[发明专利]半导体晶片的评价方法

说明书

技术领域

本发明是涉及例如评价硅晶片或绝缘层上覆硅(Silicon on Insulator(SOI))晶片等的半导体晶片的方法。

背景技术

近年来，绝缘层上覆硅(SOI)晶片，其在电绝缘性的硅氧化膜上，具有已形成硅有源层的绝缘层上覆硅(SOI)结构，由于器件(device))的高速性、低耗电性、高耐压性、耐环境性等方面优异，所以作为电子器件用的高性能大规模集成电路(LSI)晶片，特别受到重视。这是因为在SOI晶片中，在基底晶片(base wafer)与硅有源层(以下也称为SOI层)之间，存在绝缘体也就是埋氧层(以下有时称为BOX层)，所以形成在SOI层上的电子器件，具有高耐电压、α射线的软错误(soft error)率低这样的重大优点的缘故。

又，针对SOI层的膜厚是1μm以下的薄膜SOI晶片，在SOI层上所形成的金属氧化物半导体(MOS(Metal Oxide Semiconductor))型半导体器件，在以完全耗尽型(depletion mode)动作的情况，由于能够缩小源极(source)/漏极(drain)的PN结(PN-junction)面积，所以能够降低寄生电容、谋求器件驱动的高速化。进而，由于成为绝缘层的BOX层的电容与被形成于闸极氧化膜正下方的耗尽层电容串联，所以实质上耗尽层电容减少，能够实现低耗电化。

而且，最近，为了电子器件的更微细化、高性能化，要求更高质量的SOI晶片。因此，积极地进行评价SOI晶片的SOI层的质量。作为此种SOI晶片的质量评价的一种方法，已有先在SOI层的表面，形成金属氧化物半导体(MOS)结构，然后对其电极部分施加电压，来评价SOI层的质量的方法。

然而，上述的方法，虽然可以评价SOI层表面的质量，但是并无法完全评价SOI层的内部。

另一方面，作为使用水银探针来进行的SOI层与BOX界面评价法，提出一种以SOI晶片作为评价对象的虚拟金氧半场效晶体管(Pseudo MOS FET)法(例如参照日本特开2001-30676号公报、日本特开2001-267384号公报及S.Cristoleveanu et al.，“A Review of the Pseudo-MOS Transistor in SOI Wafer：Operation，Parameter Extraction，and Applications”IEEE Trans.Electron Dev，471018(2000)、H.J.Hovel，”Si film electrical characterization in SOI subatrates byHgFET technique”Solid-State Electronics，47，1311(2003))。

若根据此方法，能够精度佳、简便地测定SOI层与BOX层的界面中的界面态密度(interface state density)、SOI晶片的电特性等。

本方法，作为评价用电极，使针状探针或水银探针直接接触在要形成虚拟MOS结构的SOI晶片的SOI层侧，来将这些电极设为源极电极及漏极电极。而且，通过真空吸着在将SOI晶片的背面也即SOI晶片的基底晶片的背面作为电极也会被采用的阶(stage)上、或是使针(needle)接触晶片背面，来作为闸极电极，利用对这些电极施加电压，能够得到各种电特性。

此评价方法，虽然可评价SOI层与BOX层，但是仍然无法完全评价SOI层的内部。

如此，可评价SOI层表层及SOI/BOX层界面。然而，近年来SOI适用范围持续扩展，而要求对SOI层本身的质量评价法。

在此，作为例如对抛光晶片(PW)或外延晶片(EPW)等的特性评价方法，叙述有关利用结(junction)漏泄电流特性的通常的方法。图4是用以说明习知的抛光晶片等的评价方法的一例的说明图。在此，举出P型、研磨后的硅晶片21作为例子来进行说明。