提供电介质测试标准的晶圆

前端非接触电介质电学测试仪是工艺工程师的基本工具之一，它能够每天显示我们关心的电学测试参数，并且当某一参数超过限制时提供警报，显示可能的工艺偏移。在生产中，测试人员对关键工艺提供统计过程控制（SPC），fab靠这些结果来对生产线上的设备和工艺中的圆片做出正确的估计。　

　然而，部分是由于缺少好的测试方法，非接触测试仪目前做得并没有市场所期望的那样好。典型的情况是，测试仪的比基准圆片的还高，从而导致监控和测量结果没有稳定的参考，而使结果缺乏重复性。这样会很难判断炉管测试结果差，到底是由于炉管的沾污引起还是由不受控的测试仪造成的。　

　这是一个严重的事情。因为在现有的技术下，只有保证测试仪重复性，才有可能使高k材料和其他新的栅极材料之间的特征进行比较。一些关键的问题，比如界面悬挂键及其与器件可靠性之间的关系能够以一种更及时的方式来解决。同时，能够建立起一个数据基线来比较不同实验室之间的测试仪、发现有问题的测试仪、并在重新安装之后对它们检查。　

　由于没有可以接受的标准，质量检查程序中缺乏监督和控制这些测试仪的手段。传统的测试人员检查的参数包括：电介质厚度（Tox），界面陷阱密度(Dit)，平带电压(Vfb)和 移动电荷密度(Qm)。通过合适的参考圆片和测试技术得到的长期数据能使工程师把生产问题和测试问题区分开来。　

　International SEMATECH试图用室内的600 ASiO2圆片来建立这样的一个数据库。然而，在25次测量之后，其氧化层由于应力引起参数漂移，并且把圆片暴露在fab环境之后的短时间内，圆片表现出了潜在的不稳定性，这会导致结果不一致。

　　只有用一块高度一致的测试圆片，才有可能在有问题的地方建立一个好的用于工作的数据标准。它使工程师能够监测测试仪的准确性，使其成为一个更有用的工具，并开启其他应用，这都是因为它能够证实测试仪的测试数据。如果测试仪有问题，它能够通过一定的诊断给使用者关于错在哪里的意见。过去，测试仪能够在多大程度上受控，受到终使用者希望生产的圆片有多好的影响。　

　与International SEMATECH及SEMI一起，Wafer Standards制造了一些测试圆片，这些圆片有特殊的电介质以用来检查测试仪的不同系统。通过在设计和工艺中使用栅极材料工程技术，电介质的分子结构和它与硅之间的连接所提供的电荷是稳定的、可预测的，并且对环境不是过分敏感的。在一块故意沾污的SiO2圆片上进行的可移动电荷测试的变化范围从210 到 610 ions/cm2，作为一个标准来说这是没用的。新的测试圆片的可移动电荷都限制在电介质的上半部分，并且保护分界面不受沾污和过大应力的影响。新的测试圆片的重复性比以前要好五倍，而且所有测试参数，甚至是定点测试，都长期稳定并且可重复。因此，不再需要对每个参数和每个阶段的变化都用单独的圆片来测试了。　

　可移动离子沾污和SiO2界面保护的综合电介质特征使得特别参考圆片能够用在SPC控制的简单过程中，并对非接触电介质测试仪进行修正。这些测试圆片——包括长期、定点的电介质参数测试——能给测试仪提供重复性和复现性的合适的估计，并客观的反映任何可能引起危害fab生产线的因素。