具有多个晶体管触点的抛光IC表面的导电探针AFM (C-AFM) 测量

简介

化学机械抛光(CMP)是半导体行业在集成电路和存储盘制造过程中采用的标准制造工艺。当目标是使表面平坦时,通常称为化学机械平面化。抛光表面的形貌和电特性可以通过AFM来轻松表征。

 Topography image showing an integrated circuit structure with multiple transistor contacts
显示了具有多个晶体管触点的集成电路结构的形貌图(图像高度范围:25 nm)。抛光后,触点可能显示为表面上高或低的结构。有些接触点几乎与表面处于相同的高度水平,因此很难仅在地形中识别。从表面突出的触点显出略微向右伸的"尾巴"。这个"尾巴",在去程和回程中都可见,是抛光方向的结果。
 Several of the transistor contacts show a clear electric conductivity in the C-AFM image in contact mode
在接触模式下,几个晶体管触点在C-AFM图中显示出了清晰的电导性,但程度不同(黄-红色)。其他的,特别是在中央结构中,一些仅显示出非常低的电导性(浅蓝色),而图像外部的大多数触点则完全没有显示出电导性(深蓝色)。具有相似电导性的触点以组的形式聚集在一起,并显示出整体对称(镜面反射)排列。

样品电流映射于形貌

抛光 IC 样品的电流曲线是沿着穿过样品的路径(以及一系列晶体管触点)生成的,如下图所示。生成的电流图显示在右侧。

 Current map indicating the path of the profile as followed across the sample 

(左图) 电流图显示了顺着穿过样品的路径。轮廓从图像的底部开始,经过所有高电导率区域,直至图像的顶部。(右图)所得的电流轮廓。可以分辨出样品中不同程度的电导率。

与直流偏压关联的触点的电导率

以改变的尖端偏压来对样品区域进行顺序成像。在此IC样品上,仅当将负直流偏置电压施加到导电尖端时才能观察到表面导电性: 

 Sequential imaging of the sample area with varying tip bias 

在负的尖端偏压下,某些触点显示出导电特性(左图)。在正的尖端偏压下,先前的导电触点不导通(中图)。再次施加负的尖端偏压可恢复这些触点的导电性(右图)。 

选定位置的电压I-V曲线

根据样品表面的位置,电压I-V曲线显示出明显不同的曲线。每个IV曲线记录的是在触点上的,而不是在芯片基材上的。

 Voltage I-V curves 

电流图 (左图),形貌图(中图),和I-V曲线(右图)。彩色箭头指示了记录I-V曲线的位置。 

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