(57)【要約】【課題】簡便な手法でＭＯＳ構造を形成するとともに、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ酸化膜を、ＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法のように破壊せずに品質評価を行い、またその欠陥個所を同定することができるＳＯＩウェーハの品質評価方法を提供する。【解決手段】少なくとも支持基板上に順次形成されたＢＯＸ酸化膜とＳＯＩ層とからなるＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記ＳＯＩ層を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ構造のシリコン島を少なくとも１つ形成し、前記支持基板と前記ＢＯＸ酸化膜と前記シリコン島とで形成されるＭＯＳ構造に電圧を印加して空乏層を形成し、前記印加電圧を変化させながら前記空乏層中へレーザー光又は電子線を照射し、該照射により発生するＯＢＩＣ又はＥＢＩＣを観察し、ＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが観察され始める時の印加電圧により、前記ＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも支持基板上に順次形成されたＢＯＸ酸化膜とＳＯＩ層とからなるＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記ＳＯＩ層を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ構造のシリコン島を少なくとも１つ形成し、前記支持基板と前記ＢＯＸ酸化膜と前記シリコン島とで形成されるＭＯＳ構造に電圧を印加して空乏層を形成し、前記印加電圧を変化させながら前記空乏層中へレーザー光又は電子線を照射し、該照射により発生するＯＢＩＣ又はＥＢＩＣを観察し、ＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが観察され始める時の印加電圧により、前記ＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記電圧を印加したＭＯＳ構造直下でＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが周囲より強く観察される個所を欠陥個所と同定することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記ＳＯＩ層の直上にポリシリコン層を成長させた後、該ポリシリコン層にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後前記シリコン島を形成することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載されたＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記ＳＯＩ層の直上にポリシリコン層を成長させる際、同時に該ポリシリコン層にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後前記シリコン島を形成することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載されたＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記ＳＯＩ層にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後前記シリコン島を形成することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載されたＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記シリコン島を形成する際に、少なくとも弾性の材質からなる遮蔽材を前記ＳＯＩ層上に載置し密着させた後、前記ＳＯＩウェーハをエッチング液に浸漬し、前記遮蔽材が密着した部分の内側以外のＳＯＩ層をエッチングし、その後前記遮蔽材を取り除くことにより、前記シリコン島を形成することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩウェーハの品質評価方法に関し、特にＳＯＩウェーハのＢＯＸ酸化膜の品質を評価する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンウェーハ等の支持基板上に電気的に絶縁性のあるシリコン酸化膜及びシリコン活性層が順次形成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩウェーハが、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ウェーハとして特に注目されている。これは、ＳＯＩウェーハでは支持基板とシリコン活性層（以下、ＳＯＩ層という）の間に絶縁体である埋め込み酸化膜（以下ＢＯＸ酸化膜と言うことがある）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ウェーハにおいて、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、電子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酸化膜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】
さらに、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ酸化膜もＳＯＩ層に形成された電子デバイスの高性能化に大きく寄与するため、ＢＯＸ酸化膜の膜厚均一性やピンホールの有無などＢＯＸ酸化膜の品質への注目が高まっている。特に、ＢＯＸ酸化絶縁特性評価（以下ＢＯＸ酸化膜／Ｖｂｄ評価とも言う）は、ＢＯＸ酸化膜の品質の指標の一つとして近年要求が多くなってきている。以下に、従来のＭＯＳ構造を形成するＢＯＸ酸化膜／Ｖｂｄ評価の方法の一例について説明する。
【０００５】
図５は従来のＳＯＩウェーハにおけるＢＯＸ酸化膜／Ｖｂｄ評価の際のＭＯＳ構造の形成工程を説明する概略図である。
まず、支持基板３´上にＢＯＸ酸化膜２´及びＳＯＩ層１´が形成されているＳＯＩウェーハＷ´を準備する。そのＳＯＩ層１´をエッチングで除去し、ＢＯＸ酸化膜２´を表面に露出させる。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によりポリシリコン層をＢＯＸ酸化膜２´の上に成長させた後、フォトリソグラフィ技術を用いてＢＯＸ酸化膜２´上の所望の位置にポリシリコン電極２２を形成し、ポリシリコン層の余分な部分はエッチング等にて除去する。さらに、リン等のドーパントを熱拡散法またはイオン注入法を用いてポリシリコン電極２２中にドープし、抵抗率の低いポリシリコン電極２２とする。このようにしてＭＯＳ構造を持つＭＯＳキャパシタを形成し、これに電圧を印加する。
【０００６】
電圧印加は、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｚｅｒｏ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）法やＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）法により行なわれる。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キャパシタの絶縁膜、今の場合ＢＯＸ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もとづいて絶縁膜の品質を評価する。
【０００７】
一方、ＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）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方法である。ＢＯＸ酸化膜厚が１００ｎｍと比較的厚い場合は、本評価はあまり必要とされないが、今後ＢＯＸ酸化膜が薄膜化すると必要とされることが考えられる。
【０００８】
ところが、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ酸化膜／Ｖｂｄ評価に関しては、上記従来の方法では、ＳＯＩウェーハ上にＭＯＳキャパシタ構造を作りこむ必要があるため、電極形成のためのフォトリソグラフィ装置やプラズマエッチング装置のような高価な装置が必要になる。また、ＳＯＩウェーハが大口径化するに伴い、装置を準備・維持するのは非常に難しくなってきている。また、ＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法によるＢＯＸ酸化膜／Ｖｂｄ評価は破壊検査であるため、不良のＭＯＳキャパシタを特定することはできても、それ以上の位置情報を得ることは出来ない。また欠陥個所は絶縁破壊時の発熱により原型をとどめないため、その不良の原因解析は破壊検査であるがゆえ不可能である。
【０００９】
ところで、ＳＯＩ構造を持たない通常のシリコンウェーハの主表面上にＭＯＳキャパシタを形成し、そのゲート酸化膜の欠陥を非破壊で評価する方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。これは以下の方法で行なわれる。まず、公知の方法で通常のシリコンウェーハの主表面上にＭＯＳキャパシタを形成する。次に、該ＭＯＳキャパシタの電極から電圧を印加して電極直下に空乏層を形成する。続いて印加電圧を変化させながら、前記空乏層中にレーザー光もしくは電子線を照射してキャリアを発生もしくは注入し、これによりＭＯＳキャパシタに発生するＯＢＩＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）もしくはＥＢＩＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）を測定する。
【００１０】
このＯＢＩＣもしくはＥＢＩＣが所定の値に到達した時の印加電圧値により、ＭＯＳキャパシタの酸化膜特性を評価することにより、ゲート酸化膜のみならず、ゲート酸化膜直下の基板表層部の評価を行うことが可能となり、従来のＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法では検出できない酸化膜特性不良を評価することが容易に行えるようになる。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−８８７８２号公報
【特許文献２】特開２００１−４４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＳＯＩウェーハに簡便な手法でＭＯＳ構造を形成するとともに、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ酸化膜を、ＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法のように破壊せずに品質評価を行い、またその欠陥個所を同定することができるＳＯＩウェーハの品質評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも支持基板上に順次形成されたＢＯＸ酸化膜とＳＯＩ層とからなるＳＯＩウェーハの品質評価方法であって、前記ＳＯＩ層を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ構造のシリコン島を少なくとも１つ形成し、前記支持基板と前記ＢＯＸ酸化膜と前記シリコン島とで形成されるＭＯＳ構造に電圧を印加して空乏層を形成し、前記印加電圧を変化させながら前記空乏層中へレーザー光又は電子線を照射し、該照射により発生するＯＢＩＣ又はＥＢＩＣを観察し、ＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが観察され始める時の印加電圧により、前記ＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価することを特徴とするＳＯＩウェーハの品質評価方法を提供する（請求項１）。
【００１４】
このように、ＳＯＩ層を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ（台地）構造のシリコン島を少なくとも１つ形成すれば、従来のフォトリソグラフィ装置等の高価な装置を使わずに簡単にＭＯＳ構造を形成できる。そしてＭＯＳ構造に空乏層を形成する方向に電圧を印加してＭＯＳ構造直下に空乏層を形成し、印加電圧を変化させながら空乏層中へレーザー光又は電子線を照射し、これにより発生するＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが観察され始める時の印加電圧により、ＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価すれば、ＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法のようにＢＯＸ酸化膜を破壊せずに品質評価ができる。
【００１５】
この場合、前記電圧を印加したＭＯＳ構造直下でＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが周囲より強く観察される個所を欠陥個所と同定することが好ましい（請求項２）。
このように、電圧を印加したＭＯＳ構造直下でＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが周囲より強く観察される個所を欠陥個所と同定すれば、欠陥個所の同定が容易となるので、欠陥個所の直接観察が可能になる。そしてこれにより欠陥の原因解析等をすることでＳＯＩウェーハの品質改善に大きく寄与できる。
【００１６】
また、前記ＳＯＩ層の直上にポリシリコン層を成長させた後、該ポリシリコン層にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後前記シリコン島を形成することが好ましい（請求項３）。
このように、ＳＯＩ層の直上にＣＶＤ法等でポリシリコン層を成長させた後、該ポリシリコン層にリン等のドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後シリコン島を形成すれば、ポリシリコン層を抵抗率の低い電極部とすることができ、もともとＳＯＩ層の抵抗率が高い場合でもＭＯＳ構造への印加電圧を小さくすることができる。
【００１７】
また、前記ＳＯＩ層の直上にポリシリコン層を成長させる際、同時に該ポリシリコン層にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後前記シリコン島を形成することが好ましい（請求項４）。
このように、ポリシリコン層を成長させる際に、同時にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げて、その後シリコン島を形成することで、ポリシリコン層を抵抗率の低い電極部とすることもできる。
【００１８】
さらに、前記ＳＯＩ層にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げ、その後前記シリコン島を形成することが好ましい（請求項５）。
このように、ＳＯＩ層に直接ドーパントをドープすることで抵抗率を下げて、その後シリコン島を形成することで、シリコン島を抵抗率の低い電極部とすることもでき、もともとＳＯＩ層の抵抗率が高い場合でもＭＯＳ構造への印加電圧を小さくすることができる。
また、この場合、ポリシリコン層を成長させるためのＣＶＤ装置等が不必要となる。
【００１９】
この場合、前記シリコン島を形成する際に、少なくとも弾性の材質からなる遮蔽材を前記ＳＯＩ層上に載置し密着させた後、前記ＳＯＩウェーハをエッチング液に浸漬し、前記遮蔽材が密着した部分の内側以外のＳＯＩ層をエッチングし、その後前記遮蔽材を取り除くことにより、前記シリコン島を形成することが好ましい（請求項６）。
このように、シリコン島を形成する際に、少なくとも弾性の材質からなる遮蔽材を前記ＳＯＩ層上に載置し密着させた後、ＳＯＩウェーハをエッチング液に浸漬し、遮蔽材が密着した部分の内側以外のＳＯＩ層をエッチングし、その後前記遮蔽材を取り除くことにより、前記シリコン島を形成すれば、従来のフォトリソグラフィ装置等の高価な装置を使用しなくても、安価で単純な治具を用いて簡単にＭＯＳ構造を形成できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従い、ＳＯＩ層を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ構造のシリコン島を少なくとも１つ形成すれば、従来のフォトリソグラフィ装置等の高価な装置をつかわずに簡単にＭＯＳ構造を形成できる。そしてＭＯＳ構造に電圧を印加してＭＯＳ構造直下に空乏層を形成し、印加電圧を変化させながら空乏層中へレーザー光又は電子線を照射し、これにより発生するＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが観察され始める時の印加電圧により、ＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価すれば、ＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法のようにＢＯＸ酸化膜を破壊せずに品質評価ができる。
また、電圧を印加したＭＯＳ構造直下でＯＢＩＣ又はＥＢＩＣが周囲より強く観察される個所を欠陥個所と同定することで、欠陥個所の同定が容易となるので、欠陥個所の直接観察が可能になる。そしてこれにより欠陥の原因解析等をすることでＳＯＩウェーハの品質改善に大きく寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施の形態について、添付した図面に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
本発明のＳＯＩウェーハの評価方法においては、まず、評価対象のＳＯＩウェーハのＳＯＩ層を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ構造のシリコン島を形成する。
図１は本発明におけるＭＥＳＡ構造のシリコン島形成工程を説明する概略図である。まず、ＳＯＩウェーハＷを準備する。ＳＯＩウェーハＷは、支持基板３、シリコン活性層であるＳＯＩ層１、支持基板３とＳＯＩ層１の間に介在するＢＯＸ酸化膜２から構成されている。ＳＯＩウェーハＷの大きさには特に制限はなく、例えば直径１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍとできる。また、導電型もｐ型、ｎ型のいずれでもよい。
【００２３】
このとき、ＳＯＩ層１の抵抗率は、ユーザーの要求仕様に応じて様々な値となっている。もし、ＳＯＩ層１の抵抗率が高ければ、シリコン島形成の前に、ＳＯＩ層１にドーパントをドープすることにより抵抗率を下げることが好ましい。このようにしてシリコン島形成後には電極部となるＳＯＩ層１の抵抗率を下げることにより、評価の際の印加電圧を小さくすることができ、ＢＯＸ酸化膜が破壊される恐れがなくなる。このときドープするドーパントとしては、リン、ボロン、ヒ素、アンチモン等半導体製造工程で一般的に使用されている元素を導電型に応じて用いることができる。また、ドープする方法としては、例えば熱拡散法やイオン注入法を用いることができる。また、このとき抵抗率は、例えば１Ω・ｃｍ以下に下げることが好ましい。
【００２４】
また、ＳＯＩ層１にドーパントをドープする代わりに、ＳＯＩ層１の直上にポリシリコン層をＣＶＤ法等により成長させ、このポリシリコン層に前述のようなドーパントをドープして抵抗率を下げてもよい。このように電極部として用いるポリシリコン層を成長させ、その抵抗率を下げることによっても、評価の際の印加電圧を小さくすることができ、ＢＯＸ酸化膜が破壊される恐れがなくなる。なお、この場合はポリシリコン層を成長させながら同時にドーパントをドープしてもよいし、ポリシリコン層を成長させた後に熱拡散法等でドーパントをドープしてもよい。
【００２５】
そして、このＳＯＩ層１を部分的にエッチングしてＭＥＳＡ構造のシリコン島４をＢＯＸ酸化膜２上に形成する。ＳＯＩ層１のエッチングに際してはフォトリソグラフィ技術を用いてもよいが、本発明ではより簡便な手法を用いることができる。
【００２６】
例えば、図１に示すように、例えばシリコーン製Ｏリングの遮蔽材５と、おもりをかねた密封材６を準備し、遮蔽材５をＳＯＩ層１上に載置し、その上から密封材６を載置しかつ支持基板３の下にも密封材６を敷いて遮蔽材５とＳＯＩウェーハＷとを密封材６で挟み込む。すると遮蔽材５は密封材６の重量で変形し、ＳＯＩ層１と密封材６に密着する。この状態でＳＯＩウェーハＷをＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等のエッチング液を所定温度としたものにＳＯＩ層の厚さ等に応じて所定時間だけ浸漬する。すると、ＳＯＩ層１はエッチングされるが、遮蔽材５とＳＯＩ層１、密封材６は密着し、密封されているので、ＳＯＩ層１のうち遮蔽材５が密着した部分の内側にはエッチング液が侵入せず、エッチングされない。そこでそれ以外の部分のＳＯＩ層１を完全にエッチングした後、ＳＯＩウェーハＷをエッチング液から取り出し、純水等で洗浄してエッチング液を十分に除去した後、遮蔽材５と密封材６を取り除く。このようにすれば簡便にＭＥＳＡ構造のシリコン島４を形成できる。
【００２７】
なお、遮蔽材５はＳＯＩ層に密着するような弾性を持つ材質からなるものであればよく、密封材６はある程度重量があり、遮蔽材５と密着するようなものであればよい。さらに両者はアルカリエッチング溶液や酸エッチング溶液でエッチングされない材質であればよい。例えば、遮蔽材５は、シリコーン製Ｏリングやシリコーン製シートのようなものであってもよい。また、密封材６は、ガラス板や塩化ビニル樹脂のようなものであってもよい。さらに、遮蔽材５に穴がなく、重量も十分大きければ密封材６を用いなくてもよい。さらにＳＯＩウェーハＷと遮蔽材５を密封材６で挟み込んで固定する治具を用いてこれらを固定してもよい。
【００２８】
このように本発明の手法によれば、簡単で安価な治具を用いてＭＥＳＡ構造のシリコン島を簡便に形成できるので、フォトリソグラフィ装置やプラズマエッチング装置等の高価な装置が不要となる。もちろん、任意の位置に任意の大きさのシリコン島を形成することも簡単にできるし、複数のシリコン島を同時に形成することも簡単にできる。
なお、前述のように、シリコン島形成の前にＳＯＩ層の直上にポリシリコン層を成長させたＳＯＩウェーハの場合は、ポリシリコン層上に遮蔽材を載置することになり、上記と同じ工程により余分なポリシリコン層とＳＯＩ層がエッチング除去され、シリコン島は少なくともポリシリコン層とＳＯＩ層からなるものとなる。
【００２９】
このようにしてシリコン島４を形成したＳＯＩウェーハＷは、シリコン島を形成した部分において、支持基板とＢＯＸ酸化層とシリコン島とでＭＯＳ構造が形成されたものである。
次にこのＳＯＩウェーハＷをＯＢＩＣ又はＥＢＩＣを用いた酸化膜欠陥評価装置に載置して評価を行なう。図２は、ＥＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置Ｓ１の構成の一例を示す概略図であり、主として走査型電子顕微鏡システム（以下、ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、という）１２、ＥＢＩＣ電流増幅器９、ＳＥＭ用ＣＲＴ８から構成される。
【００３０】
本発明のＥＢＩＣを用いたＳＯＩウェーハの評価は、以下のような手順で行なう。まず、評価対象となる前述のＳＯＩウェーハＷをＳＥＭ１２の試料台（図示せず）に載置する。このとき、試料台は電極を兼ねており、試料台と接するＳＯＩウェーハの裏側がＧＮＤ（接地マイナス、ＥＢＩＣ電流増幅器９の入力側）側に接続され、一方、電極部となるＭＥＳＡ構造のシリコン島４は、プラス電位（ｐ型基板の場合。ｎ型基板では、シリコン島電極と試料台電極の接続が逆となり、シリコン島電極がマイナス電位とする）が出力できるようにプローブ１１を通じてＤＣ電源１０に接続される。このように電位を設定するのは、ＭＯＳ構造に空乏層が形成される方向に電圧を印加するためである。そして、このように支持基板の導電型に応じて電位を設定した後、ＭＯＳ構造に電圧を印加して空乏層を形成する。
【００３１】
次に、ＳＥＭ１２の電子ビーム１３を走査しながら照射して電圧印加によりＭＯＳ構造直下に形成された空乏層にキャリアを注入する。このとき電子ビーム１３の加速電圧はキャリア注入深さを決めるパラメータとなる。電子ビーム１３によるキャリア注入効率が最も良い深さ、すなわち、加速電圧は、電圧印加により広がる空乏層幅よりも２倍程度に設定する。電子ビーム１３の照射中に、ＭＯＳ構造への印加電圧を０からプラス方向へ大きくしていくと、やがてＭＯＳ構造全面から強いＥＢＩＣが観察される。
【００３２】
このとき発生する微小電流をＥＢＩＣ電流増幅器９で増幅し、電子ビーム照射位置情報とを合成してＳＥＭ用ＣＲＴ８に欠陥画像を表示する。この場合、検出感度を調整することで、ＭＯＳ構造の一部分からのＥＢＩＣ像であることが確認できる。このＥＢＩＣが観察され始めたときのＳＯＩウェーハＷへの印加電圧値により、ＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価する。このようにＢＯＸ酸化膜の品質特性を評価すれば、ＴＺＤＢ法やＴＤＤＢ法のようにＢＯＸ酸化膜を破壊せずに品質評価ができる。例えばＥＢＩＣが観察され始めたときのＳＯＩウェーハＷへの印加電圧値をもって、該ＢＯＸ酸化膜信頼特性を定義してもよい。
【００３３】
そして、ＥＢＩＣが周囲より強く観察される個所を欠陥個所と同定する。例えば、ＳＯＩウェーハを公知の貼り合わせ法により作製する場合であって、貼り合わせの際に支持基板上にパーティクルや突起、異物が存在することでＢＯＸ酸化膜が薄くなったり、ボイドが発生した場合に、その存在個所を同定することができる。
こうして欠陥個所の位置を特定し、この欠陥部分をＳＥＭで直接観察して欠陥の詳細な構造解析を行うことにより、欠陥についてより詳細な情報が得られる。これにより欠陥の発生原因等を知ることができ、ＳＯＩウェーハの品質改善に大きく寄与できる。このようなことは、本発明が欠陥を非破壊で観察できるから可能になるのである。
【００３４】
次に、ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価について説明する。
図３は、ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置Ｓ２の構成の一例を示す概略図であり、主として走査型レーザー顕微鏡システム１５、ＯＢＩＣ電流増幅器１６、コンピュータ１７、欠陥画像表示ＣＲＴ１４から構成される。
本発明のＯＢＩＣを用いたＳＯＩウェーハの評価は、以下のような手順で行なう。まず、評価対象となる前述のＳＯＩウェーハＷを走査型レーザー顕微鏡システム１５の試料台（図示せず）に載置する。このとき、試料台は電極を兼ねており、試料台と接するＳＯＩウェーハの裏側がＧＮＤ（接地マイナス、ＯＢＩＣ電流増幅器１６の入力側）側に接続され、一方、電極部となるＭＥＳＡ構造のシリコン島４は、プラス電位（ｐ型基板の場合。ｎ型基板では、シリコン島電極と試料台電極の接続が逆となり、シリコン島電極がマイナス電位とする）が出力できるようにプローブ１１を通じてＤＣ電源１０に接続される。このように電位を設定するのは、ＭＯＳ構造に空乏層が形成される方向に電圧を印加するためである。そして、このように支持基板の導電型に応じて電位を設定した後、ＭＯＳ構造に電圧を印加して空乏層を形成する。
【００３５】
次に、走査型レーザー顕微鏡システム１５に内蔵されたＨｅ−Ｎｅレーザーからのレーザー光（波長：６３２．８ｎｍ）を細く絞り、シリコン島表面をスキャナー１８により走査しながら照射して電圧印加によりＭＯＳ構造直下に形成された空乏層にキャリアを発生させる。１９はレーザースキャンの範囲を示している。レーザー光照射中に、ＭＯＳ構造への印加電圧を０からプラス方向へ大きくしていくと、ＭＯＳ構造全面から強いＯＢＩＣが観察される。
【００３６】
このとき発生する微小電流をＯＢＩＣ電流増幅器１６で増幅してＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０に入力し、スキャナー１８を通じてＭＰＵ２０に入力されるレーザー光照射電子ビーム照射位置情報とを合成し、さらにコンピュータ１７でデータを演算処理して欠陥画像表示ＣＲＴ１４に欠陥画像を表示する。この場合、検出感度を調整することで、ＭＯＳ構造の一部分からのＯＢＩＣ像であることが確認できる。このＯＢＩＣが観察され始めたときのＳＯＩウェーハＷへの印加電圧値により、ＢＯＸ酸化膜の品質特性、例えば信頼特性を評価する。
そして、前述のＥＢＩＣの場合と同様に、ＯＢＩＣが周囲より強く観察される個所を欠陥個所と同定することもできる。
【実施例】
【００３７】
以下に本発明の実施例をあげてさらに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）
まず、試料として、直径２００ｍｍ、ＳＯＩ層／ＢＯＸ酸化膜厚が１５０／１３５ｎｍ、ＳＯＩ層の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ、導電型がｐ型のＳＯＩウェーハを準備した。このＳＯＩウェーハを１／４に分割し、そのうちの１つのＳＯＩ層上に直径１０ｍｍのＯリングを載せ、さらにその上からガラス板でＯリングを挟み込んだ。この状態で４０℃のＴＭＡＨ溶液に浸漬した。浸漬後約３分でＳＯＩ層がエッチングされ、Ｏリングで囲まれたＳＯＩ層のみがＢＯＸ酸化膜上に残留してＭＥＳＡ構造のシリコン島が形成された。そしてこの状態のまま純水にて洗浄を行い、その後Ｏリングを外した。
【００３８】
このウェーハを前述のＥＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置に載置して測定した。本実施例では、１Ｖ程度の印加電圧で図４に概略的に示すようなＥＢＩＣのスポット２１が観測され始めた。そして、図４のスポット２１を欠陥位置と同定して、さらに詳細にＳＥＭで観察したところ、ＢＯＸ酸化膜にピンホールが存在した。そして、この欠陥が、ＳＯＩ層と支持基板が繋がっているような欠陥（ＢＯＸピンホール）であることが明らかになった。
【００３９】
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。
【００４０】
例えば、上記実施例では、ＳＯＩ層の抵抗率がもともと小さかったが、抵抗率の大きいＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを評価する場合は、ＳＯＩ層にドーパントをドープして抵抗率を下げることもできるし、ＳＯＩ層の直上にポリシリコン層を成長させ、それを抵抗率の低いものとしてから、シリコン島の形成を行なってもよい。また、上記実施例では、ＥＢＩＣにより評価を行なったが、ＯＢＩＣにより評価を行なうこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明におけるＭＥＳＡ構造のシリコン島の形成工程を説明する概略図である。
【図２】ＥＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置の構成の一例を示す概要図である。
【図３】ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置の構成の一例を示す概要図である。
【図４】本発明の実施例のＥＢＩＣによるＢＯＸ酸化膜の評価を示す概略図である。
【図５】従来のＳＯＩウェーハにおけるＢＯＸ酸化膜／Ｖｂｄ評価の際のＭＯＳ構造の形成工程を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ、Ｗ´…ＳＯＩウェーハ、
Ｓ１…ＥＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置、
Ｓ２…ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置、
１、１´…ＳＯＩ層、  ２、２´…ＢＯＸ酸化膜、  ３、３´…支持基板、
４…シリコン島、  ５…遮蔽材、  ６…密封材、  ８…ＳＥＭ用ＣＲＴ、
９…ＥＢＩＣ電流増幅器、  １０…ＤＣ電源、  １１…プローブ、
１２…走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）システム、  １３…電子ビーム、
１４…欠陥画像表示ＣＲＴ、  １５…走査型レーザー顕微鏡システム、
１６…ＯＢＩＣ電流増幅器、  １７…コンピュータ、  １８…スキャナー、
１９…レーザースキャンの範囲、  ２０…ＭＰＵ、
２１…ＥＢＩＣスポット（ＢＯＸ酸化膜ピンホール）、
２２…ポリシリコン電極。
【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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