Page 40 - 《摩擦学学报》2020年第6期

第 6 期 黄静飞, 等: CMP加工后芯片三维形貌表征参数体系 723

0.9
S sk
4
0.8
S ku
3
0.7
S a , S q /nm 0.6 S sk , S ku 2
0.5 1
S q
0.4 0
S a
0.3 −1
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Surface wear rate/% Surface wear rate/%
(a) Variation of parameterand S q and parameter S a (b) Variation of parameterand S ku and parameter S sk

Fig. 8 Surface microtopography numerical simulation amplitude parameter change
图 8 表面微观形貌数值模拟幅度参数变化

278.620 1.000
278.618
0.995
278.616
S al S tr
278.614
0.990
278.612

278.610 0.985
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Surface wear ratio/% Surface wear ratio/%
(a) Variation of parameter S al (b) Variation of parameter S tr

Fig. 9 Surface micro-topography numerical simulation of spatial parameters S al and S tr changes
和
图 9 表面微观形貌数值模拟空间参数 S al S tr 变化
值趋近相等. 空间参数是用来描述空间相关的属性， 7
反映表面的纹理，可知在芯片磨损过程中表面整体形 6
貌的空间状态没有剧烈变化的情况下，空间参数是稳 5 S dq
定的，空间参数在芯片表征评定中主要作为表面类型 S dq , S dr 4

的判定. 3
S dr
图10表示混合参数 S dq 和 S dr 在仿真加工中的变化 2
情况，混合参数 S dq 随着峰值的减小，表面凸峰曲率逐 1
渐减小，参数数值呈下降趋势，混合参数 S dr 越接近1表 0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
明表面越光滑，仿真过程中 S dr 参数值逐渐趋近1，符合 Surface wear ratio/%

仿真过程，利用混合参数表征芯片表面形貌加工具有 Fig. 10 Mixing parameters S dq and S dr
现实意义. 图11表示分形参数D在仿真加工中的参数 图 10 混合参数 S dq S dr 变化
和
值变化，分形参数表示表面整体复杂程度，可见其不
4 结论
受部分幅值减小的影响，整体形貌稳定的情况下，分
形参数值较为稳定. a. 分析了CMP加工的芯片表面微观形貌的几何
综合以上分析，通过幅度参数、空间参数、综合参 特征和表面特性. CMP加工后的芯片表面是由凸峰和
数和分形参数建立的芯片表面形貌评定体系能够从 凹坑平均分布组成的，其凸峰和凹坑的分布比例接近
多方面表征芯片表面形貌特征，对表面形貌参数评定 1:1；研究了CMP加工后芯片表面形貌的幅值分布，结
具有可行性. 果显示其概率密度曲线近似服从高斯分布.