JPH03130652A - キャパシタ誘電体膜の信頼性評価方法 - Google Patents
キャパシタ誘電体膜の信頼性評価方法Info
- Publication number
- JPH03130652A JPH03130652A JP1267144A JP26714489A JPH03130652A JP H03130652 A JPH03130652 A JP H03130652A JP 1267144 A JP1267144 A JP 1267144A JP 26714489 A JP26714489 A JP 26714489A JP H03130652 A JPH03130652 A JP H03130652A
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- Japan
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- dielectric film
- capacitor dielectric
- reliability
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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〕
本発明は、半導体装置におけるキャパシタ誘電体膜の信
頼性を評価する方法に関する。
頼性を評価する方法に関する。
半導体装置におけるキャパシタ誘電体膜の信頼性を評価
する方法としては、従来より、温度及び印加電圧をパラ
メータとした定電圧ＴＯＤＢ （ＴｉｍｅＤｅｐｅｎｄ
ｅｎｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）
法が知られている。温度及び印加電圧をパラメータとし
たこの定電圧ＴＤＤＢ法を用いて、半導体装置における
キャパシタ誘電体膜（例えばＳｉｎ、膜）の実用領域で
の長期信頼性を評価する方法について、具体的に説明す
る。
する方法としては、従来より、温度及び印加電圧をパラ
メータとした定電圧ＴＯＤＢ （ＴｉｍｅＤｅｐｅｎｄ
ｅｎｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）
法が知られている。温度及び印加電圧をパラメータとし
たこの定電圧ＴＤＤＢ法を用いて、半導体装置における
キャパシタ誘電体膜（例えばＳｉｎ、膜）の実用領域で
の長期信頼性を評価する方法について、具体的に説明す
る。
まず、半導体装置のキャパシタ誘電体膜のＴＥＧ（Ｔｅ
ｓｔ ｆ！ｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）を用いて、キャ
パシタ誘電体膜に印加する電圧を一定にして温度をパラ
メータとした定電圧ＴＯＤＢ試験及び温度を一定にして
印加電圧をパラメータとした定電圧ＴＤＤＢ試験を実施
する。第２図は温度をパラメータとした定電圧ＴＤＤＢ
試験の結果を示すグラフであり、第３図は印加電圧をパ
ラメータとした定電圧ＴＤＤＢ試験の結果を示すグラフ
である。両図とも、横軸は時間（ｈｒ、）を、縦軸は累
積不良率（％）を夫々示し、特性を表す各グラフ中の数
値は温度／印加電圧を示している。
ｓｔ ｆ！ｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）を用いて、キャ
パシタ誘電体膜に印加する電圧を一定にして温度をパラ
メータとした定電圧ＴＯＤＢ試験及び温度を一定にして
印加電圧をパラメータとした定電圧ＴＤＤＢ試験を実施
する。第２図は温度をパラメータとした定電圧ＴＤＤＢ
試験の結果を示すグラフであり、第３図は印加電圧をパ
ラメータとした定電圧ＴＤＤＢ試験の結果を示すグラフ
である。両図とも、横軸は時間（ｈｒ、）を、縦軸は累
積不良率（％）を夫々示し、特性を表す各グラフ中の数
値は温度／印加電圧を示している。
第２図に示す試験結果から寿命の温度加速性を、また第
３図に示す試験結果から寿命の印加電圧加速性を夫々調
査し、調査した夫々の加速性に基づいて実用領域におけ
る温度条件及び印加電圧条件での寿命を推定して、キャ
パシタ誘電体膜の長期信頼性を評価する。
３図に示す試験結果から寿命の印加電圧加速性を夫々調
査し、調査した夫々の加速性に基づいて実用領域におけ
る温度条件及び印加電圧条件での寿命を推定して、キャ
パシタ誘電体膜の長期信頼性を評価する。
従来の定電圧ＴＤＤＢ法を用いた信頼性評価方法では、
温度及び印加電圧の２種類のパラメータを使用している
ので多数の条件における試験が必要であり、しかも長期
信頼性の評価精度を高めるためには比較的弱いストレス
領域から試験条件を選択する必要がある。従って、従来
の評価方法では、その評価作業に長時間を要すという問
題点があった。
温度及び印加電圧の２種類のパラメータを使用している
ので多数の条件における試験が必要であり、しかも長期
信頼性の評価精度を高めるためには比較的弱いストレス
領域から試験条件を選択する必要がある。従って、従来
の評価方法では、その評価作業に長時間を要すという問
題点があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、半導
体装置におけるキャパシタ誘電体膜の長期信頼性の評価
に要する時間の短縮化を図ることができるキャパシタ誘
電体膜の信頼性評価方法を提供することを目的とする。
体装置におけるキャパシタ誘電体膜の長期信頼性の評価
に要する時間の短縮化を図ることができるキャパシタ誘
電体膜の信頼性評価方法を提供することを目的とする。
本発明に係るキャパシタ誘電体膜の信頼性評価方法は、
破壊に至るまでにキャパシタ誘電体膜に流し込める総電
荷量の測定結果に基づいて、このキャパシタ誘電体膜の
信頼性を評価することを特徴とする。
破壊に至るまでにキャパシタ誘電体膜に流し込める総電
荷量の測定結果に基づいて、このキャパシタ誘電体膜の
信頼性を評価することを特徴とする。
本発明の評価方法にあっては、数秒間にてキャパシタ誘
電体膜が破壊される領域の電流ストレスを印加した際の
、破壊に至るまでにキャパシタ誘電体膜に流し込める総
電荷量を測定する。そしてこの測定結果に基づいて、キ
ャパシタ誘電体膜における実用領域での長期信頼性を評
価する。そうすると、その評価に要する時間は短い。
電体膜が破壊される領域の電流ストレスを印加した際の
、破壊に至るまでにキャパシタ誘電体膜に流し込める総
電荷量を測定する。そしてこの測定結果に基づいて、キ
ャパシタ誘電体膜における実用領域での長期信頼性を評
価する。そうすると、その評価に要する時間は短い。
以下、本発明の実施例について、ＳｉＯ□／Ｓｉ３Ｎ４
積層膜をキャパシタ誘電体膜として使用した場合を例に
して、具体的に説明する。
積層膜をキャパシタ誘電体膜として使用した場合を例に
して、具体的に説明する。
まず、数秒間にてＳｉＯ□／５ｉＪ４キャパシタ誘電体
膜が破壊されるような電流密度を数条性選択し、各電流
密度に対するＱＢＤ（キャパシタ誘電体膜が破壊に至る
までに流し込める総電荷量）を測定する。第１図はこの
測定結果を示すグラフであって、第１図において、横軸
は電流密度Ｊ （Ａ／ａ＋１）を対数目盛にて示し、縦
軸は総電荷量Ｑｓｏ（Ｃ／ａりを対数目盛にて示してお
り、図中・にて示す結果は、超加速領域での測定結果を
示すものである。
膜が破壊されるような電流密度を数条性選択し、各電流
密度に対するＱＢＤ（キャパシタ誘電体膜が破壊に至る
までに流し込める総電荷量）を測定する。第１図はこの
測定結果を示すグラフであって、第１図において、横軸
は電流密度Ｊ （Ａ／ａ＋１）を対数目盛にて示し、縦
軸は総電荷量Ｑｓｏ（Ｃ／ａりを対数目盛にて示してお
り、図中・にて示す結果は、超加速領域での測定結果を
示すものである。
第１図においてＪの対数値（ｌｏｇ Ｊ）とＱ、ｌＤの
対数値（ｌｏｇ ＱＩｌａ）とは−次関数の関係をなし
、この関係は、比較的弱いストレス領域においても成立
する。第１図において○にて示す結果は、比較的弱いス
トレス領域での測定結果を示すものである。
対数値（ｌｏｇ ＱＩｌａ）とは−次関数の関係をなし
、この関係は、比較的弱いストレス領域においても成立
する。第１図において○にて示す結果は、比較的弱いス
トレス領域での測定結果を示すものである。
このようにｌｏｇ Ｊとｌｏｇ ＣＩＢＤとは一次関数
の関係をなすので、両者の関係を求めて、この関係に基
づいて実用時のキャパシタ誘電体膜の信頼性を評価する
。例えば、実用時のＳｉＯ□／５ｉＪ４キャパシタ誘電
体膜に印加される電流密度Ｊを１０−’ （Ａ／ｃａｌ
）とすると、第１図に示すグラフにより、Ｊ＝４０”’
（Ａ／ｃｆｆｌ）に対するＱｏの数値として約１０”（
Ｃ／ａＪ）が得られる。そしてこの得られたＱＢＤを用
いて次記（１１式に示すように、この場合のキャパシタ
誘電体膜の寿命τを約１０７（秒）と評価する。
の関係をなすので、両者の関係を求めて、この関係に基
づいて実用時のキャパシタ誘電体膜の信頼性を評価する
。例えば、実用時のＳｉＯ□／５ｉＪ４キャパシタ誘電
体膜に印加される電流密度Ｊを１０−’ （Ａ／ｃａｌ
）とすると、第１図に示すグラフにより、Ｊ＝４０”’
（Ａ／ｃｆｆｌ）に対するＱｏの数値として約１０”（
Ｃ／ａＪ）が得られる。そしてこの得られたＱＢＤを用
いて次記（１１式に示すように、この場合のキャパシタ
誘電体膜の寿命τを約１０７（秒）と評価する。
以上のように、本発明の評価方法では、超加速領域にお
ける数秒間の測定結果に基づいて、例えば５ｉＯｚ／５
ｉＪｉ積層膜等のキャパシタ誘電体膜の実用領域におけ
る信頼性の評価を行うことができ、その評価に要する時
間は極めて短い。
ける数秒間の測定結果に基づいて、例えば５ｉＯｚ／５
ｉＪｉ積層膜等のキャパシタ誘電体膜の実用領域におけ
る信頼性の評価を行うことができ、その評価に要する時
間は極めて短い。
以上詳述した如く本発明では、破壊に至るまでにキャパ
シタ誘電体膜に流し込める総電荷量の測定結果に基づい
て、このキャパシタ誘電体膜の信頼性を評価するので、
キャパシタ誘電体膜の実用領域における信頼性の評価時
間を大幅に短縮することができる。
シタ誘電体膜に流し込める総電荷量の測定結果に基づい
て、このキャパシタ誘電体膜の信頼性を評価するので、
キャパシタ誘電体膜の実用領域における信頼性の評価時
間を大幅に短縮することができる。
第１図は本発明の評価方法の実施例に用いるキャパシタ
誘電体膜のＱＢＤ（破壊に至るまでにキャパシタ誘電体
膜に流し込める総電荷量）の電流密度依存性を示すグラ
フ、第２図は従来の評価方法に用いる定電圧ＴＤＢＢ試
験における温度依存性を示すグラフ、第３図は従来の評
価方法に用いる定電圧ＴＤＢＢ試験における印加電圧依
存性を示すグラフである。
誘電体膜のＱＢＤ（破壊に至るまでにキャパシタ誘電体
膜に流し込める総電荷量）の電流密度依存性を示すグラ
フ、第２図は従来の評価方法に用いる定電圧ＴＤＢＢ試
験における温度依存性を示すグラフ、第３図は従来の評
価方法に用いる定電圧ＴＤＢＢ試験における印加電圧依
存性を示すグラフである。
Claims (1)
- （１）キャパシタ誘電体膜の信頼性を評価する方法にお
いて、 前記キャパシタ誘電体膜が破壊に至るまで に前記キャパシタ誘電体膜に流し込める総電荷量を測定
し、この測定結果に基づいて前記キャパシタ誘電体膜の
信頼性を評価することを特徴とするキャパシタ誘電体膜
の信頼性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267144A JPH03130652A (ja) | 1989-10-14 | 1989-10-14 | キャパシタ誘電体膜の信頼性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267144A JPH03130652A (ja) | 1989-10-14 | 1989-10-14 | キャパシタ誘電体膜の信頼性評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03130652A true JPH03130652A (ja) | 1991-06-04 |
Family
ID=17440694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1267144A Pending JPH03130652A (ja) | 1989-10-14 | 1989-10-14 | キャパシタ誘電体膜の信頼性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03130652A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1989
- 1989-10-14 JP JP1267144A patent/JPH03130652A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
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