JPS60185174A - 絶縁体膜の評価方法 - Google Patents
絶縁体膜の評価方法Info
- Publication number
- JPS60185174A JPS60185174A JP59040367A JP4036784A JPS60185174A JP S60185174 A JPS60185174 A JP S60185174A JP 59040367 A JP59040367 A JP 59040367A JP 4036784 A JP4036784 A JP 4036784A JP S60185174 A JPS60185174 A JP S60185174A
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- JP
- Japan
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- time
- waveform
- insulating film
- pulse voltage
- dielectric breakdown
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- Pending
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- Semiconductor Memories (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体素子のゲートなどの絶縁体膜のように
、時間依存性を有する絶縁破壊特性を短時間、非破壊で
評価するための絶縁体膜の評価方法に関するものである
。
、時間依存性を有する絶縁破壊特性を短時間、非破壊で
評価するための絶縁体膜の評価方法に関するものである
。
半導体ランダムアクセスメモリ装置は、使用中に突然動
作不能になることがよくある。それは、半導体ランダム
アクセスメモリ装置に使用されている半導体素子のゲー
ト絶縁体膜耐圧の経時劣化によるものが多い。この原因
としては、初期スクリーニングが不完全であったため、
耐圧が経時劣化するものを十分に除去できなかったこと
が考えられる。
作不能になることがよくある。それは、半導体ランダム
アクセスメモリ装置に使用されている半導体素子のゲー
ト絶縁体膜耐圧の経時劣化によるものが多い。この原因
としては、初期スクリーニングが不完全であったため、
耐圧が経時劣化するものを十分に除去できなかったこと
が考えられる。
従来から、半導体素子のゲートの絶縁体膜の検査・評価
方法には、次のようなものがある。すなわち、製造工程
の途中や完成後に一部を抜き取って、電流−電圧特性を
破壊的に測定し、耐圧の大きさによって良否を判定する
という方法、容量−電圧特性から容量や表面（界面）電
荷密度を計算機処理によ請求め、良否を判定する方法、
または、高温度下で電圧を印加して放置し、容量−電圧
特性の変化を測定する方法などである。
方法には、次のようなものがある。すなわち、製造工程
の途中や完成後に一部を抜き取って、電流−電圧特性を
破壊的に測定し、耐圧の大きさによって良否を判定する
という方法、容量−電圧特性から容量や表面（界面）電
荷密度を計算機処理によ請求め、良否を判定する方法、
または、高温度下で電圧を印加して放置し、容量−電圧
特性の変化を測定する方法などである。
これらの方法は、検査（評価）時間が長いことや、破壊
評価であるため、ロット評価となってしまい、不良品を
十分に除くことができない。また、すべて製造直後の製
品の初期的な特性についての検査であシ、経時変化のあ
るものを評価する方法としては精度が劣るという欠点が
ある。
評価であるため、ロット評価となってしまい、不良品を
十分に除くことができない。また、すべて製造直後の製
品の初期的な特性についての検査であシ、経時変化のあ
るものを評価する方法としては精度が劣るという欠点が
ある。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、時
間依存性（経時変化）のある絶縁体膜の絶縁破壊特性を
非破壊で短時間に評価することができる絶縁体膜の評価
方法を提供することにある。
間依存性（経時変化）のある絶縁体膜の絶縁破壊特性を
非破壊で短時間に評価することができる絶縁体膜の評価
方法を提供することにある。
本発明に係る絶縁体膜の評価方法は、絶縁体膜にパルス
電圧を印加し、それによる充電電流を測定し、その過渡
電流波形が規定の限界波形内に収まるか否かにより、当
該絶縁体膜の時間依存性の絶縁破壊特性を評価するよう
にしたものである。
電圧を印加し、それによる充電電流を測定し、その過渡
電流波形が規定の限界波形内に収まるか否かにより、当
該絶縁体膜の時間依存性の絶縁破壊特性を評価するよう
にしたものである。
なお、パルス電圧印加による充電電流が、規定の限界波
形内に収まらず、その定常状態に達すべき時間の経過後
においても、規定の限界波形の対応値よりも大きい、と
き、または連続的な単一減少でないときは、当該絶縁体
膜を時間依存性の絶縁破壊不良のものとするようにする
ものである。
形内に収まらず、その定常状態に達すべき時間の経過後
においても、規定の限界波形の対応値よりも大きい、と
き、または連続的な単一減少でないときは、当該絶縁体
膜を時間依存性の絶縁破壊不良のものとするようにする
ものである。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
第１図は、本発明に係る絶縁体膜の評価方法を実施する
だめの検査装置の一実施例の構成図である。第１図にお
いて、１は検査、評価すべき試料である。それは、例え
ばＰ形シリコンの半導体素子基板２に二酸化シリコンの
ゲート絶縁体膜３があり、更に、その上にポリシリコン
電極４がある。
だめの検査装置の一実施例の構成図である。第１図にお
いて、１は検査、評価すべき試料である。それは、例え
ばＰ形シリコンの半導体素子基板２に二酸化シリコンの
ゲート絶縁体膜３があり、更に、その上にポリシリコン
電極４がある。
また、５はパルス電圧発生装置、６は過渡電流を検出す
るだめの抵抗、７は波形測定装置（例えばシンクロスコ
ーフ）でアル。
るだめの抵抗、７は波形測定装置（例えばシンクロスコ
ーフ）でアル。
第２図は、本評価方法における過渡電流の波形図、第３
図は、同じく過渡電流値と一定電界印加による絶縁破壊
に至る時間との関係のグラフである。
図は、同じく過渡電流値と一定電界印加による絶縁破壊
に至る時間との関係のグラフである。
いま、絶縁耐圧が規定値以上（電流−電圧特性検査合格
品）の試料１に、パルス発生装置５からパルス幅ｔがｌ
ｍ ５でポリシリコン電極４が負となるような単発パ
ルス電圧を印加する。
品）の試料１に、パルス発生装置５からパルス幅ｔがｌ
ｍ ５でポリシリコン電極４が負となるような単発パ
ルス電圧を印加する。
このとき、ゲート絶縁体膜３には、第２図に示すように
、抵抗６で制限される突入電流が流れたのち、充電電流
（過渡電流）が流れる。ゲート絶縁体膜３が正常であれ
ば、波形８のように連続的に減少して波形の歪みがなく
定常状態時の電流も極めて小さい。しかし、ゲート絶縁
体膜３に異常があれば、波形１０．１１のように充電途
中で電流が増加したり、波形９のように定常状態での電
流が大きかったりする。絶縁破壊に至る時間は、波形８
、波形９、波形１０．１１の順に短く、その相対比は、
はぼｉ ： ｏ、 ｏ ｉ ： ｏ、ｏｏｏｉであった
。
、抵抗６で制限される突入電流が流れたのち、充電電流
（過渡電流）が流れる。ゲート絶縁体膜３が正常であれ
ば、波形８のように連続的に減少して波形の歪みがなく
定常状態時の電流も極めて小さい。しかし、ゲート絶縁
体膜３に異常があれば、波形１０．１１のように充電途
中で電流が増加したり、波形９のように定常状態での電
流が大きかったりする。絶縁破壊に至る時間は、波形８
、波形９、波形１０．１１の順に短く、その相対比は、
はぼｉ ： ｏ、 ｏ ｉ ： ｏ、ｏｏｏｉであった
。
上述の異常の有無の判定は、限界の過渡電流波形を規定
しておき、その巾に当該測定波形が収まるか否かで行う
ことができる。
しておき、その巾に当該測定波形が収まるか否かで行う
ことができる。
なお、波形測定装置７は、上記過渡電流波形に異常があ
れば、その旨の表示（例えば警報など）を自動的に行な
うようにすることができる。その判定基準については、
次で説明する。
れば、その旨の表示（例えば警報など）を自動的に行な
うようにすることができる。その判定基準については、
次で説明する。
一方、膜厚が４３０人のゲート絶縁体膜３に２１．５Ｖ
のパルス電圧を印加して８０μｓ経過後の過渡電流値と
、ゲート絶縁体膜３に一定電界（電圧２１．５Ｖ、電界
５ Ｍ Ｖ ／ｃｍ ）を印加した場合にゲート絶縁体
膜３が絶縁破壊するまでの時間との関係を第３図に示す
。
のパルス電圧を印加して８０μｓ経過後の過渡電流値と
、ゲート絶縁体膜３に一定電界（電圧２１．５Ｖ、電界
５ Ｍ Ｖ ／ｃｍ ）を印加した場合にゲート絶縁体
膜３が絶縁破壊するまでの時間との関係を第３図に示す
。
第３図に示すように、過渡電流が２μ八以上になると、
急激に絶縁破壊に至る時間が短くなる。
急激に絶縁破壊に至る時間が短くなる。
すなわち、パルス状電圧印加時の過渡電流波形あるいは
過渡電流値を観測することにより、市場で故障不良の発
生の危険性がある半導体メモリ装置の初期判定・選別が
できる。な心、この方法は、短時間の電圧パルスしか印
加しないため、絶縁体膜の品質に悪影響を及ぼすことが
なく、非破壊の検査（評価）が可能なものである。
過渡電流値を観測することにより、市場で故障不良の発
生の危険性がある半導体メモリ装置の初期判定・選別が
できる。な心、この方法は、短時間の電圧パルスしか印
加しないため、絶縁体膜の品質に悪影響を及ぼすことが
なく、非破壊の検査（評価）が可能なものである。
以上は、二酸化シリコンの絶縁体膜の場合についての説
明であるが、一般的に、経時的な絶縁破壊特性を判断（
評価）すべき上記過渡電流値としては、使用する絶縁体
の種別に応じて、パルス電圧印加の際に定常状態に達す
べき時間の経過後における電流値をとればよい。すなわ
ち、その電流値が通常の定常電流値よりも十分に小さけ
れば良品とみなすことができる。
明であるが、一般的に、経時的な絶縁破壊特性を判断（
評価）すべき上記過渡電流値としては、使用する絶縁体
の種別に応じて、パルス電圧印加の際に定常状態に達す
べき時間の経過後における電流値をとればよい。すなわ
ち、その電流値が通常の定常電流値よりも十分に小さけ
れば良品とみなすことができる。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、時間に
依存して絶縁破壊を起こす危険性のある絶縁体膜を短時
間、非破壊で評価（検査・判定）することができるので
、例えば信頼性の高い半導体メモリ装置の実現に対して
顕著な効果が得られる。
依存して絶縁破壊を起こす危険性のある絶縁体膜を短時
間、非破壊で評価（検査・判定）することができるので
、例えば信頼性の高い半導体メモリ装置の実現に対して
顕著な効果が得られる。
第１図は、本発明に係る絶縁体膜の評価方法を実施する
ための検査装置の一実施例の構成図、第２図は、精側方
法における過渡電流の波形図、第３図は、同じく過渡電
流値と一定電界印加による絶縁破壊に至る時間との関係
のグラフである。 ２・・・半導体素子基板、３・・・ゲート絶縁体膜、４
・・・ポリシリコン電極、５・・・パルス電圧発生装置
、６・・・抵抗、７・・・波形測定装置。 トり 代理人 弁理士 福田幸作 ′、・； （ほか１名）””’ ”
ための検査装置の一実施例の構成図、第２図は、精側方
法における過渡電流の波形図、第３図は、同じく過渡電
流値と一定電界印加による絶縁破壊に至る時間との関係
のグラフである。 ２・・・半導体素子基板、３・・・ゲート絶縁体膜、４
・・・ポリシリコン電極、５・・・パルス電圧発生装置
、６・・・抵抗、７・・・波形測定装置。 トり 代理人 弁理士 福田幸作 ′、・； （ほか１名）””’ ”
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、絶縁体膜にパルス電圧を印加し、それによる充電電
流を測定し、その過渡電流波形が規定の限界波形内に収
まるか否かによシ、当該絶縁体膜の時間依存性の絶縁破
壊特性を評価する絶縁体膜の評価方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、パルス
電圧印加による充電電流が、その定常状態に達すべき時
間の経過後においても、規定の限界波形内に収まらず、
その対応値よりも大きいときは、当該絶縁体膜を時間依
存性の絶縁破壊不良のものとする絶縁体膜の評価方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、パルス
電圧印加による充電電流が規定の限界波形内に収まらず
、連続的な単一減少でないときは、当該絶縁体膜を時間
依存性の絶縁破壊不良のものとする絶縁体膜の評価方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59040367A JPS60185174A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 絶縁体膜の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59040367A JPS60185174A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 絶縁体膜の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60185174A true JPS60185174A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=12578666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59040367A Pending JPS60185174A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 絶縁体膜の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60185174A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100515880B1 (ko) * | 1998-05-08 | 2005-12-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 게이트 산화막 항복 전압 측정 방법 |
| CN100405073C (zh) * | 2004-12-22 | 2008-07-23 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 防止半导体器件中大电流损伤的电容器击穿测试结构 |
| CN105629041A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-01 | 国网江西省电力科学研究院 | 一种染污绝缘子表面电弧图像信息采集方法及系统 |
-
1984
- 1984-03-05 JP JP59040367A patent/JPS60185174A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100515880B1 (ko) * | 1998-05-08 | 2005-12-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 게이트 산화막 항복 전압 측정 방법 |
| CN100405073C (zh) * | 2004-12-22 | 2008-07-23 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 防止半导体器件中大电流损伤的电容器击穿测试结构 |
| CN105629041A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-01 | 国网江西省电力科学研究院 | 一种染污绝缘子表面电弧图像信息采集方法及系统 |
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