Page 35 - 《摩擦学学报》2020年第6期

718 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

Amplitude/nm 200
4
0
−4
180
160
140 160 180 200
120 140
100 120
80 80 100
Sampling point 60 60 Sampling point
40 40
20 20
0 0

Fig. 2 Micro-morphology of chip surface after CMP processing
图 2 CMP加工的芯片表面微观形貌
其最高垂直分辨率为0.01 nm，最高水平分辨率为 轮廓的幅度分布进行直方图统计，见图4(b). 从图4(b)
0.078 μm，最大量程100 mm. 白光干涉测量属于非接 中可以看到，其分布趋势表现出中间高，两边低，可见
触式测量，不会擦伤表面，检测速度快，对于芯片表面 其与高斯正态分布曲线有较好的相似性.
形貌全场扫描测量，检测面积大 [21-22] ，获得的表面形貌 为了研究表面形貌的整体幅值分布情况，将芯片
结合通用的形貌评定方法有利于建立统一的评定准则. 形貌所有采样点的幅值进行统计，计算整体表面轮廓
采用MicroXam-100型光学轮廓仪器对CMP加工 的幅值分布，得到图5，并将其与高斯分布曲线进行对
后 Intel 0.25 μm 256 Mbit 54 MHz 2 bits/cell Flash 比，可见芯片形貌的幅值分布近似符合高斯分布.
Memory芯片的表面微观形貌进行表面数据采集，结 综合以上情况，可以确定CMP加工后芯片表面是
果如图2所示. 由凸峰和凹坑平均分布组成，其整体表面形貌幅值近
从图2可见，芯片的表面整体形貌起伏不定， 似服从高斯分布.
CMP加工后芯片的表面微观形貌主要是由无数不规
2 芯片表面形貌三维参数评定方法
则随机分布的凸峰和凹坑组成，图2中芯片表面凸峰
特征相对明显，凹坑则重叠密集，表面整体较为复杂. 对于随机近似高斯分布的表面形貌，往往把这样
为了进一步分析凸峰和凹坑的分布，分别提取芯片表 的形貌看作1个非常复杂的各向异性随机表面 [23-24] . 但
面形貌的凸峰和凹坑，结果如图3所示. 可以看出凸峰 当前关于芯片表面微观形貌平坦度的评定，仅仅通过
与凹坑的整体分布相对平均，计算得到凸峰区域面积 平均粗糙度 R a ，特殊参数“Haze”等参数来表征其表面
是整体形貌面积的0.512 6，凹坑区域面积是整体形貌 形貌的不平整程度，显然是不够科学全面的. 因此，本
面积的0.487 4，两者比例趋近1:1. 文中将结合2012年新颁布的ISO 25178-2参数体系，借
[25]
进一步评定芯片表面形貌特征，对芯片的表面形 鉴光学镜面三维表面形貌参数评定方法 ，建立芯片
貌幅度进行幅值分布统计分析. 首先从芯片微观表面 表征的三维参数体系. ISO 25178-2参数体系中分为区
形貌中随机抽出1条轮廓曲线，见图4(a)；接着对表面 域参数和功能参数，其中区域参数用来描述振幅和空

200 200
180 180
160 160
Sampling point 120 Sampling point 120
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100
100
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60 80
60
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20 20
0 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Sampling point Sampling point
(a) Convex peak (b) Pit

Fig. 3 Micro-morphology of chip surface processed by CMP
图 3 CMP加工的芯片表面微观形貌