits of the fifth embodiment. In FIG. 7, the evaluation unit in the first column, the drain switch transistor, the source switch transistor, and the Y address line are denoted by 200′-1, 120-1, 130-1, and YAd1, respectively. The symbols of the unit, the drain switch transistor, the source switch transistor, and the Y address line are 200′-2, 120-2, 130-2, and YAd2, respectively.

ここで、1列目の評価ユニット200’−1を選択(Yアドレス線YAd1はハイレベル)し、2列目の評価ユニット200’−2を非選択(Yアドレス線YAd2はローレベル)とした場合、ドレイン用スイッチトランジスタ120−1及びソース用スイッチトランジスタ130−1はON状態となり、ドレイン用スイッチトランジスタ120−2及びソース用スイッチトランジスタ130−2はOFF状態となる。すなわち、ドレインフォース線DF及びソースフォース線SFに流れるトータルのオフリーク電流には、選択されている評価ユニット200’−1によって発生したものだけが含まれ、評価ユニット200’−2にて発生したオフリーク電流は含まれない。従って、ドレインフォース線DF及びソースフォース線SFに流れるオフリーク電流は、評価ユニット1個(1列)分だけ削減されて1/2となる。   Here, the evaluation unit 200′-1 in the first column is selected (Y address line YAd1 is high level), and the evaluation unit 200′-2 in the second column is not selected (Y address line YAd2 is low level). In this case, the drain switch transistor 120-1 and the source switch transistor 130-1 are turned on, and the drain switch transistor 120-2 and the source switch transistor 130-2 are turned off. That is, the total off-leakage current flowing through the drain force line DF and the source force line SF includes only that generated by the selected evaluation unit 200′-1, and the off-leakage generated by the evaluation unit 200′-2. Current is not included. Therefore, the off-leakage current flowing in the drain force line DF and the source force line SF is reduced by one evaluation unit (one column) and becomes ½.

同様に、例えば第5実施形態の半導体評価回路を8列分配置してDMAを構成した場合、ドレインフォース線DF及びソースフォース線SFに流れるオフリーク電流を1/8に低減でき、さらに、512列分配置してDMAを構成した場合はオフリーク電流を1/512に低減できるので、ドレインフォース線DF及びソースフォース線SFに流れるオフリーク電流はほとんど問題とならなくなる。   Similarly, for example, when the DMA is configured by arranging the semiconductor evaluation circuits of the fifth embodiment for eight columns, the off-leakage current flowing in the drain force line DF and the source force line SF can be reduced to 1/8, and further, 512 columns. When the DMA is configured by arranging the parts separately, the off-leakage current can be reduced to 1/512, so that the off-leakage current flowing through the drain force line DF and the source force line SF hardly becomes a problem.

このように、第5実施形態に係る半導体評価回路を用いることにより、完全分離型ケルビンセンス方式の大規模なDMAを構成した場合であっても、オフリーク電流の影響を極めて軽微にすることができ、高精度に被測定トランジスタの特性評価を行うことが可能である。   As described above, by using the semiconductor evaluation circuit according to the fifth embodiment, the influence of the off-leakage current can be made extremely small even when a large-scale DMA of the completely separated Kelvin sense method is configured. It is possible to evaluate the characteristics of the transistor under measurement with high accuracy.

以下、第5実施形態で示した完全分離型ケルビンセンス方式の半導体評価回路において、ドレインフォース線DF、ソースフォース線SF、選択回路系のVDD及びVSSの電圧設定例を図8を参照して説明する。 図8では、説明の簡略化のために、図6において動作に必要なフォース側のトランジスタ(第1トランジスタT10’、第3トランジスタT30’、第5トランジスタT50’)のみを抜きだしている。   Hereinafter, in the fully-separated Kelvin sense semiconductor evaluation circuit shown in the fifth embodiment, the drain force line DF, the source force line SF, the voltage setting example of VDD and VSS of the selection circuit system will be described with reference to FIG. To do. In FIG. 8, only the force-side transistors (first transistor T10 ', third transistor T30', and fifth transistor T50 ') necessary for operation in FIG.

図8に示すように、被測定トランジスタDUTの測定電圧として、ドレイン電圧(点bの電圧)を1.2V、ソース電圧(点cの電圧)を0Vと想定する。このような電圧を被測定トランジスタDUTのドレイン端子及びソース端子に印加するためには、第1トランジスタT10’、第3トランジスタT30’、ドレイン用スイッチトランジスタ120及びソース用スイッチトランジスタ130の抵抗成分を考慮すると、ドレインフォース線DFには1.5V、点aには1.4V、点dには−0.2V、ソースフォース線SFには−0.3Vの電圧が設定される。ここで、ドレイン用スイッチトランジスタ120及びソース用スイッチトランジスタ130のサイズは、第1トランジスタT10’の2倍の大きさと仮定している。   As shown in FIG. 8, it is assumed that the drain voltage (the voltage at the point b) is 1.2V and the source voltage (the voltage at the point c) is 0V as the measurement voltage of the transistor under test DUT. In order to apply such a voltage to the drain terminal and the source terminal of the transistor under test DUT, the resistance components of the first transistor T10 ′, the third transistor T30 ′, the drain switch transistor 120, and the source switch transistor 130 are considered. Then, a voltage of 1.5 V is set for the drain force line DF, 1.4 V for the point a, -0.2 V for the point d, and -0.3 V for the source force line SF. Here, it is assumed that the drain switch transistor 120 and the source switch transistor 130 are twice as large as the first transistor T10 '.

この評価ユニット200’が非選択のときは、NAND回路140、インバータ150で構成されるYデコーダの出力及びNAND回路100’、インバータ110’で構成される評価ユニット200’内のデコーダの出力が共に−0.5Vとなり、第1トランジスタT10’、第3トランジスタT30’、ドレイン用スイッチトランジスタ120及びソース用スイッチトランジスタ130は完全にOFF状態となり、オフリーク電流は低減される。ここで、ケルビンセンス方式で特に注意する事項として、スイッチ(第1トランジスタT10’、第3トランジスタT30’、ドレイン用スイッチトランジスタ120及びソース用スイッチトランジスタ130)の抵抗成分、配線の寄生抵抗等により、例えば点cの電圧を0Vに設定するためにはソースフォース線SFを−0.3Vに設定する必要がある。第3トランジスタT30’及びソース用スイッチトランジスタ130を完全にOFFにするためには、ソースフォース線SFの電圧VSF>VSSに設定する必要がある。
よって、上記のように本実施例では、VSF=−0.3V、VSS=−0.5Vに設定した。
When the evaluation unit 200 ′ is not selected, the output of the Y decoder composed of the NAND circuit 140 and the inverter 150 and the output of the decoder in the evaluation unit 200 ′ composed of the NAND circuit 100 ′ and the inverter 110 ′ are both. The first transistor T10 ′, the third transistor T30 ′, the drain switch transistor 120, and the source switch transistor 130 are completely turned off, and the off-leakage current is reduced. Here, as a matter to be particularly noted in the Kelvin sense method, the resistance component of the switches (first transistor T10 ′, third transistor T30 ′, drain switch transistor 120 and source switch transistor 130), the parasitic resistance of the wiring, etc. For example, in order to set the voltage at the point c to 0V, the source force line SF needs to be set to -0.3V. In order to completely turn off the third transistor T30 ′ and the source switch transistor 130, it is necessary to set the voltage VSF> VSS of the source force line SF.
Therefore, as described above, in this example, VSF = −0.3V and VSS = −0.5V were set.

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、被測定トランジスタやその他のトランジスタをpチャネル型のMOSトランジスタとしたり、また、行と列の関係を入れ替えても良い(行方向に共通ゲート線を設け、列方向に共通ドレイン線及び共通ソース線を設ける)。
また、本発明では、DUTに微細トランジスタを想定しているため、微細プロセスのDUTトランジスタとは別に、評価用の制御回路(デコーダ等)には安定した3V系のプロセスを用いたが、DUTのプロセスが比較的安定したものであれば、評価用の制御回路もDUTと同一のプロセスで作られたトランジスタを用いても、本発明の要旨を逸脱しない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, the transistor under measurement and other transistors may be p-channel MOS transistors, or the relationship between the rows and columns may be switched (a common gate line is provided in the row direction, a common drain line and a common source are provided in the column direction). Provide a line).
In the present invention, since a fine transistor is assumed for the DUT, a stable 3V process is used for the evaluation control circuit (decoder, etc.) separately from the fine process DUT transistor. As long as the process is relatively stable, the evaluation control circuit may use a transistor made in the same process as the DUT without departing from the gist of the present invention.

ここで、ケルビンセンス方式における電圧検知用端子(センス線)について言及する。
電圧検知端子の目的は、DMAの構成により測定系に寄生抵抗が入り、電流の流れるドレインーソース経路は寄生抵抗により電圧降下が起こり、正確な測定が出来ない。そのために、被測定トランジスタの根元のドレイン電圧或いはソース電圧を検出するための端子である。従って、通常は、ドレイン、ソース及びゲートに検知端子を設けるが、最も重要なのは、ドレインーソースの電流経路であり、ゲートには電流の流れる経路がないため、DUTの面積重視で、多少の測定精度を落としても良い場合には、ゲートの検知端子は省略できる。
Here, a voltage detection terminal (sense line) in the Kelvin sense method will be described.
The purpose of the voltage detection terminal is that a parasitic resistance enters the measurement system due to the configuration of the DMA, and a voltage drop occurs in the drain-source path through which current flows due to the parasitic resistance, and accurate measurement cannot be performed. Therefore, it is a terminal for detecting the drain voltage or source voltage at the base of the transistor under measurement. Therefore, normally, detection terminals are provided in the drain, source and gate, but the most important is the drain-source current path, and since there is no current flow path in the gate, some measurement is performed with emphasis on the area of the DUT. If the accuracy can be lowered, the detection terminal of the gate can be omitted.

本発明の半導体評価回路によれば、被測定トランジスタの特性評価時間の短縮と特性評価精度の向上の両立を図ることが可能である。   According to the semiconductor evaluation circuit of the present invention, it is possible to reduce both the characteristic evaluation time of the transistor under measurement and improve the characteristic evaluation accuracy.

Claims (19)

1つ若しくは複数の被測定トランジスタのドレイン端子にドレイン電源を供給するためのドレイン電源線と、ソース端子にソース電源を供給するためのソース電源線とを有し、前記ドレイン端子と前記ソース端子との少なくとも一方は、被測定トランジスタの選択時にオンとなるスイッチング素子を介して各々に対応する前記ドレイン電源線または前記ソース電源線と接続された半導体評価回路であって、
非選択の被測定トランジスタにおける前記ドレイン端子と前記ソース端子との少なくとも一方に所定の基準電圧を印加する基準電圧印加回路を備え
前記基準電圧印加回路は、
所定の基準電圧を供給するための基準電圧供給線と、
各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン基準電圧印加用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるn個のソース基準電圧印加用スイッチング素子と、各行毎に設けられ、前記行選択制御回路から出力される行選択信号の論理反転信号を各行の前記ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子に出力する論理反転回路と、
を備える半導体評価回路。
A drain power supply line for supplying drain power to the drain terminal of one or a plurality of transistors to be measured; and a source power supply line for supplying source power to the source terminal, wherein the drain terminal, the source terminal, At least one of them is a semiconductor evaluation circuit connected to the drain power supply line or the source power supply line corresponding to each via a switching element that is turned on when the transistor under measurement is selected,
A reference voltage application circuit for applying a predetermined reference voltage to at least one of the drain terminal and the source terminal in the non-selected transistor under measurement ;
The reference voltage application circuit includes:
A reference voltage supply line for supplying a predetermined reference voltage;
N drain reference voltage application switching elements that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common drain line of each row and the reference voltage supply line; and the common source line of each row N source reference voltage application switching elements for switching connection / disconnection to / from a reference voltage supply line, and a logical inversion signal of a row selection signal output from the row selection control circuit, provided for each row, for each row. A drain reference voltage application switching element and a logic inversion circuit for outputting to the source reference voltage application switching element;
Semiconductor circuit for evaluating Ru equipped with.
前記被測定トランジスタは、n行m列のマトリクス状に配置されており、
各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのドレイン端子と接続されたn本の共通ドレイン線と、
各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのソース端子と接続されたn本の共通ソース線と、
各列毎に設けられ、各列の被測定トランジスタのゲート端子と接続されたm本の共通ゲート線と、
ドレイン電圧検出線と、
ソース電圧検出線と、
ゲート電源線と、
ゲート電圧検出線と、
各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電源用スイッチング素子と、
各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電圧検出用スイッチング素子と、
各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電源用スイッチング素子と、
各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電圧検出用スイッチング素子と、
各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電源用スイッチング素子と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電圧検出用スイッチング素子と、
特性評価を行う被測定トランジスタを選択するために上位制御装置から入力されたアドレス信号を基に、選択すべき行の前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子及び前記ソース電圧検出用スイッチング素子をオンさせるための行選択信号を出力する行選択制御回路と、
前記アドレス信号を基に、選択すべき列の前記ゲート電源用スイッチング素子及び前記ゲート電圧検出用スイッチング素子をオンさせるための列選択信号を出力する列選択制御回路と、
を備え、
前記基準電圧印加回路は、前記行選択信号の論理反転信号を基に、非選択の行における前記共通ドレイン線及び前記共通ソース線に所定の基準電圧を印加する請求項1記載の半導体評価回路。
The transistors to be measured are arranged in a matrix of n rows and m columns,
N common drain lines provided for each row and connected to the drain terminals of the transistors under measurement in each row;
N common source lines provided for each row and connected to the source terminals of the transistors under measurement in each row;
M common gate lines provided for each column and connected to the gate terminals of the transistors under measurement in each column;
A drain voltage detection line;
A source voltage detection line;
A gate power line,
A gate voltage detection line;
N drain power switching elements that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common drain line of each row and the drain power supply line;
N drain voltage detection switching elements that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common drain line of each row and the drain voltage detection line;
N source power switching elements that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common source line of each row and the source power supply line;
N source voltage detection switching elements that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common source line of each row and the source voltage detection line;
M number of gate power switching elements provided for each column, for switching connection / non-connection between the common gate line of each column and the gate power supply line, and a common gate line for each column provided for each column; M gate voltage detection switching elements for switching connection / disconnection with the gate voltage detection line;
Based on an address signal input from a host controller to select a transistor to be measured for characteristic evaluation, the drain power source switching element, the drain voltage detection switching element, and the source power source switching in a row to be selected A row selection control circuit for outputting a row selection signal for turning on the element and the source voltage detection switching element;
A column selection control circuit that outputs a column selection signal for turning on the gate power supply switching element and the gate voltage detection switching element in a column to be selected based on the address signal;
With
The semiconductor evaluation circuit according to claim 1, wherein the reference voltage application circuit applies a predetermined reference voltage to the common drain line and the common source line in a non-selected row based on a logical inversion signal of the row selection signal.
前記ドレイン電源用スイッチング素子は前記共通ドレイン線の一端に配置され、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子は前記共通ドレイン線の他端に配置されており、前記ソース電源用スイッチング素子は前記共通ソース線の一端に配置され、前記ソース電圧検出用スイッチング素子は前記共通ソース線の他端に配置されている請求項1または2記載の半導体評価回路。 The drain power switching element is disposed at one end of the common drain line, the drain voltage detecting switching element is disposed at the other end of the common drain line, and the source power switching element is disposed on the common source line. The semiconductor evaluation circuit according to claim 1 , wherein the semiconductor evaluation circuit is disposed at one end and the switching element for detecting the source voltage is disposed at the other end of the common source line. 所定のゲート基準電圧を供給するためのゲート基準電圧供給線と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート基準電圧印加用スイッチング素子と、
をさらに備え、前記列選択制御回路は、前記列選択信号の論理反転信号を前記ゲート基準電圧印加用スイッチング素子に出力する請求項1または2に記載の半導体評価回路。
A gate reference voltage supply line for supplying a predetermined gate reference voltage, and m gate references provided for each column, for switching connection / disconnection between the common gate line of each column and the gate reference voltage supply line A voltage applying switching element;
Further comprising, said column selection control circuit, semiconductor evaluating circuit according to claim 1 or 2 outputs a logical inversion signal of the column selection signal to the gate reference voltage applying switching element.
前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ素子であり、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子、前記ゲート電圧検出用スイッチング素子、ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子、前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ゲート基準電圧印加用スイッチング素子は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子であり、前記行選択制御回路及び前記列選択制御回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子から構成されている請求項記載の半導体評価回路。 The transistor to be measured is a 1V low voltage MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor element, the drain power source switching element, the drain voltage detection switching element, the source power source switching element, and the source voltage detection switching. A switching element for gate power supply, a switching element for gate voltage detection, a switching element for application of a drain reference voltage, a switching element for application of a source reference voltage, and a switching element for application of a gate reference voltage. 5. The semiconductor evaluation circuit according to claim 4 , wherein said row selection control circuit and said column selection control circuit are transistor elements, each comprising a 3V high voltage MOS transistor element. ドレイン電圧検出線と、
ソース電圧検出線と、
ゲート電源線と、
ゲート電圧検出線と、
第1のアドレス線と、
第2のアドレス線と、1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるドレイン電源用スイッチング素子と、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるドレイン電圧検出用スイッチング素子と、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるソース電源用スイッチング素子と、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるソース電圧検出用スイッチング素子と、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるゲート電源用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるゲート電圧検出用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタを選択するために前記第1のアドレス線及び第2のアドレス線を介して入力されるアドレス信号を基に、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子及び前記ゲート電圧検出用スイッチング素子をオンさせるための選択信号を出力する選択回路と、を備え、前記基準電圧印加回路は、前記選択信号の論理反転信号を基に、非選択の被測定トランジスタにおける前記ドレイン端子及び前記ソース端子に所定の基準電圧を印加する請求項1記載の半導体評価回路。
A drain voltage detection line;
A source voltage detection line;
A gate power line,
A gate voltage detection line;
A first address line;
A drain power source switching element that is provided for the second address line and one transistor under measurement, and switches connection / disconnection between the drain terminal of the transistor under measurement and the drain power source line;
A drain voltage detecting switching element that is provided for the one transistor under measurement and switches connection / disconnection between the drain terminal of the transistor under measurement and the drain voltage detection line;
A source power switching element that is provided for the one transistor under measurement and switches connection / disconnection between the source terminal of the transistor under measurement and the source power source line;
A source voltage detection switching element that is provided for the one transistor under measurement and switches connection / disconnection between the source terminal of the transistor under measurement and the source voltage detection line;
Provided for the one transistor under measurement, provided for the gate power source switching element for switching connection / disconnection between the gate terminal of the transistor under measurement and the gate power supply line, and for the one transistor under measurement. A switching element for detecting a gate voltage for switching connection / disconnection between the gate terminal of the transistor under measurement and the gate voltage detection line, and the one transistor under measurement for selecting the transistor under measurement. The drain power source switching element, the drain voltage detecting switching element, the source power source switching element, and the source voltage based on an address signal input via the first address line and the second address line Switching element for detection, switching element for gate power supply And a selection circuit that outputs a selection signal for turning on the switching element for detecting the gate voltage, and the reference voltage application circuit is based on a logical inversion signal of the selection signal, The semiconductor evaluation circuit according to claim 1, wherein a predetermined reference voltage is applied to the drain terminal and the source terminal.
前記基準電圧印加回路は、
所定の基準電圧を供給するための基準電圧供給線と、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるドレイン基準電圧印加用スイッチング素子と、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるソース基準電圧印加用スイッチング素子と、を備え、前記選択回路は、前記選択信号の論理反転信号をドレイン基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子に出力する請求項記載の半導体評価回路。
The reference voltage application circuit includes:
A reference voltage supply line for supplying a predetermined reference voltage;
A drain reference voltage application switching element for switching the connection / disconnection between the drain terminal of the transistor to be measured and the reference voltage supply line, and the one transistor to be measured; And a source reference voltage application switching element that switches connection / disconnection between the source terminal of the transistor under measurement and the reference voltage supply line, and the selection circuit outputs a logic inversion signal of the selection signal. The semiconductor evaluation circuit according to claim 6 , wherein the semiconductor evaluation circuit outputs the drain reference voltage application switching element and the source reference voltage application switching element.
前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ素子であり、前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用
スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子、前記ゲート電圧検出用スイッチング素子、前記ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子及び前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子であり、前記選択回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタ素子から構成されている請求項記載の半導体評価回路。
The transistor to be measured is a 1V low voltage MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor element, the drain power source switching element, the drain voltage detection switching element, the source power source switching element, and the source voltage detection switching. The element, the gate power supply switching element, the gate voltage detection switching element, the drain reference voltage application switching element and the source reference voltage application switching element are 3V high voltage MOS transistor elements, and the selection circuit 8. The semiconductor evaluation circuit according to claim 7 , wherein the semiconductor evaluation circuit is composed of a 3V high voltage MOS transistor element.
前記ドレイン電源用スイッチング素子、前記ドレイン電圧検出用スイッチング素子、前記ソース電源用スイッチング素子、前記ソース電圧検出用スイッチング素子、前記ゲート電源用スイッチング素子、前記ゲート電圧検出用スイッチング素子、前記ドレイン基準電圧印加用スイッチング素子、前記ソース基準電圧印加用スイッチング素子及び前記選択回路の組み合わせを1つの被測定トランジスタに対応する評価ユニットとし、複数の前記評価ユニットをマトリクス状に配置して構成される請求項7または8に記載の半導体評価回路。 The drain power source switching element, the drain voltage detection switching element, the source power source switching element, the source voltage detection switching element, the gate power source switching element, the gate voltage detection switching element, and the drain reference voltage application. use switching elements, and an evaluation unit corresponding to the combination of the source reference voltage application switching element and the selection circuit to a single transistor under measurement, claim 7 or configured by arranging a plurality of the evaluation unit in the form of a matrix 9. The semiconductor evaluation circuit according to 8 . 前記所定の基準電圧は、グランドレベルである請求項1に記載の半導体評価回路。   The semiconductor evaluation circuit according to claim 1, wherein the predetermined reference voltage is a ground level. 前記所定の基準電圧は、正電圧である請求項1に記載の半導体評価回路。   The semiconductor evaluation circuit according to claim 1, wherein the predetermined reference voltage is a positive voltage. 1つ若しくは複数の被測定トランジスタと、前記被測定トランジスタの1つを選択するための選択回路系とが同一の半導体基板上に形成された半導体評価回路であって、
前記被測定トランジスタと前記選択回路系とは電気的に分離されたwell構造によって前記半導体基板上に形成されており、
前記選択回路系の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定し、
前記被測定トランジスタは、n行m列のマトリクス状に配置されており、
各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのドレイン端子と接続されたn本の共通ドレイン線と、
各行毎に設けられ、各行の被測定トランジスタのソース端子と接続されたn本の共通ソース線と、
各列毎に設けられ、各列の被測定トランジスタのゲート端子と接続されたm本の共通ゲート線と、
ドレイン電源線と、
ドレイン電圧検出線と、
ソース電源線と、
ソース電圧検出線と、
ゲート電源線と、
ゲート電圧検出線と、が前記半導体基板上に形成されており、
前記選択回路系は、
各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電源用トランジスタと、
各行毎に設けられ、各行の共通ドレイン線と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のドレイン電圧検出用トランジスタと、
各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電源用トランジスタと、
各行毎に設けられ、各行の共通ソース線と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるn個のソース電圧検出用トランジスタと、
各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電源用トランジスタと、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート電圧検出用トランジスタと、
特性評価を行う被測定トランジスタを選択するために上位制御装置から入力されたアドレス信号を基に、選択すべき行の前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ及び前記ソース電圧検出用トランジスタをオンさせるための行選択信号を出力する行選択制御回路と、
前記アドレス信号を基に、選択すべき列の前記ゲート電源用トランジスタ及び前記ゲート電圧検出用トランジスタをオンさせるための列選択信号を出力する列選択制御回路と、
から構成されており、
前記行選択制御回路及び列選択制御回路の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定する半導体評価回路。
A semiconductor evaluation circuit in which one or a plurality of transistors under measurement and a selection circuit system for selecting one of the transistors under measurement are formed on the same semiconductor substrate,
The measured transistor and the selection circuit system are formed on the semiconductor substrate by a well structure that is electrically separated,
The reference power supply voltage of the selection circuit system is set to a value lower than the well voltage applied to the well of the transistor under measurement ,
The transistors to be measured are arranged in a matrix of n rows and m columns,
N common drain lines provided for each row and connected to the drain terminals of the transistors under measurement in each row;
N common source lines provided for each row and connected to the source terminals of the transistors under measurement in each row;
M common gate lines provided for each column and connected to the gate terminals of the transistors under measurement in each column;
Drain power line,
A drain voltage detection line;
A source power line;
A source voltage detection line;
A gate power line,
A gate voltage detection line is formed on the semiconductor substrate;
The selection circuit system is:
N drain power supply transistors that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common drain line of each row and the drain power supply line;
N drain voltage detection transistors provided for each row, for switching connection / disconnection between the common drain line of each row and the drain voltage detection line;
N source power supply transistors that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common source line of each row and the source power supply line;
N source voltage detection transistors that are provided for each row and switch connection / disconnection between the common source line of each row and the source voltage detection line;
Provided for each column, m gate power supply transistors for switching connection / disconnection between the common gate line of each column and the gate power supply line, provided for each column, and the common gate line of each column M gate voltage detection transistors for switching connection / disconnection with the gate voltage detection line;
Based on an address signal input from a host controller to select a transistor to be measured for characteristic evaluation, the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor, the source power supply transistor in the row to be selected, and the source power supply transistor A row selection control circuit for outputting a row selection signal for turning on the source voltage detection transistor;
A column selection control circuit for outputting a column selection signal for turning on the gate power supply transistor and the gate voltage detection transistor in a column to be selected based on the address signal;
Consists of
A semiconductor evaluation circuit for setting a reference power supply voltage of the row selection control circuit and the column selection control circuit to a value lower than a well voltage applied to a well of the transistor under measurement .
前記ドレイン電源用トランジスタは前記共通ドレイン線の一端に配置され、前記ドレイ
ン電圧検出用トランジスタは前記共通ドレイン線の他端に配置されており、前記ソース
電源用トランジスタは前記共通ソース線の一端に配置され、前記ソース電圧検出用トラン
ジスタは前記共通ソース線の他端に配置されている請求項12記載の半導体評価回路。
The drain power supply transistor is disposed at one end of the common drain line, the drain voltage detection transistor is disposed at the other end of the common drain line, and the source power supply transistor is disposed at one end of the common source line. The semiconductor evaluation circuit according to claim 12 , wherein the source voltage detection transistor is arranged at the other end of the common source line.
所定のゲート基準電圧を供給するためのゲート基準電圧供給線と、各列毎に設けられ、各列の共通ゲート線と前記ゲート基準電圧供給線との接続/非接続を切り替えるm個のゲート基準電圧印加用トランジスタと、
をさらに備え、前記列選択制御回路は、前記列選択信号の論理反転信号を前記ゲート基準電圧印加用トランジスタに出力する請求項12または13に記載の半導体評価回路。
A gate reference voltage supply line for supplying a predetermined gate reference voltage, and m gate references provided for each column, for switching connection / disconnection between the common gate line of each column and the gate reference voltage supply line A voltage application transistor;
14. The semiconductor evaluation circuit according to claim 12 , wherein the column selection control circuit outputs a logical inversion signal of the column selection signal to the gate reference voltage application transistor.
前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ、前記ゲート電圧検出用トランジスタ及び前記ゲート基準電圧印加用トランジスタは、3V系の高耐圧MOSトランジスタであり、前記行選択制御回路及び前記列選択制御回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタから構成されている請求項14記載の半導体評価回路。 The transistor under measurement is a 1V low voltage MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, the drain power transistor, the drain voltage detection transistor, the source power detection transistor, the source voltage detection transistor, and the gate power supply. Transistor, gate voltage detection transistor and gate reference voltage application transistor are 3V high voltage MOS transistors, and the row selection control circuit and column selection control circuit are 3V high voltage MOS transistors. The semiconductor evaluation circuit according to claim 14, which is configured. ドレイン電源線と、
ドレイン電圧検出線と、
ソース電源線と、
ソース電圧検出線と、
ゲート電源線と、
ゲート電圧検出線と、
第1のアドレス線と、
第2のアドレス線と、が前記半導体基板上に形成されており、
前記選択回路系は、1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるドレイン電源用トランジスタと、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのドレイン端子と前記ドレイン電圧検出線との接続/非接続を切り替えるドレイン電圧検出用トランジスタと、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるソース電源用トランジスタと、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのソース端子と前記ソース電圧検出線との接続/非接続を切り替えるソース電圧検出用トランジスタと、
前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるゲート電源用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタのゲート端子と前記ゲート電圧検出線との接続/非接続を切り替えるゲート電圧検出用トランジスタと、前記1つの被測定トランジスタに対して設けられ、この被測定トランジスタを選択するために前記第1のアドレス線及び第2のアドレス線を介して入力されるアドレス信号を基に、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ及び前記ゲート電圧検出用トランジスタをオンさせるための選択信号を出力する選択制御回路と、から構成されており、前記選択制御回路の基準電源電圧を、前記被測定トランジスタのwellに印加するwell電圧より低い値に設定する請求項12記載の半導体評価回路。
Drain power line,
A drain voltage detection line;
A source power line;
A source voltage detection line;
A gate power line,
A gate voltage detection line;
A first address line;
A second address line is formed on the semiconductor substrate;
The selection circuit system is provided for one transistor to be measured, and a drain power supply transistor that switches connection / disconnection between the drain terminal of the transistor to be measured and the drain power supply line;
A drain voltage detecting transistor which is provided for the one transistor under measurement and switches connection / disconnection between the drain terminal of the transistor under measurement and the drain voltage detection line;
A source power transistor that is provided for the one transistor under measurement and that switches connection / disconnection between the source terminal of the transistor under measurement and the source power line;
A source voltage detection transistor that is provided for the one transistor under measurement and switches connection / disconnection between the source terminal of the transistor under measurement and the source voltage detection line;
Provided for the one transistor under measurement, provided for the gate power transistor for switching connection / disconnection between the gate terminal of the transistor under measurement and the gate power line, and for the one transistor under measurement, A gate voltage detection transistor for switching connection / disconnection between the gate terminal of the transistor under measurement and the gate voltage detection line, and the one transistor under measurement are provided for selecting the transistor under measurement. Based on an address signal input via the first address line and the second address line, the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor, the source power supply transistor, the source voltage detection transistor, Gate power supply transistor and gate voltage detection transistor And a selection control circuit for outputting a selection signal for turning on the register, and setting a reference power supply voltage of the selection control circuit to a value lower than a well voltage applied to the well of the transistor under measurement. Item 13. A semiconductor evaluation circuit according to Item 12 .
前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ、前記ゲート電圧検出用トランジスタ及び前記選択制御回路の組み合わせを1つの被測定トランジスタに対応する評価ユニットとし、複数の前記評価ユニットをマトリクス状にn行m列配置して構成される請求項16記載の半導体評価回路。 One combination of the drain power supply transistor, the drain voltage detection transistor, the source power supply transistor, the source voltage detection transistor, the gate power supply transistor, the gate voltage detection transistor, and the selection control circuit. 17. The semiconductor evaluation circuit according to claim 16 , wherein the evaluation unit corresponds to a transistor, and the plurality of evaluation units are arranged in a matrix of n rows and m columns. 前記ドレイン電源線にドレイン電源を外部から供給するためのドレイン電源供給用パッドと、
前記ソース電源線にソース電源を外部から供給するためのソース電源供給用パッドと、各列毎に設けられ、前記ドレイン電源供給用パッドと各列のドレイン電源線との接続/非接続を切り替えるドレイン用スイッチトランジスタと、各列毎に設けられ、前記ソース電源供給用パッドと各列の前記ソース電源線との接続/非接続を切り替えるソース用スイッチトランジスタと、をさらに備え、前記ドレイン用スイッチトランジスタ及びソース用スイッチトランジスタのゲート端子は、各列に対応する第1のアドレス線または第2のアドレス線の一方に接続されている請求項17記載の半導体評価回路。
A drain power supply pad for supplying drain power from the outside to the drain power line;
A source power supply pad for supplying source power to the source power supply line from the outside, and a drain provided for each column, for switching connection / disconnection between the drain power supply pad and the drain power supply line of each column And a source switch transistor that is provided for each column and switches connection / disconnection between the source power supply pad and the source power supply line in each column, the drain switch transistor, 18. The semiconductor evaluation circuit according to claim 17 , wherein the gate terminal of the source switch transistor is connected to one of the first address line and the second address line corresponding to each column.
前記被測定トランジスタは、1V系の低電圧MOSトランジスタであり、前記ドレイン電源用トランジスタ、前記ドレイン電圧検出用トランジスタ、前記ソース電源用トランジスタ、前記ソース電圧検出用トランジスタ、前記ゲート電源用トランジスタ、前記ゲート電圧検出用トランジスタ、ドレイン用スイッチトランジスタ及びソース用スイッチトランジスタは、3V系の高耐圧MOSトランジスタであり、前記選択制御回路は、3V系の高耐圧MOSトランジスタから構成されている請求項18記載の半導体評価回路。 The transistor under measurement is a 1V low voltage MOS transistor, the drain power transistor, the drain voltage detection transistor, the source power transistor, the source voltage detection transistor, the gate power transistor, the gate 19. The semiconductor according to claim 18 , wherein the voltage detection transistor, the drain switch transistor, and the source switch transistor are 3V high voltage MOS transistors, and the selection control circuit is formed of a 3V high voltage MOS transistor. Evaluation circuit.
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