JPH09330964A - 半導体装置の寿命推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な半導体装置の寿命推定手法により、寿
命推定に要する時間を短縮し、さらに寿命推定精度を高
める。 【解決手段】 ある電気的ストレス条件下で２つ以上の
異なる基板温度Ｔ１，Ｔ２でストレス試験を行い、半導
体装置が使用不可能となる時間ｔ１，ｔ２を測定し、式
Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝＝Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2
）｝にも戸津委ｔれ定数αを決定する。次に、上記ス
トレス試験とは異なる電気的ストレス条件下でのストレ
ス試験を行い、半導体装置が使用不可能となる時間ｔを
測定し、これらの結果から、電気的ストレスの量と積Ｔ
｛α＋ｌｏｇ（ｔ）｝との関係をグラフ上に表して、こ
の関係を利用して半導体装置の寿命を推定する。加速試
験データをもとに、１つのグラフ上で、あらゆる環境で
の寿命推定を行うので、寿命の推定に要する時間が短縮
され、かつ最小限の測定点数で高精度の寿命推定手法を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の寿命
推定方法に係り、特に極薄ゲート酸化膜及び配線材料の
寿命評価方法の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴い、半導
体装置の信頼性が重要視されている。例えば、ＭＯＳＦ
ＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Trans
istor）のゲート酸化膜の信頼性は、半導体装置自身の
特性を決定するため、多くの研究がなされている。一
方、ゲート酸化膜の薄膜化も急速に進展し、０．２５μ
ｍレベル以降のトランシスタでは、ゲート酸化膜厚は６
ｎｍ以下となり、いかに良好な特性を持つゲート酸化膜
を形成するか、あるいはプロセス中のプラズマ等による
ゲート酸化膜のダメージをいかに緩和するかが重要な技
術事項となってきている。

【０００３】また、デバイス開発に要する時間も、微細
化に伴って増加し、そのため、投資コストも増大してき
ている。デバイスが市場に出るまでの時間を律速する工
程として信頼性評価、あるいは信頼性認定がある。信頼
性認定とは、加速的にデバイスを破壊させ、寿命をその
データから推定し、実動作環境つまりユーザの使用状態
における寿命を保証することである。半導体デバイスが
微細化されるにしたがってこの信頼性認定に要する時間
も増大しており、それが半導体デバイスのコストに大き
な影響を与えている。

【０００４】以下、従来の信頼性評価のための加速試験
について図面を参照しながら説明する。なお、上記の加
速試験とは、ゲート酸化膜の場合、ストレスとなる電界
強度及び環境温度を通常の状態より大きくして行うとい
うものであり、例えば、印加する電界強度を１０ＭＶ／
ｃｍ程度、基板温度を１５０℃のような状態で加速試験
を行っている。その試験について、以下、概略的に説明
する。

【０００５】まず、第１に、特定の電界を印加してお
き、その状態で環境温度を様々に変化させてゲート絶縁
膜の寿命を測定する試験を行なう。そして、図１５に示
すようなグラフを作成する。図１５は、ゲート絶縁膜に
特定の電界（電界Ｆ＝Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 の場合）を印加
した際において、環境温度Ｔを変化させ、この環境温度
Ｔの変化に伴うゲート絶縁膜の信頼性パラメータの変化
を示したものである。上記信頼性パラメータとは、例え
ばゲート絶縁膜が破壊するまでの時間と相関関係を有す
るパラメータであり、その値が大きい程信頼性が高いこ
とを示すものである。図１５から明らかなように、環境
温度Ｔが高くなればなるほど、信頼性パラメータは小さ
くなる。そして、図１５のグラフにおいて、温度Ｔの変
化に対する信頼性パラメータの傾きが温度加速係数（活
性化エネルギー）を示していることになる。

【０００６】次に、特定の環境温度Ｔ１において、電界
強度Ｆを様々に変化させてゲート絶縁膜の寿命を測定す
る試験を行なう。そして、図１６に示すようなグラフを
作成する。図１６は、特定の環境温度Ｔｏにおいて、ゲ
ート絶縁膜に印加する電界強度Ｆを変化させ、この電界
強度Ｆの変化に伴うゲート絶縁膜の信頼性パラメータの
変化を示したものである。図１６における信頼性パラメ
ータも、上記図１５に示す信頼性パラメータと同様に、
その値が大きい程信頼性が高いものを示すものである。
図１６から明らかなように、電界強度Ｆを高くすればす
るほど、信頼性パラメータは小さくなる。そして、図１
６のグラフにおいて、電界強度Ｆの変化に対する信頼性
パラメータの傾きが電界加速係数を示していることにな
る。

【０００７】上述のように、電気的ストレスである電界
強度Ｆを変化させ、あるいは、環境温度である基板温度
Ｔを変化させ、それぞれ、”電界加速係数と温度加速係
数（活性化エネルギー）”を求めた後、実動作領域を想
定して、それら得られたデータを外挿して寿命を決定す
る。

【０００８】具体的には、図１６において、電界強度を
実動作領域までグラフを延長し（図１６においてグラフ
を電界強度が小さくなる方向（破線で示す方向）へ延長
する）、その電界強度Ｆｏにおける信頼性パラメータの
値から寿命を求め、その結果に図１５で得られた温度加
速係数の値を考慮して、最終的にゲート絶縁膜の寿命を
推定する。すなわち、電界加速係数を計算するデータ
と、温度加速係数（活性化エネルギー）を計算するデー
タとの２つのデータを用いて半導体装置のゲート絶縁膜
等の寿命推定を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなゲート絶縁膜に代表される半導体装置の寿命推定
の方法では、寿命の推定手順そのものが複雑であり繁雑
な手間を要する。特に、電界加速係数を計算するデータ
と、温度加速係数（活性化エネルギー）を計算するデー
タとの２つのデータが必要であるので、グラフ数の増大
によりデータ数が膨大な量になって、簡便に信頼性認定
を行うことができなかった。

【００１０】また、活性化エネルギー及び電界加速係数
の異なる種類の材料の信頼性を同じパラメータで表現す
ることができなかった。

【００１１】本発明の第１の目的は、斯かる点に鑑み、
ゲート酸化膜や金属配線の信頼性寿命推定に際し、ある
環境下での加速試験データをもとに、１つのグラフ上で
あらゆる環境での寿命推定を行える簡便な半導体装置の
寿命推定方法を提供することにある。

【００１２】さらに、近年、電界加速係数と温度加速係
数（活性化エネルギー）に相関があることが判明してき
た。例えば、活性化エネルギーΔＥ（ｅＶ）は電界強度
Ｆ（ＭＶ／ｃｍ）の関数として表される。すなわち、下
記式 ΔＥ＝ΔＥ（Ｆ） で表現される。

【００１３】図１７は、これまで報告されている電界強
度と活性化エネルギーとの関係に関して報告された実験
結果を整理した図である。同図からわかるように、活性
化エネルギーΔＥは電界強度Ｆの減少とともに増加する
傾向がある。このことは、半導体装置の微細化に伴い、
トランジスタ等を低電圧で動作させるようになると活性
化エネルギーが増大することを意味する。なお、同図に
示すデータは、それぞれ参考文献、"Suehle"IEEE/Inter
national Reliability Physics Symposium(IRPS) '94,
p.120, "McPherson" J. Electrochem. Soc. Vol.132,
p.1903 (1985),"Prendergast" IEEE/IRPS '95, p.124,
"Boyko" IEEE/IRPS '89, p.1 ）に開示されているデ
ータである。

【００１４】このような場合には、活性化エネルギーΔ
Ｅについて、加速試験環境下の電界強度テスト（Ｆテス
ト）で求めた値と実動作領域Ｆopにおける値との間に食
い違いが生じてしまい、正確な寿命の評価ができなくな
る。すなわち、このような場合には、別にΔＥ（Ｆ）を
求めるためのデータを得る必要があり、寿命推定に要す
る時間が増大する。

【００１５】本発明の第２の目的は、活性化エネルギー
を利用して寿命推定を行うに際し、測定精度の悪化を招
くことなく、短時間の測定で寿命推定を行える手法を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が講じた手段は、ある温度条件でストレス強度
を変えた加速試験と上記のストレス強度と同じ強度で温
度を変えた試験とを行い、その得られた寿命をもとに、
ある関係式を利用して、１つのグラフ上に全てのデータ
を表す方法である。

【００１７】具体的に、本発明では、請求項１に記載さ
れる第１の半導体装置の寿命推定方法に関する手段と、
請求項２に記載される第２の半導体装置の寿命推定方法
に関する手段と、請求項３に記載される第３の半導体装
置の寿命推定方法に関する手段と、この第１，第２又は
第３の半導体装置の寿命推定方法に関する手段を応用し
た請求項４〜８に記載される手段とを講じている。

【００１８】本発明の第１の半導体装置の寿命推定方法
は、請求項１に記載されているように、所定温度下で電
気的ストレスが所定強度だけ印加されたときの半導体装
置の寿命を推定する方法であって、上記半導体装置を少
なくとも相異なる２つの温度Ｔ１，Ｔ２に保持した状態
で、上記半導体装置に上記電気的ストレスを上記所定強
度とは異なる第１の強度だけ印加したときに、上記半導
体装置がそれぞれ使用不可能となる時間ｔ1 ，ｔ2 をそ
れぞれ求める第１のステップと、上記第１のステップに
より得られた結果を用いて、下記式 Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2 ）｝＝Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2
）｝ に基づき定数αを決定する第２のステップと、上記半導
体装置を温度Ｔに保持した状態で、上記半導体装置に上
記電気的ストレスを上記第１の強度とは異なる第２の強
度だけ印加したときに上記半導体装置が使用不可能とな
る時間ｔを求める第３のステップと、上記第２のステッ
プで得られた上記定数αと、上記第３のステップにおい
て得られた温度Ｔと上記使用不可能となる時間ｔとを用
いて、上記電気的ストレスの強度と積Ｔ｛α＋ｌｏｇ
（ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌ
ｏｇ（ｔ2 ）｝との関係をグラフ上に記す第４のステッ
プと、上記電気的ストレスの強度と積Ｔ｛α＋ｌｏｇ
（ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌ
ｏｇ（ｔ2 ）｝との関係を利用して、上記半導体装置に
上記所定温度下で上記電気的ストレスを所定強度だけ印
加したときの上記半導体装置の寿命を決定する第５のス
テップとを備えている。

【００１９】この方法によると、例えばゲート酸化膜に
対して、少なくとも２種類のデバイス温度Ｔ１，Ｔ２で
ストレス印加による加速試験（例えば注入電流密度Ｊ1
（ｍＡ／ｃｍ2 ））が行われて、半導体装置の破壊まで
の時間ｔ1 、ｔ2 が求められる。

【００２０】次に、上記の方法により得られたデータを
元に、Ｔ１｛α＋ｌｏｇ（ｔ1）｝＝Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ
（ｔ2 ））より定数αが求められる。

【００２１】次に、基板温度Ｔ、電流密度Ｊとしたとき
の、ｌｏｇ（Ｊ）に対するＴ（α＋ｌｏｇ（ｔ）），Ｔ
1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2
）｝の関係がプロットされ、実動作領域のＪｏ，Ｔｏ
まで外挿することにより、寿命ｔが決定される。

【００２２】上記ｌｏｇ（Ｊ）に対するＴ（α＋ｌｏｇ
（ｔ）），Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌ
ｏｇ（ｔ2 ）｝の関係は、１つの直線上に乗るため、寿
命推定が簡単に行うことができ、あらゆる環境下での寿
命推定が１つのグラフ上で行うことが可能となる。

【００２３】また、活性化エネルギーなどにストレス強
度（電界）依存性がある場合には、従来方法よりも精度
の高い寿命推定が可能になる。さらに、上記の手順を最
適化することにより、さらに精度の向上を図ることがで
きる。

【００２４】本発明の第２の半導体装置の寿命推定方法
は、請求項２に記載されているように、所定温度下で電
気的ストレスが所定強度だけ印加されたときの半導体装
置の寿命を推定する方法であって、上記半導体装置を少
なくとも相異なる２つの温度Ｔ１，Ｔ２に保持した状態
で、上記半導体装置に上記電気的ストレスを上記所定強
度とは異なる第１の強度だけ印加したときに、上記半導
体装置がそれぞれ使用不可能となる時間ｔ1 ，ｔ2 をそ
れぞれ求める第１のステップと、上記第１のステップに
より得られた結果を用いて、温度加速係数である活性化
エネルギーΔＥを決定する第２のステップと、上記半導
体装置を上記温度Ｔ１，Ｔ２とは異なる温度Ｔ３に保持
した状態で、上記半導体装置に上記電気的ストレスを上
記第１の強度とは異なる第２の強度だけ印加したとき
に、上記半導体装置が使用不可能となる時間ｔ３を求め
る第３のステップと、上記各ステップでそれぞれ得られ
た上記活性化エネルギーΔＥ及び上記使用不可能となる
時間ｔ２，ｔ３を用いて、下記式 α＝（ΔＥ／２ｋ）・（１／Ｔ2 ＋１／Ｔ3 ）・（１／
ｌｎ１０）−ｌｏｇ（ｔ2 ×ｔ3 ） により定数αを決定する第４のステップと、上記第２の
ステップで得られた上記定数αと、上記第３のステップ
において得られた温度Ｔと上記使用不可能となる時間ｔ
とを用いて、上記電気的ストレスの強度Ｅと積Ｔ｛α＋
ｌｏｇ（ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝，Ｔ2
｛α＋ｌｏｇ（ｔ2 ）｝との関係をグラフ上に記す第５
のステップと、上記第５のステップで得られた上記電気
的ストレスの強度Ｅと積Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔ）｝，Ｔ1
｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2 ）｝
との関係を利用して上記半導体装置の寿命を決定する第
６のステップとを備えている。

【００２５】この方法によると、まず、第２のステップ
で、第１のステップによる試験結果から、温度加速係数
である活性化エネルギーΔＥが求められるが、この活性
化エネルギーΔＥの値は電気的ストレスに対する依存性
を無視して求められる。

【００２６】そこで、第４のステップでは、」第１のス
テップと第３のステップとにおける試験結果を利用し
て、家政科エネルギーの電気的ストレスに対する依存性
を考慮して推定を行うようような補正を行う。

【００２７】その場合、第１の手順として、電気的スト
レスが第１の強度でデバイス温度がｔ１のときの試験
と、電気的ストレスの強度が第２の強度でデバイス温度
がＴ３のときの試験とを利用して、活性化エネルギーの
電気的ストレスに対する依存性を求めることができるは
ずである。また、第２の手順として、電気的ストレスが
第１の強度でデバイス温度がＴ２のときの試験と、電気
的ストレスの強度が第２の強度でデバイス温度がＴ３の
ときの試験とを利用しても、活性化エネルギーの電気的
ストレスに対する依存性を求めることができるはずであ
る。ここで、上記αを求める式に基づいて求められたα
は、上記第１の手順による補正と第２の手順による補正
とを行った結果得られるであろう２つのα値の平均値と
なる。すなわち、精度の高いαの値が得られたことにな
る。

【００２８】したがって、３つの試験条件における試験
結果を利用して、活性化エネルギーが電気的ストレスの
強度に対する依存性がある場合に確実にその依存性を考
慮した推定を行うことができる。すなわち、温度加速係
数である活性化エネルギーなどに電気的ストレス特に電
界強度に対する依存性がある場合には、上記第１の寿命
推定方法よりも精度の高い寿命推定が可能になる。

【００２９】本発明の第３の半導体装置の寿命推定方法
は、請求項３に記載されているように、あらかじめ想定
される活性化エネルギーΔＥの電気的ストレスの強度Ｆ
に対する依存性ΔＥ（Ｆ）と電気的ストレスの強度Ｆに
関する加速係数γを用いた関係式 ΔＥ（Ｆop）−ΔＥ（Ｆtest）＞（ｌｎ１０／２）・Ｔ
test・γ（Ｆtest−Ｆop） に基づいて最適な寿命評価試験方法を選択する方法であ
る。

【００３０】この方法により、電気的ストレスの強度に
対する依存性が半導体装置の種類や使用条件によって異
なることがあるが、どのような場合にも常に最も精度の
高い寿命推定を行うことができる。

【００３１】さらに、以下の各請求項のごとく、上記請
求項１，２又は３の手順を最適化することにより、さら
に精度の向上を図ることができる。

【００３２】請求項４に記載されているように、請求項
１又は２において、上記使用不可能となる時間を、上記
電気的ストレスを受ける半導体装置中のいずれか１つの
部材が破壊するのに要する時間とすることができる。

【００３３】請求項５に記載されているように、請求項
１，２，３又は４において、上記半導体装置がＭＩＳＦ
ＥＴである場合、上記電気的ストレスを上記ＭＩＳＦＥ
Ｔ中のゲート絶縁膜に印加することができる。

【００３４】請求項６に記載されているように、請求項
１，２，３又は４において、上記電気的ストレスを、上
記半導体装置中の金属配線に印加することができる。

【００３５】請求項７に記載されているように、請求項
１又は２において、上記電気的ストレスを一定の注入電
流密度とすることができる。請求項８に記載されている
ように、請求項１又は２において、上記電気的ストレス
を一定の電圧とすることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、第１の実施形態における半導
体装置の寿命推定方法について説明する前に、まず本実
施形態に係る寿命推定方法の特徴部分であるプロット方
法の正当性について、ゲート酸化膜（厚み８ｎｍ）を例
にとって説明する。続いて、寿命推定精度の向上のため
の最適測定手法についても説明する。

【００３７】一般に、ゲート酸化膜の絶縁破壊までの時
間ｔは、基板温度Ｔと注入電流密度Ｊに大きく依存す
る。図１及び図２は、その一例を示す特性図である。図
１には破壊までの時間ｔと一定の注入電流密度Ｊの累積
値である破壊電荷量Ｑbdと基板温度Ｔとの関係が、図２
には破壊電荷量Ｑbdと一定の注入電流密度Ｊとの関係が
それぞれ示されている。ただし、ゲート絶縁膜にストレ
スをかける１つの手段の１つが電流であり、その他に一
定の電圧を印加することも可能である。

【００３８】まず、図１に示す各パラメータＴ，Ｑbd間
の関係から、下記アレーニウスの関係式 Ｑbd＝Ｑbd0 ・ｅｘｐ（ΔＥ／ｋＴ） （１） が得られる。ただし、ｋはボルツマン定数、ΔＥは活性
化エネルギーである。

【００３９】一方、図２に示す特性からは、下記式 Ｑbd＝Ａ・Ｊ^-B （２） の関係が得られる。ただし、Ｂは定数である。ここで、
式（１）の両辺の対数を取ると、 ｌｏｇ（Ｑbd）＝ｌｏｇ（Ｑbd0 ）＋ΔＥ／ｋＴ （３） となる。ここで、さらに式（３）を変形するとともに、
下記式（４）〜（６） Ｑbd＝Ｊ・ｔbd （４） Ｐ＝ΔＥ／Ｋ （５） α＝ｌｏｇ（Ｊ）−ｌｏｇ（Ｑbd0 ） （６） を考慮して整理すると、下記式（７） Ｐ＝Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝ （７） が成立する。

【００４０】ところで、上記式（６）より、ある基板温
度Ｔに対して、ｌｏｇ（Ｑbd）はｌｏｇ（Ｊ）と線形関
係にあることがわかるので、結局、式（７）の右辺とｌ
ｏｇ（Ｊ）との関係も線形である。したがって、ｌｏｇ
（Ｊ）を横軸に式（７）の右辺を縦軸にとったグラフは
直線になることがわかる。本発明は、斯かる点に着目し
て、実験結果を１つのグラフ上に表すことにより、寿命
推定を簡便に行うようにしたものである。

【００４１】以上の事項に基づいて、以下では、上記モ
デルを利用した実施形態における半導体装置の寿命推定
方法について図面を参照しながら具体的に説明する。

【００４２】図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態におけ
る半導体装置の寿命推定を行なう装置の概略図を示した
ものであり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部を詳細に記
載したものである。図３（ｂ）に示すように、半導体基
板１０の上に、ゲート酸化膜２０が形成されており、ゲ
ート酸化膜２０の上にゲート電極２１が形成されてい
る。すなわち、半導体基板１０とゲート酸化膜２０とゲ
ート電極２１とによりＭＯＳキャパシタが構成されてい
る。なお、ここでは、例えばゲート電極２１の面積は５
μｍ² であり、ゲート酸化膜２１の膜厚は１０ｎｍであ
る。また、図３（ａ）に示すように、装置は、半導体基
板１０を載置するためのウエハステージ１１と、ウエハ
ステージ１１の温度を調節する温度調整機構１２と、ゲ
ート電極２１に印加する電流を供給するための電流源１
３と、電流が印加されている間のゲート電極２１の電圧
を測定するための電圧モニター１４と、ゲート電極２１
に電流を印加するためのプローブ１５と、半導体基板１
０を接地させるためのプローブ１６と、ゲート酸化膜２
０が破壊したときを判定して電流注入を停止する制御系
１７と、モニター１９とを備えている。ただし、半導体
基板１０を接地させるには、ウエハステージ１１の側か
ら行なってもよい。

【００４３】以下、本実施形態における寿命推定のため
の動作について、図５のフローチャートに沿って説明す
る。

【００４４】まず、ステップＳＴ１で、ＭＯＳキャパシ
タが形成された半導体基板１０上のゲート電極２１に電
流源１３より定電流Ｊの注入を行なう。注入する電流密
度Ｊは、２０，１００ｍＡ／ｃｍ2 の２種類である。基
板温度Ｔは３５℃（Ｔ１＝３０８Ｋ）に設定されてい
る。この時、ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜２０に印
加されているゲート電圧を電圧モニター１４を用いて時
間に対してプロットし、破壊までの時間ｔbd1 、ｔbd2
（ｓｅｃ）を測定する。次に、基板温度Ｔを変えて（Ｔ
3 ＝４２３Ｋ）、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ² で同様に破
壊までの時間ｔbd3 を測定する。

【００４５】次に、ステップＳＴ１２で、以上の実験を
行って得られた時間と基板温度から、下記式 Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd1 ）｝＝Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd2 ）｝ （８） を解いて、定数αを求める。その結果、本実施形態で
は、ゲート酸化膜厚１０ｎｍに対してα＝０．５４７が
得られた。

【００４６】次に、ステップＳＴ１３で、この得られた
定数αを用いて、Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝の値を各測
定環境で得られたデータに基づき計算し、さらに、ステ
ップＳＴ１４で、図４に示すように、その時の電流密度
Ｊ（ｍＡ／ｃｍ² ）に対して、Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔb
d）｝を計算し、プロットする。同図から明かなよう
に、Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝に対して電流密度Ｊが１
つの直線に乗っていることが分かる。

【００４７】そして、ステップＳＴ１５で、使用状態に
おける基板温度Ｔと注入電流密度Ｊとに対する半導体装
置の寿命を推定する。

【００４８】ここで、半導体装置の使用時の実動作にお
ける状態として、基板温度３７３Ｋ、電流密度１０^-6ｍ
Ａ／ｃｍ² を想定した時、Ｊ＝１０^-9においてＴ｛α＋
ｌｏｇ（ｔbd）｝は約３２００（１０年保証の場合）と
なる。図４における直線を右側に延長すると、直線はこ
の点（１０^-6、３２００）より上にあることがわかる。
従って、信頼性は保証されることになる。一方、プラズ
マ処理などでダメージを受けた酸化膜は、１０年保証に
は疑問が残る結果になり、同図に示すように「不良品」
と判断する。

【００４９】図６，図７は、上述の実験と同様の実験を
ゲート酸化膜の厚みを変えて行って結果得られた電流密
度ＪとＴ｛ｌｏｇ（ｔbd）｝との関係を示すグラフであ
る。図６のグラフは厚み８ｎｍのゲート酸化膜に対して
得られたものであり、図７のグラフは厚み６ｎｍのゲー
ト酸化膜に対して得られたものである。図４，図６，図
７の一連のグラフからもわかるように、一定電流密度Ｊ
と積Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝の関係は線形性を示し、
１つのグラフ上で、温度加速係数、ストレス強度に関す
る加速係数を含めた形で信頼性認定が可能になる。

【００５０】上記の方法により、半導体装置の寿命推定
あるいは信頼性認定を簡便に行うことができる。すなわ
ち、少なくとも４点における試験を必要としていた従来
の推定方法に比べ、本実施形態では、３回の試験によっ
て寿命推定を行うことができる。つまり、信頼性寿命試
験では、１回の試験に対して１０００時間程度の時間が
必要であり、非常に長期間に亘る試験を必要とし、しか
も１つの試験用サンプルを作成するためにも多大の手間
と時間とを要するので、この試験回数の低減による推定
のための時間を低減できる効果は大きく、半導体デバイ
スのコストの低減に大きく貢献することができる。

【００５１】ただし、本実施形態において、試験回数は
３回に限定されるものではなく、４回以上の試験を行っ
てさらに精度を上げることも可能である。例えば、ある
基板温度で３種類の一定注入電流密度Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３
に対する加速試験を行って、積「α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝
をより高い精度で求めることもできる。その場合にも、
実験結果を１つのグラフに表すことができるので、寿命
推定の手順を簡便化することができるという利点を得る
ことができる。

【００５２】次に、最小限の測定点数での寿命推定を想
定した場合の本発明の優位性について説明する。

【００５３】最小限の測定点数は３点であり、それは、
電界Ｆ1 （ＭＶ／ｃｍ）等の第１の電気的ストレス条件
下で基板温度Ｔ1 ，Ｔ2 （Ｋ）における寿命ｔ1 ，ｔ2
と、電界Ｆ2 等の第２の電気的ストレス条件下で基板温
度Ｔ3 における寿命ｔ3 とを測定することになる。

【００５４】そして、まず、下記式（Ａ） Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝＝Ｔ2 ｛（αｌｏｇ（ｔ2 ）｝ （Ａ） に、上記測定で得られた基板温度Ｔ1 ，Ｔ2 及び寿命ｔ
1 ，ｔ2 を代入し、定数αを求める。

【００５５】この場合、基板温度Ｔ1 ，Ｔ2 における結
果から活性化エネルギーΔＥが決定され、電界強度Ｆ1
，Ｆ2 における結果から電界加速係数γが決定され
る。この電界加速係数γ，活性化エネルギーΔＥともに
一定値であれば、この３点測定から、実動作領域での寿
命を決定することができる。

【００５６】しかしながら、上述したように、この２つ
のパラメータγ，ΔＥ共に一定ではなく、おのおのに相
関が存在している。例えば、活性化エネルギーΔＥが電
界強度Ｆに依存する場合には、従来方法では、誤差が生
じる。

【００５７】しかし、本実施形態の方法によれば、ある
条件下において従来よりも精度の高い推定結果が得られ
る。図８は、活性化エネルギー及び電界加速係数につい
て、従来の方法と本実施形態の方法とで得られた推定値
の理想実験値からのずれ量を示す図である。ただし、実
動作電界強度Ｆを４ＭＶ／ｃｍ、基板温度Ｔを３４８Ｋ
と仮定している。同図に示すように、従来の方法による
推定値の理想実験値からのずれ量の対数値δ２は、本実
施形態の方法による推定値の理想実験値からのずれ量の
対数値δ１よりも大きく、本実施形態の方法によると精
度の高い結果を与えることがわかる。その理由について
以下に解析する。

【００５８】ここでは、活性化エネルギーΔＥが電界強
度Ｆに対する依存性を有している場合について、従来の
寿命推定における寿命時間ｔbd対電界強度Ｆopプロット
による誤差と、本実施形態の推定方法による誤差との比
較を行う。ただし、以下の条件を想定する。

【００５９】 電界加速係数γ＝１．０［桁／ＭＶ／ｃｍ］（一定） 活性化エネルギーΔＥ＝Ｅ0 −αＦox（＝０．２−０．
０５（Ｆox−１０））（ｅＶ） 加速試験環境： 電界強度Ｆtest＝１０（ＭＶ／ｃｍ） 基板温度Ｔtest＝３９８（Ｋ） 寿命ｔtest＝１０⁴ （ｓｅｃ） 実動作環境： 電界強度Ｆtest＝４（ＭＶ／ｃｍ） 基板温度Ｔtest＝３４８（Ｋ） 寿命ｔop（本実施形態による寿命をｔopn とする）＝？
（ｓｅｃ） ここで、実動作環境における寿命ｔopは、一般的に下記
式（９） ｔop＝ｔtest・１０γ^(Ftest-Fop) ・ｅｘｐ［−ΔＥ（Ｆop）（１／Ｔtest−１／Ｔop）］ （９） で表される。

【００６０】ここで、従来の推定方法では、ΔＥを一定
とし、下記式（１０） ｔcal ＝ｔtest・１０γ^(Ftest-Fop) ・ｅｘｐ［−ΔＥ（Ｆtest）（１／Ｔtest−１／Ｔop）］ （１０） のように計算するので、上記式（９）による算出値との
相違は、 ｔcal ／ｔop＝ｅｘｐ［α（Ｆtest−Ｆop） ・（１／Ｔtest−１／Ｔop）］ （１１） で表される。

【００６１】一方、本実施形態の方法では、加速試験環
境における電界強度Ｆtestに対しては、下記式（１２） Ｔtest｛Ｃtest＋ｌｏｇ（ｔtest）｝ ＝Ｔop｛Ｃtest＋ｌｏｇ（ｔopn ）｝ （１２） が成立するので、さらに下記式が成立する。

【００６２】Ｃtest＝｛Ｔop・ｌｏｇ（ｔopn ）｝−Ｔ
test・ｌｏｇ（ｔtest）｝／（Ｔtest−Ｔopn ） したがって、実動作環境の電界強度Ｆopに対して、下記
式（１３） Ｔtest［Ｃtest＋ｌｏｇ（ｔtest）｝＋γ（Ｆtest−Ｆop）］ ＝Ｔop｛Ｃtest＋ｌｏｇ（ｔcaln）｝ （１３） が成立する。以上の各式を整理すると、下記式（１４） ｔcaln＝ｔtest・１０γ^{(Ftest-Fop)(Ttest/Top)} ・ｅｘｐ［−ΔＥ（Ｆtest）（１／Ｔtest−１／Ｔop）］ （１４） が成立する。したがって、計算値ｔcalnと実動作におけ
る寿命ｔopとの相違は、下記式（１５） ｔcaln／ｔop＝ｅｘｐ［α（Ｆtest−Ｆop） ・（１／Ｔtest−１／Ｔop）］１０γ^{(Ftest-Fop)(Ttest/Top-1 )} （１５） で表されることになる。上記式（１４），（１５）よ
り、従来の推定方法と本実施形態の推定方法とによる推
定誤差の相違は、試験環境における電界強度Ｆtestと実
動作環境における電界強度Ｆopに対する活性化エネルギ
ーの差によって大きく左右されていることがわかる。

【００６３】図９及び図１０は、本実施形態と従来の方
法とについて、活性化エネルギーと電界加速係数の値を
変化させて、理想実験値からの推定値のずれ量を示す図
である。図９の横軸は、試験ストレス環境と実動作環境
での活性化エネルギーΔＥの差つまりΔＥ（Ｆtest）−
ΔＥ（Ｆop）であり、縦軸は、理想実験値と寿命推定値
の比である。両者の比が１とは誤差が０であることを示
し、比が１に近い程精度が高いことになる。図９から、
従来の推定方法では、必ず過小評価になることがわか
る。ただし、活性化エネルギー差［ΔＥ（Ｆtest）−Δ
Ｅ（Ｆop）］が０の場合には、従来の推定方法が最も理
想実験値に一致している。これは、従来の推定方法の場
合、活性化エネルギーには電界強度に対する依存性がな
いとして取り扱っていたにすぎないからである。

【００６４】次に、活性化エネルギーの電界強度に対す
る依存性を無視して寿命推定を行う従来の方法に対し
て、本実施形態の方法の方が精度の高い推定を行いうる
範囲について、以下に説明する。

【００６５】そのためには、従来の方法が過小評価さ
れ、本実施形態の方法が過大評価される傾向があること
を考慮すると、下記式ｔcaln／ｔop＜ｔop／ｔcalを解
けばよい。ただし、対数表示における差から、右辺は式
（１１）の逆数を採っている。したがって、下記式（１
６） ｅｘｐ［−２｛ΔＥ（Ｆtest）−ΔＥ（Ｆop）｝（１／Ｔtest−１／Ｔop）］ ＞１０γ^{(Ftest-Fop)(Ttest/Top-1 )} （１６） が成立し、式（１６）から、下記式（１７） ΔＥ（Ｆop）−ΔＥ（Ｆtest） ＞（ｌｎ１０／２）・Ｔtest・γ（Ｆtest−Ｆop） （１７） が導かれる。すなわち、式（１７）が成立する範囲では
本実施形態の推定方法の方が従来の推定方法よりも精度
がよいことになる。一方、式（１７）が成立しない範囲
では、従来の推定方法の方が手間はかかるものの推定精
度は高いことになる。したがって、式（１７）が成立す
るかどうかを基準として寿命推定方法を選択することに
より、最も精度の高い推定を行うことが可能となる。

【００６６】式（１７）より、γ＝１の場合には、活性
化エネルギーΔＥの差つまりΔＥ（Ｆop）−ΔＥ（Ｆte
st）＝０．２３７が成立すれば、本実施形態が有利であ
ることになる。

【００６７】これまでの報告から、試験ストレス環境と
実動作環境での活性化エネルギーΔＥの差は０．４ｅＶ
以上であることが分かっており、この領域では、大抵の
電界加速係数において、本発明の方法の方が、最小限の
測定点数でありながら高い精度結果を与えることがわか
る。

【００６８】図１０は、本実施形態の方法が、従来の推
定方法よりも精度の高い推定を行うことができる活性化
エネルギーの差｛ΔＥ（Ｆop）−ΔＥ（Ｆtest）｝の範
囲を、縦軸を測定電界強度の差と基板温度の積に変更し
て図示したものである。ある電界加速係数γに対して、
活性化エネルギーΔＥの電界強度Ｆに対する依存性がわ
かっている場合には、加速試験条件を同図に示す矢印の
範囲に設定すればよいことを示している。例えば電界加
速係数が１（桁／ＭＶ／ｃｍ）で、［ΔＥ（Ｆop）−Δ
Ｅ（Ｆtest）］＝０．５ｅＶであれば、ｔcaln＝ｔop、
すなわち、本実施形態の方法による推定精度が０となる
ための条件は、基板温度Ｔtestとストレス電界強度Ｆte
stが、下記式 ｋＴtest（Ｆop −Ｆtest）＜０．１５ を満たすように設定すればいい。

【００６９】図１１は、本発明の方法による推定誤差が
ほぼ０になる条件を示す。同図には、想定条件を併せて
記載している。

【００７０】上述のように、本実施形態によると、１つ
のグラフ上に少ない実験結果から得たデータを表すだけ
で、簡便に寿命推定を行うことができ、寿命推定のため
の時間を大幅に短縮することができる。しかも、」活性
化エネルギーの電界強度に対する依存性が大きいような
条件では、従来の少なくとも４点における試験で行って
いた推定方法に比べて推定精度を向上する。

【００７１】（第２の実施形態）次に、最小限の測定点
数で寿命を推定しうる第２の実施形態について、その原
理とともに説明する。

【００７２】図１２は、第２の実施形態に係る寿命推定
方法の手順を示すフローチャートである。電界強度をＦ
1 ，Ｆ2 （Ｆ1 ＞Ｆ2 ）とし、基板温度をＴ1 ，Ｔ2 ，
Ｔ3（Ｔ2 ＞Ｔ1 ，Ｔ3 ）とする。

【００７３】まず、ステップＳＴ２１で、電界強度Ｆ1
に対応する第１の加速試験環境下において、基板温度Ｔ
1 ，Ｔ2 に対する寿命ｔbd1 、ｔbd2 を測定する。

【００７４】次に、ステップＳＴ２２で、寿命ｔbd1 、
ｔbd2 より活性化エネルギーΔＥを求める。

【００７５】次に、ステップＳＴ２３で、電界強度Ｆ2
に対応する第２の加速試験環境において、基板温度Ｔ3
に対する寿命ｔbd3 を測定する。このとき、基板温度Ｔ
1 とＴ3 とは同じでもよい。

【００７６】そして、ステップＳＴ２４で、上記ステッ
プＳＴ２２で求めた活性化エネルギーΔＥと、ステップ
ＳＴ２３で求めたｔbd3 を用いて、定数αを下記式 α＝（１／２）・（ΔＥ／ｋ）・（１／Ｔ2 ＋１／Ｔ3 ）・（１／ｌｎ１０） −ｌｏｇ（ｔbd2 ×ｔbd3 ）｝ （１８） より求める。

【００７７】そして、ステップＳＴ２５で、この定数α
を用いて、電界強度Ｆ対Ｔ（α＋ｌｏｇ（ｔbd））をプ
ロットして、実動作領域での寿命を推定する。

【００７８】上記図８に示す第２の方法（同図の白丸参
照）のデータが、本実施形態による寿命の推定値であ
る。同図からも分かるように、上記第１の実施形態の方
法による推定値（同図中の黒丸）よりも本実施形態によ
る寿命の推定値の方が理想実験値（同図中の黒三角）に
近く、より精度の高い寿命推定を行うことができる。以
下、その理由について説明する。

【００７９】図１８は、横軸を電界強度とし、縦軸を積
Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝として、積Ｔ｛α＋ｌｏｇ
（ｔbd）｝の電界強度に対する依存性を示すグラフであ
る。ここで、上記ステップＳＴ２１における実験結果か
ら図１８に示す２つの点ａ，ｂのデータが得られたとす
る。又、ステップＳＴ２３における実験から図１８に示
す点ｃのデータが得られたとする。そして、ステップＳ
Ｔ２４で、手薄宇αを上記式（９）に基づき決定するこ
とは、積Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔbd）｝の電界強度Ｆに対す
る依存性を、同図の直線に示すように。直線ｃ−ａと直
線ｃ−ｂとの平均的な値に決定することに相当する。つ
まり、ステップＳＴ２２では電界強度の依存性を無視し
て活性化エネルギーΔＥを仮に決定しておき、ステップ
ＳＴ２４でこれを補正するのである。したがって、本実
施形態では、活性化エネルギーΔＥが電界強度Ｆなどの
電気的ストレスの強度に対する依存性を示しており、か
つその依存性が大きい場合に、第１の実施形態よりもさ
らに推定精度を高めることができる。

【００８０】また、図１３は、実際に報告されている実
験値を本実施形態の方法によりプロットした図である。
様々な基板温度に対する実験値が、１つの直線上にのっ
ていることが分かる。

【００８１】次に、実際に本方法による寿命推定を具体
的に説明する。

【００８２】本実施形態の方法で寿命推定を行う場合に
も、図３に示す装置を用いてデータ及び推定値を得るこ
とができる。

【００８３】まず、ＭＯＳキャパシタが形成された半導
体基板１０上のゲート電極２１に電圧源１４より定電圧
を印加する。印加する電圧は１０．０Ｖ，９．２Ｖ（た
だし、ゲート電極側が負の電位）である。この電圧は、
図１０の矢印に示す領域に入っている。おおよそ活性化
エネルギー差［ΔＥ（Ｆtest）−ΔＥ（Ｆop）］は０．
５ｅＶ以上であり、電界加速係数は１程度であることは
これまでの検討から分かっている。

【００８４】そして、基板温度Ｔは３５℃（Ｔ1 ＝３０
８Ｋ）に設定されている。この時、ＭＯＳキャパシタの
ゲート酸化膜２０に流れている電流を電流モニター１３
を用いて時間に対してプロットし、破壊までの時間ｔbd
2（１０．０Ｖ）を測定する。次に、基板温度をＴ0
（＝３７８Ｋ）に変えて、印加電圧１０．０Ｖ，９．２
Ｖでの寿命ｔbd1,ｔbd3 を測定する。寿命ｔbd1 とｔbd
2 より活性化エネルギーΔＥは、０．０５５ｅＶと求め
られた。

【００８５】図１４に示すように、以上の手順によって
得られた寿命ｔbd2 ，ｔbd3 と基板温度Ｔ、活性化エネ
ルギーΔＥとを利用して、式（１８）に基づいて定数α
を求めると、−４．１となった。そして、電界強度Ｆに
対して積Ｔ（α＋ｌｏｇ（ｔbd））をプロットすること
により寿命を推定する。ただし、実動作環境における電
界を４ＭＶ／ｃｍ、温度を３４８Ｋと想定している。同
図のグラフ上では、Ｔ（α＋ｌｏｇ（ｔbd））は約１８
００（１０年保証の場合）となる。同図に示す直線はこ
の点（４，１８００）（同図には現れていない点）より
上にあるので、信頼性は保証されることになる。また、
そのほかの電界強度に対して、実験値を同じプロットし
た結果を併せて載せているが、すべて１つの直線上にの
っており、本方法の正当性が証明できた。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、半導体装置の寿命推定
方法として、ある温度条件でストレス強度を変えた加速
試験と上記のストレス強度と同じ強度で温度を変えた試
験とを行い、その得られた寿命をもとに、ある関係式を
利用して、１つのグラフ上に全てのデータを表すように
したので、半導体装置の寿命推定に要する時間の短縮
と、寿命推定精度の向上とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定電流注入時のゲート酸化膜寿命の基板温度依
存性を示す図である。

【図２】定電流注入時のゲート酸化膜寿命の注入電流密
度依存性を示す図である。

【図３】第１の実施形態に係る寿命推定に用いた装置及
び半導体装置の断面図である。

【図４】第１の実施形態に係る厚み１０ｎｍのゲート酸
化膜の注入電流密度とＴ（α＋ｌｏｇ（ｔbd））の関係
を示す図である。

【図５】第１の実施形態における寿命推定方法の手順を
示すフローチャート図である。

【図６】第１の実施形態に係る厚み８ｎｍのゲート酸化
膜の注入電流密度とＴ（α＋ｌｏｇ（ｔbd））の関係を
示す図である。

【図７】第１の実施形態に係る厚み６ｎｍのゲート酸化
膜の注入電流密度とＴ（α＋ｌｏｇ（ｔbd））の関係を
示す図である。

【図８】第１，第２の実施形態の方法による寿命推定結
果と従来方法による結果の比較を示す図である。

【図９】第１の実施形態の方法と従来の方法とによる寿
命推定値の違いと活性化エネルギーの差の関係を表わす
図である。

【図１０】本発明の方法が従来方法よりも推定精度が高
い領域を示す図である。

【図１１】本発明の方法による寿命推定誤差が０になる
場合の一例を示す図である。

【図１２】第２の実施形態に係る寿命推定方法の手順を
示すフローチャート図である。

【図１３】これまで報告されている寿命測定結果を本発
明の方法によりプロットした例を示す図である。

【図１４】第２の実施形態の本発明の第二の実施例のゲ
ート酸化膜の寿命とストレス電界強度の関係

【図１５】従来の信頼性評価加速試験における温度と信
頼性パラメータの関係を示す図である。

【図１６】従来の信頼性評価加速試験における電界と信
頼性パラメータの関係を示す図である。

【図１７】活性化エネルギーと電界強度の実験値に関し
てこれまでに報告されているデータを示す図である。

【図１８】第２の実施形態による寿命推定が高精度であ
る理由を説明するためのグラフである。

【符号の説明】

１０ 半導体基板 １１ ウェハステージ １２ 温度調節機構 １３ 電流源 １４ 電圧モニター １５ プローブ １６ プローブ １７ 制御系 １９ 解析系 ２０ ゲート酸化膜 ２１ ゲート電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定温度下で電気的ストレスが所定強度
   だけ印加されたときの半導体装置の寿命を推定する方法
   であって、 上記半導体装置を少なくとも相異なる２つの温度Ｔ１，
   Ｔ２に保持した状態で、上記半導体装置に上記電気的ス
   トレスを上記所定強度とは異なる第１の強度だけ印加し
   たときに、上記半導体装置がそれぞれ使用不可能となる
   時間ｔ1 ，ｔ2をそれぞれ求める第１のステップと、 上記第１のステップにより得られた結果を用いて、下記
   式 Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝＝Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2
   ）｝ に基づき定数αを決定する第２のステップと、 上記半導体装置を温度Ｔに保持した状態で、上記半導体
   装置に上記電気的ストレスを上記第１の強度とは異なる
   第２の強度だけ印加したときに上記半導体装置が使用不
   可能となる時間ｔを求める第３のステップと、 上記第２のステップで得られた上記定数αと、上記第３
   のステップにおいて得られた温度Ｔと上記使用不可能と
   なる時間ｔとを用いて、上記電気的ストレスの強度と積
   Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1
   ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2 ）｝との関係をグラフ
   上に記す第４のステップと、 上記電気的ストレスの強度と積Ｔ｛α＋ｌｏｇ
   （ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1 ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌ
   ｏｇ（ｔ2 ）｝との関係を利用して、上記半導体装置に
   上記所定温度下で上記電気的ストレスを所定強度だけ印
   加したときの上記半導体装置の寿命を決定する第５のス
   テップとを備えていることを特徴とする半導体装置の寿
   命推定方法。
2. 【請求項２】 所定温度下で電気的ストレスが所定強度
   だけ印加されたときの半導体装置の寿命を推定する方法
   であって、 上記半導体装置を少なくとも相異なる２つの温度Ｔ１，
   Ｔ２に保持した状態で、上記半導体装置に上記電気的ス
   トレスを上記所定強度とは異なる第１の強度だけ印加し
   たときに、上記半導体装置がそれぞれ使用不可能となる
   時間ｔ1 ，ｔ2をそれぞれ求める第１のステップと、 上記第１のステップにより得られた結果を用いて、温度
   加速係数である活性化エネルギーΔＥを決定する第２の
   ステップと、 上記半導体装置を上記温度Ｔ１，Ｔ２とは異なる温度Ｔ
   ３に保持した状態で、上記半導体装置に上記電気的スト
   レスを上記第１の強度とは異なる第２の強度だけ印加し
   たときに、上記半導体装置が使用不可能となる時間ｔ３
   を求める第３のステップと、 上記各ステップでそれぞれ得られた上記活性化エネルギ
   ーΔＥ及び上記使用不可能となる時間ｔ２，ｔ３を用い
   て、下記式 α＝（ΔＥ／２ｋ）・（１／Ｔ2 ＋１／Ｔ3 ）・（１／
   ｌｎ１０）−ｌｏｇ（ｔ2 ×ｔ3 ） により定数αを決定する第４のステップと、 上記第２のステップで得られた上記定数αと、上記第３
   のステップにおいて得られた温度Ｔと上記使用不可能と
   なる時間ｔとを用いて、上記電気的ストレスの強度と積
   Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ1
   ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2 ）｝との関係をグラフ
   上に記す第５のステップと、 上記第５のステップで得られた上記電気的ストレスの強
   度と積Ｔ｛α＋ｌｏｇ（ｔ）｝，Ｔ1 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ
   1 ）｝，Ｔ2 ｛α＋ｌｏｇ（ｔ2 ）｝との関係を利用し
   て上記半導体装置の寿命を決定する第６のステップとを
   備えていることを特徴とする半導体装置の寿命推定方
   法。
3. 【請求項３】 あらかじめ想定される活性化エネルギー
   ΔＥの電気的ストレスの強度Ｆに対する依存性ΔＥ
   （Ｆ）と電気的ストレスの強度Ｆに関する加速係数γを
   用いた関係式 ΔＥ（Ｆop）−ΔＥ（Ｆtest）＞（ｌｎ１０／２）・Ｔ
   test・γ（Ｆtest−Ｆop） に基づいて最適な寿命評価試験方法を選択することを特
   徴とする半導体装置の寿命推定方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の半導体装置の寿命
   推定方法において、 上記使用不可能となる時間を、上記電気的ストレスを受
   ける半導体装置中のいずれか１つの部材が破壊するのに
   要する時間とすることを特徴とする半導体装置の寿命推
   定方法。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３又は４記載の半導体装
   置の寿命推定方法において、 上記半導体装置は、ＭＩＳＦＥＴであり、 上記電気的ストレスを、上記ＭＩＳＦＥＴ中のゲート絶
   縁膜に印加することを特徴とする半導体装置の寿命推定
   方法。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３又は４記載の半導体装
   置の寿命推定方法において、 上記電気的ストレスを、上記半導体装置中の金属配線に
   印加することを特徴とする半導体装置の寿命推定方法。
7. 【請求項７】 請求項１又は２記載の半導体装置の寿命
   推定方法において、 上記電気的ストレスは、一定の注入電流密度であること
   を特徴とする半導体装置の寿命推定方法。
8. 【請求項８】 請求項１又は２記載の半導体装置の寿命
   推定方法において、 上記電気的ストレスは、一定の電圧であることを特徴と
   する半導体装置の寿命推定方法。