(57)【要約】  本発明は、シリコンウエーハ上に絶縁膜と１つ以上の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、前記形成した電極から絶縁膜に電界を印加して該絶縁膜の絶縁破壊特性を測定することによってシリコンウエーハを評価する方法であって、少なくとも、前記１つ以上の電極を形成するときに、該形成する電極全てによる占有面積を前記シリコンウエーハ表面の面積の５％以上として、該シリコンウエーハを評価するシリコンウエーハの評価方法である。これにより、シリコンウエーハをＴＤＤＢ法等の簡単な方法により、かつ、ＤＳＯＤ法と同程度で欠陥の検出を高い精度で行うことができる評価方法が提供される。
2008081567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエーハ上に絶縁膜と１つ以上の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、前記形成した電極から絶縁膜に電界を印加して該絶縁膜の絶縁破壊特性を測定することによってシリコンウエーハを評価する方法であって、少なくとも、前記１つ以上の電極を形成するときに、該形成する電極全てによる占有面積を前記シリコンウエーハ表面の面積の５％以上として、該シリコンウエーハを評価することを特徴とするシリコンウエーハの評価方法。
【請求項２】
前記評価するシリコンウエーハをＮ領域シリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウエーハの評価方法。
【請求項３】
前記評価するシリコンウエーハを直径２００ｍｍ以上のシリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウエーハの評価方法。
【請求項４】
前記絶縁膜の絶縁破壊特性としてＴＤＤＢ特性を測定することにより前記シリコンウエーハを評価することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの評価方法。
【請求項５】
前記１つ以上の電極の各々の電極面積を２０〜４０ｍｍ２とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエーハを評価する方法に関するものであり、具体的には、シリコンウエーハにＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタを作製し、その酸化膜（絶縁膜）の絶縁破壊特性を測定することによってシリコンウエーハを評価する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＯＩ（Ｇａｔｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）評価はシリコンを始めとする半導体ウエーハの評価方法として非常に有効であり（例えばＭ．Ｔａｍａｔｓｕｋａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｅｄｉｕｍ  ＦｉｅｌｄＢｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｏｒｉｇｉｎ  ｏｎ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ  Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｆｅｃｔｓ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３７（１９９８），ｐｐ．１２３６−１２３９．参照）、一般的に広く用いられている。本方法によれば、シリコンウエーハ中のＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）や金属汚染による影響を非常に感度よく検出することができる。【０００３】
このＧＯＩ評価は、例えばシリコンウエーハの表面を酸化してシリコン酸化膜（ゲート酸化膜）を絶縁膜として形成し、その上にポリシリコン膜等の電極を形成してＭＯＳ構造を有するＭＯＳキャパシタを作製した後、電極に電気ストレスを印加してゲート酸化膜を破壊させ、この絶縁破壊電界強度からシリコンウエーハの品質を評価するものである。【０００４】
例えば、ＣＯＰ等の欠陥がシリコンウエーハの主表面に存在すると、シリコンウエーハの主表面に酸化膜を形成する際にＣＯＰの空洞部内壁にもシリコン酸化膜が形成される。このＣＯＰの内壁酸化膜は八面体構造の角部分（コーナー部分）で酸化膜厚が薄くなっている。そのため、その後酸化膜上に電極を形成して電界を印加することによって、この酸化膜厚の薄くなっている部分に電気ストレスが集中するために、低い電界強度でブレイクダウンが発生すると考えられている。したがって、このような現象を利用することによって、シリコンウエーハに存在するＣＯＰ等を検出してシリコンウエーハの評価を行うことができる。【０００５】
上記電気ストレスの印加は、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｚｅｒｏ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）法やＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）法により行なうことができる。【０００６】
ＴＺＤＢ法では、０〜１５ＭＶ／ｃｍ程度まで階段状に電界強度を変化させながら、ＭＯＳキャパシタに流れる電流値をモニタし、ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜が破壊されたとき、すなわちブレイクダウンしたときの電界強度を測定する。この絶縁破壊電界強度が所定の値以上、例えば８ＭＶ／ｃｍ以上である絶縁膜を良とし、そうでないものを不良として、電圧を印加したＭＯＳキャパシタ総数に対する良であったＭＯＳキャパシタ数の割合に基づいて絶縁膜の品質を評価する。【０００７】
一方、ＴＤＤＢ法は、絶縁膜に一定の電気ストレスを連続的に印加し続け、絶縁破壊に至るまでの時間より絶縁膜寿命を評価する方法である。たとえば定電流を印加するＴＤＤＢ法では、絶縁膜に一定の電流を連続的に印加し続け、所定の時間間隔で電界強度を検出して経時的な変化を求め、絶縁破壊に至るまでの時間を評価する。【０００８】
また、これらのＴＤＤＢ法やＴＺＤＢ法以外にも、シリコンウエーハにおける欠陥を測定して評価できる他の方法があり、例えばＤＳＯＤ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｄｅｆｅｃｔ）という測定方法が挙げられる。
この方法について述べると、まず、例えば、評価するシリコンウエーハに薄い酸化膜（２５−５０ｎｍ）を成長させ、Ｃｕイオンを溶かしたアルコール中で電荷をかける。すると、欠陥を含んだ酸化膜が壊れ、その壊れた箇所の近くでアルコール中のＣｕ２＋イオンが電子と結合し金属Ｃｕとなり析出することで、弱い酸化膜の場所が特定できる。
この方法では、微小サイズの欠陥（サイズ１０−２０ｎｍ）も検出することができ、そして、評価するシリコンウエーハ中の欠陥密度が極めて低くとも、高精度で欠陥を検出することが可能である。【０００９】
このような評価方法がある中、今までは、ＴＤＤＢ特性、ＴＺＤＢ特性を改善することを目的として、通常結晶、徐冷結晶、高速成長結晶、無欠陥結晶（Ｎ領域結晶）、窒素ドープ結晶等の種々の結晶が作られてきた。
特に、Ｎ領域はＶ−リッチ領域とＩ−リッチ領域の中間のＯＳＦ領域の外側で、空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域であり、このようなＮ領域結晶は、引上げ速度Ｖと固液界面近傍の引上げ軸方向の炉内温度分布Ｇとの比であるＶ／Ｇ値を調節することにより製造することができる（特開平８−３３０３１６号公報）。
そして、その都度、上記のような比較的簡単に実施することができる従来のＴＤＤＢ法、ＴＺＤＢ法でそれらの結晶の評価を行ってきた。その結果、無欠陥結晶（Ｎ領域結晶）等の極めて欠陥密度が低いものは、ＧＯＩの最終的な目標であるＴＤＤＢ特性、ＴＺＤＢ特性の合格率を１００％にすることができた。【００１０】
しかしながら、Ｎ領域結晶の製造マージンは極めて狭いため、Ｎ領域結晶の製造条件で製造したとしても、確実にＮ領域結晶が得られるとは限らなかった。例えば、直径が２００ｍｍ以上の比較的直径が大きなＮ領域シリコンウエーハ等を被評価ウエーハとし、従来のＧＯＩ評価を行って、たとえＴＤＤＢ特性、ＴＺＤＢ特性の合格率が１００％という結果が得られたとしても、上記ＤＳＯＤ法等のより高精度な欠陥測定方法を用いて同様のシリコンウエーハを評価すると、欠陥が見つかる場合があるという問題があった。そのため、更なる精度向上が必要とされている。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、シリコンウエーハをＴＤＤＢ法等の簡単な方法により、かつ、ＤＳＯＤ法と同程度で欠陥の検出を高い精度で行うことができる評価方法を提供することを目的とする。特には、Ｎ領域シリコンウエーハ等の欠陥密度が極めて低いシリコンウエーハを対象としても正確に評価することができる方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、シリコンウエーハ上に絶縁膜と１つ以上の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、前記形成した電極から絶縁膜に電界を印加して該絶縁膜の絶縁破壊特性を測定することによってシリコンウエーハを評価する方法であって、少なくとも、前記１つ以上の電極を形成するときに、該形成する電極全てによる占有面積を前記シリコンウエーハ表面の面積の５％以上として、該シリコンウエーハを評価することを特徴とするシリコンウエーハの評価方法を提供する。
【００１３】
このように、本発明では、絶縁膜の絶縁破壊特性の測定において、まず、シリコンウエーハ上に絶縁膜と１つ以上の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製するが、この１つ以上の電極を形成するときに、形成する電極全てによる占有面積をシリコンウエーハ表面（主表面）の面積の５％以上とする。従来のＧＯＩ評価方法では形成する電極全てによる占有面積は通常１％程度、あるいはせいぜい２％程度であったが、本発明では電極が占める総面積を５％以上とするため、絶縁破壊特性の測定のための測定範囲を従来よりも格段に広くすることができ、その結果、欠陥の検出精度を著しく向上し、従来のＭＯＳキャパシタを用いたＧＯＩ評価方法では検出できなかった欠陥を検出することが可能になる。しかも、電極の総面積を広くして電極を形成する以外は従来と同様にしてＧＯＩ評価を行うことができるので実に簡単かつ低コストで実施できる。
【００１４】
このとき、前記評価するシリコンウエーハをＮ領域シリコンウエーハとすることができる。
上記のように、本発明では欠陥の検出精度を向上することができ、欠陥密度が極めて低いＮ領域シリコンウエーハであっても、高精度でシリコンウエーハの欠陥を評価することが可能である。
【００１５】
また、前記評価するシリコンウエーハを直径２００ｍｍ以上のシリコンウエーハとすることができる。
このように直径が２００ｍｍ以上の大きなシリコンウエーハであっても、電極の占有面積の割合が５％以上と大きく、広い範囲で絶縁膜の絶縁破壊特性を測定することができるので、高精度でシリコンウエーハの欠陥を評価することができる。
【００１６】
そして、前記絶縁膜の絶縁破壊特性としてＴＤＤＢ特性を測定するのが好ましい。
このように、絶縁膜の絶縁破壊特性としてＴＤＤＢ特性を測定するのであれば、一度に同時多点測定を行うことが可能であるので簡単に評価を行うことができる。また、欠陥密度が低く、さらに欠陥サイズも小さな結晶を評価するのに適しており、低欠陥密度のシリコンウエーハを評価対象とするときに特に有効である。
【００１７】
また、前記１つ以上の電極の各々の電極面積を２０〜４０ｍｍ２とすることができる。
このように、各々の電極における面積を２０ｍｍ２以上すれば、全電極による総面積を５％以上とするために形成する電極の数を抑えることができ、評価に費やす時間が長くなるのを防ぐことができる。また、４０ｍｍ２以下とすることにより、チップの端まで電圧をかけることができ、精度良く評価を行うことができる。
【００１８】
本発明によって、シリコンウエーハ、特にはＮ領域シリコンウエーハ等の欠陥密度が極めて低いシリコンウエーハの欠陥を、簡単に、かつＤＳＯＤ法のように高精度で評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のシリコンウエーハの評価方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】評価するシリコンウエーハにおける欠陥密度と、ＧＯＩ測定における電極全てによる占有面積の関係を示すグラフである。
【図３】比較例１−３、実施例１−２の測定結果を示す測定図である。
【図４】比較例１、実施例２、ＤＳＯＤ法による測定結果を示す測定図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述したように、従来、ＴＤＤＢ法やＴＺＤＢ法等によるＧＯＩ評価によって、シリコンウエーハの評価を行ってきた。しかしながら、これらのＴＤＤＢ法等によって評価して合格率が１００％という結果がでたとしても、実際には欠陥が存在しており、例えばＤＳＯＤ法などのさらに高精度な欠陥測定方法では不良と判断される場合があった。【００２１】
また、ＧＯＩ特性の１、２点の不良の検出は装置起因で発生する場合があり、特に直径が２００ｍｍ以上であり、ボイド欠陥がウエーハ上に数個しか発生しない極低欠陥密度のウエーハの不良は、本当にウエーハ自体が不良なのか、それとも装置起因による不良なのか分からないことがよくあった。【００２２】
そこで、本発明者らは、ＴＤＤＢ法等の比較的簡単なＧＯＩ評価方法によっても、精度高くシリコンウエーハ中の欠陥を検出することができる方法について鋭意研究を重ねた。
まず、従来におけるＴＤＤＢ法等での、絶縁膜上に形成する電極について調査したところ、例えば評価するシリコンウエーハが直径２００ｍｍの場合、標準測定では、電極面積が４ｍｍ２の電極をウエーハ上に１００点作製しており、また、直径３００ｍｍの場合、電極面積が４ｍｍ２の電極をウエーハ上に３００点作製していた。すなわち、従来のＧＯＩ評価では、評価するシリコンウエーハ表面の面積に対し、直径２００ｍｍのときは１．３％（（１００×４）／（１００×１００×３．１４））、直径３００ｍｍのときは１．７％（（３００×４）／（１５０×１５０×３．１４））程度の範囲しか測定できていない。
これに対して、ＤＳＯＤ法での測定はウエーハ全面の欠陥評価を行っている。
本発明者らは、これらの測定範囲の差が従来のＧＯＩ評価方法とＤＳＯＤ法による検出できる欠陥数の差に影響しているものと考えた。【００２３】
そこで、形成する電極全てによる占有面積（すなわち、各電極の電極面積を合わせた総面積）を従来よりも著しく拡大することによって、測定範囲を拡げれば、従来では検出しきれなかった欠陥をも検出することができると考えた。より具体的には、上述の形成する電極全てによる占有面積を評価するシリコンウエーハ表面の面積の５％以上とすれば、ＧＯＩ評価であっても、ＤＳＯＤ法と同程度の高精度な欠陥検出を行って正確にシリコンウエーハを評価することができることを見出し、本発明を完成させた。【００２４】
以下、本発明のシリコンウエーハの評価方法について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に、本発明のシリコンウエーハの評価方法の一例を示すフロー図を示す。
（ＭＯＳキャパシタの作製）
まず、本発明の評価方法に用いることができるＭＯＳキャパシタの作製方法について述べる。
最初に、評価対象となるシリコンウエーハを準備する。この評価するシリコンウエーハは特に限定されないが、特には、Ｎ領域シリコンウエーハなどの、欠陥密度が低いウエーハを評価対象とすると、本発明をより有効に用いることができる。すなわち、実際には欠陥が存在しているにもかかわらず（ＤＳＯＤ法では不良となる欠陥が検出される）、従来のＧＯＩ評価方法では欠陥を検出できないようなウエーハを評価対象にするのが特に好ましい。低欠陥、無欠陥、Ｎ領域単結晶から切り出したウエーハは従来法では差別化が困難であったが、本発明によって精度向上のため差別化が可能あるいは極めて容易となり、より詳細にシリコンウエーハの評価を行うことができる。
また、ウエーハの直径も特に限定されず、例えば２００ｍｍ以上、さらには３００ｍｍ以上の比較的大きなものとすることができる。このような広い面積を有するシリコンウエーハであっても本発明により精度良く測定できる。【００２５】
そして、準備したシリコンウエーハに酸化を行って、絶縁膜として酸化膜（ゲート酸化膜）を形成する。この酸化膜の形成は、例えば、シリコンウエーハをボートに載置して横型熱処理炉もしくは縦型熱処理炉に投入し、酸素雰囲気下で熱処理を行うことにより容易に形成することができるが、形成方法は特に限定されず、ＣＶＤ法等により形成しても良い。【００２６】
次に、シリコンウエーハに形成した酸化膜上に電極を形成する。そこで、まず、例えばポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）を成長させる。このポリシリコン膜は、例えば、熱処理炉から取り出したシリコンウエーハをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置に投入し、減圧下もしくは常圧下でモノシラン等の成長ガスを装置の反応容器内へ導入することにより成長させることができる。そして、上記のようにポリシリコン層を堆積した後、リン等の不純物を熱拡散法またはイオン注入法を用いてポリシリコン層中にドープして、抵抗率の低いポリシリコン層を形成する。尚、ポリシリコン層の堆積時に、同時に不純物もドープするようにして低抵抗率のポリシリコン層を形成することもできる。【００２７】
その後、上記のように形成した低抵抗率のポリシリコン層に、例えばレジスト塗布、露光、現像という一連のフォトリソグラフィ工程を施した後エッチング工程を行なうことによって、酸化膜上の所望の位置にポリシリコン電極を形成することができる。
なお、電極はポリシリコンによるものに限定されず、金属等、その都度材料を決定することができる。また、測定を精度良く行えるよう抵抗の小さいものとするのが好ましい。【００２８】
そして、本発明では、上記ＭＯＳキャパシタの作製工程において、各電極の電極面積を合わせた占有面積が、シリコンウエーハ表面の面積の５％以上となるようにして電極を形成する。すなわち、電極の総面積を増やすことにより測定面積を増やす。【００２９】
ここで、上記電極の総面積を増やすことの効果を示すため、評価するシリコンウエーハにおける欠陥密度と、ＧＯＩ測定での電極全てによる占有面積の関係について述べる。
図２に示すグラフは各種結晶から切り出したシリコンウエーハに対し、電極全てによる占有面積の割合を変化させてＧＯＩ評価を行って得られたものである。グラフ右上方が欠陥を検出できる範囲（測定可能領域）であり、左下方が検出できない範囲（測定不可能領域）を示す。【００３０】
また、グラフに参考として、通常の結晶（Ｎｏｒｍａｌ結晶）から切り出したシリコンウエーハの欠陥密度（０．４１個／ｃｍ２）、低欠陥結晶から切り出したシリコンウエーハの欠陥密度（０．２５個／ｃｍ２）、Ｎ領域結晶から切り出したシリコンウエーハの欠陥密度（０．０３１個／ｃｍ２）を示す。【００３１】
電極全てによる占有面積の割合において、代表例を挙げて説明する。
（Ａ）シリコンウエーハの直径：２００ｍｍ、  全電極数：１００個、
各電極ごとの電極面積：２０ｍｍ２、  全電極による占有面積：６．３％。
（Ｂ）シリコンウエーハの直径：３００ｍｍ、  全電極数：３００個、
各電極ごとの電極面積：４０ｍｍ２、  全電極による占有面積：１７％。
（Ｃ）シリコンウエーハの直径：２００ｍｍ、  全電極数：１００個、
各電極ごとの電極面積：４ｍｍ２、  全電極による占有面積：１．３％。
（Ｄ）シリコンウエーハの直径：３００ｍｍ、  全電極数：１００個、
各電極ごとの電極面積：４ｍｍ２、  全電極による占有面積：０．５７％。
（Ｅ）シリコンウエーハの直径：３００ｍｍ、  全電極数：３００個、
各電極ごとの電極面積：４ｍｍ２、  全電極による占有面積：１．７％。【００３２】
本発明のように、電極全てによる占有面積が、評価するシリコンウエーハ表面の面積の５％以上である場合（（Ａ）、（Ｂ））、図２から判るように、例えば欠陥密度が０．０７５個／ｃｍ２、さらには、０．０３１個／ｃｍ２以下の場合であっても測定可能領域となっており、このような極めて低欠陥密度でも欠陥を検出することが可能である。【００３３】
一方、従来法のように、この場合、電極全てによる占有面積が、評価するシリコンウエーハ表面の面積の１．７％以下である場合（（Ｃ）〜（Ｅ））、図２から判るように、欠陥密度が０．０７５個／ｃｍ２より低くなると測定不可能領域に入ってしまい、実際には欠陥が存在しているにもかかわらず、欠陥を検出することができない。したがって、上述したように、従来法によるＴＤＤＢ特性等の結果が合格率１００％であっても、ＤＳＯＤ法などのより高精度な欠陥測定方法では欠陥が検出されてしまうということが起きてしまうことになる。【００３４】
しかしながら、例えば図２のように、従来法では欠陥を検出できない欠陥密度が０．０７５個／ｃｍ２より低い場合であっても、本発明では欠陥を検出することができる（図２の領域Ｒ）。このように、本発明であれば、ＤＳＯＤ法と同程度の高い精度でシリコンウエーハ中の欠陥の検出を行うことができ、例えば本当にＮ領域シリコンウエーハであるかどうかの判定を正確に行うことが可能である。
また、より低密度な欠陥密度を測定することができるので、より詳細にシリコンウエーハの品質を評価することができる。【００３５】
さて、上記のような、電極全てによる占有面積をシリコンウエーハ表面の面積の５％以上となるようにＭＯＳキャパシタを形成するにあたって、実際に電極全体の面積を増やす（全体の測定面積を増やす）には、「電極１つあたりの電極面積を増やす」、「電極１つあたりの電極面積はそのまま従来と同じとし、電極数を増やす」の２通りが挙げられる。【００３６】
（電極１つあたりの電極面積を増やした場合）
まず、電極１つあたりの電極面積を増やした場合（すなわち、測定点の一点あたりの面積を増やした場合）について述べる。これは、例えば先のフォトリソグラフィ工程やエッチング工程によって形成するそれぞれの電極を、面積が従来よりも広くなるようなパターンで形成し、総面積がシリコンウエーハ表面の面積の５％以上となるようにすれば可能である。【００３７】
なお、各電極における具体的な電極面積は、シリコンウエーハ表面の面積や電極の抵抗等に応じて適宜決定すれば良く、特に限定されない。その都度調整し、電極全ての総面積が適切に得られるようにフォトリソグラフィ工程で使用するマスク等を適切に用意して作製すれば良い。【００３８】
例えば、従来においては、ＳＥＭＩ規格では通常ＧＯＩとしての電極面積の設定値は５ｍｍ２以下が大半である。直径が２００ｍｍのシリコンウエーハであれば、電極数１００個として電極全てによる占有面積は１．６％であり、また、他の場合でも占有面積は大きくても２％程度であった。
しかし、本発明では、形成する電極数が従来と同じ１００個であっても、１つあたりの電極面積を例えば２０ｍｍ２以上とし、全電極による総面積を５％を超えることができる（具体的には、６．３％）。それによって、従来法では測定できず見逃していた欠陥をも検出することができ、より高精度で評価を行うことができる。【００３９】
なお、先に述べたように、各電極ごとの電極面積は特に限定されないが、この電極面積が大きすぎると電極の抵抗によってはチップの端まで電圧がかからず、実質的に各電極ごとの面積を増やした効果が薄くなる場合があり得るため、例えば４０ｍｍ２程度を上限とするのが好ましい。この程度に抑えておけばチップの端まで確実に電圧をかけることができ、測定上問題は見られない。このように、各電極あたりの電極面積は形成する電極の抵抗等を考慮して決定することができる。【００４０】
また、このように測定面積を拡大した場合、１チップの中に２個以上の欠陥が含まれる確率が増えるため、換算が必要になる。例えば、電極１つあたりの電極面積を従来の４ｍｍ２から４０ｍｍ２に拡大した場合、不良数は低密度の場合では約１０倍となる。密度が高くなると１つのチップに２つ以上の欠陥が取り込まれることが起きるため単純に１０倍ではなくなる。
したがって、欠陥密度と、測定面積の関係を示す下記式を用いて換算すると良い。【００４１】
【数１】
2008081567.tif 000003
【００４２】
（電極数を増やす場合）
次に、電極１つあたりの電極面積はそのまま従来と同じとし、電極数を増やす場合（すなわち、測定点の面積はそのままで測定点数を増やす）について述べる。この場合、フォトリソグラフィ工程でのマスクパターン等を適宜調整することにより、従来よりも電極数を増やして作製し、電極の総面積がシリコンウエーハ表面の面積の５％以上となるようにすれば可能である。【００４３】
従来では、先に述べたように、例えば直径が２００ｍｍのシリコンウエーハであれば、電極面積が５ｍｍ２以下の電極を１００−１２０点形成してＧＯＩ測定を行うのが一般的である。このとき電極全てによる占有面積は１．６％程度である。そして、直径が３００ｍｍのシリコンウエーハであれば、３００点形成するのが一般的であるが、このときの全ての電極による占有面積は、やはりせいぜい１〜２％程度にすぎず、特にはＮ領域シリコンウエーハのような欠陥が少ないシリコンウエーハの評価を正確に行うことが難しい。【００４４】
しかし、本発明では、各々の電極の電極面積が従来と同様に５ｍｍ２以下であっても、直径２００ｍｍのシリコンウエーハであれば、電極数を例えば３２０点、直径３００ｍｍのシリコンウエーハであれば、７１０点程度形成すれば、電極全てによる占有面積を評価するシリコンウエーハの５％以上とすることができ、その結果、より高精度で評価を行うことが可能になる。【００４５】
さらにこの場合、各チップの面積は実績のある面積と同じなので、電極面積の違いによる電極抵抗の違いやＴＤＤＢ、ＴＺＤＢの数値の換算などを考慮する必要が無く、評価を簡単に実施することができる。【００４６】
以上のように、各種条件等に応じて、各電極の電極面積を大きくしたり、また、各電極の面積は従来と同様にして電極数を増やしたり、あるいは、各電極の電極面積を大きくするとともに電極数を増やしたりして、電極全てによる占有面積が、評価するシリコンウエーハ表面の面積の５％以上になるように、フォトリソグラフィ工程でのマスクパターン等を適宜調整し、５％以上の所望の占有面積を有する電極を形成する。【００４７】
（絶縁破壊特性測定）
このようにして、本発明の評価方法に用いることが可能なＭＯＳキャパシタを作製した後、プローブを電極に接触させて、可変電源から酸化膜に一定の電流または電圧を印加する絶縁破壊特性測定工程を行う。
このときの測定方法は特に限定されず、従来と同様にして測定を行うことができる。使用する測定装置等も特に限定されない。【００４８】
なお、上述したように、ＧＯＩ評価にはＴＺＤＢ法とＴＤＤＢ法があるが、ＴＺＤＢ法よりもより厳しい測定条件を設定しているＴＤＤＢ法の方が、Ｎ領域シリコンウエーハのような欠陥密度が極めて低く、さらに欠陥サイズも小さな結晶を評価することができ、より好ましい。またＴＺＤＢ法は１つ１つの電極を別々に測定するのに対し、ＴＤＤＢ法は一度に同時多点測定ができる。例えば電極数を増やして測定を行うケースでは、場合によっては一枚あたり３００点あるいはそれ以上に測定点が存在するので、ＴＤＤＢ法の方がより簡便にウエーハ全体の測定を行えることになる。
当然、本発明の評価方法はＴＤＤＢ法に限定されるものではなく、本発明ではＴＤＤＢ法、ＴＺＤＢ法のどちらの測定方法も用いることができる。目的や測定条件に応じてその都度決定することができる。
【００４９】
以下、実施例および比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１−２、比較例１−３）
まず、評価対象となる試料として、直径３００ｍｍのシリコンウエーハを用意した。次に、これらのシリコンウエーハをボートに載置して熱酸化炉に投入し、９００℃で熱酸化を行って２５．５ｎｍの酸化膜をウエーハ主表面に形成した。その後、酸化膜を形成したシリコンウエーハをＣＶＤ装置に投入し、リンをドープしながら酸化膜上にポリシリコン層を成長させた。このとき、成長したポリシリコン層の厚さは３００ｎｍであり、抵抗値はシート抵抗にして約２５Ω／ｓｑ．であった。【００５０】
続いて、このポリシリコン層にフォトリソグラフィ工程でパターンニングを行なった後、エッチング工程においてフッ硝酸によるウエットエッチングでポリシリコン層の除去を行うことによって、ポリシリコン層を電極としたＭＯＳキャパシタをウエーハ面内に３００個作製した。
その後、シリコンウエーハの裏面に形成されているシリコン酸化膜を除去するために、シリコンウエーハの表面側にレジストを塗布し、希フッ酸によるウエットエッチングを行った。【００５１】
なお、上記電極は、用意したシリコンウエーハ別に、各電極の電極面積を変えて形成した。
すなわち、各電極ごとの電極面積を
（比較例１）各電極の電極面積４ｍｍ２（電極全てによる占有面積１．７％）、
（比較例２）各電極の電極面積８ｍｍ２（電極全てによる占有面積３．４％）、
（比較例３）各電極の電極面積１０ｍｍ２（電極全てによる占有面積４．２％）、
（実施例１）各電極の電極面積２０ｍｍ２（電極全てによる占有面積８．５％）、
（実施例２）各電極の電極面積４０ｍｍ２（電極全てによる占有面積１７％）とした。【００５２】
次に、このようにして作製したＭＯＳキャパシタの電極にプローブを接触させ、酸化膜に一定の電流を連続的に印加し、酸化膜に加えられる電圧の経時変化をモニタリングすることにより、酸化膜の絶縁破壊特性を測定した。この測定工程において、酸化膜に印加した電流ストレスは０．０１Ａ／ｃｍ２（電界強度に換算すると、およそ１２ＭＶ／ｃｍ）である。また、電流を印加する際には、測定時間の短縮のために酸化膜の温度が１００℃となるように加熱を行った。
そして、このようにして得られたＴＤＤＢ特性のγモード良品率（絶縁破壊時の電荷量が５Ｃ／ｃｍ２以上）が９５％となるところを合否判断の基準として、シリコンウエーハを評価した。【００５３】
これらの結果、比較例１−３のように、各電極ごとの電極面積が４−１０ｍｍ２で、電極全てによる占有面積が５％未満の場合のＧＯＩ特性は合格率が平均してほぼ１００％で、サンプルはＮ領域シリコンウエーハと判断された。
一方、実施例１−２のように、各電極ごとの電極面積が２０ｍｍ２、４０ｍｍ２で、電極全てによる占有面積を５％以上として、比較例１−３と同一結晶から切り出されたシリコンウエーハを評価した場合では、ＧＯＩ特性はウエーハ中心部に不合格が発生し、合格率は平均して実施例１では９２％、実施例２では８９％に留まった。すなわち、欠陥密度が比較的高く、不良が多く見られ、Ｎ領域シリコンウエーハではないと判断された。【００５４】
また、実施例１−２、比較例１−３で用いた同一結晶から切り出されたシリコンウエーハをＤＳＯＤ法により評価を行ったところ、結晶中心部に結晶欠陥が検出された。
なお、このＤＳＯＤ法の実施条件は以下の通りである。
酸化条件：Ｐｙｒｏ酸化  ９００℃、  酸化膜厚  ５０ｎｍ。
測定条件：Ｃｕイオンを溶かしたメタノール中に酸化膜のついたウエーハを浸漬し、陰極をウエーハ、陽極はＣｕ電極として、電界強度５ＭＶ／ｃｍの条件で１０分間電圧をかけた。【００５５】
図３に、実施例１−２、比較例１−３でのサンプルにおける欠陥分布の様子の例を示す。なお、図３（および後述する図４）において、
領域αは０．０１Ｃ／ｃｍ２以下で酸化膜が破壊され、不良箇所である。
領域βは０．０１から５．０Ｃ／ｃｍ２未満の領域で酸化膜が破壊され、こちらも不良箇所とみなされる。
領域γは５．０Ｃ／ｃｍ２以上で酸化膜が破壊される領域で良品とされる。
このように、比較例１−３では欠陥はほとんど検出できていない。従来の評価方法では、上記のようにＮ領域シリコンウエーハとして判断されてしまう。また、実際のところ、このように不良の検出数が特に１〜２点程度である場合は、シリコンウエーハに欠陥があるのか、測定装置を起因とした検出結果であるのか判断が難しい。【００５６】
これに対して実施例１−２では、サンプルの中心付近を主として、比較例１−３よりも欠陥が多数検出されていることが判る。このため、装置起因の検出結果ではなく、実際にシリコンウエーハにある程度の欠陥が存在しており、それがＮ領域シリコンウエーハであると判断されるほど欠陥密度が低くはないことが判る。さらに、実施例１−２の中でも、実施例１よりも電極面積をさらに増やして測定を行った実施例２のほうが、欠陥をより多く検出できていることが判る。すなわち、電極面積（測定面積）を増やすことで、さらに精度の高い結果を得られていることが判る。【００５７】
また、図４は比較例１、実施例２、上記ＤＳＯＤ法でのサンプルにおける欠陥分布の様子を示す一例である。
高精度なＤＳＯＤ法による検出結果（図４の上段および下段の観察図において欠陥がウエーハ面内に見られ、特に下段の観察図の中心部に欠陥が顕著に見られることが判る）と同様に、本発明を実施した実施例２は欠陥を精度良く検出できていることが判る。一方、従来のＴＤＤＢ法を実施した比較例１では欠陥をほとんど検出できていない。
【００５８】
以上のように、本発明のシリコンウエーハの評価方法によって、ＭＯＳキャパシタを用い、ＴＤＤＢ法等の比較的簡単な測定方法で、かつ、ＤＳＯＤ法と同程度の高い精度で欠陥の検出を行うことができ、サンプルをより正確に評価することが可能である。特に、従来のＧＯＩ法では検出できない程度の欠陥密度が極めて低いシリコンウエーハの評価を行うときに本発明は一層有効である。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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