JPS6046665B2 - 絶縁物破壊電圧検査法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁物の破壊電圧検査法に関する。

一般に絶縁膜の破壊電圧検査法としては、２電極間には
さまれた絶縁膜の電極間に電圧を印加し、その膜が破壊
に到る最大電圧を測定する方法が用いられている。又、
半導体表面上の絶縁膜の破壊電圧測定はＭＯＳ（Ｍｅｔ
ａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシ
タ構造の金属と半導体間の最大破壊電圧を測定するとい
う方式がとられている。これら従来の絶縁膜破壊電圧測
定法の欠点は、破壊電圧の測定値を絶縁膜中に流れる比
較的低い所定の電流値における電圧を測定することにな
り、破壊電圧の真値を求めることができないこと、及び
、測定試料に金属を蒸着するど工程の複雑化がさけられ
ないなどの欠点がある。

そこで、本発明は簡便に絶縁膜の破壊電圧の真値を求め
る方式を提供することにある。いまＰ形Ｓｉ半導体ウェ
ハ上に形成したＳｉＯ２膜の破壊電圧を測定する場合を
例に本発明を説明すると、まづ、第１ｂ図に示す如くＳ
ｉＯ２膜２を形成したＳｉウェハ１を第１ａ図に示すよ
うに試料台にのせ、その上からコロナ放電による正（又
は負）の電荷を蓄積させる、絶縁膜上に蓄積する電荷は
表面電位計によりその電位を手動又は自動で計測するこ
とができる。

同図において、Ｐは電源、Ａは電流計、Ｖは電圧計、Ｇ
はコロナグリッドワイヤアレイ（Ｃｏｒｏｎａ）Ｇｒｉ
ｄＷｉｒｅＡｒｌ″ａｙ）、Ｗはサンプルウェハ、ＧＰ
は接地板を示している。この様にして、電荷蓄積を重ね
、ＳｉＯ。膜上に蓄積し得る最大電位がすなわち絶縁膜
中に電流を流さない状態での最大に耐え得る電位値、す
なわち、破壊電圧の真値を得ることができる。＊法によ
り測定した例を第２図に示す。

即ち、第２図は各種膜厚ＳｉＯ２のコロナ放電による表
面電位立上り特性を示すもので、比抵抗４Ωａの（１０
０）単結晶シリコンウェハ表面に種々の厚さ（ｔｏｘ）
のＳｉＯ。膜を形成したサンプルに対して、コロナ放電
電圧を＋５ＫＶとした場合の測定結果であ’る。第２図
では横軸は、帯電時間、縦軸は帯電電位の変化であり、
時間と共に電位は直線的に増加し、ある時間で飽和する
。この飽和電位をすなわちその絶縁膜の絶縁破壊電圧の
真値とみることができる。この様にしてＳｉウェハのＳ
ｉ０。

膜の絶縁破壊電圧の膜厚依存性を測定した結果を第３図
に示す。第３図は酸化膜の厚さ（ｔｏｘ）に対する最大
絶縁耐圧強度の関係を示すものであり、図中の曲線Ａは
本発明のコロナ放電法による特性曲線であり、曲線Ｂは
従来のＭＯＳキャパシター法によつて測定された特性曲
線である。この様にコロナ放電一表面電位測定という方
法による絶縁膜の破壊電圧測定法は簡別に、かつ物理的
に意味のある真の値を得ることができる。

本発明はＳｉＯ２膜等の絶縁膜に限らず厚さや形状をも
つ絶縁物の破壊電圧等の測定にも用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の検査法において用いられるコロナ放
電による帯電法を説明するための概略図、第１ｂ図は測
定されるウェハの断面図、第２図は各種膜厚のＳｉＯ２
膜のコロナ放電による表面電位立上り特性を示す特性図
、第３図はＳｉＯ２膜の膜厚に対する最大絶縁耐圧強度
特性図である。 １・・・・・シリコン基板、２・・・・・・ＳｉＯ２膜
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁物上に正又は負の電荷をその限界まで帯電させ
   る工程と、該帯電電位を計測する工程とを有することを
   特徴とする絶縁物破壊電圧検査法。 ２ 上記絶縁物を半導体基板上の絶縁膜としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の絶縁物破壊電圧検
   査法。