JPH07105429B2 - 電子デバイスの試験方法 - Google Patents
電子デバイスの試験方法Info
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- JPH07105429B2 JPH07105429B2 JP60048070A JP4807085A JPH07105429B2 JP H07105429 B2 JPH07105429 B2 JP H07105429B2 JP 60048070 A JP60048070 A JP 60048070A JP 4807085 A JP4807085 A JP 4807085A JP H07105429 B2 JPH07105429 B2 JP H07105429B2
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- electronic device
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/302—Contactless testing
- G01R31/305—Contactless testing using electron beams
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はVLSI等の電子デバイスの特性評価あるいは障害
検出を荷電ビームにより非接触状態で行う試験装置おぼ
び試験方法に関し、特にMOSキャパシタのゲートリーク
の値,pn接合の接合リークの値,MOSキャパシタの容量等
を測定する試験方法に関するものである。
検出を荷電ビームにより非接触状態で行う試験装置おぼ
び試験方法に関し、特にMOSキャパシタのゲートリーク
の値,pn接合の接合リークの値,MOSキャパシタの容量等
を測定する試験方法に関するものである。
今後の電子デバイスとりわけVLSI等の高品質かつ低価格
の実現のためには、サブミクロン領域での微細加工技術
および各製造段階途中における電子デバイスの試験装置
の開発，試験法の確立が不可欠である。従来の電子デバ
イスの電気的特性試験には、接触式の機械的探針法が用
いられてきたが、特に空間分解能の点からサブミクロン
領域への適用は不可能である。これに対処するために、
近年、高分解能の非接触式電子ビームテスタが用いられ
るようになってきた。上記の電子ビームテスタとして
は、たとえば、「電子プローブを使用するVLSI試験」
（VLSI TESTING USING ELECTRON PROBE,Scanning Elect
ron Microscopy,1979,vol.1,p.285）に記載されている
ものがある。
の実現のためには、サブミクロン領域での微細加工技術
および各製造段階途中における電子デバイスの試験装置
の開発，試験法の確立が不可欠である。従来の電子デバ
イスの電気的特性試験には、接触式の機械的探針法が用
いられてきたが、特に空間分解能の点からサブミクロン
領域への適用は不可能である。これに対処するために、
近年、高分解能の非接触式電子ビームテスタが用いられ
るようになってきた。上記の電子ビームテスタとして
は、たとえば、「電子プローブを使用するVLSI試験」
（VLSI TESTING USING ELECTRON PROBE,Scanning Elect
ron Microscopy,1979,vol.1,p.285）に記載されている
ものがある。
しかし従来のこの種の装置は、外部端子から接触式手段
により電子デバイスへテスト信号を入力しており、検出
手段としてのみ電子ビームを使用する装置であるため
に、完成品の機能検査等に用いられ、製造途中での試験
には用いられなかった。また、電圧コントラストを像と
して表示するか、またはある点の電位の時間変化を観察
するためのプローブとして電子ビームを用いており、電
圧の供給源としての電子ビームの使い方がなされていな
かった。
により電子デバイスへテスト信号を入力しており、検出
手段としてのみ電子ビームを使用する装置であるため
に、完成品の機能検査等に用いられ、製造途中での試験
には用いられなかった。また、電圧コントラストを像と
して表示するか、またはある点の電位の時間変化を観察
するためのプローブとして電子ビームを用いており、電
圧の供給源としての電子ビームの使い方がなされていな
かった。
このような問題点を解決するために本発明は、一次荷電
ビームを電子デバイスのpn接合を含む領域に照射し、電
子デバイス上の照射点の電位及び電子デバイスの基板か
ら試料台を介して流れる基板電流を測定して計算機に記
憶することによって基板電流の時間変化及び照射点電位
の時間変化を求めると共に、基板電流の時間変化及び前
記照射点電位の時間変化から基板電流の時間微分と照射
点電位の時間微分との比を求め、これに基づきpn接合の
良否の判定を行うようにした方法である。
ビームを電子デバイスのpn接合を含む領域に照射し、電
子デバイス上の照射点の電位及び電子デバイスの基板か
ら試料台を介して流れる基板電流を測定して計算機に記
憶することによって基板電流の時間変化及び照射点電位
の時間変化を求めると共に、基板電流の時間変化及び前
記照射点電位の時間変化から基板電流の時間微分と照射
点電位の時間微分との比を求め、これに基づきpn接合の
良否の判定を行うようにした方法である。
また、一次荷電ビームを電子デバイスのMOSキャパシタ
を含む領域に照射し、電子デバイス上の照射点の電位及
び電子デバイスの基板から試料台を介して流れる基板電
流を測定して計算機に記憶することによって基板電流の
時間変化を求めると共に、基板電流の時間微分と照射点
電位との比を求め、これに基づきMOSキャパシタの良否
の判定を行うようにした方法である。
を含む領域に照射し、電子デバイス上の照射点の電位及
び電子デバイスの基板から試料台を介して流れる基板電
流を測定して計算機に記憶することによって基板電流の
時間変化を求めると共に、基板電流の時間微分と照射点
電位との比を求め、これに基づきMOSキャパシタの良否
の判定を行うようにした方法である。
また、一次荷電ビームを電子デバイスの所定の位置に照
射し、電子デバイス上の照射点の電位及び電子デバイス
の基板から試料台を介して流れる基板電流を測定して計
算機に記憶することによって基板電流と照射点電位の時
間変化を求めると共に、基板電流の積分から求められた
電荷量の照射点電位に対する微分或いは電荷量の時間微
分と照射点電位の時間微分との比を求め、これに基づき
電子デバイスの容量の算出を行うようにした方法であ
る。
射し、電子デバイス上の照射点の電位及び電子デバイス
の基板から試料台を介して流れる基板電流を測定して計
算機に記憶することによって基板電流と照射点電位の時
間変化を求めると共に、基板電流の積分から求められた
電荷量の照射点電位に対する微分或いは電荷量の時間微
分と照射点電位の時間微分との比を求め、これに基づき
電子デバイスの容量の算出を行うようにした方法であ
る。
また、一次荷電ビームを電子デバイスの所定の位置に照
射する第１の工程と、所定の時間間隔毎に電子デバイス
上の照射点の電位と電子デバイスの基板から試料台を介
して流れる基板電流を測定して計算機に記憶する第２の
工程とを照射点電位が飽和するまで繰り返し、照射点電
位が飽和した時に基板電流が飽和しない場合は電子デバ
イスを不良と判断し、照射点電位が飽和した時に基板電
流が飽和する場合は電子デバイスを良と判断し、基板電
流の積分から求められた電荷量の照射点電位に対する微
分或いは電荷量の時間微分と照射点電位の時間微分との
比を求め、これに基づき電子デバイスの容量の算出を行
うようにした方法である。
射する第１の工程と、所定の時間間隔毎に電子デバイス
上の照射点の電位と電子デバイスの基板から試料台を介
して流れる基板電流を測定して計算機に記憶する第２の
工程とを照射点電位が飽和するまで繰り返し、照射点電
位が飽和した時に基板電流が飽和しない場合は電子デバ
イスを不良と判断し、照射点電位が飽和した時に基板電
流が飽和する場合は電子デバイスを良と判断し、基板電
流の積分から求められた電荷量の照射点電位に対する微
分或いは電荷量の時間微分と照射点電位の時間微分との
比を求め、これに基づき電子デバイスの容量の算出を行
うようにした方法である。
第４図〜第８図は本発明の原理を説明するための図であ
る。第４図は一次荷電ビームとして電子ビームを照射し
た場合の二次電子放出比δの加速電圧依存性を示してい
る。二次電子放出比δは試料の材質により数百ボルトか
ら二千ボルト程度までのいずれかの加速電圧でピークを
持ち、その以上の領域では加速電圧の増加と共に減少す
る。この加速電圧の大きさによって二次電子放出比δは
１よりも大きくなったり小さくなったりする。
る。第４図は一次荷電ビームとして電子ビームを照射し
た場合の二次電子放出比δの加速電圧依存性を示してい
る。二次電子放出比δは試料の材質により数百ボルトか
ら二千ボルト程度までのいずれかの加速電圧でピークを
持ち、その以上の領域では加速電圧の増加と共に減少す
る。この加速電圧の大きさによって二次電子放出比δは
１よりも大きくなったり小さくなったりする。
第５図はpn接合に荷電ビームを照射する場合の説明図で
ある。１は一次荷電ビーム、２は半導体基板、３は半導
体基板中に形勢されたウェル領域である。半導体基板２
がｎ型の場合にはウェル領域３はｐ型であり、半導体基
板２がｐ型の場合にはウェル領域３はｎ型である。
ある。１は一次荷電ビーム、２は半導体基板、３は半導
体基板中に形勢されたウェル領域である。半導体基板２
がｎ型の場合にはウェル領域３はｐ型であり、半導体基
板２がｐ型の場合にはウェル領域３はｎ型である。
第６図はpn接合に電子ビームを照射した場合の接合間の
電圧（チャージアップ電圧）と基板電流（接合リーク電
流）の関係の実測例を示した図である。ここでは、半導
体基板２はｎ型シリコン、ウェル領域３はｐ型である。
加速電圧は4kV、ビーム電流は200pAである。接合間の電
圧および基板電流は、時間とともに増加し飽和する。実
線は電子ビームを用いた測定による基板電流−接合間の
電圧の測定結果、破線が通常の機械的探針法を用いて測
定した結果である。実線の場合では電子ビームの電流値
を一定として測定しているのに対して破線の場合には電
極に加える電圧を一定として測定している。電圧を供給
するか電流を供給するかの違いによって基板電流の測定
値が異なり、本発明におけるような電流を供給する場合
の方が基板電流が大きく測定される。機械的探針法で電
流源を接続して同様の測定を行うと、破線のような電流
−電圧特性が得られる。第６図において、４はリークが
大きく不良である電子デバイスの電流−電圧特性、5,6
は良品の電子デバイスの電流−電圧特性である。不良の
電子デバイスでは途中から電位はほとんど上昇しないで
基板電流が急激に上昇する。これに対して良品の電子デ
バイスでは、基板電流は飽和するかピークをもった後に
減少する。接合リークによって電子デバイスの良否を判
定する場合には、基板電流Ｉの時間微分（dI/dt）と接
合間の電圧の時間微分（dV/dt）との比Ｇ＝dI/dVを求
め、Ｇの値がある値よりも大きいか小さいかで良否を判
定すればよい。すなわち正常なpn接合では、時間ととも
に基板電流は飽和しＧの値は小さくなる。接合リークが
大きいと基板電流は飽和しないでＧの値は大きくなる。
従って、Ｇの大小で接合リークの良否の判定ができる。
ここで、リークの有無はdI/dtだけ観察していても検出
できる。しかしこの基板電流が飽和するかどうかがわか
るまでには時間がかかり、Ｇ＝dI/dVを検出するほうが
早く電子デバイスの良否の判定を行うことができる。ま
た第６図に示すように電子ビームを用いた測定結果は、
時間とともに、機械的探針法を用いて電圧を供給した測
定結果に漸近している。従って、この電流−電圧特性か
ら接合リークの大小だけでなく、接合リークの値が定量
的に測定できる。
電圧（チャージアップ電圧）と基板電流（接合リーク電
流）の関係の実測例を示した図である。ここでは、半導
体基板２はｎ型シリコン、ウェル領域３はｐ型である。
加速電圧は4kV、ビーム電流は200pAである。接合間の電
圧および基板電流は、時間とともに増加し飽和する。実
線は電子ビームを用いた測定による基板電流−接合間の
電圧の測定結果、破線が通常の機械的探針法を用いて測
定した結果である。実線の場合では電子ビームの電流値
を一定として測定しているのに対して破線の場合には電
極に加える電圧を一定として測定している。電圧を供給
するか電流を供給するかの違いによって基板電流の測定
値が異なり、本発明におけるような電流を供給する場合
の方が基板電流が大きく測定される。機械的探針法で電
流源を接続して同様の測定を行うと、破線のような電流
−電圧特性が得られる。第６図において、４はリークが
大きく不良である電子デバイスの電流−電圧特性、5,6
は良品の電子デバイスの電流−電圧特性である。不良の
電子デバイスでは途中から電位はほとんど上昇しないで
基板電流が急激に上昇する。これに対して良品の電子デ
バイスでは、基板電流は飽和するかピークをもった後に
減少する。接合リークによって電子デバイスの良否を判
定する場合には、基板電流Ｉの時間微分（dI/dt）と接
合間の電圧の時間微分（dV/dt）との比Ｇ＝dI/dVを求
め、Ｇの値がある値よりも大きいか小さいかで良否を判
定すればよい。すなわち正常なpn接合では、時間ととも
に基板電流は飽和しＧの値は小さくなる。接合リークが
大きいと基板電流は飽和しないでＧの値は大きくなる。
従って、Ｇの大小で接合リークの良否の判定ができる。
ここで、リークの有無はdI/dtだけ観察していても検出
できる。しかしこの基板電流が飽和するかどうかがわか
るまでには時間がかかり、Ｇ＝dI/dVを検出するほうが
早く電子デバイスの良否の判定を行うことができる。ま
た第６図に示すように電子ビームを用いた測定結果は、
時間とともに、機械的探針法を用いて電圧を供給した測
定結果に漸近している。従って、この電流−電圧特性か
ら接合リークの大小だけでなく、接合リークの値が定量
的に測定できる。
この電子ビームを第７図に示すMOSキャパシタの金属電
極７に照射すると、二次電子放出比δ＞１ならば電子デ
バイスの電極７は正に帯電し、二次電子放出比δ＜１な
らば負に帯電する。このため時間とともに電極７の電位
は変化する。８は絶縁膜、９は半導体基板である。第８
図はこのMOSキャパシタに電子ビームを照射した場合の
電極電位7a,基板電流7bの時間変化の実測例である。半
導体基板９はシリコン、絶縁膜８は厚さ1200Åのシリコ
ン酸化膜であり、電極７は500μｍ角のポリシリコンで
ある。加速電圧は3kVであり、二次電子放出比δ＜１で
負に帯電する場合を示している。時間とともに電極電位
7aは負の方に変化している。その変化の仕方は指数関数
的であり、初め変化量が大きく徐々に減少し飽和してい
る。これに対して基板電流7bの変化量は、初め大きく、
その後徐々に減少しているが、基板電流自体は、正常な
MOSキャパシタでは、あるピーク値に達した後に零に減
少する。ゲートリークの多いMOSキャパシタでは基板電
流は零には減少しない。従って、ゲートリークの大小
は、接合リークの場合と同じようにＧの値の大小、ある
いは、（dI/dt）/Vの大小で検出することができる。な
お、MOSキャパシタの電極７を正に帯電させるには、二
次電子放出比δ＞１となる加速電圧で電子ビームを照射
するか、正に帯電したイオンビームを照射すればよい。
極７に照射すると、二次電子放出比δ＞１ならば電子デ
バイスの電極７は正に帯電し、二次電子放出比δ＜１な
らば負に帯電する。このため時間とともに電極７の電位
は変化する。８は絶縁膜、９は半導体基板である。第８
図はこのMOSキャパシタに電子ビームを照射した場合の
電極電位7a,基板電流7bの時間変化の実測例である。半
導体基板９はシリコン、絶縁膜８は厚さ1200Åのシリコ
ン酸化膜であり、電極７は500μｍ角のポリシリコンで
ある。加速電圧は3kVであり、二次電子放出比δ＜１で
負に帯電する場合を示している。時間とともに電極電位
7aは負の方に変化している。その変化の仕方は指数関数
的であり、初め変化量が大きく徐々に減少し飽和してい
る。これに対して基板電流7bの変化量は、初め大きく、
その後徐々に減少しているが、基板電流自体は、正常な
MOSキャパシタでは、あるピーク値に達した後に零に減
少する。ゲートリークの多いMOSキャパシタでは基板電
流は零には減少しない。従って、ゲートリークの大小
は、接合リークの場合と同じようにＧの値の大小、ある
いは、（dI/dt）/Vの大小で検出することができる。な
お、MOSキャパシタの電極７を正に帯電させるには、二
次電子放出比δ＞１となる加速電圧で電子ビームを照射
するか、正に帯電したイオンビームを照射すればよい。
第１図は本発明の電子デバイスの試験方法を適用した装
置の一実施例を示した図である。１は電子顕微鏡の鏡筒
部分（図示されない）から照射された電子ビーム、11は
電子デバイス、12は試料台である。13は電子デバイス11
の照射点電位としての電極電位を測定するためのエネル
ギー分析器、14は電子デバイスから放出された二次電子
を検出して電子ビームの照射位置を求めるための二次電
子検出器、15は基板電流を測定する電流計である。ここ
で、基板電流とは、電子ビーム１の照射によって電子デ
バイス11の基板から試料台12を介して流れる電流のこと
をいい、この電流測定のための特別な端子はデバイス上
にはない。16は上記基板電流の微分を求めるための微分
回路、17はエネルギー分析器13に加える分析電圧を発生
する電位測定回路であり、この分析電圧から電子デバイ
スの電極電位が測定できる。エネルギー分析器13につい
ては、たとえば、「定量的電位測定のための二次電子検
出システム」（Secondary Electron Detection Systems
for Quantitative Voltage Measurements,Scanning,19
83,vol.5,p.151）に記載されているものがある。18はこ
の照射点電位の時間微分を求める微分回路である。微分
回路16から出力される基板電流の時間微分と微分回路18
から出力される電極電位の時間微分との比を比算出手段
としての除算器19で求めて表示装置20に表示する。表示
装置21は基板電流−電極電位特性を表示するための表示
手段である。
置の一実施例を示した図である。１は電子顕微鏡の鏡筒
部分（図示されない）から照射された電子ビーム、11は
電子デバイス、12は試料台である。13は電子デバイス11
の照射点電位としての電極電位を測定するためのエネル
ギー分析器、14は電子デバイスから放出された二次電子
を検出して電子ビームの照射位置を求めるための二次電
子検出器、15は基板電流を測定する電流計である。ここ
で、基板電流とは、電子ビーム１の照射によって電子デ
バイス11の基板から試料台12を介して流れる電流のこと
をいい、この電流測定のための特別な端子はデバイス上
にはない。16は上記基板電流の微分を求めるための微分
回路、17はエネルギー分析器13に加える分析電圧を発生
する電位測定回路であり、この分析電圧から電子デバイ
スの電極電位が測定できる。エネルギー分析器13につい
ては、たとえば、「定量的電位測定のための二次電子検
出システム」（Secondary Electron Detection Systems
for Quantitative Voltage Measurements,Scanning,19
83,vol.5,p.151）に記載されているものがある。18はこ
の照射点電位の時間微分を求める微分回路である。微分
回路16から出力される基板電流の時間微分と微分回路18
から出力される電極電位の時間微分との比を比算出手段
としての除算器19で求めて表示装置20に表示する。表示
装置21は基板電流−電極電位特性を表示するための表示
手段である。
次に上記構成の試験装置の動作について説明する。まず
電子デバイス11上の所定の位置に電子ビーム１を照射す
る。これに伴って電子デバイス11の電極電位および基板
電圧が時間と共に変化する。この変化を測定し、基板電
流−電極電位特性を表示装置21に表示する。または、上
記基板電流，電極電位の時間変化を微分回路16,18で検
出し、基板電流の微分信号と電極電位の時間微分との比
を除算器19で求める。この除算器19のあとに差動アンプ
をおき、除算器19の出力と基準値を比較して、この基準
値よりも大きいかどうかで電子デバイスの良否判定を行
うこともできる。容量測定を行う場合には基板電流測定
用電流計15の出力と電極電位の時間微分との比を求める
ようにすればよい。なお本実施例においては微分回路1
6,18を用いているが、電流計15,電位測定回路17の出力
を計算機に入力し、微分計算を行う構成でもよい。
電子デバイス11上の所定の位置に電子ビーム１を照射す
る。これに伴って電子デバイス11の電極電位および基板
電圧が時間と共に変化する。この変化を測定し、基板電
流−電極電位特性を表示装置21に表示する。または、上
記基板電流，電極電位の時間変化を微分回路16,18で検
出し、基板電流の微分信号と電極電位の時間微分との比
を除算器19で求める。この除算器19のあとに差動アンプ
をおき、除算器19の出力と基準値を比較して、この基準
値よりも大きいかどうかで電子デバイスの良否判定を行
うこともできる。容量測定を行う場合には基板電流測定
用電流計15の出力と電極電位の時間微分との比を求める
ようにすればよい。なお本実施例においては微分回路1
6,18を用いているが、電流計15,電位測定回路17の出力
を計算機に入力し、微分計算を行う構成でもよい。
第２図は本発明の試験方法の一実施例を示したフローチ
ャートである。この試験方法においては、基板電流およ
び電極電位を測定し、この測定データを計算機に入力
し、計算処理により電子デバイスの良否判定，容量測定
を行っている。まずステップ30においてビームの位置合
わせを行った後、ステップ31においてビーム照射を開始
するとともにタイマをスタートする。この後ステップ32
において、時間t,基板電流I,電極電位Ｖをステップ33に
示すある時間間隔ごとに測定し、計算機のメモリに記憶
する。この時間間隔は一定でもよいが、第８図に示した
ように荷電ビーム照射直後は照射点電位，基板電流の時
間変化が大きいので、初めは時間間隔を短くし、電極電
位が飽和してきたら時間間隔を長くするようにした方が
効率的である。ステップ34において照射点電位が飽和し
てきたら一次荷電ビームの照射，タイマを停止しステッ
プ35へ進む。電極電位が飽和しても基板電流が飽和しな
い場合はリークが多い場合であるので、ステップ35から
ステップ40へ進む。ステップ40において一次荷電ビーム
の照射，タイマを停止し、ステップ41においてゲートリ
ーク大と判断する。この場合容量の測定は行わない。ス
テップ35において基板電流が飽和したらステップ36に進
み、一次荷電ビームの照射，タイマを停止する。次にス
テップ37において基板電流Ｉの時間積分から電荷量Ｑの
時間変化を次式により求める。
ャートである。この試験方法においては、基板電流およ
び電極電位を測定し、この測定データを計算機に入力
し、計算処理により電子デバイスの良否判定，容量測定
を行っている。まずステップ30においてビームの位置合
わせを行った後、ステップ31においてビーム照射を開始
するとともにタイマをスタートする。この後ステップ32
において、時間t,基板電流I,電極電位Ｖをステップ33に
示すある時間間隔ごとに測定し、計算機のメモリに記憶
する。この時間間隔は一定でもよいが、第８図に示した
ように荷電ビーム照射直後は照射点電位，基板電流の時
間変化が大きいので、初めは時間間隔を短くし、電極電
位が飽和してきたら時間間隔を長くするようにした方が
効率的である。ステップ34において照射点電位が飽和し
てきたら一次荷電ビームの照射，タイマを停止しステッ
プ35へ進む。電極電位が飽和しても基板電流が飽和しな
い場合はリークが多い場合であるので、ステップ35から
ステップ40へ進む。ステップ40において一次荷電ビーム
の照射，タイマを停止し、ステップ41においてゲートリ
ーク大と判断する。この場合容量の測定は行わない。ス
テップ35において基板電流が飽和したらステップ36に進
み、一次荷電ビームの照射，タイマを停止する。次にス
テップ37において基板電流Ｉの時間積分から電荷量Ｑの
時間変化を次式により求める。
次にステップ38において、容量ＣをＣ（ｔ）＝（dQ/d
t）／（dV/dt）あるいはＣ（ｔ）＝dQ/dVにより求め
る。ここでビーム電流が一定の場合にはＣ（ｔ）＝I/
（dV/dt）により容量を求めてもよい。次にステップ39
において、この容量Ｃあるいは容量Ｃ−電極電位Ｖをプ
ロット表示し、この試験方法における処理を終了する。
第３図は本実施例により測定した容量Ｃ−電極電位Ｖプ
ロットである。測定に用いた電子デバイスは、ｎ型シリ
コン基板上の1200Åの酸化膜の上に形成したポリシリコ
ンゲートのMOSキャパシタであり、ゲート金属は500μｍ
角である。実線は電子ビームによる測定結果，破線は機
械的探針法を用いたqusistaticC−Ｖ測定の結果であ
る。電極電位の低い領域すなわちビーム照射直後の領域
は、電子ビームを用いた方法の方が容量が急激に変化し
ており、２つの実験結果はあまり一致していないが、電
極電位が飽和する領域では両者の絶対値はよく一致して
いる。従って電位が飽和した領域で容量の絶対値の測定
ができる。また電位が飽和していない領域では、容量の
増加の割合，立ち上がりからMOSキャパシタのVFBの異常
等が検出できる。
t）／（dV/dt）あるいはＣ（ｔ）＝dQ/dVにより求め
る。ここでビーム電流が一定の場合にはＣ（ｔ）＝I/
（dV/dt）により容量を求めてもよい。次にステップ39
において、この容量Ｃあるいは容量Ｃ−電極電位Ｖをプ
ロット表示し、この試験方法における処理を終了する。
第３図は本実施例により測定した容量Ｃ−電極電位Ｖプ
ロットである。測定に用いた電子デバイスは、ｎ型シリ
コン基板上の1200Åの酸化膜の上に形成したポリシリコ
ンゲートのMOSキャパシタであり、ゲート金属は500μｍ
角である。実線は電子ビームによる測定結果，破線は機
械的探針法を用いたqusistaticC−Ｖ測定の結果であ
る。電極電位の低い領域すなわちビーム照射直後の領域
は、電子ビームを用いた方法の方が容量が急激に変化し
ており、２つの実験結果はあまり一致していないが、電
極電位が飽和する領域では両者の絶対値はよく一致して
いる。従って電位が飽和した領域で容量の絶対値の測定
ができる。また電位が飽和していない領域では、容量の
増加の割合，立ち上がりからMOSキャパシタのVFBの異常
等が検出できる。
異常説明したように本発明は、一次荷電ビームを電子デ
バイスの所定の位置にに照射し、電子デバイス上の照射
点の電位及び電子デバイスの基板から試料台を介して流
れる基板電流を測定して計算機に記憶することによって
基板電流の時間変化及び照射点電位の時間変化を求め、
基板電流の時間変化及び照射点電位の時間変化から基板
電流の時間微分と照射点電位の時間微分との比、或いは
基板電流の時間微分と照射点電位との比を求めることに
より、電子デバイスの良否を、非接触かつ特別な電極を
電子デバイスに用意せずに、判定できると共に電子デバ
イスの検査をその製造途中で行うことができるという効
果がある。
バイスの所定の位置にに照射し、電子デバイス上の照射
点の電位及び電子デバイスの基板から試料台を介して流
れる基板電流を測定して計算機に記憶することによって
基板電流の時間変化及び照射点電位の時間変化を求め、
基板電流の時間変化及び照射点電位の時間変化から基板
電流の時間微分と照射点電位の時間微分との比、或いは
基板電流の時間微分と照射点電位との比を求めることに
より、電子デバイスの良否を、非接触かつ特別な電極を
電子デバイスに用意せずに、判定できると共に電子デバ
イスの検査をその製造途中で行うことができるという効
果がある。
さらに、基板電流の積分から求められた電荷量の照射点
電位に対する微分或いは電荷量の時間微分と照射点電位
の時間微分との比を求めることにより、非接触で電子デ
バイスの容量の測定を行うことができる効果もある。
電位に対する微分或いは電荷量の時間微分と照射点電位
の時間微分との比を求めることにより、非接触で電子デ
バイスの容量の測定を行うことができる効果もある。
第１図は本発明に係わる電子デバイスの試験方法を適用
した装置の一実施例を示す系統図、第２図は本発明に係
わる電子デバイスの試験方法の一実施例を説明するため
のフローチャート、第３図はMOSキャパシタの容量Ｃ−
電極電位Ｖ特性を示すグラフ、第４図は二次電子放出比
δの加速電圧依存性を示すグラフ、第５図はpn接合に荷
電ビームを照射する場合の説明図、第６図はチャージア
ップ電圧−接合リーク電流特性を示すグラフ、第７図は
MOSキャパシタの構造を示す断面図、第８図はMOSキャパ
シタにおける照射時間−電極電位，基板電流特性を示す
グラフである。 １……一次荷電ビーム、2,9……半導体基板、３……ウ
ェル領域、７……金属電極、８……絶縁膜、11……電子
デバイス、12……試料台、13……エネルギー分析器、14
……二次電子検出器、15……電流計、16,18……微分回
路、17……電位測定回路、19……除算回路、20,21……
表示装置。
した装置の一実施例を示す系統図、第２図は本発明に係
わる電子デバイスの試験方法の一実施例を説明するため
のフローチャート、第３図はMOSキャパシタの容量Ｃ−
電極電位Ｖ特性を示すグラフ、第４図は二次電子放出比
δの加速電圧依存性を示すグラフ、第５図はpn接合に荷
電ビームを照射する場合の説明図、第６図はチャージア
ップ電圧−接合リーク電流特性を示すグラフ、第７図は
MOSキャパシタの構造を示す断面図、第８図はMOSキャパ
シタにおける照射時間−電極電位，基板電流特性を示す
グラフである。 １……一次荷電ビーム、2,9……半導体基板、３……ウ
ェル領域、７……金属電極、８……絶縁膜、11……電子
デバイス、12……試料台、13……エネルギー分析器、14
……二次電子検出器、15……電流計、16,18……微分回
路、17……電位測定回路、19……除算回路、20,21……
表示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤波 明平 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話公社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 島津 信生 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話公社厚木電気通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−196539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−81075（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−8314（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭59−2181（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】一次荷電ビームを電子デバイスのpn接合を
含む領域に照射し、前記電子デバイス上の照射点の電位
及び前記電子デバイスの基板から試料台を介して流れる
基板電流を測定して計算機に記憶することによって前記
基板電流の時間変化及び前記照射点電位の時間変化を求
めると共に、前記基板電流の時間変化及び前記照射点電
位の時間変化から前記基板電流の時間微分と前記照射点
電位の時間微分との比を求め、これに基づき前記pn接合
の良否の判定を行うことを特徴とする電子デバイスの試
験方法。 - 【請求項２】一次荷電ビームを電子デバイスのMOSキャ
パシタを含む領域に照射し、前記電子デバイス上の照射
点の電位及び前記電子デバイスの基板から試料台を介し
て流れる基板電流を測定して計算機に記憶することによ
って前記基板電流の時間変化を求めると共に、前記基板
電流の時間微分と前記照射点電位との比を求め、これに
基づき前記MOSキャパシタの良否の判定を行うことを特
徴とする電子デバイスの試験方法。 - 【請求項３】一次荷電ビームを電子デバイスの所定の位
置に照射し、前記電子デバイス上の照射点の電位及び前
記電子デバイスの基板から試料台を介して流れる基板電
流を測定して計算機に記憶することによって前記基板電
流と照射点電位の時間変化を求めると共に、前記基板電
流の積分から求められた電荷量の照射点電位に対する微
分あるいは前記電荷量の時間微分と前記照射点電位の時
間微分との比を求め、これに基づき電子デバイスの容量
の算出を行うことを特徴とする電子デバイスの試験方
法。 - 【請求項４】一次荷電ビームを電子デバイスの所定の位
置に照射する第１の工程と、所定の時間間隔毎に前記電
子デバイス上の照射点の電位と前記電子デバイスの基板
から試料台を介して流れる基板電流を測定して計算機に
記憶する第２の工程とを前記照射点電位が飽和するまで
繰り返し、 前記照射点電位が飽和した時に前記基板電流が飽和しな
い場合は前記電子デバイスを不良と判断し、 前記照射点電位が飽和した時に前記基板電流が飽和する
場合は前記電子デバイスを良と判断し、前記基板電流の
積分から求められた電荷量の照射点電位に対する微分あ
るいは前記電荷量の時間微分と前記照射点電位の時間微
分との比を求め、これに基づき電子デバイスの容量の算
出を行うことを特徴とする電子デバイスの試験方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048070A JPH07105429B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 電子デバイスの試験方法 |
| EP86301721A EP0196804B1 (en) | 1985-03-11 | 1986-03-11 | Method and apparatus for testing integrated electronic device |
| DE8686301721T DE3677034D1 (de) | 1985-03-11 | 1986-03-11 | Methode und geraet zum testen eines integrierten elektronischen bauteils. |
| US07/166,763 US4980639A (en) | 1985-03-11 | 1988-03-03 | Method and apparatus for testing integrated electronic device |
| US07/592,560 US5097204A (en) | 1985-03-11 | 1990-10-03 | Method and apparatus for evaluating the capacitance of an integrated electronic device using an e beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048070A JPH07105429B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 電子デバイスの試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61207028A JPS61207028A (ja) | 1986-09-13 |
| JPH07105429B2 true JPH07105429B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=12793083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60048070A Expired - Lifetime JPH07105429B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 電子デバイスの試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105429B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066118A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の故障解析方法 |
| KR102032071B1 (ko) * | 2015-09-02 | 2019-10-14 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 회로 검사 방법 및 시료 검사 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5481075A (en) * | 1977-11-24 | 1979-06-28 | Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Method of detecting article image using electron beam |
-
1985
- 1985-03-11 JP JP60048070A patent/JPH07105429B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61207028A (ja) | 1986-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |