一種金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法包括步驟：提供表面形成有金屬薄膜的半導(dǎo)體襯底，制作有機(jī)保護(hù)膜；提供測(cè)量機(jī)臺(tái)，所述測(cè)量機(jī)臺(tái)上的探針以第一速度向有機(jī)保護(hù)膜運(yùn)動(dòng)；所述探針接觸有機(jī)保護(hù)膜后以第二速度在有機(jī)保護(hù)膜中運(yùn)動(dòng)，其中，所述第二速度小于第一速度；所述探針運(yùn)動(dòng)至金屬薄膜表面，停止運(yùn)動(dòng)，讀取電壓和電流值，從而計(jì)算出金屬薄膜的電阻率。本發(fā)明在金屬薄膜的表面制作一層有機(jī)保護(hù)膜，先以第一速度將探針快速下降至有機(jī)保護(hù)膜表面，之后探針以第二速度扎破有機(jī)保護(hù)膜并緩慢下降至金屬薄膜表面，采用兩種不同的探針?biāo)俣?，極大地減少了金屬薄膜被扎破的幾率，提高產(chǎn)品測(cè)試成功率，縮短測(cè)量周期。
【專利說明】-種金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 薄膜材料是微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料。一般來說，薄膜是人工制作的厚度在lym (l(T 6m) W下的固體膜，薄膜都是被制備在一個(gè)襯底上，比如，玻璃、半導(dǎo)體娃等。由于薄膜 的厚度(簡(jiǎn)稱膜厚）是非常薄的，因此膜厚在很大程度上影響著薄膜材料的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué) 性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、鐵電性質(zhì)等物理性能。該種薄膜材料的物理特性受膜厚影響的 現(xiàn)象被稱為尺寸效應(yīng)。尺寸效應(yīng)決定了薄膜材料的某些物理、化學(xué)特性不同于通常的塊體 材料，也就是說，同塊體材料相比，薄膜材料將具有一些新的功能和特性。
[0003] 而金屬薄膜的電阻率是金屬薄膜材料的一個(gè)重要的物理參數(shù)，是科研開發(fā)和實(shí)際 生產(chǎn)中經(jīng)常測(cè)量的物理參數(shù)之一，在實(shí)際工作中，通常用四探針法測(cè)量金屬薄膜的電阻率， 進(jìn)而可W由電阻率估算出金屬薄膜的膜厚。
[0004] 如圖1所示為傳統(tǒng)的四探針法測(cè)量金屬薄膜電阻率的原理圖，四個(gè)探針4'處在同 一直線上，兩兩之間距離相等，外側(cè)的兩個(gè)探針4'通W恒穩(wěn)電流，中間的兩個(gè)探針4'連接 高精度數(shù)字電壓表。經(jīng)過一系列公式推導(dǎo)，本領(lǐng)域研究人員得到電阻率Rs=2nx^xs，其 中，S是探針4'之間的距離，I是流經(jīng)金屬薄膜2'的電流，即圖1所示恒流源提供的電流， V是電流流經(jīng)金屬薄膜2'時(shí)中間兩探針4'上產(chǎn)生的電壓，即圖1所示電壓表的讀數(shù)，由上 述公式計(jì)算獲得金屬薄膜2'的電阻率。
[0005] 但是，傳統(tǒng)的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法中，由于被測(cè)量的金屬薄膜上沒有任何 輔助測(cè)量的膜層，測(cè)量時(shí)測(cè)量機(jī)臺(tái)的探針從空氣中直接運(yùn)動(dòng)至金屬薄膜表面，此時(shí)單一的 探針運(yùn)動(dòng)速度很可能會(huì)使金屬薄膜扎穿而測(cè)不出所需的電壓和電流值，也就無法獲得金屬 薄膜的電阻率，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不可信，并且會(huì)導(dǎo)致后續(xù)制程中產(chǎn)生缺陷。
[0006] 因此，提供一種改進(jìn)的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的 課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬薄膜電阻率的測(cè) 量方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬薄膜容易被探針扎破導(dǎo)致無法測(cè)出金屬薄膜電阻率的問 題。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法， 所述金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法至少包括：
[0009] 1)提供表面形成有金屬薄膜的半導(dǎo)體襯底，并在所述金屬薄膜表面上形成輔助測(cè) 量的有機(jī)保護(hù)膜；
[0010] 2)同時(shí)提供測(cè)量機(jī)臺(tái)，所述測(cè)量機(jī)臺(tái)上的探針從垂直于所述有機(jī)保護(hù)膜表面的方 向w第一速度向有機(jī)保護(hù)膜運(yùn)動(dòng)，直至探針接觸有機(jī)保護(hù)膜；
[0011] 3)所述探針接觸有機(jī)保護(hù)膜后W第二速度在有機(jī)保護(hù)膜中運(yùn)動(dòng)，其中，所述第二 速度小于第一速度；
[0012] 4)所述探針運(yùn)動(dòng)至金屬薄膜表面，停止運(yùn)動(dòng)，讀取電壓和電流值，從而計(jì)算出金屬 薄膜的電阻率。
[0013] 優(yōu)選地，所述有機(jī)保護(hù)膜為聚偏氣己帰，形成有機(jī)保護(hù)膜的厚度范圍為1?3ym。
[0014] 優(yōu)選地，形成所述有機(jī)保護(hù)膜的具體過程為：
[0015] A、將粉末狀聚偏氣己帰按一定比例溶解在N-甲基化咯焼麗溶劑中，配制成有機(jī) 溶液；
[0016] B、在所述測(cè)量機(jī)臺(tái)上安裝一處理腔室，將配制好的有機(jī)溶液裝入處理腔室的噴槍 中，通過噴槍將有機(jī)溶液均勻噴涂至金屬薄膜表面；
[0017] C、噴涂結(jié)束后，在設(shè)定的溫度下加熱金屬薄膜表面的有機(jī)溶液，使有機(jī)溶液中的 N-甲基化咯焼麗溶劑揮發(fā)，隨后降溫使聚偏氣己帰凝固成膜，從而在金屬薄膜表面形成聚 偏氣己帰有機(jī)保護(hù)膜。
[0018] 優(yōu)選地，所述第一速度的范圍為0.5?Imm/s，所述第二速度的范圍為0.5? 1 y m/s。
[001引優(yōu)選地，所述探針為四探針。
[0020] 優(yōu)選地，步驟4)中所述探針接觸有機(jī)保護(hù)膜后，安裝在測(cè)量機(jī)臺(tái)上的物理傳感器 獲得物理信號(hào)，所述物理傳感器將物理信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制可變速的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，使可變速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件從第一速度變換成第二速度。
[0021] 優(yōu)選地，測(cè)量獲得的電壓和電流值均大于零。
[0022] 優(yōu)選地，測(cè)量獲得的電壓和電流值呈現(xiàn)先大于零后等于零時(shí)，步驟4)中還包括步 驟；將探針升起至空氣中，在原測(cè)量點(diǎn)附近重新選擇測(cè)量點(diǎn)后，探針W第H速度運(yùn)動(dòng)至金屬 薄膜表面，停止運(yùn)動(dòng)，并再一次讀取電壓和電流值，其中，所述第H速度小于第二速度，根據(jù) 再次讀取的電流值和電壓值計(jì)算金屬薄膜的電阻率。
[0023] 優(yōu)選地，所述第H運(yùn)動(dòng)速度范圍為0. 1?0. 3 y m/s。
[0024] 優(yōu)選地，測(cè)量結(jié)束后，對(duì)金屬薄膜上的有機(jī)保護(hù)膜進(jìn)行熱處理，W分解去除所述有 機(jī)保護(hù)膜；進(jìn)行熱處理的溫度范圍為300?40(TC。
[00巧]如上所述，本發(fā)明的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，包括步驟；首先，提供表面形成 有金屬薄膜的半導(dǎo)體襯底，并在所述金屬薄膜表面上形成有輔助測(cè)量的有機(jī)保護(hù)膜；然后 提供測(cè)量機(jī)臺(tái)，所述測(cè)量機(jī)臺(tái)上的探針從垂直于所述有機(jī)保護(hù)膜表面的方向W第一速度向 有機(jī)保護(hù)膜運(yùn)動(dòng)，直至探針接觸有機(jī)保護(hù)膜；接著，所述探針接觸有機(jī)保護(hù)膜后W第二速度 在有機(jī)保護(hù)膜中運(yùn)動(dòng)，其中，所述第二速度小于第一速度；最后，所述探針運(yùn)動(dòng)至金屬薄膜 表面，停止運(yùn)動(dòng)，讀取電壓和電流值，從而計(jì)算出金屬薄膜的電阻率。本發(fā)明在金屬薄膜的 表面制作一層有機(jī)保護(hù)膜，先W第一速度將探針快速下降至有機(jī)保護(hù)膜表面，之后探針W 第二速度扎破有機(jī)保護(hù)膜并緩慢下降至金屬薄膜表面，利用兩種不同的探針運(yùn)動(dòng)速度，極 大地減少了金屬薄膜被探針扎破的幾率，提高產(chǎn)品測(cè)試成功率，縮短測(cè)量周期。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的四探針法測(cè)量金屬薄膜電阻率的原理圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法流程圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明提供的表面形成有金屬薄膜的半導(dǎo)體襯底結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明的金屬薄膜表面形成有機(jī)保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖5為本發(fā)明的探針W第一速度向有機(jī)保護(hù)膜表面運(yùn)動(dòng)的示意圖。
[0031] 圖6為本發(fā)明的探針接觸有機(jī)保護(hù)膜表面的示意圖。
[0032] 圖7為本發(fā)明的探針W第二速度在有機(jī)保護(hù)膜中運(yùn)動(dòng)的示意圖。
[0033] 圖8為本發(fā)明的探針接觸金屬薄膜表面的示意圖。
[0034] 圖9為本發(fā)明去除有機(jī)保護(hù)膜后的半導(dǎo)體襯底結(jié)構(gòu)示意圖。
[00巧]元件標(biāo)號(hào)說明
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于，所述金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法包 括： 1) 提供表面形成有金屬薄膜的半導(dǎo)體襯底，所述金屬薄膜表面上形成有輔助測(cè)量的有 機(jī)保護(hù)膜； 2) 同時(shí)提供測(cè)量機(jī)臺(tái)，所述測(cè)量機(jī)臺(tái)上的探針從垂直于所述有機(jī)保護(hù)膜表面的方向W 第一速度向有機(jī)保護(hù)膜運(yùn)動(dòng)，直至探針接觸有機(jī)保護(hù)膜； 3) 所述探針接觸有機(jī)保護(hù)膜后W第二速度在有機(jī)保護(hù)膜中運(yùn)動(dòng)，其中，所述第二速度 小于第一速度； 4) 所述探針運(yùn)動(dòng)至金屬薄膜表面，停止運(yùn)動(dòng)，讀取電壓和電流值，從而計(jì)算出金屬薄膜 的電阻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：所述有機(jī)保護(hù)膜 為聚偏氣己帰，形成有機(jī)保護(hù)膜的厚度范圍為1?3 y m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：形成所述有 機(jī)保護(hù)膜的具體過程為： A、 將粉末狀聚偏氣己帰按一定比例溶解在N-甲基化咯焼麗溶劑中，配制成有機(jī)溶液； B、 在所述測(cè)量機(jī)臺(tái)上安裝一處理腔室，將配制好的有機(jī)溶液裝入處理腔室的噴槍中， 通過噴槍將有機(jī)溶液均勻噴涂至金屬薄膜表面； C、 噴涂結(jié)束后，在設(shè)定的溫度下加熱金屬薄膜表面的有機(jī)溶液，使有機(jī)溶液中的N-甲 基化咯焼麗溶劑揮發(fā)，隨后降溫使聚偏氣己帰凝固成膜，從而在金屬薄膜表面形成聚偏氣 己帰有機(jī)保護(hù)膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：所述第一速度的 范圍為0. 5?Imm/s，所述第二速度的范圍為0. 5?lym/s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：所述探針為四探 針。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：步驟3)中所述探 針接觸有機(jī)保護(hù)膜后，安裝在測(cè)量機(jī)臺(tái)上的物理傳感器獲得物理信號(hào)，所述物理傳感器將 物理信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制可變速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，使可變速的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 部件帶動(dòng)探針從第一速度變換成第二速度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：測(cè)量獲得的電壓 和電流值均大于零。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：測(cè)量獲得的電壓 和電流值呈現(xiàn)先大于零后等于零時(shí)，步驟4)中還包括步驟；將探針升起至空氣中，在原測(cè) 量點(diǎn)附近重新選擇測(cè)量點(diǎn)后，探針W第H速度運(yùn)動(dòng)至金屬薄膜表面，停止運(yùn)動(dòng)，并再一次讀 取電壓和電流值，其中，所述第H速度小于第二速度，根絕再次讀取的電流值和電壓值計(jì)算 金屬薄膜的電阻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于；所述第H運(yùn)動(dòng)速 度范圍為0. 1?0. 3 y m/so
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻率的測(cè)量方法，其特征在于：測(cè)量結(jié)束后，對(duì) 金屬薄膜上的有機(jī)保護(hù)膜進(jìn)行熱處理，W分解去除所述有機(jī)保護(hù)膜；進(jìn)行熱處理的溫度范 圍為300?400°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的金屬薄電阻率的測(cè)量方法，其特征在于；讀取電流和電 壓值之后，根據(jù)公式Rs=2nx^xs，計(jì)算得到金屬薄膜的電阻率，其中，S是相鄰探針之間的 距離，I是讀取的流經(jīng)金屬薄膜的電流，V是讀取的電壓值。
【文檔編號(hào)】G01R27/14GK104422824SQ201310398839
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】沈哲敏, 李廣寧 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司