CN107993690A - 栅极线短接位置检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种栅极线短接位置检测方法，该方法包括：在待测对象中选择相邻的两条栅极线；从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数；根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。相较于现有技术，本发明不需要破坏层叠区域即可估测出栅极线的短接位置，可以有效提高短接位置的检测效率。

Description

栅极线短接位置检测方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种栅极线短接位置检测方法。

背景技术

随着对集成度和存储容量需求的不断发展，存储器技术不断进步，随着二维平面存储器的尺寸缩小到了十几纳米级别(16nm、15nm甚至14nm)，每个存储单元也变得非常小，使得每个单元中仅有少数几个电子，材料对电子控制能力随之变弱，随之引起的串扰问题使得进一步缩小存储单元的尺寸变得非常困难而且不够经济。因此，三维存储器应运而生，其是一种基于平面存储器的新型产品，通过存储单元的立体堆叠实现存储容量的扩展，如图1所示，其示出了一种三维NAND(一种闪存技术)存储器的部分结构示意图，可见，三维存储器的结构复杂并且制程周期相对较长。

在三维存储器的实际研发及生产过程中，可能会出现各式各样的异常，从而导致产品的失效或良率的降低，其中栅极线短接是一种难以检测但破坏性较大的异常，因此，在研发及生产过程中，如果能够准确地检测出栅极线短接的位置，对于异常原因分析、工艺制程的优化及产品的良率都有显著的促进作用。请参照图1，栅极线短接是指同一栅极层中沿Y方向相邻的栅极线之间短接的异常，由于栅极线位于三维存储器层叠结构的中间层，现有技术中，只能是采用聚焦离子束(英文全称：Focused Ion beam，英文简称：FIB)切割技术将层叠区域切开后取样进行检测，一方面，这种破坏性的测试方式只能应用于研发阶段，在生产过程中并不适用；另一方面，由于不能预先估测异常所在位置，可能需要多次切割才能检测出异常所在位置，耗时较长、严重浪费测试人员和检测机台的效率，整体检测效率低下且准确性低。

因此，目前迫切需要一种改进的栅极线短接位置检测方法，以提高检测效率和准确性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种栅极线短接位置检测方法，以提高检测栅极线短接异常的效率和准确性。

本发明提供的一种栅极线短接位置检测方法，包括：

在待测对象中选择相邻的两条栅极线；

从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数；

根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

在本发明的一个变更实施方式中，述两条栅极线分别为第一栅极线和第二栅极线，所述第一栅极线的两端分别通过第一接触线和第二接触线引出层叠区；所述第二栅极线的两端分别通过第三接触线和第四接触线引出所述层叠区；所述第一接触线和所述第二接触线在所述两条栅极线的同一侧；

所述从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数，包括：

在所述第一接触线和所述第三接触线之间进行电性测试，得到第一电参数。

在本发明的另一个变更实施方式中，在根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置之前，还包括：

在所述第二接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第二电参数；

所述根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，并根据电参数与栅极线长度的对应关系，估测所述两条栅极线的短接位置。

在本发明的又一个变更实施方式中，所述电参数包括导通电阻；所述比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，并根据电参数与栅极线长度的对应关系，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，根据栅极线长度与导通电阻的正比关系估测所述两条栅极线的短接位置。

在本发明的又一个变更实施方式中，所述根据栅极线长度与导通电阻的正比关系估测所述两条栅极线的短接位置，具体包括：

若所述第一电参数小于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置靠近所述第一接触线；

若所述第一电参数等于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置位于所述第一栅极线中间位置；

若所述第一电参数大于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置靠近所述第二接触线。

在本发明的又一个变更实施方式中，在根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置之前，还包括：

在所述第一接触线和所述第二接触线之间进行电性测试，得到第三电参数；以及，在所述第三接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第四电参数；

所述根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

根据电参数与栅极线长度的对应关系，通过比较所述第一电参数、所述第三电参数和所述第四电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

在本发明的又一个变更实施方式中，所述栅极线短接位置检测方法，还包括：

在所述第一接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第五电参数；和/或，在所述第二接触线和所述第三接触线之间进行电性测试，得到第六电参数；

根据所述第五电参数和/或所述第六电参数，对估测的所述两条栅极线的短接位置进行验证。

在本发明的又一个变更实施方式中，所述进行电性测试，包括：

采用纳米探针进行电性测试。

在本发明的又一个变更实施方式中，所述进行电性测试，包括：

在待测两条接触线之间施加额定电压值的电压；

采集导通电流值；

根据所述额定电压值和所述导通电流值计算导通电阻。

在本发明的又一个变更实施方式中，所述栅极线短接位置检测方法，还包括：

采用聚焦离子束切割技术切割下所述短接位置对应区域的栅极层结构，将切割下的栅极层结构作为样品；

根据所述样品确认栅极线短接异常。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种栅极线短接位置检测方法，通过在一侧测试两条栅极线之间的电参数得到第一电参数，然后根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，即可估测出该两条栅极线的短接位置。相较于现有技术，本发明不需要破坏层叠区域即可估测出栅极线的短接位置，可以有效提高短接位置的检测效率。进一步的，在估测出短接位置后，再从该短接位置进行切割和取样分析，可解决现有技术中需多次切割取样才能确认短接位置的问题，有效提高切割和取样效率，同时可以减少检测人员和检测机台的工作量，降低人机成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了本发明实施例提供的一种三维存储器的部分结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种栅极线短接位置检测方法的流程图；

图3示出了本发明实施例提供的一种三维存储器的部分截面示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种栅极线短接检测的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明实施方式提供一种栅极线短接位置检测方法，下面结合附图对本发明的实施例进行说明。

请参考图2，其示出了本发明实施例所提供的一种栅极线短接位置检测方法的流程图。如图2所示，所述栅极线短接位置检测方法包括以下步骤：

步骤S101：在待测对象中选择相邻的两条栅极线。

所述待测对象可以是半导体器件(如三维存储器)制程中的中间件、半成品或成品，例如，在三维存储器(如三维NAND存储器)的制程中，可以将制作完成接触线(英文全称：Contact，英文简称：CT)后的半成品作为待测对象进行检测。

其中，选择的两条栅极线(英文全称：Gate Line)是在同一栅极层中相邻的两条栅极线，该两条栅极线可以是通过纳米探针测试台测试后判断为存在短接异常的两条栅极线，也可以是根据抽样标准抽样选择的两条栅极线，还可以是任意选择的两条栅极线。

步骤S102：从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数。

请参考图1和图3，其分别示出了本发明实施例提供的一种三维存储器的部分结构示意图和一种三维存储器的部分截面示意图，如图所示，由于栅极线位于三维存储器的中间层，因此，无法使用微光显微镜通过检测热点(英文全称：hotspot)的方式定位栅极线短接的位置，由于层叠区被垂直通道(英文全称：Vertical Channel，英文简称：VC)所占据，所述栅极线只有通过位于两侧台阶区的接触线引出，由于接触线为金属线，其具有较高的电导率和较低的电阻率，因此，如果采用纳米探针(英文名称：nanoprobe)测试台扎测栅极线两侧的接触线并施加电压，则测得的导通电流和导通电阻主要反映的是该栅极线的电流导通能力和导通电阻，这就为通过电性测试检测短接位置提供了可能性。

另外，请参考图4，其示出了本发明实施例提供的一种栅极线短接检测的原理示意图，由于电参数(如导通电流、导通电阻等)与栅极线的长度存在一定的对应关系，比如，在额定电压下，栅极线越长导通电流越小，又如，栅极线越长导通电阻越大；因此，基于上述电参数与栅极线长度的对应关系，即可根据电性测试测得的电参数推算导通电路的栅极线长度，进而估算短接位置。

以图4为例，对于第一栅极线和第二栅极线而言，如果在短接位置a处短接，那么，如在第一接触线与第三接触线之间进行电性测试，那么由第一接触线——短接位置a——第三接触线构成的导通电路，其导通电阻必然很小；而如果在短接位置c处短接，那么，如在第一接触线与第三接触线之间进行电性测试，那么由第一接触线——短接位置c——第三接触线构成的导通电路，其导通电阻必然较大；而如果在短接位置b处短接，那么，如在第一接触线与第三接触线之间进行电性测试，那么由第一接触线——短接位置b——第三接触线构成的导通电路，其导通电阻则比较适中；显然，根据导通电阻的大小可以推算短接位置所在。

步骤S103：根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

基于上述说明，本发明实施例中，通过从所述两条栅极线的任意一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数，即可根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

其中，所述电参数与栅极线长度的对应关系既可以是定性关系，也可以是定量关系，比如，栅极线长度与导通电阻的正比关系即为定性关系，单条栅极线的导通电阻率即为定量关系。根据定性关系，在测得第一电参数后，可以将该第一电参数与经验数据(如已明确短接位置的电参数等)进行比较，从而根据该第一电参数估测短接位置。根据定量关系，比如栅极线的导通电阻率(可根据历史测量值计算得到)，即可计算出导通电路中栅极线的长度，将该长度减半即为短接位置距电性测试位置的距离。

以上，即为本发明实施例提供的一种栅极线短接位置检测方法的说明，根据上述实施例，通过在一侧测试两条栅极线之间的电参数得到第一电参数，然后根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，即可估测出该两条栅极线的短接位置。相较于现有技术，本发明不需要破坏层叠区域即可估测出栅极线的短接位置，可以有效提高短接位置的检测效率。

如图4所示，具体的，在本发明实施例的一个变更实施方式中，所述两条栅极线分别为第一栅极线和第二栅极线，所述第一栅极线的两端分别通过第一接触线和第二接触线引出层叠区；所述第二栅极线的两端分别通过第三接触线和第四接触线引出所述层叠区；所述第一接触线和所述第二接触线在所述两条栅极线的同一侧；

所述从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数，包括：

在所述第一接触线和所述第三接触线之间进行电性测试，得到第一电参数。

考虑到，在实际生产中，各栅极线的宽度、厚度都未必完全一致，在步骤S103中，根据经验数据和所述第一电参数的大小，可能不能够较为准确地推测短接位置，因此，如果测试所述两条栅极线另一侧的电参数并与所述第一电参数进行比较，则能够更加准确地估测短接位置，相应的，在本发明实施例的一个变更实施方式中，在步骤S103之前，还包括：

在所述第二接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第二电参数；

所述步骤S103，包括：

比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，并根据电参数与栅极线长度的对应关系，估测所述两条栅极线的短接位置。

以所述电参数为导通电阻为例，所述比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，并根据电参数与栅极线长度的对应关系，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，根据栅极线长度与导通电阻的正比关系估测所述两条栅极线的短接位置。

具体的，在本发明实施例的一个变更实施方式中，所述根据栅极线长度与导通电阻的正比关系估测所述两条栅极线的短接位置，具体包括：

若所述第一电参数小于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置靠近所述第一接触线(如图4中的短接位置a)；

若所述第一电参数等于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置位于所述第一栅极线中间位置(如图4中的短接位置b)；

若所述第一电参数大于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置靠近所述第二接触线(如图4中的短接位置c)。

以上实施方式提供了一种根据第一电参数与第二电参数确定短接位置的方法，除此之外，本方法也可以以其他变更实施方式实施，同样可以达到确保短接位置估测准确的效果，例如，在本发明提供的一个实施方式中，在根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置之前，还包括：

在所述第一接触线和所述第二接触线之间进行电性测试，得到第三电参数；以及，在所述第三接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第四电参数；

所述根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

根据电参数与栅极线长度的对应关系，通过比较所述第一电参数、所述第三电参数和所述第四电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

以电参数为导通电阻为例，在上述发明实施方式中，根据第三电参数和第四电参数即可确定两条栅极线的导通电阻之和或均值(可认为是单条栅极线的阻值)，那么，在测得第一电参数后，即可根据所述第一电参数与所述导通电阻之和的比值或均值，估测短接位置，比如，所述第一电参数与所述导通电阻之和的比值约等于1:4，那么，则可以推测短接位置位于靠近第一接触线一侧的第一栅极线总长度的四分之一处。该方法同样可以更加准确地估测短接位置。

为了进一步保证估测的准确性，在本发明实施例的另一个变更实施方式中，还包括：

在所述第一接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第五电参数；和/或，在所述第二接触线和所述第三接触线之间进行电性测试，得到第六电参数；

根据所述第五电参数和/或所述第六电参数，对估测得到的所述两条栅极线的短接位置进行验证。

这样，通过交叉测试两条栅极线之间的电参数，可以将所述第五电参数和/或第六电参数与所述第一电参数、第二电参数、第三电参数和第四电参数等进行比较，进一步验证根据前述方法得到的短接位置的准确性，以及进行必要的纠正，提高检测的准确性。

在前述实施方式中，提供了多种估测短接位置的方式，容易理解的是，本领域技术人员可以根据本发明实施方式提供的技术方案，灵活变更实施，已得到准确估测短接位置的效果，例如，可以测试第一电参数、第二电参数、第三电参数和第四电参数，并根据该4个参数综合确定短接位置，当然，测试的电参数越多，相应的，通过比较后估测的短接位置的结果就更加准确，其均应在本发明的保护范围之内。

容易理解的是，由于三维存储器内部结构的尺寸非常小，目前已达纳米级，为了能够准确地扎测到接触线，在前述实施方式中提到的电性测试，可以是利用纳米探针测试台，采用纳米探针进行测试，从而准确地实现电性测试，提高检测的准确性。

其中，以所述电参数为导通电阻为例，具体电性测试方法可以包括：在待测两条接触线之间施加额定电压值的电压；

采集导通电流值；

根据所述额定电压值和所述导通电流值计算导通电阻。

根据前述实施方式，可以较为准确地估测出两条栅极线之间的短接位置，为了进一步确认估测结果，在本发明实施例的又一个变更实施方式中，所述栅极线短接位置检测方法，还包括：

采用聚焦离子束切割技术切割下所述短接位置对应区域的栅极层结构，将切割下的栅极层结构作为样品；

根据所述样品确认栅极线短接异常。

容易理解的是，基于本发明实施例提供的栅极线短接位置检测方法，可以预先较为准确地估测短接位置，此时再进行切割，可以提高切割的准确性，实现一次性将短接位置所在区域取出作为样品，以进一步根据该样品进行异常原因分析、工艺制程的优化等等，例如，短接往往是由缺陷引起的，根据估测的短接位置即可确定缺陷的位置。

本发明实施方式可解决现有技术中需多次切割取样才能确认短接位置的问题，有效提高切割和取样效率，同时可以减少检测人员和检测机台的工作量，降低人机成本。

另外，需要说明的是，在实际生产中，通过聚焦离子束切割技术会破坏产品结构，因此，在本发明实施例的一个变更实施方式中，在三维存储器中设置有测试键区(英文名称：Test-Key，英文简称：TSK)，该TSK区域专用于产品检验，相应的，本发明实施例可以在该TSK对应的区域检测栅极线是否存在短接异常并确定栅极线的短接位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一个变更实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种栅极线短接位置检测方法，其特征在于，包括：

在待测对象中选择相邻的两条栅极线；

从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数；

根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

2.根据权利要求1所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，所述两条栅极线分别为第一栅极线和第二栅极线，所述第一栅极线的两端分别通过第一接触线和第二接触线引出层叠区；所述第二栅极线的两端分别通过第三接触线和第四接触线引出所述层叠区；所述第一接触线和所述第二接触线在所述两条栅极线的同一侧；

所述从所述两条栅极线的一侧测试所述两条栅极线之间的电参数，得到第一电参数，包括：

在所述第一接触线和所述第三接触线之间进行电性测试，得到第一电参数。

3.根据权利要求2所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，在根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置之前，还包括：

在所述第二接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第二电参数；

所述根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，并根据电参数与栅极线长度的对应关系，估测所述两条栅极线的短接位置。

4.根据权利要求3所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，所述电参数包括导通电阻；所述比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，并根据电参数与栅极线长度的对应关系，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

比较所述第一电参数和所述第二电参数的大小，根据栅极线长度与导通电阻的正比关系估测所述两条栅极线的短接位置。

5.根据权利要求4所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，所述根据栅极线长度与导通电阻的正比关系估测所述两条栅极线的短接位置，具体包括：

若所述第一电参数小于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置靠近所述第一接触线；

若所述第一电参数等于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置位于所述第一栅极线中间位置；

若所述第一电参数大于所述第二电参数，则估测所述两条栅极线的短接位置靠近所述第二接触线。

6.根据权利要求2所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，在根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置之前，还包括：

在所述第一接触线和所述第二接触线之间进行电性测试，得到第三电参数；以及，在所述第三接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第四电参数；

所述根据电参数与栅极线长度的对应关系以及所述第一电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置，包括：

根据电参数与栅极线长度的对应关系，通过比较所述第一电参数、所述第三电参数和所述第四电参数的大小，估测所述两条栅极线的短接位置。

7.根据权利要求2所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，还包括：

在所述第一接触线和所述第四接触线之间进行电性测试，得到第五电参数；和/或，在所述第二接触线和所述第三接触线之间进行电性测试，得到第六电参数；

根据所述第五电参数和/或所述第六电参数，对估测得到的所述两条栅极线的短接位置进行验证。

8.根据权利要求2至7任一项所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，所述进行电性测试，包括：

采用纳米探针进行电性测试。

9.根据权利要求2至7任一项所述的栅极线短接位置检测方法，其特征在于，所述进行电性测试，包括：

在待测两条接触线之间施加额定电压值的电压；

采集导通电流值；

根据所述额定电压值和所述导通电流值计算导通电阻。

10.根据权利要求1所述栅极线短接位置检测方法，其特征在于，还包括：

采用聚焦离子束切割技术切割下所述短接位置对应区域的栅极层结构，将切割下的栅极层结构作为样品；

根据所述样品确认栅极线短接异常。