JP4525024B2 - Soiウエーハの評価方法 - Google Patents
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Description
このようにSOIウエーハの絶縁層又は絶縁体を絶縁破壊する際に、該絶縁層又は絶縁体の電気特性を測定することによって、SOIウエーハの絶縁層又は絶縁体の品質も同時に評価することができるようになり、SOIウエーハの品質評価をより詳細に行なうことが可能となる。
例えば、上記のシリコン層に形成したゲート酸化膜の電気特性として酸化膜耐圧を測定することにより、SOIウエーハのGOI評価を行なうことができる。また、SOIウエーハの絶縁層又は絶縁体の酸化膜耐圧を測定することにより、それらの信頼性等を合わせて評価することもできる。
本発明者は、SOIウエーハのシリコン層表面に酸化膜及び電極を簡単な構造で形成してSOIウエーハの品質を評価できる方法について鋭意実験及び検討を重ねた。その結果、SOIウエーハのシリコン層表面にゲート酸化膜と少なくとも3つの電極とを形成すれば、その形成した電極のうちの隣接する2つの電極を利用して、先ずそれら2つの電極の下の領域内にあるゲート酸化膜、次にSOIウエーハの絶縁層(または絶縁体)を順番に絶縁破壊し、その後これらの隣接する2つの電極以外の電極からSOIウエーハの裏面に電気ストレスを印加することによって、その電極の下の領域内にあるゲート酸化膜の電気特性を測定してSOIウエーハの品質を評価することができることを見出して、本発明を完成させた。
最初に、評価対象となるSOIウエーハを準備する。本発明で評価の対象となるSOIウエーハは、例えば図2に示したように支持基板8の上に絶縁層となる埋め込み酸化膜7とシリコン層6とが形成されたSOIウエーハ10や、絶縁基板等の絶縁体上にシリコン層が形成されたSOIウエーハ等であり、SOI構造を有しているものであれば特に限定されるものではない。
次に、この評価対象となるSOIウエーハ10のシリコン層6を酸化してゲート酸化膜2を形成し、このゲート酸化膜2の上に少なくとも3つの電極1(ゲート電極ともいう)を形成する。このとき、ゲート酸化膜2及び電極1の形成方法は特に限定されず、例えばゲート酸化膜2は、SOIウエーハ10に熱酸化処理を施すことによって容易に形成することができる。
上記のようにしてゲート酸化膜2上に少なくとも3つの電極1a〜1cを形成した後、これらの形成した電極のうちの隣接する2つの電極間に電気ストレスを印加して、これら2つの電極の下の領域内にあるゲート酸化膜を絶縁破壊する。例えば図3に示すように、3つの電極1a〜1cのうち最外周に位置する電極1cをグラウンドに接続しておき、中間部に位置する電極1bから電極1cに一定の電圧または電流を印加して電気ストレスを加えることにより、両電極の下の領域にあるゲート酸化膜を絶縁破壊して電流パスを形成することができる。
次に、上記のゲート酸化膜の絶縁破壊に用いた隣接する2つの電極1b、1cのうちの少なくとも1つからSOIウエーハ10の裏面に電気ストレスを印加してSOIウエーハ10の埋め込み酸化膜7を絶縁破壊する。例えば図4に示すように、SOIウエーハ10の裏面をグラウンドに接続しておき、電極1bおよび電極1cから、上記で絶縁破壊したゲート酸化膜を通じて埋め込み酸化膜7に電気ストレスを印加することによって、埋め込み酸化膜7を絶縁破壊することができる。尚、電気ストレスの印加は、図4のように電極1b、1cの両方から行なわずに、電極1bまたは電極1cのいずれか一方から行なっても良い。このとき、例えばシリコン層がP型であれば、電極から負電圧を印加すれば良い。
そして、上記のようにしてSOIウエーハ10の埋め込み酸化膜7を絶縁破壊した後、上記で用いた電極1b、1c以外の中心部に位置する電極1aからSOIウエーハの裏面に電気ストレスを印加して、この電極1aの下の領域内にあるゲート酸化膜の電気特性を測定する。
電気特性評価用試料として、直径200mm、導電型としてはボロンをドープしたP型のシリコンウエーハを用いて作製したSOIウエーハを準備した。このときのSOIウエーハにおけるシリコン層の厚さは145nmであり、埋め込み酸化膜の厚さは145nmであった。
6…シリコン層、 7…埋め込み酸化膜、 8…支持基板、
10…SOIウエーハ、 11…シリコンウエーハ、
12…酸化膜(ゲート酸化膜)、
13…金属電極(ゲート電極)、 14…金属配線、
15…分離酸化膜、 16…シリコン層、
17…埋め込み酸化膜、 18…支持基板、 19…SOIウエーハ。
Claims (3)
- 絶縁層又は絶縁体上にシリコン層が形成されたSOIウエーハを評価する評価方法において、先ず前記シリコン層を酸化してゲート酸化膜を形成し、該ゲート酸化膜上に少なくとも3つの電極を形成した後、該形成した電極のうちの隣接する2つの電極間に電気ストレスを印加して該2つの電極の下の領域内にあるゲート酸化膜を絶縁破壊し、次に該隣接する2つの電極のうちの少なくとも1つから前記SOIウエーハの裏面に電気ストレスを印加して前記SOIウエーハの絶縁層又は絶縁体を絶縁破壊し、その後前記隣接する2つの電極以外の電極から前記SOIウエーハの裏面に電気ストレスを印加して該電極の下の領域内にあるゲート酸化膜の電気特性を測定することによって、SOIウエーハの評価を行なうことを特徴とするSOIウエーハの評価方法。
- 前記SOIウエーハの絶縁層又は絶縁体を絶縁破壊する際に、該絶縁層又は絶縁体の電気特性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。
- 前記測定する電気特性として、酸化膜耐圧を測定する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。
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