一种介电材料的测试方法、装置以及系统与流程

本申请属于量子芯片表征，特别是涉及一种介电材料的测试方法、装置以及系统。

背景技术：

1、在超导量子芯片工艺开发的关键进程中，精确地表征出特定薄膜的相对介电常数是极为重要的一环。如ald(原子层沉积)技术制备的al2o3薄膜或pecvd(等离子体增强化学气相沉积)技术制备的sio2薄膜的相对介电常数的准确测定，对后续工艺开发中性能实现起着关键的支撑作用。

2、传统技术中，一般采用平行板电容法精确地表征特定薄膜的相对介电常数。其原理为：平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及极板间介质的介电常数存在的关系。通过测量平行板电容器在极板间为真空(或空气，相对介电常数近似为1)和放入特定介电薄膜时的电容值，利用公式即可计算出特定薄膜的相对介电常数。

3、但是，平行板电容器测电容的传统方法中，电容测试装置的探针容易扎穿极板，导致上下极板导通，无法有效测出电容值。或者，需要分别在上下极板添加测试引线，通过测试引线测出电容值，而这无疑是相对复杂的。因此，亟需一种准确且方便地表征特定薄膜相对介电常数的方法。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种介电材料的测试方法、装置以及系统，以解决现有技术中难以准确且方便地表征特定薄膜相对介电常数的问题，能够快速的测试特定薄膜的相对介电常数，且极大程度的避免了因测试而导致电容失效问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种介电材料的测试方法，包括：

3、在基底表面形成间隔开的第一金属层和第二金属层；

4、于所述第一金属层的部分表面制备依次层叠的介电层和第三金属层，并通过导电元件将所述第三金属层与所述第二金属层电性连接；

5、根据所述第一金属层、所述介电层以及所述第三金属层在层叠处所构建的平行板电容器获得所述介电层的相对介电常数。

6、优选的，在基底表面形成间隔开的第一金属层和第二金属层的方法包括：

7、制备覆盖所述基底表面的金属层；

8、刻蚀所述金属层形成将所述金属层分割为所述第一金属层和所述第二金属层的沟道。

9、优选的，于所述第一金属层的部分表面制备依次层叠的介电层和第三金属层的方法为：

10、在所述第一金属层靠近所述第二金属层的部分表面制备形成所述介电层；

11、于所述介电层背离所述第一金属层的表面制备形成第三金属层。

12、优选的，于所述介电层背离所述第一金属层的表面制备形成第三金属层的方法为：

13、形成覆盖所述介电层、并设置有露出至少部分所述介电层的窗口的光刻胶层；

14、通过所述窗口于介电层的表面制备形成所述第三金属层。

15、优选的，所述第二金属层包括多个第二子层，所述第三金属层包括多个第三子层；

16、所述第二子层与所述第三子层的数量一致，且二者一一对应的通过所述导电元件电性连接；

17、和/或，至少一个所述第三子层与其他所述第三子层的面积不同。

18、本申请还提供一种介电材料的测试方法，包括：

19、在形成于基底表面的金属薄膜的部分表面制备依次层叠的介电层和第三金属层；

20、刻蚀所述金属薄膜未被所述介电层覆盖的区域，形成包含所述部分表面第一金属层、和与所述第一金属层间隔开的第二金属层，并通过导电元件将所述第三金属层与所述第二金属层电性连接；

21、根据所述第一金属层、所述介电层以及所述第三金属层在层叠处所构建的平行板电容器获得所述介电层的相对介电常数。

22、本申请还提供一种介电层的测试装置，包括：

23、基底，表面设置有分隔开的第一金属层和第二金属层；

24、于所述第一金属层的部分表面层叠设置的介电层和第三金属层；以及

25、导电元件，电性连接所述第三金属层和所述第二金属层。

26、优选的，所述第二金属层包括多个第二子层，所述第三金属层包括多个第三子层；

27、所述第二子层与所述第三子层的数量一致，且二者一一对应的通过所述导电元件电性连接；

28、和/或，至少一个所述第三子层与其他所述第三子层的面积不同。

29、本申请还提供一种用于测试介电层的系统，包括：前述所述的测试装置；

30、测试装置，用于测试获得所述第一金属层、所述介电层以及所述第三金属层所构建的平行板型电容的电容信息，所述电容信息至少包括：所述第一金属层、所述介电层以及所述第三金属的交叠面积、平行板型电容的电容值以及所述介电层的厚度；

31、计算装置，用于至少根据所述电容信息计算获得所述介电层的相对介电常数。

32、优选的，所述测试装置包括两根探针，其中一根探针用于扎入第一金属层未被所述介电层覆盖的区域、另一根探针用于扎入所述第二金属层。

33、与现有技术相比，本申请通过制备一种平行板电容器，其中第一金属层作为电容器的底层极板未被介电层完全覆盖，第二金属层与作为电容器的顶层的第三金属层电性连接，可以通过对第一金属层未被覆盖的区域以及第二金属层共同进行测试获得电容器的电容信息，并根据电容信息获得介电层的相对介电常数。

1.一种介电材料的测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在基底(1)表面形成间隔开的第一金属层(2)和第二金属层(3)的方法包括：

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，于所述第一金属层(2)的部分表面制备依次层叠的介电层(4)和第三金属层(5)的方法为：

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，于所述介电层(4)背离所述第一金属层(2)的表面制备形成第三金属层(5)的方法为：

5.根据权利要求1至4之一所述的测试方法，其特征在于，所述第二金属层(3)包括多个第二子层，所述第三金属层(5)包括多个第三子层；

6.一种介电材料的测试方法，其特征在于，包括：

7.一种介电层(4)的测试装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述第二金属层(3)包括多个第二子层，所述第三金属层(5)包括多个第三子层；

9.一种用于测试介电层(4)的系统，其特征在于，包括：权利要求8所述的测试装置；

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述测试装置包括两根探针，其中一根探针用于扎入第一金属层(2)未被所述介电层(4)覆盖的区域、另一根探针用于扎入所述第二金属层(3)。