Структура для аттестации четырехзондовых головок

Полезная модель относится к устройствам для измерения сопротивления полупроводниковых пластин и структур.

Она состоит из пластины с первым диэлектрическим слоем, покрытым первым металлизационным слоем, на который нанесен второй диэлектрический слой с четырьмя круглыми сквозными отверстиями, центры которых находятся друг от друга на расстоянии, равном номинальному расстоянию между зондами четырехзондовой головки, на второй диэлектрический слой нанесен второй металлизационный слой в виде четырех островков, не сообщающихся друг с другом, полностью перекрывающих отверстия во втором диэлектрическом слое и контактирующих с первым металлизационным слоем, причем во втором диэлектрическом слое имеется отверстие, расположенное рядом с четырьмя отверстиями во втором диэлектрическом слое, выполненное с возможностью размещения в нем всех четырех зондов четырехзондовой головки.

Такая конструкция полезной модели упрощает процессы аттестации четырехзондовых головок и позволяет уточнить формулы, по которым проводят расчеты, что снижает погрешности измерений.

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам, применяющимся для контроля полупроводниковой технологии.

Для определения удельного сопротивления полупроводниковых пластин и металлизационных слоев используется четырехзондовый метод контроля с применением четырехзондовых головок. Если расстояние между расположенными в линию зондами 1, 2, 3, 4 четырехзондовой головки равно S₁₂, S₂₃, S₃₄, через крайние зонды 1 и 4, контактирующими с измеряемой пластиной, пропускается ток I₁₄, а между средними зондами 2 и 3 измеряют напряжение U₂₃, то можно определить удельное сопротивление полупроводниковой пластины или металлизационного слоя, расположенного на непроводящей ток подложке, по формуле [1]

,

где d - толщина полупроводниковой пластины или толщина металлизационного слоя, расположенного на непроводящей подложке.

Если расстояния между всеми зондами четырехзондовой головки равны, т.е. S₁₂=S₂₃=S₃₄ =S, то формула (1) переходит в

На практике почти всегда используют четырезондовые головки с одинаковыми расстояниями между зондами. Но если расстояния между зондами не одинаковы, то, используя для расчетов формулу (2) вместо формулы (1) допускают ошибку. Для исключения этой ошибки необходимо аттестовать четырехзондовую головку, проводя трудоемкие измерения расстояния между зондами по отпечаткам зондов на каком-либо мягком материале [1].

Целью создания полезной модели, а именно - структуры для аттестации четырехзондовых головок, применяющихся для определения сопротивления пластин, является упрощение процесса аттестации четырехзондовых головок.

Поставленная цель реализуется путем создания полезной модели структуры для аттестации четырехзондовых головок, применяющихся для определения сопротивления пластин, состоящей из пластины с первым диэлектрическим слоем, покрытым первым металлизационным слоем, на который нанесен второй диэлектрический слой с четырьмя круглыми сквозными отверстиями, центры которых находятся друг от друга на расстоянии, равном номинальному расстоянию между зондами четырехзондовой головки, на второй диэлектрический слой нанесен второй металлизационный слой в виде четырех островков, не сообщающихся друг с другом, полностью перекрывающих отверстия во втором диэлектрическом слое и контактирующих с первым металлизационным слоем, причем во втором диэлектрическом слое имеется отверстие, расположенное рядом с четырьмя отверстиями во втором диэлектрическом слое, выполненное с возможностью размещения в нем всех четырех зондов четырехзондовой головки.

Кроме того, полезная модель структуры отличается тем, что первый и второй металлизационный слои состоят из различных металлов.

Дополнительно полезная модель структуры отличается тем, что пластина является пластиной кремния, а первый и второй диэлектрические слои выполнены из диоксида кремния.

Кроме того, полезная модель структуры отличается тем, что первый металлизационный слой состоит из многослойной металлизации, верхний слой которой состоит из золота.

Дополнительно второй металлизационный слой состоит из алюминия.

Кроме того, полезная модель структуры отличается тем, что толщины диэлектрических слоев лежат в пределах 0,5-1 мкм, а толщины металлизационных слоев лежат в пределах 0,1-0,5 мкм.

На фиг.1. приведен эскиз предлагаемой полезной модели структуры.

Здесь: пластина 1 с первым диэлектрическим слоем 2, на котором сформирован первый металлизационный слой 3, поверх которого нанесен второй диэлектрический слой 4 с четырьмя отверстиями 5; не соединяющиеся друг с другом островки второго металлизационного слоя 6, перекрывающие и заполняющие отверстия 5 во втором диэлектрическом слое 4.

Кроме того, во втором диэлектрическом слое 4 сформирована выемка 7, размеры которой превышают расстояния между крайними зондами четырехзондовой головки.

Отверстия во втором диэлектрическом слое выполняются методом фотолитографии с точностью порядка десятых долей микрометра.

Процесс аттестации сводится к следующему.

Вначале зонды четырехзондовой головки опускают на четыре островка второго металлизационного слоя и, пропуская через крайние зонды ток I ₁₄, измеряют напряжение (V₂₃)**.

Затем головку опускают в выемку 7 и опять, пропуская через крайние зонды ток I₁₄, измеряют напряжение (V₂₃ )*.

Удельное сопротивление в первом случае определяется формулой (1), а во втором случае определяется формулой (2). Приравнивая эти величины, можно определить значение множителя К в формуле (1), а именно:

K=4,53236·V**/V*

Литература

1. Батавин В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь. 1985. - 264 с.

Структура для аттестации четырехзондовых головок, применяющихся для определения сопротивления пластин, состоящая из пластины с первым диэлектрическим слоем, покрытым первым металлизационным слоем, на который нанесен второй диэлектрический слой с четырьмя круглыми сквозными отверстиями, центры которых находятся друг от друга на расстоянии, равном номинальному расстоянию между зондами четырехзондовой головки, на второй диэлектрический слой нанесен второй металлизационный слой в виде четырех островков, не сообщающихся друг с другом, полностью перекрывающих отверстия во втором диэлектрическом слое и контактирующих с первым металлизационным слоем, причем во втором диэлектрическом слое имеется отверстие, расположенное рядом с четырьмя отверстиями во втором диэлектрическом слое, выполненное с возможностью размещения в нем всех четырех зондов четырехзондовой головки.