JP2009016681A - Method of evaluating soi wafer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem wherein, in a pseudo-MOSFET method, in applying a gate voltage through a BOX film, evaluation of an electric characteristic of an SOI wafer becomes impossible if an SOI layer is thin, whereby it may be considered to measure the electric characteristic by applying a very high gate voltage, but BOx film thickness is also often generally thin in a thin-film SOI layer, and the BOX film causes dielectric breakdown during measurement to make the measurement difficult. <P>SOLUTION: A method of evaluating an SOI wafer by a pseudo-MOSFET is characterized in that, when an electric characteristic of the SOI wafer is evaluated by bringing a source electrode and a drain electrode into contact with the SOI layer, and bringing a gate electrode into contact with a support substrate of the SOI wafer, the evaluation is executed while injecting carriers into the SOI layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、SOIウェーハの評価方法であって、詳しくは、SOIウェーハのシリコン活性層及び埋め込み酸化層の評価を行うSOIウェーハの評価方法に関する。   The present invention relates to an SOI wafer evaluation method, and more particularly to an SOI wafer evaluation method for evaluating a silicon active layer and a buried oxide layer of an SOI wafer.

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が形成されたSOI構造を有するSOIウェーハが、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ウェーハとして特に注目されている。これは、SOIウェーハでは支持基板とシリコン活性層(以下SOI層と表記)の間に絶縁体である埋め込み酸化膜(以下BOX層と表記)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 is formed on an electrically insulating silicon oxide film have excellent device speed, low power consumption, high pressure resistance, environmental resistance, etc. Therefore, it attracts particular attention as a high-performance LSI wafer for electronic devices. This is because an SOI wafer has an embedded oxide film (hereinafter referred to as a BOX layer), which is an insulator, between a support substrate and a silicon active layer (hereinafter referred to as an 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ウェーハにおいて、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ウェーハが求められている。そのため、SOIウェーハのSOI層およびBOX層の品質を評価することが積極的に行われている。このSOIウェーハの品質評価の一手法として、SOI層の表面にMOS(Metal Oxide Semiconductor)構造を形成し、その電極部分に電圧を印加してSOI層およびBOX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. Therefore, the quality of SOI layers and BOX layers of SOI wafers is actively evaluated. As a method for evaluating the quality of this SOI wafer, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) 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 and the BOX layer. ing.

しかしながら、SOIウェーハを評価するために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った。   However, forming a MOS structure on an SOI layer for evaluating an SOI wafer requires a large-scale apparatus such as a photolithography process and a large number of processes, and is not costly and has a high burden. There was a bug.

そこで、従来のような多数の工程を通してMOS構造をSOIウェーハ上に形成せずとも、MOS構造の電極として作用するプローブを用いてもっと簡便にSOIウェーハを評価するための評価方法が開発されている。その一つとして、SOIウェーハを評価対象としたPseudo−MOSFET法が提案されている(例えば特許文献1、2及び非特許文献1、2参照)。この手法によれば、SOI層とBOX層の界面における界面準位密度やSOIウェーハの電気特性を精度良く、かつ容易に測定できる。   Therefore, an evaluation method has been developed to more easily evaluate an SOI wafer using a probe that acts as an electrode of the MOS structure without forming the MOS structure on the SOI wafer through many conventional processes. . As one of them, a Pseudo-MOSFET method using an SOI wafer as an evaluation target 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 and the electrical characteristics of the SOI wafer can be measured accurately and easily.

このPseudo−MOSFET法について説明する。図4はPseudo−MOS構造をあらわす模式図である。まず、図4に示すように、擬似的なMOS構造を形成するSOIウェーハ10のSOI層11側に評価用電極として、直接ニードルブローブ、または、水銀プローブを接触させ、これらをソース電極(S)およびドレイン電極(D)とする。そして、SOIウェーハ10の裏面、すなわち、SOIウェーハの支持基板13の裏面を、電極としても用いることができるステージに真空吸着させるか、ウェーハ裏面にニードルを接触させることによりゲート電極(G)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。このとき、評価を行う前にフッ酸を含む水溶液でSOIウェーハを洗浄すれば、SOI層表面に形成される自然酸化膜を除去できるので、その自然酸化膜の影響を排除してより正確な電気特性を得ることが可能となる。   The Pseudo-MOSFET method will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing a Pseudo-MOS structure. First, as shown in FIG. 4, a needle probe or a mercury probe is directly brought into contact with the SOI layer 11 side of the SOI wafer 10 forming a pseudo MOS structure as an evaluation electrode, and these are contacted with the source electrode (S). And the drain electrode (D). Then, the back surface of the SOI wafer 10, that is, the back surface of the support substrate 13 of the SOI wafer is vacuum-sucked on a stage that can also be used as an electrode, or a gate electrode (G) is formed by bringing a needle into contact with the back surface of the wafer. Various electrical characteristics can be obtained by applying a voltage between these electrodes. At this time, if the SOI wafer is washed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid before the evaluation, the natural oxide film formed on the surface of the SOI layer can be removed. It becomes possible to obtain characteristics.

この評価方法においては、支持基板をゲート電極、BOX膜をゲート酸化膜に見立てる。SOI層表面側に接触させた電極間での電流値から評価を行う訳であるが、この電流経路はSOI層を強反転状態として、SOI/BOX界面に形成される反転層とすることでSOI/BOX界面品質が評価できる。例えば、P型基板であれば、ゲート電圧を正側に印加して測定することにより、SOI層の電子移動度およびSOI層とBOX層の界面の界面準位密度が得られる。一方、ゲート電圧を負側に印加して測定することにより、SOI層の正孔移動度やBOX層の電荷密度が得られる。   In this evaluation method, the support substrate is regarded as a gate electrode, and the BOX film is regarded as a gate oxide film. The evaluation is based on the current value between the electrodes in contact with the surface of the SOI layer. This current path is obtained by making the SOI layer a strong inversion state and using the inversion layer formed at the SOI / BOX interface as the SOI layer. / BOX interface quality can be evaluated. For example, in the case of a P-type substrate, the electron mobility of the SOI layer and the interface state density at the interface between the SOI layer and the BOX layer can be obtained by applying a gate voltage to the positive side and measuring. On the other hand, the hole mobility of the SOI layer and the charge density of the BOX layer can be obtained by measuring the gate voltage applied to the negative side.

しかし、Pseudo−MOSFET法では、BOX膜を通じてゲート電圧を印加する際、SOI層が薄いと、SOIウェーハの電気特性の評価が不可能であった。非常に高いゲート電圧を印加し測定することも考えられたが、薄膜SOI層ではBOX膜厚も一般的に薄いことが多く、測定中にBOX膜が絶縁破壊してしまい測定が困難になるという問題があった。   However, in the Pseudo-MOSFET method, when the gate voltage is applied through the BOX film, if the SOI layer is thin, it is impossible to evaluate the electrical characteristics of the SOI wafer. Although it was considered to apply a very high gate voltage for measurement, a thin SOI layer generally has a thin BOX film, and the BOX film breaks down during measurement, which makes measurement difficult. There was a problem.

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. ElectronDev, 47 1018 (2000)S. Cristaleveanu et al. "A Review of the Pseudo-MOS Transistor in SOI Wafers: Operation, Parameter Extraction, and Applications" IEEE Trans. ElectronDev, 47 1018 (2000) H.J.Hovel, “Si film electrical characterization in SOI substrates by HgFET technique” Solid−State Electronics, 47, 1311 (2003)H. J. et al. Hovel, “Si film electrical characteristics in SOI substrates by HgFET technologies” Solid-State Electronics, 47, 1311 (2003)

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、極薄膜SOIウェーハにおいても、電子移動度や界面準位密度、正孔移動度、BOX層電荷密度等の電気特性を簡便に測定することができる評価方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to easily measure electrical characteristics such as electron mobility, interface state density, hole mobility, and BOX layer charge density even in an ultra-thin SOI wafer. The purpose is to provide an evaluation method.

上記課題を解決するため、本発明では、Pseudo−MOSFETによるSOIウェーハの評価方法において、前記SOIウェーハのSOI層にソース電極およびドレイン電極を接触させ、前記SOIウェーハの支持基板にゲート電極を接触させて前記SOIウェーハの電気特性を評価する際に、前記SOI層へキャリアを注入しながら評価を行うことを特徴とするSOIウェーハの評価方法を提供する(請求項1)。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, in a method for evaluating an SOI wafer using a Pseudo-MOSFET, a source electrode and a drain electrode are brought into contact with an SOI layer of the SOI wafer, and a gate electrode is brought into contact with a support substrate of the SOI wafer. An evaluation method for an SOI wafer is provided, wherein the evaluation is performed while injecting carriers into the SOI layer when evaluating the electrical characteristics of the SOI wafer.

このように、Pseudo−MOSFETによってSOIウェーハの電気特性を評価する際に、SOI層にキャリアを注入しながら評価を行うことで、従来はキャリア不足で測定に十分な電流値を得ることができなかったため、評価することができなかった薄膜SOIウェーハの電気特性を、BOX層に過大な負荷を掛けることなく、かつ容易な手段によって評価することが可能となる。   Thus, when evaluating the electrical characteristics of an SOI wafer using a Pseudo-MOSFET, by performing the evaluation while injecting carriers into the SOI layer, a current value sufficient for measurement cannot be obtained due to insufficient carriers. Therefore, the electrical characteristics of the thin film SOI wafer that could not be evaluated can be evaluated by an easy means without imposing an excessive load on the BOX layer.

また、キャリアを注入する方法として、光を照射することが好ましい(請求項2)。
このように、光を照射してキャリアを注入することで、容易にキャリアを注入することができ、SOI層やBOX層にダメージを与えることなく、また容易に測定を行うことが可能になる。
Moreover, it is preferable to irradiate light as a method for injecting carriers.
In this way, by irradiating light and injecting carriers, carriers can be easily injected, and measurement can be easily performed without damaging the SOI layer and the BOX layer.

以上説明したように、本発明のSOIウェーハの評価方法では、SOIウェーハの電気特性を評価する際に、SOI層へキャリアの注入を行いながら評価を行う。このため、層内にキャリアの絶対数が少ない極薄膜SOIウェーハであっても、キャリア不足を補うことができるため、ゲート電圧を高くするなどの負荷をかけなくても、ウェーハの構造に損傷を与えることなく、電子移動度や界面準位密度、正孔移動度、BOX層電荷密度等の電気特性を短時間で、かつ容易に測定することができる。   As described above, in the SOI wafer evaluation method of the present invention, when evaluating the electrical characteristics of the SOI wafer, the evaluation is performed while carriers are injected into the SOI layer. For this reason, even an ultra-thin SOI wafer with a small number of carriers in the layer can compensate for the shortage of carriers, so damage to the wafer structure can be achieved without applying a load such as increasing the gate voltage. Without giving, electrical characteristics such as electron mobility, interface state density, hole mobility, and BOX layer charge density can be easily measured in a short time.

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、Pseudo−MOSFET法では、SOI層が薄い場合、評価を行うことが困難であった。そのため、薄膜SOIウェーハの電気特性を、短時間で、かつ容易に評価する方法の開発が待たれていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As described above, in the Pseudo-MOSFET method, it is difficult to perform evaluation when the SOI layer is thin. Therefore, development of a method for easily evaluating the electrical characteristics of a thin film SOI wafer in a short time has been awaited.

そこで、本発明者は、なぜPseudo−MOSFET法によって薄膜SOIウェーハの電気特性を評価することができないかについて、その原因を探ることにした。   Therefore, the present inventor decided to investigate the reason why the electrical characteristics of the thin film SOI wafer cannot be evaluated by the Pseudo-MOSFET method.

その結果、BOX膜を通じてゲート電圧を印加する際、SOI層が薄いと、この反転層を形成するのに十分なキャリアが発生出来ないため、SOIウェーハの電気特性の評価が不可能になってしまうことがわかった。例えば、P型基板の評価の場合、特に正側に電圧を印加した際は、強反転層のキャリアが少なく、負側に印加した際は、蓄積層がBOX界面に形成されるが、やはりキャリア数が少ないため、測定を行うことが出来ないことがわかった。   As a result, when a gate voltage is applied through the BOX film, if the SOI layer is thin, sufficient carriers cannot be generated to form this inversion layer, and it becomes impossible to evaluate the electrical characteristics of the SOI wafer. I understood it. For example, in the case of evaluating a P-type substrate, especially when a voltage is applied to the positive side, there are few carriers in the strong inversion layer. It was found that the measurement was not possible due to the small number.

そこで、本発明者は、SOI層やBOX層の構造に大きな影響を及ぼすことなく、かつ容易に、SOI層のキャリアの不足を補うことができる方法について鋭意検討を重ねた。   Therefore, the present inventor has intensively studied a method that can easily compensate for the shortage of carriers in the SOI layer without greatly affecting the structure of the SOI layer or the BOX layer.

その結果、本発明者は、SOI層にキャリアを注入しながら電気特性の評価を行うことによって課題を解決できることを見い出し、本発明を完成させた。   As a result, the present inventor has found that the problem can be solved by evaluating electrical characteristics while injecting carriers into the SOI layer, and has completed the present invention.

以下、本発明について図1を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の評価方法で評価するSOIウェーハの一例は、以下に示すように一般的な構造のものである。
例えば、支持基板上に絶縁層が形成され、その絶縁層の上にSOI層が形成されたものである。
本発明の評価方法の手順を以下に例示する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited thereto.
An example of an SOI wafer evaluated by the evaluation method of the present invention has a general structure as shown below.
For example, an insulating layer is formed on a supporting substrate, and an SOI layer is formed on the insulating layer.
The procedure of the evaluation method of the present invention is exemplified below.

まず、評価対象となるSOIウェーハを準備する。準備するSOIウェーハとしては、少なくとも一方のシリコンウェーハ表面にシリコン酸化膜を形成した2枚の鏡面研磨ウェーハの研磨面を貼り合せ、熱処理後、一方のウェーハを研削、研磨により薄膜化したSOIウェーハを準備する。
また、あらかじめ一方の鏡面研磨ウェーハに水素をイオン注入した後、2枚の鏡面研磨ウェーハの研磨面を貼り合せ、その後の熱処理により水素イオン注入層で一方のウェーハを剥離してSOI構造を形成した後、SOI層となる薄膜の表面を研磨したSOIウェーハであってもよい。
また、1枚の鏡面研磨ウェ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)ウェーハであってもよい。
First, an SOI wafer to be evaluated is prepared. As an SOI wafer to be prepared, an SOI wafer obtained by laminating a polished surface of two mirror-polished wafers having a silicon oxide film formed on at least one silicon wafer surface, and grinding and polishing one of the wafers to form a thin film by polishing. prepare.
In addition, after ion implantation of hydrogen into one mirror-polished wafer in advance, the polished surfaces of the two mirror-polished wafers were bonded together, and one wafer was peeled off with a hydrogen ion-implanted layer by subsequent heat treatment to form an SOI structure. Thereafter, an SOI wafer obtained by polishing the surface of a thin film to be an SOI layer may be used.
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.

そして、このSOIウェーハのSOI層表面に形成されている自然酸化膜を除去するため、フッ酸を含む水溶液でSOIウェーハを洗浄する。
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よく、水溶液温度、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11と支持基板13の間に介在するBOX層12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。
Then, in order to remove the natural oxide film formed on the SOI layer surface of the SOI wafer, the SOI wafer is washed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid.
The concentration of the hydrofluoric acid in the aqueous solution containing hydrofluoric acid only needs to 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 need only be such that the natural oxide film can be removed. If the concentration of hydrofluoric acid is high, the BOX layer 12 interposed between the SOI layer 11 and the support substrate 13 may be etched. Therefore, it is preferable that the hydrofluoric acid concentration is low.

このようなフッ酸を含む水溶液でSOIウェーハを洗浄した後、SOIウェーハを純水でリンスして、乾燥させる。
乾燥方法は、乾燥空気をSOIウェーハに当てて乾燥させることができる。また、スピンドライヤーのような装置を用いて乾燥させることもできる。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よい。
After washing the SOI wafer with such an aqueous solution containing hydrofluoric acid, the SOI wafer is rinsed with pure water and dried.
In the drying method, drying can be performed by applying dry air to the SOI wafer. It can also be dried using a device such as a spin dryer. Alternatively, it may be dried using a chemical solution such as IPA (isopropyl alcohol).

上記のような手順で前処理されたSOIウェーハ10の電気特性を、図1のようにして評価を行う。まずSOIウェーハ10の支持基板13側の面を真空チャック14で吸着する。この真空チャック14は金属等の導電性材料でできており、ゲート電極(G)を兼ねることができる。   The electrical characteristics of the SOI wafer 10 preprocessed by the above procedure are evaluated as shown in FIG. First, the surface of the SOI wafer 10 on the support substrate 13 side is sucked by the vacuum chuck 14. The vacuum chuck 14 is made of a conductive material such as metal and can also serve as a gate electrode (G).

ここで、キャリア注入源15を準備する。キャリア注入源によってキャリアをSOI層11へ注入しながら評価を行う。ここで、キャリアを注入する方法として、光を照射することができる。そしてこの光源としては、ハロゲンランプを用いることができるし、LEDとすることができるし、また、蛍光灯とすることができる。すなわち、光を放出するものであれば、キャリアの注入源として用いることができる。
また、光の照度に関しても特に制限はない。どのような照度であっても光が当たっていれば、SOI層にキャリアを注入してSOIウェーハの電気特性をPseudo−MOSFET法によって評価することができる。ここで、ハロゲンランプは400nm(〜3.1eV)から900nm(〜1.4eV)の波長で700nm(〜1.8eV)付近にピークを持ち、SiOのバンドギャップ(〜9eV)よりも低くシリコンのバンドギャップ(〜1.1eV)よりも高いため、好都合である。
Here, the carrier injection source 15 is prepared. Evaluation is performed while carriers are injected into the SOI layer 11 by a carrier injection source. Here, light can be irradiated as a method for injecting carriers. As the light source, a halogen lamp can be used, an LED can be used, and a fluorescent lamp can be used. That is, any material that emits light can be used as a carrier injection source.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular regarding the illumination intensity of light. If light is applied at any illuminance, carriers can be injected into the SOI layer, and the electrical characteristics of the SOI wafer can be evaluated by the Pseudo-MOSFET method. Here, the halogen lamp has a peak in the vicinity of 700 nm (˜1.8 eV) at a wavelength of 400 nm (˜3.1 eV) to 900 nm (˜1.4 eV), and is lower than the band gap (˜9 eV) of SiO 2. This is advantageous because it is higher than the band gap (˜1.1 eV).

SOIウェーハ10を真空チャック14に吸着させたら、SOI層11表面のごく近傍にニードルプローブないしは水銀プローブを近づけ、SOI層11に接触させる。どちらか一方をソース電極(S)にし、他方をドレイン電極(D)にする。さらにSOI層11側にキャリア注入源15を準備し、SOI層11にキャリアを注入することでPseudo−MOSFET測定が可能になる。   When the SOI wafer 10 is attracted to the vacuum chuck 14, a needle probe or a mercury probe is brought close to the surface of the SOI layer 11 and brought into contact with the SOI layer 11. Either one is a source electrode (S) and the other is a drain electrode (D). Further, by preparing a carrier injection source 15 on the SOI layer 11 side and injecting carriers into the SOI layer 11, Pseudo-MOSFET measurement becomes possible.

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変化させることで、ドレイン電流の変化をモニタリングし、ゲート電圧Vとドレイン電流Iの関係、すなわちV−I特性を測定する。測定されたV−I特性は、例えば図2のような結果となる。そして、測定されたV−I特性から電子移動度、界面準位密度、正孔移動度および酸化膜電荷密度を求めることができる。 The Pseudo-MOS structure while forming by applying a constant drain voltage, by changing the gate voltage in this state, monitors the change in the drain current, the relationship between the gate voltage V G and the drain current I D, i.e. measuring the V G -I D characteristic. The measured V G- ID characteristic is as shown in FIG. 2, for example. Then, the electron mobility from the measured V G -I D characteristic can be determined interface state density, the hole mobility and oxide charge density.

以上の工程を行うことにより、SOI層の電子移動度、界面準位密度、正孔移動度および酸化膜電荷密度を評価することができる。   By performing the above steps, the electron mobility, interface state density, hole mobility, and oxide film charge density of the SOI layer can be evaluated.

また、SOI層の厚さとしては40nm以下とすることができる。また、BOX層の厚さは、100nm以下とすることができる。SOI層へキャリアの注入を行うことによって、従来はSOI層は厚さが50nm以上、BOX層は厚さが145nm以上ないと、評価に十分なキャリアの量を得ることができなかったが、本発明のようにキャリアを注入しながら評価を行うことによって、層の厚さが薄くなってもキャリアが不足することなく、電気特性を評価するのに十分な電流量を得ることができるため、膜厚が薄いSOIウェーハでも評価することができる。   The thickness of the SOI layer can be 40 nm or less. The thickness of the BOX layer can be 100 nm or less. By injecting carriers into the SOI layer, it has been difficult to obtain a sufficient amount of carriers for evaluation unless the SOI layer has a thickness of 50 nm or more and the BOX layer has a thickness of 145 nm or more. By performing the evaluation while injecting carriers as in the invention, a sufficient amount of current can be obtained for evaluating electrical characteristics without running out of carriers even when the layer thickness is reduced. Even an SOI wafer having a small thickness can be evaluated.

以下、実施例及び比較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)
測定対象ウェーハとして、支持基板、SOI層となるウェーハとも、導電型P型、直径200mm、結晶方位<100>であるシリコンSOIウェーハを準備した。なお、このウェーハをP型にするためのドーパントとしてボロンを用い、ウェーハの抵抗率は10Ω・cmである。また、SOI層とBOX層の厚さは、それぞれ20nm、50nm程度である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Example)
As a wafer to be measured, a silicon SOI wafer having a conductive P type, a diameter of 200 mm, and a crystal orientation <100> was prepared as a support substrate and a wafer serving as an SOI layer. Note that boron is used as a dopant for making the wafer P-type, and the resistivity of the wafer is 10 Ω · cm. The thicknesses of the SOI layer and the BOX layer are about 20 nm and 50 nm, respectively.

このSOIウェーハを、質量%で1%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、乾燥空気を吹き付けて水分を除去して乾燥させた。このSOIウェーハにプローブを接触させた後、SOI層にキャリアを注入するために、20Wのハロゲンランプを準備し、光を照射した状態で、V−I特性の測定を行なった。測定は、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行った。その結果を図2に示す。図2は、本発明によりV−I特性を求めた一例を示す図である。この測定にはケースレー社製半導体パラメータアナライザSC4200を使用した。 This SOI wafer was washed with an aqueous solution containing 1% by mass of hydrofluoric acid for 1 minute, rinsed with pure water, and then dried by blowing dry air to remove moisture. After contacting the probes to the SOI wafer, in order to inject carriers in the SOI layer, to prepare the halogen lamp 20W, while being irradiated with light, measurements were made V G -I D characteristic. The measurement was performed by monitoring the drain current by changing the gate voltage while applying a constant drain voltage. The result is shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example in which the V G- ID characteristic is obtained according to the present invention. A Keithley semiconductor parameter analyzer SC4200 was used for this measurement.

(比較例)
実施例において、プローブを接触させてV−I特性の測定を行う際に、SOI層に光の照射を行わないで測定を行った以外は、実施例と同様の条件でSOIウェーハの評価を行った。その測定結果を図3に示す。図3は比較例におけるV−I特性を求めた一例を示す図である。
(Comparative example)
In the example, when the V G- ID characteristic was measured by bringing the probe into contact, evaluation of the SOI wafer was performed under the same conditions as in the example except that the measurement was performed without irradiating the SOI layer with light. Went. The measurement results are shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the V G- ID characteristics in the comparative example are obtained.

図2より、実施例のV−I特性では、SOI層の電子移動度、界面準位密度、正孔移動度および酸化膜電荷密度を評価するのに十分なV−I特性を得ることができた。
これに対し、図3に示す比較例のV−I測定結果では、SOI層中のキャリアが不足しているため、充分な電流値が得られず、この結果からはSOI層の電子移動度、界面順位密度などを計算することはできなかった。
From FIG. 2, the V G -I D characteristic embodiment, the electron mobility of the SOI layer, the interface state density, a sufficient V G -I D characteristic to evaluate the hole mobility and oxide charge density I was able to get it.
On the other hand, in the V G- ID measurement result of the comparative example shown in FIG. 3, a sufficient current value cannot be obtained because the carrier in the SOI layer is insufficient. From this result, the electron transfer of the SOI layer is not obtained. The degree, interface order density, etc. could not be calculated.

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 any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

本発明を説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating this invention. 本発明によりV−I特性を求めた一例を示す図である。Is a diagram showing an example of obtaining the V G -I D characteristic by the present invention. 比較例におけるV−I特性を求めた一例を示す図である。Is a diagram showing an example of obtaining the V G -I D characteristic in a comparative example. Pseudo−MOS構造をあらわす模式図である。It is a schematic diagram showing a Pseudo-MOS structure.

符号の説明Explanation of symbols

10…SOIウェーハ、 11…SOI層、 12…BOX層、 13…支持基板、 14…真空チャック、 15…キャリア注入源。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... SOI wafer, 11 ... SOI layer, 12 ... BOX layer, 13 ... Supporting substrate, 14 ... Vacuum chuck, 15 ... Carrier injection | pouring source.

Claims (2)

Pseudo−MOSFETによるSOIウェーハの評価方法において、前記SOIウェーハのSOI層にソース電極およびドレイン電極を接触させ、前記SOIウェーハの支持基板にゲート電極を接触させて前記SOIウェーハの電気特性を評価する際に、前記SOI層へキャリアを注入しながら評価を行うことを特徴とするSOIウェーハの評価方法。   In a method for evaluating an SOI wafer using a Pseudo-MOSFET, when a source electrode and a drain electrode are brought into contact with an SOI layer of the SOI wafer and a gate electrode is brought into contact with a support substrate of the SOI wafer, the electrical characteristics of the SOI wafer are evaluated. And evaluating the SOI wafer while injecting carriers into the SOI layer. 前記キャリアを注入する方法として、光を照射することを特徴とする請求項1に記載のSOIウェーハの評価方法。   2. The method for evaluating an SOI wafer according to claim 1, wherein light is irradiated as a method for injecting the carrier.
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