JP2016009512A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、例えば容量素子を有する半導体装置に適用可能な技術である。 The present invention relates to a semiconductor device, and is a technique applicable to a semiconductor device having a capacitor, for example.
半導体装置には容量素子が搭載される場合が多い。この容量素子は、誘電膜を2つの電極で挟んだ構成を有しており、例えばメモリやアナログ回路に用いられている。容量素子に求められる特性の一つに、蓄積した電荷のホールド特性がある。この特性に影響を与える因子の一つに、誘電膜の品質がある。例えば特許文献1には、DRAMを構成する容量素子において、2つの電極の間に所定の直流電圧又はパルス電圧を印加することにより、容量素子のストレス試験を行うことが記載されている。このストレス試験によれば、DRAMの不良セルのスクリーニングを行うことができる、と記載されている。
In many cases, a capacitive element is mounted on a semiconductor device. This capacitive element has a configuration in which a dielectric film is sandwiched between two electrodes, and is used, for example, in a memory or an analog circuit. One of the characteristics required for the capacitor element is a hold characteristic of accumulated charges. One of the factors affecting this characteristic is the quality of the dielectric film. For example,
本発明者が検討した結果、2つの電極の間に所定の直流電圧又はパルス電圧を印加する、という試験方法では検出できない欠陥が存在することが判明した。本発明者は、このような欠陥を検出できるようにする方法を検討した。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 As a result of investigation by the present inventors, it has been found that there is a defect that cannot be detected by a test method in which a predetermined DC voltage or pulse voltage is applied between two electrodes. The inventor has studied a method for enabling detection of such defects. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態によれば、半導体装置は、容量素子、電圧変化部、及び制御部を有している。容量素子は、第1電極、誘電膜、及び第2電極をこの順に積層させた構成を有している。電圧変化部は、第1電極と第2電極の間の電圧を、100ns以上の時間をかけて、基準電位から0Vまで、または0Vから基準電位まで変化させる。制御部は電圧変化部を制御する。 According to one embodiment, the semiconductor device includes a capacitive element, a voltage changing unit, and a control unit. The capacitive element has a configuration in which a first electrode, a dielectric film, and a second electrode are stacked in this order. The voltage changing unit changes the voltage between the first electrode and the second electrode from the reference potential to 0 V or from 0 V to the reference potential over a time of 100 ns or more. The control unit controls the voltage changing unit.
前記一実施の形態によれば、容量素子の欠陥を精度よく検出することができる。 According to the one embodiment, it is possible to accurately detect a defect of the capacitive element.
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
図1は、実施形態に係る半導体装置SDの構成を示す回路図である。半導体装置SDは、メモリ領域MR及び回路領域CIRを有している。メモリ領域MRにはDRAM(記憶素子)及びその周辺回路CCIR2が形成されている。回路領域CIRには、ロジック回路及びアナログ回路が形成されている。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device SD according to the embodiment. The semiconductor device SD has a memory region MR and a circuit region CIR. A DRAM (memory element) and its peripheral circuit CCIR2 are formed in the memory region MR. In the circuit region CIR, a logic circuit and an analog circuit are formed.
詳細には、メモリ領域MRには、容量素子CP、トランジスタTR1,TR2,TR11、ワード線WL、ビット線BL、ワード電圧制御部WCIR、ビット電圧制御部BCIR、及び周辺回路CCIR2が形成されている。容量素子CPの一方の電極(第1電極:具体的には後述する下部電極LE)には、トランジスタTR1を介してビット線BLに接続されている。トランジスタTR1のゲート電極はワード線WLに接続されている。ワード線WLの電位はワード電圧制御部WCIRによって制御されている。また、ビット線BLの電位は、トランジスタTR11を介してビット電圧制御部BCIRによって制御されている。ビット電圧制御部BCIRは、トランジスタTR11のゲート電極に接続している。そしてトランジスタTR11がオンされることにより、ビット線BLの電位は上昇する。 Specifically, in the memory region MR, a capacitive element CP, transistors TR1, TR2, and TR11, a word line WL, a bit line BL, a word voltage control unit WCIR, a bit voltage control unit BCIR, and a peripheral circuit CCIR2 are formed. . One electrode (first electrode: specifically, a lower electrode LE described later) of the capacitive element CP is connected to the bit line BL via the transistor TR1. The gate electrode of the transistor TR1 is connected to the word line WL. The potential of the word line WL is controlled by the word voltage control unit WCIR. The potential of the bit line BL is controlled by the bit voltage controller BCIR through the transistor TR11. The bit voltage controller BCIR is connected to the gate electrode of the transistor TR11. When the transistor TR11 is turned on, the potential of the bit line BL rises.
回路領域CIRには、電位切替部VCCIR、第1電位発生部VCIR1、第2電位発生部VCIR2、電位変化部HFCIR、及び制御部CCIR1が形成されている。第1電位発生部VCIR1及び第2電位発生部VCIR2は、電位切替部VCCIRを介して、容量素子CPの他方の電極(第2電極:具体的には後述する上部電極UE)に接続している。第1電位発生部VCIR1は第1電位(Vcc)を上部電極UEに印加する。また、第2電位発生部VCIR2はVccよりも低い電位(第2電位)を上部電極UEに印加する。第2電位は、例えばVcc/2である。電位切替部VCCIRは、第1電位発生部VCIR1及び第2電位発生部VCIR2の一方を選択して、容量素子CPのうちビット線BLに接続していないほうの電極(具体的には後述する上部電極UE)に接続する。第1電位発生部VCIR1及び第2電位発生部VCIR2が発生する電圧は、直流電圧である。 In the circuit region CIR, a potential switching unit VCCIR, a first potential generating unit VCIR1, a second potential generating unit VCIR2, a potential changing unit HFCIR, and a control unit CCIR1 are formed. The first potential generation unit VCIR1 and the second potential generation unit VCIR2 are connected to the other electrode (second electrode: specifically, an upper electrode UE described later) of the capacitive element CP through the potential switching unit VCCIR. . The first potential generator VCIR1 applies the first potential (Vcc) to the upper electrode UE. The second potential generator VCIR2 applies a potential (second potential) lower than Vcc to the upper electrode UE. The second potential is, for example, Vcc / 2. The potential switching unit VCCIR selects one of the first potential generation unit VCIR1 and the second potential generation unit VCIR2, and is the electrode (specifically, an upper portion to be described later) of the capacitive element CP that is not connected to the bit line BL. To the electrode UE). The voltage generated by the first potential generator VCIR1 and the second potential generator VCIR2 is a DC voltage.
電位切替部VCCIRと第1電位発生部VCIR1の間には、電位変化部HFCIRも接続されている。電位変化部HFCIRは、上部電極UEに印加する電圧、すなわち下部電極LEと上部電極UEの間の電圧を、100ns以上の時間をかけて、基準電位から0Vまで、または0Vから基準電位まで変化させる。基準電位は、例えば第1電位発生部VCIR1が発生する電位、すなわちDRAMの動作時に下部電極LEと上部電極UEの間に加わる電圧の最大値である。電位変化部HFCIRは、例えば高周波発生回路である。電位変化部HFCIRが生成する高周波の周波数は、例えば10kHz以上10MHz以下である。なお、電位変化部HFCIRの動作の詳細については、後述する。 A potential changing unit HFCIR is also connected between the potential switching unit VCCIR and the first potential generating unit VCIR1. The potential changing unit HFCIR changes the voltage applied to the upper electrode UE, that is, the voltage between the lower electrode LE and the upper electrode UE from the reference potential to 0 V, or from 0 V to the reference potential, over a time of 100 ns or more. . The reference potential is, for example, the potential generated by the first potential generator VCIR1, that is, the maximum value of the voltage applied between the lower electrode LE and the upper electrode UE during the operation of the DRAM. The potential change unit HFCIR is, for example, a high frequency generation circuit. The high frequency generated by the potential changing unit HFCIR is, for example, 10 kHz or more and 10 MHz or less. Details of the operation of the potential changing unit HFCIR will be described later.
制御部CCIR1は、第1電位発生部VCIR1、第2電位発生部VCIR2、電位変化部HFCIR、及び電位切替部VCCIRの動作を制御している。制御部CCIR1は、メモリ領域MRのメモリを動作させるとき、第2電位発生部VCIR2を容量素子CPの上部電極UEに接続させる。これにより、上部電極UEにはVccよりも低い固定電位、例えばVcc/2が印加される。一方、制御部CCIR1は、容量素子CPの検査を行うとき、第1電位発生部VCIR1及び電位変化部HFCIRを上部電極UEに接続させる。これにより、容量素子CPを検査するとき、上部電極UEの電位は変化する。なお、上部電極UEの電位が変化している間、容量素子CPの下部電極LEの電位は、0Vに固定される。このため、上部電極UEの下部電極LEの間の電圧は変化する。 The control unit CCIR1 controls operations of the first potential generation unit VCIR1, the second potential generation unit VCIR2, the potential change unit HFCIR, and the potential switching unit VCCIR. When operating the memory in the memory region MR, the controller CCIR1 connects the second potential generator VCIR2 to the upper electrode UE of the capacitive element CP. Thereby, a fixed potential lower than Vcc, for example, Vcc / 2 is applied to the upper electrode UE. On the other hand, the control unit CCIR1 connects the first potential generation unit VCIR1 and the potential change unit HFCIR to the upper electrode UE when inspecting the capacitive element CP. Thereby, when inspecting the capacitive element CP, the potential of the upper electrode UE changes. Note that while the potential of the upper electrode UE is changing, the potential of the lower electrode LE of the capacitive element CP is fixed to 0V. For this reason, the voltage between the lower electrodes LE of the upper electrode UE changes.
図2は、半導体装置SDの断面図の一例である。半導体装置SDは基板SUBを用いて形成されている。基板SUBは、例えばシリコン基板などの半導体基板である。基板SUBには、図1に示したトランジスタTR1が形成されている。トランジスタTR1が形成されている領域は、素子分離膜STIによって他の領域から分離されている。また、基板SUBには、トランジスタTR2,TR3が形成されている。トランジスタTR2は周辺回路CCIR2の一部である。またトランジスタTR3は、回路領域CIRに形成されており、回路領域CIRの回路を構成している。なお、図1に示したトランジスタTR11も、トランジスタTR2,TR3と同様の構成を有している。 FIG. 2 is an example of a cross-sectional view of the semiconductor device SD. The semiconductor device SD is formed using the substrate SUB. The substrate SUB is a semiconductor substrate such as a silicon substrate. On the substrate SUB, the transistor TR1 shown in FIG. 1 is formed. The region where the transistor TR1 is formed is isolated from other regions by the element isolation film STI. Further, transistors TR2 and TR3 are formed on the substrate SUB. The transistor TR2 is a part of the peripheral circuit CCIR2. The transistor TR3 is formed in the circuit area CIR and constitutes a circuit in the circuit area CIR. Note that the transistor TR11 illustrated in FIG. 1 also has the same configuration as the transistors TR2 and TR3.
基板SUB上には、エッチングストッパー膜EST1、絶縁膜DL1、エッチングストッパー膜EST2、絶縁膜DL2、及び多層配線層MINSLがこの順に形成されている。絶縁膜DL1の上にはビット線BLが形成されている。ビット線BLは、絶縁膜DL1に埋め込まれたビットコンタクトBCTを介してトランジスタTR1に接続している。絶縁膜DL2はビット線BLを覆っている。 On the substrate SUB, an etching stopper film EST1, an insulating film DL1, an etching stopper film EST2, an insulating film DL2, and a multilayer wiring layer MINSL are formed in this order. A bit line BL is formed on the insulating film DL1. The bit line BL is connected to the transistor TR1 through a bit contact BCT embedded in the insulating film DL1. The insulating film DL2 covers the bit line BL.
多層配線層MINSLは、エッチングストッパー膜EST及び層間絶縁膜INSLを繰り返し積層した構成を有している。層間絶縁膜INSLのそれぞれには、配線INC2及びビアVA2が埋め込まれている。配線INC2及びビアVA2は例えばCuであり、ダマシン法を用いて形成されている。配線INC2の一つは、絶縁膜DL2に埋め込まれたコンタクトCT2及び絶縁膜DL1に埋め込まれたコンタクトCT1を介して、トランジスタTR3に接続している。 The multilayer wiring layer MINSL has a configuration in which an etching stopper film EST and an interlayer insulating film INSL are repeatedly stacked. A wiring INC2 and a via VA2 are embedded in each of the interlayer insulating films INSL. The wiring INC2 and the via VA2 are Cu, for example, and are formed using a damascene method. One of the wirings INC2 is connected to the transistor TR3 through a contact CT2 embedded in the insulating film DL2 and a contact CT1 embedded in the insulating film DL1.
そして、多層配線層MINSLには、容量素子CPが形成されている。容量素子CPは、凹部TRN2に埋め込まれている。凹部TRN2は、複数の層間絶縁膜INSL及び少なくとも一つのエッチングストッパー膜ESTに形成されている。そして容量素子CPの下部電極LE、誘電膜CDL、及び上部電極UEは、この順に、凹部TRN2の底面及び側面に積層されている。下部電極LEは、例えばチタンを含む導電性膜であり、誘電膜CDLは、例えばジルコニアを含んだ絶縁膜であり、上部電極UEは、例えばチタンを含む導電性膜である。下部電極LEは、絶縁膜DL2及びエッチングストッパー膜EST2に埋め込まれたキャパシタコンタクトCCT2、及び絶縁膜DL1及びエッチングストッパー膜EST1に埋め込まれたキャパシタコンタクトCCT1を介して、トランジスタTR1に接続している。 A capacitive element CP is formed in the multilayer wiring layer MINSL. The capacitive element CP is embedded in the recess TRN2. The recess TRN2 is formed in the plurality of interlayer insulating films INSL and at least one etching stopper film EST. The lower electrode LE, the dielectric film CDL, and the upper electrode UE of the capacitive element CP are stacked in this order on the bottom surface and the side surface of the recess TRN2. The lower electrode LE is a conductive film containing, for example, titanium, the dielectric film CDL is an insulating film containing, for example, zirconia, and the upper electrode UE is, for example, a conductive film containing titanium. The lower electrode LE is connected to the transistor TR1 through the capacitor contact CCT2 embedded in the insulating film DL2 and the etching stopper film EST2, and the capacitor contact CCT1 embedded in the insulating film DL1 and the etching stopper film EST1.
多層配線層MINSLのうち凹部TRN2の上端と重なっている層間絶縁膜INSLには、さらに凹部TRN1が形成されている。凹部TRN1は一つの層間絶縁膜INSLにのみ形成されており、平面視において複数の凹部TRN2を内側に含んでいる。言い換えると、複数の凹部TRN2は、凹部TRN1の底部に形成されている。複数の凹部TRN2のそれぞれには、容量素子CPが埋め込まれている。そして、誘電膜CDL及び上部電極UEは、凹部TRN1のうち凹部TRN2が形成されていない領域にも形成されている。言い換えると、上部電極UEは、複数の容量素子CPに共通の電極となっている。 A recess TRN1 is further formed in the interlayer insulating film INSL that overlaps the upper end of the recess TRN2 in the multilayer wiring layer MINSL. The recess TRN1 is formed only in one interlayer insulating film INSL, and includes a plurality of recesses TRN2 inside in a plan view. In other words, the plurality of recesses TRN2 are formed at the bottom of the recess TRN1. A capacitive element CP is embedded in each of the plurality of recesses TRN2. The dielectric film CDL and the upper electrode UE are also formed in the region where the recess TRN2 is not formed in the recess TRN1. In other words, the upper electrode UE is an electrode common to the plurality of capacitive elements CP.
また、凹部TRN1及び凹部TRN2のうち下部電極LE、誘電膜CDL、及び上部電極UEで埋まっていない部分には、プレート電極PLが埋め込まれている。プレート電極PLは、凹部TRN1が形成されている層間絶縁膜INSLに埋め込まれた配線INC2と同一工程で形成されている。この場合、プレート電極PLは例えばCuによって形成されている。ただし、プレート電極PLは、他の金属によって形成されていてもよい。 In addition, a plate electrode PL is embedded in a portion of the recess TRN1 and the recess TRN2 that is not filled with the lower electrode LE, the dielectric film CDL, and the upper electrode UE. The plate electrode PL is formed in the same process as the wiring INC2 embedded in the interlayer insulating film INSL in which the recess TRN1 is formed. In this case, the plate electrode PL is formed of Cu, for example. However, the plate electrode PL may be formed of other metals.
プレート電極PLには、ビアVA1を介して配線INC2が接続している。配線INC2は、図1に示した電位切替部VCCIRに接続している。 A wiring INC2 is connected to the plate electrode PL through a via VA1. The wiring INC2 is connected to the potential switching unit VCCIR shown in FIG.
図3は、制御部CCIR1、第1電位発生部VCIR1、及び電位変化部HFCIRの動作の一例を示すタイミングチャートである。本図は、一つのセルを検査するときのワード線WL、上部電極UE、及び下部電極LEの電位の変化を示している。図3(b)は容量素子CPの誘電膜CDLが正常な場合を示しており、図3(a)は誘電膜CDLに欠陥が存在している場合を示している。 FIG. 3 is a timing chart illustrating an example of operations of the control unit CCIR1, the first potential generation unit VCIR1, and the potential change unit HFCIR. This figure shows changes in the potentials of the word line WL, the upper electrode UE, and the lower electrode LE when one cell is inspected. FIG. 3B shows a case where the dielectric film CDL of the capacitive element CP is normal, and FIG. 3A shows a case where a defect exists in the dielectric film CDL.
なお、セルの検査は、例えば制御部CCIR1に外部(例えばテスタ)から信号が入力されたときに行われる。検査が行われる前、容量素子CPの上部電極UEには第2電位発生部VCIR2が接続されているため、上部電極UEの電位は例えばVcc/2になっている。一方、容量素子CPの下部電極LEの電位も上部電極UEと同じ電位になっている。 The cell inspection is performed, for example, when a signal is input from the outside (for example, a tester) to the control unit CCIR1. Before the inspection is performed, since the second potential generator VCIR2 is connected to the upper electrode UE of the capacitive element CP, the potential of the upper electrode UE is, for example, Vcc / 2. On the other hand, the potential of the lower electrode LE of the capacitive element CP is also the same as that of the upper electrode UE.
あるセルの容量素子CPを検査するとき、制御部CCIR1はワード電圧制御部WCIRを制御し、そのセルのトランジスタTR1に接続しているワード線WLにハイ信号を入力する。これによってトランジスタTR1はオンし、容量素子CPの下部電極LEの電位は0Vになる。その後、トランジスタTR1はオフされる。 When inspecting the capacitive element CP of a certain cell, the control unit CCIR1 controls the word voltage control unit WCIR and inputs a high signal to the word line WL connected to the transistor TR1 of the cell. As a result, the transistor TR1 is turned on, and the potential of the lower electrode LE of the capacitive element CP becomes 0V. Thereafter, the transistor TR1 is turned off.
この状態で、制御部CCIR1は電位切替部VCCIRを制御し、電位変化部HFCIR及び第1電位発生部VCIR1を容量素子CPの上部電極UEに接続し、かつ電位変化部HFCIRを動作させる。これにより、上部電極UEの電位は0VとVccの間で徐々に変化する。言い換えると、下部電極LEと上部電極UEの間の電圧は、0VとVccの間で徐々に変化する。このとき、0VからVccに達するまでの時間は、例えば100ns以上、好ましくは1ms以上または10ms以上であり、矩形波で0VからVccまで立ち上げるときの時間(例えば10ns)よりも十分長い。 In this state, the control unit CCIR1 controls the potential switching unit VCCIR, connects the potential changing unit HFCIR and the first potential generating unit VCIR1 to the upper electrode UE of the capacitive element CP, and operates the potential changing unit HFCIR. Thereby, the potential of the upper electrode UE gradually changes between 0 V and Vcc. In other words, the voltage between the lower electrode LE and the upper electrode UE gradually changes between 0 V and Vcc. At this time, the time to reach Vcc from 0 V is, for example, 100 ns or more, preferably 1 ms or more, or 10 ms or more, and is sufficiently longer than the time (for example, 10 ns) when rising from 0 V to Vcc with a rectangular wave.
容量素子CPの誘電膜CDLには、微小な欠陥が発生する可能性がある。この欠陥が存在していると、容量素子CPに電荷を溜めるとき、この欠陥に電子がトラップされる可能性が出てくる。誘電膜CDLに電子がトラップされると、誘電膜CDLにリークパスができてしまう。このような誘電膜CDLの欠陥を検出するためには、この欠陥に電子をトラップさせ、これによって生じる電流のリークを検出する必要がある。 A minute defect may occur in the dielectric film CDL of the capacitive element CP. If this defect exists, there is a possibility that electrons are trapped in this defect when electric charge is accumulated in the capacitive element CP. When electrons are trapped in the dielectric film CDL, a leak path is formed in the dielectric film CDL. In order to detect such a defect in the dielectric film CDL, it is necessary to trap electrons in the defect and to detect a current leak caused thereby.
一方、誘電膜CDLの欠陥に電子がトラップされるために適した電圧は、欠陥の種類や誘電膜CDLの膜厚方向における欠陥の位置によって、異なる。そして、この適した電圧よりも高い電圧を印加しても、電子は誘電膜CDLの欠陥にトラップされず、通過してしまう。このため、一般的な容量素子CPの検査のように、上部電極UEと下部電極LEの間に矩形波を印加することでは、上記した欠陥は検出しにくい。 On the other hand, the voltage suitable for trapping electrons in the defect of the dielectric film CDL differs depending on the type of the defect and the position of the defect in the film thickness direction of the dielectric film CDL. Even when a voltage higher than this suitable voltage is applied, electrons are not trapped by defects in the dielectric film CDL and pass through. For this reason, it is difficult to detect the above-described defects by applying a rectangular wave between the upper electrode UE and the lower electrode LE as in a general inspection of the capacitive element CP.
これに対して本実施形態では、下部電極LEと上部電極UEの間の電圧は、0VとVccの間で徐々に変化する。従って、誘電膜CDLの様々な位置に欠陥があっても、誘電膜CDLには、これらの欠陥に最適な電圧は、必ず一定時間印加される。従って、誘電膜CDLに欠陥が存在していた場合、これらには電子がトラップされ、誘電膜CDLにリークパスが形成される。すると、図3(a)に示すように、上部電極UEから下部電極LEに徐々に電流が流れ、下部電極LEに電荷が溜まっていく。これに伴って下部電極LEの電位が0Vから徐々に上がっていく。なお、図3(a)に示す例では、誘電膜CDLが複数の欠陥を有していて、徐々にこれら欠陥に電子がトラップされる場合を示している。このため、下部電極LEの電位は階段状に上がっている。 On the other hand, in the present embodiment, the voltage between the lower electrode LE and the upper electrode UE gradually changes between 0 V and Vcc. Therefore, even if there are defects at various positions of the dielectric film CDL, a voltage optimum for these defects is always applied to the dielectric film CDL for a certain period of time. Therefore, when a defect exists in the dielectric film CDL, electrons are trapped in these and a leak path is formed in the dielectric film CDL. Then, as shown in FIG. 3A, current gradually flows from the upper electrode UE to the lower electrode LE, and electric charges accumulate in the lower electrode LE. Along with this, the potential of the lower electrode LE gradually increases from 0V. In the example shown in FIG. 3A, the dielectric film CDL has a plurality of defects, and electrons are gradually trapped in these defects. For this reason, the potential of the lower electrode LE rises stepwise.
そして、上部電極UEに一定の検査用の電圧を入力した後、制御部CCIR1は電位切替部VCCIRを制御し、第2電位発生部VCIR2を容量素子CPの上部電極UEに接続する。これにより、上部電極UEの電位は固定される。この状態で、制御部CCIR1はワード電圧制御部WCIRを制御し、そのセルのトランジスタTR1に接続しているワード線WLにハイ信号を入力し、下部電極LEの電位を測定する。この時の下部電極LEの電位が基準値以上のとき、その容量素子CPは不良である、と判断される。 Then, after inputting a constant inspection voltage to the upper electrode UE, the control unit CCIR1 controls the potential switching unit VCCIR to connect the second potential generation unit VCIR2 to the upper electrode UE of the capacitive element CP. Thereby, the potential of the upper electrode UE is fixed. In this state, the control unit CCIR1 controls the word voltage control unit WCIR, inputs a high signal to the word line WL connected to the transistor TR1 of the cell, and measures the potential of the lower electrode LE. When the potential of the lower electrode LE at this time is equal to or higher than the reference value, it is determined that the capacitive element CP is defective.
なお、図3に示した例では、電位変化部HFCIRは、上部電極UEの電位を正弦波状に1周期のみ変化させている。ただし、上部電極UEの電位の変化は、図3に示した例に限られない。例えば図4に示すように、電位変化部HFCIRは、上部電極UEの電位を0VからVccまで一回のみ徐々に上げてもよい。また、図5,6に示すように、電位変化部HFCIRは、中心電圧及び振幅がVcc/2である正弦波を、複数回上部電極UEに印加してもよい。図5,6に示した例によれば、下部電極LEと上部電極UEの間の電圧は、0VとVccの間で繰り返し変化する。このため、下部電極LEと上部電極UEの間の電圧が、欠陥に電荷がトラップされる電圧になる回数は多くなる。従って、不良である容量素子CPを検出できる可能性は高くなる。 In the example illustrated in FIG. 3, the potential changing unit HFCIR changes the potential of the upper electrode UE only in one cycle in a sine wave shape. However, the change in the potential of the upper electrode UE is not limited to the example shown in FIG. For example, as shown in FIG. 4, the potential changing unit HFCIR may gradually increase the potential of the upper electrode UE only once from 0 V to Vcc. 5 and 6, the potential changing unit HFCIR may apply a sine wave having a center voltage and an amplitude of Vcc / 2 to the upper electrode UE a plurality of times. According to the example shown in FIGS. 5 and 6, the voltage between the lower electrode LE and the upper electrode UE repeatedly changes between 0 V and Vcc. For this reason, the number of times that the voltage between the lower electrode LE and the upper electrode UE becomes a voltage at which charges are trapped by defects increases. Therefore, the possibility that a defective capacitive element CP can be detected increases.
以上、本実施形態によれば、容量素子CPの検査を行うとき、下部電極LEと上部電極UEの間の電圧は、0VとVccの間で徐々に変化する。従って、誘電膜CDLの様々な位置に欠陥があっても、誘電膜CDLには、これらの欠陥に最適な電圧は、必ず一定時間印加される。従って、下部電極LEの電位に基づいて、不良である容量素子CPを検出できる。 As described above, according to the present embodiment, when the capacitance element CP is inspected, the voltage between the lower electrode LE and the upper electrode UE gradually changes between 0 V and Vcc. Therefore, even if there are defects at various positions of the dielectric film CDL, a voltage optimum for these defects is always applied to the dielectric film CDL for a certain period of time. Therefore, the defective capacitive element CP can be detected based on the potential of the lower electrode LE.
なお、上記した例において、容量素子CPはDRAMを構成していたが、アナログ回路を構成する容量素子において、上記した実施形態と同様の検査を行ってもよい。 In the above example, the capacitive element CP constitutes a DRAM. However, the same inspection as in the above embodiment may be performed on the capacitive element constituting the analog circuit.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
BCIR ビット電圧制御部
BCT ビットコンタクト
BL ビット線
CCIR1 制御部
CCIR2 周辺回路
CCT1 キャパシタコンタクト
CCT2 キャパシタコンタクト
CDL 誘電膜
CIR 回路領域
CP 容量素子
CT1 コンタクト
DL1 絶縁膜
DL2 絶縁膜
EST エッチングストッパー膜
EST1 エッチングストッパー膜
EST2 エッチングストッパー膜
HFCIR 電位変化部
INC2 配線
INSL 層間絶縁膜
LE 下部電極
MINSL 多層配線層
MR メモリ領域
PL プレート電極
SD 半導体装置
STI 素子分離膜
SUB 基板
TR1 トランジスタ
TR11 トランジスタ
TR2 トランジスタ
TR3 トランジスタ
TRN1 凹部
TRN2 凹部
UE 上部電極
VA1 ビア
VA2 ビア
VCCIR 電位切替部
VCIR1 第1電位発生部
VCIR2 第2電位発生部
WCIR ワード電圧制御部
WL ワード線
BCIR Bit voltage controller BCT Bit contact BL Bit line CCIR1 Controller CCIR2 Peripheral circuit CCT1 Capacitor contact CCT2 Capacitor contact CDL Dielectric film CIR Circuit region CP Capacitor element CT1 Contact DL1 Insulating film DL2 Insulating film EST Etching stopper film EST1 Etching stopper film EST2 Etching Stopper film HFCIR Potential change part INC2 Wiring INSL Interlayer insulating film LE Lower electrode MINSL Multilayer wiring layer MR Memory area PL Plate electrode SD Semiconductor device STI Element isolation film SUB Substrate TR1 Transistor TR11 Transistor TR2 Transistor TR3 Transistor TRN1 Recess TRN2 Recess UE Upper electrode VA1 Via VA2 Via VCCIR Potential switching unit VCIR1 First potential generating unit V CIR2 Second potential generator WCIR Word voltage controller WL Word line
Claims (6)
前記第1電極と前記第2電極の間の電圧を、100ns以上の時間をかけて、基準電位から0Vまで、または0Vから前記基準電位まで変化させる電圧変化部と、
前記電圧変化部を制御する制御部と、
を備える半導体装置。 A capacitive element in which the first electrode, the dielectric film, and the second electrode are laminated in this order;
A voltage changing unit that changes the voltage between the first electrode and the second electrode from a reference potential to 0 V or from 0 V to the reference potential over a time of 100 ns or more;
A control unit for controlling the voltage changing unit;
A semiconductor device comprising:
前記容量素子は記憶素子の一部であり、
前記基準電位は、前記記憶素子の動作時に前記第1電極と前記第2電極の間に加わる電圧の最大値である半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The capacitive element is part of a storage element;
The semiconductor device, wherein the reference potential is a maximum value of a voltage applied between the first electrode and the second electrode during operation of the memory element.
前記電圧変化部は、前記第1電極と前記第2電極の間の電圧を、基準電位と0Vの間で繰り返し変化させる半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The voltage changing unit is a semiconductor device that repeatedly changes a voltage between the first electrode and the second electrode between a reference potential and 0V.
前記第1電極と前記第2電極の間に固定電圧を印加する固定電位発生部と、
前記第1電極と前記第2電極の間に、前記電圧変化部と前記固定電位発生部のいずれかを選択して接続させる切替部と、
を備え、
前記制御部は、前記切替部を制御する半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A fixed potential generator for applying a fixed voltage between the first electrode and the second electrode;
A switching unit for selecting and connecting either the voltage changing unit or the fixed potential generating unit between the first electrode and the second electrode;
With
The control unit is a semiconductor device that controls the switching unit.
前記制御部は、前記容量素子の試験時に前記電圧変化部を動作させる半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The control unit is a semiconductor device that operates the voltage changing unit when testing the capacitive element.
前記第1電極に接続するトランジスタを備え、
前記制御部は、前記第1電極と前記第2電極の間の電圧を0にして、その後、前記トランジスタをオフにしてから前記電圧変化部を動作させる、半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5,
A transistor connected to the first electrode;
The control unit sets the voltage between the first electrode and the second electrode to 0, and then operates the voltage changing unit after turning off the transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014129954A JP2016009512A (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014129954A JP2016009512A (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016009512A true JP2016009512A (en) | 2016-01-18 |
Family
ID=55226963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014129954A Pending JP2016009512A (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016009512A (en) |
-
2014
- 2014-06-25 JP JP2014129954A patent/JP2016009512A/en active Pending
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