(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の単結晶からなる支持基板及びこの支持基板上に直接あるいは絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる結晶層から構成された貼り合わせ基板を評価する方法において、
前記貼り合わせ基板の第１の単結晶のみ露出している第１の領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第１の領域における回折強度が強い入射角度を検出するステップと、
前記貼り合わせ基板の前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層とが重なっている第２の領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第２の領域の回折強度が強い入射角度を検出するステップと、
前記第２の領域において、前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層のいずれか一方の回折強度を示す入射角度θ1 又はθ2 を選択するステップと、
前記選択された入射角度θ1 又はθ2 と前記貼り合わせ基板の面内回転α及びあおり角度βの少なくとも一方の角度、もしくは前記入射角度θ1 又はθ2 のみのいずれかを調整して回折強度の最大強度を検知するステップと、
前記最大強度を示す角度に前記貼り合わせ基板を傾けて、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 において回折強度を示す前記支持基板もしくは前記結晶層のみを選択的にＸ線トポグラフィ撮影するステップと、
前記撮影されたＸ線トポグラフィから前記支持基板のみもしくは前記結晶層のみの結晶状態を評価するステップとを具備したことを特徴とする貼り合わせ基板の評価方法。
【請求項２】
前記Ｘ線トポグラフィを撮影するステップにおいて、前記貼り合わせ基板の走査に伴って生じる反りに応じて前記貼り合わせ基板を入射角度と、面内回転もしくはあおり角度の少なくとも一つ以上の角度とを調整し、第１の単結晶からなる支持基板を反映する最大強度もしくは第２の単結晶からなる結晶層を反映する最大強度の角度に合わせて前記貼り合わせ基板を傾けて、前記貼り合わせ基板全面のＸ線トポグラフィを取得するステップをさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の貼り合わせ基板の評価方法。
【請求項３】
第１の単結晶からなる支持基板及びこの支持基板上に直接あるいは絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる結晶層から構成された貼り合わせ基板の第１の単結晶のみ露出している第１の領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第１の領域における回折強度が強い入射角度を検出する手段と、
前記貼り合わせ基板の前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層とが重なっている第２の領域にＸ線ビームを入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第２の領域の回折強度が強い入射角度を検出する手段と、
前記第２の領域において、前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層のいずれか一方の回折強度を示す入射角度θ1 又はθ2 を選択する手段と、
前記選択された入射角度θ1 又はθ2 と前記貼り合わせ基板の面内回転α及びあおり角度βの少なくとも一方の角度、もしくは前記入射角度θ1 又はθ2 のみのいずれかを調整して回折強度の最大強度を検知する手段と、
前記最大強度を示す角度に前記貼り合わせ基板を傾けて、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 において回折強度を示す前記支持基板もしくは前記結晶層のみを選択的にＸ線トポグラフィ撮影する手段と、
前記撮影されたＸ線トポグラフィから前記支持基板のみもしくは前記結晶層のみの結晶状態を評価する手段とを具備したことを特徴とする貼り合わせ基板の評価装置。
【請求項４】
第１の単結晶からなる半導体基板及びこの半導体基板上に絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる半導体層から構成されたウェーハを形成する工程と、
前記ウェーハに素子分離領域を形成する工程と、
請求項１又は請求項２に記載された貼り合わせ基板の評価方法により、前記素子分離領域が形成されたウェーハの前記半導体層の表面の結晶欠陥を評価する工程と、
前記半導体層の結晶状態が良と評価されたウェーハにトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタが形成されたウェーハに配線を形成する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の単結晶からなる半導体基板及びこの半導体基板上に絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる半導体層から構成されたウェーハを形成する工程と、
前記ウェーハに素子分離領域を形成する工程と、
前記素子分離領域が形成されたウェーハにトランジスタを形成する工程と、
請求項１又は請求項２に記載された基板の評価方法により前記トランジスタが形成されたウェーハの前記半導体層の結晶欠陥を評価する工程と、
前記半導体層の結晶状態が良と評価されたウェーハに配線を形成する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貼り合わせ基板、例えば、貼り合わせＳＯＩ(Semiconductor On Insulator)基板に関し、ＳＯＩ層などの半導体層とその上の支持基板の結晶性をＸ線を用いて評価する方法、この方法を実施する評価装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造に用いられるＳＯＩ基板は、サファイアなどの絶縁基板あるいは半導体基板に形成された絶縁膜上に半導体層、とくにシリコン層を形成した基板構造を有している。貼り合わせＳＯＩ基板は、２枚のシリコンなどの半導体基板をシリコン酸化膜などの絶縁膜を介して貼り合わせ、一方の半導体基板を研磨して半導体層を形成することにより得られる。他方の半導体基板は、支持基板として用いられる。このようなＳＯＩ基板は、半導体層を半導体装置の活性領域として用いられる。したがって、支持基板である他方の半導体基板に多少結晶欠陥があっても半導体装置としての機能を果たすことができる。しかし、活性領域である半導体層は、結晶欠陥が多いと半導体装置としての機能を十分果たすことができない。つまり、ＳＯＩ基板の半導体層の状態を評価することは、半導体装置の製造を効率的に実施するためには不可欠な工程である。このＳＯＩ基板の結晶欠陥を評価する手段の１つにＸ線トポグラフィが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来から知られたＸ線トポグラフィを用いた半導体基板の結晶欠陥評価は、大口径ウェーハであっても、その全面を評価することができるために、選択エッチングや透過電子顕微鏡による方法よりも評価範囲が非常に広く、したがって結晶欠陥を容易に観察をすることができる。
しかし、Ｘ線トポグラフィによる評価の場合、貼り合わせＳＯＩ基板について評価すると、ＳＯＩ層（半導体層）と支持基板の結晶方位が必ずしも一致していないため、支持基板の結晶欠陥評価はできたが、ＳＯＩ半導体層の結晶性評価はできなかった。
【０００４】
貼り合わせ基板を用いた半導体装置を製造する工程において、貼り合わせ時に熱処理をすることにより基板にスリップ転位が発生する。半導体装置として動作する半導体層にスリップ転位が存在すると、重金属をトラップ後に過大なリーク電流が発生して、半導体装置の動作に不都合を与える。しかし、前述したように、支持基板にスリップ転位が発生しても直接半導体装置の動作には影響を与えない。したがって、スリップ転位などの結晶欠陥が支持基板で発生しているかＳＯＩ半導体層で発生しているかは半導体装置にとって大きな差である。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、結晶欠陥が支持基板もしくはその上に形成された半導体層のどちらで発生しいているかを評価することができ、また貼り合わせ基板のどの領域に発生しているかが確認できる貼り合わせ基板の評価方法及び評価装置及びこの評価方法を用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の単結晶からなる支持基板及びこの支持基板上に直接あるいは絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる結晶層から構成されたＳＯＩ基板を評価する方法において、前記ＳＯＩ基板の前記支持基板及び前記結晶層とが重なっている領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記領域の回折強度が強い入射角度を検出し、この回折強度が強い入射角度の内、前記支持基板及び前記結晶層のいずれか一方の回折強度を示す入射角度θ1 又はθ2 を選択し、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 と前記ＳＯＩ基板の面内回転α及びあおり角度βの少なくとも一方の角度、もしくは前記入射角度θ1 又はθ2 のみのいずれかを調整して回折強度の最大強度を検知し、前記最大強度を示す角度に前記ＳＯＩ基板を傾けて、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 において回折強度を示す前記支持基板もしくは前記結晶層のみを選択的にＸ線トポグラフィ撮影をすることを特徴としている。前記支持基板及び前記結晶層のそれぞれの回折強度の最大強度を示す角度を検知することができるので、前記支持基板のみもしくは前記結晶層のみを選択的にＸ線トポグラフ撮影をすることができる。したがって、半導体装置として重要な半導体層の状態のみを知ることができ、その評価を容易に行うことができる。
【０００６】
すなわち、本発明の貼り合わせ基板の評価方法は、第１の単結晶からなる支持基板及びこの支持基板上に直接あるいは絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる結晶層から構成された貼り合わせ基板を評価する方法において、前記貼り合わせ基板の第１の単結晶のみ露出している第１の領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第１の領域における回折強度が強い入射角度を検出するステップと、前記貼り合わせ基板の前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層とが重なっている第２の領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第２の領域の回折強度が強い入射角度を検出するステップと、前記第２の領域において前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層のいずれか一方の回折強度を示す入射角度θ1 又はθ2 を選択するステップと、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 と前記ＳＯＩ基板の面内回転α及びあおり角度βの少なくとも一方の角度もしくは前記入射角度θ1 又はθ2 のみのいずれかを調整して回折強度の最大強度を検知するステップと、前記最大強度を示す角度に前記貼り合わせ基板を傾けて、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 において回折強度を示す前記支持基板もしくは前記結晶層のみを選択的にＸ線トポグラフィ撮影するステップと、前記撮影されたＸ線トポグラフィから前記支持基板のみもしくは前記結晶層のみの結晶状態を評価するステップと具備したことを特徴としている。
【０００７】
前記第２の領域において、前記第１の単結晶からなる支持基板の回折強度Ｉ1 と前記第２の単結晶からなる結晶層の回折強度Ｉ2 との強度比Ｉ2 ／Ｉ1 が１０-4から１００であるようにＸ線波長及び面指数を設定しても良い。前記Ｘ線トポグラフィを撮影するステップにおいて、前記貼り合わせ基板の走査に伴って生じる反りに応じて前記貼り合わせ基板を入射角度と、面内回転もしくはあおり角度の少なくとも一つ以上の角度とを調整し、第１の単結晶からなる支持基板を反映する最大強度もしくは第２の単結晶からなる結晶層を反映する最大強度の角度に合わせて前記貼り合わせ基板を傾けて、前記貼り合わせ基板全面のＸ線トポグラフィを取得するステップを備えるようにしても良い。
【０００８】
本発明の貼り合わせ基板の評価装置は、第１の単結晶からなる支持基板及びこの支持基板上に直接あるいは絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる結晶層から構成された貼り合わせ基板の第１の単結晶のみ露出している第１の領域にＸ線ビームを所定の入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第１の領域における回折強度が強い入射角度を検出する手段と、前記貼り合わせ基板の前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層とが重なっている第２の領域にＸ線ビームを入射角度で入射させてそのＸ線回折強度分布をロッキングカーブもしくは画像から取得し、このロッキングカーブもしくは画像から前記第２の領域の回折強度が強い入射角度を検出する手段と、前記第２の領域において前記第１の単結晶からなる支持基板及び前記第２の単結晶からなる結晶層のいずれか一方の回折強度を示す入射角度θ1 又はθ2 を選択する手段と、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 と前記貼り合わせ基板の面内回転α及びあおり角度βの少なくとも一方の角度、もしくは前記入射角度θ1 又はθ2 のみのいずれかを調整して回折強度の最大強度を検知する手段と、前記最大強度を示す角度に前記貼り合わせ基板を傾けて、前記選択された入射角度θ1 又はθ2 において回折強度を示す前記支持基板もしくは前記結晶層のみを選択的にＸ線トポグラフィ撮影する手段と、前記撮影されたＸ線トポグラフィから前記支持基板のみもしくは前記結晶層のみの結晶状態を評価する手段とを具備したことを特徴としている。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の単結晶からなる半導体基板及びこの半導体基板上に絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる半導体層から構成されたウェーハを形成する工程と、前記ウェーハに素子分離領域を形成する工程と、前記貼り合わせ基板の評価方法のいずれかにより、前記素子分離領域が形成されたウェーハの前記半導体層の表面の結晶欠陥を評価する工程と、前記半導体層の結晶状態が良と評価されたウェーハにトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタが形成されたウェーハに配線を形成する工程とを備えたことを特徴としている。また、本発明の半導体装置の製造方法は、第１の単結晶からなる半導体基板及びこの半導体基板上に絶縁膜を介して形成された第２の単結晶からなる半導体層から構成されたウェーハを形成する工程と、前記ウェーハに素子分離領域を形成する工程と、前記素子分離領域が形成されたウェーハにトランジスタを形成する工程と、前記ＳＯＩ基板の評価方法のいずれかにより、前記トランジスタが形成されたウェーハの前記半導体層の結晶欠陥を評価する工程と、前記半導体層の結晶状態が良と評価されたウェーハに配線を形成する工程とを備えたことを特徴としている。前記半導体基板及び前記半導体層は、シリコン半導体からなるようにしても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図１乃至図５、図１０及び図１１を参照しながら第１の実施例を説明する。図１は、この実施例で用いられる貼り合わせ基板、例えば、貼り合わせＳＯＩ基板の平面図及び断面図、図２は、図１のＳＯＩ基板に示される測定点１のロッキングカーブを示す特性図、図３は、図１のＳＯＩ基板に示される測定点２のロッキングカーブを示す特性図、図４は、図３に示されるロッキングカーブのピーク１に合せて撮影したＸ線トポグラフを示す平面図、図５は、図３に示されるロッキングカーブのピーク２に合せて撮影したＸ線トポグラフを示す平面図、図１０は、ＳＯＩ基板の製造工程を説明する断面図、図１１は、この実施例で用いられる半導体装置を構成するＳＯＩ基板を観察するＸ線トポグラフ撮影装置の概略断面図である。このＸ線トポグラフ撮影装置がこの実施例のＳＯＩ基板を評価する評価装置として用いられる。
【００１１】
図１に示すように、貼り合せＳＯＩ基板は、シリコンなどの半導体基板からなる支持基板１、支持基板１上に形成された活性領域となる半導体層（ＳＯＩ層）２及び両者の間に介在するシリコン酸化膜などからなる絶縁膜３から構成されている。図１０に示すように、支持基板１としてシリコン単結晶の半導体基板を用意する。この支持基板１の表面を熱酸化して表面に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）３を形成する。次に、他のシリコン単結晶からなる半導体基板２′を絶縁膜３で被覆された支持基板１と貼り合せる。貼り合せてから熱処理する。熱処理後、半導体基板２′は、グランディングやミラー加工の組み合わせにより所定の厚さ（この実施例では０．１μｍ）に削られてＳＯＩ層が形成される。この実施例では、貼り合わせ前に水素イオンを注入してカッティングする方法を用いた。
この実施例を説明するために、８インチ径の貼り合せＳＯＩウェーハ（ＳＯＩ基板）を用意する。ＳＯＩ層２は、０．１μｍ厚、絶縁膜３は、０．２μｍ厚である。このサンプルに対して１１００℃、２０ｓｅｃの熱処理を行なってスリップ転位を発生させてからその確認を行う。
【００１２】
図１１は、ＳＯＩ基板の評価装置を構成するＸ線トポグラフ撮影装置の概略図である。Ｘ線源４から発生したＸ線ビームは、スリットＳ１を通過後反射鏡により反射されてスリット８を通ってＳＯＩ基板９上に所定の入射角度θで照射される。その反射ビームは、Ｘ線フィルム６に照射されるか、Ｘ線フィルム６を外した後、シンチレーションカウンタ７により検出させる。Ｘ線ビームは、ＳＯＩ基板に入射角θで入射されてその反射面（例えば、３１１）で反射されてＸ線フィルムに入射される。反射角θB は、ブラッグ反射角という（図１参照）。
【００１３】
Ｘ線源４は、ターゲットにＣｕＫα1 を用いた。まず、Ｘ線ビームをＳＯＩ基板９を構成する支持基板１のみ露出している周辺部分の測定点１（図１参照）に入射させてその測定点１のロッキングカーブをとった（図２）。貼り合せＳＯＩ基板は、通常、ＳＯＩ層２が形成されていない周辺部分が約５ｍｍあるため、Ｘ線トポグラフィについているスリット８を小さくしてその領域のみにＸ線が入射するようにした。そして支持基板１であるシリコン単結晶の半導体基板は、反射面（３１１）を有している。Ｘ線ビームの入射角を反射面（３１１）に合せ、角度調整を行って最大の強度がでるようにθ軸、α軸、β軸を合せた。α軸、β軸が合った状態でθを最大強度のθ軸から±０．５度に振り、ロッキングカーブを取得する。この結果により支持基板の３１１反射の角度が求まる（図２参照）。このロッキングカーブによると、Ｘ線最大強度は、２．２８度にある。
【００１４】
その後、スリットを約３５ｍｍ幅にしＸ線入射光がウェーハ中央部に照射するように、サンプル（ＳＯＩ基板９）の位置を移動させた。この移動は自動で行なうために、サンプル位置は先ほどの位置とＸ軸上で１００ｍｍ移動させた。この場所で、α、β軸はそのまま変更せずに、θ軸を先ほどと同様に振ってロッキングカーブを取得する（図３）。図２及び図３は、測定点１及び２におけるロッキングカーブを表し、縦軸がＸ線強度（ｃｐｓ）、横軸がＸ線の入射角度θ（ｄｅｇｒｅｅ）を表している。
図３に示すように、測定点２では、第１の結晶面（支持基板１）と第２の結晶面（ＳＯＩ層２）から反射するピーク（最大強度）が現れた。図２に示す最初に取得したロッキングカーブより支持基板のＫα1 は２．２８度であったため、ウェーハ（ＳＯＩ基板９）中央部で取得したロッキングカーブの２．２８度のピーク１は、支持基板１を表している。第２の結晶面を表すピーク２は、それよりももっと離れた位置に現れており、２．４３度にピークがあった。
【００１５】
次に、第１の結晶（支持基板１）を表す２．２８度に入射角度（θ）を合せ、さらに反りによってずれている角度分の補正を面内回転αとあおり角βを調整し、全面のトポグラフィを撮影した（図４）。図４は、ピーク１に合せて撮影したＸ線トポグラフ図である。この図によると、サンプル周辺にスリップ転位５が発生していることがわかる。これは支持基板１の角度に合わせているため、このトポグラフィも支持基板１の結晶性を評価していることになる。
さらに、今度はθ軸を２．４３度に合わせた後、面内の反りによってずれている角度分の補正を面内回転αとあおり角βを調整して最大強度になるように角度を合せた。その後全面のトポグラフィを撮影した（図５）。図５は、ピーク２に合せて撮影したＸ線トポグラフ図である。この図によると、サンプルのＳＯＩ層２周辺にスリップ転位１０が発生していることがわかる。これは、ＳＯＩ層側の角度に合わせているため、トポグラフィもＳＯＩ側の結晶性を評価していることになる。この実施例では、ＳＯＩ層のスリップ１０は、支持基板に対し、密度も長さも短いことがわかった。このようにして、ＳＯＩ層と支持基板の結晶性を分離して取得した。
【００１６】
その後、図５のピーク２に合せて撮影したＸ線トポグラフィを観察して、その後の半導体装置製造に適したものか否か評価する。
なお、この実施例では、ＳＯＩ基板の周辺部の支持基板が露出している領域にＸ線を入射させたが、本発明では基板裏面や部分ＳＯＩ（支持基板上の一部の領域にＳＯＩ層が形成されている基板）のＳＯＩ層ではない部分でも可能である。部分ＳＯＩは、ＳＯＩ層ではない領域が支持基板のエピタキシャル層で形成されている。したがって、支持基板と同じ結晶方位を持つことが分かっているので、支持基板と同じ角度にＳＯＩ層の回折ピークが得られ、そのため同じ様な操作を行って効果を確認している。
しかし、ＳＩＭＯＸ（１つのシリコンなどの半導体基板に酸素イオンを打ち込んで内部にＳｉＯ2 などからなる絶縁層を形成し、絶縁層より上の半導体層をＳＯＩ層とする構造のＳＯＩ基板）に関しては、イオン注入により内部の絶縁膜を形成しているため、第１の結晶（支持基板）と第２の結晶（ＳＯＩ層）は、全く同じ結晶面をもっているため、Ｘ線での分離はできないので、本発明の対象とはしない。
【００１７】
また、実施例では、Ｘ線源にＣｕＫα1 を用いたが、本発明ではＡｇＫα1 、ＭｏＫα1 、シンクロトロン放射による任意の波長のＸ線でも可能である。また、本発明は、結晶面（Ｂｒａｇｇ反射の指数）を４２２や５１１、２２０、４４０としても可能であり、透過型配置でも反射指数（反射面）を選べば可能である。また、本発明は、ロッキングカーブを取得しなくとも、画像でＸ線の回折強度がわかるＸ線カメラやテレビでも同様の操作をすれば、ＳＯＩ層と支持基板の結晶性が分離して評価できる。また、この実施例では、第１の単結晶のみ露出している領域から先に回折強度を探したが、本発明では第１の単結晶と第２の単結晶の貼り合されている領域から先に回折強度を探しても同様の効果が得られる。
次に、図６乃至図９を参照して第２の実施例を説明する。
図６は、この実施例で用いられるＳＯＩ基板の断面図、図７は、図６のＳＯＩ基板に示される測定点２のロッキングカーブを示す特性図、図８は、図７に示す反射法によるロッキングカーブに示されたピーク強度比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）とＳＯＩ層厚との関係を示す特性図、図９は、透過法によるロッキングカーブに示されたピーク強度比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）とＳＯＩ層厚との関係を示す特性図である。第１の実施例と同様に、図１１に示すＸ線トポグラフ撮影装置がこの実施例のＳＯＩ基板を評価する評価装置として用いられる。
【００１８】
図６に示すように、貼り合せＳＯＩ基板は、シリコンなどの半導体基板からなる支持基板２１、支持基板２１上に形成された活性領域となる半導体層（ＳＯＩ層）２２及び両者の間に介在するシリコン酸化膜などからなる絶縁膜２３から構成されている。
この実施例を説明するために、８インチ径の貼り合せＳＯＩウェーハ（ＳＯＩ基板）を用意する。シリコン半導体からなるＳＯＩ層２２は、０．１、０．２、０．５、１．２、３、４、５μｍ厚、絶縁膜３は、０．２μｍ厚である。Ｘ線ロッキングカーブの測定時の波長は、ＣｕＫα1 を用いた。図６は、測定点での反射面３１１のＸ線入射領域の断面図である。まず、支持基板２１のみが露出している周辺部分のロッキングカーブ（測定点１）をとった。貼り合わせＳＯＩ基板の場合はＳＯＩ層のない周辺部が約５ｍｍあるため、Ｘ線トポグラフィについているスリットを小さくしその領域のみにＸ線が入射するようにした。反射面３１１に合わせ、角度調整をし最大の強度がでるようにθ軸（入射角）、α軸（面内回転）、β軸（あおり角）を合わせた。α軸、β軸が合った状態でθを最大強度のθ軸から±０．５度に振り、ロッキングカーブを取得した。この結果より、支持基板の３１１反射の角度が求まる。
【００１９】
その後、スリットを約３５ｍｍ幅にし、Ｘ線入射光がウェーハ中央部に照射するように、サンプル（ウェーハ）の位置を移動させた。この移動は自動で行なうために、サンプル位置は、先ほどの位置よりＸ軸上で１００ｍｍ移動させた。この場所（測定点２）で、α軸、β軸はそのままにしてθ軸を先ほどと同様にしてロッキングカーブを取得した（図７）。ロッキングカーブでは支持基板２１の第１の結晶面とＳＯＩ層２２の第２の結晶面は異なり、先の実施例と同様に、入射角θの異なる反射ピークが現れた。図８に示す様に、第２の結晶であるＳＯＩ層２２が４μｍでは第１の結晶（支持基板）のピーク強度がバックグラウンド（ＢＧ：ピーク以外のノイズレベルの強度）にほど近くになってしまった。第１の結晶の回折強度Ｉ1 と第２の結晶の回折強度Ｉ2 のピーク比Ｉ2 ／Ｉ1 を図８に示す。Ｘ線入射光の深さと結晶面に応じてＳＯＩ層が厚すぎると、ＳＯＩ層だけの情報しか取得できず、支持基板の結晶性評価ができないことが分かった。図８によれば強度比Ｉ2 ／Ｉ1 は、０．０１より大きく、１００以下が好ましい。
【００２０】
また、図９に示すように、ＳＯＩ層の厚さを０．１、１、１０、３０μｍにした場合のサンプル（ＳＯＩ基板）を用いて透過法によるロッキングカーブを取得し、その強度比Ｉ2 ／Ｉ1 を調べた。この特性図によると、強度比Ｉ2 ／Ｉ1 ＝１０-4〜１０-2間で評価できることが分かった。また、ＳＯＩ層の厚さは、０．１〜２０μｍが適当である。
【００２１】
次に、図１２を参照して第３の実施例を説明する。
図１２は、本発明のＳＯＩ基板の評価方法を用いた半導体装置の製造方法を説明する工程図である。半導体装置は、まず、ＳＯＩ基板を構成するウェーハを貼り付け法により形成する。ウェーハ処理は、２０数枚のウェーハを１ロットとして、第１ロット、第２ロット、第３ロット、・・・と順次処理していく。始めに、必要に応じてウエルを形成する。その後、素子分離領域を形成する。その後、ウェーハのＳＯＩ層の状態を第１及び第２の実施例において説明した本発明の評価装置を用いた評価方法により評価する。この評価は、トランジスタ形成後でも良く、Ｘ線トポグラフを用いてＳＯＩ層の表層状態を評価する。評価が良（ＯＫ）なら次の工程に進む。ＳＯＩ層が不良（ＮＧ）なら条件を調整して次のウェーハの素子分離形成工程以下の処理を行うか、あるいは第２ロットのウェーハにおける素子分離形成工程以下の処理に役立てる。
【００２２】
次に、素子領域にトランジスタを形成する。その後、ウェーハのＳＯＩ層の状態を本発明の評価装置を用いた評価方法により評価する。この評価は、素子分離形成後、トランジスタ形成前でも良く、Ｘ線トポグラフを用いてＳＯＩ層の結晶状態を評価する。評価は、１回でも良いし、２回以上でも良い。評価が良（ＯＫ）なら次の工程に進む。ＳＯＩ層が不良（ＮＧ）なら条件を調整して次のウェーハのトランジスタ形成工程以下の処理を行うか、あるいは第２ロットのウェーハにおけるトランジスタ形成工程以下の処理に役立てる。次に、配線形成工程に進み、さらに工程を進めて製品を完成させる。
【００２３】
以上、貼り合わせＳＯＩ基板を用いた半導体装置を作製する工程において、熱処理をすることによりスリップ転位が発生する。半導体装置として動作するＳＯＩ層にスリップ転位が存在すると、重金属のトラップ後に過大なリーク電流が発生し、半導体装置の動作に不都合を与える。しかし、支持基板にスリップ転位が発生しても直接には半導体装置の動作には影響を与えない。したがって、スリップ転位などの結晶欠陥が支持基板で発生しているか、ＳＯＩ層で発生しているかは半導体装置にとって大きな差である。本発明は、結晶欠陥が支持基板とＳＯＩ層のどちらで発生しいているかを評価することができ、またウェーハのどの領域に発生しているかが容易に確認することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成により、結晶欠陥が支持基板と結晶層のどちらで発生しているかを知ることができ、またウェーハのどの領域に結晶欠陥が発生しているかが確認できるので、結晶層に形成された結晶欠陥が半導体装置の特性に影響を与えるか否かを容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例で用いられるＸ線ロッキングカーブ測定点と角度調整方向を示したＳＯＩ基板の平面図及び断面図。
【図２】図１のＳＯＩ基板に示される測定点１のロッキングカーブを示す特性図。
【図３】図１のＳＯＩ基板に示される測定点２のロッキングカーブを示す特性図。
【図４】図３に示されるロッキングカーブのピーク１に合せて撮影したＸ線トポグラフを示す平面図。
【図５】図３に示されるロッキングカーブのピーク２に合せて撮影したＸ線トポグラフを示す平面図。
【図６】本発明の第２の実施例で用いられるＳＯＩ基板の断面図。
【図７】図６のＳＯＩ基板に示される測定点２のロッキングカーブを示す特性図。
【図８】図７に示す反射法によるロッキングカーブに示されたピーク強度比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）とＳＯＩ層厚との関係を示す特性図。
【図９】透過法によるロッキングカーブに示されたピーク強度比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）とＳＯＩ層厚との関係を示す特性図。
【図１０】本発明に用いるＳＯＩ基板の製造工程を説明する断面図。
【図１１】本発明の第１の実施例で用いられる半導体装置を構成するＳＯＩ基板を観察するＸ線トポグラフ撮影装置の概略断面図。
【図１２】本発明のＳＯＩ基板の評価方法を用いた半導体装置の製造方法を説明する工程図。
【符号の説明】
１、２１・・・支持基板（第１の単結晶）、
２、２２・・・ＳＯＩ層（第２の単結晶）、    ２′・・・半導体基板、
３、２３・・・絶縁膜、    Ｘ線源、    ５、１０・・・スリップ転位、
６・・・Ｘ線フィルム、    ７・・・シンチレーションカウンタ、
８・・・スリット、    ９・・・ＳＯＩ基板、
θ・・・結晶表面に対するＸ線入射角、    α・・・面内回転、
β・・・あおり角。
【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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【図１２】
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