CN115656639A - 一种电容测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电容测量方法，包括：步骤1)提供一待测晶圆，所述待测晶圆上形成有若干个晶粒，对所述待测晶圆上任意一个晶粒进行电容零位校验；步骤2)对所述待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量，得到各晶粒的零电容数据，以及，对所述待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，得到各晶粒的原始电容数据；步骤3)基于所述零电容数据对所述原始电容数据进行补偿，得到所述待测晶圆上各晶粒的真实电容数据；其中，真实电容数据＝原始电容数据‑零电容数据。通过本发明提供的电容测量方法，解决了现有晶圆上晶粒的电容测量无法批量实现的问题。

Description

一种电容测量方法

技术领域

本发明涉及电容测量技术领域，特别是涉及一种电容测量方法。

背景技术

晶圆经过光刻、掺杂等一系列半导体工艺后会形成点阵状晶粒(Die)，此为芯片的初级形态，即芯片封装前的结构。

在对晶粒进行电学性能测试时，一般需要测量各种不同晶粒的电容值；而微小电容测量过程中，更容易受到噪音的干扰，造成电容零点数据的漂移，从而直接影响测量数据的准确性。基于上述原因，使得微小电容的测量只能停留在实验室点对点测量阶段，无法实现批量测量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电容测量方法，用于解决现有晶圆上晶粒的电容测量无法批量实现的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电容测量方法，所述电容测量方法包括：

步骤1)提供一待测晶圆，所述待测晶圆上形成有若干个晶粒，对所述待测晶圆上任意一个晶粒进行电容零位校验；

步骤2)对所述待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量，得到各晶粒的零电容数据，以及，对所述待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，得到各晶粒的原始电容数据；

步骤3)基于所述零电容数据对所述原始电容数据进行补偿，得到所述待测晶圆上各晶粒的真实电容数据；其中，真实电容数据＝原始电容数据-零电容数据。

可选地，所述电容测量方法还包括：

步骤4)基于所述待测晶圆上各晶粒的真实电容数据判断各晶粒是否合格。

可选地，使用电容测量仪器对所述待测晶圆进行电容零位校验、非接触测量及接触测量，其中，所述电容测量仪器包括一个探针，或者，包括由若干个探针构成的探针卡，且所述探针卡上的各探针与所述待测晶圆上的各晶粒一一对应。

可选地，步骤1)中，使用所述电容测量仪器对所述待测晶圆上的选定晶粒进行电容零位校验时：

若所述电容测量仪器包括一个探针，则进行电容零位校验的方法包括：将所述探针移至选定晶粒的上方并进行至少一次非接触测量，通过校准所述电容测量仪器使所述选定晶粒的电容测量值为零；

若所述电容测量仪器包括探针卡，则进行电容零位校验的方法包括：将所述探针卡移至所述待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒一一对应，之后进行至少一次非接触测量，通过校准所述电容测量仪器使选定晶粒的电容测量值为零。

可选地，步骤1)中，将所述待测晶圆上处于中心位置的晶粒作为选定晶粒进行电容零位校验。

可选地，步骤2)中，使用所述电容测量仪器对所述待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量时：

若所述电容测量仪器包括一个探针，则进行非接触测量的方法包括：将所述探针依次移至各晶粒的上方并进行一次非接触测量；

若所述电容测量仪器包括探针卡，则进行非接触测量的方法包括：将所述探针卡移至所述待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒一一对应，之后进行一次非接触测量。

可选地，进行非接触测量时，所述电容测量仪器的探针针尖与对应晶粒之间的距离为D，其中，0<D<20mil。

可选地，步骤2)中，使用所述电容测量仪器对所述待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量时：

若所述电容测量仪器包括一个探针，则进行接触测量的方法包括：将所述探针依次移至各晶粒的上方并进行一次接触测量；

若所述电容测量仪器包括探针卡，则进行接触测量的方法包括：将所述探针卡移至所述待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒一一对应，之后进行一次接触测量。

可选地，步骤2)中，对所述待测晶圆上的所有晶粒先进行非接触测量，再进行接触测量。

如上所述，本发明的一种电容测量方法，先对晶圆上任一晶粒进行电容零位校验，之后对所有晶粒进行非接触测量得到各晶粒的零电容数据，以及对所有晶粒进行接触测量得到各晶粒的原始电容数据，最后基于零电容数据对原始电容数据进行补偿得到各晶粒的真实电容数据；本发明解决了现有技术中因零点漂移导致无法准确测量电容值，使得晶圆上晶粒电容的测量只能停留在实验室阶段的问题，提高了晶圆上晶粒电容测量的准确性，实现了大规模量产的能力。

附图说明

图1显示为本发明电容测量方法的流程图。

图2显示为基于现有技术得到的待测晶圆上各晶粒的判断结果示意图。

图3显示为基于本发明得到的待测晶圆上各晶粒的判断结果示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

常规半导体制造，在晶圆上形成晶粒后，一般是先对各晶粒进行电学性能测试，测试合格后，再将各晶粒划片切割后做封装并最终形成芯片；其中，在对各晶粒进行电学性能测试时，通常会涉及到电容的测试。

为了进行电容测试，制造时，会将各晶粒中被测电容的一个电极引至相应晶粒的正面，另一个电极通过共用方式引至晶圆的背面；而在使用电容测量仪器对晶圆上的各晶粒进行电容测试时，晶圆背面的电极会通过导电吸盘引至电容测量仪器，因此，只需要使用探针接触晶粒正面的电极，即可实现晶圆上各晶粒的电容测量。

对晶圆上的各晶粒进行电容测试时，由于被测电容一般是pF级微小电容，因此更容易受到噪声干扰。为了避免噪声干扰对微小电容测试准确性带来的影响，申请人提出了本实施例的方案。

如图1所示，本实施例提供一种电容测量方法，该电容测量方法包括步骤1)至步骤3)，进一步的，还包括步骤4)。

步骤1)提供一待测晶圆，该待测晶圆上形成有若干个晶粒，对该待测晶圆上任意一个晶粒进行电容零位校验，以此提高电容测量准确性。

半导体制造中，基于不同的结构设计和工艺选择可以在同一片晶圆上形成具有不同功能的晶粒，本实施例的待测晶圆中，各晶粒的功能可以完全相同，也可以完全不同，甚至可以部分相同，这对本实施例没有实质影响。另外，待测晶圆的尺寸可以是6英寸、8英寸、12英寸或18英寸，这对本实施例也没有实质影响。

在对待测晶圆上任意一个晶粒进行电容零位校验时，使用的电容测量仪器可以是单探针设备，也可以是多探针设备；其中，单探针设备是指电容测量仪器具有一根探针，多探针设备是指电容测量仪器具有多根探针，而多根探针则以探针卡形式呈现，并且，探针卡上的各探针与待测晶圆上的各晶粒一一对应。

在一种可能的实施方式中，使用单探针设备对待测晶圆上的选定晶粒进行电容零位校验，方法包括：将电容测量仪器的探针移至选定晶粒的上方并进行至少一次非接触测量，通过校准电容测量仪器使选定晶粒的电容测量值为零。

如，将电容测量仪器的探针移至选定晶粒的上方后，对选定晶粒进行第一次非接触测量，若得到的电容测量值为零，则完成电容零位校验工作，若得到的电容测量值非零，则第一次校准电容测量仪器；之后，对选定晶粒进行第二次非接触测量，若得到的电容测量值为零，则完成电容零位校验工作，若得到的电容测量值非零，则第二次校准电容测量仪器；重复上述非接触测量和仪器校准的步骤，直至得到的电容测量值为零。需要说明的是，电容测量仪器都是具有校准功能的，仪器型号不同，校准方法可能会不同；但基于现有已知的电容测量仪器，如何实现校准是本领域技术人员所公知的，此处就不再赘述。

对选定晶粒进行非接触测量时，电容测量仪器的探针针尖与选定晶粒之间的距离为D，0<D<20mil；可选地，0<D<5mil。由于电容零位校验时可能需要进行多次非接触测量，而每次非接触测量时D的值可以相同，也可以不同，但最好是相同。

在另一种可能的实施方式中，使用多探针设备对待测晶圆上的选定晶粒进行电容零位校验，方法包括：将电容测量仪器的探针卡移至待测晶圆的上方并使探针卡上的各探针与待测晶圆上的各晶粒一一对应，之后进行至少一次非接触测量，通过校准电容测量仪器使选定晶粒的电容测量值为零。

如，将电容测量仪器的探针卡移至待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒对准后，对所有晶粒进行第一次非接触测量，若得到的选定晶粒的电容测量值为零，则完成电容零位校验工作，若得到的选定晶粒的电容测量值非零，则第一次校准电容测量仪器；之后，对所有晶粒进行第二次非接触测量，若得到的选定晶粒的电容测量值为零，则完成电容零位校验工作，若得到的选定晶粒的电容测量值非零，则第二次校准电容测量仪器；重复上述非接触测量和仪器校准的步骤，直至得到的选定晶粒的电容测量值为零。需要说明的是，电容测量仪器都是具有校准功能的，仪器型号不同，校准方法可能会不同；但基于现有已知的电容测量仪器，如何实现校准是本领域技术人员所公知的，此处就不再赘述。

将电容测量仪器的探针卡移至待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒对准后，探针卡上的各探针针尖与其对应晶粒之间的距离可以完全相同，也可以完全不同，甚至可以部分相同，这取决于探针卡制造时的精度，但一般默认探针卡上的各探针针尖与其对应晶粒之间的距离是完全相同的。对所有晶粒进行非接触测量时，探针卡上的探针针尖与对应晶粒之间的距离为D，0<D<20mil；可选地，0<D<5mil。由于电容零位校验时可能需要进行多次非接触测量，而每次非接触测量时D的值可以相同，也可以不同，但最好是相同。

对所有晶粒进行非接触测量后，得到选定晶粒的电容测量值的方法包括：电容测量仪器基于特定规则读取待测晶圆上所有晶粒的电容测量值，并基于选定晶粒位于待测晶圆上的位置坐标，从所有读取值中得到选定晶粒的读取值；其中特定规则可以是从起始位置坐标开始，从小到大按行或列依次读取各位置坐标处晶粒的电容测量值。当然，电容测量仪器也可以基于选定晶粒位于待测晶圆上的位置坐标仅读取选定晶粒的电容测量值，实际上，任何能够读取选定晶粒电容测量值的方式都应适用于本实施例。

本实施例中，可以从待测晶圆上选取任意一个晶粒作为选定晶粒并进行电容零位校验，但由于待测晶圆上各晶粒的分布具有对称性，选取待测晶圆处于中心位置的晶粒作为选定晶粒并进行电容零位校验，那么，后续进行非接触测量和接触测量时，得到的各晶粒的电容测量值会以选定晶粒为基准，呈现出一定的分布规律，避免各晶粒的电容测量值杂乱无序，有利于测量人员对测量有效性做简单判断。

步骤2)对待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量，得到各晶粒的零电容数据，以及，对待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，得到各晶粒的原始电容数据。

本实施例中，可以对待测晶圆上的所有晶粒先进行非接触测量，再进行接触测量，也可以对待测晶圆上的所有晶粒先进行接触测量，再进行非接触测量；但出于测量准确性的考量，为了避免接触测量对非接触测量可能造成的一些未知影响，本步骤对待测晶圆上的所有晶粒先进行非接触测量，再进行接触测量。

对待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量时：

在一种可能的实施方式中，使用单探针设备对待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量，方法包括：将电容测量仪器的探针依次移至各晶粒的上方并进行一次非接触测量，以此得到各晶粒的零电容数据。

将电容测量仪器的探针依次移至各晶粒的上方时，探针针尖与各晶粒之间的距离可以完全相同，也可以完全不同，甚至可以部分相同，但最好是完全相同；其中，电容测量仪器的探针针尖与对应晶粒之间的距离为D，0<D<20mil；可选地，0<D<5mil。

在另一种可能的实施方式中，使用多探针设备对待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量，方法包括：将电容测量仪器的探针卡移至待测晶圆的上方并使探针卡上的各探针与待测晶圆上的各晶粒一一对应，之后进行一次非接触测量，以此得到各晶粒的零电容数据。

将电容测量仪器的探针卡移至待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒对准后，探针卡上的各探针针尖与其对应晶粒之间的距离可以完全相同，也可以完全不同，甚至可以部分相同，这取决于探针卡制造时的精度，但一般默认探针卡上的各探针针尖与其对应晶粒之间的距离是完全相同的。其中，电容测量仪器的探针卡上的探针针尖与对应晶粒之间的距离为D，0<D<20mil；可选地，0<D<5mil。

对待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量时：

在一种可能的实施方式中，使用单探针设备对待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，方法包括：将电容测量仪器的探针依次移至各晶粒的上方并进行一次接触测量，以此得到各晶粒的原始电容数据。

在另一种可能的实施方式中，使用多探针设备对待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，方法包括：将电容测量仪器的探针卡移至待测晶圆的上方并使探针卡上的各探针与待测晶圆上的各晶粒一一对应，之后进行一次接触测量，以此得到各晶粒的原始电容数据。

本实施例中，对所有晶粒进行非接触测量或接触测量后，得到各晶粒的零电容数据或原始电容数据的方法包括：电容测量仪器基于特定规则读取待测晶圆上所有晶粒的电容测量值，以此得到各晶粒的零电容数据或原始电容数据；其中，特定规则可以是从起始位置坐标开始，从小到大按行或列依次读取各位置坐标处晶粒的电容测量值。

步骤3)基于零电容数据对原始电容数据进行补偿，得到待测晶圆上各晶粒的真实电容数据；其中，真实电容数据＝原始电容数据-零电容数据。

以待测晶圆上任意几个晶粒的测量数据为例，具体可参见下表，其中，第一列为晶粒1至晶粒9的原始电容数据，第二列为晶粒1至晶粒9的零电容数据，第三列为晶粒1至晶粒9的真实电容数据，由晶粒1至晶粒9的原始电容数据减去零电容数据得到。

步骤4)基于待测晶圆上各晶粒的真实电容数据判断各晶粒是否合格；如，将各晶粒的真实电容数据与其各自的规格值进行比较，若晶粒的真实电容数据不大于其规格值，则判定该晶粒合格，若晶粒的真实电容数据大于其规格值，则判定该晶粒不合格。需要说明的是，待测晶圆上各晶粒的规格值是晶粒设计时的相关理论值，可由设计者提供。

下面请结合具体实例，通过与现有技术比对，来说明本实施例电容测量方法在测量准确性方面所具有的优势。

现有技术：提供第一待测晶圆，使用电容测量仪器直接对第一待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，得到所有晶粒的电容测量值，并基于各晶粒的电容测量值来判断各晶粒是否合格，结果如图2所示；其中，图2仅示出了横坐标分布为90-100、纵坐标分布为94-105所组成的多个晶粒的判断结果，标记为“6”表明该位置坐标处的晶粒不合格，标记为“1”表明该位置坐标处的晶粒合格，无标记则表明该位置坐标处无晶粒。

本实施例：提供第二待测晶圆，第二待测晶圆与第一待测晶圆为同一批次生产制造的晶圆，使用电容测量仪器对第二待测晶圆依次执行本实施例的步骤1)至步骤4)，结果如图3所示；其中，图3仅示出了横坐标分布为90-100、纵坐标分布为94-105所组成的多个晶粒的判断结果，标记为“6”表明该位置坐标处的晶粒不合格，标记为“1”表明该位置坐标处的晶粒合格，无标记则表明该位置坐标处无晶粒。

由上述实例可知，现有技术中，因零点漂移导致测量结果失真较为明显，使得图2中多个晶粒被误判为不合格；而相较于现有技术，本实施例通过补偿技术可明显改善测量结果的失真，将图2中被误判为不合格的晶粒纠正为合格。

综上所述，本发明的一种电容测量方法，先对晶圆上任一晶粒进行电容零位校验，之后对所有晶粒进行非接触测量得到各晶粒的零电容数据，以及对所有晶粒进行接触测量得到各晶粒的原始电容数据，最后基于零电容数据对原始电容数据进行补偿得到各晶粒的真实电容数据；本发明解决了现有技术中因零点漂移导致无法准确测量电容值，使得晶圆上晶粒电容的测量只能停留在实验室阶段的问题，提高了晶圆上晶粒电容测量的准确性，实现了大规模量产的能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种电容测量方法，其特征在于，所述电容测量方法包括：

步骤1)提供一待测晶圆，所述待测晶圆上形成有若干个晶粒，对所述待测晶圆上任意一个晶粒进行电容零位校验；

步骤2)对所述待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量，得到各晶粒的零电容数据，以及，对所述待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量，得到各晶粒的原始电容数据；

步骤3)基于所述零电容数据对所述原始电容数据进行补偿，得到所述待测晶圆上各晶粒的真实电容数据；其中，真实电容数据＝原始电容数据-零电容数据。

2.根据权利要求1所述的电容测量方法，其特征在于，所述电容测量方法还包括：

步骤4)基于所述待测晶圆上各晶粒的真实电容数据判断各晶粒是否合格。

3.根据权利要求1所述的电容测量方法，其特征在于，使用电容测量仪器对所述待测晶圆进行电容零位校验、非接触测量及接触测量，其中，所述电容测量仪器包括一个探针，或者，包括由若干个探针构成的探针卡，且所述探针卡上的各探针与所述待测晶圆上的各晶粒一一对应。

4.根据权利要求3所述的电容测量方法，其特征在于，步骤1)中，使用所述电容测量仪器对所述待测晶圆上的选定晶粒进行电容零位校验时：

若所述电容测量仪器包括一个探针，则进行电容零位校验的方法包括：将所述探针移至选定晶粒的上方并进行至少一次非接触测量，通过校准所述电容测量仪器使所述选定晶粒的电容测量值为零；

若所述电容测量仪器包括探针卡，则进行电容零位校验的方法包括：将所述探针卡移至所述待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒一一对应，之后进行至少一次非接触测量，通过校准所述电容测量仪器使选定晶粒的电容测量值为零。

5.根据权利要求1或4所述的电容测量方法，其特征在于，步骤1)中，将所述待测晶圆上处于中心位置的晶粒作为选定晶粒进行电容零位校验。

6.根据权利要求3所述的电容测量方法，其特征在于，步骤2)中，使用所述电容测量仪器对所述待测晶圆上的所有晶粒进行非接触测量时：

若所述电容测量仪器包括一个探针，则进行非接触测量的方法包括：将所述探针依次移至各晶粒的上方并进行一次非接触测量；

若所述电容测量仪器包括探针卡，则进行非接触测量的方法包括：将所述探针卡移至所述待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒一一对应，之后进行一次非接触测量。

7.根据权利要求4或6所述的电容测量方法，其特征在于，进行非接触测量时，所述电容测量仪器的探针针尖与对应晶粒之间的距离为D，其中，0<D<20mil。

8.根据权利要求3所述的电容测量方法，其特征在于，步骤2)中，使用所述电容测量仪器对所述待测晶圆上的所有晶粒进行接触测量时：

若所述电容测量仪器包括一个探针，则进行接触测量的方法包括：将所述探针依次移至各晶粒的上方并进行一次接触测量；

若所述电容测量仪器包括探针卡，则进行接触测量的方法包括：将所述探针卡移至所述待测晶圆的上方并使各探针与各晶粒一一对应，之后进行一次接触测量。

9.根据权利要求1所述的电容测量方法，其特征在于，步骤2)中，对所述待测晶圆上的所有晶粒先进行非接触测量，再进行接触测量。

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