[發明專利]晶圓級電容標準樣片及制備方法

有效

• 申請號: 202011578776.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112820714B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 喬玉娥;劉霞美;李飛;丁立強;任宇龍;荊曉冬;吳愛華
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L49/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發明公開了一種晶圓級電容標準樣片及制備方法，屬于半導體工藝過程監控設備校準技術領域。所述晶圓級電容標準樣片，包括：晶圓片和制作在所述晶圓片上的多個芯片單元；所述芯片單元的結構中包括：多組量級不同的標稱電容系列和分別與每組所述標稱電容系列一一對應的開路器，所述標稱電容系列包括以標稱值為中心、以預設值為步進、陣列設置的多個標稱電容；所述標稱電容系列的容值范圍為：0.5pF?100pF。本發明所述晶圓級電容標準樣片，用于PCM設備在片電容參數的整體校準，填補國內PCM設備該參數相應范圍內校準領域的空白，確保PCM設備高頻小電容測量數據的準確、統一，保障半導體器件工藝穩定性與產品質量。

技術領域

本發明涉及半導體監控設備校準技術領域，具體涉及一種晶圓級電容標準樣片及制備方法。

背景技術

半導體工藝過程監控設備(PCM設備)是半導體器件研制生產單位用于批量、快速測試芯片特征參數、評價芯片性能、剔除不合格芯片的專用測試設備。

PCM設備對在片小電容參數的測量，應用于器件和工藝的特征分析、Wafer互連小電容測量以及雙端納米器件C-V曲線測試等方面。為了有效監控柵氧厚度、柵氧電荷和雜質濃度分布等工藝參數，PCM圖形包含多個電容參數，電容覆蓋pF量級，最低至0.5pF。因此，“在片電容參數”作為主要測量參數，是評判與電容制作相關工藝穩定性的重要手段。

PCM設備電容參數校準方面，目前國內無商品化在片電容標準件，芯片生產單位通常采用“產品留樣驗證片”進行初步驗證。該類驗證片一般有單片和晶圓片兩種形式。驗證片上的電容器是從產品中隨機挑選的PCM圖形，其量值為單一量值。該類驗證片未向上級溯源，僅能在某一量值點驗證工藝的穩定性，對于工藝制作過程中的準確度無法保證。因此，為了保證PCM設備在工藝監控過程中測量數據準確，應使用覆蓋測量范圍的晶圓級電容標準樣片對其開展校準。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是提供晶圓級電容標準樣片及制備方法，旨在滿足目前PCM設備低容值、高頻率的校準需求。

為了實現上述目的，本申請實施例一方面提供了一種晶圓級電容標準樣片，包括：晶圓片和制作在所述晶圓片上的多個芯片單元；

所述芯片單元的結構中包括：多組量級不同的標稱電容系列和分別與每組所述標稱電容系列一一對應的開路器，所述標稱電容系列包括以標稱值為中心、以預設值為步進、陣列設置的多個標稱電容；多個標稱電容系列的容值范圍為：0.5pF-100pF。

本發明實施例提供的晶圓級電容標準樣片，通過將不同量級的標稱電容制作在一個芯片單元上，且為了保證測試電容的準確性，每組標稱電容系列都分別設有一個開路器，減少連接線纜、芯片布局引線等引入的系統誤差。用于PCM設備在片電容參數的整體校準，確保PCM設備高頻小電容測量數據的準確、統一，滿足PCM設備低容值、高頻率的校準需求。

在一種可能的實現方式中，所述標稱電容系列包括4組，4組所述標稱電容系列的標稱值分別對應0.5pF、1pF、10pF、100pF。

在一種可能的實現方式中，所述標稱電容系列的測試頻率為100kHz至1MHz。

在一種可能的實現方式中，每組所述標稱電容系列中的多個標稱電容按行陣列排布，多組所述標稱電容系列按列排布；或者每組標稱電容系列中的多個標稱電容按列陣列排布，多組所述標稱電容系列按行排布。

在一種可能的實現方式中，采用1:1接觸板技術對多個所述芯片單元進行位置標記。

在一種可能的實現方式中，所述標稱電容采用四線測量模式，用于四線測量模式的4個金屬電極的尺寸和坐標與外部測試連接的探針卡的尺寸和坐標一致。

在一種可能的實現方式中，所述標稱電容的結構為金屬-絕緣體-金屬電容器，所述絕緣體的介質材料為氮化硅或二氧化硅。