JPH0198976A - 絶縁膜の絶縁性能評価方法 - Google Patents
絶縁膜の絶縁性能評価方法Info
- Publication number
- JPH0198976A JPH0198976A JP25697887A JP25697887A JPH0198976A JP H0198976 A JPH0198976 A JP H0198976A JP 25697887 A JP25697887 A JP 25697887A JP 25697887 A JP25697887 A JP 25697887A JP H0198976 A JPH0198976 A JP H0198976A
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- Japan
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- current
- time
- insulating film
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、メタルオキサイドセミコンダクタ（ＭＯＳ
）のゲート酸化膜などの絶縁膜の電気絶縁性能を評価す
る絶縁膜の絶縁性能評価方法に関する。
）のゲート酸化膜などの絶縁膜の電気絶縁性能を評価す
る絶縁膜の絶縁性能評価方法に関する。
第２図は従来の絶縁膜の絶縁性能評価方法を実現する絶
縁性評価装置を示す回路図であシ、図において、１は評
価対象である複数の絶縁膜、２はこれらの絶縁膜１に順
次電流を加えるように切シ換えるスイッチスキャナー、
３は電圧計、４は上記電流を供給する電流源、５はスイ
ッチスキャナー２の制御装置である。
縁性評価装置を示す回路図であシ、図において、１は評
価対象である複数の絶縁膜、２はこれらの絶縁膜１に順
次電流を加えるように切シ換えるスイッチスキャナー、
３は電圧計、４は上記電流を供給する電流源、５はスイ
ッチスキャナー２の制御装置である。
次に動作について説明する。
上記絶縁性評価装置は、例えば電子通信学会技術研究報
告、５８Ｄｓ６−１１（１９８６年）に示された定電流
タイムデペンデント デイエレクトリック ブレークダ
ウｙ （Ｔｉｍｅ ＤｅｐｅｎｄｅｎｔＤｉｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ）法によって二酸化シリ
コン膜の絶縁性を評価する。
告、５８Ｄｓ６−１１（１９８６年）に示された定電流
タイムデペンデント デイエレクトリック ブレークダ
ウｙ （Ｔｉｍｅ ＤｅｐｅｎｄｅｎｔＤｉｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ）法によって二酸化シリ
コン膜の絶縁性を評価する。
すなわち、この定電流タイムデペンデント デイエレク
トリック ブレークダウン法では、第３図に示すように
、電流源４から時間変化に対して一定の電流を絶縁膜１
に流し、まず、この絶縁膜１の両端に発生する電位差を
電圧計３によって検出する。かかる状態で絶縁膜１の劣
化が進行すると、ある時間経過した後姉、絶縁膜１０両
端の電位が急減し、絶縁破壊に至る。かかる絶縁破壊に
至つた時間（以下、ｔＢｎと略す）から、破壊するまで
に流された破壊電荷量（以下、ＱＢＤと略す）を電流Ｘ
ｔＢＤから算出し、このＱＢＤを絶縁性能の指標として
用いる。絶縁破壊現象は統計的性格をもっことから、複
数の試料、たとえば１００個前後の試料についてそれぞ
れＱＢＤを調べ、第４図に示すような絶縁破壊確率のＱ
ＢＤ分布から、絶縁膜の良否を判定する。そしてこのよ
うな判定の動作は、電流源４．電圧計３．電流を流す試
料である絶縁膜１を逐次選択するスイッチスキャナー２
を制御装置５によって制御することによって、自動的に
行われる。
トリック ブレークダウン法では、第３図に示すように
、電流源４から時間変化に対して一定の電流を絶縁膜１
に流し、まず、この絶縁膜１の両端に発生する電位差を
電圧計３によって検出する。かかる状態で絶縁膜１の劣
化が進行すると、ある時間経過した後姉、絶縁膜１０両
端の電位が急減し、絶縁破壊に至る。かかる絶縁破壊に
至つた時間（以下、ｔＢｎと略す）から、破壊するまで
に流された破壊電荷量（以下、ＱＢＤと略す）を電流Ｘ
ｔＢＤから算出し、このＱＢＤを絶縁性能の指標として
用いる。絶縁破壊現象は統計的性格をもっことから、複
数の試料、たとえば１００個前後の試料についてそれぞ
れＱＢＤを調べ、第４図に示すような絶縁破壊確率のＱ
ＢＤ分布から、絶縁膜の良否を判定する。そしてこのよ
うな判定の動作は、電流源４．電圧計３．電流を流す試
料である絶縁膜１を逐次選択するスイッチスキャナー２
を制御装置５によって制御することによって、自動的に
行われる。
第４図において破壊確率が平坦な部分６は偶発破壊モー
ドであシ、急峻に立上がった部分７は真性破壊モードで
ある。これによれば、偶発破壊モードでの故障確率が小
さい程、また真性破壊モードでの破壊確率が大きい程、
良質の、つまシ信頼性の高い絶縁膜といえる。そしてか
かる偶発破壊。
ドであシ、急峻に立上がった部分７は真性破壊モードで
ある。これによれば、偶発破壊モードでの故障確率が小
さい程、また真性破壊モードでの破壊確率が大きい程、
良質の、つまシ信頼性の高い絶縁膜といえる。そしてか
かる偶発破壊。
真性破壊が現われる電荷量およびそのときの破壊確率を
知ることは、絶縁性を評価する上で非常に重要である。
知ることは、絶縁性を評価する上で非常に重要である。
また、ＱＢＤは電流値と時間との積なので、検出可能な
ＱＢＤの最小値は破壊検出の時間分解能で決まシ、最大
値は実験者が許容できる最長の時間で決められる。破壊
検出時間の下限は、電圧計３の検出時間間隔や制御装置
５での破壊を判定するのに必要な時間等を考慮すると、
０．０１秒前後が限界で、これ以上短、くシようとする
と破壊検出の装置構成が複雑になってしまう。実験者が
許容できる時間は、１００個の試料のＱＢＤを１ｏｏｏ
ｏ秒以内で測定することを考えると、１個当ｂｔ流を流
すことができる時間は１００秒となる。この場合、破壊
検出時間の限界であるｏ、ｏｉ秒から１００秒に対応す
る４桁がＱｏｎの測定可能領域となる。
ＱＢＤの最小値は破壊検出の時間分解能で決まシ、最大
値は実験者が許容できる最長の時間で決められる。破壊
検出時間の下限は、電圧計３の検出時間間隔や制御装置
５での破壊を判定するのに必要な時間等を考慮すると、
０．０１秒前後が限界で、これ以上短、くシようとする
と破壊検出の装置構成が複雑になってしまう。実験者が
許容できる時間は、１００個の試料のＱＢＤを１ｏｏｏ
ｏ秒以内で測定することを考えると、１個当ｂｔ流を流
すことができる時間は１００秒となる。この場合、破壊
検出時間の限界であるｏ、ｏｉ秒から１００秒に対応す
る４桁がＱｏｎの測定可能領域となる。
従来の絶縁膜の絶縁性能評価方法は以上のように構成さ
れているので、ＱＢＤの検出可能範囲は、測定に用いる
装置の性能あるいは実験者が許容できる時間によって変
ってくるが、簡便な装置構成では４桁より広くすること
は困難でアシ、通常、ＱＢＤは絶縁膜の製造条件に依存
して非常に広く分布していることから、４桁の範囲では
不十分の場合があった。このために、絶縁膜１が良質の
場合はＱＢＤが検出可能領域よシ大きくなり、また、悪
質の場合にはＱＢＤが検出可能領域よ）小さくなってし
１い、ＱＢＤの破壊確率分布の測定を十分にできないな
どの問題点があった。即ち、従来の、−定電流を流すこ
とによってＱＢＤを得る方法は、ＱＢＤの検出可能領域
がせまいという欠点かあＣ１ＱｎＤの検出可能領域を広
げようとすると、測定に必要な時間が長くなった勺、装
置構成が複雑となるなどの問題点があった。
れているので、ＱＢＤの検出可能範囲は、測定に用いる
装置の性能あるいは実験者が許容できる時間によって変
ってくるが、簡便な装置構成では４桁より広くすること
は困難でアシ、通常、ＱＢＤは絶縁膜の製造条件に依存
して非常に広く分布していることから、４桁の範囲では
不十分の場合があった。このために、絶縁膜１が良質の
場合はＱＢＤが検出可能領域よシ大きくなり、また、悪
質の場合にはＱＢＤが検出可能領域よ）小さくなってし
１い、ＱＢＤの破壊確率分布の測定を十分にできないな
どの問題点があった。即ち、従来の、−定電流を流すこ
とによってＱＢＤを得る方法は、ＱＢＤの検出可能領域
がせまいという欠点かあＣ１ＱｎＤの検出可能領域を広
げようとすると、測定に必要な時間が長くなった勺、装
置構成が複雑となるなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、絶縁破壊確率のＱＢＤ分布を広範囲にわたシ
、かつ短時間に得ることができる絶縁膜の絶縁性能評価
方法を得ることを目的とする。
たもので、絶縁破壊確率のＱＢＤ分布を広範囲にわたシ
、かつ短時間に得ることができる絶縁膜の絶縁性能評価
方法を得ることを目的とする。
この発明に係る絶縁膜の絶縁性能評価方法は電流源から
絶縁膜に流す電流を時間とともに増加させ、絶縁破壊に
到るまでに流すことができた電荷量を破壊電荷量として
求め、この破壊電荷量を指標として絶縁性を評価するよ
うにしたものである。
絶縁膜に流す電流を時間とともに増加させ、絶縁破壊に
到るまでに流すことができた電荷量を破壊電荷量として
求め、この破壊電荷量を指標として絶縁性を評価するよ
うにしたものである。
この発明における電流源は、時間とともに電流を増加さ
せるので、印加開始時の上記電流を低く設定することに
よって検出可能な最小破壊電荷量を小さくでき、また、
印加終了時の電流を大きく設定することによって検出可
能な最大破壊電荷量を大きくできる。このように、電流
を徐々に増加させることＫよって、検出可能な破壊電荷
量の領域を広げ、また、電流増加の速度を適度に設定す
ることによシ短時間で測定を終えられるようにする。
せるので、印加開始時の上記電流を低く設定することに
よって検出可能な最小破壊電荷量を小さくでき、また、
印加終了時の電流を大きく設定することによって検出可
能な最大破壊電荷量を大きくできる。このように、電流
を徐々に増加させることＫよって、検出可能な破壊電荷
量の領域を広げ、また、電流増加の速度を適度に設定す
ることによシ短時間で測定を終えられるようにする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。破壊
電荷量分布を調べるための絶縁性能評価装置の基本構成
は第２図に示したものと同じであシ、このうち電流源４
が以下に示す電流−時間出力特性を持つ。すなわち、こ
の発明の絶縁性能評価方法では、あらかじめ設定した時
間特性をもっ電流を出力できる電流源４を用い、第１図
で示すように、電流を１ｘｌＯ−８アンペアから１００
秒間で１ｘｌＯアンペアまで徐々に増加させるように設
定する。この電流を各絶縁膜１に流し、これが絶縁破壊
するまでに流すことができた電荷量を指標として、その
絶縁膜１の絶縁性を判定する。
電荷量分布を調べるための絶縁性能評価装置の基本構成
は第２図に示したものと同じであシ、このうち電流源４
が以下に示す電流−時間出力特性を持つ。すなわち、こ
の発明の絶縁性能評価方法では、あらかじめ設定した時
間特性をもっ電流を出力できる電流源４を用い、第１図
で示すように、電流を１ｘｌＯ−８アンペアから１００
秒間で１ｘｌＯアンペアまで徐々に増加させるように設
定する。この電流を各絶縁膜１に流し、これが絶縁破壊
するまでに流すことができた電荷量を指標として、その
絶縁膜１の絶縁性を判定する。
この実施例においては、印加開始時の電流が１ｘｌＯア
ンペアであシ、破壊検出可能な最小時間を０．０１秒と
すれば、検出可能な最小破壊電荷量は約１ｘｌＯクーロ
ンとなる。一方、印加終了時の電流がｌＸｌ０”−”ア
ンペアなので、測定時間内に流すことができる最大電荷
量は、第１図の電流を時間で積分することによって約１
クーロンとなる。このように、この実施例では検出可能
な破壊電荷量ＱＢＤは約１０桁の範囲にわたる。従って
、絶縁膜１の膜質の良否にかかわらず、偶発破壊モード
から真性破壊モードまでの広い破壊電荷量分布が確実に
得られる。
ンペアであシ、破壊検出可能な最小時間を０．０１秒と
すれば、検出可能な最小破壊電荷量は約１ｘｌＯクーロ
ンとなる。一方、印加終了時の電流がｌＸｌ０”−”ア
ンペアなので、測定時間内に流すことができる最大電荷
量は、第１図の電流を時間で積分することによって約１
クーロンとなる。このように、この実施例では検出可能
な破壊電荷量ＱＢＤは約１０桁の範囲にわたる。従って
、絶縁膜１の膜質の良否にかかわらず、偶発破壊モード
から真性破壊モードまでの広い破壊電荷量分布が確実に
得られる。
また、上記のように印加電流を絶縁膜１に対して徐々に
増加しながら印加することができるようにしたため、そ
の印加電流の増加速度を任意に設定することによシ、短
時間にて絶縁性能の測定を完了できる。
増加しながら印加することができるようにしたため、そ
の印加電流の増加速度を任意に設定することによシ、短
時間にて絶縁性能の測定を完了できる。
以上のように、この発明によれば、電流源から評価対象
である絶縁膜に印加する電流を時間とともに増加させる
ことによシ破壊電荷量を測定するようにしたので、短時
間で、広範囲にわたる破壊電荷量分布が得られ、従って
、その破壊電荷量の破壊確率分布の測定評価を十分かつ
正確に実施できるものが得られる効果がある。
である絶縁膜に印加する電流を時間とともに増加させる
ことによシ破壊電荷量を測定するようにしたので、短時
間で、広範囲にわたる破壊電荷量分布が得られ、従って
、その破壊電荷量の破壊確率分布の測定評価を十分かつ
正確に実施できるものが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例如よる絶縁膜の絶縁性評価
方法を説明する電流源の電流−時間特性図、第２図はこ
の発明および従来の絶縁膜評価方法を実施する絶縁性評
価装置を示す回路図、第３図は従来の絶縁膜評価方法に
おいて絶縁膜に流される電流の時間特性図、第４図は絶
縁破壊確率の破壊電荷量分布状況を示す特性図である。 １は絶縁膜、４は電流源。 訪瑠貢荷量 （Ｑｅｏ） 蒔圓
方法を説明する電流源の電流−時間特性図、第２図はこ
の発明および従来の絶縁膜評価方法を実施する絶縁性評
価装置を示す回路図、第３図は従来の絶縁膜評価方法に
おいて絶縁膜に流される電流の時間特性図、第４図は絶
縁破壊確率の破壊電荷量分布状況を示す特性図である。 １は絶縁膜、４は電流源。 訪瑠貢荷量 （Ｑｅｏ） 蒔圓
Claims (1)
- 電流源から絶縁膜に流した電流およびこの絶縁膜が絶縁
破壊するに至るまでの時間から破壊電荷量を求め、この
破壊電荷量の大きさから上記絶縁膜の絶縁性能を評価す
る絶縁膜の絶縁性能評価方法において、上記絶縁膜には
時間とともに増加する電流を上記電流源から流すように
したことを特徴とする絶縁膜の絶縁性能評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25697887A JPH0198976A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 絶縁膜の絶縁性能評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25697887A JPH0198976A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 絶縁膜の絶縁性能評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0198976A true JPH0198976A (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=17300019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25697887A Pending JPH0198976A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 絶縁膜の絶縁性能評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0198976A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6279375A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-11 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 絶縁膜の評価方法 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP25697887A patent/JPH0198976A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6279375A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-11 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 絶縁膜の評価方法 |
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