JP2001267385A - 半導体ウエハの評価方法 - Google Patents
半導体ウエハの評価方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＩＭＯＸタイプの半導体ウエハにおける埋
め込み酸化膜中のピンホールを短時間で非常に効率良く
容易に計測し評価することが可能な半導体ウエハの評価
方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１にＢＯＸ酸化膜２が形成
されたＳＯＩ基板１０を準備し、ＳＯＩ基板１０表面の
酸化膜を除去し、ＳＯＩ層３を露出させ、ＳＯＩ層３お
よびＢＯＸ酸化膜２中のピンホール４のシリコン部分を
エッチング除去し、ＢＯＸ酸化膜２中にピンホール５を
形成し、ピンホール５下のシリコン基板１をオーバーエ
ッチングする。その後、オーバーエッチングされた部分
６を含むピンホール５をパーティクル検査機やＳＥＭに
よって計測し評価する。
め込み酸化膜中のピンホールを短時間で非常に効率良く
容易に計測し評価することが可能な半導体ウエハの評価
方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１にＢＯＸ酸化膜２が形成
されたＳＯＩ基板１０を準備し、ＳＯＩ基板１０表面の
酸化膜を除去し、ＳＯＩ層３を露出させ、ＳＯＩ層３お
よびＢＯＸ酸化膜２中のピンホール４のシリコン部分を
エッチング除去し、ＢＯＸ酸化膜２中にピンホール５を
形成し、ピンホール５下のシリコン基板１をオーバーエ
ッチングする。その後、オーバーエッチングされた部分
６を含むピンホール５をパーティクル検査機やＳＥＭに
よって計測し評価する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの評
価方法に関し、特に、ＳＯＩ（Silicon on insulator）
ウエハの埋め込み酸化膜中のピンホールを計測し評価す
る半導体ウエハの評価方法に関するものである。
価方法に関し、特に、ＳＯＩ（Silicon on insulator）
ウエハの埋め込み酸化膜中のピンホールを計測し評価す
る半導体ウエハの評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＩ構造を有する半導体ウエハ（以
下、ＳＯＩウエハという）は、デバイスの高集積化、低
消費電力化、高速化が期待できることから、非常に注目
されている。代表的なＳＯＩウエハとしては、貼り合わ
せタイプとＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxyg
en）タイプがある。中でも、ＳＩＭＯＸタイプのＳＯＩ
ウエハは、ウエハを製造する際の酸素イオン注入時に、
ウエハ表面に付着したパーティクル等の影響により酸素
がウエハ内へ注入されず、埋め込み酸化膜中にシリコン
が部分的に残留してしまうことがある。このように、埋
め込み酸化膜が形成されず、シリコンが残存した部分を
ピンホールという。ピンホールが存在すると、埋め込み
酸化膜耐圧不良が起こることから、デバイスの歩留まり
低下の直接の原因となっている。そこで、ピンホール欠
陥の評価は、ＳＯＩウエハの品質管理項目のひとつとし
て、ＪＥＩＤＡ発行の仕様書（「ＳＯＩウエハ標準仕
様」JEIDA-50-1997）に規定されている。
下、ＳＯＩウエハという）は、デバイスの高集積化、低
消費電力化、高速化が期待できることから、非常に注目
されている。代表的なＳＯＩウエハとしては、貼り合わ
せタイプとＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxyg
en）タイプがある。中でも、ＳＩＭＯＸタイプのＳＯＩ
ウエハは、ウエハを製造する際の酸素イオン注入時に、
ウエハ表面に付着したパーティクル等の影響により酸素
がウエハ内へ注入されず、埋め込み酸化膜中にシリコン
が部分的に残留してしまうことがある。このように、埋
め込み酸化膜が形成されず、シリコンが残存した部分を
ピンホールという。ピンホールが存在すると、埋め込み
酸化膜耐圧不良が起こることから、デバイスの歩留まり
低下の直接の原因となっている。そこで、ピンホール欠
陥の評価は、ＳＯＩウエハの品質管理項目のひとつとし
て、ＪＥＩＤＡ発行の仕様書（「ＳＯＩウエハ標準仕
様」JEIDA-50-1997）に規定されている。
【０００３】社団法人 日本電子工業振興協会（ＪＥＩ
ＤＡ：Japan Electronic IndustrialDevelopment Assoc
iation）では、ピンホール欠陥の評価方法として、Ｃｕ
検出法（Ｃｕデコレーション法）とＭＯＳキャパシタ法
を推奨している。Ｃｕ検出法は、ＣｕＳＯ4溶液を用い
た電気分解により、絶縁性の弱いピンホール上部のＳＯ
Ｉ層にＣｕを析出させ、Ｃｕ析出物を顕微鏡等で計数す
ることにより、埋め込み酸化膜のピンホール密度を求め
る方法である。ＭＯＳキャパシタ法は、ＳＯＩウエハ上
にＭＯＳキャパシタを形成し、耐圧特性値の測定を行な
うことにより、不良キャパシタ率を求める。続いて、Ｍ
ＯＳキャパシタの電極面積と不良キャパシタ率を用い
て、埋め込み酸化膜のピンホール密度を算出する方法で
ある。
ＤＡ：Japan Electronic IndustrialDevelopment Assoc
iation）では、ピンホール欠陥の評価方法として、Ｃｕ
検出法（Ｃｕデコレーション法）とＭＯＳキャパシタ法
を推奨している。Ｃｕ検出法は、ＣｕＳＯ4溶液を用い
た電気分解により、絶縁性の弱いピンホール上部のＳＯ
Ｉ層にＣｕを析出させ、Ｃｕ析出物を顕微鏡等で計数す
ることにより、埋め込み酸化膜のピンホール密度を求め
る方法である。ＭＯＳキャパシタ法は、ＳＯＩウエハ上
にＭＯＳキャパシタを形成し、耐圧特性値の測定を行な
うことにより、不良キャパシタ率を求める。続いて、Ｍ
ＯＳキャパシタの電極面積と不良キャパシタ率を用い
て、埋め込み酸化膜のピンホール密度を算出する方法で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｕ検
出法は、Ｃｕの溶液等を取り扱う電気分解装置が必要で
あるが、デバイスに対するＣｕ汚染が懸念されるため、
半導体製造工場や研究施設では導入が困難である。ＭＯ
Ｓキャパシター法は、評価方法としての精度は高いが、
ウエハ上にデバイスを形成する必要がある。このよう
に、何れの方法も、ウエハの評価を実施するまでの準備
に多くの時間を必要とする。このため、ＳＩＭＯＸタイ
プのＳＯＩウエハにおける埋め込み酸化膜中のピンホー
ルを容易に計測し評価することが可能な半導体ウエハの
評価方法の実現が望まれている。
出法は、Ｃｕの溶液等を取り扱う電気分解装置が必要で
あるが、デバイスに対するＣｕ汚染が懸念されるため、
半導体製造工場や研究施設では導入が困難である。ＭＯ
Ｓキャパシター法は、評価方法としての精度は高いが、
ウエハ上にデバイスを形成する必要がある。このよう
に、何れの方法も、ウエハの評価を実施するまでの準備
に多くの時間を必要とする。このため、ＳＩＭＯＸタイ
プのＳＯＩウエハにおける埋め込み酸化膜中のピンホー
ルを容易に計測し評価することが可能な半導体ウエハの
評価方法の実現が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウエハの
評価方法は、シリコン基板に埋め込み酸化膜が形成され
た基板を準備する工程と、基板表面の酸化膜を除去し、
シリコン層を露出させる工程と、シリコン層および埋め
込み酸化膜中のシリコン部分をエッチング除去し、埋め
込み酸化膜中に開孔部を形成する第１のエッチング工程
と、開孔部下のシリコン基板をエッチング除去する第２
のエッチング工程と、第１、第２のエッチングにより形
成された拡大された開孔部を計測し評価する工程とを有
することを特徴とするものである。
評価方法は、シリコン基板に埋め込み酸化膜が形成され
た基板を準備する工程と、基板表面の酸化膜を除去し、
シリコン層を露出させる工程と、シリコン層および埋め
込み酸化膜中のシリコン部分をエッチング除去し、埋め
込み酸化膜中に開孔部を形成する第１のエッチング工程
と、開孔部下のシリコン基板をエッチング除去する第２
のエッチング工程と、第１、第２のエッチングにより形
成された拡大された開孔部を計測し評価する工程とを有
することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態を示す
説明図である。
説明図である。
【０００７】（１）第１のステップ ＳＩＭＯＸタイプのＳＯＩウエハを準備する。ＳＩＭＯ
ＸタイプのＳＯＩウエハ１０は、シリコン基板１中に埋
め込み酸化膜（ＢＯＸ酸化膜）２を形成することによ
り、ＳＯＩ層３／ＢＯＸ酸化膜２／シリコン基板１構造
から構成される。ＢＯＸ酸化膜２中には、ピンホール４
が存在している。ピンホール４は、シリコン基板１が酸
化されずＢＯＸ酸化膜２中にシリコン（Ｓｉ）が残存し
ている部分である。図１（ａ）。
ＸタイプのＳＯＩウエハ１０は、シリコン基板１中に埋
め込み酸化膜（ＢＯＸ酸化膜）２を形成することによ
り、ＳＯＩ層３／ＢＯＸ酸化膜２／シリコン基板１構造
から構成される。ＢＯＸ酸化膜２中には、ピンホール４
が存在している。ピンホール４は、シリコン基板１が酸
化されずＢＯＸ酸化膜２中にシリコン（Ｓｉ）が残存し
ている部分である。図１（ａ）。
【０００８】（２）第２のステップ ＳＯＩ層３をエッチングにより除去する。ここでは詳細
な説明を省略するが、ＳＯＩ層３表面の図示されない酸
化膜は、あらかじめ除去されている。このときのエッチ
ング溶液としては、アルカリ性エッチング溶液、例え
ば、５〜３９％の濃度のアンモニア水（以下、ＮＨ4Ｏ
Ｈ溶液）を用いる。具体的には、ＳＯＩウエハ１０をＮ
Ｈ4Ｏ溶液中に浸漬するか、あるいは、ＳＯＩウエハ１
０に対して霧状のＮＨ4Ｏ溶液を噴霧することによって
ＳＯＩ層３を除去する。図１（ｂ） （３）第３のステップ 第２のステップによりＳＯＩ層３を除去した後、さら
に、ＮＨ4ＯＨ溶液によるエッチングを継続し、ＢＯＸ
酸化膜２中のピンホール４内のシリコンを除去する。理
解を容易にするために、ピンホール４内のシリコン除去
後をピンホール５と呼ぶ。このとき、ＮＨ4ＯＨ溶液の
エッチング比は、ＢＯＸ酸化膜２としてのシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）に比べてシリコン（Ｓｉ）ほうが非常に
大きいため、ＢＯＸ酸化膜２はエッチングされずピンホ
ール５下のシリコン基板１がオーバーエッチングされ
る。ピンホール５は、オーバーエッチングされた部分６
含んだ結果、拡大したことになる。オーバーエッチング
量を増せば、当然、オーバーエッチングされた部分６は
大きくなるが、ピンホール５の形状や大きさは不変であ
る。図１（ｃ） （４）第４のステップ 次に、パーティクル検査機よって、ピンホール５の計数
および座標情報の検出を行なう。ピンホール５は、孔で
あるため、粒子や欠陥を検出するのと同様にパーティク
ル検査機にて検出することが可能である。また、ピンホ
ール５は、オーバーエッチングにより拡大されているた
め座標情報の検出は非常に容易である。
な説明を省略するが、ＳＯＩ層３表面の図示されない酸
化膜は、あらかじめ除去されている。このときのエッチ
ング溶液としては、アルカリ性エッチング溶液、例え
ば、５〜３９％の濃度のアンモニア水（以下、ＮＨ4Ｏ
Ｈ溶液）を用いる。具体的には、ＳＯＩウエハ１０をＮ
Ｈ4Ｏ溶液中に浸漬するか、あるいは、ＳＯＩウエハ１
０に対して霧状のＮＨ4Ｏ溶液を噴霧することによって
ＳＯＩ層３を除去する。図１（ｂ） （３）第３のステップ 第２のステップによりＳＯＩ層３を除去した後、さら
に、ＮＨ4ＯＨ溶液によるエッチングを継続し、ＢＯＸ
酸化膜２中のピンホール４内のシリコンを除去する。理
解を容易にするために、ピンホール４内のシリコン除去
後をピンホール５と呼ぶ。このとき、ＮＨ4ＯＨ溶液の
エッチング比は、ＢＯＸ酸化膜２としてのシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）に比べてシリコン（Ｓｉ）ほうが非常に
大きいため、ＢＯＸ酸化膜２はエッチングされずピンホ
ール５下のシリコン基板１がオーバーエッチングされ
る。ピンホール５は、オーバーエッチングされた部分６
含んだ結果、拡大したことになる。オーバーエッチング
量を増せば、当然、オーバーエッチングされた部分６は
大きくなるが、ピンホール５の形状や大きさは不変であ
る。図１（ｃ） （４）第４のステップ 次に、パーティクル検査機よって、ピンホール５の計数
および座標情報の検出を行なう。ピンホール５は、孔で
あるため、粒子や欠陥を検出するのと同様にパーティク
ル検査機にて検出することが可能である。また、ピンホ
ール５は、オーバーエッチングにより拡大されているた
め座標情報の検出は非常に容易である。
【０００９】（５）第５のステップ 最後に、第４のステップで得られた座標情報を用いて、
ピンホール５の観察を行なう。ピンホール５の観察は、
例えば、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanningelectron
microscope）により行い、ピンホール５の形状やサイ
ズ等を評価する。
ピンホール５の観察を行なう。ピンホール５の観察は、
例えば、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanningelectron
microscope）により行い、ピンホール５の形状やサイ
ズ等を評価する。
【００１０】本発明の第１の実施形態によれば、ピンホ
ール内のシリコンを除去してピンホールを孔形状にし、
さらに、ピンホール下のシリコン層をオーバーエッチン
グしたので、パーティクル検査機による計数および座標
情報の検出が可能である。この結果、短時間で非常に効
率の良い半導体ウエハの評価方法を実現することでき
る。
ール内のシリコンを除去してピンホールを孔形状にし、
さらに、ピンホール下のシリコン層をオーバーエッチン
グしたので、パーティクル検査機による計数および座標
情報の検出が可能である。この結果、短時間で非常に効
率の良い半導体ウエハの評価方法を実現することでき
る。
【００１１】第２の実施形態 図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態を示す
説明図である。第１の実施形態との違いは、第２のステ
ップにある。本実施形態は、ＳＯＩ層３を化学的機械的
研磨法（ＣＭＰ：Chemical-Mechanical Polishing）に
より除去することにある。第１の実施形態と同じ構成に
ついては、同一の符号を付けるとともに、詳細な説明を
省略する。また、第３、第４のステップは、第１の実施
形態と同一であるため、説明を省略する。
説明図である。第１の実施形態との違いは、第２のステ
ップにある。本実施形態は、ＳＯＩ層３を化学的機械的
研磨法（ＣＭＰ：Chemical-Mechanical Polishing）に
より除去することにある。第１の実施形態と同じ構成に
ついては、同一の符号を付けるとともに、詳細な説明を
省略する。また、第３、第４のステップは、第１の実施
形態と同一であるため、説明を省略する。
【００１２】（１）第１のステップ ＳＩＭＯＸタイプのＳＯＩウエハを準備する。ＳＩＭＯ
ＸタイプのＳＯＩウエハ２０は、シリコン基板１中にＢ
ＯＸ酸化膜２を形成することにより、ＳＯＩ層３／ＢＯ
Ｘ酸化膜２／シリコン基板１構造から構成される。ＢＯ
Ｘ酸化膜２中には、ピンホール４が存在している。ピン
ホール４は、シリコン基板１が酸化されずＢＯＸ酸化膜
２中にシリコンが残存している部分である。また、ＳＯ
Ｉウエハ２０の表面には、パーティクル７が存在してい
る。図２（ａ）。
ＸタイプのＳＯＩウエハ２０は、シリコン基板１中にＢ
ＯＸ酸化膜２を形成することにより、ＳＯＩ層３／ＢＯ
Ｘ酸化膜２／シリコン基板１構造から構成される。ＢＯ
Ｘ酸化膜２中には、ピンホール４が存在している。ピン
ホール４は、シリコン基板１が酸化されずＢＯＸ酸化膜
２中にシリコンが残存している部分である。また、ＳＯ
Ｉウエハ２０の表面には、パーティクル７が存在してい
る。図２（ａ）。
【００１３】（２）第２のステップ ＳＯＩ層３をＣＭＰにより除去する。このとき、ＳＯＩ
層３表面の図示されない酸化膜は、同時に除去される。
エッチングよってＳＯＩ層３を除去すると、ＳＯＩウエ
ハ２０表面のパーティクル７に起因するエッチング残さ
が生じてしまうことがある。これに対して、ＣＭＰ法を
用いれば、ＳＯＩ層３と同時にＳＯＩウエハ２０表面の
パーティクル７も除去することができるので、エッチン
グ時にパーティクル７に起因するエッチング残さが生じ
ない。言い換えれば、説明を省略する第３のステップ後
のＢＯＸ酸化膜２には、ピンホール５以外の凹部や凸部
は形成されない。図２（ｂ）、（ｃ） したがって、ピンホール５の孔だけをパーティクル検査
機によって計測することができるため、ＳＥＭ等による
更なる観察ステップを必要としない。
層３表面の図示されない酸化膜は、同時に除去される。
エッチングよってＳＯＩ層３を除去すると、ＳＯＩウエ
ハ２０表面のパーティクル７に起因するエッチング残さ
が生じてしまうことがある。これに対して、ＣＭＰ法を
用いれば、ＳＯＩ層３と同時にＳＯＩウエハ２０表面の
パーティクル７も除去することができるので、エッチン
グ時にパーティクル７に起因するエッチング残さが生じ
ない。言い換えれば、説明を省略する第３のステップ後
のＢＯＸ酸化膜２には、ピンホール５以外の凹部や凸部
は形成されない。図２（ｂ）、（ｃ） したがって、ピンホール５の孔だけをパーティクル検査
機によって計測することができるため、ＳＥＭ等による
更なる観察ステップを必要としない。
【００１４】本発明の第２の実施形態によれば、ＳＯＩ
層の除去をＣＭＰ法によって行なうことにより、ＳＥＭ
等による観察ステップ（第１の実施形態における第５の
ステップ）を省略した半導体ウエハの評価方法を提供す
ることができる。
層の除去をＣＭＰ法によって行なうことにより、ＳＥＭ
等による観察ステップ（第１の実施形態における第５の
ステップ）を省略した半導体ウエハの評価方法を提供す
ることができる。
【００１５】第３の実施形態 図３は、本発明の第３の実施形態を示す説明図である。
図４は、本発明の第３の実施形態を示すフローチャート
である。本実施形態は、パーティクル検査機やＳＥＭに
よる計測／評価後、さらに、水銀プローブ法によって耐
圧特性値の測定を行ない、電気的にピンホール密度を求
めるものである。
図４は、本発明の第３の実施形態を示すフローチャート
である。本実施形態は、パーティクル検査機やＳＥＭに
よる計測／評価後、さらに、水銀プローブ法によって耐
圧特性値の測定を行ない、電気的にピンホール密度を求
めるものである。
【００１６】水銀プローブ方法について、簡単に説明す
る。水銀プローブ法は、水銀プローブ３４を電極として
計測を行なう方法であり、先端に水銀３３が液状に実装
された水銀プローブ３４を用いる。まず最初に、測定対
象であるＢＯＸ酸化膜３２に水銀プローブ３４をあてが
い、水銀プローブ３４の先端の水銀３３をＢＯＸ酸化膜
３２にコンタクトさせる。すると、ＢＯＸ酸化膜３２の
ピンホール３５では、水銀３３がピンホール３５の孔内
に侵入しシリコン基板１にコンタクトする。この結果、
ピンホール３５においては導通してしまうため耐圧は得
られず、一方、ＢＯＸ酸化膜３２は導通しないため耐圧
が得られることになる。
る。水銀プローブ法は、水銀プローブ３４を電極として
計測を行なう方法であり、先端に水銀３３が液状に実装
された水銀プローブ３４を用いる。まず最初に、測定対
象であるＢＯＸ酸化膜３２に水銀プローブ３４をあてが
い、水銀プローブ３４の先端の水銀３３をＢＯＸ酸化膜
３２にコンタクトさせる。すると、ＢＯＸ酸化膜３２の
ピンホール３５では、水銀３３がピンホール３５の孔内
に侵入しシリコン基板１にコンタクトする。この結果、
ピンホール３５においては導通してしまうため耐圧は得
られず、一方、ＢＯＸ酸化膜３２は導通しないため耐圧
が得られることになる。
【００１７】第１の実施形態、もしくは、第２の実施形
態と同様のステップを施したＳＯＩウエハ３０を準備す
る（ステップ１０１）。水銀プローブ法により、ＳＯＩ
ウエハ３０上の数十〜数百点における耐圧特性値を測定
する（ステップ１０２）。このとき、耐圧が得られなか
った測定点（耐圧Ａモード不良）は、ピンホールである
と考えられる。なぜなら、水銀３３がピンホール３５を
介してシリコン基板３１と接触したため、耐圧が得られ
なかったと考えられるからである。
態と同様のステップを施したＳＯＩウエハ３０を準備す
る（ステップ１０１）。水銀プローブ法により、ＳＯＩ
ウエハ３０上の数十〜数百点における耐圧特性値を測定
する（ステップ１０２）。このとき、耐圧が得られなか
った測定点（耐圧Ａモード不良）は、ピンホールである
と考えられる。なぜなら、水銀３３がピンホール３５を
介してシリコン基板３１と接触したため、耐圧が得られ
なかったと考えられるからである。
【００１８】水銀プローブ法による測定した、総測定点
数に対する耐圧Ａモード不良点数によって、耐圧不良率
ｆを算出する（ステップ１０３）。そして、自然対数
ｅ、耐圧不良率ｆ、水銀プローブ３４の断面積Ａを用
い、ピンホール３５の密度Ｄを求める（ステップ１０
４）。ピンホール３５の密度Ｄは、次の式であらわされ
る。
数に対する耐圧Ａモード不良点数によって、耐圧不良率
ｆを算出する（ステップ１０３）。そして、自然対数
ｅ、耐圧不良率ｆ、水銀プローブ３４の断面積Ａを用
い、ピンホール３５の密度Ｄを求める（ステップ１０
４）。ピンホール３５の密度Ｄは、次の式であらわされ
る。
【００１９】ｆ＝１−ｅ（−ＡＤ） 本発明の第３の実施形態によれば、従来のＭＯＳキャパ
シタ法による耐圧特性値の測定に比較し、ＭＯＳキャパ
シタを形成する際のプロセスの影響を伴うことなく、容
易にピンホールを計測し評価することが可能となる。
シタ法による耐圧特性値の測定に比較し、ＭＯＳキャパ
シタを形成する際のプロセスの影響を伴うことなく、容
易にピンホールを計測し評価することが可能となる。
【００２０】第４の実施形態 図５は、本発明の第４の実施形態を示す説明図である。
本実施形態は、ＳＯＩ層を除去したＳＯＩウエハ５０を
準備し、水銀プローブ法による耐圧特性値の測定を行な
うことを特徴とする。水銀プローブ法により、ＳＯＩウ
エハ３０上の数十〜数百点における耐圧特性値を測定す
る。このとき、水銀プローブ法により、耐圧が得られな
かった測定点（耐圧Ａモード不良）がピンホールである
ことは先に説明した。数十〜数百の測定点のうち、耐圧
Ａモード不良である測定点以外の測定点において、耐圧
特性値の小さい点（耐圧Ｂモード不良）と真正破壊点
（耐圧Ｃモード）を検出することができる。この検出結
果を用いて、ＳＯＩウエハ５０上の耐圧特性分布を得る
ことができる。このとき、耐圧Ｂモード不良は、シリコ
ン基板５１まで完全に貫通していないピンホール５６
（シリコンアイランド５７を含む）として、また、耐圧
Ｃモードは、ＢＯＸ酸化膜５２の耐圧特性値として検出
できたことになる。
本実施形態は、ＳＯＩ層を除去したＳＯＩウエハ５０を
準備し、水銀プローブ法による耐圧特性値の測定を行な
うことを特徴とする。水銀プローブ法により、ＳＯＩウ
エハ３０上の数十〜数百点における耐圧特性値を測定す
る。このとき、水銀プローブ法により、耐圧が得られな
かった測定点（耐圧Ａモード不良）がピンホールである
ことは先に説明した。数十〜数百の測定点のうち、耐圧
Ａモード不良である測定点以外の測定点において、耐圧
特性値の小さい点（耐圧Ｂモード不良）と真正破壊点
（耐圧Ｃモード）を検出することができる。この検出結
果を用いて、ＳＯＩウエハ５０上の耐圧特性分布を得る
ことができる。このとき、耐圧Ｂモード不良は、シリコ
ン基板５１まで完全に貫通していないピンホール５６
（シリコンアイランド５７を含む）として、また、耐圧
Ｃモードは、ＢＯＸ酸化膜５２の耐圧特性値として検出
できたことになる。
【００２１】本発明の第４の実施形態では、耐圧Ａモー
ド不良だけでなく、耐圧Ｂモード不良やＢＯＸ酸化膜の
真正耐圧特性値をも計測し評価することが可能である。
ド不良だけでなく、耐圧Ｂモード不良やＢＯＸ酸化膜の
真正耐圧特性値をも計測し評価することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】第１の発明は、ピンホール内のシリコン
を除去してピンホールを孔形状にし、さらに、ピンホー
ル下のシリコン層をオーバーエッチングしたので、従来
の各評価方法に比べて、半導体ウエハ、特に、ＳＩＭＯ
Ｘタイプの半導体ウエハにおける埋め込み酸化膜中のピ
ンホールを短時間で非常に効率良くに容易に計測し評価
することが可能である。
を除去してピンホールを孔形状にし、さらに、ピンホー
ル下のシリコン層をオーバーエッチングしたので、従来
の各評価方法に比べて、半導体ウエハ、特に、ＳＩＭＯ
Ｘタイプの半導体ウエハにおける埋め込み酸化膜中のピ
ンホールを短時間で非常に効率良くに容易に計測し評価
することが可能である。
【００２３】第２の発明は、第１の発明に水銀プローブ
法を組み合わせることにより、半導体ウエハにおけるピ
ンホール密度を求めることができる。さらに、ピンホー
ルを示す耐圧Ａモード不良の検出、シリコン基板まで完
全に貫通していないピンホールを示す耐圧Ｂモード不良
の検出、ＢＯＸ酸化膜の真正耐圧特性値の計測が可能で
ある。
法を組み合わせることにより、半導体ウエハにおけるピ
ンホール密度を求めることができる。さらに、ピンホー
ルを示す耐圧Ａモード不良の検出、シリコン基板まで完
全に貫通していないピンホールを示す耐圧Ｂモード不良
の検出、ＢＯＸ酸化膜の真正耐圧特性値の計測が可能で
ある。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示すフローチャート
である。
である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す説明図である。
１、３１、５１ シリコン基板 ２、３２、５２ ＢＯＸ酸化膜 ３、３３ ＳＯＩ層 ４、５、３５、５５ ピンホール ６ オーバーエッ
チング部分 １０、２０、３０、５０ ＳＯＩウエハ ３３、５３ 水銀 ３４、５４ 水銀プローブ
チング部分 １０、２０、３０、５０ ＳＯＩウエハ ３３、５３ 水銀 ３４、５４ 水銀プローブ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｒ 31/16 Ｈ０１Ｌ 27/12 Ｅ Ｈ０１Ｌ 27/12 Ｔ Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｇ Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 GA01 GA06 KA03 LA11 MA05 RA01 RA02 RA04 RA20 2G015 AA24 BA03 CA06 4M106 AA01 BA10 BA12 BA14 BA20 CA45 CA50 DH01 DH12 DH16 DH24 DH33 DH50 DH55 DH57 DJ39
Claims (20)
- 【請求項１】 シリコン基板に埋め込み酸化膜が形成さ
れた基板を準備する工程と、 前記基板表面の酸化膜を除去し、シリコン層を露出させ
る工程と、 前記シリコン層および前記埋め込み酸化膜中のシリコン
部分をエッチング除去し、前記埋め込み酸化膜中に開孔
部を形成する第１のエッチング工程と、 前記開孔部下の前記シリコン基板の一部をエッチング除
去する第２のエッチング工程と、 前記第１、第２のエッチングにより形成された拡大され
た開孔部を計測し評価する工程とを有することを特徴と
する半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項２】 前記第１、第２のエッチングは、同じエ
ッチング溶液を使用し連続して行われることを特徴とす
る請求項１記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項３】 前記エッチング溶液は、アンモニア水溶
液（ＮＨ4ＯＨ ）であることを特徴とする請求項２記載
の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項４】 前記第１、第２のエッチングは、同じエ
ッチング溶液に浸漬することを特徴とする請求項１記載
の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項５】 前記第１、第２のエッチングは、同じエ
ッチング溶液を霧状に噴霧することを特徴とする請求項
１記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項６】 前記拡大された開孔部を計測し評価する
工程は、パーティクル検査機およびＳＥＭにより行なう
ことを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの評価方
法。 - 【請求項７】 前記パーティクル検査機によって前記拡
大された開孔部の計数および座標情報の検出を行なうと
ともに、 前記ＳＥＭによって前記拡大された開孔部の形状やサイ
ズを評価することを特徴とする請求項１記載の半導体ウ
エハの評価方法。 - 【請求項８】 請求項１記載の半導体ウエハの評価方法
は、さらに、 水銀プローブ法により、前記拡大された開孔部を含む領
域の所定数の点における耐圧特性値を測定する工程と、 前記測定結果により、半導体ウエハにおける前記拡大さ
れた開孔部の密度を算出する工程を含むことを特徴とす
る半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の半導体ウエハの評価方法
は、さらに、 水銀プローブ法により、前記拡大された開孔部を含む領
域の所定数の点における耐圧特性値を測定する工程と、 前記測定結果により、前記埋め込み酸化膜における耐圧
Ａモード不良と耐圧Ｂモード不良の検出する工程を含む
ことを特徴とする半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１０】 シリコン基板に埋め込み酸化膜が形成
された基板を準備する工程と、 前記基板表面の酸化膜を除去し、シリコン層を露出させ
る工程と、 前記シリコン層を除去し、前記埋め込み酸化膜を露出さ
せる研磨工程と、 前記埋め込み酸化膜中のシリコン部分をエッチング除去
し、前記埋め込み酸化膜中に開孔部を形成する第１のエ
ッチング工程と、 前記開孔部下の前記シリコン基板の一部をエッチング除
去する第２のエッチング工程と、 前記第１、第２のエッチングにより形成された拡大され
た開孔部を計測し評価する工程とを有することを特徴と
する半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１１】 前記研磨工程は、ＣＭＰ法により行な
うことを特徴とする請求項１０記載の半導体ウエハの評
価方法。 - 【請求項１２】 前記第１、第２のエッチングは、同じ
エッチング溶液を使用し連続して行われることを特徴と
する請求項１０記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１３】 前記エッチング溶液は、アンモニア水
溶液（ＮＨ4ＯＨ）であることを特徴とする請求項１２
記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１４】 前記第１、第２のエッチングは、同じ
エッチング溶液に浸漬することを特徴とする請求項１０
記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１５】 前記第１、第２のエッチングは、同じ
エッチング溶液を霧状に噴霧することを特徴とする請求
項１０記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１６】 前記拡大された開孔部を計測し評価す
る工程は、パーティクル検査機により行なうことを特徴
とする請求項１０記載の半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１７】 前記パーティクル検査機によって前記
拡大された開孔部の計数および座標情報の検出を行なう
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体ウエハの評価
方法。 - 【請求項１８】 請求項１０記載の半導体ウエハの評価
方法は、さらに、 水銀プローブ法により、前記拡大された開孔部を含む領
域の所定数の点における耐圧特性値を測定する工程と、 前記測定結果により、半導体ウエハにおける前記拡大さ
れた開孔部の密度を算出する工程を含むことを特徴とす
る半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項１９】 請求項１０記載の半導体ウエハの評価
方法は、さらに、 水銀プローブ法により、前記拡大された開孔部を含む領
域の所定数の点における耐圧特性値を測定する工程と、 前記測定結果により、前記埋め込み酸化膜における耐圧
Ａモード不良と耐圧Ｂモード不良の検出する工程を含む
ことを特徴とする半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項２０】 シリコン基板に埋め込み酸化膜が形成
された基板を準備する工程と、 前記基板表面の酸化膜を除去し、シリコン層を露出させ
る工程と、 前記シリコン層を除去し、前記埋め込み酸化膜を露出さ
せる工程と、 水銀プローブ法により、前記埋め込み酸化膜中のシリコ
ン部分を含む領域の所定数の点における耐圧特性値を測
定する工程と、 前記測定結果により、前記埋め込み酸化膜における耐圧
Ａモード不良と耐圧Ｂモード不良の検出する工程を含む
ことを特徴とする半導体ウエハの評価方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2000078235A JP3685678B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 半導体ウエハの評価方法 |
| US09/612,436 US6225137B1 (en) | 2000-03-21 | 2000-07-07 | Semiconductor wafer evaluation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000078235A JP3685678B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 半導体ウエハの評価方法 |
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| JP2000078235A Expired - Fee Related JP3685678B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 半導体ウエハの評価方法 |
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2000
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