KR20240066002A

KR20240066002A - 평가용 회로, 반도체 장치 및 평가 방법

Info

Publication number: KR20240066002A
Application number: KR1020220147405A
Authority: KR
Inventors: 타이헤이 시도
Original assignee: 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-05-14

Abstract

[과제] 개별의 트랜지스터에 있어서의 전압값을 정확하게 측정할 수 있는 동시에, 그 전압값의 종류가 4종류 이하가 되도록 구성된 평가용 회로 및 이것을 이용한 반도체 장치, 평가 방법의 제공.
[해결 수단] 평가용 회로는, 복수의 트랜지스터(Tr)와, 트랜지스터의 드레인과 제1 드레인 전원 사이에 설치된 제1 스위치 소자와, 제1 스위치 소자와 병렬로 설치되고, 드레인과 제2 드레인 전원 사이에 설치된 제2 스위치 소자를 구비하고, 트랜지스터의 소스는, 소스 전원에 전기적으로 접속되고, 제2 드레인 전원에 인가되는 전압과 소스 전원에 인가되는 전압이 동일하도록 구성된다. 반도체 장치 및 평가 방법은 이것을 이용한다.

Description

평가용 회로, 반도체 장치 및 평가 방법{EVALUATION CIRCUIT, SEMICONDUCTOR DEVICE AND EVALUATION METHOD}

본 발명은 평가용 회로, 반도체 장치 및 평가 방법에 관한 것이다.

최근, 미세화가 진행되는 것에 의해, 역치전압의 저하나 기판 바이어스 계수의 열화 등의 쇼트 채널 효과라고 불리는 현상이 생겨서, 웨이퍼 내의 각 소자의 특성의 편차가 증대되고 있다. 이들은 반도체 소자에 영향을 미친다.

그래서, 미리 소자 특성을 측정하는 방법으로서, 테스트 엘리먼트 그룹(Test Element Group: TEG)을 제공하고, 각 TEG에 포함되는 테스트 소자의 특성을 평가하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1). TEG를 평가함으로써, 반도체 소자 내의 실제 동작소자의 특성과 회로의 관계를 추정할 수 있다.

JP

4973157

B

예를 들면, 세로 i개, 가로 j개의 트랜지스터가 행렬 형태로 탑재되어 있다. 각 트랜지스터를 m(i, j)로서 특정하면, m(1, 1)의 트랜지스터를 측정하기 위해서는, m(1, 1), m(2, 1) 。。。과 같은 종렬에 존재하는 트랜지스터 사이를 흐르는 누설 전류가 존재하므로, 실제로 m(1, 1)의 트랜지스터에 흐르는 드레인-소스 전류를 측정할 수 없다. 그래서, 통상 TEG에서는, 이 누설 전류를 해결하기 위하여 각 트랜지스터 사이에 스위치 소자로서 선택기를 배치한다. 선택기를 비활성화하는 것에 의해 각 트랜지스터를 서로 인접하는 트랜지스터로부터 분리해서, 각 트랜지스터의 측정이 행해진다.

그런데, TEG를 이용해서 트랜지스터의 측정을 함에 있어서는, 트랜지스터의 소스, 드레인, 게이트에 소망의 전압을 부여했을 때의, 드레인-소스 전류를 측정하는 것에 의해 평가를 행하고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1의 회로에 있어서는, 전원으로서 기능하는 5개의 패드(포스)가 설치되어 있고, 이 각 패드의 전압값, 전류값을 측정한다. 이 점에 대해서, 종래의 평가용 회로를 나타내는 도 6 및 종래의 평가용 회로에 이용되는 소자의 구성을 나타내는 도 7을 이용해서 이 점을 설명한다.

종래의 TEG에 있어서의 소자(101)는 트랜지스터(전계효과 트랜지스터: MOSFET)(Tr)와, 4개의 선택기(tgd_e 내지 tgd_h)를 구비한다. 트랜지스터(Tr)의 드레인에는 선택기(tgd_e, tgd_f)를 각각 개재해서 제1 및 제2 드레인 전원 패드(111, 112)가 설치되어 있고, 소스에는 선택기(tgd_g, tgd_h)를 각각 개재해서 제1 및 제2 소스 전원 패드(114, 115)가 설치되어 있다. 또한, 트랜지스터(Tr)의 게이트에 대해서 1개의 게이트 전원 패드(113)가 설치되어 있다.

도 6의 회로에 있어서는, 소자(101(1, 1))의 트랜지스터(Tr)를 측정할 경우에는, 소자(101(1, 1)) 이외의 모든 소자(101(1, 2…j))의 선택기(tgd_e 내지 tgd_h)를 비활성화한다. 이것에 의해, 소자(101(1, 1))의 트랜지스터(Tr)가 소자(101) 중의 다른 트랜지스터(Tr)로부터 분리되어, 소자(101(1, 1))의 트랜지스터(Tr)에만 전류(제1 드레인 전원 패드(111)로부터 제1 소스 전원 패드(114)에 흐르는 전류)가 흐른다.

이 소자(101(1, 1))의 트랜지스터(Tr)를 측정하기 위해서는, 트랜지스터(Tr)의 게이트 전압, 드레인 전압, 소스 전압을 각각 측정할 필요가 있지만, 인접하는 소자(101)와 분리하기 위한 선택기(tgd_e, tgd_g)가 각각 소스, 드레인에 설치되어 있어서, 이들이 제1 드레인 전원 패드(111)로부터 제1 소스 전원 패드(114)에 흐르는 전류에 대해서는 저항으로 간주되므로, 제1 드레인 전원 패드(111), 게이트 전원 패드(113) 및 제1 소스 전원 패드(114)를 측정하는 것만으로는 정확하게 트랜지스터(Tr)의 전압 측정을 행할 수 없다. 그래서, 트랜지스터(Tr)를 평가하기 위해서는, 드레인 전압을 측정하기 위한 제1 드레인 전원 패드(111) 및 제2 드레인 전원 패드(112), 게이트 전압을 측정하기 위한 게이트 전원 패드(113), 소스 전압을 측정하기 위한 제1 소스 전원 패드(114) 및 제2 소스 전압 패드(115)의 전압을 측정할 필요가 있다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이 반도체 장치(100)는 VDD 전원 패드(116), VSS 전원 패드(117)를 구비한다. VSS 전원 패드(117)는 트랜지스터(Tr)의 소스에 전원전압(Vss)을 인가하기 위한 전원 패드이며, VDD 전원 패드(116)는 트랜지스터(Tr)의 드레인에 전원전압(Vdd)을 인가하기 위한 전원 패드이다. 이들 전원 패드는 설정한 전압으로 전압을 인가하고 있지만, 실제의 값이 다른 일도 있으므로, 전압을 측정할 필요가 있다.

단, 제1 드레인 전원 패드(111)로부터 인가되는 전압은, VDD 전원 패드(116)로부터 인가되는 전압과 동등하므로, VDD 전원 패드(116)에 있어서의 전압만을 측정하면 되고, 제1 드레인 전원 패드(111)의 전압을 측정할 필요는 없다. 또한, 제1 소스 전원 패드(114)로부터 인가되는 전압은, VSS 전원 패드(117)로부터 인가되는 전압과 동등하므로 VSS 전원 패드(117)의 전압만을 측정하면 되고, 제1 소스 전원 패드(114)의 전압을 측정할 필요는 없다. 따라서, 실제로는, 측정 시에는, VDD 전원 패드(116), VSS 전원 패드(117), 게이트 전원 패드(113), 제2 소스 전원 패드(115), 제2 드레인 전원 패드(112)의 5종류의 전압을 측정하게 된다.

그런데, 전압 측정 장치(전원 패드에 있어서의 전압을 프로브로 측정하는 장치)에 따라서는, 측정할 수 있는 전압은 4종류까지다. 따라서, 전압 측정 장치에 따라서는, 특허문헌 1에 나타낸 종래의 TEG의 전압을 모두 측정할 수 없고, 측정을 행할 수 없는 일도 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하는 것에 있고, 개별의 트랜지스터에 있어서의 전압값을 정확하게 측정할 수 있는 동시에, 그 전압값의 종류가 4종류 이하가 되도록 구성된 평가용 회로 및 이것을 이용한 반도체 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 개별의 트랜지스터에 있어서의 전압값을 정확하게 측정할 수 있는 동시에, 그 전압값의 종류가 4종류 이하가 되는 평가 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 평가용 회로는, 복수의 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 드레인 및 제1 드레인 전원 사이에 설치된 제1 스위치 소자와, 상기 제1 스위치 소자와 병렬로 설치되고, 상기 드레인과 제2 드레인 전원 사이에 설치된 제2 스위치 소자를 구비하고, 상기 트랜지스터의 소스는 소스 전원에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 드레인 전원에 인가되는 전압과, 상기 소스 전원에 인가되는 전압이 동일하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 평가용 회로에 있어서는, 상기 트랜지스터의 소스는, 소스 전원에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 드레인 전원에 인가되는 전압과, 상기 소스 전원에 인가되는 전압이 동일하도록 구성되어 있으므로, 소스 전압을 측정할 필요가 없고, 평가용 회로에 있어서는, 소스 전원, 게이트 전원, 제1 드레인 전원의 3종류의 전압을 적어도 측정하면 된다. 또한, 상기 트랜지스터의 드레인 및 제1 드레인 전원 사이에 설치된 제1 스위치 소자가 설치되어 있으므로, 제1 드레인 전원과 트랜지스터 사이에 존재하는 소자를 분리할 수 있는 동시에, 상기 제1 스위치 소자와 병렬로 설치되고, 상기 드레인과 제2 드레인 전원 사이에 설치된 제2 스위치 소자가 설치되어 있음으로써, 제2 드레인 전원과 트랜지스터 사이에 존재하는 소자를 분리할 수 있다. 이것에 의해, 정확하게 소자의 전압을 측정할 수 있다.

상기 트랜지스터의 상기 드레인과 제3 드레인 전원 사이에 설치된 제3 스위치 소자를 구비하고, 해당 제3 스위치 소자는, 전원 패드와 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 제3 스위치 소자가 제3 드레인 전원과 트랜지스터 사이에 존재하는 소자를 분리하는 것이 가능하고, 그리고 측정해야 할 전원 패드로서 제3 드레인 전원이 1개 증가했다고 해도, 합계 4종류의 전압을 측정하면 된다.

상기 트랜지스터 및 상기 제1 스위치 소자에 대해서 병렬이 되도록, 상기 제1 드레인 전원과 상기 소스 전원 사이에 설치된 제4 스위치 소자를 구비하고, 해당 제4 스위치 소자는 상기 제1 스위치 소자와 동일한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 제4 스위치 소자가 제1 스위치 소자와 동일한 특성을 가짐으로써, 트랜지스터의 드레인에는 제1 및 제2 드레인 전원 패드만 설치되어 있으면 된다.

상기 트랜지스터의 상기 드레인 측에는 상기 제1 내지 제4 스위치 소자 중 어느 하나가 설치되어 있지 않다.

본 발명의 바람직한 실시형태로서는, 상기 제1 내지 제4 스위치 소자 중 어느 하나는, 2개의 전계효과 트랜지스터로 이루어지고, 상기 2개의 전계효과 트랜지스터의 소스 단자끼리가 접속되는 동시에, 상기 2개의 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자끼리가 접속되어 있는 것을 들 수 있다.

본 발명의 반도체 장치는, 전술한 어느 하나의 평가용 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 평가 방법은, 전술한 어느 하나의 평가용 회로를 이용해서 상기 평가용 회로에 있어서의 측정하고자 하는 소자의 측정을 행하는 평가 방법으로서, 평가 시에는, 측정하고자 하는 상기 소자가 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자인 경우, 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 온(on)상태로 하고, 측정하고자 하는 상기 소자가 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자 이외의 소자인 경우에는, 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 오프 상태로 해서, 상기 소자의 측정을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 평가용 회로 및 평가 방법에 따르면, 개별의 트랜지스터에 있어서의 전압값을 정확하게 측정할 수 있는 동시에, 그 전압값의 종류가 4종류 이하로 할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 평가용 회로의 구성예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 실시형태에 따른 평가용 회로의 소자의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 평가용 회로의 소자의 동작을 설명하기 위한 플로 차트도이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 평가용 회로의 소자의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 5는 실시형태 2에 따른 평가용 회로의 소자의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 6은 종래의 평가용 회로의 구성예를 나타내는 구성도이다.
도 7은 종래의 평가용 회로의 소자의 구성을 나타내는 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 평가용 회로, 반도체 장치 및 평가 방법에 대해서 첨부 도면을 참조해서 상세히 설명한다. 단, 이 실시형태는 예시이며, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 반도체 장치(1)는, 반도체 기판(도 1에 있어서 도시 생략) 상에, 평가용 회로의 테스트 엘리먼트 그룹(TEG)(10)과, 디코딩 로직 회로(20)를 구비한 것이다. 또, 반도체 장치(1)는, 제1 드레인 전원 패드(31), 제2 드레인 전원 패드(32), 게이트 전원 패드(33), 소스 전원 패드(34), VSS 전원 패드(35), VDD 전원 패드(36), AD 전원 패드(37)를 구비한다.

디코딩 로직 회로(20)는, 도시하지 않은 복수의 제어회로부터의 입력 신호에 의거해서 입력 신호(ctrl_signals)를 출력한다. 입력 신호(ctrl_signals)는, 소자(11) 중, 측정 대상의 소자(11)를 특정해서 측정을 가능하게 하기 위한 것이고, 실제로는 소자의 복수의 위치를 특정하는 어드레스 신호로부터 생성된다.

본 실시형태의 테스트 엘리먼트 그룹(10)은, 실장 평가용의 소자(11)가 행렬 형태로, 즉, 열방향에 i열, 행방향에 j행 배치되어서, 각각 결선되어서 이루어진다. 또, i 및 j는 1 이상의 정수이다. 도 1에 있어서는, 테스트 엘리먼트 그룹(10)의 일부만을 나타내고 있다. 각 소자(11)는 도 2에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 또, 소자(11)의 구성 요소를 그 위치에 의해서 다른 소자 등과 구별할 경우, 본 실시형태에서는, 소자나 구성 요소에 대해서 (i, j)라고 그 위치를 부여해서 설명할 경우도 있다.

각 소자(11)는, 제1 드레인 전원 패드(31), 제1 드레인 단자(d0), 제2 드레인 전원 패드(32), 제2 드레인 단자(d1), 게이트 전원 패드(33), 게이트 단자(g0), 소스 전원 패드(34), 소스 단자(s0), VSS 전원 패드(35) 및 VSS 단자(vss)를 구비한다. 또한, 각 소자(11)는, 디코딩 로직 회로(20)로부터의 입력 신호(ctrl_signals)가 입력되는 입력 단자(cs)를 구비한다.

제1 드레인 전원 패드(31), 제2 드레인 전원 패드(32)는 도 2에 나타낸 소자(11)의 트랜지스터(Tr)의 드레인에 전압을 인가하기 위한 전원 패드이다. 게이트 전원 패드(33)는 트랜지스터(Tr)의 게이트에 전압을 인가하기 위한 전원 패드이다. 트랜지스터(Tr)의 게이트에 역치전압을 인가함으로써, 트랜지스터(Tr)의 온, 오프 상태를 전환할 수 있다. 소스 전원 패드(34)는, 마찬가지로 트랜지스터(Tr)의 소스에 전압을 인가하기 위한 전원 패드이다. VSS 전원 패드(35)는, 트랜지스터(Tr)의 드레인에 전원전압(Vss)을 인가하기 위한 전원 패드이며, VDD 전원 패드(36)는 트랜지스터(Tr)의 드레인에 전원전압(Vdd)을 인가하기 위한 전원 패드이다. VSS 전원 패드(35) 및 VDD 전원 패드(36)는 디코딩 로직 회로(20)에 접속되고 디코딩 로직 회로(20)에 전원전압을 공급한다. 드레인의 전원전압(Vdd)은 소스의 전원전압(Vss)보다도 큰 값이면 되고, 예를 들어, 드레인의 전원전압(Vdd)은 플러스의 값이고, 소스의 전원전압(Vss)은 접지되어 있거나, 전원전압(Vdd)보다도 낮은 마이너스의 값이어도 된다. 또한, AD 전원 패드(37)는 어드레스 전원이며, 테스트 엘리먼트 그룹(10)의 각 소자(11)를 선택하기 위한 신호를 생성하고, 디코딩 로직 회로(20)에 입력하는 것이다.

전술한 바와 같이, 도 2에 나타낸 소자(11)는 N형 전계효과 트랜지스터(MOSFET)인 트랜지스터(Tr)를 구비한다. 트랜지스터(Tr)의 게이트는 게이트 단자(g0)에 전기적으로 접속되고, 소스는 소스 단자(s0)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(Tr)의 드레인은, 제1 드레인 단자(d0)에 선택기(tgd_a)(본 발명의 제1 스위치 소자에 상당함)를 개재해서 접속되고, 제2 드레인 단자(d1)에 선택기(tgd_b)(본 발명의 제2 스위치 소자에 상당함)를 개재해서 접속되고, VSS 단자(vss)에 선택기(tgd_c)(본 발명의 제3 스위치 소자에 상당함)를 개재해서 접속되어 있다. 각 단자는 도 1에 나타낸 바와 같이 대응하는 전원 패드에 접속한다. 따라서, 트랜지스터(Tr)의 게이트는 선택기를 개재하지 않고 게이트 전원 패드(33)에 전기적으로 직접 접속되고, 소스도 선택기를 개재하지 않고 소스 전원 패드(34)에 전기적으로 직접 접속되어 있다.

각 선택기(tgd_a 내지 tgd_c)는, 모두 동일한 구성으로 되어 있고, N채널형의 MOSFET(12)와 P채널형의 MOSFET(13)로 이루어진다. MOSFET(12)와 MOSFET(13)는, 서로 소스끼리 접속되고, 그리고 드레인끼리 접속되어 있다. 선택기(tgd_a 내지 tgd_c)는 스위치로서 기능하고 있고, 본 실시형태에 있어서 도시하고 있지 않지만, MOSFET(12) 및 MOSFET(13)의 게이트에 전압을 인가해서, 각각을 활성화/비활성화시킴으로써, 스위치의 온/오프 동작이 행해지고, 인접하는 소자(11) 사이에 있어서, 트랜지스터(Tr)를 분리할 수 있다.

구체적으로는, 이러한 각 소자(11)에서는, 트랜지스터(Tr)의 측정 시에는, 측정 대상 소자(11)에 있어서는, 선택기(tgd_a)와 선택기(tgd_b)를 활성화시키고, 선택기(tgd_c)를 불활성화시키도록, 디코딩 로직 회로(20)로부터 입력 신호(ctrl_signals)가 입력된다. 또한, 측정 대상 소자 이외의 소자(11)에 있어서는, 선택기(tgd_a), 선택기(tgd_b)가 불활성화되고, 선택기(tgd_c)가 활성화되도록 디코딩 로직 회로(20)로부터 입력 신호(ctrl_signals)가 입력된다.

예를 들면, 도 3은 소자(11(1, 1))와 소자(11(1, 2))의 등가 회로이고, 이 도 3에 있어서, 소자(11(1, 1))에 있어서는, 선택기(tgd_a), 선택기(tgd_b)가 온 상태이고, 선택기(tgd_c)가 오프 상태이다. 또한, 소자(11(1, 2))에 있어서는, 선택기(tgd_a), 선택기(tgd_b)가 오프 상태이고, 선택기(tgd_c)가 온 상태이다.

소자(11(1, 1))의 트랜지스터(Tr)를 동작시키는, 즉, 게이트 전압이 인가됨으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이, 측정되는 소자(11(1, 1))에 있어서는, 제1 드레인 단자(d0)로부터 소스 단자(s0)를 향해서 실선으로 나타내는 전류(Ids)가 흐르지만, 측정되지 않는 소자(11(1, 2))에 있어서는, 전류(Ids)는 흐르지 않는다. 또한, 측정되는 소자(11(1, 1))에 인접하는 소자(11(1, 2))에 있어서는, 점선으로 나타내는 vss 단자로부터 소스 단자(s0)를 향해서 흐르는 전류(Ivss)도 흐르지 않는다. 이것은, 소자(11)에 있어서, VSS 전원 패드(35)에 인가하는 전압과, 소스 전원 패드(34)에 인가하는 전압이 동등해지도록 설정하고 있으므로, 전류가 발생하지 않는 것에 따른다.

소자의 측정 시의 타이밍 차트를 도 4에 나타낸다. 도 4는, 평가 대상인 소자(11(1,1)) 및 그 인접하는 소자(11(1, 2))의 각 전압값과, 드레인 소스 사이에 흐르는 전류를 나타낸 것이다. 측정되는 소자(11(1, 1))에서는, 도 3과 마찬가지로, 선택기(tgd_a), 선택기(tgd_b)가 온 상태이며, 선택기(tgd_c)가 오프 상태로 되고, 소자(11(1, 2))의 선택기(tgd_a), 선택기(tgd_b)가 오프 상태이며, 선택기(tgd_c)가 온 상태로 설정된 상태이다. 시간 t01로부터 제1 및 제2 드레인 전원 패드(31, 32)로부터 전압을 인가하고 있다. 그 후 시간 t02로부터 게이트 전원으로부터 소자(11(1, 1))만 트랜지스터(Tr)의 게이트에 전압을 인가하고 있다. 게이트 전원 패드(33)에 있어서의 전압값을 G0, 제1 및 제2 드레인 전원 패드(31, 32)에 있어서의 전압값을 각각 D0, D1, 소스 전원 패드(34)의 전압값을 S0으로 하고, 소자(11(1, 1))의 전압값에 대해서는 (1, 1)을 부여하고, 소자(11(1, 2))의 전압값에 대해서는 (1, 2)를 부여해서 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 처음에, 시간 t01로부터 t02의 사이에서는, 게이트 전원 패드(33), 소스 전원 패드(34)로부터는 어느 쪽의 소자(11)에 있어서도 전압이 인가되고 있지 않으므로, 전압값은 변화가 없다. 다른 한편으로, 제1 드레인 전원 패드(31) 및 제2 드레인 전원 패드(32)로부터는, 전원전압값(Vdd)으로 전압이 인가되고 있다. 여기서, 실제로는 트랜지스터(Tr)를 흐르는 누설 전류가 미소하나마 발생한다. 제1 드레인 전원 패드(31)에서는 전원전압값(Vdd)이 측정되지만, 제2 드레인 전원 패드(32)에서는, 전원전압값(Vdd)보다도 작은 전압값(Vd1)이 측정된다.

다음에, 시간 t02에 있어서, 게이트 전원 패드(33)로부터 소자(11)에 게이트 전압이 인가되고, 게이트가 어서트된다. 이것에 의해, 소자(11(1, 1))에서는, 전류(Ids)가 드레인-소스 간에 있어서 흐르게 된다. 이때, 제2 드레인 전원 패드(32)에서는, 전류(Ids)가 생성됨으로써, 전압값(Vd1)보다도 작은 전압값(Vd2)이 측정된다.

본 실시형태에서는, 선택기(tgd_a 내지 tgd_c)를 이용해서 각 소자(11)를 인접하는 소자(11)로부터 분리함으로써, 소망의 트랜지스터(Tr)의 측정을 행할 경우에 소자(11) 사이를 흐르는 누설 전류가 발생하지 않도록 해서 정확하게 트랜지스터(Tr)의 특성을 측정할 수 있도록 구성되어 있다.

이 경우에, 트랜지스터(Tr)의 특성을 얻기 위하여 측정해야 할 전원 패드는, 게이트 전원 패드(33), 제1 드레인 전원 패드(31), 제2 드레인 전원 패드(32), 소스 전원 패드(34), VSS 전원 패드(35), VDD 전원 패드(36)의 6종류가 되지만, 제1 드레인 전원 패드로부터 인가하는 전압은 VDD 전원 패드(36)로부터 인가하는 전압값과 동등하고, 따라서 측정되는 전압값도 동등하다. 또, 소스 전원 패드(34)로부터 인가하는 전압도 VSS 전원 패드(35)로부터 인가하는 전압값과 동등하고, 따라서 측정되는 전압값도 동등하다. 따라서, 본 실시형태에서 실제로 측정되는 전압은, 게이트 전원 패드(33)에 있어서의 전압, VDD 전원 패드(36)에 있어서의 전압, VSS 전원 패드(35)에 있어서의 전압, 제2 드레인 전원 패드(32)에 있어서의 전압의 4종류인 것으로 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 종래의 평가용 회로에 비해서 측정해야 할 전압의 종류를 줄일 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 측정해야 할 전압의 종류는 4종류이었지만, 본 실시형태에서는, 측정해야 할 전압의 종류는 3종류인 점이 다르다. 이하 도면을 상세히 기술한다. 또, 실시형태 1과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여서 설명한다.

전술한 실시형태에 있어서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(Tr)에 전류(Ids)가 흐를 경우, 선택기(tgd_a)가 전류(Ids)에 대해서 저항으로 간주되므로, 제2 드레인 전원 패드(32)에 있어서의 전압은 제1 드레인 전원 패드(31)로부터 인가되는 전압(Vdd)보다도 낮은 전압값(Vd2)이 된다. 그 때문에, 트랜지스터(Tr)의 측정을 행하는 것에 있어서는, 제2 드레인 전원 패드(32)에 있어서의 전압도 측정할 필요가 있었다. 이것에 대해서, 본 실시형태에서는, 미리 제2 드레인 전원 패드(32)에 있어서의 전압이, 제1 드레인 전원 패드(31)로부터 인가되는 전압(Vdd)보다도 어느 정도 조금 낮은 전압값이 될지를 취득하고 있으므로, 제2 드레인 전원 패드(32)에 있어서의 전압의 측정을 행하지 않는다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 측정해야 할 전압의 종류는 3종류이다.

본 실시형태에 있어서의 소자(11A)의 구성을, 도 5를 이용해서 설명한다. 소자(11A)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 선택기(tgd_d)(본 발명의 제4 스위치 소자에 상당함)를, 선택기(tgd_a)에 대해서 병렬이 되도록, 소스 단자(s0)와 드레인 단자(d0) 사이에 갖는다. 선택기(tgd_d)는, 선택기(tgd_a)와 동일한 특성을 갖도록, 예를 들면, 동일한 크기로 구성되어 있다.

그리고, 미리 선택기(tgd_d)만 온으로 하고, 그 이외의 선택기를 오프로 하고, 제1 드레인 전원 패드(31) 및 게이트 전원 패드(33)로부터 전압을 인가하여, 해당 소자(11)의 제1 드레인 전원 패드(31)로부터 소스 전원 패드(34)를 향해서 흐르는 전류의 각 전압에 있어서의 값을 얻는다. 즉, 소스 전원 패드(34)의 전압을 일정하게 하고, 제1 드레인 전원 패드(31)로부터의 전압을 변화시키고, 각 드레인 전압에 있어서의 소자(11)에 흐르는 전류값을 측정한다. 이 경우의 제1 드레인 전원 패드(31)로부터의 전압값을 초기 전압값, 각 드레인 전압에 있어서의 소자(11)에 흐르는 전류값을 초기 전류값으로 한다.

트랜지스터(Tr)의 측정을 행할 때에는, 측정되는 소자(11)의 선택기(tgd_a)만 온으로 하고, 그 이외의 선택기를 오프로 한다. 또, 측정되지 않는 소자(11)의 선택기(tgd_a)만 오프로 하고, 그 이외의 선택기를 온으로 한다. 그리고, 소스 전원 패드(34)로부터 전압을 인가하는 동시에, 제1 드레인 전원 패드(31)로부터 전압을 인가해서 소자(11)에 흐르는 전류값을 측정한다. 이 소자(11)의 전류값과 동일한 초기 전류값일 때의 전압값이, 제1 드레인 전원 패드(31)의 전압값으로 된다.

즉, 본 실시형태에서는, 미리 선택기(tgd_a)의 저항치에 의해 어느 정도 전압강하가 일어날지 취득하는 것에 의해, 드레인 전압이 제1 드레인 전원 패드(31)로부터 인가되는 전압보다도 어느 정도 조금 낮은 전압값이 될지를 취득하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 본 실시형태에서는, 반도체 장치(1)에는, 제1 드레인 전압 패드(31), 게이트 전원 패드(33), 소스 전원 패드(34), VDD 전원 패드(36), VSS 전원 패드(35)가 설치되어 있는 바, 제1 드레인 전원 패드(31)의 전압값을 측정할 필요가 없다. 실제로 측정하는 것은, VDD 전원 패드(36), 게이트 전원 패드(33), VSS 전원 패드(35)의 3종류만으로 할 수 있다.

전술한 실시형태에 있어서의 테스트 엘리먼트 그룹(10)의 구성은 일례이며, 적당히 변경되어도 되고, 다른 여러 가지 구성이 채용되어도 된다. 또, 소자(10, 10A)의 구성으로서 도 2 및 도 5를 나타냈지만, 이들 구성도 일례이며, 적당히 변경되어도 되고, 다른 여러 가지 구성이 채용되어도 된다. 예를 들면, 스위치 소자로서 선택기(tgd_a 내지 tgd_d)를 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 스위치 소자로서 기능할 수 있는 것이면 된다.

1: 반도체 장치
10: 테스트 엘리먼트 그룹
11: 소자
11A: 소자
20: 디코딩 로직 회로
31: 제1 드레인 전원 패드
32: 제2 드레인 전원 패드
33: 게이트 전원 패드
34: 소스 전원 패드
35: VSS 전원 패드
36: VDD 전원 패드
37: AD 전원 패드
Ids: 전류
Ivss: 전류
Tr: 트랜지스터
d0: 제1 드레인 단자
d1: 제2 드레인 단자
g0: 게이트 단자
s0: 소스 단자
tgd: 선택기
vss: VSS 단자

Claims

평가용 회로로서,
복수의 트랜지스터;
상기 트랜지스터의 드레인과 제1 드레인 전원 사이에 설치된 제1 스위치 소자; 및
상기 제1 스위치 소자와 병렬로 설치되고, 상기 드레인과 제2 드레인 전원 사이에 설치된 제2 스위치 소자
를 포함하되,
상기 트랜지스터의 소스는 소스 전원에 전기적으로 접속되고,
상기 제2 드레인 전원에 인가되는 전압과 상기 소스 전원에 인가되는 전압이 동일하도록 구성된 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항에 있어서,
상기 트랜지스터의 상기 드레인과 제3 드레인 전원 사이에 설치된 제3 스위치 소자를 구비하고,
상기 제3 스위치 소자는 전원 패드와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항에 있어서,
상기 트랜지스터 및 상기 제1 스위치 소자에 대해서 병렬이 되도록, 상기 제1 드레인 전원과 상기 소스 전원 사이에 설치된 제4 스위치 소자를 구비하고,
상기 제4 스위치 소자는 상기 제1 스위치 소자와 동일한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트랜지스터의 상기 소스 측에는 상기 제1 내지 제4 스위치 소자 중 어느 하나가 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 스위치 소자 중 어느 하나는, 2개의 전계효과 트랜지스터로 이루어지고, 상기 2개의 전계효과 트랜지스터의 소스 단자끼리가 접속되는 동시에, 상기 2개의 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자끼리가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 드레인 전원은 제1 드레인 전원 패드에 인가되는 전압이고,
상기 제2 드레인 전원은 제2 드레인 전원 패드에 인가되는 전압이고,
상기 제3 드레인 전원은 VSS 전원 패드에 인가되는 전압이고,
상기 소스 전원은 소스 전원 패드에 인가되는 전압인 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 드레인 전원은 제1 드레인 전원 패드로부터 상기 트랜지스터의 상기 드레인에 인가되는 전압이고,
상기 제2 드레인 전원은 제2 드레인 전원 패드로부터 상기 트랜지스터의 상기 드레인에 인가되는 전압이고,
상기 제3 드레인 전원은 VSS 전원 패드로부터 상기 트랜지스터의 상기 드레인에 인가되는 전압이고,
상기 소스 전원은 소스 전원 패드로부터 상기 트랜지스터의 상기 소스에 인가되는 전압인 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제7항에 있어서,
상기 VSS 전원 패드로부터 상기 드레인에 인가되는 전압과 상기 소스 전원 패드로부터 상기 소스에 인가되는 전압이 동일한 것을 특징으로 하는 평가용 회로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 평가용 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 평가용 회로를 이용해서 상기 평가용 회로에 있어서의 측정하고자 하는 소자의 측정을 행하는 평가 방법으로서,
측정하고자 하는 소자가 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자인 경우에는,
상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 온(on) 상태로 하고,
측정하고자 하는 소자가 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자 이외의 소자인 경우에는,
상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 오프 상태로 해서, 상기 소자의 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 평가용 회로에 있어서의 측정하고자 하는 소자의 측정을 행하는 평가 방법.