JPS6279375A - 絶縁膜の評価方法 - Google Patents
絶縁膜の評価方法Info
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- JPS6279375A JPS6279375A JP21984885A JP21984885A JPS6279375A JP S6279375 A JPS6279375 A JP S6279375A JP 21984885 A JP21984885 A JP 21984885A JP 21984885 A JP21984885 A JP 21984885A JP S6279375 A JPS6279375 A JP S6279375A
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- 238000009413 insulation Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
- G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
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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〕
本発明は、絶縁膜の破壊強度、電流を強制的に流すこと
により破壊に至るまでの時間を簡便に測定または推定す
ることができる絶縁膜の評価方法に関する。
により破壊に至るまでの時間を簡便に測定または推定す
ることができる絶縁膜の評価方法に関する。
Ｃ発明の概要〕
本発明は、絶縁膜の破壊電流密度の分布を求め絶縁膜を
評価する方法である。この方法は、従来の絶縁耐圧分布
と同程度に簡便な方法でありながら絶縁耐圧分布よりも
詳細に絶縁膜の膜質を評価することができ、また定電流
ＴＤＤＢと強い相関があるため長時間を費やす定電流Ｔ
ＤＤＢを推定することが可能である。
評価する方法である。この方法は、従来の絶縁耐圧分布
と同程度に簡便な方法でありながら絶縁耐圧分布よりも
詳細に絶縁膜の膜質を評価することができ、また定電流
ＴＤＤＢと強い相関があるため長時間を費やす定電流Ｔ
ＤＤＢを推定することが可能である。
従来、絶縁膜の評価技術として代表的なものに絶縁耐圧
試験とＴＤＤＢの２つがあった。耐圧試験は電圧ランピ
ング法により膜に印加する電圧を徐々に大きくしていき
、ある電流以上になった電圧または電界を測定する方法
であり、ＴＤＤＢは絶縁膜に定電圧を印加し続けるかも
しくは定電流を流し続けて破壊に至るまでの時間を測定
するものである。
試験とＴＤＤＢの２つがあった。耐圧試験は電圧ランピ
ング法により膜に印加する電圧を徐々に大きくしていき
、ある電流以上になった電圧または電界を測定する方法
であり、ＴＤＤＢは絶縁膜に定電圧を印加し続けるかも
しくは定電流を流し続けて破壊に至るまでの時間を測定
するものである。
しかしながら、近年の材料、装置等の進歩により絶縁膜
の膜質が向上したためピンホール、ウィークスポットが
少なくなり絶縁耐圧試験では良好な結果しか得られず、
より詳細な膜質の比較ができなくなりつつある。第３図
はその一例で、１００〜２２０人の５１０ｚ膜の耐圧分
布であるが、これらは後で示すように膜質の異なるもの
であるにもかかわらず第３図のみではその差異は認めら
れない。
の膜質が向上したためピンホール、ウィークスポットが
少なくなり絶縁耐圧試験では良好な結果しか得られず、
より詳細な膜質の比較ができなくなりつつある。第３図
はその一例で、１００〜２２０人の５１０ｚ膜の耐圧分
布であるが、これらは後で示すように膜質の異なるもの
であるにもかかわらず第３図のみではその差異は認めら
れない。
一方、ＴＤＤＢは絶縁膜の膜質、信幀性を評価する有効
な手段であるが、膜が破壊するまでの時間を測定するた
め長時間に要し、さらに多数の試料を測定して統計処理
をするので非常に長い時間を費やさねばならない。雇近
では、多点同時測定が可能な定電圧ＴＤＤＢシステムが
紹介されているが、絶縁膜破壊のメカニズムと密接な関
係にある膜を流れた総電荷量を簡単に知ることのできる
定電流ＴＤＤＢは多点同時測定が非常に難しい。
な手段であるが、膜が破壊するまでの時間を測定するた
め長時間に要し、さらに多数の試料を測定して統計処理
をするので非常に長い時間を費やさねばならない。雇近
では、多点同時測定が可能な定電圧ＴＤＤＢシステムが
紹介されているが、絶縁膜破壊のメカニズムと密接な関
係にある膜を流れた総電荷量を簡単に知ることのできる
定電流ＴＤＤＢは多点同時測定が非常に難しい。
従って、簡便な方法どは言えない。
以上のような問題点を解決するために、本発明では測定
がＮＩ′ｉｉでしかも定電流ＴＤＤＢと強い相関のある
破壊電流密度分布により絶縁膜の評価を行った。
がＮＩ′ｉｉでしかも定電流ＴＤＤＢと強い相関のある
破壊電流密度分布により絶縁膜の評価を行った。
第１図及び第２図に本発明の破壊電流密度の原理を示す
。第１図は絶縁耐圧試験と同様な電圧ランピング法であ
り、第１図＋Ｉｌｌの回路図に示すようにこの方法で行
う場合は特別新たな装置を揃える必要はない。電圧ラン
ピング法の場合は絶縁膜に第１図（ｂｌのような電圧を
印加して流れる電流をモニターしておき、膜の破壊が起
きて電流が急激に増大する直前のＴｌ流を破壊電流とし
て、電流密度に変換しこれらを多数測定して分布を求め
ればよい。第２図は、電流ランピング法であり、回路は
第２図（ａｌに示しである。この場合は第２図Ｉ：ｂ）
のごと（電流の対数の時間変化を一定にして絶縁膜の電
圧をモニターして、電圧が急激に減少する直前の電流を
破壊電流として分布を求める。
。第１図は絶縁耐圧試験と同様な電圧ランピング法であ
り、第１図＋Ｉｌｌの回路図に示すようにこの方法で行
う場合は特別新たな装置を揃える必要はない。電圧ラン
ピング法の場合は絶縁膜に第１図（ｂｌのような電圧を
印加して流れる電流をモニターしておき、膜の破壊が起
きて電流が急激に増大する直前のＴｌ流を破壊電流とし
て、電流密度に変換しこれらを多数測定して分布を求め
ればよい。第２図は、電流ランピング法であり、回路は
第２図（ａｌに示しである。この場合は第２図Ｉ：ｂ）
のごと（電流の対数の時間変化を一定にして絶縁膜の電
圧をモニターして、電圧が急激に減少する直前の電流を
破壊電流として分布を求める。
以上のようにして求めた破壊電流密度分布の実施例を第
４図に示す。試料は１００〜２２０人の５ｉ０２であり
第３図の絶縁耐圧分布を求めたものと同−Ｓｉウェハ上
の試料を測定した結果である。この図で横軸は破壊電流
密度、縦軸は破壊頻度を示す。
４図に示す。試料は１００〜２２０人の５ｉ０２であり
第３図の絶縁耐圧分布を求めたものと同−Ｓｉウェハ上
の試料を測定した結果である。この図で横軸は破壊電流
密度、縦軸は破壊頻度を示す。
図中のＡ、Ｂは５ｉｆ２を形成する以前のＳｔウェハの
熱履歴の違いを表す。第３図の絶縁耐圧試験では認めら
れなかった膜質の差が第４図でははっきり認められ、熱
履歴Ａ、Ｂの差、膜厚依存性及び８１２１ 人にみられ
る異常分布などが判る。第３図及び第４図から、破壊電
流密度分布が絶縁耐圧分布と同程度簡便な方法でありな
がら、絶縁耐圧分布よりも詳細に膜質を知ることができ
る評価方法であることが判る。
熱履歴の違いを表す。第３図の絶縁耐圧試験では認めら
れなかった膜質の差が第４図でははっきり認められ、熱
履歴Ａ、Ｂの差、膜厚依存性及び８１２１ 人にみられ
る異常分布などが判る。第３図及び第４図から、破壊電
流密度分布が絶縁耐圧分布と同程度簡便な方法でありな
がら、絶縁耐圧分布よりも詳細に膜質を知ることができ
る評価方法であることが判る。
第５図に、同−ＳｉウェハからとったＳｉ０ｇ膜の定電
流ＴＤＤＢのＭ Ｔ Ｔ Ｆ （Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ
Ｔｏ Ｆａｉｌｕｒｅ）と破壊電流密度分布の平均値と
の相関を示す。定電流ＴＤＤＢは０．１ｍＡ／ａｎｔで
、破壊電流密度分布は電圧ランピング法でＩＭＶ／ｃｍ
−ｓｅｃなる条件で測定したものである。これらの２つ
の値は非常に強い相関を示し、それは、 （ＭＴＴＦ）＝１７．８Ｘ （ＪＩＲν、ｏｓ
（１１なる弐で表される。ここでは丁−は破壊電流密
度分布の平均値である。（１１式はＴＤＤＢと破壊電流
密度分布の平均値の相関であるが、両者とも破壊試験で
あるので両方の測定を同一試料で行うことは不可能であ
るがもし可能だとした場合これらは一対一に対応したも
のになるはずである。従って（１）式は、 （ＴＴＦ）＝１７．３ｘ （Ｊ□）ｌ・ｏ ｅ
（２１と書ける。ここで（ＴＴＦ）は破壊に至るまで
の時間である。（１）式及び（２）式の１７．８なる値
は両者の測定条件で決まる値である。（２）式に従って
破壊電流密度分布からａ定した定電流ＴＤＤＢと実際の
定電＞Ｊ！ｉ Ｔ Ｄ Ｄ Ｂの実験結果を比較したも
のが第６図である。第６図で点が実験値、線が破壊電流
密度分布から１１定したものであるが、両者は良く一致
している。即ち破１カ電流μ哩分布は、絶縁膜の膜質、
信頼性を詳細に評価できる定電流ＴＤＤＢを推定でき、
しかも定電流ＴＤＤＢのように長時間を費やすことなく
簡便な絶８３膜の評価方法であると言える。
流ＴＤＤＢのＭ Ｔ Ｔ Ｆ （Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ
Ｔｏ Ｆａｉｌｕｒｅ）と破壊電流密度分布の平均値と
の相関を示す。定電流ＴＤＤＢは０．１ｍＡ／ａｎｔで
、破壊電流密度分布は電圧ランピング法でＩＭＶ／ｃｍ
−ｓｅｃなる条件で測定したものである。これらの２つ
の値は非常に強い相関を示し、それは、 （ＭＴＴＦ）＝１７．８Ｘ （ＪＩＲν、ｏｓ
（１１なる弐で表される。ここでは丁−は破壊電流密
度分布の平均値である。（１１式はＴＤＤＢと破壊電流
密度分布の平均値の相関であるが、両者とも破壊試験で
あるので両方の測定を同一試料で行うことは不可能であ
るがもし可能だとした場合これらは一対一に対応したも
のになるはずである。従って（１）式は、 （ＴＴＦ）＝１７．３ｘ （Ｊ□）ｌ・ｏ ｅ
（２１と書ける。ここで（ＴＴＦ）は破壊に至るまで
の時間である。（１）式及び（２）式の１７．８なる値
は両者の測定条件で決まる値である。（２）式に従って
破壊電流密度分布からａ定した定電流ＴＤＤＢと実際の
定電＞Ｊ！ｉ Ｔ Ｄ Ｄ Ｂの実験結果を比較したも
のが第６図である。第６図で点が実験値、線が破壊電流
密度分布から１１定したものであるが、両者は良く一致
している。即ち破１カ電流μ哩分布は、絶縁膜の膜質、
信頼性を詳細に評価できる定電流ＴＤＤＢを推定でき、
しかも定電流ＴＤＤＢのように長時間を費やすことなく
簡便な絶８３膜の評価方法であると言える。
以上述べたように、本発明の破壊電流密度分布は簡便で
詳細な絶縁膜の膜質評価を可能にする効果がある。
詳細な絶縁膜の膜質評価を可能にする効果がある。
第１図ｆａｔと（ｂｌは本発明による電圧ランピング法
の原理図、第２図ｆａ）とｆｂ）は本発明による電流ラ
ンピング法の原理図、第３図は従来方法の絶縁耐圧試験
の分布図、第４図は本発明の実施例の破壊電流密度分布
図、第５図は本発明の破壊電流密度分布と従来方法の定
電流ＴＤＤＢとの相関図、第６図は本発明の破壊電流密
度分布から推定した定電流ＴＤＤＢと実際の定ＴＬ流Ｔ
ＤＤＢとの比較図である。 ｌ・・・電源 ２・・・試料 ヲＥｆｆｉ１月１＝ｒろ１ΣソＬ′フン仁！ング°うメ
、ｎノぶ理ルｎ集 ２ 図 ＩＢＲｔ＾／ｃｍ’１ ★５ 乙 （ｆｊＪ
の原理図、第２図ｆａ）とｆｂ）は本発明による電流ラ
ンピング法の原理図、第３図は従来方法の絶縁耐圧試験
の分布図、第４図は本発明の実施例の破壊電流密度分布
図、第５図は本発明の破壊電流密度分布と従来方法の定
電流ＴＤＤＢとの相関図、第６図は本発明の破壊電流密
度分布から推定した定電流ＴＤＤＢと実際の定ＴＬ流Ｔ
ＤＤＢとの比較図である。 ｌ・・・電源 ２・・・試料 ヲＥｆｆｉ１月１＝ｒろ１ΣソＬ′フン仁！ング°うメ
、ｎノぶ理ルｎ集 ２ 図 ＩＢＲｔ＾／ｃｍ’１ ★５ 乙 （ｆｊＪ
Claims (3)
- （１）絶縁膜に印加する電圧を徐々に大きくして行き、
前記絶縁膜を流れる電流をモニタして、前記絶縁膜が永
久破壊する直前の電流を破壊電流としてその値を電流密
度に変換し、これらを多数測定して破壊電流密度分布を
求めることを特徴とする絶縁膜の評価方法。 - （２）絶縁膜を流れる電流を対数的に徐々に大きくして
いくことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の絶縁
膜の評価方法。 - （３）前記破壊電流密度分布と絶縁膜の定電流ＴＤＤＢ
との相関関係を求め、前記破壊電流密度分布から前記定
電流ＴＤＤＢを推定することを特徴とする絶縁膜の評価
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21984885A JPS6279375A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 絶縁膜の評価方法 |
| DE8686307528T DE3674529D1 (de) | 1985-10-02 | 1986-10-01 | Verfahren zur bestimmung der zeit bis zum elektrischen spannungsdurchbruch einer isolierenden duennen schicht. |
| EP19860307528 EP0219266B1 (en) | 1985-10-02 | 1986-10-01 | Method for evaluating the breakdown time of an insulating film |
| US07/268,678 US4904946A (en) | 1985-10-02 | 1988-11-07 | Method for evaluating insulating films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21984885A JPS6279375A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 絶縁膜の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6279375A true JPS6279375A (ja) | 1987-04-11 |
Family
ID=16742008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21984885A Pending JPS6279375A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 絶縁膜の評価方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0219266B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6279375A (ja) |
| DE (1) | DE3674529D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0198976A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁膜の絶縁性能評価方法 |
| CN1324003C (zh) * | 2004-10-12 | 2007-07-04 | 山东新华万博化工有限公司 | N－甲基乙酰胺的制备工艺 |
| 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 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2662810B1 (fr) * | 1990-05-31 | 1992-11-27 | Trailigaz | Procede et dispositif de detection de defaut dans un ozoneur. |
| US8037229B2 (en) | 2002-11-21 | 2011-10-11 | Sandisk Technologies Inc. | Combination non-volatile memory and input-output card with direct memory access |
| US8839180B1 (en) | 2013-05-22 | 2014-09-16 | International Business Machines Corporation | Dielectric reliability assessment for advanced semiconductors |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP21984885A patent/JPS6279375A/ja active Pending
-
1986
- 1986-10-01 EP EP19860307528 patent/EP0219266B1/en not_active Expired
- 1986-10-01 DE DE8686307528T patent/DE3674529D1/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0198976A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁膜の絶縁性能評価方法 |
| CN1324003C (zh) * | 2004-10-12 | 2007-07-04 | 山东新华万博化工有限公司 | N－甲基乙酰胺的制备工艺 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0219266B1 (en) | 1990-09-26 |
| EP0219266A1 (en) | 1987-04-22 |
| DE3674529D1 (de) | 1990-10-31 |
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