JPH08298274A - Evaluation method of interface level density of semiconductor element in lateral distribution - Google Patents

Evaluation method of interface level density of semiconductor element in lateral distribution

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JPH08298274A
JPH08298274A JP10357295A JP10357295A JPH08298274A JP H08298274 A JPH08298274 A JP H08298274A JP 10357295 A JP10357295 A JP 10357295A JP 10357295 A JP10357295 A JP 10357295A JP H08298274 A JPH08298274 A JP H08298274A
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drain
capacitance
interface state
gate electrode
voltage
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JP10357295A
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Eiji Uchida
英次 内田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To easily and accurately evaluating the interface level density of a semiconductor element in lateral distribution by a method wherein the capacity of a MOSFET is directly measured, and a distance from a gate edge is obtained. CONSTITUTION: A constant voltage is applied to a gate electrode 25 and a source 23 respectively, and a voltage applied to a drain 22 is changed to measure a capacity between the gate electrode 25 and a semiconductor substrate 21, and the interface level density of a semiconductor element in lateral distribution is measured basing on the capacity.

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、MOSFET構造を有
するゲート絶縁膜と半導体基板の界面に存在する界面準
位密度の横方向分布の評価に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to evaluation of lateral distribution of interface state density existing at an interface between a gate insulating film having a MOSFET structure and a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、文献:「Measurement of La
teral Diffusion Profiles
forSubmicrometer MOSFET’s
Katsuhiko KUBOTA et al.
Proc.IEEE 1991 Int. Confe
rence on Microelectronic
Test Structures, Vol.4,N
o.1,March 1991.pp169〜174」
に示されるものがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, reference: "Measurement of La
tial Diffusion Profiles
forSubmicrometer MOSFET's
Katsuhiko KUBOTA et al.
Proc. IEEE 1991 Int. Confe
Rence on Microelectronic
Test Structures, Vol. 4, N
o. 1, March 1991. pp169-174 "
There was something shown in.

【0003】従来、このような分野の測定は、チャージ
ポンピング法で行われており、図3に示すように、MO
SFETは、半導体基板1、ドレイン2、ソース3、ゲ
ート絶縁膜4、ゲート電極5からなり、MOSFET構
造のゲート絶縁膜4と半導体基板1の界面に存在する界
面準位密度の横方向分布測定を行う。すなわち、ゲート
電極印加用パルス電源6とドレイン電極印加用パルス電
源7と、半導体基板1とアース間に接続される直流電流
計8を用い、ソース3はアースへと接続して測定され
る。
Conventionally, measurement in such a field has been performed by the charge pumping method, and as shown in FIG.
The SFET is composed of a semiconductor substrate 1, a drain 2, a source 3, a gate insulating film 4 and a gate electrode 5, and is used to measure the lateral distribution of the interface state density existing at the interface between the gate insulating film 4 of the MOSFET structure and the semiconductor substrate 1. To do. That is, the source 3 is connected to the ground using the pulse power supply 6 for applying the gate electrode, the pulse power supply 7 for applying the drain electrode, and the direct current ammeter 8 connected between the semiconductor substrate 1 and the ground.

【0004】図4にゲート電極印加用パルス電源とドレ
イン電極印加用パルス電源からのパルス電圧印加時のタ
イミングを示す。図4(A)に示すように、ゲート電極
印加用パルス電源6では、MOSFETのチャネル領域
が蓄積状態(a)と反転状態(b)を交互に繰り返すよ
うに、電圧Va 及び電圧Vi を設定してパルス電圧を印
加する。
FIG. 4 shows the timing when the pulse voltage is applied from the gate electrode applying pulse power source and the drain electrode applying pulse power source. As shown in FIG. 4A, in the gate electrode applying pulse power supply 6, the voltage V a and the voltage V i are set so that the channel region of the MOSFET alternately repeats the accumulation state (a) and the inversion state (b). Set and apply pulse voltage.

【0005】そこで、nチャネルMOSFETでは、V
a <VFB,Vi >Vt のバイアス条件を満たさなければ
ならない。ここで、Vt は閾値電圧、VFBはフラットバ
ンド電圧を示す。pチャネルMOSFETでは、Va
t ,Vi <VFBのバイアス条件になるが、これ以降
は、全てnチャネルMOSFETについて説明する。p
チャネルMOSFETについても、バイアス条件を適切
に設定すれば同様の測定が可能である。同時に、ドレイ
ン電極印加用パルス電源7でも、図4(B)に示したタ
イミングにより、蓄積状態(Va 印加)時にドレイン
(パルス)電圧Vd を印加する。
Therefore, in the n-channel MOSFET, V
The bias condition of a <V FB , V i > V t must be satisfied. Here, V t is a threshold voltage and V FB is a flat band voltage. For p-channel MOSFET, V a >
The bias condition is V t , V i <V FB , but hereinafter, all n-channel MOSFETs will be described. p
The same measurement can be performed on the channel MOSFETs by setting the bias conditions appropriately. At the same time, the drain electrode application pulse power supply 7 also applies the drain (pulse) voltage V d in the accumulation state (V a application) at the timing shown in FIG. 4B.

【0006】図5は蓄積状態(Va 印加)時及び反転状
態(Vi 印加)時のドレイン近傍での空乏層の変化を示
す図である。ここで、11はpn接合、12は空乏層
端、13は正孔、14は電子である。蓄積状態時は、図
5(a)に示すように、チャネル領域では正孔13がゲ
ート絶縁膜4と半導体基板1の界面まで到達し、さら
に、ドレイン2中のxd まで到達する。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the depletion layer in the vicinity of the drain in the accumulation state (V a applied) and the inversion state (V i applied). Here, 11 is a pn junction, 12 is a depletion layer edge, 13 is a hole, and 14 is an electron. In the accumulated state, as shown in FIG. 5A, the holes 13 reach the interface between the gate insulating film 4 and the semiconductor substrate 1 in the channel region, and further reach x d in the drain 2.

【0007】反転状態時には、図5(b)に示すよう
に、チャネルが形成され、チャネル領域は電子14で満
たされる。ゲート絶縁膜4と半導体基板1の界面に存在
する界面準位は、正孔13と電子14を交互に捕獲する
ことができるため、両方のキャリアが交互に到達する領
域(チャネルからxd までの領域)では、界面準位密度
に対応した正孔電流が半導体基板1に流れる。
In the inverted state, a channel is formed and the channel region is filled with electrons 14, as shown in FIG. Since the interface states existing at the interface between the gate insulating film 4 and the semiconductor substrate 1 can alternately capture the holes 13 and the electrons 14, the regions where both carriers reach alternately (from the channel to x d (Region), a hole current corresponding to the interface state density flows in the semiconductor substrate 1.

【0008】よって、図3に示されているように、直流
電流計8により基板電流の直流成分を測定し、界面準位
密度を算出する。この基板電流は一般にチャージポンピ
ング電流と呼ばれている。次いで、界面準位密度の横方
向分布測定について説明する。この測定では、図4に示
されたタイミングでパルス電圧を印加するが、その際に
ドレイン電極印加用パルス電源7のドレイン電圧Vd
変化させ、チャージポンピング電流を直流電流計8で測
定する。このドレイン電圧Vd を変えることにより、ド
レイン電圧Vd に対応して、ドレインの空乏層幅が変化
するため、図5(a)に示すxd (ゲートエッジから正
孔13の到達位置までの距離)も変化する。
Therefore, as shown in FIG. 3, the DC component of the substrate current is measured by the DC ammeter 8 to calculate the interface state density. This substrate current is generally called a charge pumping current. Next, the measurement of the lateral distribution of the interface state density will be described. In this measurement, the pulse voltage is applied at the timing shown in FIG. 4. At that time, the drain voltage V d of the pulse electrode power supply 7 for applying the drain electrode is changed, and the charge pumping current is measured by the DC ammeter 8. By changing the drain voltage V d, in response to the drain voltage V d, the depletion layer width of the drain changes, from x d (gate edge shown in FIG. 5 (a) to reach the position of the hole 13 The distance) also changes.

【0009】このxd の変化は2次元のデバイスシミュ
レーションによって計算され、図6に示す関係が得られ
る。図6において、横軸はドレイン電圧Vd (V)、縦
軸はゲートエッジから正孔13の到達位置までの距離x
d (μm)を示している。図7は、図3の直流電流計で
測定されたチャージポンピング電流とドレイン(パル
ス)電圧Vd の関係を示す図である。この図において、
横軸はドレイン電圧Vd (V)、縦軸はチャージポンピ
ング電流ICP(A)を示している。
This change in x d is calculated by a two-dimensional device simulation, and the relationship shown in FIG. 6 is obtained. In FIG. 6, the horizontal axis represents the drain voltage V d (V), and the vertical axis represents the distance x from the gate edge to the arrival position of the holes 13.
d (μm) is shown. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the charge pumping current and the drain (pulse) voltage V d measured by the DC ammeter of FIG. In this figure,
The horizontal axis represents the drain voltage V d (V), and the vertical axis represents the charge pumping current I CP (A).

【0010】図6及び図7の結果から、次式を用いて界
面準位密度の横方向分布を算出することができる。 Nit(xd )=(1/q・f・w)(dIcp/dVd )/(dxd /dVd ) …(1) ここで、Nit(xd )はxd の地点における界面準位密
度、qは電気素量、fはパルス周波数、wはゲート幅、
cpはチャージポンピング電流、xd はゲートエッジか
らの距離、Vd はドレイン(パルス)電圧である。
From the results of FIGS. 6 and 7, the lateral distribution of the interface state density can be calculated using the following equation. N it (x d ) = (1 / qfw) (dI cp / dV d ) / (dx d / dV d ) ... (1) where N it (x d ) is at the point of x d Interface state density, q is elementary charge, f is pulse frequency, w is gate width,
I cp is the charge pumping current, x d is the distance from the gate edge, and V d is the drain (pulse) voltage.

【0011】図8に(1)式を用いて計算した界面準位
密度の横方向分布を示す。この図において、縦軸は界面
準位密度Nit(cm-2)、横軸はゲートエッジからの距
離xd (μm)を示している。
FIG. 8 shows the lateral distribution of the interface state density calculated using the equation (1). In this figure, the vertical axis represents the interface state density N it (cm −2 ) and the horizontal axis represents the distance x d (μm) from the gate edge.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた測定方法では、図6に示されたxd とVd の関係を
求めるために、2次元デバイスシミュレーターが必要で
あった。さらに、このシミュレーションを高精度に行う
ためには、正確にドレイン領域のドーパントの2次元プ
ロファイルを知る必要があるが、そのドーパントプロフ
ァイルを正確に求めることは非常に困難であった。
However, in the measuring method described above, a two-dimensional device simulator is required to obtain the relationship between x d and V d shown in FIG. Further, in order to perform this simulation with high accuracy, it is necessary to accurately know the two-dimensional profile of the dopant in the drain region, but it was very difficult to accurately obtain the dopant profile.

【0013】また、界面準位やゲート絶縁膜中の電荷が
多い場合には、xd が電荷状態に依存して変わってしま
い、シミュレーションで高精度にxd を求めることは困
難であった。本発明は、上記問題点を除去し、直接MO
SFETの容量測定により、ゲートエッジから正孔の到
達位置までの距離を求めることで、より簡便で高精度な
界面準位密度の横方向分布測定を行うことができる半導
体素子の界面準位密度の横方向分布の評価方法を提供す
ることを目的とする。
Further, when there are a lot of charges in the interface state or in the gate insulating film, x d changes depending on the charge state, and it has been difficult to obtain x d with high accuracy by simulation. The present invention eliminates the above-mentioned problems and directly implements MO
By obtaining the distance from the gate edge to the arrival position of the holes by measuring the capacitance of the SFET, the lateral distribution of the interface state density can be measured more simply and with high accuracy. It is intended to provide a method for evaluating a lateral distribution.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)半導体素子の界面準位密度の横方向分布の評価方
法において、MOSFETの容量測定によりゲートエッ
ジからの距離を算出するステップと、この算出された距
離に基づいて、チャージポンピング法により前記MOS
FETの界面準位密度を算出するステップとを施すよう
にしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides: (1) In a method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of a semiconductor device, the distance from the gate edge is measured by measuring the capacitance of the MOSFET. Based on the calculated distance and the charge pumping method.
And a step of calculating the interface state density of the FET.

【0015】(2)上記(1)記載の半導体素子の界面
準位密度の横方向分布の評価方法において、前記MOS
FETの容量測定は、ゲート電極及びソースにそれぞれ
一定電圧を印加するとともに、ドレインに電圧を変えて
印加し、前記ゲート電極及び半導体基板間の容量を測定
するようにしたものである。 (3)上記(2)記載の半導体素子の界面準位密度の横
方向分布の評価方法において、上記(2)記載のMOS
FETの容量測定に加えて、前記ゲート電極、ソース及
びドレインにそれぞれ一定電圧を印加し、ゲート電極及
びドレイン間の容量を測定するようにしたものである。
(2) In the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device described in (1) above, the MOS
In the capacitance measurement of the FET, a constant voltage is applied to the gate electrode and the source, and a voltage is changed and applied to the drain to measure the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate. (3) In the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device described in (2) above, the MOS described in (2) above is used.
In addition to the capacitance measurement of the FET, a constant voltage is applied to each of the gate electrode, the source and the drain, and the capacitance between the gate electrode and the drain is measured.

【0016】(4)半導体素子の界面準位密度の横方向
分布の評価方法において、MOSFETの容量測定によ
りゲートエッジからの距離を算出するステップと、この
算出された距離に基づいて、チャージポンピング法によ
り前記MOSFETの界面準位密度を算出するととも
に、ドレインの横方向のドーパント分布を同時に算出す
るようにしたものである。
(4) In the method of evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device, the step of calculating the distance from the gate edge by the capacitance measurement of the MOSFET, and the charge pumping method based on the calculated distance. Is used to calculate the interface state density of the MOSFET and simultaneously calculate the lateral dopant distribution of the drain.

【0017】(5)上記(4)記載の半導体素子の界面
準位密度の横方向分布の評価方法において、前記MOS
FETの容量測定は、ドレイン及びソースにそれぞれ一
定電圧を印加し、ゲート電極に電圧を変えて印加し、前
記ゲート電極及びドレイン間の容量を順次測定するよう
にしたものである。 (6)上記(4)記載の半導体素子の界面準位密度の横
方向分布の評価方法において、前記MOSFETの容量
測定は、ドレイン及びソースにそれぞれ一定電圧を印加
し、ゲート電極に電圧を変えて印加し、前記ゲート電極
及び半導体基板間の容量を順次測定するようにしたもの
である。
(5) In the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device described in (4) above, the MOS
In the capacitance measurement of the FET, a constant voltage is applied to each of the drain and the source, a voltage is changed and applied to the gate electrode, and the capacitance between the gate electrode and the drain is sequentially measured. (6) In the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of a semiconductor device described in (4) above, the capacitance of the MOSFET is measured by applying a constant voltage to the drain and the source and changing the voltage to the gate electrode. The voltage is applied and the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate is sequentially measured.

【0018】(7)上記(6)記載の半導体素子の界面
準位密度の横方向分布の評価方法において、上記(6)
記載のMOSFETの容量測定に加えて、ゲート電極、
ドレイン及びソースにそれぞれ一定電圧を印加し、前記
ゲート電極及びドレイン間の容量を測定するようにした
ものである。
(7) In the evaluation method of the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device as described in (6) above, the above (6)
In addition to the capacitance measurement of the described MOSFET, a gate electrode,
A constant voltage is applied to the drain and the source, respectively, and the capacitance between the gate electrode and the drain is measured.

【0019】[0019]

【作用】[Action]

(1)請求項1記載の半導体素子の界面準位密度の横方
向分布の評価方法によれば、MOSFETの容量測定に
よりゲートエッジからの距離xd を算出するステップ
と、この距離に基づいて、チャージポンピング法により
前記MOSFETの界面準位密度を算出するステップと
を施すようにしたので、従来のように、ゲートエッジか
らの距離xd を2次元デバイスシミュレータを用いて求
める必要がなくなり、また、このデバイスシミュレーシ
ョンを高精度に行うためのドーパントの正確な2次元プ
ロファイルを要することもない簡便な方法により、MO
SFETの界面準位密度を算出し、半導体素子の評価を
行うことができる。
(1) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor element according to claim 1, the step of calculating the distance x d from the gate edge by measuring the capacitance of the MOSFET, and the step of calculating the distance x d Since the step of calculating the interface state density of the MOSFET by the charge pumping method is performed, it is not necessary to obtain the distance x d from the gate edge using a two-dimensional device simulator as in the conventional case, and By a simple method that does not require an accurate two-dimensional dopant profile for performing this device simulation with high precision, MO
The interface state density of the SFET can be calculated and the semiconductor device can be evaluated.

【0020】(2)請求項2記載の半導体素子の界面準
位密度の横方向分布の評価方法によれば、2次元デバイ
スシミュレーションによる、面倒なゲートエッジからの
距離xd を求める必要がなく、高精度にxd を求めるこ
とができるため、より正確に界面準位密度の横方向分布
が測定できる。 (3)請求項3記載の半導体素子の界面準位密度の横方
向分布の評価方法によれば、上記(2)に加え、ゲート
長を高精度に求める必要がなく、簡単な回路構成で、M
OSFETの界面準位密度を算出し、半導体素子の評価
を行うことができる。
(2) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device according to the second aspect, it is not necessary to obtain the distance x d from the troublesome gate edge by the two-dimensional device simulation, Since x d can be obtained with high accuracy, the lateral distribution of the interface state density can be measured more accurately. (3) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device according to claim 3, in addition to (2) above, it is not necessary to obtain the gate length with high accuracy, and a simple circuit configuration is provided. M
The semiconductor element can be evaluated by calculating the interface state density of the OSFET.

【0021】(4)請求項4記載の半導体素子の界面準
位密度の横方向分布の評価方法によれば、MOSFET
の容量測定によりゲートエッジからの距離xd を算出す
るステップと、この算出された距離に基づいて、チャー
ジポンピング法により前記MOSFETの界面準位密度
を算出するとともに、ドレインの横方向のドーパント分
布を同時に算出することができる。
(4) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device according to claim 4, the MOSFET is
Calculating the distance x d from the gate edge by measuring the capacitance of the MOSFET, and calculating the interface state density of the MOSFET by the charge pumping method based on the calculated distance and determining the lateral dopant distribution of the drain. It can be calculated at the same time.

【0022】(5)請求項5記載の半導体素子の界面準
位密度の横方向分布の評価方法によれば、ドレイン及び
ソースにそれぞれ一定電圧を印加し、ゲート電極に電圧
を変えて印加し、ゲート電極及びドレイン間の容量を順
次測定する。したがって、2次元デバイスシミュレーシ
ョンにより面倒なゲートエッジからの距離xd を求める
必要がなく、ゲート電極のみの電圧変化によるゲート電
極及びドレイン間の容量測定で、簡単にMOSFETの
界面準位密度を算出するとともに、ドレインの横方向の
ドーパント分布を同時に算出することができる。
(5) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device according to the fifth aspect, a constant voltage is applied to the drain and the source, and a voltage is applied to the gate electrode while changing the voltage. The capacitance between the gate electrode and the drain is sequentially measured. Therefore, it is not necessary to calculate the distance x d from the gate edge by a two-dimensional device simulation, and the interface state density of the MOSFET can be easily calculated by measuring the capacitance between the gate electrode and the drain due to the voltage change of only the gate electrode. At the same time, the lateral dopant distribution of the drain can be calculated at the same time.

【0023】(6)請求項6記載の半導体素子の界面準
位密度の横方向分布の評価方法によれば、ドレイン及び
ソースにそれぞれ一定電圧を印加し、ゲート電極に電圧
を変えて印加し、ゲート電極及び半導体基板間の容量を
順次測定する。したがって、2次元デバイスシミュレー
ションによる面倒なゲートエッジからの距離xd を求め
る必要がなく、ゲート電極のみの電圧変化によるゲート
電極及び半導体基板間の容量測定で、簡単にMOSFE
Tの界面準位密度を算出するとともに、ドレインの横方
向のドーパント分布を同時に算出することができる。
(6) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device according to the sixth aspect, a constant voltage is applied to the drain and the source, and a voltage is applied to the gate electrode while changing the voltage. The capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate is sequentially measured. Therefore, it is not necessary to calculate the distance x d from the gate edge by a two-dimensional device simulation, and the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate can be easily measured by the voltage change of only the gate electrode.
It is possible to calculate the interface state density of T and simultaneously calculate the lateral dopant distribution of the drain.

【0024】(7)請求項7記載の半導体素子の界面準
位密度の横方向分布の評価方法によれば、上記(6)に
加え、ゲート長を高精度に求める必要がなく、簡単な回
路構成で、MOSFETの界面準位密度及びドレインの
横方向のドーパント分布を算出することができる。
(7) According to the method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device according to the seventh aspect, in addition to the above (6), it is not necessary to obtain the gate length with high accuracy, and a simple circuit is provided. With the configuration, the interface state density of the MOSFET and the lateral dopant distribution of the drain can be calculated.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本発明の第1実施例を示す半導体素子
の評価装置を示す図である。この図において、MOSF
ETは、半導体基板21、ドレイン22、ソース23、
ゲート絶縁膜24、ゲート電極25からなり、このMO
SFET構造のゲート絶縁膜24と半導体基板21の界
面に存在する界面準位密度の横方向分布測定を行う。す
なわち、ゲート電極印加用直流電源26とドレイン電極
印加用直流電源27を有し、半導体基板21とソース2
3はアースに接続され、ゲート電極印加用直流電源26
の一端とアース間には容量計28が接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this figure, MOSF
ET is a semiconductor substrate 21, a drain 22, a source 23,
The gate insulating film 24 and the gate electrode 25 are formed.
The lateral distribution measurement of the interface state density existing at the interface between the gate insulating film 24 of the SFET structure and the semiconductor substrate 21 is performed. That is, the semiconductor substrate 21 and the source 2 have a DC power supply 26 for applying a gate electrode and a DC power supply 27 for applying a drain electrode.
3 is connected to the ground, and the DC power supply 26 for applying the gate electrode
A capacitance meter 28 is connected between one end of the and the ground.

【0026】つまり、2つの直流電源26,27がそれ
ぞれゲート電極25、ドレイン22に接続され、容量計
28がゲート電極25と半導体基板21の間に接続され
ている。この図では、簡単化のためソース23は半導体
基板21に接続されているが、特にアースされている必
要はなく、任意の一定電位になっていてもよい。なお、
以下、各実施例に共通するが、容量計28における測定
値は、図1には図示しないが、マイクロプロセッサ(デ
ータロガー)に入力して、処理を行い、以下に示すゲー
トエッジからの距離xd を算出することができる。ま
た、MOSFETの界面準位密度の算出や、ドレインの
横方向のドーパント分布の算出にも同様の演算処理を行
うことができる。
That is, the two DC power supplies 26 and 27 are connected to the gate electrode 25 and the drain 22, respectively, and the capacitance meter 28 is connected between the gate electrode 25 and the semiconductor substrate 21. In this figure, the source 23 is connected to the semiconductor substrate 21 for simplification, but it does not need to be grounded in particular, and may have an arbitrary constant potential. In addition,
Although not shown in FIG. 1, the measurement value of the capacitance meter 28, which is common to each embodiment, is input to a microprocessor (data logger) for processing, and a distance x from a gate edge shown below is obtained. d can be calculated. Further, similar calculation processing can be performed for calculation of the interface state density of the MOSFET and calculation of the lateral dopant distribution of the drain.

【0027】電圧印加条件は、図4で示されたVa をゲ
ート電極印加用直流電源26からゲート電極25に印加
し、同様にVd をドレイン電極印加用直流電源27から
ドレイン22に印加する。そのときのゲート・基板間容
量を容量計28で測定することにより、図2に示された
ゲート・基板間容量とドレイン電圧Vd の関係が得られ
る。この場合には、Va は一定電圧であり、Vd を順次
変化させて、ゲート・基板間の容量を測定する。この図
2の測定結果から、次式を用いてxd を算出する。
As for the voltage application condition, V a shown in FIG. 4 is applied from the gate electrode application DC power supply 26 to the gate electrode 25, and similarly V d is applied from the drain electrode application DC power supply 27 to the drain 22. . By measuring the gate-substrate capacitance at that time with the capacitance meter 28, the relationship between the gate-substrate capacitance and the drain voltage V d shown in FIG. 2 can be obtained. In this case, V a is a constant voltage and V d is sequentially changed to measure the gate-substrate capacitance. From the measurement result of FIG. 2, x d is calculated using the following formula.

【0028】 xd =〔TOX/(εo εoxw)〕〔Cgb(0)−Cgb(Vd )〕+xd0 …(2) ここで、Cgbはゲート・基板間容量、εoxはゲート絶縁
膜の比誘電率、εo は真空の誘電率、wはゲート幅、T
OXはゲート絶縁膜、xd0はドレイン22において、ドレ
イン電圧が0Vのときにゲートエッジから正孔が到達す
るまでの距離である。
X d = [T OX / (ε o ε ox w)] [C gb (0) −C gb (V d )] + x d0 (2) where C gb is the gate-substrate capacitance, ε ox is the relative permittivity of the gate insulating film, ε o is the vacuum permittivity, w is the gate width, T
OX is the gate insulating film, and x d0 is the distance from the gate edge to the arrival of holes in the drain 22 when the drain voltage is 0V.

【0029】通常の製造工程で作製されたMOSFET
では、ドレイン22とソース23の2次元ドーパントプ
ロファイル形状及びドレイン22とソース23近傍のゲ
ート絶縁膜24の電荷分布はほとんど等しいので、ドレ
イン電圧とソース電圧が同じならば、xd とxS は等し
くなる。ここで、xS はソース23においてゲートエッ
ジから正孔が到達するまでの距離である。図1では、ソ
ース23がアースに接続されているので、ドレイン電極
印加用直流電源27に0Vを印加して、ゲート・基板間
容量を測定すると、次式により、xd0を算出することが
できる。
MOSFET manufactured by a normal manufacturing process
Since the two-dimensional dopant profile shapes of the drain 22 and the source 23 and the charge distribution of the gate insulating film 24 near the drain 22 and the source 23 are almost equal, x d and x S are equal if the drain voltage and the source voltage are the same. Become. Here, x S is the distance from the gate edge to the arrival of holes in the source 23. In FIG. 1, since the source 23 is connected to the ground, 0 V is applied to the drain electrode application DC power supply 27, and when the gate-substrate capacitance is measured, x d0 can be calculated by the following equation. .

【0030】 xd0=(1/2)[L−〔TOX/(εoxεo w)〕〔Cgb(0)−Cp 〕] …(3) ここで、Cp は配線及びパッドと半導体基板21の浮遊
容量、Lはゲート長である。したがって、図2で示され
た結果から、上記(2),(3)式を用いて、図6に示
されるようなxd とVd の関係を求めることができる。
X d0 = (1/2) [L- [T OX / (ε ox ε o w)] [C gb (0) -C p ]] (3) where C p is a wiring and a pad And the floating capacitance of the semiconductor substrate 21, and L is the gate length. Therefore, the relationship between x d and V d as shown in FIG. 6 can be obtained from the results shown in FIG. 2 by using the above equations (2) and (3).

【0031】チャージポンピング測定は、前述したよう
に従来方法を用いて行い、(1)式により界面準位密度
の横方向分布を求める。この第1実施例では、容量測定
から得られるxd の精度は、ゲート長Lの測定精度に強
く依存する。特に、ゲート電極25とドレイン22のオ
ーバーラップ領域又はゲート電極25とソース23のオ
ーバーラップ領域がゲート長Lに比べて非常に短い場合
には、ゲート長Lを極めて正確に測定する必要があり、
かなり測定が困難であった。そこで、ゲート長Lを測定
しなくてもxd を算出できる方法について以下に述べ
る。
The charge pumping measurement is performed by using the conventional method as described above, and the lateral distribution of the interface state density is obtained by the equation (1). In the first embodiment, the accuracy of x d obtained from the capacitance measurement strongly depends on the accuracy of measuring the gate length L. In particular, when the overlap region between the gate electrode 25 and the drain 22 or the overlap region between the gate electrode 25 and the source 23 is much shorter than the gate length L, it is necessary to measure the gate length L extremely accurately.
It was quite difficult to measure. Therefore, a method for calculating x d without measuring the gate length L will be described below.

【0032】図9は本発明の第2実施例を示す半導体素
子の評価装置を示す図である。この実施例では、容量計
28がゲート電極25とドレイン22に接続されている
以外は第1実施例と同じ接続になっている。電圧印加条
件は、図4で示されたVa をゲート電極印加用直流電源
26に印加し、同様にVd をドレイン電極印加用直流電
源27に印加する。ドレイン22と半導体基板21の間
の空乏層が狭くなるようにVd を印加した場合、例えば
dが0Vの場合には、その容量は次式で近似される。
FIG. 9 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the connection is the same as that of the first embodiment except that the capacitance meter 28 is connected to the gate electrode 25 and the drain 22. As the voltage application conditions, V a shown in FIG. 4 is applied to the gate electrode applying DC power supply 26, and similarly V d is applied to the drain electrode applying DC power supply 27. When V d is applied so that the depletion layer between the drain 22 and the semiconductor substrate 21 becomes narrow, for example, when V d is 0 V, the capacitance is approximated by the following equation.

【0033】 Cgd(0)=〔(εo εoxwxd0)/TOX〕+Cfr …(4) ここで、Cgdはゲート・ドレイン間容量、xd0はドレイ
ン22においてVd が0Vのときに、ゲートエッジから
正孔が到達するまでの距離、Cfrはゲート電極25とド
レイン22間のフリンジング容量である。したがって、
上記(2),(4)式より、 xd =〔TOX/(εoxεo w)〕[〔Cgb(0)−Cgb(Vd )+Cgd(0) −Cfr)] …(5) となり、ゲート長Lを測定しなくても、高精度にxd
求めることができる。
[0033] C gd (0) = [(ε o ε ox wx d0) / T OX ] + C fr ... (4) where, C gd is a gate-to-drain capacitance, x d0 V d at the drain 22 is 0V At this time, the distance from the gate edge to the arrival of holes, C fr is the fringing capacitance between the gate electrode 25 and the drain 22. Therefore,
From the above equations (2) and (4), x d = [T OX / (ε ox ε ow )] [[C gb (0) -C gb (V d ) + C gd (0) -C fr )] (5), x d can be obtained with high accuracy without measuring the gate length L.

【0034】以下に、界面準位密度の横方向分布測定と
同時にドレインのドーパント密度の横方向分布測定も可
能な方法について説明する。図10は本発明の第3実施
例を示す半導体素子の評価装置を示す図である。この実
施例の電源の接続は第2実施例と同様である。ただし、
この場合にはドレイン電圧Vd は一定電圧(例えば、0
V)であり、ゲート電圧Va を順次変化させて、ゲート
・ドレイン間容量を測定する。Vd はドレイン・基板間
の空乏層ができるだけ狭くなるように設定するのが望ま
しく、できれば、半導体基板21に対して順バイアスと
する。
A method capable of simultaneously measuring the lateral distribution of the interface state density and the lateral distribution of the drain dopant density will be described below. FIG. 10 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus showing a third embodiment of the present invention. The power supply connection of this embodiment is the same as that of the second embodiment. However,
In this case, the drain voltage V d is a constant voltage (for example, 0
V), the gate voltage V a is sequentially changed, and the gate-drain capacitance is measured. It is desirable to set V d so that the depletion layer between the drain and the substrate is as narrow as possible. If possible, the semiconductor substrate 21 is forward biased.

【0035】図11に第3実施例で得られたゲート・ド
レイン間容量とゲート電圧の関係を示す。図中で急激に
容量が増加しているところのゲート電圧が閾値電圧に相
当する。この閾値電圧よりも低い電圧領域の容量は次式
で近似される。 Cgd(Va )=〔(εo εoxwxd )/TOX〕+Cfr …(6) 上式から、ゲート電圧Va のときのxd が算出できる。
FIG. 11 shows the relationship between the gate-drain capacitance and the gate voltage obtained in the third embodiment. In the figure, the gate voltage where the capacitance is rapidly increasing corresponds to the threshold voltage. The capacitance in the voltage region lower than this threshold voltage is approximated by the following equation. From C gd (V a) = [(ε o ε ox wx d) / T OX ] + C fr ... (6) the above equation, x d when the gate voltage V a can be calculated.

【0036】チャージポンピング測定は、図3に示した
装置構成及び接続で行う。ただし、パルス電圧印加条件
は、従来方法と異なるので、以下に、図4を参照しつつ
説明する。ここでは、ゲート電極印加用直流電源に印加
するVi は固定された電圧であるが、Va を順次変化さ
せてチャージポンピング電流を直接電流計8(図3参
照)で測定する。その際のドレイン電極印加用直流電源
に印加するVd は、図11で示した容量測定で印加した
ドレイン電圧Vd に一致させる必要がある。
The charge pumping measurement is performed with the device configuration and connection shown in FIG. However, the pulse voltage application condition is different from that of the conventional method, and therefore will be described below with reference to FIG. Here, V i applied to the DC power supply for applying the gate electrode is a fixed voltage, but V a is sequentially changed and the charge pumping current is measured directly by the ammeter 8 (see FIG. 3). V d applied to the DC power supply for applying the drain electrode at that time needs to match the drain voltage V d applied in the capacitance measurement shown in FIG. 11.

【0037】図11の容量測定結果及び図12のチャー
ジポンピング電流測定結果から、次式を用いて界面準位
密度の横方向分布を算出することができる。 Nit(xd )=(1/q・f・w)(dIcp/dVa )/(dxd /dVa ) …(7) ドレイン22のドーパントの横方向分布は、図11の容
量測定結果に基づいて次式で算出する。
From the capacitance measurement result of FIG. 11 and the charge pumping current measurement result of FIG. 12, the lateral distribution of the interface state density can be calculated using the following equation. N it (x d ) = (1 / qfw) (dI cp / dV a ) / (dx d / dV a ) ... (7) The lateral distribution of the dopant of the drain 22 is the capacitance measurement of FIG. It is calculated by the following formula based on the result.

【0038】 Va =VFB−2φF −〔2εo εsiqN(2φF +Vd )〕1/2 /Cox …(8) ここで、VFBはフラットバンド電圧、φF はフェルミポ
テンシャル、εsiは半導体の比誘電率、Nはドーパント
密度である。図13に上記(8)式を用いて解析したド
レインの横方向のドーパントプロファイルを示す。
V a = V FB −2φ F − [2ε o ε si qN (2φ F + V d )] 1/2 / C ox (8) Here, V FB is a flat band voltage and φ F is a Fermi potential. , Ε si is the relative dielectric constant of the semiconductor, and N is the dopant density. FIG. 13 shows a lateral dopant profile of the drain analyzed by using the above equation (8).

【0039】図14は本発明の第4実施例を示す半導体
素子の評価装置を示す図である。この実施例の電源接続
は第1実施例と同じである。ただし、この場合には、ド
レイン電圧Vd は一定電圧、例えば0Vであり、ゲート
電圧Va を順次変化させてゲート・基板間容量を測定す
る。図15に第4実施例で得られたゲート・基板間容量
とゲート電圧の関係を示す。
FIG. 14 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The power supply connection of this embodiment is the same as that of the first embodiment. However, in this case, the drain voltage V d is a constant voltage, for example, 0 V, and the gate voltage V a is sequentially changed to measure the gate-substrate capacitance. FIG. 15 shows the relationship between the gate-substrate capacitance and the gate voltage obtained in the fourth embodiment.

【0040】この容量は次式で近似される。 Cgb(Va )=〔(εo εoxw)/TOX〕(L−xd −xS )+Cp …(9) ここで、xS はソース23において、ゲートエッジから
正孔が到達するまでの距離、Cp は配線及びパッドと基
板間の浮遊容量である。
This capacity is approximated by the following equation. C gb (V a ) = [(ε o ε ox w) / T OX ] (L−x d −x S ) + C p (9) Here, x S is the source 23, and holes from the gate edge. The distance to reach, C p, is the stray capacitance between the wiring and pad and the substrate.

【0041】上式から、ゲート電圧Va の時のxd を算
出できる。チャージポンピング測定及び界面準位密度の
横方向分布の算出方法及びドレインのドーパント密度の
横方向分布は本発明の第3実施例と同じである。本発明
の第4実施例では、容量測定から得られるxd の精度は
ゲート長Lの測定精度に依存している。そこで、第4実
施例に第2実施例を組み合わせることにより、ゲート長
Lを測定しなくてもxd を高精度に求めることができ
る。第2実施例で示した装置構成及び印加電圧方法を用
いてxd を算出した後、第4実施例に従って界面準位密
度の横方向分布及びドレインのドーパント密度の横方向
分布を算出する。
From the above equation, x d at the gate voltage V a can be calculated. The charge pumping measurement and the method for calculating the lateral distribution of the interface state density and the lateral distribution of the dopant density of the drain are the same as those in the third embodiment of the present invention. In the fourth embodiment of the present invention, the accuracy of x d obtained from the capacitance measurement depends on the accuracy of measuring the gate length L. Therefore, by combining the fourth embodiment with the second embodiment, x d can be obtained with high accuracy without measuring the gate length L. After calculating x d using the device configuration and the applied voltage method shown in the second embodiment, the lateral distribution of the interface state density and the lateral distribution of the drain dopant density are calculated according to the fourth embodiment.

【0042】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 (1)請求項1記載の発明によれば、MOSFETの容
量測定によりゲートエッジからの距離を算出するステッ
プと、この距離に基づいて、チャージポンピング法によ
り前記MOSFETの界面準位密度を算出するステップ
とを施すようにしたので、従来のように、ゲートエッジ
からの距離を2次元デバイスシミュレータを用いて求め
る必要がなくなり、また、このデバイスシミュレーショ
ンを高精度に行うためのドーパントの正確な2次元プロ
ファイルを要することもない簡便な方法により、MOS
FETの界面準位密度を算出し、半導体素子の評価を行
うことができる。
As described in detail above, according to the present invention, the following effects can be achieved. (1) According to the invention of claim 1, the step of calculating the distance from the gate edge by measuring the capacitance of the MOSFET, and the step of calculating the interface state density of the MOSFET by the charge pumping method based on this distance. Since it is necessary to determine the distance from the gate edge by using a two-dimensional device simulator as in the conventional method, the accurate two-dimensional profile of the dopant for performing the device simulation with high accuracy is eliminated. A simple method that does not require
The interface state density of the FET can be calculated and the semiconductor element can be evaluated.

【0044】(2)請求項2記載の発明によれば、2次
元デバイスシミュレーションによる面倒なゲートエッジ
からの距離xd を求める必要がなく、高精度にその距離
dを求めることができるため、より正確に界面準位密
度の横方向分布が測定できる。 (3)請求項3記載の発明によれば、上記(2)に加
え、ゲート長を高精度に求める必要がなく、簡単な回路
構成で、MOSFETの界面準位密度を算出し、半導体
素子の評価を行うことができる。
(2) According to the second aspect of the invention, since it is not necessary to obtain the distance x d from the gate edge which is troublesome by the two-dimensional device simulation, the distance x d can be obtained with high accuracy. The lateral distribution of the interface state density can be measured more accurately. (3) According to the invention described in claim 3, in addition to the above (2), it is not necessary to obtain the gate length with high accuracy, and the interface state density of the MOSFET is calculated with a simple circuit configuration, An evaluation can be done.

【0045】(4)請求項4記載の発明によれば、MO
SFETの容量測定により、ゲートエッジからの距離を
算出するステップと、この距離に基づいて、チャージポ
ンピング法により、前記MOSFETの界面準位密度を
算出するとともに、ドレインの横方向のドーパント分布
を同時に算出することができる。 (5)請求項5記載の発明によれば、ドレイン及びソー
スにそれぞれ一定電圧を印加し、ゲート電極に電圧を変
えて印加し、ゲート電極及びドレイン間の容量を順次測
定する。
(4) According to the invention described in claim 4, MO
Calculating the distance from the gate edge by measuring the capacitance of the SFET, and calculating the interface state density of the MOSFET by the charge pumping method based on this distance, and simultaneously calculating the lateral dopant distribution of the drain. can do. (5) According to the invention described in claim 5, a constant voltage is applied to each of the drain and the source, a voltage is changed and applied to the gate electrode, and the capacitance between the gate electrode and the drain is sequentially measured.

【0046】したがって、2次元デバイスシミュレーシ
ョンにより面倒なゲートエッジからの距離を求める必要
がなく、ゲート電極のみの電圧変化によるゲート電極及
びドレイン間の容量測定で、簡単にMOSFETの界面
準位密度を算出するとともに、ドレインの横方向のドー
パント分布を同時に算出することができる。 (6)請求項6記載の発明によれば、ドレイン及びソー
スにそれぞれ一定電圧を印加し、ゲート電極に電圧を変
えて印加し、ゲート電極及び半導体基板間の容量を順次
測定する。
Therefore, it is not necessary to obtain the distance from the gate edge by the two-dimensional device simulation, and the interface state density of the MOSFET can be easily calculated by measuring the capacitance between the gate electrode and the drain due to the voltage change of only the gate electrode. In addition, the lateral dopant distribution of the drain can be calculated at the same time. (6) According to the invention of claim 6, a constant voltage is applied to each of the drain and the source, the voltage is applied to the gate electrode while changing the voltage, and the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate is sequentially measured.

【0047】したがって、2次元デバイスシミュレーシ
ョンによる面倒なゲートエッジからの距離を求める必要
がなく、ゲート電極のみの電圧変化によるゲート電極及
び半導体基板間の容量測定で、簡単にMOSFETの界
面準位密度を算出するとともに、ドレインの横方向のド
ーパント分布を同時に算出することができる。 (7)請求項7記載の発明によれば、上記(6)に加
え、ゲート長を高精度に求める必要がなく、簡単な回路
構成で、MOSFETの界面準位密度及びドレインの横
方向のドーパント分布を算出することができる。
Therefore, it is not necessary to obtain a troublesome distance from the gate edge by a two-dimensional device simulation, and the interface state density of the MOSFET can be easily determined by measuring the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate due to the voltage change of only the gate electrode. In addition to the calculation, the lateral dopant distribution of the drain can be calculated at the same time. (7) According to the invention of claim 7, in addition to the above (6), it is not necessary to obtain the gate length with high accuracy, and the interface state density of the MOSFET and the dopant in the lateral direction of the drain are obtained with a simple circuit configuration. The distribution can be calculated.

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

【図1】本発明の第1実施例を示す半導体素子の評価装
置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例を示す半導体素子のドレイ
ン電圧とゲート・基板間容量特性図である。
FIG. 2 is a drain voltage and gate-substrate capacitance characteristic diagram of the semiconductor device showing the first embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体素子のチャージポンピング法の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor device charge pumping method.

【図4】従来の半導体素子のチャージポンピング法にお
けるパルス電圧印加時のタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart when a pulse voltage is applied in a conventional semiconductor device charge pumping method.

【図5】パルス電圧印加時のドレイン近傍での空乏層の
変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the depletion layer near the drain when a pulse voltage is applied.

【図6】ゲートエッジから正孔の到達位置までの距離と
ドレイン電圧の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a distance from a gate edge to a hole arrival position and a drain voltage.

【図7】チャージポンピング電流とドレイン電圧の関係
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a charge pumping current and a drain voltage.

【図8】界面準位密度の横方向プロファイルを示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing a lateral profile of interface state density.

【図9】本発明の第2実施例を示す半導体素子の評価装
置を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施例を示す半導体素子の評価
装置を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus showing a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3実施例による容量測定結果を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a capacitance measurement result according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3実施例によるチャージポンピン
グの測定結果を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing measurement results of charge pumping according to the third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3実施例による容量測定結果から
算出されたドレイン領域の横方向のドーパントプロファ
イルを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a lateral dopant profile of a drain region calculated from a capacitance measurement result according to a third example of the present invention.

【図14】本発明の第4実施例を示す半導体素子の評価
装置を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a semiconductor device evaluation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4実施例による容量測定結果を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a capacitance measurement result according to a fourth example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 半導体基板 22 ドレイン 23 ソース 24 ゲート絶縁膜 25 ゲート電極 26 ゲート電極印加用直流電源 27 ドレイン電極印加用直流電源 28 容量計 21 Semiconductor Substrate 22 Drain 23 Source 24 Gate Insulating Film 25 Gate Electrode 26 Gate Electrode Applying DC Power Supply 27 Drain Electrode Applying DC Power Supply 28 Capacitance Meter

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子の界面準位密度の横方向分布
の評価方法において、(a)MOSFETの容量測定に
よりゲートエッジからの距離を算出するステップと、
(b)該算出された距離に基づいて、チャージポンピン
グ法により前記MOSFETの界面準位密度を算出する
ステップとを施すことを特徴とする半導体素子の界面準
位密度の横方向分布の評価方法。
1. A method of evaluating a lateral distribution of an interface state density of a semiconductor device, the method comprising: (a) calculating a distance from a gate edge by measuring a capacitance of a MOSFET;
(B) A step of calculating the interface state density of the MOSFET by a charge pumping method based on the calculated distance, and a method for evaluating the lateral distribution of the interface state density of a semiconductor device.
【請求項2】 請求項1記載の半導体素子の界面準位密
度の横方向分布の評価方法において、前記MOSFET
の容量測定は、ゲート電極及びソースにそれぞれ一定電
圧を印加するとともに、ドレインに電圧を変えて印加
し、前記ゲート電極及び半導体基板間の容量を測定する
ことを特徴とする半導体素子の界面準位密度の横方向分
布の評価方法。
2. The method for evaluating the lateral distribution of interface state density of a semiconductor device according to claim 1, wherein the MOSFET is
The capacitance measurement is performed by applying a constant voltage to the gate electrode and the source, respectively, and changing the voltage to the drain to measure the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate. Evaluation method of lateral density distribution.
【請求項3】 請求項2記載の半導体素子の界面準位密
度の横方向分布の評価方法において、請求項2記載のM
OSFETの容量測定に加えて、ゲート電極、ソース及
びドレインにそれぞれ一定電圧を印加し、前記ゲート電
極及びドレイン間の容量を測定することを特徴とする半
導体素子の界面準位密度の横方向分布の評価方法。
3. The method according to claim 2, wherein the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device is evaluated.
In addition to the capacitance measurement of the OSFET, a constant voltage is applied to each of the gate electrode, the source and the drain to measure the capacitance between the gate electrode and the drain, thereby measuring the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device. Evaluation methods.
【請求項4】 半導体素子の界面準位密度の横方向分布
の評価方法において、(a)MOSFETの容量測定に
よりゲートエッジからの距離を算出するステップと、
(b)該算出された距離に基づいて、チャージポンピン
グ法により前記MOSFETの界面準位密度を算出する
とともに、ドレインの横方向のドーパント分布を同時に
算出することを特徴とする半導体素子の界面準位密度の
横方向分布の評価方法。
4. A method of evaluating a lateral distribution of an interface state density of a semiconductor device, the method comprising: (a) calculating a distance from a gate edge by measuring a capacitance of a MOSFET;
(B) An interface state density of the MOSFET is calculated by a charge pumping method based on the calculated distance, and a lateral dopant distribution of the drain is simultaneously calculated. Evaluation method of lateral density distribution.
【請求項5】 請求項4記載の半導体素子の界面準位密
度の横方向分布の評価方法において、前記MOSFET
の容量測定は、ドレイン及びソースにそれぞれ一定電圧
を印加し、ゲート電極に電圧を変えて印加し、前記ゲー
ト電極及びドレイン間の容量を順次測定することを特徴
とする半導体素子の界面準位密度の横方向分布の評価方
法。
5. The method according to claim 4, wherein the lateral distribution of the interface state density of the semiconductor device is evaluated.
The capacitance of the semiconductor device is characterized in that a constant voltage is applied to the drain and the source, a voltage is applied to the gate electrode while changing the voltage, and the capacitance between the gate electrode and the drain is sequentially measured. Evaluation method of lateral distribution of.
【請求項6】 請求項4記載の半導体素子の界面準位密
度の横方向分布の評価方法において、前記MOSFET
の容量測定は、ドレイン及びソースにそれぞれ一定電圧
を印加し、ゲート電極に電圧を変えて印加し、前記ゲー
ト電極及び半導体基板間の容量を順次測定することを特
徴とする半導体素子の界面準位密度の横方向分布の評価
方法。
6. The method for evaluating lateral distribution of interface state density of a semiconductor device according to claim 4, wherein the MOSFET is
The capacitance of the semiconductor device is characterized in that a constant voltage is applied to the drain and the source, a voltage is changed and applied to the gate electrode, and the capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate is sequentially measured. Evaluation method of lateral density distribution.
【請求項7】 請求項6記載の半導体素子の界面準位密
度の横方向分布の評価方法において、請求項6記載のM
OSFETの容量測定に加えて、ゲート電極、ドレイン
及びソースにそれぞれ一定電圧を印加し、前記ゲート電
極及びドレイン間の容量を測定することを特徴とする半
導体素子の界面準位密度の横方向分布の評価方法。
7. The method for evaluating lateral distribution of interface state density of a semiconductor device according to claim 6, wherein M according to claim 6 is used.
In addition to the capacitance measurement of the OSFET, a constant voltage is applied to each of the gate electrode, the drain, and the source to measure the capacitance between the gate electrode and the drain. Evaluation methods.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1312751C (en) * 2002-06-04 2007-04-25 联华电子股份有限公司 Method for directly calculating interface defect quantity of MOS FET
CN112542518A (en) * 2019-09-20 2021-03-23 长鑫存储技术有限公司 Semiconductor structure and capacitance detection method thereof

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