オンウェハーでの高耐圧測定を考える

ダイオードの逆方向バイアス試験やFETのオフ耐圧試験などで1kVを超えるの高耐圧評価を実施するのはなかなか困難です。まず、1kV以上の耐圧試験ができる測定器にカーブトレーサーがあります。しかし、微小電流を検出しながら、測定をしたい場合には、印加しながら測定ができるユニットを利用したいところです。そこで、SMU(Source Measure Unit)を探すと、まず±200Vが標準となっています。一方、High PowerのSMUを探すとどれも1kVが限界のようです。今回は、このHigh PowerのSMUを2つもしくは3つ利用した2kVの高耐圧試験を提案します。

2008年12月

 

実験回路
Agilent社製の4142B(サポート販売終了製品)や、Keithley社製の237は、±1kVの出力があります。このようなSMUを2つ利用し、左上のような実験回路を考えます。ドレインにひとつ、ゲート、ソースにひとつのSMUを接続し、ドレインに+1kV、ゲートソースに-1kVを印加すればあたかも2kVの評価測定ができそうです。このとき、ゲートにいくらかの電圧を印加したい場合には、ゲートにも同じような1kV級のSMUを接続する必要があります(左下図)。
 
■測定シーケンス
まず、ドレイン-ソース間に2kVの電圧を与えるために全ての端子にかかる電圧を一度マイナス方向に落とします( 法これをベース電圧と呼ぶことにします。その後、いくらかのディレイタイム(◆砲鮹屬、ドレインに対して、プラス方向に電圧を増やしながら印加します()。測定終了後にマイナス方向に落とした電圧を0Vの戻し、測定終了となります。MOSにて実際に実験してみると、の耐圧試験前にデバイスが破壊してしまうことがあります。これは,任療徹宜濂爾ゲート酸化膜の耐圧以上の電位差により行われることが原因と考えられます。このようなときには,任硫爾科をゆるやかにする工夫が必要となります。

 

まとめ
測定シーケンスで述べた問題は簡単に目に見える現象として問題点がわかりやすいのですが、そのほかウェハーレベルで測定する場合には接続方法によりきちんと電圧が印加されないなどの問題もでてきます。たとえば、高耐圧のSMUと高耐圧でないSMUを組み合わせた測定システムの場合は保護回路を入れる必要があります。ティアテックでは、測定ソフトウェア(左図)を軸にこのような測定環境のコンサルティングも実施しています。


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