「TEG(Test Element Group)における最新のケルビン接続(四端子法)」について、半導体プロセスの微細化・高度化に伴う最新トレンドと技術的なポイントを整理して解説します。
TEGは半導体製造において「プロセスの健康診断」を行うための評価用回路ですが、特に**ケルビン接続(Kelvin connection)**は、接触抵抗や配線抵抗の影響を排除して、真のデバイス特性(コンタクト抵抗やビア抵抗など)を抽出するために不可欠です。
1. ケルビン接続(四端子法)の基本原理
通常の二端子測定では「配線抵抗」や「プローブの接触抵抗」が測定値に含まれてしまいます。ケルビン接続では、電流を流す経路(Force)と電圧を測る経路(Sense)を分離することで、これら不要な抵抗成分をキャンセルし、目的の抵抗値 R を正確に算出します。
2. 最新のTEGトレンドと課題
2nm/3nmといった最先端プロセスにおいては、以下の技術的進展がケルビンTEGの設計に反映されています。
① 微細化に伴う「コンタクト抵抗」の支配的影響
配線幅が細くなるにつれ、バルクの金属抵抗よりも**金属と半導体の界面抵抗(Rc)**がデバイス性能を左右するようになっています。
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最新動向: 従来のTLM(Transfer Length Method)に加え、ナノスケールのコンタクト1個あたりの抵抗を正確に評価するため、Single Contact Kelvin TEGの重要性が増しています。
② 3D積層・裏面電源網(BSPDN)への対応
最新の半導体構造では、チップの裏面から電源を供給する技術(BSPDN: Backside Power Delivery Network)が導入されています。
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最新動向: 表面だけでなく裏面ビア(Through Silicon Via: TSV)の接続性を評価するための、積層方向のケルビン構造が開発されています。
③ アレイ型TEG(DMA-TEG)の高度化
1つずつ手動で測るのではなく、スイッチ回路(マルチプレクサ)を組み込んだDMA(Direct Memory Access)型TEGが主流です。
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最新動向: 数千から数万のテスト素子をケルビン接続で高速にスキャンし、プロセスばらつき(Variability)を統計的に処理する手法が一般化しています。
3. 最新技術:Advanced TLMと光学手法
2025年以降の動向として、物理的な接触を伴わない、あるいは測定精度を極限まで高めた手法が注目されています。
| 技術名 | 特徴 |
| Advanced TLM | 測定サンプルのサイズに依存せず、異なる材料間の接触抵抗を直接比較できる最新の評価法。 |
| テラヘルツ波評価 | 非破壊・非接触でPN接合やコンタクト特性を推測する、物理的なケルビン接続を補完する次世代技術。 |
| High-Density Array | ケルビンパッドを共有しつつ、膨大な数のビアチェーンを配置して「欠陥率」を統計的に算出する構造。 |
注意:異なる分野の「TEGケルビン」
もし「半導体」ではなく「医療」分野でこの言葉をお使いであれば、それは**血栓弾性図(Thromboelastography)**の最新機種(TEG 6sなど)における、凝固プロセスの評価パラメータを指している可能性があります。その場合は、血液の凝固速度(K値)や弾性(MA)に関する解説が必要ですので、お知らせください。
出典:Google Gemini
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