技术领域

本发明的实施例涉及一种用于半导体薄膜的测 量系统。 背景技术

半导体的导电性介于导体和绝缘体之间， 且导电性与其离子掺杂浓度、 致密度、 厚度等多个因素有关。 当前半导体工艺中， 半导体膜仅能进行在线 厚度测量， 不能测量薄膜特性， 如致密度、 缺陷数、 杂质浓度等。 而薄膜特 性对由半导体膜制成的产品的特性影响很大。 可是， 现有技术中并没有测量 薄膜特性的方法。

现有技术中存在测试特性参数的方式， 但都不适用于半导体膜。 例如， 釆用四探针测量方法对金属薄膜进行测量时， 先在基板上镀上金属薄膜， 然 后放入测量设备。 测量设备釆用四个探针接触金属膜层， 测量四个探针之间 的电流或者电阻。 由于一定面积内的电阻与材质的厚度相关， 因此可以利用 电阻求得金属薄膜的厚度。 此外， 还可以釆用光反射原理测量非金属层厚度， 也就是根据不同介质的折射系数不同， 利用光的折射原理， 进行厚度测量。

但是， 使用探针接触金属膜时误差非常大， 并会对金属膜有破坏， 因此 这种方式的测试点有限制， 不能在使用半导体薄膜的区域中测量。 发明内容

本发明的实施例提供了一种用于半导体薄膜的 测量系统， 其可以较准确 地测量出半导体薄膜的特性参数。

本发明的实施例提供的用于半导体薄膜的测量 系统包括电荷生成器、 基 台、 基板、 上电容板和处理器， 其中

电荷生成器用于产生第一电荷， 并将所述第一电荷传输到基台； 所述基 台具有导电功能， 用于作为下电容板向基板提供第一电荷； 所述基板放置在 提供第一电荷的基台上， 基板的上表面镀有半导体薄膜； 上电容板位于所述 半导体薄膜上方， 当所述基台提供第一电荷时， 所述上电容板产生与所述第 一电荷电性相反的第二电荷； 所述处理器用于根据所述第一电荷的第一电荷 总量和第二电荷的第二电荷总量， 确定出所述基台至所述上电容板之间的总 电容； 根据所述基板的电容、 所述基台和所述上电容板之间的空间电容、 以 及总电容， 确定出所述基板上的半导体薄膜的电容。

在本发明的另一个实施例中， 所述基台含有金属片。

在本发明的又一个实施例中， 所述上电容板与所述半导体薄膜之间可以 具有预定的垂直距离。

在本发明的再一个实施例中， 所述测量系统还可以包括传送设备， 用于 将所述基板传送并放置在所述基台上。

在本发明的再一个实施例中， 所述测量系统还可以包括薄膜测厚探头， 用于测量所述半导体薄膜的厚度。

在本发明的再一个实施例中， 所述处理器还可以用于根据所述半导体薄 膜的电容、 所述半导体薄膜的厚度、 所述半导体薄膜的面积和真空介电常数， 确定所述半导体薄膜的相对介电常数。

在本发明的再一个实施例中， 所述处理器还可以用于将所述半导体薄膜 的相对介电常数与标准薄膜相对介电常数范围 进行比对； 当比对结果为在标 准薄膜相对介电常数范围内时， 确定所述半导体薄膜的相对介电常数符合使 用要求。

在本发明的再一个实施例中， 所述上电容板的数量可以大于一个， 所述 处理器还可以用于根据每个上电容板的电容分 别确定出所述半导体薄膜对应 位置的相对介电常数； 当所述对应位置的相对介电常数均在标准薄膜 相对介 电常数允许范围内时， 确定所述半导体薄膜的均匀性符合使用要求。

在本发明的再一个实施例中， 所述测量系统还可以包括去离子设备， 用 于去除所述测量后半导体薄膜上的离子。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 仅仅涉及本发明的一些实施例， 而非对本发明的限制。 图 1为根据本发明实施例的用于半导体薄膜的测� �系统的示意图； 图 2为根据本发明另一实施例的用于半导体薄膜� �测量系统的示意图； 图 3为根据本发明又一实施例的用于半导体薄膜� �测量系统的示意图； 图 4为根据本发明再一实施例的用于半导体薄膜� �测量系统的示意图； 图 5为根据本发明再一实施例的用于半导体薄膜� �测量系统的示意图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案 进行清楚、 完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描 述的本发明的实施例， 本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提 下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术存在的问题， 本发明实施例提供了一种半导体薄膜的 测量系统，如图 1所示，该测量系统包括电荷生成器 100、基台 101、基板 102、 上电容板 104和处理器 105,其中该电荷生成器 100用于产生第一电荷， 并将 所述第一电荷传输到基台 101 ;

所述基台 101 具有导电功能， 并用于作为下电容板向放置在其上的基板

102提供第一电荷；

所述基板 102放置在提供第一电荷的基台 101上， 基板 102的上表面镀 有半导体薄膜 103;

所述上电容板 104位于半导体薄膜 103上方， 当基台 101提供第一电荷 时， 上电容板 104产生与第一电荷电性相反的第二电荷；

处理器 105用于根据从基台 101和上电容板 104获取的第一电荷的第一 电荷总量和第二电荷的第二电荷总量， 确定出基台 101至上电容板 104之间 的总电容值 C; 根据基板 102的电容值 cl、 半导体薄膜 103和上电容板 104 之间的空间电容值 c2、以及总电容值 C ,确定出基板 102上的半导体薄膜 103 的电容值 c3 , 其中， 丄 =丄+丄 +丄。

C cl c2 c3

在该实施例中， 基台 101 具有良好的导电功能， 可以作为下电容板同时 用于支撑基板 102和提供第一电荷。 其中， 未开始测量时基台 101上未携带 电荷， 在基台 101上放置基板 102并设置好上电容板 104等后， 电荷生成器 100启动，生成第一电荷并传输到基台 101 ,这样基台 101开始携带第一电荷。 在该实施例中， 该基台 101 可以例如含有金属片， 以便将第一电荷传递 给基板 102。 由于基板 102和基台 101直接接触，基台 101上的第一电荷在基 板 102下表面聚集。 此时， 位于半导体薄膜 103上方的上电容板 104在电容 效应的作用下， 产生与第一电荷电性相反的第二电荷。 其中， 上电容板 104 与半导体薄膜 103之间具有预定的垂直距离。 当然， 该预定的垂直距离可以 为 0,但是为了防止污染半导体表面以及测量过程� ��静电击穿半导体层，还是 具有一定距离为佳， 例如 100um~5000

然后， 处理器 105就可以根据从基台 101和上电容板 104获取的第一电 荷的第一电荷总量和第二电荷的第二电荷总量 ， 确定出基台 101 至上电容板 104之间的总电容值； 根据基板 102的电容值、 半导体薄膜 103和上电容板

104之间的空间电容值、 以及总电容值， 确定出基板 102上的半导体薄膜 103 的电容值。 例如， 假设基台 101至上电容板 104之间的总电容值为 C, 基板

102的电容值为 cl ,半导体薄膜 103和上电容板 104之间的空间电容值为 c2, 半导体薄膜 103的电容值为 c3 , 则根据丄=丄 +丄+丄可以得到 c3值。 由于

C cl cl c3

基板 102的材料固定， 厚度固定， 其电容为不变的常量， 可以通过现有技术 获得； 同样， 空间电容为 c2也为不变的常量， 可以通过现有技术获得。

此外， 在本发明的另一个实施例中， 如图 2所示， 除图 1示出的部件外， 该系统还可以包括传送设备 106, 用于将基板 102传送并放置在基台 101上。 通过使用传送设备 106将基板 102传送到基台 101的相应位置， 避免了人工 搬运基板 102时， 给半导体薄膜 103带来损伤或污染。

此外， 在本发明的另一个实施例中， 如图 3所示， 除图 1示出的部件外， 该系统还可以包括薄膜测厚探头 107, 其用于测量半导体薄膜 103的厚度， 并 传送给处理器 105。这样处理器 105可以根据半导体薄膜的电容值、半导体薄 膜的厚度、 半导体薄膜的面积和真空介电常数， 确定半导体薄膜的相对介电 常数。 具体地， 已知 c3=s *ε0* S/d; 式中： 电容 c3为半导体薄膜的电容， 单 位为 F; ε为相对介电常数； εθ为真空介电常数， 8.86x10 ( -12方）单位 F/m; S为半导体薄膜的面积， 单位平方米； d为半导体薄膜的厚度。 由此， 可以获 得该半导体薄膜的相对介电常数 ε。 此外， 处理器 105还可以将半导体薄膜的 相对介电常数与标准薄膜相对介电常数范围进 行比对； 当比对结果为相对介 电常数在标准薄膜相对介电常数范围内时， 确定半导体薄膜的相对介电常数 符合使用要求。 由于半导体材料的特殊性， 不同掺杂浓度， 不同组分的半导 体其介电常数也会有差异， 上述标准薄膜相对介电常数只是在正常量产情 况， 工艺稳定， 能够用相同工艺重复获得的薄膜的相对介电常 数。 因此， 该标准 薄膜相对介电常数范围可以为正常量产相同工 艺条件下， 重复多次并剔除异 常值后薄膜介电常数的平均值。 当半导体薄膜的相对介电常数在标准薄膜相 对介电常数范围内时， 则可以认为半导体薄膜的相对介电常数符合使 用要求； 否则， 确定半导体薄膜的相对介电常数不符合使用要 求。

除了可以测量半导体薄膜的电容、 相对介电常数等特性参数外， 本发明 的另一个实施例提供的方法还可以测量半导体 薄膜的均匀性。

如图 4所示， 与图 1不同的是， 上电容板 104的数量大于一个且每个上 电容板 104在半导体薄膜 103上的垂直投影不重叠， 处理器 105同样地还用 于根据每个上电容板 104分别确定出对应电容板位置半导体薄膜的相 对介电 常数； 当所确定出的每个位置的薄膜相对介电常数均 在标准薄膜相对介电常 数范围内时， 认为半导体薄膜 103 的均匀性符合使用要求。 当上电容板 104 的数量大于一个时， 每个上电容板 104与半导体薄膜 103的垂直距离可以相 同。 当然， 每个电容板 104与半导体薄膜 103的垂直距离也可以不同。

图 5示出了本发明的另一个实施例， 除图 1示出部件外， 该系统还包括 去离子设备 108, 其用于去除测量后半导体薄膜 103上的离子。还可以在测量 之前去除周围残留的静电。

在以上所述的实施例中， 上述传送设备、 薄膜测厚探头和去离子设备各 自独立地存在于测量半导体薄膜的系统中， 不过上述传送设备、 薄膜测厚探 头和去离子设备可以同时存在于该测量半导体 薄膜的系统中， 或者也可以以 任意组合的方式存在。

通过上述描述， 可以看出， 使用本发明实施例提供的半导体薄膜的测量 系统， 通过在半导体薄膜的上方和下方分别构成电容 板， 由上下电容板之间 的电容等可以确定出半导体薄膜的电容， 进而根据其它可测量参数确定出相 对介电常数等。 而且， 可以在半导体薄膜的不同区域分别设置上电容 板， 通 过确定出的若干个半导体薄膜的相对介电常数 ， 可以判断出半导体薄膜的均 匀性是否良好。

由以上可以看出， 本发明实施例提供的用于半导体薄膜的测量系 统， 能 够较准确地测量出半导体薄膜的特性参数。 例如， 通过在半导体薄膜的上方 和下方分别构成电容板， 可以准确地测量半导体薄膜的电容。 此外， 还可以 确定出相对介电常数等。 而且， 还可以在半导体薄膜的不同区域分别设置上 电容板， 通过确定出的若干个半导体薄膜的相对介电常 数， 可以判断出半导 体薄膜的均匀性是否良好。

以上说明对本发明而言只是说明性的， 而非限制性的， 本领域普通技术 人员理解， 在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的 情况下， 可做出许 多修改、 变化或等效， 但都将落入本发明的保护范围内。