KR20100066024A - Test pattern for measuring quality factor in high frequency boundary in semiconductor device and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A high frequency domain quality factor measurement testing pattern and a measuring method thereof are provided to accurately grasp the quality factors of a MIM capacitor by measuring an exact parasitic resistance value of the MIM capacitor. CONSTITUTION: A first signal factor measured with a high frequency analyzer by using a first or a second metal wiring and a first testing pattern is measured. Each upper grounding pad is electrically connected, through an upper grounding metal line(60), to a metal layer formed due to a semiconductor process. A second signal factor measured with the high frequency analyzer by using a second testing pattern is measured. A third signal factor, measured with the high frequency analyzer by using the second testing pattern that was formed by connecting the first metal wiring and the second metal wiring, is measured. The second signal factor and the third signal factor including a resistor and a parasitic factor are removed from the first signal factor. A quality factor of a MIM capacitor is measured. A first port upper grounding pad, which is the inputting side, and a second port upper grounding pad, which is the outputting side of a high frequency signal, are located in the upper part. A first port lower grounding pad, which is the inputting side, and a second port lower grounding pad, which is the outputting side of the high frequency signal, are located in the lower part based on the MIM capacitor(90) that is to be measured.

Description

금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴 및 측정방법{Test pattern for measuring Quality Factor in high frequency boundary in semiconductor device and method thereof}Test pattern for measuring quality factor in high frequency boundary in semiconductor device and method

본 발명은 금속-절연체-금속(Metal-Insulator-Metal:이하 MIM이라 한다) 커패시터의 전기적 특성을 테스트 하기 위한 테스트 패턴 및 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 고주파 측정장비 자체오류와 관계없이 MIM 커패시터의 품질계수(Quality Factor)를 측정할 수 있는 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a test pattern and a measuring method for testing the electrical characteristics of a metal-insulator-metal capacitor (hereinafter, referred to as MIM). The present invention relates to a high frequency band quality factor measurement test pattern and a measuring method of a metal-insulator-metal capacitor capable of measuring a quality factor of a MIM capacitor without using the same.

커패시터는 반도체 소자에서 전하를 축적하기 위해 광범위하게 이용되는 소자로서, 기본적으로 절연체에 의해 분리되는 두 개의 도전판을 포함한다. 이러한 커패시터는 크게 폴리 실리콘 사이에 절연체가 형성되어 있는 폴리-절연체-폴리(Poly-Insulator-Poly;PIP) 구조의 커패시터와 금속 사이에 절연체가 형성되어 있는 금속-절연체-금속(Metal-Insulator-Metal;이하 MIM) 구조의 커패시터로 구분된다.Capacitors are devices widely used to accumulate charge in semiconductor devices, and basically include two conductive plates separated by an insulator. These capacitors are largely metal-insulator-metal having an insulator formed between a metal and a capacitor having a poly-insulator-poly (PIP) structure insulator formed between polysilicon. ; Hereinafter referred to as MIM structure capacitor.

MIM 커패시터(Capacitor)는 고주파 영역(RF(Radio Frequency)/MW(Mille meter Wave))에서도 좋은 특성과 제조의 편의성 때문에 반도체 기판상에서 많이 구현되어 사용되고 있다. MIM capacitors are often implemented and used on semiconductor substrates because of their good characteristics and ease of manufacture even in the radio frequency (RF) / mill meter wave (MW).

MIM 커패시터를 제조하는 방법을 간략히 설명하면, 산화막 위에 하부전극막과 절연체 및 상부전극막을 형성한 다음에 절연체 및 상부전극막을 선택적으로 식각하여 상부전극을 형성한다. 이때 절연체는 완전히 식각되지 않는다. 이어서, 하부전극막을 선택적으로 식각하여 하부전극을 형성한다. 하부전극막을 식각하는 과정에는 상부전극의 형성시 완전히 식각되지않은 절연체도 같이 식각한다.Briefly describing a method of manufacturing a MIM capacitor, the lower electrode film, the insulator and the upper electrode film are formed on the oxide film, and then the insulator and the upper electrode film are selectively etched to form the upper electrode. At this time, the insulator is not completely etched. Subsequently, the lower electrode film is selectively etched to form a lower electrode. In the process of etching the lower electrode film, an insulator that is not completely etched when the upper electrode is formed is also etched.

MIM 커패시터의 고주파영역 측정을 위해서는 고주파 영역의 측정장비의 정확한 보정작업(RF Calibration 과 PAD De-embedding)을 한 후에 측정결과로부터 특성요소를 추출하게 되며, 수동소자의 특성을 결정하는 요소 중 하나로, 일반적으로 품질계수(Quality Factor 혹은 Q-factor)를 사용한다.In order to measure the high frequency region of the MIM capacitor, after accurate calibration (RF Calibration and PAD De-embedding) of the high frequency region measurement equipment, the characteristic element is extracted from the measurement result. Generally, quality factor (Q-factor) is used.

그러나, 고주파 영역에서 품질계수를 측정하는 것은 정확한 보정작업(RF Calibration 과 PAD De-embedding)을 실시하더라도, 품질계수를 정확히 확인하는 것은 어렵다. However, measuring the quality factor in the high frequency range is difficult to accurately determine the quality factor even if accurate calibration work (RF Calibration and PAD De-embedding) is performed.

도 1은 MIM 커패시터의 등가회로도이다. 1 is an equivalent circuit diagram of a MIM capacitor.

도 1에서 보듯이 MIM 커패시터가 가지는 커패시터 성분(C5)을 제외한 성분 즉, 기생저항성분(R3,R4), 기생인덕턴스성분(L3,L4), 접지(Ground)와 커패시터에서 발생한 기생 커패시터 성분(C4,C6) 및 신호패드 성분(SNP3,SNP5)이 정확하게 측정되지 못하기 때문에 MIM 커패시터의 품질계수가 측정장비 자체의 정확성과 상관없이 부정확하게 측정된다는 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, components other than capacitor component C5 of the MIM capacitor, that is, parasitic resistance components R3 and R4, parasitic inductance components L3 and L4, ground and parasitic capacitor components C4 generated in the capacitor , C6) and signal pad components (SNP3, SNP5) are not accurately measured, there is a problem that the quality factor of the MIM capacitor is measured incorrectly regardless of the accuracy of the measuring equipment itself.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존에 고주파 측정장비 자체오류와 관계없이 MIM 커패시터의 품질계수를 측정할 수 있는 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴 및 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the high frequency band quality factor measurement test pattern of the metal-insulator-metal capacitor capable of measuring the quality coefficient of the MIM capacitor, regardless of the conventional high frequency measurement equipment itself error And to provide a measuring method.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴은 고주파 신호를 입력하기 위한 1포트 고주파 신호 패드, 고주파 신호를 출력하기 위한 2포트 고주파 신호 패드, 상기 1포트 고주파 신호 패드와 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 전기적으로 연결하는 제1금속배선, 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 상기 2포트 고주파 신호 패드와 전기적으로 연결하는 제2금속배선 및 상기 제1금속배선 및 제2금속배선상 전기적으로 연결되어 있는 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The high frequency range band quality factor measurement test pattern of the metal-insulator-metal capacitor of the present invention for achieving the above object is a one-port high frequency signal pad for inputting a high frequency signal, a two-port high frequency signal for outputting a high frequency signal. A first metal wire for electrically connecting the pad, the one-port high frequency signal pad and the metal-insulator-metal capacitor to be measured, and a second device for electrically connecting the metal-insulator-metal capacitor to be measured with the two-port high frequency signal pad. And a dummy resistor having a second metal wiring and an electrical resistance component electrically connected to the first metal wiring and the second metal wiring.

또한 상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정방법은 고주파 신호패드와 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 전기적으로 연결하는 제1 또는 제2금속배선, 상기 제1 또는 제2 금속배선 상에 전기적으로 연결되어 있는 전기적 저항 성분을 갖는 더 미저항체를 포함하여 이루어지는 제1테스트 패턴을 사용하여 고주파 분석기로 측정된 제1신호성분 측정단계, 상기 제1테스트 패턴에서 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터만을 제거한 제2테스트 패턴을 사용하여 고주파 분석기로 측정된 제2신호성분 측정단계, 상기 제2테스트 패턴에서 상기 제1금속배선과 제2금속배선을 연결하여 형성된 제2테스트 패턴을 사용하여 고주파 분석기로 측정된 제3신호성분 측정단계, 상기 제1신호성분에서 저항체 및 기생성분을 포함한 상기 제2신호성분 및 제3신호성분을 제거함으로써 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터의 품질계수를 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the high-frequency region band quality factor measuring method of the metal-insulator-metal capacitor of the present invention for realizing the above object is the first or first to electrically connect the high-frequency signal pad and the metal-insulator-metal capacitor to be measured A first signal component measuring step measured by a high frequency analyzer using a first test pattern comprising a second metal wiring and a lesser resistor having an electrical resistance component electrically connected to the first or second metal wiring; A second signal component measurement step measured by a high frequency analyzer using a second test pattern in which only the metal-insulator-metal capacitor to be measured in the first test pattern is removed, and the first metal wiring and the second test pattern in the second test pattern A third signal component measuring step measured by a high frequency analyzer using a second test pattern formed by connecting metal wirings, the Characterized in that comprises the step of measuring the quality factor of the metal capacitor insulator, said second signal component and the metal to be measured by removing the three signal components, including resistors and parasitic elements in the first signal component.

본 발명에 따른 MIM 커패시터의 품질계수를 측정할 수 있는 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴 및 측정방법에 의하면 MIM 커패시터의 정확한 기생저항값을 측정가능함으로 MIM 커패시터의 품질계수를 정확하게 파악할 수 있다.According to the test pattern and measuring method of the high frequency band band quality coefficient measurement that can measure the quality coefficient of the MIM capacitor according to the present invention, it is possible to accurately measure the parasitic resistance of the MIM capacitor, thereby accurately grasping the quality coefficient of the MIM capacitor.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 반도체 기판상에 MIM 커패시터(90)를 형성한 후 MIM 커패시터(90)의 전기적 특성, 품질계수(Quality Factor)를 고주파영역(RF)에서 고주파분석기(Network Analyzer)로 측정할 때, 보다 정확한 MIM 커패시터(90)의 특성을 파악하는데 주요한 목적을 가진다. According to the present invention, when the MIM capacitor 90 is formed on a semiconductor substrate, the electrical characteristics and the quality factor of the MIM capacitor 90 are measured by a network analyzer in the RF region. The main purpose is to identify the exact characteristics of the MIM capacitor 90.

MIM 커패시터(90)의 전기적 특성을 평가함에 있어 MIM 커패시터(90)의 등가저항 값이 극히 작음(0.1ohm 이하)으로 고주파영역에서 측정시 기본적인 임피던스 매칭을 위한 특성 임피던스 50ohm보다 작아 원래 MIM 커패시터(90)가 가지고 있는 기생저항 값이 작게 측정된다. In evaluating the electrical characteristics of the MIM capacitor 90, the equivalent resistance value of the MIM capacitor 90 is extremely small (0.1 ohm or less). The parasitic resistance value of) is measured small.

따라서, MIM 커패시터(90)에 원래 저항보다 대략 25~100% 이상의 상대적으로 큰 더미 저항체(140,150)를 부가하여 MIM 커패시터(90)의 품질계수를 측정함으로 측정상의 오차를 제거함으로 MIM 커패시터(90) 자체가 가지고 있는 기생저항값을 알아낼 수 있다. 또한, 정확한 기생저항값의 측정을 통해서 MIM 커패시터의(90) 품질계수를 정확하게 평가할 수 있다.Therefore, by adding a dummy resistor (140,150) of approximately 25-100% or more larger than the original resistance to the MIM capacitor 90 by measuring the quality coefficient of the MIM capacitor 90 to eliminate the measurement error by the MIM capacitor 90 It is possible to find out the parasitic resistance value itself. In addition, by accurately measuring the parasitic resistance value it is possible to accurately evaluate the 90 quality factor of the MIM capacitor.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 MIM 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴 및 측정방법이 개시된다.Hereinafter, a test pattern and a method of measuring a high frequency band band quality factor of a MIM capacitor are disclosed.

본 발명의 MIM 커패시터(90)의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴은 고주파 신호를 입력하기 위한 1포트 고주파 신호 패드(70), 고주파 신호를 출력하기 위한 2포트 고주파 신호 패드(80), 상기 1포트 고주파 신호 패드(70)와 측정하고자 하는 MIM 커패시터(90)를 전기적으로 연결하는 제1금속배선(100,130), 측정하고자 하는 MIM 커패시터(90)를 상기 2포트 고주파 신호 패드(80)와 전기적으로 연결하는 제2금속배선(110,120) 및 상기 제1금속배선 및 제2금속배선상 전기적으로 연결되어 있는 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체(140,150)를 포함하여 이루어진다.The high frequency region band quality factor measurement test pattern of the MIM capacitor 90 of the present invention includes a 1 port high frequency signal pad 70 for inputting a high frequency signal, a 2 port high frequency signal pad 80 for outputting a high frequency signal, and 1 The first metal wires 100 and 130 electrically connecting the port high frequency signal pad 70 and the MIM capacitor 90 to be measured and the MIM capacitor 90 to be measured are electrically connected to the two port high frequency signal pad 80. And a dummy resistor (140, 150) having a second metal wiring (110,120) for connecting and an electrical resistance component electrically connected to the first metal wiring and the second metal wiring.

이하 제2 및 제3 테스트 패턴은 제1테스트 패턴으로 부터 설명될 수 있음으로 제1테스트 패턴에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, since the second and third test patterns may be described from the first test pattern, the first test pattern will be described in detail.

도 2는 본 발명에 의한 더미저항체(140,150) 및 측정하고자 하는 MIM 커패시터(90) 포함한 고주파영역대 품질계수 측정을 위한 제1테스트 패턴을 나타내는 평면도이다. 도 2에서 보듯이 측정하고자 하는 MIM 커패시터(90)를 기준으로 상부에는 고주파신호의 입력측인 1포트 상부 접지패드(20)와 출력측인 2포트 상부 접지패드(10)가 위치하며 상기 각 상부 접지패드(10,20)는 상부 접지 금속라인(60)을 통하여 반도체 공정에 의하여 형성된 금속층(도시하지는 않음)에 전기적으로 연결되어 있다. 2 is a plan view illustrating a first test pattern for measuring a high frequency band quality factor including dummy resistors 140 and 150 and a MIM capacitor 90 to be measured according to the present invention. As shown in FIG. 2, a 1-port upper ground pad 20, which is an input side of a high frequency signal, and a 2-port upper ground pad 10, which is an output side, are positioned on the upper side of the MIM capacitor 90 to be measured. 10 and 20 are electrically connected to a metal layer (not shown) formed by a semiconductor process through the upper ground metal line 60.

또한 측정하고자 하는 MIM 커패시터(90)를 기준으로 하부에는 고주파신호의 입력측인 1포트 하부 접지패드(40)와 출력측인 2포트 하부 접지패드(30)가 위치하며 상기 각 하부 접지패드(30,40)는 하부 접지 금속라인(50)을 통하여 반도체 공정에 의하여 형성된 금속층(도시하지는 않음)에 전기적으로 연결되어 있다. In addition, 1 port lower ground pad 40 which is an input side of a high frequency signal and a 2 port lower ground pad 30 which are an output side are positioned below the MIM capacitor 90 to be measured, and the lower ground pads 30 and 40 respectively. ) Is electrically connected to a metal layer (not shown) formed by a semiconductor process through the lower ground metal line 50.

고주파 신호를 입력하기 위한 1포트 고주파 신호 패드(70), 고주파 신호를 출력하기 위한 2포트 고주파 신호 패드(80)는 상기 상부 접지패드(10,20), 접지 금속라인(60) 및 하부의 접지패드(30,40), 접지 금속라인(50)과는 반도체 공정상에 형성된 같은 금속층(도시하지는 않음)상 위치하나 전기적으로 연결되어 있지는 않다.The one-port high-frequency signal pad 70 for inputting a high-frequency signal, the two-port high-frequency signal pad 80 for outputting a high-frequency signal include the upper ground pads 10 and 20, the ground metal line 60, and the lower ground. The pads 30 and 40 and the ground metal line 50 are located on the same metal layer (not shown) formed in the semiconductor process, but are not electrically connected.

측정하고자 하는 MIM 커패시터(90)는 일반적인 반도체 공정을 통하여 형성되며 반도체 기판상에 순차적으로 하부전극, 절연체(Insulator), 상부전극을 가지고 있다. 상기 MIM 커패시터(90)의 상부전극에 고주파 신호를 입력하기 위한 1포트 고주파 신호 패드(70)를 전기적으로 연결하기 위한 2개의 영역으로 나누어진 제1금속배선(100,130)이 위치하며, 또한 하부전극에 고주파 신호를 출력하기 위한 2포트 고주파 신호 패드(80)를 전기적으로 연결하기 위한 2개의 영역으로 나누어진 제2금속배선(110,120)이 위치한다.The MIM capacitor 90 to be measured is formed through a general semiconductor process and has a lower electrode, an insulator, and an upper electrode sequentially on a semiconductor substrate. The first metal wirings 100 and 130 divided into two regions for electrically connecting the one-port high frequency signal pad 70 for inputting a high frequency signal to the upper electrode of the MIM capacitor 90 are located, and the lower electrode Second metal wires 110 and 120 divided into two regions for electrically connecting two-port high-frequency signal pads 80 for outputting high-frequency signals are positioned on the second metal wires 110 and 120.

다음으로 MIM 커패시터(90) 품질계수의 정확한 측정을 위하여 제1금속배선상에 MIM 커패시터(90)의 기생저항보다 상대적으로 큰 전기적 저항성분을 갖는 더미저항체(140)를 형성하고, 마찬가지로 제2금속배선상에 더미저항체(150)를 형성한다. 상기 각 더미저항체를 형성하는 방법은 반도체 기판상에 반도체 막증착공정에 의하여 증착된 NiCr 또는 TaN인 합금 저항체 박막을 형성하거나 반도체 이온주입공정을 통하여 보론이 이온주입된 P형 폴리실리콘 또는 인이 주입된 N형 폴리실리콘으로 형성할 수 있다. Next, in order to accurately measure the quality factor of the MIM capacitor 90, a dummy resistor 140 having an electrical resistance component that is relatively larger than the parasitic resistance of the MIM capacitor 90 is formed on the first metal wiring. A dummy resistor 150 is formed on the wiring. The dummy resistors may be formed by forming an alloy resistor thin film of NiCr or TaN deposited on a semiconductor substrate by a semiconductor film deposition process or implanting P-type polysilicon or phosphorus implanted with boron through a semiconductor ion implantation process. N-type polysilicon can be formed.

도 3은 본 발명에 의한 더미저항체를 포함하여 측정하고자 하는 MIM 커패시터를 제거한 고주파영역대 품질계수 측정을 위한 제2테스트 패턴을 나타내는 평면도이다. 도 3에서 보듯이 제2테스트 패턴은 상기 제1테스트 패턴에서 측정하고자 하는 MIM 커패시터(90)를 제거하여 형성된다.3 is a plan view illustrating a second test pattern for measuring a high frequency band quality factor in which a MIM capacitor to be measured including a dummy resistor according to the present invention is removed. As shown in FIG. 3, the second test pattern is formed by removing the MIM capacitor 90 to be measured in the first test pattern.

도 4는 본 발명에 따른 더미저항체를 포함하며 측정하고자 하는 MIM 커패시터를 제거하고 제1금속배선과 제2금속배선을 연결한 고주파영역대 품질계수 측정을 위한 제3테스트 패턴을 나타내는 평면도이다. 도 4에서 보듯이 제3테스트 패턴은 상기 제2테스트 패턴에서 제1금속배선(130)과 제2금속배선(120)을 전기적으로 연결하여 형성된다. FIG. 4 is a plan view illustrating a third test pattern for measuring a high frequency band quality factor including a dummy resistor according to the present invention and removing a MIM capacitor to be measured and connecting a first metal wire and a second metal wire. As shown in FIG. 4, the third test pattern is formed by electrically connecting the first metal wire 130 and the second metal wire 120 in the second test pattern.

이하 상기 제1 ,제2 및 제3 테스트 패턴으로 부터 본 발명의 MIM 커패시터(90)의 고주파영역대 품질계수 측정방법을 설명한다.Hereinafter, a method of measuring a high frequency band quality factor of the MIM capacitor 90 of the present invention from the first, second and third test patterns will be described.

도 5 및 도 6은 더미저항체를 포함하며 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 제거하고 제1금속배선과 제2금속배선을 연결하거나(300) 연결하지 않고(200) 측정한 기생저항값 및 품질계수를 나타낸 그래프이다.5 and 6 illustrate a parasitic resistance value including a dummy resistor and removing the metal-insulator-metal capacitor to be measured and connecting the first metal wiring to the second metal wiring (300) or not (200). A graph showing the quality factor.

고주파 분석기를 사용하여 고주파 신호를 1포트 고주파 신호 패드(70)에 입력하여 2포트 고주파 신호 패드(80)로 출력되는 신호를 측정한다.A high frequency signal is input to the one port high frequency signal pad 70 using a high frequency analyzer to measure a signal output to the two port high frequency signal pad 80.

여기서 고주파대역에서 제1테스트 패턴의 출력신호에는 더미저항체(140,150) 및 MIM 커패시터(90)를 포함하여 측정된 신호이므로 커패시터성분, 기생저항성분, 기생인덕턴스성분, 접지(Ground)와 커패시터에서 발생한 기생 커패시터 성분 및 신호패드 성분(SNP3,SNP5)을 포함한다.In the high frequency band, the output signal of the first test pattern includes the dummy resistors 140 and 150 and the MIM capacitor 90, and thus the parasitic generated from the capacitor component, the parasitic resistance component, the parasitic inductance component, the ground and the capacitor. Capacitor components and signal pad components (SNP3, SNP5).

상기 제2테스트 패턴의 출력신호에는 더미저항체(140,150)는 포함하나 MIM 커패시터(90)는 포함되지 않고, 또한 제1금속배선(130)과 제2금속배선(120)이 전기 적으로 연결되어 있지 않음으로 접지(Ground)와 커패시터에서 발생한 기생 커패시터 성분 및 신호패드 성분(SNP3,SNP5)이 포함된다. The output signal of the second test pattern includes dummy resistors 140 and 150, but does not include the MIM capacitor 90, and the first metal wiring 130 and the second metal wiring 120 are not electrically connected. None includes the parasitic capacitor component and signal pad components (SNP3, SNP5) generated from the ground and the capacitor.

또한 상기 제3테스트 패턴의 출력신호에는 더미저항체(140,150)는 포함하나 MIM 커패시터(90)는 포함되지 않고, 또한 제1금속배선(130)과 제2금속배선(120)이 전기적으로 연결되어 있음으로 기생저항성분, 기생인덕턴스성분 및 더미저항체(14,150)값을 포함한다.In addition, the output signal of the third test pattern includes dummy resistors 140 and 150, but does not include the MIM capacitor 90, and the first metal wiring 130 and the second metal wiring 120 are electrically connected to each other. Parasitic resistance components, parasitic inductance components, and dummy resistors 14 and 150 values.

따라서 제1테스트 패턴의 출력신호로부터 제2 및 제3테스트 패턴의 출력신호의 더미저항값을 포함한 기생저항성분, 기생인덕턴스성분, 접지(Ground)와 커패시터에서 발생한 기생 커패시터 성분 및 신호패드 성분(SNP3,SNP5) 모두를 제거함으로써 순수한 MIM 커패시터(90)의 성분만을 추출하게 된다. Therefore, the parasitic resistance component, the parasitic inductance component, the parasitic capacitor component generated in the ground and the capacitor, and the signal pad component (SNP3) including the dummy resistance value of the output signal of the second and third test patterns from the output signal of the first test pattern. By removing all of SNP5), only the components of the pure MIM capacitor 90 are extracted.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.

도 1은 MIM 커패시터의 등가회로도이다. 1 is an equivalent circuit diagram of a MIM capacitor.

도 2는 본 발명에 의한 더미저항체 및 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터 포함한 고주파영역대 품질계수 측정을 위한 제1테스트 패턴을 나타내는 평면도이다. 2 is a plan view illustrating a first test pattern for measuring a high frequency band quality factor including a dummy resistor and a metal-insulator-metal capacitor to be measured according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 더미저항체를 포함하여 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 제거한 고주파영역대 품질계수 측정을 위한 제2테스트 패턴을 나타내는 평면도이다. 3 is a plan view illustrating a second test pattern for measuring a high frequency band quality factor in which a metal-insulator-metal capacitor to be measured including a dummy resistor according to the present invention is removed.

도 4는 본 발명에 따른 더미저항체를 포함하며 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 제거하고 제1금속배선과 제2금속배선을 연결한 고주파영역대 품질계수 측정을 위한 제3테스트 패턴을 나타내는 평면도이다. 4 illustrates a third test pattern for measuring a high frequency band quality factor including a dummy resistor according to the present invention and removing the metal-insulator-metal capacitor to be measured and connecting the first metal wire and the second metal wire. Top view.

도 5 및 도 6은 더미저항체를 포함하며 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 제거하고 제1금속배선과 제2금속배선을 연결하거나 연결하지 않고 측정한 기생저항값 및 품질계수를 나타낸 그래프이다. 5 and 6 are graphs showing parasitic resistance values and quality coefficients including dummy resistors and measuring metal-insulator-metal capacitors to be measured and connecting the first metal wire and the second metal wire with or without the connection. .

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10:2포트 상부 접지패드 20:1포트 상부 접지패드 10: 2-port upper ground pad 20: 2-port upper ground pad

30:1포트 하부 접지패드 40:1포트 하부 접지패드30: 1 port bottom ground pad 40: 1 port bottom ground pad

50:하부 접지 금속라인 60:상부 접지 금속라인50: bottom ground metal line 60: top ground metal line

70:1포트 고주파 신호 패드 80:2포트 고주파 신호 패드70: 1 port high frequency signal pad 80: 1 port high frequency signal pad

90:MIM 커패시터 100,110,120,130:금속배선90: MIM capacitor 100, 110, 120, 130: metal wiring

140,150:더미 저항체140,150: pile resistor

200:제1 및 제2금속배선을 연결하지 않고 측정한 값 200: Value measured without connecting the first and second metal wiring

300:제1 및 제2금속배선을 연결하고 측정한 값 300: value measured by connecting the first and second metal wires

Claims (5)

금속-절연체-금속 커패시터의 품질계수를 측정하기 위한 테스트 패턴에 있어서,In the test pattern for measuring the quality factor of a metal-insulator-metal capacitor, 고주파 신호를 입력하기 위한 1포트 고주파 신호 패드, 고주파 신호를 출력하기 위한 2포트 고주파 신호 패드, 상기 1포트 고주파 신호 패드와 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 전기적으로 연결하는 제1금속배선, 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 상기 2포트 고주파 신호 패드와 전기적으로 연결하는 제2금속배선 및 상기 제1금속배선 및 제2금속배선상 전기적으로 연결되어 있는 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴.A one-port high frequency signal pad for inputting a high frequency signal, a two-port high frequency signal pad for outputting a high frequency signal, a first metal wiring for electrically connecting the one-port high frequency signal pad and a metal-insulator-metal capacitor to be measured; A dummy resistor having a second metal wiring electrically connecting the metal-insulator-metal capacitor to be measured with the two-port high frequency signal pad and an electrical resistance component electrically connected to the first metal wiring and the second metal wiring; The high frequency band quality factor measurement test pattern of a metal-insulator-metal capacitor, characterized in that it comprises a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체는 반도체 기판상에 반도체 막증착공정에 의하여 증착된 NiCr 또는 TaN인 합금 저항체 박막인 것을 특징으로 하는 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴.The dummy resistor having the electrical resistance component is an alloy resistor thin film of NiCr or TaN deposited by a semiconductor film deposition process on a semiconductor substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체는 반도체 기판상에 반도체 이온주입공정을 통하여 보론이 이온주입된 P형 폴리실리콘인 것을 특징으로 하는 금속-절 연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴.The dummy resistor having the electrical resistive component is a P-type polysilicon in which boron is ion-implanted through a semiconductor ion implantation process on a semiconductor substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체는 반도체 기판상에 반도체 이온주입공정을 통하여 인이 주입된 N형 폴리실리콘인 것을 특징으로 하는 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정 테스트 패턴.The dummy resistor having the electrical resistance component is an N-type polysilicon implanted with phosphorus through a semiconductor ion implantation process on a semiconductor substrate. 고주파 신호패드와 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터를 전기적으로 연결하는 제1 또는 제2금속배선, 상기 제1 또는 제2 금속배선 상에 전기적으로 연결되어 있는 전기적 저항 성분을 갖는 더미저항체를 포함하여 이루어지는 제1테스트 패턴을 사용하여 고주파 분석기로 측정된 제1신호성분 측정단계;And a first or second metal interconnection electrically connecting the high frequency signal pad and the metal-insulator-metal capacitor to be measured, and a dummy resistor having an electrical resistance component electrically connected to the first or second metal interconnection. A first signal component measuring step measured by a high frequency analyzer using a first test pattern formed by the method; 상기 제1테스트 패턴에서 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터만을 제거한 제2테스트 패턴을 사용하여 고주파 분석기로 측정된 제2신호성분 측정단계; A second signal component measuring step measured by a high frequency analyzer using a second test pattern in which only a metal-insulator-metal capacitor to be measured in the first test pattern is removed; 상기 제2테스트 패턴에서 상기 제1금속배선과 제2금속배선을 연결하여 형성된 제2테스트 패턴을 사용하여 고주파 분석기로 측정된 제3신호성분 측정단계; A third signal component measuring step measured by a high frequency analyzer using a second test pattern formed by connecting the first metal wire and the second metal wire in the second test pattern; 상기 제1신호성분에서 저항체 및 기생성분을 포함한 상기 제2신호성분 및 제3신호성분을 제거함으로써 측정하고자 하는 금속-절연체-금속 커패시터의 품질계수를 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-금속 커패시터의 고주파영역대 품질계수 측정방법.And measuring the quality coefficient of the metal-insulator-metal capacitor to be measured by removing the second signal component and the third signal component including the resistor and the parasitic component from the first signal component. -High frequency band quality factor measurement method of insulator-metal capacitor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102014511B1 (en) * 2018-04-11 2019-08-26 한국표준과학연구원 Apparatus and method for measuring dissipation factor of capacitor

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