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JP4327701B2 - Laser voltage probe measuring element and potential waveform measuring method inside semiconductor integrated circuit using the same - Google Patents
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Laser voltage probe measuring element and potential waveform measuring method inside semiconductor integrated circuit using the same Download PDF

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Description

本発明は、レーザ電圧プローブにより、半導体集積回路内部の電位波形を測定するための方法及び測定用素子に関するものであり、特に、レーザ電圧プローブ測定用素子構造の観測性向上に好適な方法と素子に関する。   The present invention relates to a method and an element for measuring a potential waveform inside a semiconductor integrated circuit using a laser voltage probe, and more particularly to a method and an element suitable for improving the observability of an element structure for measuring a laser voltage probe. About.

半導体集積回路内の能動領域の電界を検出する方法として、特許文献1等の記載が参照される。図14は、特許文献1に記載される方法を説明するための図である。図14に示すように、レーザビーム701をMOSトランジスタのドレインなどのPN接合702付近に集束させる機能と、PN接合部702の背後の酸化膜界面703や金属704から反射されるレーザビームを強度を検出器705で測定する機能を具備している。レーザビーム701は、PN接合部702を通過する際に、フランツ・ケルディッシュ効果(Franz-Keldysh effect;強い電界の印加により半導体や絶縁体の光吸収端の波長が長波長側にシフトするようにみえる効果)により、部分的に吸収され、その光吸収率は、PN接合部702の電界強度に応じた大きさとなる。したがって、検出器705で測定される反射光強度の変化から、PN接合部702における電界強度の変化を検出することが可能である。   As a method for detecting an electric field in an active region in a semiconductor integrated circuit, the description in Patent Document 1 is referred to. FIG. 14 is a diagram for explaining the method described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 14, the function of focusing the laser beam 701 near the PN junction 702 such as the drain of the MOS transistor and the intensity of the laser beam reflected from the oxide film interface 703 and the metal 704 behind the PN junction 702 are increased. A function of measuring with the detector 705 is provided. When the laser beam 701 passes through the PN junction 702, the wavelength of the light absorption edge of the semiconductor or the insulator is shifted to the longer wavelength side by applying a strong electric field (Franz-Keldysh effect). It is partially absorbed by the visible effect), and its light absorption rate becomes a magnitude corresponding to the electric field strength of the PN junction 702. Therefore, it is possible to detect a change in electric field strength at the PN junction 702 from a change in reflected light intensity measured by the detector 705.

トランジスタのドレインにレーザ照射を行った場合には、PN接合部の電界強度はドレイン電位に依存するため、上記方法により、トランジスタのドレイン電位を測定するLVP(Laser Voltage Probing)測定が可能である。このため、上記測定方法は、ディジタル集積回路のタイミング検証や故障解析等に有用である。また、チップ裏面からレーザ照射を行うために、従来のEB(Electron Beam)装置を用いた解析が困難なフリップチップでも解析が可能であり、この点で、極めて有効といえる。   When laser irradiation is performed on the drain of the transistor, the electric field strength of the PN junction depends on the drain potential, so that LVP (Laser Voltage Probing) measurement for measuring the drain potential of the transistor can be performed by the above method. For this reason, the measurement method is useful for timing verification and failure analysis of a digital integrated circuit. Further, since laser irradiation is performed from the back surface of the chip, it is possible to analyze even a flip chip, which is difficult to analyze using a conventional EB (Electron Beam) apparatus, and this can be said to be extremely effective.

特表2002−522770号公報(第4図)JP-T-2002-522770 Publication (FIG. 4)

しかしながら、上記従来の方法は、回路素子の寸法の縮小により観測が困難になる、という問題点を有している。例えば、特許文献1に記載の方法では、シリコンに対してレーザ照射を行う場合、室温でレーザ光の波長を1065nmとした場合に、光吸収率の変化が最も大きくなることが報告されている。   However, the above-described conventional method has a problem that observation becomes difficult due to the reduction in the size of the circuit element. For example, in the method described in Patent Document 1, it has been reported that when laser irradiation is performed on silicon, the change in light absorption rate is the largest when the wavelength of laser light is 1065 nm at room temperature.

これは、レーザ光のフォトンのエネルギーが、シリコンのバンドギャップエネルギーに近い場合に、光吸収率の変化が大きくなるためである。逆に言えば、シリコンの集積回路に対して、LVP測定を行う場合、レーザビームは波長が、1000nm程度の赤外レーザを使用する必要があるということである。   This is because when the energy of photons in the laser light is close to the band gap energy of silicon, the change in the light absorptance becomes large. In other words, when LVP measurement is performed on a silicon integrated circuit, it is necessary to use an infrared laser having a wavelength of about 1000 nm.

したがって、レーザビームの集束スポット径は、回折限界の影響により、最低でも、数100nm程度の大きさとなる。   Accordingly, the focused spot diameter of the laser beam is at least about several hundred nm due to the influence of the diffraction limit.

一方、90nm技術ノードの半導体集積回路の場合、最小サイズのトランジスタは数100nm程度であり、上記と概ね同じ大きさである。すなわち、素子サイズが今後さらに小さくなると、レーザスポット径の方が素子サイズよりも大きくなり、1個のトランジスタだけに選択的にレーザ照射することが困難になる可能性がある。つまり、トランジスタの配置間隔が狭いために、観測位置に隣接するトランジスタも必然的にレーザスポット内に含まれてしまう、わけである。   On the other hand, in the case of a 90 nm technology node semiconductor integrated circuit, the minimum size transistor is about several hundred nm, which is approximately the same size as described above. That is, if the element size is further reduced in the future, the laser spot diameter is larger than the element size, and it may be difficult to selectively perform laser irradiation on only one transistor. That is, since the arrangement interval of the transistors is narrow, the transistor adjacent to the observation position is necessarily included in the laser spot.

そして、この状態でLVP測定を行うと、複数のトランジスタの電位波形が混ざって観測されることとなり、故障解析等の用途に用いるのは困難である。   When the LVP measurement is performed in this state, the potential waveforms of a plurality of transistors are mixed and observed, and it is difficult to use for a purpose such as failure analysis.

また、半導体集積回路の電源の低電圧化も、LVP測定を困難にする一因となっている。すなわち、電源の低電圧化により、信号電圧の振幅が小さくなると、フランツ・ケルディッシュ効果による光吸収率の変化も小さくなるため、LVP測定が困難になる。   In addition, lowering the voltage of the power supply of the semiconductor integrated circuit is one factor that makes LVP measurement difficult. That is, when the amplitude of the signal voltage is reduced by lowering the voltage of the power source, the change in the light absorptance due to the Franz-Keldish effect is also reduced, making LVP measurement difficult.

上記のような、素子サイズ縮小や電源の低電圧化により、LVP測定が困難になる問題を解決する手法としては、LVP測定用素子を用いる方法が容易に類推できる。これは、比較的面積が大きく、LVP観測性が高い構造を、半導体集積回路内に、予め形成しておくという手法である。例えば、あるメタル配線の電位を測定したい場合には、該メタル配線と、図14のn+拡散層(heavily doped n+ region、単に「n+ region」ともいう)706とをコンタクトを用いて接続しておく。n+拡散層706とp型半導体基板はダイオード構造を形成し、n+拡散層706の電位によって接合面の電界強度が変化するので、n+拡散層706を観測位置として、LVP測定を行うことで、メタル配線の電位波形を得ることができる。 As a technique for solving the problem that the LVP measurement becomes difficult due to the element size reduction and the power supply voltage reduction as described above, a method using an LVP measurement element can be easily inferred. This is a method in which a structure having a relatively large area and high LVP observability is formed in advance in a semiconductor integrated circuit. For example, when it is desired to measure the potential of a certain metal wiring, the metal wiring and the n + diffusion layer (heavily doped n + region, also simply referred to as “n + region”) 706 in FIG. 14 are connected using a contact. Keep it. The n + diffusion layer 706 and the p-type semiconductor substrate form a diode structure, and the electric field strength of the junction surface changes depending on the potential of the n + diffusion layer 706. Therefore, by performing LVP measurement using the n + diffusion layer 706 as an observation position, A potential waveform of the wiring can be obtained.

したがって、本発明の目的は、かかる従来の構造と比べて、フランツ・ケルディッシュ効果による光吸収率の変化が大きい測定方法と測定用素子を提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a measuring method and a measuring element in which the change in light absorption rate due to the Franz-Keldish effect is large as compared with such a conventional structure.

また、本発明の他の目的は、素子サイズを縮小可能とする方法と素子を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method and an element capable of reducing the element size.

前記目的を達成する本発明の1つのアスペクトに係る方法は、不純物拡散領域とゲートを有しチャネル構造を有する測定用素子に、電位波形の測定対象の領域を接続し、前記測定用素子にレーザ光を照射し反射光を測定することで、前記測定対象の領域の電位測定を行うものである。より詳しくは、本発明に係る方法は、基板表層に設けられた不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域の間隙の基板上にゲート絶縁膜を介して設けられ前記不純物拡散領域の間を延在された少なくとも1つのゲートを有する測定用素子を半導体装置内に設け、前記半導体装置内での電位波形の測定対象の領域を、前記不純物拡散領域と前記ゲートの少なくとも一方に接続し、前記測定用素子をレーザ照射位置としてレーザ光を照射し反射光を測定することで電位測定を行い、その際、前記測定対象の領域の信号遷移に基づき、前記測定用素子の前記ゲートの延在方向に直交する方向に沿って前記ゲートの両側又は1側にバンドギャップの傾斜を生じさせ光吸収率を変化させる。   A method according to one aspect of the present invention for achieving the above object is to connect a measurement target region of a potential waveform to a measurement element having an impurity diffusion region and a gate and having a channel structure, and a laser is connected to the measurement element. By measuring the reflected light by irradiating light, the potential of the region to be measured is measured. More specifically, the method according to the present invention includes an impurity diffusion region provided in a substrate surface layer, and a gap between the impurity diffusion regions provided on a substrate via a gate insulating film and extending between the impurity diffusion regions. A measuring element having at least one gate is provided in the semiconductor device, and a region for measuring a potential waveform in the semiconductor device is connected to at least one of the impurity diffusion region and the gate; Measure the potential by irradiating the laser beam at the laser irradiation position and measuring the reflected light, and at that time, based on the signal transition of the region to be measured, orthogonal to the extending direction of the gate of the measuring element A band gap is inclined on both sides or one side of the gate along the direction to change the light absorption rate.

本発明の他のアスペクトに係る素子は、不純物拡散領域とゲートを有しチャネル構造を有する測定用素子であって、電位波形の測定対象の領域が前記ゲート又は前記不純物拡散領域に接続され、前記測定用素子にはレーザ光が照射され、反射光を測定することで、前記測定対象の領域の電位測定が行われる。レーザ照射位置としてレーザ電圧プローブ測定が行われる測定用素子であって、基板表層に設けられた不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域の間隙の基板上にゲート絶縁膜を介して設けられ前記不純物拡散領域の間を延在された少なくとも1つのゲートを有し、半導体装置内での電位波形の測定対象の領域が、前記不純物拡散領域と前記ゲートの少なくとも1つに接続され、前記測定対象の領域の信号の遷移に基づき、前記測定用素子の前記ゲートの延在方向に直交する方向に沿って前記ゲートの少なくとも1側にバンドギャップの傾斜を生じ光吸収率の変化が生じる構成とされている。   An element according to another aspect of the present invention is a measurement element having an impurity diffusion region and a gate and having a channel structure, wherein a region to be measured for a potential waveform is connected to the gate or the impurity diffusion region, The measurement element is irradiated with laser light, and the potential of the measurement target region is measured by measuring the reflected light. A measurement element for performing laser voltage probe measurement as a laser irradiation position, the impurity diffusion region provided on a substrate in a gap between the impurity diffusion region provided on a substrate surface layer and the impurity diffusion region via a gate insulating film A region to be measured of a potential waveform in the semiconductor device is connected to at least one of the impurity diffusion region and the gate, and the region to be measured has at least one gate extending between the regions; On the basis of the signal transition, a band gap is inclined on at least one side of the gate along a direction orthogonal to the extending direction of the gate of the measuring element, and a change in optical absorptance occurs. .

本発明において、前記レーザ電圧プローブ測定による電位波形の測定対象の領域を、前記不純物拡散領域と前記ゲートのうちの一方に接続して信号を印加し、前記不純物拡散領域と前記ゲートのうちの他方に、前記一方に印加する信号と逆相の信号を印加する。
[発明の原理]
In the present invention, a region to which a potential waveform is measured by the laser voltage probe measurement is connected to one of the impurity diffusion region and the gate to apply a signal, and the other of the impurity diffusion region and the gate is applied. In addition, a signal having a phase opposite to that of the signal applied to the one side is applied.
[Principle of the Invention]

本発明は、LVPによる電位波形測定を容易化するためのLVP測定用素子構造として、2個の不純物拡散領域と、それに挟まれたゲートポリシリコン領域と、2個の不純物拡散領域を短絡する導体配線からなる構造を有する。これは、通常のMOSキャパシタと同じ形状であるが、不純物拡散領域に、被測定信号が印加され、ゲート領域には、該不純物拡散領域と逆論理の信号が印加されるように構成されている点が、通常のMOSキャパシタと異なる。   The present invention provides an LVP measurement element structure for facilitating potential waveform measurement by LVP, two impurity diffusion regions, a gate polysilicon region sandwiched between them, and a conductor that short-circuits the two impurity diffusion regions. It has a structure consisting of wiring. This is the same shape as a normal MOS capacitor, but is configured such that a signal to be measured is applied to the impurity diffusion region and a signal having a logic opposite to that of the impurity diffusion region is applied to the gate region. This is different from ordinary MOS capacitors.

この構造は、ディジタル回路素子としては何ら機能を持たないが、MOSキャパシタの中央をレーザ照射位置とした場合のLVP観測性が、インバータ等よりも高くなるという特徴がある。   This structure does not have any function as a digital circuit element, but has a feature that the LVP observability when the center of the MOS capacitor is the laser irradiation position is higher than that of an inverter or the like.

そのため、本発明のLVP測定用素子構造を用いることにより、電圧振幅が小さい場合でもLVPによる電位波形測定が可能である。   Therefore, by using the element structure for LVP measurement of the present invention, potential waveform measurement by LVP is possible even when the voltage amplitude is small.

また、本発明のLVP測定用素子構造は、従来の素子構造よりも、光吸収率の変化が大きいため、素子サイズを縮小することが可能である。   In addition, since the LVP measurement element structure of the present invention has a larger change in light absorption than the conventional element structure, the element size can be reduced.

本発明に係るLVP測定用素子構造は、チャネルがON状態の場合には、バンドギャップが水平になるが、チャネルがOFF状態の場合には、ゲート両側の比較的狭い領域に、急峻なバンドギャップ傾斜が発生し、この領域で、光吸収率が変化する。   In the element structure for LVP measurement according to the present invention, the band gap is horizontal when the channel is in the ON state, but when the channel is in the OFF state, the steep band gap is formed in a relatively narrow region on both sides of the gate. An inclination occurs, and the light absorption rate changes in this region.

よって、本発明によれば、ゲートの中央をレーザ照射位置として、LVP測定を行い、反射光強度を測定することで、電位波形を得ることが可能である。   Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a potential waveform by performing LVP measurement with the center of the gate as the laser irradiation position and measuring the reflected light intensity.

インバータ素子のMOSトランジスタでは、ソースは電源ないしはグランド電位に固定されているために、バンドギャップ傾斜が発生するのは、ゲートとドレインの間の領域に限られる。   In the MOS transistor of the inverter element, since the source is fixed to the power supply or ground potential, the band gap tilt is generated only in the region between the gate and the drain.

これに対して、本発明のLVP測定用素子においては、ゲートの両側にバンドギャップ傾斜が発生する構成としたことで、レーザ光を照射した際の反射光強度の変化が、インバータ素子のMOSトランジスタに比べて大きく、LVP観測性が高くなる。   In contrast, in the LVP measurement element of the present invention, the band gap inclination is generated on both sides of the gate, so that the change in the reflected light intensity when irradiated with the laser light is the MOS transistor of the inverter element. Compared to the above, the LVP observability is high.

また、同じ理由で、本発明のLVP測定用素子のLVP観測性は、CMOS論理回路素子よりも高い。   For the same reason, the LVP observability of the LVP measuring element of the present invention is higher than that of the CMOS logic circuit element.

本発明によれば、従来より提案されている同種の測定用素子構造と比較して、光吸収率の変化が大きいため、LVP観測性が高い。そのため、将来の半導体集積回路製造プロセスの進歩により、電源が低電圧化して信号波形の電圧振幅が小さくなった場合においても、レーザ電圧プローブ測定方法を用いた半導体集積回路内部の電位波形測定を可能としている。   According to the present invention, since the change in the light absorptance is large as compared with a conventionally proposed measuring element structure of the same kind, the LVP observability is high. Therefore, potential waveform measurement inside the semiconductor integrated circuit using the laser voltage probe measurement method is possible even when the power supply voltage is lowered and the voltage amplitude of the signal waveform is reduced due to future advances in the semiconductor integrated circuit manufacturing process. It is said.

また、本発明によれば、従来提案された同種の構造よりも、寸法を小さくすることが可能である。   Further, according to the present invention, it is possible to make the size smaller than that of a similar structure proposed in the past.

本発明を実施形態について以下に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の測定用素子の構造及び動作原理を説明するための図であり、図1(a)は、LVP測定用素子101の構成を示す平面図である。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram for explaining the structure and operating principle of a measurement element according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a plan view showing the configuration of an LVP measurement element 101. .

図1(a)を参照すると、本実施形態のLVP測定用素子101は、そのレイアウト構成として、ドレイン領域103と、ソース領域105と、ゲート領域107と、nウェル領域109と、コンタクト111と、メタル配線113−1及び113−2を備えている。   Referring to FIG. 1A, the LVP measurement element 101 of the present embodiment has a layout configuration of a drain region 103, a source region 105, a gate region 107, an n-well region 109, a contact 111, Metal wirings 113-1 and 113-2 are provided.

ドレイン103とソース105はnウェル109表面に形成され、ゲート107は、ドレイン103とソース105の間の領域に、不図示のゲート絶縁膜(酸化膜)を介して形成された導電部材よりなる。nウェル109は、集積回路の電源電位に固定されており、全体としては、pチャネルMOSトランジスタを形成している。なお、ドレイン領域103とソース領域105とゲート領域107は、ドレイン103、ソース105、ゲート107ともいう。また、導電部材よりなるゲート107は、ゲート電極ともいい、例えばポリシリコンよりなり、この場合、ポリシリコンゲートともいう。   The drain 103 and the source 105 are formed on the surface of the n-well 109, and the gate 107 is made of a conductive member formed in a region between the drain 103 and the source 105 via a gate insulating film (oxide film) (not shown). The n-well 109 is fixed to the power supply potential of the integrated circuit and forms a p-channel MOS transistor as a whole. Note that the drain region 103, the source region 105, and the gate region 107 are also referred to as the drain 103, the source 105, and the gate 107. The gate 107 made of a conductive member is also called a gate electrode, for example, made of polysilicon. In this case, it is also called a polysilicon gate.

また、ドレイン103とソース105は、コンタクト111及びメタル配線113−1により短絡されており、LVP測定用素子101全体としては、pMOSキャパシタを形成している。また、ゲート107は、メタル配線113−2に接続されている。   Further, the drain 103 and the source 105 are short-circuited by the contact 111 and the metal wiring 113-1, and the LVP measuring element 101 as a whole forms a pMOS capacitor. The gate 107 is connected to the metal wiring 113-2.

本実施形態では、LVPによる電位波形の測定対象の領域(不図示)と、図1(a)のメタル配線113−1とを接続し、メタル配線113−2には、メタル配線113−1と逆論理のディジタル信号が印加されるように回路を構成する。すなわち、ドレイン103とソース105には、被測定信号が印加され、ゲート107には、被測定信号と逆論理のディジタル信号が常に印加される。かかる構成は、本実施形態の特徴の1つをなしており、従来のディジタル回路素子と異なる特徴的な点である。   In the present embodiment, a region (not shown) for measuring a potential waveform by LVP is connected to the metal wiring 113-1 in FIG. 1A, and the metal wiring 113-1 is connected to the metal wiring 113-2. The circuit is configured so that an inverse logic digital signal is applied. That is, a signal under measurement is applied to the drain 103 and the source 105, and a digital signal having a logic opposite to that of the signal under measurement is always applied to the gate 107. Such a configuration is one of the characteristics of the present embodiment, and is a characteristic point different from the conventional digital circuit element.

次に、本実施形態の動作について説明する。LVP測定用素子101の中央付近を観測ポイントとすることで、LVPによる波形測定が可能である。   Next, the operation of this embodiment will be described. By using the vicinity of the center of the LVP measuring element 101 as an observation point, waveform measurement by LVP is possible.

また、LVP測定用素子は、電界の有無による光吸収量の変化が、通常のCMOS論理回路素子のトランジスタと比較して大きいため、波形観測が容易であるという利点をもつ。この理由については後述する。   Further, the LVP measurement element has an advantage that the waveform observation is easy because the change in the amount of light absorption due to the presence or absence of an electric field is larger than that of a normal CMOS logic circuit element transistor. The reason for this will be described later.

なお、図1(a)で説明した例とは逆に、LVPで電位波形の測定対象領域と、メタル配線113−2を接続し、メタル配線113−1には、メタル配線113−2と逆論理のディジタル信号が印加されるように回路を構成しても、同じように作動させることが可能である。   In contrast to the example described with reference to FIG. 1A, the measurement target region of the potential waveform is connected to the metal wiring 113-2 by LVP, and the metal wiring 113-1 is opposite to the metal wiring 113-2. Even if the circuit is configured so that a logic digital signal is applied, it can be operated in the same manner.

また、説明の便宜上、LVP測定用素子101は、pチャネルMOSトランジスタとしているが、これはnチャネルMOSトランジスタを用いても、同様に機能させることが可能である。   For convenience of explanation, the LVP measurement element 101 is a p-channel MOS transistor. However, even if an n-channel MOS transistor is used, the LVP measurement element 101 can function similarly.

次に、LVP測定用素子101の光吸収量の変化が、通常のトランジスタよりも大きい理由について説明する。   Next, the reason why the light absorption amount of the LVP measurement element 101 is larger than that of a normal transistor will be described.

LVP測定は、測定原理として、バンドギャップが傾斜することで、光吸収係数が変化する性質を用いている。すなわち、電界により、バンドギャップが傾斜すると、光吸収係数も変化するので、この領域に、レーザ光を照射することで、反射光強度の変化から電界や電位波形を測定できる。   LVP measurement uses the property that the light absorption coefficient changes as the band gap tilts as the measurement principle. That is, when the band gap is tilted by the electric field, the light absorption coefficient also changes. By irradiating this region with laser light, the electric field and the potential waveform can be measured from the change in the reflected light intensity.

一方、本願出願人の検討結果(後述する)より、LVP測定の際に、光吸収量の変化に最も寄与するのは、トランジスタのチャネル面における水平方向のバンドギャップ傾斜であることが明らかになっている。   On the other hand, it is clear from the examination result (to be described later) of the applicant of the present application that the horizontal band gap inclination on the channel surface of the transistor contributes most to the change in the amount of light absorption during the LVP measurement. ing.

図1(b)は、図1(a)のA−A’線(ゲート電極の延在方向(ゲート幅方向)に直行するゲート長方向)間の領域における、断面構造及びチャネル面のバンドギャップ傾斜を表す図であり、ゲート107の電位によりバンドギャップの形状が変化する様子を表している。なお、図1(b)の断面図において、ドレイン103とソース105間の領域の基板上に設けられたゲート絶縁膜(酸化膜)は不図示とされ、ゲート107(ゲート電極)のみが示されている。   FIG. 1B shows a cross-sectional structure and a band gap of the channel surface in the region between the AA ′ lines in FIG. 1A (the gate length direction perpendicular to the gate electrode extending direction (gate width direction)). It is a figure showing inclination, and shows a mode that the shape of a band gap changes with the electric potential of the gate 107. FIG. In the cross-sectional view of FIG. 1B, the gate insulating film (oxide film) provided on the substrate in the region between the drain 103 and the source 105 is not shown, and only the gate 107 (gate electrode) is shown. ing.

例えば、図1(b)の121は、ゲート107の電位がLowレベルの場合のバンドギャップであり、図1(b)の123は、ゲート107の電位がHighレベルの場合のバンドギャップに相当する。   For example, 121 in FIG. 1B is a band gap when the potential of the gate 107 is at a low level, and 123 in FIG. 1B corresponds to a band gap when the potential of the gate 107 is at a high level. .

ゲート107の電位がLowレベルの場合には、ゲート107からの電界により、チャネル領域115の電位が低下して、チャネル領域115のバンドギャップ121は、エネルギー準位の高い側に移動する。また、ドレイン103とソース105はHighレベルであるため、バンドギャップ121は、エネルギー準位の低い側へ移動し、結果として、バンドギャップ121は水平な形状となる。   When the potential of the gate 107 is at a low level, the potential of the channel region 115 is lowered by the electric field from the gate 107, and the band gap 121 of the channel region 115 moves to the higher energy level side. Further, since the drain 103 and the source 105 are at a high level, the band gap 121 moves to a lower energy level, and as a result, the band gap 121 has a horizontal shape.

一方、ゲート107の電位がHighレベルの場合には、チャネル領域115では電位が上昇し、チャネル領域115のバンドギャップ123は、エネルギー準位の低い側に折れ曲がってエネルギー障壁を形成する。このときトランジスタはOFF状態となり、チャネル領域115は高抵抗となるが、ドレイン103とソース105はLowレベルであるため、バンドギャップ123は、エネルギー準位の高い側に折れ曲り、結果として、ゲート107の両側でバンドギャップ123の傾斜が急峻になる。   On the other hand, when the potential of the gate 107 is at a high level, the potential rises in the channel region 115, and the band gap 123 of the channel region 115 is bent toward the lower energy level to form an energy barrier. At this time, the transistor is turned off, and the channel region 115 has high resistance. However, since the drain 103 and the source 105 are at the low level, the band gap 123 is bent to the higher energy level, and as a result, the gate 107 The slope of the band gap 123 becomes steep on both sides.

このとき、LVPのレーザ照射領域の集束スポット径は、数100nm程度あるのに対し、ゲート107の長さは、近年の先端的な半導体集積回路製造プロセスでは、100nm以下であることから、ゲート107の両側のバンドギャップ傾斜を両方ともレーザ照射領域に捉えることが可能である。   At this time, the focused spot diameter in the laser irradiation region of the LVP is about several hundred nm, whereas the length of the gate 107 is 100 nm or less in the recent advanced semiconductor integrated circuit manufacturing process. It is possible to capture both of the band gap inclinations on both sides of the laser irradiation region.

本発明の比較例として、図2(a)に示すような通常のCMOSインバータ素子の場合、チャネル面のバンドギャップは、図2(b)のような形状となる。   As a comparative example of the present invention, in the case of a normal CMOS inverter device as shown in FIG. 2A, the band gap of the channel surface has a shape as shown in FIG.

図2(a)は、1Wサイズのインバータの構造を表しており、103はpチャネルMOSトランジスタのドレインであり、105はpチャネルMOSトランジスタのソースであり、107はpチャネルMOSトランジスタのゲートであり、109はnウェルを表している。また、131はnチャネルMOSトランジスタのドレインであり、133はnチャネルMOSトランジスタのソースであり、135はnチャネルMOSトランジスタのゲートである。pチャネルMOSトランジスタのソース105は、メタル配線113経由で電源に接続されており、nチャネルMOSトランジスタのソース133は、メタル配線113経由でグランドに接続されており、pチャネルMOSトランジスタのゲート107とnチャネルMOSトランジスタのゲート135は、メタル配線113−3に共通に接続され、pチャネルMOSトランジスタドレイン103とnチャネルMOSトランジスタのドレイン131は、メタル配線113−4に共通に接続されている。図2(a)の構造全体としては、メタル配線113−3に印加された電位を、論理反転した上でメタル配線113−4から出力する機能を有する。また、図2(a)のpチャネルMOSトランジスタと、図1(a)のLVP測定用素子101は、同じ大きさである。   FIG. 2A shows the structure of a 1 W size inverter, where 103 is the drain of the p-channel MOS transistor, 105 is the source of the p-channel MOS transistor, and 107 is the gate of the p-channel MOS transistor. , 109 represents an n-well. 131 is a drain of the n-channel MOS transistor, 133 is a source of the n-channel MOS transistor, and 135 is a gate of the n-channel MOS transistor. The source 105 of the p-channel MOS transistor is connected to the power supply via the metal wiring 113, the source 133 of the n-channel MOS transistor is connected to the ground via the metal wiring 113, and the gate 107 of the p-channel MOS transistor The gate 135 of the n-channel MOS transistor is commonly connected to the metal wiring 113-3, and the drain 131 of the p-channel MOS transistor and the drain 131 of the n-channel MOS transistor are commonly connected to the metal wiring 113-4. The overall structure of FIG. 2A has a function of outputting the potential applied to the metal wiring 113-3 from the metal wiring 113-4 after logical inversion. Also, the p-channel MOS transistor in FIG. 2A and the LVP measurement element 101 in FIG. 1A have the same size.

図2(b)は、図2(a)のpMOSのチャネル面に相当するB−B’間の領域の断面図とバンドギャップ形状をあらわしており、121はゲート電位がLowレベルの場合のバンドギャップであり、123はHighレベルの場合である。図2(b)と図1(b)のバンドギャップ形状を比較すると、図2のインバータはソース105の電位が固定されているため、ゲート107の片側(ドレイン103の側)にしか急峻なバンドギャップ傾斜が発生しない。   FIG. 2B shows a cross-sectional view of a region between BB ′ corresponding to the channel surface of the pMOS in FIG. 2A and a band gap shape, and 121 is a band when the gate potential is at the low level. It is a gap and 123 is a case of a High level. Comparing the bandgap shapes of FIG. 2B and FIG. 1B, the inverter of FIG. 2 has a steep band only on one side of the gate 107 (the drain 103 side) because the potential of the source 105 is fixed. No gap tilt occurs.

これに対し、本実施形態のLVP測定用素子101では、ゲート107の両側でバンドギャップ123の傾斜が急峻となる(図1(b)参照)。そのため、図1(a)のLVP測定用素子101は、同じ大きさのインバータに比較してLVP観測性が高くなる。   In contrast, in the LVP measurement element 101 of the present embodiment, the slope of the band gap 123 becomes steep on both sides of the gate 107 (see FIG. 1B). Therefore, the LVP measurement element 101 in FIG. 1A has higher LVP observability than an inverter of the same size.

次に、LVPにより観測されているのは、トランジスタのチャネル面における水平方向のバンドギャップ傾斜であると判断できる根拠について説明する。   Next, the reason why it is possible to determine that what is observed by the LVP is the horizontal band gap inclination in the channel surface of the transistor will be described.

以前より、本願出願人は、トランジスタのどの部分の電界がLVPにより観測されているのかについて、測定による検討を行ってきた。図3は、この検討に用いたpチャネルMOSトランジスタ201の構造を表している。このトランジスタは、nウェル109上に形成されたpチャネルMOSトランジスタであり、製造プロセスの技術ノードは、90nmであり、物理ゲート長は65nmである。また、ソース105はメタル配線113経由で電源に接続されており、電源電位は1Vである。また、ゲート107及びドレイン103は、それぞれメタル配線113に接続されており、外部からHighレベル(+1.0V)ないしはLowレベル(0V)のディジタル信号を印加することが可能である。   In the past, the applicant of the present application has studied by measurement which part of the transistor has an electric field observed by LVP. FIG. 3 shows the structure of the p-channel MOS transistor 201 used for this study. This transistor is a p-channel MOS transistor formed on the n-well 109. The technical node of the manufacturing process is 90 nm and the physical gate length is 65 nm. The source 105 is connected to a power supply via a metal wiring 113, and the power supply potential is 1V. Further, the gate 107 and the drain 103 are connected to the metal wiring 113, respectively, and a digital signal of a high level (+1.0 V) or a low level (0 V) can be applied from the outside.

図4は、図3のトランジスタ201の中央に対してLVP測定を行った結果である。図4(a)では、「回路」の欄に示されるように、トランジスタ201のドレインにクロック信号を印加し、ゲートは電源電位VDDに固定した場合のLVP測定を行っている。このときクロック信号の波形は、図4(a)のLVP波形の欄に示される301であるが、電圧はHighレベルが1Vであり、Lowレベルは0Vである。   FIG. 4 shows the result of LVP measurement performed on the center of the transistor 201 in FIG. In FIG. 4A, as shown in the “Circuit” column, LVP measurement is performed when a clock signal is applied to the drain of the transistor 201 and the gate is fixed at the power supply potential VDD. At this time, the waveform of the clock signal is 301 shown in the column of the LVP waveform in FIG. 4A, but the voltage has a high level of 1V and the low level is 0V.

図4(b)は、図4(a)とは逆に、ドレインを電源電位VDDに固定して、ゲートのみにクロック信号を印加した場合である。   FIG. 4B shows a case where the drain is fixed at the power supply potential VDD and the clock signal is applied only to the gate, contrary to FIG. 4A.

図4(c)は、ゲートにクロック信号を印加し、ドレインには、ゲートとは逆論理の信号波形を印加した場合である。図4(c)は、ドレインとゲートが常に逆論理となるため、インバータの動作状態を模擬しているといえる。   FIG. 4C shows a case where a clock signal is applied to the gate and a signal waveform having a logic opposite to that of the gate is applied to the drain. FIG. 4 (c) can be said to simulate the operation state of the inverter because the drain and gate are always in reverse logic.

図4(a)、図4(b)のLVP波形より、トランジスタのゲートやドレインのみに信号印加した場合でも、LVP測定は可能であることがわかる。   It can be seen from the LVP waveforms in FIGS. 4A and 4B that LVP measurement is possible even when a signal is applied only to the gate and drain of the transistor.

また、図4(a)と図4(b)を比較すると、LVP波形の論理が逆になっていることがわかる。すなわち、ドレインにクロック信号を入力した場合、図4(a)では、信号波形とLVP波形が逆論理(逆相)になる。   Further, comparing FIG. 4A and FIG. 4B, it can be seen that the logic of the LVP waveform is reversed. That is, when a clock signal is input to the drain, in FIG. 4A, the signal waveform and the LVP waveform are in reverse logic (reverse phase).

ゲートにクロックを入れた場合、図4(b)では、信号波形とLVP波形の論理が一致する。   When a clock is input to the gate, the logic of the signal waveform and the LVP waveform match in FIG.

さらに、図4(c)のLVP波形は、振幅が他に比べて大きいことも明らかである。   Furthermore, it is also clear that the LVP waveform in FIG. 4C has a larger amplitude than the others.

図4の「バンドギャップ傾斜」の欄は、図3のC−C’線(ゲート電極の延在方向(ゲート幅方向)に直行するゲート長方向)の領域におけるチャネル面の水平方向のバンドギャップ傾斜を表している。121は入力するクロック信号がLowレベルの場合であり、123はHighレベルの場合に相当する。   The column of “Band Gap Inclination” in FIG. 4 indicates the horizontal band gap of the channel surface in the region of CC ′ line (the gate length direction orthogonal to the gate electrode extending direction (gate width direction)) in FIG. It represents the slope. Reference numeral 121 denotes a case in which the input clock signal is at a low level, and 123 corresponds to a case in which it is at a high level.

ここで、最初に述べたように、LVPでは、図4のバンドギャップの傾斜を検出していると考えると、図4(a)と図4(b)で、LVP波形の論理が逆になる理由が説明できる。   Here, as described above, assuming that the LVP detects the slope of the band gap in FIG. 4, the logic of the LVP waveform is reversed in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Explain why.

すなわち、図4(a)では、印加電圧がLowレベルの場合、(121)でバンドの傾きが大きくなるのに対し、図4(b)では、印加電圧がHighレベルの場合、(123)でバンドの傾きが大きくなっている。   That is, in FIG. 4A, when the applied voltage is at the low level, the band slope increases at (121), whereas in FIG. 4B, when the applied voltage is at the high level, at (123). The slope of the band is large.

また、図4(c)において、入力がLowレベルの場合は、バンドギャップ121が、ほぼ水平となり、Highレベルの場合には、チャネル−ドレイン間領域303に、バンドギャップ123の傾斜が急峻な領域が発生する。   In FIG. 4C, when the input is at the low level, the band gap 121 is substantially horizontal. When the input is at the high level, the channel-drain region 303 has a steep slope of the band gap 123. Occurs.

これは、図4(a)と図4(b)と比較すると、バンドギャップ傾斜の変化が大きい。すなわち、図4(c)のLVP波形の振幅が、図4(a)、図4(b)と比較して大きいのは、バンドギャップ傾斜の変化が大きいためと説明できる。つまり、チャネル−ドレイン間領域303に形成されるバンドギャップ121の傾斜とバンドギャップ123の傾斜の差が大きいほど、LVP観測性が高くなる。すなわち、ゲート又はドレインの一方にのみ信号波形を印加するよりも、ゲートとドレインが逆論理となる信号波形を印加する方が、バンドギャップの差が大きくなり、LVP観測性がより高まる。   Compared with FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b), the change of the band gap inclination is large. That is, it can be explained that the amplitude of the LVP waveform in FIG. 4C is larger than that in FIGS. 4A and 4B because the change in the band gap inclination is large. That is, the larger the difference between the slope of the band gap 121 formed in the channel-drain region 303 and the slope of the band gap 123, the higher the LVP observability. That is, when a signal waveform having an inverted logic between the gate and the drain is applied to only one of the gate and the drain, the difference in the band gap is increased and the LVP observability is further improved.

図4(a)では、入力がHighレベルの場合、(123)でも、バンドギャップが完全に水平にはならないので、バンドギャップ傾斜の変化量が小さくなる。   In FIG. 4A, when the input is at a high level, the band gap does not become completely horizontal even in (123), so that the amount of change in the band gap inclination becomes small.

また、図4(b)では、電位が変化するのがゲートのみであるために、バンドギャップの傾斜の変化量が小さい。   In FIG. 4B, since only the gate changes the potential, the amount of change in the band gap inclination is small.

以上の理由から、LVPで観測されているのは、チャネル面の水平方向のバンドギャップ傾斜であるといえる。したがって、LVP測定用素子として、図1のような構造を用いることで、LVP観測性を向上できる。   For the above reason, it can be said that what is observed by LVP is the band gap inclination in the horizontal direction of the channel surface. Therefore, LVP observability can be improved by using the structure as shown in FIG. 1 as the LVP measurement element.

なお、図14に従来技術として示したような、不純物拡散領域のみで形成されている対基板のダイオード構造は、ゲートやチャネルといった構造を具備していないため、本発明のLVP測定用素子101に比較すると、LVP観測性が悪くなる。図5は、従来技術の説明に用いた図14の対基板ダイオード構造の断面図を模式的に示す図である。図5において、141は不純物拡散領域であり、109はウェル領域であり、111はコンタクトであり、113はメタル配線である。143は、STI(Shallow Trench Isolation)である。不純物拡散領域141とウェル領域109の間には、PN接合面が存在するが、この部分の接合面は、不純物注入の際の加速電圧で不純物濃度が決定されるため、不純物濃度勾配が緩やかとなる。そのため、バンドギャップの傾斜が急峻にはならず、LVPによる観測性は低くなる。   Note that, as shown in FIG. 14 as the prior art, the diode structure of the counter substrate formed only by the impurity diffusion region does not have a structure such as a gate and a channel. In comparison, the LVP observability deteriorates. FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross-sectional view of the anti-substrate diode structure of FIG. 14 used for explaining the prior art. In FIG. 5, 141 is an impurity diffusion region, 109 is a well region, 111 is a contact, and 113 is a metal wiring. Reference numeral 143 denotes STI (Shallow Trench Isolation). A PN junction surface exists between the impurity diffusion region 141 and the well region 109. The impurity concentration of the junction surface of this part is determined by the acceleration voltage at the time of impurity implantation, and therefore, the impurity concentration gradient is gentle. Become. Therefore, the slope of the band gap does not become steep, and the observability by LVP becomes low.

これに対し、本発明によれば、例えばチャネルとドレインの間の接合面は、ゲートのセルフアラインにより形成されるため濃度勾配が大きく、バンドギャップ傾斜が急峻になるために、LVP観測性が高い。   On the other hand, according to the present invention, for example, the junction surface between the channel and the drain is formed by self-alignment of the gate, so that the concentration gradient is large and the band gap inclination is steep, so that the LVP observability is high. .

また、図5の不純物拡散領域141の側面は、STI領域143に接しており、これは、バンドギャップが大きい材質であるために、フランツ・ケルディッシュ効果による光吸収率の変化が小さい。したがって、この部位の電界はLVPでは検出困難である。   Further, the side surface of the impurity diffusion region 141 in FIG. 5 is in contact with the STI region 143, and since this is a material having a large band gap, the change in the light absorption rate due to the Franz-Keldish effect is small. Therefore, the electric field at this site is difficult to detect with LVP.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態は、前記第1の実施形態と同じようなLVP測定用素子構造であり、その基本形状は、図1の101と同じである。前記第1の実施形態と本実施形態との相違点として、前記第1の実施形態では、不純物拡散領域103及び105とゲート領域107に逆論理の電位波形を印加していたのに対し、本実施形態では、不純物拡散領域(ドレイン)103及び不純物拡散領域(ソース)105とゲート領域107のいずれかに、電位波形を印加する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is an LVP measurement element structure similar to that of the first embodiment, and its basic shape is the same as 101 in FIG. The difference between the first embodiment and the present embodiment is that, in the first embodiment, a reverse potential waveform is applied to the impurity diffusion regions 103 and 105 and the gate region 107, whereas In the embodiment, a potential waveform is applied to any one of the impurity diffusion region (drain) 103, the impurity diffusion region (source) 105, and the gate region 107.

かかる構造でも、チャネル−不純物拡散領域間の電界は、従来のダイオード構造(図5及び図14)よりも大きいので、本実施形態で述べたLVP測定用素子は、従来のダイオード構造(図5及び図14)よりもLVP観測性が高い。   Even in such a structure, since the electric field between the channel and the impurity diffusion region is larger than that of the conventional diode structure (FIGS. 5 and 14), the LVP measurement element described in the present embodiment has the conventional diode structure (FIGS. 5 and 5). The LVP observability is higher than that in FIG.

ただし、図4に示されるように、不純物拡散領域103及び105とゲート領域107のいずれかのみに電位波形を印加した場合、チャネル面のバンドギャップ傾斜の変化が小さくなるため、フランツ・ケルディッシュ効果による光吸収係数の変化が小さくなる。そのため、前記第1の実施形態に比べると、LVP波形の振幅が小さくなり、観測性は低下する。   However, as shown in FIG. 4, when a potential waveform is applied only to one of the impurity diffusion regions 103 and 105 and the gate region 107, the change in the band gap inclination of the channel surface becomes small, so the Franz-Keldish effect. The change in the light absorption coefficient due to becomes small. Therefore, as compared with the first embodiment, the amplitude of the LVP waveform is reduced and the observability is lowered.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図6(a)は、本発明の第3の実施形態のLVP測定用素子の構成を示す平面図である。本実施形態においては、前記第1の実施形態と同様に、メタル配線113−1及び113−2に被測定信号及びそれを論理反転した信号を印加し、LVP測定用素子の中央をレーザ照射位置としてLVP測定を行うことで、電位波形の測定を可能としている。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6A is a plan view showing the configuration of the LVP measurement element according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, as in the first embodiment, a signal to be measured and a signal obtained by logically inverting the signal to be measured are applied to the metal wirings 113-1 and 113-2, and the center of the LVP measurement element is positioned at the laser irradiation position. As a result, the potential waveform can be measured.

前記第1の実施形態と本実施形態との相違点としては、前記第1の実施形態のLVP測定用素子101には、ゲート107が1個だけ含まれるのに対し、本実施形態では、3個のゲート107が含まれており、ゲート107と不純物拡散領域151が交互に複数配置されている。   The difference between the first embodiment and this embodiment is that the LVP measurement element 101 of the first embodiment includes only one gate 107, whereas in this embodiment, 3 A plurality of gates 107 are included, and a plurality of gates 107 and impurity diffusion regions 151 are alternately arranged.

本実施形態では、ゲート107と不純物拡散領域151に逆論理のディジタル信号が印加されるので、前記第1の実施形態と同じようなバンドギャップ傾斜が発生し、これをLVPにより測定することができる。   In this embodiment, since a digital signal having an inverse logic is applied to the gate 107 and the impurity diffusion region 151, a band gap inclination similar to that in the first embodiment is generated, and this can be measured by LVP. .

また、図6(b)は、図6(a)のゲート107を、不純物拡散領域151を囲むようなリング型形状とした例であるが、この形状でも同じ効果を得ることが可能である。   FIG. 6B shows an example in which the gate 107 of FIG. 6A is formed in a ring shape so as to surround the impurity diffusion region 151, but the same effect can be obtained even in this shape.

本実施形態は、将来のトランジスタサイズ縮小に対応するものである。   This embodiment corresponds to future transistor size reduction.

ITRS(INTERNATIONAL TECHNOLOGY ROADMAP FOR SEMICONDUCTORS)によれば、今後6年間でトランジスタの大きさが半分になるといわれているが、LVPのレーザ照射領域の直径は回折限界の影響により数100nm以下の大きさにすることは不可能である。したがって、トランジスタサイズが縮小すると、図1に示す第1の実施形態のLVP測定用素子では、レーザ照射領域の面積に比較して素子面積が小さくなり、LVPによる電位波形観測の容易化を困難とする可能性がある。   According to ITRS (INTERNATIONAL TECHNOLOGY ROADMAP FOR SEMICONDUCTORS), it is said that the transistor size will be halved in the next six years. It is impossible. Therefore, when the transistor size is reduced, in the LVP measurement element of the first embodiment shown in FIG. 1, the element area becomes smaller than the area of the laser irradiation region, and it is difficult to easily observe the potential waveform by the LVP. there's a possibility that.

本実施形態では、ゲート107と不純物拡散領域151を交互に配置することで、広い面積範囲に、電界及びフランツ・ケルディッシュ効果を発生させる。そのため、トランジスタサイズが縮小した場合においても、LVPによる電位波形観測が可能となる。   In the present embodiment, by alternately arranging the gates 107 and the impurity diffusion regions 151, an electric field and a Franz-Keldish effect are generated in a wide area range. Therefore, even when the transistor size is reduced, the potential waveform can be observed by LVP.

次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図7(a)は、本発明の第4の実施形態であるLVP測定用素子の構成を示す平面図である。本発明の第4の実施形態においても、前記第1の実施形態と同様に、メタル配線113−1及び113−2に被測定信号及びそれを論理反転した信号を印加し、LVP測定用素子の中央をレーザ照射位置としてLVP測定を行うことで、電位波形の測定が可能となるものである。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7A is a plan view showing a configuration of an LVP measurement element according to the fourth embodiment of the present invention. Also in the fourth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the signal to be measured and a signal obtained by logically inverting it are applied to the metal wirings 113-1 and 113-2, and the LVP measurement element By performing LVP measurement with the center as the laser irradiation position, the potential waveform can be measured.

前記第1の実施形態と本実施形態の相違点として、前記第1の実施形態のLVP測定用素子101は、ドレイン領域103とソース領域105を構成要素として持っていたのに対し、本実施形態のLVP測定用素子は、上記の代わりに、不純物拡散領域151を1個だけ用いている。そのため、本実施形態では、不純物拡散領域151はゲート107の周囲にコの字型に配置される。このような形状でも、図7(a)のA−A’間には、図1(b)と同じようなバンドギャップ傾斜が発生するため、前記第1の実施形態と同様なLVP波形測定が可能である。   As a difference between the first embodiment and the present embodiment, the LVP measurement element 101 of the first embodiment has the drain region 103 and the source region 105 as constituent elements. The LVP measuring element uses only one impurity diffusion region 151 instead of the above. Therefore, in this embodiment, the impurity diffusion region 151 is arranged in a U shape around the gate 107. Even in such a shape, a band gap inclination similar to that in FIG. 1B occurs between AA ′ in FIG. 7A, so that the LVP waveform measurement similar to that in the first embodiment is performed. Is possible.

また、図7(b)は、ゲート107の本数を複数とした例である。図7(a)に示す例では、ゲート107が1本であったのに対し、図7(b)に示す例では、ゲートが複数本設けられており、LVP測定用素子の面積を大きくすることができる。そのため、将来、トランジスタサイズが縮小した場合においても、良好なLVP観測性を維持することが可能である。   FIG. 7B shows an example in which the number of gates 107 is plural. In the example shown in FIG. 7A, the number of gates 107 is one, whereas in the example shown in FIG. 7B, a plurality of gates are provided to increase the area of the LVP measurement element. be able to. Therefore, even when the transistor size is reduced in the future, it is possible to maintain good LVP observability.

次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図8は、本実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態は、図2(a)に示されるようなインバータ素子の形状を若干変更することにより、LVP観測性を向上させることを目的としている。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the present embodiment. The purpose of this embodiment is to improve the LVP observability by slightly changing the shape of the inverter element as shown in FIG.

図8において、103はpチャネルドレインであり、105はpチャネルソースであり、107はゲートであり、109はnウェルであり、これらは全体としてpチャネルMOSトランジスタを形成している。また、131はnチャネルドレインであり、133はソースであり、135はゲートであり、これらはnチャネルMOSトランジスタを形成している。また、pチャネルソース105はメタル配線113経由で電源に接続されており、nチャネルソース133はメタル配線113経由でグランドに接続されており、図8の全体としては、入力に相当するメタル配線113−3に印加されたディジタル信号を、論理反転した上で113−4から出力するインバータ回路を形成している。なお、ドレイン・ソース・ゲートとメタル配線の間の接続は、全てコンタクト111によりなされている。   In FIG. 8, 103 is a p-channel drain, 105 is a p-channel source, 107 is a gate, 109 is an n-well, and these form a p-channel MOS transistor as a whole. 131 is an n-channel drain, 133 is a source, and 135 is a gate, which form an n-channel MOS transistor. Further, the p-channel source 105 is connected to the power supply via the metal wiring 113, and the n-channel source 133 is connected to the ground via the metal wiring 113. As a whole in FIG. The digital signal applied to -3 is logically inverted and an inverter circuit that outputs the signal from 113-4 is formed. All connections between the drain / source / gate and the metal wiring are made by contacts 111.

例えば図8(a)のインバータ素子は、pチャネルMOSトランジスタのゲート107に、ゲート107の縁から長手方向に直交する方向に突出する突起部501が追加されている。突起部501の両側は、ドレインであるため、図8(a)のA−A’間には、図1(b)と同じようなバンドギャップ傾斜が発生する。   For example, in the inverter element of FIG. 8A, a protrusion 501 protruding from the edge of the gate 107 in the direction perpendicular to the longitudinal direction is added to the gate 107 of the p-channel MOS transistor. Since both sides of the protrusion 501 are drains, a band gap inclination similar to that in FIG. 1B occurs between A-A ′ in FIG.

そのため、突起部501をレーザ照射位置としてLVP測定を行うことで、第1の実施形態と同様に、電位波形測定を行うことができる。   Therefore, by performing the LVP measurement with the protruding portion 501 as the laser irradiation position, the potential waveform measurement can be performed as in the first embodiment.

なお、図8(a)では、突起部501を2箇所としているが、これを1箇所としても同様の効果を得ることができる。また、3箇所以上の複数とすれば、さらに観測性を向上させることが可能である。   In FIG. 8A, two protrusions 501 are provided, but the same effect can be obtained even if this is one place. Further, if the number is three or more, the observability can be further improved.

また、図8(b)は、CMOSインバータ素子に、LVP測定用素子101を追加配置した例である。   FIG. 8B shows an example in which an LVP measuring element 101 is additionally arranged in the CMOS inverter element.

図8(b)のLVP測定用素子101は、前記第1の実施形態で説明したものと同じ構造である。ただし、LVP測定用素子101のゲートは、インバータのpチャネルMOSトランジスタのゲート107に接続されている。また、LVP測定用素子101のドレイン及びソースは、メタル配線113−4を経由してCMOSインバータの出力に接続されている。このため、LVP測定用素子101の拡散(ドレイン・ソース)とゲートには、逆論理のディジタル信号が印加される。   The LVP measurement element 101 in FIG. 8B has the same structure as that described in the first embodiment. However, the gate of the LVP measuring element 101 is connected to the gate 107 of the p-channel MOS transistor of the inverter. The drain and source of the LVP measuring element 101 are connected to the output of the CMOS inverter via the metal wiring 113-4. For this reason, a reverse digital signal is applied to the diffusion (drain / source) and gate of the LVP measuring element 101.

したがって、図8(b)のA−A’領域のバンドギャップ形状も、図1(b)と同じような形状となり、前記第1の実施形態と同様にLVP測定が可能である。   Therefore, the band gap shape of the A-A ′ region in FIG. 8B also has the same shape as in FIG. 1B, and LVP measurement is possible as in the first embodiment.

なお、図8では、pチャネルMOSトランジスタの形状を変更することで、LVP観測性を高めているが、nチャネルMOSトランジスタの形状を変更しても、同様の効果を得ることが可能である。   In FIG. 8, the LVP observability is improved by changing the shape of the p-channel MOS transistor, but the same effect can be obtained by changing the shape of the n-channel MOS transistor.

また、図8ではCMOSインバータ素子に対して形状の変更を行ったが、この手法は、殆どのCMOS論理回路素子に適用可能である。   Further, although the shape of the CMOS inverter element is changed in FIG. 8, this technique can be applied to most CMOS logic circuit elements.

次に、本発明の第6の実施形態について説明する。前記第1の実施形態においては、被測定信号と逆論理の信号をLVP測定用素子に印加する必要があるが、本発明の第6の実施形態では逆論理の信号生成にインバータを使用している。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, it is necessary to apply a signal having an inverse logic to the signal under measurement to the LVP measurement element. In the sixth embodiment of the present invention, an inverter is used to generate an inverse logic signal. Yes.

図9は、本発明の第6の実施形態のレイアウト構成を示す平面図である。本実施形態では、前記第1の実施形態で説明したLVP測定用素子101に、インバータ素子601が追加されている。このインバータ601は、通常のものと同じように、入力端子113−3に印加されたディジタル信号を論理反転して出力する機能をもつが、インバータの出力は、メタル配線113−1経由でLVP測定用素子101のドレイン103とソース105に接続されており、インバータの入力113−3はメタル配線113−2経由でLVP測定用素子101のゲート107に接続されている。なお、図9のレイアウトを、回路図(等価回路)で表すと、図10に示す構成となる。インバータ601と、インバータ601の出力にソース、ドレインが接続されゲートにインバータ601の入力端子113−3が接続されたLVP測定用素子101(MOSキャパシタ)を備えている。   FIG. 9 is a plan view showing a layout configuration according to the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, an inverter element 601 is added to the LVP measurement element 101 described in the first embodiment. The inverter 601 has a function of logically inverting and outputting a digital signal applied to the input terminal 113-3, as in a normal case, but the output of the inverter is LVP measured via the metal wiring 113-1. The inverter input 113-3 is connected to the gate 107 of the LVP measuring element 101 via the metal wiring 113-2. 9 is represented by a circuit diagram (equivalent circuit), the configuration shown in FIG. 10 is obtained. An inverter 601 and an LVP measurement element 101 (MOS capacitor) having a source and a drain connected to the output of the inverter 601 and an input terminal 113-3 of the inverter 601 connected to a gate are provided.

インバータの入力端子113−3に被測定信号を印加すると、LVP測定用素子101のゲート107には、被測定信号がそのまま印加され、ドレイン103とソース105には被測定信号と逆論理のディジタル信号が印加されるので、LVP測定用素子101の中央を、レーザ照射位置として、LVP測定を行うことで、電位波形の測定を行うことが可能である。   When a signal to be measured is applied to the input terminal 113-3 of the inverter, the signal to be measured is directly applied to the gate 107 of the LVP measuring element 101, and a digital signal having a logic opposite to that of the signal to be measured is applied to the drain 103 and the source 105. Therefore, the potential waveform can be measured by performing LVP measurement with the center of the LVP measurement element 101 as the laser irradiation position.

なお、図9とは逆に、インバータの入力113−3をドレイン103及びソース105に接続し、インバータの出力をゲート107に接続しても同じように作動させることが可能である。   In contrast to FIG. 9, the same operation can be achieved by connecting the input 113-3 of the inverter to the drain 103 and the source 105 and connecting the output of the inverter to the gate 107.

次に、本発明の第7の実施形態について説明する。本発明の第7の実施形態は、前記第6の実施形態と同じように、被測定信号と逆論理の信号の生成にインバータを用いた例であるが、本発明の第7の実施形態では、LVP測定用素子101とインバータ601を結合させた複合ゲートとしている。図11は、本発明の第7の実施形態の構成を示す平面図である。   Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The seventh embodiment of the present invention is an example in which an inverter is used to generate a signal having a logic opposite to that of the signal under measurement, as in the sixth embodiment. However, in the seventh embodiment of the present invention, , A composite gate in which the LVP measuring element 101 and the inverter 601 are combined. FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the seventh exemplary embodiment of the present invention.

図11において、103はpチャネルのドレインであり、105はソースであり、107−1はゲートであり、109はnウェルであり、これらは全体としてpチャネルMOSトランジスタを形成している。また、131はnチャネルドレインであり、133はソースであり、135はゲートであり、これらはnチャネルMOSトランジスタを形成している。また、pチャネルドレイン103とnチャネルドレイン131はメタル配線113−1により接続されており、全体としては、入力に相当するメタル配線113−3に印加されたディジタル信号を、論理反転した上でメタル配線113−1から出力するインバータ回路を形成している。   In FIG. 11, 103 is a p-channel drain, 105 is a source, 107-1 is a gate, 109 is an n-well, and these form a p-channel MOS transistor as a whole. 131 is an n-channel drain, 133 is a source, and 135 is a gate, which form an n-channel MOS transistor. Further, the p-channel drain 103 and the n-channel drain 131 are connected by a metal wiring 113-1, and as a whole, the digital signal applied to the metal wiring 113-3 corresponding to the input is logically inverted and then the metal is inverted. An inverter circuit that outputs from the wiring 113-1 is formed.

図11において、不純物拡散領域151はメタル配線113−1に接続されているので、不純物拡散領域151にも、入力が論理反転された電位波形が印加される。したがって、入力(メタル配線)113−3(CMOSインバータの入力端子)に被測定信号を印加すると、pチャネルMOSトランジスタのドレイン103と不純物拡散領域151には、被測定信号が論理反転したディジタル信号が印加され、その間のゲート107−2には、被測定信号がそのまま印加される。すなわち、この領域では、ゲート107−2と不純物拡散領域151に、それぞれ互いに逆論理のディジタル信号が印加されていることになる。   In FIG. 11, since the impurity diffusion region 151 is connected to the metal wiring 113-1, a potential waveform whose input is logically inverted is also applied to the impurity diffusion region 151. Therefore, when a signal under measurement is applied to the input (metal wiring) 113-3 (input terminal of the CMOS inverter), a digital signal obtained by logically inverting the signal under measurement is applied to the drain 103 and the impurity diffusion region 151 of the p-channel MOS transistor. The signal under measurement is applied as it is to the gate 107-2 in the meantime. That is, in this region, digital signals having opposite logics are applied to the gate 107-2 and the impurity diffusion region 151, respectively.

この状態は、pチャネルドレイン103及び不純物拡散領域151と、その間のゲート107−2が、図1のLVP測定用素子101の役割を果たしていると言える。そのため、図11の611近辺をレーザ照射位置として、LVP測定を行うことで、被測定信号の電位波形を測定することが可能である。   In this state, it can be said that the p-channel drain 103 and the impurity diffusion region 151 and the gate 107-2 therebetween play a role of the LVP measurement element 101 in FIG. Therefore, the potential waveform of the signal under measurement can be measured by performing LVP measurement with the vicinity of 611 in FIG. 11 as the laser irradiation position.

図12は、図11のD−D’線の間の領域の断面とバンドギャップ形状を説明するための図である。図11のD−D’線間領域におけるバンドギャップ傾斜は、図12の形状となる。図12において、121は、入力(メタル配線)113−3の電位がLowレベルの場合のバンドギャップ傾斜で、123は、入力がHighレベルの場合に相当する。   FIG. 12 is a diagram for explaining a cross section of the region between the D-D ′ lines in FIG. 11 and the band gap shape. The band gap inclination in the region between the D-D 'lines in FIG. 11 has the shape of FIG. In FIG. 12, 121 is a band gap inclination when the potential of the input (metal wiring) 113-3 is at a low level, and 123 corresponds to the case when the input is at a high level.

図12に示されるように、バンドギャップ123の傾斜が急峻になる領域は、D−D’間に3箇所あり、距離的には、概ね400nmの範囲に集中して存在する(技術ノードが90nmの場合)。そのため、LVPのレーザ照射領域に上記3箇所のバンドギャップ傾斜を全て捉えることが可能である。   As shown in FIG. 12, there are three regions where the band gap 123 has a steep slope between DD ′, and the distance is concentrated in a range of about 400 nm (technical node is 90 nm). in the case of). Therefore, it is possible to capture all the three band gap inclinations in the LVP laser irradiation region.

図13(a)は、図11と同じ大きさの、2WサイズのCMOSインバータの構造図を示している。このインバータ素子は、メタル配線113−3に印加された電位を論理反転したうえで、メタル配線113−4から出力する機能を有する。   FIG. 13A shows a structural diagram of a 2W size CMOS inverter having the same size as FIG. This inverter element has a function of logically inverting the potential applied to the metal wiring 113-3 and outputting it from the metal wiring 113-4.

また、図13(b)は、図13(a)のE−E’領域の断面構造図及びバンドギャップ形状を表している。   FIG. 13B shows a cross-sectional structure diagram and a band gap shape of the E-E ′ region of FIG.

図13(b)と図12を比較すると、図13(b)の2Wインバータでは、バンドギャップの傾斜が急峻になるポイントは2箇所であるのに対し、本実施形態で述べたLVP測定用素子は、図12に示されるように、3箇所の領域でバンドギャップの傾斜が急峻になる。   Comparing FIG. 13B and FIG. 12, the 2W inverter of FIG. 13B has two points where the slope of the band gap becomes steep, whereas the LVP measuring element described in this embodiment As shown in FIG. 12, the band gap has a steep slope in three regions.

したがって、本実施形態のLVP測定用素子は、同じ面積の2Wインバータと比較して、フランツ・ケルディッシュ効果による光吸収率の変化が大きくなり、そのためにLVP観測性が高くなるという長所がある。   Therefore, the LVP measuring element of the present embodiment has an advantage that the change in the light absorptance due to the Franz-Keldish effect is larger than that of the 2 W inverter having the same area, and therefore the LVP observability is improved.

以上本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications that can be made by those skilled in the art within the scope of the present invention. Of course, modifications are included.

(a)は本発明の第1の実施形態の構成を示す平面図であり、(b)は、A−A’線の断面構造及びバンドギャップ傾斜が変化する様子を表している。(A) is a top view which shows the structure of the 1st Embodiment of this invention, (b) represents a mode that the cross-section of A-A 'line and a band gap inclination change. (a)は、従来の1Wサイズのインバータ素子の構造をあらわしており、(b)はB−B’線の断面構造及び、同領域のバンドギャップ傾斜の変化を示した図である。(A) shows the structure of a conventional 1 W size inverter element, and (b) shows the cross-sectional structure of the B-B ′ line and the change in the band gap inclination in the same region. 2WサイズのpチャネルMOSトランジスタの平面図である。It is a top view of a p-channel MOS transistor of 2W size. 図3のpMOSに対し、様々な条件でクロック信号を印加した場合の、LVP波形及びバンドギャップ形状を表す図であり、(a)はゲートを電源電位に固定してドレインのみにクロックを印加した場合、(b)はドレインを電源電位に固定してゲートにクロックを印加した場合、(c)はゲートとドレインに逆論理の信号を印加した場合に相当する。FIG. 4 is a diagram illustrating an LVP waveform and a band gap shape when a clock signal is applied to the pMOS of FIG. 3 under various conditions. FIG. 4A is a diagram in which a clock is applied only to the drain with the gate fixed at a power supply potential. In this case, (b) corresponds to the case where the drain is fixed to the power supply potential and a clock is applied to the gate, and (c) corresponds to the case where an inverse logic signal is applied to the gate and drain. 図14に示される従来のダイオード構造の断面図である。It is sectional drawing of the conventional diode structure shown by FIG. (a)、(b)は本発明の第3の実施形態の構成を示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows the structure of the 3rd Embodiment of this invention. (a)、(b)は本発明の第4の実施形態の構成を示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows the structure of the 4th Embodiment of this invention. (a)、(b)は本発明の第5の実施形態の構成を示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows the structure of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the 6th Embodiment of this invention. 図9の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of FIG. 本発明の第7の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows the 7th Embodiment of this invention. 図11のD−D’領域の断面構造及びバンドギャップ形状を示した図である。It is the figure which showed the cross-section and band gap shape of the D-D 'area | region of FIG. (a)は、従来の2Wサイズのインバータ素子の構造を示す平面図であり、(b)は(a)のE−E’線の断面図とバンドギャップ形状である。(A) is a top view which shows the structure of the conventional 2W size inverter element, (b) is sectional drawing and band gap shape of the E-E 'line of (a). 特表2002−522770で開示された構成を示す図である。It is a figure which shows the structure disclosed by special table 2002-522770.

符号の説明Explanation of symbols

101 LVP測定用素子
103 pMOSのドレイン
105 pMOSのソース
107 pMOSのゲート
109 nウェル
111 コンタクト
113 メタル配線
115 チャネル
121 バンドギャップ(入力電圧がLowレベルの場合)
123 バンドギャップ(入力電圧がHighレベルの場合)
131 nMOSのドレイン
133 nMOSのソース
135 nMOSのゲート
141 ダイオード素子の不純物拡散領域
143 STI領域
151 不純物拡散領域
201 pチャネルMOSトランジスタ
301 入力電位波形
303 チャネル−ドレイン間領域(バンドギャップ傾斜が急峻な領域)
501 突起部
601 インバータ素子
611 レーザ照射位置
701 レーザ光(レーザビーム)
702 pn接合部
703 酸化膜
704 導体(金属)
705 光検出器
706 n+拡散領域(n+拡散層)
101 LVP measuring element 103 pMOS drain 105 pMOS source 107 pMOS gate 109 n well 111 contact 113 metal wiring 115 channel 121 band gap (when input voltage is low level)
123 Band gap (when input voltage is High level)
131 drain of nMOS 133 source of nMOS 135 gate of nMOS 141 impurity diffusion region of diode element 143 STI region 151 impurity diffusion region 201 p-channel MOS transistor 301 input potential waveform 303 region between channel and drain (region with steep band gap slope)
501 Projection 601 Inverter element 611 Laser irradiation position 701 Laser beam (laser beam)
702 pn junction 703 oxide film 704 conductor (metal)
705 Photodetector 706 n + diffusion region (n + diffusion layer)

Claims (22)

不純物拡散領域とゲート電極を有しチャネル構造を有する測定用素子の前記不純物拡散領域と前記ゲート電極のうちの一方に、電位波形の測定対象の領域を接続して第1の信号を印加し、
前記不純物拡散領域と前記ゲート電極のうちの他方に、前記第1の信号とは逆論理第2の信号を印加し、前記測定用素子にレーザ光を照射し反射光を測定することで、前記測定対象の領域の電位測定を行う、ことを特徴とする半導体装置内部の電位波形測定方法。
One of the impurity diffusion region and the gate electrode of the measuring element having an impurity diffusion region and a gate electrode and having a channel structure is connected to a region to be measured for a potential waveform, and a first signal is applied,
By applying a second signal having a logic opposite to the first signal to the other of the impurity diffusion region and the gate electrode , irradiating the measuring element with laser light and measuring reflected light, A method for measuring a potential waveform in a semiconductor device, comprising: measuring a potential of a region to be measured.
基板表層に設けられた不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域の間隙の基板上にゲート絶縁膜を介して設けられ前記不純物拡散領域の間を延在された少なくとも1つのゲート電極を有する測定用素子を半導体装置内に設け、
前記半導体装置内での電位波形の測定対象の領域を、前記不純物拡散領域と前記ゲート電極の少なくとも一方に接続し、
前記電位波形の測定対象の領域を前記不純物拡散領域と前記ゲート電極のうちの一方に接続して第1の信号を印加し、
前記不純物拡散領域と前記ゲート電極のうちの他方に、前記第1の信号とは逆論理の第2の信号を印加し、
前記測定用素子をレーザ照射位置としてレーザ光を照射し反射光を測定することで電位測定を行い、
その際、前記測定対象の領域の信号遷移に基づき、前記測定用素子の前記ゲート電極の延在方向に直交する方向に沿って前記ゲート電極の少なくとも1側にバンドギャップの傾斜を生じさせ光吸収率を変化させる、ことを特徴とする半導体装置内部の電位波形測定方法。
A measurement element having an impurity diffusion region provided in a substrate surface layer and at least one gate electrode provided via a gate insulating film on a substrate in a gap between the impurity diffusion regions and extending between the impurity diffusion regions In the semiconductor device,
A region to be measured for a potential waveform in the semiconductor device is connected to at least one of the impurity diffusion region and the gate electrode ,
Connecting a region to be measured of the potential waveform to one of the impurity diffusion region and the gate electrode, and applying a first signal;
A second signal having a logic opposite to the first signal is applied to the other of the impurity diffusion region and the gate electrode;
Measuring the potential by irradiating a laser beam with the measuring element as a laser irradiation position and measuring the reflected light,
At that time, based on the signal transition of the region to be measured, the band gap is inclined on at least one side of the gate electrode along the direction orthogonal to the extending direction of the gate electrode of the measuring element to absorb light. A method for measuring a potential waveform inside a semiconductor device, wherein the rate is changed.
それぞれが不純物拡散領域の間の領域を延在されたゲート電極を複数備え、
前記複数のゲート電極の一端は共通に接続され、前記複数のゲート電極の他端は、自由端又は共通接続され、
複数の前記不純物拡散領域は共通の前記第1の信号が印加され、
前記複数のゲート電極には、前記第2の信号が印加される、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。
Each includes a plurality of gate electrodes extending the region between the impurity diffusion regions,
One end of the plurality of gate electrodes is commonly connected, the other end of the plurality of gate electrodes is a free end or commonly connected,
The common first signal is applied to the plurality of impurity diffusion regions,
The method of measuring a potential waveform in a semiconductor device according to claim 1, wherein the second signal is applied to the plurality of gate electrodes .
前記ゲート電極に対して延在方向両側に2つの前記不純物拡散領域をそれぞれ設けるか、もしくは、1つの前記不純物拡散領域が前記ゲートの延在方向の両側及び前記ゲート電極の一端を囲む、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。 Two impurity diffusion regions are provided on both sides of the gate electrode in the extending direction, or one impurity diffusion region surrounds both sides of the gate in the extending direction and one end of the gate electrode. 3. The method for measuring a potential waveform inside a semiconductor device according to claim 1, wherein the potential waveform is measured inside the semiconductor device. 1つの前記不純物拡散領域にて、複数の前記ゲート電極の延在方向両側及び複数の前記ゲート電極の一端を囲み、複数の前記ゲート電極の他端は共通接続する、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。 The one impurity diffusion region surrounds both sides in the extending direction of the plurality of gate electrodes and one end of the plurality of gate electrodes , and the other ends of the plurality of gate electrodes are connected in common. 3. A method for measuring a potential waveform inside a semiconductor device according to 1 or 2. インバータ素子を構成する2つのMOSトランジスタの少なくとも一方のMOSトランジスタのゲート電極、前記少なくとも一方のMOSトランジスタのゲート電極の縁から、長手方向に直交する方向に突出する突起部を備え、前記突起部の両側には前記少なくとも一方のMOSトランジスタの不純物拡散領域が設けられている、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。 A protrusion projecting in a direction perpendicular to a longitudinal direction from an edge of the gate electrode of the at least one MOS transistor at a gate electrode of at least one of the two MOS transistors constituting the inverter element; 3. The method for measuring a potential waveform inside a semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity diffusion region of the at least one MOS transistor is provided on both sides of the semiconductor device. インバータ素子の入力を前記測定用素子のゲート電極に接続し、前記インバータ素子の出力を前記不純物拡散領域に接続してなる、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。 3. The potential waveform inside the semiconductor device according to claim 1, wherein an input of the inverter element is connected to a gate electrode of the measuring element, and an output of the inverter element is connected to the impurity diffusion region. Measuring method. インバータ素子を構成する2つのMOSトランジスタの少なくとも一方のMOSトランジスタのゲート電極を複数本並設し、前記複数本のゲート電極は共通接続され、
複数本の前記ゲート電極の延在方向両側に設けられる不純物拡散領域のうちの少なくとも1つは、電源に接続され、他の不純物拡散領域は、前記インバータの出力に共通接続される、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。
A plurality of gate electrodes of at least one of the two MOS transistors constituting the inverter element are arranged in parallel, and the plurality of gate electrodes are connected in common,
At least one of the impurity diffusion regions provided on both sides in the extending direction of the plurality of gate electrodes is connected to a power source, and the other impurity diffusion regions are commonly connected to the output of the inverter. The method for measuring a potential waveform inside a semiconductor device according to claim 1 or 2.
インバータ素子を構成する第1、第2のMOSトランジスタのそれぞれについてゲート電極を複数本並設し、前記複数本のゲート電極は共通接続され、
前記第1のMOSトランジスタの複数本の前記ゲート電極の延在方向両側に設けられる不純物拡散領域のうちの少なくとも1つは、第1の電源に接続され、他の不純物拡散領域は、前記インバータの出力に接続され、
前記第2のMOSトランジスタの複数本の前記ゲート電極の延在方向両側に設けられる不純物拡散領域のうちの少なくとも1つは、第2の電源に接続され、他の不純物拡散領域は、前記インバータの出力に接続される、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置内部の電位波形測定方法。
A plurality of gate electrodes are arranged in parallel for each of the first and second MOS transistors constituting the inverter element, and the plurality of gate electrodes are connected in common,
At least one of the impurity diffusion regions provided on both sides in the extending direction of the plurality of gate electrodes of the first MOS transistor is connected to a first power supply, and the other impurity diffusion regions are connected to the inverter. Connected to the output,
At least one of the impurity diffusion regions provided on both sides in the extending direction of the plurality of gate electrodes of the second MOS transistor is connected to a second power supply, and the other impurity diffusion regions are connected to the inverter. 3. The method of measuring a potential waveform inside a semiconductor device according to claim 1, wherein the potential waveform is connected to an output.
半導体集積回路内の導体配線に対し、レーザ電圧プローブ測定による観測が可能な測定用素子を接続し、該測定用素子をレーザ照射位置としてレーザ電圧プローブ測定を行う半導体集積回路内部の電位波形測定方法において、
ゲート電極と不純物拡散領域を有するMOSキャパシタ構造と、前記不純物拡散領域及び前記ゲート電極のうち一方に被測定箇所の電位波形を印加する回路と、前記不純物拡散領域及び前記ゲート電極のうち他方に、前記被測定箇所の前記電位波形と逆論理のディジタル信号波形を印加する回路と、を具備した構成の素子を、前記測定用素子として用いる、ことを特徴とする半導体集積回路内部の電位波形測定方法。
A potential waveform measuring method inside a semiconductor integrated circuit in which a measuring element capable of observation by laser voltage probe measurement is connected to a conductor wiring in a semiconductor integrated circuit, and laser voltage probe measurement is performed with the measuring element as a laser irradiation position In
A MOS capacitor structure having a gate electrode and an impurity diffusion region, a circuit for applying a potential waveform of a measurement location to one of the impurity diffusion region and the gate electrode, and the other of the impurity diffusion region and the gate electrode , It said circuitry for indicia pressurizing the potential waveform and reverse logic of the digital signal waveform of the measured point, the elements of the structure provided with the, used as the measuring device, a semiconductor integrated circuit inside the voltage waveform measurements, characterized in that Method.
ゲート電極を2個以上の複数とし、ゲート電極不純物拡散領域を交互に配置する、ことを特徴とする請求項10記載の半導体集積回路内部の電位波形測定方法。 11. The method of measuring a potential waveform in a semiconductor integrated circuit according to claim 10 , wherein the gate electrode is made into a plurality of two or more, and the gate electrode and the impurity diffusion region are alternately arranged. CMOS論理回路素子のMOSトランジスタのゲート電極に対して、ドレイン領域に向かう突起部を設け、当該突起部をレーザ電圧プローブ測定用素子として用いる、ことを特徴とする請求項10記載の半導体集積回路内部の電位波形測定方法。 11. A semiconductor integrated circuit according to claim 10 , wherein a protrusion directed toward the drain region is provided with respect to the gate electrode of the MOS transistor of the CMOS logic circuit element, and the protrusion is used as an element for measuring a laser voltage probe. Potential waveform measurement method. CMOS論理回路素子に対し、請求項10記載の前記測定用素子を付加し、前記測定用素子に対して、レーザ電圧プローブによる電位波形測定を行うことを特徴とする、半導体集積回路内部の電位波形測定方法。 11. A potential waveform inside a semiconductor integrated circuit, wherein the measurement element according to claim 10 is added to a CMOS logic circuit element, and a potential waveform is measured with a laser voltage probe on the measurement element. Measuring method. 被測定箇所の電位波形を論理反転したディジタル信号波形を得るために、インバータ素子を用いる、ことを特徴とする請求項10記載の半導体集積回路内部の電位波形測定方法。 11. The method for measuring a potential waveform in a semiconductor integrated circuit according to claim 10 , wherein an inverter element is used to obtain a digital signal waveform obtained by logically inverting the potential waveform at the location to be measured. インバータとレーザ電圧プローブ測定用素子を結合させ、複合ゲート形状とする、ことを特徴とする請求項14記載の半導体集積回路内部の電位波形測定方法。 15. The method of measuring a potential waveform in a semiconductor integrated circuit according to claim 14 , wherein the inverter and the laser voltage probe measuring element are combined to form a composite gate shape. 半導体集積回路内の電位波形の測定対象領域に対し、レーザ電圧プローブ測定用素子を接続し、前記測定用素子をレーザ照射位置としてレーザ電圧プローブ測定を行う半導体集積回路のレーザ電圧プローブ測定用素子が、
ゲート電極と不純物拡散領域からなるMOSキャパシタ構造と、
前記不純物拡散領域及び前記ゲート電極のうちの一方に前記測定対象領域の被測定信号を印加し、前記不純物拡散領域及び前記ゲート電極のうち他方前記被測定信号と逆論理のディジタル信号波形を印加する回路と、
を具備する、ことを特徴とするレーザ電圧プローブ測定用素子。
A laser voltage probe measuring element of a semiconductor integrated circuit that performs laser voltage probe measurement by connecting a laser voltage probe measuring element to a measurement target region of a potential waveform in a semiconductor integrated circuit and using the measuring element as a laser irradiation position. ,
A MOS capacitor structure comprising a gate electrode and an impurity diffusion region;
A signal to be measured of the measurement target region is applied to one of the impurity diffusion region and the gate electrode, and a digital signal waveform having a logic opposite to that of the signal to be measured is applied to the other of the impurity diffusion region and the gate electrode. And a circuit to
An element for measuring a laser voltage probe, comprising:
半導体集積回路内の電位波形の測定対象領域に対し、レーザ電圧プローブ測定用素子を接続し、前記測定用素子をレーザ照射位置としてレーザ電圧プローブ測定を行う半導体集積回路のレーザ電圧プローブ測定用素子が、A laser voltage probe measuring element of a semiconductor integrated circuit that performs laser voltage probe measurement by connecting a laser voltage probe measuring element to a measurement target region of a potential waveform in a semiconductor integrated circuit and using the measuring element as a laser irradiation position. ,
ドレイン領域と、ソース領域と、ゲート電極と、前記ドレイン領域と前記ソース領域を短絡する第1のメタル配線と、前記ゲート電極に接続された第2のメタル配線と、を備え、A drain region, a source region, a gate electrode, a first metal wiring that short-circuits the drain region and the source region, and a second metal wiring connected to the gate electrode,
前記第1のメタル配線と前記第2のメタル配線のうち一方に、前記測定対象領域を接続して被測定信号を印加し、前記第1のメタル配線と前記第2のメタル配線のうち他方に、前記被測定信号と逆論理のディジタル信号を印加する回路と、The measurement target region is connected to one of the first metal wiring and the second metal wiring and a signal to be measured is applied, and the other of the first metal wiring and the second metal wiring is applied to the other. A circuit for applying a digital signal having an inverse logic to the signal under measurement;
を具備する、ことを特徴とするレーザ電圧プローブ測定用素子。  An element for measuring a laser voltage probe, comprising:
ゲート電極を2個以上の複数とし、
ゲート電極と不純物拡散領域を交互に配置してなる、ことを特徴とする請求項16又は17記載のレーザ電圧プローブ測定用素子。
Two or more gate electrodes are used,
18. The laser voltage probe measuring element according to claim 16, wherein gate electrodes and impurity diffusion regions are alternately arranged.
CMOS論理回路素子において、MOSトランジスタのゲート電極に、ドレイン領域に向かう突起部が設けられ、請求項16又は17記載のレーザ電圧プローブ測定用素子を構成してなる、ことを特徴とするCMOS論理回路素子。 18. A CMOS logic circuit element comprising a MOS transistor gate electrode provided with a protrusion directed to a drain region, and constituting the laser voltage probe measuring element according to claim 16. element. 請求項16又は17記載のレーザ電圧プローブ測定用素子構造が付加されたCMOS論理回路素子。 18. A CMOS logic circuit element to which the element structure for measuring a laser voltage probe according to claim 16 is added. 請求項16又は17記載のレーザ電圧プローブ測定用素子に、インバータ素子を付加し、
前記インバータ素子を用いて、前記測定対象領域の電位波形を論理反転したディジタル信号波形を得る、ことを特徴とする、レーザ電圧プローブ測定用素子。
An inverter element is added to the laser voltage probe measuring element according to claim 16 or 17 ,
An element for measuring a laser voltage probe, wherein a digital signal waveform obtained by logically inverting a potential waveform in the measurement target region is obtained using the inverter element.
請求項21記載のレーザ電圧プローブ測定用素子において、前記インバータとレーザ電圧プローブ測定用素子を結合させ、複合ゲート形状とすることを特徴とする、レーザ電圧プローブ測定用素子。 The laser voltage probe measuring element according to claim 21 , wherein the inverter and the laser voltage probe measuring element are combined to form a composite gate shape.
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