(57)【要約】【課題】誤差要因に左右されず短時間の測定で、トランジスタの閾値電圧を抽出する。【解決手段】反転キャリアの増加率に注目した閾値電圧を定義し、抽出する。まず、検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を測定する（ステップＳ１）。次に、ドレイン電流の増分に対するゲート電圧の増分を演算する（ステップＳ２）。次に、予め用意された増加率と演算結果とを比較し、演算結果が予め用意された増加率（Ｓｔｈ）を超えたか否かを判断する（ステップＳ３）。そして、増加率を超えたときのゲート電圧を検出対象トランジスタの閾値電圧に設定する（ステップＳ４）。【選択図】図１
2009164538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算方法において、
測定装置が、検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を測定するステップと、
演算装置が、前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算するステップと、
前記演算装置が、前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断するステップと、
前記演算装置が、前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定するステップと、
を有することを特徴とする閾値電圧演算方法。
【請求項２】
予め用意された前記増加率は、０．１〜０．５であることを特徴とする請求項１記載の閾値電圧演算方法。
【請求項３】
前記増加率を算出しながら前記ドレイン電流を測定することを特徴とする請求項１記載の閾値電圧演算方法。
【請求項４】
測定装置により測定された検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を用いてトランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算するステップと、
前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断するステップと、
前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定するステップと、
を実行させることを特徴とする閾値電圧演算プログラム。
【請求項５】
測定装置により測定された検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を用いてトランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算装置において、
前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算し、
前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断し、
前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定する、
ことを特徴とする閾値電圧演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は閾値電圧演算方法、閾値電圧演算プログラムおよび閾値電圧演算装置に関し、特に、トランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算方法、閾値電圧演算プログラムおよび閾値電圧演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタがオフ状態（ドレイン電流が流れない状態）からオン状態（ドレイン電流が流れる状態）に移り変わるときの、境界となる閾値電圧を上手く定義しておくと、トランジスタの特性全体がどうなっているのかを容易に把握することができ、また、どのように回路が動作するかを計算し易い。また、多数のトランジスタの閾値電圧のばらつきを把握しておくことで集積回路の動作のタイミングが所望のものになるかどうかなどを知ることができる。すなわち、閾値電圧のばらつきがタイミング設計における重要な指標となる。このように閾値は、トランジスタ特性を表すには都合がよく、しかも重要であることが知られている。
【０００３】
このため、種々の閾値の定義方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
例えば、（１）Ｉｄｓ／Ｗ＝Ｉｔｈ（但しＩｔｈは一定値）になるゲート電圧Ｖｇを閾値電圧と定義する方法（以下、方法（Ａ）と言う）や、（２）Ｉｄｓ×Ｌ／Ｗ＝Ｉｔｈ（但しＩｔｈは一定値）になるゲート電圧Ｖｇを閾値電圧と定義する方法（以下、方法（Ｂ）と言う）や、（３）相互コンダクタンスの最大値ＧｍＭａｘを与えるゲート電圧ＶｇからのＩｄｓ−Ｖｇ曲線の外挿線を引き、Ｉｄｓ＝０の切片から閾値電圧を定義する方法（以下、方法（Ｃ）と言う）や、（４）ｄ（Ｉｄｓ１／２）／ｄＶｇＭａｘの最大値を与えるゲート電圧Ｖｇからの（Ｉｄｓ１／２）−Ｖｇ曲線の外挿線を引き、（Ｉｄｓ１／２）＝０の切片から閾値電圧を定義する方法（以下、方法（Ｄ）と言う）が知られている。なお、Ｉｄｓはドレイン電流であり、Ｗはゲート幅であり、Ｌはゲート長である。また、β＝２（ｄ（Ｉｄｓ１／２）／ｄＶｇ）２で与えられ、方法（Ｄ）をβＭａｘ外挿法と呼ぶこともある。
【特許文献１】特開平６−２５２３９５号公報
【特許文献２】特許第３６５３４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トランジスタの微細化が進むにつれ、特に９０ｎｍプロセス世代以降では、半導体に含まれる不純物の状態の揺らぎなどに起因し、隣接かつ同一形状のトランジスタでも閾値電圧のばらつきが生じている。
【０００５】
図８は、閾値電圧がばらつく様子を示す図である。
同一形状のトランジスタ４個のＩｄｓ−Ｖｇ特性が測定されている。なお、図８中、破線は、ドレイン電圧Ｖｄ＝０．１Ｖで測定した結果を示しており、実線は、ドレイン電圧Ｖｄ＝１．２Ｖで測定した結果を示している。また、右軸は線形軸であり、左軸は対数軸である。また、点線は方法（Ａ）または方法（Ｂ）すなわち、一定電流で定義した場合の定義を与える電流値の一例である。
【０００６】
線形軸でのばらつきは１０ｍＶ以下であり、回路特性としてもばらつきはほとんど問題とならないが、サブスレッショルド領域の電流定義の閾値電圧では１００ｍＶ程度のばらつきが存在する。
【０００７】
近年のトランジスタの微細化に伴い、閾値電圧のばらつきの要因として、不純物の個数や位置に起因する部分が、閾値シフト量、出現確率の両面で大きくなってきている。したがって、不純物の濃度による閾値電圧のばらつきを正しく評価することが重要であるため、このばらつきが不純物の濃度に起因するばらつきなのか、それ以外の原因によるばらつきなのかを特定する必要がある。このため、閾値電圧は、不純物の濃度以外の要因によってはばらつかないのが好ましい。
【０００８】
この点、前述した方法（Ａ）〜方法（Ｄ）等では、閾値電圧を定義するために使用する他のパラメータの測定誤差等によって、閾値電圧が不純物の濃度の違い以外の要因によってばらついてしまうという問題がある。
【０００９】
（１）方法（Ａ）は、ゲート幅Ｗを定義に用いているため、ゲート幅Ｗの評価誤差の影響を受ける；また、ゲート長ＬによってＩｄｓ−Ｖｇ曲線の該当部分が異なる；また、Ｉｄｓ−Ｖｇ曲線のサブスレッショルド領域においてハンプ特性が現れた場合にその影響を大きく受けてしまう；さらに、線型プロットでの閾値電圧と振舞いが違いすぎる、という問題がある。
【００１０】
（２）方法（Ｂ）は、ゲート長Ｌの影響は、上記（１）による方法より軽減するが、ゲート長Ｌの評価誤差の影響を受けるという問題がある。
（３）方法（Ｃ）は、ドレイン電圧Ｖｄが微小（線型領域）のときしか使えない；短チャネルの場合、寄生抵抗Ｒｓｄの影響を受ける；外挿を使うので抽出が不安定となる恐れがある、また、Ｉｄｓ−Ｖｇ曲線の広い範囲での掃引測定を行う必要があるため測定時間が長くなる、という問題がある。
【００１１】
（４）方法（Ｄ）は、ドレイン電圧Ｖｄが充分大きい（飽和領域）ときしか使えない；また、Ｉｄｓ−Ｖｇ曲線の広い範囲での掃引測定を行う必要があるため測定時間が長くなる、という問題がある。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、他の誤差要因にほとんど左右されず、反転キャリアの増加率に注目することができる閾値電圧演算方法、閾値電圧演算プログラムおよび閾値電圧演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、トランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算方法が提供される。この演算方法は、以下のステップを有する。
（１）測定装置が、検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を測定するステップ。
【００１４】
（２）演算装置が、ドレイン電流の対数の増分に対するゲート電圧の増分を演算するステップ。
（３）演算装置が、演算結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断するステップ。
【００１５】
（４）演算装置が、増加率を超えたときのゲート電圧を検出対象トランジスタの閾値電圧に設定するステップ。
このような閾値電圧演算方法によれば、測定装置により、ゲート電圧の増加に対するドレイン電流が測定される。演算装置により、ドレイン電流の対数の増分に対するゲート電圧の増分が演算される。そして、演算結果が予め用意された増加率を超えたか否かが判断される。そして、増加率を超えたときのゲート電圧が検出対象トランジスタの閾値電圧に設定される。
【発明の効果】
【００１６】
開示の閾値電圧演算方法、閾値電圧演算プログラムおよび閾値電圧演算装置によれば、他の誤差要因にほとんど左右されず、反転キャリアの増加率に注目することができる。また、測定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の概要について説明し、その後、実施の形態を説明する。
図１は、本発明の概要を示す図である。
【００１８】
開示の閾値電圧演算方法は、トランジスタの閾値電圧を演算する方法であり、測定装置と演算装置とによって実現される。
まず、測定装置が、検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を測定する（ステップＳ１）。
【００１９】
次に、演算装置が、ドレイン電流の対数の増分に対するゲート電圧の増分を演算する（ステップＳ２）。
次に、演算装置が、予め用意された増加率と演算結果とを比較し、演算結果が予め用意された増加率（Ｓｌｏｐｅ）を超えたか否かを判断する（ステップＳ３）。この増加率の一例として０．２０Ｖ／ｄｅｃａｄｅ等が挙げられる。
【００２０】
そして、演算装置が、増加率を超えたときのゲート電圧を検出対象トランジスタの閾値電圧に設定する（ステップＳ４）。
このような閾値電圧演算方法によれば、測定装置により、ゲート電圧の増加に対するドレイン電流が測定される。演算装置により、ドレイン電流の増分に対するゲート電圧の増分が演算される。そして、演算結果が予め用意された増加率を超えたか否かが判断される。そして、増加率を超えたときのゲート電圧が検出対象トランジスタの閾値電圧に設定される。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図２は、測定システムのハードウェア構成例を示す図である。
測定システム５００は、コンピュータ１００と、測定装置２００と、プローバー３００とを有している。
【００２２】
コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１によって装置全体が制御されている。ＣＰＵ１０１には、バス１０７を介してＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ:Hard Disk Drive）１０３、グラフィック処理装置１０４、入力インタフェース１０５、およびインタフェース１０６が接続されている。
【００２３】
ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１による処理に必要な各種データが格納される。ＨＤＤ１０３には、ＯＳやアプリケーションプログラムが格納される。また、ＨＤＤ１０３内には、プログラムファイルが格納される。
【００２４】
グラフィック処理装置１０４には、モニタ１１が接続されている。グラフィック処理装置１０４は、ＣＰＵ１０１からの命令に従って、画像をモニタ１１の画面に表示させる。入力インタフェース１０５には、キーボード１２とマウス１３とが接続されている。入力インタフェース１０５は、キーボード１２やマウス１３から送られてくる信号を、バス１０７を介してＣＰＵ１０１に送信する。
【００２５】
インタフェース１０６は、測定装置２００およびプローバー３００に接続されている。インタフェース１０６は、他のコンピュータとの間でデータの送受信を行う。
測定装置２００は、電流電圧制御と電流電圧測定を行う装置であり、微小電流測定機能、微小電圧測定機能等を有している。
【００２６】
測定装置２００としては特に限定されないが、例えば半導体パラメータアナライザやスイッチングマトリックスなどによる構成等が挙げられる。
プローバー３００は、ＬＳＩ製造の組立工程前等におけるウェハ状態でのチップ領域各々の試験に用いられるものである。プローバー３００は、プローブカード（図示せず）の探針を介して被測定領域であるチップ領域の電極部（Ａｌパッド、Ａｕバンプ、はんだバンプ等の上面）に試験信号を入力する。また、電極部から結果信号を取得し測定装置２００に送る。また、測定データは、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）ボードを介してコンピュータ１００に送られ、グラフ化されモニタ１１に表示される。
【００２７】
次に、測定システム５００を用いた測定方法について説明する。
図３は、測定システムを用いた測定方法を示すフローチャートである。
まず、測定装置２００が、測定対象トランジスタのゲート端子にソースを基準としたゲート電圧Ｖｇを増加させながら印加する（ステップＳ１１）。
【００２８】
次に、測定装置２００が、測定対象トランジスタに流れるドレイン電流Ｉｄｓを測定する（ステップＳ１２）。
次に、コンピュータ１００が、Ｉｄｓ−Ｖｇの増加率からＳｌｏｐｅを算出する（ステップＳ１３）。この算出処理については後述する。
【００２９】
次に、コンピュータ１００が、算出したＳｌｏｐｅが予め用意された設定値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１４）。設定値を超えていない場合（ステップＳ１４のＮｏ）、ステップＳ１１に移行し、ゲート電圧Ｖｇを前回より増加させてステップＳ１１以降の処理を継続して行う。
【００３０】
一方、設定値を超えた場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、閾値電圧Ｖｔｈｓｌを算出する（ステップＳ１５）。以上で処理を終了する。
次に、ステップＳ１３のＳｌｏｐｅを算出する処理およびステップＳ１５の閾値電圧Ｖｔｈｓｌを算出する処理について詳しく説明する。
【００３１】
本実施の形態では、次式（１）を用いてＳｌｏｐｅを算出する。
Ｓｌｏｐｅ＝ｄＶｇ／ｄｌｏｇ１０Ｉｄｓ・・・（１）
また、閾値電圧Ｖｔｈｓｌは、式（１）で求めたＳｌｏｐｅが予め用意された設定値に一致するゲート電圧Ｖｇを閾値電圧Ｖｔｈｓｌに設定する。
【００３２】
例えば、予め用意された設定値が、０．２０［Ｖ／ｄｅｃａｄｅ］である場合、Ｓｌｏｐｅ＝０．２０［Ｖ／ｄｅｃａｄｅ］になるゲート電圧Ｖｇを閾値電圧Ｖｔｈｓｌ０．２と定義する。このように、Ｖｔｈｓｌを定義するＳｌｏｐｅの値を以下Ｓｔｈとする。
【００３３】
同様にＳｔｈ＝０．３０、０．４０、０．５０［Ｖ／ｄｅｃａｄｅ］になるゲート電圧Ｖｇを、それぞれＶｔｈｓｌ０．３、Ｖｔｈｓｌ０．４、Ｖｔｈｓｌ０．５と定義する。
これにより、ゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗ、容量ＣＯＸ、移動度、ハンプ等、他の誤差要因にほとんど左右されず、反転キャリアの増加率のみに着目することができる。
【００３４】
なお、閾値電圧Ｖｔｈｓｌの値は特に限定されないが、０．１〜０．５であるのが好ましく、０．２〜０．５であるのがより好ましく、０．３〜０．４であるのがさらに好ましい。このように閾値電圧Ｖｔｈｓｌを設定することで、他の誤差要因を確実に排除することができ、かつ、既存の閾値電圧定義（例えば方法（Ａ）〜（Ｄ））と近い値になる。すなわち、Ｓｔｈが小さすぎるとＩｄｓ−Ｖｇ曲線のサブスレッショルド領域においてハンプ特性やパンチスルー特性が現れた場合にその影響を大きく受けやすい。またＳｔｈが大きすぎると既存の閾値電圧定義による閾値電圧の値よりも大きくかけ離れてしまう。
【００３５】
図４は、本実施の形態の閾値電圧の決定方法を示す図である。
なお、参考までにゲート反転容量Ｃｉｎｖを掲載している。
図４中、黒丸のプロットは、測定したドレイン電流Ｉｄｓであり、実線は、トランジスタのコンパクトモデルに基づきドレイン電流Ｉｄｓの測定値を再現するようにモデルパラメータ調整を施したＩｄｓのモデル値である。
【００３６】
また、ゲート電圧Ｖｇが０Ｖ付近でのＳｌｏｐｅの値（約０．０７）は、いわゆるサブスレッショルドスロープ（subsreshold slope：Ｓ値）と呼ばれている。
なお、図４の右側の目盛りは、Ｓｌｏｐｅの目盛りを表し、左側に設けられた２つの目盛りのうち、内側の目盛りはドレイン電流Ｉｄｓの目盛りを表し、外側の目盛りは、ゲート反転容量Ｃｉｎｖの目盛りを示している。
【００３７】
次に、トランジスタのゲート長の違いによる、閾値電圧の関係を説明する。
図５は、トランジスタのゲート長の違いによる、閾値電圧の関係を示す図である。
図５では、異なるゲート長を備える各トランジスタにおける実測のｄＶｇ／ｌｏｇ（Ｉｄｓ）を［Ｖ／ｄｅｃａｄｅ］でプロットしている。
【００３８】
なお、図５中、ａ１は、ゲート長５４０ｎｍのゲート反転容量Ｃｉｎｖ、ｂ１は、ゲート長５４０ｎｍのＳｌｏｐｅ、ｃ１は、ゲート長５４０ｎｍのＩｄｓのモデル値である。また、ａ２は、ゲート長２２０ｎｍのゲート反転容量Ｃｉｎｖ、ｂ２は、ゲート長２２０ｎｍのＳｌｏｐｅ、ｃ２は、ゲート長２２０ｎｍのＩｄｓのモデル値である。また、ａ３は、ゲート長１４０ｎｍのゲート反転容量Ｃｉｎｖ、ｂ３は、ゲート長１４０ｎｍのＳｌｏｐｅ、ｃ３は、ゲート長１４０ｎｍのＩｄｓのモデル値である。また、ａ４は、ゲート長１１０ｎｍのゲート反転容量Ｃｉｎｖ、ｂ４は、ゲート長１１０ｎｍのＳｌｏｐｅ、ｃ４は、ゲート長１１０ｎｍのＩｄｓのモデル値である。また、ａ５は、ゲート長９０ｎｍのゲート反転容量Ｃｉｎｖ、ｂ５は、ゲート長９０ｎｍのＳｌｏｐｅ、ｃ５は、ゲート長９０ｎｍのＩｄｓのモデル値である。
【００３９】
ゲート長の違いによるドレイン電流値の違いは、主としてソース・ドレイン間の寄生抵抗Ｒｓｄに起因している。一方、本実施の形態の測定方法によって求めた閾値電圧では、寄生抵抗Ｒｓｄの影響を排除できている。すなわち、図４では閾値電圧Ｖｔｈｓｌ近傍でＳｌｏｐｅがゲート長Ｌに因らず、ほぼ一定となることが示されている。以下、その理由を示す。
【００４０】
トランジスタのコンパクトモデルに基づくと、閾値電圧Ｖｔｈｓｌ付近では、
Ｉｄｓ＝Ｕ０・Ｖｄｓ・Ｖｇｅｆｆ・・・式（２）
となる。ここで、Ｕ０は、Ｕ０=μ０ＷＣＯＸ／Ｌで与えられ、電界移動度μ０を換算した定数を示している。
【００４１】
式（２）の両辺のｌｏｇをとると、次式（３）となる。
ｌｏｇＩｄｓ＝ｌｏｇＵ０＋ｌｏｇＶｄｓ＋ｌｏｇＶｇｅｆｆ・・・式（３）
式（３）の両辺をそれぞれ微分すると、右辺のｌｏｇＵ０＋ｌｏｇＶｄｓは定数なので、微分により０となるため、実効的なゲート電圧の閾値電圧によるシフト分と垂直電界Ｅ⊥起因の移動度劣化によるＩｄｓ−Ｖｇの曲線の形に依存する部分のみが残る。
【００４２】
従って、閾値電圧Ｖｔｈｓｌ付近で曲線の形がゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗ、ゲート容量ＣＯＸ、電界移動度μ０に因らず、ほぼ一定の値となる。
次に、本実施の形態の閾値電圧の決定方法を用いてｐＭＯＳトランジスタの閾値電圧を測定した結果について説明する。
【００４３】
図６は、ｐＭＯＳトランジスタの測定結果を示す図である。なお、図６では、図５の対応する測定結果について、図５と同じ符号を付している。
ゲート長Ｌ＝９０ｎｍで若干パンチスルー特性の影響が出てしまってゲート電圧Ｖｇの小さい領域でＳｌｏｐｅの値が下がりきっていないが、ｎＭＯＳトランジスタ同様に、閾値電圧Ｖｔｈｓｌ付近で曲線の形がゲート長Ｌに因らず、ほぼ一定の値となる。
【００４４】
なお、ゲート反転容量Ｃｉｎｖと閾値電圧Ｖｔｈｓｌとを比較すると、ゲート反転容量Ｃｉｎｖの最大値の８割〜９割に達したところが閾値電圧Ｖｔｈｓｌとなっている。
次に、本実施の形態の閾値電圧測定方法と他の方法との測定結果を比較した例を示す。
【００４５】
図７は、比較例を示す図である。
他の方法（方法（Ａ）、方法（Ｂ）、方法（Ｄ））により測定した閾値電圧と、本実施の形態の閾値電圧測定方法（Ｓｔｈ＝０．４）で求めた閾値電圧とのばらつきを評価するため、各方法における閾値電圧をそれぞれ多点測定し、測定した閾値電圧の標準偏差を求めたものである。
【００４６】
本実施の形態の閾値電圧測定方法と方法（Ｄ）は方法（Ａ）、方法（Ｂ）よりもばらつきが小さい。従って、これらの方法が、閾値電圧測定方法としてはより好ましい。
さらに、本実施の形態の閾値電圧測定方法は、方法（Ｄ）に比べ、測定時間が短くて済む。従って、本実施の形態の閾値電圧測定方法が最もばらつき評価に向いていると言える。
【００４７】
以上述べたように、本実施の形態の測定システム５００によれば、式（１）で求めたＳｌｏｐｅが予め用意された設定値に一致するゲート電圧Ｖｇを閾値電圧Ｖｔｈｓｌに設定するようにしたので、ゲート長Ｌ、ゲート幅Ｗ、酸化膜の容量ＣＯＸ、移動度、ハンプ等、他の誤差要因にほとんど左右されず、反転キャリアの増加率に着目することができる。
【００４８】
また、ドレイン電圧Ｖｄの値によらず共通に評価することができる。
また、ゲート長Ｌによらず同等の評価基準を与えることができる。
また、Ｉｄｓ−Ｖｇの大きめなところを使い外挿を使わないので抽出は非常に安定している。
【００４９】
従って、狭チャネルの閾値電圧のばらつきを評価する際、閾値電圧Ｖｔｈｓｌを、方法（Ａ）の閾値電圧と比較すると、閾値電圧Ｖｔｈｓｌは、ゲート幅Ｗのばらつきに左右されないため、ゲート幅Ｗのばらつきか、不純物濃度のばらつきかの違いを容易に判断することができる。
【００５０】
同様に、Ｉｄs−Ｖｇ曲線のサブスレッショルド領域にハンプ特性が発生しているデバイスの閾値電圧のばらつきを評価する際、ハンプのばらつきか、不純物濃度のばらつきかの違いを容易に判断することができる。
【００５１】
同様に、閾値電圧Ｖｔｈｓｌを、方法（Ｃ）の閾値電圧と比較すると、閾値電圧Ｖｔｈｓｌは、移動度のゲート電圧Ｖｇへの依存性や、寄生抵抗Ｒｓｄのばらつきに左右されないため、寄生抵抗Ｒｓｄのばらつきか、不純物濃度のばらつきかの違いを容易に判断することができる。また、ＧｍＭａｘ抽出誤差や寄生抵抗Ｒｓｄのばらつきの影響が無視できるかどうかを容易に判断することができる。
【００５２】
また、一般に外挿法(方法（Ｃ）、方法（Ｄ）すなわちＧｍＭａｘ、βＭａｘを利用するもの)では、測定においてＩｄｓ−Ｖｇの掃引を省略できず、測定時間が長くなるが、本実施の形態の測定方法によれば、測定時に逐次Ｓｌｏｐｅ値を求め、設定値を超えた場合、閾値電圧Ｖｔｈｓｌを算出するようにしたので、掃引を途中で終了することができ、測定時間を大幅に短縮することができる。
【００５３】
また、本測定方法は、Ｉｄｓ−Ｖｇのリニアスケールでの評価に好適であり、回路評価に用いる閾値電圧定義として好ましい。
以上、本発明の閾値電圧演算方法、閾値電圧演算プログラムおよび閾値電圧演算装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
【００５４】
また、本発明は、前述した実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、コンピュータ１００が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等が挙げられる。磁気記録装置としては、例えば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ等が挙げられる。光ディスクとしては、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等が挙げられる。光磁気記録媒体としては、例えば、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等が挙げられる。
【００５５】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００５６】
閾値電圧演算プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【００５７】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  トランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算方法において、
測定装置が、検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を測定するステップと、
演算装置が、前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算するステップと、
前記演算装置が、前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断するステップと、
前記演算装置が、前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定するステップと、
を有することを特徴とする閾値電圧演算方法。
【００５８】
（付記２）  予め用意された前記増加率は、０．１〜０．５であることを特徴とする付記１記載の閾値電圧演算方法。
（付記３）  前記増加率を算出しながら前記ドレイン電流を測定することを特徴とする付記１記載の閾値電圧演算方法。
【００５９】
（付記４）  測定装置により測定された検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を用いてトランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算するステップと、
前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断するステップと、
前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定するステップと、
を実行させることを特徴とする閾値電圧演算プログラム。
【００６０】
（付記５）  測定装置により測定された検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を用いてトランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算装置において、
前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算し、
前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断し、
前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定する、
ことを特徴とする閾値電圧演算装置。
【００６１】
（付記６）  トランジスタの閾値電圧を演算する閾値電圧演算システムにおいて、
検出対象トランジスタのゲート電圧の増加に対するドレイン電流を測定する測定装置と、
前記ドレイン電流の対数の増分に対する前記ゲート電圧の増分を演算し、前記演算の結果が予め用意された増加率を超えたか否かを判断し、前記増加率を超えたときの前記ゲート電圧を前記検出対象トランジスタの閾値電圧に設定する演算装置と、
を有することを特徴とする閾値電圧演算システム。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の概要を示す図である。
【図２】測定システムのハードウェア構成例を示す図である。
【図３】測定システムを用いた測定方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態の閾値電圧の決定方法を示す図である。
【図５】トランジスタのゲート長の違いによる、閾値電圧の関係を示す図である。
【図６】ｐＭＯＳトランジスタの測定結果を示す図である。
【図７】比較例を示す図である。
【図８】閾値電圧がばらつく様子を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  コンピュータ
２００  測定装置
３００  プローバー
５００  測定システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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