[发明专利]多晶硅表征方法

说明书

本公开的各个方案提供了用于多晶硅表征的方法。该方法包括接收在样品衬底上形成的多晶硅结构的图像数据。该图像数据在空间域中并且由透射电子显微镜(TEM)生成。此外，方法包括在频域中提取该图像数据的频谱。然后，该方法包括选择该频谱的子集，该频谱的子集对应于第一取向的第一晶粒的特征，并且将该频谱的所选的子集变换到空间域中来构造该第一取向的第一晶粒的第一空间图像。

背景技术

半导体制造中研发了垂直器件技术，比如三维(3D)NAND闪存技术等，在不需要更小的存储单元的前提下来实现更高的数据存储密度。在一些示例中，基于交替栅极层和绝缘层的堆叠层形成3D NAND存储器件。交替栅极层和绝缘层的堆叠层用于形成垂直堆叠的存储单元。该存储单元的沟道区域由诸如多晶硅的半导体材料形成。多晶硅材料的质量影响该存储单元的各种电性能，例如载流子速度、沟道电流、亚阈值摆幅等。

发明内容

本公开的方案提供了用于多晶硅表征的方法。该方法包括接收在样品衬底上形成的多晶硅结构的图像数据。该图像数据在空间域中并且由透射电子显微镜(TEM)生成。此外，该方法包括在频域中提取该图像数据的频谱。然后，该方法包括选择该频谱的子集，该频谱的子集对应于第一取向的第一晶粒的特征，并且将该频谱的所选子集变换到空间域来构造该第一取向的该第一晶粒的第一空间图像。

在一些实施例中，该方法包括：根据所述第一空间图像中像素的亮度，检测第一晶粒中晶粒的边界，并且根据所检测到的边界，确定第一晶粒中晶粒的尺寸。此外，在一些示例中，该方法包括：根据第一空间图像中像素的亮度，计算该第一晶粒的第一面积。

根据本公开的一个方案，该方法包括：选择所述空间频谱的子集，所选空间频谱的子集分别对应于各个潜在取向的晶粒的特征,并且将该空间频谱的子集分别变换到空间域以针对该各个潜在取向构造空间图像。

在一些实施例中，该方法包括：根据所述各个空间图像中像素的亮度，在各个空间图像中为所述各个潜在取向计算所述晶粒的面积，并且将这些面积相加，来为这些潜在取向计算所述晶粒的总面积。

此外，在一些示例中，该方法包括：基于所述晶粒的总面积与所述多晶硅结构的面积之比确定多晶硅结晶率(PCR)。然后，该方法包括将该PCR与基于生产衬底上的器件的电性能要求确定的PCR阈值进行比较，其中制造该生产衬底为所述器件形成多晶硅沟道，其中样品衬底用于监控该多晶硅沟道的质量，并且基于该比较确定针对生产衬底的进一步动作。

为了在所述频域中提取所述图像数据的频谱，在一些示例中，该方法包括对所述多晶硅结构的图像数据执行傅立叶变换。

为了将所述频谱的所选子集变换到所述空间域来构造所述第一取向的所述第一晶体的第一空间图像，在一些示例中，该方法包括对该频谱的所选子集执行傅立叶逆变换。

为了选择所述频谱的子集，该频谱的子集对应于所述第一方向的所述第一晶粒的特征，在一些示例中，该方法包括选择对应于该第一取向的该第一晶粒的至少一对频率分量。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下具体描述中可以最好地理解本公开的各个方案。应注意，依据工业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚讨论，可任意增加或减少各种特征的比例大小。

图1根据本公开的一些实施例示出了概述过程示例的流程图；

图2示出了沟道结构的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像；

图3示出了HRTEM图像频域中功率谱的说明图；

图4根据本公开的一些实施例示出了可视化多晶硅层晶粒的图；

图5A和图5B示出了器件性能参数与多晶硅质量的关系。

具体实施方式