CN204167264U - 静电检测结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种静电检测结构。所述静电检测结构包括基底、形成于所述基底上的第一金属块以及形成于所述基底上并位于所述第一金属块一侧的多个间隔分布的第二金属块，所述第一金属块与多个第二金属块距离基底的高度相同；所述多个第二金属块与第一金属块之间的间距不等；所述第一金属块通过互连线与基底电性相通。本实用新型利用电容击穿原理，缩短了检测时间，并且能够避免外界因素的干扰，可靠性强。

Description

静电检测结构

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种静电检测结构。 

背景技术

在晶圆制造(wafer process)的某些制程中，涉及使用纯净水(DI water)对晶圆进行清洗。然而水流与旋转的晶圆表面会因摩擦而产生静电效应，这可能会使得晶圆上产生缺陷(defect)。因此，对于机台或者程序(recipe)中所产生的静电量的管控是晶圆制造过程中的一个重要考量指标。 

目前，一种常用的静电测量方法是通过型号为Quantox的机台通过电荷中和的方式测量清洗完成后晶圆带电量。但是，这种方法存在以下缺陷：1、需要较长的测量时间，通常测量一片晶圆需要花费40min，这在大批量生产中，无法满足成批检测的需求，因而得到的测试结果不具有普遍性。2、对于产品的相邻工序之间的时间间隔(Q-time)要求严格，经清洗后出机台的晶圆必须马上送去测量，否则晶圆所带静电会被环境中电荷中和影响量测结果。 

实际生长中发现，在多数情况下，工艺中并不需要清楚的知道晶圆所带电量的确切数值，而是需要比较各种环境条件下晶圆所带电量的相对高低，因此，如何采用一种更加直观又便捷的方式来体现，是业内所急需的。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种静电检测结构，以缩短静电检测时间，并能够便捷的比较出不同情况下晶圆所带电荷量的高低。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种静电检测结构，用于检测晶圆表面电荷，包括： 

基底、形成于所述基底上的第一金属块以及形成于所述基底上并位于所述第一金属块一侧的多个间隔分布的第二金属块，所述第一金属块与多个第二金属块距离基底的高度相同；所述多个第二金属块与第一金属块之间的间距不等；所述第一金属块通过互连线与基底电性相通。 

可选的，对于所述的静电检测结构，所述第二金属块为矩形，长度为l，宽度为w，且w>2l。 

可选的，对于所述的静电检测结构，所述第一金属块和第二金属块的厚度h相同。 

可选的，对于所述的静电检测结构，所述多个第二金属块到第一金属块之间的距离呈等差分布，最小的距离为d0，d0<sqr(h×l)。 

可选的，对于所述的静电检测结构，所述静电检测结构还包括置于第二金属块一侧的标尺。 

可选的，对于所述的静电检测结构，所述基底、第一金属块、多个第二金属块及互连线之间填充有介电层。 

与现有技术相比，本实用新型提供的静电检测结构，在基底上形成了相间隔的第一金属块和多个第二金属块，第一金属块与基底接通，从而构成了多个一端接地的电容器，则根据不同间距，电容器具有不同的击穿电压，就能够直观的展现出所带电荷量的多少。 

相比现有技术，本实用新型的静电检测结构具有如下优点： 

1、利用本实用新型的静电检测结构，由于在基底上形成有第一金属块和第二金属块，从而形成电容。在进行清洗时，第一金属块通过互连线与基底电性相通，所以产生的电荷被导出，而第二金属块中的电荷依然存在，使得第一金属块和第二金属块之间产生电势差，这会造成电容的击穿。这一过程在清洗时可直接完成，降低了所耗时间，便捷快速； 

2、利用本实用新型的静电检测结构获得的测量结果直观且有效，由于采用了多个第二金属块，所述多个第二金属块与第一金属块之间的间距不等，因此 相当于是多个不同规格的电容，依据被击穿的电容的最大间距，能够直接的比较出在不同情况下晶圆所带电荷量的高低，并且有效的防止了外界环境对晶圆电荷的中和，可信度高； 

3、利用本实用新型的静电检测结构，可以进一步根据电容公式，以及第一金属块和第二金属块直接的间距和介电层的介电常数，来得到具体的电荷量数值。 

附图说明

图1为本实用新型一实施例中静电检测结构的结构剖视示意图； 

图2为本实用新型一实施例中静电检测结构的结构俯视示意图； 

图3为利用本实用新型的静电检测结构的进行检测时的击穿示意图。 

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的静电检测结构进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。 

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。 

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实 用新型实施例的目的。 

本实用新型的核心思想在于，提供一种静电检测结构，该检测结构采用了电容器的形式，由于电荷的存在，会使得电容器发生击穿现在，则根据具体击穿的情况，就能够有效的表征出电荷量的高低。 

基于上述思想，请参考图1和图2，本实用新型提供的静电检测结构包括： 

基底1、形成于所述基底1上的第一金属块4以及形成于所述基底1上并位于所述第一金属块4一侧的多个间隔分布的第二金属块5(图1示出了一个)，所述第一金属块4与多个第二金属块5距离基底1的高度相同，所述多个第二金属块5与第一金属块4之间的间距不等(请参见图2)，所述第一金属块4通过互连线3与基底1电性相通。 

其中，所述第一金属块4与多个第二金属块5的厚度h相同，所述厚度h例如是10～1000μm，对于这一厚度，本实用新型中并不做硬性要求，还可以根据实际需要进行适当的调整和选择。 

在本实施例中，所述基底1可以为P型或N型衬底，其材质可以是硅、锗或者锗硅化合物、有机化合物半导体材料中的一种，所述基底1上还可以形成有器件层等必要的膜层。 

可以先在基底1上沉积第一介电层，例如可以是常见的氧化硅、氮化硅，也可以是其他材质。然后通过光刻刻蚀工艺，对第一介电层进行开口，形成多个通孔。接着，在通孔中沉积并充满导电材料，形成互连线3，并进行平坦化工艺，去除位于第一介电层上的导电材料。之后在第一介电层上形成一层金属层，较佳的，所述金属层的材料为铝。通过光刻刻蚀工艺，获得第一金属块4和多个第二金属块5，使得第一金属块4与互连线电性相通，以便能够传递电荷。再进行第二介电层的填充，所述第二介电层优选为与第一介电层的材料相同，覆盖所述第一金属块4和第二金属块5，从而第一介电层和第二介电层共同构成如图所示的介电层2。在其他实施例中，第一金属块4和第二金属块5也可以分步完成。 

如图2所示，所述第一金属块4和第二金属块5的俯视形状为矩形(实际形状为长方体)。所述多个第二金属块5与第一金属块4之间的间距不等；所述多个第二金属块5到第一金属块4之间的距离呈等差分布，如图2中示出了4个第二金属块5，则距离依次为d0、d1、d2、d3，最小距离为d0，最大距离为d3，即d1＝d0+x，d2＝d0+2x，d3＝d0+3x，x为正数。例如，d0可以是100～120μm，x可以是20μm。所述多个第二金属块5以形状大小一致为佳，例如，所述第二金属块5在俯视图上都是有着长度(设定第二金属块的排列方向为长度方向)为l、宽度(设定垂直所述排列方向为宽度方向)为w的矩形，并且满足w>2l，在这种设计下，能够更好的保证电荷的积累。其中，最小距离d0由第一金属块4和第二金属块5的厚度h以及第二金属块5的宽度w来制约，满足 

d0<sqr(h×l)。 

在其他实施例中，所述第二金属块5的数量可以不限于4个，可以更少，也可以更多，通常4个第二金属块就能够达到目前工艺中的检测需要。 

本实用新型的静电检测结构在进行纯净水清洗时，由于第一金属块4通过互连线3与基底1电性相通，使得形成于第一金属块4上的电荷被导出，而形成于第二金属块5上的电荷积累，从而在第一金属块4和第二金属块5之间形成电势差。当第二金属块5上的电荷积累到一定程度时，一个或多个第二金属块5与第一金属块4之间的介电层2被击穿，而间距较大的第二金属块5和第一金属块4之间的介电层2不会被击穿。如图3所示，在一个实施例中，两个距离第一金属块4较短间距的第二金属块5与第一金属块4之间的介电层被击穿。而其余距离较远的第二金属块5和第一金属块4之间的介电层没有被击穿。 

由此，在清洗过程中，能够直接根据被击穿的某个或某些第二金属块5与第一金属块4之间的介电层2来分析电荷量的多少，不需要进行额外的检测，又能够避免了外界因素的影响，便捷有效。在清洗后，只需要将晶圆放置在显微镜下观察，读出哪个或者哪些个被击穿，就能够知晓电荷量的高低。 

进一步的，为了提高可读性，所述静电检测结构还包括设置于第二金属块5 一侧的标尺(未图示)，显示每个第二金属块5与第一金属块4之间的距离。例如，在一个实施例中，这一标尺可以展现所述多个第二金属块5到第一金属块1之间的距离范围为100～400μm。 

本实用新型的静电检测结构，在大宗产品的比较中，能够起到显著的效果，此时通常不需要获知具体电荷量，而是需要比较相同或不同产品在不同或相同条件下晶圆表面电荷量的高低，那么简单的通过被击穿的电容的数量，就能够得出比较。此外，即便在需要知晓具体电荷量的情况下，可根据电容公式，以及已知的介电层2的相对介电常数、间距等数值，也能够推导出电荷量。 

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (6)

1.一种静电检测结构，用于检测晶圆表面电荷，其特征在于，包括：基底、形成于所述基底上的第一金属块以及形成于所述基底上并位于所述第一金属块一侧的多个间隔分布的第二金属块，所述第一金属块与多个第二金属块距离基底的高度相同；所述多个第二金属块与第一金属块之间的间距不等；所述第一金属块通过互连线与基底电性相通。

2.如权利要求1所述的静电检测结构，其特征在于，所述第二金属块为矩形，长度为l，宽度为w，且w>2l。

3.如权利要求2所述的静电检测结构，其特征在于，所述第一金属块和第二金属块的厚度h相同。

4.如权利要求3所述的静电检测结构，其特征在于，所述多个第二金属块到第一金属块之间的距离呈等差分布，最小的距离为d0，d0<sqr(h×l)。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的静电检测结构，其特征在于，所述静电检测结构还包括置于第二金属块一侧的标尺。

6.如权利要求1所述的静电检测结构，其特征在于，所述基底、第一金属块、多个第二金属块及互连线之间填充有介电层。