JP2007324194A - Ｓｏｉウエーハの評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モニターウエーハを作製することなく、製品となるＳＯＩウエーハそのものについて直接的に測定し、埋め込み拡散層のシート抵抗を評価することができるＳＯＩウエーハの評価方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 少なくとも、絶縁層上にＳＯＩ層を有し、前記ＳＯＩ層の、前記絶縁層との界面領域に前記ＳＯＩ層の他の部分よりも不純物濃度が高い埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハの前記埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法において、前記ＳＯＩ層全体または前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を測定する工程と、該シート抵抗測定の測定結果を前記ＳＯＩウエーハを構成する各層が各々並列的に接続されている抵抗であるとみなして換算することによって前記埋め込み拡散層のシート抵抗を見積もる工程とを備えるＳＯＩウエーハの評価方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＳＯＩウエーハの評価方法に関し、特に、埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハにおいて埋め込み拡散層の特性を評価するＳＯＩウエーハの評価方法に関する。

例えば集積回路として汎用的に使用されている半導体基板としてシリコン基板があるが、近年のシステムの高速化・高集積化や携帯端末の発展に伴い、半導体デバイスには高速かつ低消費電力のものがより一層求められている。

このような背景のもと、絶縁層上にシリコン活性層（ＳＯＩ層）が形成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩウエーハは、デバイスの高速化・低消費電力化に対応するものであり、しかもＳＯＩウエーハを用いれば、ＳＯＩ構造を有さないバルクウエーハ用のデバイスプロセスの既設の設備や工程等をそれほど大きな変更をすることなくデバイスの作製を行うことができることから、デバイスの高速化・低消費電力化を容易に実現できるものとして注目されている。

このようなＳＯＩウエーハの一般的な構造を図４に示す。ＳＯＩウエーハ１０は、シリコン単結晶等からなる支持基板１３上に埋め込み絶縁層１４を挟んでＳＯＩ層１５が形成されている。さらに、デバイス作製上の都合や、ゲッタリング能力を付加すること等を目的として、図４に示すように、ＳＯＩ層１５の、絶縁層１４との界面領域に高濃度に不純物を拡散した埋め込み拡散層１２を形成することがある。このようにすると、ＳＯＩ層１５は、埋め込み拡散層１２と、該埋め込み拡散層よりも不純物濃度が低い低濃度層１１とを有することになる。

前述のようにＳＯＩウエーハに対する注目度は高く、ＳＯＩウエーハの特性について正確な評価が求められており、その評価方法に関しての様々な研究が進められている。
例えば、ＳＯＩ層表面の特性の評価は、例えば特許文献１に開示されているように、四探針法ではなく、ＳＯＩウエーハの表裏面に探針と電極を接触させ、測定することによって評価することができる。その一方で、埋め込み拡散層１５はＳＯＩウエーハ中に埋め込まれており、その特性の評価が困難であった。

従来、ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗の評価は、例えば、図６に示すように、製品となるＳＯＩウエーハを製造する際に同時に、別途モニターウエーハを作製して行っていた。

このモニターウエーハを作製して埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法の一例を以下に簡単に説明する。
まず、製品となるＳＯＩウエーハを貼り合わせ法によって製造するためのベースウエーハとボンドウエーハを準備するとともに、モニターウエーハとなるウエーハを準備する（ａ）。次に、ベースウエーハの表面に酸化膜をつける（Ｂｏｘ酸化）（ｂ）。次に、製品となるＳＯＩウエーハの活性層となるボンドウエーハとモニターウエーハについて同時に、表面のスクリーン酸化（ｃ）と不純物のイオン注入（ｄ）を行う。ボンドウエーハについてはこの後スクリーン酸化膜を除去し（ｅ）、ベースウエーハとボンドウエーハは洗浄後、貼り合わせ工程（ｆ）を経て例えば酸素雰囲気下で結合熱処理（ｇ）を行う。その後、例えば研削・研磨によりボンドウエーハの薄膜化を行い（ｈ）、さらに研磨および洗浄を行って（ｉ）、製品ＳＯＩウエーハとする（ｌ）。モニターウエーハについては製品となるＳＯＩウエーハとは別に、窒素雰囲気下で熱処理（ｇ）した後、スクリーン酸化膜を除去する（ｊ）。このようにしてモニターウエーハに形成された不純物の高濃度拡散層のシート抵抗を測定（ｋ）することによって、製品となるＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層の評価を間接的に行っていた。

しかし、このような方法によると、熱処理時の雰囲気によって不純物濃度が変化しやすく、製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のモニター用としてあまり適していないと言う問題があった。
そこで、モニターウエーハを、製品ＳＯＩウエーハと同じ構造としたＳＯＩ構造として作製し、このモニターウエーハに作製された埋め込み拡散層を研削、研磨、エッチング等によって表面に露出させた後、その露出させた埋め込み拡散層のシート抵抗を測定することによって、製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層の評価を行う方法が提案されている。

しかし、このような方法によると製品ＳＯＩウエーハの他にモニターウエーハをＳＯＩ構造として作製するために材料費や工程数が増えるなど、モニターウエーハを作製するためのコストがさらに増大するという問題があった。

そこで、モニターウエーハとして、ＳＯＩ構造を完全には再現せず、モニターウエーハに不純物拡散層を形成した後、この不純物拡散層表面をＣＶＤ膜でキャップして処理を行い、ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のモニターを行う方法が開示されている（特許文献２）。

しかしながら、このような方法によってもモニターウエーハを作製する必要があることに変わりはなく、モニターウエーハを作製する材料費や工程数などのコストの問題が解決したわけではなかった。
また、以上のようなモニターウエーハを作製して間接的に製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法によると、製品ＳＯＩウエーハについて直接的に評価していないので、製品ＳＯＩウエーハの品質保証が不十分であった。

特開２０００−２７７７１６号公報 特開平７−１１１３２１号公報

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、モニターウエーハを作製することなく、製品となるＳＯＩウエーハそのものについて直接的に測定し、埋め込み拡散層のシート抵抗を評価することができるＳＯＩウエーハの評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、少なくとも、絶縁層上にＳＯＩ層を有し、前記ＳＯＩ層の、前記絶縁層との界面領域に前記ＳＯＩ層の他の部分よりも不純物濃度が高い埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハの前記埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法において、前記ＳＯＩ層全体または前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を測定する工程と、該シート抵抗測定の測定結果を前記ＳＯＩウエーハを構成する各層が各々並列的に接続されている抵抗であるとみなして換算することによって前記埋め込み拡散層のシート抵抗を見積もる工程とを備え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）。

このように、埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法において、ＳＯＩ層全体またはＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を測定し、該シート抵抗測定の測定結果を、ＳＯＩウエーハを構成する各層が各々並列的に接続されている抵抗であるとみなして換算することによって、埋め込み拡散層のシート抵抗を見積もれば、製品となるＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を直接的に、非破壊で評価することができる。このため、製造した全てのＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層について検査することも可能となり、十分に品質を保証することができる。また、モニターウエーハを必要としないので、モニターウエーハを作製する材料費や工程数を削減することができる。

この場合、前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗測定は、前記ＳＯＩウエーハの片面側に対し交流磁場の磁力線を照射して前記ＳＯＩウエーハに前記交流磁場による渦電流を形成する工程と、前記渦電流の形成により生じた渦電流損に応じた磁場の変化量を前記磁力線を照射した面とは反対面側で測定する工程と、前記測定した磁場の変化量から前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を算出する工程とを備えることができる（請求項２）。

このように、ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗測定を渦電流による磁場の変化量を測定する方法によって行えば、ＳＯＩウエーハと測定装置が接触することなくＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価することができる。このように、非接触で評価できるので、評価後にウエーハを洗浄する必要がない。

また、前記ＳＯＩ層全体のシート抵抗測定は、前記ＳＯＩ層表面に四探針法を適用して前記ＳＯＩ層全体のシート抵抗を測定することができる（請求項３）。

このように、ＳＯＩ層全体のシート抵抗測定を、ＳＯＩ層表面に四探針法を適用して行えば、より簡単な測定装置でＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価することができる。この場合、ＳＯＩ層の表面に針が接触することになるが、評価後に洗浄または研磨を行えば問題ない。

本発明によれば、モニターウエーハを作製することなく、製品となるＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を直接的に評価することができる。このため、モニターウエーハを作製するための材料費や工程数等のコストを削減することができる。また、製品ＳＯＩウエーハを全数検査することもでき、十分に品質を保証することができる。

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、従来のような、製品となるＳＯＩウエーハとは別にモニターウエーハを作製し、高濃度拡散層（埋め込み拡散層）を露出させたモニターウエーハの表面についてシート抵抗を測定する方法（以下、モニターウエーハ法と称することがある）によると、製品ＳＯＩウエーハを製造するためのコストの他に、モニターウエーハを作製するためのコストが必要になるとともに、製品ＳＯＩウエーハについて直接的に評価できないという問題があった。

そこで、本発明者らは、製品となるＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を、モニターウエーハを作製することなく、直接的に評価することができないか鋭意検討を重ねた。

その結果、本発明者らは、製品ＳＯＩウエーハについて、ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗またはＳＯＩ層全体のシート抵抗を測定し、該測定結果を、ＳＯＩウエーハを構成する各層が各々並列的に接続されている抵抗であるとみなして換算することによって製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価できることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明について図面を参照してさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図５に本発明に係るＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法の一例の概略を示した。
図５中の（ａ）〜（ｉ）は、絶縁層上にＳＯＩ層を有し、ＳＯＩ層の、絶縁層との界面領域に埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハを通常の方法に従って製造する工程を示している。
すなわち、図６中の従来法による製品ＳＯＩウエーハの製造と同様にして製造することができる。ただし、図６の従来法によるＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層の評価方法と比べるとモニターウエーハを作製する必要がない。

そして、このように作製したＳＯＩウエーハについて、本発明のＳＯＩウエーハの評価方法によって工程（ｊ）のシート抵抗測定が行われる。ただし、ＳＯＩウエーハの製造方法は上記の図５中の（ａ）〜（ｉ）に限定されるものではなく、埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハの製造方法であればどのような製造方法によって製造されたものでもよい。さらに、工程（ｊ）の埋め込み拡散層のシート抵抗測定の後、必要に応じて洗浄を行い（ｋ）、製品ＳＯＩウエーハとする（ｌ）。本発明の要部をなす工程（ｊ）のシート抵抗測定の具体的な方法については後述する。

そして、このようにして製造されたＳＯＩウエーハは、図４に示すような、従来の、埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハである。
図４には、支持基板１３と、埋め込み絶縁層１４と、埋め込み拡散層１２と該埋め込み拡散層よりも不純物濃度が低い低濃度層１１からなるＳＯＩ層１５が積層されているＳＯＩウエーハ１０を示しているが、本発明が適用されるＳＯＩウエーハの構造はこれに限定されるものではない。例えば、絶縁基板上に直接シリコン層が形成されたＳＯＩウエーハであってもよい。また、埋め込み絶縁層もシリコン酸化膜に限らず、窒化膜等の絶縁層であってもよい。

本発明にかかる実施形態の１つは、下記のような渦電流法による方法により、ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を測定し、該測定結果から埋め込み拡散層のシート抵抗を見積もる方法である。

以下、図１を参照して渦電流法による埋め込み拡散層のシート抵抗の評価方法を説明する。
まず、ＳＯＩウエーハ１０の片面側（図１ではＳＯＩ層１５の表面側とする）に対して交流磁場Ｂ１を照射する。交流磁場Ｂ１を照射する方法としては、例えば、図１に示したように、コイル部３２を有する磁場照射ヘッド３１に交流電流を流すことによることができ、このような方法によれば、簡単な構造の装置で交流磁場を照射することができる。

このようにして照射された交流磁場Ｂ１は、ＳＯＩウエーハ１０の各層、すなわち、低濃度層１１、埋め込み拡散層１２、埋め込み絶縁層１４、支持基板１３を貫通する。照射される磁場が交流であるため、ＳＯＩウエーハ１０の各層中の磁場が変化し、電磁誘導作用により、磁場の変化を打ち消すようにそれぞれの層で磁束の周りに渦電流が発生する。ただし、埋め込み絶縁層１４は、絶縁体であるため、発生する渦電流は無視できるほど小さい。
このようにしてＳＯＩウエーハ１０の各層で発生した渦電流により、ジュール熱によってエネルギーの損失（渦電流損）が生じる。ただし、前述のように、埋め込み絶縁層１４に発生する渦電流は無視できるほど小さいため、その渦電流損も無視できる。ＳＯＩウエーハ１０に照射された交流磁場Ｂ１は、ＳＯＩウエーハ全体を貫通し、照射した反対側において、上記の渦電流損に応じて変化し、磁場Ｂ２となる。

この磁場Ｂ２を測定するためには、例えば、コイル部４２を有する測定ヘッド４１を用いることができる。磁場Ｂ２の経時変化により、電磁誘導によってコイル部４２に電流が流れる。測定ヘッド４１に図示しないテスター等を接続し、ＳＯＩウエーハ１０全体の抵抗率ρを測定する。

そして、このＳＯＩウエーハ１０全体の抵抗率ρから、以下に説明するように、埋め込み拡散層１２のシート抵抗を求めることができる。
ＳＯＩウエーハ１０全体の抵抗率ρは、ＳＯＩウエーハ１０の全体抵抗をＲ、ＳＯＩ層１５の膜厚をｔ_Ｓ、支持基板１３の厚さをｔ_Ｂとし、ＳＯＩ層１５の各層、すなわち低濃度層１１と埋め込み拡散層１２が並列的に接続されている抵抗とみなすと、

と表すことができる。ただし、埋め込み絶縁層１４は絶縁体であるため、その抵抗の全体抵抗Ｒへの影響は無視できる。全体抵抗Ｒと抵抗率ρは式（１）により互いに換算することができる。
ここで、低濃度層１１、埋め込み拡散層１２、支持基板１３のシート抵抗をそれぞれＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３とすると、ＳＯＩウエーハ１０全体のシート抵抗Ｒは、

と表すことができる。ただし、埋め込み絶縁層１４は絶縁体であるため、埋め込み絶縁層１４の抵抗による影響は無視できる。
なお、低濃度層１１、埋め込み拡散層１２、支持基板１３の抵抗率及び膜厚と厚さをそれぞれρ_１、ｔ_１、ρ_２、ｔ_２、ρ_３、ｔ_３とすると、

である。このうち、少なくとも支持基板１３の抵抗率ρ_３及び厚さｔ_３は予め測定しておくことができるので、少なくとも支持基板１３のシート抵抗Ｒ_３はＳＯＩウエーハを製造する前に予め判明している。

また、一般に埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハでは、Ｒ_１≫Ｒ_３＞Ｒ_２であり、特にＲ_１が大きい（例えば、Ｒ_１が数キロΩ、Ｒ_２が数十Ω、Ｒ_３が数百Ω）。このため、式（２）は、

と近似することができる。この式（４）のうち、支持基板１３のシート抵抗Ｒ_３は前述のように既知である。
このようにして得られた近似式（４）から、支持基板１３の抵抗率ρ_３とＳＯＩウエーハ１０全体の抵抗率ρの関係を計算したものを図７に示した。なお、一般的な仕様であるＳＯＩ層１５の膜厚ｔ_Ｓは１５μｍ、埋め込み拡散層１２の膜厚ｔ_２は２μｍ、支持基板１３の厚さｔ_Ｂは７２５μｍとし、曲線（ａ）は埋め込み拡散層が形成されていない場合、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２が７０Ω／□、３５Ω／□、２０Ω／□である場合を示す。
また、近似式（４）から、埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２とＳＯＩウエーハ１０全体の抵抗率ρの関係を計算したものを図８に示した。なお、曲線（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、支持基板１３の抵抗率ρ_３が２．４Ω・ｃｍであり、厚さｔ_３が、それぞれ７２５μｍ、６２５μｍ、４５０μｍである場合を示す。

なお、式（４）を埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２について変形して

と表すことができる。
すなわち、支持基板１３の抵抗率ρ_３および厚さｔ_３から求めたシート抵抗Ｒ_３は前述のように既知であるので、前述のように測定したＳＯＩウエーハ１０の全体抵抗Ｒから、埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２を求めることができる。

本発明者らは、以上のように、磁場の変化量としてＳＯＩウエーハ１０の全体抵抗Ｒを測定し、該全体抵抗Ｒから、近似式（５）に従って換算することによって埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２を求めることができることを見出した。
そして、この理論を実際に適用できることを確かめるために、以下のような実験を行った。

（実験例１）
図６に示すような従来のＳＯＩウエーハ及びモニターウエーハの製造方法に従って、図４に示すような埋め込み拡散層１２を有するＳＯＩウエーハ１０と、図３に示すような、これに対応したモニターウエーハ７０を作製した。ただし、支持基板１３となるベースウエーハは、ｐ型、抵抗率が１０Ω・ｃｍで厚さが７２５μｍのものを用い、イオン注入するヒ素のドーズ量を１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２とし、埋め込み拡散層１２の膜厚ｔ_２は２μｍとした。

このようにして製造した製品ＳＯＩウエーハについて、本発明の渦電流法による埋め込み拡散層１２のシート抵抗測定を行い、埋め込み拡散層１２の抵抗率ρ_２を得た。この結果を図７中に点（ｅ）として示した。
また、作製したモニターウエーハ７０について、高濃度拡散層７２の表面を測定面として、電流探針６２・６２、電圧探針６３・６３を押しつけて四探針法によってシート抵抗を測定することによって、高濃度拡散層７２のシート抵抗Ｒ_Ｓを測定した。
この結果、シート抵抗はおよそ７０Ω／□であった。
（ｅ）点は上記の近似式（４）からシート抵抗Ｒ_２が７０Ω／□であるとして求めた曲線（ｂ）とほぼ合っていることがわかる。

（実験例２）
抵抗率が２．４Ω・ｃｍであるｐ型シリコンウエーハに、ヒ素のドーズ量を２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２としてイオン注入した他は実験例１と同様に製品ＳＯＩウエーハとモニターウエーハを作製し、埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２を評価した。この結果を図７中に点（ｆ）として示した。

また、モニターウエーハについて実験例１と同様に四探針法によって高濃度拡散層７２のシート抵抗Ｒ_Ｓを測定した。
この結果、モニターウエーハのシート抵抗はおよそ３５Ω／□であった。この結果を、図８中に点（ｄ）として示した。
図７（ｆ）点は上記の近似式（４）からシート抵抗Ｒ_２が３５Ω／□であるとして求めた曲線（ｃ）とほぼ合っていることがわかる。
図８（ｄ）点は上記の近似式（４）から支持基板１３の厚さが７２５μｍであるとして求めた曲線（ａ）の、シート抵抗が３５Ω／□である点において、ほぼ合っていることがわかる。

実験例１、２の結果より、図７（ｅ）、（ｆ）点、図８（ｄ）点はそれぞれ上記の近似式（４）から求めた曲線とほぼ合っていることから、本発明の、ＳＯＩウエーハを構成する各層が並列的に接続されている抵抗とみなす仮定が適当なものであり、本発明による埋め込み拡散層のシート抵抗評価は、従来の、モニターウエーハを作製して、埋め込み拡散層に相当する高濃度拡散層のシート抵抗を測定する方法による場合とほぼ同じ結果が得られることが明らかとなった。

本実施形態では、埋め込み拡散層のシート抵抗は、近似式（５）によって求められる。したがって、式（２）が近似式（４）によりよく近似される条件、すなわち、Ｒ_１がより大きく、Ｒ_２、Ｒ_３との差が大きいほど、より正確にＲ_２を見積もることができる。

また、入射される交流磁場Ｂ１の周波数が高いほど渦電流損が大きくなるので、Ｂ１とＢ２の間の磁場の変化量が大きくなる。このようにすると、ＳＯＩウエーハ１０全体のシート抵抗を誤差を少なくして測定することができるので好ましい。

以上のように、埋め込み拡散層１２のシート抵抗を評価した後に製品ＳＯＩウエーハとする。言いかえれば、製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を直接評価することができる。なお、この渦電流法によるＳＯＩウエーハ１０全体のシート抵抗測定は、測定機器と接触することがないので粉塵等を発生させる心配がなく、測定後の洗浄工程（図５の工程（ｋ））を省略することも可能である。

本発明の別の実施形態は、ＳＯＩ層表面に四探針法を適用することにより、ＳＯＩ層全体のシート抵抗を測定し、該測定結果から埋め込み拡散層のシート抵抗を見積もる方法である。
以下、図２を参照して四探針法による埋め込み拡散層のシート抵抗の評価方法を説明する。

まず、ＳＯＩウエーハ１０のＳＯＩ層１５表面に対して電流探針６２・６２及び電圧探針６３・６３を押しつけ、四探針法によりＳＯＩ層１５全体のシート抵抗Ｒ_ＳＯＩを測定する。なお、四探針法は電流探針６２・６２及び電圧探針６３・６３の計４本の探針を、直線状かつ略等間隔に並べて試料表面（ここではＳＯＩ層１５の表面）に押しつけ、電流探針６２・６２間に電流Ｉを流して電圧探針６３・６３間の電圧を測定することで試料のシート抵抗を測定する手法である。
この実施形態では、埋め込み拡散層１２を含む、ＳＯＩ層１５全体のシート抵抗を測定できることが必須である。すなわち、ダイオード構造等によりＳＯＩ層が接合分離されている場合、例えば、埋め込み拡散層１２の導電型がｐ型であり、低濃度層１１の導電型がｎ型であるような場合は、ＳＯＩ層１５全体のシート抵抗をＳＯＩ層１５の表面から四探針法によって測定することができないので、本実施形態を適用することはできない。

なお、この方法では、支持基板１３は埋め込み絶縁層１４によってＳＯＩ層１５とは絶縁されているため、支持基板１３は測定に影響しない。

このようにして四探針法により測定されたＳＯＩ層１５全体のシート抵抗から、埋め込み拡散層１２のシート抵抗を見積もる。
ＳＯＩ層１５の各層、すなわち低濃度層１１と埋め込み拡散層１２が並列的に接続されている抵抗とみなして以下の計算を行う。この仮定により、

と表すことができる。この式を変形すると、

となる。ここで、埋め込み拡散層１２の不純物濃度は低濃度層１１の不純物濃度より高いので、Ｒ_１＞Ｒ_２と考えることができ、Ｒ_１がＲ_２よりも十分大きいと仮定すると、

と近似できる。
また、式（７）が近似式（８）によりよく近似される条件、すなわちＲ_１とＲ_２の差が大きいほど、より正確にＲ_２を見積もることができるので好ましい。例えば、Ｒ_１が１ｋΩ／□以上であるときはＲ_２が１００Ω／□以下であれば差が十分である。

なお、四探針法によると、探針がＳＯＩ層表面と接触し、ＳＯＩウエーハ表面に粉塵等の汚れを発生させる可能性があるため、シート抵抗Ｒ_ＳＯＩの測定後、製品ＳＯＩウエーハとする前に洗浄または研磨を行う（図５（ｋ））ことが好ましい。

このようにして埋め込み拡散層１２のシート抵抗Ｒ_２を評価した後に製品ＳＯＩウエーハとする（図５（ｌ））。
このような四探針法によってＳＯＩ層全体のシート抵抗を測定することによるＳＯＩウエーハの評価方法であれば、モニターウエーハを作製することなく、しかも簡便な方法によって埋め込み拡散層のシート抵抗を直接的に評価することができる。

以下、本発明の実施例を示して本発明をより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。
（実施例１、比較例１）
図５（ａ）〜（ｉ）の工程に従って、通常の方法により埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハを５枚製造した。なお、埋め込み拡散層（モニターウエーハでは高濃度拡散層）の作製のためにヒ素をイオン注入した。このイオン注入の加速電圧は１００ｋｅＶ、ドーズ量は（１）１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２、（２）２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２、（３）４×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２で埋め込み拡散層の膜厚は２μｍとし、それぞれのドーズ量についてＳＯＩウエーハの内訳は１枚、３枚、１枚とした。
また、このＳＯＩウエーハの製造と同時に図６のモニターウエーハの作製工程に従ってモニターウエーハをそれぞれのＳＯＩウエーハに対して１枚ずつ、合計５枚作製した。
それぞれのＳＯＩウエーハについて、渦電流法により実測抵抗Ｒを測定後、埋め込み拡散層のシート抵抗Ｒ_２を計算により求めた（実施例１）。
一方、モニターウエーハの高濃度拡散層（ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層に相当）のシート抵抗Ｒ_Ｓを測定した（比較例１）。

このようにして得られたＲ_２とＲ_Ｓの結果を比較し、図９に両者の関係を示した。なお、図中の直線は最小２乗法による近似直線である。図９からわかるように、両者は上記の（１）、（２）、（３）のいずれのドーズ量の場合であってもほぼ一致した。
すなわち、本発明の渦電流法による埋め込み拡散層の評価方法によって、従来のモニターウエーハ法とほぼ同じ結果が得られることを意味する。したがって、モニターウエーハを作製することなく、ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価することができた。

（実施例２、比較例２）
実施例１の場合と同様に、図５（ａ）〜（ｉ）の工程に従って、通常の方法により埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハを１０枚作製した。ヒ素のイオン注入において、加速電圧は１００ｋｅＶとし、ドーズ量は２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜４×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の範囲で微調整して変化させた。
また、実施例１と同様に、１０枚のＳＯＩウエーハについてそれぞれ１枚ずつ、合計１０枚のモニターウエーハを作製した。
それぞれのＳＯＩウエーハについて、四探針法によりＳＯＩ層全体のシート抵抗Ｒ_ＳＯＩを測定し、本発明の原理にしたがってこれを埋め込み拡散層のシート抵抗Ｒ_２と等しいとした（実施例２）。
一方、モニターウエーハの高濃度拡散層（ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層に相当）のシート抵抗Ｒ_Ｓを測定した（比較例２）。

得られたＲ_２とＲ_Ｓの結果を比較し、図１０に両者の関係を示した。なお、図中の直線は最小２乗法による近似直線である。図１０からわかるように、両者は２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜４×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の間のいずれのドーズ量の場合であってもほぼ一致した。
すなわち、本発明の四探針法による埋め込み拡散層の評価方法によっても、従来のモニターウエーハ法とほぼ同じ結果が得られることを意味している。したがって、モニターウエーハを作製することなく、ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層のシート抵抗を評価することができた。

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。

本発明の、渦電流法によってＳＯＩウエーハ全体の抵抗率を測定する様子を示す概略図である。 本発明の、四探針法によってＳＯＩ層全体の抵抗率を測定する様子を示す概略図である。 モニターウエーハの高濃度拡散層のシート抵抗を測定する様子を示す概略図である。 一般的な埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハを示す概略図である。 本発明の、製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層をモニターウエーハを作製することなく評価する方法を示すフロー図である。 従来の、モニターウエーハを作製して製品ＳＯＩウエーハの埋め込み拡散層を評価する方法を示すフロー図である。 近似式（４）より計算で求めた、支持基板の抵抗率とＳＯＩウエーハ全体の抵抗率の関係を示す曲線と、実験例により測定されたＳＯＩウエーハ全体の抵抗率をプロットしたグラフである。 近似式（４）より計算で求めた、埋め込み拡散層のシート抵抗とＳＯＩウエーハ全体の抵抗率の関係を示す曲線と、実験例により測定されたＳＯＩウエーハ全体の抵抗率をプロットしたグラフである。 本発明の渦電流法による埋め込み拡散層の評価方法によって評価した埋め込み拡散層のシート抵抗と、モニター法により測定した高濃度拡散層のシート抵抗の相関関係を示したグラフである。 本発明の四探針法による埋め込み拡散層の評価方法によって評価した埋め込み拡散層のシート抵抗と、モニター法により測定した高濃度拡散層のシート抵抗の相関関係を示したグラフである。

符号の説明

１０…ＳＯＩウエーハ、 １１…低濃度層、 １２…埋め込み拡散層、
１３…支持基板、 １４…埋め込み絶縁層、 １５…ＳＯＩ層、
３１…磁場照射ヘッド、 ３２…コイル部、
４１…測定ヘッド、 ４２…コイル部、
Ｂ１…入射磁場、 Ｂ２…測定磁場、
６２…探針（電流探針）、 ６３…探針（電圧探針）、
７０…モニターウエーハ、 ７１…シリコンウエーハ、 ７２…高濃度拡散層。

Claims (3)

1. 少なくとも、絶縁層上にＳＯＩ層を有し、前記ＳＯＩ層の、前記絶縁層との界面領域に前記ＳＯＩ層の他の部分よりも不純物濃度が高い埋め込み拡散層を有するＳＯＩウエーハの前記埋め込み拡散層のシート抵抗を評価する方法において、
   前記ＳＯＩ層全体または前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を測定する工程と、該シート抵抗測定の測定結果を前記ＳＯＩウエーハを構成する各層が各々並列的に接続されている抵抗であるとみなして換算することによって前記埋め込み拡散層のシート抵抗を見積もる工程とを備えることを特徴とするＳＯＩウエーハの評価方法。
2. 前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗測定は、前記ＳＯＩウエーハの片面側に対し交流磁場の磁力線を照射して前記ＳＯＩウエーハに前記交流磁場による渦電流を形成する工程と、前記渦電流の形成により生じた渦電流損に応じた磁場の変化量を前記磁力線を照射した面とは反対面側で測定する工程と、前記測定した磁場の変化量から前記ＳＯＩウエーハ全体のシート抵抗を算出する工程とを備え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。
3. 前記ＳＯＩ層全体のシート抵抗測定は、前記ＳＯＩ層表面に四探針法を適用して前記ＳＯＩ層全体のシート抵抗を測定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。

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