KR100738458B1 - 반도체 기판, 그 제조 방법 및 그 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (28)
- 벌크 기판 영역;상기 벌크 기판 영역 상에 형성되어, 상기 벌크 기판 영역에 대한 수직 응력 전달을 차단시키는 응력 버퍼층; 및상기 응력 버퍼층 상에 직접 접촉하고, 가압 성형 공정에 의해 0.1 % 내지 10 % 의 수평 방향의 인장 스트레인(tensile strain)이 유도된 스트레인드 반도체층을 포함하는 반도체 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 스트레인드 반도체층의 두께는 20 Å 내지 3000 Å 인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 스트레인드 반도체층은 [100] 배향을 갖는 스트레인드 실리콘층인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 응력 버퍼층의 두께는 30 Å 내지 5000 Å 인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 응력 버퍼층은 상기 반도체 기판의 산화물(oxide), 질화물(nitride), 산소질화물(oxynitride) 또는 이들의 결합으로 이루어진 그룹으로 선택된 적어도 하나 이상의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 응력 버퍼층은 SIMOX(separation by implanted oxygen)법 또는 본딩과 층전이(bonding and layer transfer)법에 의하여 형성된 매몰 산화물(buried oxide; BOX)인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 응력 버퍼층 상에 직접 접촉하는 스트레인드 반도체층 형성 영역을 포함하는 반도체 기판을 제공하는 단계; 및상기 반도체 기판의 상부에 수직 응력을 인가하여, 상기 스트레인드 반도체층 형성 영역에 수평 방향의 인장 스트레인을 유도하는 단계를 포함하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 수직 응력의 크기는 소정의 수평 방향의 인장 스트레인을 유도하도록 다음의 식 (1) 및 (2)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.식 (1) εZ = -εX/ν= -εY /ν 이고,식 (2) σZ = - EεZ (여기서, εX,εY 는 수평 방향의 인장 스트레인이고, εZ 는 수직 방향의 인장 변형률이며, σZ 는 수직 응력이며, ν 및 E 는 각각 상기 반도체 기판의 푸아송비(poisson ratio) 및 영의 모듈러스(Young' Modulus)임)
- 제 7 항에 있어서,상기 수직 응력은 10 MPa 내지 20 GPa 인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 수평 방향의 인장 스트레인을 유도하는 단계 이전에, 상기 반도체 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 반도체 기판은 700 ℃ 내지 1400 ℃ 로 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 반도체 기판은 1100 ℃ 내지 1400 ℃ 로 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 수직 응력은 10 MPa 내지 1000 MPa 인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 반도체 기판의 온도는 분당 5 ℃ 내지 200 ℃의 속도 또는 초당 30 ℃ 내지 300 ℃ 로 증가되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 반도체 기판의 온도는 분당 5 ℃ 내지 10 ℃의 속도로 증가되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 반도체 기판을 산소, 산소를 포함하는 혼합 가스, 질소 또는 질소를 포함하는 혼합 가스 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합 가스 분위기에서 가열하여, 상기 스트레인드 반도체층 형성 영역 상에 보호층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 수평 방향의 인장 스트레인을 유도하는 단계 이후에, 상기 수평 방향의 인장 스트레인이 유지되도록 상기 반도체 기판을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 반도체 기판을 냉각하는 단계는 자연 냉각 또는 냉매를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 반도체 기판을 냉각하는 단계는 상기 반도체 기판에 상기 수직 응력이 인가된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 반도체 기판을 냉각하는 단계는 상기 반도체 기판에 상기 수직 응력이 인가된 상태에서 상기 반도체 기판을 소정의 온도까지 냉각시키고, 상기 소정의 온도 이하에서는 상기 수직 응력을 해제하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 소정의 온도는 600 ℃ 내지 800 ℃ 인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 수평 방향의 인장 스트레인을 유도하는 단계 이후에, 상기 반도체 기판의 표면에 존재하는 손상을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 반도체 기판의 표면에 존재하는 손상을 제거하는 단계는, 상기 반도체 기판의 표면을 식각 또는 화학 기계적 연마(CMP)에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 수평 방향의 인장 스트레인을 유도하는 단계 이후에, 상기 보호층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
- 반도체 기판의 하부를 지지하는 지지체;상기 반도체 기판의 상부 표면에 수직응력을 인가하기 위한 프레스 패드(press pad)를 포함하는 반도체 기판의 제조 장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 프레스 패드는 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 반도체 기판을 가열하기 위한 가열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 반도체 기판을 냉각하기 위한 냉각 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 장치.
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