评估与三维NAND存储器单元有关的中间产品的制作方法

评估与三维nand存储器单元有关的中间产品
[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本申请要求提交于2020年6月30日的申请第16/917,304号和提交于2019年9月4日的申请第62/895,917号的优先权和权益。所述申请的公开内容通过整体引用并出于所有目的而结合于此。


背景技术：

[0003]
三维nand(与非)存储器单元包括存储器单元的三维阵列。缩写“nand”代表与非逻辑运算。三维nand存储器单元可通过涉及多个制造阶段的制造工艺来制造。(除了制造工艺的最终制造阶段以外)每个制造阶段的结果可被视为与三维nand储存器单元有关的中间产品。
[0004]
这些制造阶段应受到监控。在一个或多个制造阶段中引入的故障可显著地降低整个制造工艺的产量。因为中间产品的结构元件是由纳米量级尺度且显示出高深宽比的间隙彼此间隔开，所以对中间产品的监控和对制造阶段的监控会出现问题。
[0005]
存在对提供准确且有效的方式以评估由三维nand存储器单元的一个或多个制造阶段制造的中间产品的不断增加的需求。


技术实现要素：

[0006]
可以提供一种评估系统，所述评估系统可包括成像器，和处理电路。成像器可配置成经由开放间隙获得属于中间产品的结构元件的一部分的电子图像。结构元件可以包括一系列层，其中所述一系列层可以包括顶层，所述顶层后跟交替的非导电层和凹陷的导电层。图像可包括电子光学器件，所述电子光学器件配置成使用电子束扫描结构元件的一部分，所述电子束倾斜于开放间隙的纵轴。处理电路可配置成基于电子图像评估中间产品。开放间隙(a)展现出高深宽比，(b)具有纳米量级尺度的宽度，并且(c)形成在中间产品的结构元件之间。可通过三维nand存储器单元的制造工艺的一个或多个制造阶段来制造中间产品。
[0007]
可提供一种用于评估中间产品的方法，所述方法可包括：(i)经由开放间隙获得属于中间产品的结构元件的一部分的电子图像；其中所述结构元件包括一系列层，其中所述一系列层包括顶层，所述顶层后跟交替的非导电层和凹陷的导电层；以及(ii)基于所述电子图像评估中间产品。开放间隙(a)具有纵轴，(b)展现出高深宽比，(c)具有纳米量级尺度的宽度，并且(d)形成在中间产品的结构元件之间。通过三维nand存储器单元的制造工艺的一个或多个制造阶段来制造中间产品。电子图像的获取可包括使用电子束扫描结构元件的一部分，所述电子束倾斜于开放间隙的纵轴。
[0008]
可提供一种非瞬态计算机可读介质，所述非瞬态计算机可读介质可存储用于以下操作的指令：(i)经由开放间隙获得属于中间产品的结构元件的一部分的电子图像；其中所述结构元件包括一系列层，其中所述一系列层包括顶层，所述顶层后跟交替的非导电层和凹陷的导电层；以及(ii)基于电子图像评估中间产品。开放间隙(a)具有纵轴，(b)展现出高深宽比，(c)具有纳米量级尺度的宽度，并且(d)形成在中间产品的结构元件之间。通过三维
nand存储器单元的制造工艺的一个或多个制造阶段来制造中间产品。电子图像的获取可包括使用电子束扫描结构元件的一部分，所述电子束倾斜于开放间隙的纵轴。
附图说明
[0009]
在说明书的结论部分中被特别指出并明显地要求保护的是被视为本公开的实施方式的主题。然而，当与附图一起阅读时，本公开的实施方式(关于组织和操作方法两者)以及其目标、特征和优点可参考以下具体实施方式最佳地理解，在附图中：
[0010]
图1示出了中间产品的示例；
[0011]
图2示出了四个结构元件的示例；
[0012]
图3示出了扫描第三结构元件的一部分的电子束的示例；
[0013]
图4示出了扫描图案的示例；
[0014]
图5示出了由电子束照明的路径的示例；
[0015]
图6示出了从结构元件发射的电子束和电子的示例；
[0016]
图7示出了电子图像和结构元件的示例；
[0017]
图8示出了沿从三对结构元件的照明部分获得的一个或多个扫描线的灰度(gray level)和位置之间的关系的示例；
[0018]
图9示出了评估系统和两个结构元件的示例；以及
[0019]
图10示出了方法的示例。
具体实施方式
[0020]
在以下详细描述中，阐述了众多具体细节以提供对本公开的实施方式的透彻理解。
[0021]
然而，本领域技术人员将理解，本公开的当前实施方式可在没有这些具体细节的情况下实践。在其他实例中，尚未详细描述众所周知的方法、程序和组件，以避免混淆本公开的当前实施方式。
[0022]
在说明书的结论部分中被特别指出并明显地要求保护的是被视为本公开的实施方式的主题。然而，当与附图一起阅读时，本公开的实施方式(关于组织和操作方法两者)以及其目标、特征和优点可参考以下具体实施方式最佳地理解。
[0023]
将理解的是，为了说明的简单和清晰起见，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清晰起见，一些元件的尺寸可相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，可在附图中重复参考标记以指示对应的或类似的元件。
[0024]
因为本公开的所示实施方式在很大程度上可使用本领域技术人员已知的电子元件和电路实现，所以为了理解和了解本公开的当前实施方式的基本概念并且为了不混淆或偏离本公开的当前实施方式的教导，将不会以比如上所述的所认为必要的任何更大程度来解释细节。
[0025]
说明书中对方法的任何引用应在经必要修改后应用于能够执行方法的系统，并且应在经必要修改后应用于计算机可读介质，所述计算机可读介质是非瞬态的并存储用于执行方法的指令。
[0026]
说明书中对系统的任何引用应在经必要修改后应用于可由系统执行的方法，并且
应在经必要修改后应用于计算机可读介质，所述计算机可读介质是非瞬态的并存储可由系统执行的指令。
[0027]
在说明书中对非瞬态的计算机可读介质的任何引用应在经必要修改后应用于在执行计算机可读介质中存储的指令时可应用的方法，并且应在经必要修改后应用于配置成执行存储在计算机可读介质中的指令的系统。
[0028]
术语“和/或”意味着附加地或替代地。
[0029]
术语“深宽比”意味着元件的深度和宽度之间的比率。高深宽比可被视为超过例如10:1的深宽比。
[0030]
术语“纳米量级尺度”意味着值的范围可在几十纳米至小于一纳米之间。
[0031]
术语“电子图像”意味着通过施加电子图像采集过程而生成的图像，所述电子图像采集过程涉及(a)使用一个或多个电子束照明一个或多个中间产品(或者所述一个或多个中间产品的一个或多个部分)和(b)检测由于照明发射的电子。
[0032]
电子图像采集过程还可包括处理表示检测到的电子的检测的检测信号。
[0033]
检测信号的处理可包括施加降噪操作、平滑操作中的至少一个，和/或提供某种格式的电子图像。所述某种格式可以是灰度格式，但可提供其他格式。
[0034]
检测到的电子可以是二次电子(secondary electron)、背散射电子(backscattered electron)等等。
[0035]
电子图像采集过程可通过扫描电子显微镜(sem)、通过关键尺寸sem、通过缺陷检查sem、通过电子束图像等等来执行。
[0036]
可以提供用于评估中间产品的评估系统、方法和非瞬态计算机可读介质。
[0037]
三维nand存储器装置的制造工艺可包括以下制造阶段中的至少一些：
[0038]
a.沉积各种层，诸如顶层，所述顶层后跟交替的导电层和非导电层。所述各种层形成基板。
[0039]
b.形成开放间隙。开放间隙的形成可以涉及穿过各种层钻削垂直的单元孔。单元孔的深度至少大于单元孔的宽度的十倍。因此，单元孔具有高深宽比。
[0040]
c.选择性地蚀刻导电层以形成包括凹槽的凹陷的导电层。
[0041]
d.在凹槽中沉积中间材料。
[0042]
e.在中间材料之上沉积浮置栅极。
[0043]
f.蚀刻多余的材料，并且在凹槽中留下隔离的浮置栅极。
[0044]
g.沉积定义空隧道的外层。
[0045]
h.填充空隧道。
[0046]
方法可在制造阶段(e)之前执行，所述制造阶段(e)涉及在沉积在凹陷的导电层的凹槽中的中间材料之上沉积浮置栅极。
[0047]
方法可在制造阶段(c)完成之后执行，所述制造阶段(c)涉及选择性地蚀刻导电层以在导电层中形成凹槽。
[0048]
图1示出了中间产品10的示例。中间产品10是制造阶段(c)的结果。中间产品10包括多个间隔开的结构元件(表示为11(1,1)-1(j,k))，所述结构元件被布置为j行和k列的二维网格。j和k是大于二的整数。j和k通常远超过二，并且可超过一千、一万、十万等等。
[0049]
结构元件通过开放间隙20彼此间隔开。每个开放间隙(i)具有纵轴，(ii)展现出高
深宽比，(iii)具有纳米量级尺度的宽度，并且(iv)形成在中间产品的结构元件之间。
[0050]
结构元件11(1,1)-11(j,k)中的每一个包括一系列层。每个系列的层包括顶层12，所述顶层12后跟交替的非导电层和凹陷的导电层。交替层被共同表示为13。应注意，结构元件可以以任何方式布置。
[0051]
图2示出四个结构元件的示例：第一结构元件11(1,1)、第二结构元件11(1,2)、第三结构元件11(2,1)和第四结构元件11(2,2)。所述四个结构元件彼此接近。
[0052]
图2还示出开放间隙20的宽度22。开放间隙的宽度可以等于第三结构元件11(2,1)和第四结构元件11(2,2)之间的距离。宽度22具有纳米量级尺度。结构元件中的每一个的高度远超过开放间隙的宽度22。开放间隙20具有表示为24的光轴。
[0053]
结构元件(2,1)包括顶层12(2,1)，所述顶层12(2,1)后跟交替的非导电层和凹陷的导电层。交替层被共同表示为13(2,1)并且包括：(i)八个非导电层，诸如第一非导电层14(2,1,1)、第二非导电层14(2,1,2)、和第八非导电层14(2,1,8)之类；以及(iii)八个凹陷的导电层，诸如第一凹陷的导电层15(2,1,1)、第二凹陷的导电层15(2,1,2)、和第八凹陷的导电层15(2,1,8)之类。
[0054]
图2还示出了第一非导电层14(2,1,1)、第一凹陷的导电层15(2,1,1)、和第二非导电层14(2,1,2)的放大视图。第一凹槽16(2,1,1)形成在第一凹陷的导电层15(2,1,1)的右侧，并且另一凹槽形成在第一凹陷的导电层15(2,1,1)的左侧。第一凹陷的导电层15(2,1,1)是交替层中的最高凹陷的导电层，并且第一凹槽16(2,1,1)可被视为交替层的顶部凹槽。
[0055]
在一些情况下，电子图像可包括与关于下部凹槽的信息相关的关于顶部凹槽的更准确的信息。在其他情况下，电子图像可包括关于下部凹槽的更准确的信息。
[0056]
第一凹槽的深度d(2,1,1)表示为18(2,1,1)并且可等于在(i)第一凹陷的导电层15(2,1,1)的最右侧边缘与(ii)第一非导电层14(2,1,1)和第二非导电层14(2,1,2)中的任一者的最右侧边缘之间的距离。
[0057]
图2的交替层定义在凹陷的导电层的左侧和在凹陷的导电层的右侧的多个凹槽。中间产品的评估可至少部分地基于一个或多个所述多个凹槽的深度。
[0058]
图3示出了扫描第三结构元件11(2,1)的一部分的电子束31的示例。电子束31倾斜于开放间隙20的纵轴21。
[0059]
图4示出了当扫描第三结构元件11(2,1)的所述部分和第四结构元件11(2,2)的一部分时由电子束31跟随的扫描图案40的示例。光栅扫描图案包括多个扫描线以及反向扫描线。第一扫描线表示为40(1)。可以使用其他扫描图案。
[0060]
图5示出了当电子束31沿第一扫描线40(1)扫描时由所述电子束照明的路径的示例。路径50包括：
[0061]
a.第一路径段51，其中电子束扫描第三结构元件11(2,1)的顶层。
[0062]
b.第二路径段52，其中电子束(至少)扫描交替层中的第一非导电层。
[0063]
c.第三路径段53，其中电子束扫描交替层中的其他非导电层(并且可以扫描交替层中的凹陷的导电层的部分)。
[0064]
d.第四路径段54，其中电子束扫描第四结构元件11(2,2)的顶层。
[0065]
图6示出了从结构元件发射的电子束31以及电子32和33的示例。电子可以从受照明影响的三维区域发射。电子束可以照明交替层中的一层并且可以从交替层中的另一层发
射电子。
[0066]
图7示出了电子图像150和结构元件的示例。
[0067]
电子图像150包括第一和第二结构元件的每个被照明的点的像素。
[0068]
从左到右：顶层像素150(1)表示从左侧结构元件的顶层发射的电子，最高凹陷的导电层像素150(2)表示从最高凹槽发射的电子，附加的凹陷的导电层电子像素150(3)表示从与最高凹槽不同的凹槽发射的电子，并且附加的顶层像素150(4)表示从右侧结构元件的顶层发射的电子。
[0069]
处理电子图像的切片的像素以提供每个位置的强度的曲线，诸如图8中所示的那些曲线。
[0070]
图8示出了沿从三对结构元件的照明部分获取的一个或多个扫描线的灰度和位置之间的关系的示例。
[0071]
出于信噪比的考虑，每多个扫描线生成一个曲线(例如通过对从电子束的多个扫描获得的检测信号求平均)可能是有益的。
[0072]
每一对的结构元件与另一对的结构元件的不同之处在于凹陷的导电层的凹槽的深度。
[0073]
图8包括三个曲线，每对结构元件一个曲线。曲线60(1)包括：
[0074]
a.第二最高峰值61(1)，表示作为照明第一对结构元件中的第一结构元件的顶层的结果而发射的辐射。
[0075]
b.第一最高峰值62(1)，表示作为照明第一对结构元件中的第一结构元件的第一非导电层的结果而发射的辐射。
[0076]
c.粗糙的倾斜区域63(1)，表示作为照明第一对结构元件中的第一结构元件的至少其他非导电层的的结果而发射的辐射。
[0077]
d.第三峰值61(1)，表示作为照明第一对结构元件中的第二结构元件的顶层的结果而发射的辐射。
[0078]
曲线60(2)和60(3)具有相同的部分(61(2)、62(2)、63(2)、64(2)、61(3)、62(3)、63(3)和64(3))，但是在第一和第二最高峰值之间的差异、粗糙的倾斜区域的粗糙度、曲线的至少一部分的曲率和/或斜率中的至少一者与曲线60(1)不同。
[0079]
已经发现，对于给定的导电凹陷区域材料，较浅的凹槽发射更强的信号。这可能归因于凹陷的导电层的较高发射率和当凹陷的导电层的边缘(与较深的凹槽相比)更接近于凹陷的导电层附近的非导电层的边缘时形成较浅凹槽的事实。
[0080]
关于曲线60(1)、60(2)和60(3)，更强的信号可由更强烈的第一较高峰值、第一最高峰值和第二最高峰值之间的更高比率，粗糙的倾斜区域的增加的粗糙度等等来表示。
[0081]
图9示出了评估系统100和两个结构元件的示例。评估系统100可包括成像器110和处理电路120。成像器110可配置成经由开放间隙获得属于中间产品的结构元件的一部分的电子图像(150)。在图1至图2中提供了结构元件的示例。
[0082]
成像器110可包括电子光学器件112，所述电子光学器件配置成使用电子束扫描结构元件的一部分，所述电子束倾斜于开放间隙的纵轴。成像器110还可包括帧捕获器(frame grabber)114或可以以任何方式将检测信号转换为电子图像的其他电路系统。处理电路130配置成基于所述电子图像评估中间产品。
[0083]
图10示出了方法200的示例。方法200可由评估系统100执行。方法200可包括测量或估计在一个或多个凹陷的导电层中形成的一个或多个凹槽的深度。凹槽的深度可等于在凹陷的导电层的暴露部分的边缘和相邻非导电层的边缘之间的距离。凹槽形成在高深宽比孔内并且(由非导电层的暴露部分)隐藏而不受正常照明影响。
[0084]
因此，应使用倾斜的照明来测量凹槽的深度。从入射的电子束不平行于也不垂直于孔的纵轴的意义上说，照明是倾斜的。
[0085]
方法200可包括步骤210、220并且还可包括步骤230。方法200可由步骤210开始，即经由开放间隙获得属于中间产品的结构元件的一部分的电子图像。结构可包括一系列层。所述一系列层可包括顶层，所述顶层后跟交替的非导电层和凹陷的导电层。
[0086]
开放间隙具有纵轴，展现出高深宽比，具有纳米量级尺度的宽度，并且形成在中间产品的结构元件之间。通过三维nand存储器单元的制造工艺的一个或多个制造阶段来制造中间产品。
[0087]
步骤210可包括步骤212，即使用电子束扫描结构元件的一部分，所述电子束倾斜于开放间隙的纵轴。步骤210之后可以是步骤220，即基于电子图像评估中间产品。
[0088]
步骤220可包括以下步骤中的至少一个：
[0089]
a.步骤221，估计在凹陷的导电层中的一个或多个凹陷的导电层内形成的至少一个凹槽的深度。
[0090]
b.步骤222，估计在凹陷的导电层中的最高凹陷的导电层内形成的凹槽的深度。
[0091]
c.步骤223，计算(a)电子图像的顶层像素的强度属性和(b)与一系列交替层中的至少一层相关的电子图像的像素的强度属性之间的关系。所述关系指示顶部凹槽的深度。
[0092]
d.步骤224，计算(a)电子图像的顶层像素的强度属性和(b)与最高凹陷的导电层相关的电子图像的像素的强度属性之间的关系。所述关系指示顶部凹槽的深度。
[0093]
e.步骤225，计算电子图像的第一最高峰值与电子图像的第二最高峰值之间的关系。所述关系指示顶部凹槽的深度。
[0094]
f.步骤226，基于所述关系，确定在凹陷的导电层中的一个或多个凹陷的导电层内形成的至少一个凹槽的深度。
[0095]
步骤220可包括找到峰值并且验证峰值。峰值可被定义为显著的最大值，从而防止与局部噪声有关的峰值检测。可以以各种方式检测和验证峰值，例如通过波形滤波、将峰值定义为窗口内部的最大值、以及基于最近的可能的峰值参数之间的最小距离来过滤局部峰值。
[0096]
可以以任何方式学习上述关系中的任一者。例如，具有已知尺寸的凹槽的参考结构元件可被照明以提供与凹槽的已知尺寸相关联的测量结果。附加地或替代地，可通过模拟在扫描结构元件时获得的电子图像来学习所述关系。
[0097]
可以在某些材料的导电层和非导电层上测量所述关系，并且随后针对由其他材料制成的导电层和非导电层估计所述关系。
[0098]
所述关系可以基于导电层和非导电层的发射率之间的差异，并且可以在经必要修改后应用于具有类似发射率差异、或具有不同的类似发射率差异的其他导电层和非导电层。
[0099]
步骤220可包括基于凹槽深度将凹槽分类为多个类别。每个类别可以与电子图像
的某些属性相关。所述分类可以考虑到以下各项中的至少一些：峰值位置处的局部曲率、峰值位置处的信号的二阶导数、局部曲率——峰值附近的信号的斜率。
[0100]
步骤220之后可以是响应于评估中间产品的步骤230。步骤230可包括评估制造阶段(a)、(b)和(c)中的至少一个。
[0101]
在上述说明书中，已经参考本公开的实施方式的具体示例描述了本公开的实施方式。然而，将显而易见的是，在不背离如所附权利要求书中阐述的本公开的实施方式的更宽广的精神和范围的情况下，可在本文中进行各种修改和改变。
[0102]
此外，在说明书和权利要求书中的术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等，如果有的话，所述术语用于描述性目的并且不一定用于描述永久的相对位置。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文所述的公开内容的实施方式例如能够以不同于本文示出或以其他方式描述的定向的其他定向操作。
[0103]
如本文所讨论的连接可以是适用于(例如经由中间装置)往返于相应节点、单元或装置传输信号的任何类型的连接。因此，除非另有暗示或说明，否则连接可以是例如直接连接或间接连接。可参考单个连接、多个连接、单向连接或双向连接来示出或描述连接。然而，不同实施方式可以改变连接的实现方式。例如，可使用单独的单向连接而不是双向连接，反之亦然。而且，可以用串行地或以时分复用的方式传输多个信号的单个连接来替代多个连接。类似地，携载多个信号的单个连接可分离为携载这些信号的子集的各种不同连接。因此，存在对于传输信号的许多选择。
[0104]
用于实现相同功能的组件的任何布置被有效地“关联”，使得实现所期望的功能。因此，在本文中被组合以实现特定功能的任何两个元件可被视为与彼此“相关联”，使得实现所期望的功能，而与架构或中间组件无关。同样，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所期望的功能。
[0105]
此外，本领域技术人员将认识到，上文所述的操作之间的边界仅是说明性的。可以将多个操作组合成单个操作，可以将单个操作分布在附加的操作中，并且可以在时间上至少部分重叠地执行操作。此外，替代实施方式可包括特定操作的多个实例，并且操作的顺序可在各种其他实施方式中改变。
[0106]
同样例如，在一个实施方式中，所示的示例可以实现为位于单个集成电路上或在相同装置内的电路。替代地，示例可以实现为以适当的方式彼此互连的任何数量的单独的集成电路或单独的装置。
[0107]
然而，其他修改、变型和替换也是可能的。因此，说明书和附图被视为说明性而非限制性的。
[0108]
在权利要求书中，在括号之间的任何附图标记都不应被解释为对权利要求的限制。用词
‘
包括’不排除除了权利要求书中所列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。此外，如本文中使用的，术语“一个(a)”或“一个(an)”被定义为一个或多于一个。此外，即使当相同权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一个(a)”或“一个(an)”的不定冠词时，在权利要求书中诸如“至少一个”和“一个或多个”之类的介绍性短语的使用不应解释为暗示由不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”引入的另一权利要求元件将包含所述引入的权利要求元件的任何特定权利要求限于仅包含一个此类元件的本公开的实施方式。定冠词的使用也是如此。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语是
用于任意地区分此类术语描述的元件。因此这些术语不必旨在指示此类元件的时序或其他优先次序。在相互不同的权利要求中所述的某些措施的这一事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
[0109]
虽然本文中已经说明和描述了本公开的实施方式的某些特征，但是本领域技术人员现在将想到许多修改、替换、更改和等效物。因此，应当理解，所附权利要求书旨在覆盖落入本公开的实施方式的真实精神内的所有此类修改和更改。