[发明专利]一种半导体导电薄膜厚度在线测试结构及其测试方法

权利要求书

1.一种半导体导电薄膜厚度在线测试结构，包括圆形半导体薄层和第一至第四接触电极，所述四个接触电极均匀的设置在所述圆形半导体薄层的周侧并且与所述圆形半导体薄层电连接，所述四个接触电极与所述圆形半导体薄层形成的张开角度为α；其特征在于，还包括：四探针电阻测试桥结构，所述四探针电阻测试桥结构设置在介质层的表面，所述介质层的表面有一部分被蚀刻成多个相互平行的且相同的凹槽，所述凹槽之间形成台阶，所述台阶具有相同的长度，所述多个凹槽以及相应的台阶共同构成连续阶梯结构，所述凹槽的两个侧壁与所述介质层表面存在相同的夹角；所述四探针电阻测试桥结构包括第一四探针半导体电阻桥和第二四探针半导体电阻桥，其中，

所述第一四探针半导体电阻桥包括第一半导体电阻条和四个金属电极，其中，在所述第一半导体电阻条的两端处并且每一侧处均电连接一个金属电极，所述第一半导体电阻条的中间部分爬越所述连续阶梯结构，所述第一半导体电阻条的一端与所述圆形半导体薄层连接形成一体结构，另外一端连接所述第二四探针半导体电阻桥；

所述第二四探针半导体电阻桥包括第二半导体电阻条和两个金属电极，其中，所述第二半导体电阻条设置在所述第一半导体电阻条的另外一端并且与所述第一半导体电阻条连接，所述第二半导体电阻条与所述第一半导体电阻条共用两个金属电极，所述第二半导体电阻条设置在平坦的介质层表面上，所述第二半导体电阻条与所述第一半导体电阻条具有相同的宽度。

2.根据权利要求1所述的一种半导体导电薄膜厚度在线测试结构，其特征在于，所述金属电极设置锚区上，所述锚区为将所述介质层的表面进行蚀刻形成。

3.根据权利要求2所述的一种半导体导电薄膜厚度在线测试结构，其特征在于，所述介质层设置在绝缘衬底之上。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种半导体导电薄膜厚度在线测试结构的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、通过将圆形半导体薄层到简单结构的映射，再结合方块电阻的定义，求出所述圆形半导体薄层的方块电阻R_sq；

步骤S2、对所述第一半导体电阻条同一侧的两个金属电极施加恒定电流，再测量另外一侧的两个金属电极之间的电压，电压与电流的比值即为电阻R₁；

步骤S3、对所述第二半导体电阻条同一侧的两个金属电极施加恒定电流，再测量另外一侧的两个金属电极之间的电压，电压与电流的比值即为电阻R_A；

步骤S4、根据电阻R₁，方块电阻R_sq与所述第二半导体电阻条的几何尺寸关系，根据所述第一半导体电阻条的厚度与所述台阶的几何尺寸关系，以及根据电阻R₁，方块电阻R_sq与所述第一半导体电阻条的几何尺寸关系，建立公式组(1)，表达式为：

公式组(1)中，W表示所述第二半导体电阻条的宽度，R_sq表示方块电阻，R₁表示第一半导体电阻条的电阻，L₁表示第二半导体电阻条的有效长度，R_A表示第二半导体电阻条的电阻，S₁表示凹槽顶面的长度，S₂表示台阶长度的一半，S₃表示凹槽侧壁的长度，β表示凹槽侧壁与凹槽底面的夹角，t₁表示第一半导体电阻条的厚度，为引入的一个中间变量，没有具体的物理意义，γ表示为拐角电阻的修正因子，n表示为台阶的数量；

步骤S5、将步骤S1得到的方块电阻R_sq，步骤S2得到的电阻R₁以及步骤S3得到的电阻R_A代入所述公式组(1)中，通过将测量得到的：第二半导体电阻条的有效长度L₁、凹槽顶面的长度S₁、台阶长度的一半S₂、凹槽侧壁的长度S₃，台阶的数量n，拐角电阻的修正因子γ以及凹槽侧壁与凹槽底面的夹角β代入所述公式组(1)中，得到所述半导体导电薄膜厚度。