WO2006075750A1

WO2006075750A1 - 電子装置の測定方法及び測定装置

Info

Publication number: WO2006075750A1
Application number: PCT/JP2006/300476
Authority: WO
Inventors: Tadahiro Ohmi; Akinobu Teramoto
Original assignee: Tohoku University
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2006-07-20
Also published as: KR20070098905A; JP4866998B2; EP1840583A1; TW200632332A; KR101188161B1; JP2006194840A

Abstract

　被測定物である電子装置の測定方法であって、上記電子装置に並列に受動素子を接続し、回路全体のインピーダンスを測定することにより、電子装置の電気的パラメータを抽出する。

Description

明細書

電子装置の測定方法及び測定装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体装置のような電子装置の電気的パラメータを抽出するための測定方法及び測定装置に関する。

背景技術

[0002] 従来では、測定周波数 100Ηζ〜1ΜΗζ程度で自動平衡ブリッジ法 (大浦宣徳、関根松夫著「電気 ·電子計測」、株式会社昭晃堂、 ρ.106、 2002年 3月 10日参照)を用いて、電子装置の容量、インダクタンス及び抵抗を測定していた。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかし、上記従来技術では、被測定物を貫通する電流が増加すると、その容量成分を測定するのが困難であるという問題があった。

[0004] そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、並列に過大電流が流れる測定領域でも正確に被測定物の電気的パラメータの測定を可能にすることにある。

課題を解決するための手段

[0005] 上記目的を達成するため、本発明では、被測定物である電子装置の測定方法であつて、上記電子装置に並列に受動素子を接続し、回路全体のインピーダンスを測定することにより、電子装置の電気的パラメータを抽出することを特徴とする。

[0006] また、本発明では、被測定物である電子装置の測定装置であって、上記電子装置に並列に受動素子を接続し、回路全体のインピーダンスを電子装置の両端子に接続されたインピーダンス測定器により測定することにより、電子装置の電気的パラメ一タを抽出することを特徴とする。

[0007] ここで、前記受動素子は、インダクタンスと、このインダクタンスに直列に接続された抵抗から成る。前記電気的パラメータは、例えば、電気的容量である。

[0008] 前記測定は、共鳴現象を発生させることにより行うことが好ましい。また、前記端子間に流れる電流が 7 μ A以上である。前記電子装置は、例えば、半導体装置である。

[0009] このように、本発明では、被測定物である電子装置に既知の受動素子を付加し、回路全体のインピーダンスを測定し、等価回路力被測定物の電気的パラメータを抽出するものである。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、並列に過大電流が流れる測定領域でも、正確に被測定物の電気的パラメータを測定することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明に係る測定系を示す回路図である。

[図 2]M〇Sキャパシタの等価回路を示す図である。

[図 3]本測定で測定したインピーダンスの測定周波数依存性とパラメ一タフイツティングを行って求めたインピーダンスの測定周波数依存性を示すグラフを表す図である。

[図 4]8.5nmの絶縁膜厚のゲート絶縁膜を有する MOSキャパシタを通常測定と本測定方法で測定したときの測定電圧と容量の関係を示すグラフを表す図である。

[図 5]1.18nmの絶縁膜厚のゲート絶縁膜を有する MOSトランジスタを通常測定と本測定方法で測定したときの測定電圧と容量の関係を示すグラフを表す図である。

[図 6]1.18nmの絶縁膜厚のゲート絶縁膜を有する MOSトランジスタに電圧を加えた時の電流値を表す図である。

[図 7]通常方法で求めた絶縁膜厚と本測定方法で求めた絶縁膜厚の関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] (第 1の実施の形態）

図 1に示すように、被測定物である MOSキャパシタ 1と並列にインダクタンス（L) 2、抵抗） 3を付加し、その両端をインピーダンス測定器 4に接続する。

[0013] MOSキャパシタ 1の等価回路は図 2に示すように、容量（Ci) 5、並列抵抗 (Rp) 6、直列抵抗（Rs) 7を用いて書き表せる。このとき、 MOSキャパシタ 1の部分のインピーダンス Z1と付加したインダクタンス 2と抵抗 3のインピーダンス Z2及び全体のインピーダンス Zは、数 1のようになる。ここで、 ωは測定周波数である。 [0014] [数 1] 1二 ^R _P +尺 s + /尺、 Z2 = R + i L z一 R(Rp + Rs)― 0)²LCiRpRs + J {CiRpRsR ÷ L(Rp + Rs)} ― Rp + Rs + R - ²LCiRp + j {L + CiRp(Rs + R)}

[0015] さらに、共鳴周波数 ω ま、数 2のように表される。

[0016] [数 2]

^L(Rp + Rs)² ~ CiRp²R

L²CiRp² ÷ LCi²Rp²Rs²

[0017] ω rが 2ΜΗζ以下となるように付加のインダクタンス 2の L (330 μ Η)、抵抗 3の R ( 100 Ω )を選ぶことにより、測定系のインダクタンス成分を無視する。ここで、 co rは測定系のインダクタンスが Zに比べて十分小さい値になるように付加のインダクタンス 2の L、抵抗 3の Rを選べばよい。

[0018] この状態で、 Zの周波数依存性を測定すると、図 3中に口、△で表される測定値が得られる。この共鳴周波数点 8で上式を使レ、、 Rp、 Rs、 Ciを数値フィッティングによつて求める。その値を用いて、他の周波数の I Z Iと ωを計算したものが図 3中の実線で表されているカーブである。

[0019] そこから求めた容量と印加電圧の関係と通常の自動平衡ブリッジ法で求めた容量と電圧の関係を図 4に示す。

[0020] 黒四角で示したものが通常方法であり、拿で示したものが本測定手方法で求めたものである。このときの Qから求めた MOSキャパシタの絶縁膜厚は 8.5nmである。

[0021] (第 2の実施の形態）

第 1の実施の形態と同様にゲート絶縁膜厚が 1.18nm程度の MOSトランジスタを測定する。付加のインダクタンス 2の L、抵抗 3の Rは、それぞれ、 33mH、 100 Ωである。そのときの容量と印加電圧の関係と通常の自動平衡ブリッジ法で求めた容量と電圧の関係を図 5に示す。

[0022] 黒四角で示したものが通常方法であり、 ·で示したものが本測定方法で求めたものである。このとき、通常の自動平衡ブリッジ法で求めた容量と電圧の関係は、正 ·負電圧とも電圧が大きレ、ところで容量が小さくなつてレ、る。

[0023] これは、図 6 (A)、 (B)に示すように印加電圧が大きくなると、電流が大きくなることで、容量が正確に測定できていないためである。電流値がおよそ 7 μ A以上になると容量値の減少が見られる。一方、本測定方法で測定すると電圧の絶対値の増加とともに容量の増加が見られ、正確に測定が行われていることがわかる。

[0024] 図 7に通常方法で求めた絶縁膜厚と本測定方法で求めた絶縁膜厚の関係を示す

[0025] 通常方法は、薄膜領域 (測定領域で過大電流が流れる領域)で正確に測定が行われず、膜厚が増加しているのに対し、本測定方法は、その領域でも測定が正確に行われている。

産業上の利用可能性

[0026] 本発明によれば、並列に過大電流が流れる測定領域でも、正確に被測定物の電気的パラメータを測定することができる。この結果、本発明の測定方法及び測定装置は、半導体装置のような電子装置に適用可能である。

Claims

請求の範囲

[I] 被測定物である電子装置の測定方法であって、

上記電子装置に並列に受動素子を接続し、回路全体のインピーダンスを測定することにより、電子装置の電気的パラメータを抽出することを特徴とする電子装置の測定方法。

[2] 前記受動素子は、インダクタンスと、このインダクタンスに直列に接続された抵抗から成ることを特徴とする請求項 1に記載の電子装置の測定方法。

[3] 前記電気的パラメータは、電気的容量であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電子装置の測定方法。

[4] 前記測定は、共鳴現象を発生させることにより行うことを特徴とする請求項:!〜 3に記載の電子装置の測定方法。

[5] 前記端子間に流れる電流が 7 μ Α以上であることを特徴とする請求項:!〜 4に記載の電子装置の測定方法。

[6] 前記電子装置は、半導体装置であることを特徴とする請求項：!〜 5に記載の電子装置の測定方法。

[7] 被測定物である電子装置の測定装置であって、

上記電子装置に並列に受動素子を接続し、回路全体のインピーダンスを電子装置の両端子に接続されたインピーダンス測定器により測定することにより、電子装置の電気的パラメータを抽出することを特徴とする電子装置の測定装置。

[8] 前記受動素子は、インダクタンスと、このインダクタンスに直列に接続された抵抗から成ることを特徴とする請求項 7に記載の電子装置の測定装置。

[9] 前記電気的パラメータは、電気的容量であることを特徴とする請求項 7又は 8に記載の電子装置の測定装置。

[10] 前記測定は、共鳴現象を発生させることにより行うことを特徴とする請求項 7〜9に記載の電子装置の測定装置。

[II] 前記端子間に流れる電流が 7 μ Α以上であることを特徴とする請求項 7〜： 10に記載の電子装置の測定装置。

[12] 前記電子装置は、半導体装置であることを特徴とする請求項 7〜： 11に記載の電子装置の測定装置。