JPH11108985A - Mosfet overlap length measuring method - Google Patents

Mosfet overlap length measuring method

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JPH11108985A
JPH11108985A JP26582197A JP26582197A JPH11108985A JP H11108985 A JPH11108985 A JP H11108985A JP 26582197 A JP26582197 A JP 26582197A JP 26582197 A JP26582197 A JP 26582197A JP H11108985 A JPH11108985 A JP H11108985A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which enables the determining of a highly accurate overlap length L between a gate and a diffusion layer, free from effect on the non-linearity of a channel resistance as caused by a gate voltage even in a short channel MOSFET. SOLUTION: In a measuring method, a capacity-voltage characteristic of a MOS diode is measured to determine a flat band voltage from the maximum value and the minimum value of the capacity measured. Moreover, the dependence on the gate voltage of a capacity between a gate and a diffusion layer in a MOSFET is measured to define the capacity between the gate add the diffusion layer, at a point where the gate voltage gives the flat band voltage as first capacity value and the maximum value of the capacity between the gate and the diffusion layer as second capacity value. A gate side capacity is subtracted from the first and the second capacity values separately and then, the ratio of both the results is multiplied by the gate length of the MOSFET to determine an overlap length of the MOSFET.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はMOSFETの回路
パラメータ測定に関し、特にゲートと拡散層のオーバー
ラップ長測定方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to measurement of circuit parameters of a MOSFET, and more particularly to a method of measuring an overlap length between a gate and a diffusion layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ゲートと拡散層のオーバーラップ
長の測定は、論文IEEE ELECTRON DEVICE RETTERS, VOL.
EDL-1, No.9, pp.170-173,1980に示すように、電流電圧
特性から線形領域でチャネル抵抗を求め、各ゲート電圧
に対するチャネル抵抗のゲート長依存特性のグラフを描
き、その交点からオーバーラップ長ΔLを求めていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, the measurement of the overlap length between a gate and a diffusion layer has been described in the paper IEEE ELECTRON DEVICE RETTERS, VOL.
As shown in EDL-1, No. 9, pp. 170-173, 1980, the channel resistance was found in the linear region from the current-voltage characteristics, and a graph of the gate length dependence of the channel resistance for each gate voltage was drawn. From the overlap length ΔL.

【0003】図5を用いてその詳細を説明する。図5
(A)はチャネル抵抗の測定回路である。ゲート電極2
02にはゲート電圧201を加え、ドレイン電極204
にはドレイン電流計206を通してドレイン電圧207
を加え、ソース電極203及び基板電極205は低電位
に接続する。ゲート電圧を2点以上変え、ドレイン電圧
を0.1V程度の線形領域でドレイン電流Idを測定
し、チャネル抵抗RをR=Vd/Idとして求める。こ
の測定をゲート長Lを変えて行い、図5(B)に示すよ
うに各ゲート電圧毎にチャネル抵抗とゲート長Lの関係
をプロットし、その交点からオーバーラップ長ΔLが求
まる。
The details will be described with reference to FIG. FIG.
(A) is a circuit for measuring channel resistance. Gate electrode 2
02, a gate voltage 201 is applied and a drain electrode 204 is applied.
To the drain voltage 207 through the drain ammeter 206
And the source electrode 203 and the substrate electrode 205 are connected to a low potential. By changing the gate voltage at two or more points, the drain current Id is measured in a linear region where the drain voltage is about 0.1 V, and the channel resistance R is determined as R = Vd / Id. This measurement is performed by changing the gate length L, and the relationship between the channel resistance and the gate length L is plotted for each gate voltage as shown in FIG. 5B, and the overlap length ΔL is determined from the intersection.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこうした
従来技術の問題点として、図5(B)において、ゲート
長Lが小さくなるにつれて、チャネル抵抗の直線性が失
われて1点で交わらなくなり、オーバーラップ長ΔLが
求まらないという欠点がある。その理由はチャネル領域
の電荷がゲート電圧だけでなく、ソース・ドレイン領域
の空乏層電荷や電界が影響するという短チャネル効果が
生じるからである。つまり拡散層等に形成される寄生抵
抗によって、チャネル長がゼロになってもチャネル抵抗
はゼロにならない状態になっている。
However, as a problem of the prior art, as shown in FIG. 5B, as the gate length L is reduced, the linearity of the channel resistance is lost and the channel resistance does not intersect at one point. There is a disadvantage that the length ΔL cannot be determined. The reason is that a short channel effect occurs in which the charge in the channel region is affected by not only the gate voltage but also the charge in the depletion layer in the source / drain regions and the electric field. That is, due to the parasitic resistance formed in the diffusion layer or the like, the channel resistance does not become zero even when the channel length becomes zero.

【0005】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を改良するものであって、短チャネルMOSFETに於
ても、ゲート電圧によるチャネル抵抗の非直線性の影響
を受けずに、より高精度なゲートと拡散層のオーバーラ
ップ長ΔLを求める方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the above-mentioned disadvantages of the prior art. Even in a short-channel MOSFET, it is possible to obtain a higher accuracy without being affected by the nonlinearity of the channel resistance due to the gate voltage. It is another object of the present invention to provide a method for calculating the overlap length ΔL between the gate and the diffusion layer.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下に示すような基本的な技術構成を採用す
るものである。すなわち本発明の第1の態様は、MOS
ダイオードの容量−電圧特性を測定し、測定した容量の
最大値と最小値とからフラットバンド電圧を求め、MO
SFETのゲート/拡散層間容量のゲート電圧依存特性
を測定し、ゲート電圧が前記フラットバンド電圧となる
点のゲート/拡散層間容量を第1の容量値とし、ゲート
/拡散層間容量の最大値を第2の容量値とし、第1及び
第2の容量値からそれぞれゲート側面容量を差し引いた
後、両者の比に前記MOSFETのゲート長を乗じてM
OSFETオーバーラップ長を求めることを特徴とする
MOSFETオーバーラップ長測定方法である。
The present invention employs the following basic technical structure to achieve the above object. That is, the first embodiment of the present invention
The capacitance-voltage characteristics of the diode are measured, and the flat band voltage is determined from the maximum and minimum values of the measured capacitance.
A gate voltage dependence characteristic of the gate / diffusion interlayer capacitance of the SFET is measured, the gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the gate voltage becomes the flat band voltage is set as a first capacitance value, and the maximum value of the gate / diffusion interlayer capacitance is set as the first capacitance value. After subtracting the gate side surface capacitance from the first and second capacitance values, respectively, and multiplying the ratio of the two by the gate length of the MOSFET, M
This is a method for measuring the overlap length of a MOSFET, wherein the overlap length is determined.

【0007】本発明の第2の態様はまた、MOSダイオ
ードの容量−電圧特性を測定し、測定した容量の最大値
と最小値とからフラットバンド電圧を求め、MOSFE
Tのゲート/拡散層間容量のゲート電圧依存特性を測定
し、ゲート電圧が前記フラットバンド電圧となる点のゲ
ート/拡散層間容量を第1の容量値とし、ここで、別に
複数のゲート長のMOSFETを作成してそれぞれのM
OSFETを強反転状態下にゲート容量を測定してゲー
ト容量のゲート長依存特性を求め、ゲート容量が前記第
1の容量値と等しくなる点からMOSFETオーバーラ
ップ長を求めることを特徴とするMOSFETオーバー
ラップ長測定方法である。
In a second aspect of the present invention, a capacitance-voltage characteristic of a MOS diode is measured, and a flat band voltage is obtained from a maximum value and a minimum value of the measured capacitance.
The gate voltage dependence characteristic of the gate / diffusion interlayer capacitance of T is measured, and the gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the gate voltage becomes the flat band voltage is defined as a first capacitance value. To create each M
Measuring the gate capacitance of the OSFET under a strong inversion state to obtain a gate length dependence characteristic of the gate capacitance, and obtaining a MOSFET overlap length from a point where the gate capacitance becomes equal to the first capacitance value. This is a lap length measuring method.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明は上記したような技術的構
成を採用したことにより、図1に示されるような測定フ
ローが実行される。更に当該フローチャートに示される
フローの最終工程「オーバーラップ長を計算する」には
2つの手法が用いられうる。まず初めに、フラットバン
ド電圧Vfbを求めるため、大面積MOSダイオードの
高周波容量−電圧特性(C−V特性)を測定する。次
に、短チャネルMOSFETを用いて、C−V特性の最
大値Cmaxと最小値Cminを利用してフラットバン
ド時の容量Cfbを計算してフラットバンド電圧Vfb
を求める。次に、オーバーラップ容量Covlを求める
ため、MOSFETのゲート/拡散層間容量のゲート電
圧依存特性を測定する。そしてゲート電圧がフラットバ
ンド電圧Vfbとなる点からオーバーラップ容量Cov
lを求める。オーバーラップ容量Covlと全ゲート容
量Callとからそれぞれ側面容量Cfを差し引いた
後、両者の比にMOSFETのゲート長Lを乗じて、オ
ーバーラップ長ΔLを求める。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The measurement flow as shown in FIG. 1 is executed by adopting the above-mentioned technical configuration in the present invention. Further, two methods can be used for the final step “calculate the overlap length” of the flow shown in the flowchart. First, in order to obtain the flat band voltage Vfb, the high frequency capacity-voltage characteristics (CV characteristics) of the large area MOS diode are measured. Next, using a short-channel MOSFET, the capacitance Cfb at the time of flat band is calculated using the maximum value Cmax and the minimum value Cmin of the CV characteristic, and the flat band voltage Vfb is calculated.
Ask for. Next, in order to obtain the overlap capacitance Covl, the gate voltage dependence of the gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET is measured. Then, from the point where the gate voltage becomes the flat band voltage Vfb, the overlap capacitance Cov is obtained.
Find l. After subtracting the side surface capacitance Cf from the overlap capacitance Covl and the total gate capacitance Call, respectively, the overlap ratio is multiplied by the gate length L of the MOSFET to obtain the overlap length ΔL.

【0009】或は第2の手法として、上記したオーバー
ラップ容量Covlを求めた後、別に用意した複数個の
MOSFETについてゲート容量を求めてゲート容量の
チャネル依存特性を求め、そのオーバーラップ容量Co
vlと全ゲート容量特性値との交点からオーバーラップ
長を求めることができる。
Alternatively, as a second technique, after the above-mentioned overlap capacitance Covl is obtained, the gate capacitance is obtained for a plurality of separately prepared MOSFETs to obtain the channel-dependent characteristics of the gate capacitance.
The overlap length can be determined from the intersection of vl and the total gate capacitance characteristic value.

【0010】[0010]

【実施例】以下に本発明に係るMOSFETオーバーラ
ップ長測定方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説
明する。すなわち図1は本発明に係るMOSFETオー
バーラップ長測定方法の1具体例を示すフローチャート
であって、MOSダイオードの容量−電圧特性(C−V
特性)を測定し、測定した容量の最大値Cmaxと最小
値Cminとからフラットバンド電圧Vfbを求め、次
にMOSFETのゲート/拡散層間容量のゲート電圧依
存特性を測定し、ゲート電圧が前記フラットバンド電圧
Vfbとなる点のゲート/拡散層間容量を第1の容量値
Covlとし、ゲート/拡散層間容量の最大値を第2の
容量値Callとし、第1の容量値Covl及び第2の
容量値Callからそれぞれゲート側面容量Cfを差し
引いた後、両者の比に前記MOSFETのゲート長Lを
乗じてMOSFETオーバーラップ長ΔL求める工程が
示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific example of a method for measuring a MOSFET overlap length according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. That is, FIG. 1 is a flowchart showing one specific example of the MOSFET overlap length measuring method according to the present invention, and shows the capacitance-voltage characteristics (CV
Characteristics), a flat band voltage Vfb is obtained from the measured maximum value Cmax and minimum value Cmin, and then the gate voltage dependence of the MOSFET gate / diffusion interlayer capacitance is measured. The gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the voltage Vfb is reached is defined as a first capacitance value Covl, the maximum value of the gate / diffusion interlayer capacitance is defined as a second capacitance value Call, and the first capacitance value Covl and the second capacitance value Call are defined. After subtracting the gate side face capacitance Cf from the above, the process of multiplying the ratio of the two by the gate length L of the MOSFET to obtain the MOSFET overlap length ΔL is shown.

【0011】図2及び図3に本発明の第1の実施例を示
す。図2(A)は、大面積MOSダイオードの高周波C
−V特性の測定のための回路である。容量測定器101
はHP4275Aを用いている。大面積MOSダイオー
ドのゲート電極104に容量測定器の高電位端子102
を接続し、大面積MOSダイオードの基板電極105に
容量測定器の低電位端子103を接続している。容量測
定は、周波数1MHz程度の高周波で行い、容量測定器
内部の直流電圧を変化させて、図2(B)に示すような
C−V特性を測定する。
FIGS. 2 and 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a high-frequency C of a large-area MOS diode.
This is a circuit for measuring the -V characteristic. Capacity measuring device 101
Uses HP4275A. The high potential terminal 102 of the capacitance measuring device is connected to the gate electrode 104 of the large area MOS diode.
And the low potential terminal 103 of the capacitance measuring device is connected to the substrate electrode 105 of the large area MOS diode. The capacitance is measured at a high frequency of about 1 MHz, and the CV characteristic as shown in FIG. 2B is measured by changing the DC voltage inside the capacitance measuring device.

【0012】次にフラットバンド電圧Vfbの計算を行
う。フラットバンド電圧Vfbの計算方法は、4063
A半導体パラメータ解析システムVol.II(6−75
〜6−78)及びVLSIデバイスの物理(p70〜p
76)を参照した。まず図2(B)において、容量の最
大値Cmaxと最小値Cminを読み取る。これにより
最大空乏層幅Xdを求める。
Next, calculation of the flat band voltage Vfb is performed. The calculation method of the flat band voltage Vfb is 4063
A Semiconductor Parameter Analysis System Vol. II (6-75
6-78) and the physics of VLSI devices (p70-p
76). First, in FIG. 2B, the maximum value Cmax and the minimum value Cmin of the capacitance are read. Thereby, the maximum depletion layer width Xd is obtained.

【0013】Xd=εsi・εo・A・(Cmax−C
min)/(Cmax・Cmin) ここでεsiは基板(シリコン)の比誘電率、εoは真
空の誘電率、Aは大面積MOSダイオードの面積であ
る。空乏層幅が最大となるのは、表面ポテンシャルφs
=2φf(フェルミ順位)となる場合であり、次の2式
を解いて基板の不純物濃度Nsubを求める。
Xd = εsi · εo · A · (Cmax−C
min) / (Cmax · Cmin) where εsi is the relative dielectric constant of the substrate (silicon), εo is the dielectric constant of vacuum, and A is the area of the large-area MOS diode. The maximum width of the depletion layer is due to the surface potential φs
= 2φf (Fermi order), and the following two equations are solved to find the impurity concentration Nsub of the substrate.

【0014】 φs=q・Nsub/(2・εsi・εo)・Xd2 φf=k・T/q・ln(Nsub/ni) ここでqは電子の電荷量、kはボルツマン定数、Tは絶
対温度、niは真性キャリア密度である。次にフラット
バンド状態における空乏層容量Cdを求める。 Cd=εsi・εo・A/λ λ=(εsi・εo・k・T/(q2 ・Nsub))
1/2 最後にフラットバンド容量Cfbを求める。
Φs = q · Nsub / (2 · εsi · εo) · Xd 2 φf = k · T / q · ln (Nsub / ni) where q is the electron charge, k is Boltzmann's constant, and T is absolute The temperature, ni, is the intrinsic carrier density. Next, the depletion layer capacitance Cd in the flat band state is determined. Cd = εsi · εo · A / λ λ = (εsi · εo · k · T / (q 2 · Nsub))
1/2 last to determine the flat-band capacity Cfb.

【0015】 Cfb=Cmax・Cd/(Cmax+Cd) このようして、以上に測定した高周波C−V特性より、
C=Cfbとなる点からフラットバンド電圧Vfbを求
める。次に、以下に示す通り、短チャネル型MOSFE
Tの各電極を図3(A)のように接続してゲート電圧依
存特性を測定し、オーバーラップ容量Covlを求め
る。図3(A)において容量測定器101は図2(A)
と同じものである。MOSFETのゲート電極106を
容量測定器101の高電位端子102に接続し、MOS
FETのソース電極107とドレイン電極108を容量
測定器101の低電位端子103に接続し、MOSFE
Tの基板電極109は接地している。
Cfb = Cmax · Cd / (Cmax + Cd) Thus, from the high-frequency CV characteristics measured above,
The flat band voltage Vfb is obtained from the point where C = Cfb. Next, as shown below, the short channel type MOSFE
Each electrode of T is connected as shown in FIG. 3A, and the gate voltage dependence characteristic is measured to determine the overlap capacitance Covl. In FIG. 3A, the capacitance measuring device 101 is shown in FIG.
Is the same as The gate electrode 106 of the MOSFET is connected to the high potential terminal 102 of the capacitance measuring device 101,
The source electrode 107 and the drain electrode 108 of the FET are connected to the low potential terminal 103 of the capacitance measuring device 101,
The T substrate electrode 109 is grounded.

【0016】まずMOSFETのゲート/拡散層間容量
を測定する。測定方法はSolid-state Electronics Vol.
33, No.12, pp.1650-1652, 1990 に記載されたAccumula
tionChannel Method を用いている。ゲート/拡散層間
容量の測定は、周波数10KHz程度の低周波で行い、
容量測定器内部の直流電圧を変化させて、図3(B)に
示すようなゲート/拡散層間容量のゲート電圧依存特性
を測定する。
First, the gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET is measured. The measurement method is Solid-state Electronics Vol.
Accumula described in No. 33, No. 12, pp. 1650-1652, 1990.
The tionChannel Method is used. The measurement of the gate / diffusion interlayer capacitance is performed at a low frequency of about 10 KHz,
The gate voltage dependence of the gate / diffusion interlayer capacitance as shown in FIG. 3B is measured by changing the DC voltage inside the capacitance measuring device.

【0017】オーバーラップ容量Covlは、ゲート電
圧=Vfbとなる点のゲート/拡散層間容量で求める。
また全ゲート容量Callをゲート電圧依存特性の最大
値から求める。最後にオーバーラップ長ΔLを求める。
オーバーラップ容量Covl及び全ゲート容量Call
は、ゲートの側面容量Cfを含んでいるので、Cfを考
慮して計算する。
The overlap capacitance Covl is obtained from the gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the gate voltage = Vfb.
Further, the total gate capacitance Call is determined from the maximum value of the gate voltage dependence characteristic. Finally, the overlap length ΔL is obtained.
Overlap capacitance Covl and total gate capacitance Call
Includes the side surface capacitance Cf of the gate, and is calculated in consideration of Cf.

【0018】Cf=2・εox・εo/π・ln(1+
tpoly/tox) ここでεoxはゲート酸化膜の比誘電率、tpolyは
ゲートポリシリ膜厚、toxはゲート酸化膜厚である。
オーバーラップ長ΔLは以下の式で求まる。 ΔL=L・(Covl−Cf)/(Call−Cf) ここでLはMOSFETのゲート長である。なおΔL
は、ソース側とドレイン側のそれぞれのオーバーラップ
長を合計した値である。
Cf = 2 · εox · εo / π · ln (1+
Here, εox is the relative dielectric constant of the gate oxide film, tpoly is the gate polysilicon film thickness, and tox is the gate oxide film thickness.
The overlap length ΔL is obtained by the following equation. ΔL = L · (Covl−Cf) / (Call−Cf) where L is the gate length of the MOSFET. Note that ΔL
Is a value obtained by summing the respective overlap lengths on the source side and the drain side.

【0019】図4に本発明の第2実施例を示す。当該第
2実施例は、強反転状態でのゲート容量のゲート長依存
特性を用いて、ゲート容量=Covlとなる点からオー
バーラップ長ΔLを求める方法である。具体的には、M
OSダイオードの容量−電圧特性(C−V特性)を測定
し、測定した容量の最大値Cmaxと最小値Cminと
からフラットバンド電圧Vfbを求め、MOSFETの
ゲート/拡散層間容量のゲート電圧依存特性を測定し、
ゲート電圧が前記フラットバンド電圧Vfbとなる点の
ゲート/拡散層間容量を第1の容量値Covlとし、こ
の後の工程は、第1の実施例と異なり、別に互いに異な
るゲート長を有する複数のMOSFETを作成してそれ
ぞれのMOSFETを強反転状態下にゲート容量を測定
してゲート容量のゲート長依存特性を求め、ゲート容量
が前記第1の容量値Covlと等しくなる点からMOS
FETオーバーラップ長を求めることを特徴とするMO
SFETオーバーラップ長測定方法である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The second embodiment is a method of obtaining the overlap length ΔL from the point where the gate capacitance = Covl, using the gate length dependence of the gate capacitance in the strong inversion state. Specifically, M
The capacitance-voltage characteristic (CV characteristic) of the OS diode is measured, a flat band voltage Vfb is obtained from the measured maximum value Cmax and minimum value Cmin, and the gate voltage dependence characteristic of the MOSFET gate / diffusion interlayer capacitance is calculated. Measure,
The gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the gate voltage becomes the flat band voltage Vfb is defined as a first capacitance value Covl. In the subsequent steps, a plurality of MOSFETs having different gate lengths different from each other are different from the first embodiment. And the gate capacitance of each MOSFET is measured under a strong inversion state to determine the gate length-dependent characteristics of the gate capacitance.
MO characterized by finding FET overlap length
This is an SFET overlap length measuring method.

【0020】オーバーラップ容量Covlの求め方まで
は第1の実施例と同一なので説明を省略する。次に、図
4(A)のように接続し、ゲート容量のゲート長L依存
特性を測定する。図4(A)の接続と図3(A)の接続
との違いは、MOSFETの基板電極109を容量測定
器101の低電位端子103へ接続した点である。ゲー
ト容量の測定は、複数のMOSFETでゲート長の異な
るものを用意し、それぞれに周波数10KHz程度の低
周波で行い、容量測定器内部の直流電圧はMOSFET
が強反転するよう十分高い電圧、好ましくは最大規格電
圧を与えてゲート容量を測定する。この測定をゲート長
Lの異なる複数のMOSFETで行い、図4(B)に示
すようなゲート容量のL依存特性のグラフを求める。
Since the method of obtaining the overlap capacitance Covl is the same as that of the first embodiment, the description is omitted. Next, the connection is made as shown in FIG. 4A, and the gate length L dependence characteristic of the gate capacitance is measured. The difference between the connection in FIG. 4A and the connection in FIG. 3A is that the substrate electrode 109 of the MOSFET is connected to the low potential terminal 103 of the capacitance measuring device 101. The gate capacitance is measured by preparing a plurality of MOSFETs having different gate lengths, each of which is performed at a low frequency of about 10 KHz.
The gate capacitance is measured by applying a voltage high enough to strongly reverse the voltage, preferably a maximum standardized voltage. This measurement is performed for a plurality of MOSFETs having different gate lengths L, and a graph of the L dependency of the gate capacitance as shown in FIG. 4B is obtained.

【0021】図4(B)において、ゲート容量=Cov
lとなる点からオーバーラップ長ΔLを求める。この方
法は、実施例1に比べてゲート側面容量を計算しなくて
もよいというメリットがある。なお本発明における方法
の特徴は例えば次のように表せる。すなわち第1の実施
例については、同一ウエハ上に形成された大面積MOS
ダイオードと短チャネルMOSFETにおけるMOSF
ETのオーバーラップ長測定方法であって、(a)MO
Sダイオードの容量−電圧特性を測定する工程、(b)
測定した容量の最大値と最小値とからフラットバンド電
圧を求める工程、(c)MOSFETのゲート/拡散層
間容量のゲート電圧依存特性を測定する工程、(d)ゲ
ート電圧が前記フラットバンド電圧となる点のゲート/
拡散層間容量を検出してこれを第1の容量値とし、そし
てゲート/拡散層間容量の最大値を第2の容量値とする
工程、(e)第1及び第2の容量値からそれぞれゲート
側面容量を差し引いた後、両者の比を求め、その後当該
比の値に前記MOSFETのゲート長を乗じてMOSF
ETオーバーラップ長を求める工程とから構成されてい
ることを特徴とするMOSFETオーバーラップ長測定
方法。
In FIG. 4B, gate capacitance = Cov
The overlap length ΔL is obtained from the point where 1 is obtained. This method has an advantage that it is not necessary to calculate the gate side surface capacitance as compared with the first embodiment. The features of the method of the present invention can be expressed, for example, as follows. That is, in the first embodiment, a large area MOS formed on the same wafer is used.
MOSF in diodes and short channel MOSFETs
The method for measuring the overlap length of ET, comprising:
Measuring the capacitance-voltage characteristic of the S diode, (b)
A step of obtaining a flat band voltage from the measured maximum value and the minimum value of the capacitance; (c) a step of measuring a gate voltage dependent characteristic of a gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET; and (d) a gate voltage is the flat band voltage. Point gate /
Detecting the inter-diffusion interlayer capacitance and setting it as a first capacitance value, and setting the maximum value of the gate / diffusion interlayer capacitance as a second capacitance value; (e) gate side surfaces from the first and second capacitance values, respectively; After subtracting the capacitance, the ratio between the two is obtained, and then the value of the ratio is multiplied by the gate length of the MOSFET to obtain a MOSF.
Determining a ET overlap length.

【0022】また第2に実施例については、同一ウエハ
上に形成された大面積MOSダイオードと短チャネルM
OSFETにおけるMOSFETのオーバーラップ長測
定方法であって、(a)MOSダイオードの容量−電圧
特性を測定する工程、(b)測定した容量の最大値と最
小値とからフラットバンド電圧を求める工程、(c)M
OSFETのゲート/拡散層間容量のゲート電圧依存特
性を測定する工程、(d)ゲート電圧が前記フラットバ
ンド電圧となる点のゲート/拡散層間容量を検出してこ
れを第1の容量値とし、そしてゲート/拡散層間容量の
最大値を第2の容量値とする工程、(e)さらに、複数
のゲート長のMOSFETを使用してそれぞれのMOS
FETの強反転状態におけるゲート容量を測定し、ゲー
ト容量のゲート長依存特性を求める工程、(f)ゲート
容量が前記第1の容量値と等しくなる点をMOSFET
オーバーラップ長として決定する工程とから構成される
ことを特徴とするMOSFETオーバーラップ長測定方
法。
In the second embodiment, a large-area MOS diode and a short-channel MOS diode formed on the same wafer are used.
A method for measuring the overlap length of a MOSFET in an OSFET, comprising: (a) a step of measuring a capacitance-voltage characteristic of a MOS diode; (b) a step of obtaining a flat band voltage from the measured maximum and minimum values of the capacitance; c) M
Measuring the gate voltage-dependent characteristics of the gate / diffusion interlayer capacitance of the OSFET; (d) detecting the gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the gate voltage becomes the flat band voltage and setting this as a first capacitance value; A step of setting the maximum value of the gate / diffusion interlayer capacitance to a second capacitance value; (e) further, each MOSFET using a MOSFET having a plurality of gate lengths;
Measuring the gate capacitance in the strongly inverted state of the FET to determine the gate length dependence of the gate capacitance, and (f) determining the point at which the gate capacitance becomes equal to the first capacitance value by using a MOSFET.
Determining the overlap length.

【0023】さらに本発明はこれら方法をコンピュータ
に実行させるためのプログラムを記録した記録媒体をも
包合するものである。
Further, the present invention also includes a recording medium on which a program for causing a computer to execute these methods is recorded.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、短チャネルMOSFE
Tに於ても、ゲート電圧の影響を受けずにオーバーラッ
プ長を正確に求めることができる。また、同時にオーバ
ーラップ容量を求めることができる。その理由は、C−
V特性から求めたフラットバンド電圧を用いてオーバー
ラップを求め、オーバーラップ長を求めているからであ
る。
According to the present invention, a short channel MOSFE is provided.
Also at T, the overlap length can be accurately obtained without being affected by the gate voltage. At the same time, the overlap capacity can be obtained. The reason is C-
This is because the overlap is obtained by using the flat band voltage obtained from the V characteristic, and the overlap length is obtained.

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

【図1】図1は本発明の測定フローを示す図。FIG. 1 is a diagram showing a measurement flow of the present invention.

【図2】図2は本発明の第1の実施例の前半の工程を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing the first half of the steps of the first embodiment of the present invention.

【図3】図3は本発明の第1の実施例の後半の工程を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a latter half of the steps of the first embodiment of the present invention.

【図4】図4は本発明の第2の実施例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】図5は従来例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・容量測定器(HP4275A) 102・・・容量測定高電位端子 103・・・容量測定低電位端子 104・・・MOS容量ゲート電極 105・・・MOS容量基板電極 106・・・MOSFETゲート電極 107・・・MOSFETソース電極 108・・・MOSFETドレイン電極 109・・・MOSFET基板電極 201・・・ゲート電圧(Vg) 202・・・MOSFETゲート電極 203・・・MOSFETソース電極 204・・・MOSFETドレイン電極 205・・・MOSFET基板電極 206・・・ドレイン電流計(Id) 207・・・ドレイン電圧(Vd) 101 Capacitance measuring device (HP4275A) 102 Capacitance measuring high potential terminal 103 Capacitance measuring low potential terminal 104 MOS gate electrode 105 MOS substrate electrode 106 MOSFET gate Electrode 107: MOSFET source electrode 108: MOSFET drain electrode 109: MOSFET substrate electrode 201: Gate voltage (Vg) 202: MOSFET gate electrode 203: MOSFET source electrode 204: MOSFET Drain electrode 205: MOSFET substrate electrode 206: Drain ammeter (Id) 207: Drain voltage (Vd)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MOSダイオードの容量−電圧特性を測
定し、測定した容量の最大値と最小値とからフラットバ
ンド電圧を求め、MOSFETのゲート/拡散層間容量
のゲート電圧依存特性を測定し、ゲート電圧が前記フラ
ットバンド電圧となる点のゲート/拡散層間容量を第1
の容量値とし、ゲート/拡散層間容量の最大値を第2の
容量値とし、第1及び第2の容量値からそれぞれゲート
側面容量を差し引いた後、両者の比に前記MOSFET
のゲート長を乗じてMOSFETオーバーラップ長を求
めることを特徴とするMOSFETオーバーラップ長測
定方法。
1. A capacitance-voltage characteristic of a MOS diode is measured, a flat band voltage is determined from a maximum value and a minimum value of the measured capacitance, and a gate voltage dependence characteristic of a MOSFET gate / diffusion interlayer capacitance is measured. The gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the voltage becomes the flat band voltage is the first
, And the maximum value of the gate / diffusion interlayer capacitance is taken as the second capacitance value. After subtracting the gate side surface capacitance from the first and second capacitance values, respectively,
A MOSFET overlap length by multiplying the MOSFET overlap length by a gate length of the MOSFET.
【請求項2】 同一ウエハ上に形成された大面積MOS
ダイオードと短チャネルMOSFETを用いることを特
徴とする請求項1記載のMOSFETオーバーラップ長
測定方法。
2. A large area MOS formed on the same wafer
2. The method for measuring a MOSFET overlap length according to claim 1, wherein a diode and a short channel MOSFET are used.
【請求項3】 MOSダイオードの容量−電圧特性を測
定し、測定した容量の最大値と最小値とからフラットバ
ンド電圧を求め、MOSFETのゲート/拡散層間容量
のゲート電圧依存特性を測定し、ゲート電圧が前記フラ
ットバンド電圧となる点のゲート/拡散層間容量を第1
の容量値とし、別に互いに異なるゲート長を有する複数
のMOSFETを作成してそれぞれのMOSFETを強
反転状態下にゲート容量を測定してゲート容量のゲート
長依存特性を求め、ゲート容量が前記第1の容量値と等
しくなる点からMOSFETオーバーラップ長を求める
ことを特徴とするMOSFETオーバーラップ長測定方
法。
3. A capacitance-voltage characteristic of a MOS diode is measured, a flat band voltage is determined from a maximum value and a minimum value of the measured capacitance, and a gate voltage dependence characteristic of a gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET is measured. The gate / diffusion interlayer capacitance at the point where the voltage becomes the flat band voltage is the first
, A plurality of MOSFETs having different gate lengths are separately formed, and the gate capacitance is measured for each MOSFET under the strong inversion state to determine the gate length dependence of the gate capacitance. A MOSFET overlap length is determined from a point at which the capacitance value becomes equal to the capacitance value of the MOSFET.
【請求項4】 同一ウエハ上に形成された大面積MOS
ダイオードと短チャネルMOSFETを用いることを特
徴とする請求項3記載のMOSFETオーバーラップ長
測定方法。
4. A large area MOS formed on the same wafer
4. The method according to claim 3, wherein a diode and a short-channel MOSFET are used.
【請求項5】 強反転状態は当該MOSFETに、その
MOSFETの最大規格電圧を印加することを特徴とす
る請求項3または4記載のMOSFETオーバーラップ
長測定方法。
5. The MOSFET overlap length measuring method according to claim 3, wherein in the strong inversion state, a maximum standard voltage of the MOSFET is applied to the MOSFET.
【請求項6】 同一ウエハ上に形成された大面積MOS
ダイオードと短チャネルMOSFETにおけるMOSF
ETのオーバーラップ長測定方法であって、(a)MO
Sダイオードの容量−電圧特性を測定する工程、(b)
測定した容量の最大値と最小値とからフラットバンド電
圧を求める工程、(c)MOSFETのゲート/拡散層
間容量のゲート電圧依存特性を測定する工程、(d)ゲ
ート電圧が前記フラットバンド電圧となる点のゲート/
拡散層間容量を検出してこれを第1の容量値とし、そし
てゲート/拡散層間容量の最大値を第2の容量値とする
工程、(e)第1及び第2の容量値からそれぞれゲート
側面容量を差し引いた後、両者の比を求め、その後当該
比の値に前記MOSFETのゲート長を乗じてMOSF
ETオーバーラップ長を求める工程とから構成されてい
ることを特徴とするMOSFETオーバーラップ長測定
方法。
6. A large area MOS formed on the same wafer
MOSF in diodes and short channel MOSFETs
The method for measuring the overlap length of ET, comprising:
Measuring the capacitance-voltage characteristic of the S diode, (b)
A step of obtaining a flat band voltage from the measured maximum value and the minimum value of the capacitance; (c) a step of measuring the gate voltage dependence of the gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET; and (d) the gate voltage becomes the flat band voltage. Point gate /
Detecting the inter-diffusion interlayer capacitance and setting it as a first capacitance value, and setting the maximum value of the gate / diffusion inter-layer capacitance as a second capacitance value; (e) gate side surfaces from the first and second capacitance values, respectively; After subtracting the capacitance, the ratio between the two is obtained, and then the value of the ratio is multiplied by the gate length of the MOSFET to obtain a MOSF.
Determining a ET overlap length.
【請求項7】 同一ウエハ上に形成された大面積MOS
ダイオードと短チャネルMOSFETにおけるMOSF
ETのオーバーラップ長測定方法であって、(a)MO
Sダイオードの容量−電圧特性を測定する工程、(b)
測定した容量の最大値と最小値とからフラットバンド電
圧を求める工程、(c)MOSFETのゲート/拡散層
間容量のゲート電圧依存特性を測定する工程、(d)ゲ
ート電圧が前記フラットバンド電圧となる点のゲート/
拡散層間容量を検出してこれを第1の容量値とし、そし
てゲート/拡散層間容量の最大値を第2の容量値とする
工程、(e)さらに、互いに異なるゲート長を有する複
数のMOSFETを使用してそれぞれのMOSFETの
強反転状態におけるゲート容量を測定し、ゲート容量の
ゲート長依存特性を求める工程、(f)ゲート容量が前
記第1の容量値と等しくなる点をMOSFETオーバー
ラップ長として決定する工程とから構成されることを特
徴とするMOSFETオーバーラップ長測定方法。
7. A large area MOS formed on the same wafer
MOSF in diodes and short channel MOSFETs
The method for measuring the overlap length of ET, comprising:
Measuring the capacitance-voltage characteristic of the S diode, (b)
A step of obtaining a flat band voltage from the measured maximum value and the minimum value of the capacitance; (c) a step of measuring the gate voltage dependence of the gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET; and (d) the gate voltage becomes the flat band voltage. Point gate /
Detecting the inter-diffusion interlayer capacitance and setting the same as a first capacitance value, and setting the maximum value of the gate / diffusion inter-layer capacitance to a second capacitance value; (e) furthermore, a plurality of MOSFETs having different gate lengths from each other; Measuring the gate capacitance in the strong inversion state of each MOSFET to determine the gate length dependence of the gate capacitance, and (f) defining the point where the gate capacitance becomes equal to the first capacitance value as the MOSFET overlap length. Determining a MOSFET overlap length.
【請求項8】 強反転状態は当該MOSFETに、その
MOSFETの最大規格電圧を印加することを特徴とす
る請求項7記載のMOSFETオーバーラップ長測定方
法。
8. The MOSFET overlap length measuring method according to claim 7, wherein the maximum inversion voltage of the MOSFET is applied to the MOSFET in the strong inversion state.
【請求項9】 コンピュータに、MOSダイオードの容
量−電圧特性を測定し、測定した容量の最大値と最小値
とからフラットバンド電圧を求め、MOSFETのゲー
ト/拡散層間容量のゲート電圧依存特性を測定し、ゲー
ト電圧が前記フラットバンド電圧となる点のゲート/拡
散層間容量を第1の容量値とし、ゲート/拡散層間容量
の最大値を第2の容量値とし、第1及び第2の容量値か
らそれぞれゲート側面容量を差し引いた後、両者の比に
前記MOSFETのゲート長を乗じてMOSFETオー
バーラップ長を求めるMOSFETオーバーラップ長測
定方法を実行させるためのプログラムを記録したことを
特徴とする記録媒体。
9. A computer measures a capacitance-voltage characteristic of a MOS diode, obtains a flat band voltage from a maximum value and a minimum value of the measured capacitance, and measures a gate voltage dependence characteristic of a MOSFET gate / diffusion interlayer capacitance. A gate / diffusion interlayer capacitance at a point where the gate voltage becomes the flat band voltage is defined as a first capacitance value; a maximum value of the gate / diffusion interlayer capacitance is defined as a second capacitance value; Recording a program for executing a MOSFET overlap length measuring method for obtaining a MOSFET overlap length by multiplying a ratio of the two by a gate length of the MOSFET after subtracting a gate side surface capacitance from each of them. .
【請求項10】 コンピュータに、MOSダイオードの
容量−電圧特性を測定し、測定した容量の最大値と最小
値とからフラットバンド電圧を求め、MOSFETのゲ
ート/拡散層間容量のゲート電圧依存特性を測定し、ゲ
ート電圧が前記フラットバンド電圧となる点のゲート/
拡散層間容量を第1の容量値とし、別に複数のゲート長
のMOSFETを作成してそれぞれのMOSFETを強
反転状態下にゲート容量を測定してゲート容量のゲート
長依存特性を求め、ゲート容量が前記第1の容量値と等
しくなる点からMOSFETオーバーラップ長を求める
MOSFETオーバーラップ長測定方法を実行させるた
めのプログラムを記録した記録媒体。
10. A computer measures the capacitance-voltage characteristics of a MOS diode, obtains a flat band voltage from the maximum and minimum values of the measured capacitance, and measures the gate voltage dependency of the gate / diffusion interlayer capacitance of the MOSFET. And the gate / point at the point where the gate voltage becomes the flat band voltage
Using the diffusion interlayer capacitance as the first capacitance value, separately fabricating MOSFETs with a plurality of gate lengths, measuring the gate capacitance of each MOSFET under a strong inversion state, and determining the gate length dependent characteristic of the gate capacitance, A recording medium storing a program for executing a MOSFET overlap length measuring method for obtaining a MOSFET overlap length from a point where the first capacitance value becomes equal to the first capacitance value.
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