本發(fā)明涉及三維存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)及其制作方法和測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

隨著平面型存儲(chǔ)器的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝取得了巨大的進(jìn)步。但是近幾年來(lái)，平面型存儲(chǔ)器的發(fā)展遇到了各種挑戰(zhàn)：物理極限，現(xiàn)有的顯影技術(shù)極限以及存儲(chǔ)電子密度極限等。在此背景下，為解決平面型存儲(chǔ)器遇到的困難以及追求更低的單位存儲(chǔ)單元的生產(chǎn)成本，三維存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，目前三維存儲(chǔ)器的技術(shù)研發(fā)已成為國(guó)際上研發(fā)的主流。

但是，現(xiàn)有技術(shù)在研發(fā)三維存儲(chǔ)器的過(guò)程中，通常是將三維存儲(chǔ)器制作完成后再測(cè)試該三維存儲(chǔ)器中柵極的電阻，以此判斷該三維存儲(chǔ)器中柵極的填充性能，周期較長(zhǎng)，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)及其制作方法和測(cè)試方法，以縮短獲知所述三維存儲(chǔ)器中柵極填充性能的時(shí)間，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)，包括：

基底；

位于所述基底表面的堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括沿預(yù)設(shè)方向呈階梯狀排布的N層金屬柵極，以及位于相鄰兩層金屬柵極之間的氧化層，N為大于1的正整數(shù)；

形成于所述堆疊結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域和第二區(qū)域的多個(gè)溝道孔，其中，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域外圍，且所述第二區(qū)域內(nèi)溝道孔的密度小于所述第一區(qū)域內(nèi)溝道孔的密度；

形成于在所述溝道孔內(nèi)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；

形成于所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層對(duì)應(yīng)所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的曝露結(jié)構(gòu)，所述曝露結(jié)構(gòu)曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域，M為大于零且不大于N的正整數(shù)。

可選的，所述曝露結(jié)構(gòu)為凹槽或通孔。

可選的，所述第一區(qū)域?yàn)榇鎯?chǔ)區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)殡姌O連接區(qū)域。

可選的，所述預(yù)設(shè)區(qū)域?yàn)樗龅诙^(qū)域中各通道孔之間的空白區(qū)域。

可選的，所述金屬柵極的厚度不小于10nm，且不大于80nm。

可選的，所述溝道孔結(jié)構(gòu)包括：依次形成于所述溝道孔側(cè)壁的隧穿層、存儲(chǔ)層、阻擋層和多晶硅層。

可選的，所述金屬柵極包括疊加的氮化鈦金屬層和鎢金屬層。

可選的，所述氮化鈦金屬層的厚度不小于1nm且不大于10nm；所述鎢金屬層的厚度不小于10nm且不大于100nm。

一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括：

提供基底；

在所述基底表面形成堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括交錯(cuò)層疊設(shè)置的N層氧化層和N層氮化層，N為大于1的正整數(shù)；

在所述堆疊結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域和第二區(qū)域形成多個(gè)溝道孔，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域外圍，且所述第一區(qū)域的溝道孔的密度大于所述第二區(qū)域的溝道孔的密度；

在所述溝道孔中形成存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；

去除所述堆疊結(jié)構(gòu)中的氮化層，形成溝槽；

在所述溝槽內(nèi)填充金屬，形成沿預(yù)設(shè)方向呈階梯狀排布的N層金屬柵極；

去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域，M為大于零且不大于N的正整數(shù)。

可選的，去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域包括：

利用等離子聚焦束去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域。

一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法，該方法包括：

利用探針接觸上述任一項(xiàng)所述的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中第M層金屬柵極的曝露區(qū)域；

根據(jù)所述探針的探測(cè)結(jié)果，獲得所述三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中金屬柵極的填充性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)及其測(cè)試方法中，該三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)曝露所述第M層金屬柵極的部分區(qū)域，從而在研發(fā)過(guò)程中，可以利用該測(cè)試方法通過(guò)直接利用探針測(cè)試第M層金屬柵極的電阻，來(lái)獲得所述三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中金屬柵極的填充性能，從而比較不同工藝下金屬柵極的填充性能，而無(wú)需等整個(gè)三維存儲(chǔ)器的后端工藝制作完成后再測(cè)試金屬柵極的填充性能，縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法流程圖；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維存儲(chǔ)器的測(cè)試結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該測(cè)試結(jié)構(gòu)包括：

基底1；

位于所述基底表面的堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括沿預(yù)設(shè)方向呈階梯狀排布的N層金屬柵極2，以及位于相鄰兩層金屬柵極2之間的氧化層3，N為大于1的正整數(shù)；

如圖2所示，形成于所述堆疊結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域A和第二區(qū)域B的多個(gè)溝道孔4，其中，所述第二區(qū)域B位于所述第一區(qū)域A外圍，且所述第二區(qū)域B內(nèi)溝道孔4的密度小于所述第一區(qū)域A內(nèi)溝道孔4的密度；

形成于在所述溝道孔4內(nèi)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)5；

形成于所述N層金屬柵極4中第M層金屬柵極21上方各層金屬柵極和氧化層對(duì)應(yīng)所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的曝露結(jié)構(gòu)，所述曝露結(jié)構(gòu)曝露所述第M層金屬柵極21至少部分區(qū)域，M為大于零且不大于N的正整數(shù)。

可選的，所述曝露結(jié)構(gòu)為凹槽或通孔，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，只要保證所述曝露結(jié)構(gòu)能夠曝露所述第M層金屬柵極的至少部分區(qū)域即可。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)具體用于測(cè)試時(shí)，M可以為1-N中任一數(shù)值，包括1和N，也可以依次為N-1中任一值，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一區(qū)域?yàn)榇鎯?chǔ)區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)殡姌O連接區(qū)域?？蛇x的，所述預(yù)設(shè)區(qū)域?yàn)樗龅诙^(qū)域中各通道孔之間的空白區(qū)域。但本發(fā)明對(duì)此并不做限定，只要保證所述預(yù)設(shè)區(qū)域的存在不影響所述三維存儲(chǔ)器的正常功能即可。

在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬柵極的厚度不小于10nm，且不大于80nm；所氧化層的厚度不小于10nm，且不大于80nm，但本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定?？蛇x的，所述堆疊結(jié)構(gòu)的總厚度大于1微米，但本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。

在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，繼續(xù)如圖1所示，所述溝道孔結(jié)構(gòu)5包括：依次形成于所述溝道孔4側(cè)壁的隧穿層51、存儲(chǔ)層52、阻擋層53和多晶硅層54。其中，所述隧穿層52用于產(chǎn)生電荷，所述存儲(chǔ)層52用于存儲(chǔ)電荷，所述阻擋層53用于阻擋所述存儲(chǔ)層中的電荷流出，所述多晶硅層54為所述三維存儲(chǔ)器的通道結(jié)構(gòu)，用于傳輸電荷。

在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬柵極包括疊加的氮化鈦金屬層和鎢金屬層，其中，所述氮化鈦金屬層為所述鎢金屬層的種子層，以便于所述鎢金屬層的形成。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氮化鈦金屬層的厚度不小于1nm且不大于10nm；所述鎢金屬層的厚度不小于10nm且不大于100nm。但本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。

相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法，如圖3所示，該方法包括：

S1：提供基底，可選的，所述基底為硅片。

S2：在所述基底表面形成堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括交錯(cuò)層疊設(shè)置的N層氧化層和N層氮化層，N為大于1的正整數(shù)。

具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述基底表面形成堆疊結(jié)構(gòu)包括：在所述基底表面交替沉積氧化層薄膜和氮化層薄膜。

S3：在所述堆疊結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域和第二區(qū)域形成多個(gè)溝道孔，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域外圍，且所述第一區(qū)域的溝道孔的密度大于所述第二區(qū)域的溝道孔的密度。

具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述堆疊結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域和第二區(qū)域形成多個(gè)溝道孔包括：

對(duì)所述堆疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的部分進(jìn)行刻蝕，在所述堆疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的部分形成多個(gè)貫穿所述堆疊結(jié)構(gòu)的溝道孔。

S4：在所述溝道孔中形成存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述溝道孔中形成存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括：

在所述溝道孔的側(cè)壁上形成隧穿層；

在所述隧穿層背離所述溝道孔側(cè)壁一側(cè)表面形成存儲(chǔ)層；

在所述存儲(chǔ)層背離所述隧穿層一側(cè)表面形成阻擋層；

在所述阻擋層背離所述存儲(chǔ)層一側(cè)表面以及所述溝道孔底部形成多晶硅層。

S5：去除所述堆疊結(jié)構(gòu)中的氮化層，形成溝槽。

具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，去除所述堆疊結(jié)構(gòu)中的氮化層，形成溝槽包括：

對(duì)所述堆疊結(jié)構(gòu)中的氮化層進(jìn)行刻蝕，去除所述堆疊結(jié)構(gòu)中的氮化層，形成多個(gè)溝槽；

對(duì)所述溝槽進(jìn)行清洗，可選的，對(duì)所述溝槽進(jìn)行清洗包括對(duì)所述溝槽進(jìn)行磷酸漂洗，其中，所述磷酸的溫度不小于100℃且不大于200℃，漂洗時(shí)間不小于10分鐘，且不大于100分鐘。

S6：在所述溝槽內(nèi)填充金屬，形成沿預(yù)設(shè)方向呈階梯狀排布的N層金屬柵極。

具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述溝槽內(nèi)填充金屬，形成沿預(yù)設(shè)方向呈階梯狀排布的N層金屬柵極包括：

在所述溝槽內(nèi)沉積氮化鈦金屬層，可選的，所述氮化鈦金屬層的厚度不小于1nm且不大于10nm；

在所述氮化鈦金屬層表面沉積鎢金屬層，可選的，所述鎢金屬層的厚度不小于10nm且不大于100nm；

去除相鄰溝槽中鎢金屬層的電連接部分，形成彼此電絕緣且沿預(yù)設(shè)方向呈階梯狀排布的N層金屬柵極。

S7：去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域，M為大于零且不大于N的正整數(shù)。

具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域包括：

利用等離子聚焦束去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域。

需要說(shuō)明的是，在去除所述N層金屬柵極中第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分，曝露所述第M層金屬柵極部分區(qū)域時(shí)，位于所述堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第M層金屬柵極上方各層金屬柵極和氧化層位于所述第二區(qū)域中預(yù)設(shè)區(qū)域的部分均去除，且去除層數(shù)相同。

此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法，如圖4所示，該方法包括：

S11；利用探針接觸本發(fā)明上述任一實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中第M層金屬柵極的曝露區(qū)域；

S12；根據(jù)所述探針的探測(cè)結(jié)果，獲得所述三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中金屬柵極的填充性能。

可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該測(cè)試方法通過(guò)利用探測(cè)接觸三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中第M層金屬柵極的曝露區(qū)域的鎢金屬層，獲得所述第M層金屬柵極的電阻，從而根據(jù)所述第M層金屬柵極的電阻，獲得所述三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中金屬柵極的填充性能

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例所提供的三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)及其測(cè)試方法中，該三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)曝露所述第M層金屬柵極的部分區(qū)域，從而在研發(fā)過(guò)程中，可以利用該測(cè)試方法通過(guò)直接利用探針測(cè)試第M層金屬柵極的電阻，來(lái)獲得所述三維存儲(chǔ)器測(cè)試結(jié)構(gòu)中金屬柵極的填充性能，從而比較不同工藝下金屬柵極的填充性能，而無(wú)需等整個(gè)三維存儲(chǔ)器的后端工藝制作完成后再測(cè)試金屬柵極的填充性能，縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。