JP2000088782A - 酸化膜欠陥の評価方法および評価装置 - Google Patents
酸化膜欠陥の評価方法および評価装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非破壊でＭＯＳ構造における酸化膜、特にＬ
ＯＣＯＳ端からのリーク箇所を特定する絶縁破壊特性劣
化原因を評価する方法と評価する装置を提供する。 【解決手段】 シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダ
イオードの絶縁破壊特性評価において、絶縁破壊の原因
であるゲート酸化膜の欠陥評価をＯＢＩＣまたはＥＢＩ
Ｃを用いて非破壊で実施する酸化膜欠陥の評価方法、な
らびに酸化膜欠陥の評価装置。
ＯＣＯＳ端からのリーク箇所を特定する絶縁破壊特性劣
化原因を評価する方法と評価する装置を提供する。 【解決手段】 シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダ
イオードの絶縁破壊特性評価において、絶縁破壊の原因
であるゲート酸化膜の欠陥評価をＯＢＩＣまたはＥＢＩ
Ｃを用いて非破壊で実施する酸化膜欠陥の評価方法、な
らびに酸化膜欠陥の評価装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の
半導体装置を作製するのに使用されるシリコンウエーハ
の品質評価に関し、特にはシリコンウエーハ上に作製さ
れたＭＯＳダイオードのゲート酸化膜欠陥の検出、評価
方法および検出、評価装置に関する。
半導体装置を作製するのに使用されるシリコンウエーハ
の品質評価に関し、特にはシリコンウエーハ上に作製さ
れたＭＯＳダイオードのゲート酸化膜欠陥の検出、評価
方法および検出、評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＳ構造における酸化膜の絶縁破壊特
性は、ウエーハ表面近傍の不純物および結晶欠陥の影響
を敏感に受けるために、ウエーハの品質を決める重要な
材料特性である。絶縁破壊特性評価は、シリコンウエー
ハに熱酸化膜を形成し、ゲート酸化膜として、これに多
結晶シリコンか、Ａｌの電極を付けた多数のＭＯＳダイ
オードを作製し、シリコン基板から多数のキャリアが注
入される極性の直流電圧を各ＭＯＳダイオードに印加し
て、電圧ランピング法によりウエーハの絶縁酸化膜の耐
電圧特性を評価した場合に、酸化膜を通して流れる電流
密度がある大きさの時に、該酸化膜にかかる平均電界強
度が８．０ＭＶ／ｃｍ以上を示すＭＯＳダイオードの個
数の、評価総数に対する割合で表している。
性は、ウエーハ表面近傍の不純物および結晶欠陥の影響
を敏感に受けるために、ウエーハの品質を決める重要な
材料特性である。絶縁破壊特性評価は、シリコンウエー
ハに熱酸化膜を形成し、ゲート酸化膜として、これに多
結晶シリコンか、Ａｌの電極を付けた多数のＭＯＳダイ
オードを作製し、シリコン基板から多数のキャリアが注
入される極性の直流電圧を各ＭＯＳダイオードに印加し
て、電圧ランピング法によりウエーハの絶縁酸化膜の耐
電圧特性を評価した場合に、酸化膜を通して流れる電流
密度がある大きさの時に、該酸化膜にかかる平均電界強
度が８．０ＭＶ／ｃｍ以上を示すＭＯＳダイオードの個
数の、評価総数に対する割合で表している。
【０００３】特に、図１に示すような素子分離に使用さ
れているＬＯＣＯＳ構造をもつＭＯＳダイオードは、実
プロセスにより近いため、ＬＯＣＯＳ構造をもつＭＯＳ
ダイオードでの絶縁破壊特性評価の重要性が提案されて
いる（Y.Yoshida,M.Kimura,M.Kume,H.Yamamoto,and H.K
oyama,IEICE Trans. on Electronics,E79-C,192(1996)
）。この中でも、図１（ｂ）に示すようなＬＯＣＯＳ
パターンを多数配列したＭＯＳダイオードによる評価
は、ＬＯＣＯＳ分離端でのストレス等の絶縁破壊特性へ
の影響を評価することができる。
れているＬＯＣＯＳ構造をもつＭＯＳダイオードは、実
プロセスにより近いため、ＬＯＣＯＳ構造をもつＭＯＳ
ダイオードでの絶縁破壊特性評価の重要性が提案されて
いる（Y.Yoshida,M.Kimura,M.Kume,H.Yamamoto,and H.K
oyama,IEICE Trans. on Electronics,E79-C,192(1996)
）。この中でも、図１（ｂ）に示すようなＬＯＣＯＳ
パターンを多数配列したＭＯＳダイオードによる評価
は、ＬＯＣＯＳ分離端でのストレス等の絶縁破壊特性へ
の影響を評価することができる。
【０００４】しかしながら、上述したような絶縁破壊特
性評価は、ウエーハ上の不良箇所をＭＯＳキャパシタで
は検出していながら、ＭＯＳキャパシタ内では不良箇所
が特定できず、酸化膜耐圧不良原因の解明は不可能であ
った。
性評価は、ウエーハ上の不良箇所をＭＯＳキャパシタで
は検出していながら、ＭＯＳキャパシタ内では不良箇所
が特定できず、酸化膜耐圧不良原因の解明は不可能であ
った。
【０００５】この問題を解決するために絶縁破壊特性評
価後、ＥＢＩＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ Ｉｎｄｕ
ｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を使用して絶縁破壊箇所を特
定することが試みられ、発表されているが（M.Tamatsuk
a,S.Oka,H.R.Kirk,and G.A.Rozgonyi,in Diagnostic te
chniques for semiconductor materials and device 19
97,ECS Proceedings,97-12,in pres(1997). 参照）、絶
縁破壊特性評価後は絶縁破壊時に流れる電流により不良
箇所が発熱し、欠陥の原形がなくなることがあり、非破
壊で解析できる方法が求められている。
価後、ＥＢＩＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ Ｉｎｄｕ
ｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を使用して絶縁破壊箇所を特
定することが試みられ、発表されているが（M.Tamatsuk
a,S.Oka,H.R.Kirk,and G.A.Rozgonyi,in Diagnostic te
chniques for semiconductor materials and device 19
97,ECS Proceedings,97-12,in pres(1997). 参照）、絶
縁破壊特性評価後は絶縁破壊時に流れる電流により不良
箇所が発熱し、欠陥の原形がなくなることがあり、非破
壊で解析できる方法が求められている。
【０００６】また、ＬＯＣＯＳ端部には応力が生じ易
く、重金属がトラップされ、ゲートリークやゲート酸化
膜耐圧を劣化させる。このＬＯＣＯＳ端部での絶縁破壊
の原因解明法としては、Ｃｕ析出法が提案されているの
みである（M.Itsumi,O.Nakajima,and K.Minegishi,J.El
ectrochem.Soc.,130,1160(1983).参照) 。この方法によ
れば、ＬＯＣＯＳ端部に多数のＣｕ析出物が、観察され
ることにより、ＬＯＣＯＳ端部には複数の欠陥が存在
し、その位置を特定したことを報告している。
く、重金属がトラップされ、ゲートリークやゲート酸化
膜耐圧を劣化させる。このＬＯＣＯＳ端部での絶縁破壊
の原因解明法としては、Ｃｕ析出法が提案されているの
みである（M.Itsumi,O.Nakajima,and K.Minegishi,J.El
ectrochem.Soc.,130,1160(1983).参照) 。この方法によ
れば、ＬＯＣＯＳ端部に多数のＣｕ析出物が、観察され
ることにより、ＬＯＣＯＳ端部には複数の欠陥が存在
し、その位置を特定したことを報告している。
【０００７】この方法は、酸化膜を形成したウエーハを
下部電極の上に置き、メタノール溶液中このウエーハよ
り数ミリメートル上方の位置に銅製の上部電極をセット
し、上部電極に正電界を印加する方法である。酸化膜に
電流が流れ易い部分があると、その部分に局所的に銅が
析出し、欠陥位置が判るというものである。このように
Ｃｕ析出法においては、一つのＭＯＳキャパシタにおい
てＬＯＣＯＳ端には複数の絶縁破壊原因と考えられるも
のを検出しているが、完全な破壊試験であり、また、絶
縁破壊特性評価との相関も不明なところがあり、酸化膜
の欠陥評価方法として満足し得るものではない。
下部電極の上に置き、メタノール溶液中このウエーハよ
り数ミリメートル上方の位置に銅製の上部電極をセット
し、上部電極に正電界を印加する方法である。酸化膜に
電流が流れ易い部分があると、その部分に局所的に銅が
析出し、欠陥位置が判るというものである。このように
Ｃｕ析出法においては、一つのＭＯＳキャパシタにおい
てＬＯＣＯＳ端には複数の絶縁破壊原因と考えられるも
のを検出しているが、完全な破壊試験であり、また、絶
縁破壊特性評価との相関も不明なところがあり、酸化膜
の欠陥評価方法として満足し得るものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点に鑑みなされたもので、非破壊でＭＯＳ構造におけ
る酸化膜、特にＬＯＣＯＳ端からのリーク箇所を特定す
る絶縁破壊特性劣化原因を評価する方法と評価する装置
を提供することを目的とする。
題点に鑑みなされたもので、非破壊でＭＯＳ構造におけ
る酸化膜、特にＬＯＣＯＳ端からのリーク箇所を特定す
る絶縁破壊特性劣化原因を評価する方法と評価する装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載した発明は、シリコンウエ
ーハ上に作製したＭＯＳダイオードの絶縁破壊特性評価
において、絶縁破壊の原因であるゲート酸化膜の欠陥評
価をＯＢＩＣを用いて非破壊で実施することを特徴とす
る酸化膜欠陥の評価方法である。
め、本発明の請求項１に記載した発明は、シリコンウエ
ーハ上に作製したＭＯＳダイオードの絶縁破壊特性評価
において、絶縁破壊の原因であるゲート酸化膜の欠陥評
価をＯＢＩＣを用いて非破壊で実施することを特徴とす
る酸化膜欠陥の評価方法である。
【００１０】このように、ＭＯＳダイオードのゲート酸
化膜の欠陥評価をＯＢＩＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ
Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を用いて非破壊で
実施することにより、ゲート酸化膜中の電気的欠陥（リ
ーク箇所）を高感度で検出することができ、非破壊で絶
縁破壊の原因解明が容易に行えるようになり、酸化膜の
欠陥を評価する上で極めて有効で適切な方法である。
化膜の欠陥評価をＯＢＩＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ
Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を用いて非破壊で
実施することにより、ゲート酸化膜中の電気的欠陥（リ
ーク箇所）を高感度で検出することができ、非破壊で絶
縁破壊の原因解明が容易に行えるようになり、酸化膜の
欠陥を評価する上で極めて有効で適切な方法である。
【００１１】そして、本発明の請求項２に記載した発明
は、シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダイオードの
絶縁破壊特性評価において、絶縁破壊の原因であるゲー
ト酸化膜の欠陥評価をＥＢＩＣを用いて非破壊で実施す
ることを特徴とする酸化膜欠陥の評価方法である。
は、シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダイオードの
絶縁破壊特性評価において、絶縁破壊の原因であるゲー
ト酸化膜の欠陥評価をＥＢＩＣを用いて非破壊で実施す
ることを特徴とする酸化膜欠陥の評価方法である。
【００１２】このように、ＭＯＳダイオードのゲート酸
化膜の欠陥評価をＥＢＩＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａ
ｍ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を用いて非破壊
で実施することにより、ゲート酸化膜中の電気的リーク
箇所を高感度で検出、特定することができ、非破壊で絶
縁破壊の原因解明が極めて容易になり、酸化膜の欠陥を
評価する上で極めて有効である。
化膜の欠陥評価をＥＢＩＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａ
ｍ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を用いて非破壊
で実施することにより、ゲート酸化膜中の電気的リーク
箇所を高感度で検出、特定することができ、非破壊で絶
縁破壊の原因解明が極めて容易になり、酸化膜の欠陥を
評価する上で極めて有効である。
【００１３】本発明の請求項３に記載した発明は、前記
ＯＢＩＣによる評価が、最上部に多結晶シリコン電極を
有するＬＯＣＯＳ分離構造ＭＯＳキャパシタを作製し、
この電極を通じてレーザービームを走査しながら照射し
てキャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成され
る方向に電圧を印加し、発生する電流を画像処理してＭ
ＯＳキャパシタ全面を評価する酸化膜欠陥の評価方法で
ある。
ＯＢＩＣによる評価が、最上部に多結晶シリコン電極を
有するＬＯＣＯＳ分離構造ＭＯＳキャパシタを作製し、
この電極を通じてレーザービームを走査しながら照射し
てキャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成され
る方向に電圧を印加し、発生する電流を画像処理してＭ
ＯＳキャパシタ全面を評価する酸化膜欠陥の評価方法で
ある。
【００１４】このように、ＯＢＩＣによりＬＯＣＯＳ
（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆ Ｓｉｌｉｃｏ
ｎ）分離構造を有するＭＯＳキャパシタの欠陥を評価す
れば、ゲート酸化膜中および特にＬＯＣＯＳ端近傍の電
気的リーク箇所を高感度で検出、特定することができ、
非破壊で絶縁破壊の原因究明が可能となり、より一層容
易に欠陥を評価することができる。
（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆ Ｓｉｌｉｃｏ
ｎ）分離構造を有するＭＯＳキャパシタの欠陥を評価す
れば、ゲート酸化膜中および特にＬＯＣＯＳ端近傍の電
気的リーク箇所を高感度で検出、特定することができ、
非破壊で絶縁破壊の原因究明が可能となり、より一層容
易に欠陥を評価することができる。
【００１５】そして、請求項４に記載したように、前記
ＥＢＩＣによる評価が、最上部に多結晶シリコン電極を
有するＬＯＣＯＳ分離構造ＭＯＳキャパシタを作製し、
この電極を通じて電子ビームを走査しながら照射してキ
ャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成される方
向に電圧を印加し、発生する電流を画像処理してＭＯＳ
キャパシタ全面を評価する酸化膜欠陥の評価方法であ
る。
ＥＢＩＣによる評価が、最上部に多結晶シリコン電極を
有するＬＯＣＯＳ分離構造ＭＯＳキャパシタを作製し、
この電極を通じて電子ビームを走査しながら照射してキ
ャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成される方
向に電圧を印加し、発生する電流を画像処理してＭＯＳ
キャパシタ全面を評価する酸化膜欠陥の評価方法であ
る。
【００１６】このように、ＥＢＩＣによりＬＯＣＯＳ分
離構造を有するＭＯＳキャパシタの欠陥を評価すれば、
ゲート酸化膜中および特にＬＯＣＯＳ端近傍の電気的リ
ーク箇所を高感度で検出、特定することができ、非破壊
で絶縁破壊の原因究明が可能となり、より一層容易に欠
陥を評価することができる。
離構造を有するＭＯＳキャパシタの欠陥を評価すれば、
ゲート酸化膜中および特にＬＯＣＯＳ端近傍の電気的リ
ーク箇所を高感度で検出、特定することができ、非破壊
で絶縁破壊の原因究明が可能となり、より一層容易に欠
陥を評価することができる。
【００１７】次いで、請求項５に記載したように、前記
ＭＯＳダイオードのＬＯＣＯＳ構造を、ＬＯＣＯＳ端周
辺長とゲート酸化膜面積との比が、ゲート酸化膜面積の
４倍以上とすることができる。このようにＭＯＳキャパ
シタの構造を、（ＬＯＣＯＳ端周辺長／ゲート酸化膜面
積）≧４［ｃｍ-1］とすれば、特にＬＯＣＯＳ端周辺長
さの大きい矩形状のＭＯＳを使用することになり、ＬＯ
ＣＯＳ端部において、非破壊でＯＢＩＣ像あるいはＥＢ
ＩＣ像を明瞭に観察することができる。
ＭＯＳダイオードのＬＯＣＯＳ構造を、ＬＯＣＯＳ端周
辺長とゲート酸化膜面積との比が、ゲート酸化膜面積の
４倍以上とすることができる。このようにＭＯＳキャパ
シタの構造を、（ＬＯＣＯＳ端周辺長／ゲート酸化膜面
積）≧４［ｃｍ-1］とすれば、特にＬＯＣＯＳ端周辺長
さの大きい矩形状のＭＯＳを使用することになり、ＬＯ
ＣＯＳ端部において、非破壊でＯＢＩＣ像あるいはＥＢ
ＩＣ像を明瞭に観察することができる。
【００１８】さらに、請求項６に記載したように、前記
印加電圧を、電界強度で６〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲とす
ることができる。このようにレーザビームまたは電子ビ
ームを照射してキャリアを注入し、シリコン基板に空乏
層が形成される方向に電圧を印加するが、この時の印加
電圧はゲート酸化膜の厚さに応じて決まり、電界強度で
６〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲とするとＯＢＩＣ像、或はＥ
ＢＩＣ像をより一層明確に観察することができる。
印加電圧を、電界強度で６〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲とす
ることができる。このようにレーザビームまたは電子ビ
ームを照射してキャリアを注入し、シリコン基板に空乏
層が形成される方向に電圧を印加するが、この時の印加
電圧はゲート酸化膜の厚さに応じて決まり、電界強度で
６〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲とするとＯＢＩＣ像、或はＥ
ＢＩＣ像をより一層明確に観察することができる。
【００１９】次に本発明の請求項７に記載した発明は、
シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダイオードの絶縁
破壊特性を評価する装置において、少なくとも走査型レ
ーザビーム顕微鏡システム、ＤＣ電源とプローブ、ＯＢ
ＩＣ電流増幅器、ＭＰＵ、ＥＷＳおよび欠陥画像表示Ｃ
ＲＴから構成され、シリコンウエーハにレーザービーム
を走査しながら照射してキャリアを注入し、シリコン基
板に空乏層が形成される方向に電圧を印加し、発生する
電流を画像処理してＭＯＳキャパシタ全面を非破壊で評
価できるものであることを特徴とする酸化膜欠陥の評価
装置である。
シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダイオードの絶縁
破壊特性を評価する装置において、少なくとも走査型レ
ーザビーム顕微鏡システム、ＤＣ電源とプローブ、ＯＢ
ＩＣ電流増幅器、ＭＰＵ、ＥＷＳおよび欠陥画像表示Ｃ
ＲＴから構成され、シリコンウエーハにレーザービーム
を走査しながら照射してキャリアを注入し、シリコン基
板に空乏層が形成される方向に電圧を印加し、発生する
電流を画像処理してＭＯＳキャパシタ全面を非破壊で評
価できるものであることを特徴とする酸化膜欠陥の評価
装置である。
【００２０】このようなＯＢＩＣによる評価装置とすれ
ば、安価に構成できると共に、サンプルを非破壊で評価
できるので、極めて容易に、高感度で欠陥を検出、評価
することができる評価装置となる。
ば、安価に構成できると共に、サンプルを非破壊で評価
できるので、極めて容易に、高感度で欠陥を検出、評価
することができる評価装置となる。
【００２１】そして、本発明の請求項８に記載した発明
は、シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダイオードの
絶縁破壊特性を評価する装置において、少なくとも走査
型電子顕微鏡システム、ＤＣ電源とプローブ、ＥＢＩＣ
電流増幅器、欠陥画像表示ＣＲＴから構成され、シリコ
ンウエーハに電子ビームを走査しながら照射してキャリ
アを注入し、シリコン基板に空乏層が形成される方向に
電圧を印加し、発生する電流を画像処理してＭＯＳキャ
パシタ全面を非破壊で評価できるものであることを特徴
とする酸化膜欠陥の評価装置である。
は、シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダイオードの
絶縁破壊特性を評価する装置において、少なくとも走査
型電子顕微鏡システム、ＤＣ電源とプローブ、ＥＢＩＣ
電流増幅器、欠陥画像表示ＣＲＴから構成され、シリコ
ンウエーハに電子ビームを走査しながら照射してキャリ
アを注入し、シリコン基板に空乏層が形成される方向に
電圧を印加し、発生する電流を画像処理してＭＯＳキャ
パシタ全面を非破壊で評価できるものであることを特徴
とする酸化膜欠陥の評価装置である。
【００２２】このようにＥＢＩＣによる酸化膜欠陥の評
価装置を構成すれば、安価に構成できると共に、サンプ
ルを非破壊で評価できるので、極めて容易に、高感度で
欠陥を検出、評価することができる評価装置となる。
価装置を構成すれば、安価に構成できると共に、サンプ
ルを非破壊で評価できるので、極めて容易に、高感度で
欠陥を検出、評価することができる評価装置となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、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
明はこれらに限定されるものではない。ここで、図１は
本発明の評価の対称となるＭＯＳダイオードの構造を示
す縦断面図である。図２はＯＢＩＣによる酸化膜欠陥の
評価装置、図４はＥＢＩＣによる酸化膜欠陥の評価装置
の各構成例を示す概略図である。
て、添付した図面に基づいて具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。ここで、図１は
本発明の評価の対称となるＭＯＳダイオードの構造を示
す縦断面図である。図２はＯＢＩＣによる酸化膜欠陥の
評価装置、図４はＥＢＩＣによる酸化膜欠陥の評価装置
の各構成例を示す概略図である。
【００２４】先ず、本発明において採用したＯＢＩＣ法
とＥＢＩＣ法を簡単に説明する。ＯＢＩＣ法とは、光に
よって発生したキャリアを検出することである。詳しく
は、半導体の禁制帯エネルギー幅よりも大きいエネルギ
ーを持つ光を照射した時に発生するキャリアを、電流と
して取り出すことで半導体内部の現象を評価する方法で
ある。一方、ＥＢＩＣ法は、上記ＯＢＩＣ法で用いてい
る光の代わりに電子ビームを用いてキャリアを注入し評
価する方法である。
とＥＢＩＣ法を簡単に説明する。ＯＢＩＣ法とは、光に
よって発生したキャリアを検出することである。詳しく
は、半導体の禁制帯エネルギー幅よりも大きいエネルギ
ーを持つ光を照射した時に発生するキャリアを、電流と
して取り出すことで半導体内部の現象を評価する方法で
ある。一方、ＥＢＩＣ法は、上記ＯＢＩＣ法で用いてい
る光の代わりに電子ビームを用いてキャリアを注入し評
価する方法である。
【００２５】図１は、本発明の評価の対称となるＭＯＳ
ダイオードの縦断面図であって、（ａ）は１個のＬＯＣ
ＯＳ構造を有するＭＯＳキャパシタを示し、（ｂ）はＬ
ＯＣＯＳパターンを多数配列したＭＯＳダイオードを表
している。この構造は、べースとなるシリコンウエーハ
（シリコン基板）４の上にゲート酸化膜３を形成し、そ
の上に多結晶シリコンのゲート電極１を設けている。ゲ
ート酸化膜３の両端はいわゆるＬＯＣＯＳ酸化膜２と呼
ばれる酸化膜で、個々のデバイスを電気的に絶縁分離す
る厚い絶縁分離膜である。
ダイオードの縦断面図であって、（ａ）は１個のＬＯＣ
ＯＳ構造を有するＭＯＳキャパシタを示し、（ｂ）はＬ
ＯＣＯＳパターンを多数配列したＭＯＳダイオードを表
している。この構造は、べースとなるシリコンウエーハ
（シリコン基板）４の上にゲート酸化膜３を形成し、そ
の上に多結晶シリコンのゲート電極１を設けている。ゲ
ート酸化膜３の両端はいわゆるＬＯＣＯＳ酸化膜２と呼
ばれる酸化膜で、個々のデバイスを電気的に絶縁分離す
る厚い絶縁分離膜である。
【００２６】図２はＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置
の構成例を示し、主として走査型レーザビーム顕微鏡シ
ステム５、ＯＢＩＣ電流増幅器１２、ＥＷＳ（Ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ Ｗｏｒｋ Ｓｔａｔｉｏｎ）９、欠陥
画像表示ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）
８から構成されている。
の構成例を示し、主として走査型レーザビーム顕微鏡シ
ステム５、ＯＢＩＣ電流増幅器１２、ＥＷＳ（Ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ Ｗｏｒｋ Ｓｔａｔｉｏｎ）９、欠陥
画像表示ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）
８から構成されている。
【００２７】本発明では、評価の対称となる試料ウエー
ハ１３（多数のＭＯＳキャパシタをウエーハ上に作製し
たもの（図１（ｂ）参照））を走査型レーザビーム顕微
鏡５の試料台にセットし、裏面側をＧＮＤ（接地マイナ
ス、ＯＢＩＣ電流増幅器１２の入力側）に、多結晶シリ
コン電極側をプラス電位（ｐ型基板の場合。ｎ型基板で
は多結晶シリコン電極側をマイナス電位とする）が出力
できるようにプローブ１０を通してＤＣ電源１１に接続
する。
ハ１３（多数のＭＯＳキャパシタをウエーハ上に作製し
たもの（図１（ｂ）参照））を走査型レーザビーム顕微
鏡５の試料台にセットし、裏面側をＧＮＤ（接地マイナ
ス、ＯＢＩＣ電流増幅器１２の入力側）に、多結晶シリ
コン電極側をプラス電位（ｐ型基板の場合。ｎ型基板で
は多結晶シリコン電極側をマイナス電位とする）が出力
できるようにプローブ１０を通してＤＣ電源１１に接続
する。
【００２８】次に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長：６３２．
８ｎｍ）を細く絞り、ウエーハ表面をスキャナー６によ
り走査しながら照射してキャリアを注入する。１４はレ
ーザスキャンの範囲を示している。この時、シリコン基
板に空乏層が形成される方向に電圧を印加する。印加電
圧はゲート酸化膜の厚さに応じて決まり、電界強度で６
〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲で電圧を印加し、ＯＢＩＣを観
察する。この時、観察されるＯＢＩＣは通常ＭＯＳキャ
パシタ内の１箇所である。これはＭＯＳキャパシタにキ
ャリアを注入し、電界強度を上げて行くと、酸化膜にト
ンネル電流が流れ始めることに対応している。
８ｎｍ）を細く絞り、ウエーハ表面をスキャナー６によ
り走査しながら照射してキャリアを注入する。１４はレ
ーザスキャンの範囲を示している。この時、シリコン基
板に空乏層が形成される方向に電圧を印加する。印加電
圧はゲート酸化膜の厚さに応じて決まり、電界強度で６
〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲で電圧を印加し、ＯＢＩＣを観
察する。この時、観察されるＯＢＩＣは通常ＭＯＳキャ
パシタ内の１箇所である。これはＭＯＳキャパシタにキ
ャリアを注入し、電界強度を上げて行くと、酸化膜にト
ンネル電流が流れ始めることに対応している。
【００２９】さらに、ＭＯＳキャパシタへの印加電圧を
０からプラス方向へ大きくして行くと、酸化膜にかかる
電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりから、ＭＯＳキャ
パシタ全面から強いＯＢＩＣが観察される。この時発生
する微弱電流をＯＢＩＣ電流増幅器１２で増幅してＭＰ
Ｕ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７
に入力し、スキャナー６を通してＭＰＵ７に入力される
レーザビーム照射位置情報とを合成し、さらにＥＷＳ９
でデータを演算処理して欠陥画像表示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Ｍ
ＯＳキャパシタ内のある部分からのＯＢＩＣ像であるこ
とが確認できる。そのままで１分間観察を続けるとＭＯ
ＳキャパシタのあちらこちらでＯＢＩＣ像１５が観察で
きる（図３（ａ）参照）。この箇所を高倍率で観察する
と、ＬＯＣＯＳ端部であることが判る。
０からプラス方向へ大きくして行くと、酸化膜にかかる
電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりから、ＭＯＳキャ
パシタ全面から強いＯＢＩＣが観察される。この時発生
する微弱電流をＯＢＩＣ電流増幅器１２で増幅してＭＰ
Ｕ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７
に入力し、スキャナー６を通してＭＰＵ７に入力される
レーザビーム照射位置情報とを合成し、さらにＥＷＳ９
でデータを演算処理して欠陥画像表示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Ｍ
ＯＳキャパシタ内のある部分からのＯＢＩＣ像であるこ
とが確認できる。そのままで１分間観察を続けるとＭＯ
ＳキャパシタのあちらこちらでＯＢＩＣ像１５が観察で
きる（図３（ａ）参照）。この箇所を高倍率で観察する
と、ＬＯＣＯＳ端部であることが判る。
【００３０】そしてさらに電界強度を上げて行くと、最
後には酸化膜が絶縁破壊してしまい、この絶縁破壊箇所
に電界が集中してＯＢＩＣ強度が大きくなり、ＭＯＳキ
ャパシタ内の一点のみでＯＢＩＣが観察されることにな
る。
後には酸化膜が絶縁破壊してしまい、この絶縁破壊箇所
に電界が集中してＯＢＩＣ強度が大きくなり、ＭＯＳキ
ャパシタ内の一点のみでＯＢＩＣが観察されることにな
る。
【００３１】一方、図４はＥＢＩＣによる酸化膜欠陥評
価装置の構成例を示し、主として走査型電子顕微鏡シス
テム（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）１６、ＥＢＩＣ電流増幅器１
８、ＳＥＭ用ＣＲＴ１９から構成されている。
価装置の構成例を示し、主として走査型電子顕微鏡シス
テム（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）１６、ＥＢＩＣ電流増幅器１
８、ＳＥＭ用ＣＲＴ１９から構成されている。
【００３２】本発明では、評価の対称となる試料ウエー
ハ１３（多数のＭＯＳキャパシタをウエーハ上に作製し
たもの（図１（ｂ）参照））を、ＳＥＭ１６の試料台に
載せ、裏面側をＧＮＤ（接地マイナス、ＥＢＩＣ電流増
幅器１８の入力側）に、多結晶シリコン電極側をプラス
電位（ｐ型基板の場合。ｎ型基板では多結晶シリコン電
極側をマイナス電位とする）が出力できるようにプロー
ブ１０を通してＤＣ電源１１に接続する。
ハ１３（多数のＭＯＳキャパシタをウエーハ上に作製し
たもの（図１（ｂ）参照））を、ＳＥＭ１６の試料台に
載せ、裏面側をＧＮＤ（接地マイナス、ＥＢＩＣ電流増
幅器１８の入力側）に、多結晶シリコン電極側をプラス
電位（ｐ型基板の場合。ｎ型基板では多結晶シリコン電
極側をマイナス電位とする）が出力できるようにプロー
ブ１０を通してＤＣ電源１１に接続する。
【００３３】次に、ＳＥＭ１６の電子ビーム１７を走査
しながら照射する。ＯＢＩＣの場合と異なり、加速電圧
がパラメータとして加わる。電子ビーム１７によるキャ
リア注入効率の最も良い深さ、すなわち、加速電圧は、
電圧印加により広がる空乏層の巾よりも２倍以上に十分
大きくなるように設定する。この時、ＭＯＳキャパシタ
への印加電圧を０からプラス方向へ大きくして行くと、
酸化膜にかかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりか
ら、ＭＯＳキャパシタ全面から強いＥＢＩＣが観察され
る。この時発生する微弱電流をＥＢＩＣ電流増幅器１８
で増幅し、電子ビーム照射位置情報とを合成してＳＥＭ
用ＣＲＴ１９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キャパシタ内のある部分から
のＥＢＩＣ像であることが確認できる。そのままで１分
間観察を続けるとＭＯＳキャパシタのあちらこちらでＥ
ＢＩＣ像を観察することができる。さらに、この箇所を
高倍率で観察すると、ＬＯＣＯＳ端部であることが判
る。
しながら照射する。ＯＢＩＣの場合と異なり、加速電圧
がパラメータとして加わる。電子ビーム１７によるキャ
リア注入効率の最も良い深さ、すなわち、加速電圧は、
電圧印加により広がる空乏層の巾よりも２倍以上に十分
大きくなるように設定する。この時、ＭＯＳキャパシタ
への印加電圧を０からプラス方向へ大きくして行くと、
酸化膜にかかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりか
ら、ＭＯＳキャパシタ全面から強いＥＢＩＣが観察され
る。この時発生する微弱電流をＥＢＩＣ電流増幅器１８
で増幅し、電子ビーム照射位置情報とを合成してＳＥＭ
用ＣＲＴ１９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キャパシタ内のある部分から
のＥＢＩＣ像であることが確認できる。そのままで１分
間観察を続けるとＭＯＳキャパシタのあちらこちらでＥ
ＢＩＣ像を観察することができる。さらに、この箇所を
高倍率で観察すると、ＬＯＣＯＳ端部であることが判
る。
【００３４】次に、本発明の欠陥評価が非破壊で実施可
能な限界は、ＯＢＩＣ法あるいはＥＢＩＣ法において
も、上述したように、極端に高い電圧を印加してゲート
酸化膜が絶縁破壊を起こさない限り可能であり、印加電
圧を電界強度で６〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲とすることが
できる。このようにレーザビームまたは電子ビームを照
射してキャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成
される方向に電圧を印加するが、この時の印加電圧はゲ
ート酸化膜の厚さに応じて決まり、電界強度で６〜２０
ＭＶ／ｃｍの範囲とするとＯＢＩＣ像、或はＥＢＩＣ像
をより一層明確に観察することができる。
能な限界は、ＯＢＩＣ法あるいはＥＢＩＣ法において
も、上述したように、極端に高い電圧を印加してゲート
酸化膜が絶縁破壊を起こさない限り可能であり、印加電
圧を電界強度で６〜２０ＭＶ／ｃｍの範囲とすることが
できる。このようにレーザビームまたは電子ビームを照
射してキャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成
される方向に電圧を印加するが、この時の印加電圧はゲ
ート酸化膜の厚さに応じて決まり、電界強度で６〜２０
ＭＶ／ｃｍの範囲とするとＯＢＩＣ像、或はＥＢＩＣ像
をより一層明確に観察することができる。
【００３５】さらに、ＭＯＳダイオードのＬＯＣＯＳ構
造を、ＬＯＣＯＳ端周辺長とゲート酸化膜面積との比
が、ゲート酸化膜面積の４倍以上とすることができる。
このようにＭＯＳキャパシタの構造を、（ＬＯＣＯＳ端
周辺長／ゲート酸化膜面積）≧４［ｃｍ-1］とすれば、
特にＬＯＣＯＳ端周辺長さの大きい矩形状のＭＯＳを使
用することになり、ＬＯＣＯＳ端部において、非破壊で
ＯＢＩＣ像あるいはＥＢＩＣ像を明瞭に観察することが
できる。
造を、ＬＯＣＯＳ端周辺長とゲート酸化膜面積との比
が、ゲート酸化膜面積の４倍以上とすることができる。
このようにＭＯＳキャパシタの構造を、（ＬＯＣＯＳ端
周辺長／ゲート酸化膜面積）≧４［ｃｍ-1］とすれば、
特にＬＯＣＯＳ端周辺長さの大きい矩形状のＭＯＳを使
用することになり、ＬＯＣＯＳ端部において、非破壊で
ＯＢＩＣ像あるいはＥＢＩＣ像を明瞭に観察することが
できる。
【００３６】
【実施例】次に、本発明の実施例を挙げて、本発明を詳
細に説明するが、これらは本発明を限定するものではな
い。 （実施例１）［ＯＢＩＣを用いたＬＯＣＯＳ端リーク観
察］ 「重金属（Ｎｉ）汚染ウエーハの評価」試料として用い
たシリコンウエーハは、直径２００ｍｍ、伝導型で、ｐ
／ｐ＋エピタキシャルウエーハ（ボロンドープ）であ
る。重金属汚染は、シリコンウエーハの表面に高純度エ
タノールで希釈したＮｉを含む原子吸光用標準液を滴下
し、エタノールと水分を蒸発させて、Ｎｉ汚染シリコン
ウエーハを作製した。次いで、シリコンウエーハにＬＯ
ＣＯＳ構造で分離したＭＯＳキャパシタを作製する。Ｍ
ＯＳキャパシタのゲート酸化膜厚さは約１０ｎｍとし
た。ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置は、デジタルＯ
ＢＩＣスキャナーＪＤＬＭ−６６０２Ｅ（日本電子
（株）製商品名）を使用した。
細に説明するが、これらは本発明を限定するものではな
い。 （実施例１）［ＯＢＩＣを用いたＬＯＣＯＳ端リーク観
察］ 「重金属（Ｎｉ）汚染ウエーハの評価」試料として用い
たシリコンウエーハは、直径２００ｍｍ、伝導型で、ｐ
／ｐ＋エピタキシャルウエーハ（ボロンドープ）であ
る。重金属汚染は、シリコンウエーハの表面に高純度エ
タノールで希釈したＮｉを含む原子吸光用標準液を滴下
し、エタノールと水分を蒸発させて、Ｎｉ汚染シリコン
ウエーハを作製した。次いで、シリコンウエーハにＬＯ
ＣＯＳ構造で分離したＭＯＳキャパシタを作製する。Ｍ
ＯＳキャパシタのゲート酸化膜厚さは約１０ｎｍとし
た。ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥評価装置は、デジタルＯ
ＢＩＣスキャナーＪＤＬＭ−６６０２Ｅ（日本電子
（株）製商品名）を使用した。
【００３７】多数のＭＯＳキャパシタをウエーハ上に作
製したもの（図１（ｂ）参照）を、図２に示したＯＢＩ
Ｃ評価装置の試料台に載せ、裏面側をＧＮＤ（マイナ
ス、ＯＢＩＣアンプの入力側）に、ポリＳｉ電極側をプ
ラス電位が出力できるように接続する。次に、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザ（波長：６３２．８ｎｍ）を細く絞り、ウエー
ハ表面を走査しながら照射する。この時、ＭＯＳキャパ
シタへの印加電圧を０からプラス方向へ大きくして行く
と、酸化膜にかかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあた
りから、ＭＯＳキャパシタ全面から強いＯＢＩＣが観察
された。感度を調整することでＭＯＳキャパシタ内のあ
る部分からのＯＢＩＣ像であることが確認できた。その
ままで１分間観察を続けるとＭＯＳキャパシタのあちら
こちらでＯＢＩＣ像を観察できるようになった（図３
（ａ）参照）。この箇所を高倍率で観察すると、ＬＯＣ
ＯＳ端部であることが判った。
製したもの（図１（ｂ）参照）を、図２に示したＯＢＩ
Ｃ評価装置の試料台に載せ、裏面側をＧＮＤ（マイナ
ス、ＯＢＩＣアンプの入力側）に、ポリＳｉ電極側をプ
ラス電位が出力できるように接続する。次に、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザ（波長：６３２．８ｎｍ）を細く絞り、ウエー
ハ表面を走査しながら照射する。この時、ＭＯＳキャパ
シタへの印加電圧を０からプラス方向へ大きくして行く
と、酸化膜にかかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあた
りから、ＭＯＳキャパシタ全面から強いＯＢＩＣが観察
された。感度を調整することでＭＯＳキャパシタ内のあ
る部分からのＯＢＩＣ像であることが確認できた。その
ままで１分間観察を続けるとＭＯＳキャパシタのあちら
こちらでＯＢＩＣ像を観察できるようになった（図３
（ａ）参照）。この箇所を高倍率で観察すると、ＬＯＣ
ＯＳ端部であることが判った。
【００３８】（実施例２）［ＯＢＩＣを用いたＬＯＣＯ
Ｓ端リーク観察］ 「重金属汚染の無いウエーハの評価」重金属汚染のない
シリコンウエーハにＬＯＣＯＳ構造で分離したＭＯＳキ
ャパシタを作製した以外は、実施例１と同様の評価条件
と評価装置を用いて観察した。Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波
長：６３２．８ｎｍ）を細く絞り、ウエーハ表面を走査
しながら照射する。この時、ＭＯＳキャパシタへの印加
電圧を０からプラス方向へ大きくして行くと、酸化膜に
かかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりから、ＭＯ
Ｓキャパシタ全面から強いＯＢＩＣが観察された。感度
を調整することでＭＯＳキャパシタ内のある部分からの
ＯＢＩＣ像であることが確認できた。そのままで１分間
観察を続けても、実施例１の重金属汚染ウエーハの場合
と異なり、図３（ｂ）に示したように最初の一点以外に
は観察されなかった。
Ｓ端リーク観察］ 「重金属汚染の無いウエーハの評価」重金属汚染のない
シリコンウエーハにＬＯＣＯＳ構造で分離したＭＯＳキ
ャパシタを作製した以外は、実施例１と同様の評価条件
と評価装置を用いて観察した。Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波
長：６３２．８ｎｍ）を細く絞り、ウエーハ表面を走査
しながら照射する。この時、ＭＯＳキャパシタへの印加
電圧を０からプラス方向へ大きくして行くと、酸化膜に
かかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりから、ＭＯ
Ｓキャパシタ全面から強いＯＢＩＣが観察された。感度
を調整することでＭＯＳキャパシタ内のある部分からの
ＯＢＩＣ像であることが確認できた。そのままで１分間
観察を続けても、実施例１の重金属汚染ウエーハの場合
と異なり、図３（ｂ）に示したように最初の一点以外に
は観察されなかった。
【００３９】実施例１と２から、重金属汚染の有無で、
ＯＢＩＣの観察される場所の個数が異なることが判っ
た。この現象は、重金属汚染ウエーハの場合は、この汚
染種がＬＯＣＯＳ端部の応力集中部にトラップされ、電
気的な欠陥（リークサイト）を形成しているためと考え
られる。
ＯＢＩＣの観察される場所の個数が異なることが判っ
た。この現象は、重金属汚染ウエーハの場合は、この汚
染種がＬＯＣＯＳ端部の応力集中部にトラップされ、電
気的な欠陥（リークサイト）を形成しているためと考え
られる。
【００４０】（実施例３）［ＥＢＩＣを用いたＬＯＣＯ
Ｓ端リーク観察］ 「重金属（Ｎｉ）汚染ウエーハの評価」試料として用い
たシリコンウエーハは、伝導型で、ｐ／ｐ＋エピタキシ
ャルウエーハ（ボロンドープ）。直径２００ｍｍ、厚さ
７２５μｍの単結晶シリコンウエーハを用意した。重金
属汚染は、シリコンウエーハの表面に高純度エタノール
で希釈したＮｉを含む原子吸光用標準液を滴下し、エタ
ノールと水分を蒸発させて、Ｎｉ汚染シリコンウエーハ
を作製した。次いで、シリコンウエーハにＬＯＣＯＳ構
造で分離したＭＯＳキャパシタを作製する。ＭＯＳキャ
パシタのゲート酸化膜厚さは約１０ｎｍとした。
Ｓ端リーク観察］ 「重金属（Ｎｉ）汚染ウエーハの評価」試料として用い
たシリコンウエーハは、伝導型で、ｐ／ｐ＋エピタキシ
ャルウエーハ（ボロンドープ）。直径２００ｍｍ、厚さ
７２５μｍの単結晶シリコンウエーハを用意した。重金
属汚染は、シリコンウエーハの表面に高純度エタノール
で希釈したＮｉを含む原子吸光用標準液を滴下し、エタ
ノールと水分を蒸発させて、Ｎｉ汚染シリコンウエーハ
を作製した。次いで、シリコンウエーハにＬＯＣＯＳ構
造で分離したＭＯＳキャパシタを作製する。ＭＯＳキャ
パシタのゲート酸化膜厚さは約１０ｎｍとした。
【００４１】多数のＭＯＳキャパシタをウエーハ上に作
製したものを、図４に示したＥＢＩＣ評価装置であるＳ
ＥＭの試料台に載せ、裏面側をＧＮＤ（マイナス、ＥＢ
ＩＣアンプの入力側）に、ポリＳｉ電極側をプラス電位
が出力できるように接続する。次に、ＳＥＭの電子ビー
ムを走査しながら照射する。ＯＢＩＣの場合と異なり、
加速電圧がパラメータとして加わる。Ｈ．Ｊ．Ｌｅａｍ
ｙの論文（"Charge collection scanning electron mic
roscopy",J.Appl.Phys.,53,R51,(1982).）にあるよう
に、加速電圧により、電子ビームによるキャリア注入効
率の最も良い深さは異なる。
製したものを、図４に示したＥＢＩＣ評価装置であるＳ
ＥＭの試料台に載せ、裏面側をＧＮＤ（マイナス、ＥＢ
ＩＣアンプの入力側）に、ポリＳｉ電極側をプラス電位
が出力できるように接続する。次に、ＳＥＭの電子ビー
ムを走査しながら照射する。ＯＢＩＣの場合と異なり、
加速電圧がパラメータとして加わる。Ｈ．Ｊ．Ｌｅａｍ
ｙの論文（"Charge collection scanning electron mic
roscopy",J.Appl.Phys.,53,R51,(1982).）にあるよう
に、加速電圧により、電子ビームによるキャリア注入効
率の最も良い深さは異なる。
【００４２】電子ビームによるキャリア注入効率の最も
良い深さ、すなわち、加速電圧は、電圧印加により広が
る空乏層の巾よりも２倍以上に十分大きくなるように設
定する。本実施例では、加速電圧を３０ｋｅＶに設定
（電子ビームによるキャリア注入効率の最も良い深さは
約３μｍ）し、ＭＯＳキャパシタへの印加電圧を０から
プラス方向へ大きくして行くと、酸化膜にかかる電界強
度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりから、ＭＯＳキャパシタ
全面から強いＥＢＩＣが観察された。感度を調整するこ
とでＭＯＳキャパシタ内のある部分からのＥＢＩＣ像で
あることが確認できた。そのままで１分間観察を続ける
とＭＯＳキャパシタのあちらこちらでＥＢＩＣ像が観察
できた。この箇所を高倍率で観察すると、ＬＯＣＯＳ端
部であることが判った。
良い深さ、すなわち、加速電圧は、電圧印加により広が
る空乏層の巾よりも２倍以上に十分大きくなるように設
定する。本実施例では、加速電圧を３０ｋｅＶに設定
（電子ビームによるキャリア注入効率の最も良い深さは
約３μｍ）し、ＭＯＳキャパシタへの印加電圧を０から
プラス方向へ大きくして行くと、酸化膜にかかる電界強
度換算で、５ＭＶ／ｃｍあたりから、ＭＯＳキャパシタ
全面から強いＥＢＩＣが観察された。感度を調整するこ
とでＭＯＳキャパシタ内のある部分からのＥＢＩＣ像で
あることが確認できた。そのままで１分間観察を続ける
とＭＯＳキャパシタのあちらこちらでＥＢＩＣ像が観察
できた。この箇所を高倍率で観察すると、ＬＯＣＯＳ端
部であることが判った。
【００４３】（実施例４）［ＥＢＩＣを用いたＬＯＣＯ
Ｓ端リーク観察］ 「重金属汚染の無いウエーハの評価」重金属汚染のない
シリコンウエーハにＬＯＣＯＳ構造で分離したＭＯＳキ
ャパシタを作製した以外は、実施例３と同様の評価条件
と評価装置を用いて観察した。この時、ＭＯＳキャパシ
タへの印加電圧を０からプラス方向へ大きくして行く
と、酸化膜にかかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあた
りから、ＭＯＳキャパシタ全面から強いＥＢＩＣが観察
された。感度を調整することでＭＯＳキャパシタ内のあ
る部分からのＥＢＩＣ像であることが確認できた。この
ままで１分間観察を続けても、実施例３の重金属汚染ウ
エーハの場合と異なり、最初の一点以外では観察できな
かった。
Ｓ端リーク観察］ 「重金属汚染の無いウエーハの評価」重金属汚染のない
シリコンウエーハにＬＯＣＯＳ構造で分離したＭＯＳキ
ャパシタを作製した以外は、実施例３と同様の評価条件
と評価装置を用いて観察した。この時、ＭＯＳキャパシ
タへの印加電圧を０からプラス方向へ大きくして行く
と、酸化膜にかかる電界強度換算で、５ＭＶ／ｃｍあた
りから、ＭＯＳキャパシタ全面から強いＥＢＩＣが観察
された。感度を調整することでＭＯＳキャパシタ内のあ
る部分からのＥＢＩＣ像であることが確認できた。この
ままで１分間観察を続けても、実施例３の重金属汚染ウ
エーハの場合と異なり、最初の一点以外では観察できな
かった。
【００４４】実施例３と４から、重金属汚染の有無で、
ＥＢＩＣの観察される場所の個数が異なることが判っ
た。この現象は、重金属汚染ウエーハの場合は、この汚
染種がＬＯＣＯＳ端部の応力集中部にトラップされ、電
気的な欠陥（リークサイト）を形成しているためと考え
られる。
ＥＢＩＣの観察される場所の個数が異なることが判っ
た。この現象は、重金属汚染ウエーハの場合は、この汚
染種がＬＯＣＯＳ端部の応力集中部にトラップされ、電
気的な欠陥（リークサイト）を形成しているためと考え
られる。
【００４５】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。
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。
【００４６】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ＭＯＳダイオードのゲート酸化膜中およびＬＯＣＯ
Ｓ端近傍の電気的欠陥を高感度で検出でき、絶縁破壊の
原因究明が容易に行えるようになり、欠陥品質を評価す
る上で極めて有効である。
ば、ＭＯＳダイオードのゲート酸化膜中およびＬＯＣＯ
Ｓ端近傍の電気的欠陥を高感度で検出でき、絶縁破壊の
原因究明が容易に行えるようになり、欠陥品質を評価す
る上で極めて有効である。
【図１】ＭＯＳダイオードの縦断面図である。 （ａ）ＬＯＣＯＳ分離構造を示す。 （ｂ）ＬＯＣＯＳパターンを多数配列したＭＯＳダイオ
ードを示す。
ードを示す。
【図２】ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥の評価装置の概要図
である。
である。
【図３】ＯＢＩＣによる酸化膜欠陥の評価装置で、シリ
コンウエーハにＬＯＣＯＳパターンを多数配列したＭＯ
Ｓダイオードを観察した時に得られたＯＢＩＣ像を示す
図である。 （ａ）重金属で汚染されたシリコンウエーハの場合、 （ｂ）重金属で汚染されていないシリコンウエーハの場
合。
コンウエーハにＬＯＣＯＳパターンを多数配列したＭＯ
Ｓダイオードを観察した時に得られたＯＢＩＣ像を示す
図である。 （ａ）重金属で汚染されたシリコンウエーハの場合、 （ｂ）重金属で汚染されていないシリコンウエーハの場
合。
【図４】ＥＢＩＣによる酸化膜欠陥の評価装置の概要図
である。
である。
１…多結晶シリコンゲート電極、２…ＬＯＣＯＳ酸化
膜、３…ゲート酸化膜、４…シリコンウエーハ、５…走
査型レーザビーム顕微鏡システム、６…スキャナー、７
…ＭＰＵ、８…欠陥画像表示ＣＲＴ、９…ＥＷＳ、１０
…プローブ、１１…ＤＣ電源、１２…ＯＢＩＣ電流増幅
器、１３…試料ウエーハ、１４…レーザスキャンの範
囲、１５…観察されたＬＯＣＯＳ端部でのＯＢＩＣサイ
ト、１６…走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）システム、１７
…電子ビーム、１８…ＥＢＩＣ電流増幅器、１９…ＳＥ
Ｍ用ＣＲＴ。
膜、３…ゲート酸化膜、４…シリコンウエーハ、５…走
査型レーザビーム顕微鏡システム、６…スキャナー、７
…ＭＰＵ、８…欠陥画像表示ＣＲＴ、９…ＥＷＳ、１０
…プローブ、１１…ＤＣ電源、１２…ＯＢＩＣ電流増幅
器、１３…試料ウエーハ、１４…レーザスキャンの範
囲、１５…観察されたＬＯＣＯＳ端部でのＯＢＩＣサイ
ト、１６…走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）システム、１７
…電子ビーム、１８…ＥＢＩＣ電流増幅器、１９…ＳＥ
Ｍ用ＣＲＴ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 剛 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者 岡 哲史 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者 高洲 信一 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号 日本 電子ライオソニック株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダ
イオードの絶縁破壊特性評価において、絶縁破壊の原因
であるゲート酸化膜の欠陥評価をＯＢＩＣを用いて非破
壊で実施することを特徴とする酸化膜欠陥の評価方法。 - 【請求項２】 シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダ
イオードの絶縁破壊特性評価において、絶縁破壊の原因
であるゲート酸化膜の欠陥評価をＥＢＩＣを用いて非破
壊で実施することを特徴とする酸化膜欠陥の評価方法。 - 【請求項３】 前記ＯＢＩＣによる評価が、最上部に多
結晶シリコン電極を有するＬＯＣＯＳ分離構造ＭＯＳキ
ャパシタを作製し、この電極を通じてレーザービームを
走査しながら照射してキャリアを注入し、シリコン基板
に空乏層が形成される方向に電圧を印加し、発生する電
流を画像処理してＭＯＳキャパシタ全面を評価すること
を特徴とする請求項１に記載した酸化膜欠陥の評価方
法。 - 【請求項４】 前記ＥＢＩＣによる評価が、最上部に多
結晶シリコン電極を有するＬＯＣＯＳ分離構造ＭＯＳキ
ャパシタを作製し、この電極を通じて電子ビームを走査
しながら照射してキャリアを注入し、シリコン基板に空
乏層が形成される方向に電圧を印加し、発生する電流を
画像処理してＭＯＳキャパシタ全面を評価することを特
徴とする請求項２に記載した酸化膜欠陥の評価方法。 - 【請求項５】 前記ＭＯＳダイオードのＬＯＣＯＳ構造
を、ＬＯＣＯＳ端周辺長とゲート酸化膜面積との比が、
ゲート酸化膜面積の４倍以上とすることを特徴とする請
求項３または請求項４に記載した酸化膜欠陥の評価方
法。 - 【請求項６】 前記印加電圧を、電界強度で６〜２０Ｍ
Ｖ／ｃｍの範囲とすることを特徴とする請求項３ないし
請求項５のいずれか１項に記載した酸化膜欠陥の評価方
法。 - 【請求項７】 シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダ
イオードの絶縁破壊特性を評価する装置において、少な
くとも走査型レーザビーム顕微鏡システム、ＤＣ電源と
プローブ、ＯＢＩＣ電流増幅器、ＭＰＵ、ＥＷＳおよび
欠陥画像表示ＣＲＴから構成され、シリコンウエーハに
レーザービームを走査しながら照射してキャリアを注入
し、シリコン基板に空乏層が形成される方向に電圧を印
加し、発生する電流を画像処理してＭＯＳキャパシタ全
面を非破壊で評価できるものであることを特徴とする酸
化膜欠陥の評価装置。 - 【請求項８】 シリコンウエーハ上に作製したＭＯＳダ
イオードの絶縁破壊特性を評価する装置において、少な
くとも走査型電子顕微鏡システム、ＤＣ電源とプロー
ブ、ＥＢＩＣ電流増幅器、欠陥画像表示ＣＲＴから構成
され、シリコンウエーハに電子ビームを走査しながら照
射してキャリアを注入し、シリコン基板に空乏層が形成
される方向に電圧を印加し、発生する電流を画像処理し
てＭＯＳキャパシタ全面を非破壊で評価できるものであ
ることを特徴とする酸化膜欠陥の評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10279366A JP2000088782A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 酸化膜欠陥の評価方法および評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10279366A JP2000088782A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 酸化膜欠陥の評価方法および評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088782A true JP2000088782A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17610165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10279366A Withdrawn JP2000088782A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 酸化膜欠陥の評価方法および評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000088782A (ja) |
-
1998
- 1998-09-14 JP JP10279366A patent/JP2000088782A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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