[发明专利]一种用于三维存储器阵列区共源极的测量方法在审
申请号: | 201711165462.9 | 申请日: | 2017-11-21 |
公开(公告)号: | CN107993950A | 公开(公告)日: | 2018-05-04 |
发明(设计)人: | 刘秋艳;张顺勇;汤光敏;鲁柳 | 申请(专利权)人: | 长江存储科技有限责任公司 |
主分类号: | H01L21/66 | 分类号: | H01L21/66;H01L27/11551;H01L27/11578 |
代理公司: | 北京辰权知识产权代理有限公司11619 | 代理人: | 刘广达 |
地址: | 430074 湖北省武汉市洪山区东*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 三维 存储器 阵列 区共源极 测量方法 | ||
技术领域
本发明涉及半导体器件性能的测量领域,尤其涉及一种三维存储器阵列区共源极电阻的测量方法。
背景技术
三维存储器(3D NAND)是一种新兴的存储器类型,通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。不同于将存储芯片放置在单面,新的3D NAND技术,垂直堆叠了多层数据存储单元。基于该技术,可打造出存储容量比同类NAND技术高达数倍的存储设备。该技术可支持在更小的空间内容纳更高存储容量,进而带来很大的成本节约、能耗降低,以及大幅的性能提升以全面满足众多消费类移动设备和要求最严苛的企业部署的需求。
在半导体制造工艺中,需要监测多种器件及结构的各种参数,其中电阻是重要参数之一。在3D NAND工艺结构中,阵列区共源极结构较特殊,从上至下形似一堵墙,一般墙体采用的材质是导电性良好的金属钨,这种结构可以较容易监测其电阻值,但是随着三维存储器阵列存储区层数的不断增加,阵列区共源极的高度也随之不断增大,而较高的金属钨层的导致应力较大的问题,由于应力的增加,对器件的结构性能产生了严重影响。随着技术的不断发展,为了减小共源极金属钨层应力增大的问题,采用了钨与多晶硅结合的方式形成阵列区共源极墙体结构,由于这种结构的特殊性,当采用传统的常规侧电阻方式对阵列区共源极的电阻进行测量时,由于钨金属层位于多晶硅层之上,而钨的导电性又非常好,导致测得的电阻实际是金属钨的电阻值,而无法获得真实的多晶硅层的电阻值。目前没有更好的方法可以量测多晶硅材质的阵列区共源极阻值。
发明内容
针对以上问题,本发明设计一种新的用于三维存储器阵列区共源极电阻的测量方法,可以准确测量多晶硅材质的阵列区共源极的电阻值。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于三维存储器阵列区共源极的测量方法,所述三维存储器阵列区共源极包含位于接触孔内下部的多晶硅层以及位于多晶硅层之上的钨金属层,所述方法包括如下步骤:
制备三维存储器芯片结构,所述三维存储器结构包括用于实现存储的阵列区、台阶区以及外围电路区,所述阵列区包括多个接触孔,所述接触孔中形成有共源极结构;
阵列区共源极测量样品的准备,将制备好的三维存储器芯片进行研磨处理,并研磨至暴露出所述接触孔,选择需要测量的共源极作为测量目标,使用聚焦粒子束对所述测量目标做标记,接着继续使用聚焦粒子束将目标区域的阵列区共源极的长度为L的部分金属钨层去除,以便露出金属钨层下部的多晶硅层进行电阻测试;
共源极多晶硅层电阻的测量,将上述样品放至纳米探针台中,对暴露出的多晶硅层的电阻进行测量,得出共源极多晶硅层的电阻值R。
优选地,在测量得到共源极多晶硅层的电阻值之后,还包括如下步骤:
使用聚焦离子束将被测目标处的阵列区共源极进行切片分析,测量得出该目标区域的多晶硅层的高度H以及宽度W;
计算目标区域的多晶硅层的方块电阻Rs,计算公式如下公式所示,Rs=R*H/(L/W)。
优选地,阵列区共源极测量样品的准备步骤中,在研磨至暴露出所述接触孔之后还包括:清洗研磨表面的脏污,并通过加热烘烤去除水分。
优选地,被去除的金属钨层的长度L为5至15微米。
优选地,被去除的金属钨层的长度L为10微米。
优选地,对暴露出的多晶硅层的电阻进行测量使用的方法为四探针测量法。
本发明的优点在于,用聚焦离子束机台截断阵列区共源极上面的一部分金属钨层,从而可以断开金属钨层的电流线路,从而测试电阻时,电流只流经多晶硅材质,通过欧姆定律计算得出多晶硅实际电阻,因而可以准确的测量多晶硅材质的阵列区共源极电阻值。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
附图1示出了根据本发明实施方式的三维存储器阵列区共源极的结构示意图。
附图2示出了根据本发明实施方式的三维存储器阵列区共源极去除顶部钨金属层后的结构示意图。
附图3-6示出了根据本发明实施方式的三维存储器阵列区共源极电阻的测量方法流程示意图。
具体实施方式
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
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