[发明专利]半导体结构的检测方法及其检测装置

说明书

本申请公开了一种半导体结构的检测方法及检测装置。该检测方法包括获取透射电子显微镜输出的半导体结构的剖面图像，包括至少一个孔的截面图形，截面图形所在平面垂直于孔的轴向；识别孔的多个边界点，获得多个边界点对应的多个边界点坐标，并根据多个边界点坐标获得孔的中心点坐标；根据边界点坐标进行椭圆的数值拟合；在椭圆的径向方向上，获得n个孔的边界点到拟合的椭圆的边界点的距离，并计算n个距离的平均值，平均值作为孔的刻痕度，用于衡量孔的刻蚀质量；以及建立刻痕度与至少一个电学性能参数的关系对照表，并根据对照表判断孔是否满足质量要求。该检测方法达到了量化孔的刻蚀质量对电学性能影响的目的。

技术领域

本发明涉及半导体技术，更具体地，涉及3维半导体存储单元结构的检测方法及其检测装置。

背景技术

随着半导体器件的小型化，半导体器件的关键尺寸已经减小到纳米级别，这就意味着关键尺寸将会决定半导体器件性能，因此，对与精确测量关键尺寸，并且掌握关键尺寸在纳米级别上的变化程度，已经成为必不可少的环节。

在现有技术中，可以通过测量工具对半导体器件的一般性的简单形貌或者半导体器件单一且较大的关键尺寸等进行测量，但对于复杂且关键尺寸较小的结构(如3D NAND)来说，现有技术中的测量工具并不能满足需要。例如在3D NAND关键的深孔蚀刻工艺中，沿孔的圆周方向会产生波纹型的刻痕，使得孔的形状不规则，这种刻痕会严重影响到产品的电学性能，如何建立一种表征方法，准确地测量刻蚀孔的这种变化，成为3D NAND研发成功的关键。

此外，在刻痕的形貌差异较小时，人工观察很难分辨出差异度。因此在现有技术中无法量化分刻痕的严重程度。

因此，希望进一步改进半导体结构的检测方法及其检测装置，从而提高测量精度、效率以及可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的半导体结构的检测方法及其检测装置，以解决现有技术中无法量化分析孔的刻蚀痕迹轻重程度与电学性能的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种半导体结构的检测方法，包括：获取透射电子显微镜输出的所述半导体结构的剖面图像，包括至少一个孔的截面图形，所述截面图形所在平面垂直于所述孔的轴向；识别所述孔的多个边界点，获得所述多个边界点对应的多个边界点坐标，并根据所述多个边界点坐标获得所述孔的中心点坐标；根据所述边界点坐标进行椭圆的数值拟合；在所述椭圆的径向方向上，获得n个所述孔的边界点到拟合的所述椭圆的边界点的距离，并计算n个距离的平均值，将所述平均值作为所述孔的刻痕度，用于衡量所述孔的刻蚀质量；以及建立所述刻痕度与至少一个电学性能参数的关系对照表，并根据所述对照表判断所述孔是否满足质量要求，其中，n为大于1的整数。

优选地，建立所述关系对照表的步骤包括：测试每个作为样品的所述孔的刻痕度以及对应的电学性能参数；建立所述刻痕度与所述电学性能参数之间的关系，并输出相应的对照图和/或对照表。

优选地，还包括在垂直于每个孔的轴向方向上，分别获得每个孔位于不同深度的刻痕度，并以图表的形式将每个孔的深度与刻痕度的对应关系输出。

优选地，还包括根据所述孔的深度与所述刻痕度的对应关系，建立同一个孔的不同深度与对应的电学性能参数的关系。

优选地，获得所述多个边界点对应的边界点坐标的步骤，包括：对所述剖面图像进行二阶导数处理；以及基于所述二阶导数处理结果获得边界上的多个边界点坐标。

优选地，对所述剖面图像进行二阶导数处理的步骤包括：对所述剖面图像进行像素点平移，并获得所述图像的二阶导数，其中，所述二阶导数的极值作为所述剖面图像的边界点。

优选地，对每个所述图像进行二阶导数处理之前，还包括对所述图像进行高频过滤处理。