[发明专利]一种外延结构生长工艺的监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D存储器及其制造领域，特别涉及一种外延结构生长工艺的监控方法。

背景技术

NAND闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储设备，随着人们追求功耗低、质量轻和性能佳的非易失存储产品，在电子产品中得到了广泛的应用。目前，平面结构的NAND闪存已近实际扩展的极限，为了进一步的提高存储容量，降低每比特的存储成本，提出了3D结构的NAND存储器。

在3D NAND存储器结构中，采用垂直堆叠多层数据存储单元的方式，实现堆叠式的3D NAND存储器结构。在3D NAND的制造工艺中，先在氧化硅和氮化硅交替层叠的叠层中形成沟道孔，而后，在沟道孔底部通过选择性外延生长(Selective Epitaxial Growth)形成外延硅结构，该外延硅结构通常被称作SEG；而后，在沟道孔中形成存储区，之后，将叠层中的氮化硅去除，并置换为金属层。该外延结构起到连接存储区到衬底公共有源区的作用，同时，在置换工艺中起到支撑堆叠层的作用，外延结构的生长工艺至关重要。

然而，目前没有任何直接有效的方法来监控该外延生长工艺，仅仅是通过在外延设备中生长多晶硅，来监测外延设备的温度和气压等是否正常，而这些并不能有效监控外延工艺，不利于提高生产的稳定性和产品的良率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种外延结构生长工艺的监控方法，离线监控外延结构生长工艺，提高生产的稳定性和产品的良率。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种外延结构生长工艺的监控方法，包括：

提供测试晶片，所述测试晶片包括衬底、所述衬底上介质材料的覆盖层以及所述覆盖层中暴露所述衬底的通孔；

测量外延结构生长前通孔的第一深度；

在所述通孔底部选择性外延生长外延结构；

测量外延结构生长后通孔的第二深度。

可选地，还包括：通过第二深度和第一深度，获得外延结构的厚度。

可选地，利用孔掩膜版，通过刻蚀所述覆盖层形成所述通孔，所述孔掩膜版为3D NAND存储器制造工艺中用于形成沟道孔的掩膜版。

可选地，用于测量的通孔位于衬底不同区域中。

可选地，所述不同区域包括中心区域以及衬底的边缘区域。

可选地，所述衬底为硅衬底，所述外延结构为外延硅。

可选地，选择性外延生长的工艺条件与3D NAND存储器制造工艺中用于形成外延结构的工艺条件相同。

可选地，所述第一深度和第二深度通过AFM测量设备获得。

本发明实施例提供的外延结构生长工艺的监控方法，在测试晶片上形成通孔，分别获得外延结构生长前和外延结构生长之后的通孔的深度，二次深度之差即为外延结构的实际厚度，通过测量两侧通孔的深度，起到监控外延结构生长的目的。该方法中，采用离线的方式对3D NAND存储器中外延结构的生长进行监控，可以定期进行该监控，通过外延结构的厚度反应生长工艺是否异常，及时反馈结构的工艺情况，有利于提高生产的稳定性和产品的良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-图2示出了现有技术中形成3D NAND存储器过程中存储器的剖面结构示意图；

图3为示出了根据本发明实施例的外延结构刻蚀率的检测方法的流程示意图；

图4(a)-图4(f)示出了形成本发明实施例的外延结构的过程中的剖面结构示意图；

图5-图6示出了根据本发明实施例的外延结构刻蚀率的检测方法的过程中的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。