IEC 62374:2007

Semiconductor devices - Time dependent dielectric breakdown (TDDB) test for gate dielectric films

Provides a test method of Time Dependent Dielectric Breakdown (TDDB) for gate dielectric films on semiconductor devices and a product lifetime estimation method of TDDB failure

Dispositifs à semiconducteurs - Essai de rupture diélectrique en fonction du temps (TDDB) pour films diélectriques de grille

Cette norme décrit une méthode d essai de la rupture diélectrique en fonction du temps (TDDB) pour films diélectriques de grille des dispositifs à semiconducteurs et une méthode d estimation de la durée de vie de produit en présence d unedéfaillance de type TDDB.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 28-Mar-2007
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 31.080.99 - Other semiconductor devices
• Technical Committee: TC 47 - Semiconductor devices
• Drafting Committee: WG 5 - TC 47/WG 5
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 31-Mar-2007
• Completion Date: 29-Mar-2007

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2007-03
Dispositifs à semiconducteurs –
Essai de rupture diélectrique en fonction du
temps (TDDB) pour films diélectriques de grille

Semiconductor devices –
Time dependent dielectric breakdown
(TDDB) test for gate dielectric films

Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 62374:2007
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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2007-03
Dispositifs à semiconducteurs –
Essai de rupture diélectrique en fonction du
temps (TDDB) pour films diélectriques de grille

Semiconductor devices –
Time dependent dielectric breakdown
(TDDB) test for gate dielectric films
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– 2 – 62374 © CEI:2007
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.4

1 Domaine d'application .8
2 Termes et définitions .8
3 Matériel d’essai .12
4 Echantillons d’essai.12
4.1 Généralités.12
4.2 Structure d’essai: structure de condensateur.12
4.3 Surface .14
5 Procédures.14
5.1 Généralités.14
5.2 Essai préalable .18
5.3 Conditions d'essai .18
5.4 Critères .18
6 Estimation de durée de vie .24
6.1 Généralités.24
6.2 Modèle d’accélération .24
6.3 Procédure de l’estimation de la durée de vie .28
7 Dépendance de la durée de vie par rapport à la surface de l’oxyde de grille.34

Annex A (informative) Condition d’essai de détermination supplémentaire et analyse
des données .36

Bibliographie.42

Figure 1 – Organigramme d’essai de méthode de contrainte de tension constante.16
Figure 2 – Exemple type d’application de la méthode de variance pour la détection du
claquage.22
Figure 3 – Diagramme de temps représentant la mise en oeuvre de la technique
d'interruption de contrainte pour contrôler la modification de SILC (t doit être <1%
init
de la valeur escomptée de t ) .24
bd
Figure 4 – Ajustement en graphique de la distribution de Weibull/log-normale (Weibull
est recommandée) .30
Figure 5 – Procédure d’estimation du facteur d’accélération électrique .32
Figure 6 – Procédure d’estimation de l’énergie d’activation.32
Figure A.1 – Dépendance en tension de la durée de vie pour le TDDB .36
Figure A.2 – Chaque composant tracé en fonction de V .40
OX
62374 © IEC:2007 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.5

1 Scope.9
2 Terms and definitions .9
3 Test equipment.13
4 Test samples.13
4.1 General .13
4.2 Test structure: capacitor structure .13
4.3 Area .15
5 Procedures.15
5.1 General .15
5.2 Pre-test .19
5.3 Test conditions .19
5.4 Criteria .19
6 Lifetime estimation .25
6.1 General .25
6.2 Acceleration model.25
6.3 A procedure for a lifetime estimation .29
7 Lifetime dependence on gate oxide area .35

Annex A (informative) Supplementary determining test condition and data analysis .37

Bibliography.43

Figure 1 – Test flow diagram of constant voltage stress method .17
Figure 2– Typical example of implementing the variance method for detecting
breakdown .23
Figure 3 – Timing diagram showing the implementation of the stress interruption
technique for monitoring the change in SILC (t shall be <1 % of the anticipated t ) .25
init bd
Figure 4– Graph fitted Weibull/Lognormal distribution (Weibull is recommended).31
Figure 5 – Estimate procedure of electric acceleration factor .33
Figure 6 – Estimation procedure of activation energy.33
Figure A.1 – Voltage dependence of lifetime for TDDB.37
Figure A.2 – Each component plotted as a function of V .41
OX
– 4 – 62374 © CEI:2007
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
DISPOSITIFS À SEMICONDUCTEURS −

ESSAI DE RUPTURE DIÉLECTRIQUE EN FONCTION DU TEMPS (TDDB)
POUR FILMS DIÉLECTRIQUES DE GRILLE

AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets
...