CN113310442B - 一种厚度的测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种厚度的测量方法及其装置。所述厚度的测量方法包括：提供待测量结构，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层；生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像；根据所述待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度。

Description

一种厚度的测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及半导体检测领域，尤其涉及一种厚度的测量方法及其装置。

背景技术

随着应用端对半导体器件小型化的需求不断提高，半导体器件的关键尺寸已经减小到纳米级别，这意味着半导体部件尺寸的微小误差便能够对半导体器件的性能产生关键性影响，因此，如何能够准确测量半导体部件的尺寸变得至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种厚度的测量方法及其装置。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种厚度的测量方法，所述方法包括：

提供待测量结构，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层；

生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；

根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；

使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像；

根据所述待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度。

在一些实施例中，所述根据电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；

根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在一些实施例中，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

选取所述第一比值曲线中第一比值的绝对值大于第一阈值，且所述第二比值曲线中第二比值的绝对值大于第二阈值对应的能量损失位置作为检测能量损失位置。

在一些实施例中，所述第一阈值的范围为大于所述第一比值曲线的峰值的绝对值的80％，所述第二阈值的范围为大于所述第二比值曲线的峰值的绝对值的80％。

在一些实施例中，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，还包括：

所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第一能量损失位置，所述第一能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第一差值；

所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第二能量损失位置，所述第二能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第二差值；

选取所述第一差值和所述第二差值中的较小值的两倍作为所述检测能量损失窗口。

在一些实施例中，所述检测能量损失位置的范围为26-28eV，所述检测能量损失窗口的范围为6-10eV。

在一些实施例中，所述待测量结构为三维存储器结构，所述第一子目标层为隧穿层，所述第二子目标层为存储层。

在一些实施例中，所述根据待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度，包括：

将所述待测量结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定所述目标层的厚度。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种厚度的测量装置，适于测量待测量结构中目标层的厚度，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层；所述测量装置包括：

处理模块，用于生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；以及，

根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；

检测模块，用于使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像；

测量模块，用于根据所述待测量结构的图像，确定所述目标层的厚度。

在一些实施例中，所述根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；

根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在一些实施例中，所述测量模块还用于：将所述待测量结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定所述目标层的厚度。

本发明中，通过根据待测量结构的特性，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，如此，使得待测量结构相比于使用相关技术中的表征方法，能够获得更为清晰的边界，实现高精度测量，进而能够使用全自动的测量方法进行测量。

附图说明

图1a为相关技术中的三维存储器基于常规BF-TEM图片的剖面示意图；

图1b为图1a中方框内的结构的衬度函数曲线图；

图1c为相关技术中的三维存储器基于EFTEM图片的剖面示意图；

图1d为图1c中方框内的结构的衬度函数曲线图；

图2为本发明实施例提供的厚度的测量方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的三维存储器的结构示意图；

图4为本发明实施例中的三维存储器结构的透射电镜图；

图5为本发明实施例提供的三维存储器结构的不同材料的电子能量损失谱；

图6为硅和氮分别与氧在不同能量损失位置的能量损失信号强度的比值曲线图；

图7a为基于本发明实施例的表征方法获得的三维存储器结构的透射电镜图；

图7b为图7a中(b)图方框内的结构的衬度函数曲线图；

图8为本发明实施例提供的厚度的测量方法中配方编辑器的编辑流程图；

图9为经过配方编辑器处理后的三维存储器结构的透射电镜图；

图10为为配方编辑器输出的Tunnel+Trap的厚度随层数变化的曲线；

图11为本发明实施例提供的厚度的测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

301-多晶硅层；302-隧穿层；303-存储层；304-阻挡层；

1101-处理装置；1102-检测模块；1103-测量装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开实施例公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本公开，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本公开的技术方案。本公开的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本公开还可以具有其他实施方式。

因半导体材料特性等原因，在相关技术中的表征手段下，待测量的目标半导体部件往往与周围部件难以呈现清晰的边界，从而造成了厚度测量的不准确，也因此只能依赖于进行手动或者半自动测量。

例如，在三维存储器中，Tunnel+Trap(隧穿层+存储层)的厚度对三维存储器的存储性能具有关键性的影响。相关技术中Tunnel+Trap(隧穿层+存储层)的厚度测量方法是基于常规BF-TEM(明场透射电子显微镜)图片或者EFTEM(能量过滤透射电子显微镜)图片进行手动或者半自动量测。

具体的，图1a为相关技术中的三维存储器基于常规BF-TEM图片的剖面示意图，图1b为图1a中方框内的结构的衬度函数曲线图。如图1a-1b所示，图1b中的图(a)为图1a中的方框内的结构的放大图。常规BF-TEM图片中的三维存储器内的Tunnel oxide(隧穿层)与Poly(多晶硅)的衬度相近，边界识别困难。具体地，可参见图1b，图1b的图(b)中的圆框内的曲线没有明显的波峰或波谷，即表明常规BF-TEM图片中的Tunnel oxide与Poly的边界无法明确识别。

图1c为相关技术中的三维存储器基于EFTEM图片的剖面示意图，图1d为图1c中方框内的结构的衬度函数曲线图。如图1c-1d所示，图1d中的图(a)为图1c中的方框内的结构的放大图。EFTEM图片中的三维存储器内的Trap nitride(存储层)与block oxide(阻挡层)的衬度相近，边界同样难以识别。具体地，可参见图1d，图1d的图(b)中的圆框内的曲线没有明显的波峰或波谷，即表明EFTEM图片中的Trap nitride与block oxide的边界无法明确识别。

并且，因为图像中没有清晰的边界，因此只能进行手动或者半自动测量。但是，手动测量不能严格控制系统误差，不同的人的测量结果也会有偏差。利用Metrios DX RecipeEditor(配方编辑器)进行半自动测量，又会存在识别成功率低，工作效率低下的问题。

本发明提出了一种实施方式，通过根据待测量结构的特性，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，如此，使得待测量结构相比于使用相关技术中的表征手段，能够获得更为清晰的边界，进而能够使用全自动测量方法进行测量，使得测量结果更为准确。

基于此，本发明提供了一种厚度的测量方法，具体请参见附图2，如图所示，所述方法包括以下步骤：

步骤201：提供待测量结构，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层；

步骤202：生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；

步骤203：根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；

步骤204：使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像；

步骤205：根据所述待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度。

下面结合具体实施例对本发明实施例提供的厚度的测量方法再作进一步详细的说明。

首先，执行步骤201，提供待测量结构，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层。

接着，执行步骤202，生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线。

在一实施例中，所述第一非目标层、第一子目标层、第二子目标层和第二非目标层可以包括不同的材料。

在另一实施例中，所述第一子目标层与所述第二非目标层可以包括相同的材料。

因为第一子目标层与第二非目标层包括相同的材料，故在生成电子能量损失谱时，第一子目标层与第二非目标层的电子能量损失曲线基本一致。因而可在第一子目标层与第二非目标层中选择其中一个生成能量损失曲线。

例如，在一种实施例中，选择所述第一非目标层、所述第一子目标层和所述第二子目标层生成能量损失曲线，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层和所述第二子目标层对应的能量损失曲线；或者，在另一种实施例中，选择所述第一非目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层生成能量损失曲线，则所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线。

这里，仅选择第一子目标层与第二非目标层中的一个生成对应的能量损失曲线，如此，可简化过程，同时节约成本。

接着，执行步骤203，根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在一实施例中，所述根据电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在所述第一子目标层与所述第二非目标层包括相同的材料；所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层和所述第二子目标层对应的能量损失曲线的实施例中，所述根据电子能量损失谱，选取合适的能量损失位置和能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在所述第一子目标层与所述第二非目标层包括相同的材料；所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线的实施例中，所述根据电子能量损失谱，选取合适的能量损失位置和能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在一实施例中，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

选取所述第一比值曲线中第一比值的绝对值大于第一阈值，且所述第二比值曲线中第二比值的绝对值大于第二阈值对应的能量损失位置作为检测能量损失位置。

在一实施例中，例如所述第一阈值的范围为大于所述第一比值曲线的峰值的绝对值的80％，所述第二阈值的范围为大于所述第二比值曲线的峰值的绝对值的80％。

在一实施例中，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，还包括：

所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第一能量损失位置，所述第一能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第一差值；所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第二能量损失位置，所述第二能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第二差值；选取所述第一差值和所述第二差值中的较小值的两倍作为所述检测能量损失窗口。

接着，执行步骤204，使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像。

具体地，可以对所述待测量结构进行能量过滤透射电子显微镜检测，以得到所述待测量结构的图像。

接着，执行步骤205，根据所述待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度。

在一实施例中，所述根据待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度，包括：

将所述待测量结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定所述目标层的厚度。

可以理解的是，通过本发明实施例提供的表征方法获得的待测量结构的图像中，待测量结构具有更为清晰的边界，进而能够通过配方编辑器进行全自动测量，如此，提高了测量结果的准确度。

以下以本发明应用于测量Tunnel+Trap的厚度进行举例说明，应当理解，本发明可以应用于任何技术领域，测量任何材料层的厚度。

图3为本发明实施例提供的三维存储器的结构示意图。

首先，参见图3，在所述待测量结构为三维存储器结构的实施例中，所述第一非目标层为多晶硅层301，所述第一子目标层为隧穿层302，所述第二子目标层为存储层303，所述第二非目标层为阻挡层304。

需要说明的是，Tunnel+Trap的厚度即为隧穿层302+存储层303的厚度。

这里，隧穿层302的材料可以为氧化物(如SiO₂层)，存储层303例如为电荷俘获层，其材料可以为氮化物(如SiN层)，阻挡层304可以为氧化物层(如SiO₂层)。

接着，生成所述三维存储器结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括多晶硅层301、隧穿层302、存储层303和阻挡层304对应的能量损失曲线。

具体地，隧穿层302和阻挡层304的材料都为氧化物，因此，所述电子能量损失谱可以包括多晶硅层301、隧穿层302和存储层303对应的能量损失曲线；或者，所述电子能量损失谱包括多晶硅层301、存储层303和阻挡层304对应的能量损失曲线。

接下来，以所述电子能量损失谱包括多晶硅层301、存储层303和阻挡层304对应的能量损失曲线为例进行说明。

图4为本发明实施例中的三维存储器结构的透射电镜图，图5为本发明实施例提供的三维存储器结构的不同材料的电子能量损失谱。图4中标号1为多晶硅层301，标号2为存储层303，标号3为阻挡层304。图5中包括多晶硅层301、存储层303和阻挡层304对应的能量损失曲线。具体地，图5示出了多晶硅层301中的硅(Si)元素的能量损失曲线、存储层303中的氮(N)元素的能量损失曲线和阻挡层304中的氧(O)元素的能量损失曲线。

需要说明的是，图5显示了三维存储器结构的不同材料在低能量损失区的电子能量损失谱，为了在较小的曝光时间内获得足够的信号量以减少漂移带来的影响，故低能损失区的能量损失位置通常小于50eV。

接着，根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

具体地，根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为多晶硅层301与阻挡层304的能量损失信号强度的差值与阻挡层304的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为存储层303与阻挡层304的能量损失信号强度的差值与阻挡层304的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

更具体地，参见附图6，所述第一比值曲线为Si与O的能量损失信号强度的差值与O的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，即对应图中的(Si-O)/O曲线；所述第二比值曲线为N与O的能量损失信号强度的差值与O的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，即对应图中的(N-O)/O曲线。

参见附图6，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

选取的检测能量损失位置应当能够使得第一比值和第二比值的绝对值同时取较大值。

在一实施例中，例如，选取所述第一比值曲线中第一比值的绝对值大于第一阈值H1，且所述第二比值曲线中第二比值的绝对值大于第二阈值H2对应的能量损失位置作为检测能量损失位置。

在一实施例中，例如所述第一阈值的范围为大于所述第一比值曲线的峰值的绝对值的80％，所述第二阈值的范围为大于所述第二比值曲线的峰值的绝对值的80％。

在一具体实施例中，如图6所示，例如第一比值曲线的峰值的绝对值为0.6，第一阈值大于所述第一比值曲线的峰值的绝对值的80％，即第一阈值大于0.48。第二比值曲线的峰值的绝对值为0.4，第二阈值大于所述第二比值曲线的峰值的绝对值的80％，即第二阈值大于0.32。

继续参见附图6，所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第一能量损失位置，所述第一能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第一差值；所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第二能量损失位置，所述第二能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第二差值；选取所述第一差值和所述第二差值中的较小值的两倍作为所述检测能量损失窗口。

需要说明的是，如图6所示，所述电子能量损失谱中会有数个所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点，所述第一能量损失位置为距离所述检测能量损失位置最近的交点所在的位置。所述电子能量损失谱中会有数个所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点，所述第二能量损失位置为距离所述检测能量损失位置最近的交点所在的位置。

在一实施例中，所述检测能量损失位置的范围为26-28eV，所述检测能量损失窗口的范围为6-10eV；在一更具体实施例中，所述检测能量损失位置例如可以为28eV，所述检测能量损失窗口例如可以为10eV。

接着，使用所述检测参数对所述三维存储器结构进行能量过滤透射电子显微镜检测，以得到所述三维存储器结构的图像。

图7a为基于本发明实施例的表征方法获得的三维存储器结构的透射电镜图，其中，图7a中的(b)图为(a)图中的方框内的结构的放大图。图7b为图7a中(b)图方框内的结构的衬度函数曲线图。

如图7a-7b所示，图7b中的曲线有明显的波峰和波谷，并且图中的结构也有清晰的边界，即表明在本发明实施例提供的表征方法中，通过选取合适的检测能量损失位置和检测能量损失位置，使得三维存储器结构相比于使用相关技术中的表征方法，能够获得具有更为清晰的边界的图像。

接着，根据所述三维存储器结构的图像，测量三维存储器中的Tunnel+Trap的厚度，即测量隧穿层302+存储层303的厚度。

具体地，将所述三维存储器结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定隧穿层302+存储层303的厚度。

图8为本发明实施例提供的厚度的测量方法中配方编辑器的编辑流程图。

需要说明的是，三维存储器的层数较多，一般有32层、64层，甚至有128层，一张图像中只能显示三维存储器中几层的存储结构，故要测量出三维存储器所有层数的隧穿层302+存储层303的厚度，需要获得多张图像。

如图8所示，首先收集图像。这里的图像即为通过能量过滤透射电子显微镜检测后得到的多张三维存储器结构的图像。接着开始第一次编辑，每一次只进行一张图像的编辑，先下载收集到的一张图像，将其载入流程，接下来第一次上传图像，具体地，如图9所示，第一次上传是将图像进行处理，例如高斯滤波或中值滤波等平滑处理，并找到多晶硅层301、隧穿层302、存储层303和阻挡层304的边界点坐标。接着第二次上传图像，第二次上传的图像为未经过处理的图像，将其与第一次上传后经过处理的图像进行比对，根据边界点坐标，测量出每一层的隧穿层302+存储层303的厚度。结束第一次流程后，将得到的数据通过CSV文件输出。接下来重复编辑过程，直至完成所有收集到的图像的编辑，得到三维存储器所有层的隧穿层302+存储层303的厚度。基于此，本发明实施例能够实现一次获得全部堆叠层中的Tunnel+Trap的厚度值，这大大简化了工艺，节约了时间成本。

图10为配方编辑器输出的Tunnel+Trap的厚度随层数变化的曲线。图10中呈分散的点状的数据即为测量得到的多层隧穿层302+存储层303的厚度，将这些数据进行拟合后，得到一条呈线性分布的直线，从图10中能够清楚的发现隧穿层302+存储层303的厚度随着层数的变化趋势符合规律，即隧穿层302+存储层303的厚度随着层数的增加，厚度的误差大致在0.5nm左右，与预期相符，如此，证明了通过本发明实施例提供的厚度的测量方法能够很好的测量出隧穿层302+存储层303的厚度，准确度高。

本发明实施例还提供了一种厚度的测量装置。图11为本发明实施例提供的厚度的测量装置的结构示意图。

本发明实施例提供的厚度的测量装置，适于测量待测量结构中目标层的厚度，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层。

如图11所示，所述装置包括：

处理模块1101，用于生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；以及，根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

检测模块1102，用于使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像。

测量模块1103，用于根据所述待测量结构的图像，确定所述目标层的厚度。

在一实施例中，所述第一子目标层与所述第二非目标层包括相同的材料；所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层和所述第二子目标层对应的能量损失曲线；或者，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线。

在一实施例中，所述根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在所述第一子目标层与所述第二非目标层包括相同的材料；所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层和所述第二子目标层对应的能量损失曲线的实施例中，所述根据电子能量损失谱，选取合适的能量损失位置和能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在所述第一子目标层与所述第二非目标层包括相同的材料；所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线的实施例中，所述根据电子能量损失谱，选取合适的能量损失位置和能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数。

在一实施例中，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

选取所述第一比值曲线中第一比值的绝对值大于第一阈值，且所述第二比值曲线中第二比值的绝对值大于第二阈值对应的能量损失位置作为检测能量损失位置。

在一实施例中，所述第一阈值的范围为大于所述第一比值曲线的峰值的绝对值的80％，所述第二阈值的范围为大于所述第二比值曲线的峰值的绝对值的80％。

在一实施例中，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，还包括：

所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第一能量损失位置，所述第一能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第一差值；所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第二能量损失位置，所述第二能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第二差值；选取所述第一差值和所述第二差值中的较小值的两倍作为所述检测能量损失窗口。

在一实施例中，所述检测能量损失位置的范围为26-28eV，所述检测能量损失窗口的范围为6-10eV；在一更具体实施例中，所述检测能量损失位置例如可以为28eV，所述检测能量损失窗口例如可以为10eV。

在一实施例中，所述测量模块还用于：将所述待测量结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定所述目标层的厚度。

在一具体实施例中，所述待测量结构为三维存储器结构，所述第一子目标层为隧穿层，所述第二子目标层为存储层，所述第一非目标层为多晶硅层，第二非目标层为阻挡层。

以上所述，仅为本公开的较佳实施例而已，并非用于限定本公开的保护范围，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种厚度的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

提供待测量结构，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层；

生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；

根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；

使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像；

根据所述待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度；

所述根据电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；

根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；

所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，还包括：

所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第一能量损失位置，所述第一能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第一差值；

所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第二能量损失位置，所述第二能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第二差值；

选取所述第一差值和所述第二差值中的较小值的两倍作为所述检测能量损失窗口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一比值曲线与所述第二比值曲线，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

选取所述第一比值曲线中第一比值的绝对值大于第一阈值，且所述第二比值曲线中第二比值的绝对值大于第二阈值对应的能量损失位置作为检测能量损失位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一阈值的范围为大于所述第一比值曲线的峰值的绝对值的80％，所述第二阈值的范围为大于所述第二比值曲线的峰值的绝对值的80％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测能量损失位置的范围为26-28eV，所述检测能量损失窗口的范围为6-10eV。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测量结构为三维存储器结构，所述第一子目标层为隧穿层，所述第二子目标层为存储层。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待测量结构的图像，测量所述目标层的厚度，包括：

将所述待测量结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定所述目标层的厚度。

7.一种厚度的测量装置，适于测量待测量结构中目标层的厚度，所述待测量结构包括依次分布的第一非目标层、目标层和第二非目标层，所述目标层包括与所述第一非目标层接触的第一子目标层和与所述第二非目标层接触的第二子目标层；所述测量装置包括：

处理模块，用于生成所述待测量结构的电子能量损失谱，所述电子能量损失谱包括所述第一非目标层、所述第一子目标层、所述第二子目标层和所述第二非目标层对应的能量损失曲线；以及，

根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数；

检测模块，用于使用所述检测参数对所述待测量结构进行检测，以得到所述待测量结构的图像；

测量模块，用于根据所述待测量结构的图像，确定所述目标层的厚度；

所述根据所述电子能量损失谱，选取检测能量损失位置和检测能量损失窗口作为检测参数，包括：

根据所述电子能量损失谱，生成第一比值曲线和第二比值曲线，所述第一比值曲线为所述第一非目标层与所述第一子目标层的能量损失信号强度的差值与所述第一子目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线，所述第二比值曲线为所述第二子目标层与所述第二非目标层的能量损失信号强度的差值与所述第二非目标层的能量损失信号强度的比值随能量损失位置变化的曲线；

所述第一比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第一能量损失位置，所述第一能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第一差值；

所述第二比值曲线与所述电子能量损失谱的横轴的交点为第二能量损失位置，所述第二能量损失位置与所述检测能量损失位置的差值的绝对值为第二差值；

选取所述第一差值和所述第二差值中的较小值的两倍作为所述检测能量损失窗口。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述测量模块还用于：将所述待测量结构的图像输入配方编辑器，利用配方编辑器进行测量，确定所述目标层的厚度。

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