JPH10275839A - Method for evaluating reliability of insulating film of semiconductor device - Google Patents

Method for evaluating reliability of insulating film of semiconductor device

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JPH10275839A
JPH10275839A JP7948097A JP7948097A JPH10275839A JP H10275839 A JPH10275839 A JP H10275839A JP 7948097 A JP7948097 A JP 7948097A JP 7948097 A JP7948097 A JP 7948097A JP H10275839 A JPH10275839 A JP H10275839A
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JP
Japan
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insulating film
semiconductor device
reliability
light emission
mos
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JP7948097A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Yamada
隆順 山田
Kouji Eriguchi
浩二 江利口
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for estimating reliability of an insulating film in a short time and at a low cost by which a wide-ranging statistical distribution properties in consideration of impact, such as declines in reliability caused by processes and reliability properties on the circuit level are obtained. SOLUTION: A constant voltage TDDB test is conducted on a MOS transistor 105 formed on a semiconductor substrate 100, by applying a voltage to a pad region 109. A cumulative failure rate distribution function obtained by the constant voltage TDDB test is converted according to the structure of a given semiconductor device with an arbitrary structure. A cumulative failure rate distribution factor of an insulating film of the semiconductor device of the arbitrary structure is determined by statistically integrating these figures.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に形成
された絶縁膜の信頼性評価方法の改善に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a method for evaluating the reliability of an insulating film formed on a semiconductor device.

【0002】[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きている。例えば、MO
S(Metal Oxide Semiconduct
or)型トランジスタにおいては、ゲート酸化膜の信頼
性寿命が、半導体装置自身の寿命を決定するため、半導
体装置の製造に際しては、正確な寿命評価技術が必要と
なる。特に、0.18μmルール以降のプロセス開発で
は、ゲート酸化膜厚は6nm以下と極めて薄膜化される
ため、ゲート酸化膜の信頼性特性や、プラズマプロセス
等のプロセス中でのダメージによるゲート酸化膜の信頼
性劣化を精度よく評価するための技術がよりいっそう必
要となる。
2. Description of the Related Art In recent years, with miniaturization of semiconductor devices, reliability of the semiconductor devices has been regarded as important. For example, MO
S (Metal Oxide Semiconductor)
In an (or) type transistor, the reliability life of the gate oxide film determines the life of the semiconductor device itself. Therefore, when manufacturing the semiconductor device, an accurate life evaluation technique is required. In particular, in the process development after the 0.18 μm rule, the thickness of the gate oxide film is extremely thin as 6 nm or less, so that the reliability characteristics of the gate oxide film and the gate oxide film due to damage during a process such as a plasma process are reduced. Techniques for accurately evaluating reliability deterioration are further required.

【0003】ゲート絶縁膜の信頼性寿命推定に用いられ
る方法としては、定電圧TDDB(Time Depe
ndent Dielectric Breakdow
n)試験を用いた方法がよく知られている。この定電圧
TDDB試験では、図13に示すように、ある一定の電
圧を絶縁膜に印加し、その間の電流値をモニターし、絶
縁膜が経時変化により破壊する時間(TBD)を検出す
る(図14にストレス印加時間の変化に伴うゲート電流
の変化を示す)。このような試験では通常加速試験が行
われ、デバイスの電源電圧印加によって絶縁膜に加えら
れる電界より大きい電界、例えば6nmの絶縁膜に対し
ては、通常6〜8V程度のストレス電圧が絶縁膜に印加
される。
As a method used for estimating the reliability life of a gate insulating film, a constant voltage TDDB (Time Depth) is used.
dent Dielectric Breakdown
n) Methods using tests are well known. In this constant voltage TDDB test, as shown in FIG. 13, a certain voltage is applied to the insulating film, the current value during the monitoring is monitored, and the time (TBD) at which the insulating film is destroyed with time is detected (FIG. 13). FIG. 14 shows a change in the gate current with a change in the stress application time). In such a test, an acceleration test is usually performed, and for an electric field larger than the electric field applied to the insulating film by applying a power supply voltage to the device, for example, for a 6 nm insulating film, a stress voltage of about 6 to 8 V is usually applied to the insulating film. Applied.

【0004】そして実動作条件下での寿命推定を行う場
合には、何種類かの電圧において上記の定電圧TDDB
試験を行い、それぞれの電圧における絶縁破壊時間を導
出した後、これらの絶縁破壊時間を例えばストレス電圧
に対して対数プロットし、それらを結ぶ直線から外挿す
ることによって、実動作電圧(Va)での絶縁破壊寿命
(Ta)を導出する(図15)。
When estimating the life under actual operating conditions, the constant voltage TDDB is used for several types of voltages.
After conducting a test and deriving the dielectric breakdown time at each voltage, these dielectric breakdown times are logarithmically plotted against, for example, the stress voltage, and extrapolated from a straight line connecting them to obtain the actual operating voltage (Va). Of the dielectric breakdown life (Ta) of FIG.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
絶縁破壊時間は本質的に統計的分布をもつパラメータで
あり、さらに実際のLSIにおける絶縁膜においては、
製造の際のプロセスのばらつき、すなわち構造やプロセ
スダメージ等のばらつきが発生するため、これらを考慮
する必要性がある。さらに、そのストレス電圧・ストレ
ス温度に対する加速特性が絶縁膜の面積の関数であるこ
とから、LSIにおける実際の絶縁膜の面積・構造と実
動作条件下での絶縁膜寿命の統計的分布特性を導出する
ためには、実際のLSIと同等のプロセスによって製造
された非常に数多くの試料を評価する必要があり、多大
な時間とコストを要することになる。
However, the above-mentioned dielectric breakdown time is essentially a parameter having a statistical distribution. Further, in an insulating film in an actual LSI,
Process variations during manufacturing, that is, variations in structure, process damage, etc., occur, and it is necessary to consider these. Furthermore, since the acceleration characteristics with respect to the stress voltage and stress temperature are functions of the area of the insulating film, the statistical distribution characteristics of the actual insulating film area and structure and the life of the insulating film under actual operating conditions in LSI are derived. To do so, it is necessary to evaluate a very large number of samples manufactured by a process equivalent to that of an actual LSI, which requires a great deal of time and cost.

【0006】このような絶縁膜寿命の統計的性質を表現
する手段としては、絶縁膜面内にPoisson分布に
従う密度で存在した欠陥を仮定した考え方がある。しか
しながら、このような一定のPoisson分布欠陥に
よる絶縁膜寿命の統計的性質の表現は、形成直後の絶縁
膜特性を表現するのには非常に有効であるが、実際のL
SIにおける様々な構造やそれにともなう多様なプロセ
スダメージを受けた絶縁膜の寿命を表すことは不可能で
ある。
As a means for expressing such a statistical property of the life of the insulating film, there is a concept of assuming a defect existing at a density according to a Poisson distribution in the surface of the insulating film. However, the expression of the statistical properties of the lifetime of the insulating film due to such a constant Poisson distribution defect is very effective for expressing the characteristics of the insulating film immediately after formation, but the actual L
It is impossible to indicate the lifetime of an insulating film that has been subjected to various structures and various process damages accompanying the various structures in the SI.

【0007】特に、微細デバイスを形成するためのプロ
セス、例えば、ドライエッチングのようなプラズマプロ
セスにおいては、プラズマの高密度化によって、ゲート
絶縁膜に与えられるダメージが増大し、それによるゲー
ト絶縁膜の歩留まりの劣化が問題となっている。このよ
うなプロセスによるゲート絶縁膜の歩留まり劣化は、ゲ
ート電極配線のレイアウトに依存し、さらに、そのプラ
ズマダメージに依存して絶縁膜信頼性分布特性の係数が
変化することが知られている。従って、プロセスでの絶
縁膜特性の劣化を考慮した寿命の評価が必要になる。
In particular, in a process for forming a fine device, for example, in a plasma process such as dry etching, damage to the gate insulating film is increased due to the increase in density of the plasma. Deterioration of yield is a problem. It is known that the yield deterioration of the gate insulating film due to such a process depends on the layout of the gate electrode wiring, and further, the coefficient of the insulating film reliability distribution characteristic changes depending on the plasma damage. Therefore, it is necessary to evaluate the life in consideration of the deterioration of the insulating film characteristics in the process.

【0008】また、デバイスの高密度化と、大面積化に
伴って、上記の絶縁膜信頼性の統計的分布特性を、より
広範囲にわたって評価する必要が増大している。
[0008] Further, with the increase in device density and area, the need to evaluate the statistical distribution characteristics of the insulating film reliability over a wider range has increased.

【0009】そこで本発明は上記従来の問題に鑑み、短
時間かつ、低コストで絶縁膜信頼性評価を行う方法を提
供するもので、プロセスに起因した信頼性劣化等の影響
を考慮した上での広範囲にわたる統計的分布特性と、回
路レベルでの信頼性特性を得ることを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method for evaluating the reliability of an insulating film in a short time and at low cost. The objective is to obtain a statistical distribution characteristic over a wide range and a reliability characteristic at a circuit level.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数種のTEGパターンを用いた信頼性評
価結果を組み合わせることによって、最小限の試料数で
の評価から、実回路全体での絶縁膜の高精度な信頼性特
性を導出するための評価手法と、多数のTEGパターン
の信頼性評価試験を同時に行い、破壊の検出をエミッシ
ョン顕微鏡によって効率的に行う構成となっており、こ
れにより、短時間での評価が可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention combines the reliability evaluation results using a plurality of types of TEG patterns to reduce the evaluation with a minimum number of samples to reduce the actual circuit as a whole. The evaluation method to derive highly accurate reliability characteristics of the insulating film at the same time and the reliability evaluation test of many TEG patterns are performed at the same time, and the breakdown is efficiently detected by the emission microscope. Thereby, evaluation can be performed in a short time.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)以下、図面を用いて本発明を詳細に説
明する。図1、2は本発明の実施の形態1における半導
体装置の評価方法に用いるMOSトランジスタの構造
図、図3はゲート絶縁膜寿命の統計的分布特性の評価シ
ステムの概略図を示したものである。
(Embodiment 1) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are structural diagrams of a MOS transistor used in the method for evaluating a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a system for evaluating a statistical distribution characteristic of a gate insulating film lifetime. .

【0012】図1において、各符号は以下の部材を示
す。但し、図1(a)及び図2(a)は断面図、図1
(b)及び図2(b)は平面図を示している。
In FIG. 1, reference numerals indicate the following members. 1 (a) and 2 (a) are sectional views, and FIG.
(B) and FIG. 2 (b) show plan views.

【0013】100はp型半導体基板、101は分離絶
縁膜、102はp型半導体基板100上に形成されたゲ
ート酸化膜、103はゲート酸化膜102の上に形成さ
れたゲート電極、104はp型半導体基板100上に形
成されたn型不純物領域を示し、半導体基板100、ゲ
ート酸化膜102、ゲート電極103、およびソース、
ドレイン領域となるn型不純物領域104によって、M
OSトランジスタ105が形成されている。また金属配
線108は、MOSトランジスタのゲート電極103に
接続され、パッド領域109によって、ゲート電極10
3に電圧を印加することができるようになっている。
Reference numeral 100 denotes a p-type semiconductor substrate; 101, an isolation insulating film; 102, a gate oxide film formed on the p-type semiconductor substrate 100; 103, a gate electrode formed on the gate oxide film 102; Shows an n-type impurity region formed on the type semiconductor substrate 100, and shows a semiconductor substrate 100, a gate oxide film 102, a gate electrode 103, a source,
The n-type impurity region 104 serving as a drain region allows M
An OS transistor 105 is formed. The metal wiring 108 is connected to the gate electrode 103 of the MOS transistor.
3 can be applied with a voltage.

【0014】また、図2において、金属配線110は、
p型半導体領域100上に、図1におけるMOSトラン
ジスタ105と同時に形成された複数のMOSトランジ
スタ群111のすべてのゲート電極と接続されており、
パッド領域112によって、MOSトランジスタ群11
1のすべてのゲート電極に同時に電圧を印加することが
できるようになっており、ここでは、 MOSトランジ
スタ群111を構成する単一のMOSトランジスタはす
べて、上記のMOSトランジスタ105と同一のある一
定の構造を有している。
In FIG. 2, the metal wiring 110 is
On the p-type semiconductor region 100, all the gate electrodes of the plurality of MOS transistor groups 111 formed simultaneously with the MOS transistor 105 in FIG.
By the pad region 112, the MOS transistor group 11
A voltage can be simultaneously applied to all the gate electrodes of the MOS transistor group 111. Here, all the single MOS transistors constituting the MOS transistor group 111 have the same constant value as the MOS transistor 105. It has a structure.

【0015】また、図3において、113はウエハステ
ージ、114はウエハステージ113の温度を調節する
温度制御系、115は電圧源、116は電流計、117
はゲート電極に電圧を印加するためのプローブであり、
パッド領域109(図1の場合)、あるいはパッド領域
112(図2の場合)に接続されている。118は半導
体基板100を接地させるためのプローブ、119はゲ
ート酸化膜が破壊したときを判定して電圧印加を停止す
るための制御系を示している。
In FIG. 3, reference numeral 113 denotes a wafer stage; 114, a temperature control system for adjusting the temperature of the wafer stage 113; 115, a voltage source; 116, an ammeter;
Is a probe for applying a voltage to the gate electrode,
It is connected to the pad region 109 (in the case of FIG. 1) or the pad region 112 (in the case of FIG. 2). Reference numeral 118 denotes a probe for grounding the semiconductor substrate 100, and 119 denotes a control system for judging when the gate oxide film has been broken and stopping the voltage application.

【0016】図3に示す評価システムを用いて、まず、
プローブ117をパッド領域109に接続した後、MO
Sトランジスタ105のゲート電極に電圧源115より
定電圧印加を行なう。ゲート酸化膜に印加する電界は、
例えば、11〜13MV/cm程度である。この時、上
記のゲート酸化膜に流れるゲート電流を電流計116を
用いてモニターし、ゲート酸化膜が破壊する時間TBD
を測定する。このとき破壊の判定方法としては、例えば
図14に示すゲート酸化膜に定電圧を印加した際に流れ
る電流密度の電圧印加時間依存特性において、電流密度
が急激(例えば1秒以内に1桁以上)に増加する点を破
壊時間と定義することができる。同様に、上記のMOS
トランジスタ105と同一の条件によって作成された同
一構造を有する複数のMOSトランジスタ(例えば20
点)に対して行うことによって、上記の破壊時間TBD
の統計的分布特性F1(t)(図4(a))を得ること
ができる。次に、プローブ117をパッド領域112に
接続した後、MOSトランジスタ群111のすべてのゲ
ート電極に対して、電圧源115より上記のストレス電
圧と同一の電圧の印加を行ない、破壊時間TBDを評価
する。続いて、同様の測定を同一の作成条件によって形
成した、MOSトランジスタ群109と同じ構造を有す
る複数のMOSトランジスタ群(例えば20点)に対し
て行うことによって、破壊時間TBDの統計的分布特性
F2(t)(図4(b))を得ることができる。上記の
F1(t)及びF2(t)を累積故障確立分布関数と呼
ぶこととする。続いて、前記絶縁時間の統計的分布特性
F1(t)およびF2(t)に対してそれぞれ、以下の
式に基づいて変換を加える。なお、これにより、試験を
行った半導体の構造に応じて上記の累積故障確立分布関
数を変換することができる。
First, using the evaluation system shown in FIG.
After connecting the probe 117 to the pad region 109, the MO
A constant voltage is applied to the gate electrode of S transistor 105 from voltage source 115. The electric field applied to the gate oxide film is
For example, it is about 11 to 13 MV / cm. At this time, the gate current flowing through the gate oxide film is monitored using an ammeter 116, and the time TBD during which the gate oxide film is
Is measured. At this time, as a method of determining the breakdown, for example, in the voltage application time dependency characteristic of the current density flowing when a constant voltage is applied to the gate oxide film shown in FIG. 14, the current density is sharp (for example, one digit or more within one second) Can be defined as the destruction time. Similarly, the above MOS
A plurality of MOS transistors (e.g., 20
Point), the above breakdown time TBD
Statistical distribution characteristic F1 (t) (FIG. 4A) can be obtained. Next, after connecting the probe 117 to the pad region 112, the same voltage as the above-described stress voltage is applied from the voltage source 115 to all the gate electrodes of the MOS transistor group 111, and the breakdown time TBD is evaluated. . Subsequently, by performing the same measurement on a plurality of MOS transistor groups (for example, 20 points) having the same structure as the MOS transistor group 109 formed under the same preparation conditions, the statistical distribution characteristic F2 of the breakdown time TBD is obtained. (T) (FIG. 4B) can be obtained. The above F1 (t) and F2 (t) will be referred to as a cumulative fault probability distribution function. Subsequently, conversion is performed on the statistical distribution characteristics F1 (t) and F2 (t) of the insulation time based on the following equations. In this way, the above cumulative fault probability distribution function can be converted according to the structure of the tested semiconductor.

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】[0018]

【数2】 (Equation 2)

【0019】ここで、N、N1、N2はそれぞれ、評価
対象の回路、図1に示した半導体装置、図2に示した半
導体装置に含まれるトランジスタ数であり、例えば、N
=5、N1=1、N2=25である。すなわち、本実施
の形態ではトランジスタの数の比に従った変換を行って
いる。例えば、20点程度の評価を行ったときには、実
測データとしてのF1(t)、F2(t)は、それぞれ
5〜95%程度の範囲を有しており、(数1)によって
得られる関するF(t)は約23〜100%、(数2)
によって得られる関するF(t)は約1〜45.1%の
範囲をそれぞれ有することとなる。これらは、いずれも
5個のMOSトランジスタからなる回路全体での酸化膜
破壊に起因した故障の統計的分布特性を表している。従
って、両者をあわせて一つのグラフにプロットすること
によって、1〜100%の非常に広い範囲の回路故障の
統計的分布特性を、合計40点程度の非常に少ない試料
数の評価から得ることができる(図5)。
Here, N, N1, and N2 are the number of transistors included in the circuit to be evaluated, the semiconductor device shown in FIG. 1, and the semiconductor device shown in FIG. 2, respectively.
= 5, N1 = 1, N2 = 25. That is, in this embodiment, conversion is performed according to the ratio of the number of transistors. For example, when about 20 evaluations are performed, F1 (t) and F2 (t) as actual measurement data each have a range of about 5 to 95%, and the F (T) is about 23 to 100%, (Equation 2)
Will have a range of about 1-45.1% each. These show statistical distribution characteristics of failures caused by oxide film destruction in the entire circuit including five MOS transistors. Therefore, by plotting both in a single graph, it is possible to obtain the statistical distribution characteristic of a very wide range of circuit faults of 1 to 100% from the evaluation of a very small number of samples of about 40 points in total. Yes (Figure 5).

【0020】本実施の形態においては、合計60点とい
う非常に少ない測定点数において、1〜100%という
非常に広い範囲での回路故障の統計的分布特性を得るこ
とができている。
In this embodiment, the statistical distribution characteristics of circuit faults in a very wide range of 1 to 100% can be obtained with a very small number of measurement points of 60 points in total.

【0021】なお、本実施の形態においては、MOSト
ランジスタ105、およびMOSトランジスタ群109
に対して、それぞれ20点の測定を行っているが、より
多くの評価を行うことにより、より高精度の累積故障確
率分布特性を得ることができる。また、本実施の形態に
おいては、MOSトランジスタ(N1=1)と、MOS
トランジスタ群(N2=25)の二種類の評価パターン
を用いて、N=5の回路の累積故障確率分布特性を得て
いるが、より数多くの種類の評価パターンを用いて測定
を行うことにより、より高範囲の分布特性を得ることが
できる。例えば、N3=100の評価パターンに対し
て、20点の測定を行った場合には、F3(t)は約
0.05〜3%の範囲を有することとなる。従って、F
1(t)、F2(t)、F3(t)の3つの分布特性を
あわせることによって、約0.05〜100%の範囲の
特性を得ることができる。
In this embodiment, MOS transistor 105 and MOS transistor group 109
In each case, 20 points are measured, but by performing more evaluations, a more accurate cumulative failure probability distribution characteristic can be obtained. In the present embodiment, the MOS transistor (N1 = 1) and the MOS transistor
The cumulative failure probability distribution characteristic of the circuit of N = 5 is obtained using the two types of evaluation patterns of the transistor group (N2 = 25). By performing measurement using a larger number of types of evaluation patterns, A higher range of distribution characteristics can be obtained. For example, when 20 points are measured for an evaluation pattern of N3 = 100, F3 (t) has a range of about 0.05 to 3%. Therefore, F
By combining the three distribution characteristics 1 (t), F2 (t), and F3 (t), it is possible to obtain characteristics in the range of about 0.05 to 100%.

【0022】(実施の形態2)図6に、本発明の実施の
形態2における半導体装置の構造を、図7に絶縁膜寿命
評価システムの概略図を示す。
(Embodiment 2) FIG. 6 shows a structure of a semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 shows a schematic diagram of an insulating film life evaluation system.

【0023】図6において、102はp型半導体基板上
に形成されたゲート絶縁膜、103はゲート絶縁膜10
2の上に形成されたゲート電極を示し、半導体基板、ゲ
ート絶縁膜102、ゲート電極103によって、MOS
キャパシタ120が形成されている。さらにゲート電極
103は高抵抗の配線領域121と接続されている。例
えば、図6に示すように0.2μm程度の幅の多結晶シ
リコン配線を長く引き回すことによって、高抵抗配線領
域121を実現することができる。p型半導体基板上に
は、MOSトランジスタ120および高抵抗配線領域1
21の組合わせが複数個形成されている。金属配線12
2は、高抵抗配線領域を介してp型半導体基板上に形成
された複数のMOSキャパシタのゲート電極に接続され
ており、パッド領域123によって、高抵抗配線領域を
介して、複数のMOSキャパシタ120のすべてのゲー
ト電極に同時に電圧を印加することができる。ここで
は、半導体基板上に形成された複数のMOSキャパシタ
の間隔は互いに2μm以上に設計されている。
In FIG. 6, reference numeral 102 denotes a gate insulating film formed on a p-type semiconductor substrate;
2 shows a gate electrode formed on a semiconductor substrate, a gate insulating film 102, and a gate electrode 103;
A capacitor 120 is formed. Further, the gate electrode 103 is connected to the high-resistance wiring region 121. For example, as shown in FIG. 6, a high-resistance wiring region 121 can be realized by long running a polycrystalline silicon wiring having a width of about 0.2 μm. On the p-type semiconductor substrate, the MOS transistor 120 and the high-resistance wiring region 1
A plurality of 21 combinations are formed. Metal wiring 12
2 is connected to the gate electrodes of the plurality of MOS capacitors formed on the p-type semiconductor substrate via the high-resistance wiring region, and is connected to the plurality of MOS capacitors 120 via the high-resistance wiring region by the pad region 123. Can be simultaneously applied to all the gate electrodes. Here, the interval between the plurality of MOS capacitors formed on the semiconductor substrate is designed to be 2 μm or more.

【0024】図8に示す、複数のMOSキャパシタと高
抵抗配線領域とからなる半導体装置(図6)を用いた絶
縁膜寿命評価システムにおいて、113はウエハステー
ジ、114はウエハステージ113の温度を調節する温
度制御系、115は電圧源、116は電流計、117は
ゲート電極に電圧を印加するためのプローブであり、パ
ッド領域123に接続されている。118は半導体基板
100を接地させるためのプローブ、118はモニター
を示す。また、124は撮像装置であり、例えば100
倍レンズと50μm角の画素を1024×1024個有
するCCDとによって、MOSキャパシタの絶縁膜に電
流が流れた際に生じる微弱な発光を、約0.5μmの空
間分解能で検出することができる。
In the insulating film life evaluation system shown in FIG. 8 using a semiconductor device (FIG. 6) comprising a plurality of MOS capacitors and a high resistance wiring region, reference numeral 113 denotes a wafer stage, and 114 denotes a temperature of the wafer stage 113. A temperature control system, 115 is a voltage source, 116 is an ammeter, 117 is a probe for applying a voltage to the gate electrode, and is connected to the pad region 123. Reference numeral 118 denotes a probe for grounding the semiconductor substrate 100, and reference numeral 118 denotes a monitor. Reference numeral 124 denotes an imaging device, for example, 100
With a double lens and a CCD having 1024 × 1024 pixels of 50 μm square, weak light emission generated when a current flows through the insulating film of the MOS capacitor can be detected with a spatial resolution of about 0.5 μm.

【0025】この絶縁膜寿命評価システムにおいて、ま
ずプローブ117をパッド領域123に接続した後、高
抵抗配線領域121を介して、MOSキャパシタのすべ
てのゲート電極103に電圧源115より電圧印加を行
なう。このとき、ゲート絶縁膜に流れる電流(I)は、
図7に示す等価回路において、ゲート絶縁膜103
(C)のF−N特性と、高抵抗配線領域121の抵抗値
Rによって決定される。例えば、パッド領域123に印
加する電圧(V)を9V、個々のMOSキャパシタの膜
厚が6nm、面積が2μm2、抵抗値Rが10kΩであ
るとすると、電流量Iは2nA程度である。このとき、
高抵抗配線領域(10kΩ)における電圧降下は2μV
と十分に小さいため、パッド領域110に印加した電圧
Vは、ゲート電極に印加されると考えてよい。電圧印加
の開始とともに、ゲート酸化膜102に流れるゲート電
流に伴う発光像を撮像装置124を用いてモニターす
る。得られた発光像は発光像処理装置125において、
各時間tにおける半導体装置(図6)の各ゲート絶縁膜
の位置(x,y)に対応した領域での発光量をカウント
し、P(t,x,y)なる行列データに変換する。この
とき、半導体装置のMOSキャパシタの間隔は2μm以
上離れており、撮像装置124の0.5μm程度の空間
分解能においても十分に各MOSキャパシタの発光量を
分解することができる。得られた発光量データP(t,
x,y)は、制御系コンピュータ126に送られ、絶縁
膜の破壊の判断を行う。
In this system for evaluating the life of an insulating film, first, the probe 117 is connected to the pad region 123, and then a voltage is applied from the voltage source 115 to all the gate electrodes 103 of the MOS capacitor via the high-resistance wiring region 121. At this time, the current (I) flowing through the gate insulating film is:
In the equivalent circuit shown in FIG.
It is determined by the FN characteristic of (C) and the resistance value R of the high-resistance wiring region 121. For example, if the voltage (V) applied to the pad region 123 is 9 V, the thickness of each MOS capacitor is 6 nm, the area is 2 μm 2 , and the resistance value R is 10 kΩ, the current I is about 2 nA. At this time,
The voltage drop in the high resistance wiring area (10 kΩ) is 2 μV
Therefore, it can be considered that the voltage V applied to the pad region 110 is applied to the gate electrode. With the start of the voltage application, an emission image associated with the gate current flowing through the gate oxide film 102 is monitored using the imaging device 124. The obtained luminescence image is obtained by the luminescence image processing device 125.
At each time t, the light emission amount in a region corresponding to the position (x, y) of each gate insulating film of the semiconductor device (FIG. 6) is counted and converted into matrix data P (t, x, y). At this time, the distance between the MOS capacitors of the semiconductor device is 2 μm or more, and the light emission amount of each MOS capacitor can be sufficiently resolved even with a spatial resolution of about 0.5 μm of the imaging device 124. The obtained light emission amount data P (t,
x, y) are sent to the control system computer 126 to determine whether the insulating film has been destroyed.

【0026】ゲート絶縁膜にF−N電流が流した場合、
および破壊した絶縁膜に電流が流れるときには、いずれ
の場合に置いても発光現象がみられるが、一般に、絶縁
膜破壊後の発光量は破壊前に比べて1桁以上大きい。例
えば、図9(a)に示す単一のMOSキャパシタと高抵
抗配線領域とからなる半導体装置に対して、一定の電圧
をゲート絶縁膜に印加し続けた場合の発光量の変化は図
9(b)に示すように、絶縁膜の破壊前後において急激
に変動する。従って、 制御系コンピュータ126にお
いては、P(t,x,y)が急激に増大した時間tBD
を記録することによって、位置(x,y)におけるMO
Sキャパシタの酸化膜の破壊と、その破壊時間tBDと
を導出することができる。
When an FN current flows through the gate insulating film,
When a current flows through the broken insulating film, a light emission phenomenon is observed in any case. However, in general, the amount of light emitted after the breakdown of the insulating film is one digit or more larger than that before the breakdown. For example, in a semiconductor device including a single MOS capacitor and a high-resistance wiring region shown in FIG. 9A, a change in the amount of light emission when a constant voltage is continuously applied to the gate insulating film is shown in FIG. As shown in b), it fluctuates rapidly before and after the breakdown of the insulating film. Therefore, in the control system computer 126, the time tBD when P (t, x, y) sharply increases
By recording the MO at position (x, y).
The breakdown of the oxide film of the S capacitor and the breakdown time tBD can be derived.

【0027】本実施の形態においては、同時に多数のM
OSキャパシタの信頼性試験を行うことができる。
In this embodiment, a large number of M
A reliability test of the OS capacitor can be performed.

【0028】なお、本実施の形態においては、発光像の
処理を各MOSキャパシタにおける発光量の処理によっ
て行っているが、図6に示す半導体評価装置全体からの
総発光量をカウントし、時間ごとの発光数の変化を評価
することによっても各時間における絶縁膜の累積破壊数
を求めることができる。すなわち、本実施の形態におい
ては、絶縁破壊後に絶縁膜に流れる電流値は、高抵抗配
線の抵抗値によって決定される。例えば、10kΩの抵
抗値を用いた場合には、9Vを印加した場合には0.9
mAとなり、各MOSキャパシタごとでのばらつきは無
視できるため、カウントされる総発光量は破壊した絶縁
膜の総数に比例する。従って、各時間における総発光量
を単位MOSキャパシタあたりの破壊後の発光量で割る
ことによって、MOSキャパシタの酸化膜の累積破壊数
を導出することができる。
In the present embodiment, the processing of the light emission image is performed by the processing of the light emission amount in each MOS capacitor. However, the total light emission amount from the entire semiconductor evaluation device shown in FIG. By evaluating the change in the number of emitted light, the cumulative number of breakdowns of the insulating film at each time can be obtained. That is, in the present embodiment, the value of the current flowing through the insulating film after dielectric breakdown is determined by the resistance value of the high-resistance wiring. For example, when a resistance value of 10 kΩ is used, 0.9 V is applied when 9 V is applied.
mA, and the variation in each MOS capacitor is negligible. Therefore, the total light emission amount to be counted is proportional to the total number of broken insulating films. Therefore, by dividing the total light emission amount at each time by the light emission amount after destruction per unit MOS capacitor, it is possible to derive the cumulative destruction number of the oxide film of the MOS capacitor.

【0029】本実施の形態においては絶縁膜破壊に伴う
発光像の検出をウェハーの表面方向から行っているが、
例えば半導体装置をパッケージした上で、裏面からの発
光像の検出を行った場合についても同等の効果を得るこ
とができる。特にこの手法は、ゲート絶縁膜上に厚い金
属層が存在し、絶縁膜破壊に伴う発光像の表面からの検
出が困難な場合に有効となる。
In the present embodiment, the detection of the light emission image accompanying the breakdown of the insulating film is performed from the front side of the wafer.
For example, the same effect can be obtained when a semiconductor device is packaged and a light emission image is detected from the back surface. In particular, this method is effective when a thick metal layer exists on the gate insulating film and it is difficult to detect a light-emitting image from the surface due to the breakdown of the insulating film.

【0030】(実施の形態3)図10は本発明の実施の
形態3におけるMOSキャパシタの構造図、図3はゲー
ト絶縁膜信頼性評価システムの概略図、図11は回路に
含まれるMOSトランジスタの絶縁膜信頼性評価のフロ
ーチャートを示したものである。
(Embodiment 3) FIG. 10 is a structural view of a MOS capacitor according to Embodiment 3 of the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram of a gate insulating film reliability evaluation system, and FIG. 3 is a flowchart illustrating an insulating film reliability evaluation.

【0031】図10において、各符号は以下の部材を示
す。102はp型半導体基板上に形成されたゲート絶縁
膜(面積S)、103はゲート絶縁膜102の上に形成
されたゲート電極を示し、半導体基板、ゲート酸化膜1
02、ゲート電極103によって、MOSキャパシタ1
30、131、132がそれぞれ形成されている。MO
Sキャパシタ130、131、132のゲート電極はそ
れぞれパッド領域127、128、129を有する金属
配線が接続されている。また、MOSキャパシタ13
1、132のゲート電極には金属アンテナ配線133、
134が接続されている。一般に、金属アンテナ配線の
ドライエッチングの際には絶縁膜信頼性が劣化するが、
そのパラメータとしてアンテナ比(=金属アンテナ配線
の側壁面積/絶縁膜面積)が用いられる。ここでは、M
OSキャパシタ130、131、132のアンテナ比を
それぞれR1、R2、R3とすると、R1<R2<R3
の関係が成り立つ。
In FIG. 10, reference numerals indicate the following members. Reference numeral 102 denotes a gate insulating film (area S) formed on a p-type semiconductor substrate; 103, a gate electrode formed on the gate insulating film 102;
02, MOS capacitor 1 by gate electrode 103
30, 131, and 132 are formed respectively. MO
The gate electrodes of the S capacitors 130, 131, and 132 are connected to metal wires having pad regions 127, 128, and 129, respectively. The MOS capacitor 13
The metal antenna wiring 133,
134 is connected. Generally, when dry etching of metal antenna wiring, insulation film reliability is deteriorated.
The antenna ratio (= side wall area of metal antenna wiring / insulating film area) is used as the parameter. Here, M
Assuming that the antenna ratios of the OS capacitors 130, 131, and 132 are R1, R2, and R3, respectively, R1 <R2 <R3
Holds.

【0032】図3において、113はウエハステージ、
114はウエハステージ113の温度を調節する温度制
御系、115は電圧源、116は電流計、117はゲー
ト電極に電圧を印加するためのプローブであり、パッド
領域127、あるいは128、129に接続されてい
る。118は半導体基板100を接地させるためのプロ
ーブ、119はゲート酸化膜が破壊したときを判定して
電圧印加を停止するための制御系を示す。
In FIG. 3, reference numeral 113 denotes a wafer stage,
114 is a temperature control system for adjusting the temperature of the wafer stage 113, 115 is a voltage source, 116 is an ammeter, 117 is a probe for applying a voltage to the gate electrode, and connected to the pad area 127 or 128, 129. ing. Reference numeral 118 denotes a probe for grounding the semiconductor substrate 100, and 119 denotes a control system for judging when the gate oxide film has been broken and stopping the voltage application.

【0033】図3に示す評価システムを用いて、まず、
プローブ117をパッド領域109に接続した後、MO
Sトランジスタ105のゲート電極に電圧源115より
定電圧印加を行なう。ゲート酸化膜に印加する電界は、
例えば、11〜13MV/cm程度である。この時、ゲ
ート酸化膜に流れるゲート電流を電流計116を用いて
モニターし、ゲート酸化膜が破壊する時間TBDを測定
する。
First, using the evaluation system shown in FIG.
After connecting the probe 117 to the pad region 109, the MO
A constant voltage is applied to the gate electrode of S transistor 105 from voltage source 115. The electric field applied to the gate oxide film is
For example, it is about 11 to 13 MV / cm. At this time, the gate current flowing through the gate oxide film is monitored using the ammeter 116, and the time TBD during which the gate oxide film is broken is measured.

【0034】図11に示す回路に含まれるMOSトラン
ジスタの絶縁膜信頼性評価のフローチャートのステップ
200においては、評価を行う回路パターンについて、
配線レイアウトを解析することにより、各MOSトラン
ジスタに対して、アンテナ比を導出する。次に、ステッ
プ201においては、前記ステップ200において得ら
れたアンテナ比の範囲から、その頻度に応じて、サンプ
リングアンテナ比を決定する。ここでは、R1、R2、
R3の3点でのサンプリングを行い、回路に含まれるM
OSトランジスタのすべてについて、そのアンテナ比を
サンプリングされたアンテナ比に近似した上で、各サン
プリングアンテナ比におけるMOSトランジスタのゲー
ト絶縁膜の総面積S(R1),S(R2),S(R3)
を得る。ステップ203においては、図10に示したア
ンテナ比依存性評価用TEGを用いて、各アンテナ比R
1,R2、R3における絶縁膜の累積故障分布関数F1
(t)、F2(t)、F3(t)を導出する(図1
2)。次に、ステップ201において得られた、各サン
プリングされたアンテナ比に対する絶縁膜の面積値S
(R1)、S(R2)、S(R3)を用いて、前記アン
テナ比に対する累積故障分布関数を次式によって変換す
る(ステップ204)。
In step 200 of the flowchart for evaluating the reliability of the insulating film of the MOS transistor included in the circuit shown in FIG.
By analyzing the wiring layout, an antenna ratio is derived for each MOS transistor. Next, in step 201, the sampling antenna ratio is determined from the range of the antenna ratio obtained in step 200 according to the frequency. Here, R1, R2,
R3 is sampled at three points, and M
For each of the OS transistors, the antenna ratio is approximated to the sampled antenna ratio, and the total area S (R1), S (R2), and S (R3) of the gate insulating film of the MOS transistor at each sampling antenna ratio.
Get. In step 203, using the antenna ratio dependence evaluation TEG shown in FIG.
Cumulative fault distribution function F1 of the insulating film at 1, R2, R3
(T), F2 (t) and F3 (t) are derived (FIG. 1).
2). Next, the area value S of the insulating film with respect to each sampled antenna ratio obtained in step 201
Using (R1), S (R2) and S (R3), the cumulative fault distribution function for the antenna ratio is converted by the following equation (step 204).

【0035】[0035]

【数3】 (Equation 3)

【0036】[0036]

【数4】 (Equation 4)

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】さらに、ステップ205においては、前記
アンテナ比毎に得られた累積故障分布関数G1(t)、
G2(t)、G3(t)から次式にしたがって演算する
ことにより、所望の回路パターンに対する絶縁膜の故障
分布特性H(t)を得ることができる。
Further, in step 205, the cumulative fault distribution function G1 (t) obtained for each antenna ratio,
By calculating from G2 (t) and G3 (t) according to the following equation, a failure distribution characteristic H (t) of the insulating film with respect to a desired circuit pattern can be obtained.

【0039】[0039]

【数6】 (Equation 6)

【0040】本実施の形態によると、配線のドライエッ
チング工程におけるTEGパターンの絶縁膜の信頼性特
性の劣化データから、所望の回路の絶縁膜に対する高精
度な故障分布特性を導出することができる。
According to the present embodiment, it is possible to derive a highly accurate failure distribution characteristic for the insulating film of a desired circuit from the deterioration data of the reliability characteristic of the insulating film of the TEG pattern in the wiring dry etching step.

【0041】なお、本実施の形態においては、アンテナ
比に対して3点でのサンプリングを行ったが、サンプリ
ング点を増やすことにより、より精度の良い回路の故障
分布特性を得ることができる。
In this embodiment, sampling is performed at three points with respect to the antenna ratio. However, by increasing the number of sampling points, a more accurate circuit failure distribution characteristic can be obtained.

【0042】なお、本実施の形態においては配線パター
ンのドライエッチングの際のゲート絶縁膜信頼性劣化量
を考慮した半導体装置の寿命評価法を示しているが、V
IAホールのドライエッチングの際のゲート絶縁膜信頼
性に対しても、同様の評価を行うことによって、VIA
ホールドライエッチングのダメージを考慮した回路の故
障分布特性評価が可能となる。
In the present embodiment, a method for evaluating the life of a semiconductor device in consideration of the amount of deterioration of the reliability of a gate insulating film during dry etching of a wiring pattern is shown.
The same evaluation was performed on the reliability of the gate insulating film at the time of dry etching of the IA hole, and the VIA was evaluated.
It is possible to evaluate the failure distribution characteristics of a circuit in consideration of the damage caused by hole dry etching.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように本発明においては、複数種
のTEGパターンを用いた信頼性評価結果を組み合わせ
ることによって、少ない試料数での評価から、実回路全
体での絶縁膜の高精度な信頼性特性を導出するための評
価手法と、多数のTEGパターンの信頼性評価試験を同
時に行い、破壊の検出をエミッション顕微鏡によって効
率的に行うことによって、短時間での評価を可能とする
ための評価装置を実現できる。
As described above, according to the present invention, by combining the reliability evaluation results using a plurality of types of TEG patterns, the evaluation with a small number of samples enables the highly accurate formation of the insulating film in the entire actual circuit. An evaluation method for deriving reliability characteristics and reliability evaluation tests for a large number of TEG patterns are performed at the same time, and destruction is detected efficiently by an emission microscope. An evaluation device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明第1の実施の形態における半導体装置の
構造図
FIG. 1 is a structural diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明第1の実施の形態における半導体装置の
構造図
FIG. 2 is a structural diagram of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明第1の実施の形態における評価システム
の概略図
FIG. 3 is a schematic diagram of an evaluation system according to the first embodiment of the present invention.

【図4】累積故障確率分布関数の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a cumulative failure probability distribution function;

【図5】累積故障確率分布関数の変換結果を示す図FIG. 5 is a diagram showing a conversion result of a cumulative failure probability distribution function;

【図6】本発明第2の実施の形態における半導体装置の
平面図
FIG. 6 is a plan view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明第2の実施の形態における等価回路を示
す図
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明第2の実施の形態における評価システム
の概略図
FIG. 8 is a schematic diagram of an evaluation system according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明第2の実施の形態における半導体装置の
構造図
FIG. 9 is a structural diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図10】本発明第3の実施の形態における半導体装置
の平面図
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明第3の実施の形態における評価方法の
工程図
FIG. 11 is a process diagram of an evaluation method according to a third embodiment of the present invention.

【図12】累積故障確率分布関数の一例を示す図FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a cumulative failure probability distribution function.

【図13】絶縁膜信頼性評価方法の模式図FIG. 13 is a schematic view of an insulating film reliability evaluation method.

【図14】絶縁膜信頼性評価時の電流―電圧特性を示す
模式図
FIG. 14 is a schematic diagram showing current-voltage characteristics at the time of insulating film reliability evaluation.

【図15】寿命推定方法の模式図FIG. 15 is a schematic diagram of a life estimation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 p型半導体基板 101 分離絶縁膜 102 ゲート絶縁膜 103 ゲート電極 104 n型半導体領域 105 MOSトランジスタ 106 コンタクト 107 層間絶縁膜 108 金属配線 109 パッド領域 110 金属配線 111 MOSトランジスタ群 112 パッド領域 113 ウェハーステージ 114 温度調整機構 115 電圧源 116 電流モニター 117 プローブ 118 プローブ 119 制御系 120 MOSキャパシタ 121 高抵抗配線領域 122 金属配線 123 パッド領域 124 撮像装置 125 発光像処理装置 126 制御系コンピュータ 127 パッド領域 128 パッド領域 129 パッド領域 130 金属アンテナ配線 131 金属アンテナ配線 REFERENCE SIGNS LIST 100 p-type semiconductor substrate 101 isolation insulating film 102 gate insulating film 103 gate electrode 104 n-type semiconductor region 105 MOS transistor 106 contact 107 interlayer insulating film 108 metal wiring 109 pad region 110 metal wiring 111 MOS transistor group 112 pad region 113 wafer stage 114 Temperature adjustment mechanism 115 Voltage source 116 Current monitor 117 Probe 118 Probe 119 Control system 120 MOS capacitor 121 High resistance wiring area 122 Metal wiring 123 Pad area 124 Imaging device 125 Emission image processing device 126 Control system computer 127 Pad area 128 Pad area 129 Pad Area 130 Metal antenna wiring 131 Metal antenna wiring

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】異なる構造を有する半導体装置の絶縁膜に
対して、それぞれ定電圧TDDB試験を行う工程と、前
記定電圧TDDB試験により得られた累積故障確率分布
関数を与えられた任意の構造の半導体装置の構造に応じ
て変換する工程と、それらを統計的に統合して前記任意
の構造の半導体装置における絶縁膜の累積故障確率分布
関数を導出する工程とを有する半導体装置の絶縁膜信頼
性評価方法。
A step of performing a constant voltage TDDB test on insulating films of semiconductor devices having different structures; and a step of performing an arbitrary structure given a cumulative failure probability distribution function obtained by the constant voltage TDDB test. Insulating film reliability of a semiconductor device, comprising the steps of: converting the structure according to the structure of the semiconductor device; and statistically integrating them to derive a cumulative failure probability distribution function of the insulating film in the semiconductor device having the arbitrary structure. Evaluation method.
【請求項2】異なる構造を有する半導体装置のそれぞれ
が、ある一定の構造を有するMOSトランジスタが異な
る数だけ含んでおり、すべてのMOSトランジスタのゲ
ート電極に対して半導体装置外部から電圧を印加するよ
う構成されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の絶縁膜信頼性評価方法。
2. A semiconductor device having a different structure includes different numbers of MOS transistors having a certain structure, and a voltage is applied to the gate electrodes of all the MOS transistors from outside the semiconductor device. The method for evaluating the reliability of an insulating film of a semiconductor device according to claim 1, wherein the method comprises:
【請求項3】累積故障確率分布関数の変換時において、
半導体装置を構成するトランジスタの数の比に従った変
換を行うことを特徴とする請求項1または2記載の半導
体装置の絶縁膜信頼性評価方法。
3. A method of converting a cumulative failure probability distribution function, comprising:
3. The method according to claim 1, wherein the conversion is performed in accordance with a ratio of the number of transistors constituting the semiconductor device.
【請求項4】同一の半導体基板上に形成された複数のM
OSキャパシタのすべてのゲート電極にそれぞれ高抵抗
配線領域を介して外部からの電圧印加を可能とする単一
のパッド領域に接続された半導体装置に対し、前記パッ
ド領域から電圧を印加する工程と、前記電圧印加と同時
に前記MOSキャパシタからの発光像をモニターする工
程と、前記発光像を処理することによって破壊した絶縁
膜の数を導出する工程とを有する半導体装置の絶縁膜信
頼性評価方法。
4. A plurality of Ms formed on the same semiconductor substrate.
Applying a voltage from the pad region to a semiconductor device connected to a single pad region enabling external voltage application to all gate electrodes of the OS capacitor via high-resistance wiring regions, respectively; A method for evaluating the reliability of an insulating film of a semiconductor device, comprising: a step of monitoring a light emission image from the MOS capacitor simultaneously with the application of the voltage; and a step of deriving the number of insulating films broken by processing the light emission image.
【請求項5】発光像を処理する工程において、同一の半
導体基板上に形成された複数のMOSキャパシタのゲー
ト絶縁膜に対応する領域での発光量をそれぞれカウント
し、前記各領域での発光量を個別に解析することによっ
て、それぞれの破壊を判断することを特徴とする請求項
4記載の半導体装置の絶縁膜信頼性評価方法。
5. In a process of processing a light emission image, light emission amounts in regions corresponding to gate insulating films of a plurality of MOS capacitors formed on the same semiconductor substrate are counted, and light emission amounts in the respective regions are counted. 5. The method for evaluating reliability of an insulating film of a semiconductor device according to claim 4, wherein each breakdown is determined by individually analyzing the breakdown.
【請求項6】発光像を処理する工程において、同一の半
導体基板上に形成された複数のMOSキャパシタ群全体
からの発光量をカウントし、前記MOSキャパシタ群の
内、破壊したMOSキャパシタの総数を導出することを
特徴とする請求項5記載の半導体装置の絶縁膜信頼性評
価方法。
6. A process for processing a light emission image, wherein a light emission amount from a plurality of MOS capacitor groups formed on the same semiconductor substrate is counted, and a total number of destroyed MOS capacitors in the MOS capacitor group is counted. 6. The method for evaluating reliability of an insulating film of a semiconductor device according to claim 5, wherein the method is derived.
【請求項7】評価を行う回路について、配線レイアウト
を解析することにより、前記回路を構成する各MOSト
ランジスタに対して、アンテナ比を導出する工程と、ア
ンテナ比のサンプリングを行う工程と、前記サンプリン
グされたアンテナ比に対して、前記アンテナ比の配線パ
ターンを有するMOSキャパシタを用いて、各アンテナ
比における絶縁膜の累積故障分布関数を導出する工程
と、各サンプリングされたアンテナ比に対する絶縁膜の
面積値を用いて、前記アンテナ比に対する累積故障分布
関数を変換する工程と、前記アンテナ比毎に得られた累
積故障分布関数を演算することにより、所望の回路パタ
ーンに対する絶縁膜の故障分布特性を得る工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の絶縁膜信頼性評価方
法。
7. A step of deriving an antenna ratio for each MOS transistor constituting the circuit by analyzing a wiring layout of a circuit to be evaluated, a step of sampling the antenna ratio, and a step of sampling the antenna ratio. Deriving a cumulative fault distribution function of the insulating film at each antenna ratio using a MOS capacitor having a wiring pattern of the antenna ratio for the sampled antenna ratio, and an area of the insulating film for each sampled antenna ratio Converting the cumulative fault distribution function with respect to the antenna ratio using the values, and calculating the cumulative fault distribution function obtained for each antenna ratio to obtain a fault distribution characteristic of the insulating film with respect to a desired circuit pattern. And a method of evaluating the reliability of an insulating film of a semiconductor device.
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JP2011192915A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Fujitsu Semiconductor Ltd Evaluation element

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JP2011192915A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Fujitsu Semiconductor Ltd Evaluation element

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