JP2003078018A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2003078018A
JP2003078018A JP2001264771A JP2001264771A JP2003078018A JP 2003078018 A JP2003078018 A JP 2003078018A JP 2001264771 A JP2001264771 A JP 2001264771A JP 2001264771 A JP2001264771 A JP 2001264771A JP 2003078018 A JP2003078018 A JP 2003078018A
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JP
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transistor
circuit
current value
semiconductor device
monitor circuit
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Application number
JP2001264771A
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Japanese (ja)
Inventor
Masako Munehisa
真子 宗久
Kenichi Mizoguchi
健一 溝口
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device where the deterioration of transistor characteristics due to NBTI and the like can be restored. SOLUTION: The device is provided with a monitor circuit 2 monitoring the characteristics of a transistor where prescribed voltage is applied to the gate electrode, a temperature raising circuit 5 raising the temperature of the transistor, and a control circuit 4 operating the temperature raising circuit 5 when the deterioration of the characteristics of the transistor is not less than a prescribed threshold based on the characteristics of the transistor monitored by the monitor circuit.

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、例えば、ゲート電
極に負電圧が印加されるpチャネルトランジスタを有す
る半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having, for example, a p-channel transistor having a gate electrode to which a negative voltage is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】nMOS(Metal Oxide Semiconductor)
トランジスタとpMOSトランジスタ両方で形成するC
MOS(Complementary MOS)トランジスタは、低消費電
力、高速という特徴を有するため、メモリやロジックを
はじめ多くのLSIを構成する基本回路構成として広く
用いられている。
2. Description of the Related Art nMOS (Metal Oxide Semiconductor)
C formed by both transistor and pMOS transistor
A MOS (Complementary MOS) transistor is characterized by low power consumption and high speed, and is therefore widely used as a basic circuit configuration that constitutes many LSIs including memories and logics.

【0003】MOSトランジスタの製造においては、ゲ
ート絶縁膜を半導体基板上に形成し、ゲート絶縁膜上に
ゲート電極を形成する必要がある。従来より、ゲート絶
縁膜としては、酸化シリコンが、また、ゲート電極とし
ては、リンやボロン等の不純物を含有する多結晶シリコ
ンが用いられてきている。
In manufacturing a MOS transistor, it is necessary to form a gate insulating film on a semiconductor substrate and form a gate electrode on the gate insulating film. Conventionally, silicon oxide has been used as the gate insulating film, and polycrystalline silicon containing impurities such as phosphorus and boron has been used as the gate electrode.

【0004】一般に、ゲート絶縁膜としての酸化シリコ
ン膜の形成方法は、シリコン半導体基板を高温雰囲気に
おいて乾燥酸素または、水素ガスの燃焼によって発生す
る水蒸気ガスと反応させることによって形成する方法、
すなわち熱酸化法が用いられている。一方、ゲート電極
の形成方法は、リンまたは砒素等を含む多結晶シリコン
をCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、ゲ
ート絶縁膜上に堆積する方法が一般的であるが、特に最
小線幅0.25μm世代以降のCMOSトランジスタに
おいては、ゲート電極の構造がそれまでの0.5μm世
代の構造と大きく異なってきている。
Generally, a silicon oxide film as a gate insulating film is formed by reacting a silicon semiconductor substrate with dry oxygen or steam gas generated by combustion of hydrogen gas in a high temperature atmosphere.
That is, the thermal oxidation method is used. On the other hand, as a method of forming the gate electrode, a method of depositing polycrystalline silicon containing phosphorus or arsenic on the gate insulating film by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is generally used, and particularly, a minimum line width of 0.25 μm. In the CMOS transistors of the later generations, the structure of the gate electrode is greatly different from the structure of the 0.5 μm generation up to that point.

【0005】すなわち、それまでCMOSトランジスタ
を構成するnMOSトランジスタおよびpMOSトラン
ジスタ共にn+ ドープポリシリコンをゲート電極として
用いる構造から、pMOSトランジスタにはp+ ドープ
ポリシリコンを、nMOSトランジスタにはn+ ドープ
ポリシリコンをゲート電極として用いる構造に変化して
いる。
Namely, so far from the structure used as the gate electrode of the n + doped polysilicon nMOS transistor and the pMOS transistor both constituting the CMOS transistor, a p + doped polysilicon in the pMOS transistor, the nMOS transistor n + doped poly The structure is changed to use silicon as a gate electrode.

【0006】これは、pMOSトランジスタにおいて短
チャネル効果を抑制するため、それまでの埋め込みチャ
ネル構造から表面チャネル構造に変えることを目的とし
ている。
The purpose of this is to change the buried channel structure to the surface channel structure in order to suppress the short channel effect in the pMOS transistor.

【0007】ところで、上記の構造において、pMOS
トランジスタ側のゲート電極には、p型不純物としてボ
ロン(B)がイオン注入等により導入される。ポリシリ
コン中のボロンは、nMOSトランジスタ側のゲート電
極に導入されるリン(P)と異なり、熱的に安定ではな
く、導入後のデバイス製造プロセスにおける活性化アニ
ール等の熱処理を受けてゲート電極中を拡散する。
By the way, in the above structure, pMOS
Boron (B) is introduced as a p-type impurity into the gate electrode on the transistor side by ion implantation or the like. Unlike phosphorus (P) introduced into the gate electrode on the nMOS transistor side, boron in polysilicon is not thermally stable, and is subjected to heat treatment such as activation annealing in the device manufacturing process after the introduction, and thus boron in the gate electrode. To spread.

【0008】0.25μm世代以降において、ゲート絶
縁膜は、3〜5nmと薄いので、場合によっては前記の
ボロンはゲート絶縁膜である酸化シリコン中に拡散し、
さらにはシリコン基板に達することがある。本願明細書
においてこれをボロンの突き抜けと称する。
After the 0.25 μm generation, since the gate insulating film is as thin as 3 to 5 nm, the above-mentioned boron diffuses into silicon oxide which is the gate insulating film in some cases,
Furthermore, it may reach the silicon substrate. In the present specification, this is referred to as boron penetration.

【0009】シリコン基板に達したボロンは、チャネル
形成領域の不純物濃度を変えるため、トランジスタのし
きい値電圧を変動させ、またチャネルのキャリアに対し
て散乱因子として作用し、トランジスタの能力低下を招
く。
Boron reaching the silicon substrate changes the impurity concentration in the channel forming region, thereby changing the threshold voltage of the transistor and acting as a scattering factor for the carriers in the channel, resulting in deterioration of transistor performance. .

【0010】従って、ボロンの突き抜けを抑制、防止す
る必要があり、近年のCMOSトランジスタにおいて、
ボロンドープのp+ ゲート電極を用いているものの中に
は、ゲート絶縁膜として従来の酸化シリコン膜でなく、
これを窒化した酸化窒化シリコン(SiON)膜を用い
ているものがある。
Therefore, it is necessary to suppress or prevent the penetration of boron, and in recent CMOS transistors,
Among those using a boron-doped p + gate electrode, not the conventional silicon oxide film as the gate insulating film,
Some use a silicon oxynitride (SiON) film obtained by nitriding this.

【0011】酸化窒化シリコン膜は、一般的には、一酸
化窒素(NO)や酸化二窒素(N2O)またはアンモニ
ア(NH3 )等の窒素を含む反応性の高いガス中で、酸
化シリコン膜を熱処理することで形成するが、NOやN
2 Oガスでシリコン基板を直接熱処理して形成すること
もある。熱処理により膜中に導入された窒素は、酸化シ
リコン膜とシリコン基板との界面に濃度ピークを持ち、
膜中全体に存在する。この窒素の存在によりボロンのシ
リコン基板への突き抜けが抑えられ、上述したトランジ
スタ特性の劣化を防止することができている。
The silicon oxynitride film is generally formed in a highly reactive gas containing nitrogen such as nitric oxide (NO), dinitrogen oxide (N 2 O) or ammonia (NH 3 ). It is formed by heat-treating the film, but NO or N
It may be formed by directly heat treating a silicon substrate with 2 O gas. Nitrogen introduced into the film by heat treatment has a concentration peak at the interface between the silicon oxide film and the silicon substrate,
Present throughout the membrane. Due to the presence of this nitrogen, the penetration of boron into the silicon substrate is suppressed, and the above-mentioned deterioration of the transistor characteristics can be prevented.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た酸化窒化シリコン膜に多く含まれる水素が、熱処理に
よって解離し、ゲート絶縁膜中のSi−O結合の一部が
水素によって切断され、ゲート絶縁膜中のトラップ密度
が増加する結果、しきい値電圧が変動するという、NB
TI(Negative Bias Temperature Instability)と称さ
れるトランジスタの特性劣化の減少が、みられるように
なってきている。NBTIとは、pMOSトランジスタ
において高温下でゲート電極に負電圧を印加して使用す
る場合におけるトランジスタ特性の劣化の問題をいう。
However, a large amount of hydrogen contained in the above-mentioned silicon oxynitride film is dissociated by the heat treatment, and a part of the Si--O bond in the gate insulating film is broken by the hydrogen, so that the gate insulating film is formed. NB that the threshold voltage fluctuates as a result of the increase in the trap density in the NB.
A decrease in characteristic deterioration of a transistor called TI (Negative Bias Temperature Instability) has come to be observed. NBTI refers to a problem of deterioration of transistor characteristics when a negative voltage is applied to a gate electrode of a pMOS transistor at high temperature for use.

【0013】このように、NBTIは、ゲート絶縁膜中
に形成されたエネルギー準位の浅いトラップに電荷が捕
獲され、その結果、トランジスタのしきい値電圧の上昇
が現象として現れるものである。
As described above, in the NBTI, charges are trapped in the trap having a shallow energy level formed in the gate insulating film, and as a result, the increase in the threshold voltage of the transistor appears as a phenomenon.

【0014】NBTIで劣化したトランジスタは、しき
い値電圧の上昇、ドレイン電流の低下等が起こり、これ
により、半導体集積回路の諸特性が変化し、回路スピー
ドの低下等の悪影響をもたらしている。
In a transistor deteriorated by NBTI, an increase in threshold voltage, a decrease in drain current, and the like occur, which changes various characteristics of the semiconductor integrated circuit, resulting in adverse effects such as a decrease in circuit speed.

【0015】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、NBTI等に起因するトランジス
タ特性の劣化を回復することができる半導体装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of recovering deterioration of transistor characteristics due to NBTI and the like.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、所定の電圧がゲート電極に
印加されるトランジスタの特性をモニタするモニタ回路
と、前記トランジスタの温度を上昇させる温度上昇回路
と、前記モニタ回路によりモニタされた前記トランジス
タの特性に基づいて、前記トランジスタの特性の劣化が
所定のしきい値以上である場合に、前記温度上昇回路を
作動させる制御回路とを有する。
To achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a monitor circuit for monitoring characteristics of a transistor to which a predetermined voltage is applied to a gate electrode, and a temperature rise of the transistor. And a control circuit that activates the temperature raising circuit when the deterioration of the characteristics of the transistor is equal to or more than a predetermined threshold value based on the characteristics of the transistor monitored by the monitor circuit. Have.

【0017】前記モニタ回路は、前記トランジスタの出
力電流値をモニタし、前記制御回路は、前記モニタ回路
によりモニタされた前記トランジスタの出力電流値と所
定のしきい値とを比較して、前記出力電流値が所定のし
きい値以下である場合に、前記温度上昇回路を作動させ
る。
The monitor circuit monitors the output current value of the transistor, and the control circuit compares the output current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value to output the output. When the current value is less than or equal to a predetermined threshold value, the temperature increasing circuit is activated.

【0018】前記モニタ回路は、前記トランジスタの動
作中に前記出力電流値をモニタし、前記制御回路は、前
記出力電流値が所定のしきい値以下である場合に、前記
トランジスタの前記ゲート電極への電圧の印加を停止し
て、前記温度上昇回路を作動させる。
The monitor circuit monitors the output current value during the operation of the transistor, and the control circuit controls the gate electrode of the transistor when the output current value is equal to or less than a predetermined threshold value. The voltage application is stopped and the temperature raising circuit is operated.

【0019】前記モニタ回路は、前記トランジスタのし
きい値電圧をモニタし、前記制御回路は、前記モニタ回
路によりモニタされた前記トランジスタのしきい値電圧
と所定のしきい値とを比較して、前記しきい値電圧が所
定のしきい値以上である場合に、前記温度上昇回路を作
動させる。
The monitor circuit monitors the threshold voltage of the transistor, and the control circuit compares the threshold voltage of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold, When the threshold voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value, the temperature raising circuit is activated.

【0020】前記モニタ回路は、前記トランジスタのリ
ーク電流値をモニタし、前記制御回路は、前記モニタ回
路によりモニタされた前記トランジスタのリーク電流値
と所定のしきい値とを比較して、前記リーク電流値が所
定のしきい値以下である場合に、前記温度上昇回路を作
動させる。
The monitor circuit monitors the leak current value of the transistor, and the control circuit compares the leak current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value to detect the leak current. When the current value is less than or equal to a predetermined threshold value, the temperature increasing circuit is activated.

【0021】前記モニタ回路は、負電圧がゲート電極に
印加されるpチャネルトランジスタの特性をモニタす
る。
The monitor circuit monitors the characteristics of the p-channel transistor in which a negative voltage is applied to the gate electrode.

【0022】上記の本発明の半導体装置では、まず、モ
ニタ回路により、トランジスタの出力電流値等の特性が
モニタされ、モニタ回路によりモニタされたトランジス
タの特性に基づいて、当該トランジスタの特性の劣化が
しきい値以上であるか否かが制御回路により判定され
る。そして、制御回路により、モニタしているトランジ
スタの特性の劣化が所定のしきい値以上であると判定さ
れる場合には、温度上昇回路が作動される。そして、温
度上昇回路によりトランジスタの温度を上昇させること
で、この熱エネルギーにより、トランジスタの特性の劣
化の要因となっているゲート絶縁膜中のトラップに捕獲
された電荷が放出されて、トランジスタのしきい値電圧
が低下し、トランジスタの特性が回復することとなる。
In the above semiconductor device of the present invention, first, the monitor circuit monitors the characteristics such as the output current value of the transistor, and the characteristics of the transistor are deteriorated based on the characteristics of the transistor monitored by the monitor circuit. The control circuit determines whether or not it is equal to or more than the threshold value. Then, when the control circuit determines that the deterioration of the characteristics of the monitored transistor is equal to or higher than a predetermined threshold value, the temperature increasing circuit is activated. Then, by raising the temperature of the transistor by the temperature raising circuit, the heat energy releases the charge trapped in the trap in the gate insulating film, which causes the deterioration of the characteristics of the transistor. The threshold voltage is lowered and the transistor characteristics are restored.

【0023】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置は、所定の電圧がゲート電極に印加され
るトランジスタの特性をモニタするモニタ回路と、前記
トランジスタに逆バイアスを印加する逆バイアス印加回
路と、前記モニタ回路によりモニタされた前記トランジ
スタの特性に基づいて、前記トランジスタの特性の劣化
が所定のしきい値以上である場合に、前記逆バイアス印
加回路を作動させる制御回路とを有する。
Further, in order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention includes a monitor circuit for monitoring characteristics of a transistor in which a predetermined voltage is applied to a gate electrode, and a reverse bias for applying a reverse bias to the transistor. An applying circuit; and a control circuit that operates the reverse bias applying circuit when the deterioration of the characteristic of the transistor is equal to or more than a predetermined threshold value based on the characteristic of the transistor monitored by the monitor circuit. .

【0024】前記モニタ回路は、前記トランジスタの出
力電流値をモニタし、前記制御回路は、前記モニタ回路
によりモニタされた前記トランジスタの出力電流値と所
定のしきい値とを比較して、前記出力電流値が所定のし
きい値以下である場合に、前記逆バイアス印加回路を作
動させる。
The monitor circuit monitors the output current value of the transistor, and the control circuit compares the output current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value to output the output. When the current value is less than or equal to a predetermined threshold value, the reverse bias applying circuit is activated.

【0025】前記モニタ回路は、前記トランジスタの動
作中に前記出力電流値をモニタし、前記制御回路は、前
記出力電流値が所定のしきい値以下である場合に、前記
トランジスタの前記ゲート電極への電圧の印加を停止し
て、前記逆バイアス印加回路を作動させる。
The monitor circuit monitors the output current value during operation of the transistor, and the control circuit controls the gate electrode of the transistor when the output current value is equal to or less than a predetermined threshold value. The application of the voltage is stopped to operate the reverse bias application circuit.

【0026】前記モニタ回路は、前記トランジスタのし
きい値電圧をモニタし、前記制御回路は、前記モニタ回
路によりモニタされた前記トランジスタのしきい値電圧
と所定のしきい値とを比較して、前記しきい値電圧が所
定のしきい値以上である場合に、前記逆バイアス印加回
路を作動させる。
The monitor circuit monitors the threshold voltage of the transistor, and the control circuit compares the threshold voltage of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold, When the threshold voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value, the reverse bias applying circuit is activated.

【0027】前記モニタ回路は、前記トランジスタのリ
ーク電流値をモニタし、前記制御回路は、前記モニタ回
路によりモニタされた前記トランジスタのリーク電流値
と所定のしきい値とを比較して、前記リーク電流値が所
定のしきい値以下である場合に、前記逆バイアス印加回
路を作動させる。
The monitor circuit monitors the leak current value of the transistor, and the control circuit compares the leak current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value to determine the leak value. When the current value is less than or equal to a predetermined threshold value, the reverse bias applying circuit is activated.

【0028】前記モニタ回路は、負電圧がゲート電極に
印加されるpチャネルトランジスタの特性をモニタす
る。
The monitor circuit monitors the characteristics of the p-channel transistor in which a negative voltage is applied to the gate electrode.

【0029】上記の本発明の半導体装置では、まず、モ
ニタ回路により、トランジスタの出力電流値等の特性が
モニタされ、モニタ回路によりモニタされたトランジス
タの特性に基づいて、当該トランジスタの特性の劣化が
しきい値以上であるか否かが制御回路により判定され
る。そして、制御回路により、モニタしているトランジ
スタの特性の劣化が所定のしきい値以上であると判定さ
れる場合には、逆バイアス印加回路が作動される。そし
て、逆バイアス印加回路によりトランジスタに逆バイア
スを印加することで、トランジスタのゲート絶縁膜と基
板間のポテンシャル障壁を下げ、トランジスタの特性の
劣化の要因となっているゲート絶縁膜中のトラップに捕
獲された電荷が放出されて、トランジスタのしきい値電
圧が低下し、トランジスタの特性が回復することとな
る。
In the above semiconductor device of the present invention, first, the monitor circuit monitors the characteristics such as the output current value of the transistor, and based on the characteristics of the transistor monitored by the monitor circuit, the characteristics of the transistor are deteriorated. The control circuit determines whether or not it is equal to or more than the threshold value. When the control circuit determines that the deterioration of the characteristics of the monitored transistor is equal to or higher than a predetermined threshold value, the reverse bias application circuit is activated. Then, by applying a reverse bias to the transistor by the reverse bias application circuit, the potential barrier between the gate insulating film of the transistor and the substrate is lowered, and trapped in the trap in the gate insulating film, which causes deterioration of the characteristics of the transistor. The generated charge is released, the threshold voltage of the transistor is lowered, and the characteristics of the transistor are restored.

【0030】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置は、トランジスタのゲート絶縁膜内に捕
獲される電荷に起因して変動する当該トランジスタの特
性をモニタするモニタ回路と、前記モニタ回路によりモ
ニタされた前記トランジスタの特性が所定の範囲内にあ
るか否かを判定する制御回路と、前記制御回路により前
記トランジスタの特性が所定の範囲を越えていると判定
される場合に、前記トランジスタの特性が所定の範囲内
にくるまで、前記ゲート絶縁膜内に捕獲された電荷を放
出させる電荷放出手段とを有する。
Further, in order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention includes a monitor circuit for monitoring the characteristics of the transistor which fluctuates due to charges trapped in the gate insulating film of the transistor, and the monitor. A control circuit for determining whether or not the characteristic of the transistor monitored by the circuit is within a predetermined range; and, when the control circuit determines that the characteristic of the transistor exceeds a predetermined range, Charge discharging means for discharging the charges trapped in the gate insulating film until the characteristics of the transistor fall within a predetermined range.

【0031】前記電荷放出手段は、前記トランジスタの
温度を上昇させる温度上昇回路を有する。
The charge discharging means has a temperature raising circuit for raising the temperature of the transistor.

【0032】前記電荷放出手段は、前記トランジスタに
逆バイアスを印加する逆バイアス印加回路を有する。
The charge discharging means has a reverse bias applying circuit for applying a reverse bias to the transistor.

【0033】前記モニタ回路は、前記ゲート絶縁膜内に
捕獲される電荷に起因して変動する前記トランジスタの
出力電流値をモニタする。
The monitor circuit monitors the output current value of the transistor which fluctuates due to the charges trapped in the gate insulating film.

【0034】前記モニタ回路は、前記ゲート絶縁膜内に
捕獲される電荷に起因して変動する前記トランジスタの
しきい値電圧をモニタする。
The monitor circuit monitors the threshold voltage of the transistor which fluctuates due to the charges trapped in the gate insulating film.

【0035】前記モニタ回路は、前記ゲート絶縁膜内に
捕獲される電荷に起因して変動する前記トランジスタの
リーク電流値をモニタする。
The monitor circuit monitors the leak current value of the transistor which changes due to the charges trapped in the gate insulating film.

【0036】上記の本発明の半導体装置では、まず、モ
ニタ回路により、トランジスタのゲート絶縁膜内に捕獲
される電荷に起因して変動する当該トランジスタの特性
がモニタされ、モニタ回路によりモニタされたトランジ
スタの特性が所定の範囲内にあるか否かが制御回路によ
り判定される。そして、制御回路によりトランジスタの
特性が所定の範囲を越えていると判定される場合に、電
荷放出手段により、トランジスタの特性が所定の範囲内
にくるまで、ゲート絶縁膜内に捕獲された電荷が放出さ
れる。上記の電荷放出手段には、例えば、温度上昇回路
や逆バイアス印加回路等がある。このようにして、電荷
放出手段により、トランジスタの特性の変動の要因とな
っているゲート絶縁膜中のトラップに捕獲された電荷が
放出されて、トランジスタの特性が回復することとな
る。
In the above-described semiconductor device of the present invention, first, the monitor circuit monitors the characteristics of the transistor that fluctuate due to the charges trapped in the gate insulating film of the transistor, and the monitor circuit monitors the transistor. The control circuit determines whether or not the characteristic of is within a predetermined range. Then, when the control circuit determines that the characteristics of the transistor exceed the predetermined range, the charge discharging means keeps the charge trapped in the gate insulating film until the characteristics of the transistor fall within the predetermined range. Is released. Examples of the charge discharging means include a temperature increasing circuit and a reverse bias applying circuit. In this manner, the charge discharging means releases the charges trapped in the traps in the gate insulating film, which cause the transistor characteristics to fluctuate, thereby restoring the transistor characteristics.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の実
施の形態について、図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】第1実施形態 図1は本実施形態に係る半導体装置の概略構成図であ
る。図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置1
は、半導体チップの中に所定の回路パターンが形成され
た本回路2と、電流モニタ回路3と、制御回路4と、温
度上昇回路5とを有する。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 according to the present embodiment
Has a main circuit 2 in which a predetermined circuit pattern is formed in a semiconductor chip, a current monitor circuit 3, a control circuit 4, and a temperature raising circuit 5.

【0039】本回路2は、特に回路パターンに限定はな
く、CMOSトランジスタ等を含む回路により構成され
ており、例えば、DRAMのメモリセルや、昇圧回路、
I/O回路、あるいはアナログ回路等の種々の回路が形
成されている。
The circuit 2 is not particularly limited in circuit pattern, and is composed of a circuit including a CMOS transistor or the like. For example, a DRAM memory cell or a booster circuit,
Various circuits such as an I / O circuit or an analog circuit are formed.

【0040】電流モニタ回路3は、本回路2および制御
回路4に接続されており、本回路2に使用されているp
MOSトランジスタを有するCMOSトランジスタの出
力電流値を検出して、当該出力電流値に応じた信号を制
御回路4に出力する。
The current monitor circuit 3 is connected to the main circuit 2 and the control circuit 4 and used for the main circuit 2.
The output current value of the CMOS transistor having the MOS transistor is detected and a signal corresponding to the output current value is output to the control circuit 4.

【0041】制御回路4は、本回路2、電流モニタ回路
3および温度上昇回路5に接続されており、電流モニタ
回路3からの入力信号に応じてトランジスタの出力電流
値を検出し、当該電流値と予め設定されたしきい値とを
比較して、電流値がしきい値以下となっている場合に、
本回路2の通常の回路動作を停止させて、温度上昇回路
5に作動信号を出力する。
The control circuit 4 is connected to the main circuit 2, the current monitor circuit 3 and the temperature raising circuit 5, detects the output current value of the transistor according to the input signal from the current monitor circuit 3, and outputs the current value. Is compared with a preset threshold value, and if the current value is below the threshold value,
The normal circuit operation of the circuit 2 is stopped and an operation signal is output to the temperature raising circuit 5.

【0042】温度上昇回路5は、制御回路4に接続され
ており、制御回路4から入力される作動信号を受けて作
動し、本回路2等が形成された半導体チップ(半導体装
置1)を加熱する。この温度上昇回路5は、例えば、上
層に形成された適当な抵抗をもつアルミ配線に電流を流
すことで、ジュール熱を発生させ、例えば、100〜1
50℃程度まで半導体装置1の温度を上昇させるもので
ある。上記のジュール熱を発生させる配線は、例えば、
半導体装置1の全面に配置し、一様に温度が上がるよう
に設計する。
The temperature raising circuit 5 is connected to the control circuit 4 and operates by receiving an actuation signal input from the control circuit 4 to heat the semiconductor chip (semiconductor device 1) on which the main circuit 2 and the like are formed. To do. The temperature raising circuit 5 generates Joule heat by, for example, passing an electric current through an aluminum wiring having an appropriate resistance formed in an upper layer, and the temperature raising circuit 5 is, for example, 100 to 1
The temperature of the semiconductor device 1 is raised to about 50 ° C. The wiring that generates the Joule heat is, for example,
It is arranged on the entire surface of the semiconductor device 1 and designed so that the temperature rises uniformly.

【0043】上記の本実施形態に係る半導体装置の動作
について、図2に示すフローチャートを用いて説明す
る。
The operation of the semiconductor device according to this embodiment described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0044】まず、ステップST1において、通常の回
路動作中に、電流モニタ回路3により、本回路2におけ
る複数のトランジスタの出力電流値をモニタし、当該出
力電流値に応じた信号が制御回路4に入力され、当該制
御回路4において、出力電流値と予め設定されたしきい
値とを比較する(ステップST2)。
First, in step ST1, during normal circuit operation, the current monitor circuit 3 monitors the output current values of a plurality of transistors in the circuit 2, and a signal corresponding to the output current value is sent to the control circuit 4. The control circuit 4 receives the input and compares the output current value with a preset threshold value (step ST2).

【0045】そして、ステップST2において、所定数
のトランジスタの出力電流値が所定のしきい値以下であ
る場合には、制御回路4において、本回路2における通
常の回路動作を停止させ(ステップST3)、温度上昇
回路5を作動させる(ステップST4)。なお、ここ
で、通常の回路動作を停止していることから、本回路2
のトランジスタのゲート電極には、電圧が印加されてい
ない状態にある。
Then, in step ST2, when the output current value of the predetermined number of transistors is less than or equal to the predetermined threshold value, the control circuit 4 stops the normal circuit operation in the circuit 2 (step ST3). The temperature raising circuit 5 is operated (step ST4). Since the normal circuit operation is stopped here, this circuit 2
No voltage is applied to the gate electrode of the transistor.

【0046】このように、トランジスタの温度を上昇さ
せることで、この熱エネルギーにより、しきい値電圧上
昇の原因となっているゲート絶縁膜中のトラップから電
荷が放出されて、回路特性が回復することとなる。
As described above, by raising the temperature of the transistor, the thermal energy causes electric charges to be released from the traps in the gate insulating film, which causes the threshold voltage to rise, thereby recovering the circuit characteristics. It will be.

【0047】次に、上記の本実施形態に係る半導体装置
の効果について説明する。
Next, effects of the semiconductor device according to the present embodiment described above will be described.

【0048】図3に、pMOSトランジスタの高温条件
下におけるドレイン電流値の劣化量を測定した結果を示
す。図3に示す測定においては、温度を150℃に設定
し、ゲート電極に−3.0Vのストレス電圧を印加し、
ドレイン電圧を0Vとしたときのドレイン電流値の劣化
量の経時変化を示している。なお、図3の縦軸のドレイ
ン電流値の劣化量とは、ストレス前のトランジスタの初
期のドレイン電流をI0 dsとし、ストレス後の所定の
時点におけるドレイン電流をIdsとした場合に、(I
0 ds−Ids)/I0 dsの値を示している。
FIG. 3 shows the result of measuring the deterioration amount of the drain current value of the pMOS transistor under high temperature conditions. In the measurement shown in FIG. 3, the temperature was set to 150 ° C., a stress voltage of −3.0 V was applied to the gate electrode,
It shows the change over time in the amount of deterioration of the drain current value when the drain voltage is set to 0V. Note that the deterioration amount of the drain current value on the vertical axis of FIG. 3 means that when the initial drain current of the transistor before stress is I 0 ds and the drain current at a predetermined time point after stress is Ids,
0 ds-Ids) / I 0 ds.

【0049】図3に示すように、上記の状態を保ったま
ま1000秒間放置することで、pMOSトランジスタ
のドレイン電流が小さくなっていっていることがわか
る。なお、NBTI(Negative Bias Temperature Inst
ability)は、字句通り、高温条件下においてpMOSト
ランジスタのゲート電極に負電圧を印加して使用する場
合におけるトランジスタ特性の劣化を示しており、上記
の結果は、このNBTIによる現象を示している。
As shown in FIG. 3, it can be seen that the drain current of the pMOS transistor becomes smaller by leaving it for 1000 seconds while keeping the above state. NBTI (Negative Bias Temperature Inst)
literally indicates deterioration of the transistor characteristics when a negative voltage is applied to the gate electrode of the pMOS transistor under high temperature conditions, and the above results indicate the phenomenon due to this NBTI.

【0050】図4に、上記の図3の状態から、ゲート電
極へのストレス電圧の印加を停止し、すなわち、ゲート
電圧を0Vとし、ドレイン電圧を0Vとし、温度を15
0℃に保持した場合におけるドレイン電流値の劣化量を
測定した結果を示す。なお、図4の縦軸のドレイン電流
値の劣化量は、図3と同様に、ストレス前のトランジス
タの初期のドレイン電流をI0 dsとし、ストレス後の
所定の時点におけるドレイン電流をIdsとした場合
に、(I0 ds−Ids)/I0 dsの値を示してい
る。
In FIG. 4, application of the stress voltage to the gate electrode is stopped from the state of FIG. 3 described above, that is, the gate voltage is 0V, the drain voltage is 0V, and the temperature is 15V.
The results of measuring the amount of deterioration of the drain current value when held at 0 ° C. are shown. As for the deterioration amount of the drain current value on the vertical axis of FIG. 4, the initial drain current of the transistor before the stress is I 0 ds and the drain current at a predetermined time point after the stress is I ds, as in FIG. In this case, the value of (I 0 ds-Ids) / I 0 ds is shown.

【0051】図4に示すように、上記の状態を保ったま
ま1000秒間放置することで、pMOSトランスタの
ドレイン電流の劣化量が小さくなっている、すなわち、
ドレイン電流値が回復していることがわかる。
As shown in FIG. 4, by leaving the above state for 1000 seconds, the deterioration amount of the drain current of the pMOS transformer is reduced, that is,
It can be seen that the drain current value has recovered.

【0052】以上のように、上記の本実施形態に係る半
導体装置によれば、温度上昇回路5を設け、NBTIに
よるしきい値電圧の上昇等により、本回路2の回路特性
が劣化した場合に、温度上昇回路5を動作させること
で、本回路2の温度を上昇させ、熱エネルギーにより、
しきい値電圧上昇の原因となっているゲート絶縁膜中の
トラップに捕獲された電荷を放出させている。この結
果、MOSトランジスタのしきい値電圧を低下させて、
本回路2の回路スピードおよび駆動電流を回復させる効
果がある。従って、上記の効果により、当該半導体装置
が搭載される製品の信頼性の向上を図ることができる。
As described above, according to the above-described semiconductor device of this embodiment, when the temperature raising circuit 5 is provided and the circuit characteristic of the present circuit 2 is deteriorated due to the rise of the threshold voltage due to NBTI or the like. By operating the temperature raising circuit 5, the temperature of the main circuit 2 is raised, and the heat energy causes
The charge trapped in the trap in the gate insulating film, which causes the increase in the threshold voltage, is released. As a result, the threshold voltage of the MOS transistor is lowered,
This has the effect of recovering the circuit speed and drive current of the circuit 2. Therefore, due to the above effects, the reliability of the product in which the semiconductor device is mounted can be improved.

【0053】第2実施形態 図5は本実施形態に係る半導体装置の概略構成図であ
る。図5に示すように、本実施形態に係る半導体装置1
は、半導体チップの中に所定の回路パターンが形成され
た本回路2と、電流モニタ回路3と、制御回路4と、逆
バイアス印加回路6とを有する。
Second Embodiment FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device according to this embodiment. As shown in FIG. 5, the semiconductor device 1 according to the present embodiment
Has a main circuit 2 in which a predetermined circuit pattern is formed in a semiconductor chip, a current monitor circuit 3, a control circuit 4, and a reverse bias application circuit 6.

【0054】本回路2は、特に回路パターンに限定はな
く、CMOSトランジスタ等を含む回路により構成され
ており、例えば、DRAMのメモリセルや、昇圧回路、
I/O回路、あるいはアナログ回路等の種々の回路が形
成されている。
The circuit 2 is not particularly limited in circuit pattern, and is composed of a circuit including a CMOS transistor and the like. For example, a memory cell of DRAM, a booster circuit,
Various circuits such as an I / O circuit or an analog circuit are formed.

【0055】電流モニタ回路3は、本回路2および制御
回路4に接続されており、本回路2に使用されているp
MOSトランジスタを有するCMOSトランジスタの出
力電流値を検出して、当該出力電流値に応じた信号を制
御回路4に出力する。
The current monitor circuit 3 is connected to the main circuit 2 and the control circuit 4 and used for the main circuit 2.
The output current value of the CMOS transistor having the MOS transistor is detected and a signal corresponding to the output current value is output to the control circuit 4.

【0056】制御回路4は、本回路2、電流モニタ回路
3および逆バイアス印加回路6に接続されており、電流
モニタ回路3からの入力信号に応じてトランジスタの出
力電流値を検出し、当該電流値と予め設定されたしきい
値とを比較して、電流値がしきい値以下となっている場
合に、本回路2の通常の回路動作を停止させて、逆バイ
アス印加回路6に作動信号を出力する。
The control circuit 4 is connected to the main circuit 2, the current monitor circuit 3 and the reverse bias applying circuit 6, detects the output current value of the transistor according to the input signal from the current monitor circuit 3, and outputs the current. The value is compared with a preset threshold value, and when the current value is equal to or less than the threshold value, the normal circuit operation of the circuit 2 is stopped and the reverse bias applying circuit 6 receives an operation signal. Is output.

【0057】逆バイアス印加回路6は、制御回路4およ
び本回路2に接続されており、制御回路4から入力され
る作動信号を受けて作動し、本回路中のトランジスタに
逆バイアスを印加する。ここで、逆バイアスとは、通
常、負の電圧が印加されるpMOSトランジスタのゲー
ト電極に正の電圧を印加することをいう。
The reverse bias applying circuit 6 is connected to the control circuit 4 and the main circuit 2 and operates by receiving an operation signal input from the control circuit 4 to apply a reverse bias to the transistors in the main circuit. Here, the reverse bias refers to applying a positive voltage to the gate electrode of a pMOS transistor to which a negative voltage is usually applied.

【0058】上記の本実施形態に係る半導体装置の動作
について、図6に示すフローチャートを用いて説明す
る。
The operation of the semiconductor device according to this embodiment described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0059】まず、ステップST11において、通常の
回路動作中に、電流モニタ回路3により、本回路2にお
ける複数のトランジスタの出力電流値をモニタし、当該
出力電流値に応じた信号が制御回路4に入力され、当該
制御回路4において、出力電流値と予め設定されたしき
い値とを比較する(ステップST12)。
First, in step ST11, the output current values of the plurality of transistors in the main circuit 2 are monitored by the current monitor circuit 3 during the normal circuit operation, and a signal corresponding to the output current value is sent to the control circuit 4. The control circuit 4 receives the input and compares the output current value with a preset threshold value (step ST12).

【0060】そして、ステップST12において、所定
数のトランジスタの出力電流値が所定のしきい値以下で
ある場合には、制御回路4において、本回路2における
通常の回路動作を停止させ(ステップST13)、逆バ
イアス印加回路6を作動させる(ステップST14)。
なお、ここで、通常の回路動作を停止していることか
ら、本回路のトランジスタのゲート電極には、電圧が印
加されていない状態にある。
Then, in step ST12, when the output current value of the predetermined number of transistors is less than or equal to the predetermined threshold value, the control circuit 4 stops the normal circuit operation in the main circuit 2 (step ST13). The reverse bias applying circuit 6 is operated (step ST14).
Here, since the normal circuit operation is stopped, no voltage is applied to the gate electrode of the transistor of this circuit.

【0061】このように、トランジスタに逆バイアスを
印加することで、トランジスタのゲート絶縁膜とシリコ
ン基板間のポテンシャル障壁を下げて、しきい値電圧の
上昇の原因となっているゲート絶縁膜中のトラップに捕
獲された電荷が放出されて、回路特性が回復することと
なる。
As described above, by applying a reverse bias to the transistor, the potential barrier between the gate insulating film of the transistor and the silicon substrate is lowered, and the gate insulating film in the gate insulating film which causes the increase of the threshold voltage is reduced. The charge trapped in the trap is released and the circuit characteristics are restored.

【0062】以上のように、上記の本実施形態に係る半
導体装置によれば、逆バイアス印加回路6を設け、NB
TIによるしきい値電圧の上昇等により、本回路2の回
路特性が劣化した場合に、トランジスタに逆バイアスを
印加することで、トランジスタのゲート絶縁膜とシリコ
ン基板間のポテンシャル障壁を下げて、しきい値電圧の
上昇の原因となっているゲート絶縁膜中のトラップに捕
獲された電荷を放出させている。この結果、MOSトラ
ンジスタのしきい値電圧を低下させて、本回路2の回路
スピードおよび駆動電流を回復させる効果がある。従っ
て、上記の効果により、当該半導体装置が搭載される製
品の信頼性の向上を図ることができる。
As described above, according to the semiconductor device of this embodiment, the reverse bias applying circuit 6 is provided and the NB
When the circuit characteristics of the circuit 2 are deteriorated due to a rise in the threshold voltage due to TI, a reverse bias is applied to the transistor to lower the potential barrier between the gate insulating film of the transistor and the silicon substrate. The trapped charge in the gate insulating film, which causes the increase in the threshold voltage, is released. As a result, the threshold voltage of the MOS transistor is lowered, and the circuit speed and drive current of the circuit 2 are restored. Therefore, due to the above effects, the reliability of the product in which the semiconductor device is mounted can be improved.

【0063】本発明の半導体装置は、上記の実施形態の
説明に限定されない。例えば、本実施形態では、トラン
ジスタ特性の劣化を出力電流値をモニタすることにより
判定したが、これに限られるものでなく、NBTI等に
よりしきい値電圧が上昇することから、しきい値電圧を
モニタすることで、トランジスタ特性の劣化判定を行う
こともできる。この場合、あらかじめ所定のしきい値を
決定しておき、モニタされるしきい値電圧が当該しきい
値よりも大きい場合に、上述した温度上昇回路5あるい
は逆バイアス印加回路6を動作させる。ただし、このし
きい値電圧をモニタする場合には、上記のように、本回
路2の動作中に行うことはできず、別に定期的にしきい
値電圧をモニタする動作モードを設定する必要がある。
The semiconductor device of the present invention is not limited to the above description of the embodiments. For example, in the present embodiment, the deterioration of the transistor characteristics is determined by monitoring the output current value, but the present invention is not limited to this, and the threshold voltage rises due to NBTI or the like. By monitoring, it is possible to determine the deterioration of the transistor characteristics. In this case, a predetermined threshold value is determined in advance, and when the monitored threshold voltage is higher than the threshold voltage, the temperature increasing circuit 5 or the reverse bias applying circuit 6 is operated. However, when this threshold voltage is monitored, it cannot be performed during the operation of the circuit 2 as described above, and it is necessary to separately set an operation mode for periodically monitoring the threshold voltage. .

【0064】また、NBTI等によりトランジスタのし
きい値電圧が上昇することにより、トランジスタのリー
ク電流値も小さくなることから、リーク電流値をモニタ
することで、トランジスタ特性の劣化判定を行うことも
できる。この場合、あらかじめ所定のしきい値を決定し
ておき、モニタされるリーク電流値が当該しきい値より
も小さい場合に、上述した温度上昇回路5あるいは逆バ
イアス印加回路6を動作させる。ただし、このリーク電
流値をモニタする場合にも、上記のように、本回路2の
動作中に行うことはできず、別に定期的にリーク電流値
をモニタする動作モードを設定する必要がある。
Further, since the threshold voltage of the transistor rises due to NBTI or the like, the leak current value of the transistor also decreases. Therefore, by monitoring the leak current value, it is possible to judge the deterioration of the transistor characteristics. . In this case, a predetermined threshold value is determined in advance, and when the monitored leak current value is smaller than the threshold value, the temperature increasing circuit 5 or the reverse bias applying circuit 6 described above is operated. However, even when monitoring the leak current value, it cannot be performed during the operation of the circuit 2 as described above, and it is necessary to separately set an operation mode for regularly monitoring the leak current value.

【0065】また、温度上昇回路5あるいは逆バイアス
印加回路6の作動時間は特に限定されず、例えば、あら
かじめ決定された所定時間だけ作動させることもできる
し、また、電流モニタ回路3によりトランジスタの出力
電流値をモニタして、所定の値まで出力電流値が戻るま
での間作動させる構成とすることもできる。
Further, the operating time of the temperature raising circuit 5 or the reverse bias applying circuit 6 is not particularly limited, and it is possible to operate the temperature raising circuit 5 or the reverse bias applying circuit 6 only for a predetermined time which is determined in advance. The current value may be monitored and operated until the output current value returns to a predetermined value.

【0066】また、ゲート絶縁膜に酸化窒化シリコン膜
を用いた場合のみならず、ゲート絶縁膜に酸化シリコン
膜を用いた場合にも、近傍に窒化シリコン膜が存在する
場合には、NBTIに起因する現象が現れることから、
特に、トランジスタの構成に限定はない。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であ
る。
Further, not only when the silicon oxynitride film is used as the gate insulating film, but also when the silicon oxide film is used as the gate insulating film, when the silicon nitride film exists in the vicinity, it is caused by NBTI. The phenomenon of
In particular, the structure of the transistor is not limited. Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、NBTI
等に起因するトランジスタ特性の劣化を回復することが
できる。
According to the semiconductor device of the present invention, the NBTI
It is possible to recover the deterioration of the transistor characteristics caused by the above.

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

【図1】第1実施形態に係る半導体装置の概略構成図で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態に係る半導体装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図3】第1実施形態に係る半導体装置の効果を説明す
るための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining effects of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図4】第1実施形態に係る半導体装置の効果を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining effects of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図5】第2実施形態に係る半導体装置の概略構成図で
ある。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図6】第2実施形態に係る半導体装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor device according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a…半導体装置、2…本回路、3…電流モニタ回
路、4…制御回路、5…温度上昇回路、6…逆バイアス
印加回路。
1, 1a ... Semiconductor device, 2 ... Main circuit, 3 ... Current monitor circuit, 4 ... Control circuit, 5 ... Temperature raising circuit, 6 ... Reverse bias applying circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 G01R 31/28 V 29/78 Fターム(参考) 2G003 AA02 AA07 AB05 AD06 AD07 AE01 AH00 2G132 AA00 AB20 AC07 AK07 AK09 AL00 5F038 AV06 BG03 DF05 DF06 DF07 DF12 DT12 DT18 EZ04 EZ20 5F048 AA07 AB01 AB03 AB10 AC03 BA01 BB06 BB07 BB11 BB14 5F140 AA06 AA21 AA24 AA37 AB03 AC01 AC32 AC33 BA01 BD05 BD09 BE07 BE08 BF04 BG28 BG31 CA03 DA10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/092 G01R 31/28 V 29/78 F term (reference) 2G003 AA02 AA07 AB05 AD06 AD07 AE01 AH00 2G132 AA00 AB20 AC07 AK07 AK09 AL00 5F038 AV06 BG03 DF05 DF06 DF07 DF12 DT12 DT18 EZ04 EZ20 5F048 AA07 AB01 AB03 AB10 AC03 BA01 BB06 BB07 BB11 BB14 5F140 AA06 BF03 AC01 AC32 BD03 AC01 AC32 BD03 BA01 AC32 BD03 BA01 AC32 BD03 BA01 AC32 BD03 BA01 BD32 AC09 BD03 AC01 AC32 BD33

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の電圧がゲート電極に印加されるトラ
ンジスタの特性をモニタするモニタ回路と、 前記トランジスタの温度を上昇させる温度上昇回路と、 前記モニタ回路によりモニタされた前記トランジスタの
特性に基づいて、前記トランジスタの特性の劣化が所定
のしきい値以上である場合に、前記温度上昇回路を作動
させる制御回路とを有する半導体装置。
1. A monitor circuit for monitoring a characteristic of a transistor to which a predetermined voltage is applied to a gate electrode, a temperature raising circuit for raising a temperature of the transistor, and a characteristic of the transistor monitored by the monitor circuit. And a control circuit that activates the temperature increasing circuit when the deterioration of the characteristics of the transistor is equal to or higher than a predetermined threshold value.
【請求項2】前記モニタ回路は、前記トランジスタの出
力電流値をモニタし、 前記制御回路は、前記モニタ回路によりモニタされた前
記トランジスタの出力電流値と所定のしきい値とを比較
して、前記出力電流値が所定のしきい値以下である場合
に、前記温度上昇回路を作動させる請求項1記載の半導
体装置。
2. The monitor circuit monitors the output current value of the transistor, and the control circuit compares the output current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value, The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature increasing circuit is operated when the output current value is equal to or less than a predetermined threshold value.
【請求項3】前記モニタ回路は、前記トランジスタの動
作中に前記出力電流値をモニタし、 前記制御回路は、前記出力電流値が所定のしきい値以下
である場合に、前記トランジスタの前記ゲート電極への
電圧の印加を停止して、前記温度上昇回路を作動させる
請求項1記載の半導体装置。
3. The monitor circuit monitors the output current value during operation of the transistor, and the control circuit controls the gate of the transistor when the output current value is equal to or less than a predetermined threshold value. The semiconductor device according to claim 1, wherein application of voltage to the electrodes is stopped to operate the temperature increasing circuit.
【請求項4】前記モニタ回路は、前記トランジスタのし
きい値電圧をモニタし、 前記制御回路は、前記モニタ回路によりモニタされた前
記トランジスタのしきい値電圧と所定のしきい値とを比
較して、前記しきい値電圧が所定のしきい値以上である
場合に、前記温度上昇回路を作動させる請求項1記載の
半導体装置。
4. The monitor circuit monitors a threshold voltage of the transistor, and the control circuit compares a threshold voltage of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature raising circuit is operated when the threshold voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value.
【請求項5】前記モニタ回路は、前記トランジスタのリ
ーク電流値をモニタし、 前記制御回路は、前記モニタ回路によりモニタされた前
記トランジスタのリーク電流値と所定のしきい値とを比
較して、前記リーク電流値が所定のしきい値以下である
場合に、前記温度上昇回路を作動させる請求項1記載の
半導体装置。
5. The monitor circuit monitors a leak current value of the transistor, and the control circuit compares a leak current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value, The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature increasing circuit is operated when the leak current value is equal to or less than a predetermined threshold value.
【請求項6】前記モニタ回路は、負電圧がゲート電極に
印加されるpチャネルトランジスタの特性をモニタする
請求項1記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the monitor circuit monitors a characteristic of a p-channel transistor in which a negative voltage is applied to the gate electrode.
【請求項7】所定の電圧がゲート電極に印加されるトラ
ンジスタの特性をモニタするモニタ回路と、 前記トランジスタに逆バイアスを印加する逆バイアス印
加回路と、 前記モニタ回路によりモニタされた前記トランジスタの
特性に基づいて、前記トランジスタの特性の劣化が所定
のしきい値以上である場合に、前記逆バイアス印加回路
を作動させる制御回路とを有する半導体装置。
7. A monitor circuit for monitoring characteristics of a transistor to which a predetermined voltage is applied to a gate electrode, a reverse bias application circuit for applying a reverse bias to the transistor, and characteristics of the transistor monitored by the monitor circuit. And a control circuit for activating the reverse bias applying circuit when the deterioration of the characteristics of the transistor is equal to or more than a predetermined threshold value.
【請求項8】前記モニタ回路は、前記トランジスタの出
力電流値をモニタし、 前記制御回路は、前記モニタ回路によりモニタされた前
記トランジスタの出力電流値と所定のしきい値とを比較
して、前記出力電流値が所定のしきい値以下である場合
に、前記逆バイアス印加回路を作動させる請求項7記載
の半導体装置。
8. The monitor circuit monitors the output current value of the transistor, and the control circuit compares the output current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value, 8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the reverse bias applying circuit is operated when the output current value is equal to or less than a predetermined threshold value.
【請求項9】前記モニタ回路は、前記トランジスタの動
作中に前記出力電流値をモニタし、 前記制御回路は、前記出力電流値が所定のしきい値以下
である場合に、前記トランジスタの前記ゲート電極への
電圧の印加を停止して、前記逆バイアス印加回路を作動
させる請求項8記載の半導体装置。
9. The monitor circuit monitors the output current value during operation of the transistor, and the control circuit controls the gate of the transistor when the output current value is equal to or less than a predetermined threshold value. 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the application of voltage to the electrodes is stopped and the reverse bias application circuit is operated.
【請求項10】前記モニタ回路は、前記トランジスタの
しきい値電圧をモニタし、 前記制御回路は、前記モニタ回路によりモニタされた前
記トランジスタのしきい値電圧と所定のしきい値とを比
較して、前記しきい値電圧が所定のしきい値以上である
場合に、前記逆バイアス印加回路を作動させる請求項7
記載の半導体装置。
10. The monitor circuit monitors the threshold voltage of the transistor, and the control circuit compares the threshold voltage of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value. The reverse bias applying circuit is operated when the threshold voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value.
The semiconductor device described.
【請求項11】前記モニタ回路は、前記トランジスタの
リーク電流値をモニタし、 前記制御回路は、前記モニタ回路によりモニタされた前
記トランジスタのリーク電流値と所定のしきい値とを比
較して、前記リーク電流値が所定のしきい値以下である
場合に、前記逆バイアス印加回路を作動させる請求項7
記載の半導体装置。
11. The monitor circuit monitors a leak current value of the transistor, and the control circuit compares a leak current value of the transistor monitored by the monitor circuit with a predetermined threshold value, 8. The reverse bias applying circuit is operated when the leak current value is less than or equal to a predetermined threshold value.
The semiconductor device described.
【請求項12】前記モニタ回路は、負電圧がゲート電極
に印加されるpチャネルトランジスタの特性をモニタす
る請求項7記載の半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 7, wherein the monitor circuit monitors the characteristics of a p-channel transistor in which a negative voltage is applied to the gate electrode.
【請求項13】トランジスタのゲート絶縁膜内に捕獲さ
れる電荷に起因して変動する当該トランジスタの特性を
モニタするモニタ回路と、 前記モニタ回路によりモニタされた前記トランジスタの
特性が所定の範囲内にあるか否かを判定する制御回路
と、 前記制御回路により前記トランジスタの特性が所定の範
囲を越えていると判定される場合に、前記トランジスタ
の特性が所定の範囲内にくるまで、前記ゲート絶縁膜内
に捕獲された電荷を放出させる電荷放出手段とを有する
半導体装置。
13. A monitor circuit for monitoring the characteristics of the transistor that fluctuates due to charges trapped in the gate insulating film of the transistor, and the characteristics of the transistor monitored by the monitor circuit are within a predetermined range. A control circuit that determines whether or not there is a gate isolation circuit, and if the control circuit determines that the characteristic of the transistor exceeds a predetermined range, the gate isolation is performed until the characteristic of the transistor falls within a predetermined range. And a charge discharging means for discharging the charges trapped in the film.
【請求項14】前記電荷放出手段は、前記トランジスタ
の温度を上昇させる温度上昇回路を有する請求項13記
載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 13, wherein said charge discharging means has a temperature raising circuit for raising the temperature of said transistor.
【請求項15】前記電荷放出手段は、前記トランジスタ
に逆バイアスを印加する逆バイアス印加回路を有する請
求項13記載の半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein said charge discharging means has a reverse bias applying circuit for applying a reverse bias to said transistor.
【請求項16】前記モニタ回路は、前記ゲート絶縁膜内
に捕獲される電荷に起因して変動する前記トランジスタ
の出力電流値をモニタする請求項13記載の半導体装
置。
16. The semiconductor device according to claim 13, wherein the monitor circuit monitors an output current value of the transistor that fluctuates due to charges trapped in the gate insulating film.
【請求項17】前記モニタ回路は、前記ゲート絶縁膜内
に捕獲される電荷に起因して変動する前記トランジスタ
のしきい値電圧をモニタする請求項13記載の半導体装
置。
17. The semiconductor device according to claim 13, wherein the monitor circuit monitors a threshold voltage of the transistor that varies due to charges trapped in the gate insulating film.
【請求項18】前記モニタ回路は、前記ゲート絶縁膜内
に捕獲される電荷に起因して変動する前記トランジスタ
のリーク電流値をモニタする請求項13記載の半導体装
置。
18. The semiconductor device according to claim 13, wherein the monitor circuit monitors a leak current value of the transistor which varies due to charges trapped in the gate insulating film.
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