KR19980033980A - Method of calculating surface area of hemispheres formed on semiconductor poly-phase using AFM - Google Patents

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Abstract

캐패시터 형성을 위해서 폴리(Poly) 상에 형성되는 반구의 표면적을 산출할 수 있는 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calculating the surface area of a hemisphere formed on a semiconductor poly-phase using an AFM capable of calculating the surface area of a hemisphere formed on a poly for forming a capacitor.

본 발명은, AFM으로 두 높이에 해당하는 제 1 라인 및 제 2 라인의 길이를 하기 제 1 및 제 2 식으로 구하는 단계,The present invention relates to a method of determining the lengths of a first line and a second line corresponding to two heights by an AFM using the first and second equations,

β (제 1 식)β = (Formula 1)

β+1 (제 2 식)β + 1 = (Second formula)

상기 제 1 라인 및 제 2 라인의 길이를 이용하여 하기 제 3 식으로 반구의 표면적을 구하는 단계,Obtaining a surface area of the hemisphere by using the length of the first line and the length of the second line according to the following equation 3,

AH (ℓβ+ℓβ+1)/2×(ΔY) (제 3 식)A H = (? Beta +? Beta + 1 ) / 2 x? Y (third equation)

를 구비하여 이루어진다..

따라서, AFM을 이용해서 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적을 용이하게 산출할 수 있는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that the surface area of the hemisphere formed on the semiconductor poly-phase can be easily calculated using the AFM.

Description

AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법Method of calculating surface area of hemispheres formed on semiconductor poly-phase using AFM

본 발명은 AFM(Atomic Force Microscopy)을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캐패시터 형성을 위해서 폴리(Poly) 상에 형성되는 반구의 표면적을 산출할 수 있는 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calculating a surface area of a hemisphere formed on a semiconductor poly-phase using AFM (Atomic Force Microscopy), and more particularly, to a method of calculating a surface area of a hemisphere formed on a poly- To a method of calculating the surface area of a hemisphere formed on a semiconductor poly-phase.

최근 반도체 기술의 진보에 따라, DRAM의 미세화와 고집적화가 급격히 진행되고 있다. 이와 같이 DRAM을 고집적화하는데 있어서 가장 큰 문제로 대두되고 있는 것은 메모리셀의 면적을 작게하면서 캐패시터의 용량을 어떻게 크게 유지하는가 하는 것이다.Recently, with the progress of semiconductor technology, miniaturization and high integration of DRAM are proceeding rapidly. The biggest problem in the high integration of the DRAM is how to keep the capacitance of the capacitor small while reducing the area of the memory cell.

한편, 캐패시터의 용량은 유전막의 유전율과 접촉면적에 비례하고 유전막의 두께에 반비례한다. 따라서, 캐패시터의 용량을 크게하기 위하여는 유전막의 두께를 얇게 하거나 유전율이 큰 절연막을 사용하거나 면적을 크게 할 필요가 있다. 그러나 상기와 같이 캐패시터의 용량 증대를 위하여 절연막을 얇게 하는 것은 반도체장치의 신뢰성의 측면에서 바람직하지 못하다.On the other hand, the capacitance of the capacitor is proportional to the dielectric constant and the contact area of the dielectric film, and inversely proportional to the thickness of the dielectric film. Therefore, in order to increase the capacity of the capacitor, it is necessary to reduce the thickness of the dielectric film or to use an insulating film having a large dielectric constant or to increase the area. However, in order to increase the capacity of the capacitor as described above, it is not preferable to thin the insulating film in terms of the reliability of the semiconductor device.

그러므로, 캐패시터의 용량을 증대시키기 위하여 캐패시터의 유효 단면적을 증가시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 캐패시터의 유효 단면적을 증가시키는 방법에 대하여는 많은 연구가 되어져 왔고 다수의 방법이 제안되어 있다.Therefore, it is desirable to increase the effective cross-sectional area of the capacitor in order to increase the capacitance of the capacitor. As described above, a method of increasing the effective cross-sectional area of the capacitor has been studied and many methods have been proposed.

즉, 캐패시터의 하부전극인 S-폴리의 모양을 여러가지로 변형하여 반도체 기판에 에칭된 트랜치에 스토리지 전극을 갖는 캐패시터를 형성하는 트렌치형 캐패시터나, 적층구조를 이루는 스택형 캐패시터 구조(Stacked capacitor structure)를 이용하는 방법이 제안되었다.That is, a trench type capacitor which forms a capacitor having a storage electrode in a trench etched on a semiconductor substrate by variously deforming the shape of the S-poly which is a lower electrode of the capacitor, or a stacked capacitor structure which forms a stacked structure A method of using the same has been proposed.

그러나, S-폴리의 모양변화 방법도 어느 한계점에 도달함에 따라 기본모양을 변화시키지 않고 캐패시터의 용량을 증가시킬 수 있는 HSG(Hemi Spherical Growing)공정 기술이 도입되었다.However, as the method of changing the shape of the S-poly reaches a certain limit, a HSG (Hemi Spherical Growing) process technology capable of increasing the capacitance of the capacitor without changing the basic shape has been introduced.

상기 HSG공정 기술은, S-폴리 상부에 특정원자의 핵을 뿌리고 그 핵을 중심으로 폴리(Poly)를 성장시켜 반구(Spherical)를 형성함에 따라 종래의 캐패시터의 표면적과 비교하여 1.6배 정도 증가시킬 수 있는 기술이다.The HSG process technology increases the surface area of the conventional capacitor by 1.6 times as the Spherical is formed by sputtering a nucleus of a specific atom on the S-poly top and growing poly around the nucleus. It is a technology that can be.

이러한 경우에 표면적을 측정하는 방법으로 투명하고, 그물모양이 새겨진 메쉬(MESH)를 사용하는 방법이 있다.In such a case, there is a method of using a transparent mesh mesh (MESH) as a method of measuring the surface area.

상기 메쉬를 이용하는 방법은, 먼저, 폴리 상에 형성된 반구를 SEM(Scanning Electron Microscopy)을 이용하여 스캐닝(Scanning)한 후, 작업자가 스캐닝된 상 위에 메쉬를 겹쳐서 메쉬 위에 반구의 상을 그려 반구의 표면적을 산출하는 방법이다.The method of using the mesh is as follows. First, a hemisphere formed on a poly-phase is scanned by using Scanning Electron Microscopy (SEM). Then, an operator superimposes a mesh on the scanned image to form an image of the hemisphere on the mesh, .

그러나, 종래의 메쉬를 사용하는 방법은 반구의 표면적을 정확하게 산출할 수 없는 문제점이 있었다.However, the conventional method using the mesh has a problem that the surface area of the hemisphere can not be accurately calculated.

본 발명의 목적은, AFM을 이용해서 얻은 데이터를 이용해서 반구의 표면적을 산출함으로서 종래의 MESH를 이용하는 방법보다 정확하게 반구의 표면적을 산출할 수 있는 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method of calculating the surface area of hemispheres formed on a semiconductor poly-phase using an AFM capable of calculating the hemispherical surface area more accurately than a conventional method using a MESH by calculating the hemispherical surface area using data obtained using AFM .

도1은 본 발명에 따른 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법을 설명하기 위한 반구의 표면에 형성된 복수의 포인트를 평면적으로 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing a plurality of points formed on a surface of a hemispherical plane to explain a method of calculating a hemispherical surface area formed on a semiconductor poly-phase using the AFM according to the present invention.

도2는 본 발명에 따른 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법을 설명하기 위한 반구의 표면에 형성된 복수의 포인트를 입체적으로 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a three-dimensional view of a plurality of points formed on the surface of a hemisphere to explain a method of calculating a hemispherical surface area formed on a semiconductor poly-phase using the AFM according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법은, AFM으로 두 높이에 해당하는 제 1 라인 및 제 2 라인의 길이를 하기 제 1 및 제 2 식으로 구하는 단계;According to an aspect of the present invention, there is provided a method of calculating a hemispherical surface area formed on a semiconductor poly-phase, comprising: obtaining the lengths of first and second lines corresponding to two heights by an AFM using first and second equations;

β (제 1 식)β = (Formula 1)

β+1 (제 2 식)β + 1 = (Second formula)

상기 제 1 라인 및 제 2 라인의 길이를 이용하여 하기 제 3 식으로 반구의 표면적을 구하는 단계;Calculating a surface area of the hemisphere by the following equation (3) using the lengths of the first line and the second line;

AH (ℓβ+ℓβ+1)/2×(ΔY) (제 3 식)A H = (? Beta +? Beta + 1 ) / 2 x? Y (third equation)

를 구비하여 이루어진다..

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법을 설명하기 위한 반구의 표면에 형성된 복수의 포인트를 평면적으로 나타낸 그래프이고, 도2는 본 발명에 따른 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법을 설명하기 위한 반구의 표면에 형성된 복수의 포인트를 입체적으로 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing a plurality of points formed on a surface of a hemispherical plane to explain a method of calculating a hemispherical surface area formed on a semiconductor poly-phase using the AFM according to the present invention, and FIG. 2 is a graph 3 is a graph showing a plurality of points formed in the surface of a hemisphere in three dimensions to describe a method of calculating the surface area of the hemisphere formed on the polyphase.

도1을 참조하면, X축, Y축 방향으로 각각 ΔX,ΔY 거리 만큼씩의 거리를 두고 반구의 표면에 복수의 포인트가 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of points are formed on the surface of the hemisphere with distances of? X and? Y distances in the X and Y axis directions, respectively.

이때, X, Y 방향의 선택된 포인트의 수를 Nx, Ny라고 하면, AFM으로 스캔(Scan)한 포인트 수는 모두 Nx× Ny가 된다.If the number of selected points in the X and Y directions is N x and N y , the number of points scanned by the AFM is N x N y .

또한, 이표면이 평탄한 표면이라면 이상적으로는 ( Nx× ΔXx)× ( Ny× ΔXy)의 표면적을 갖는다. 이것을 Ai라고 표기하기로 한다.Further, if the surface is a flat surface, ideally, it has a surface area of (N x x DELTA X x ) x (N y x DELTA X y ). This is denoted by A i .

실제로, HSG에서는 평탄한 표면이 아닌 반구형의 결정들이 모여 있는 것을 요구하며 이때의 표면적을 AH라고 하자.Actually, in HSG, it is required that hemispherical crystals are gathered rather than a flat surface, and let A H be the surface area at this time.

따라서, 캐패시터의 용량(C)은 AH의 값에 비례해서 증가하기 때문에 당연히 AH/Ai가 큰 값을 요구하게 된다.Therefore, since the capacitance C of the capacitor increases in proportion to the value of A H , it is needless to say that A H / A i requires a large value.

그러므로, 캐패시터용 유전체의 유전율, 두께, 양쪽 전극의 도핑(Doping)량 등이 동일하다고 가정할 때 AH를 정확히 구하게 되면, 캐패시터의 용량을 추론할 수 있게 된다.Therefore, assuming that the dielectric constant, the thickness, the doping amount of both electrodes, and the like of the capacitor dielectric are the same, it is possible to deduce the capacity of the capacitor by accurately obtaining A H.

도2를 참조하여 AH를 계산하는 방법을 설명하면, 먼저 AFM으로 좌측에서 우측방향으로 각 포인트에서 표면의 높이를 측정할 때 β 번째와 β+1 번째 라인의 길이를 각각 ℓβ,β+1이라고 한다면 Nx의 값이 충분히 클 경우에 다음과 같이 계산할 수 있다.Referring to FIG. 2, a method for calculating A H will be described. First, when measuring the height of the surface at each point from the left to the right with AFM, the lengths of the β th and β + 1 th lines are ℓ β andβ + 1 If N x is sufficiently large, we can calculate as follows.

즉, ℓβ 을 이용해서 구할 수 있다.I.e., β = ℓ . ≪ / RTI >

비슷한 방법으로 ℓβ+1도 같이 구할 수 있다.Similarly, ℓ β + 1 can also be obtained.

즉, ℓβ+1 That is, ℓ β + 1 =

따라서, AH (ℓβ+ℓβ+1)/2×(ΔY) 함으로서 구할 수 있다.Therefore, A H = (? Beta +? Beta + 1 ) / 2 x (? Y).

따라서, 본 발명에 의하면 AFM을 이용해서 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적을 용이하게 산출할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to easily calculate the surface area of a hemisphere formed on a semiconductor poly-phase by using an AFM.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (1)

AFM으로 두 높이에 해당하는 제 1 라인 및 제 2 라인의 길이를 하기 제 1 및 제 2 식으로 구하는 단계;Obtaining the lengths of the first line and the second line corresponding to two heights by the AFM; β (제 1 식)β = (Formula 1) β+1 (제 2 식)β + 1 = (Second formula) 상기 제 1 라인 및 제 2 라인의 길이를 이용하여 하기 제 3 식으로 반구의 표면적을 구하는 단계;Calculating a surface area of the hemisphere by the following equation (3) using the lengths of the first line and the second line; AH (ℓβ+ℓβ+1)/2×(ΔY) (제 3 식)A H = (? Beta +? Beta + 1 ) / 2 x? Y (third equation) 를 구비하여 이루어지는 AFM을 이용한 반도체 폴리 상에 형성된 반구의 표면적 산출방법.Wherein the surface area of the semi-spherical poly-phase is measured using an AFM.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100347764B1 (en) * 2000-10-19 2002-08-09 삼성전자 주식회사 method of numerically analyzing growth degree of grains on a semiconductor wafer by using a SEM image and apparatus for realizing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100347764B1 (en) * 2000-10-19 2002-08-09 삼성전자 주식회사 method of numerically analyzing growth degree of grains on a semiconductor wafer by using a SEM image and apparatus for realizing the same

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