JP6292667B2 - 半導体装置の評価方法および半導体装置の評価装置 - Google Patents
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Description
実施の形態にかかる半導体装置の評価装置について説明する。図1は、実施の形態にかかる半導体装置の評価装置を模式的に示す回路図である。図1に示す実施の形態にかかる半導体装置の評価装置は、MOSFET1の閾値電圧Vthの変動量を測定してMOSFET1の信頼性を評価する評価装置の一例であり、被測定物である例えばnチャネル型のMOSFET1と、MOSFET1に電気的なストレスを与える定電圧源2および定電流源3と、を備える。MOSFET1のドレインは定電流源3に接続され、ソースおよびボディは接地されている。MOSFET1のゲートは定電圧源2の正極に接続されている。定電圧源2の負極は接地されている。定電圧源2は、MOSFET1の閾値電圧Vth以上の起電力を有し、常時、MOSFET1のゲートにMOSFET1の閾値電圧Vth以上の一定のゲート電圧(以下、ストレス電圧とする)Vg(>Vth)を印加し続ける。
2 定電圧源
3 定電流源
11 n型半導体基板
12 p型エピタキシャル層
13 n+型ソース領域
14 n+型ドレイン領域
15 p+型ボディコンタクト領域
16 ゲート絶縁膜
17 ゲート電極
18 ソース電極
19 ドレイン電極
20 ボディ電極
Cox ゲート絶縁膜容量
Isd ソース−ドレイン間電流
Vg ストレス電圧
Vsd ソース−ドレイン間電圧
Vth 閾値電圧
Claims (16)
- 金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を有する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置のゲートに前記半導体装置の閾値電圧以上の一定のゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得する取得工程を含み、
前記取得工程は、
前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に一定電流を流す第1工程と、
前記一定電流に応じて前記半導体装置の高電位側と低電位側との間に印加された電圧を測定する第2工程と、
前記第2工程の測定値に基づいて、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得する第3工程と、
を含み、
前記第1工程では、前記第2工程の測定値が前記ゲート電圧と前記閾値電圧との差分未満となるように、前記一定電流を設定することを特徴とする半導体装置の評価方法。 - 金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を有する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置のゲートに前記半導体装置の閾値電圧以上の一定のゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得する取得工程を含み、
前記取得工程は、
前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置の高電位側と低電位側との間に一定電圧を印加する第1工程と、
前記一定電圧に応じて前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に流れる電流を測定する第2工程と、
前記第2工程の測定値に基づいて、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得する第3工程と、
を含み、
前記第1工程では、前記ゲート電圧と前記閾値電圧との差分未満の前記一定電圧を印加することを特徴とする半導体装置の評価方法。 - 前記取得工程前に、前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に流れる電流、および、前記半導体装置のゲートに印加される電圧に基づいて、前記半導体のキャリア移動度および前記酸化膜の容量を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の評価方法。
- 金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を有する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置のゲートに前記半導体装置の閾値電圧以上の一定のゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得する取得工程を含み、
前記取得工程前に、前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に流れる電流、および、前記半導体装置のゲートに印加される電圧に基づいて、前記半導体のキャリア移動度および前記酸化膜の容量を決定することを特徴とすることを特徴とする半導体装置の評価方法。 - 金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を有する半導体装置の評価装置であって、
前記半導体装置のゲートに接続され、前記半導体装置のゲートに前記半導体装置の閾値電圧以上の一定のゲート電圧を印加する定電圧源を備え、
前記定電圧源によって前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得し、
前記半導体装置の高電位側に接続され、前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に一定電流を流す定電流源をさらに備え、
前記定電圧源によって前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記定電流源によって前記半導体装置に前記一定電流を流し、
前記一定電流に応じて前記半導体装置の高電位側と低電位側との間に印加された電圧を測定し、当該測定値に基づいて、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得し、
前記一定電流に応じて前記半導体装置の高電位側と低電位側との間に印加される電圧を、前記ゲート電圧と前記閾値電圧との差分未満とすることを特徴とする半導体装置の評価装置。 - 金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を有する半導体装置の評価装置であって、
前記半導体装置のゲートに接続され、前記半導体装置のゲートに前記半導体装置の閾値電圧以上の一定のゲート電圧を印加する定電圧源を備え、
前記定電圧源によって前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得し、
前記半導体装置の高電位側と低電位側との間に一定電圧を印加する第2の定電圧源を備え、
前記定電圧源によって前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記第2の定電圧源によって前記半導体装置の高電位側と低電位側との間に前記一定電圧を印加し、
前記一定電圧に応じて前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に流れる電流を測定し、当該測定値に基づいて、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得し、
前記一定電圧を、前記ゲート電圧と前記閾値電圧との差分未満とすることを特徴とする半導体装置の評価装置。 - 前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加する前に、前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に流れる電流、および、前記半導体装置のゲートに印加される電圧に基づいて、前記半導体のキャリア移動度および前記酸化膜の容量を決定することを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置の評価装置。
- 金属−酸化膜−半導体からなる絶縁ゲート構造を有する半導体装置の評価装置であって、
前記半導体装置のゲートに接続され、前記半導体装置のゲートに前記半導体装置の閾値電圧以上の一定のゲート電圧を印加する定電圧源を備え、
前記定電圧源によって前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加し続けたまま、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧を取得し、
前記半導体装置のゲートに前記ゲート電圧を印加する前に、前記半導体装置の高電位側から低電位側へ向かう方向に流れる電流、および、前記半導体装置のゲートに印加される電圧に基づいて、前記半導体のキャリア移動度および前記酸化膜の容量を決定することを特徴とする半導体装置の評価装置。 - 前記半導体装置は、半導体材料としてシリコンを用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 前記半導体装置は、半導体材料としてシリコンカーバイドを用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 前記半導体装置は、半導体材料としてゲルマニウムを用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 前記半導体装置は、半導体材料としてシリコンゲルマニウムを用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 前記半導体装置は、半導体材料としてガリウムヒ素を用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 前記半導体装置は、半導体材料として窒化ガリウムを用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 前記半導体装置は、半導体材料として酸化ガリウムを用いて構成されていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
- 所定情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記記憶部に予め記憶されたプログラムを実行させることによって、前記半導体装置のターンオン時の前記閾値電圧の測定を自動で行うことを特徴とする請求項5〜15のいずれか一つに記載の半導体装置の評価装置。
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