JP2007220946A - Evaluation method of soi wafer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method that dispenses with a large-scale apparatus and a number of processes, such as a photolithography process, and can accurately and easily measure the electric characteristics of an SOI wafer, such as electron mobility, interface level density, hole mobility, and BOX layer charge density. <P>SOLUTION: In the method for evaluating the electric characteristics of the SOI wafer using a mercury electrode, the mercury electrode is brought into contact with the SOI wafer, a drain current is measured by changing a gate voltage, the relationship between the gate voltage and the drain current is obtained, the gate voltage is applied by expanding an application range for changing the gate voltage as compared with that required for calculating electric characteristics when calculating the electric characteristics from the relationship between the gate voltage and the drain current, at least the drain current in the application range required for calculating the electric characteristics is measured, and the electric characteristics are calculated from the relationship between the gate voltage and the drain current. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水銀電極を用いてSOIウエーハを評価する方法に関し、特にはSOIウエーハのシリコン活性層及びシリコン活性層と埋め込み酸化層との界面の評価を行うSOIウエーハの評価方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating an SOI wafer using a mercury electrode, and more particularly, to an SOI wafer evaluation method for evaluating the silicon active layer of the SOI wafer and the interface between the silicon active layer and the buried oxide layer.

近年、電気的に絶縁性のあるシリコン酸化膜の上にシリコン活性層(以下、SOI層と言うことがある)が形成されたSOI構造を有するSOIウエーハが、デバイスの高速性、低消費電力性、高耐圧性、耐環境性等に優れていることから、電子デバイス用の高性能LSIウエーハとして特に注目されている。これは、SOIウエーハでは支持基板とSOI層との間に絶縁体である埋め込み酸化膜(以下、BOX層、BOX膜と言うことがある)が存在するため、SOI層に形成される電子デバイスは耐電圧が高く、α線のソフトエラー率も低くなるという大きな利点を有するためである。   In recent years, SOI wafers having an SOI structure in which a silicon active layer (hereinafter sometimes referred to as an SOI layer) is formed on an electrically insulating silicon oxide film have been improved in device high speed and low power consumption. Because of its excellent high pressure resistance, environmental resistance, etc., it has attracted particular attention as a high performance LSI wafer for electronic devices. This is because an SOI wafer has an embedded oxide film (hereinafter sometimes referred to as a BOX layer or a BOX film) that is an insulator between the support substrate and the SOI layer. This is because it has a great advantage that the withstand voltage is high and the soft error rate of α rays is low.

また、SOI層が1μm以下の厚みの薄膜SOIウエーハにおいて、SOI層上に形成されたMOS(Metal Oxide Semiconductor)型半導体装置は、完全空乏型で動作させた場合にソース・ドレインのPN接合面積を小さくできるため、寄生容量が低減され、デバイス駆動の高速化をはかることができる。さらに、絶縁層となるBOX層の容量がゲート酸化膜直下に形成される空乏層容量と直列になるため、実質的に空乏層容量が減少し、低消費電力化を実現することができる。   In addition, in a thin film SOI wafer having an SOI layer thickness of 1 μm or less, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type semiconductor device formed on the SOI layer has a source / drain PN junction area when operated in a fully depleted type. Since the capacitance can be reduced, parasitic capacitance can be reduced and device drive speed can be increased. Furthermore, since the capacitance of the BOX layer serving as the insulating layer is in series with the depletion layer capacitance formed immediately below the gate oxide film, the depletion layer capacitance is substantially reduced, and low power consumption can be realized.

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SOIウエーハが求められている。そのため、SOIウエーハのSOI層の品質等を評価することが積極的に行われている。このSOIウエーハの品質評価の一手法として、SOI層の表面にMOS構造を形成し、その電極部分に電圧を印加してSOI層の品質を評価することが行われている。   Recently, higher-quality SOI wafers are required for further miniaturization and higher performance of electronic devices. For this reason, the quality of the SOI layer of SOI wafers is actively evaluated. As a technique for evaluating the quality of this SOI wafer, a MOS structure is formed on the surface of the SOI layer, and a voltage is applied to the electrode portion to evaluate the quality of the SOI layer.

しかしながら、SOIウエーハを評価するためのMOS構造をSOI層上に形成するには、フォトリソグラフィ工程のような大掛かりな装置と多数の工程を必要とし、コスト面での大きな負担や迅速性に欠ける等の不具合がある。また、SOI層表面の品質は評価可能であるが、SOI層とBOX層との界面の評価としては不完全である。   However, in order to form a MOS structure for evaluating an SOI wafer on an SOI layer, a large-scale apparatus such as a photolithography process and a large number of processes are required, and a large cost and a rapid process are lacking. There is a bug. Although the quality of the SOI layer surface can be evaluated, the evaluation of the interface between the SOI layer and the BOX layer is incomplete.

そこで、従来のような多数の工程を通してMOS構造をSOIウエーハ上に形成せずとも、水銀プローブを用いてもっと簡便にSOIウエーハを評価する評価方法が開発されている。その一つとして、SOIウエーハを評価対象としたPseudo MOS FET法が提案されている(例えば特許文献1、2、および非特許文献1、2参照)。この手法によれば、SOI層とBOX層との界面における界面準位密度やSOI層の電気特性等を精度良く、簡便に測定できる。   Therefore, an evaluation method for evaluating an SOI wafer more easily using a mercury probe without forming a MOS structure on the SOI wafer through many conventional processes has been developed. As one of them, a Pseudo MOS FET method using an SOI wafer as an evaluation object has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2). According to this method, the interface state density at the interface between the SOI layer and the BOX layer, the electrical characteristics of the SOI layer, and the like can be measured accurately and simply.

このPseudo MOS FET法について図面を参照しながら説明する。まず、図2に示すように、BOX層2をゲート酸化膜として、擬似的なMOS構造を形成するSOIウエーハ5のSOI層1側に評価用電極として、直接ニードルプローブ、または水銀プローブを接触させ、これらをソース電極6およびドレイン電極7とする。そして、SOIウエーハ5の裏面、すなわちSOIウエーハの支持ウエーハ3側の面を電極としても用いられるステージに真空吸着するか、ウエーハ5の裏面にニードルを接触させることによりゲート電極4を形成し、これらの電極間に電圧を印加することで様々な電気特性を得ることができる。   The Pseudo MOS FET method will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 2, a needle probe or a mercury probe is directly contacted as an evaluation electrode on the SOI layer 1 side of the SOI wafer 5 forming a pseudo MOS structure with the BOX layer 2 as a gate oxide film. These are the source electrode 6 and the drain electrode 7. Then, the back surface of the SOI wafer 5, that is, the surface of the SOI wafer on the support wafer 3 side is vacuum-sucked on a stage that is also used as an electrode, or the needle electrode is brought into contact with the back surface of the wafer 5 to form the gate electrode 4. Various electrical characteristics can be obtained by applying a voltage between the electrodes.

この評価方法において、水銀プローブを用いれば、SOI層表面にニードルプローブを接触させたときに生じるプローブ接触穴を形成することがないので、繰り返し測定や最初に測定した測定点近傍の測定を簡便に行うことができ、好適である。   In this evaluation method, if a mercury probe is used, the probe contact hole that occurs when the needle probe is brought into contact with the SOI layer surface is not formed. Therefore, repeated measurement and measurement near the first measurement point can be performed easily. Can be performed and is preferred.

そして、上記のようなPseudo MOS構造を形成した後、ドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を正側に印加してゲート電圧Vとドレイン電流Iとの関係、すなわちV−I特性を測定することにより、SOI層の電子移動度およびSOI層とBOX層の界面における界面準位密度を評価することができる。一方、ドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を負側に印加してV−I特性を測定することにより、SOI層の正孔移動度やBOX層の電荷密度を評価することができる。
しかしながら、これらの電気特性は正確に測定するのが難しく、特に正孔移動度等の測定の際にはバラツキが生じやすく、精度の面で問題があった。
Then, after forming a Pseudo MOS structure as described above, the relationship between the gate voltage V G and the drain current I D by applying a gate voltage to the positive side while applying a drain voltage, i.e. V G -I D characteristic By measuring the electron mobility of the SOI layer and the interface state density at the interface between the SOI layer and the BOX layer. On the other hand, by measuring the V G -I D characteristic by applying a gate voltage on the negative side while applying a drain voltage, it is possible to evaluate the charge density of the hole mobility and the BOX layer of the SOI layer.
However, it is difficult to accurately measure these electrical characteristics, and in particular, there is a problem in terms of accuracy because variations tend to occur when measuring hole mobility and the like.

特開2001−60676号公報JP 2001-60676 A 特開2001−267384号公報JP 2001-267384 A S. Cristoleveanu et al., " A Review of the Pseudo-MOS Transistor in SOI Wafers: Operation, Parameter Extraction, and Applications" IEEE Trans. Electron Dev, 47 1018 (2000).S. Cristoleveanu et al., "A Review of the Pseudo-MOS Transistor in SOI Wafers: Operation, Parameter Extraction, and Applications" IEEE Trans. Electron Dev, 47 1018 (2000). H.J.Hovel, "Si film electrical characterization in SOI substrates by HgFET technique" Solid-State Electronics, 47, 1311 (2003).H.J.Hovel, "Si film electrical characterization in SOI substrates by HgFET technique" Solid-State Electronics, 47, 1311 (2003).

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、本発明の目的はフォトリソグラフィ工程のような大掛かりな装置や多数の工程を必要とせず、電子移動度や界面準位密度、正孔移動度、BOX層電荷密度などのようなSOIウエーハの電気特性を正確かつ簡便に測定することにある。特に、今まで測定バラツキの生じやすかったSOI層の正孔移動度をより正確に測定し、測定装置の精度の向上を図ることにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is not to require a large-scale apparatus or a number of processes such as a photolithography process, and the electron mobility, interface state density, and hole transfer. It is to accurately and easily measure the electrical characteristics of the SOI wafer such as the BOX layer charge density. In particular, the object is to more accurately measure the hole mobility of the SOI layer, which has been apt to cause measurement variations, and to improve the accuracy of the measuring apparatus.

上記目的を達成するために、本発明は、水銀電極を用いてSOIウエーハの電気特性を評価する方法であって、前記SOIウエーハに前記水銀電極を接触させ、ゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定して、ゲート電圧とドレイン電流との関係を求め、該ゲート電圧とドレイン電流との関係から前記電気特性を算出するとき、ゲート電圧を変化させる印加範囲を、電気特性の算出に必要な印加範囲よりも拡張してゲート電圧を印加し、少なくとも、前記電気特性の算出に必要な印加範囲のドレイン電流を測定し、前記ゲート電圧とドレイン電流との関係から前記電気特性を算出することを特徴とするSOIウエーハの評価方法を提供する(請求項1)。   In order to achieve the above object, the present invention is a method for evaluating electrical characteristics of an SOI wafer using a mercury electrode, wherein the mercury electrode is brought into contact with the SOI wafer, and a drain voltage is generated by changing a gate voltage. The relationship between the gate voltage and the drain current is measured, and when calculating the electrical characteristics from the relationship between the gate voltage and the drain current, the application range in which the gate voltage is changed is the application necessary for calculating the electrical characteristics. A gate voltage is applied to extend beyond the range, at least a drain current in an application range necessary for calculating the electrical characteristics is measured, and the electrical characteristics are calculated from a relationship between the gate voltage and the drain current. An SOI wafer evaluation method is provided (claim 1).

このように、SOIウエーハに水銀電極を接触させ、ゲート電圧Vを変化させてドレイン電流Iを測定して、ゲート電圧とドレイン電流との関係を求め、該ゲート電圧とドレイン電流との関係からSOIウエーハの電気特性を算出するとき、ゲート電圧を変化させる印加範囲を、電気特性の算出に必要な印加範囲よりも拡張してゲート電圧を印加することによって、BOX膜への充電が十分なものとなり、微小なドレイン電流を正確に測定することができ、V−I特性が広い範囲で安定したデータを得ることができる。そのため、得られたV−Iカーブにおいては歪みが抑制されており、広く安定した範囲で解析が可能になり、この安定した範囲のデータから算出することにより、特に正孔移動度やBOX層電荷密度などのSOIウエーハの電気特性をバラツキなく精度高く得ることができる。 As described above, the mercury electrode is brought into contact with the SOI wafer, the gate voltage V G is changed, the drain current ID is measured, the relationship between the gate voltage and the drain current is obtained, and the relationship between the gate voltage and the drain current is obtained. When the electrical characteristics of the SOI wafer are calculated from the above, it is possible to charge the BOX film sufficiently by applying the gate voltage by expanding the application range in which the gate voltage is changed from the application range necessary for calculating the electrical characteristics. become things, a small drain current can be accurately measured, V G -I D characteristic can be obtained stable data in a wide range. Therefore, distortion is suppressed in the obtained V G- ID curve, and analysis can be performed in a wide and stable range. By calculating from data in this stable range, in particular, hole mobility and BOX The electrical characteristics of the SOI wafer such as the layer charge density can be obtained with high accuracy without variation.

このとき、前記ゲート電圧を変化させる印加範囲を、少なくとも、前記電気特性の算出に必要な印加範囲の2倍とするのが好ましい(請求項2)。
このように、ゲート電圧を変化させる印加範囲を、少なくとも、電気特性の算出に必要な印加範囲の2倍とすることによって、BOX膜への充電をあらかじめより確実に行うことができ、V−Iカーブをさらに安定化させることが可能である。これによって、精度高く電気特性を測定できる。
At this time, it is preferable that the application range in which the gate voltage is changed is at least twice the application range necessary for calculating the electrical characteristics.
In this way, by setting the application range for changing the gate voltage to at least twice the application range necessary for calculating the electrical characteristics, the BOX film can be charged more reliably in advance, and V G − It is possible to further stabilize the ID curve. Thereby, electrical characteristics can be measured with high accuracy.

このとき、少なくとも、前記SOIウエーハの表面の自然酸化膜をフッ酸を含む水溶液でエッチング除去し、10時間以上放置してから、前記ゲート電圧を印加して前記ドレイン電流の測定を行うのが好ましい(請求項3)。
このように、SOIウエーハ表面の自然酸化膜をフッ酸を含む水溶液でエッチング除去し、10時間以上放置してから、ゲート電圧を印加してドレイン電流の測定を行うことにより、SOI層表面の電気的状態を安定させることが可能になり、特に正孔移動度やBOX層電荷密度を求めるときに好適である。
At this time, it is preferable that at least the natural oxide film on the surface of the SOI wafer is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid and left for 10 hours or more, and then the drain voltage is measured by applying the gate voltage. (Claim 3).
In this way, the native oxide film on the SOI wafer surface is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid, and left for 10 hours or more, and then the gate current is applied to measure the drain current, thereby measuring the electric current on the SOI layer surface. It is possible to stabilize the target state, which is particularly suitable for obtaining the hole mobility and the BOX layer charge density.

また、前記ゲート電圧を変化させる印加範囲のうち、電気特性の算出に要さない範囲においては精度を落として測定するのが好ましい(請求項4)。
このように、ゲート電圧を変化させる印加範囲のうち、電気特性の算出に要さない範囲においては精度を落として測定すれば、ゲート電圧を変化させる印加範囲を大きくしたことで生じる測定時間等のロスを低減することができ、測定効率の向上を図ることが可能である。
In addition, it is preferable that the measurement is performed with reduced accuracy in a range that does not require calculation of electrical characteristics in the application range in which the gate voltage is changed.
As described above, if the measurement is performed with reduced accuracy in the application range where the gate voltage is changed, the measurement time caused by increasing the application range where the gate voltage is changed is measured. Loss can be reduced and measurement efficiency can be improved.

そして、前記精度を落として測定する方法として、前記ゲート電圧を変化させるときに、印加ステップ幅を大きくするのが好ましい(請求項5)。
このように、精度を落として測定する方法として、ゲート電圧を変化させるときに印加ステップ幅を大きくすれば、個々の測定装置(テスタ等)にもよるが測定装置の性能を維持したままで測定が可能になる。
As a method of measuring with a reduced accuracy, it is preferable to increase the application step width when changing the gate voltage.
In this way, as a method of measuring with reduced accuracy, if the applied step width is increased when changing the gate voltage, measurement is performed while maintaining the performance of the measurement device, although it depends on the individual measurement device (tester, etc.). Is possible.

また、前記ゲート電圧を印加して最初に前記ドレイン電流を測定するときに、ゲート電圧印加後にドレイン電流測定前に遅延時間を設けるのが好ましい(請求項6)。
このように、ゲート電圧を印加して最初にドレイン電流を測定するときに、ゲート電圧印加後にドレイン電流測定前に遅延時間を設けることによって、BOX膜への充電効率が向上し、測定がさらに安定化される。
When the drain current is first measured after applying the gate voltage, it is preferable to provide a delay time after the gate voltage is applied and before the drain current is measured.
As described above, when the drain current is measured for the first time after applying the gate voltage, the charging efficiency to the BOX film is improved by providing the delay time after the gate voltage is applied and before the drain current is measured. It becomes.

以上のように、本発明によって、あらかじめ、測定誤差の要因となるBOX膜へ充電を十分に行うことができるため、微小なドレイン電流を正確に測定することができる。このため、ゲート電圧とドレイン電流との関係において、広い範囲で安定したデータを得ることができ、SOIウエーハの電気特性をバラツキなく精度高く求めることが可能である。特に、正孔移動度やBOX層電荷密度のようなSOIウエーハの電気特性を正確に測定することができる。   As described above, according to the present invention, the BOX film that causes measurement errors can be sufficiently charged in advance, so that a minute drain current can be accurately measured. Therefore, stable data can be obtained in a wide range in the relationship between the gate voltage and the drain current, and the electrical characteristics of the SOI wafer can be obtained with high accuracy without variation. In particular, it is possible to accurately measure the electrical characteristics of SOI wafers such as hole mobility and BOX layer charge density.

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、SOIウエーハにおける電気特性、例えば正孔移動度やBOX層電荷密度等をPseudo MOS FET法により測定して評価する場合、ゲート電圧Vとドレイン電流Iとの関係を正確に測定するのが難しく、V−Iカーブに歪みが発生しやすかった。そのため、このV−Iカーブから算出したSOIウエーハの電気特性は精度が低いものになってしまい、測定バラツキが大きなものになってしまうという問題があった。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
Conventionally, electrical characteristics in the SOI wafer, for example, when the hole mobility and BOX layer charge density and the like are evaluated by measuring the Pseudo MOS FET method accurately measures the relationship between the gate voltage V G and the drain current I D difficult is, distortion is likely to occur in the V G -I D curve. Therefore, the electrical characteristics of the SOI wafer calculated from the V G -I D curve up being less precise, there is a problem that measurement variation becomes large.

そこで、本発明者らが、ゲート電圧とドレイン電流との関係について鋭意研究した結果、ドレイン電流を測定するときに、V−Iカーブから電気特性を算出するために必要な印加範囲よりも拡張してゲート電圧を変化させる印加範囲を設定してゲート電圧を印加すれば、測定誤差の要因であるBOX膜へあらかじめ十分に充電することができ、V−Iカーブにおいて、歪のない安定したデータを広い範囲で確保することができることを見出した。そして、このようなV−Iカーブが安定した範囲を解析することにより、簡便で効果的に、測定バラツキも抑制され、精度の高い電気特性を算出して評価することが可能であることを見出し、本発明を完成させた。 Therefore, as a result of intensive studies on the relationship between the gate voltage and the drain current, the present inventors have found that when the drain current is measured, the application range is more than that required for calculating the electrical characteristics from the V G- ID curve. by applying a gate voltage to set the application range of changing the gate voltage and extended in advance can be sufficiently charged to a factor of measurement errors BOX film, the V G -I D curve, without distortion It was found that stable data can be secured in a wide range. Then, by analyzing the range in which such a V G- ID curve is stable, measurement variation can be suppressed easily and effectively, and it is possible to calculate and evaluate highly accurate electrical characteristics. The present invention was completed.

以下、本発明のSOIウエーハ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1は、本発明に係るSOIウエーハの評価方法において、手順の一例を示すフロー図である。なお、図1に示したフロー図は、準備したSOIウエーハに対してフッ酸洗浄処理を行った後、10時間放置して、その後SOIウエーハの正孔側のV−I特性を測定して、正孔移動度/電荷密度を評価する場合を示している。しかし、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、目的に応じて適宜変更することができる。
Hereinafter, an SOI wafer evaluation method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a procedure in the SOI wafer evaluation method according to the present invention. The flow chart shown in FIG. 1 shows that the prepared SOI wafer was subjected to a hydrofluoric acid cleaning treatment and left for 10 hours, and then the V G- ID characteristics on the hole side of the SOI wafer were measured. In this case, the hole mobility / charge density is evaluated. However, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed according to the purpose.

まず、図1に示したように、評価対象となるSOIウエーハを準備する(工程A)。本発明で評価の対象となるSOIウエーハは、例えば支持ウエーハの上に絶縁層となる埋め込み酸化膜とSOI層とが形成されたSOI構造を有するものであれば良く、その製造方法は特に限定されるものではない。例えば、準備するSOIウエーハとしては、少なくとも一方のシリコンウエーハ表面にシリコン酸化膜を形成した2枚の鏡面研磨ウエーハの研磨面を互いに貼り合せ、熱処理後、一方のウエーハを研削、研磨により薄膜化したものを用いることができる(貼り合わせ法)。また、予め一方の鏡面研磨ウエーハに水素をイオン注入しておき、別のもう1枚の鏡面研磨ウエーハと研磨面で互いに貼り合せ、その後熱処理を行うことにより水素イオン注入層から一方のウエーハを剥離してSOI構造を形成した後、SOI層となる薄膜の表面を研磨したものを用いることもできる(水素イオン剥離法)。さらに、1枚の鏡面研磨ウエーハに酸素をイオン注入した後、高温熱処理を行って作製されたいわゆるSIMOX(Separated Implanted Oxide)ウエーハであってもよい。   First, as shown in FIG. 1, an SOI wafer to be evaluated is prepared (step A). The SOI wafer to be evaluated in the present invention may have any SOI structure in which, for example, a buried oxide film serving as an insulating layer and an SOI layer are formed on a support wafer, and its manufacturing method is particularly limited. It is not something. For example, as an SOI wafer to be prepared, the polished surfaces of two mirror-polished wafers in which a silicon oxide film is formed on at least one silicon wafer surface are bonded to each other, and after heat treatment, one wafer is ground and thinned by polishing. A thing can be used (bonding method). In addition, hydrogen is ion-implanted in advance into one mirror-polished wafer, and another wafer is bonded to the mirror-polished wafer and then polished, followed by heat treatment to peel off one wafer from the hydrogen-ion-implanted layer. Then, after forming the SOI structure, the surface of the thin film that becomes the SOI layer can be polished (hydrogen ion peeling method). Further, a so-called SIMOX (Separated Implanted Oxide) wafer manufactured by performing high-temperature heat treatment after ion implantation of oxygen into one mirror-polished wafer may be used.

この準備したSOIウエーハは、純水で洗浄したり、大気中に放置したりすると、その表面にシリコン酸化膜が形成される。このシリコン酸化膜は極薄膜で、一般的に自然酸化膜と呼ばれるが、前記SOIウエーハの表面に均一には形成されないため、酸化膜厚さのバラツキがウエーハ面内に生じる。   When the prepared SOI wafer is washed with pure water or left in the air, a silicon oxide film is formed on the surface thereof. This silicon oxide film is an extremely thin film and is generally called a natural oxide film. However, since it is not uniformly formed on the surface of the SOI wafer, variations in the oxide film thickness occur in the wafer surface.

そこで、まず、このSOIウエーハのSOI層表面に形成されている自然酸化膜を除去するのが好ましい(工程B)。自然酸化膜除去には、例えばフッ酸を含む水溶液でSOIウエーハを洗浄すれば良い。フッ酸を含む水溶液のフッ酸濃度は、自然酸化膜を除去できる程度であれば良く、水溶液の温度、洗浄時間などの洗浄条件も同様に自然酸化膜を除去できる程度であれば良い。フッ酸の濃度が高いと、SOI層と支持ウエーハの間に介在するBOX層をエッチングしてしまう可能性があるので、フッ酸濃度は低い方が好ましい。このようなフッ酸を含む水溶液でSOIウエーハを洗浄した後、該ウエーハを純水でリンスし、乾燥する。乾燥方法は、乾燥空気をSOIウエーハに当てて乾燥させてもよいし、スピンドライヤーのような装置を用いて乾燥させても良い。あるいは、IPA(イソプロピルアルコール)のような薬液を用いて乾燥させても良い。   Therefore, first, it is preferable to remove the natural oxide film formed on the surface of the SOI layer of this SOI wafer (step B). For removing the natural oxide film, for example, the SOI wafer may be washed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. The concentration of the hydrofluoric acid in the aqueous solution containing hydrofluoric acid may be such that the natural oxide film can be removed, and the cleaning conditions such as the temperature of the aqueous solution and the cleaning time may be such that the natural oxide film can be similarly removed. If the concentration of hydrofluoric acid is high, the BOX layer interposed between the SOI layer and the supporting wafer may be etched, so it is preferable that the hydrofluoric acid concentration is low. After washing the SOI wafer with an aqueous solution containing such hydrofluoric acid, the wafer is rinsed with pure water and dried. As a drying method, drying may be performed by applying dry air to an SOI wafer, or by using a device such as a spin dryer. Alternatively, it may be dried using a chemical solution such as IPA (isopropyl alcohol).

次に、SOIウエーハを乾燥させた後10時間以上放置する(工程C)。
これは、例えば正孔移動度やBOX層電荷密度の評価のようなゲート電圧を負側に印加してV−I特性を測定する場合に好適である。これらの電気特性を測定する場合、SOI層表面にHイオンのような正電荷を吸着させることで表面状態を制御しなければ、SOI層表面の電荷が安定せず、正確な測定が困難である。そこで、このように10時間以上SOIウエーハを放置することにより、V−I特性の測定を行う際に、SOI層表面の電気的状態が安定したものとすることができる。放置によって、極薄い酸化膜がSOIウエーハ表面に成長することで、表面電荷が変化することによると考えられている。
このようにしてSOI層表面の電気的状態を安定させ、また、上記のように、一旦フッ酸で自然酸化膜を全部除去したあとに放置によって形成された極薄い酸化膜は均一であるため、測定値のバラツキを低減することができ、正孔移動度等の評価を精度高く行うことができる。
Next, after drying the SOI wafer, it is allowed to stand for 10 hours or longer (step C).
This is suitable when measuring V G -I D characteristic by applying a gate voltage, such as evaluation of example, a hole mobility and BOX layer charge density on the negative side. When measuring these electrical characteristics, if the surface state is not controlled by adsorbing positive charges such as H + ions on the surface of the SOI layer, the charge on the surface of the SOI layer is not stable and accurate measurement is difficult. is there. Therefore, by thus leaving the SOI wafer more than 10 hours, when the measurement of V G -I D characteristic, the electrical state of the SOI layer surface can be made stable. It is considered that the surface charge changes due to the growth of an extremely thin oxide film on the surface of the SOI wafer.
In this way, the electrical state of the SOI layer surface is stabilized, and, as described above, the ultrathin oxide film formed by standing after removing all the natural oxide film with hydrofluoric acid is uniform. Variations in measured values can be reduced, and hole mobility and the like can be evaluated with high accuracy.

上記のSOIウエーハに対し、図3のような水銀プローブ装置21を用いてV−I特性の測定を行う(工程D)。例えば、SOIウエーハWはSOI層を下向きにして、すなわち、SOI層側の面を図示しないステージに載置して装置内に収納した後、ステージに載置した面とは反対側の面、すなわち、SOIウエーハWの支持ウエーハ側の面を真空チャック22で上側から吸着する。この真空チャック22は金属等の導電性材料でできており、ゲート電極を兼ねている。 To the above SOI wafer, the measurement of V G -I D characteristic by using a mercury probe apparatus 21 as shown in FIG. 3 (step D). For example, the SOI wafer W has the SOI layer facing downward, that is, after the surface on the SOI layer side is placed on a stage (not shown) and stored in the apparatus, the surface opposite to the surface placed on the stage, The surface of the SOI wafer W on the support wafer side is adsorbed by the vacuum chuck 22 from above. The vacuum chuck 22 is made of a conductive material such as metal and also serves as a gate electrode.

そして、SOIウエーハWの支持ウエーハ側の面を真空チャック22に吸着したら、ステージをSOIウエーハWから離して移動させる。その後、SOIウエーハWのSOI層表面のごく近傍に水銀プローブ23を近づけ、水銀電極部のみをSOI層に接触させる。このとき、水銀プローブ23は図4に示すような構造を有しており、水銀電極部24、25のどちらか一方をソース電極にし、他方をドレイン電極にする。このようにして、例えば図2に示すようなPseudo−MOS構造を形成することができる。   When the surface of the SOI wafer W on the support wafer side is attracted to the vacuum chuck 22, the stage is moved away from the SOI wafer W. Thereafter, the mercury probe 23 is brought close to the surface of the SOI layer of the SOI wafer W, and only the mercury electrode portion is brought into contact with the SOI layer. At this time, the mercury probe 23 has a structure as shown in FIG. 4, and one of the mercury electrode portions 24 and 25 is used as a source electrode, and the other is used as a drain electrode. In this way, for example, a Pseudo-MOS structure as shown in FIG. 2 can be formed.

このPseudo−MOS構造を形成した状態で一定のドレイン電圧を印加し、その状態でゲート電圧を負側に印加して変化させるとともにドレイン電流の変化をモニタリングすることによって、正孔側のゲート電圧Vとドレイン電流Iの関係、すなわち正孔側のV−I特性を測定することができる。測定された正孔側のV−I特性は、例えば図5のように表示される。
そして、図5のように測定された正孔側のV−I特性におけるA部およびB部の勾配から、例えば非特許文献1または2に示されている数式を用いることによって、SOI層の正孔移動度および/またはBOX層電荷密度を算出して評価することができる(工程E)。
A constant drain voltage is applied in a state in which the Pseudo-MOS structure is formed, and the gate voltage is changed by applying a negative gate voltage to the negative side and monitoring the change in the drain current. relation G and the drain current I D, i.e. V G -I D characteristic of the hole side can be measured. V G -I D characteristic of the measured hole side is displayed as shown in FIG. 5, for example.
Then, by using the formula shown from the slope of Parts A and B, for example, in Non-Patent Document 1 or 2 in the V G -I D characteristic of the measured hole side as shown in FIG. 5, SOI layer Hole mobility and / or BOX layer charge density can be calculated and evaluated (step E).

上記の工程DのV−I特性を測定するとき、本発明に係るSOIウエーハの評価方法では、ゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定する際に、このゲート電圧を変化させる印加範囲を電気特性の算出に必要な印加範囲より拡張して設定し、広い範囲でゲート電圧の印加を行う。それによって、特に正孔移動度等の測定を行う際、キャパシタとして働くBOX膜にあらかじめ十分に充電が行われることになるので、このBOX膜の影響によって微小電流の測定を左右されることなく正確に測定することができ、ゲート電圧とドレイン電流との関係が安定し、V−Iカーブの歪が抑制されたデータを広い範囲で採ることができる。そして、このゲート電圧とドレイン電流との関係が安定した範囲を解析して正孔移動度や電荷密度を算出することにより、測定バラツキが抑えられ、精度の高い正孔移動度等の電気特性を得ることができる。 When measuring the V G -I D characteristic of the process D, in the method for evaluating an SOI wafer according to the present invention, when measuring the drain current by changing the gate voltage, the application range of changing the gate voltage The gate voltage is applied over a wide range by setting it to be expanded from the application range necessary for calculating the electrical characteristics. As a result, the BOX film acting as a capacitor is sufficiently charged in advance, particularly when measuring the hole mobility and the like, so that the measurement of a minute current is not affected by the influence of the BOX film. to be measured, the relationship between the gate voltage and the drain current is stabilized, the data distortion of V G -I D curve is suppressed can be taken in a wide range. Then, by analyzing the range in which the relationship between the gate voltage and the drain current is stable and calculating the hole mobility and charge density, measurement variations can be suppressed, and highly accurate electrical characteristics such as hole mobility can be achieved. Obtainable.

ここで、正孔移動度やBOX層電荷密度等を求める場合、マイナス側からステップ状にゲート電圧Vを上げて印加していき、各ゲート電圧に対するドレイン電流を測定することによってV−Iカーブを得るが、このとき、従来、V−Iカーブを解析してSOIウエーハの電気特性を算出するのに要するゲート電圧の印加範囲が例えば−20〜0Vである場合、本発明の評価方法では、例えば−40〜0V、あるいはそれ以上にゲート電圧を変化させる印加範囲を拡張してゲート電圧を印加し、少なくとも、上記の−20〜0Vにおいてドレイン電流の測定を行う。 Here, when obtaining the hole mobility and BOX layer charge density and the like, the negative side continue to apply to raise the gate voltage V G in steps from, V G -I by measuring the drain current to the gate voltage While obtaining a D curve, this time, conventionally, when the applied range of the gate voltage required to calculate the electric characteristics of the SOI wafer by analyzing the V G -I D curve is, for example, -20~0V, the present invention In the evaluation method, for example, the gate voltage is applied by extending the application range in which the gate voltage is changed to −40 to 0 V or higher, and the drain current is measured at least at −20 to 0 V.

一方、従来の方法は、正孔移動度の算出に必要な範囲付近のみでゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定する方法であり、すなわちこの場合−20〜0Vの範囲においてゲート電圧を印加して測定を行っていた。この従来方法では、安定したゲート電圧とドレイン電流との関係が得難く、V−Iカーブに歪が生じてしまい、その結果、該ゲート電圧とドレイン電流との関係から算出した正孔移動度等はバラツキが多く精度が低くなってしまう。これは、ゲート電圧をマイナス側から印加していくとき、BOX膜がキャパシタとして働いてしまうことが原因と考えられる。 On the other hand, the conventional method is a method of measuring the drain current by changing the gate voltage only in the vicinity of the range necessary for calculating the hole mobility. In this case, the gate voltage is applied in the range of -20 to 0V. Was measuring. In this conventional method, difficult to obtain the relation between the stable gate voltage and the drain current, it will be distortion occurs in the V G -I D curve, as a result, hole mobility was calculated from the relationship between the gate voltage and the drain current Degrees etc. vary widely and the accuracy becomes low. This is probably because the BOX film works as a capacitor when the gate voltage is applied from the negative side.

しかしながら、本発明では、正孔移動度等の算出に必要な印加範囲よりも拡張した範囲でゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定するので、上記の測定のバラツキの原因となるBOX膜への充電があらかじめ十分に行われるため、安定したゲート電圧とドレイン電流との関係を、十分に広い範囲で得ることが可能である。このため、歪の抑えられたV−Iカーブを広い範囲で得られ、測定バラツキもなく、簡便に高精度の正孔移動度等を算出して得ることが可能である。 However, in the present invention, since the drain current is measured by changing the gate voltage in a range expanded from the application range necessary for calculation of hole mobility and the like, the BOX film that causes variation in the above measurement is measured. Since the charging is sufficiently performed in advance, a stable relationship between the gate voltage and the drain current can be obtained in a sufficiently wide range. Therefore, obtained in V G -I D curve a wide range of suppressed distortion, measured variation without any, can be obtained by simply calculating a highly accurate hole mobility and the like.

なお、上記のゲート電圧を変化させる印加範囲は、少なくとも、正孔移動度の算出に必要な印加範囲の2倍とするのが好ましく、それによってより確実にBOX膜への充電を十分なものとすることができ、安定したゲート電圧とドレイン電流との関係を得て、一層高精度の正孔移動度等を算出することができる。ただし、このゲート電圧の変化させる印加範囲は3倍あるいは5倍にしてもよく、コスト等に応じて適宜決定することができ、特に限定はされない。   In addition, it is preferable that the application range for changing the gate voltage is at least twice the application range necessary for calculating the hole mobility, so that the BOX film can be charged more reliably. It is possible to obtain a more stable relationship between the gate voltage and the drain current, and to calculate the hole mobility and the like with higher accuracy. However, the application range in which the gate voltage is changed may be three times or five times, can be determined as appropriate according to the cost and the like, and is not particularly limited.

また、正孔移動度等の電気特性を算出するのに必要としない範囲においては、精度を落としてドレイン電流の測定を行うのが良い。本発明では、測定範囲を拡張することによって測定に要する時間等が増加してしまう可能性があるが、このように、電気特性の算出に要さない範囲において精度を落として測定をすれば、その分だけ時間や手間を削減することができ、コストの増加を効果的に抑制することができる。測定精度を落として測定しても、電気特性の算出には使用しない範囲であるため特に問題は生じない。   In addition, in a range that is not necessary for calculating electrical characteristics such as hole mobility, it is preferable to measure the drain current with reduced accuracy. In the present invention, there is a possibility that the time required for the measurement will increase by extending the measurement range, in this way, if the measurement is performed with reduced accuracy in a range not required for calculation of the electrical characteristics, Accordingly, time and labor can be reduced, and an increase in cost can be effectively suppressed. Even if the measurement accuracy is lowered, there is no particular problem because it is a range that is not used for calculating the electrical characteristics.

この精度を落として測定する具体的な方法としては、例えばゲート電圧の印加ステップ幅を大きくする方法が挙げられる。具体例を挙げると、正孔移動度を算出するのに要する印加範囲が−20〜0Vであり、ゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定する範囲を−40〜0Vとするとき、すなわち−40〜−20Vの印加範囲を算出のために用いない場合、その−40〜−20Vの範囲では、ゲート電圧を1Vごとに大きく変化させていき、算出に必要な−20〜0Vの範囲では、ゲート電圧を0.25Vごとに変化させて細かくデータを採る。このようにして、算出に必要な範囲と比べて、算出に必要ない範囲での測定にかかる手間や測定時間を最小限に留めることによって、効率良く電気特性の評価を行うことが可能である。
この精度を落として測定する方法は、上記のゲート電圧の印加ステップ幅を大きくする方法に限定されず、BOX膜への充電を十分なものとする方法であれば特に限定されるものではない。
As a specific method of measuring with a reduced accuracy, for example, a method of increasing the gate voltage application step width can be cited. As a specific example, the application range required to calculate the hole mobility is −20 to 0 V, and the range in which the drain current is measured by changing the gate voltage is −40 to 0 V, that is, −40 When the application range of -20V is not used for calculation, the gate voltage is greatly changed every 1V in the range of -40 to -20V, and in the range of -20 to 0V necessary for the calculation, the gate voltage is changed. The voltage is changed every 0.25 V and data is taken finely. In this way, it is possible to efficiently evaluate the electrical characteristics by minimizing the time and measurement time required for the measurement in the range not necessary for the calculation as compared with the range necessary for the calculation.
The method of measuring with reduced accuracy is not limited to the above-described method of increasing the gate voltage application step width, and is not particularly limited as long as it is a method of sufficiently charging the BOX film.

また、ゲート電圧を印加して最初にドレイン電流を測定するとき、ゲート電圧印加後、ドレイン電流測定前に遅延時間を設けることによって、より確実にBOX膜への充電を行うことができる。それによって、さらに安定したV−I特性を得ることができ、算出する電気特性は高精度のものとなる。この遅延時間は、たとえば1分〜120分とすることができるが、コスト等の面から決定すれば良く、特に限定されない。測定に支障がない程度で設定することができる。 Further, when the drain current is first measured by applying the gate voltage, the BOX film can be charged more reliably by providing a delay time after the gate voltage is applied and before the drain current is measured. Thereby, it is possible to obtain a more stable V G -I D characteristic, electrical characteristic calculated becomes highly accurate. The delay time can be, for example, 1 minute to 120 minutes, but is not particularly limited as long as it is determined from the viewpoint of cost and the like. It can be set as long as there is no hindrance to the measurement.

以上のようにして、本発明の評価方法によって、BOX膜への充電を十分なものとし、微小のドレイン電流を正確に測定して、それによって広い範囲にわたって安定したV−I特性を得ることができ、この安定したV−I特性からバラツキのない高精度の正孔移動度等の電気特性を算出し、評価することが可能である。また、フォトグラフィ工程のような大掛かりな装置や多数の工程を必要とせずに、簡便にかつ正確に上記電気特性を評価することができる。 As described above, the evaluation method of the present invention, the charging of the BOX film as a sufficient and accurately measure the drain current of the very small, thereby obtaining a stable V G -I D characteristic over a wide range it can, this stable V G -I D characteristic calculating the electrical characteristics of the hole mobility or the like of no variation precision from and can be evaluated. Further, the electrical characteristics can be easily and accurately evaluated without requiring a large-scale apparatus such as a photolithography process and a large number of processes.

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。
(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ェーハ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。なお、このウエーハをp型とするためのドーパントとしてボロンを用いた。また、SOI層の厚さは70nm程度であり、BOX層の厚さは150nm程度である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to this.
(Example)
Evaluation target by producing SOI wafer by hydrogen ion delamination method using p-type silicon wafer with diameter of 200mm and crystal orientation <100> as support wafer and bond wafer forming SOI layer An SOI wafer was prepared. Boron was used as a dopant for making this wafer p-type. The SOI layer has a thickness of about 70 nm, and the BOX layer has a thickness of about 150 nm.

まず、このSOIウエーハを1重量%のフッ酸を含む水溶液で1分間洗浄後、純水にてリンスを行い、その後、乾燥空気にて水分を除去して乾燥させて10時間放置した。10時間経過後、このSOIウエーハを水銀プローブ装置(Four DIMENSIONS社製CVmap92)に載置し、一定のドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を変化させてドレイン電流をモニタリングして、正孔側のV−I特性の測定を行った。 First, this SOI wafer was washed with an aqueous solution containing 1% by weight of hydrofluoric acid for 1 minute, rinsed with pure water, then dried by removing moisture with dry air and allowed to stand for 10 hours. After 10 hours, this SOI wafer was placed on a mercury probe device (CVmap 92 manufactured by Four DIMENSIONS), and the drain current was monitored by changing the gate voltage while applying a constant drain voltage. V G- ID characteristics were measured.

このときのV印加条件として、−40Vから0V方向へ印加を行い、−20Vまでは1Vステップで印加し、これより大きいVからは0.25VステップでVを印加した。このようにして、ゲート電圧を2つの区間に分けて測定し、印加ステップ幅を変えて測定を行った。
また、はじめのドレイン電流測定時、すなわち、ゲート電圧V=−40Vを印加した後、ドレイン電流Iを測定する前に遅延時間5分を設定した。
As V G applied condition at this time, perform applied from -40V to 0V direction, until -20V is applied at 1V step was applied to V G at 0.25V steps from this larger V G. In this way, the gate voltage was measured while being divided into two sections, and the measurement was performed by changing the application step width.
Further, a delay time of 5 minutes was set at the time of the first drain current measurement, that is, after the gate voltage V G = −40 V was applied and before the drain current ID was measured.

上記のようにして得られたV−I特性の測定図を図6に示す。図6に示すように、歪のないV−Iカーブを得ることができた。このため、ゲート電圧V=−19.75Vより大きい範囲のV−I特性を解析して正孔移動度およびBOX層電荷密度を算出することができた。なお、図6において、ゲート電圧Vが−40〜−20Vの範囲は解析には用いないため省略した。
そして、複数回測定時の正孔移動度、BOX層電荷密度の繰り返し精度(バラツキ)は、最大でも±15%以下であった。このように、バラツキが少なく、非常に高精度に電気特性を得ることができた。
FIG. 6 shows a measurement diagram of the V G- ID characteristics obtained as described above. As shown in FIG. 6, a distortion-free V G- ID curve could be obtained. Therefore, it was possible to calculate the hole mobility and BOX layer charge density analyzes the V G -I D characteristic of the gate voltage V G = -19.75V larger range. In FIG. 6, the gate voltage V G in the range of -40 to-20V is omitted is not used in the analysis.
The hole mobility and the repeatability (variation) of the BOX layer charge density at the time of multiple measurements were ± 15% or less at the maximum. Thus, there was little variation and electrical characteristics could be obtained with very high accuracy.

このように本発明の評価方法によって、V−I特性を安定して測定することができ、高精度でSOIウエーハの電気特性を得ることができる。図6からも判るように、歪が抑制され、広い範囲でV−Iカーブが安定しており、このV−I特性から得た正孔移動度およびBOX層電荷密度は精度の高いものとなった。
また、本発明の評価方法による測定は、2時間程度で完了し、以下に述べる従来方法による測定に要した時間と大きな差はなかった。
以上のように、大規模な設備や工程も必要とせず、簡便に効率良く高い精度で電気特性を評価することができる。そして、例えば製品や製造工程の改善のための正確なデータを提供することが可能である。
By the evaluation method of the present invention, can be measured stably the V G -I D characteristic, it is possible to obtain the electrical characteristics of the SOI wafer with high accuracy. As can be seen from FIG. 6, the strain is suppressed and the V G- ID curve is stable in a wide range. The hole mobility and the BOX layer charge density obtained from this V G- ID characteristic are accurate. It was expensive.
Moreover, the measurement by the evaluation method of the present invention was completed in about 2 hours, and there was no significant difference from the time required for the measurement by the conventional method described below.
As described above, electrical characteristics can be evaluated easily, efficiently, and with high accuracy without requiring large-scale equipment and processes. For example, it is possible to provide accurate data for improving a product or a manufacturing process.

(比較例)
実施例に使用したSOIウエーハと同様のSOIウエーハを準備した。
まず、このSOIウエーハを1重量%のフッ酸を含む水溶液で1分間洗浄後、純水にてリンスを行い、その後、乾燥空気にて水分を除去して乾燥させて10時間放置した。10時間経過後、このSOIウエーハを実施例と同様の水銀プローブ装置に載置し、一定のドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を変化させてドレイン電流をモニタリングして、正孔側のV−I特性の測定を行った。
(Comparative example)
An SOI wafer similar to the SOI wafer used in the examples was prepared.
First, this SOI wafer was washed with an aqueous solution containing 1% by weight of hydrofluoric acid for 1 minute, rinsed with pure water, then dried by removing moisture with dry air and allowed to stand for 10 hours. After 10 hours, the SOI wafer is placed on the same mercury probe device and embodiments, by monitoring the drain current by changing the gate voltage while applying a constant drain voltage, the hole-side V G It was measured -I D characteristic.

このときのV印加条件として、−20Vから0V方向へ印加を行い、この全印加範囲において0.25VステップでVを印加して測定を行った。
また、実施例と同様に遅延時間5分を設定した。
上記のようにして得られたV−I特性の測定図を図7に示す。なお、図7から判るように、ゲート電圧V=−20〜−10Vまでの範囲はV−Iカーブがゆがんでおり、解析に用いることはできない。そのため、ゲート電圧V=−10Vより大きい範囲のV−I特性から正孔移動度およびBOX層電荷密度を算出した。
そして、複数回測定時の正孔移動度、BOX層電荷密度の繰り返し精度(バラツキ)は、±15%を大きく超えてしまった。このように、バラツキが大きく、精度が低くなってしまった。
As V G applied condition at this time, perform applied from -20V to 0V direction was measured by applying a V G at 0.25V step in this total applied range.
In addition, a delay time of 5 minutes was set as in the example.
FIG. 7 shows a measurement diagram of the V G- ID characteristics obtained as described above. Incidentally, as can be seen from FIG. 7, the range of the gate voltage V G = -20~-10V is distorted V G -I D curve, it can not be used in the analysis. Therefore, to calculate the hole mobility and BOX layer charge density from V G -I D characteristic of the gate voltage V G = -10 V larger range.
The hole mobility and the repeatability (variation) of the BOX layer charge density at the time of multiple measurements greatly exceeded ± 15%. Thus, the variation is large and the accuracy is low.

このような従来による評価方法では、本発明の評価方法と比べて、BOX膜への充電が十分ではなく、それによってドレイン電流の測定に誤差が生じ、V−Iカーブに歪が発生して、該V−Iカーブから得られる電気特性は精度が低いものとなっている。上述のように、電気特性を算出するために解析に用いることのできるV−I特性の安定した範囲に関して、本発明を実施した実施例では、V=−19.75Vより大きい範囲とすることができ、広く安定させることができたが、一方比較例ではV=−10Vより大きい範囲であり、実施例よりも解析できる範囲が狭くなってしまっている。このように安定したV−I特性の範囲が狭いと、電気特性の精度も低いものとなってしまう。
また、測定に要した時間は、本発明を実施した場合とさほど変わらず、2時間程度であった。
In such a conventional evaluation method, the BOX film is not sufficiently charged as compared with the evaluation method of the present invention, which causes an error in the measurement of the drain current, and distortion occurs in the V G- ID curve. Thus, the electrical characteristics obtained from the V G- ID curve have low accuracy. As described above, with respect to a stable range of V G -I D characteristic that can be used in the analysis in order to calculate the electrical properties, in the embodiment to which the present invention, and V G = -19.75V larger range However, in the comparative example, the range is larger than V G = −10 V, and the range that can be analyzed is narrower than the example. When the range of the stable V G- ID characteristic is narrow as described above, the accuracy of the electric characteristic is low.
Moreover, the time required for the measurement was not so different from the case of carrying out the present invention, and was about 2 hours.

以上のように、本発明の評価方法によって、特に正孔移動度やBOX層電荷密度等の電気特性を測定する場合、キャパシタとして働くBOX膜への充電をあらかじめ十分なものとすることができ、測定誤差の要因を除くことが可能になる。このため微小なドレイン電流を精度良く測定することができ、広い範囲で安定したV−I特性を得ることができる。そして、この安定したV−I特性の範囲から電気特性を算出することによって、精度の高い電気特性を得ることが可能である。このように、本発明により、大掛かりな装置等を必要とせず、簡便で効率良く高精度な電気特性の測定が可能になる。これによって、例えば、迅速かつ正確なデータを提供することができるので、製品や製造工程の改善に役立てることが可能である。 As described above, when measuring electrical characteristics such as hole mobility and BOX layer charge density by the evaluation method of the present invention, it is possible to sufficiently charge the BOX film serving as a capacitor in advance, It is possible to eliminate the cause of measurement error. Therefore it is possible to accurately measure a very small drain current, it is possible to obtain a stable V G -I D characteristic in a wide range. Then, by calculating the electrical characteristics from the scope of this stable V G -I D characteristic, it is possible to obtain a highly accurate electrical characteristics. As described above, according to the present invention, it is possible to easily, efficiently and accurately measure electrical characteristics without requiring a large-scale apparatus or the like. Thus, for example, since quick and accurate data can be provided, it can be used for improvement of products and manufacturing processes.

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。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

本発明のSOIウエーハの評価方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the evaluation method of the SOI wafer of this invention. Pseudo MOS FET法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the Pseudo MOS FET method. 水銀プローブ装置の構成概略図である。1 is a schematic configuration diagram of a mercury probe apparatus. 水銀プローブ装置の水銀電極の電極平面図である。It is an electrode top view of the mercury electrode of a mercury probe apparatus. 本発明のSOIウエーハの評価方法において測定される正孔側のV−I特性の一例を示すグラフである。An example of a V G -I D characteristic of the hole side which is measured in the evaluation method of an SOI wafer of the present invention is a graph showing. 実施例で測定した正孔側のV−I特性を示すグラフである。Is a graph showing the V G -I D characteristic of the positive hole side measured in Example. 比較例で測定した正孔側のV−I特性を示すグラフである。It is a graph showing the V G -I D characteristic of the measured in Comparative Example holes side.

符号の説明Explanation of symbols

1…SOI層、 2…BOX層(埋め込み酸化膜)、 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、
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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SOI layer, 2 ... BOX layer (buried oxide film), 3 ... Support wafer,
4 ... Gate electrode, 5 ... SOI wafer, 6 ... Source electrode, 7 ... Drain electrode,
21 ... Mercury probe device, 22 ... Vacuum chuck, 23 ... Mercury probe,
24, 25 ... mercury electrode part, W ... SOI wafer.

Claims (6)

水銀電極を用いてSOIウエーハの電気特性を評価する方法であって、前記SOIウエーハに前記水銀電極を接触させ、ゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定して、ゲート電圧とドレイン電流との関係を求め、該ゲート電圧とドレイン電流との関係から前記電気特性を算出するとき、ゲート電圧を変化させる印加範囲を、電気特性の算出に必要な印加範囲よりも拡張してゲート電圧を印加し、少なくとも、前記電気特性の算出に必要な印加範囲のドレイン電流を測定し、前記ゲート電圧とドレイン電流との関係から前記電気特性を算出することを特徴とするSOIウエーハの評価方法。   A method for evaluating electrical characteristics of an SOI wafer using a mercury electrode, wherein the mercury electrode is brought into contact with the SOI wafer, a gate current is changed, a drain current is measured, and a relationship between the gate voltage and the drain current is measured. When calculating the electrical characteristics from the relationship between the gate voltage and the drain current, the application range for changing the gate voltage is expanded from the application range necessary for calculating the electrical characteristics, and the gate voltage is applied, A method for evaluating an SOI wafer, wherein at least a drain current in an application range necessary for calculating the electrical characteristics is measured, and the electrical characteristics are calculated from a relationship between the gate voltage and the drain current. 前記ゲート電圧を変化させる印加範囲を、少なくとも、前記電気特性の算出に必要な印加範囲の2倍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。   2. The method for evaluating an SOI wafer according to claim 1, wherein an application range in which the gate voltage is changed is at least twice an application range necessary for calculating the electrical characteristics. 少なくとも、前記SOIウエーハの表面の自然酸化膜をフッ酸を含む水溶液でエッチング除去し、10時間以上放置してから、前記ゲート電圧を印加して前記ドレイン電流の測定を行う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。   At least the natural oxide film on the surface of the SOI wafer is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid, and the drain current is measured by applying the gate voltage after standing for 10 hours or more. The method for evaluating an SOI wafer according to claim 1 or 2. 前記ゲート電圧を変化させる印加範囲のうち、電気特性の算出に要さない範囲においては精度を落として測定する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SOIウエーハの評価方法。   4. The SOI wafer according to claim 1, wherein measurement is performed with reduced accuracy in a range that does not require calculation of electrical characteristics in an application range in which the gate voltage is changed. 5. Evaluation method. 前記精度を落として測定する方法として、前記ゲート電圧を変化させるときに、印加ステップ幅を大きくすることを特徴とする請求項4に記載のSOIウエーハの評価方法。   5. The method for evaluating an SOI wafer according to claim 4, wherein, as the method of measuring with reduced accuracy, the application step width is increased when the gate voltage is changed. 前記ゲート電圧を印加して最初に前記ドレイン電流を測定するときに、ゲート電圧印加後にドレイン電流測定前に遅延時間を設けることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のSOIウエーハの評価方法。   The delay time is provided after the gate voltage is applied and before the drain current is measured when the drain current is first measured after the gate voltage is applied. Of SOI wafers.
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