最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工矽晶圓製造(長晶・切片・研磨)中國大陸:纳米形貌

奈米形貌(Nanotopography)是什麼

Nanotopography

奈米形貌是波長 0.2~20mm、振幅數nm~數十nm,比平坦度細、比表面粗糙度粗之中間尺度的平緩起伏。CMP 時拋光墊會順著這種起伏而過度研磨凸部,表現為 STI 的膜厚變異或元件隔離不良。以干涉儀取得形狀,再以濾波只擷取目標空間頻率帶來評估。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

奈米形貌是指晶圓表面存在的波長約 0.2~20mm、振幅數nm~數十nm,非常平緩且淺的起伏。它比平坦度(SFQR)所捕捉的數十mm 尺度高度變動更細,又比表面粗糙度(Ra)所針對的μm 以下尺度更粗,位於兩者之間的空間頻率帶。

這項指標之所以受到重視,是因為 CMP(化學機械研磨)的普及。CMP 時晶圓被壓在拋光墊上,拋光墊會順著平緩的起伏變形。結果起伏的凸部被優先研磨而使膜厚變薄,在 STI(淺溝槽隔離)製程中表現為絕緣膜過度研磨(凹陷,dishing)或殘膜變異,進而導致元件隔離不良。

量測是先以干涉儀或電容方式取得晶圓形狀,再以濾波處理只擷取目標空間頻率帶來進行。評估值使用以指定尺寸的分析視窗(例:直徑 2mm、10mm)掃描時 PV 值(Peak-to-Valley)的最大值,也有以 THA(Threshold Height Analysis)觀察規格外區域面積比的方法。

發生源主要是研磨製程。雙面拋光(DSP)中載具的厚度分布與拋光墊狀態、最終拋光中固定方式的特性等,會以週期性或準週期性的起伏形式殘留。對晶圓廠商而言,只滿足平坦度並不夠,還必須壓抑到這個中間頻率帶,因此這是考驗加工技術成熟度的指標。

在元件廠商端,會將奈米形貌列為晶圓進料檢驗項目並訂定規格,透過與 CMP 製程良率建立相關性,管理各晶圓供應商之間的品質差異。平坦度、奈米形貌、翹曲、粗糙度分別觀察不同的空間尺度,是互補的指標,只靠其中之一無法論斷表面品質。

奈米形貌(Nanotopography)的常見問題

奈米形貌與表面粗糙度、平坦度有什麼不同?
觀察的空間尺度不同。平坦度是數十mm 尺度的高度變動,奈米形貌是波長 0.2~20mm 的平緩起伏,表面粗糙度則是μm 以下的細微凹凸。三者是互補的指標,只靠其中之一無法論斷表面品質。
為什麼奈米形貌在 CMP 中會成為問題?
因為 CMP 時晶圓被壓在拋光墊上,拋光墊會順著平緩的起伏變形。起伏的凸部被優先研磨,在 STI 製程中造成絕緣膜過度研磨或殘膜變異,進而導致元件隔離不良。

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