CN102832103A - 一种用于测试SiNx绝缘层的MIM结构的制造方法 - Google Patents

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本发明提出一种用于测试SiNx绝缘层的MIM结构的制造方法。该制造方法，包括下述步骤：步骤1、玻璃衬底的清洗；步骤2、制作下电极；步骤3、制作栅绝缘层；步骤4、制作上电极图形。通过对测试SiNx绝缘层的MIM结构的制造，能够准确快速的检测出SiNx绝缘层，以及SiNx绝缘层的介电性能，为薄膜晶体管(TFT)及其栅绝缘层的性能提供了准确工作的依据。

Description

一种用于测试SiNx绝缘层的MIM结构的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体测试领域，更具体地，涉及一种检测SiNx(氮化硅)绝缘层的装置的制造方法。
背景技术
薄膜晶体管(TFT)是指在衬底上沉积一层半导体薄膜，通过光刻、刻蚀等技术制作出源、漏极，栅极及管体而成，它由栅绝缘层、有源层、栅电极、源和漏电极几个部分组成。
栅绝缘层作为TFT的重要组成部分，对TFT而言需要满足以下几个方面的要求：好的绝缘耐压性能、高的稳定性能以及与有源层之间形成好的界面特性等SiNx作为绝缘层材料。与常用绝缘材料SiO2相比，SiNx除具有相当的击穿电压外，SiNx还具有以下优点：1)相对介电常数高，PECVD制备的二氧化硅为3.9左右，而氮化硅薄膜的值约为8；2)氮化硅对碱金属的阻挡能力强，可以有效地防止碱金属离子通过栅绝缘层进入沟道；3)氮化硅的化学稳定性高，除了氢氟酸和热磷酸外，它几乎不和其它的酸碱发生反应；4)氮化硅具有更好的防水和防气体渗透性能，能够有效减少气体和水汽渗透对器件造成的影响。
虽然，SiNx作为绝缘层具有上述优点，然而目前还没有相应的检测装置对TFT上的所使用的SiNx绝缘层的相应的特性，如介电性能、击穿电场等进行有效检测。
发明内容
为克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出一种用于测试SiNx绝缘层的MIM(金属-绝缘层-金属)结构的制造方法。
该制造方法，包括下述步骤：
步骤1、玻璃衬底的清洗；
步骤2、制作下电极；
步骤3、制作栅绝缘层；
步骤4、制作上电极图形。
通过对测试SiNx绝缘层的MIM结构的制造，能够准确快速的检测出SiNx绝缘层，以及SiNx绝缘层的介电性能，为薄膜晶体管(TFT)及其栅绝缘层的性能提供了准确工作的依据。
附图说明
图1是制备MIM结构器件的工艺流程图；
图2是MIM结构器件结构图；
图3是MIM结构的SiNx击穿场强测试电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于测试SiNx绝缘层的MIM结构器件进行详细描述。
该结构的制备流程图1所示：
1)玻璃衬底的清洗。先用清洗液洗衬底的表面，用清水冲洗干净，接着放在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗30min，此过程重复一次。
2)下电极的制备。选用铬作为下电极金属材料，使用磁控溅射的方法制备。工艺参数如表1所示；金属层制作完成后，利用光刻技术，刻出相对应的下电极图形，涂胶、烘烤、曝光和显影的参数如下表2所示(也可采用本领域公知的参考参数)，Cr的腐蚀液用的是硝酸铈铵混合溶液。
表1磁控溅射制备薄膜的工艺条件
Figure BDA0000090308390000021
表2涂胶、烘烤、曝光、显影参数涂胶的工艺参数
  次序  转速(rpm)  时间(s)
  1(低速)  300  3
  2(高速)  1200  40
烘烤工艺参数
  烘烤温度(℃)  前烘时间(s)  后烘时间(s)
  120  60  60
3)制作栅绝缘层。栅绝缘层的沉积工艺在下面会进行详细讨论，薄膜的厚度大概在250nm-300nm，沉积氮化硅的时候，用玻璃条压住下电极的下部分，防止镀上氮化硅薄膜，使得Cr电极裸露在外面(可以减少氮化硅刻蚀工艺)。
4)制作Cr上电极图形。上下电极的掩膜版相同，上下电极的掩膜板转动90°。其中制备上电极的工艺参数如表3所示，同下电极相比，溅射功率使用150W，主要原因是功率越低，Cr原子向SiNx层的渗透程度越轻，SiNx受到的影响越小。
表3控溅射制备上电极的工艺条件
Figure BDA0000090308390000022
MIM结构器件如图2所示，其包括玻璃衬垫，下电极，栅绝缘层，上电极；该下电极呈分离的块状等间隔的位于玻璃衬垫的上部，该栅绝缘层覆盖在整个下电极上，并与玻璃衬垫紧密接触，该上电极呈分离的块状等间隔的位于该栅绝缘层的上部。该分离块构成的对应电极对可根据检测的需要包含多对，如3对、4对、5对等等，优选的，上下电极的分离块一一对应，同时，上下电极可采用Cr材料。
SiNx绝缘层的击穿场强采用图3测试电路进行测试。通过改变电压源的电压，流过回路电流会发生变化，通过PA表获得电流读数，定义PA表的电流发生急剧突变时(一般为2-3个数量级)所对应的电压为击穿电压，根据公式E＝U/d，可求出击穿场强；SiNx绝缘层的介电性能也是采用MIM结构获得，通过LCR表测出绝缘层的电容，在本实验中，测试的频率为100kHZ。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (6)

1.一种用于测试SiNx绝缘层的MIM结构的制造方法，包括下述步骤：
步骤1、玻璃衬底的清洗；
步骤2、制作下电极；
步骤3、制作栅绝缘层；
步骤4、制作上电极图形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，先用清洗液洗衬底的表面，用清水冲洗干净，接着放在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗30min，此过程重复一次。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤2中，选用铬(Cr)作为下电极金属材料，使用磁控溅射的方法制备；金属层制作完成后，利用光刻技术，刻出相对应的下电极图形；Cr的腐蚀液用的是硝酸铈铵混合溶液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤3中，沉积氮化硅的时候，用玻璃条压住下电极的下部分，防止镀上氮化硅薄膜，使得Cr电极裸露在外面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤4中，选用铬(Cr)作为上电极金属材料，上下电极的掩膜版相同，上下电极的掩膜板转动90°。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，该栅绝缘层覆盖在整个下电极上，并与玻璃衬垫紧密接触，该上电极呈分离的块状等间隔的位于该栅绝缘层的上部；上下电极的分离块一一对应。
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