用以测量表面介电常数的探针及其测量方法技术

一种用以量测表面介电常数的探针，其中此探针为一结构膜层以及一绝缘膜层所组成的复合层结构，而此结构膜层系由一第一导电区域、一第二导电区域以及一绝缘区域所组成，而此绝缘区域为连续波形状且位于第一导电区域以及第二导电区域之间，用以隔离第一导电区域以及第二导电区域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术有关于一种表面介电常数的量测装置及其量测方法，尤指一种用以量测介电材质膜层的表面介电常数的探针及其量测方法。铝探针(Al probe)是目前习知的介电常数量测工具，其系利用所谓的铝点法(Al dot method)来进行半导体基底上的膜层的介电常数量测。此外，亦有将探针材质改为水银(亦即水银探针(Hg probe))，以同铝点法的量测方式，来对半导体基底上的膜层的介电常数进行量测。今以铝探针为例，说明其如何利用铝点法来进行半导体基底上的膜层的介电常数量测如下，如附图说明图1所示请参阅图1，若欲对一半导体基底100上的介电材质膜层102进行介电常数的量测，通常系将一铝探针105与介电材质膜层102的表面接触，以使半导体基底100、介电材质膜层102、铝探针105三者构成一平板电容器，如此一来即可利用习知的平板电容器的物理特性，施加电压于半导体基底100与铝探针105之间，而量测出介电材质膜层102的介电常数。然而上述传统介电常数量测工具存在有如下的缺点若半导体基底上堆积有复数个膜层，则利用上述传统介电常数量测工具，只能量测出由此复数个膜层所组成的复合层的介电常数，而无法量测出此复数个膜层中任一单一膜层的介电常数。换句话说，利用上述传统介电常数量测工具，仅能量测出堆块(bulk)的介电常数，而无法量测出诸如低介电常数材质膜层等单一薄膜的介电常数。因此，如何提供一介电常数量测工具，以解决上述传统介电常数量测工具的缺点，遂成为业界亟需努力的目标。本专利技术提出一种用以量测表面介电常数的探针，其中此探针为一结构膜层以及一绝缘膜层所组成的复合层结构，而此结构膜层系由一第一导电区域、一第二导电区域以及一绝缘区域所组成，而此绝缘区域位于第一导电区域以及第二导电区域之间，用以隔离第一导电区域以及第二导电区域。其中上述结构膜层及绝缘膜层的电容大小为已知。本专利技术系利用上述探针来进行介电材质膜层的电容的量测，并根据所量出的介电材质膜层的电容大小，而求出介电材质膜层的表面介电常数。其中上述介电材质膜层的电容的量测方法至少包括下列步骤将此探针中的结构膜层与介电材质膜层的表面接触，其中此探针中的结构膜层系位于介电材质膜层与此探针中的绝缘膜层二者之间；量测出第一导电区域以及第二导电区域二者之间的电容值；计算出此电容值连续减去结构膜层的电容大小以及绝缘膜层的电容大小所得的差值，其中此差值即为此介电材质膜层的电容大小，而此介电材质膜层的电容大小可作为求出此介电材质膜层的表面介电常数的依据。其中上述介电材质膜层包含低介电常数材质膜层，而第一导电区域以及第二导电区域的材质包含金属。又，上述绝缘区域的形状包含连续波形状，而此连续波形状包含连续周期波形状，至于此连续周期波形状包含连续方波形状、连续三角波形状、连续半圆波形状或连续弧状波形状。图2A为根据本专利技术的一实施例，所提出的探针结构的截面示意图。图2B为根据本专利技术的一实施例，所提出的探针结构中的结构膜层的俯视示意图。图3为根据本专利技术的一实施例，利用本专利技术的探针来对介电材质膜层进行介电常数量测的示意图。而本专利技术系利用上述探针205来进行介电材质膜层的电容的量测，并根据所量出的介电材质膜层的电容大小，而求出介电材质膜层的表面介电常数，如图3所示，今以一较佳实施例为例，详述本专利技术所提出的介电材质膜层的电容的量测方法如下请参照图3，将本专利技术的探针205中的结构膜层203与一介电材质膜层202的表面接触，其中此探针205中的结构膜层203系位于介电材质膜层202与此探针205中的绝缘膜层204二者之间；量测出第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者之间的电容值；计算出此电容值连续减去结构膜层203的电容大小以及绝缘膜层204的电容大小所得的差值，其中此差值即为此介电材质膜层202的电容大小，而此介电材质膜层202的电容大小可作为求出此介电材质膜层202的表面介电常数的依据。例如利用习知的电容与介电常数的物理关系式介电材质膜层的电容＝(介电材质膜层的介电常数)×(介电材质膜层的面积)/(介电材质膜层的厚度)，来求出介电材质膜层的介电常数。其中上述第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者间的电容值的量测，可以利用施加电压于第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者间而求得。而由于施加电压于第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者间，所产生的第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者间的电场分布，主要系通过三个区域第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者间的绝缘区域203B、绝缘膜层204、介电材质膜层202。故上述所量测出来的第一导电区域203A以及第二导电区域203C二者间的电容值，实为下列三个电容大小之和结构膜层203的电容大小、绝缘膜层204的电容大小、介电材质膜层202的电容大小。其中上述介电材质膜层202包含低介电常数材质膜层，而第一导电区域203A以及第二导电区域203C的材质包含金属。又，上述连续波形状包含连续周期波形状，至于此连续周期波形状包含连续方波形状、连续三角波形状、连续半圆波形状或连续弧状波形状。是以，藉由本专利技术所提出的，可以解决传统介电常数量测工具，仅能量测出堆块(bulk)的介电常数，而无法量测出诸如低介电常数材质膜层等单一薄膜的介电常数的缺点。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用以限定本专利技术的保护范围；凡其它未脱离本专利技术所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应视为本专利技术的保护范畴。本专利技术的专利保护范围当视权利要求书而定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以量测表面介电常数的探针，其特征在于：该探针为一结构膜层以及一绝缘膜层所组成的复合层结构，而该结构膜层系由一第一导电区域、一第二导电区域以及一绝缘区域所组成，而该绝缘区域为连续波形状且位于该第一导电区域以及该第二导电区域之间，用以隔离该第一导电区域以及该第二导电区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用以量测表面介电常数的探针，其特征在于该探针为一结构膜层以及一绝缘膜层所组成的复合层结构，而该结构膜层系由一第一导电区域、一第二导电区域以及一绝缘区域所组成，而该绝缘区域为连续波形状且位于该第一导电区域以及该第二导电区域之间，用以隔离该第一导电区域以及该第二导电区域。2.一种用以量测表面介电常数的探针，其特征在于该探针为一结构膜层以及一绝缘膜层所组成的复合层结构，而该结构膜层系由一第一导电区域、一第二导电区域以及一绝缘区域所组成，而该绝缘区域位于该第一导电区域以及该第二导电区域之间，用以隔离该第一导电区域以及该第二导电区域。3.根据权利要求2所述的用以量测表面介电常数的探针，其特征在于该探针用以量测介电材质膜层的表面介电常数，上述介电材质膜层包含低介电常数材质膜层。4.根据权利要求2所述的用以量测表面介电常数的探针，其特征在于上述第一导电区域以及该第二导电区域的材质包含金属。5.根据权利要求2所述的用以量测表面介电常数的探针，其特征在于上述绝缘区域的形状包含连续波形状，而该连续波形状包含连续周期波形状，而该连续周期波形状包含连续方波形状、连续三角波形状、连续半圆波形状或连续弧状波形状。6.一种量测表面介电常数的量测方法，其系利用一探针，其特征在于该探针为一电容大小已知的结构膜层以及一电容大小已知的绝缘膜层所组成的复合层结构，而该结构膜层系由一第一导电区域、一第二导电区域以及一绝缘区域所组成，而该绝缘区域为连续波形状且位于该第一导电区域以及该第二导电区域之间，用以隔离该第一导电区域以及该第二导电区域，该方法至少包括下列步骤将该探针中的该结构膜层与该介电材质膜层的表面接触，...

【专利技术属性】
技术研发人员：包天一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]