(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ工程等のような大掛かりな装置や多数の工程を必要とせず、ＳＯＩウエーハの電気特性を短時間で簡便かつ高精度に測定でき、測定装置の稼働率を向上させて効率的にＳＯＩウエーハを評価することのできる評価方法を提供する。【解決手段】水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハを評価する方法において、少なくとも、前記ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理を行って該ＳＯＩウエーハの表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に、該自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハにシリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行ってＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に酸化膜を形成し、その後、該酸化膜を形成したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させてＳＯＩウエーハの評価を行うことを特徴とするＳＯＩウエーハの評価方法。【選択図】図１
2006013102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハを評価する方法において、少なくとも、前記ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理を行って該ＳＯＩウエーハの表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に、該自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハにシリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行ってＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に酸化膜を形成し、その後、該酸化膜を形成したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させてＳＯＩウエーハの評価を行うことを特徴とするＳＯＩウエーハの評価方法。
【請求項２】
前記ＳＯＩ層表面に形成する酸化膜の厚さを５ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウエーハの評価方法。
【請求項３】
前記シリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を、オゾン水、アンモニアと過酸化水素水を含む水溶液、過酸化水素水、塩酸と過酸化水素水を含む水溶液、硫酸と過酸化水素水を含む水溶液、高い酸化還元電位を持つ高酸化性水溶液の中から選択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ＳＯＩウエーハの評価方法。
【請求項４】
前記高酸化性水溶液を、電解アノード水とすることを特徴とする請求項３に記載のＳＯＩウエーハの評価方法。
【請求項５】
前記第二洗浄処理を行う際に、前記シリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液の液温を室温以上８０℃以下にすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＳＯＩウエーハの評価方法。
【請求項６】
前記酸化膜を形成したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させて正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することによって、該ＳＯＩウエーハにおけるＳＯＩ層の正孔移動度及び／または埋め込み酸化膜の電荷密度を評価することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のＳＯＩウエーハの評価方法。
【請求項７】
前記フッ酸洗浄処理を行って自然酸化膜を除去した後、該自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させて電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することによってＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を評価し、その後、該ＳＯＩウエーハに前記第二洗浄処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のＳＯＩ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、水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハのＳＯＩ層及びＳＯＩ層と埋め込み酸化層との界面の評価を行うＳＯＩウエーハの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気的に絶縁性のある酸化膜の上にＳＯＩ層（シリコン活性層とも言う）が形成されたＳＯＩ構造を有するＳＯＩウエーハが、デバイスの高速性、低消費電力性、高耐圧性、耐環境性等に優れていることから、電子デバイス用の高性能ＬＳＩウエーハとして特に注目されている。これは、ＳＯＩウエーハでは支持基板とＳＯＩ層との間に絶縁体である埋め込み酸化膜（以下、ＢＯＸ層と言うことがある）が存在するため、ＳＯＩ層に形成される電子デバイスは耐電圧が高く、α線のソフトエラー率も低くなるという大きな利点を有するためである。
【０００３】
また、ＳＯＩ層が１μｍ以下の厚みの薄膜ＳＯＩウエーハにおいて、ＳＯＩ層上に形成されたＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型半導体装置は、完全空乏型で動作させた場合にソース・ドレインのＰＮ接合面積を小さくできるため、寄生容量が低減され、デバイス駆動の高速化をはかることができる。さらに、絶縁層となるＢＯＸ層の容量がゲート酸化膜直下に形成される空乏層容量と直列になるため、実質的に空乏層容量が減少し、低消費電力化を実現することができる。
【０００４】
最近では、電子デバイスのさらなる微細化、高性能化のため、より高品質なＳＯＩウエーハが求められている。そのため、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の品質等を評価することが積極的に行われている。このＳＯＩウエーハの品質を評価する方法の一つとして、ＳＯＩ層の表面にＭＯＳ構造を形成し、その電極部分に電圧を印加してＳＯＩ層の品質を評価することが行われている。
【０００５】
しかしながら、ＳＯＩウエーハの評価を行うためにＭＯＳ構造をＳＯＩ層上に形成する場合、フォトリソグラフィ工程等を行うために大掛かりな装置と多数の工程を必要とし、コスト面での大きな負担や迅速性に欠ける等の不具合があった。また、この方法はＳＯＩ層表面の品質は評価可能であるが、ＳＯＩ層とＢＯＸ層との界面の評価としては不完全であった。
【０００６】
そこで、従来のような多数の工程を通してＳＯＩウエーハ上にＭＯＳ構造を形成せずとも、水銀プローブを用いてより簡便にＳＯＩウエーハを評価できる評価方法が開発されている。その一つとして、ＳＯＩウエーハを評価対象とするＰｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ  ＦＥＴ法が提案されている（例えば特許文献１、２及び非特許文献１、２参照）。この方法によれば、ＳＯＩ層とＢＯＸ層との界面における界面準位密度やＳＯＩ層の電気特性等を精度良く、簡便に測定することができる。
【０００７】
ここで、Ｐｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ  ＦＥＴ法について図面を参照しながら簡単に説明する。まず、図７に示すように、ＢＯＸ層２をゲート酸化膜として擬似的なＭＯＳ構造を形成するＳＯＩウエーハ５のＳＯＩ層１側に、評価用電極としてニードルブローブまたは水銀プローブを直接接触させ、これらをソース電極６およびドレイン電極７とする。そして、ＳＯＩウエーハ５の裏面、すなわちＳＯＩウエーハ５の支持ウエーハ３側の面を、電極としても用いられるステージに真空吸着することによりゲート電極４を形成し、これらの電極間に電圧を印加することで様々な電気特性を得ることができる。この場合、上記ゲート電極４は、例えばＳＯＩウエーハ５の裏面にニードルを接触させることによって形成することもできる。
【０００８】
また、このようなＰｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ  ＦＥＴ法によるＳＯＩウエーハの評価では、評価を行う前にフッ酸を含む水溶液でＳＯＩウエーハを洗浄することにより、ＳＯＩ層表面に形成されている自然酸化膜を除去できるので、その自然酸化膜の影響を排除してより正確なＳＯＩウエーハの電気特性を評価することが可能となる。
【０００９】
さらに、このＰｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ  ＦＥＴ法による評価方法において、ソース電極及びドレイン電極として水銀プローブを用いれば、ＳＯＩ層表面にニードルプローブを接触させたときに生じるプローブ接触穴を形成することがないので、繰り返し測定や最初に測定した測定点近傍の測定を簡便にまた安定して行うことができる。
【００１０】
そして、上記のようなＰｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ構造を形成した後、ドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を正側に印加してゲート電圧ＶＧとドレイン電流ＩＤの関係、すなわちＶＧ−ＩＤ特性を測定することにより、ＳＯＩ層の電子移動度およびＳＯＩ層とＢＯＸ層の界面における界面準位密度を評価することができる。一方、ドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を負側に印加してＶＧ−ＩＤ特性を測定することにより、ＳＯＩ層の正孔移動度やＢＯＸ層の電荷密度を評価することができる。
【００１１】
ところが、上記のようにゲート電圧を負側に印加してＳＯＩウエーハの評価を行う場合、従来ではフッ酸を含む水溶液でＳＯＩウエーハを洗浄してＳＯＩ層表面の自然酸化膜を除去した後、すぐにＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始しても１０〜１２時間、またはそれ以上経過しなければ測定値が安定しないため、ＶＧ−ＩＤ特性の正確な測定を行うことができなかった。そのため、ＳＯＩウエーハの評価を行うには非常に長い評価時間が必要とされており、測定装置の稼働率を低下させてＳＯＩウエーハ評価の効率化を妨げるという問題があった。
【００１２】
またこの場合、自然酸化膜を除去した後、測定が完了するまでの間、ウエーハに不純物が付着したりしないようにＳＯＩウエーハを精密に管理しなければならないため管理上の負担が大きいという問題もあった。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−６０６７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７３８４号公報
【非特許文献１】S. Cristoleveanu et al., " A Review of the Pseudo-MOS Transistor in SOI Wafers: Operation, Parameter Extraction, and Applications" IEEE Trans. Electron Dev, 47 1018 (2000).
【非特許文献２】H.J.Hovel, "Si film electrical characterization in SOI substrates by HgFET technique" Solid-State Electronics, 47, 1311 (2003).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、フォトリソグラフィ工程等のような大掛かりな装置や多数の工程を必要とせず、ＳＯＩウエーハの電気特性を短時間で簡便かつ高精度に測定でき、測定装置の稼働率を向上させて効率的にＳＯＩウエーハを評価することのできる評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明によれば、水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハを評価する方法において、少なくとも、前記ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理を行って該ＳＯＩウエーハの表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に、該自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハにシリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行ってＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に酸化膜を形成し、その後、該酸化膜を形成したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させてＳＯＩウエーハの評価を行うことを特徴とするＳＯＩウエーハの評価方法が提供される（請求項１）。
【００１６】
このように、フッ酸洗浄処理によりＳＯＩウエーハに形成されている自然酸化膜を除去した後に、ＳＯＩウエーハにシリコン酸化膜の形成が可能な成分を有する洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に均一な膜厚を有するシリコン酸化膜を新たに形成することによって、ＳＯＩ層表面の電荷状態を速やかに安定させて定常状態にすることができる。それによって、自然酸化膜を除去してからＳＯＩウエーハの電気特性を測定するまでに要する時間を従来よりも大幅に短縮してＳＯＩウエーハの評価を非常に短時間で行うことができ、測定装置の稼働率の向上を図ることができる。また、本発明は、このようにＳＯＩウエーハの電気特性を測定する前に第二洗浄処理を行うことにより酸化膜を形成してＳＯＩ層表面の電荷状態を短時間で効果的に安定化させることができるので、ＳＯＩウエーハの管理も容易となるし、さらに測定値のバラツキを低減し、信頼性の高いＳＯＩウエーハの評価を安定して行うことができる。
【００１７】
このとき、前記ＳＯＩ層表面に形成する酸化膜の厚さを５ｎｍ以下とすることが好ましい（請求項２）。
このようにＳＯＩ層表面に形成する酸化膜を厚さが５ｎｍ以下の非常に薄いものとすることにより、酸化膜形成後に水銀プローブを接触させてＳＯＩウエーハを評価する際に、膜厚の薄いシリコン酸化膜のトンネル効果により、酸化膜に確実に電気を通すことができるので、ＳＯＩウエーハの電気特性を正確に測定することができる。
【００１８】
この場合、前記シリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を、オゾン水、アンモニアと過酸化水素水を含む水溶液、過酸化水素水、塩酸と過酸化水素水を含む水溶液、硫酸と過酸化水素水を含む水溶液、高い酸化還元電位を持つ高酸化性水溶液の中から選択することが好ましく（請求項３）、特に、前記高酸化性水溶液を、電解アノード水とすることが好ましい（請求項４）。
【００１９】
上記に示した水溶液は、オゾンや過酸化水素、電解アノード水等の高酸化性水溶液に含まれるＯＨ−イオンのようなＳＯＩ層表面へ速やかにシリコン酸化膜を形成できる成分が含まれているので、これらの中から選択される水溶液を用いてＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行うことによって、ＳＯＩ層表面に膜厚が均一な酸化膜を非常に安定して形成することができる。
【００２０】
さらに、前記第二洗浄処理を行う際に、前記シリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液の液温を室温以上８０℃以下にすることが好ましい（請求項５）
液温がこのような温度範囲となる洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行えば、オゾン、過酸化水素、または電解アノード水等に含まれるＯＨ−イオンとＳＯＩ層表面のシリコンとを速やかに反応させて、膜厚が均一な酸化膜を簡便に、また確実に形成することができる。
【００２１】
また本発明では、前記酸化膜を形成したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させて正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することによって、該ＳＯＩウエーハにおけるＳＯＩ層の正孔移動度及び／または埋め込み酸化膜の電荷密度を評価することが好ましい（請求項６）。
上記のように、本発明では、フッ酸洗浄処理で自然酸化膜を除去した後、第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に酸化膜を新たに形成することによりＳＯＩ層表面の電荷状態を短時間で安定させることができるため、その後ＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させて正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することによって、測定値のバラツキを著しく低減することができる。したがって、従来では測定値にバラツキが生じ易く、正確な測定までに長時間を要したＳＯＩ層の正孔移動度や埋め込み酸化膜の電荷密度を短時間で高精度に、また高い信頼性で評価することができる。
【００２２】
さらに本発明では、前記フッ酸洗浄処理を行って自然酸化膜を除去した後、該自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させて電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することによってＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を評価し、その後、該ＳＯＩウエーハに前記第二洗浄処理を行うことが好ましい（請求項７）。
【００２３】
このように、フッ酸洗浄処理による自然酸化膜の除去後、ＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行う前に、ＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させて電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することによって、電子移動度や界面準位密度を高精度に評価でき、ＳＯＩウエーハの品質をより詳細に評価することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、ＳＯＩウエーハを評価する際に、フッ酸洗浄処理によりＳＯＩウエーハの自然酸化膜を除去した後にＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に新たにシリコン酸化膜を形成することによって、ＳＯＩ層表面の電荷状態を速やかに安定させて定常状態にすることができる。それによって、自然酸化膜を除去してからＳＯＩウエーハの電気特性を測定するまでに要する時間を従来よりも大幅に短縮してＳＯＩウエーハの評価を非常に短時間で行うことができ、また測定装置の稼働率の向上を図ることもできる。また、本発明では、自然酸化膜の除去後からＳＯＩウエーハの電気特性を測定するまでの時間を大幅に短縮できるので、ＳＯＩウエーハの管理も容易となるし、さらにＶＧ−ＩＤ特性を測定する際にＳＯＩ層表面の電荷状態が安定しており、また第二洗浄処理によって形成されるシリコン酸化膜の膜厚が均一であるので、測定値のバラツキを低減して高精度で信頼性の高いＳＯＩウエーハの評価を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来、ＳＯＩウエーハにおけるＳＯＩ層の正孔移動度やＢＯＸ層電荷密度等をＰｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ  ＦＥＴ法により評価する場合、フッ酸を含む水溶液でＳＯＩウエーハを洗浄してＳＯＩ層表面の自然酸化膜を除去した後、１０時間以上経過しなければ測定値が安定しないため、ＳＯＩウエーハの評価には非常に長い時間が必要とされるという問題があった。
【００２６】
これは、例えば正孔移動度やＢＯＸ層電荷密度の評価のようなゲート電圧を負側に印加してＶＧ−ＩＤ特性を測定する場合、ＳＯＩ層表面にＨ＋イオンのような正電荷を吸着させることで表面状態を制御しなければ、ＳＯＩ層表面の電荷が安定せずに正確な測定ができないためと考えられた。すなわち、フッ酸洗浄によりＳＯＩ層表面の自然酸化膜を除去した後、１０時間以上経過しなければＳＯＩ層表面の電気的状態が安定しないため、測定を行うことができなかったと考えられる。
【００２７】
そこで、本発明者等は、水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハの評価をする際に、自然酸化膜を除去した後にＳＯＩ層表面の電荷状態を短時間で安定させることにより、ＳＯＩウエーハの評価にかかる時間を短縮できると考え、鋭意実験及び検討を重ねた。その結果、ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄を行った後、ＳＯＩウエーハにシリコン酸化膜の形成が可能な成分を有する洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に均一なシリコン酸化膜を新たに形成し、この均一な酸化膜の形成によりＳＯＩ層表面の電荷状態を短時間で安定化させ、その後水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハを評価することによって、ＳＯＩウエーハの評価を短時間で高精度に行うことができることを見出して、本発明を完成させた。
【００２８】
以下、本発明のＳＯＩ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。ここで、図１は、本発明に係るＳＯＩウエーハの評価方法の一例を示すフロー図である。尚、図１に示したフロー図は、フッ酸洗浄処理を行った後、ＳＯＩウエーハの電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定して電子移動度／界面準位密度を評価し、その後ＳＯＩ層表面に酸化膜を形成し、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定して、正孔移動度／電荷密度を評価する場合を示しているが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、以下で詳しく説明するように、工程Ｅの第二洗浄処理による酸化膜の形成を工程Ｂと工程Ｃとの間に行ったり、または、工程Ｃ及び工程Ｄを省略して正孔移動度／電荷密度の評価のみを行ったり、目的に応じて適宜変更することができる。
【００２９】
先ず、図１に示したように、評価対象となるＳＯＩウエーハを準備する（工程Ａ）。本発明で評価の対象となるＳＯＩウエーハは、例えば支持ウエーハの上に絶縁層となる埋め込み酸化膜とＳＯＩ層とが形成されたＳＯＩ構造を有するものであれば良く、その製造方法は特に限定されるものではない。例えば、準備するＳＯＩウエーハとしては、少なくとも一方のシリコンウエーハ表面にシリコン酸化膜を形成した２枚の鏡面研磨ウエーハの研磨面を互いに貼り合せ、熱処理後、一方のウエーハを研削、研磨により薄膜化したものを用いることができる（貼り合わせ法）。また、予め一方の鏡面研磨ウエーハに水素をイオン注入しておき、別のもう１枚の鏡面研磨ウエーハと研磨面で互いに貼り合せ、その後熱処理を行うことにより水素イオン注入層から一方のウエーハを剥離してＳＯＩ構造を形成した後、ＳＯＩ層となる薄膜の表面を研磨したものを用いることもできる（水素イオン剥離法）。さらに、１枚の鏡面研磨ウエーハに酸素をイオン注入した後、高温熱処理を行って作製されたいわゆるＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）ウエーハであってもよい。
【００３０】
次に、この準備したＳＯＩウエーハに、フッ酸を含む水溶液を用いて第一洗浄処理となるフッ酸洗浄処理を行って、ＳＯＩウエーハの表面に形成されている自然酸化膜を除去する（図１の工程Ｂ）。通常、ＳＯＩウエーハは、大気に触れたりすること等により、自然酸化膜と呼ばれる膜厚の薄い酸化膜がウエーハ表面に形成されている。この自然酸化膜は、ＳＯＩウエーハの表面に均一に形成されてないため、ウエーハ面内で酸化膜の厚さにバラツキが生じている。このような自然酸化膜が形成されたＳＯＩウエーハをそのまま評価しても、自然酸化膜の厚さばらつきや、自然酸化膜に含まれている不純物等の影響により正確な評価を行うことができない。そのため、先ず準備したＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理（第一洗浄処理）を行って、ウエーハ表面の自然酸化膜を除去する。
【００３１】
このとき、フッ酸洗浄処理に用いる水溶液中のフッ酸濃度は、自然酸化膜を除去できる程度であれば特に限定されないが、例えばフッ酸濃度があまりに高過ぎるとＳＯＩ層と支持ウエーハの間に介在するＢＯＸ層もエッチングしてしまう可能性が考えられる。したがって、フッ酸濃度は比較的低い方が好ましく、例えばフッ酸濃度が０．５％以上５％以下、特に１％程度となるような水溶液を用いることが好ましい。また、フッ酸洗浄処理を行う際の水溶液温度や洗浄時間などの洗浄条件についても、自然酸化膜を除去できる程度であれば良く、必要に応じて適宜変更することができる。
【００３２】
このようにしてフッ酸を含む水溶液でフッ酸洗浄処理を行ったＳＯＩウエーハは、その後、例えば溶存酸素を極力低減した純水でリンス処理し、乾燥させる。リンス処理の際にこのように溶存酸素を極力低減した純水を使用することにより、ＳＯＩウエーハに再び自然酸化膜が形成されるのを抑制することができる。また、乾燥方法は、例えば水分濃度を低減した乾燥空気をＳＯＩウエーハに吹き付けて乾燥させてもよいし、スピンドライヤーのような装置を用いて乾燥させても良い。あるいは、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）のような薬液を用いて乾燥させても良い。
【００３３】
上記のようにフッ酸洗浄処理を行って自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハは、すぐに図３に示すような水銀プローブ装置２１を用いて電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行う（図１の工程Ｃ）。例えば、ＳＯＩウエーハＷをＳＯＩ層が下向きになるようにして、すなわち、ＳＯＩ層側の面を図示しないステージに載置して装置内に収納した後、ステージに載置された面とは反対側の面、すなわち、ＳＯＩウエーハの支持ウエーハ側の面を真空チャック２２で上側から吸着する。この真空チャック２２は金属等の導電性材料でできており、ゲート電極を兼ねている。
【００３４】
そして、ＳＯＩウエーハＷの支持ウエーハ側の面を真空チャック２２に吸着したら、ステージをＳＯＩウエーハＷから離して移動させる。その後、ＳＯＩウエーハＷのＳＯＩ層表面のごく近傍に水銀プローブ２３を近づけ、水銀電極部のみをＳＯＩ層に接触させる。このとき、水銀プローブ２３は図４に示すような構造を有しており、水銀電極部２４、２５のどちらか一方をソース電極にし、他方をドレイン電極にする。このようにして、例えば図７に示すようなＰｓｅｕｄｏ−ＭＯＳ構造を形成することができる。
【００３５】
このＰｓｅｕｄｏ−ＭＯＳ構造を形成した状態で一定のドレイン電圧を印加し、その状態でゲート電圧を正側に印加して変化させるとともにドレイン電流の変化をモニタリングすることによって、電子側のゲート電圧ＶＧとドレイン電流ＩＤの関係、すなわち電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することができる。測定された電子側のＶＧ−ＩＤ特性は、例えば図６のように表示される。
【００３６】
そして、図６のように測定された電子側のＶＧ−ＩＤ特性におけるＣ部及びＤ部の勾配から、例えば非特許文献１または２に示されている数式を用いることによって、ＳＯＩウエーハにおけるＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（図１の工程Ｄ）。このとき、本発明では、上記のように自然酸化膜を除去した後、すぐにＳＯＩウエーハに電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行うことができ、このように自然酸化膜除去後すぐに電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定すれば測定データも比較的安定しているので、電子移動度及び／または界面準位密度を正しく測定することが可能である。
尚、上記の電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）及び電子移動度／界面準位密度の評価（工程Ｄ）は、２つの工程を合わせておよそ２時間程度で行うことができる。
【００３７】
続いて、上記のようにしてＳＯＩウエーハの電子移動度や界面準位密度を評価した後、ＳＯＩウエーハにシリコン酸化膜の形成が可能な成分を有する洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行うことによって、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面にシリコン酸化膜を形成する（図１の工程Ｅ）。このようにしてＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に所望の膜厚を有するシリコン酸化膜を均一に形成することによって、ＳＯＩ層表面の電荷状態を速やかに安定させることができるし、また、形成されるシリコン酸化膜の膜厚をウエーハ面内で均一にできるので、その後以下で説明するような水銀プローブを接触させて正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する際に、酸化膜厚のウエーハ面内バラツキの影響を排除して測定値にバラツキを生じさせず、電気特性の測定を高精度に行うことができる。
【００３８】
このとき、ＳＯＩ層表面に形成する酸化膜の厚さは５ｎｍ以下にすることが好ましい。このようにＳＯＩ層表面に形成する酸化膜を、厚さが５ｎｍ以下の非常に薄いものとすることにより、その後に正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する際に、厚さの薄いシリコン酸化膜のトンネル効果により酸化膜に確実に電気を通すことができ、ＳＯＩウエーハの電気特性を正確に測定することができる。一方、ＳＯＩ層表面に形成する酸化膜は、その厚さが０．１ｎｍ以上となるようにすることが好ましく、それによってＳＯＩ層表面の電荷状態を確実に安定させることができる。
【００３９】
また、この第二洗浄処理に使用する洗浄溶液は、シリコン酸化膜の形成が可能な成分を有するものであれば特に限定されず、種々の水溶液を用いることができるが、例えば、オゾン水、アンモニアと過酸化水素水を含む水溶液、過酸化水素水、塩酸と過酸化水素水を含む水溶液、硫酸と過酸化水素水を含む水溶液、高い酸化還元電位を持つ高酸化性水溶液の中から選択されるものを用いることが好ましく、さらに、高い酸化還元電位を持つ高酸化性水溶液としては、電解アノード水を用いることが好ましい。
【００４０】
上記に示した水溶液は、オゾンや過酸化水素、電解アノード水等の高酸化性水溶液に含まれるＯＨ−イオンのようなＳＯＩ層表面へ速やかにシリコン酸化膜を形成できる成分が含まれているので、これらの中から選択される水溶液を洗浄溶液として用いて第二洗浄処理を行うことにより、ウエーハ表面を洗浄すると同時にＳＯＩ層表面に膜厚が均一な酸化膜を非常に安定して形成することができる。尚、この第二洗浄処理で使用する洗浄溶液の組成は、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面にシリコン酸化膜を均一に、特に５ｎｍ以下の厚さで形成できれば、どのような組成であっても良い。
【００４１】
例えば、洗浄溶液としてアンモニアと過酸化水素水を含む水溶液を選択してＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行うことにより、ＳＯＩウエーハをＳＣ−１洗浄することになるので、ＳＯＩ層表面に付着しているパーティクル等のコンタミネーションを除去できるとともに、ＳＯＩ層表面にシリコン酸化膜を所望の厚さで均一に形成することができる。
【００４２】
また、洗浄溶液として塩酸と過酸化水素水を含む水溶液を選択して第二洗浄処理を行うことにより、ＳＯＩウエーハをＳＣ−２洗浄することになるので、ＳＯＩ層表面に付着している金属不純物を除去できるとともに、ＳＯＩ層表面にシリコン酸化膜を所望の厚さで均一に形成することができる。
【００４３】
また、洗浄溶液として硫酸と過酸化水素水を含む水溶液を選択して第二洗浄処理を行うことにより、ＳＯＩ層表面に付着している有機不純物を除去できるとともに、ＳＯＩ層表面にシリコン酸化膜を所望の厚さで均一に形成することができる。
【００４４】
また、洗浄溶液として高い酸化還元電位を持つ高酸化性水溶液、例えば電解アノード水を選択する場合、アノード水のｐＨを２〜６、酸化還元電位を＋３００〜＋１２００ｍＶ程度に調整して使用することが好ましい。このようなアノード水でＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行うことにより、洗浄溶液中にＯＨ−イオンが豊富に含まれているので、ウエーハのＳＯＩ層表面に均一で所望の膜厚を有するシリコン酸化膜を容易に形成することができる。
【００４５】
さらに、この第二洗浄処理で使用する洗浄溶液は１種類に限らない。例えば、第二洗浄処理において、アンモニアと過酸化水素水を含む水溶液でＳＯＩウエーハを洗浄して１回目の第二洗浄処理を行った後、塩酸と過酸化水素水を含む水溶液でそのＳＯＩウエーハをさらに洗浄して２回目の第二洗浄処理を行うことによって、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に膜厚が５ｎｍ以下と極めて薄く、かつ均一なシリコン酸化膜を形成することもできる。この場合、それぞれの水溶液の組成において、シリコン酸化膜形成成分である過酸化水素水の比率を小さくしたり、また洗浄時間を短縮して、上記２回の第二洗浄処理で合計５ｎｍ以下の極薄膜で均一なシリコン酸化膜をＳＯＩ層表面に形成すれば良い。
【００４６】
また、このようにして第二洗浄処理を行う際に、洗浄溶液の液温を室温以上８０℃以下にすることが好ましい。洗浄溶液の液温を８０℃以下にすることにより、洗浄溶液中に含まれるオゾンや過酸化水素、ＯＨ−イオンのようなシリコン酸化膜形成成分が揮発するのを防止して、均一なシリコン酸化膜の形成を速やかにかつ確実に行うことができる。一方、洗浄溶液の液温を室温より低くしようとすると、洗浄溶液を冷却する設備が別途必要となるため、コストがかかるとともに洗浄設備自体も大掛りなものになることが考えられる。したがって、液温が室温以上となる洗浄溶液を用いれば、コストへの負担を軽減して第二洗浄処理を簡便に行うことができるので好適である。
【００４７】
尚、上記のような洗浄溶液を用いて第二洗浄処理を行う場合、例えば第二洗浄処理をおよそ３０分以下、特に１〜１０分程度の処理時間で行うことにより、ＳＯＩ層表面に５ｎｍ以下のシリコン酸化膜を均一に形成することができる。具体的な一例としては、例えば１０ｐｐｍのオゾンを溶存させた室温のオゾン水を用いてＳＯＩウエーハに第二洗浄処理をおよそ４分間行うことによって、ウエーハ表面を洗浄するとともに約３ｎｍのシリコン酸化膜をＳＯＩ層表面に均一に形成することができ、ＳＯＩ層表面の電荷状態を従来よりも非常に短時間で安定させることができる。
【００４８】
そして、上記のようにＳＯＩ層表面に所望の膜厚を有する酸化膜を均一に形成したＳＯＩウエーハは、例えば純水でリンス処理して乾燥させた後、図３に示す水銀プローブ装置２１を用いてＳＯＩウエーハの正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する（図１の工程Ｆ）。例えば、ＳＯＩウエーハＷの支持ウエーハ側の面を真空チャック２２に吸着した後、ＳＯＩウエーハＷのＳＯＩ層表面のごく近傍に水銀プローブ２３を近づけ、水銀電極部のみをＳＯＩ層に接触させることにより、Ｐｓｅｕｄｏ−ＭＯＳ構造を形成する。その後、水銀プローブ２３から一定のドレイン電圧を印加し、その状態でゲート電圧を負側に印加して変化させるとともにドレイン電流の変化をモニタリングすることによって、例えば図５に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定することができる。
【００４９】
その後、図５のように測定された正孔側のＶＧ−ＩＤ特性におけるＡ部及びＢ部の勾配から、非特許文献１または２に示されている数式を用いることによって、ＳＯＩウエーハにおけるＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（図１の工程Ｇ）。
【００５０】
特に、本発明では、上記のようにＳＯＩウエーハの正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する前に、第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に酸化膜を均一に形成することによりＳＯＩ層表面の電荷状態を短時間で安定させているので、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を測定値にバラツキを生じさせずに安定して行うことができ、ＳＯＩ層の正孔移動度やＢＯＸ層の電荷密度の評価を短時間で高精度に行うことができる。
尚、上記の正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｆ）及び正孔移動度／電荷密度の評価（工程Ｇ）は、２つの工程を合わせておよそ２時間程度で行うことができる。
【００５１】
また、本発明では、例えば図１に示したフロー図のフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）と電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）との間に、シリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を用いて洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に酸化膜を形成する工程をさらに加えることもできる。
【００５２】
以上のように、本発明のＳＯＩウエーハの評価方法によれば、ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理を行ってＳＯＩウエーハ表面の自然酸化膜を除去した後、第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に例えば５ｎｍ以下の膜厚を有する酸化膜を新たに形成することによりＳＯＩ層表面の電荷状態を速やかに安定させて定常状態にすることができ、そしてその後、このＳＯＩ層表面の電荷状態が安定したＳＯＩウエーハに水銀プローブを接触させてＶＧ−ＩＤ特性を測定することにより、正孔移動度やＢＯＸ層電荷密度、さらには電子移動度や界面準位密度のようなＳＯＩウエーハの電気特性を高精度に評価することができる。それによって、フォトリソグラフィ工程等のような大掛かりな装置や多数の工程を必要とせず、水銀プローブを用いてＳＯＩウエーハの評価を非常に簡便に行うことができるし、また、ＶＧ−ＩＤ特性を測定する際にＳＯＩ層表面の電荷状態が非常に安定しており、また第二洗浄処理で形成したシリコン酸化膜の膜厚もウエーハ面内で均一になっているので、測定値にバラツキを生じさせずに信頼性の高いＳＯＩウエーハの評価を安定して行うことができる。
【００５３】
特に、ＳＯＩウエーハの正孔移動度やＢＯＸ層電荷密度を評価する場合、従来では水銀プローブによるＶＧ−ＩＤ特性の測定を行う前に、１０〜１２時間以上置かなければＳＯＩ層表面の電荷状態が安定しないためＶＧ−ＩＤ特性の正確な測定を行うことができなかったが、本発明によれば、第二洗浄処理でＳＯＩ層表面に酸化膜を形成することによって、およそ３０分以下で、特に１０分以下の非常に短い時間で電荷状態を安定化させることができる。したがって、本発明は、特に正孔移動度、ＢＯＸ層電荷密度を評価する時に、従来よりもＳＯＩウエーハの評価時間を大幅に短縮できるし、また測定装置の稼働率を向上させることもできるので、ＳＯＩウエーハの評価を非常に効率的に行うことができ、さらに、評価を行う際のＳＯＩウエーハの管理も従来に比べて非常に容易となる。
【００５４】
尚、本発明のＳＯＩウエーハの評価方法は、図１のフロー図に示したような工程に限定されるものではなく、目的や必要に応じて工程の変更・削除を適宜行うことができる。
例えば、前記で説明したように、フッ酸洗浄処理（工程Ｂ）と電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）との間に、シリコン酸化膜の形成が可能な洗浄溶液を用いて洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に酸化膜を形成する工程をさらに加えることができるし、また、例えば図２に示したように、工程Ｅの第二洗浄処理による酸化膜の形成をフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）の直後に行い、その後酸化膜の形成は行わずに工程Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇを順番に行ってＳＯＩウエーハの評価を行うこともできる。図２に示したように、フッ酸洗浄処理後すぐに第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に酸化膜を形成することにより、電子側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する際や正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する際に、ＳＯＩ層表面の電荷状態が安定しているとともに、測定中に形成される恐れのある自然酸化膜の影響を確実に排除して、測定値にバラツキを生じさせず安定して測定を行うことができ、電子移動度／界面準位密度、及び正孔移動度／電荷密度の評価を高精度に行うことが可能となる。
【００５５】
さらに、本発明では、例えばＳＯＩウエーハの電子移動度及び／または界面準位密度の評価のみを行う場合であれば、例えば図２に示した工程Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｃ、Ｄを順番に行ったところでＳＯＩウエーハの評価を終了しても良いし、一方ＳＯＩウエーハの正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度の評価のみを行う場合であれば、図１に示したフロー図の工程Ｃ及びＤを省略し、工程Ａ及びＢを行った後すぐに工程Ｅ〜Ｇを行えば良い。この場合、前述のように正孔側のＶＧ−ＩＤ特性は、自然酸化膜除去後すぐに測定すると測定値が安定するまでに長時間がかかるので、工程Ｅの第二洗浄処理による酸化膜の形成を行うことが必要である。
【００５６】
また必要に応じて、工程Ａにおいて同じ条件で作製した２枚のＳＯＩウエーハを準備し、一方のＳＯＩウエーハに工程Ｂ，Ｅ，Ｃ、Ｄを順番に行って電子移動度及び／または界面準位密度の評価を行い、またもう一方のＳＯＩウエーハに工程Ｂ，Ｅ，Ｆ、Ｇを順番に行って正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度の評価を行っても良い。このように２枚のＳＯＩウエーハを準備して、それぞれ別々に評価を行うことによって、ゲートの電圧のスイープが正側または負側だけで済むので、より一層短い時間でＳＯＩウエーハの評価を行うことができるし、またＳＯＩウエーハに加えられるストレスも低減することができる。
【００５７】
さらに、本発明では、図１の工程Ｃ及びＤと工程Ｅ〜Ｇとを入れ替えてＳＯＩウエーハの評価を行っても良い。すなわち、ＳＯＩウエーハを準備してフッ酸洗浄処理を行った後（工程Ａ及びＢ）、第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に酸化膜を形成することによりＳＯＩ層表面の電荷状態を速やかに安定させてから工程Ｆ及びＧを行って正孔移動度／ＢＯＸ層電荷密度の評価を行い、その後工程Ｃ及びＤを行って電子移動度／界面準位密度の評価を行うこともできる。
【００５８】
つまり、本発明は、フッ酸洗浄処理後、ＶＧ−ＩＤ特性を測定する前に、特に正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定する前に第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面にシリコン酸化膜を形成できれば良く、それによって、ＳＯＩ層表面の電荷状態を短い時間で安定化できるため、従来のようにＶＧ−ＩＤ特性の測定を行う前にＳＯＩウエーハを１０〜１２時間以上保管する必要がなく、非常に効率的にＳＯＩウエーハを評価することができる。したがって、本発明では、例えば電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定と正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定のどちらを先に行っても差し支えない。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例及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）
導電型がｐ型で、直径２００ｍｍ、結晶方位＜１００＞のシリコンウエーハを、支持ウエーハ及びＳＯＩ層を形成するボンドウエーハとして用いて、水素イオン剥離法でＳＯＩウエーハを作製することにより、評価対象となるＳＯＩウエーハを準備した（工程Ａ）。尚、ウエーハの導電型をｐ型にするためのドーパントとしてボロンを用いた。また、作製したＳＯＩウエーハのＳＯＩ層とＢＯＸ層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、１４５ｎｍ程度であった。
この準備したＳＯＩウエーハを１重量％のフッ酸を含む水溶液を用いて１分間のフッ酸洗浄処理を行った（工程Ｂ）。その後、溶存酸素を極力低減した純水にてリンスを行った後、ＳＯＩウエーハに乾燥空気を吹き付けることにより水分を除去して乾燥させた。
【００６０】
乾燥後、すぐにＳＯＩウエーハを水銀プローブ装置（Ｆｏｕｒ  ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＳ社製ＣＶｍａｐ９２）にセットして電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行った（工程Ｃ）。その測定結果を図８に示す。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定は、ドレイン電極から一定のドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を変化させるとともにドレイン電流をモニタリングすることによって行うことができる。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果と、非特許文献１及び２に示されている数式を用いることによって、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６１】
続いて、オゾン生成装置により純水中に１０ｐｐｍのオゾンを溶存させた室温のオゾン水を洗浄溶液として用いてＳＯＩウエーハに４分間の第二洗浄処理を行い、さらに純水にてリンスを行った後、ＳＯＩウエーハに乾燥空気を吹き付けることにより水分を除去して乾燥させた。これによって、約３ｎｍのシリコン酸化膜がＳＯＩ層表面に形成された（工程Ｅ）。その後、すぐにＳＯＩウエーハを水銀プローブ装置（Ｆｏｕｒ  ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＳ社製ＣＶｍａｐ９２）にセットして正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行った（工程Ｆ）。その測定結果を図９に示す。そして、図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果と、非特許文献１及び２に示されている数式を用いることによって、ＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６２】
（実施例２）
実施例１と同様のＳＯＩウエーハを準備し（工程Ａ）、実施例１と同様の条件でフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）から電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）まで行った。その結果、上記実施例１と同様の図８に示すような電子側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６３】
続いて、アンモニア：過酸化水素水：純水の重量比が１：１：１０となる水溶液を洗浄溶液として使用し、液温を８０℃に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに４分間の第二洗浄処理を行い、さらにそのＳＯＩウエーハに純水にてリンスを行った後、乾燥空気を吹き付けて乾燥させた。これによって、ＳＯＩ層表面に厚さが約３ｎｍのシリコン酸化膜が形成された（工程Ｅ）。その後、すぐにＳＯＩウエーハを水銀プローブ装置（Ｆｏｕｒ  ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＳ社製ＣＶｍａｐ９２）にセットして正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行った（工程Ｆ）。その結果、上記実施例１と同様の図９に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６４】
（実施例３）
実施例１と同様のＳＯＩウエーハを準備し（工程Ａ）、実施例１と同様の条件でフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）から電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）まで行った。その結果、上記実施例１と同様の図８に示すような電子側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６５】
続いて、過酸化水素水：純水の重量比が１：１０となる水溶液（希釈した過酸化水素水）を洗浄溶液として使用し、液温を８０℃に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに３分間の第二洗浄処理を行い、さらにそのＳＯＩウエーハに純水にてリンスを行った後、乾燥空気を吹き付けて乾燥させた。これによって、ＳＯＩ層表面に厚さが約３ｎｍのシリコン酸化膜が形成された（工程Ｅ）。その後、すぐに正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を実施例１と同様にして測定した（工程Ｆ）。その結果、上記実施例１と同様の図９に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記と同様にしてＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６６】
（実施例４）
実施例１と同様のＳＯＩウエーハを準備し（工程Ａ）、実施例１と同様の条件でフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）から電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）まで行った。その結果、上記実施例１と同様の図８に示すような電子側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６７】
続いて、塩酸：過酸化水素水：純水の重量比が１：１：２０となる水溶液を洗浄溶液として使用し、液温を８０℃に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに４分間の第二洗浄処理を行い、さらにそのＳＯＩウエーハに純水にてリンスを行った後、乾燥空気を吹き付けて乾燥させた。これによって、ＳＯＩ層表面に厚さが約３ｎｍのシリコン酸化膜が形成された（工程Ｅ）。その後、すぐに正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を実施例１と同様にして測定した（工程Ｆ）。その結果、上記実施例１と同様の図９に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記と同様にしてＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６８】
（実施例５）
実施例１と同様のＳＯＩウエーハを準備し（工程Ａ）、実施例１と同様の条件でフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）から電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）まで行った。その結果、上記実施例１と同様の図８に示すような電子側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００６９】
続いて、硫酸：過酸化水素水：純水の重量比が１：１：２０となる水溶液を洗浄溶液として使用し、液温を室温に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに４分間の第二洗浄処理を行い、さらにそのＳＯＩウエーハに純水にてリンスを行った後、乾燥空気を吹き付けて乾燥させた。これによって、ＳＯＩ層表面に厚さが約３ｎｍのシリコン酸化膜が形成された（工程Ｅ）。その後、すぐに正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を実施例１と同様にして測定した（工程Ｆ）。その結果、上記実施例１と同様の図９に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記と同様にしてＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００７０】
（実施例６）
実施例１と同様のＳＯＩウエーハを準備し（工程Ａ）、実施例１と同様の条件でフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）から電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）まで行った。その結果、上記実施例１と同様の図８に示すような電子側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００７１】
続いて、純水を電気分解してＯＨ−イオンを含んだアノード水を製造して、ｐＨを４、酸化還元電位を７００ｍＶに調整したものを洗浄溶液として使用し、液温を室温に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに１０分間の第二洗浄処理を行い、さらにそのＳＯＩウエーハに純水にてリンスを行った後、乾燥空気を吹き付けて乾燥させた。これによって、ＳＯＩ層表面に厚さが約３ｎｍのシリコン酸化膜が形成された（工程Ｅ）。その後、すぐに正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を実施例１と同様にして測定した（工程Ｆ）。その結果、上記実施例１と同様の図９に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記と同様にしてＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００７２】
（実施例７）
実施例１と同様のＳＯＩウエーハを準備し（工程Ａ）、実施例１と同様の条件でフッ酸洗浄処理（工程Ｂ）から電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定（工程Ｃ）まで行った。その結果、上記実施例１と同様の図８に示すような電子側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図８に示した電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記実施例１と同様にして、ＳＯＩ層の電子移動度及び／またはＳＯＩ層と埋め込み酸化膜の界面準位密度を求めて評価することができる（工程Ｄ）。このとき、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してから電子移動度及び界面準位密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００７３】
続いて、ＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を２回に分けて行った。先ず１回目の第二洗浄処理として、アンモニア：過酸化水素水：純水の重量比が１：１：１０となる水溶液を洗浄溶液として使用し、液温を８０℃に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに２分間の洗浄処理を行い、さらに純水にてリンスを行った。次に、２回目の第二洗浄処理として、塩酸：過酸化水素水：純水の重量比が１：１：２０となる水溶液を洗浄溶液として使用し、液温を８０℃に保持した洗浄溶液中でＳＯＩウエーハに２分間の洗浄処理を行い、さらに純水にてリンスを行った後、乾燥空気を吹き付けて乾燥させた。これによって、ＳＯＩ層表面に厚さが約３ｎｍのシリコン酸化膜が形成された（工程Ｅ）。
【００７４】
その後、すぐに正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を実施例１と同様にして測定した（工程Ｆ）。その結果、上記実施例１と同様の図９に示すような正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を得た。そして、この図９に示した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定結果から、上記と同様にしてＳＯＩ層の正孔移動度及び／またはＢＯＸ層の電荷密度を求めて評価することができる（工程Ｇ）。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、２時間程度で行うことができた。
【００７５】
上記に示したように、実施例１〜７で行ったＳＯＩウエーハの評価では、何れの場合でも、ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理を行ってから約４時間程度という短い時間で電子移動度、界面準位密度、正孔移動度、及びＢＯＸ層電荷密度について評価を行うことができた。
【００７６】
（比較例１）
比較例１として、実施例１と同様の条件で作製したＳＯＩウエーハを準備し、このＳＯＩウエーハに実施例１と同様にして１重量％のフッ酸を含む水溶液で１分間のフッ酸洗浄処理を行った後、純水にてリンスを行い、その後、ＳＯＩウエーハに乾燥空気を吹き付けることにより水分を除去して乾燥させた。
【００７７】
ＳＯＩウエーハを乾燥させた後、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定、電子移動度／界面準位密度の評価を行わず、さらに、第二洗浄処理も行わずに、すぐにＳＯＩウエーハを水銀プローブ装置にセットして正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行った。その測定結果を図１０に示す。この図１０に示した測定結果を、実施例１〜７で測定された図９の正孔側のＶＧ−ＩＤ特性と比較してみると、ＶＧに対するＩＤが全体的に低くなっていることがわかる。これは、ＳＯＩウエーハの自然酸化膜を除去した後、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面の電荷状態を安定させずに、すぐに正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定したために生じたものと思われる。
【００７８】
（比較例２）
比較例２として、実施例１と同様の条件で作製したＳＯＩウエーハを準備し、このＳＯＩウエーハに実施例１と同様にして１重量％のフッ酸を含む水溶液で１分間のフッ酸洗浄処理を行った後、純水にてリンスを行い、その後、ＳＯＩウエーハに乾燥空気を吹き付けることにより水分を除去して乾燥させた。
【００７９】
次に、ＳＯＩウエーハを１２時間空気中に曝露した後、電子側のＶＧ−ＩＤ特性の測定、電子移動度／界面準位密度の評価を行わず、さらに、第二洗浄処理も行わずに、水銀プローブ装置にセットして正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を行った。その測定結果を図１１に示す。そして、この図１１の測定結果からＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めて、その評価を行った。このとき、正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の測定を開始してからＳＯＩ層の正孔移動度及びＢＯＸ層の電荷密度を求めるまで、１時間程度で行うことができた。
【００８０】
また、図１１に示した測定結果は、実施例１〜７で測定された正孔側のＶＧ−ＩＤ特性（図９）とほぼ同じであることがわかった。しかしながら、この比較例２では、電子移動度及び界面準位密度についての評価を行ってないにも関わらず、ＳＯＩウエーハにフッ酸洗浄処理を行ってから、正孔移動度及び電荷密度を求めるまでに１３時間以上かかり、上記実施例１〜７のおよそ３倍の評価時間を要した。
【００８１】
以上の結果から、ＳＯＩウエーハを評価する際に、自然酸化膜を除去したＳＯＩウエーハに第二洗浄処理を行ってＳＯＩ層表面に新たにシリコン酸化膜を形成することにより、ＳＯＩ層表面の電荷状態を短時間で安定化させることができるため、ＳＯＩウエーハの評価にかかる時間、特にフッ酸洗浄処理を行ってから正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を測定するまでにかかる時間を確実に短縮できることを確認することができた。しかも、１２時間以上もウエーハを曝露する場合のようにウエーハの汚染等の外乱要因も少なく、データの信頼性も高い。
【００８２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のＳＯＩウエーハの評価方法の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明のＳＯＩウエーハの評価方法の別の例を示すフロー図である。
【図３】水銀プローブ装置の構成概略図である。
【図４】水銀プローブ装置の水銀電極の電極平面図である。
【図５】本発明のＳＯＩウエーハの評価方法において測定される正孔側のＶＧ−ＩＤ特性の一例を示すグラフである。
【図６】本発明のＳＯＩウエーハの評価方法において測定される電子側のＶＧ−ＩＤ特性の一例を示すグラフである。
【図７】Ｐｓｅｕｄｏ  ＭＯＳ  ＦＥＴ法を模式的に表す模式図である。
【図８】実施例１〜７で測定した電子側のＶＧ−ＩＤ特性を示すグラフである。
【図９】実施例１〜７で測定した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を示すグラフである。
【図１０】比較例１で測定した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を示すグラフである。
【図１１】比較例２で測定した正孔側のＶＧ−ＩＤ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１…ＳＯＩ層、  ２…ＢＯＸ層（埋め込み酸化膜）、
３…支持ウエーハ、  ４…ゲート電極、  ５…ＳＯＩウエーハ、
６…ソース電極、  ７…ドレイン電極、
２１…水銀プローブ装置、  ２２…真空チャック、
２３…水銀プローブ、  ２４，２５…水銀電極部、
Ｗ…ＳＯＩウエーハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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