JPH06310579A - Measuring method for semiconductor device - Google Patents

Measuring method for semiconductor device

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JPH06310579A
JPH06310579A JP9928293A JP9928293A JPH06310579A JP H06310579 A JPH06310579 A JP H06310579A JP 9928293 A JP9928293 A JP 9928293A JP 9928293 A JP9928293 A JP 9928293A JP H06310579 A JPH06310579 A JP H06310579A
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JP
Japan
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cells
cell
semiconductor device
resistance value
resistance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9928293A
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Japanese (ja)
Inventor
Shogo Mori
昌吾 森
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To accurately measure the ion resistance of a semiconductor device in the state of a wafer. CONSTITUTION:Three TEGs (Test Elevnt Group) are provided in the same arrangement as that of MOSFET elements on a wafer in which the MOSFET elements are formed and are made up of 9, 16 and 25 pieces of MOSFET cells, and a common gate electrode and a common source electrode are formed for every TEG. The MOSFET cells are divided into the groups of a cell (E) adjacent to four cells, cells (B, D, F, H) adjacent to three cells and cells (A, C, G, I) adjacent to two cells. The respective resistance values Ra, Rb, Rc are set up as an unknown number for the MOSFET cells belonging to each group. The ion resistance is measured for every TEG, and the unknown numbers Ra, Rb, Rc are calculated by using the measured values.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多数のセルを並列接続
してなる半導体装置の測定方法に係わり、特に、半導体
装置の特性をウェハ状態において測定する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a semiconductor device in which a large number of cells are connected in parallel, and more particularly to a method for measuring the characteristics of the semiconductor device in a wafer state.

【0002】[0002]

【従来の技術】大電圧、大電流を制御するパワー半導体
装置は、各種モータの駆動回路やスイッチングレギュレ
ータなどに広く利用されている。
2. Description of the Related Art Power semiconductor devices for controlling large voltages and large currents are widely used in drive circuits of various motors and switching regulators.

【0003】パワー半導体装置の大容量化として大電流
化の要求があるが、大電流化を実現させる方法として
は、微細加工技術によってセル詰込み密度を向上する手
法が知られている。すなわち、各セルのサイズおよび各
セル間の距離を縮小することによってチップ上の単位面
積に形成するセル数を増加させて電流密度を大きくし、
大電流化を実現する。
There is a demand for a large current to increase the capacity of the power semiconductor device, and as a method for realizing a large current, a method of improving the cell packing density by a fine processing technique is known. That is, by reducing the size of each cell and the distance between each cell, the number of cells formed in a unit area on the chip is increased to increase the current density,
Achieve a large current.

【0004】以下に、パワー半導体装置の一例としてM
OS型FETを採り上げ、図を参照しながらその構造お
よび動作を説明する。図4は、一般的な縦構造MOS型
FETの構造を示す図であり、同図(b)はMOS型F
ETの断面図である。図4(b)において、n+ 型半導
体基板(ドレイン領域)1の上面に、n- 型エピタキシ
ャル層2が形成され、そのn- 型エピタキシャル層2の
表面部には選択的にp型ボディ領域3がそれぞれ所定間
隔を隔てて多数形成されている。そして、p型ボディ領
域3内の表面部には2つのn+型ソース領域4が互いに
所定間隔を隔てて形成されている。
Below, M is used as an example of a power semiconductor device.
An OS type FET will be taken, and its structure and operation will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing the structure of a general vertical structure MOS type FET, and FIG.
It is sectional drawing of ET. In FIG. 4 (b), the upper surface of the n + -type semiconductor substrate (drain region) 1, n - -type epitaxial layer 2 is formed, the n - selectively p-type body region in a surface portion of the type epitaxial layer 2 A large number of 3 are formed at predetermined intervals. Then, two n + type source regions 4 are formed on the surface portion in the p type body region 3 at predetermined intervals.

【0005】ここで、図4(a)に、p型ボディ領域3
およびn+ 型ソース領域4の構成を上から見た図を示
す。同図は、n- 型エピタキシャル層2の表面部に形成
されている1つのp型ボディ領域3であり、これをMO
S型FET素子を構成する単位セルとする。そして、p
型ボディ領域3の表面部には、中心部のp型ボディ領域
3を取り囲むようにn+ 型ソース領域4が形成されてい
る。
Here, in FIG. 4A, the p-type body region 3 is formed.
A view of the configuration of the n + type source region 4 from above is shown. The figure shows one p-type body region 3 formed on the surface portion of the n -type epitaxial layer 2, which is
A unit cell that constitutes an S-type FET element. And p
An n + type source region 4 is formed on the surface of the type body region 3 so as to surround the central p type body region 3.

【0006】上記MOS型FETは、多数のMOS型F
ETセルが同一工程で等しい構造に形成され、それらが
並列に接続されている。そして、MOS型FETセルの
配列は、各セルが縦方向および横方向に等しい間隔で形
成された配列、または各セルがそれぞれ6つの隣接する
セルを有す配列(千鳥配置)などで形成される。
The above-mentioned MOS type FET is composed of a large number of MOS type Fs.
ET cells are formed in the same process to have the same structure, and they are connected in parallel. The array of MOS type FET cells is formed by an array in which each cell is formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions, or an array in which each cell has six adjacent cells (staggered arrangement). .

【0007】図4(b)にもどる。p型ボディ領域3お
よびn+ 型ソース領域4が形成されているn- 型エピタ
キシャル層2の表面には、n+ 型ソース領域4の表面の
一部およびn+ 型ソース領域4,4間のp型ボディ領域
3の上部を除いて、シリコン酸化膜5が形成されてい
る。そして、n+ 型ソース領域4とn- 型エピタキシャ
ル層2の間に位置するp型ボディ領域3の上部、および
- 型エピタキシャル層2の上部において、シリコン酸
化膜5の上面にポリシリコンからなるゲート電極6が形
成されている。また、n+ 型ソース領域4表面およびp
型ボディ領域3の一部表面に接続して、アルミニウムか
らなるソース電極8が形成されている。なお、ソース電
極8とゲート電極6とは、PSG膜7で電気的に絶縁さ
れている。さらに、n+ 型半導体基板1の下面にはドレ
イン電極9が一様に形成されている。
Returning to FIG. 4 (b). n p-type body region 3 and the n + -type source region 4 is formed - the mold on the surface of the epitaxial layer 2, n + -type surface of the source region 4 and part n + -type source region between 4,4 A silicon oxide film 5 is formed except on the p-type body region 3. Then, on the upper surface of the p type body region 3 located between the n + type source region 4 and the n type epitaxial layer 2 and on the n type epitaxial layer 2, the upper surface of the silicon oxide film 5 is made of polysilicon. The gate electrode 6 is formed. The surface of the n + type source region 4 and p
A source electrode 8 made of aluminum is formed so as to be connected to a part of the surface of the mold body region 3. The source electrode 8 and the gate electrode 6 are electrically insulated by the PSG film 7. Further, the drain electrode 9 is uniformly formed on the lower surface of the n + type semiconductor substrate 1.

【0008】上記構成のMOS型FETのターンオン
は、ゲート電極6に所定値以上の正のゲート電圧を印加
することによって行う。すなわち、上記ゲート電圧の印
加によって、ゲート電極6下方に位置するp型ボディ領
域3の表面近傍の半導体領域を、p型からn型へ導電型
反転させ、その反転領域が形成するnチャネルを介して
+ 型ソース領域4からn+ 型半導体基板1へ電子が流
れるようにする。
The turn-on of the MOS FET having the above structure is performed by applying a positive gate voltage of a predetermined value or more to the gate electrode 6. That is, by applying the gate voltage, the semiconductor region in the vicinity of the surface of the p-type body region 3 located below the gate electrode 6 is inverted in conductivity type from p-type to n-type, and via the n-channel formed by the inversion region. Thus, electrons are allowed to flow from the n + type source region 4 to the n + type semiconductor substrate 1.

【0009】一方、ターンオフ時には、上記ゲート電圧
の印加を停止し、p型ボディ領域3の表面近傍に形成さ
れているnチャネルを閉じることによって、n+ 型ソー
ス領域4からn+ 型半導体基板1への電子の流入を遮断
する。
On the other hand, at the time of turn-off, the application of the gate voltage is stopped and the n channel formed in the vicinity of the surface of the p type body region 3 is closed, so that the n + type source region 4 to the n + type semiconductor substrate 1 are closed. Block the inflow of electrons into.

【0010】次に、上記MOS型FETの特性測定につ
いて説明する。図4(b)に示すMOS型FETは、ウ
ェハプロセスが終了した段階であり、この後、ダイシン
グ工程、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工
程、気密封止工程などを経て半導体装置として完成品と
なる。したがって、一般に、ウェハプロセスが終了した
状態で、例えばMOS型FETのオン抵抗を測定するな
どの良否判定を行い、不良品に対して上記ダイシング以
降の工程を行わないようにして無駄を省いている。
Next, the characteristic measurement of the MOS type FET will be described. The MOS type FET shown in FIG. 4B is a stage where the wafer process is completed, and thereafter, a dicing process, a die bonding process, a wire bonding process, an airtight sealing process, and the like are performed to complete a semiconductor device. Therefore, generally, in the state where the wafer process is completed, a pass / fail judgment such as measuring the on-resistance of the MOS type FET is performed, and the process after the above dicing is not performed on the defective product, thereby eliminating waste. .

【0011】ところで、ウェハ状態でMOS型FETの
オン抵抗を測定するときには、大電流を流すことができ
ない。この理由は、上記測定を行うときには、導電性の
ステージ上にドレイン電極9を接触するように配置して
行う手法が一般的であるが、このステージとドレイン電
極9との間で良好なオーミック接続が困難であり、安定
して大きな電流を精度良く流せないためである。
By the way, when measuring the on-resistance of a MOS FET in a wafer state, a large current cannot flow. The reason for this is that when performing the above-mentioned measurement, it is common to arrange the drain electrode 9 on a conductive stage so as to be in contact therewith, but a good ohmic connection is made between this stage and the drain electrode 9. This is because it is difficult to stably flow a large current with high precision.

【0012】このため、ウェハ状態でMOS型FETの
オン抵抗を知りたいときには、1つのチップを構成する
n個のMOS型FETセルとは別に、1つのMOS型F
ETセルをテスト用セルとして設け、そのテスト用セル
に所定のゲート電圧を印加してオン状態とし、そのとき
の電流と電圧の値から1つのMOS型FETセルのオン
抵抗を求める。ここで、各MOS型FETセルは同一工
程で等しい構造に、かつ微細に形成されているので、各
MOS型FETセルに流れる電流はそれぞれ等しくな
る。したがって、n個のMOS型FETセルからなるM
OS型FET素子のオン抵抗は、1つのテスト用セルの
オン抵抗のn分の1として算出できる。
Therefore, when it is desired to know the on-resistance of a MOS type FET in a wafer state, one MOS type F cell is provided separately from the n MOS type FET cells which form one chip.
An ET cell is provided as a test cell, a predetermined gate voltage is applied to the test cell to turn it on, and the on-resistance of one MOS FET cell is obtained from the current and voltage values at that time. Here, since each MOS type FET cell is finely formed in the same structure and in the same structure, the current flowing through each MOS type FET cell becomes equal. Therefore, M consisting of n MOS type FET cells
The ON resistance of the OS type FET element can be calculated as 1 / n of the ON resistance of one test cell.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図5に、1つのテスト
用MOS型FETセルのオン抵抗を測定するときのキャ
リアの流れを示す。同図において、各部に付与してある
番号が示す領域は、図4(b)と同じである。
FIG. 5 shows the flow of carriers when measuring the on-resistance of one test MOS FET cell. In the figure, the area indicated by the number given to each part is the same as that in FIG.

【0014】前述のようにしてp型ボディ領域3の表面
近傍のnチャネルを介してn+ 型ソース領域4からn+
型半導体基板1へ電子が流れる場合、n- 型エピタキシ
ャル層2中を電子が通過する経路は、図5において矢印
で示すように、p型ボディ領域3が形成されている領域
よりもかなり広い範囲に拡がっている。
[0014] From through the n-channel in the vicinity of the surface of the p-type body region 3 in the manner described above n + -type source region 4 n +
When electrons flow into the n-type semiconductor substrate 1, the path through which the electrons pass through the n -type epitaxial layer 2 is considerably wider than the region where the p-type body region 3 is formed, as shown by the arrow in FIG. Has spread to.

【0015】これに対して、n個のMOS型FETセル
からなるMOS型FET素子では、各MOS型FETセ
ルに隣接するセルも同様にオン状態となっているため、
図4(b)に示すように、n- 型エピタキシャル層2中
を電子が通過する経路は、図5に示す場合と比べて狭い
範囲となる。(実際は、n個のMOS型FETセルから
なるMOS型FET素子においても、電子が流れる経路
は図5に示すように拡がる。しかし、MOS型FETセ
ルどうしが互いに近接しており、任意の1つのセルによ
って流れる電子とそのセルに隣接するセルから流れる電
子とが重なりあう領域ができる。そして、各セルどうし
の中間位置を境界にして、上記任意の1つのセルの領域
からそれに隣接するセルの領域へ流れ出る電子の数と、
上記隣接するセルの領域から上記任意の1つのセルの領
域へ流れ込む電子の数は等しいと考えられるので、電子
が流れる経路は実質的に図4(b)に示すような範囲で
あるとすることができる。)このように、n- 型エピタ
キシャル層2を電子が通過するときの範囲、すなわち断
面積型は、n個のMOS型FETセルからなるMOS型
FET素子の場合に比べて、1つのテスト用MOS型F
ETセルの場合のほうが大きくなるので、MOS型FE
T素子の各セルのオン抵抗よりも、1つのテスト用MO
S型FETセルのオン抵抗のほうが小さくなる。一般に
は、MOS型FETセルが規則的に配列されている場
合、あるMOS型FETセルに隣接するセルの数が少な
いほど、そのセルのオン抵抗が小さくなる。
On the other hand, in the MOS type FET element consisting of n MOS type FET cells, the cells adjacent to each MOS type FET cell are also in the ON state,
As shown in FIG. 4B, the path through which electrons pass through the n type epitaxial layer 2 is narrower than that shown in FIG. (Actually, even in a MOS type FET element composed of n MOS type FET cells, the path through which electrons flow is widened as shown in FIG. 5. However, since the MOS type FET cells are close to each other, any one A region where electrons flowing from a cell overlap with electrons flowing from a cell adjacent to the cell is formed, and the region between any one of the above cells and the region of a cell adjacent to the cell is defined with an intermediate position between the cells as a boundary. The number of electrons flowing to
Since it is considered that the number of electrons flowing from the area of the adjacent cell to the area of any one cell is the same, the path through which the electrons flow is substantially within the range shown in FIG. 4B. You can As described above, the range in which electrons pass through the n type epitaxial layer 2, that is, the cross-sectional area type is one test MOS compared to the case of the MOS type FET element including n MOS type FET cells. Type F
Since it is larger in the case of ET cell, MOS type FE
One test MO rather than the on resistance of each cell of the T element
The on-resistance of the S-type FET cell is smaller. Generally, when MOS type FET cells are regularly arranged, the smaller the number of cells adjacent to a certain MOS type FET cell, the smaller the ON resistance of the cell.

【0016】したがって、n個のMOS型FETセルか
らなるMOS型FET素子のオン抵抗を求めようとする
とき、1つのテスト用MOS型FETセルのオン抵抗を
実測によって求め、その値をn分の1にして算出する
と、実際のオン抵抗よりも小さな値となってしまう。
Therefore, when the on-resistance of a MOS-type FET element composed of n MOS-type FET cells is to be obtained, the on-resistance of one test MOS-type FET cell is obtained by actual measurement, and the value is calculated for n minutes. When calculated as 1, the value becomes smaller than the actual on-resistance.

【0017】以上のように、ウェハ状態で半導体装置の
オン抵抗を測定するときに、正確な値が得られないとい
う問題があった。本発明は上記問題を解決するものであ
り、ウェハ状態で半導体装置のオン抵抗を正確に測定す
ることを目的とする。
As described above, there is a problem that an accurate value cannot be obtained when measuring the on-resistance of a semiconductor device in a wafer state. The present invention solves the above problem, and an object thereof is to accurately measure the on-resistance of a semiconductor device in a wafer state.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の測
定方法は、複数のセルを所定規則で配置して形成し、そ
れら複数のセルを並列接続してなる半導体装置を前提と
する。
A method for measuring a semiconductor device according to the present invention is premised on a semiconductor device in which a plurality of cells are arranged and formed according to a predetermined rule and the plurality of cells are connected in parallel.

【0019】上記半導体装置と同一ウェハ上に形成され
たそれぞれ上記セル数が異なる複数のTEG(テスト・
エレメント・グループ)内で、上記セルごとにその隣接
するセルの数に応じた抵抗値を未知数として設定し、そ
の設定された抵抗値と上記各TEGごとに測定したオン
抵抗の値とからなる連立方程式を解いて求まる上記設定
された抵抗値から半導体装置のオン抵抗値を得る。
A plurality of TEGs (test / test) formed on the same wafer as the semiconductor device and having different numbers of cells, respectively.
Within the element group), a resistance value corresponding to the number of adjacent cells is set as an unknown number for each of the cells, and a simultaneous combination of the set resistance value and the on-resistance value measured for each TEG is established. The on-resistance value of the semiconductor device is obtained from the above-set resistance value obtained by solving the equation.

【0020】[0020]

【作用】複数のセルを所定規則で配置した場合、あるセ
ルに隣接するセルの数は、それら複数のセルを形成した
領域内の位置によって決まる。たとえば、上記領域の端
部に形成されたセルに隣接するセルの数は、上記領域の
内部に形成されたセルに隣接するセルの数よりも少な
い。
When a plurality of cells are arranged according to a predetermined rule, the number of cells adjacent to a certain cell is determined by the position in the area where the plurality of cells are formed. For example, the number of cells adjacent to the cells formed at the end of the region is smaller than the number of cells adjacent to the cells formed inside the region.

【0021】上記セルごとの抵抗値を、そのセルに隣接
するセルの数に応じて未知数として設定したとき、その
未知数を求めるためには、その未知数の個数と同じ数の
連立方程式が必要になる。したがって、それぞれ異なる
セル数を有するTEGを上記未知数の個数と同じ数だけ
設け、それら各TEGのオン抵抗を実際に測定してTE
Gごとに方程式を立てる。
When the resistance value for each cell is set as an unknown number according to the number of cells adjacent to the cell, simultaneous equations of the same number as the unknown number are required to obtain the unknown number. . Therefore, TEGs having different numbers of cells are provided by the same number as the unknown number, and the on-resistance of each TEG is actually measured to determine TE.
Establish an equation for each G.

【0022】上記連立方程式を解いて得られる値は隣接
するセルの数に応じてセルごとに設定した抵抗値であ
り、また、上記TEGと半導体装置とは同一工程で等し
い配列に形成されているので、上記連立方程式の解から
半導体装置の正確なオン抵抗値を得ることができる。
The value obtained by solving the simultaneous equations is a resistance value set for each cell according to the number of adjacent cells, and the TEG and the semiconductor device are formed in the same array in the same step. Therefore, an accurate ON resistance value of the semiconductor device can be obtained from the solution of the simultaneous equations.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。本発明は、多数のセルを並列接続し
てなる半導体装置に対して適用可能であるが、ここでは
図4に示した縦構造MOS型FETを採り上げて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention can be applied to a semiconductor device in which a large number of cells are connected in parallel. Here, the vertical structure MOS type FET shown in FIG. 4 will be described as an example.

【0024】図1は、上記MOS型FETと同一ウェハ
上に形成されたTEG(テスト・エレメント・グルー
プ)の構成を説明するための図である。同図において、
各正方形はMOS型FETセルを表しており、MOS型
FET素子を構成するセルと同一工程で等しい構造に形
成されている。また、各TEG内のセルの配列も、MO
S型FET素子を構成するセルの配列と同様に形成して
ある。
FIG. 1 is a diagram for explaining the structure of a TEG (test element group) formed on the same wafer as the MOS type FET. In the figure,
Each square represents a MOS type FET cell, and is formed in the same structure as the cell forming the MOS type FET element in the same step. Also, the arrangement of cells in each TEG is MO
It is formed in the same manner as the array of cells forming the S-type FET element.

【0025】図1に示す3つのTEGは、それぞれ3×
3=9セル,4×4=16セル,および5×5=25セ
ルから構成されている。そして、各TEGごとに、MO
S型FETセルが並列接続されている。すなわち、各T
EGごとに共通のゲート電極6およびソース電極8が形
成されている。なお、TEGを3種類設ける理由は後述
する。
Each of the three TEGs shown in FIG.
It is composed of 3 = 9 cells, 4 × 4 = 16 cells, and 5 × 5 = 25 cells. Then, for each TEG, MO
S-type FET cells are connected in parallel. That is, each T
A common gate electrode 6 and source electrode 8 are formed for each EG. The reason for providing three types of TEGs will be described later.

【0026】次に、図1の左側に示してある9セルから
構成されるTEGを参照しながら、任意の1つのセルに
隣接するセルの数の定義について説明する。ここで、こ
れら9個のMOS型FETセルを、図1に示すように、
セルA〜Iと呼ぶことにする。
Next, the definition of the number of cells adjacent to any one cell will be described with reference to the TEG composed of nine cells shown on the left side of FIG. Here, these nine MOS type FET cells are
Call them cells A to I.

【0027】TEGの中心に位置するセルEには、その
上側にセルB、下側にセルH、左側にセルD、そして右
側にセルFが隣接しており、合計4セルと隣接している
と定義する。本実施例では、セルA,C,G,およびI
を、セルEに隣接するセルとしては数えない。
The cell E located at the center of the TEG is adjacent to the cell B on the upper side, the cell H on the lower side, the cell D on the left side, and the cell F on the right side, which is adjacent to a total of 4 cells. It is defined as In this embodiment, cells A, C, G, and I
Is not counted as a cell adjacent to cell E.

【0028】同様に、各セルに対して隣接するセルの数
を定義すると、TEGの側部に位置するセルB,D,
F,およびHは、それぞれ3セルと隣接し、TEGの角
部に位置するセルA,C,G,およびIは、それぞれ2
セルと隣接すると定義する。
Similarly, defining the number of adjacent cells for each cell, cells B, D, located on the sides of the TEG are defined.
F and H are adjacent to 3 cells, and cells A, C, G, and I located at the corners of the TEG are 2 respectively.
Defined as adjacent to a cell.

【0029】ところで、前述したように、各MOS型F
ETセルがそれぞれ同一工程で等しい構造に形成されて
いる場合においても、そのMOS型FETセルが隣接す
るセルの個数によって、MOS型FETセルのオン抵抗
が異なる。したがって、MOS型FETセルを、隣接す
るセルの数に応じてグループ分けを行えば、各グループ
に属するMOS型FETセルはそれぞれ所定のオン抵抗
の値を有していることになる。
By the way, as described above, each MOS type F
Even when the ET cells are formed in the same structure in the same process, the on-resistance of the MOS type FET cell differs depending on the number of cells adjacent to the MOS type FET cell. Therefore, if the MOS-type FET cells are divided into groups according to the number of adjacent cells, the MOS-type FET cells belonging to each group have respective predetermined ON resistance values.

【0030】このグループ分けを、上記9セルから構成
されるTEGに適用すると、4セルと隣接するセルEの
オン抵抗をRa 、3セルと隣接するセルB,D,F,お
よびHのオン抵抗をRb 、そして2セルと隣接するセル
A,C,G,およびIのオン抵抗をRc と設定すること
ができる。このように、本実施例のようなMOS型FE
Tセルの配列の場合は、セルが3グループに分けられ、
そのオン抵抗の値として未知数が3つ設定されるので、
上記未知数の値を求めるためには、それぞれ異なるセル
数を有するTEGを3つ設ける必要がある。
When this grouping is applied to the TEG consisting of the above 9 cells, the on resistance of the cell E adjacent to the 4 cells is Ra , and the on resistances of the cells B, D, F, and H adjacent to the 3 cells are on. The resistance can be set to R b , and the on-resistances of the cells A, C, G, and I adjacent to the two cells can be set to R c . Thus, the MOS type FE as in this embodiment is
In the case of an array of T cells, the cells are divided into 3 groups,
Since three unknowns are set as the value of the ON resistance,
In order to obtain the unknown value, it is necessary to provide three TEGs each having a different number of cells.

【0031】同様にして、図1に示す16セルから構成
されるTEGに対してグループ分けを行えば、オン抵抗
をRa を有するMOS型FETセルの数が4個であり、
オン抵抗Rb およびRc を有するMOS型FETセルの
数がそれぞれ8個、4個となる。また、25セルから構
成されるTEGに対しては、オン抵抗をRa ,Rb ,お
よびRc を有するMOS型FETセルの数がそれぞれ9
個、12個、4個となる。
Similarly, if the TEG comprising 16 cells shown in FIG. 1 is divided into groups, the number of MOS type FET cells having an on-resistance R a is four,
The number of MOS type FET cells having the on-resistances R b and R c is 8 and 4, respectively. Further, 25 for the TEG composed of cells, the on-resistance R a, the number of MOS-type FET cell having a R b, and R c each 9
12 pieces, 4 pieces.

【0032】一方、各TEGをオン状態にして、そのと
きの電流と電圧の値からそれぞれのオン抵抗を測定す
る。この測定値が、9セル、16セル、25セルのTE
Gに対して、それぞれR9 ,R16,R25であったとする
と、下記の連立3元1次方程式が成り立つ。
On the other hand, each TEG is turned on, and each on resistance is measured from the current and voltage values at that time. This measured value is the TE of 9 cells, 16 cells, and 25 cells.
If G, R 9 , R 16 , and R 25 , respectively, then the following simultaneous three-dimensional linear equations hold.

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】上記方程式(1)〜(3)において、
9 ,R16,およびR25の値は測定によって求まってい
るので、オン抵抗Ra ,Rb ,およびRc を算出するこ
とができる。
In the above equations (1) to (3),
Since the values of R 9 , R 16 and R 25 have been obtained by measurement, the on resistances R a , R b and R c can be calculated.

【0035】ところで、一般に、パワー半導体装置とし
て使用される縦構造MOS型FET素子は、非常に多く
のMOS型FETセルから構成されている。したがっ
て、上記MOS型FET素子を構成するMOS型FET
セルを、上述のようにしてグループ分けをすると、大部
分のセルが、4セルと隣接し、オン抵抗Ra を有するグ
ループに属する。一例として、100×100=100
00個のMOS型FETセルが並列に接続されたMOS
型FET素子を考えると、上記オン抵抗Ra を有するセ
ルが9604個存在する。したがって、MOS型FET
素子を構成するMOS型FETセルの数をn個とする
と、上記連立方程式の解として得られるRaをnで割っ
た値がMOS型FET素子のオン抵抗と非常に良い近似
値となる。
By the way, generally, a vertical structure MOS type FET element used as a power semiconductor device is composed of a large number of MOS type FET cells. Therefore, the MOS-type FET that constitutes the above-mentioned MOS-type FET element
When the cells are divided into groups as described above, most of the cells are adjacent to the four cells and belong to the group having the on-resistance R a . As an example, 100 × 100 = 100
MOS with 00 MOS-type FET cells connected in parallel
Considering the type FET element, there are 9604 cells having the on-resistance R a . Therefore, MOS type FET
When the number of MOS type FET cells forming the element is n, the value obtained by dividing R a obtained as the solution of the simultaneous equations by n is a very good approximate value to the ON resistance of the MOS type FET element.

【0036】また、より正確な値を求めたい場合には、
上記オン抵抗Rb およびRc も考慮して算出すればよ
い。一例として、再び100×100=10000個の
MOS型FETセルからなるMOS型FET素子を採り
上げると、オン抵抗Ra を有するセルが9604個、オ
ン抵抗Rb を有するセルが392個、オン抵抗Rc を有
するセルが4個となるので、上記MOS型FET素子の
オン抵抗値をRONとすると、下記(4)式からRONを算
出すれば、非常に正確なオン抵抗の値を得ることができ
る。
If a more accurate value is desired,
It may be calculated in consideration of the on-resistances R b and R c . As an example, taking again a MOS type FET element composed of 100 × 100 = 10000 MOS type FET cells, 9604 cells have an on-resistance R a , 392 cells have an on-resistance R b, and 392 on-resistances R b. Since there are four cells having c , assuming that the ON resistance value of the MOS type FET element is R ON , a very accurate ON resistance value can be obtained by calculating R ON from the following equation (4). You can

【0037】[0037]

【数2】 [Equation 2]

【0038】上述のようにしてTEGを用いることによ
って、MOS型FET素子の正確なオン抵抗を算出する
ことができるようになるが、これらTEGは、上記3種
類のTEGを1組として、ウェハ上の所定位置に複数形
成される。たとえば、円形ウェハ上面の上下、左右の各
端部付近と中心付近の計5か所に、それぞれ上記3種類
にTEGを1組として形成して各点でオン抵抗を求め
る。あるいは、ウェハ上に形成されるチップごとに、そ
れぞれ上記3種類にTEGを1組として形成して測定を
行うようにしてもよい。
By using the TEG as described above, it becomes possible to calculate the accurate on-resistance of the MOS type FET element. These TEGs are a set of the above-mentioned three types of TEGs and are set on the wafer. A plurality of them are formed at predetermined positions. For example, TEGs are formed as a set for each of the above three types at a total of five locations near the upper and lower ends, right and left ends, and the center of the upper surface of the circular wafer, and the on-resistance is determined at each point. Alternatively, for each chip formed on the wafer, one set of TEG may be formed for each of the above three types and the measurement may be performed.

【0039】ところで、図1に示したTEGの形状は、
それぞれ3×3、4×4、5×5のセル配列からなる正
方形であるが、本発明はこれに限ることはなく、たとえ
ば図2に示す長方形のTEGであってもよい。図2にお
いて、3つのTEGは、それぞれ3×3=9、4×3=
12、および5×3=15個のセルから構成されてお
り、それら各TEGのオン抵抗の測定値がR9 、R12
およびR15であったとすると、次の連立方程式が成り立
つ。
By the way, the shape of the TEG shown in FIG.
Each is a square having a cell array of 3 × 3, 4 × 4, and 5 × 5, but the present invention is not limited to this, and may be a rectangular TEG shown in FIG. 2, for example. In FIG. 2, the three TEGs are 3 × 3 = 9 and 4 × 3 =, respectively.
12 and 5 × 3 = 15 cells, and the measured on-resistance of each of these TEGs is R 9 , R 12 ,
And R 15 , the following simultaneous equations hold.

【0040】[0040]

【数3】 [Equation 3]

【0041】上記方程式(1),(5),(6)を解け
ば、MOS型FET素子の正確なオン抵抗を算出するこ
とができる。次に、MOS型FET素子を構成するセル
の配列が、千鳥配置であった場合の例を、図3を参照し
ながら説明する。
By solving the above equations (1), (5) and (6), the accurate on-resistance of the MOS type FET element can be calculated. Next, an example of a case where the cells forming the MOS type FET element are in a staggered arrangement will be described with reference to FIG.

【0042】同図は、3つのTEG内のセルの配列をを
表す図であるが、各TEG内でのMOS型FETセルの
配列は、MOS型FET素子を構成するセルの配列と同
じ配列になっている。ここで、図1に示した例と同様
に、あるセルに隣接するセルの数によってMOS型FE
Tセルのグループ分けを行うと、3つに分けることがで
きる。すなわち、6セルに隣接するセル(右上り斜線で
示し、オン抵抗Ra ’とする)、4セルに隣接するセル
(白ぬき正方形で示し、オン抵抗Rb ’とする)、およ
び3セルに隣接するセル(右下り斜線で示し、オン抵抗
c ’とする)である。
The figure shows the arrangement of cells in the three TEGs. The arrangement of the MOS type FET cells in each TEG is the same as the arrangement of the cells forming the MOS type FET element. Has become. Here, as in the example shown in FIG. 1, the MOS-type FE depends on the number of cells adjacent to a certain cell.
When the T cells are divided into groups, they can be divided into three. That is, cells adjacent to 6 cells (indicated by diagonal lines to the upper right and designated as ON resistance R a ′), cells adjacent to 4 cells (indicated by white squares and designated as ON resistance R b ′), and 3 cells Adjacent cells (indicated by diagonal lines to the right and denoted by ON resistance R c ′).

【0043】MOS型FET素子のオン抵抗を求める手
順は、図1で説明した方法と同じである。図3に示す例
においては、7セル、19セル、37セルからなる各T
EGに対して測定したオン抵抗がそれぞれR7 ,R19
およびR37であったとすると、次の連立方程式が成り立
つ。
The procedure for obtaining the on-resistance of the MOS type FET element is the same as the method explained in FIG. In the example shown in FIG. 3, each T consisting of 7 cells, 19 cells, and 37 cells is used.
The on-resistances measured with respect to EG are R 7 , R 19 , and
And R 37 , the following simultaneous equations hold.

【0044】[0044]

【数4】 [Equation 4]

【0045】上記方程式(7)〜(9)を解けば、MO
S型FETセルが千鳥配置に配列されてなるMOS型F
ET素子の正確なオン抵抗を算出することができる。以
上、2種類のMOS型FETセルの配列の例を説明した
が、一般に、複数のセルが所定規則で配置されている場
合、同様の手段を用いてMOS型FET素子の正確なオ
ン抵抗を算出することができる。
If the above equations (7) to (9) are solved, MO
MOS type F with S type FET cells arranged in a staggered arrangement
An accurate ON resistance of the ET element can be calculated. The example of the arrangement of the two types of MOS type FET cells has been described above. Generally, when a plurality of cells are arranged according to a predetermined rule, an accurate ON resistance of the MOS type FET element is calculated by using the same means. can do.

【0046】なお、MOS型FETセルの形状は、図4
(a)に示した構造に限定されることはなく、たとえば
円形に形成されたp型ゲート領域3内の表面部に、ドー
ナツ形状のn+ 型ソース領域4を形成するようにしても
よい。
The shape of the MOS type FET cell is shown in FIG.
The structure is not limited to that shown in (a), and the donut-shaped n + -type source region 4 may be formed on the surface of the p-type gate region 3 formed in a circular shape, for example.

【0047】また、上記実施例において、nチャネルの
MOS型FETと採り上げて説明したが、本発明はpチ
ャネルのMOS型FETにも適用可能である。さらに、
本発明はMOS型FETのみに限定されるものではな
く、複数のセルを所定規則で配置して形成し、それら複
数のセルを並列接続してなる半導体装置に対して適用可
能であり、たとえばバイポーラトランジスタ、サイリス
タ、IGBTなどのオン抵抗を、ウェハ状態で正確に測
定することができる。
Further, in the above embodiment, the n-channel MOS type FET has been described as an example, but the present invention is also applicable to a p-channel MOS type FET. further,
The present invention is not limited to MOS type FETs, and is applicable to a semiconductor device in which a plurality of cells are arranged and formed according to a predetermined rule and the plurality of cells are connected in parallel. On-resistances of transistors, thyristors, IGBTs, etc. can be accurately measured in a wafer state.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オン抵抗を測定すべき半導体装置と同一ウェハ上に、そ
れぞれセル数が異なる複数のTEGを設け、各TEG内
で任意の1つのセルに隣接するセルの数に応じた抵抗値
をそのセルごとに未知数として設定し、その設定した抵
抗値と各TEGのオン抵抗の測定値とからなる連立方程
式を解いて各セルのオン抵抗の値を求めているので、大
電流を流すことができないウェハ状態でオン抵抗を測定
する場合においても、正確な値を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
A plurality of TEGs each having a different number of cells are provided on the same wafer as the semiconductor device whose ON resistance is to be measured, and a resistance value corresponding to the number of cells adjacent to any one cell in each TEG is set for each cell. Since it is set as an unknown number and the on-resistance value of each cell is obtained by solving a simultaneous equation consisting of the set resistance value and the measured on-resistance value of each TEG, in the wafer state where a large current cannot flow. An accurate value can be obtained even when measuring the on-resistance.

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

【図1】本発明の一実施例のTEGを表し、セルの配列
と、そのセルの配列において、任意の1つのセルに隣接
するセルの数を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a TEG according to an embodiment of the present invention, illustrating a cell array and the number of cells adjacent to any one cell in the cell array.

【図2】図1に示すTEGと同様に配列であり、異なる
セル数を有するTEGを表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing TEGs having an array similar to that of the TEGs shown in FIG. 1 and having different numbers of cells.

【図3】本発明の他の実施例のTEGを表し、セルが千
鳥配置に配列されたTEGを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a TEG according to another embodiment of the present invention, in which cells are arranged in a staggered arrangement.

【図4】一般的な縦構造MOS型FETの構成を説明す
る図であり、(a)は1セルのゲート領域とソース領域
のみを上から見た図、(b)は断面図である。
4A and 4B are diagrams illustrating a configuration of a general vertical structure MOS FET, in which FIG. 4A is a view of only a gate region and a source region of one cell as seen from above, and FIG. 4B is a sectional view.

【図5】図4に示すMOS型FETを構成するMOS型
FETセルが1つのみであった場合のキャリアの流れを
説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a carrier flow when there is only one MOS type FET cell forming the MOS type FET shown in FIG.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のセルを所定規則で配置して形成
し、前記複数のセルを並列接続してなる半導体装置の測
定方法において、 前記半導体装置と同一ウェハ上に形成されたそれぞれ前
記セル数が異なる複数のTEG内で、前記セルごとにそ
の隣接するセルの数に応じた抵抗値を未知数として設定
し、 前記設定された抵抗値と前記各TEGごとに測定したオ
ン抵抗の値とからなる連立方程式を解いて求まる前記設
定された抵抗値から前記半導体装置のオン抵抗値を得る
ことを特徴とする半導体装置の測定方法。
1. A method for measuring a semiconductor device in which a plurality of cells are arranged and formed according to a predetermined rule, and the plurality of cells are connected in parallel, wherein the number of cells each formed on the same wafer as the semiconductor device is measured. In a plurality of different TEGs, a resistance value corresponding to the number of adjacent cells is set as an unknown number for each cell, and the set resistance value and the on-resistance value measured for each TEG are included. A method for measuring a semiconductor device, wherein an on-resistance value of the semiconductor device is obtained from the set resistance value obtained by solving simultaneous equations.
【請求項2】 複数のセルを縦方向および横方向に等し
い間隔で配列して形成し、前記複数のセルを並列接続し
てなる半導体装置の測定方法において、 前記半導体装置と同一ウェハ上に形成されたそれぞれ前
記セル数が異なる3種類のTEG内で、隣接するセルを
4つ有するセルのオン抵抗値をRa 、隣接するセルを3
つ有するセルのオン抵抗値をRb 、隣接するセルを2つ
有するセルのオン抵抗値をRc と設定し、 前記設定された抵抗値と前記各TEGごとに測定したオ
ン抵抗の値とからなる連立方程式の解として求まる前記
a 、Rb 、およびRc から前記半導体装置のオン抵抗
値を得ることを特徴とする半導体装置の測定方法。
2. A method of measuring a semiconductor device, wherein a plurality of cells are arranged at equal intervals in a vertical direction and a horizontal direction, and the plurality of cells are connected in parallel, which is formed on the same wafer as the semiconductor device. In the three types of TEGs each having a different number of cells, the on-resistance value of a cell having four adjacent cells is Ra and the number of adjacent cells is three.
The on-resistance value of one cell is set as R b , the on-resistance value of a cell having two adjacent cells is set as R c, and the set resistance value and the on-resistance value measured for each TEG are set. A method for measuring a semiconductor device, wherein the on-resistance value of the semiconductor device is obtained from R a , R b , and R c obtained as a solution of the simultaneous equations
【請求項3】 複数のセルを千鳥配列に形成し、前記複
数のセルを並列接続してなる半導体装置の測定方法にお
いて、 前記半導体装置と同一ウェハ上に形成されたそれぞれ前
記セル数が異なる3種類のTEG内で、隣接するセルを
6つ有するセルのオン抵抗値をRa 、隣接するセルを4
つ有するセルのオン抵抗値をRb 、隣接するセルを3つ
有するセルのオン抵抗値をRc と設定し、 前記設定された抵抗値と前記各TEGごとに測定したオ
ン抵抗の値とからなる連立方程式の解として求まる前記
a 、Rb 、およびRc から前記半導体装置のオン抵抗
値を得ることを特徴とする半導体装置の測定方法。
3. A method for measuring a semiconductor device in which a plurality of cells are formed in a staggered arrangement and the plurality of cells are connected in parallel, wherein the number of the cells formed on the same wafer as the semiconductor device is different from each other. Within the TEG of the type, the on-resistance value of a cell having 6 adjacent cells is Ra , and the adjacent cell is 4
The on-resistance value of one cell is set to R b , the on-resistance value of a cell having three adjacent cells is set to R c, and the set resistance value and the on-resistance value measured for each TEG are set. A method for measuring a semiconductor device, wherein the on-resistance value of the semiconductor device is obtained from R a , R b , and R c obtained as a solution of the simultaneous equations
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9972705B2 (en) 2016-06-09 2018-05-15 Denso Corporation Method for manufacturing semiconductor device

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