CN101924054B - 一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，所述方法通过在所述高阻值半导体衬底上制备一简单电感器，测量所述简单电感器在不同热预算下的Q值，同时采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率，并与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，从而通过非接触的方式得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。本发明所提供的方法可有效地测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算的变化，并且简单可靠。

Description

一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法。
背景技术
随着无线移动通信技术的迅猛发展，射频集成电路(RFIC，Radio FrequencyIntegrated Circuit)变得越来越重要，射频集成电路是一种工作在300MHz～300GHz频率范围内的集成电路。并且由于硅基集成电路制造成本相对较低，且便于数字和模拟部分的集成，使得硅基射频集成电路相对于GaAs基集成电路具有相当大的竞争力。
在射频集成电路中，电感器起着非常重要的作用，成为一种关键的电子元器件而广泛地应用在各种射频集成电路中，例如电压控振荡器(VCO，VoltageControl Oscillator)、低噪声放大器(LNA，Low-noise Amplifier)以及混频器(mixer)等都需要使用电感器。
评价电感器性能好坏的一个重要指标是品质因子Q，品质因子Q的定义是：储存于电感器中的能量和每一震荡周期损耗能量的比。品质因子Q越高，电感器的效率就越高。影响品质因子Q的因素有：金属线圈的欧姆损耗、电感器的寄生电容以及衬底的损耗。在低频段，电感器的性能主要由形成电感器的金属线的特性来决定(主要是金属的损耗)；在高频段，衬底损耗将成为决定电感器性能的主要因素。衬底对电感器性能的影响主要源自衬底单位面积电容Csub和单位面积电导Gsub，而衬底材料的掺杂特性则是影响Csub和Gsub大小的主要因素。在相同的频率下，电磁波对于衬底的穿透深度会随着衬底电导率的增加而变大。在电导率较大的情况下，这种变化比较明显，从而会造成衬底的高频损耗增大。这就是在较高频段，电导率较大情况下，Q值较小的主要原因。因此，为了提高电感器的性能，目前一般采用高阻值的半导体衬底来制作电感器。
然而，在射频集成电路的工艺过程中，有些制程的温度会比较高，而高阻值的半导体衬底的电阻会随温度的升高而产生变化，从而影响电路的性能。因此，测量高阻值的半导体衬底的电阻随温度的升高而产生的变化是非常重要的。
目前，晶圆代工厂一般采用四探针法测量半导体衬底的电阻，但是由于测量的限制，四探针法无法对已经经过制程处理的半导体衬底进行测量。
因此，如何测量高阻值的半导体衬底的电阻随温度的升高而产生的变化，已成为业界亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，以解决现有的四探针法无法对已经经过制程处理的半导体衬底的电阻进行测量的问题。
为解决上述问题，本发明提出一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，所述方法包括如下步骤：
在所述高阻值半导体衬底上沉积一层绝缘层；
在所述绝缘层上淀积一层金属，形成一电感器；
测量所述电感器在不同热预算下的Q值；
采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率；
将所述模拟得到的不同衬底电阻下的Q值变化率与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
可选的，所述高阻值半导体衬底的电阻率大于1000ohm.cm。
可选的，所述氧化物为二氧化硅。
可选的，所述金属的厚度为1μm～10μm。
本发明所提供的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，通过在所述高阻值半导体衬底上制备一简单电感器，测量所述简单电感器在不同热预算下的Q值，同时采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率，并与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，从而通过非接触的方式得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
附图说明
图1为本发明提供的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，所述方法通过在所述高阻值半导体衬底上制备一简单电感器，测量所述简单电感器在不同热预算下的Q值，同时采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率，并与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，从而通过非接触的方式得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
请参考图1，为本发明提供的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法的流程图，如图1所示，所述测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法包括如下步骤：
在所述高阻值半导体衬底上沉积一层绝缘层；
在所述绝缘层上淀积一层金属，如铜、铝等，形成一简单电感器；
测量所述电感器在不同热预算下的Q值，所谓热预算是指在集成电路制造的工艺过程中，有些制程的温度较高，达到200℃～100℃，该温度会影响衬底的阻值，从而影响电路的性能；
采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率；
将所述模拟得到的不同衬底电阻下的Q值变化率与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
其中，所述高阻值半导体衬底的电阻率大于1000ohm.cm，所述厚金属的厚度为1μm～10μm。
并且，所述绝缘层为二氧化硅。
在上述的具体实施例中，采用高频结构仿真器(HFSS)对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率，是在电感器的其它条件已知并一定的情况下进行模拟的，例如已知金属厚度、金属宽度等。模拟得到该电感器的Q值随衬底电阻的变化关系后，将测量得到的不同热预算下的Q值作为已知量与其进行对比，从而得到不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
综上所述，本发明提供了一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，所述方法通过在所述高阻值半导体衬底上制备一简单电感器，测量所述简单电感器在不同热预算下的Q值，同时采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值变化率，并与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，从而通过非接触的方式得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在所述高阻值半导体衬底上沉积一层绝缘层；
在所述绝缘层上淀积一层金属，形成一电感器；
测量所述电感器在不同热预算下的Q值；
采用高频结构仿真器对所述电感器进行模拟，模拟该电感器在不同衬底电阻下的Q值；
将所述模拟得到的不同衬底电阻下的Q值与所述测量得到的不同热预算下的Q值进行对比，得到所述不同热预算下的Q值对应的高阻值半导体衬底的电阻值。
2.如权利要求1所述的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，其特征在于，所述高阻值半导体衬底的电阻率大于1000ohm·cm。
3.如权利要求1所述的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，其特征在于，所述绝缘层为二氧化硅。
4.如权利要求1所述的测量高阻值半导体衬底的电阻随热预算变化的方法，其特征在于，所述金属的厚度为1μm～10μm。
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