(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ工程等における大掛かりな装置や多数の工程を必要とせず、より簡便に短時間で酸化膜中の不純物、特に可動イオンを評価することができる方法を提供する。【解決手段】酸化膜を形成した半導体基板の評価方法であって、少なくとも、半導体基板上に酸化膜を形成し、該酸化膜に水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆｂを算出し、前記酸化膜を形成した半導体基板にコロナ放電処理を施して、前記酸化膜の表面に電荷を載上させることにより、少なくとも前記酸化膜中の可動イオンを酸化膜表層に移動させた後、該コロナ放電処理を施した半導体基板の酸化膜に再び水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆａを算出し、前記コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂと前記コロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａとから可動イオンの濃度を算出して評価する半導体基板の評価方法。【選択図】図４
2007311564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化膜を形成した半導体基板の評価方法であって、少なくとも、半導体基板上に酸化膜を形成して、該酸化膜に水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆｂを算出し、次に、前記酸化膜を形成した半導体基板にコロナ放電処理を施して、前記酸化膜の表面に電荷を載上させることにより、少なくとも前記酸化膜中の可動イオンを酸化膜表層に移動させた後、該コロナ放電処理を施した半導体基板の酸化膜に再び水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆａを算出し、前記コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂと前記コロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａとから前記可動イオンの濃度を算出して評価することを特徴とする半導体基板の評価方法。
【請求項２】
前記コロナ放電処理を施すときに前記酸化膜を形成した半導体基板を加熱することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の評価方法。
【請求項３】
前記コロナ放電処理を施すときに加熱する温度を３０℃を越える温度とすることを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の評価方法。
【請求項４】
前記コロナ放電処理を施した半導体基板を３０℃以下にしてから前記水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行う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半導体基板の評価方法。
【請求項５】
前記半導体基板をシリコン基板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半導体基板の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化膜が形成されたシリコン基板等の半導体基板の評価を行う方法に関し、特には酸化膜中の可動イオンの濃度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、より高品質なシリコン基板等の半導体基板が求められている。そのため、このような半導体基板の品質を評価することが積極的に行われており、より簡便に半導体基板を評価することができる評価方法が求められている。
【０００３】
ところで、このような半導体基板上に酸化膜を形成したときに、その酸化膜中に不純物が混入してしまう場合がある。この不純物、すなわちナトリウムイオンやカリウムイオン等の可動イオンは半導体基板に電界をかけた場合に容易に移動してしまい、半導体デバイスの特性を落とす要因となってしまう。
このため、半導体基板上に形成された酸化膜中に混入した不純物の量を評価する方法が求められている。
【０００４】
従来より行われている上記のような可動イオンの量を測定する一手法として、例えばＢＴ（Ｂｉａｓ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）処理を用いた方法が挙げられる（非特許文献１参照）。
この方法は、まず半導体基板表面の酸化膜上に、例えばポリシリコンをＣＶＤ法等により堆積し、フォトリソグラフィ工程を経て電極を形成してＭＯＳ構造を作製する。そして電圧を印加してＣ−Ｖ測定を行い、Ｃ−Ｖ曲線からフラットバンド電圧Ｖｆｂを算出する。この後、電極にバイアスを印加しながら例えば３００℃程度まで加熱を行う（ＢＴ処理）。このとき、可動イオンが移動し、Ｃ−Ｖ測定から得られるフラットバンド電圧が変化する。そこで、再度Ｃ−Ｖ測定を行って、ＢＴ処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａを算出する。
【０００５】
このようにして得られた上記ＢＴ処理前後のフラットバンド電圧ＶｆｂとＶｆａとを下記式に代入して可動イオン濃度を見積もることができる。
Ｎｍ  ＝  Ｃｏｘ  ／  ｑ  （Ｖｆｂ  −  Ｖｆａ）
Ｎｍ：酸化膜中の可動イオン濃度
Ｃｏｘ：ＭＯＳ構造中の酸化膜容量
ｑ  ：電子の電荷量
Ｖｆｂ：ＢＴ処理前のフラットバンド電圧
Ｖｆａ：ＢＴ処理後のフラットバンド電圧
【０００６】
しかしながら、このような従来の評価方法では、評価に長時間を要してしまい迅速性に欠けてしまったり、必要以上にコストがかかってしまうという問題があった。
【０００７】
【非特許文献１】Ｅ．Ｈ．Ｓｎｏｗ，  Ａ．Ｓ．Ｇｒｏｖｅ，  Ｂ．Ｅ．Ｄｅａｌ  ａｎｄ  Ｄ．Ｔ．Ｓａｈ，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ３６，  １６６４  （１９６５）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、フォトリソグラフィ工程等における大掛かりな装置や多数の工程を必要とせず、より簡便に短時間で酸化膜中の不純物、特に可動イオンを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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、酸化膜を形成した半導体基板の評価方法であって、少なくとも、半導体基板上に酸化膜を形成して、該酸化膜に水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆｂを算出し、次に、前記酸化膜を形成した半導体基板にコロナ放電処理を施して、前記酸化膜の表面に電荷を載上させることにより、少なくとも前記酸化膜中の可動イオンを酸化膜表層に移動させた後、該コロナ放電処理を施した半導体基板の酸化膜に再び水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆａを算出し、前記コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂと前記コロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａとから前記可動イオンの濃度を算出して評価することを特徴とする半導体基板の評価方法を提供する（請求項１）。
【００１０】
このように、本発明では、水銀プローブを半導体基板上の酸化膜に接触させることによってＣ−Ｖ測定を行う。このため、従来法のようにＭＯＳ構造を作製する必要がない。
ＭＯＳ構造を作製するにあたっては、半導体基板上に形成した酸化膜の表面に、例えばＣＶＤ法によってポリシリコン層を堆積させた後、このポリシリコン層にフォトリソグラフィ及びポリシリコンのエッチングを行って電極を形成する。
本発明では、上記のようなフォトリソグラフィ等の工程を行わずに済むことから、フォトリソグラフィ工程等のＭＯＳ構造を作製する工程で使用する大掛かりな装置や工程そのものを省くことができる。したがって、その分、半導体基板の評価を短時間かつ簡便に行うことができるし、コスト面においても改善を図ることができる。
【００１１】
また、コロナ放電処理を施すことにより、容易に酸化膜表面に電荷を載上させて可動イオンの移動を行うことができる。このようなコロナ放電処理であれば、半導体基板の広い範囲に容易に電荷を載上させることが可能である。なお、ＭＯＳ構造の場合は電極が存在することで、コロナが不均一になるという問題があり適応できない。また、特には、後述のように半導体基板を加熱しながら可動イオンを移動させる処理を行う場合、従来法では、半導体基板を加熱しつつバイアスを印加できる専用のプローブシステムが必要であるが、本発明ではそのようなプローブシステムを必要とせず、コロナ放電処理によって電荷を載上させることにより基板に電圧を印加して簡便に可動イオンの移動を行うことが可能である。また、加熱した半導体基板に水銀プローブを接触させずにバイアスを印加でき、安全に評価を行うことができる。
【００１２】
このとき、前記コロナ放電処理を施すときに前記酸化膜を形成した半導体基板を加熱するのが好ましい（請求項２）。
このように、コロナ放電処理を施すときに酸化膜を形成した半導体基板を加熱すれば、可動イオンを動きやすくさせることができるために、より酸化膜表層に集めやすく、測定精度を向上することができる。また、加熱することで、例えば分子の不純物を解離させイオン化させて可動イオンを検出しやすくすることができるので、より精度高く不純物量の測定を行うことが可能である。
【００１３】
そして、前記コロナ放電処理を施すときに加熱する温度を３０℃を越える温度とすることができる（請求項３）。
このように、コロナ放電処理を施すときに加熱する温度を３０℃を超える温度とすることにより、上記のように可動イオンを動きやすくさせたり、イオン化していない不純物を解離させることができる。なお、この加熱温度は、例えば上記不純物を解離させるために必要な活性化エネルギーを与えるに相当する温度程度とすることができ、例えば酸化膜に混入した不純物の種類に応じて適宜設定することができ、上限は特に限定されない。
【００１４】
また、前記コロナ放電処理を施した半導体基板を３０℃以下にしてから前記水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行うのが好ましい（請求項４）。
このように、例えば上記のようにコロナ放電処理のときに加熱を行った場合であっても、半導体基板を３０℃以下、すなわち室温程度にしてから前記水銀プローブを接触させてＣ−Ｖ測定を行えば、水銀の揮発を十分に抑制することができ、特に問題なく水銀プローブを使用してＣ−Ｖ測定を行うことができる。
【００１５】
また、前記半導体基板をシリコン基板とすることができる（請求項５）。
半導体基板としてシリコン基板は代表的なものであり、このようなシリコン基板において不純物の濃度測定を行えば需要にかなったデータを提供することが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によって、半導体基板上の酸化膜中の可動イオン濃度を求めるにあたり、従来法とは異なってＭＯＳ構造を作製することなく、水銀プローブを用いて測定を行うので、容易かつ短時間でコストをかけずに半導体基板の評価を行うことができる。また、本発明ではコロナ放電処理を施すことにより可動イオンを酸化膜表層に移動させるので、従来のような高温状態に対応した専用のプローブシステムを用意する必要がなくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
従来では、半導体基板上に形成された酸化膜中の不純物、すなわちナトリウムイオン等の可動イオンの濃度を測定するにあたり、ＭＯＳ構造を作製し、ＢＴ処理前後のＣ−Ｖ測定から得られたフラットバンド電圧の差から可動イオンの濃度を算出する方法が行われていた。
しかしながら、このようにまずＭＯＳ構造を作製するため、フォトリソグラフィ等の工程が必須となり、その工程を行うための装置も用意しなければならないことから、工程数が増えて半導体基板の評価をするにあたって長時間を要したり、装置のための費用によりその分コストがかかってしまう。
【００１８】
そこで、本発明者らが可動イオンの濃度の測定方法について鋭意研究を行ったところ、水銀プローブを用いれば、ＭＯＳ構造を作製せずに、より簡単かつ短時間で測定を行うことができるとともにコスト面も改善できることを見出した。このような方法であれば、フォトリソグラフィ等の工程を行わずに済み、手間や時間等を大幅に削減することができる。
【００１９】
同時に、このようにすれば半導体基板上に酸化膜を形成した状態で評価を行うことができる。例えば従来法のように、測定のためにＭＯＳ構造を作製する場合、単に半導体基板上に酸化膜を形成したときの状態と異なってしまうことが考えられ、すなわち被評価半導体基板の電気特性が変化してしまい、正確に所望の評価を行うことができなくなってしまうことが考えられる。しかしながら、本発明のように、水銀プローブを用いて測定を行えば、ＭＯＳ構造を作製する工程を必要としないことから、電気特性が変化してしまう可能性をなくすことができ、評価をより正確なものとすることができると考えられる。
【００２０】
また、コロナ放電処理によって、酸化膜表面に電荷を載上させることにより酸化膜中の可動イオンを移動させれば、例えば、特に可動イオンを移動させるための処理を行うときに半導体基板を加熱する場合であっても、従来法で加熱中にバイアスを印加するのに必要な専用のプローブシステムを用いず簡単に処理することが可能であるし、加熱した基板に水銀プローブを接触させずにバイアスの印加ができ、水銀を揮発させることなく安全に評価を行うことができると考えた。
本発明者らはこれらのことを見出し、本発明を完成させた
【００２１】
以下、本発明の半導体基板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。
図５は、本発明の評価方法における工程の一例をフローチャートで示したものである。
まず、評価対象となる酸化膜付きの半導体基板を用意し（工程Ａ）、この基板に対して水銀プローブを用いてＣ−Ｖ測定を行ってコロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂを求める（工程Ｂ）。次に、コロナ放電処理によって酸化膜の表面に電荷を載上させることにより電圧を印加して、酸化膜中の可動イオンを酸化膜表層へ移動させる（工程Ｃ）。そして、上記と同様にして、再度水銀プローブを用いてコロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａを求めた後（工程Ｄ）、コロナ放電処理前後のフラットバンド電圧ＶｆｂおよびＶｆａとから可動イオンの濃度（不純物量）を得る（工程Ｅ）。
【００２２】
ここで、工程Ｂ、工程Ｄで使用する水銀プローブ装置、および工程Ｃで使用するコロナチャージ装置について述べる。
図１に、本発明の評価方法で使用する水銀プローブ装置の主な構成を示す。
この水銀プローブ装置１１は、主に真空チャック１２および水銀プローブ１３で構成されており、真空チャック１２によって被評価基板Ｗ（シリコン基板１６、酸化膜１７）を裏面側、すなわちシリコン基板１６の上方側から吸着保持することができる。真空チャック１２は、金属等の導電性材料でできており、被評価基板Ｗの裏面電極を兼ねている。この金属等の種類は特に限定されず、従来のものを用いることができる。
また、水銀プローブ１３は、その平面図は例えば図２のようになっており、水銀電極部１４、１５を有している。測定時には、真空チャック１２に吸着保持された被評価基板Ｗの表面側、すなわち下方の酸化膜１７の側に近づけられ、水銀電極部１４、１５が酸化膜１７に接触される。なお、水銀プローブの種類は特に限定されず、真空チャック１２に保持された被評価基板Ｗの上方から水銀が接触する方式でも良い。
このように、上述したような従来と同様の水銀プローブ装置を用いることができる。
【００２３】
また、図３は被評価基板Ｗの酸化膜１７の表面にコロナ放電処理を行う装置の一例を示す概略構成図である。コロナチャージ装置３１はステージ３２を有しており、このステージ３２はＸ−Ｙ駆動用モーター（不図示）に接続されていてＸ−Ｙ軸方向（水平方向）に駆動できるようになっている。また、ヒーターを備えており温度を調整することが出来る。コロナチャージの際には、このステージ３２上に被評価基板Ｗが載置される。ステージ３２に載置された被評価基板Ｗの上部には、電荷を発生させる電荷発生部３３が設けられている。この電荷発生部３３は金属ワイヤーから成り、ステージ３２に載置した被評価基板Ｗと電荷発生部３３の先端との距離は、例えば１〜５０ｃｍ程度、特には約２０ｃｍになるようにして固定されている。
上記のようなコロナ放電処理を行うためのコロナチャージ装置３１は特に限定されず、従来のものを使用することができる。なお、一度水銀に接触させた被評価基板を加熱する際は、本装置を排気装置のある密閉型とした方がより好ましい。
【００２４】
以下、たとえば上記のような装置を用いて行われる本発明の各工程についてさらに述べる。
まず、酸化膜を形成した半導体基板を用意する（工程Ａ）。
なお、本発明の半導体基板の評価方法により評価する半導体基板は、分離酸化膜やヘテロ構造のものでなければ特に限定されるものではなく、ここでは上述のようにシリコン基板１６を用いて説明する。
このシリコン基板１６の表面に酸化膜１７を形成する。この酸化膜１７の形成方法は特に限定されるものではなく、例えば従来の酸化炉を用いて形成することができる。評価条件に合わせて酸化条件を適宜設定することができ、形成する酸化膜１７の厚さ等も自由に決定することができる。また、用意したシリコン基板１６自体の評価を目的として酸化膜１７を形成したものでもよいし、または炉体評価を目的として酸化膜１７をつけたものでも良い。評価目的に合わせて自由に半導体基板１６上に酸化膜１７を形成することができる。
【００２５】
次に、上記のようにして形成した酸化膜付きのシリコン基板（被評価基板Ｗ）を、水銀プローブ装置１１にセットして、酸化膜１７に水銀プローブ１３を接触させてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧Ｖｆｂを求める（工程Ｂ）。
上記のような水銀プローブ装置１１を用い、まず、被評価基板Ｗはシリコン基板１６上に形成された酸化膜１７の側を下向きにし、該酸化膜１７の側の面を台（不図示）に載置して装置内に収納した後、台に載置した酸化膜１７の側の面とは反対側の面、すなわち、被評価基板Ｗの裏面側を真空チャック１２で上側から吸着する。
【００２６】
そして、被評価基板Ｗの裏面を真空チャック１２に吸着したら、台を被評価基板Ｗから離して移動させる。その後、被評価基板Ｗの酸化膜１７の表面のごく近傍に水銀プローブ１３を近づけ、水銀電極部１４、１５のみを酸化膜１７に接触させてＣ−Ｖ測定を行う。
このように、被評価基板Ｗは、シリコン基板１６に対しては酸化膜１７を形成しただけの状態であり、実際に基板にＭＯＳ構造を作製したわけではないが、水銀プローブ１３を用いることによって擬似的にＭＯＳ構造を形成することができ、従来と同様にしてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧を算出することができる。
【００２７】
このようにして、従来法とは異なり、基板にＭＯＳ構造を形成することなくフラットバンド電圧（コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂ）を求めることができる。このため、ＭＯＳ構造を形成するためのリソグラフィ等の工程および装置を用意する必要がなく、それらを省いて評価を行うことができるので、コストをかけずに済むし、評価に要する時間を大幅に短縮化することが可能である。
【００２８】
また、ＭＯＳ構造を作製する工程、例えばポリシリコンのＣＶＤ堆積時やリソグラフィ工程での熱処理等が行われることがないために、単に酸化膜をシリコン基板表面に形成した状態における被評価基板Ｗの評価を行うことができる。すなわち、例えば電気特性を変化させてしまうおそれが生じないため、本方法によって正確に所望のデータを得ることができると考えられる。
【００２９】
以上のようにして、コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂを測定した後、被評価基板Ｗをコロナチャージ装置３１に載置してコロナ放電処理を行うことによって、被評価基板Ｗの酸化膜１７の表面に電荷を載上させる（工程Ｃ）。
まず、被評価基板Ｗを酸化膜が上向きになるようにしてステージ３２上に載置した後、電荷発生部３３に高電圧印加電源（不図示）から正または負の高電圧を印加することにより、電荷発生部３３から被評価基板Ｗの酸化膜１７の表面にプラスまたはマイナスのコロナイオンを降り注ぐ。
【００３０】
プラスのコロナイオンは、Ｈ＋イオンの周囲を空気中の水分が取り囲んだ（Ｈ２Ｏ）ｎＨ＋の状態になっていることが多い。また、マイナスのコロナイオンは、空気中で発生させることが難しいため、装置を取り囲む密閉チャンバー（不図示）を予め設置しておき、チャンバー内を炭酸ガスで満たして負の高電圧を印加することによって、マイナスのコロナイオンとして炭酸ガスイオンＣＯ２−を発生させることができる。
【００３１】
このようにして、プラスもしくはマイナスのコロナイオンを電荷発生部３３から被評価基板Ｗに向かって線状に降り注ぎ、被評価基板Ｗの酸化膜１７の表面にプラスまたはマイナスイオンを載上させることができる。
なお、このときＸ−Ｙ駆動用モーターを駆動して、ステージ３２をＸまたはＹ方向に（すなわち水平方向に自在に）駆動することで、ステージ３２上に載置された被評価基板Ｗの酸化膜１７の全面に容易に載上させることが可能である。また、ステージ３２に備えられたヒーターにより被評価基板Ｗを加熱することができる。
【００３２】
以上のようなコロナ放電処理によって、電荷を酸化膜１７の表面に載上させ、酸化膜１７中の可動イオンを酸化膜１７の表層に移動させることができる。このとき、上記のように被評価基板Ｗを加熱しながらコロナ放電処理を行えば、可動イオンがより動きやすくなり、可動イオンを酸化膜１７の表層へ集めやすくなる。したがって、加熱することにより測定精度をより向上することができる。また、分子の形態をとっている不純物の場合、上記コロナ放電中の加熱によりエネルギーが与えられて解離してイオン化することができる。そのためより一層精度高く不純物の濃度を測定することが可能になる。
【００３３】
そして、このときの加熱温度は特に限定されるものではなく、例えば３０℃を越える温度とすることができる。加熱温度の上限は特に限定されず、混入した不純物や他の条件に応じてその都度決定することができる。なお、一般的な可動イオン（ナトリウムイオン等）であれば、例えば３００℃程度に加熱すれば十分である。
【００３４】
また、本発明は、コロナ放電処理を用いてバイアスを印加する方法であるので、上記のように被評価基板Ｗを例えば高温に加熱して行う場合であっても、特殊な設備を必要とすることなく電荷を酸化膜１７上に載上させてバイアスを印加し、可動イオンを酸化膜１７の表層に移動させることが可能である。
これに対して従来法では、ゲート電極にバイアスを印加して可動イオンを移動させるが、このとき被評価基板を高温に加熱する場合、その高温状態に対応できるように専用のプローブシステムが必要となる。
一方で、本発明では従来法で使用するような専用のプローブシステムは必要なく、また、加熱した被評価基板Ｗに水銀プローブを接触させずとも、上述したように、コロナチャージ装置１３によって電荷を載上させて電圧を印加することができるので、容易かつ安全に可動イオンの移動を行うことができる。
【００３５】
そして、上記コロナ放電処理を施した後、再度水銀プローブ装置１１を用いてＣ−Ｖ測定を行い、フラットバンド電圧（コロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａ）を求め（工程Ｄ）、コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂとコロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａとの差から、上述した式により酸化膜１７中の可動イオンの濃度を算出することができる（工程Ｅ）。
なお、コロナ放電処理を被評価基板Ｗを加熱しながら行った場合、その後のＣ−Ｖ測定で水銀プローブ１３の水銀が揮発してしまうのを防ぐため、コロナ放電処理後の被評価基板Ｗを例えば３０℃以下の室温程度に冷却してから水銀プローブ１３の水銀電極部を酸化膜１７に接触させて測定を行う。このようにすれば、特に問題なく測定を行うことが可能である。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
半導体基板として、導電型Ｐ型、直径２００ｍｍ、結晶方位＜１００＞であるシリコン基板を用意した。なお、この基板をＰ型にするためのドーパントとしてボロンを用いた。このシリコン基板を酸化炉に投入し、乾燥酸素雰囲気下で２００ｎｍの厚さの酸化膜を形成し、酸化膜付きのシリコン基板を用意した。
【００３７】
（実施例）
上記酸化膜付きシリコン基板に対して本発明の評価方法を実施して、不純物の濃度を測定した。
まず、基板を水銀プローブ装置（Ｆｏｕｒ  ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＳ社製ＣＶｍａｐ９２）に載置して印加する電圧を−２０Ｖより変化させてＣ−Ｖ特性の測定を行い、コロナ放電処理前のフラットバンド電圧Ｖｆｂを求めた。次に、コロナチャージによる電荷の載上を行ないつつ、基板を３００℃まで加熱し、３００℃で１０分間保持した。そして、コロナチャージを印加しながら室温まで冷却した。この基板を水銀プローブ装置に載置して、再度同様にしてＣ−Ｖ特性の測定を行い、コロナ放電処理後のフラットバンド電圧Ｖｆａを求めた。
【００３８】
図４に上記測定で得られたＣ−Ｖ曲線を示す。◆で示されるのがコロナ放電処理前であり、○がコロナ放電処理後のＣ−Ｖ曲線である。なお、Ｃ０は印加電圧−２０Ｖにおける容量値である。このＣ−Ｖ曲線において、Ｃ／Ｃ０が高く、Ｃ−Ｖ曲線が比較的水平な部分の同じＣ／Ｃ０点でのＶｆｂとＶｆａの値を前述の式に代入するフラットバンド電圧として用いる（図４の矢印参照）。これは、Ｃ／Ｃ０が比較的較的低い領域ではＣ−Ｖ曲線がゆがむことがあるためである。
これらの結果より、不純物、すなわち可動イオンの濃度を計算すると、およそ５Ｅ１１ａｔｏｍ／ｃｍ２であった。
【００３９】
（比較例）
上記酸化膜付きシリコン基板に対して、ＭＯＳ構造を作製して測定を行う従来の評価方法を実施して不純物の濃度を測定したところ、可動イオン濃度はおよそ５．１Ｅ１１ａｔｏｍ／ｃｍ２であった。
このように、本発明を実施した上記実施例によって、比較例とほぼ同様の測定結果を得ることができた。また、上記実施例の場合の方が、ＭＯＳ構造作業に要する時間が不要であるため、１／５以下の時間で測定結果を得ることが可能である。
【００４０】
以上のように、本発明の評価方法を実施した実施例では、水銀プローブを用いて、半導体基板上の酸化膜中に混入した不純物の濃度を簡便に測定することができた。すなわち、水銀プローブを半導体基板上の酸化膜に直接接触させるので、特に、比較例のような従来法と異なりＭＯＳ構造を形成する必要がない。このため、ＭＯＳ構造作製に要するフォトリソグラフィ等の工程や装置を必要とせず、評価に要するコストや時間を全体的に大幅に削減することができ、簡便かつ短時間で評価を行うことができ、評価効率を向上することができる。
しかも従来と少なくとも同程度に半導体基板を正確に評価することが可能である。
また、たとえ可動イオンを移動させるときに基板を加熱する場合であっても、本方法では、そもそもコロナ放電処理によって電荷を酸化膜表面に載上させることによりバイアスの印加を行うので、従来のように専用のプローブシステムを予め用意しておく必要がない。
【００４１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】水銀プローブ装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】水銀プローブの一例を示す平面図である。
【図３】コロナチャージ装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の評価方法で測定されたコロナ放電処理前後のＣ−Ｖ曲線である。
【図５】本発明の半導体基板の評価方法における工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１１…水銀プローブ装置、  １２…真空チャック、  １３…水銀プローブ、
１４、１５…水銀電極部、１６…シリコン基板、  １７…酸化膜、
３１…コロナチャージ装置、  ３２…ステージ、  ３３…電荷発生部、
Ｗ…被評価基板。
【図１】
2007311564.tif 000003
【図２】
2007311564.tif 000004
【図３】
2007311564.tif 000005
【図４】
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【図５】
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