KR19990069984A - 반도체 장치의 스토리지 전극의 표면적 측정 방법 - Google Patents

반도체 장치의 스토리지 전극의 표면적 측정 방법 Download PDF

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KR19990069984A
KR19990069984A KR1019980004583A KR19980004583A KR19990069984A KR 19990069984 A KR19990069984 A KR 19990069984A KR 1019980004583 A KR1019980004583 A KR 1019980004583A KR 19980004583 A KR19980004583 A KR 19980004583A KR 19990069984 A KR19990069984 A KR 19990069984A
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KR1019980004583A
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이재동
한재종
방현식
이세진
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윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 스토리지 전극의 표면적 측정 방법은 반도체 기판 상에 형성된 폴리실리콘막의 초기 표면적을 측정하는 단계와, 상기 폴리실리콘막 상에 HSG 실리콘막을 성장시키는 단계와, 상기 HSG 실리콘막의 표면적을 흡착을 이용하여 측정하는 단계와, 상기 HSG 실리콘막에 의한 증가 표면적 및 디플리션 표면적을 계산하는 단계를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 스토리지 전극 표면적 측정 방법은 흡착을 이용하기 때문에 비파괴검사이며 인라인 모니터가 가능하다. 그리고, HSG 형성 공정을 정량화할 수 있기 때문에 커패시턴스의 예측이 가능하다.

Description

반도체 장치의 스토리지 전극의 표면적 측정 방법
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반구형 그레인을 갖는 실리콘막을 포함하는 스토리지 전극의 표면적 측정 방법을 관한 것이다.
일반적으로, 반구형의 그레인을 갖는 실리콘막[이하, HSG(Hemi Spherical Grain) 실리콘막이라 함]을 포함하는 스토리지 전극은 DRAM에서 커패시턴스의 극대화를 위하여 사용되고 있다. 이때, 커패시턴스에 결정적인 영향을 주는 요소는 스토리지 전극용 HSG 실리콘막의 표면적이다.
그런데, 상기 스토리지 전극의 면적은 직접적인 측정이 곤란하다. 특히, HSG 실리콘막의 면적은 V-SEM 상으로 간접적으로 계산하거나 HSG의 모양을 SEM으로 간접적으로 확인한다. 그러나, 스토리지 전극의 면적은 임계 길이(CD: critical diemnsion), 스토리지 전극용 폴리실리콘막의 높이 등에 영향을 받는 변수이므로 V-SEM 또는 SEM에 의한 간접적인 계산에는 한계가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제를 해결하여 HSG 실리콘막을 포함하는 스토리지 전극의 표면적을 측정하는 방법을 제공하는 데 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 적용된 흡착을 이용한 비표면적 측정 방법을 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 스토리지 전극의 표면적 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 스토리지 전극의 표면적 측정 방법은 반도체 기판 상에 형성된 폴리실리콘막의 초기 표면적을 측정하는 단계와, 상기 폴리실리콘막 상에 HSG 실리콘막을 성장시키는 단계와, 상기 HSG 실리콘막의 표면적을 흡착을 이용하여 측정하는 단계와, 상기 HSG 실리콘막에 의한 증가 표면적 및 디플리션 표면적을 계산하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 스토리지 전극 표면적 측정 방법은 흡착을 이용하기 때문에 비파괴검사이며 인라인 모니터가 가능하다. 그리고, HSG 형성 공정을 정량화할 수 있기 때문에 커패시턴스의 예측이 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 적용된 흡착 현상을 설명한다. 흡착 현상이란 물리흡착과 화학흡착으로 구별된다. 물리 흡착은 흡착의 구동력이 분자간 인력(van der walls force)에 기인하여 발생하며 기체 분자의 응축으로 생각할 수 있다. 화학 흡착은 흡착의 구동력으로 초기 에너지를 필요로 하며 화학결합을 포함한다. 따라서, 화학흡착은 화학반응의 중간단계로 생각할 수 있다. 한편, 흡착열에 관하여 물리 흡착은 단분자층을 형성하는데 필요한 열량보다 조금 크며, 화학흡착은 화학반응열에 달할 정도로 큰 값을 가지기도 한다. 흡착열의 계산은 실험조건에 따라 변화하며 만약 가변적인 흡착 등온식을 가진다면 클라우스 클라페론 식(clausious-claperyon equation)으로 계산될 수 있다. 상기 클라우스 클라페론식은 기체-고체 표면에서의 깁스 에너지의 관계에서 가역과정을 가정하여 유츌된 것이다. 물리 흡착에서 흡착량은 온도가 증가하면서 감소한다. 흡착량은 주로 상대 압력과 연관되여 상대 압력이 0.1보다 큰 범위에서 다분자층이 진행된다.
한편, 화학흡착은 일정한 온도까지는 일정한 값을 가지지만 낮은 온도에서는 적은 흡착량을 가진다. 흡착량은 온도와 압력의 함수이며 일정한 온도에서 흡착량은 압력만의 함수로 나타낼 수 있다. 이러한 상관 관게를 흡착등온선이라고 한다. 흡착은 압력에 비례하지만 물질의 종류에 따라 다섯 개의 등온성으로 분류할 수 있다. 여기서, 흡착을 이용한 비표면적 측정을 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 적용된 흡착을 이용한 비표면적 측정 방법을 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
구체적으로, 압력에 대한 흡착량을 플롯팅하면 도1에 도시한 바와 같이. 위의 관계는 랑뮤르 변환(langmuir transformatuion)에서 도 2와 같이 압력에 대한 흡착량을 플롯할 수 있다. 도 2의 직선 관계식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Y = 1/(Ym*X)+ a/Ym
상기 수학식 1에서 Ym은 0℃, 1기압(STP조건)에서 흡착제 1g에 단분자층을 이루는 피흡착량이 된다. 따라서, 피흡착제, 예컨대 질소, 수소, 헬륨 등의 포로젝트 영역을 알면 시료의 표면적(시료의 표면적 = 피흡착제의 개수 * 프로젝트 영역)을 알수 있다.
상기 상술한 사항을 근거로 스토리지 전극의 면적 측정 방법을 요약하면 다름과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 스토리지 전극의 표면적 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 반도체 기판 상에 폴리실리콘막을 형성한 후 상기 폴리실리콘막의 초기 표면적을 측정한다 (스텝 100). 이어서, 상기 폴리실리콘막 상에 HSG 실리콘막을 성장시킨다(스텝 200). 계속하여, 상기 HSG 실리콘막의 표면적을 상술한 흡착을 이용하여 측정한다(스텝 300). 다음에, 상기 HSG 실리콘막에 의한 증가 표면적 및 디플리션 표면적을 계산함으로써 스토리지 전극의 표면적을 측정한다 (스텝 400).
이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 스토리지 전극 표면적 측정 방법은 흡착을 이용하기 때문에 비파괴검사이며 인라인 모니터가 가능하다. 그리고, HSG 형성 공정을 정량화할 수 있기 때문에 커패시턴스의 예측이 가능하다.

Claims (1)

  1. 반도체 기판 상에 형성된 폴리실리콘막의 초기 표면적을 측정하는 단계;
    상기 폴리실리콘막 상에 HSG 실리콘막을 성장시키는 단계;
    상기 HSG 실리콘막의 표면적을 흡착을 이용하여 측정하는 단계; 및
    상기 HSG 실리콘막에 의한 증가한 표면적 및 디플리션 표면적을 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스토리지 전극의 표면적 측정 방법.
KR1019980004583A 1998-02-16 1998-02-16 반도체 장치의 스토리지 전극의 표면적 측정 방법 KR19990069984A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100347764B1 (ko) * 2000-10-19 2002-08-09 삼성전자 주식회사 주사전자현미경 이미지를 이용한 반도체 웨이퍼 표면의 입자성장도 수치적 분석방법과 이를 위한 장치

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KR100347764B1 (ko) * 2000-10-19 2002-08-09 삼성전자 주식회사 주사전자현미경 이미지를 이용한 반도체 웨이퍼 표면의 입자성장도 수치적 분석방법과 이를 위한 장치

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