JP3483869B2 - Transistor characteristic evaluation circuit and characteristic evaluation method - Google Patents

Transistor characteristic evaluation circuit and characteristic evaluation method

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JP3483869B2 JP2001257742A JP2001257742A JP3483869B2 JP 3483869 B2 JP3483869 B2 JP 3483869B2 JP 2001257742 A JP2001257742 A JP 2001257742A JP 2001257742 A JP2001257742 A JP 2001257742A JP 3483869 B2 JP3483869 B2 JP 3483869B2
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直希 泉
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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】この発明は、半導体製造工程
終了後のトランジスタの特性評価に用いるトランジスタ
の特性評価回路、及びトランジスタの特性評価方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transistor characteristic evaluation circuit used for transistor characteristic evaluation after a semiconductor manufacturing process and a transistor characteristic evaluation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造工程終了後におけるトランジ
スタ特性の測定は、通常、PCM(Process Control Monit
or)やTEG(Test Elementary Group)を用いて個々のト
ランジスタ毎に行われている。
2. Description of the Related Art Generally, PCM (Process Control Monitor) is used to measure transistor characteristics after a semiconductor manufacturing process.
or) or TEG (Test Elementary Group) is used for each individual transistor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の測定は半導体パラメータアナライザー、パラメトリッ
ク・テスターを用いて評価されるが、単体トランジスタ
を1個ずつ測定しているにすぎない。トランジスタ特性
のばらつきやウエハ内、ロット内の特性分布などを検討
するため、多数の測定が必要な場合は、単体素子を数多
く並べて測定するか、ウエハ面内でできるだけ多くのシ
ョット(1露光領域)を測定していた。前者の方法の場
合、図11に示すように、1つのトランジスタあたり4
つのパッド(測定端子)101が必要であり、その1つ
1つをできるだけ並べるにしても、パッドサイズが1パ
ッド=100μm×100μm程度と大きいため数に制限がある
(図11)。また後者の方法の場合、ショットのサイズ
により、測定できるトランジスタ数が制限されるという
欠点があり、また、ウエハ面内全体でのトランジスタ特
性が測定されるため、ウエハ内での統計的なばらつきま
で検討することができなかった。
However, although these measurements are evaluated by using a semiconductor parameter analyzer and a parametric tester, they measure only single transistors one by one. If a large number of measurements are required to examine variations in transistor characteristics and the distribution of characteristics within a wafer or lot, etc., measure a large number of single elements or measure as many shots as possible within the wafer surface (one exposure area). Was being measured. In the case of the former method, as shown in FIG.
One pad (measurement terminal) 101 is required, and even if each of them is arranged as much as possible, the number of pads is limited because the pad size is as large as 1 pad = 100 μm × 100 μm (FIG. 11). In addition, the latter method has the drawback that the number of transistors that can be measured is limited by the size of the shot, and since the transistor characteristics are measured within the entire wafer surface, even statistical variations within the wafer will occur. Could not be considered.

【0004】この発明は上述のような問題を解決するた
めになされたものであり、トランジスタ特性をウエハ面
内のある1点での分布、ウエハ全面での分布、ウエハ間
での分布、ロット間での分布など、各分布に応じて統計
的に解析することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and transistor characteristics are distributed at one point on the wafer surface, distribution on the entire wafer surface, distribution between wafers, and lot-to-lot. The objective is to statistically analyze each distribution, such as the distribution in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明のトランジスタ
の特性評価回路は、マトリクス状に配置された被測定対
象である複数のトランジスタと、前記トランジスタの1
つを選択する選択手段と、前記選択手段で選択した特定
のトランジスタに所定の電圧を印加する電圧印加手段
、前記選択手段で選択した特定のトランジスタに所定
の基板電圧を印加する基板電圧印加手段とを備え、前記
特定のトランジスタからの出力を個別に読み出すもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION A transistor characteristic evaluation circuit according to the present invention comprises a plurality of transistors to be measured arranged in a matrix and one of the transistors.
Selecting means for selecting one of them, voltage applying means for applying a predetermined voltage to the specific transistor selected by the selecting means, and predetermined voltage for the specific transistor selected by the selecting means.
And a substrate voltage applying means for applying the substrate voltage , and outputs the outputs from the specific transistors individually.

【0006】また、前記選択手段は、前記マトリクス状
に配置された前記トランジスタのアドレスを特定するた
めのデコーダと、前記デコーダからの出力に基いて前記
トランジスタと接続された行及び列のラインを選択する
選択トランジスタとを有するものである。
Further, the selecting means selects a decoder for specifying an address of the transistors arranged in the matrix, and a row and a column line connected to the transistors based on an output from the decoder. And a selection transistor for

【0007】また、前記選択手段は、前記マトリクス状
に配置された前記トランジスタのアドレスを特定するた
めのデコーダと、前記複数のトランジスタのそれぞれに
隣接して設けられた選択トランジスタとを有し、前記デ
コーダからの出力に基いて前記選択トランジスタを直接
動作させて前記トランジスタの1つを選択するものであ
る。
The selecting means includes a decoder for specifying an address of the transistors arranged in the matrix, and a selecting transistor provided adjacent to each of the plurality of transistors. Based on the output from the decoder, the select transistor is directly operated to select one of the transistors.

【0008】[0008]

【0009】また、前記選択手段で選択されていないト
ランジスタに接地電位を印加する接地電位印加手段を更
に備えたものである。
Further, a ground potential applying means for applying a ground potential to the transistor not selected by the selecting means is further provided.

【0010】 また、この発明のトランジスタの特性評
価方法は、マトリクス状に配置された複数のトランジス
タのうちの1つを選択し、選択した特定のトランジスタ
に所定の基板電圧を印加し、選択した特定のトランジス
タの動作を個別に測定するものである。
Further, according to the transistor characteristic evaluation method of the present invention, one of a plurality of transistors arranged in a matrix is selected, and the selected specific transistor is selected.
A predetermined substrate voltage is applied to and the operation of a selected specific transistor is individually measured.

【0011】また、前記複数のトランジスタの選択を、
デコーダ及び選択トランジスタを用いて行うものであ
る。
The selection of the plurality of transistors is
This is performed using a decoder and a selection transistor.

【0012】 また、前記複数のトランジスタのそれぞ
れに隣接して設けられた前記選択トランジスタを用い
て、前記複数のトランジスタのうちの1つを選択するも
のである。
Further , each of the plurality of transistors is
Using the selection transistor provided adjacent to this
And select one of the plurality of transistors
Of.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の各実施の形態にかかるトランジスタの特性評価方法に
用いる測定回路を示す模式図である。以下に説明する各
実施の形態は、多数のトランジスタの各々を測定するた
め、メモリデバイスで用いられるデコーダ回路で被測定
トランジスタを選択する手法を用いたものである。図1
に示すように、半導体ウェーハ上には測定対象であるト
ランジスタがマトリクス状に並べて形成されている。ま
た、半導体ウェーハ上には、トランジスタの周辺にデコ
ーダ回路(Xデコーダ1、Yデコーダ2)が形成されてい
る。そして、Xデコーダ1、Yデコーダ2を用いて測定す
るトランジスタのアドレスを特定し、トランジスタを1
つずつ選択して測定する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. FIG. 1 is a schematic diagram showing a measuring circuit used in a transistor characteristic evaluation method according to each embodiment of the present invention. Each of the embodiments described below uses a method of selecting a transistor under measurement in a decoder circuit used in a memory device in order to measure each of a large number of transistors. Figure 1
As shown in, the transistors to be measured are formed side by side in a matrix on the semiconductor wafer. In addition, a decoder circuit (X decoder 1, Y decoder 2) is formed around the transistor on the semiconductor wafer. Then, the address of the transistor to be measured is specified using the X decoder 1 and the Y decoder 2, and the transistor is set to 1
Select each one and measure.

【0015】ここで、配置できるトランジスタの数は、
デコーダの入力パルス数で決定される。例えばX,Y方
向それぞれ5つのパルス入力ができるとすると、2×
=1024個のトランジスタを測定できる。このと
きのパッド数は、X,Y方向を合わせて5+5=10個
である。従って、単体のトランジスタを1024個並べ
た場合、トランジスタ1つに対して4つのパッドが必要
であるため、1024×4=4096個のパッドが必要
となり膨大な面積が必要となるが、この実施の形態の方
法によればパッド数を最小限に抑えてパッド面積の大幅
な縮小が可能となる。
Here, the number of transistors that can be arranged is
It is determined by the number of input pulses of the decoder. For example, if 5 pulses can be input in each of the X and Y directions, then 2 5 ×
2 5 = 1024 transistors can be measured. At this time, the number of pads is 5 + 5 = 10 in the X and Y directions. Therefore, when 1024 individual transistors are arranged, four pads are required for one transistor, and 1024 × 4 = 4096 pads are required, which requires a huge area. According to the method of the embodiment, the number of pads can be minimized and the pad area can be greatly reduced.

【0016】Xデコーダ1、Yデコーダ2には、パルスを
入力するためのパルス源が接続されている。また、デコ
ーダを動作させるため、パルス源の他に電源電圧(D
C)、GNDを設けている。
A pulse source for inputting a pulse is connected to the X decoder 1 and the Y decoder 2. In addition to the pulse source, the power supply voltage (D
C) and GND are provided.

【0017】また、この測定回路では、トランジスタを
測定するため別途DC電圧源を設けている。このDC電圧源
の数はトランジスタのゲート用、ドレイン用、基板用の
3つが最低限必要である。Xデコーダ1、Yデコーダ2を
用いて測定するトランジスタを選択し、DC電圧源の入力
を外部より制御することにより、マトリクス状に並べら
れたそれぞれのトランジスタを測定できる。
Further, in this measuring circuit, a DC voltage source is separately provided for measuring the transistor. The minimum number of DC voltage sources required is three for the gate, drain and substrate of the transistor. By selecting the transistors to be measured using the X decoder 1 and the Y decoder 2 and controlling the input of the DC voltage source from the outside, the respective transistors arranged in a matrix can be measured.

【0018】図2は、実施の形態1にかかる具体的な測
定回路を示す模式図である。以降の説明図は、簡単のた
め3×3のマトリクスで例示してある。この測定回路で
は、被測定対象である測定トランジスタ9(NMOSトラン
ジスタ)がマトリクス状に配置され、測定トランジスタ
9のゲート側とドレイン側に、それぞれトランジスタ測
定用のDC電源ユニット3、4が配置されている。また、
ソース側はGND端子10と接続されている。各DC電源ユ
ニット3,4と測定トランジスタ9との間に選択トラン
ジスタ5、6がそれぞれ配置されている。Xデコーダ
1、Yデコーダ2により測定するトランジスタが選択さ
れたときは、そのトランジスタが接続されたラインの選
択トランジスタ5、6がそれぞれ1つ選択される。これ
により、選択された測定トランジスタ9にのみ、DC電源
ユニット3,4の電圧が印加され、測定が行われる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific measuring circuit according to the first embodiment. For the sake of simplicity, the following explanatory diagrams are illustrated with a 3 × 3 matrix. In this measurement circuit, measurement transistors 9 (NMOS transistors) to be measured are arranged in a matrix, and DC power supply units 3 and 4 for transistor measurement are arranged on the gate side and the drain side of the measurement transistor 9, respectively. There is. Also,
The source side is connected to the GND terminal 10. Selection transistors 5 and 6 are arranged between the DC power supply units 3 and 4 and the measurement transistor 9, respectively. When a transistor to be measured is selected by the X decoder 1 and the Y decoder 2, one selection transistor 5 or 6 is selected for the line to which the transistor is connected. As a result, the voltage of the DC power supply units 3 and 4 is applied only to the selected measurement transistor 9, and the measurement is performed.

【0019】DC電源ユニット3,4と反対側のVss端子
11側には選択トランジスタ7,8が接続されている。
選択トランジスタ7,8はインバータ7a,8aと接続
されたNMOSトランジスタである。これらの選択トランジ
スタ7,8は、選択トランジスタ5、6と同様にXデコ
ーダ1、Yデコーダ2に接続されている。そして、ある
ラインが選択されていない時、すなわち、そのラインに
対するデコーダの出力がLowであるときは、選択トラン
ジスタ7,8がインバータ7a,8aを備えているた
め、そのラインの選択トランジスタ7,8がオンとな
り、そのラインがVss端子11側に接続される。逆に、
あるラインが選択されるとき、すなわち、そのラインに
対するデコーダの出力がHighであるときは、インバータ
7a,8aによって選択トランジスタ7,8がOffとな
り、Vss端子11と切り離される。これにより、Xデコー
ダ1、Yデコーダ2によって選択されたビット線、ワー
ド線にのみDC電源ユニット3,4の電圧が印加され、選
択されていないビット線を強制的にVss端子11に短絡
することができる。
Select transistors 7 and 8 are connected to the Vss terminal 11 side opposite to the DC power supply units 3 and 4.
The selection transistors 7 and 8 are NMOS transistors connected to the inverters 7a and 8a. These selection transistors 7 and 8 are connected to the X decoder 1 and the Y decoder 2 similarly to the selection transistors 5 and 6. When a line is not selected, that is, when the output of the decoder for that line is low, the selection transistors 7 and 8 include the inverters 7a and 8a. Turns on and the line is connected to the Vss terminal 11 side. vice versa,
When a certain line is selected, that is, when the output of the decoder for that line is High, the selection transistors 7 and 8 are turned off by the inverters 7a and 8a and are disconnected from the Vss terminal 11. As a result, the voltage of the DC power supply units 3 and 4 is applied only to the bit lines and word lines selected by the X decoder 1 and the Y decoder 2, and the unselected bit lines are forcibly short-circuited to the Vss terminal 11. You can

【0020】測定される1つのトランジスタが選択され
たとき、そのトランジスタのドレイン側のビット線から
DC電源ユニット4の電圧が印加され、ドレインからソー
スへ電流が流れる。DC電源ユニット4の電圧を測定する
トランジスタに効率よく印加するためには、選択トラン
ジスタ6のオン抵抗はできるだけ小さくする必要があ
る。例えば、選択トランジスタ6のゲート幅を1000μ
m、ゲート長を0.1μm程度として設計すると、選択トラ
ンジスタ6のオン抵抗を1Ω以下にまで低減できる。こ
れに対して、測定するトランジスタ9のゲート幅を10μ
m、ゲート長を0.1μmとすると、オン抵抗は100Ω程度と
なり、DC電源ユニット2の出力電圧がほとんど測定トラ
ンジスタ9に印加されることになる。測定トランジスタ
9のサイズは自由に変えられるため、測定トランジスタ
9のオン抵抗に合わせて選択トランジスタ6を設計する
必要がある。選択トランジスタ5、7、8については特
に制限されない。
When one transistor to be measured is selected, from the bit line on the drain side of that transistor
The voltage of the DC power supply unit 4 is applied, and a current flows from the drain to the source. In order to efficiently apply the voltage of the DC power supply unit 4 to the transistor for measuring, the ON resistance of the selection transistor 6 needs to be as small as possible. For example, if the gate width of the selection transistor 6 is 1000μ
By designing m and the gate length to be about 0.1 μm, the on-resistance of the selection transistor 6 can be reduced to 1Ω or less. On the other hand, the gate width of the transistor 9 to be measured is 10μ.
When the gate length is m and the gate length is 0.1 μm, the on-resistance becomes about 100Ω, and the output voltage of the DC power supply unit 2 is almost applied to the measuring transistor 9. Since the size of the measurement transistor 9 can be freely changed, it is necessary to design the selection transistor 6 according to the ON resistance of the measurement transistor 9. The selection transistors 5, 7, 8 are not particularly limited.

【0021】またDC電源ユニット4からGND端子10の
間の配線も、同様の理由から配線抵抗を低減させる必要
があり、できるだけ大きい配線幅で、できるだけ短い配
線長で設計すればよい。
The wiring between the DC power supply unit 4 and the GND terminal 10 also needs to have a reduced wiring resistance for the same reason, and may be designed with a wiring width as large as possible and a wiring length as short as possible.

【0022】なお、図2の例では、選択トランジスタ
7,8をNMOSトランジスタとインバータ7a,8aによ
り構成したが、図3に示すように、インバータ7a,8
aを用いずにPMOSトランジスタを用いて置き換えてもよ
い。ここで、図3(a)は選択トランジスタ7,8をイ
ンバータ7a,8aを用いて構成した場合を示してお
り、図3(b)は選択トランジスタ7,8をPMOSト
ランジスタから構成した例を示している。
In the example of FIG. 2, the selection transistors 7 and 8 are composed of NMOS transistors and inverters 7a and 8a, but as shown in FIG.
It may be replaced by using a PMOS transistor without using a. Here, FIG. 3A shows a case in which the selection transistors 7 and 8 are configured by using inverters 7a and 8a, and FIG. 3B shows an example in which the selection transistors 7 and 8 are configured by PMOS transistors. ing.

【0023】また、図2においては、測定トランジスタ
9としてNMOSトランジスタを示したが、測定トランジス
タ9をすべてPMOSトランジスタに置き換えた場合でも、
同様に測定を行うことができる。PMOSトランジスタを測
定する場合、それに合わせてDC電源ユニット3,4の電
圧印加を行えばよい。
In FIG. 2, an NMOS transistor is shown as the measuring transistor 9, but even if all the measuring transistors 9 are replaced by PMOS transistors,
Similar measurements can be made. When the PMOS transistor is measured, the voltage of the DC power supply units 3 and 4 may be applied accordingly.

【0024】図4は、図2と同様の回路構成でバイポー
ラトランジスタを測定するシステムを示す模式図であ
る。この場合は、図2と同様の回路構成で、測定トラン
ジスタ9の領域のみをバイポーラトランジスタで置き換
えればよい。図4の例では、測定トランジスタ9として
NPNバイポーラトランジスタを配置し、電源ユニット3
側にベース電極を、DC電源ユニット4側にコレクタ電極
を、GND端子10にエミッタ電極を接続している。これ
により、図2のMOSトランジスタの場合と同様にバイポ
ーラトランジスタの評価が可能である。電源ユニット
3,4を自由に電圧設定できるため、PNPトランジスタ
の測定も可能である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a system for measuring a bipolar transistor with a circuit configuration similar to that of FIG. In this case, with the same circuit configuration as in FIG. 2, only the region of the measuring transistor 9 may be replaced with a bipolar transistor. In the example of FIG. 4, as the measurement transistor 9,
Power supply unit 3 with NPN bipolar transistor
The base electrode is connected to the side, the collector electrode is connected to the DC power supply unit 4 side, and the emitter electrode is connected to the GND terminal 10. As a result, the bipolar transistor can be evaluated as in the case of the MOS transistor of FIG. Since the power supply units 3 and 4 can be set to any voltage, it is possible to measure PNP transistors.

【0025】以上説明したように、実施の形態1によれ
ば、パッド数の増大による面積の増大を招くことなく、
多数のトランジスタを評価することが可能となる。そし
て、このシステムにより、今まで単体レベルでしか評価
できなかったトランジスタを、1000個以上のレベル
で測定することが可能であり、統計的解析を行うことが
初めて可能となる。しかも、測定機は、パルス源とDC電
源ユニット3,4を用いるだけでよく、TEGやPCM測定で
用いられる半導体パラメータアナライザ,パラメトリッ
ク・テスタで十分対応させることが可能である。
As described above, according to the first embodiment, the area is not increased due to the increase in the number of pads,
It is possible to evaluate a large number of transistors. With this system, it is possible to measure at a level of 1000 or more transistors, which until now could be evaluated only at a single level, and statistical analysis can be performed for the first time. Moreover, the measuring machine only needs to use the pulse source and the DC power supply units 3 and 4, and the semiconductor parameter analyzer and parametric tester used in the TEG or PCM measurement can be sufficiently used.

【0026】実施の形態2.次に、図5に基いてこの発
明の実施の形態2について説明する。実施の形態2は、
基板バイアス効果まで測定可能なようにトランジスタ評
価回路を構成したものである。図5に示すように、測定
するトランジスタのゲート側とドレイン側に、それぞれ
トランジスタ測定用のDC電源ユニット3,4を配置し、
図2の実施の形態1と同じ機能を有する選択トランジス
タ5,6,7,8を配置している。
Embodiment 2. Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Embodiment 2 is
The transistor evaluation circuit is configured so that even the substrate bias effect can be measured. As shown in FIG. 5, DC power supply units 3 and 4 for transistor measurement are arranged on the gate side and the drain side of the transistor to be measured,
Select transistors 5, 6, 7, and 8 having the same functions as those in the first embodiment shown in FIG. 2 are arranged.

【0027】そして、測定トランジスタ9の基板電圧を
自由に変更できるように、新たにDC電源ユニット12、
GNDユニット13、及び選択トランジスタ14,15,
17、インバータ16を設けている。そして、Xデコー
ダ1と同期するように選択トランジスタ14,15が接
続され、選択トランジスタ5で選択されたカラム(Colu
mn)にDC電源ユニット12から基板バイアスを印加する
ようにしている。
The DC power supply unit 12 is newly added so that the substrate voltage of the measuring transistor 9 can be freely changed.
GND unit 13 and selection transistors 14 and 15,
17 and an inverter 16 are provided. Then, the selection transistors 14 and 15 are connected so as to be synchronized with the X decoder 1, and the column (Colu
mn), a substrate bias is applied from the DC power supply unit 12.

【0028】また、選択されていないカラムに対して
は、基板バイアスが印加されないように、選択トランジ
スタ15、及びインバータ16を介してGNDユニット1
3が接続される。Xデコーダ1によりカラムが選択され
たとき、選択トランジスタ14がオンし、さらにYデコ
ーダ2で選択されたロー(Row)に対し、選択トランジ
スタ17がオンすることにより、はじめてDC電源12の
出力電圧が印加されることになる。ビットが選択されな
いときは、選択トランジスタ15及びインバータ16に
よって基板電位はGNDになる。
Further, the GND unit 1 is connected to the unselected columns via the selection transistor 15 and the inverter 16 so that the substrate bias is not applied.
3 are connected. When the column is selected by the X decoder 1, the selection transistor 14 is turned on, and further, the selection transistor 17 is turned on for the row selected by the Y decoder 2, so that the output voltage of the DC power supply 12 is not output for the first time. Will be applied. When the bit is not selected, the selection transistor 15 and the inverter 16 bring the substrate potential to GND.

【0029】トランジスタの動作は図2の場合と同じ
で、さらに基板バイアスがDC電源ユニット12で制御で
きるようにしてある。また、選択トランジスタ7、8及
び15、16の組合せは、図3に示したようにPMOSトラ
ンジスタにて置き換えることができる。
The operation of the transistor is the same as in the case of FIG. 2, and the substrate bias can be controlled by the DC power supply unit 12. Also, the combination of the selection transistors 7, 8 and 15, 16 can be replaced by PMOS transistors as shown in FIG.

【0030】図5は、測定トランジスタ9としてNMOSト
ランジスタを想定した場合を示したが、測定トランジス
タ9をすべてPMOSトランジスタに置き換えた場合でも、
同様に測定を行うことができる。PMOSトランジスタを測
定する場合、それに合わせたDC電源ユニット3,4、1
2の電圧印加を行えばよい。
Although FIG. 5 shows the case where an NMOS transistor is assumed as the measuring transistor 9, even when all the measuring transistors 9 are replaced by PMOS transistors,
Similar measurements can be made. When measuring the PMOS transistor, the DC power supply unit 3, 4, 1 according to it
A voltage of 2 may be applied.

【0031】また、図4の場合と同様に、図5の測定ト
ランジスタ9をバイポーラトランジスタで置き換えても
よい。また、基板バイアス用のGNDユニット13は、レ
イアウト上Vss端子11と共用できれば、別途設ける必
要はない。
As in the case of FIG. 4, the measuring transistor 9 of FIG. 5 may be replaced with a bipolar transistor. Further, the GND unit 13 for substrate bias need not be separately provided if it can be shared with the Vss terminal 11 in layout.

【0032】図6は、基板バイアス効果を含めた評価回
路の別の例を示す模式図である。図6では、基板バイア
スの印加を測定トランジスタ9のそれぞれに設けられた
AND回路18及びNAND回路19により選択するようにし
ている。選択トランジスタ20,21は共にNMOSトラン
ジスタにて構成され、それぞれ、AND回路18、NAND回
路19と接続されている。Xデコーダ1、Yデコーダ2の
出力がともにHighとなり、測定トランジスタ9のカラム
とローが選択された状態のとき、AND回路18の出力がH
ighとなり、基板バイアス用DC電源12の出力が測定ト
ランジスタ9に印加される。
FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the evaluation circuit including the substrate bias effect. In FIG. 6, the application of the substrate bias is provided to each of the measurement transistors 9.
The AND circuit 18 and the NAND circuit 19 are used for selection. The selection transistors 20 and 21 are both NMOS transistors, and are connected to the AND circuit 18 and the NAND circuit 19, respectively. When the outputs of the X decoder 1 and the Y decoder 2 are both High, and the column and row of the measuring transistor 9 are selected, the output of the AND circuit 18 is H.
Then, the output of the DC power source 12 for substrate bias is applied to the measurement transistor 9.

【0033】このときNAND回路19の出力がLowとなる
ため、基板電位はGNDユニット13とは切り離される。
逆にXデコーダ1、Yデコーダ2の出力のうち、両方がHi
ghでない場合、AND回路18の出力はLowとなり、DC電源
ユニット12とは切り離され、NAND回路19の出力がHi
ghとなるため、測定トランジスタ9の基板電位はGNDユ
ニット13からの接地電位となる。このように、Xデコ
ーダ1、Yデコーダ2を介して、測定するトランジスタ
のみに必要な電圧を印加し、トランジスタ測定が可能と
なる。
At this time, since the output of the NAND circuit 19 becomes Low, the substrate potential is separated from the GND unit 13.
On the contrary, of the outputs of X decoder 1 and Y decoder 2, both are Hi
When it is not gh, the output of the AND circuit 18 becomes Low, the output from the DC power supply unit 12 is disconnected, and the output of the NAND circuit 19 becomes Hi.
Therefore, the substrate potential of the measurement transistor 9 becomes the ground potential from the GND unit 13. As described above, the transistor can be measured by applying the required voltage only to the transistor to be measured through the X decoder 1 and the Y decoder 2.

【0034】図6の回路においても、測定トランジスタ
9がPMOSトランジスタ、又はバイポーラトランジスタで
あっても測定可能である。
Also in the circuit of FIG. 6, measurement can be performed even if the measuring transistor 9 is a PMOS transistor or a bipolar transistor.

【0035】実施の形態3.次に、図7に基いてこの発
明の実施の形態3について説明する。図7は、図2と同
じ機能を有する測定回路系の別の形態である。測定トラ
ンジスタ9に対し、そのゲート部分にNMOS選択トランジ
スタ22がそれぞれに設けてあり、ゲート用のDC電源ユ
ニット3と接続されている。この構造では、この選択ト
ランジスタ22がオンしたときに、ゲート用のDC電源ユ
ニット3の電圧が測定トランジスタ9のゲートに印加さ
れる。選択トランジスタ22の選択は各セル23に設け
られたAND回路24で行う。AND回路24は、Xデコーダ
1、Yデコーダ2の出力と接続されており、Xデコーダ
1、Yデコーダ2の出力がともにHighのときのみ、AND回
路24の出力がHighとなる。従って、Xデコーダ1、Yデ
コーダ2の出力がともにHighとなるセル23に対し、AN
D回路24の出力がHighとなり選択トランジスタ22が
オンされる。つまりX、Yデコーダにて選択されたセル2
3内の測定トランジスタ9のみを測定することができ
る。
Embodiment 3. Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows another form of the measurement circuit system having the same function as in FIG. An NMOS selection transistor 22 is provided in each gate portion of the measurement transistor 9, and is connected to the gate DC power supply unit 3. In this structure, when the selection transistor 22 is turned on, the voltage of the gate DC power supply unit 3 is applied to the gate of the measurement transistor 9. The selection of the selection transistor 22 is performed by the AND circuit 24 provided in each cell 23. The AND circuit 24 is connected to the outputs of the X decoder 1 and the Y decoder 2, and the output of the AND circuit 24 becomes High only when the outputs of both the X decoder 1 and the Y decoder 2 are High. Therefore, for the cell 23 in which both the outputs of the X decoder 1 and the Y decoder 2 are High, the AN
The output of the D circuit 24 becomes High and the selection transistor 22 is turned on. In other words, cell 2 selected by the X and Y decoder
Only the measuring transistor 9 in 3 can be measured.

【0036】実施の形態3の測定回路のメリットは、ド
レイン用のDC電源ユニット4に選択トランジスタを設け
ていないことである。測定トランジスタ9の測定には、
ドレイン用のDC電源ユニット4からGND10にかけて電
流を流す必要があるが、図2で示した場合と異なり、図
7の系ではドレイン電流の経路に選択トランジスタがな
い。このため、選択トランジスタのオン抵抗によるドレ
イン用のDC電源ユニット4からの電圧降下がない。
The merit of the measuring circuit of the third embodiment is that the DC power supply unit 4 for drain is not provided with a selection transistor. To measure the measuring transistor 9,
It is necessary to pass a current from the drain DC power supply unit 4 to the GND 10. However, unlike the case shown in FIG. 2, the system of FIG. 7 has no selection transistor in the drain current path. Therefore, there is no voltage drop from the drain DC power supply unit 4 due to the on-resistance of the selection transistor.

【0037】図8は図7の測定回路の別の形態を示す模
式図であって、選択されないセルの測定トランジスタ9
のゲートを強制的にGNDにできるようにしたものであ
る。図7の回路構成に付加する形で、NMOS選択トランジ
スタ25、NAND回路26、GND端子27を設けている。
選択トランジスタ22を選択して測定する方法は図7の
場合と同じである。別途設けられた選択トランジスタ2
5は、測定トランジスタ9のゲートとGND端子27に接
続され、スイッチの役割をする。NAND回路26の出力が
選択トランジスタ25のゲートに接続され、NAND回路2
6の出力がHighのとき、選択トランジスタ25がオン
し、測定トランジスタ9のゲートが強制的にGND端子2
7に接続される。
FIG. 8 is a schematic diagram showing another form of the measuring circuit of FIG. 7, in which the measuring transistor 9 of the unselected cell is used.
The gate of the can be forced to GND. In addition to the circuit configuration of FIG. 7, an NMOS selection transistor 25, a NAND circuit 26, and a GND terminal 27 are provided.
The method for selecting and measuring the selection transistor 22 is the same as in the case of FIG. Select transistor 2 provided separately
Reference numeral 5 is connected to the gate of the measuring transistor 9 and the GND terminal 27 and serves as a switch. The output of the NAND circuit 26 is connected to the gate of the selection transistor 25, and the NAND circuit 2
When the output of 6 is High, the selection transistor 25 is turned on and the gate of the measurement transistor 9 is forced to the GND terminal 2
Connected to 7.

【0038】NAND回路26の入力に対してXデコーダ
1、Yデコーダ2の出力が接続されている。Xデコーダ
1、Yデコーダ2の出力がともにHighのときのみNAND回
路26の出力がLowとなり、選択トランジスタ25がOff
となり、測定トランジスタ9のゲートはGND端子27と
切り離される。それ以外の出力、つまりユニットセル2
3が選択されていないときは、NAND回路26の出力がHi
ghとなり、測定トランジスタ9のゲートは、GND端子2
7と接続されている。図8の測定回路では、選択されな
いユニットセル23の測定トランジスタ9のゲート電位
を強制的にGNDにするため、ノイズ等の発生を抑止で
き、より確実に測定を行うことができる。
The outputs of the X decoder 1 and the Y decoder 2 are connected to the input of the NAND circuit 26. The output of the NAND circuit 26 becomes Low and the selection transistor 25 is turned off only when both the outputs of the X decoder 1 and the Y decoder 2 are High.
Therefore, the gate of the measuring transistor 9 is disconnected from the GND terminal 27. Other output, that is, unit cell 2
When 3 is not selected, the output of the NAND circuit 26 is Hi
gh, and the gate of the measuring transistor 9 is the GND terminal 2
It is connected to 7. In the measurement circuit of FIG. 8, the gate potential of the measurement transistor 9 of the unselected unit cell 23 is forcibly set to GND, so that the generation of noise and the like can be suppressed and more reliable measurement can be performed.

【0039】なお、図8、9の測定回路系にて、図5、
6の基板バイアスまで印加できる機能を付加してもよ
い。
In addition, in the measurement circuit system of FIGS.
A function of applying a substrate bias of 6 may be added.

【0040】なお、上述の説明では、図9(a)に示す
ように、AND回路の出力をNMOSトランジスタに接続し、
スイッチしていたが、図9(b)に示すようにNAND回路
とPMOSトランジスタの系で置き換えた場合でも同様にス
イッチできる。また、図10(a)に示すように、NAND
回路の出力をNMOSトランジスタに接続し、スイッチして
いたが、図10(b)に示すように、AND回路とPMOSト
ランジスタの系で置き換えても同じである。
In the above description, as shown in FIG. 9A, the output of the AND circuit is connected to the NMOS transistor,
Although the switch is used, the switch can be similarly used even when the NAND circuit and the PMOS transistor are replaced as shown in FIG. 9B. Also, as shown in FIG.
The output of the circuit was connected to the NMOS transistor and switched, but it is the same even if it is replaced by a system of an AND circuit and a PMOS transistor as shown in FIG.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0042】被測定対象である複数のトランジスタの1
つを選択し、選択したトランジスタに所定の電圧を印加
して個別に測定するようにしたため、パッド数の増大に
よる面積の増大を招くことなく、多数のトランジスタを
評価することが可能となる。これにより、多数個のトラ
ンジスタの統計的解析を行うことが可能となる。
One of a plurality of transistors to be measured
Since one of them is selected and a predetermined voltage is applied to each of the selected transistors for individual measurement, a large number of transistors can be evaluated without causing an increase in area due to an increase in the number of pads. This enables statistical analysis of a large number of transistors.

【0043】測定するトランジスタのアドレスを特定す
るためのデコーダと、デコーダからの出力に基いて行及
び列のラインを選択する選択トランジスタとを備えたこ
とにより、測定するトランジスタを確実に特定すること
ができる。
Since the decoder for specifying the address of the transistor to be measured and the selection transistor for selecting the row and column lines based on the output from the decoder are provided, the transistor to be measured can be surely specified. it can.

【0044】測定対象のトランジスタのそれぞれに隣接
して設けられた選択トランジスタを直接動作させて、複
数のトランジスタの1つを選択することにより、ライン
を選択トランジスタで選択する場合に比して、オン抵抗
を低減させることができる。
The selection transistor provided adjacent to each of the transistors to be measured is directly operated to select one of the plurality of transistors, so that the line is turned on as compared with the case where the line is selected by the selection transistor. The resistance can be reduced.

【0045】また、選択されていないトランジスタを接
地することにより、ノイズ等の発生を抑えて、測定を安
定的に行うことが可能となる。
Further, by grounding the unselected transistors, it is possible to suppress the generation of noise and the like and to perform stable measurement.

【0046】測定対象のトランジスタを電界効果型トラ
ンジスタとすることにより、多数個の電界効果型トラン
ジスタの特性を統計的に解析することが可能となる。ま
た、測定対象のトランジスタをバイポーラ型トランジス
タとすることにより、多数個のバイポーラ型トランジス
タの特性を統計的に解析することが可能となる。
By making the transistor to be measured a field effect transistor, it becomes possible to statistically analyze the characteristics of a large number of field effect transistors. Further, by making the transistor to be measured a bipolar transistor, it becomes possible to statistically analyze the characteristics of a large number of bipolar transistors.

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

【図1】 この発明の各実施の形態に用いるトランジス
タの測定回路の基本的な構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a transistor measuring circuit used in each embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1のトランジスタの測
定回路を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a transistor measuring circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 選択トランジスタの構成を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a selection transistor.

【図4】 測定トランジスタをバイポーラトランジスタ
とした例を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example in which a measurement transistor is a bipolar transistor.

【図5】 この発明の実施の形態2のトランジスタの測
定回路を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a transistor measuring circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態2のトランジスタの測
定回路の他の例を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the transistor measuring circuit according to the second embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態3のトランジスタの測
定回路を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a transistor measuring circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態3のトランジスタの測
定回路の他の例を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the transistor measuring circuit according to the third embodiment of the present invention.

【図9】 AND回路の構成を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of an AND circuit.

【図10】 NAND回路の構成を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a NAND circuit.

【図11】 従来のトランジスタの特性評価方法を示す
模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a conventional transistor characteristic evaluation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Xデコーダ、 2 Yデコーダ、 3,4,12 DC
電源ユニット、 5,6,7,8,14,15,17,
20,21,22,25 選択トランジスタ、9 測定
トランジスタ、 10,27 GND端子、 11 Vss端
子、 13GNDユニット、 16,7a,8a インバ
ータ、 18,24 AND回路、 19,26 NAND回
路、 23 セル。
1 X decoder, 2 Y decoder, 3,4,12 DC
Power supply unit, 5, 6, 7, 8, 14, 15, 17,
20, 21, 22, 25 selection transistor, 9 measurement transistor, 10, 27 GND terminal, 11 Vss terminal, 13 GND unit, 16, 7a, 8a inverter, 18, 24 AND circuit, 19, 26 NAND circuit, 23 cells.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/26 G01R 31/28 - 31/3193 H01L 21/66 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 31/26 G01R 31/28-31/3193 H01L 21/66

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マトリクス状に配置された被測定対象で
ある複数のトランジスタと、 前記トランジスタの1つを選択する選択手段と、 前記選択手段で選択した特定のトランジスタに所定の電
圧を印加する電圧印加手段と 前記選択手段で選択した特定のトランジスタに所定の基
板電圧を印加する基板電圧印加手段と を備え、 前記特定のトランジスタからの出力を個別に読み出すこ
とを特徴とするトランジスタの特性評価回路。
1. A plurality of transistors to be measured, which are arranged in a matrix, a selection unit that selects one of the transistors, and a voltage that applies a predetermined voltage to the specific transistor selected by the selection unit. and applying means, predetermined group in particular transistor selected in said selecting means
And a substrate voltage applying means for applying a plate voltage , wherein the output from the specific transistor is individually read out.
【請求項2】 前記選択手段は、 前記マトリクス状に配置された前記トランジスタのアド
レスを特定するためのデコーダと、 前記デコーダからの出力に基いて前記トランジスタと接
続された行及び列のラインを選択する選択トランジスタ
とを有することを特徴とする請求項1記載のトランジス
タの特性評価回路。
2. The selecting means selects a decoder for specifying an address of the transistors arranged in the matrix, and a row and a column line connected to the transistor based on an output from the decoder. The transistor characteristic evaluation circuit according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記選択手段は、 前記マトリクス状に配置された前記トランジスタのアド
レスを特定するためのデコーダと、前記複数のトランジ
スタのそれぞれに隣接して設けられた選択トランジスタ
とを有し、 前記デコーダからの出力に基いて前記選択トランジスタ
を直接動作させて前記トランジスタの1つを選択するこ
とを特徴とする請求項1記載のトランジスタの特性評価
回路。
3. The selection means includes a decoder for specifying an address of the transistors arranged in the matrix, and a selection transistor provided adjacent to each of the plurality of transistors, 2. The transistor characteristic evaluation circuit according to claim 1, wherein the selection transistor is directly operated based on an output from the decoder to select one of the transistors.
【請求項4】 前記選択手段で選択されていないトラン
ジスタに接地電位を印加する接地電位印加手段を更に備
えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
トランジスタの特性評価回路。
4. The transaction not selected by the selecting means
Further equipped with a ground potential applying means for applying a ground potential to the transistor
4. The method according to claim 1, wherein
Transistor characteristics evaluation circuit.
【請求項5】 マトリクス状に配置された複数のトラン
ジスタのうちの1つを選択し、選択した特定のトランジ
スタに所定の基板電圧を印加し、選択した特定のトラン
ジスタの出力を個別に読み出すことを特徴とするトラン
ジスタの特性評価方法。
5. A plurality of transformers arranged in a matrix.
Select one of the lists and select the specific transition
The specified substrate voltage is applied to the
Transistor characterized by individually reading the output of the transistor
Method for evaluating the characteristics of the transistor.
【請求項6】 前記複数のトランジスタの選択を、デコ
ーダ及び選択トランジスタを用いて行うことを特徴とす
る請求項5記載のトランジスタの特性評価方法。
6. Decoupling the selection of the plurality of transistors
Characterized by using a header and a selection transistor
The method for evaluating characteristics of a transistor according to claim 5, wherein
【請求項7】 前記複数のトランジスタのそれぞれに隣
接して設けられた前記選択トランジスタを用いて、前記
複数のトランジスタのうちの1つを選択することを特徴
とする請求項6記載のトランジスタの特性評価方法。
7. Each of the plurality of transistors is adjacent to each other.
Using the selection transistor provided in contact,
Characterized by selecting one of a plurality of transistors
The method for evaluating characteristics of a transistor according to claim 6.
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