JPH11214463A - 評価用半導体装置及びそれを用いたデバイスパラメータ抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＤＤ構造の電界効果トランジスタにおける
低濃度拡散領域の抵抗値を正確に求めることができる評
価用半導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 評価用電界効果トランジスタ１０は、ゲ
ート電極１１と、このゲート電極１１の両端からデザイ
ンルールで規定される最小間隔幅を示す距離Ｌ１（例え
ば、０．５μｍ）の位置でオーミックコンタクトする第
１ソース評価用電極１４ｓ１及び第１ドレイン評価用電
極１４ｄ１とを備えるとともに、ゲート電極１１の両端
から前記距離Ｌ１よりは遠い距離Ｌ２（例えば、４．０
μｍ）の第２の位置でオーミックコンタクトする第２ソ
ース評価用電極１４ｓ２及び第２ドレイン評価用電極１
４ｄ２を備え、各評価用電極間の抵抗値を求めること
で、低濃度拡散領域の抵抗値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、いわゆるＬＤＤ
（Ｌｉｇｈｔ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造の電界効
果型トランジスタの回路シミュレーション用パラメータ
を求めるための評価用半導体装置及びそれを用いたデバ
イスパラメータ抽出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路シミュレーションを行うにあたって
は、ＳＰＩＣＥ（Simulation Programwith IC Emphasis
）シミュレータなどの回路シミュレータに組み込まれ
たデバイスモデルが実際のデバイス特性を再現するよう
に、トランジスタ特性等のパラメータ抽出が行われる。
この抽出されたパラメータに基づき回路シミュレーショ
ンを行うことで、回路特性等が算出される。このトラン
ジスタ特性等を示すパラメータは、回路シミュレーショ
ンにおいて重要なファクタであり、特に重要なファクタ
となるパラメータは、実際に試作されたサンプルを実測
し、その結果によって求められている。

【０００３】電界効果トランジスタの回路シミュレーシ
ョン用パラメータであるピンチオフ領域長を正確に求め
るデバイスパラメータ抽出装置が、特公平７−７３１２
９号公報に提案されている。このデバイスパラメータ抽
出装置は、試作された複数のゲート長が異なる電界効果
トランジスタを用いて、各電界効果トランジスタにゲー
ト電圧を印加して抵抗値を算出する。そして、デバイス
パラメータ抽出装置は、これらの抵抗値とゲート長と関
係に基づきピンチオフ点を算出して、回路シミュレーシ
ョンのパラメータとなるドレイン領域からピンチオフ点
までのピンチオフ領域長を算出している。

【０００４】また、電界効果トランジスタの実効的チャ
ネル長等の回路シミュレーション用パラメータを求める
方法が、特開昭５４−２６６６７号公報に提案されてい
る。この方法は、試作されたゲート長の異なる複数の電
界効果トランジスタについて、ドレイン電圧が微小なと
きのソース・ドレイン間の抵抗値をそれぞれ測定するこ
とで前記パラメータを算出している。

【０００５】ところで、近年、ＭＩＳ（Metal Insulato
r Semiconductor ）型或いはＭＯＳ（Metal Oxide Semi
conductor ）型の電界効果トランジスタにおいては、ド
レイン領域の端部における電界集中を緩和するために、
ソース及びドレインを形成する高濃度不純物拡散領域の
ゲート電極側に前記高濃度不純物拡散領域よりも不純物
の濃度が低い低濃度不純物拡散領域を設けたいわゆるＬ
ＤＤ構造の電界効果トランジスタが用いられている。こ
のＬＤＤ構造の電界効果トランジスタに関するパラメー
タも回路シミュレーションを行う場合には必要であり、
特に、このＬＤＤ構造の電界効果トランジスタにおいて
は、ドレイン電流に影響を及ぼす低濃度不純物拡散領域
の抵抗値を示すパラメータを求めることが、回路シミュ
レーションを精度よく行うためには必要とされている。

【０００６】前記ＬＤＤ構造の電界効果型トランジスタ
の低濃度不純物拡散領域の抵抗値を評価可能な評価用素
子が、特開平６−２３６９１２号公報に提案されてい
る。この評価用素子には、少なくとも２個のダミーゲー
ト電極が互いに近接するように形成されており、そのダ
ミーゲート電極間に不純物を注入し低濃度不純物拡散領
域が形成され、その低濃度不純物拡散領域上にダミーサ
イドウォールが形成されている。そして、ダミーゲート
電極間の抵抗値を測定することで、低濃度不純物拡散領
域における抵抗値を抽出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の特公平７−７３
１２９号公報に提案されているデバイスパラメータ抽出
装置で行われる手法、又は特開昭５４−２６６６７号公
報に提案されている方法を用いて、ＬＤＤ構造の評価用
電界効果トランジスタの低濃度不純物拡散領域、高濃度
不純物拡散領域、コンタクト抵抗、及び配線抵抗を含む
寄生抵抗値を求めることはできる。しかし、前述の手法
又は方法では、ＬＤＤ構造の電界効果トランジスタの構
成について考慮したものではないので、回路シミュレー
ションにおいて重要なパラメータである低濃度不純物拡
散領域の抵抗値だけを求めることはできない。従って、
ドレイン電流に影響を及ぼす低濃度不純物拡散領域の抵
抗値を示すパラメータを求めることはできず、回路シミ
ュレーションの精度を向上させることができないという
問題がある。

【０００８】また、特開平６−２３６９１２号公報に提
案されている評価用素子を用いて、ＬＤＤ構造の評価用
電界効果トランジスタの低濃度不純物拡散領域の抵抗値
を示すパラメータを求めることも考えられる。しかし、
ＬＤＤ構造の電界効果トランジスタでは、高濃度不純物
拡散領域の形成時の横方向拡散によって、低濃度不純物
拡散領域と高濃度不純物拡散領域との間における不純物
の濃度分布は段階的になっている。前記評価用素子を用
いる場合には、低濃度不純物拡散領域の濃度分布が均一
な部分の抵抗値しか求めることができないので、低濃度
不純物拡散領域と高濃度不純物拡散領域との間における
段階的な不純物の濃度分布が反映された抵抗値を求める
ことができないという問題がある。

【０００９】また、前記評価用素子で求めた低濃度不純
物拡散領域の抵抗値を用いてＬＤＤ構造の低濃度不純物
拡散領域の抵抗値を求める場合、対象となるＬＤＤ構造
の電界効果トランジスタの低濃度不純物拡散領域の長さ
を求める必要がある、しかしながら、この低濃度不純物
拡散領域の正確な長さを求めることは、低濃度不純物拡
散領域と高濃度不純物拡散領域との間では、不純物の濃
度分布が段階的であるため困難である。このため前記評
価用素子では、正確な低濃度不純物拡散領域の抵抗値を
算出することができず、回路シミュレーションの精度を
向上させることができないという問題がある。

【００１０】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
てなされたものにして、回路シミュレーションの精度を
向上させるために、いわゆるＬＤＤ構造の電界効果トラ
ンジスタにおける低濃度不純物拡散領域の抵抗値を正確
に求めることができる評価用半導体装置及びそれを用い
たデバイスパラメータ抽出装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の評価用半導体
装置は、電界効果トランジスタのソース及びドレインを
形成する高濃度不純物拡散領域のゲート電極側に隣接し
て前記高濃度不純物拡散領域よりも不純物の濃度が低い
低濃度不純物拡散領域が設けられる評価用半導体装置に
おいて、ソース側の第１の位置でソースの不純物拡散領
域とオーミックコンタクトする第１ソース評価用電極及
びドレイン側の第１の位置でドレインの不純物拡散領域
とオーミックコンタクトする第１ドレイン評価用電極を
備えるとともに、ソース側の第２の位置でソースの不純
物拡散領域とオーミックコンタクトする第２ソース評価
用電極及びドレイン側の第２の位置でドレインの不純物
拡散領域とオーミックコンタクトする第２ドレイン評価
用電極を備え、前記第１の位置はゲート電極から前記高
濃度不純物拡散領域と前記低濃度不純物拡散領域との境
界部分よりも遠く、前記第２の位置はゲート電極から第
１の位置よりも遠いことを特徴とする。

【００１２】上述の構成によれば、第１ソース評価用電
極及び第１ドレイン評価用電極と、第２ソース評価用電
極及び第２ドレイン評価用電極を用いて評価用半導体装
置の電気的特性を測定することで、前記ＬＤＤ領域の抵
抗値を算出することができる。これによって、低濃度不
純物拡散領域と高濃度不純物拡散領域との間の段階的な
濃度分布を加味した前記ＬＤＤ領域の抵抗値を求めるこ
とができる。この抵抗値を回路シミュレーション用パラ
メータとして用いることで、回路シミュレーションの精
度の向上を図ることができる。

【００１３】また、第１ソース評価用電極と第２ソース
評価用電極の間、又は第１ドレイン評価用電極と第２ド
レイン評価用電極の間の抵抗値を求めることで、高濃度
不純物拡散領域の抵抗、コンタクト抵抗、及び配線抵抗
を含む電極間抵抗値を算出することができる。

【００１４】また、前記ゲート電極から前記第１の位置
までの距離は、デザインルールで規定される最小間隔幅
であってもよい。

【００１５】第１ソース評価用電極及び第１ドレイン評
価用電極がオーミットコンタクトする第１の位置を、低
濃度不純物拡散領域のより正確な抵抗値を算出するため
に、低濃度不純物拡散領域と高濃度不純物拡散領域との
境界部分に設定することが好ましい。しかし、ゲート電
極と前記境界部分との間の距離は、デザインルールで規
定される最小間隔幅よりも小さい。従って、第１ソース
評価用電極及び第１ドレイン評価用電極が前記境界部分
でオーミックコンタクトするように構成することは困難
である。そこで、第１の位置をゲート電極からデザイン
ルールで規定される最小間隔幅の位置に設定すること
で、第１ソース評価用電極及び第１ドレイン評価用電極
が前記境界部分に可能な限り近い第１の位置でオーミッ
トコンタクトするように構成することができる。これに
よって、極力、低濃度不純物拡散領域の抵抗値が反映さ
れたＬＤＤ領域の抵抗値を算出することができる。

【００１６】この場合、前述の高濃度不純物拡散領域の
シート抵抗を用いて、ＬＤＤ領域における高濃度不純物
拡散領域部分の抵抗値を算出し、ＬＤＤ領域の抵抗値か
ら算出した高濃度不純物拡散領域部分の抵抗値を減算す
ることで、正確な低濃度不純物拡散領域の抵抗値を求め
てもよい。この抵抗値を回路シミュレーション用パラメ
ータとして用いることで、回路シミュレーションの精度
をより向上させることができる。

【００１７】また、この発明のデバイスパラメータ抽出
装置は、測定条件に基づいてゲート長の異なる複数の前
記評価用半導体装置の電気的特性を測定する測定手段
と、前記評価用半導体装置の第１ドレイン評価用電極と
第２ソース評価用電極との間又は第１ソース評価用電極
と第２ドレイン評価用電極との間に印加する電圧と複数
のゲート電圧とを測定条件として前記測定手段に与え、
前記測定手段からの測定結果に基づき実質的なゲート長
における寄生抵抗値を算出する寄生抵抗値算出手段と、
第１ソース評価用電極と第２ソース評価用電極との間、
又は第１ドレイン評価用電極と第２ドレイン評価用電極
との間に印加する電圧を測定条件として前記測定手段に
与え、前記測定手段からの測定結果に基づき電極間抵抗
値を算出する電極間抵抗値算出手段と、前記寄生抵抗値
と前記電極間抵抗値とに基づき低濃度不純物拡散領域を
含む領域の抵抗値を算出する領域抵抗値算出手段と、を
備えることを特徴とする。

【００１８】上述の構成によれば、前記評価用半導体装
置のＬＤＤ領域の抵抗値を正確に算出することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の評価用半導体装置及び
それを備えたデバイスパラメータ抽出装置の実施の形態
について、図に従い説明する。なお、本実施の形態で
は、この発明の評価用半導体装置は、評価用電界効果ト
ランジスタで構成される。

【００２０】（評価用半導体装置）図１は、本実施の形
態に係る評価用半導体装置を構成する評価用電界効果ト
ランジスタのゲート電極と各評価用電極との位置関係を
示した平面図である。図２は、図１に示す評価用電界効
果トランジスタ１０のＩ−Ｉにおける断面図である。こ
の実施の形態における評価用電界効果トランジスタ１０
は、ＬＤＤ構造のＭＩＳ型又はＭＯＳ型の電界効果トラ
ンジスタである。

【００２１】この評価用電界効果トランジスタ１０は、
ｐ型又はｎ型のシリコン基板２０上にゲート酸化膜２３
を介してゲート電極１１が形成される。そして、ゲート
電極１１をマスクとしてｎ型又はｐ型の不純物をイオン
注入し、低濃度不純物拡散領域２５が形成される。この
ゲート電極１１の側壁に酸化膜をエッチバックすること
によりサイドウォール２６が形成され、このサイドウォ
ール２６及びゲート電極１１をマスクとし、前記低濃度
不純物拡散領域２５を形成した場合よりもドーズ量及び
注入エネルギーの大きくしてｎ型又はｐ型の不純物をイ
オン注入することにより高濃度不純物拡散領域２７が形
成される。これらの両領域２５，２７は、活性化のため
の熱処理が施されて、基板２０にＬＤＤ構造からなるソ
ースＳ及びドレインＤが形成される。

【００２２】そして、前記ゲート電極１１、サイドウォ
ール２６、及び高濃度不純物拡散領域２７上にシリコン
酸化膜２８が堆積され、リソグラフィ及びエッチングに
よりゲート電極１１の両端から距離Ｌ１及び距離Ｌ２の
位置にそれぞれコンタクトホールが形成される。すなわ
ち、ソースＳを構成する高濃度不純物拡散領域２７に第
１ソースコンタクト領域１２ｓ及び第２ソースコンタク
ト領域１３ｓが形成され、ドレインＤを構成する高濃度
不純物拡散領域２７に第１ドレインコンタクト領域１２
ｄ及び第２ドレインコンタクト領域１３ｄがそれぞれ形
成される。

【００２３】なお、ゲート電極１１もコンタクトホール
を介して取り出し用電極１６と接続されている。

【００２４】さて、この評価用電界効果トランジスタ１
０は、ゲート電極１１の両端からデザインルールで規定
される最小の間隔を示す距離Ｌ１（例えば、０．５μ
ｍ）の第１の位置に第１ソースコンタクト領域１２ｓ及
び第１ドレインコンタクト領域１２ｄが形成されてい
る。ゲート電極１１の両端からデザインルールで規定さ
れる最小の間隔を示す距離Ｌ１に第１ソースコンタクト
領域１２ｓ及び第１ドレインコンタクト領域１２ｄを形
成することにより、ＬＤＤ構造の低濃度不純物拡散領域
と高濃度不純物拡散領域との境界部分に最も近い部分に
コンタクト領域を形成することができる。そして、第１
ソース評価用電極１４ｓ１は、第１ソースコンタクト領
域１２ｓでソースの不純物拡散領域とオーミックコンタ
クトされ、第１ドレイン評価用電極１４ｄ１は、第１ド
レインコンタクト領域１２ｄでドレインの不純物拡散領
域とオーミックコンタクトされる。

【００２５】また、ゲート電極１１の両端から前記距離
Ｌ１よりは遠い距離Ｌ２（例えば、４．０μｍ）の第２
の位置に第２ソースコンタクト領域１３ｓ及び第２ドレ
インコンタクト領域１３ｄが形成されている。そして、
第２ソース評価用電極１４ｓ２は、第２ソースコンタク
ト領域１３ｓでソースの不純物拡散領域とオーミックコ
ンタクトされ、第２ドレイン評価用電極１４ｄ２は、第
２ドレインコンタクト領域１３ｄでドレインの不純物拡
散領域とオーミックコンタクトされる。

【００２６】上述のように形成されたＬＤＤ構造の電界
効果トランジスタ１０の低濃度不純物拡散領域２５と、
ゲート電極１１から距離Ｌ１の第１の位置までの高濃度
不純物拡散領域２７ａとをＬＤＤ領域Ｘとする。そし
て、前記第１ソース評価用電極１４ｓ１と、第１ドレイ
ン評価用電極１４ｄ１と、第２ソース評価用電極１４ｓ
２又は第２ドレイン評価用電極１４ｄ２を用いて、評価
用半導体装置の電気的特性を測定することで、低濃度不
純物拡散領域２５と高濃度不純物拡散領域２７ａとの間
の濃度分布を加味したＬＤＤ領域Ｘの抵抗値を求めるこ
とができる。

【００２７】この抵抗値を回路シミュレーション用パラ
メータとして用いることで、回路シミュレーションの精
度の向上を図ることができる。

【００２８】また、第１ソース評価用電極１４ｓ１と第
２ソース評価用電極１４ｓ２の間、又は第１ドレイン評
価用電極１４ｄ１と第２ドレイン評価用電極１４ｄ２の
間の抵抗値を求めることで、高濃度不純物拡散領域の抵
抗、コンタクト抵抗、及び配線抵抗を含む電極間抵抗値
を算出することができる。そして、高濃度不純物拡散領
域の面積だけが異なる他の評価用半導体装置の電極間抵
抗値と、算出された電極間抵抗値とを比較することで、
高濃度不純物拡散領域のシート抵抗を求めることがで
き、高濃度不純物拡散領域の抵抗値を算出することがで
きる。また、同様にして、コンタクト抵抗の抵抗値と配
線抵抗の抵抗値とを求めることもできる。

【００２９】（デバイスパラメータ抽出装置）次に、前
述のように形成された評価用電界トランジスタ１０を用
いて前記ＬＤＤ領域Ｘの抵抗値を算出するデバイスパラ
メータ抽出装置について説明を行う。図３は、デバイス
パラメータ抽出装置３０の内部構成を示すブロック図で
ある。

【００３０】このデバイスパラメータ抽出装置３０で
は、ゲート長の異なる複数の前記評価用トランジスタ１
０からなる評価用電界効果トランジスタ群３１を用い
る。本実施の形態では、評価用電界効果トランジスタ群
３１は、例えば、ゲート長Ｌ＝０．５μｍ，０．８μ
ｍ，１．２μｍのｎＭＯＳ型の評価用電界効果トランジ
スタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃで構成される。これらの評
価用電界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃにお
いて、ゲート電極１１から第１ソース評価用電極１４ｓ
１及び第１ドレイン評価用電極１４ｄ１までの距離Ｌ１
は０．５μｍであり、ゲート電極１１から第２ソース評
価用電極１４ｓ２及び第２ドレイン評価用電極１４ｄ２
までの距離Ｌ２は４．０μｍであり、ゲート幅は２０μ
ｍである。

【００３１】前記評価用電界効果トランジスタ群３１
は、デバイスパラメータ抽出装置３０の測定部３２に取
り付けられる。この測定部３２には、ウェハ状態で測定
する場合はプローバが用いられ、パッケージ状態で測定
する場合はパッケージ取付用ソケットが用いられる。ま
た、測定部３２には、測定するトランジスタを切り換え
るために、スイッチングマトリクス装置が用いられる。
このスイッチングマトリクス装置には、複数のスイッチ
が評価用電界効果トランジスタ群３１の各トランジスタ
に対応するように構成されており、例えば、ＯＮ状態に
なったスイッチに対応するトランジスタが測定対象とな
るように切り換えることができる。このスイッチングマ
トリクス装置を用いることで、容易且つ迅速に測定する
トランジスタを切り換えることができる。また、測定部
３２にプローバを用いる場合に、複数のプローブ（針）
が形成されたプローブシートを用いてもよく、このプロ
ーブシートを用いることで１度に複数の電界効果トラン
ジスタ（素子）を測定することができ、より測定効率を
向上させることができる。

【００３２】デバイスパラメータ抽出装置３０では、測
定部３２に取り付けられた評価用電界効果トランジスタ
群３１を測定するための測定条件が、キーボード等から
成る入力装置３７から入力され、閾値電圧算出部４２及
び電極間抵抗値算出部４４に与えられる。

【００３３】閾値電圧算出部４２は、与えられた測定条
件に基づき測定部３２を制御し、測定部３２は、各評価
用電界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃのゲー
ト電圧Ｖｇに対するドレイン電流Ｉｄを測定する。そし
て、閾値電圧算出部４２は、測定部３２の測定結果に基
づき後述する手法で各評価用電界効果トランジスタ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの閾値電圧Ｖｔｈをそれぞれ求め
る。求められた各閾値電圧Ｖｔｈは、前記測定条件とと
もに寄生抵抗値算出部４３に与えられる。

【００３４】寄生抵抗値算出部４３は、各評価用電界効
果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの閾値電圧Ｖｔ
ｈに基づきゲート電圧Ｖｇを設定し、このゲート電圧Ｖ
ｇと前記測定条件とに基づき測定部３２を制御し、その
制御によって、測定部３２は、各評価用電界効果トラン
ジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃのドレイン電流Ｉｄを測
定する。そして、寄生抵抗値算出部４３は、測定部３２
の測定結果であるドレイン電流Ｉｄを用いて、後述する
手法により寄生抵抗値Ｒｅｘを求め、この寄生抵抗値Ｒ
ｅｘは、ＬＤＤ領域抵抗値算出部４５に与えられる。

【００３５】電極間抵抗値算出部４４は、与えられた測
定条件に基づき測定部３２を制御し、その制御によっ
て、測定部３２は各評価用電界効果トランジスタ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの第１ソース評価用電極１４ｓ１と
第２ソース評価用電極１４ｓ２との間、又は第１ドレイ
ン評価用電極１４ｄ１と第２ドレイン評価用電極１４ｄ
２との間に流れる電流Ｉｏを測定する。そして、電極間
抵抗値算出部４４は、測定部３２の測定結果である電流
Ｉｏを用いて、後述する手法により抵抗値Ｒｏを求め、
この抵抗値Ｒｏは、ＬＤＤ領域抵抗値算出部４５に与え
られる。

【００３６】ＬＤＤ領域抵抗値算出部４５は、前記寄生
抵抗Ｒｅｘ及び抵抗値Ｒｏに基づき後述する手法により
ＬＤＤ領域Ｘの抵抗値Ｒｌｄｄを算出し、その抵抗値Ｒ
ｌｄｄを出力装置３９に与える。出力装置３９は、ＣＲ
Ｔ等の表示装置やプリンタなどで構成されており、与え
られた抵抗値Ｒｌｄｄを出力する。

【００３７】次に、デバイスパラメータ抽出装置３０の
具体的な処理動作について以下に説明を行う。図４は、
デバイスパラメータ抽出装置３０の具体的な処理動作を
示すフローチャートである。

【００３８】先ず、入力装置３７にて入力された三極管
領域のドレイン電圧Ｖｄ＝０．１Ｖ，ゲート電圧Ｖｇ＝
０〜３Ｖ（０．０５Ｖ間隔）が測定条件として閾値電圧
算出部４２に与えられる。閾値電圧算出部４２は与えら
れた測定条件に基づき測定部３２を制御し、測定部３２
では、各評価用電界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，
１０ｃの第１ソース評価用電極１４ｓ１と第２ドレイン
評価用電極１４ｄ２の間、又は第１ドレイン評価用電極
１４ｄ１と第１ソース評価用電極１４ｓ１の間にドレイ
ン電圧Ｖｄが印加され、ゲート電圧Ｖｇに対するドレイ
ン電流Ｉｄが測定される。そして、閾値電圧算出部４２
は、測定部３２の測定結果に基づき各評価用電界効果ト
ランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃのゲート電圧Ｖｇと
ドレイン電流Ｉｄとの特性を求める（ステップＳ１）。

【００３９】閾値電圧算出部４２は、求めた各評価用電
界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃのゲート電
圧Ｖｇとドレイン電流Ｉｄとの特性を示す曲線の傾きが
最大となる点をそれぞれ求め、それらの点における前記
特性を示す曲線に対する接線をそれぞれ求める。そし
て、閾値電圧算出部４２は、各接線上のドレイン電流Ｉ
ｄ＝０となるゲート電圧Ｖｇの値をそれぞれ求め、求め
たゲート電圧Ｖｇからドレイン電圧Ｖｄ／２を減算し、
各算出結果を各評価用電界効果トランジスタ１０ａ，１
０ｂ，１０ｃの閾値電圧Ｖｔｈとする（ステップＳ
２）。各評価用電界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，
１０ｃの閾値電圧Ｖｔｈは、測定条件であるドレイン電
圧Ｖｄとともに寄生抵抗値算出部４３に与えられる。

【００４０】寄生抵抗値算出部４３は、各評価用電界効
果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの閾値電圧Ｖｔ
ｈに基づき、（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＝２．５Ｖ又は２．０Ｖ
となるようなゲート電圧Ｖｇをそれぞれ求める。寄生抵
抗値算出部４３は、このゲート電圧Ｖｇとドレイン電圧
Ｖｄとに基づいて測定部３２を制御する。測定部３２で
は、各評価用電界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１
０ｃにおける第１ソース評価用電極１４ｓ１と第２ドレ
イン評価用電極１４ｄ２の間、又は第１ドレイン評価用
電極１４ｄ１と第２ソース評価用電極１４ｓ２との間に
ドレイン電圧Ｖｄが印加され、２つのゲート電圧Ｖｇに
対するドレイン電流Ｉｄがそれぞれ計測される（ステッ
プＳ３）。

【００４１】電極間抵抗値算出部４４は、入力装置３７
にて入力された電圧０．１Ｖが測定条件として与えら
れ、この測定条件に基づいて測定部３２を制御する。測
定部３２では、各評価用電界効果トランジスタ１０ａ，
１０ｂ，１０ｃのいずれか１つの第１ドレイン評価用電
極１４ｄ１と第２ドレイン評価用電極１４ｄ２との間、
又は第１ソース評価用電極１４ｓ１と第２ソース評価用
電極１４ｓ２との間に電圧０．１Ｖが印加され、電流Ｉ
ｏが計測される（ステップＳ４）。なお、各評価用電界
効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの第１ドレイ
ン評価用電極１４ｄ１と第２ドレイン評価用電極１４ｄ
２との間、及び第１ソース評価用電極１４ｓ１と第２ソ
ース評価用電極１４ｓ２との間に電圧０．１Ｖがそれぞ
れ印加され、６つの電流が求められるようにしてもよ
い。また、測定条件として入力された電圧０．１Ｖはド
レイン電圧Ｖｄと同じであり、この測定条件をドレイン
電圧Ｖｄと同じ値にすることが最も好ましいが、他の値
であってもよい。

【００４２】寄生抵抗値算出部４３は、（Ｖｇ−Ｖｔ
ｈ）＝２．５Ｖによって求められたゲート電圧Ｖｇに対
するドレイン電流Ｉｄを用いて、各評価用電界効果トラ
ンジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの抵抗値Ｒ＝２．５／
Ｉｄを算出する。そして、寄生抵抗値算出部４３は、こ
れらの抵抗値Ｒと各評価用電界効果トランジスタ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃのゲート長Ｌとの関係を示す第１の
回帰直線Ｒ＝ａＬ＋ｂの定数ａ，ｂを求める。また、寄
生抵抗値算出部４３は、（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＝２．０Ｖに
よって求められたゲート電圧Ｖｇに対するドレイン電流
Ｉｄを用いて、同様に第２の回帰直線Ｒ＝ａＬ＋ｂの定
数ａ，ｂを求める。そして、寄生抵抗値算出部４３は、
（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＝２．５Ｖに対する第１の回帰直線
と、（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＝２．０Ｖに対する第２の回帰直
線との交点を求め、その交点の抵抗値Ｒｅｘを低濃度不
純物拡散領域の抵抗、高濃度不純物拡散領域の抵抗、コ
ンタクト抵抗、及び配線抵抗を含む寄生抵抗値Ｒｅｘと
する。前記交点の抵抗値Ｒｅｘは、ピンチオフ領域長が
０である場合の実質的なチャネル長に対する抵抗値を示
す。この寄生抵抗値Ｒｅｘは、ＬＤＤ領域抵抗値算出部
４５に与えられる（ステップＳ５）。

【００４３】また、電極間抵抗値算出部４４は、ドレイ
ン電圧Ｖｄと同じ電圧０．１ＶとステップＳ４で計測さ
れた電流Ｉｏとに基づき、高濃度不純物拡散領域の抵
抗、コンタクト抵抗、及び配線抵抗を含む電極間抵抗値
Ｒｏ＝０．１／Ｉｏを算出する（ステップＳ６）。この
電極間抵抗値Ｒｏは、ＬＤＤ領域抵抗値算出部４５に与
えられる。なお、６つの電流が測定された場合は、電極
間抵抗値算出部４４は、６つの電流の平均値を用いて抵
抗値Ｒｏを算出する。

【００４４】ＬＤＤ領域抵抗値算出部４５は、前記寄生
抵抗Ｒｅｘ及び前記抵抗値Ｒｏを用いて、ＬＤＤ領域の
抵抗値Ｒｌｄｄ＝（Ｒｅｘ−Ｒｏ）／２を抽出する（ス
テップＳ７）。このＬＤＤ領域の抵抗値Ｒｌｄｄは、出
力装置３９に与えられ、出力装置３９は、与えられた抵
抗値Ｒｌｄｄを出力する（ステップＳ８）。

【００４５】上述のデバイスパラメータ抽出装置３０を
用いることで、低濃度不純物拡散領域２５と高濃度不純
物拡散領域２７ａとの間における段階的な濃度分布が加
味されたＬＤＤ領域Ｘの抵抗値Ｒｌｄｄを求めることが
できる。この抵抗値Ｒｌｄｄを用いることで、回路シミ
ュレーションの精度の向上を図ることができる。

【００４６】なお、本実施の形態では、ゲート電圧Ｖｇ
が比較的高い値に決定される（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＝２．５
Ｖ又は２．０Ｖを用いて、ゲート電圧Ｖｇを設定するこ
とが最も好ましい。これは、ゲート電圧Ｖｇが高くなる
とチャネル抵抗が小さくなり、相対的にＬＤＤ領域Ｘの
抵抗値Ｒｌｄｄの影響が大きくなるためである。上述の
抵抗値Ｒｌｄｄ＝（Ｒｅｘ−Ｒｏ）／２の式は、（Ｖｇ
−Ｖｔｈ）＝２．５Ｖ又は２．０Ｖ時の抵抗値Ｒｌｄｄ
のチャネル抵抗が略０に近くなることを利用したもので
ある。

【００４７】また、このようにＬＤＤ領域Ｘの抵抗値Ｒ
ｌｄｄがゲート電圧Ｖｇによって変化することを関係式
として求めておき、（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＝（２．５Ｖ，
２．３Ｖ）、（２．３Ｖ，２．１Ｖ）、（２．１Ｖ，
１．９Ｖ）、…における寄生抵抗値Ｒｅｘをそれぞれ求
めることで、ＬＤＤ領域Ｘの抵抗値Ｒｌｄｄのバイアス
依存性を求めることができる。そして、これを利用し
て、ゲート電圧Ｖｇが低い場合でもＬＤＤ領域の抵抗値
Ｒｌｄｄを求めることができる。

【００４８】また、上述のデバイスパラメータ抽出装置
３０にて第１ドレイン評価用電極１４ｄ１と第２ドレイ
ン評価用電極１４ｄ２との間の抵抗値を求めることで、
高濃度不純物拡散領域２７の抵抗、コンタクト抵抗、及
び配線抵抗を含む電極間抵抗値Ｒｏを算出することがで
きる。そして、この電極間抵抗値Ｒｏから同一ウェハ上
で形成された高濃度不純物拡散領域２７の面積だけが互
いに異なる他の評価用電界効果トランジスタの電極間抵
抗値を減算すると、異なる面積分に対する抵抗値を算出
することができ、高濃度不純物拡散領域２７のシート抵
抗を求めることができる。従って、このシート抵抗を用
いて高濃度不純物拡散領域２７の抵抗値を求めることが
できる。同様に、前記電極抵抗値Ｒｏから配線の長さだ
けが互いに異なる他の評価用電界効果トランジスタの電
極間抵抗値を減算することで、単位長さ当たりの抵抗値
を求めることができ、配線抵抗の抵抗値を求めることも
できる。さらに、電極間抵抗値Ｒｏから高濃度不純物拡
散領域２７の抵抗値と前記配線抵抗の抵抗値とを減算す
ることで、コンタクト抵抗の抵抗値を求めることもでき
る。また、上述した手法と同様にしてコンタクト抵抗も
求めることもできる。

【００４９】本実施の形態では、距離Ｌ１をデザインル
ールで規定される最小間隔幅にすることで第１ソース評
価用電極１４ｓ１又は第１ドレイン評価用電極１４ｄ１
を低濃度不純物拡散領域２５と高濃度不純物拡散領域２
７ａとの境界部分に極力近い部分でオーミックコンタク
トさせることができ、ＬＤＤ領域Ｘの抵抗値Ｒｌｄｄに
低濃度不純物拡散領域２５の抵抗値がより反映されるよ
うにしている。

【００５０】また、ＬＤＤ領域Ｘにおける高濃度不純物
拡散領域２７ａの抵抗値を、前述の高濃度不純物拡散領
域２７のシート抵抗を用いて算出し、抵抗値Ｒｌｄｄか
らその値を減算することで、より正確な低濃度不純物拡
散領域２５の抵抗値を求めることができる。この抵抗値
を回路シミュレーションとして用いることで、回路シミ
ュレーションの精度をより向上させることができる。

【００５１】また、本実施の形態では、デバイスパラメ
ータ装置の評価用電界効果トランジスタ群３１に３つの
電界効果トランジスタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを備えた
が、チャネル長の異なる電界効果トランジスタ１０を少
なくとも２つ備える構成であればよい。

【００５２】

【発明の効果】上述の発明によれば、ゲート電極と第１
の位置の間に、前記高濃度不純物拡散領域と前記低濃度
不純物拡散領域との境界部分が形成されるので、低濃度
不純物拡散領域と高濃度不純物拡散領域との間の濃度分
布を加味したＬＤＤ領域の抵抗値を求めることができ
る。このため、回路シミュレーションの精度の向上を図
ることができる。そして、ゲート電極と第１の位置の間
の高濃度不純物拡散領域部分の抵抗値は、第１ソース評
価用電極と第２ソース評価用電極の間、又は第１ドレイ
ン評価用電極と第２ドレイン評価用電極の間の電極間抵
抗値を用いて求められた高濃度不純物拡散領域のシート
抵抗に基づき求めることができ、前記ＬＤＤ領域の抵抗
値から前記高濃度不純物拡散領域の抵抗値を減算するこ
とで、正確な低濃度不純物拡散領域の抵抗値を求めるこ
とができ、回路シミュレーションの精度をより向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る評価用半導体装置
を構成する評価用電界効果トランジスタのゲート電極と
各評価用電極との位置関係を示した平面図である。

【図２】図１に示す評価用電界効果トランジスタのＩ−
Ｉにおける断面図である。

【図３】デバイスパラメータ抽出装置の内部構成を示す
ブロック図である。

【図４】デバイスパラメータ抽出装置の具体的な処理動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 評価用電界効果トランジスタ １１ ゲート電極 １２ｄ 第１ドレインコンタクト領域 １２ｓ 第１ソースコンタクト領域 １３ｄ 第２ドレインコンタクト領域 １３ｓ 第２ソースコンタクト領域 １４ｄ１ 第１ドレイン評価用電極 １４ｓ１ 第１ソース評価用電極 １４ｄ２ 第２ドレイン評価用電極 １４ｓ２ 第２ソース評価用電極 ２５ 低濃度不純物拡散領域 ２７，２７ａ 高濃度不純物拡散領域 ３０ デバイスパラメータ抽出装置 ３１ 評価用電界効果トランジスタ群 ３２ 測定部 ３７ 入力装置 ３９ 出力装置 ４２ 閾値算出部 ４３ 寄生抵抗値算出部 ４４ 電極間抵抗値算出部 ４５ ＬＤＤ領域抵抗値算出部 Ｌ１，Ｌ２ 距離 Ｘ ＬＤＤ領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電界効果トランジスタのソース及びドレ
   インを形成する高濃度不純物拡散領域のゲート電極側に
   隣接して前記高濃度不純物拡散領域よりも不純物の濃度
   が低い低濃度不純物拡散領域が設けられる評価用半導体
   装置において、ソース側の第１の位置でソースの不純物
   拡散領域とオーミックコンタクトする第１ソース評価用
   電極及びドレイン側の第１の位置でドレインの不純物拡
   散領域とオーミックコンタクトする第１ドレイン評価用
   電極を備えるとともに、ソース側の第２の位置でソース
   の不純物拡散領域とオーミックコンタクトする第２ソー
   ス評価用電極及びドレイン側の第２の位置でドレインの
   不純物拡散領域とオーミックコンタクトする第２ドレイ
   ン評価用電極を備え、前記第１の位置はゲート電極から
   前記高濃度不純物拡散領域と前記低濃度不純物拡散領域
   との境界部分よりも遠く、前記第２の位置はゲート電極
   から第１の位置よりも遠いことを特徴とする評価用半導
   体装置。
2. 【請求項２】 前記ゲート電極から前記第１の位置まで
   の距離は、デザインルールで規定される最小間隔幅であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の評価用半導体装
   置。
3. 【請求項３】 測定条件に基づいてゲート長の異なる複
   数の請求項１又は２に記載の評価用半導体装置の電気的
   特性を測定する測定手段と、前記評価用半導体装置の第
   １ドレイン評価用電極と第２ソース評価用電極との間又
   は第１ソース評価用電極と第２ドレイン評価用電極との
   間に印加する電圧と複数のゲート電圧とを測定条件とし
   て前記測定手段に与え、前記測定手段からの測定結果に
   基づき実質的なゲート長における寄生抵抗値を算出する
   寄生抵抗値算出手段と、第１ソース評価用電極と第２ソ
   ース評価用電極との間又は第１ドレイン評価用電極と第
   ２ドレイン評価用電極との間に印加する電圧を測定条件
   として前記測定手段に与え、前記測定手段からの測定結
   果に基づき電極間抵抗値を算出する電極間抵抗値算出手
   段と、前記寄生抵抗値と前記電極間抵抗値とに基づき低
   濃度不純物拡散領域を含む領域の抵抗値を算出する領域
   抵抗値算出手段と、を備えることを特徴とするデバイス
   パラメータ抽出装置。