JPS5915382B2 - ゲ−ト酸化膜の膜質評価法 - Google Patents
ゲ−ト酸化膜の膜質評価法Info
- Publication number
- JPS5915382B2 JPS5915382B2 JP542079A JP542079A JPS5915382B2 JP S5915382 B2 JPS5915382 B2 JP S5915382B2 JP 542079 A JP542079 A JP 542079A JP 542079 A JP542079 A JP 542079A JP S5915382 B2 JPS5915382 B2 JP S5915382B2
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- Japan
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- evaluation
- gate
- liquid crystal
- oxide film
- gate oxide
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍ−
ｉｃｏｍｌｕｃｔｏｒ型半導体素子に用いられるゲート
酸化膜の膜質評価法に係る。
ｉｃｏｍｌｕｃｔｏｒ型半導体素子に用いられるゲート
酸化膜の膜質評価法に係る。
ＭＯＳ型半導体素子においてゲート酸化膜は最も重要な
構成部分のひとつであつて無欠陥のものが要求される。
構成部分のひとつであつて無欠陥のものが要求される。
例えばＮａイオンのごとき不純物がゲート酸化膜中に存
在すれば、ＭＯＳＩ・ランジスタのしきいＩＥ電圧を変
化、変動させる欠陥となク、ピンホールや局所的に膜厚
の薄いところがあれば、漏洩電流の発生や耐圧不良の欠
陥となる。したがつてＭＯＳ型半導体素子を高歩留ク。
高信頼性で製造するためには、ゲート酸化膜中におけ５
るこれら欠陥を絶無としなければならない。そしてこ
れら欠陥の軽減、絶無を図るには、ゲート酸化膜の成膜
技術の向上を必要とするが、そのためには、成膜技術の
現状レベルや改善効果を把握する適切なゲート酸化膜の
膜質評価法を要する。１０こうしたゲート酸化膜の膜質
評価法として、従来つぎのような方法が用いられている
。
在すれば、ＭＯＳＩ・ランジスタのしきいＩＥ電圧を変
化、変動させる欠陥となク、ピンホールや局所的に膜厚
の薄いところがあれば、漏洩電流の発生や耐圧不良の欠
陥となる。したがつてＭＯＳ型半導体素子を高歩留ク。
高信頼性で製造するためには、ゲート酸化膜中におけ５
るこれら欠陥を絶無としなければならない。そしてこ
れら欠陥の軽減、絶無を図るには、ゲート酸化膜の成膜
技術の向上を必要とするが、そのためには、成膜技術の
現状レベルや改善効果を把握する適切なゲート酸化膜の
膜質評価法を要する。１０こうしたゲート酸化膜の膜質
評価法として、従来つぎのような方法が用いられている
。
すなわち、Ｎａイオンのごとき可動性イオンによるしき
、い値電圧変動をもたらす種類の欠陥に対しては、公知
のＣ−Ｖ（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−Ｖｏｌｔａｇｅ評
価法が用１５いられる。この方法は、ゲート酸化膜にＡ
ｔ電極等のゲート電極を設けたＭＯＳ構造のキャパシタ
を高温にして、Ｓｉ基板等の半導体基板とゲート電極の
間に直流電圧を印加、変化させて、その間の静電容２０
量の変化からゲート酸化膜の膜質を評価するものである
。
、い値電圧変動をもたらす種類の欠陥に対しては、公知
のＣ−Ｖ（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−Ｖｏｌｔａｇｅ評
価法が用１５いられる。この方法は、ゲート酸化膜にＡ
ｔ電極等のゲート電極を設けたＭＯＳ構造のキャパシタ
を高温にして、Ｓｉ基板等の半導体基板とゲート電極の
間に直流電圧を印加、変化させて、その間の静電容２０
量の変化からゲート酸化膜の膜質を評価するものである
。
一方ピンホールや局所的薄膜箇所による漏洩電流や耐圧
不良をもたらす種類の欠陥に対しては、液晶の動的散乱
効果を応用する評価法が好適である。２５この方法はＭ
ＯＳキャパシタの上にネマチツク液晶膜、透明導電膜を
順次載置したのち、半導体基板と透明導電膜の間に直流
電圧を印加しながらゲート電極を観祭すれば、漏洩電流
や耐圧不良の欠陥のあるゲート酸化膜上のゲート電極が
液晶の３０動的散乱効果により外部光のもとで白く輝く
ため欠陥を検出できる評価法である。
不良をもたらす種類の欠陥に対しては、液晶の動的散乱
効果を応用する評価法が好適である。２５この方法はＭ
ＯＳキャパシタの上にネマチツク液晶膜、透明導電膜を
順次載置したのち、半導体基板と透明導電膜の間に直流
電圧を印加しながらゲート電極を観祭すれば、漏洩電流
や耐圧不良の欠陥のあるゲート酸化膜上のゲート電極が
液晶の３０動的散乱効果により外部光のもとで白く輝く
ため欠陥を検出できる評価法である。
従来におけるゲート酸化膜の膜質評価法は、上記の２方
法を用いていたが次のような欠点を有していた。
法を用いていたが次のような欠点を有していた。
すなわちＣ−Ｖ評価法は各ゲート電極へあ の探針によ
る電気的接続を要するので微小な寸法のゲート電極を用
いことができないのに対し、液晶法は探針不要のため微
小な寸法のゲート電極を採用できるものの、ピンホール
のような局所的欠陥を検出するためには微小寸法の電極
を用いる必要がある。
る電気的接続を要するので微小な寸法のゲート電極を用
いことができないのに対し、液晶法は探針不要のため微
小な寸法のゲート電極を採用できるものの、ピンホール
のような局所的欠陥を検出するためには微小寸法の電極
を用いる必要がある。
したがつて、従来は、ゲート電極寸法の異なる２種類の
評価試料を準備しなければならなかつた。そのため、少
なくとも２個の評価原料を必要とし、また同一試料でな
いためＣ−評価法と液晶法の評価結果の相関、関連につ
いて凝義を生じる欠点があつた。本発明によるゲート酸
化膜の膜質評価法は、半導体基板に形成したゲート酸化
膜上に寸法の異なるゲート電極を形成することで従来の
欠点を除去しようとするものである。
評価試料を準備しなければならなかつた。そのため、少
なくとも２個の評価原料を必要とし、また同一試料でな
いためＣ−評価法と液晶法の評価結果の相関、関連につ
いて凝義を生じる欠点があつた。本発明によるゲート酸
化膜の膜質評価法は、半導体基板に形成したゲート酸化
膜上に寸法の異なるゲート電極を形成することで従来の
欠点を除去しようとするものである。
以下、図面を参照しながら、本発明について説明するこ
とにする。
とにする。
第１図Ａ，ｂは、本発明の方法を適用した一実施例の評
価試料の平面図と断面図を示す。
価試料の平面図と断面図を示す。
図に訃いてＳ，ウエハ等の半導体基板ウエハ１の主面１
ａＶＣＳｉ０２膜等のゲート酸化膜２が形成されて卦ジ
、ゲート酸化膜２の上にはＡｔ電極等のＣ−Ｖ評価用ゲ
ート電極３卦よび液晶評価用ゲート電極４が形成されて
いる。Ｃ−Ｖ評価用ゲート電極３の寸法は、液晶評価用
ゲート電極４の寸法よジ大きく、電気的接続のための探
針５を確状に接触させ得る大きさの寸法としている。一
方、液晶評価用ゲート電極４の寸法は、肉眼で見える最
小の寸法としている。また図では、Ｃ−Ｖ評価用ゲート
電極３は半導体基板ウエハ１の中央部卦よび周辺４箇所
に詳落状に散在させてあり、液晶評価用ゲート電極４は
Ｃ−Ｖ評価用ゲート電極３群の間へ稠密に配置させてあ
る。第２図は、第１図に示した評価試料１００に対する
Ｃ−評価法の適用状態を示す断面図である。
ａＶＣＳｉ０２膜等のゲート酸化膜２が形成されて卦ジ
、ゲート酸化膜２の上にはＡｔ電極等のＣ−Ｖ評価用ゲ
ート電極３卦よび液晶評価用ゲート電極４が形成されて
いる。Ｃ−Ｖ評価用ゲート電極３の寸法は、液晶評価用
ゲート電極４の寸法よジ大きく、電気的接続のための探
針５を確状に接触させ得る大きさの寸法としている。一
方、液晶評価用ゲート電極４の寸法は、肉眼で見える最
小の寸法としている。また図では、Ｃ−Ｖ評価用ゲート
電極３は半導体基板ウエハ１の中央部卦よび周辺４箇所
に詳落状に散在させてあり、液晶評価用ゲート電極４は
Ｃ−Ｖ評価用ゲート電極３群の間へ稠密に配置させてあ
る。第２図は、第１図に示した評価試料１００に対する
Ｃ−評価法の適用状態を示す断面図である。
図において探針５をＣ−評価用ゲート電極３に接触させ
、半導体基板ウエハ１とＣ−Ｖ評価用ゲート電極３の間
に電圧可変型直流電源６訃よび静電容量計７を接続する
。評価試料１００は加熱器８で所定の温度まで昇温した
のち、電圧可変型直流電源６の電圧を印加、変化させつ
つ、静電容最計７によりＣ−Ｖ評価用ゲート電極３と半
導体基板ウエハ１との間の静電容量Ｃを測定し、Ｃ一Ｖ
の変化関係からゲート酸膜膜２の膜質を評価する。この
Ｃ−Ｖ評価法は従来と同じ方法である。だが本発明の方
法では、このＣ−評価の適用後、その評価試料１００に
対して次に液晶による評価を継続して行う。第３図Ａ，
ｂは第１図に示した評価試料１００に対する液晶法の適
用状態を示す断面図と平面図である。
、半導体基板ウエハ１とＣ−Ｖ評価用ゲート電極３の間
に電圧可変型直流電源６訃よび静電容量計７を接続する
。評価試料１００は加熱器８で所定の温度まで昇温した
のち、電圧可変型直流電源６の電圧を印加、変化させつ
つ、静電容最計７によりＣ−Ｖ評価用ゲート電極３と半
導体基板ウエハ１との間の静電容量Ｃを測定し、Ｃ一Ｖ
の変化関係からゲート酸膜膜２の膜質を評価する。この
Ｃ−Ｖ評価法は従来と同じ方法である。だが本発明の方
法では、このＣ−評価の適用後、その評価試料１００に
対して次に液晶による評価を継続して行う。第３図Ａ，
ｂは第１図に示した評価試料１００に対する液晶法の適
用状態を示す断面図と平面図である。
図に卦いて少なくとも液晶評価用ゲート電極４の上にネ
マチツク液晶膜９を形成し、さらにネマチツク液晶膜９
の上に透明導電膜１０を載置する。しかるのち透明導電
膜１０と半導体基板ウエハ１の間に可変型直流電源６を
接続して電圧を印加する。もしゲート酸化膜２の中にピ
ンホールや耐圧不良の欠陥１１があれば、その上の液晶
評価用ゲート電極４が白く輝くことは前に述べた通ｖで
ある。第３図は白く輝く光散乱ゲート電極４１が半導体
基板ウエハ１の面上で分布している例を示している。こ
こで印加電圧を変化させることによう半導体基板ウエ・
・１の全面にわたるゲート酸化膜２の膜質分布の電圧依
存性を観測できる。以上詳しく述べた本発明によるゲー
ト酸化膜の膜質評価法は次のような効果を有する。すな
わち、１）Ｃ−Ｖ評価と液晶による評価を同じ評価試料
に適用でき、試料数が少なくてすむうえ、両者の評価結
果の相関、関連に卦ける疑義の生じる余地が極めて少な
い。また２）Ｃ−Ｖ評価と液晶による評価は寸法の異な
るそれぞれのゲート電極に着目するゆえ、たとえＣ−Ｖ
評価のときの印加電圧によつてＣ−Ｖ評価用ゲート電極
３の下のゲート酸化膜２が破壊されたとしても、ゲート
電極の寸法が異なるので液晶による評価と識別でき、両
者の評価を向じ評価試料１００で独立して行うことがで
きる。なお図面で示した実施例に訃いては、ゲート電極
形状を正方形としているが円形でもよい。
マチツク液晶膜９を形成し、さらにネマチツク液晶膜９
の上に透明導電膜１０を載置する。しかるのち透明導電
膜１０と半導体基板ウエハ１の間に可変型直流電源６を
接続して電圧を印加する。もしゲート酸化膜２の中にピ
ンホールや耐圧不良の欠陥１１があれば、その上の液晶
評価用ゲート電極４が白く輝くことは前に述べた通ｖで
ある。第３図は白く輝く光散乱ゲート電極４１が半導体
基板ウエハ１の面上で分布している例を示している。こ
こで印加電圧を変化させることによう半導体基板ウエ・
・１の全面にわたるゲート酸化膜２の膜質分布の電圧依
存性を観測できる。以上詳しく述べた本発明によるゲー
ト酸化膜の膜質評価法は次のような効果を有する。すな
わち、１）Ｃ−Ｖ評価と液晶による評価を同じ評価試料
に適用でき、試料数が少なくてすむうえ、両者の評価結
果の相関、関連に卦ける疑義の生じる余地が極めて少な
い。また２）Ｃ−Ｖ評価と液晶による評価は寸法の異な
るそれぞれのゲート電極に着目するゆえ、たとえＣ−Ｖ
評価のときの印加電圧によつてＣ−Ｖ評価用ゲート電極
３の下のゲート酸化膜２が破壊されたとしても、ゲート
電極の寸法が異なるので液晶による評価と識別でき、両
者の評価を向じ評価試料１００で独立して行うことがで
きる。なお図面で示した実施例に訃いては、ゲート電極
形状を正方形としているが円形でもよい。
また、Ｃ−Ｖ評価用電極３の配置を第１図ａで示した５
箇所でなく、それと異なつた箇所数、配置・位置に設け
てもよい。Ｃ−Ｖ評価は探針を必要とし、評価所要時間
が比較的長いので、一般にＣ−評価用ゲート電極３の数
は少なく用いられている。したがつて粗に散在させたＣ
−Ｖ評価用ゲート電極３群の間へ、液晶評価用ゲート電
極４を密に形成した評価試料とすればよい。ゲート電極
３，４のゲート酸化膜２上への形成は、ゲート酸化膜２
の全面にＡｔ等のゲート金属を真空蒸着したのち、公知
の写真食刻技術により所望のゲート電極３，４の部分の
みを残す方法によつて行えるが、ゲート電極３，４の形
状寸法、配置の開孔を有する薄い金属板をゲート酸化膜
２と蒸着源（図示せず）との間に介在させて真空蒸着す
ることにより容易にゲート電極３，４を形成することも
できる。
箇所でなく、それと異なつた箇所数、配置・位置に設け
てもよい。Ｃ−Ｖ評価は探針を必要とし、評価所要時間
が比較的長いので、一般にＣ−評価用ゲート電極３の数
は少なく用いられている。したがつて粗に散在させたＣ
−Ｖ評価用ゲート電極３群の間へ、液晶評価用ゲート電
極４を密に形成した評価試料とすればよい。ゲート電極
３，４のゲート酸化膜２上への形成は、ゲート酸化膜２
の全面にＡｔ等のゲート金属を真空蒸着したのち、公知
の写真食刻技術により所望のゲート電極３，４の部分の
みを残す方法によつて行えるが、ゲート電極３，４の形
状寸法、配置の開孔を有する薄い金属板をゲート酸化膜
２と蒸着源（図示せず）との間に介在させて真空蒸着す
ることにより容易にゲート電極３，４を形成することも
できる。
以上詳しく述べたように本発明によるゲート酸化膜の膜
質評価法によれば、ゲート酸化膜の膜質を同じ試料を用
いてＣ−Ｖ評価卦よび液晶による評価を連続して行うこ
とができ、精密かつ豊富な情報が得られ、良質のゲート
酸化膜を形成するため成膜技術の向上に没立ち、ひいて
は高歩留り、高信頼性のＭＯＳ型半導体素子の製造を期
待できる。
質評価法によれば、ゲート酸化膜の膜質を同じ試料を用
いてＣ−Ｖ評価卦よび液晶による評価を連続して行うこ
とができ、精密かつ豊富な情報が得られ、良質のゲート
酸化膜を形成するため成膜技術の向上に没立ち、ひいて
は高歩留り、高信頼性のＭＯＳ型半導体素子の製造を期
待できる。
【図面の簡単な説明】
第１図Ａ，ｂは本発明を適用した一実施例の評価試料の
平面図と断面図、第２図は第１図実施例の評価試料に対
するＣ−評価の適用状態を説明するため（ハ）新面図、
第３図Ａ，ｂは第１図実施例の評価試料に対する液晶に
よる評価の適用状態を説明するための断面図と平面図で
ある。 １は半導体基板ウエハ、２はゲート酸化膜、３はＣ−Ｖ
評価用ゲート電極、４は液晶評価用ゲート電極、５は探
針、６は可変型直流電源、７は静電容験計、８は加熱器
、９はネマチツク液晶膜、１０は透明導電膜、１００は
評価試料である。
平面図と断面図、第２図は第１図実施例の評価試料に対
するＣ−評価の適用状態を説明するため（ハ）新面図、
第３図Ａ，ｂは第１図実施例の評価試料に対する液晶に
よる評価の適用状態を説明するための断面図と平面図で
ある。 １は半導体基板ウエハ、２はゲート酸化膜、３はＣ−Ｖ
評価用ゲート電極、４は液晶評価用ゲート電極、５は探
針、６は可変型直流電源、７は静電容験計、８は加熱器
、９はネマチツク液晶膜、１０は透明導電膜、１００は
評価試料である。
Claims (1)
- １ ＭＯＳ型半導体素子に用いられるゲート酸化膜の膜
質評価法において、半導体基板ウェハ主面の全面に形成
されたゲート酸化膜の上に、Ｃ−Ｖ評価用ゲート電極を
所定位置に散在せしめ、上記電極より多数で小寸法の液
晶評価用ゲート電極をＣ−Ｖ評価用ゲート電極の群落の
間へ稠密に散在せしめて評価用試料となしたのち、Ｃ−
Ｖ評価用ゲート電極によるＣ−Ｖ評価と、液晶評価用ゲ
ート電極に着目したネマチツク液晶の働的散乱効果を応
用せる液晶評価を、同一評価用試料を用いて順次行うこ
とを特徴とするゲート酸化膜の膜質評価法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP542079A JPS5915382B2 (ja) | 1979-01-18 | 1979-01-18 | ゲ−ト酸化膜の膜質評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP542079A JPS5915382B2 (ja) | 1979-01-18 | 1979-01-18 | ゲ−ト酸化膜の膜質評価法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5596650A JPS5596650A (en) | 1980-07-23 |
| JPS5915382B2 true JPS5915382B2 (ja) | 1984-04-09 |
Family
ID=11610657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP542079A Expired JPS5915382B2 (ja) | 1979-01-18 | 1979-01-18 | ゲ−ト酸化膜の膜質評価法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915382B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100479846B1 (ko) * | 2002-03-20 | 2005-03-30 | 학교법인 포항공과대학교 | 탐침형 깊은 준위 과도 전기 용량 분광기 |
-
1979
- 1979-01-18 JP JP542079A patent/JPS5915382B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5596650A (en) | 1980-07-23 |
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