JPH06201761A - 絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法 - Google Patents
絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法Info
- Publication number
- JPH06201761A JPH06201761A JP34930992A JP34930992A JPH06201761A JP H06201761 A JPH06201761 A JP H06201761A JP 34930992 A JP34930992 A JP 34930992A JP 34930992 A JP34930992 A JP 34930992A JP H06201761 A JPH06201761 A JP H06201761A
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- Japan
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- insulating film
- gate insulating
- dielectric breakdown
- measurement
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- Pending
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- Testing Relating To Insulation (AREA)
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】定電圧ＴＤＤＢ測定結果（Ｔbd）と、定電流Ｔ
ＤＤＢ測定によって得られる結果に相当する結果（Ｑb
d）を同時に取得することが可能な絶縁膜の経時絶縁破
壊特性測定方法を提供する。 【構成】ゲート絶縁膜２に一定電圧を印加すると共に、
当該ゲート絶縁膜２を単位時間毎に流れる電荷量（Ｑb
d' ）を算出して加算し、当該ゲート絶縁膜２が絶縁破
壊に到るまでの時間（Ｔbd）と、当該絶縁破壊に到るま
での間に当該ゲート絶縁膜２を通過する電荷量（Ｑbd）
と、を同時に取得する。
ＤＤＢ測定によって得られる結果に相当する結果（Ｑb
d）を同時に取得することが可能な絶縁膜の経時絶縁破
壊特性測定方法を提供する。 【構成】ゲート絶縁膜２に一定電圧を印加すると共に、
当該ゲート絶縁膜２を単位時間毎に流れる電荷量（Ｑb
d' ）を算出して加算し、当該ゲート絶縁膜２が絶縁破
壊に到るまでの時間（Ｔbd）と、当該絶縁破壊に到るま
での間に当該ゲート絶縁膜２を通過する電荷量（Ｑbd）
と、を同時に取得する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜の経時絶縁破壊
特性測定方法に係り、特に、定電圧ＴＤＤＢ（Time Dep
endent Dielectric Breakdown ）測定結果と定電流ＴＤ
ＤＢ測定によって得られるのと同等な結果（Ｑbd；Char
ge to Breakdown ）とを同時に取得する絶縁膜の経時絶
縁破壊特性測定方法に関する。
特性測定方法に係り、特に、定電圧ＴＤＤＢ（Time Dep
endent Dielectric Breakdown ）測定結果と定電流ＴＤ
ＤＢ測定によって得られるのと同等な結果（Ｑbd；Char
ge to Breakdown ）とを同時に取得する絶縁膜の経時絶
縁破壊特性測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor ）のゲート絶
縁膜の信頼性を評価する方法として、一般的に、定電圧
ＴＤＤＢ測定や定電流ＴＤＤＢ測定等のように、ゲート
絶縁膜の経時的な絶縁破壊特性を測定する方法が用いら
れている。
Semiconductor Field Effect Transistor ）のゲート絶
縁膜の信頼性を評価する方法として、一般的に、定電圧
ＴＤＤＢ測定や定電流ＴＤＤＢ測定等のように、ゲート
絶縁膜の経時的な絶縁破壊特性を測定する方法が用いら
れている。
【０００３】前記定電圧ＴＤＤＢ測定は、ゲート絶縁膜
に破壊耐圧以下の一定電圧を長時間印加し続けると、そ
の印加時間に依存して前記ゲート絶縁膜が破壊するとい
う経時破壊現象を利用した信頼性評価方法であり、当該
ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起こすまでの時間（Ｔbd）を
測定することで、当該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の評価を
行っている。
に破壊耐圧以下の一定電圧を長時間印加し続けると、そ
の印加時間に依存して前記ゲート絶縁膜が破壊するとい
う経時破壊現象を利用した信頼性評価方法であり、当該
ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起こすまでの時間（Ｔbd）を
測定することで、当該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の評価を
行っている。
【０００４】また、前記定電流ＴＤＤＢ測定は、ゲート
絶縁膜に一定量の電流を印加し続けると、その印加時間
に依存して前記ゲート絶縁膜が破壊するという経時的破
壊現象を利用した信頼性評価方法であり、当該ゲート絶
縁膜が絶縁破壊を起こすまででの時間を測定してこの間
に当該ゲート絶縁膜を通過した電荷量（Ｑbd）を測定す
ることで、当該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の評価を行って
いる。
絶縁膜に一定量の電流を印加し続けると、その印加時間
に依存して前記ゲート絶縁膜が破壊するという経時的破
壊現象を利用した信頼性評価方法であり、当該ゲート絶
縁膜が絶縁破壊を起こすまででの時間を測定してこの間
に当該ゲート絶縁膜を通過した電荷量（Ｑbd）を測定す
ることで、当該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の評価を行って
いる。
【０００５】そして、前記いずれの測定方法も、経時的
な絶縁破壊現象を測定するため、測定に要する時間が長
くかかることから、実際にゲート絶縁膜の信頼性評価を
行う場合は、前記定電圧ＴＤＤＢ測定または定電流ＴＤ
ＤＢ測定のいずれか一方のみを行う場合が多い。
な絶縁破壊現象を測定するため、測定に要する時間が長
くかかることから、実際にゲート絶縁膜の信頼性評価を
行う場合は、前記定電圧ＴＤＤＢ測定または定電流ＴＤ
ＤＢ測定のいずれか一方のみを行う場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、ＡとＢの二つのサンプルについて、定電圧ＴＤＤＢ
測定を行って得た結果と、定電流ＴＤＤＢ測定を行って
得た結果では、サンプルＡとサンプルＢの優劣関係が異
なる場合があるとい問題があった。従って、従来のよう
に定電圧ＴＤＤＢ測定または定電流ＴＤＤＢ測定のいず
れか一方のみを行って得られた結果に基づいて、ゲート
絶縁膜の絶縁耐性評価を行うことは、信頼性に欠けると
いう問題があった。
ば、ＡとＢの二つのサンプルについて、定電圧ＴＤＤＢ
測定を行って得た結果と、定電流ＴＤＤＢ測定を行って
得た結果では、サンプルＡとサンプルＢの優劣関係が異
なる場合があるとい問題があった。従って、従来のよう
に定電圧ＴＤＤＢ測定または定電流ＴＤＤＢ測定のいず
れか一方のみを行って得られた結果に基づいて、ゲート
絶縁膜の絶縁耐性評価を行うことは、信頼性に欠けると
いう問題があった。
【０００７】また、前記測定の信頼性を得るために、同
一サンプルについて定電圧ＴＤＤＢ測定及び定電流ＴＤ
ＤＢ測定の両方を行うと、測定時間が非常に長くかか
り、効率が悪いという問題あった。本発明は、このよう
な問題を解決することを課題とするものであり、定電圧
ＴＤＤＢ測定結果（Ｔbd）と、定電流ＴＤＤＢ測定によ
って得られる結果に相当する結果（Ｑbd）を同時に取得
することが可能な絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法を
提供することを目的とする。
一サンプルについて定電圧ＴＤＤＢ測定及び定電流ＴＤ
ＤＢ測定の両方を行うと、測定時間が非常に長くかか
り、効率が悪いという問題あった。本発明は、このよう
な問題を解決することを課題とするものであり、定電圧
ＴＤＤＢ測定結果（Ｔbd）と、定電流ＴＤＤＢ測定によ
って得られる結果に相当する結果（Ｑbd）を同時に取得
することが可能な絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板とゲート電極との間に介在す
るゲート絶縁膜の経時絶縁破壊特性を測定する方法にお
いて、前記ゲート絶縁膜に一定電圧を印加すると共に、
当該ゲート絶縁膜を単位時間毎に流れる電荷量を算出し
て加算し、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊に到るまでの時
間（Ｔbd）と、当該絶縁破壊に到るまでの間に当該ゲー
ト絶縁膜を通過する電荷量（Ｑbd）と、を同時に取得す
ることを特徴とする絶縁膜の経時絶縁膜破壊特性測定方
法を提供するものである。
め、本発明は、半導体基板とゲート電極との間に介在す
るゲート絶縁膜の経時絶縁破壊特性を測定する方法にお
いて、前記ゲート絶縁膜に一定電圧を印加すると共に、
当該ゲート絶縁膜を単位時間毎に流れる電荷量を算出し
て加算し、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊に到るまでの時
間（Ｔbd）と、当該絶縁破壊に到るまでの間に当該ゲー
ト絶縁膜を通過する電荷量（Ｑbd）と、を同時に取得す
ることを特徴とする絶縁膜の経時絶縁膜破壊特性測定方
法を提供するものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、前記ゲート絶縁膜に一定電圧
を印加し続けて、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起こす
までの時間を測定し、該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の評価
を行う定電圧ＴＤＤＢ測定を行う際に、当該ゲート絶縁
膜を流れる電流値を単位時間毎にモニタし、これに基づ
いて当該単位時間毎に流れる電荷量を算出し、得られた
データを加算することで、当該絶縁破壊に到るまでの間
に当該ゲート絶縁膜を通過する電荷量（Ｑbd）を取得す
ることができる。従って、定電圧ＴＤＤＢ測定の結果と
同時に、定電流ＴＤＤＢ測定によって得られる結果に相
当する結果（Ｑbd）も得ることができるため、両者の測
定に必要な測定時間を大幅に短縮することができる。
を印加し続けて、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起こす
までの時間を測定し、該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の評価
を行う定電圧ＴＤＤＢ測定を行う際に、当該ゲート絶縁
膜を流れる電流値を単位時間毎にモニタし、これに基づ
いて当該単位時間毎に流れる電荷量を算出し、得られた
データを加算することで、当該絶縁破壊に到るまでの間
に当該ゲート絶縁膜を通過する電荷量（Ｑbd）を取得す
ることができる。従って、定電圧ＴＤＤＢ測定の結果と
同時に、定電流ＴＤＤＢ測定によって得られる結果に相
当する結果（Ｑbd）も得ることができるため、両者の測
定に必要な測定時間を大幅に短縮することができる。
【００１０】なお、前記単位時間を短く設定すること
で、より高精度なＱbdを得ることができる。
で、より高精度なＱbdを得ることができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１は、ゲート絶縁膜に定電圧ＴＤＤ
Ｂ測定を行った際のゲート電流の経時変化及び単位時間
毎に流れる電荷量を示す図、図２は、ゲート絶縁膜に定
電圧ＴＤＤＢ測定を行う方法を示す構成図である。
照して説明する。図１は、ゲート絶縁膜に定電圧ＴＤＤ
Ｂ測定を行った際のゲート電流の経時変化及び単位時間
毎に流れる電荷量を示す図、図２は、ゲート絶縁膜に定
電圧ＴＤＤＢ測定を行う方法を示す構成図である。
【００１２】図２に示すように、半導体基板１とゲート
電極３との間に介在するゲート絶縁膜２に、一定の電圧
（本実施例では、−２０Ｖ）を、当該ゲート絶縁膜２が
絶縁破壊を起こすまで印加し続ける。この時、図１に示
すように、当該ゲート絶縁膜を流れる電流値を単位時間
（本実施例では１秒間）毎にモニタし、これに基づいて
当該単位時間毎に流れる電荷量（Ｑbd’）を算出する。
この作業を前記ゲート絶縁膜２が絶縁破壊を起こすまで
繰り返し、得られたデータ（Ｑbd'1，Ｑbd'2，Ｑbd'3，
・・・Ｑbd'n，但し、ｎは正数）を加算する。このゲー
ト絶縁膜２が絶縁破壊を起こすまでに得られた電荷量
（Ｑbd’）の和 が通常の定電流ＴＤＤＢ測定で得られる電荷量（Ｑbd）
となる。
電極３との間に介在するゲート絶縁膜２に、一定の電圧
（本実施例では、−２０Ｖ）を、当該ゲート絶縁膜２が
絶縁破壊を起こすまで印加し続ける。この時、図１に示
すように、当該ゲート絶縁膜を流れる電流値を単位時間
（本実施例では１秒間）毎にモニタし、これに基づいて
当該単位時間毎に流れる電荷量（Ｑbd’）を算出する。
この作業を前記ゲート絶縁膜２が絶縁破壊を起こすまで
繰り返し、得られたデータ（Ｑbd'1，Ｑbd'2，Ｑbd'3，
・・・Ｑbd'n，但し、ｎは正数）を加算する。このゲー
ト絶縁膜２が絶縁破壊を起こすまでに得られた電荷量
（Ｑbd’）の和 が通常の定電流ＴＤＤＢ測定で得られる電荷量（Ｑbd）
となる。
【００１３】このように、定電圧ＴＤＤＢ測定結果と同
時に、定電流ＴＤＤＢ測定で得られるのと同等な結果を
得ることができた。図３に、本発明による定電圧ＴＤＤ
Ｂ測定から得たＱbdと、通常の定電流ＴＤＤＢ測定から
得たＱbdの同一サンプルによる比較を示す。図３から、
本発明による定電圧ＴＤＤＢ測定から得たＱbdと、通常
の定電流ＴＤＤＢ測定から得たＱbdは、同等の結果とな
ることが確認された。これより、本発明によって得たＱ
bdは、通常の定電流ＴＤＤＢ測定結果と同等の値を得る
ことができることが立証された。
時に、定電流ＴＤＤＢ測定で得られるのと同等な結果を
得ることができた。図３に、本発明による定電圧ＴＤＤ
Ｂ測定から得たＱbdと、通常の定電流ＴＤＤＢ測定から
得たＱbdの同一サンプルによる比較を示す。図３から、
本発明による定電圧ＴＤＤＢ測定から得たＱbdと、通常
の定電流ＴＤＤＢ測定から得たＱbdは、同等の結果とな
ることが確認された。これより、本発明によって得たＱ
bdは、通常の定電流ＴＤＤＢ測定結果と同等の値を得る
ことができることが立証された。
【００１４】なお、本実施例では、電流値を１秒間毎に
モニタしたが、これに限らず、単位時間の設定は、所望
により行ってよく、また、特に、単位時間を短く設定す
ることで、より正確なデータを得ることができる。
モニタしたが、これに限らず、単位時間の設定は、所望
により行ってよく、また、特に、単位時間を短く設定す
ることで、より正確なデータを得ることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る絶縁
膜の経時絶縁破壊特性測定方法は、ゲート絶縁膜に一定
電圧を印加し続けて、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起
こすまでの時間を測定し、該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の
評価を行う定電圧ＴＤＤＢ測定を行う際に、当該ゲート
絶縁膜を流れる電流値を単位時間毎にモニタし、これに
基づいて当該単位時間毎に流れる電荷量を算出し、得ら
れたデータを加算するため、当該絶縁破壊に到るまでの
間に当該ゲート絶縁膜を通過する電荷量（Ｑbd）を取得
することができる。従って、定電圧ＴＤＤＢ測定の結果
と同時に、定電流ＴＤＤＢ測定によって得られるのと同
等な結果を得ることができる。この結果、絶縁膜の信頼
性試験を短時間で行うことができると共に、正確な結果
を簡単に得ることができる。
膜の経時絶縁破壊特性測定方法は、ゲート絶縁膜に一定
電圧を印加し続けて、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起
こすまでの時間を測定し、該ゲート絶縁膜の絶縁耐性の
評価を行う定電圧ＴＤＤＢ測定を行う際に、当該ゲート
絶縁膜を流れる電流値を単位時間毎にモニタし、これに
基づいて当該単位時間毎に流れる電荷量を算出し、得ら
れたデータを加算するため、当該絶縁破壊に到るまでの
間に当該ゲート絶縁膜を通過する電荷量（Ｑbd）を取得
することができる。従って、定電圧ＴＤＤＢ測定の結果
と同時に、定電流ＴＤＤＢ測定によって得られるのと同
等な結果を得ることができる。この結果、絶縁膜の信頼
性試験を短時間で行うことができると共に、正確な結果
を簡単に得ることができる。
【図１】ゲート絶縁膜に定電圧ＴＤＤＢ測定を行った際
のゲート電流の経時変化及び単位時間毎に流れる電荷量
を示す図である。
のゲート電流の経時変化及び単位時間毎に流れる電荷量
を示す図である。
【図２】ゲート絶縁膜に定電圧ＴＤＤＢ測定を行う方法
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図３】本発明に係る定電圧ＴＤＤＢ測定から得たＱbd
と、通常の定電流ＴＤＤＢ測定から得たＱbdとの比較を
示す図である。
と、通常の定電流ＴＤＤＢ測定から得たＱbdとの比較を
示す図である。
１ 半導体基板 ２ ゲート絶縁膜 ３ ゲート電極
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板とゲート電極との間に介在す
るゲート絶縁膜の経時絶縁破壊特性を測定する方法にお
いて、 前記ゲート絶縁膜に一定電圧を印加すると共に、当該ゲ
ート絶縁膜を単位時間毎に流れる電荷量を算出して加算
し、当該ゲート絶縁膜が絶縁破壊に到るまでの時間（Ｔ
bd）と、当該絶縁破壊に到るまでの間に当該ゲート絶縁
膜を通過する電荷量（Ｑbd）と、を同時に取得すること
を特徴とする絶縁膜の経時絶縁膜破壊特性測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34930992A JPH06201761A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34930992A JPH06201761A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201761A true JPH06201761A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18402902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34930992A Pending JPH06201761A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 絶縁膜の経時絶縁破壊特性測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06201761A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2296778A (en) * | 1994-12-31 | 1996-07-10 | Hyundai Electronics Ind | A method for testing the reliability of a dielectric film on semiconductor substrate |
| EP0789249A2 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-13 | Nec Corporation | Test method and apparatus for semiconductor element |
| CN1315129C (zh) * | 2003-09-05 | 2007-05-09 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 磁头装置及其制造方法 |
| US7863922B2 (en) | 2008-02-07 | 2011-01-04 | Seiko Instruments Inc. | Evaluation method of insulating film and measurement circuit thereof |
| CN102820241A (zh) * | 2012-08-29 | 2012-12-12 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 氧化物介质层经时绝缘击穿可靠性测试方法 |
| CN105742200A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-06 | 上海华力微电子有限公司 | 一种提升经时击穿测试有效性的方法 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34930992A patent/JPH06201761A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2296778A (en) * | 1994-12-31 | 1996-07-10 | Hyundai Electronics Ind | A method for testing the reliability of a dielectric film on semiconductor substrate |
| GB2296778B (en) * | 1994-12-31 | 2000-04-05 | Hyundai Electronics Ind | Method for measuring breakdown properties of dielectric film |
| EP0789249A2 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-13 | Nec Corporation | Test method and apparatus for semiconductor element |
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| CN102820241B (zh) * | 2012-08-29 | 2017-04-05 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 氧化物介质层经时绝缘击穿可靠性测试方法 |
| CN105742200A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-06 | 上海华力微电子有限公司 | 一种提升经时击穿测试有效性的方法 |
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