衬底的晶向的检测方法及检测装置与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种衬底的晶向的检测方法及检测装置。

背景技术：

1、晶向是指晶胞中任意两个原子/分子/离子之间的连线所指的方向。半导体结构中衬底的晶向对半导体结构的性能有较大影响，例如衬底的晶向影响半导体结构中晶体管的导通性能，因此，在半导体结构的制造工艺中需要获取衬底的晶向。当前，获取衬底的晶向的方法主要是通过物理破坏性的方法来获取衬底的晶向。但是，物理破坏的方法需要引入掩模以及物理破坏步骤，不仅费时费力，而且需要损伤衬底，导致半导体结构生产成本的升高以及生产效率的降低。

2、因此，如何快速准确的获取衬底的晶向，同时避免对衬底造成损伤，从而降低半导体结构的生产成本并提高半导体结构的生产效率，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种衬底的晶向的检测方法及检测装置，用于快速准确的获取衬底的晶向，同时避免对衬底造成损伤，从而降低半导体结构的生产成本并提高半导体结构的生产效率。

2、根据一些实施例，本发明提供了一种衬底的晶向的检测方法，包括如下步骤：

3、提供待测衬底，所述待测衬底包括沿第一方向相对分布的顶面和底面；

4、于所述待测衬底内形成沿第二方向间隔排布的多个有源区，所述有源区包括沟道区以及沿所述第二方向分布于所述沟道区相对两侧的源极区和漏极区，所述第二方向与所述待测衬底的顶面平行；

5、于所述待测衬底的顶面上形成与多个所述有源区中的多个所述沟道区一一对应的多个栅极结构，以形成多个晶体管，每个所述晶体管包括相互对应的所述栅极结构和所述有源区，所述栅极结构包括栅极导电层，且多个所述栅极结构中的所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角不同；

6、根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向。

7、在一些实施例中，于所述待测衬底的顶面上形成与多个所述有源区中的多个所述沟道区一一对应的多个栅极结构，以形成多个晶体管的具体步骤包括：

8、形成位于所述待测衬底的顶面上且覆盖多个所述有源区中的所述沟道区的栅极介质层；

9、沉积栅极导电材料于所述待测衬底的顶面上，形成覆盖所述栅极介质层且与多个所述有源区中的所述沟道区一一对应的多个所述栅极导电层，所述栅极介质层和位于其表面的所述栅极导电层共同构成所述栅极结构。

10、在一些实施例中，所述栅极导电层的宽度大于或者等于与其对应的所述有源区中的所述沟道区的宽度。

11、在一些实施例中，所述栅极导电材料为多晶硅或导电金属材料。

12、在一些实施例中，沉积栅极导电材料于所述待测衬底的顶面上，形成覆盖所述栅极介质层且与多个所述有源区中的所述沟道区一一对应的多个所述栅极导电层的具体步骤包括：

13、沉积所述栅极导电材料于所述待测衬底的顶面上，形成导电材料层；

14、图案化所述导电材料层，形成覆盖所述栅极介质层且与多个所述有源区中的所述沟道区一一对应的多个所述栅极导电层，多个所述栅极导电层沿所述第二方向间隔排布，且在沿所述第二方向上，多个所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角的大小沿所述第二方向渐变。

15、在一些实施例中，在沿所述第二方向上，多个所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角的大小沿所述第二方向等间隔增大。

16、在一些实施例中，所述待测衬底内形成有沿所述第二方向间隔排布的三个有源区，所述待测衬底的顶面上形成有与三个所述有源区一一对应的三个所述栅极结构；

17、在沿所述第二方向上，顺序排布的三个所述栅极结构中的所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角分别为45°、60°和90°。

18、在一些实施例中，根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向的具体步骤包括：

19、分别获取多个所述晶体管的开关比；

20、判断所述晶体管的开关比是否随所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角的增大而增大，若是，则确定所述待测衬底的晶向为<110>。

21、在一些实施例中，根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向的具体步骤包括：

22、分别获取多个所述晶体管的开关比；

23、判断所述晶体管的开关比是否随所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角的增大而减小，若是，则确定所述待测衬底的晶向为<100>。

24、根据另一些实施例，本发明还提供了一种衬底的晶向的检测装置，包括：

25、承载结构，用于承载待测衬底，所述待测衬底包括沿第一方向相对分布的顶面和底面，所述待测衬底内形成有沿第二方向间隔排布的多个有源区，所述有源区包括沟道区以及沿所述第二方向分布于所述沟道区相对两侧的源极区和漏极区，所述待测衬底的顶面上形成有与多个所述有源区中的多个所述沟道区一一对应的多个栅极结构，以形成多个晶体管，每个所述晶体管包括相互对应的所述栅极结构和所述有源区，所述栅极结构包括栅极导电层，且多个所述栅极结构中的所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角不同，所述第二方向与所述待测衬底的顶面平行；

26、检测结构，包括处理器，所述处理器用于获取多个所述晶体管的电性能，并根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向。

27、在一些实施例中，所述检测结构还包括：

28、电流检测器，所述电流检测器连接所述处理器，用于获取所述晶体管的导通电流和截止电流；

29、所述处理器根据所述导通电流和所述截止电流获取所述晶体管的开关比，并判断所述晶体管的开关比是否随所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角的增大而增大，若是，则确定所述待测衬底的晶向为<110>。

30、本发明提供的衬底的晶向的检测方法及检测装置，通过在衬底内形成沿第二方向排列的多个有源区，所述有源区包括沟道区以及沿所述第二方向分布于所述沟道区相对两侧的源极区和漏极区，并在衬底的上方形成与多个有源区一一对应的多个栅极结构，从而构成多个晶体管，所述栅极结构包括栅极导电层，且多个所述栅极结构中的所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角不同，由于所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角不同会导致所述晶体管内载流子的流动方向不同，因而根据多个所述晶体管的电性能的差异就能快速准确的获取所述待测衬底的晶向，检测方法简单，且无需对所述待测衬底进行物理破坏性检测，避免了对衬底造成损伤，从而降低了半导体结构的生产成本并提高半导体结构的生产效率。

技术特征：

1.一种衬底的晶向的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，于所述待测衬底的顶面上形成与多个所述有源区中的多个所述沟道区一一对应的多个栅极结构，以形成多个晶体管的具体步骤包括：

3.根据权利要求2所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，所述栅极导电层的宽度大于或者等于与其对应的所述有源区中的所述沟道区的宽度。

4.根据权利要求2所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，所述栅极导电材料为多晶硅或导电金属材料。

5.根据权利要求2所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，沉积栅极导电材料于所述待测衬底的顶面上，形成覆盖所述栅极介质层且与多个所述有源区中的所述沟道区一一对应的多个所述栅极导电层的具体步骤包括：沉积所述栅极导电材料于所述待测衬底的顶面上，形成导电材料层；

6.根据权利要求5所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，在沿所述第二方向上，多个所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角的大小沿所述第二方向等间隔增大。

7.根据权利要求1所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，所述待测衬底内形成有沿所述第二方向间隔排布的三个有源区，所述待测衬底的顶面上形成有与三个所述有源区一一对应的三个所述栅极结构；

8.根据权利要求1所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向的具体步骤包括：

9.根据权利要求1所述的衬底的晶向的检测方法，其特征在于，根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向的具体步骤包括：

10.一种衬底的晶向的检测装置，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的衬底的晶向的检测装置，其特征在于，所述检测结构还包括：

技术总结
本发明涉及一种衬底的晶向的检测方法及检测装置。所述衬底的晶向的检测方法包括如下步骤：提供待测衬底；于所述待测衬底内形成沿第二方向排布的多个有源区，所述有源区包括沟道区以及沿所述第二方向分布于所述沟道区相对两侧的源极区和漏极区；于所述待测衬底的顶面上形成与多个所述有源区中的多个所述沟道区一一对应的多个栅极结构，以形成多个晶体管，每个所述晶体管包括所述栅极结构和所述有源区，所述栅极结构包括栅极导电层，且多个所述栅极结构中的所述栅极导电层的延伸方向与所述第二方向之间的夹角不同；根据多个所述晶体管的电性能的差异获取所述待测衬底的晶向。本发明检测方法简单，且无需对待测衬底进行物理破坏性检测。

技术研发人员：刘翔
受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14