JP2001189361A - Insulating film evaluation method, device, and system - Google Patents

Insulating film evaluation method, device, and system

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JP2001189361A
JP2001189361A JP37492099A JP37492099A JP2001189361A JP 2001189361 A JP2001189361 A JP 2001189361A JP 37492099 A JP37492099 A JP 37492099A JP 37492099 A JP37492099 A JP 37492099A JP 2001189361 A JP2001189361 A JP 2001189361A
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JP
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insulating film
voltage
gate insulating
evaluation
current flows
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JP37492099A
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Makoto Kitakata
誠 北方
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating film evaluation method, a device, and a system, where the reliability of an insulating film can be evaluated for its entire surface in a short time. SOLUTION: An insulating film. evaluation device is equipped with voltage sources which apply voltages to an insulating film formed on a base, voltage transfer members which transfer voltages applied from the voltage sources to the insulating film, a detection means which detects whether a leakage current flows through the insulating film when the voltages are applied to it from the voltages sources, and a calculating means which calculates the distance between the voltage transfer members and sites through which the leakage current flows, so as to locate the site through which the leakage current flows, and the reliability of the insulating film is evaluated by the film evaluation device.

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】本発明は、基体上に形成され
た絶縁膜に電圧を印加して、絶縁膜にリーク電流が流れ
るかどうかを検出する絶縁膜評価方法、絶縁膜評価装置
及び絶縁膜評価システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulating film evaluation method for detecting whether a leak current flows through an insulating film by applying a voltage to the insulating film formed on a substrate, an insulating film evaluating apparatus, and an insulating film. Regarding the evaluation system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大規模集積回路に用いられるMO
Sトランジスタの性能向上のために、ゲート絶縁膜を薄
膜化したり、ゲート絶縁膜に高電界を印加することが有
効とされている。ゲート絶縁膜は、先端レベルでは数1
0Åの膜厚までの薄膜化が進行し、同時にトランジスタ
動作時のゲート絶縁膜への印加電界も5MV/cm程度
まで高められており、製造工程管理の上でもゲート絶縁
膜の信頼性評価が重要視されてきている。
2. Description of the Related Art MOs conventionally used for large-scale integrated circuits
In order to improve the performance of the S transistor, it is effective to reduce the thickness of the gate insulating film or to apply a high electric field to the gate insulating film. The gate insulating film is several tens at the top level.
As the film thickness has been reduced to 0 °, the electric field applied to the gate insulating film at the time of transistor operation has been increased to about 5 MV / cm. Has been seen.

【0003】一方、半導体装置製造としては、スケール
メリットの観点からシリコン基板の大口径化が進行し、
12インチ径が実用化されつつあり、また歩留り管理の
観点からは、製造工程上の不良発生を厳しく管理するこ
とが要求される。このような管理要求レベルでは、シリ
コン基板全体で数ケレベルの欠陥の有無も問題とされる
に至り、シリコン基板面内数点の代表点サンプリング方
式での評価では、効果的な検出をすることは困難であ
る。
On the other hand, in the manufacture of semiconductor devices, silicon substrates have been increasing in diameter from the viewpoint of economies of scale.
A 12-inch diameter is being put to practical use, and from the viewpoint of yield control, it is required to strictly control the occurrence of defects in the manufacturing process. At such a management requirement level, the presence or absence of several levels of defects in the entire silicon substrate also becomes a problem, and in the evaluation using the representative point sampling method for several points in the silicon substrate surface, it is impossible to detect effectively. Have difficulty.

【0004】このため、製造工程管理におけるゲート絶
縁膜の信頼性評価手法としては、まず大口径シリコン基
板全体の欠陥数を効率よく検出することが要求される。
さらに加えて大口径シリコン基板上の欠陥分布形状を特
定することも、工程上の劣化要因を調べる上で重要であ
る。
For this reason, as a method of evaluating the reliability of a gate insulating film in manufacturing process control, it is first required to efficiently detect the number of defects in the entire large-diameter silicon substrate.
In addition, it is also important to identify the shape of the defect distribution on the large-diameter silicon substrate when examining the deterioration factor in the process.

【0005】これは、製造工程における劣化要因として
は、各種工程処理のシリコン基板での面内不均一性や、
装置機構から発生する局所的な発塵や汚染物等がシリコ
ン基板に付着することなどが信頼性劣化要因となること
が多いためである。
[0005] This is because deterioration factors in the manufacturing process include in-plane non-uniformity of the silicon substrate in various processes, and
This is because local dust or contaminants generated from the device mechanism often adhere to the silicon substrate, which is a cause of reliability deterioration.

【0006】こうした製造工程管理に関連したゲート絶
縁膜の信頼性を有効に評価するために、「初期耐圧評
価」及び「BモードSILC(Stress-Induced Leakage
Current)評価」という評価方法がある。これらの評価
方法は、共に、ゲート絶縁膜の劣化に関連してゲート絶
縁膜に流れるリーク電流を測定し、それに基づいてゲー
ト絶縁膜の信頼性を評価するものである。
In order to effectively evaluate the reliability of a gate insulating film related to such manufacturing process control, “Evaluation of initial withstand voltage” and “B-mode SILC (Stress-Induced Leakage)
Current) evaluation ”. Each of these evaluation methods measures a leak current flowing through the gate insulating film in relation to the deterioration of the gate insulating film, and evaluates the reliability of the gate insulating film based on the measured leak current.

【0007】しかし、初期耐圧評価は、トランジスタ
を、通常、動作させたときにゲート絶縁膜にかかる電界
程度である、4〜5MV/cm程度の低い電界ストレス
を印加したときに、それに基づいて容易にゲート絶縁膜
にリーク電流が流れるかどうかを検出することにより信
頼性を評価するものである。リーク電流が流れる欠陥は
ハードブレークダウンと称されている。
However, the initial withstand voltage evaluation is easy based on a low electric field stress of about 4 to 5 MV / cm, which is about the electric field applied to the gate insulating film when the transistor is normally operated. The reliability is evaluated by detecting whether or not a leak current flows through the gate insulating film. A defect through which a leak current flows is called hard breakdown.

【0008】この欠陥は、ゲート絶縁膜を形成している
シリコン基板上のパーチクルや、COPと称されるシリ
コン基板の表面結晶欠陥によって生じるものであり、ゲ
ート絶縁膜に極めて低い電界ストレスをかけると、この
欠陥を通じてリーク電流が流れる。
This defect is caused by particles on the silicon substrate on which the gate insulating film is formed, or surface crystal defects of the silicon substrate called COP, and when a very low electric field stress is applied to the gate insulating film. Then, a leak current flows through this defect.

【0009】また、BモードSILC評価は、ゲート絶
縁膜の膜厚がたとえば数10Å以下の薄膜の場合に、ゲ
ート絶縁膜にたとえば12MV/cm以上の電界ストレ
スを印加した後に、再度、ゲート絶縁膜に電圧を印加し
て、これに基づいて漸近的にゲート絶縁膜にリーク電流
が流れるかどうかを検出することにより信頼性を評価す
るものである。
Further, in the B-mode SILC evaluation, when the thickness of the gate insulating film is, for example, several tens of degrees or less, after applying an electric field stress of, for example, 12 MV / cm or more to the gate insulating film, the gate insulating film is again evaluated. Is applied, and the reliability is evaluated by detecting whether or not a leak current flows through the gate insulating film asymptotically based on the applied voltage.

【0010】BモードSILC評価については、199
6年国際固体素子材料コンファレンス予稿集782頁
(K.Okada,Extended abstracts of the 1996 Internati
onal Conference on Solid-State Devices and Materia
ls,p.782,1996)等に詳述されている。また、特開平1
1−186351号公報にBモードSILC評価方法に
ついて記載がされている。
Regarding the B-mode SILC evaluation, 199
6th International Solid State Materials Conference Conference, 782 (K. Okada, Extended abstracts of the 1996 Internati
onal Conference on Solid-State Devices and Materia
ls, p. 782, 1996). Also, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-186351 describes a B-mode SILC evaluation method.

【0011】ここで、ゲート絶縁膜に、たとえば12M
V/cm以上の電界ストレスを印加すると、ゲート絶縁
膜にはファウラー・ノルドハイム・トンネル電流(以
下、「FNトンネル電流」と称する。)という電流が流
れる。FNトンネル電流が流れたゲート絶縁膜には、リ
ーク電流が流れる劣化部分が生じる場合があり、これは
ソフトブレークダウンと称されている。
Here, for example, 12M
When an electric field stress of V / cm or more is applied, a current called Fowler-Nordheim tunnel current (hereinafter, referred to as “FN tunnel current”) flows through the gate insulating film. The gate insulating film in which the FN tunnel current has flowed may have a deteriorated portion in which a leak current flows, which is called soft breakdown.

【0012】図12は、初期耐圧評価及びBモードSI
LC評価をするために、ゲート絶縁膜にかける電界スト
レスとゲート絶縁膜に流れるリーク電流を示す図であ
る。なお、図12には、ゲート絶縁膜にたとえば12M
V/cm以上の電界ストレスを印加したときにゲート絶
縁膜に流れるゲート電流を示している。
FIG. 12 shows the evaluation of the initial withstand voltage and the B-mode SI.
FIG. 4 is a diagram illustrating electric field stress applied to a gate insulating film and leak current flowing through the gate insulating film in order to perform LC evaluation. Note that FIG.
It shows a gate current flowing through the gate insulating film when an electric field stress of V / cm or more is applied.

【0013】ゲート絶縁膜に欠陥がある場合には、ゲー
ト絶縁膜に電界ストレスをかけると、図12に「破壊リ
ーク電流」と示すように、すぐにゲート絶縁膜にゲート
電流が流れる。
When an electric field stress is applied to the gate insulating film when there is a defect in the gate insulating film, a gate current immediately flows through the gate insulating film as shown by "destructive leak current" in FIG.

【0014】一方、ゲート絶縁膜に欠陥がないときに、
ゲート絶縁膜に電界ストレスをかけると、図12に「電
界ストレス前」と示すように、たとえば10MV/cm
以下の電界ストレスでは、極めて低いレベルのリーク電
流が流れ、たとえば12MV/cm以上の電界ストレス
では、FNトンネル電流が流れる。
On the other hand, when there is no defect in the gate insulating film,
When an electric field stress is applied to the gate insulating film, as shown in FIG. 12 as “before electric field stress”, for example, 10 MV / cm
Under the following electric field stress, an extremely low level leakage current flows. For example, at an electric field stress of 12 MV / cm or more, an FN tunnel current flows.

【0015】また、ゲート絶縁膜に、たとえば12MV
/cm以上の電界ストレスをかけた後に、再度、電界ス
トレスをかけると、図12に「BモードSILC」と示
すように、4〜8MV/cm程度の低い電界ストレスを
かけただけで、ゲート絶縁膜にリーク電流が流れる。こ
れは、上記のように、ゲート絶縁膜にたとえば12MV
/cm以上の電界ストレスをかけたことにより、欠陥部
分が生じたためである。
Further, for example, 12 MV
When the electric field stress is applied again after applying the electric field stress of not less than 4 to 8 MV / cm, as shown in FIG. Leakage current flows through the film. This is because, as described above, for example, 12 MV
This is because a defective portion was generated by applying an electric field stress of / cm or more.

【0016】図13は、初期耐圧評価を行う評価装置の
構成図である。図13に示す評価装置は、ゲート絶縁膜
2を有するシリコン基板1を支持する基板支持台10
と、ゲート絶縁膜2上に水銀液滴48を形成する水銀保
持ノズル58と、接続リード線35を介して水銀保持ノ
ズル58と接続される電流測定器兼電圧源30とを備え
る。
FIG. 13 is a configuration diagram of an evaluation device for performing an initial withstand voltage evaluation. The evaluation apparatus shown in FIG. 13 includes a substrate support 10 supporting the silicon substrate 1 having the gate insulating film 2.
And a mercury holding nozzle 58 for forming a mercury droplet 48 on the gate insulating film 2, and a current measuring / cum-voltage source 30 connected to the mercury holding nozzle 58 via the connection lead 35.

【0017】なお、図13において、7はゲート絶縁膜
2における欠陥を示している。また、水銀保持ノズル5
8は、電気伝導性を有する管状をしている。さらに、ゲ
ート絶縁膜2であって水銀液滴48が形成されている部
分を電界印加領と称する。
In FIG. 13, reference numeral 7 denotes a defect in the gate insulating film 2. Also, the mercury holding nozzle 5
Reference numeral 8 denotes a tube having electrical conductivity. Further, a portion of the gate insulating film 2 where the mercury droplet 48 is formed is referred to as an electric field application region.

【0018】つぎに、図13に示した評価装置の動作に
ついて説明する。まず、基板支持台10にゲート絶縁膜
2を有するシリコン基板1を取り付けることにより支持
する。そして、ゲート絶縁膜2上に、水銀保持ノズル5
8を用いて水銀滴液8を形成する。具体的には、水銀
が、毛細管現象により水銀保持ノズル58の管壁を伝わ
りゲート絶縁膜2側へ流れ、ゲート絶縁膜2の表面では
表面張力により数ミリメートル程度の直径の半球状とな
り、水銀液滴48が形成される。
Next, the operation of the evaluation apparatus shown in FIG. 13 will be described. First, a silicon substrate 1 having a gate insulating film 2 is attached to a substrate support 10 to support the substrate. Then, a mercury holding nozzle 5 is provided on the gate insulating film 2.
8 is used to form a mercury drop liquid 8. Specifically, mercury flows along the tube wall of the mercury holding nozzle 58 by capillary action and flows toward the gate insulating film 2 side, and the surface of the gate insulating film 2 becomes hemispherical with a diameter of about several millimeters due to surface tension. A drop 48 is formed.

【0019】なお、水銀液滴48は、水銀保持ノズル5
8及び接続リード線35を介して、電流測定器兼電圧源
30と電気的に接続されている。ここで、水銀は室温で
流動性を有し且つ十分な電気伝導性を有するので、ゲー
ト絶縁膜の電気的特性を評価しやすいので用いられてい
る物質である。
Note that the mercury droplet 48 is
8 and a connection lead 35, it is electrically connected to the current measuring / cum-voltage source 30. Here, mercury is a substance that is used because it has fluidity and sufficient electrical conductivity at room temperature, so that the electrical characteristics of the gate insulating film can be easily evaluated.

【0020】つづいて、電流測定器兼電圧源30から水
銀液滴48に対して電圧を印加する。これにより、水銀
液滴48とゲート絶縁膜2とが接する部分に電圧が印加
される。すなわち、この部分が電界印加領域となる。な
お、印加電圧は、ゲート絶縁膜2にたとえば2MV/c
mの電界ストレスがかかる程度の電圧値としている。
Subsequently, a voltage is applied to the mercury droplet 48 from the current measuring / voltage source 30. Thus, a voltage is applied to a portion where the mercury droplet 48 and the gate insulating film 2 are in contact. That is, this portion becomes an electric field application region. The applied voltage is, for example, 2 MV / c applied to the gate insulating film 2.
The voltage value is such that an electric field stress of m is applied.

【0021】そして、水銀液滴48に電圧が印加される
と、その電圧に応じた電流が流れる。電流測定器兼電圧
源30では、この電流を測定することにより、ゲート絶
縁膜2に欠陥7があるかどうかを検査する。すなわち、
電界印加領域に欠陥7があれば、水銀液滴48に電圧を
印加した場合に、欠陥7を通じてリーク電流が流れるた
め、電流測定器兼電圧源30で測定される電流値が、印
加した電圧に対応するものと異なるものとなるからであ
る。
When a voltage is applied to the mercury droplet 48, a current corresponding to the voltage flows. The current measuring device / voltage source 30 determines whether the gate insulating film 2 has a defect 7 by measuring the current. That is,
If there is a defect 7 in the electric field application region, when a voltage is applied to the mercury droplet 48, a leak current flows through the defect 7, so that the current value measured by the current measuring device / voltage source 30 becomes smaller than the applied voltage. This is because it is different from the corresponding one.

【0022】つづいて、印加している電圧の電圧値をあ
げて、ゲート絶縁膜2にたとえば12MV/cm程度の
電界ストレスがかかるようにする。この間にも、電流測
定器兼電圧源30によって電流値を測定して、ゲート絶
縁膜2に欠陥7が生じるかどうかを検査する。
Subsequently, the voltage value of the applied voltage is increased so that an electric field stress of, for example, about 12 MV / cm is applied to the gate insulating film 2. During this time, the current value is measured by the current measuring device / voltage source 30 to check whether or not the defect 7 occurs in the gate insulating film 2.

【0023】こうして、その位置でのゲート絶縁膜2の
信頼性を評価した後に、印加している電圧を0Vにし
て、ゲート絶縁膜2上で水銀保持ノズル85を移動さ
せ、移動した位置でも上記と同様の手法により、ゲート
絶縁膜2の信頼性を評価する。
After evaluating the reliability of the gate insulating film 2 at that position, the applied voltage is set to 0 V, and the mercury holding nozzle 85 is moved on the gate insulating film 2. The reliability of the gate insulating film 2 is evaluated by the same method as described above.

【0024】しかし、図13に示した評価装置では、迅
速にゲート絶縁膜の信頼性を評価することが困難であっ
たため、たとえば特開平10−50783号公報には、
電流測定器兼電圧源30によって水銀液滴48に電圧を
印加した状態で水銀保持ノズル85を連続して移動しな
がら、印加電圧に応じた電流を測定することによって上
記評価を行う技術や、複数の水銀保持ノズル85を設け
ることによって一度に複数の位置で上記評価を行う技術
が記載されている。
However, with the evaluation device shown in FIG. 13, it was difficult to quickly evaluate the reliability of the gate insulating film.
A technique for performing the above-described evaluation by measuring the current according to the applied voltage while continuously moving the mercury holding nozzle 85 while applying a voltage to the mercury droplet 48 by the current measuring device / voltage source 30, A technique for performing the above-described evaluation at a plurality of positions at once by providing the mercury holding nozzle 85 is described.

【0025】図14は、BモードSILC評価を行う評
価装置の構成図である。図14に示す評価装置は、ゲー
ト絶縁膜2上に複数の絶縁層サイドウォール4と共に形
成された複数のゲート電極3上に電流を供給するプロー
ブピン23とを備える。8はゲート絶縁膜2における欠
陥を示している。
FIG. 14 is a configuration diagram of an evaluation apparatus for performing B-mode SILC evaluation. The evaluation device shown in FIG. 14 includes a probe pin 23 for supplying a current to a plurality of gate electrodes 3 formed together with a plurality of insulating layer sidewalls 4 on the gate insulating film 2. Reference numeral 8 denotes a defect in the gate insulating film 2.

【0026】なお、図14において、図13と同様の部
分には同一の符号を付している。また、プローブピン2
3は、接続リード線35を介して、電流測定器兼電圧源
30と電気的に接続されている。
In FIG. 14, the same parts as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals. Probe pin 2
3 is electrically connected to the current measuring / cum-voltage source 30 via the connection lead wire 35.

【0027】ここで、ゲート絶縁膜2上に複数のゲート
電極3を形成するのは、ゲート絶縁膜2であってゲート
電極3が形成されている部分(電界印加領域)の信頼性
の評価を行うためである。すなわち、電界印加領域にの
み電界がかかるため、この領域に劣化部分8があれば、
それが検出できる。
The reason why the plurality of gate electrodes 3 are formed on the gate insulating film 2 is to evaluate the reliability of the portion of the gate insulating film 2 where the gate electrode 3 is formed (electric field application region). To do it. That is, since an electric field is applied only to the electric field application region, if there is a deteriorated portion 8 in this region,
It can be detected.

【0028】つぎに、図14に示した評価装置の動作に
ついて説明する。まず、基板支持台10にゲート絶縁膜
2、複数のゲート電極3及び複数の絶縁層サイドウォー
ル4を有するシリコン基板1を取り付けることにより支
持する。そして、いずれかのゲート電極3上に、プロー
ブピン23を接触させる。
Next, the operation of the evaluation device shown in FIG. 14 will be described. First, a silicon substrate 1 having a gate insulating film 2, a plurality of gate electrodes 3, and a plurality of insulating layer side walls 4 is attached to a substrate support 10 to support the substrate. Then, the probe pin 23 is brought into contact with any one of the gate electrodes 3.

【0029】つづいて、電流測定器兼電圧源30からプ
ローブピン23に対して、たとえば1000秒間電圧を
印加する。これにより、プローブピン23とゲート電極
3とが接する部分に電圧が印加される。なお、印加電圧
は、ゲート絶縁膜2にたとえば12MV/cmの電界ス
トレスがかかる程度の電圧値としている。
Subsequently, a voltage is applied to the probe pin 23 from the current measuring device / voltage source 30 for, for example, 1000 seconds. Thereby, a voltage is applied to a portion where the probe pin 23 and the gate electrode 3 are in contact. Note that the applied voltage has a voltage value at which an electric field stress of, for example, 12 MV / cm is applied to the gate insulating film 2.

【0030】電圧をたとえば1000秒間印加した後、
そのゲート電極3に対して再度電圧を印加する。この印
加電圧は、ゲート絶縁膜2にたとえば2MV/cmの電
界ストレスがかかる程度の電圧値としている。そして、
その電圧に応じた電流を電流測定器兼電圧源30で測定
して、ゲート絶縁膜2に劣化部分8が生じたかどうかを
検査する。
After a voltage is applied for, for example, 1000 seconds,
A voltage is applied to the gate electrode 3 again. This applied voltage has a voltage value at which an electric field stress of, for example, 2 MV / cm is applied to the gate insulating film 2. And
A current corresponding to the voltage is measured by a current measuring device / voltage source 30 to check whether or not the deteriorated portion 8 has occurred in the gate insulating film 2.

【0031】すなわち、ゲート絶縁膜2の電界印加領域
に劣化部分8が生じれば、ゲート電極3に電圧を印加し
た場合に、劣化部分8を通じてリーク電流が流れる。そ
のため、電流測定器兼電圧源30で測定される電流値
が、印加した電圧に対応するものと異なるものとなるか
らである。
That is, if a deteriorated portion 8 occurs in the electric field application region of the gate insulating film 2, a leak current flows through the deteriorated portion 8 when a voltage is applied to the gate electrode 3. Therefore, the current value measured by the current measuring device / voltage source 30 is different from the value corresponding to the applied voltage.

【0032】つづいて、印加している電圧の電圧値を徐
々にあげて、ゲート絶縁膜2にたとえば12MV/cm
程度の電界ストレスがかかるようにする。この間にも、
電流測定器兼電圧源30によって電流値を測定して、ゲ
ート絶縁膜2に劣化部分8が生じているかどうかを検査
する。
Subsequently, the voltage value of the applied voltage is gradually increased and, for example, 12 MV / cm
A certain level of electric field stress is applied. During this time,
A current value is measured by a current measuring device / voltage source 30 to check whether or not the deteriorated portion 8 has occurred in the gate insulating film 2.

【0033】こうして、その位置でのゲート絶縁膜2の
信頼性を評価した後に、印加している電圧を0Vにし
て、他のゲート電極3上にプローブピン23を移動さ
せ、移動した位置でも上記と同様の手法により、ゲート
絶縁膜2の信頼性を評価する。
After evaluating the reliability of the gate insulating film 2 at that position, the applied voltage is set to 0 V, and the probe pin 23 is moved on the other gate electrode 3. The reliability of the gate insulating film 2 is evaluated by the same method as described above.

【0034】[0034]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図13に示し
た評価装置によってゲート絶縁膜の信頼性の評価をする
と、ゲート絶縁膜に、直接、水銀液滴を形成することに
よりゲート絶縁膜の信頼性を評価していたので、この評
価の間は、ゲート絶縁膜が大気中にさらされていた。こ
のため、ゲート絶縁膜の表面には、大気中からの水分
や、有機物等の分子が吸着する場合があり、これによ
り、ゲート絶縁膜の表面電位状態が変化して、評価に信
頼性が得られない場合があった。
However, when the reliability of the gate insulating film is evaluated by the evaluation apparatus shown in FIG. 13, the reliability of the gate insulating film is determined by directly forming a mercury droplet on the gate insulating film. During the evaluation, the gate insulating film was exposed to the air during the evaluation. For this reason, molecules such as moisture and organic substances from the air may be adsorbed on the surface of the gate insulating film, and this changes the surface potential state of the gate insulating film, and the evaluation is reliable. Was not always possible.

【0035】また、図13に示した評価装置では、水銀
液滴によりゲート絶縁膜の信頼性を評価していたため、
ゲート絶縁膜には、微少ではあるが水銀が残る場合があ
った。この場合には、ゲート絶縁膜の表面が汚染される
ため、再度、このゲート絶縁膜で電気的特性を測定して
も、測定に再現性が得られないことがあった。
Further, in the evaluation apparatus shown in FIG. 13, since the reliability of the gate insulating film was evaluated by mercury droplets,
In some cases, mercury remains in the gate insulating film, though it is very small. In this case, since the surface of the gate insulating film is contaminated, even when the electrical characteristics are measured again with the gate insulating film, reproducibility of the measurement may not be obtained.

【0036】また、図14に示した評価装置によってゲ
ート絶縁膜の信頼性の評価をする場合には、ゲート絶縁
膜上に複数のゲート電極を形成しているが、これではゲ
ート電極が形成されていない部分で信頼性の評価を行う
ことができない。これは、電界印加領域をサンプリング
していることと同様の結果に帰し、効果的な検出が行え
ない場合がある。
When the reliability of the gate insulating film is evaluated by the evaluation device shown in FIG. 14, a plurality of gate electrodes are formed on the gate insulating film. In this case, the gate electrode is formed. The reliability cannot be evaluated for the parts that do not. This results in a result similar to that of sampling the electric field application region, and effective detection may not be performed in some cases.

【0037】さらに、図14に示した評価装置によって
ゲート絶縁膜の信頼性の評価をする場合には、複数のゲ
ート電極毎に電界ストレスをたとえば1000秒毎にか
けているため、評価に要する時間が多く、そのため、短
期間でゲート絶縁膜の評価が行える評価装置が望まれて
いた。
Further, when the reliability of the gate insulating film is evaluated by the evaluation apparatus shown in FIG. 14, the electric field stress is applied to each of the plurality of gate electrodes, for example, every 1000 seconds. Therefore, an evaluation device that can evaluate a gate insulating film in a short period of time has been desired.

【0038】そこで、本発明は、表面電位状態が変化し
ないようにゲート絶縁膜など絶縁膜の信頼性の評価が行
える絶縁膜評価方法、絶縁膜評価装置及び絶縁膜評価シ
ステムを提供することを課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an insulating film evaluation method, an insulating film evaluation apparatus, and an insulating film evaluation system that can evaluate the reliability of an insulating film such as a gate insulating film so that the surface potential state does not change. And

【0039】また、本発明は、短期間でゲート絶縁膜な
どの絶縁膜の全面の信頼性の評価が行える絶縁膜評価方
法、絶縁膜評価装置及び絶縁膜評価システムを提供する
ことを課題とする。
Another object of the present invention is to provide an insulating film evaluation method, an insulating film evaluation apparatus, and an insulating film evaluation system that can evaluate the reliability of the entire surface of an insulating film such as a gate insulating film in a short period of time. .

【0040】[0040]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、基体上に形成された絶縁膜に電圧を印加
し、印加した前記電圧により前記絶縁膜にリーク電流が
流れるかどうかを検出する絶縁膜評価方法において、前
記絶縁膜上に形成された電極の複数の位置を介して、該
絶縁膜に前記電圧を印加する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of applying a voltage to an insulating film formed on a substrate and determining whether a leak current flows through the insulating film by the applied voltage. In the method for evaluating an insulating film to be detected, the voltage is applied to the insulating film via a plurality of positions of an electrode formed on the insulating film.

【0041】また、本発明の絶縁膜評価装置は、基体上
に形成された絶縁膜に電圧を印加する複数の電圧源と、
前記複数の電圧源の各々に接続され、該電圧源により印
加された電圧を前記絶縁膜に伝達する複数の電圧伝達部
材と、前記複数の電圧源により印加した前記電圧により
前記絶縁膜にリーク電流が流れるかどうかを検出する検
出手段とを備えて、前記絶縁膜の信頼性を評価する。
Further, the insulating film evaluation apparatus of the present invention comprises a plurality of voltage sources for applying a voltage to the insulating film formed on the substrate,
A plurality of voltage transmitting members connected to each of the plurality of voltage sources and transmitting a voltage applied by the voltage sources to the insulating film; and a leakage current flowing into the insulating film by the voltages applied by the plurality of voltage sources. Detecting means for detecting whether or not the insulating film flows, to evaluate the reliability of the insulating film.

【0042】さらに、本発明の絶縁膜評価システムは、
基体上に形成された絶縁膜に電圧を印加する複数の電圧
源と、前記複数の電圧源の各々に接続され、該電圧源に
より印加された電圧を前記絶縁膜に伝達する複数の電圧
伝達部材と、前記複数の電圧源により印加した前記電圧
により前記絶縁膜にリーク電流が流れるかどうかを検出
する検出手段と、前記リーク電流が流れる位置を特定す
るために、前記複数の電圧伝達部材の各々と該リーク電
流が流れる位置との距離を算出する算出手段とを備え
て、前記絶縁膜の信頼性を評価する。
Further, the insulating film evaluation system of the present invention
A plurality of voltage sources for applying a voltage to the insulating film formed on the base, and a plurality of voltage transmitting members connected to each of the plurality of voltage sources and transmitting the voltage applied by the voltage source to the insulating film Detecting means for detecting whether or not a leak current flows through the insulating film by the voltages applied by the plurality of voltage sources; and each of the plurality of voltage transmitting members for specifying a position where the leak current flows. And a calculating means for calculating a distance between the leak current and a position where the leak current flows, to evaluate reliability of the insulating film.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
の半導体装置のゲート絶縁膜の信頼性を評価する評価装
置を備えた評価システムの構成図である。本実施形態で
は、図1に示す評価システムによって「初期耐圧評価」
をする場合の説明をする。
Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of an evaluation system including an evaluation device for evaluating the reliability of a gate insulating film of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the “initial withstand voltage evaluation” is performed by the evaluation system shown in FIG.
Is explained.

【0045】図1に示す評価システムは、ゲート絶縁膜
2及びゲート電極層3を有するシリコン基板1を支持す
る基板支持台10と、複数の電圧伝達部材であるところ
の複数の内周部プローブピン20及び複数の外周部プロ
ーブピン22を備えるピン支持絶縁体25と、ピン支持
絶縁体25と接続リード線35を介して接続される複数
の電流測定器兼電圧源30と、複数の電流測定器兼電圧
源30の接続先を選択する接続選択回路33とを備え
る。7はゲート絶縁膜2における欠陥を示している。
The evaluation system shown in FIG. 1 comprises a substrate support 10 for supporting a silicon substrate 1 having a gate insulating film 2 and a gate electrode layer 3, and a plurality of inner peripheral probe pins which are a plurality of voltage transmitting members. A pin support insulator 25 having a plurality of probe pins 22 and a plurality of outer peripheral probe pins; a plurality of current measuring and voltage sources 30 connected to the pin supporting insulator 25 via connection leads 35; And a connection selection circuit 33 for selecting a connection destination of the voltage source 30. Reference numeral 7 denotes a defect in the gate insulating film 2.

【0046】なお、接続選択回路33は任意に設けられ
るものである。接続選択回路33は、電流測定器兼電圧
源30の数よりも、内周部プローブピン20のプローブ
ピンの数が多いときに、電流測定器兼電圧源30と内周
部プローブピン20との接続先を切り替えられるように
して、ゲート絶縁膜の信頼性を評価する評価時間を減少
させている。
The connection selection circuit 33 is arbitrarily provided. When the number of the inner peripheral probe pins 20 is larger than the number of the current measuring device / voltage source 30, the connection selection circuit 33 connects the current measuring device / voltage source 30 to the inner peripheral probe pin 20. The connection time can be switched so that the evaluation time for evaluating the reliability of the gate insulating film is reduced.

【0047】また、基板支持台10は、ゲート絶縁膜2
及びゲート電極層3を有するシリコン基板1の温度を調
節する温度調節器12を備えている。なお、内周部プロ
ーブピン20の各々は、接続リード線35及び接続選択
回路33を介して、電流測定器兼電圧源30と電気的に
接続されている。外周部プローブピン22の各々は、接
続リード線35及び接続選択回路33を介してグランド
設置されている。
The substrate support 10 is provided with the gate insulating film 2
And a temperature controller 12 for controlling the temperature of the silicon substrate 1 having the gate electrode layer 3. Each of the inner probe pins 20 is electrically connected to the current measuring / cum-voltage source 30 via the connection lead 35 and the connection selection circuit 33. Each of the outer peripheral portion probe pins 22 is grounded via a connection lead wire 35 and a connection selection circuit 33.

【0048】また、図1に示す評価システムは、複数の
電流測定器兼電圧源30で印加する印加電圧値や温度調
節器12により加熱するゲート絶縁膜2の温度を制御す
る制御装置39と、複数の電流測定器兼電圧源30によ
って測定した電流値に基づいて欠陥7の位置を特定する
ための演算処理を行うデータ処理装置38と、データ処
理装置38に出力する電流測定器兼電圧源30の演算結
果を選択する制御信号回路37とを備えている。
The evaluation system shown in FIG. 1 includes a control device 39 for controlling the applied voltage value applied by the plurality of current measuring devices and voltage sources 30 and the temperature of the gate insulating film 2 heated by the temperature controller 12. A data processing device 38 for performing arithmetic processing for specifying the position of the defect 7 based on the current values measured by the plurality of current measuring devices and voltage sources 30, and a current measuring device and voltage source 30 output to the data processing device 38 And a control signal circuit 37 for selecting the result of the calculation.

【0049】また、シリコン基板1には、たとえば8イ
ンチ径で抵抗率が1Ω・cm程度のP型基板を用い、そ
れにたとえば塩酸をモル比5.4%含んだ825℃程度
の酸素ガス雰囲気中でドライ酸化してたとえば70Åの
厚さのゲート絶縁膜2を形成している。
For the silicon substrate 1, a P-type substrate having a diameter of, for example, 8 inches and a resistivity of about 1 Ω · cm is used. To form a gate insulating film 2 having a thickness of, for example, 70 °.

【0050】さらに、たとえばホスフィン・ガスを微量
添加した水素希釈のシランガスのCVD反応により15
00Å程度の厚さのボリシリコンを堆積し、赤外線ラン
プアニーラなどによりたとえば1020℃で50秒間の
熱処理をすることで、ポリシリコン中のドービング不純
物リンの活性化処理を行うことで、ゲート絶縁膜2に伝
導度を有するゲート電極層3を形成している。こうして
形成したゲート電極層3は、層抵抗の平均値が1.3k
Ω平方で、分散は2.1%程度のものとなる。
Further, for example, by a CVD reaction of a hydrogen-diluted silane gas to which a slight amount of phosphine gas is added,
Polysilicon having a thickness of about 00 ° is deposited, and is subjected to a heat treatment at, for example, 1020 ° C. for 50 seconds by an infrared lamp anneal or the like, thereby activating the doping impurity phosphorus in the polysilicon, thereby forming the gate insulating film 2. A gate electrode layer 3 having conductivity is formed. The gate electrode layer 3 thus formed has an average layer resistance of 1.3 k.
In square ohms, the variance is of the order of 2.1%.

【0051】図2〜図5は、ピン支持絶縁体25の平面
図である。図2に示すピン支持絶縁体25には、外周部
プローブピン22としてピンP05〜P16がたとえば
30mmで等間隔で備えられ、複数の内周部プローブピ
ン20としてピンP01〜P04がたとえば30mmで
等間隔で備えられている。
FIGS. 2 to 5 are plan views of the pin supporting insulator 25. FIG. In the pin support insulator 25 shown in FIG. 2, pins P05 to P16 are provided at equal intervals of, for example, 30 mm as outer peripheral probe pins 22, and pins P01 to P04 are set at, for example, 30 mm as a plurality of inner peripheral probe pins 20. Provided at intervals.

【0052】ここで、電界印加領域とは、ゲート絶縁膜
2のうち複数の内周部プローブピンで囲まれているため
に電界ストレスがかかる領域を示している。また、シー
ルドバイアス領域とは、複数の内周部プローブピン20
と複数の外周部プローブピン22とに囲まれた領域をい
う。
Here, the electric field application region is a region of the gate insulating film 2 which is subjected to electric field stress because it is surrounded by a plurality of inner peripheral probe pins. The shield bias region is defined as a plurality of inner peripheral probe pins 20.
And a plurality of outer peripheral probe pins 22.

【0053】また、図3〜図5に示すように、複数の外
周部プローブピン22を構成する各ピンと、複数の内周
部プローブピン20を構成する各ピンとがそれぞれたと
えば等間隔で備えられており、各ピンにより多角形が形
成されればピンの本数等は問わない。
As shown in FIGS. 3 to 5, each of the pins constituting the plurality of outer probe pins 22 and the respective pins constituting the plurality of inner probe pins 20 are provided, for example, at equal intervals. There is no limitation on the number of pins as long as each pin forms a polygon.

【0054】なお、たとえば、図2に示すようなピン支
持絶縁体25よりも、図3に示すピン支持絶縁体25の
方が、相対的にシールドバイアス領域よりも電解印加領
域の面積が大きいため、早くゲート絶縁膜の評価を行う
ことができる。
Note that, for example, the pin support insulator 25 shown in FIG. 3 has a relatively larger area of the electrolytic application region than the shield bias region than the pin support insulator 25 shown in FIG. The evaluation of the gate insulating film can be performed quickly.

【0055】図6は、図1に示した評価システムによる
ゲート絶縁膜2の信頼性の評価原理の説明図である。図
6(a)は、ゲート絶縁膜2にたとえば2MV/cmの
電界ストレスがかかるように電圧を印加した様子を示す
図である。図6(b)は、図6(a)の状態から印加電
圧を高くしてそれにより欠陥7が生じた様子を示してい
る。図6(c)は、欠陥7を通じてシリコン基板1側に
リーク電流が流れる様子を示す図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of evaluating the reliability of the gate insulating film 2 by the evaluation system shown in FIG. FIG. 6A is a diagram illustrating a state in which a voltage is applied so that an electric field stress of, for example, 2 MV / cm is applied to the gate insulating film 2. FIG. 6B shows a state in which the applied voltage is increased from the state shown in FIG. FIG. 6C is a diagram showing a state in which a leak current flows to the silicon substrate 1 through the defect 7.

【0056】ゲート絶縁膜2に電圧を印加すると、図6
(a)に示すように、ピン支持絶縁体25の下方に、た
とえば2MV/cmの電界ストレスがかかる。さらに、
印加している電圧を高くすると、図6(b)に示すよう
に、ピン支持絶縁体25の下方に電界ストレスをかけた
ことにより欠陥7が生じる場合があり、欠陥7が生じる
と、図6(c)に示したように欠陥7を通じてシリコン
基板1側にリーク電流が流れる。これを、電流測定器3
2によって検出する。
When a voltage is applied to the gate insulating film 2, FIG.
As shown in (a), an electric field stress of, for example, 2 MV / cm is applied below the pin supporting insulator 25. further,
When the applied voltage is increased, as shown in FIG. 6B, the electric field stress may be applied below the pin supporting insulator 25 to cause a defect 7. As shown in (c), a leak current flows through the defect 7 to the silicon substrate 1 side. This is called the current measuring device 3
2 to detect.

【0057】図7は、図1に示した評価システムの「初
期耐圧評価」をする場合の動作を示すフローチャートで
ある。図7を用いて、図1に示した評価システムの「初
期耐圧評価」をする場合の動作について説明する。ま
ず、基板支持台10にゲート絶縁膜2及びゲート電極層
3を有するシリコン基板1を取り付けることにより支持
する(ステップS1)。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the evaluation system shown in FIG. 1 in the case of "initial withstand voltage evaluation". The operation of the evaluation system shown in FIG. 1 when performing “initial withstand voltage evaluation” will be described with reference to FIG. First, a silicon substrate 1 having a gate insulating film 2 and a gate electrode layer 3 is attached to a substrate support 10 to support the substrate (step S1).

【0058】そして、制御装置39により温度調節器1
2でシリコン基板1の加熱温度を制御して、ゲート絶縁
膜2をたとえば120℃まで加熱する(ステップS
2)。ここで、ゲート絶縁膜2を、たとえば120℃に
上昇させるのは、通常、半導体装置を駆動したときに、
ゲート絶縁膜2及びゲート電極層3の温度は、最大でも
120℃までしか上昇しないと考えられるからである。
The controller 39 controls the temperature controller 1
2 to control the heating temperature of the silicon substrate 1 to heat the gate insulating film 2 to, for example, 120 ° C. (Step S)
2). Here, the reason for raising the gate insulating film 2 to, for example, 120 ° C. is that when the semiconductor device is driven,
This is because the temperatures of the gate insulating film 2 and the gate electrode layer 3 are considered to rise only up to 120 ° C. at the maximum.

【0059】つづいて、ゲート電極層3上に、ピン支持
絶縁体25に備えられている複数の外周部プローブピン
22及び複数の内周部プローブピン20を接触させる。
そして、制御装置39の指示に基づいて、図6(a)に
示すように、複数の外周部プローブピン22の各々をフ
ローティング状態として、電流測定器兼電圧源30から
複数の内周部プローブピン20の各々を通じてゲート絶
縁膜2に対して電圧を印加する(ステップS3)。な
お、印加電圧は徐々に大きくしていき、最終的にはゲー
ト絶縁膜2にたとえば12MV/cmの電界ストレスが
かかる程度の電圧値とする。
Subsequently, a plurality of outer probe pins 22 and a plurality of inner probe pins 20 provided on the pin support insulator 25 are brought into contact with the gate electrode layer 3.
Then, based on an instruction from the control device 39, as shown in FIG. A voltage is applied to the gate insulating film 2 through each of the gate electrodes 20 (step S3). Note that the applied voltage is gradually increased, and finally has a voltage value at which an electric field stress of, for example, 12 MV / cm is applied to the gate insulating film 2.

【0060】ここで、ゲート電極層3は、ゲート絶縁膜
2と電気的に接触しており、そのためゲート電極層3に
電圧を印加したときにゲート絶縁膜2に欠陥7が生じれ
ば、印加電圧値に応じた電流が欠陥7を介して基板支持
台10側に流れ、電流測定器32により電流が流れてい
ることが検出される。なお、ゲート絶縁膜2には製造段
階で当初から欠陥7が生じている場合があり、この場合
には、ゲート電極層3に電圧を印加したときにこの欠陥
7を通じてシリコン基板1側にリーク電流が流れる。
Here, the gate electrode layer 3 is in electrical contact with the gate insulating film 2. Therefore, if a defect 7 occurs in the gate insulating film 2 when a voltage is applied to the gate electrode layer 3, A current corresponding to the voltage value flows to the substrate support 10 via the defect 7, and the current measuring device 32 detects that the current flows. In some cases, the gate insulating film 2 has a defect 7 from the beginning at the manufacturing stage. In this case, when a voltage is applied to the gate electrode layer 3, a leak current flows to the silicon substrate 1 through the defect 7. Flows.

【0061】一方、図6(a)に示したようにゲート絶
縁膜2を形成した当初からゲート絶縁膜2に欠陥7がな
く、且つ電圧の印加により欠陥7が生じなければ、印加
電圧値に応じた電流がゲート電極層3内を介して外周部
プローブピン22を通じてグランド側に流れるため、電
流測定器32により電流は検出されない。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, if there is no defect 7 in the gate insulating film 2 from the beginning of the formation of the gate insulating film 2 and no defect 7 Since the corresponding current flows to the ground through the outer peripheral portion probe pin 22 through the inside of the gate electrode layer 3, the current is not detected by the current measuring device 32.

【0062】このため、電流測定器兼電圧源30により
ゲート電極3を介してゲート絶縁膜2に電界ストレスを
かけたときに、電流測定器32によって電流が検出でき
るかどうかにより、ゲート絶縁膜2に欠陥7があるかど
うかを調べる(ステップS4)。
For this reason, when an electric field stress is applied to the gate insulating film 2 via the gate electrode 3 by the current measuring device / voltage source 30, whether the current can be detected by the current measuring device 32 depends on whether the current is detected. It is checked whether or not there is a defect 7 (step S4).

【0063】ゲート絶縁膜2に欠陥7があれば、ステッ
プS6へ移行する。一方、ゲート絶縁膜2に欠陥7がな
ければ、印加している電圧の電圧値を徐々にあげて、こ
の間にも、電流測定器32によって電流が流れるかどう
かを検出することにより、ゲート絶縁膜2に欠陥7が生
じたかどうかを調べる(ステップS5)。
If there is a defect 7 in the gate insulating film 2, the process proceeds to step S6. On the other hand, if there is no defect 7 in the gate insulating film 2, the voltage value of the applied voltage is gradually increased, and during this time, whether or not a current flows is detected by the current measuring device 32. It is checked whether or not a defect 7 has occurred in Step 2 (Step S5).

【0064】図6(b)に示すように、ゲート絶縁膜2
に欠陥7が生じていたり、製造段階で欠陥7が生じてい
れば、電流測定器兼電圧源30によりゲート絶縁膜2に
流れる電流値を測定して、それをデータ処理装置38側
へ送る(ステップS6)。その後、以下に説明するよう
な手法で、その欠陥7の位置を特定する。
As shown in FIG. 6B, the gate insulating film 2
If the defect 7 has occurred in the semiconductor device or the defect 7 has occurred in the manufacturing stage, the value of the current flowing through the gate insulating film 2 is measured by the current measuring device / voltage source 30 and sent to the data processing device 38 ( Step S6). Thereafter, the position of the defect 7 is specified by a method described below.

【0065】図8は、ゲート絶縁膜2に生じた欠陥7の
位置を特定する手法の説明図である。図8において、内
周部プローブピンp01,p02,p03,p04のX
−Y座標上での座標値を、それぞれ(0,d),(d,
0),(0,−d),(−d,0)とし、欠陥7と内周
部プローブピンp01〜p04と間に介在するゲート絶
縁膜2の抵抗値を各々Ra〜Rdとすると、欠陥7(P
ws)の座標値(Xws、Yws)は、 Xws=d(Rc−Rb)/(Rc+Rb) Yws=d(Ra−Rd)/(Ra+Rd) と表すことができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for specifying the position of the defect 7 generated in the gate insulating film 2. In FIG. 8, X of the inner peripheral portion probe pins p01, p02, p03, p04
-Coordinate values on the Y coordinate are (0, d), (d,
0), (0, -d), (-d, 0), and the resistance of the gate insulating film 2 interposed between the defect 7 and the inner peripheral portion probe pins p01 to p04 is Ra to Rd, respectively. 7 (P
The coordinate value (Xws, Yws) of (ws) can be expressed as follows: Xws = d (Rc−Rb) / (Rc + Rb) Yws = d (Ra−Rd) / (Ra + Rd)

【0066】図9は、図8及びその周辺部分の等価回路
図である。図9において、V1〜V4は各電流測定器兼
電圧源30によって印加される電圧であり制御装置39
により定められた設定値である。I1〜I4は電圧V1
〜V4によりゲート絶縁膜2に供給される電流であり各
電流測定器兼電圧源30で測定した測定値である。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of FIG. 8 and its peripheral parts. In FIG. 9, V1 to V4 are voltages applied by each current measuring device and voltage source 30, and
Is the set value determined by I1 to I4 are voltages V1
The current supplied to the gate insulating film 2 by V4, which is a value measured by each current measuring device and voltage source 30.

【0067】また、R0は各内周部プローブピンp01
〜p04間に介在するゲート絶縁膜2の抵抗値、Gleak
は電流測定器32、IwsはGleakにより各々測定され
る電流値を示している。
Further, R0 is the inner peripheral portion probe pin p01.
To the resistance value of the gate insulating film 2 interposed between p04 and G leak
Indicates a current measuring device 32, and Iws indicates a current value measured by G leak .

【0068】図9に示す等価回路から以下の数式を導く
ことができる。
The following equation can be derived from the equivalent circuit shown in FIG.

【0069】 Iws=I1+I2+I3+I4−1/r0(V1+V2+V3+V4) …(1) I1=V1/r0+1/Ra(V1−Vws) +1/R0(2V1−V2−V4) …(2) I2=V2/r0+1/Rb(V2−Vws) +1/R0(2V2−V3−V1) …(3) I3=V3/r0+1/Rc(V3−Vws) +1/R0(2V3−V4−V2) …(4) I4=V4/r0+1/Rd(V4−Vws) +1/R0(2V4−V1−V3) …(5)Iws = I1 + I2 + I3 + I4-1 / r0 (V1 + V2 + V3 + V4) (1) I1 = V1 / r0 + 1 / Ra (V1-Vws) + 1 / R0 (2V1-V2-V4) (2) I2 = V2 / r0 + 1 / Rb (V2-Vws) + 1 / R0 (2V2-V3-V1) (3) I3 = V3 / r0 + 1 / Rc (V3-Vws) + 1 / R0 (2V3-V4-V2) (4) I4 = V4 / r0 + 1 / Rd (V4-Vws) + 1 / R0 (2V4-V1-V3) (5)

【0070】また、数式(1)を用いて、設定値である
V1〜V4と、測定値であるI1〜I4とから未知数で
あるr0を求める。そして、数式(2)〜(5)におい
て、それぞれ (2V1−V2−V4)=0 (2V2−V3−V1)=0 (2V3−V4−V2)=0 (2V4−V1−V3)=0 となるように、V1〜V4をそれぞれ設定して、未知数
であるRa〜Rd及びR0を求める。
Further, using the equation (1), an unknown r0 is determined from the set values V1 to V4 and the measured values I1 to I4. Then, in equations (2) to (5), (2V1-V2-V4) = 0 (2V2-V3-V1) = 0 (2V3-V4-V2) = 0 (2V4-V1-V3) = 0 and V1 to V4 are set so as to obtain unknown values Ra to Rd and R0.

【0071】Ra〜Rdを求めると、欠陥7(Pws)
の座標値(Xws、Yws)を求めることができる。こ
のようにして、欠陥7の位置を特定する(ステップS
7)。特定した結果は、データ処理装置38の図示しな
いメモリに格納する(ステップS8)。
When Ra to Rd are found, defect 7 (Pws)
(Xws, Yws) can be obtained. Thus, the position of the defect 7 is specified (step S
7). The specified result is stored in a memory (not shown) of the data processing device 38 (step S8).

【0072】つづいて、電流測定器兼電圧源30により
印加している電圧の電圧値を0Vにして、その後、ピン
支持絶縁体25を移動させて(ステップS9)、移動先
でもステップS3〜S9を繰り返すことにより、欠陥7
の有無を検知して、欠陥7があればその位置を特定す
る。こうして、ゲート絶縁膜2の全面で信頼性を評価す
る(ステップS10)。
Subsequently, the voltage value of the voltage applied by the current measuring device / voltage source 30 is set to 0 V, and then the pin supporting insulator 25 is moved (step S9), and the destination is also subjected to steps S3 to S9. By repeating the above, the defect 7
Is detected, and if there is a defect 7, its position is specified. Thus, reliability is evaluated on the entire surface of the gate insulating film 2 (Step S10).

【0073】ゲート絶縁膜2の全面で信頼性を評価した
後、制御装置39の指示に基づいて温度調節器12の加
熱を終了する。そして、信頼性の評価を終えたゲート絶
縁膜2を形成しているシリコン基板1を、基板支持台1
0から取り外す。
After the reliability of the entire surface of the gate insulating film 2 has been evaluated, the heating of the temperature controller 12 is terminated based on an instruction from the control device 39. Then, the silicon substrate 1 on which the gate insulating film 2 whose reliability has been evaluated is formed is placed on the substrate support 1.
Remove from 0.

【0074】また、データ処理装置38のメモリには、
最終的にゲート絶縁膜2のいずれの位置に欠陥7が生じ
たかというデータが格納される。そのため、ゲート絶縁
膜2の信頼性の評価者は、格納されている複数のゲート
絶縁膜2の欠陥7の有無のデータを参照して、複数のゲ
ート絶縁膜2の信頼性を評価することにより、製造過程
で欠陥7が生じる原因や、製造装置の修理、改善等が必
要な部分を取得することができる。こうして、シリコン
基板1に形成したゲート絶縁膜2の信頼性の評価が終了
する。
In the memory of the data processing device 38,
Finally, data indicating at which position of the gate insulating film 2 the defect 7 has occurred is stored. Therefore, the evaluator of the reliability of the gate insulating film 2 evaluates the reliability of the plurality of gate insulating films 2 by referring to the stored data on the presence or absence of the defect 7 in the plurality of gate insulating films 2. In addition, it is possible to obtain the cause of the defect 7 in the manufacturing process and the parts that require repair and improvement of the manufacturing apparatus. Thus, the evaluation of the reliability of the gate insulating film 2 formed on the silicon substrate 1 is completed.

【0075】以上説明したような手法によってゲート絶
縁膜2の信頼性を評価すると、電圧印加領域の面積が従
来の技術に比べて大きくなるため、短時間で評価を終え
ることができる。
When the reliability of the gate insulating film 2 is evaluated by the above-described method, the evaluation can be completed in a short time because the area of the voltage application region is larger than that of the conventional technique.

【0076】(実施形態2)つぎに、「BモードSIL
C評価」をする場合の評価システムの評価原理及び動作
について説明する。なお、評価システムは、図1に示し
たものと同様のものを用いている。
(Embodiment 2) Next, the "B mode SIL
The evaluation principle and operation of the evaluation system for performing “C evaluation” will be described. The same evaluation system as that shown in FIG. 1 is used.

【0077】図10は、図1に示した評価システムによ
るゲート絶縁膜2の信頼性の評価原理の説明図である。
図10(a)は、ゲート絶縁膜2にたとえば12MV/
cmの電界ストレスがかかるように電圧を印加している
様子を示す図である。図10(b)は、電界ストレスが
かかるように電圧を印加したことにより劣化部分8が生
じた様子を示している。図10(c)は、劣化部分8を
通じてシリコン基板1側にリーク電流が流れる様子を示
す図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the principle of evaluating the reliability of the gate insulating film 2 by the evaluation system shown in FIG.
FIG. 10A shows that, for example, 12 MV /
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a voltage is applied so as to apply an electric field stress of cm. FIG. 10B shows a state in which a degraded portion 8 is generated by applying a voltage so as to apply an electric field stress. FIG. 10C is a diagram illustrating a state in which a leak current flows to the silicon substrate 1 through the deteriorated portion 8.

【0078】図10(a)に示すように、ゲート絶縁膜
2に電圧を印加して、ピン支持絶縁体25の下方に、た
とえば12MV/cmの電界ストレスをかける。この電
界ストレスは、FNトンネル電流が流れるような強電界
ストレスであるため、ゲート絶縁膜2の膜中に電荷トラ
ップが形成される。
As shown in FIG. 10A, a voltage is applied to the gate insulating film 2 to apply an electric field stress of, for example, 12 MV / cm below the pin supporting insulator 25. Since this electric field stress is a strong electric field stress such that an FN tunnel current flows, a charge trap is formed in the gate insulating film 2.

【0079】一定時間この電界ストレスをかけると、電
荷トラップがウィークスポットと称される部分でゲート
絶縁膜2に顕著な劣化を生じさせる場合がある。これ
が、図10(b)に示した劣化部分8である。そして、
劣化部分8が生じると、図10(c)に示したようにこ
れを通じてシリコン基板1側にリーク電流が流れる。こ
れを、電流測定器32によって検出する。
When this electric field stress is applied for a certain period of time, the charge traps may cause significant deterioration of the gate insulating film 2 at a portion called a weak spot. This is the deteriorated portion 8 shown in FIG. And
When the deteriorated portion 8 occurs, a leak current flows through the silicon substrate 1 through the deteriorated portion 8 as shown in FIG. This is detected by the current measuring device 32.

【0080】図11は、図1に示した評価システムの
「BモードSILC評価」をする場合の動作を示すフロ
ーチャートである。図11を用いて、図1の評価システ
ムの動作について説明する。まず、基板支持台10にゲ
ート絶縁膜2及びゲート電極層3を有するシリコン基板
1を取り付けることにより支持する(ステップS1
1)。そして、制御装置39により温度調節器12でシ
リコン基板1の加熱温度を制御して、ゲート絶縁膜2を
たとえば120℃まで加熱する(ステップS12)。
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the evaluation system shown in FIG. 1 when performing “B-mode SILC evaluation”. The operation of the evaluation system of FIG. 1 will be described with reference to FIG. First, a silicon substrate 1 having a gate insulating film 2 and a gate electrode layer 3 is mounted on a substrate support 10 to support the substrate (step S1).
1). Then, the heating temperature of the silicon substrate 1 is controlled by the temperature controller 12 by the control device 39 to heat the gate insulating film 2 to, for example, 120 ° C. (Step S12).

【0081】ここで、シリコン基板1は、たとえばボロ
ンがイオン注入されて、表面濃度が2×1017cm3
されている。また、ゲート絶縁膜2の膜厚は、たとえば
38Åとしている。さらに、ゲート電極層3は、たとえ
ばノンドープ・ポリシリコンを2300Å程度の厚さま
で堆積したのち、リンをイオン注入して、ランプアニー
ラなどで活性化処理して、平均層抵抗60kΩ2として
いる。なお、このときの分散は4%程度となる。
Here, the silicon substrate 1 is implanted with, for example, boron ions to have a surface concentration of 2 × 10 17 cm 3 . The thickness of the gate insulating film 2 is, for example, 38 °. Furthermore, the gate electrode layer 3, for example after depositing a non-doped polysilicon to a thickness of about 2300 Å, and the phosphorus ion implantation, the activation treatment or the like Ranpuanira, and the average layer resistance 60 k-ohms 2. At this time, the dispersion is about 4%.

【0082】つづいて、ゲート電極層3上に、ピン支持
絶縁体25に備えられている外周部プローブピン22及
び内周部プローブピン20を接触させる。そして、制御
装置39の指示に基づいて、図10(a)に示すよう
に、外周部プローブ・ピン22をフローティング状態と
して、電流測定器兼電圧源30から内周部プローブピン
20に対して、たとえば1000秒間電圧を印加する
(ステップS13)。
Subsequently, the outer peripheral probe pins 22 and the inner peripheral probe pins 20 provided on the pin supporting insulator 25 are brought into contact with the gate electrode layer 3. Then, based on an instruction from the control device 39, as shown in FIG. 10 (a), the outer peripheral probe pin 22 is set in a floating state, For example, a voltage is applied for 1000 seconds (step S13).

【0083】なお、印加電圧は、ゲート絶縁膜2にたと
えば12MV/cmの電界ストレスがかかる程度の電圧
値としている。ここで、ゲート絶縁膜2にかける電界ス
トレスを12MV/cmとしたのは、FNトンネル電流
が生じる十分な強度の電解ストレスとするためである。
The applied voltage has such a voltage value that an electric field stress of, for example, 12 MV / cm is applied to gate insulating film 2. Here, the reason why the electric field stress applied to the gate insulating film 2 is set to 12 MV / cm is to provide an electrolytic stress having sufficient strength to generate an FN tunnel current.

【0084】そして、電圧をたとえば1000秒間印加
した後、そのゲート電極3に対して再度電圧を印加する
(ステップS14)。この印加電圧は徐々に大きくして
いき、最終的にゲート絶縁膜2にたとえば8MV/cm
の電界ストレスがかかる程度の電圧値としている。そし
て、この印加電圧によってゲート絶縁膜2にリーク電流
が流れるかどうかを、測定測定器32で検出できるかど
うかにより、劣化部分8又は欠陥(図示せず)が生じた
かどうかを調べる(ステップS15)。
After a voltage is applied, for example, for 1000 seconds, a voltage is applied again to the gate electrode 3 (step S14). This applied voltage is gradually increased, and finally, for example, 8 MV / cm
The voltage value is such that the electric field stress is applied. Then, it is checked whether or not a deteriorated portion 8 or a defect (not shown) has occurred by detecting whether or not a leak current flows through the gate insulating film 2 by the applied voltage by the measuring and measuring device 32 (step S15). .

【0085】すなわち、このゲート電極3の近傍のゲー
ト絶縁膜2に劣化部分8又は欠陥が生じれば、ゲート電
極3に電圧を印加した場合に、劣化部分8又は欠陥を通
じてリーク電流が流れるため、電流測定器32でリーク
電流が流れたことを検出することができる。
That is, if a deteriorated portion 8 or a defect occurs in the gate insulating film 2 near the gate electrode 3, a leak current flows through the deteriorated portion 8 or the defect when a voltage is applied to the gate electrode 3. The current measuring device 32 can detect that a leak current has flowed.

【0086】ゲート絶縁膜2に欠陥があれば、ステップ
S17へ移行する。一方、ゲート絶縁膜2に欠陥がなけ
れば、印加している電圧の電圧値を除々にあげて、この
間にも、電流測定器32によって電流が流れるかどうか
を検出することにより、ゲート絶縁膜2に劣化部分8が
生じているかどうかを調べる(ステップS16)。
If there is a defect in the gate insulating film 2, the process proceeds to step S17. On the other hand, if there is no defect in the gate insulating film 2, the voltage value of the applied voltage is gradually increased, and during this time, whether or not a current flows is detected by the current measuring device 32. It is checked whether or not a deteriorated portion 8 has occurred (step S16).

【0087】図10(b)に示すように、ゲート絶縁膜
2に劣化部分8が生じていれば、電流測定器兼電圧源3
0によりゲート電極2に流れる電流値を測定して、それ
をデータ処理装置38側へ送る(ステップS17)。
As shown in FIG. 10B, if a deteriorated portion 8 has occurred in the gate insulating film 2, the current
The value of the current flowing through the gate electrode 2 is measured according to 0 and sent to the data processing device 38 (step S17).

【0088】なお、劣化部分8が生じているかどうかを
検出する手法として、あらかじめ電界ストレスがたとえ
ば4〜8VM/cmの範囲のときに、ゲート絶縁膜で許
容できるしきい値を定めておき、これと電流測定器32
で測定した電流値とを比較して、測定値の方がしきい値
よりも大きい場合に、劣化部分8が生じているとみな
す。
As a method for detecting whether or not the deteriorated portion 8 has occurred, a threshold value allowable in the gate insulating film is previously determined when the electric field stress is in the range of 4 to 8 VM / cm. And current measuring device 32
When the measured value is larger than the threshold value, it is determined that the deteriorated portion 8 has occurred.

【0089】データ処理装置38は、非線形型コンダク
タンス特性テーブルとしてデータ保存をする。実施形態
1で説明した手法と同様の手法により、劣化部分の位置
を特定する(ステップS18)。ただし、図10で説明
したように、本実施形態では劣化部分8によりゲート絶
縁膜2を流れるリーク電流は、非線形であるため、以下
の近似式を用いる。
The data processing device 38 stores data as a nonlinear conductance characteristic table. The position of the deteriorated portion is specified by the same method as the method described in the first embodiment (step S18). However, as described with reference to FIG. 10, in the present embodiment, since the leak current flowing through the gate insulating film 2 due to the deteriorated portion 8 is non-linear, the following approximate expression is used.

【0090】Iws=Gleak(Vws)・Vws+D
leak(Vws)ここで、Dleakは、データ処理装置38
で数値テーブル化された値であり、図12に対数グラフ
で示した「ソフトブレークダウン」のゲートリーク電流
値を常数グラフで示して、ゲート電流値の接線の切片が
leakである。
Iws = G leak (Vws) · Vws + D
leak (Vws) where D leak is the data processing device 38
In FIG. 12, the gate leak current value of “soft breakdown” shown in a logarithmic graph is shown in a constant graph, and the intercept of the tangent line of the gate current value is D leak .

【0091】その後、特定した結果をデータ処理装置の
図示しないメモリに格納する(ステップS19)。こう
して、その位置でのゲート絶縁膜2の信頼性を評価した
後に、電流測定器兼電圧源30により印加している電圧
を0Vにして、その後、ピン支持絶縁体25を移動させ
て(ステップS20)、移動先でもステップS3〜S2
0を繰り返すことにより劣化部分8等の有無を検知し
て、劣化部分8等があればその位置を特定する。こうし
て、ゲート絶縁膜2の全面で信頼性を評価する(ステッ
プS21)。
Thereafter, the specified result is stored in a memory (not shown) of the data processing device (step S19). After evaluating the reliability of the gate insulating film 2 at that position, the voltage applied by the current measuring device and voltage source 30 is set to 0 V, and then the pin supporting insulator 25 is moved (step S20). ), Steps S3 to S2 even at the destination
By repeating 0, the presence or absence of the deteriorated portion 8 or the like is detected, and if there is the deteriorated portion 8 or the like, the position of the deteriorated portion 8 or the like is specified. Thus, the reliability is evaluated on the entire surface of the gate insulating film 2 (Step S21).

【0092】その後、制御装置39の指示に基づいて温
度調節器12の加熱を終了する。そして、信頼性の評価
をし終えたゲート絶縁膜2を形成しているシリコン基板
1を、基板支持台10から取り外す。こうして、シリコ
ン基板1に形成したゲート絶縁膜2の信頼性の評価が終
了する。
Thereafter, the heating of the temperature controller 12 is terminated based on the instruction of the control device 39. Then, the silicon substrate 1 on which the gate insulating film 2 having undergone the reliability evaluation has been formed is removed from the substrate support 10. Thus, the evaluation of the reliability of the gate insulating film 2 formed on the silicon substrate 1 is completed.

【0093】以上説明したような手法によってゲート絶
縁膜2の信頼性を評価すると、特にゲート絶縁膜2の全
面にあらかじめに一括して電圧を印加することができる
ため、短時間で評価を終えることができる。
When the reliability of the gate insulating film 2 is evaluated by the method described above, it is possible to apply a voltage to the entire surface of the gate insulating film 2 in advance at a time. Can be.

【0094】なお、実施形態1,2では、ゲート絶縁膜
2の信頼性を評価する場合を例に説明したが、評価対象
は、絶縁膜でさえあればよく、ゲート絶縁膜に限定され
るものではない。そのため、たとえばフラッシュメモリ
などの絶縁膜の信頼性を評価することができる。
In the first and second embodiments, the case where the reliability of the gate insulating film 2 is evaluated has been described as an example. However, the object to be evaluated only needs to be the insulating film, and is limited to the gate insulating film. is not. Therefore, for example, the reliability of an insulating film such as a flash memory can be evaluated.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、基体
上に形成された絶縁膜の複数の位置に電圧を印加して、
その電圧により前記絶縁膜にリーク電流が流れるかどう
かを検出するため、短期間で絶縁膜の全面の信頼性の評
価を行うことができる。
As described above, according to the present invention, a voltage is applied to a plurality of positions of an insulating film formed on a substrate,
Since it is detected whether or not a leak current flows through the insulating film based on the voltage, the reliability of the entire surface of the insulating film can be evaluated in a short period of time.

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

【図1】本発明の実施形態1の絶縁膜評価システムを示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an insulating film evaluation system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した絶縁膜評価システムのピン支持絶
縁体の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a pin supporting insulator of the insulating film evaluation system shown in FIG.

【図3】図1に示した絶縁膜評価システムのピン支持絶
縁体の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a pin support insulator of the insulating film evaluation system shown in FIG.

【図4】図1に示した絶縁膜評価システムのピン支持絶
縁体の平面図である。
4 is a plan view of a pin supporting insulator of the insulating film evaluation system shown in FIG.

【図5】図1に示した絶縁膜評価システムのピン支持絶
縁体の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a pin supporting insulator of the insulating film evaluation system shown in FIG.

【図6】図1に示した評価システムによるゲート絶縁膜
の信頼性の評価原理の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a principle of evaluating the reliability of the gate insulating film by the evaluation system shown in FIG. 1;

【図7】図1に示した評価システムの「初期耐圧評価」
をする場合の動作を示すフローチャートである。
FIG. 7 shows an “initial withstand voltage evaluation” of the evaluation system shown in FIG.
9 is a flowchart showing the operation when the operation is performed.

【図8】ゲート絶縁膜に生じた欠陥の位置を特定する手
法の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method of specifying a position of a defect generated in a gate insulating film.

【図9】図8及びその周辺部分の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of FIG. 8 and a peripheral portion thereof;

【図10】本発明の実施形態2のゲート絶縁膜の信頼性
の評価原理の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a principle for evaluating the reliability of the gate insulating film according to the second embodiment of the present invention.

【図11】図1に示した評価システムの「BモードSI
LC評価」をする場合の動作を示すフローチャートであ
る。
11 is a diagram showing the “B mode SI” of the evaluation system shown in FIG. 1.
It is a flowchart which shows operation | movement at the time of performing "LC evaluation."

【図12】初期耐圧評価及びBモードSILC評価をす
るためにゲート絶縁膜にかける電界ストレスとゲート絶
縁膜に流れるリーク電流を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an electric field stress applied to a gate insulating film and a leak current flowing through the gate insulating film for performing an initial withstand voltage evaluation and a B-mode SILC evaluation.

【図13】従来の初期耐圧評価を行う評価装置の構成図
である。
FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional evaluation device that performs initial withstand voltage evaluation.

【図14】従来のBモードSILC評価を行う評価装置
の構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram of a conventional evaluation apparatus for performing B-mode SILC evaluation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 ゲート絶縁膜 3 ゲート電極層 4 絶縁性サイドウォール 7 欠陥 8 劣化部分 10 基板支持台 12 内部温度調節器 20 内周部プローブピン 22 外周部プローブピン 25 ピン支持絶縁体 30 電流測定器兼電圧源 32 電流測定器 33 接続選択回路 35 接続リード線 37 制御信号回路 38 データ処理回路 39 制御回路 48 水銀液滴 58 水銀保持ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Gate insulating film 3 Gate electrode layer 4 Insulating side wall 7 Defect 8 Deteriorated part 10 Substrate support 12 Internal temperature controller 20 Inner peripheral probe pin 22 Outer peripheral probe pin 25 Pin supporting insulator 30 Current measuring instrument Voltage source 32 Current measuring device 33 Connection selection circuit 35 Connection lead wire 37 Control signal circuit 38 Data processing circuit 39 Control circuit 48 Mercury droplet 58 Mercury holding nozzle

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に形成された絶縁膜に電圧を印加
し、印加した前記電圧により前記絶縁膜にリーク電流が
流れるかどうかを検出する絶縁膜評価方法において、 前記絶縁膜上に形成された電極の複数の位置を介して、
該絶縁膜に前記電圧を印加することを特徴とする絶縁膜
評価方法。
1. An insulating film evaluation method for applying a voltage to an insulating film formed on a base and detecting whether or not a leak current flows through the insulating film by the applied voltage, the method comprising: Through the multiple positions of the electrodes
A method for evaluating an insulating film, comprising applying the voltage to the insulating film.
【請求項2】 前記絶縁膜に印加している前記電圧の電
圧値を徐々に大きくすることを特徴とする請求項1に記
載の絶縁膜評価方法。
2. The method according to claim 1, wherein a voltage value of the voltage applied to the insulating film is gradually increased.
【請求項3】 前記電圧の電圧値は、最大で前記絶縁膜
に12MV/cmの電界ストレスがかかるような値であ
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁膜評価
方法。
3. The insulating film evaluation method according to claim 1, wherein the voltage value of the voltage is such that an electric field stress of at most 12 MV / cm is applied to the insulating film.
【請求項4】 前記絶縁膜に所定時間あらかじめ電圧を
印加することを特徴とする請求項1から3のいずれか1
項に記載の絶縁膜評価方法。
4. The method according to claim 1, wherein a voltage is applied to the insulating film in advance for a predetermined time.
3. The method for evaluating an insulating film according to the item 1.
【請求項5】 前記リーク電流は、前記基体に接続され
る電流測定器によって電流が測定できるどうかによって
検出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1
項に記載の絶縁膜評価方法。
5. The device according to claim 1, wherein the leakage current is detected based on whether the current can be measured by a current measuring device connected to the base.
3. The method for evaluating an insulating film according to the item 1.
【請求項6】 前記複数の電圧伝達部材の各々と前記リ
ーク電流が流れる位置との距離を算出することにより、
前記絶縁膜上で前記リーク電流が流れる位置を特定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載
の絶縁膜評価方法。
6. A distance between each of the plurality of voltage transmitting members and a position where the leak current flows,
The insulating film evaluation method according to claim 1, wherein a position where the leakage current flows on the insulating film is specified.
【請求項7】 前記複数の電圧伝達部材の各々と前記リ
ーク電流が流れる位置との距離は、前記複数の電圧伝達
部材の各々に流れる電流の電流値と、前記絶縁膜に前記
電圧を印加するために電圧伝達部材の各々に印加してい
る電圧の電圧値と、前記リーク電流の電流値とに基づい
て算出することを特徴とする請求項6に記載の絶縁膜評
価方法。
7. A distance between each of the plurality of voltage transmitting members and a position where the leak current flows is determined by a current value of a current flowing through each of the plurality of voltage transmitting members and applying the voltage to the insulating film. 7. The method according to claim 6, wherein the calculation is performed based on a voltage value of a voltage applied to each of the voltage transmitting members and a current value of the leakage current.
【請求項8】 前記絶縁膜に温度ストレスをかけた状態
で該絶縁膜に前記電圧を印加することを特徴とする請求
項1から7のいずれか1項に記載の絶縁膜評価方法。
8. The method for evaluating an insulating film according to claim 1, wherein the voltage is applied to the insulating film in a state where a temperature stress is applied to the insulating film.
【請求項9】 前記電圧伝達部材はピン状の金属であ
り、等間隔で前記電極に接触されていることを特徴とす
る請求項1から8のいずれか1項に記載の絶縁膜評価方
法。
9. The insulating film evaluation method according to claim 1, wherein the voltage transmitting member is a pin-shaped metal, and is in contact with the electrode at equal intervals.
【請求項10】 基体上に形成された絶縁膜に電圧を印
加する複数の電圧源と、 前記複数の電圧源の各々に接続され、該電圧源により印
加された電圧を前記絶縁膜に伝達する複数の電圧伝達部
材と、 前記複数の電圧源により印加した前記電圧により前記絶
縁膜にリーク電流が流れるかどうかを検出する検出手段
とを備えて、前記絶縁膜の信頼性を評価することを特徴
とする絶縁膜評価装置。
10. A plurality of voltage sources for applying a voltage to an insulating film formed on a base, connected to each of the plurality of voltage sources, and transmitting a voltage applied by the voltage source to the insulating film. A plurality of voltage transmitting members; and a detecting unit configured to detect whether or not a leak current flows through the insulating film by the voltages applied by the plurality of voltage sources, to evaluate reliability of the insulating film. Insulation film evaluation device.
【請求項11】 前記電圧伝達部材はピン状の金属であ
り、等間隔で前記電極に接触されていることを特徴とす
る請求項10に記載の絶縁膜評価装置。
11. The insulating film evaluation device according to claim 10, wherein the voltage transmitting member is a pin-shaped metal, and is in contact with the electrodes at equal intervals.
【請求項12】 前記絶縁膜に熱を加える加熱手段を備
えることを特徴とする請求項10又は11に記載の絶縁
膜評価装置。
12. The insulating film evaluation apparatus according to claim 10, further comprising heating means for applying heat to said insulating film.
【請求項13】 前記検出手段は、電流測定器であるこ
とを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記
載の絶縁膜評価装置。
13. The insulating film evaluation apparatus according to claim 10, wherein said detecting means is a current measuring device.
【請求項14】 基体上に形成された絶縁膜に電圧を印
加する複数の電圧源と、 前記複数の電圧源の各々に接続され、該電圧源により印
加された電圧を前記絶縁膜に伝達する複数の電圧伝達部
材と、 前記複数の電圧源により印加した前記電圧により前記絶
縁膜にリーク電流が流れるかどうかを検出する検出手段
と、 前記リーク電流が流れる位置を特定するために、前記複
数の電圧伝達部材の各々と該リーク電流が流れる位置と
の距離を算出する算出手段とを備えて、前記絶縁膜の信
頼性を評価することを特徴とする絶縁膜評価システム。
14. A plurality of voltage sources for applying a voltage to an insulating film formed on a base, connected to each of the plurality of voltage sources, and transmitting a voltage applied by the voltage source to the insulating film. A plurality of voltage transmitting members; a detecting unit configured to detect whether a leak current flows through the insulating film by the voltages applied by the plurality of voltage sources; and a plurality of the plurality of voltage transmitting members to specify a position where the leak current flows. An insulating film evaluation system, comprising: calculating means for calculating a distance between each of the voltage transmitting members and a position where the leak current flows, to evaluate reliability of the insulating film.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6859023B2 (en) 2001-08-17 2005-02-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Evaluation method for evaluating insulating film, evaluation device therefor and method for manufacturing evaluation device
KR100665191B1 (en) 2005-07-20 2007-01-09 삼성전자주식회사 Apparatus for testing semiconductor device and method thereof
JP2009033098A (en) * 2007-06-26 2009-02-12 Panasonic Electric Works Co Ltd Led lighting device and lighting fixture including the same
KR101244919B1 (en) 2012-01-03 2013-03-18 서울대학교산학협력단 Device for evaluating leakage current of dielectric layer and method of fabricating the same
JP2013145194A (en) * 2012-01-16 2013-07-25 Advantest Corp Detection device and detection method
JP2013238843A (en) * 2012-05-14 2013-11-28 Taiwan Mask Corp Method for testing photomask article

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6859023B2 (en) 2001-08-17 2005-02-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Evaluation method for evaluating insulating film, evaluation device therefor and method for manufacturing evaluation device
KR100665191B1 (en) 2005-07-20 2007-01-09 삼성전자주식회사 Apparatus for testing semiconductor device and method thereof
JP2009033098A (en) * 2007-06-26 2009-02-12 Panasonic Electric Works Co Ltd Led lighting device and lighting fixture including the same
KR101244919B1 (en) 2012-01-03 2013-03-18 서울대학교산학협력단 Device for evaluating leakage current of dielectric layer and method of fabricating the same
JP2013145194A (en) * 2012-01-16 2013-07-25 Advantest Corp Detection device and detection method
JP2013238843A (en) * 2012-05-14 2013-11-28 Taiwan Mask Corp Method for testing photomask article
US8890539B2 (en) 2012-05-14 2014-11-18 Taiwan Mask Corporation Method for testing mask articles

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