周界沟槽形成和划界蚀刻去层制造技术

周界沟槽形成和划界蚀刻去层。公开了用于样品制备的装置和方法，适用于多层样品的在线或离线使用。利用离子束技术来提供快速、准确的去层，并在一系列目标层上提供刻蚀停止。一方面，围绕感兴趣区域（ROI）铣削沟槽，并且在内侧壁上形成导电涂覆。由此，在ROI内的中间层与基层之间形成可靠的导电路径，并且消除延伸到ROI外的杂散电流路径，从而在后续蚀刻期间从体电流或散射电流提供了更好质量的蚀刻进度监测。离子束辅助气体蚀刻提供了快速去层，并在目标多晶硅层处提供蚀刻停止。可以实现深层的均匀蚀刻。公开了变型和结果。

【技术实现步骤摘要】
周界沟槽形成和划界蚀刻去层相关申请的交叉引用本申请要求于2019年6月21日提交的美国临时申请第62/865,068号的权益，该美国临时申请的公开内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及用于评价多层结构的样品制备。
技术介绍
与传统的平面电路相比，堆叠式电子电路能够以较小的封装件提供较高的性能。使用了单片技术和管芯堆叠技术；前者可以更紧凑。堆叠的功能层可以相似（如在存储库中），或可以不相似。不相似的层可以采用相似的处理步骤（如对于微处理器和外围逻辑），或可以采用不同的材料或处理步骤（如对于数字电路层和模拟电路层，或对于将电子电路层与光学波导或器件层集成在单个封装件中的电光器件）。可以促使评价和度量跟上制造业的进步。尽管离子束工具能够提供精确的横向定位，但也可能需要精确的垂直定位。对于在宽的器件区域上均匀地暴露薄目标层（埋设在器件内深处的许多层）来说，可能存在挑战。因此，仍然需要改进的技术来制备用于表征埋层的样品。
技术实现思路
公开了用于样品制备的方法和装置，其适用于包括但不限于垂直NAND闪存的堆叠式电子电路。在一些示例中，通过围绕感兴趣区域开槽并在暴露的侧表面上涂覆导电材料来在样品层之间建立电流路径。在另外的示例中，通过气体化学和离子束蚀刻的组合来进行去层，这可以在目标层上提供蚀刻停止并且可以在宽的器件面积上均匀地暴露被深埋在器件内的薄目标层。在第一方面，所公开的技术可以被实施为包括蚀刻机和与蚀刻机耦合的控制器的装置。控制器被配置为通过使蚀刻工具在样品的感兴趣区域（ROI）周围蚀刻沟槽来将样品的ROI与样品的周围区域电隔离。控制器还被配置为通过将导电材料涂覆在沟槽所暴露的ROI的侧表面上来使样品的两层或更多层电耦合。在一些示例中，蚀刻工具可以包括离子铣削机，其可以产生Ga+或Xe+离子束。可以通过铣削来执行沟槽蚀刻，并且可以作为沟槽铣削的副产物来执行电耦合。沟槽的宽度可以在0.2μm-5μm的范围内。在另外的示例中，该装置可以包括用于执行电耦合的离子束辅助式涂覆机。可以将沟槽蚀刻至至少样品的导电基层的深度。电耦合层可包括基层和在基层上方的导电层。沟槽的横向内部尺寸可以在5μm-500μm的范围内，或其深度可以在1μm-10μm的范围内。在第二方面，所公开的技术可以被实施为改善用于对样品的ROI进行离子束去层的信号质量的方法。通过围绕ROI铣削沟槽至至少样品的基层的深度，将ROI与样品的周围区域电隔离。可以将导电材料沉积在由沟槽暴露的ROI的侧表面上。在一些示例中，样品可以包括：堆叠式电子结构、垂直闪存结构或3D-NAND堆栈。样品层中的至少一层可以是多晶硅层。可以通过离子束铣削来实现电隔离。导电材料的沉积可将基层电耦合至位于基层上方的一个或多个导电层。可以作为离子束铣削的副产物来实现电耦合。在其它示例中，可以通过离子辅助涂布或离子辅助化学气相沉积来实现电耦合。在另一方面，所公开的技术可以被实施为存储计算机可读指令的计算机可读介质。当由一个或多个处理器执行时，所述计算机可读指令使处理器致动蚀刻机和涂覆机。使蚀刻机在样品的感兴趣区域（ROI）周围蚀刻沟槽，从而将ROI与样品的围绕ROI的区域电隔离。使涂覆机在ROI的侧表面（如由蚀刻的沟槽所暴露）上涂覆导电材料。由此，将样品在ROI内的两层或更多层电耦合。在一些示例中，处理器可以使样品在ROI内去层。可以使用来自电耦合层的测得的体电流来监测去层。监测可以包括检测例如在多晶硅层处的目标层，并且可以包括在检测到的目标层处暂停去层。目标层可以是蚀刻停止层。在另外的示例中，去层可以包括利用气体蚀刻和离子束蚀刻的组合来蚀刻样品。可以将蚀刻在时间上设置为多个蚀刻阶段。可以在相继的蚀刻阶段之间的吹扫阶段中，在禁用离子束蚀刻的情况下，吹扫样品附近的气体。在另外的示例中，蚀刻机和涂覆机可以是不同的机器，或者可以共用诸如聚焦离子束（FIB）工具之类的公用机器。在另一方面，所公开的技术可以被实施为具有气体蚀刻剂源、离子束源和控制器的装置。气体蚀刻剂源和离子束源被设置成分别将气体蚀刻剂和离子束输送到样品上的工作表面。控制器被配置为控制气体蚀刻剂源和离子束源以提供蚀刻阶段和吹扫阶段的交替序列。在蚀刻阶段期间，通过对样品的ROI的化学蚀刻和离子束蚀刻的组合进行蚀刻。在吹扫阶段期间，将更新工作表面附近的气体蚀刻剂。因此，装置可以在样品的相应目标层处达到相继的蚀刻停止。在一些示例中，该装置可以包括输出端口，用于提供信号，该信号向控制器提供蚀刻停止的指示。可以通过监测蚀刻速率的变化来检测蚀刻停止。蚀刻停止可以由与样品的其它层相比在目标层中的不同蚀刻速率引起。控制器可以被配置为响应于到达蚀刻停止而暂停蚀刻阶段和吹扫阶段的交替序列。在其它示例中，气体蚀刻剂源可以包括2,2,2三氟乙酰胺（TFA）的供应。离子束源可以被配置为向工作表面上提供Xe+束。样品可以包括堆叠式电子结构、垂直闪存结构或3D-NAND堆栈。目标层中的至少一个可以是多晶硅层。在另一方面，所公开的技术可以被实施为对堆叠式电子结构进行去层的方法。通过气体蚀刻和离子束蚀刻的组合来蚀刻堆叠式电子结构，并且在相继的蚀刻阶段期间执行蚀刻。在相继的蚀刻阶段之间插入的吹扫阶段用于在禁用离子束蚀刻的情况下吹扫堆叠式电子结构附近的气体。监测信号以检测蚀刻进度并确定在堆叠式电子结构的相应目标层处的相继的蚀刻停止。在一些示例中，吹扫阶段的持续时间可以是紧接在前的蚀刻阶段的持续时间的至少10％。可以使用三氟乙酰胺化合物进行气体蚀刻。可以使用Xe+或Ga+离子束执行离子束蚀刻。监测的信号可以包括来自堆叠式电子结构的测量的散射电子电流或测量的体电流。堆叠式电子结构可以包括垂直闪存结构或3D-NAND堆栈。目标层可以包括多晶硅。在另外的示例中，该方法可以包括在检测到的蚀刻停止之一处暂停蚀刻、制作目标层的图像或在目标层上进行测量。可以在感兴趣区域上暴露目标层，而不存在未暴露的岛状物或蚀刻穿孔。目标层厚度可以在10nm-100nm的范围内。在另外的示例中，表面粗糙度参数（平均轮廓偏差或峰-谷高度）可以小于或等于阈值。可以在去层方法期间达到的第十个目标层处，在暴露的目标层的90％上测量该参数。阈值可以在2nm-5nm的范围内。在其它示例中，性能参数可以是与给定目标层的暴露区域关联的第一面积和与给定目标层之上的参考层的暴露部分关联的第二面积的比率。第一面积可以是给定目标层的最大凸出连续无穿孔暴露区域的面积。目标层可以是在该方法期间达到的至少第十目标层。第二面积可以是被参考层的暴露周界包围的面积。参考层可以是紧接在给定目标层之前的目标层。阈值可以是60％。在另一方面，所公开技术的不同方面可以自由地组合。例如，一种装置可以包括用于蚀刻沟槽并涂布沟槽的侧表面的结构，并且还可以包括用于对沟槽内部的感兴趣区域进行离子束辅助化学去层的结构。作为另一示例，一种方法可以包括在样品上的感兴趣区域周围蚀刻沟槽、涂覆沟槽的侧表面、并且随后通过气体和离子束蚀刻的组合来对感兴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种装置，包括：/n蚀刻机；和/n与所述蚀刻机耦合的控制器，所述控制器配置为：/n通过使所述蚀刻机蚀刻样品的感兴趣区域（ROI）周围的沟槽，将样品的所述ROI与所述样品的周围区域电隔离；且/n通过使导电材料被涂覆在所述沟槽所暴露的所述ROI的侧表面上，将所述样品的两层或更多层电耦合。/n

【技术特征摘要】
20190621 US 62/8650681.一种装置，包括：
蚀刻机；和
与所述蚀刻机耦合的控制器，所述控制器配置为：
通过使所述蚀刻机蚀刻样品的感兴趣区域（ROI）周围的沟槽，将样品的所述ROI与所述样品的周围区域电隔离；且
通过使导电材料被涂覆在所述沟槽所暴露的所述ROI的侧表面上，将所述样品的两层或更多层电耦合。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述蚀刻机包括离子铣削机。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述离子铣削机产生Ga+或Xe+离子束。


4.根据权利要求2所述的装置，其中，通过铣削来进行对所述沟槽的蚀刻，并且作为对所述沟槽的铣削的副产物来进行所述电耦合。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述沟槽的宽度在0.2μm-5μm的范围内。


6.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述控制器耦合的涂覆机，其中所述涂覆机是离子束辅助涂覆机，并且通过所述离子束辅助涂覆机进行所述电耦合。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器配置为使所述沟槽被蚀刻至至少所述样品的导电基层的深度，并且所述两层或更多层包括所述基层和位于所述基层上方的导电层。


8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述沟槽的横向内部尺寸在5μm-500μm的范围内，或者深度在1μm-10μm的范围内。


9.一种方法，包括：
通过在样品的感兴趣区域（ROI）周围铣削沟槽至至少样品的基层的深度，将所述样品的所述ROI与所述样品的周围区域电隔离；和
在所述沟槽所暴露的所述ROI的侧表面上沉积导电材料。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述沉积将所述基层电耦合至所述基层上方的一个或多个导电层。


11.根据权利要求9所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克拉克，M·勒杜，B·阿维迪相，J·L·蒙富尔，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US