JP4379597B2 - Soiウエーハの評価方法 - Google Patents
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このようにコロナ放電処理でSOI層表面に載上させる電荷を正電荷とすることにより、例えばウエーハ表面を曝露する電荷を帯びたガスとしてH+のような水素イオンを用いることができる。コロナ放電処理の際に、この水素イオンがコロナチャージ電極から放出されると、空気中の水分(H2O)が水素イオンの周囲に集まり、(H2O)nH+の形となり、SOI層表面に正電荷として載上される。水素イオンと結合する水分は空気中に大量に存在しているため、コロナ放電処理を行うためにわざわざ専用のチャンバを用いる必要がなく、より簡便にSOI層表面に電荷を載上させることができる。
このようにコロナ放電処理でSOI層表面に載上させる電荷量を500nC/cm2以上50000nC/cm2以下とすることにより、フッ酸洗浄処理を行ったSOI層表面の電荷状態を短時間で、非常に効果的に安定させることができる。
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、コロナ放電処理を行うことにより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の生じ易く、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。
このように、フッ酸洗浄処理による自然酸化膜の除去後、コロナ放電処理を行う前に、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。
このように、フッ酸洗浄処理後、SOIウエーハにコロナ放電処理を行ってSOI層表面に負電荷を載上させることにより、電子側のVG−ID特性を測定する前に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ので、電子側の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、それによって、電子移動度や界面準位密度の評価を一層高精度に行うことができる。
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。
尚、上記の電子側のVG−ID特性の測定(工程D)及び電子移動度/界面準位密度の評価(工程E)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。
尚、上記の正孔側のVG−ID特性の測定(工程G)及び正孔移動度/電荷密度の評価(工程H)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。
例えば、SOIウエーハにおける電子移動度、界面準位密度、正孔移動度、BOX層電荷密度の評価をより低コストで行う必要がある場合であれば、例えば図1の工程Cに示した負電荷のコロナ放電処理を省略して、フッ酸洗浄処理後すぐに電子側のVG−ID特性を測定しても良い。この負電荷のコロナ放電処理を行うには、前述のようにコロナチャージ装置の周囲に炭酸ガス(例えばCO2 −)を充満させるための密閉チャンバーを必要とするので、この工程を省略することにより装置製造コストを大幅に下げることが可能となる。また、電子側のVG−ID特性は、自然酸化膜除去後すぐに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。さらに、場合によっては、図1の工程Cのコロナ放電処理において、負電荷ではなく正電荷をSOI層表面に載上させることもできる。
(実施例)
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、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。
したがって、この実施例で行ったSOIウエーハの評価では、SOIウエーハにフッ酸洗浄処理を行ってから、約4時間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。
比較例1として、実施例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。
比較例2として、実施例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。
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、
11…コロナチャージ装置、 12…ステージ、 13…電荷発生部、
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。
Claims (6)
- 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ウエーハにコロナ放電処理を行うことにより該SOIウエーハのSOI層表面に電荷を載上させ、その後、該コロナ放電処理した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。
- 前記コロナ放電処理でSOIウエーハのSOI層表面に載上させる電荷を正電荷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。
- 前記コロナ放電処理でSOI層表面に載上させる電荷量を、500nC/cm2以上50000nC/cm2以下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SOIウエーハの評価方法。
- 前記コロナ放電処理した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3のいずれか一項に記載のSOIウエーハの評価方法。
- 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、前記コロナ放電処理を行う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。
- 前記フッ酸洗浄処理を行った後、SOIウエーハに水銀プローブを接触させて電子側のVG−ID特性を測定する前に、該SOIウエーハにコロナ放電処理を行ってSOI層表面に負電荷を載上させることを特徴とする請求項5に記載のSOIウエーハの評価方法。
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