JPH077064A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH077064A
JPH077064A JP14414293A JP14414293A JPH077064A JP H077064 A JPH077064 A JP H077064A JP 14414293 A JP14414293 A JP 14414293A JP 14414293 A JP14414293 A JP 14414293A JP H077064 A JPH077064 A JP H077064A
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JP
Japan
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memory circuit
cell
circuit
storage circuit
dummy
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Application number
JP14414293A
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English (en)
Inventor
Kozo Kanda
耕三 神田
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NEC Hiroshima Ltd
Original Assignee
Hiroshima Nippon Denki KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体記憶回路内の素子あるいはセルの電気的
特性モニターの手段として、本来の記憶回路部周辺に配
置されたダミー記憶回路内素子あるにはセルを利用する
ことで、実際の記憶回路内の素子あるいはセルに極めて
近い電気的特性を得る。 【構成】本来の記憶回路406と読み書きを制御する周
辺回路部401を基本とし、その間には、製品チップ内
でのパターンの疎密によって生じる加工偏差を抑制する
目的で、ダミー記憶回路402が配置される。このダミ
ー記憶回路内素子あるいはセル403から測定端子40
5まで査層配線404を用いて引き出し、電気的測定を
可能にした。注目素子403の位置を変えることによ
り、素子特性の製品チップ内位置依存性も得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に半導体記憶回路素子の電気的測定に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体記憶回路は図3−Aに示す
様に本来の記憶回路部302と読み書きを制御する周辺
回路部301を基本として、その間のダミー記憶回路3
03とチップ端に配置された素子特性モニター用のTE
G(Test ElementGroup)304を付
加した形で構成されていた。メモリ容量の大規模化に伴
い、微細加工時のチップ内寸法偏差が増大し、本来の記
憶回路部内の加工偏差が無視できなくなり、これを抑制
する目的で本来の記憶回路部周辺に、これと全く同様の
パターンを持つダミー記憶回路部(通常、数セル分)を
配置することで対応している。図3−Bに従来技術によ
るスタティックRAMメモリセルにおけるダミーセルの
縦断面図を示す。このダミー記憶回路部内のワード線3
07,ビット線305は電気的に接地電位に固定するこ
とにより、ダミー記憶回路部内セルは不活性化されてお
り、かつ本来の記憶回路部とは完全に絶縁されている。
この種のダミーセルは本来のSRAM記憶回路部同様M
OS型トランジスタと高抵抗負荷素子とから成る記憶素
子の繰り返しパターンで構成されている。記憶回路部
は、通常トランスファ・ゲート部とドライバトランジス
タ部とから成り、一導電型半導体結晶基体311の主表
面上に互いにフィールド絶縁膜309で絶縁分離され
る。そして、MOSトランジスタのゲート電極307は
半導体基体表面に形成されたゲート絶縁膜を介して形成
され、その一端が高抵抗負荷素子310に接続され、こ
れを経由して接地線に接続されるMOS型トランジスタ
のソース/ドレイン不純物領域308は、このゲート電
極307と自己整合的に基体と逆導電型不純物を導入し
て形成される。この不純物領域は、その一方が層間絶縁
膜に形成されたコンタクト孔を経由してビット線305
に接続される。しかし、本来の記憶回路セルとは異な
り、ダミー記憶回路部のビット線305は周辺回路へ引
き出さずに、接地配線層306に接続される。以上説明
した様に、ダミー記憶回路部の配線は全て接地線に接続
され、ダミー記憶回路内セルは不活性化されている。
【0003】一方、従来技術において、プロセス条件変
動をモニターする方法のひとつとして、チップ毎の各種
トランジスタ,コンタクト抵抗の電気的素子特性を測定
可能とするため、図3−Aに示す様に、各チップの周辺
部にTEG304を配置している。このTEGの構造
は、本来の記憶回路部内素子の設計パターンと同等ある
いは類似させており、本来の記憶回路内の素子特性を可
能な限り反映するように設計されており、その素子の両
端には、電気的測定端子が直接設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】TEG領域304は本
来の記憶回路部から離れた位置にあり、かつ孤立パター
ンであるため、実際の記憶回路セルと比較して、素子パ
ターンの疎密が大きく異なっている。このパターンの疎
密の差は加工寸法差を生じさせるので、従来のTEGに
よる素子特性評価は、厳密には実際の素子特性を反映し
ていないという大きな欠点があった。従って、記憶回路
部内での素子特性バラツキ(記憶回路内の場所依存性)
を調べることも不可能であった。加えて、素子周辺に測
定端子を持つTEG領域部304は、チップ占有面積が
大きく、高集積化を妨げるという欠点もある。一方、上
述した従来技術によるダミー記憶回路は、本来の記憶回
路に隣接し、かつ本来の記憶回路を囲う構造となってい
る為、ダミー記憶回路セルは本来の記憶回路セルとほぼ
同等の加工寸法を有する。ところが、ダミー記憶回路は
セルは電気的に不活性化する必要がある為、ダミー記憶
回路内の電源供給配線310,ワード線307,ビット
線305は常に接地電位に固定され、本来の記憶回路部
セルと同等の素子特性を有するダミー記憶回路部セルを
持ちながら、その素子特性を測定することができないと
いう欠点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のダミー記憶回路
は、本来の記憶回路と同様のパターンを持ち、本来の記
憶回路を囲う数セル分のパターンで構成されるダミー記
憶回路内の任意の素子あるいは任意セルをTEGパター
ンとして利用できる様、多層配線におり測定端子まで引
き出し、電気的に測定可能な構造を持つ。ただし、この
時ダミー記憶回路内の注目素子以外のセルは、電源供給
配線310,ワード線307,ビット線305を常に接
地電位に固定する構造となっており、従来技術と同様、
ダミー記憶回路内セルは電気的に不活性化している。
【0006】
【実施例】本発明について、図面を参照して説明する。
図1−Aは本発明の第1の実施例のダミー記憶回路配置
図である。従来技術との相違点は、ダミー記憶回路内素
子105を電気的測定できる様、多層配線により測定端
子106まで引き出されている点である。その測定素子
部105の縦断面図を図1−Bに示す。半導体基体11
3の一主表面のトランスファゲート部にはソース層11
0,ドレイン層114及びワード線用ゲート電極109
から成るMOSトランジスタが形成され、このMOSト
ランジスタのドレイン領域114には高抵抗負荷112
が接続されている。このトランスファトランジスタのソ
ース半導体層110には、第一の配線層108が接続さ
れ、測定端子Sまで引き出されている。一方、ドレイン
半導体層114は第一の配線層108に接続され、更に
第一の配線層108は第二の配線層107に接続され、
測定端子Dへ引き出される。このトランスファトランジ
スタのゲート電極109は隣接するビット線を用いて、
測定端子Gへ引き出される。前記測定端子S,D,Gに
外部電圧を直接印加することにより、本来の記憶回路と
同等の特性を有するトランスファトランジスタの特性を
測定することができる。また、注目素子を除いたダミー
記憶回路内セルは、従来のダミー記憶回路と同様、ビッ
ト線305,ワード線307を接地電位に固定されてお
り、本来の記憶回路及びダミー記憶回路内注目セルとは
電気的に絶縁されている。
【0007】第2−A図は本発明の第2の実施例のダミ
ー記憶回路内のセル特性評価用回路図である。第1の実
施例との相違点は、第1の実施例がダミー記憶回路内の
特定の素子に関する特性評価(トランジスタ特性,コン
タクト抵抗,層抵抗)であるのに対し、第2の発生部は
ダミー記憶回路内の1セルを基本としたセル特性評価で
あるという点である。以下、測定回路構成について説明
する。基本的にセルパターンは本来の記憶回路部と同様
である。ドライバトランジスタ205のドレインは接地
配線206に接続され、ドライバトランジスタ205の
ソースには高抵抗負荷203が接続され、電源供給配線
202へと接続され、ドライバトランジスタ205のゲ
ート電極を入力とし、ドライバトランジスタ205と、
高抵抗負荷203との接点Q2を出力とするインバータ
回路を構成している。これら2組のインバータ回路を構
成している。これら2組のインバータ回路の入出力を交
互に接続することにより、フリップフロップ回路を構成
し、記憶素子を成している。ダミー記憶回路農の他のセ
ルを不活性化する為、ワード線201は接地電位に固定
されている。ここで、接点Q1,Q2はトランスファト
ランジスタ204に接続せず、多層配線207を用いて
測定端子209,210まで引き出される。また、高抵
抗負荷203に接続される電源供給配線202は、多層
配線により電源電圧短資208へ導かれている。これら
測定端子209,210,電源電圧端子208により、
本来の記憶回路内と同等の特性を有するメモリセルの安
定性に関する電気的特性評価が可能となる。詳しくは、
まず、電源電圧端子208に通常使用する、内部電圧
(例えば、4V)を印加し、第1の測定端子209には
ハイレベル(例えば、5V)[あるいはローレベル(例
えば、0V)]を、第2の測定端子210には第1の測
定端子209と逆レベルを印加する。その後、測定端子
209,210を開放状態とし、内部抵抗の極めて大き
い電圧測定器を用いて測定端子209あるいは測定端子
210の電位の時間的推移をモニターする。
【0008】まず、正常なセルの場合について述べる。
ハイレベルの書き込みを行った接点Q1の電位は、図2
−Bに示すように初期印加電圧V1(例えば、5V)か
ら、ドライバトランジスタ205のオフ抵抗と高抵抗負
荷203の比によって決定される電圧V2(例えば、4
V)まで減少して、安定する。一方、ローレベルの書き
込みを行った接点Q1の電位は、図2−Cに示すよう
に、初期印加電圧0Vから、ドライバトランジスタ20
5のオン抵抗と高抵抗負荷203の比によって決定され
る電圧V3(例えば、0.7V)まで増加して安定す
る。この安定する電圧V2,V3のレベルによってセル
のアンバランス評価ができる。
【0009】次に、正常なセルでない場合について述べ
る。例えば接点Q1,Q2に存在する接合リークが大き
い場合や、接点Q1あるいはQ2が他の配線とのショー
トし、電荷のリークパスが存在する場合を考える。この
場合、測定端子209,210の電位の時か的推移は、
前述した正常セルの場合とは以下の様に異なってくる。
ハイレベルの書き込みを行った接点Q1の電位は、図2
−Dに示すように、初期印加電圧V1から徐々に減少
し、ある電圧V4(例えば、3V)でセルが反転し、そ
の後急速に電圧レベルが減少して電圧V3にて安定す
る。一方、ローレベルの書き込みを行った接点Q1の電
位は、図2−Eに示すように、初期印加電圧0Vから徐
々に増加し、ある電圧V5(例えば、2.5V)でセル
が反転し、その後急速に電圧レベルが増加して電圧V2
で安定する。
【0010】
【発明の効果】実施例1で述べたように、本来の記憶回
路と同等の素子特性を有するダミー記憶回路内素子を測
定端子より直接、電気的測定可能となることから、各種
トランジスタ,コンタクト抵抗の電気的素子特性をモニ
ターする手段としては最適である。また、これまで調査
不可能であったメモリセルアレイ部内での素子特性バラ
ツキも、図4に示す様に、測定しようとする素子403
のセル位置を変えたTEGを予め付加することで確認で
きる。更に、TEGの一部分をダミー記憶回路部内に組
み込むことによって、チップ面積の削減(1〜5%程度
削減)も可能である。
【0011】また、実施例2で述べたように、ダミー記
憶回路内セルの接点Q1,Q2から引き出された測定端
子209,210に書き込みに必要な電圧を印加した
後、測定端子209,210の電位の時間的推移をモニ
ターすることにより、本来の記憶回路内セルと同等のメ
モリセルの安定性評価及び接点Q1,Q2における大き
な電荷リークの有無が確認できる。この電気的測定を利
用することにより、製品不良原因の調査が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは本発明の第1の実施例の上面図、Bは本発
明の第1の実施例の縦断面図
【図2】Aは本発明の第2の実施例のダミー記憶回路内
セル特性評価用回路図、Bは側定端子D電圧推移(正常
セルのハイレベル書き込み後)、Cは測定端子D電圧推
移(正常セルのローレベル書き込み後)、Dは測定端子
D電圧推移(不良セルのハイレベル書き込み後、)Eは
測定端子D電圧推移(不良セルのローレベル書き込み
後)
【図3】メモリセルアレイ部内での素子特性バラツキ調
査用実施例の上面図
【図4】Aは従来法による実施例の上面図、Bは従来法
による実施例の縦断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体の一表面に形成され、半導体
    記憶回路と読み書きを制御する周辺回路との間に、本来
    の記憶回路内セルと同様のパターンを有するダミー記憶
    回路が設けられ、前記ダミー記憶回路内の任意素子ある
    いは任意セルから、直接電気的測定可能な構造を持つこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 直接電気的測定可能とする手段として、
    ダミー記憶回路内の任意素子あるいは任意セルから測定
    端子まで、多層配線により接続されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
JP14414293A 1993-06-16 1993-06-16 半導体集積回路 Pending JPH077064A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09213901A (ja) * 1996-01-30 1997-08-15 Nec Corp Tegを備えた半導体メモリおよびその検査方法
KR100284104B1 (ko) * 1996-07-15 2001-04-02 니시무로 타이죠 반도체장치및그제조방법,로직셀라이브러리및그제조방법,반도체집적회로및폴리데이터
KR100294962B1 (ko) * 1997-09-19 2001-07-12 가네꼬 히사시 모니터링패턴을갖는반도체메모리장치
JP2015122367A (ja) * 2013-12-20 2015-07-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2017208560A (ja) * 2017-07-07 2017-11-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法

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Effective date: 19990810