[发明专利]3D NAND存储器阶梯结构关键尺寸的量测方法

说明书

本申请实施例提供了一种3D NAND存储器阶梯结构关键尺寸的量测方法，该量测方法包括：在存储单元的非字线区设置关键尺寸量测区；在字线区形成多级阶梯结构，同时在所述量测区形成多个周期性排布的独立阶梯结构，其中，形成在所述量测区内的独立阶梯结构与形成在字线区内的阶梯结构具有相同的关键尺寸；采用光学关键尺寸测量方法对所述量测区内的周期性分布的阶梯结构进行关键尺寸测量，得到的测量结果用于表征字线区阶梯结构的关键尺寸。该测量方法能够实现对3D NAND存储器阶梯结构关键尺寸的快速无损量测。因而该方法可以用于3D NAND存储器的字线区阶梯形貌刻蚀工艺的在线监测。

技术领域

本申请涉及存储器技术领域，尤其涉及一种3D NAND存储器阶梯结构关键尺寸的量测方法。

背景技术

现有的3D NAND存储器存储单元的字线区通常为阶梯形貌，其主要工艺步骤为交替堆叠沉积氧化硅和牺牲层薄膜，随后通过分段刻蚀此交替堆叠薄膜形成阶梯形貌，阶梯壁面角度及台阶面宽度等关键尺寸直接影响着垂直金属连线等后段工艺。

现有的3D NAND存储器中的阶梯结构关键尺寸常由透射电子显微镜(TEM)测量，因此需要将晶圆进行切片制样，属于破坏性测量且测量周期较长。普通的扫描电子显微镜(SEM)则只能测量阶梯形貌的台阶面宽度等，无法有效测量整个阶梯形貌的关键尺寸。

发明内容

有鉴于此，为了实现对3D NAND存储器中的阶梯结构进行快速无损的关键尺寸测量，本申请提供了一种3D NAND存储器阶梯结构关键尺寸的量测方法。

为了达到上述发明目的，本申请采用了如下技术方案：

一种3D NAND存储器阶梯结构关键尺寸的量测方法，包括：

在存储单元的非字线区设置关键尺寸量测区；所述关键尺寸量测区的薄膜组成结构与字线区的薄膜组成结构相同；

在字线区形成多级阶梯结构，同时在所述量测区形成多个周期性排布的独立阶梯结构，其中，形成在所述量测区内的独立阶梯结构与形成在字线区内的阶梯结构具有相同的关键尺寸；

采用光学关键尺寸测量方法对所述量测区内的周期性分布的阶梯结构进行关键尺寸测量，得到的测量结果用于表征字线区阶梯结构的关键尺寸。

可选地，所述在字线区形成多级阶梯结构，同时在所述量测区形成多个周期性排布的独立阶梯结构，具体包括：

通过多道光刻工艺并且每道光刻工艺配合多次光刻刻蚀集成工艺依次分别对字线区和量测区进行光刻刻蚀，从而在字线区形成连续均匀分布的N级阶梯结构，同时在量测区形成M个周期性排布的独立阶梯结构，其中，N≥2、M≥2，且N和M均为整数。

可选地，所述通过多道光刻工艺并且每道光刻工艺配合多道光刻刻蚀集成工艺依次分别对字线区和量测区进行光刻刻蚀，从而在字线区形成连续的均匀分布的多级阶梯结构，同时在量测区形成多个周期性排布的独立阶梯结构，具体包括：

步骤A：将字线区和量测区分别划分为若干个均匀分布的区域段；

步骤B：在字线区和量测区上方涂覆光刻胶，并进行掩模图案化，以分别在字线区和量测区的一个区域段上形成刻蚀窗口；

步骤C：根据刻蚀窗口对字线区和量测区进行刻蚀；

步骤D：修整字线区和量测区上方的光刻胶宽度，使其均缩减预设值，刻蚀窗口的宽度增大预设值，所述预设值为字线区阶梯结构中的台阶面宽度；

步骤E：根据修整后的刻蚀窗口继续对所述字线区和量测区进行刻蚀；

步骤F：循环执行步骤C和D，在所述字线区的一个区域段形成均匀分布的n级阶梯结构，同时在量测区的一个区域段形成一个具有n级台阶的独立阶梯结构；其中，n为正整数；