JPH0521422B2 - - Google Patents
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- JPH0521422B2 JPH0521422B2 JP12517885A JP12517885A JPH0521422B2 JP H0521422 B2 JPH0521422 B2 JP H0521422B2 JP 12517885 A JP12517885 A JP 12517885A JP 12517885 A JP12517885 A JP 12517885A JP H0521422 B2 JPH0521422 B2 JP H0521422B2
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- thin film
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- pulse voltage
- insulator thin
- insulating thin
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- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体素子のゲートなどの絶縁体薄
膜のように、時間依存性を有する絶縁破壊特性を
短時間に、しかも非破壊で評価するための絶縁体
薄膜の評価方法に関するものである。
膜のように、時間依存性を有する絶縁破壊特性を
短時間に、しかも非破壊で評価するための絶縁体
薄膜の評価方法に関するものである。
時間依存性を有する半導体素子のゲート用絶縁
体薄膜の絶縁破壊特性（Time Dependent
Dielecric Breakdown、以下TDDBと称す）を
評価する方法としては、例えば電子通信学会技術
報告SSD82−149（1982年）における松川、平山、
河津、中田等による「TDDB法によるゲート酸
化膜の信頼性評価」と題する文献において論じら
れているように、高電界を所定時間印加して生き
残つたものだけを良品とするものが知られてい
る。この方法は直接ゲート用絶縁膜のTDDBを
評価し得るものであるが、実使用時の電界よりも
はるかに大きい電界が10秒間〜100秒間程度印加
されることから、良品ゲート絶縁体薄膜をも劣化
させるという不具合がある。
体薄膜の絶縁破壊特性（Time Dependent
Dielecric Breakdown、以下TDDBと称す）を
評価する方法としては、例えば電子通信学会技術
報告SSD82−149（1982年）における松川、平山、
河津、中田等による「TDDB法によるゲート酸
化膜の信頼性評価」と題する文献において論じら
れているように、高電界を所定時間印加して生き
残つたものだけを良品とするものが知られてい
る。この方法は直接ゲート用絶縁膜のTDDBを
評価し得るものであるが、実使用時の電界よりも
はるかに大きい電界が10秒間〜100秒間程度印加
されることから、良品ゲート絶縁体薄膜をも劣化
させるという不具合がある。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、時間依存性のある絶縁体薄膜のTDDBを
非破壊で、しかも短時間に評価し得る絶縁体薄膜
の評価方法を供するにある。
くし、時間依存性のある絶縁体薄膜のTDDBを
非破壊で、しかも短時間に評価し得る絶縁体薄膜
の評価方法を供するにある。
この目的のため本発明は、絶縁体薄膜に薄膜自
体を劣化させない程度のパルス電圧を短時間印加
した際での充電電流を低周波成分を除去した状態
で測定し、その電流波形時間依存性絶縁破壊の前
兆である高周波成分が含まれているか否かを検出
することによつて絶縁体薄膜のTDDBを評価す
るようにしたものである。
体を劣化させない程度のパルス電圧を短時間印加
した際での充電電流を低周波成分を除去した状態
で測定し、その電流波形時間依存性絶縁破壊の前
兆である高周波成分が含まれているか否かを検出
することによつて絶縁体薄膜のTDDBを評価す
るようにしたものである。
以下、本発明を第１図から第３図により説明す
る。
る。
先ず本発明に係る絶縁体薄膜評価装置の構成に
ついて説明する。第１図はその一例での構成を被
評価物とともに示したものである。本例での被評
価物１はＰ形シリコン半導体素子基板２上に二酸
化シリコンゲート用絶縁体薄膜３、ポリシリコン
電極４が図示の如く積層形成されたものであつ
て、これには電流検出抵抗６を介しパルス電圧発
生回路５より所定パルス幅（本例では1msに設
定）のパルス電圧が印加されるものとなつてい
る。パルス電圧が印加された場合被評価物１には
電流検出用抵抗６を介し充電電流を流入するが、
この際での充電電流を電流検出用抵抗６によつて
検出したうえハイパスフイルタ７、増幅器８を介
し波形観測装置（例えばシンクロスコープ）９で
以て観察するようにしたものである。なお、ハイ
パスフイルタの遮断周波数cはゲート用絶縁体薄
膜３の設計値容量と充電電流検出用抵抗６の抵抗
値から求まる時定数によつて決められ、本例では
遮断周波数cは100kHzに設定されたものとなつ
ている。
ついて説明する。第１図はその一例での構成を被
評価物とともに示したものである。本例での被評
価物１はＰ形シリコン半導体素子基板２上に二酸
化シリコンゲート用絶縁体薄膜３、ポリシリコン
電極４が図示の如く積層形成されたものであつ
て、これには電流検出抵抗６を介しパルス電圧発
生回路５より所定パルス幅（本例では1msに設
定）のパルス電圧が印加されるものとなつてい
る。パルス電圧が印加された場合被評価物１には
電流検出用抵抗６を介し充電電流を流入するが、
この際での充電電流を電流検出用抵抗６によつて
検出したうえハイパスフイルタ７、増幅器８を介
し波形観測装置（例えばシンクロスコープ）９で
以て観察するようにしたものである。なお、ハイ
パスフイルタの遮断周波数cはゲート用絶縁体薄
膜３の設計値容量と充電電流検出用抵抗６の抵抗
値から求まる時定数によつて決められ、本例では
遮断周波数cは100kHzに設定されたものとなつ
ている。
さて、パルス電圧が印加された場合について詳
細に第２図を用い説明すれば、ゲート用絶縁体薄
膜３にパルス電圧発生回路５からパルス幅が1ms
であつて、ポリシリコン電極４が負となるような
単発パルス電圧（例えば17V）が印加されること
によつて、ゲート用絶縁体薄膜３には電流検出用
抵抗６で制限される充電電流が流れるが、この充
電電流は波形観測装置９で観測波形（）〜
（）の如く観測されるところとなるものである。
これら観測波形（）〜（）のうち観測波形
（）は良品のゲート用絶縁体薄膜３が示す基本
波形であり、残りは不良と考えられるものの波形
となつている。図示の如く不良の場合には基本波
形に更に高周波成分１１〜１４が重畳されたもの
となつていることが判る。即ち、不良の場合には
パルス電圧印加開始時での高周波成分以外にも高
周波電流成分がその発生時期、ピーク値が一般に
ランダムなものとして発生されるようになつてい
るものである。このランダムに発生する高周波電
流成分の存在を以て不良として評価するわけであ
る。なお、ランダムに発生する高周波電流は、パ
ルス電圧印加中ゲート用絶縁体薄膜３内部におい
て徐々にトラツプされたキヤリアが瞬間的に放電
することによつて発生すると考えられている。
細に第２図を用い説明すれば、ゲート用絶縁体薄
膜３にパルス電圧発生回路５からパルス幅が1ms
であつて、ポリシリコン電極４が負となるような
単発パルス電圧（例えば17V）が印加されること
によつて、ゲート用絶縁体薄膜３には電流検出用
抵抗６で制限される充電電流が流れるが、この充
電電流は波形観測装置９で観測波形（）〜
（）の如く観測されるところとなるものである。
これら観測波形（）〜（）のうち観測波形
（）は良品のゲート用絶縁体薄膜３が示す基本
波形であり、残りは不良と考えられるものの波形
となつている。図示の如く不良の場合には基本波
形に更に高周波成分１１〜１４が重畳されたもの
となつていることが判る。即ち、不良の場合には
パルス電圧印加開始時での高周波成分以外にも高
周波電流成分がその発生時期、ピーク値が一般に
ランダムなものとして発生されるようになつてい
るものである。このランダムに発生する高周波電
流成分の存在を以て不良として評価するわけであ
る。なお、ランダムに発生する高周波電流は、パ
ルス電圧印加中ゲート用絶縁体薄膜３内部におい
て徐々にトラツプされたキヤリアが瞬間的に放電
することによつて発生すると考えられている。
第３図はゲート用絶縁体薄膜に約11MV／cmの
一定電界を印加した場合に、そのゲート用絶縁体
薄膜が絶縁破壊に至る時間を本発明によつて評価
された用品、不良品について示したものである。
図示の如く異常波形のものは絶縁破壊時間が極め
て短いことが判る。このようにパルス状電圧印加
時での過渡電流を観測することによつて、市場で
故障や不良が発生すると予想される半導体メモリ
装置をその初期に判定、選別し得るものである。
しかも、本発明による方法では短時間の電圧パル
スしか印加しなことから、絶縁体薄膜の品質に悪
影響を及ぼすことがない非破壊検査となつてお
り、その分歩留り向上が図れることになる。
一定電界を印加した場合に、そのゲート用絶縁体
薄膜が絶縁破壊に至る時間を本発明によつて評価
された用品、不良品について示したものである。
図示の如く異常波形のものは絶縁破壊時間が極め
て短いことが判る。このようにパルス状電圧印加
時での過渡電流を観測することによつて、市場で
故障や不良が発生すると予想される半導体メモリ
装置をその初期に判定、選別し得るものである。
しかも、本発明による方法では短時間の電圧パル
スしか印加しなことから、絶縁体薄膜の品質に悪
影響を及ぼすことがない非破壊検査となつてお
り、その分歩留り向上が図れることになる。
以上説明したように本発明による場合は、時間
依存性のある絶縁体薄膜のTDDBを非破壊で、
しかも短時間に評価し得、歩留り向上が図れるば
かりか、信頼性の高い半導体メモリ装置などが得
られるという効果がある。
依存性のある絶縁体薄膜のTDDBを非破壊で、
しかも短時間に評価し得、歩留り向上が図れるば
かりか、信頼性の高い半導体メモリ装置などが得
られるという効果がある。
第１図は、本発明に係る絶縁体薄膜評価装置の
一例での構成を被評価物とともに示す図、第２図
は、被評価物への印加電圧に対する充電電流の観
測波形を示す図、第３図は、被評価物に一定の電
界を印加した場合に絶縁破壊に至る時間を良品、
不良品について示す図である。 １……被評価物、５……パルス電圧発生回路、
６……電流検出用抵抗、７……ハイパスフイル
タ、８……増幅器、９……波形観測装置。
一例での構成を被評価物とともに示す図、第２図
は、被評価物への印加電圧に対する充電電流の観
測波形を示す図、第３図は、被評価物に一定の電
界を印加した場合に絶縁破壊に至る時間を良品、
不良品について示す図である。 １……被評価物、５……パルス電圧発生回路、
６……電流検出用抵抗、７……ハイパスフイル
タ、８……増幅器、９……波形観測装置。
Claims (1)
- １ 絶縁体薄膜に該薄膜自体を劣化させない程度
の大きさをもつたパルス電圧を短時間印加した際
での充電電流を低周波成分を除去した状態で測定
し、測定された電流波形より時間依存性絶縁破壊
の前兆としての高周波電流成分の存否を検出する
ことによつて、絶縁体薄膜の時間依存性絶縁破壊
特性を評価することを特徴とする絶縁体薄膜の評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12517885A JPS61284654A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 絶縁体薄膜の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12517885A JPS61284654A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 絶縁体薄膜の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61284654A JPS61284654A (ja) | 1986-12-15 |
| JPH0521422B2 true JPH0521422B2 (ja) | 1993-03-24 |
Family
ID=14903824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12517885A Granted JPS61284654A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 絶縁体薄膜の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61284654A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0457013A3 (en) * | 1990-04-16 | 1992-03-04 | National Semiconductor Corporation | Ferroelectric capacitor test structure for chip die |
| KR100515880B1 (ko) * | 1998-05-08 | 2005-12-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 게이트 산화막 항복 전압 측정 방법 |
| KR102114103B1 (ko) * | 2018-11-05 | 2020-05-22 | 주식회사 아바코 | 산화물 반도체 박막 검사장치 및 산화물 반도체 박막 검사방법 |
-
1985
- 1985-06-11 JP JP12517885A patent/JPS61284654A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61284654A (ja) | 1986-12-15 |
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