KR100769001B1 - 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면과 그 제작 방법 및 이를이용한 커패시터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법을 포함한다. 비정질 실리콘을 포함하는 층이 제 1 온도에서 반응 챔버 내에 제공된다. 반응 챔버 내에 한개 이상의 수소 동위원소를 유입시키면서 이 온도는 제 1 온도보다 적어도 섭씨 40도 이상 높은 제 2 온도로 상승한다. 온도가 제 2 온도에 도달한 후, 층은 시드 결정으로 시딩된다. 시딩된 층은 어닐링처리되어, 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성한다. 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면은 커패시터 구조에 이용될 수 있다. 커패시터 구조는 DRAM 셀에 이용될 수 있고, DRAM 셀은 전자 시스템에 이용될 수 있다.

Description

울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면과 그 제작 방법 및 이를 이용한 커패시터{CAPACITOR CONSTRUCTIONS, RUGGED SILICON-CONTAINING SURFACES, AND METHODS OF FORMING RUGGED SILICON-CONTAINING SURFACES}
본 발명은 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 제작하는 방법 및 그 표면에 관한 것이다. 특히 본 발명은 커패시터 구조물과 같은 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 포함하는 구조물에 관한 것이다.
울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면은 다양한 반도체 구조물에 사용되고 있다. 예를 들어, 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면들은 커패시터 구조물의 저장 노드로 자주 사용되고 있다. 울퉁불퉁한 표면들은 저장 노드의 표면적을 증가시키고, 따라서, 울퉁불퉁하지 않은 표면에 비해 저장 노드의 표면적 당 커패시턴스의 크기를 증가시킬 수 있다. 울퉁불퉁한 실리콘의 한가지 예로는 반구형 그레인(HSG) 실리콘이 있다.
울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면의 거칠기(roughness)를 제어하는 데 있어 어려움이 있다. 도 1-5는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하기 위한 공지 기술의 공정을 도시하며, 울퉁불퉁한 표면의 거칠기를 제어하는 데 있어 원인이 되는 소스를 또한 제시한다.
도 1에서, 울퉁불퉁한 실리콘 표면을 형성하는 데 사용되는 전형적인 온도 제어를 도시하는 그래프(10)가 제공된다. 초기 온도 T1에서 기판 위에 비정질 실리콘층이 형성된다. 이러한 초기 온도는 섭씨 480~520도 범위인 것이 일반적이다. 비정질 실리콘 형성은 도 1의 그래프의 스텝(12)에 대응한다.
그후 비정질 실리콘은 제 2 온도 T2로 가열된다. 이 온도 T2는 섭씨 560~620도 범위이며, 섭씨 580~620도 사이일 수도 있다. 기판의 가열은 도 1의 그래프에서 사선형 부분(14)으로 나타난다.
기판이 온도 T2에 도달한 후, 시드 결정을 형성하기 위해 기판이 실레인에 노출된다. 이후 어닐링되어 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성한다. 실레인 노출 및 어닐링은 온도 T2에서 이루어지는 것이 일반적이며, 도 1의 스텝(16)에서 발생한다.
도 2에서는 도 1의 그래프의 공정 단계(12)에서의 반도체 웨이퍼 구조(20)가 도시된다. 특히, 이 구조(20)는 기판(22)과, 이 기판(22) 위의 비정질 실리콘층(24)을 포함한다. 기판(22)은 가령, 단결정 실리콘을 포함할 수 있다. 청구범위의 이해를 돕기 위해, "반도성 기판"과 "반도체 기판"은 반도체 웨이퍼같은 벌크 반도성 물질과, 반도성 물질층을 포함하는 반도성 물질을 포함하는 임의의 구조물을 의미하는 것으로 정의된다. "기판"이라는 용어는 상술한 반도체 기판을 포함하는 임의의 지지 구조를 의미한다.
도 3은 도 1의 공정 단계(14)에 따라 온도가 상승한 후의 구조(20)를 도시한 다. 이러한 온도 변화는 비정질 실리콘층(24)의 어떤 흐름을 야기하였고, 따라서 층(24)의 영역에 험프(hump)(26)가 형성되었다.
도 4 및 도 5는 도 1의 공정 단계(16) 중 구조(20)를 도시한다. 특히, 도 4는 실레인에 층(24)을 노출시킴으로서 형성되는 시드(28)들을 도시하고, 도 5는 적절한 어닐링 후의 층(24)을 도시하는 데, 시드들이 울퉁불퉁한 표면(30)에 일체형으로 구성된다. 어닐링 후 층(24) 표면에서 험프(26)들이 독특한 특징부들을 형성함에 주목하여야 한다.
층(24)의 울퉁불퉁한 표면의 베이스를 도시하기 위해 도 5에 점선(32)이 제공된다. 울퉁불퉁한 표면에 연계된 특징부들은 이러한 특징부들의 절반 높이에서의 폭으로 특성화된다. 이 높이는 베이스(32)에 대해 측정된다. 따라서, 특징부(26) 중 하나가 높이(34)를 가지는 것으로 도시된다. 절반 높이에서 이러한 특징부의 폭은 화살표(36)로 표시된다. 특징부(26)의 절반 높이에서의 폭은 일반적으로 매우 크다. 1000 옹스트롬 이상인 경우가 많고, 심지어는 3000 옹스트롬을 넘기도 한다. 이와는 반대로, 층(24)의 온도 상승 중 험프로부터 발생된 특징부 말고 시드(28)로부터 발생된 특징부(40)는 500 옹스트롬 이하의 폭을 가진다.
도 5의 울퉁불퉁한 표면의 특징부 크기의 큰 변화는 이러한 표면의 울퉁불퉁함의 균일성을 제어하는 데 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 공지 기술의 공정에서 발생하는 특징부 크기 변화에 비해 특징부 크기의 변화를 감소시키는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 새로운 방법을 개발하는 것이 바람직하다.
한 태양에 따르면, 본 발명은 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법을 포함한다. 비정질 실리콘을 포함하는 층이 반응 챔버 내에 제공되고 제 1 온도에 놓인다. 이 층이 챔버 내에 있을 때, 한개 이상의 수소 동위원소를 챔버 내에 유입시키면서, 상기 층의 온도가 제 1 온도보다 40도(또다른 예에선 60도) 높은 제 2 온도로 증가한다. 수소 동위원소는 H, D, T를 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 이후, 층이 실레인에 노출되어, 층에 시드 결정을 시딩(seeding: 즉, "파종" 정도의 의미임)한다. 시딩된 층은 어닐링되어 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성한다.
한 태양에 따르면, 본 발명은 비정질 실리콘을 포함하는 층이 최초에 섭씨 520도 이하의 온도에 놓이는 방법을 제시한다. 이 층은 섭씨 560도로 온도를 증가시키면서 X-Y 성분에 노출된다. X-Y 성분은 수소의 동위원소로서, 서로 같은 물질일 수도 있고 다른 물질일 수도 있다. 층의 온도가 섭씨 560도까지 상승 후, 층이 시드 결정으로 시딩된다. 이후, 시딩된 층은 어닐링되어 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성한다.
한 태양에 따르면, 베이스와, 베이스로부터 상향으로 뻗어가는 특징부들을 포함하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 본 발명이 포함한다. 표면의 모든 특징부들은 절반 높이에서 1000 옹스트롬 이하의 폭을 가지며, 바람직하게는 500 옹스트롬 이하의 폭을 가진다. 울퉁불퉁한 실리콘-함유층은 커패시터 구조에 일체형으로 구성될 수 있다. 이러한 커패시터 구조는 DRAM 셀의 일부분일 수 있으며, DRAM 셀은 전자 시스템에 사용될 수 있다.
도 1은 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 공지 기술 공정에 관련된 시간 대 온도 그래프.
도 2는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 공지 기술 공정의 예비 단계에 나타나는 반도체 웨이퍼 조각의 단면도.
도 3은 도 2에 이어지는 공지 기술 공정 단계에서 나타나는 도 2의 웨이퍼 조각의 단면도.
도 4는 도 3에 이어지는 공지 기술 공정 단계에서 나타나는 도 2의 웨이퍼 조각의 단면도.
도 5는 도 4에 이어지는 공지 기술 공정 단계에서 나타나는 도 2의 웨이퍼 조각의 단면도.
도 6은 본 발명의 한 태양에 따라 예비 공정 단계에서 나타나는 반도체 웨이퍼 조각의 단면도.
도 7은 도 6에 이어지는 공정 단계에서 나타나는 도 6의 웨이퍼 조각의 단면도.
도 8은 도 7에 이어지는 공정 단계에서 나타나는 도 6의 웨이퍼 조각의 단면도.
도 9는 도 8에 이어지는 공정 단계에서 나타나는 도 6의 웨이퍼 조각의 단면도.
도 10은 본원 방법에 따라 형성되는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면(실선)을, 공지 기술에 따라 형성되는 표면(점선)과 비교하는 절반 높이에서의 폭과, 특징부 수의 그래프. 도 10에 도시되는 곡선의 상대적 크기 및 형태는 설명을 위한 것으로서 정량적 그래프가 아니다. 단, 본원 발명에 따른 표면은 500 옹스트롬 이상의 절반 높이의 폭에서는 어떤 특징부도 나타나지 않으나, 공지 기술에 따른 표면에서는 1000 옹스트롬 이상의 절반 높이의 폭에서 소정의 특징부들이 존재한다.
도 11은 본 발명의 한 태양에 따라 형성되는 일례의 DRAM 셀을 도시하는 반도체 웨이퍼 조각의 단면도.
도 12는 본 발명의 일례의 적용을 설명하는 컴퓨터의 도면.
도 13은 도 12의 컴퓨터의 마더보드의 구체적 특징부를 도시하는 블록도표.
도 14는 본 발명의 일례의 태양에 따른 전자 시스템의 하이레벨 블록도표.
도 15는 본 발명의 한 태양에 따른 일례의 전자 시스템의 단순화된 블록도표.
본 발명의 특정한 태양은 전체적으로 균일한 작은 그레인들을 구비한 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 데 사용될 수 있는 공정에 관한 것이다. 이러한 태양에 따라 형성되는 구조는 0.1 미크론 DRAM 공정에 사용될 수 있다. 본 발명의 방법은 울퉁불퉁한 실리콘 형성 중 수소 동위원소에 비정질 실리콘을 노출시키는 과정을 포함한다. 본 발명의 일례의 태양이 도 6-9를 참고하여 아래에 설명된다.
도 6에서는, 본 발명의 한 방법의 예비 공정 단계에서 구조물(50)이 도시된다. 이 구조물(50)은 기판(52)과 기판 위의 층(54)을 포함한다. 기판(52)은 도 2를 참고하여 설명한 기판(22)과 동일한 것일 수 있고, 층(54) 역시 도 2를 참조하여 설명한 층(24)과 같은 것일 수 있다. 특정 태양에 따르면, 층(54)은 비정질 실리콘을 포함하거나, 이를 주성분으로 구성하거나, 비정질 실리콘으로 구성될 수 있다. 층(54)은 도 6의 공정 단계에서 전도도-개선형 도펀트로 도핑될 수도 있고, 도핑되지 않을 수도 있다. 층(54)이 도핑되면, 이 층은 도핑된 비정질 실리콘을 포함하거나 이를 주종으로 하여 구성되거나 이것만으로 구성될 수 있다. 도 6의 공정 단계는 도 1의 단계(12)에 해당한다. 따라서, 층(54)은 섭씨 480도~520도의 온도 범위가 가능한 도 1의 제 1 온도(T1)에 놓일 수 있다. 웨이퍼 조각(50)은 도 6의 공정 단계에서 반응 챔버 내에 제공되는 것이 일반적이다.
도 7에서, 층(54)의 온도가 도 1의 제 2 온도(T2)로 상승한 후 웨이퍼 조각(50)이 도시된다. 따라서, 층(54)의 온도는 도 6의 공정 단계의 온도에 비해 40도(일부 경우엔 60도) 상승한다. 이때 도 7의 공정 단계에서의 층(54)의 온도는 일반적으로 섭씨 560~620도이다. 일부 경우에는 섭씨 580~620도이다.
본 발명의 공정과 공지 기술의 공정 간 차이점은 본 발명의 한 태양에서는 층(54)의 온도가 T1으로부터 T2까지 상승함에 따라 한개 이상의 수소 동위원소에 층(54)이 노출되는 데, 공지 기술의 방법은 온도 증가 중 수소 동위원소에 비정질 실리콘층을 노출시키지 않는다는 점이다. 온도 증가는 일반적으로 반응 챔버에서 이루어지며, 온도가 증가함에 따라 한개 이상의 수소 동위원소가 반응 챔버 내로 유입된다. 수소 동위원소는 H(수소), D(중수소), T(삼중수소) 중에서 선택될 수 있 다. 일반적으로 H나 D를 포함할 것이다. 수소 동위원소는 H2, H-D, 그리고 D2 중 한가지 이상으로 반응 챔버에 유입될 수 있다. 다시 말해서, 층(54)은 층 온도가 증가할 때 X-Y에 노출될 수 있다. 이때, X와 Y는 수소의 동위원소이고 서로 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 특정 태양에서, X-Y는 반응 챔버 내에 H2를 지배적으로 포함할 것이고, 또다른 태양에서는 X-Y가 D2를 지배적으로 포함할 것이다. 이때, 지배적으로 포함한다는 것은 해당 성분이 챔버 내 X-Y의 절반보다 많다는 것을 의미한다.
H2, H-D, 그리고 D2 중 한가지 이상을 반응 챔버 내로 유입시킴으로서 수소 함유 동위원소가 반응 챔버 내에 제공될 경우, 기체는 H2, H-D, 그리고 D2 중 한가지 이상을 포함할 수 있다. 기체가 H2, H-D, 그리고 D2 중 한가지 이상을 포함할 경우, 반응 챔버 내로의 기체의 유속은 10 sccm ~ 1 slm 사이일 수 있고, 이때, 챔버 내의 압력은 일반적으로 10 mTorr ~ 1 Torr 일 수 있다.
챔버 내의 수소 동위원소는 T1으로부터 T2까지 실리콘층의 온도 상승 중 실리콘층(54)의 표면에서 피크의 형성을 완화시킬 수 있다. 따라서, 도 7에 도시되는 구조(50)는 도 3의 공지 기술 구조(20)와 다르다. 즉, 비정질 실리콘층에 관련된 험프(26, 도 3)가 구조(50)에는 나타나지 않는다.
온도 상승 중 비정질 실리콘-함유층의 표면에서 피크 형성을 수소 동위원소를 이용하여 경감시키는 메커니즘은 층 표면의 응력 완화를 통해 이루어진다. 구체적으로, 층 표면에 관련된 실리콘 댕글링 본드들에 수소 동위원소들이 부착될 수 있고, 따라서, 이 표면의 가열 중 표면상의 결함 사이트들의 응력을 완화시킬 수 있다. 추가적으로, 수소 동위원소들은 실리콘 라디칼(가령, SiH3, SiH2, SiH, Si 라디칼)과 조합될 수 있고, 챔버 내 온도 상승 중 발생하는 반응 챔버 내부의 가열 중 반응 챔버 측벽으로부터 가스배출될 수 있다. 본 발명은 본원에서 제시된 특정 메커니즘에 제한받지 않는다.
도 8에서, 실리콘-함유 시드(56)가 형성된다. 이러한 시드(56)는 섭씨 560~620도의 온도로 층(54)을 유지하면서 층(54)을 실레인에 노출시킴으로서 형성될 수 있다. 반응 챔버 내에서 수소 동위원소의 흐름이 시드(56) 형성 중 유지될 수 있다. 대안으로, 수소 동위원소의 흐름이 감소될 수 있고, 특정한 경우엔 시딩 이전에 수소 동위원소의 흐름이 중단된다(0sccm으로 감소).
시드(56) 형성 중 수소 동위원소의 흐름이 계속되는 태양에서, 수소 동위원소는 반응 챔버 내의 수소 동위원소의 양을 타물질에 대해 조정함으로서, 그리고 챔버 내의 압력을 조정함으로서, 시드의 형태 및 밀도를 수정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면의 표면 성질을 조작하는 데 사용될 수 있는 매개변수를 수소 동위원소 흐름이 제공할 수 있다.
도 9에서는 울퉁불퉁한 표면(58)을 형성하기 위해 시드(56) 형성 후 구조물(50)을 어닐링처리한다. 어닐링은 섭씨 560~620도의 온도에서 수행된다. 다시 말해서, 층(54)의 온도가 T2(도 1)로 유지되면서 어닐링이 수행된다.
수소 동위원소의 흐름이 어닐링 이전에 정지될 수도 있고, 또는 어닐링 중 유지될 수도 있다. 예를 들어, 도 8의 시딩 이전에 수소 동위원소의 흐름이 종료될 경우, 이러한 흐름은 어닐링 중 중지 상태로 유지될 것이다. 수소 동위원소의 흐름이 도 8의 시딩 중 유지될 경우, 이 흐름은 어닐링 중에도 계속하여 유지될 것이다. 대안으로, 어닐링 이전에 흐름이 감소할 수 있고, 특정 태양에서는 어닐링 이전에 중지될 수 있어서, 수소 동위원소가 결여된 상태에서 어닐링이 이루어지게 된다.
도 5에 도시된 공지 기술의 구조(20)의 울퉁불퉁한 표면(30)에 비해 본원의 울퉁불퉁한 표면(50)은 특징부 크기가 좀 더 균일하다. 특히, 표면(58)의 베이스가 특징부들의 최저 영역의 위치(도 9의 점선(60))를 따라 뻗어간다고 규정될 경우, 특징부 크기는 특징부의 절반 높이에서의 폭으로 기술될 수 있다. 일례의 특징부가 (62)로 표시된다. 특징부의 높이는 (64)로, 절반 높이에서의 폭은 (66)으로 표시된다. 본 발명의 방법은 표면의 모든 특징부들에 대해 절반 높이에서의 폭이 1000 옹스트롬 미만인 표면을 형성할 수 있고, 특정 태양에서는 표면의 모든 특징부들에 대해 절반 높이에서의 폭이 500 옹스트롬 이하인 표면을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 형성되는 표면의 특징부들은 공지 기술 공정을 이용하여 형성되는 것보다 실질적으로 균일할 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 형성되는 표면을 공지 기술의 표면과 비교하기 위해 도 10의 그래프가 제공된다. 특히, 그래프(80)는 공지 기술의 표면(점선으로 도시된 곡선(84))과, 본 발명에 따른 표면(실선으로 도시된 곡선(82))의 특징부들에 대 해 특징부의 절반 높이에서의 폭에 대한 표면의 특징부의 수를 비교한다. 본원의 표면에서는 비교적 치밀한 특징부 분포가 나타나고, 절반 높이에서의 폭이 500 옹스트롬보다 큰 특징부가 전혀 없다. 이와는 달리, 공지 기술의 표면에서는 절반 높이에서의 폭이 1000옹스트롬 이상인 특징부가 상당수 있으며, 3000 옹스트롬 이상인 특징부도 있다(도면엔 도시되지 않음). 따라서, 공지 기술의 방법을 이용한 표면에 비해 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면의 균일성을 크게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 형성되는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면은 커패시터 구조물과 같은 다양한 구조물에 사용될 수 있다. 도 11은 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면(106)의 전극(104)을 가진 커패시터 구조물(102)을 포함하는 구조(100)를 도시한다. 이러한 표면은 본 발명의 방법에 따라 형성될 수 있다. 전극(104)은 저장 노드 전극으로 도시된다. 커패시터(102)는 유전 물질(108)과, 유전물질(108)에 의해 상기 저장 노드(104)로부터 이격된 제 2 커패시터 전극(110)을 추가로 포함한다.
저장 노드(104)는 전도성으로 도핑된 실리콘을 포함할 수 있다. 저장 노드(104)의 도핑은 울퉁불퉁한 표면(106)의 형성 전이나 후에 발생할 수 있다. 특히, 도펀트가 도 9를 참고하여 앞서 설명한 어닐링 처리 이후에 울퉁불퉁한 표면에 구현도리 수도 있고, 도펀트가 울퉁불퉁한 표면 형성 이전에 물질(54) 내에 제공될 수도 있다. 또한, 도 9의 기판(52)은 전도성으로 도핑된 실리콘을 포함할 수 있고, 층(54)은 층(52)으로부터 층(54)에게로 전도성-개선 도펀트의 외부 확산에 의해 도핑될 수 있다. 발명의 특정 태양에 따르면, 층(52)은 전도성으로 도핑된 다결정 실리콘을 포함할 수 있고, 층(54)은 도핑없는 비정질 실리콘을 포함할 것이며, 층 (54)은 도 9의 어널링 처리 이후에 층(54)에 전도성-개선 도펀트를 임플랜팅함으로서 도핑될 수 있다.
커패시터 구조물(102)은 DRAM 셀에 이용되는 것으로 도시된다. 특히, 어셈블리 구조(100)는 트랜지스터(112)를 포함하며, 트랜지스터(112)는 게이트(114), 소스/드레인 영역(116, 118)을 포함한다. 게이트(114)가 전도성 물질로 형성된다고 도시되지만, 게이트(114)가 다양한 층들로 형성될 수 있고, 절연 물질 캡을 포함할 수도 있다.
소스/드레인 영역들은 반도성 기판(120) 내에 형성되는 확산 영역으로 도시된다. 기판(120)은 가령, 단결정 실리콘을 포함할 수 있다. 전도성 받침대부분(122)은 소스/드레인 영역(116)으로부터 저장 노드(104)까지 뻗어나와, 저장 노드를 소스/드레인 영역과 접촉하게 한다. 전도성 받침대부(122)는 금속이나 전도성-도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 소스/드레인 영역(118)은 적절한 연결을 이용하여 비트라인(124)에 연결된다.
트랜지스터(112)는 기판(120)으로부터 게이트(114)를 단절시키는 게이트 옥사이드(113)를 포함하는 것으로 도시되며, 게이트의 측벽 에지를 따라 측벽 스페이서(115)를 또한 포함하는 것으로 도시된다. 측벽 스페이서(115)들은 가령, 실리콘 다이옥사이드나 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있고, 게이트 옥사이드(113)는 가령, 실리콘 다이옥사이드를 포함할 수 있다.
절연 물질(126)이 트랜지스터(112) 주변으로 뻗어간다. 절연 물질(126)은 가령, 보로포스포실리케이트 글래스를 포함할 수 있다.
DRAM 셀에서 본 발명의 방법에 따라 형성되는 울퉁불퉁한 실리콘 표면을 이용하면, 공지 기술의 실리콘-함유 표면에 비해 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면의 균일성을 개선시킬 수 있다. 이에 따라, DRAM 셀의 커패시터의 커패시턴스 특성을 더욱 바람직하게 제어할 수 있고, 이에 따라, DRAM 셀의 어레이에서 성능 특성을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 형성되는 울퉁불퉁한 반도체 물질을 포함하는 회로 소자가 다양한 어셈블리에 사용될 수 있다. 가령, 컴퓨터 시스템이나 그외 다른 전자 시스템에 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 한 태양에 따른 컴퓨터 시스템(400)의 한 실시예를 도시한다. 컴퓨터 시스템(400)은 모니터(401)나 그외 다른 통신 출력 장치, 키보드(402)나 그외 다른 통신 입력 장치, 그리고 마더보드(404)를 포함한다. 마더보드(404)는 마이크로프로세서(406)나 그외 다른 데이터 처리 유닛과, 한개 이상의 메모리 소자(408)를 지닐 수 있다. 메모리 소자(408)는 상술한 발명의 다양한 태양들을 포함할 수 있다. 가령, 도 11을 참고하여 설명한 DRAM 셀 유닛을 포함할 수 있다. 메모리 소자(408)는 메모리 셀들의 어레이를 포함할 수 있고, 이러한 어레이는 상기 어레이의 개별 메모리 셀에 액세스하기 위한 어드레싱 회로와 연결될 수 있다. 더우기, 메모리 셀 어레이는 메모리 셀로부터 데이터를 판독하기 위한 판독 회로에 연결될 수 있다. 어드레싱 및 판독 회로는 메모리 소자(408)와 프로세서(406) 간의 정보 운반에 사용될 수 있다. 이러한 예가 도 13에 도시된 마더보드(404)의 블록도표에 구성된다. 이러한 블록도표에서, 어드레싱 회로는 (410)으로, 판독 회 로는 (412)로 표시되었다.
발명의 특정 태양에 따르면, 메모리 소자(408)는 메모리 모듈에 대응할 수 있다. 예를 들어, SIMM(single in-line memory module)과 DIMM(dual in-line module)이 본 발명의 가르침을 이용하는 구현예에 사용될 수 있다. 메모리 소자는 소자의 메모리 셀에 기록하거나 메모리 셀을 판독하는 여러 다른 방법을 제공하는 다양한 설계 사항에 포함될 수 있다. 이러한 한가지 방법은 페이지 모드 동작이다. DRAM에서의 페이지 모드 동작은 메모리 어레이 셀 어레이의 한 행에 액세스한 후 이 어레이의 여러 다른 열에 임의적으로 액세스하는 방법에 의해 규정된다. 행 및 열 교차점에 저장되는 데이터는 열 액세스 시에 판독 및 출력될 수 있다.
이 소자의 대안의 형태는 EDO(Extended Data Output) 메모리로서, 어드레싱된 열이 닫힌 후 메모리 어레이 어드레스에 저장된 데이터를 출력으로 가용하게 한다. 이 메모리는 메모리 출력 데이터가 메모리 버스 상에서 가용한 시간을 감소시킴없이, 더 짧은 액세스 신호를 구현함으로서 통신 속도를 증가시킨다. 다른 대안의 종류의 소자는 SDRAM, DDR SDRAM, SLDRAM, VRAM, 그리고 DirectRDRAM, 그리고 SRAM 이나 플래시 메모리 등이 있다.
도 14는 본 발명의 일례의 전자 시스템(700)의 다양한 실시예의 하이레벨 조직을 설명하는 블록도표이다. 전자 시스템(700)은 가령, 컴퓨터 시스템, 개인용 제어 시스템, 또는, 프로세서 및 관련 메모리를 이용하는 그외 다른 시스템에 해당할 수 있다. 전자 시스템(700)은 프로세서나 산술/로직 유닛(ALU)(702), 제어 유닛(704), 메모리 소자 유닛(706), 그리고 입/출력 장치(708)를 포함하는 기능 소자들 을 가진다. 일반적으로 전자 시스템(700)은, 프로세서(702)에 의해 수행될 동작들과, 프로세서(702), 메모리 소자 유닛(706), 그리고 입/출력 장치(708) 간의 그외 다른 상호작용을 명시하는 네이티브 명령 세트를 가질 것이다. 제어 유닛(704)은, 명령들을 메모리 소자(706)로부터 인출시켜 실행하게 하는 동작 세트를 통해 연속적으로 사이클링함으로서, 프로세서(702), 메모리 소자(706), 그리고 입/출력 장치(708)의 모든 동작들을 조율한다. 다양한 실시예에서, 메모리 소자(706)는 RAM 소자, ROM 소자, 그리고 플라피 디스크 드라이브와 CD-ROM 디스크같은 주변 장치를 포함한다. 본 발명의 다양한 태양에 따라 DRAM 셀을 포함하도록 전기적 소자들이 제작될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 15는 일례의 전자 시스템(800)의 다양한 실시예의 하이레벨 조직의 블록도표이다. 전자 시스템(800)은 메모리 소자(802)를 포함하며, 상기 메모리 소자(802)는 메모리 셀 어레이(804), 어드레스 디코더(806), 행 액세스 회로(808), 열 액세스 회로(810), 판독/기록 제어 회로(812), 입/출력 회로(814)를 포함한다. 메모리 소자(802)는 파워 회로(816)와 센서(820)를 또한 포함한다. 센서 회로(820)의 예로는 메모리 셀이 저-임계치 전도 상태에 있는 지, 고-임계치 전도 상태에 있는 지를 결정하기 위한 전류 센서가 있다. 도시되는 파워 회로(816)는 전력 공급 회로(880), 기준 전압 제공 회로(882), 제 1 워드라인에 펄스를 제공하는 회로(884), 제 2 워드라인에 펄스를 제공하는 회로(886), 그리고 비트라인에 펄스를 제공하는 회로(888) 등을 포함한다. 전자 시스템(800)은 프로세서(882)나 메모리 액세스를 위한 메모리 컨트롤러를 또한 포함한다.
메모리 소자(802)는 배선 라인을 통해 프로세서(822)로부터 제어 신호(824)를 수신한다. 메모리 소자(802)는 입/출력 라인을 통해 액세스되는 데이터를 저장하는 데 사용된다. 물론, 추가적인 회로와 제어 신호들이 제공될 수 있고, 메모리 소자(802)는 단순화되어 설명된 것임에 유념하여야 한다. 프로세서(822)나 메모리 소자(802) 중 한가지 이상은 본원에서 앞서 설명한 종류의 DRAM 셀을 포함할 수 있다.
다양한 전자 시스템들이 단일-패키지 처리 유닛으로, 또는, 단일 반도체 칩으로 제작될 수 있어서, 프로세서와 메모리 소자 간의 통신 시간을 감소시킬 수 있다.
메모리 셀의 애플리케이션은 메모리 모듈, 소자 드라이버, 파워 모듈, 통신 모뎀, 프로세서 모듈, 전용 애플리케이션 모듈에 사용하기 위한 전자 시스템을 포함할 수 있고, 다층, 다칩 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 회로는 시계, TV, 휴대전화, 개인용 컴퓨터, 자동차, 산업 제어 시스템, 항공기, 등등의 서브구성요소일 수도 있다.

Claims (42)

  1. 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 반응 챔버 내에 비정질 실리콘을 포함하는 층을 제 1 온도에서 제공하는 단계,
    - 상기 층이 상기 반응 챔버 내에 있을 때, 상기 반응 챔버 내에 한 개 이상의 수소 동위원소를 유입시키면서 상기 제 1 온도보다 섭씨 40도 이상 높은 제 2 온도로 온도를 상승시키는 단계로서, 상기 한 개 이상의 수소 동위원소는 H2, H-D 및 D2 중 하나 이상으로서 상기 반응 챔버로 유입되는 상기 상승 단계,
    - 상기 층의 온도가 상기 제 2 온도로 상승한 후 시드 결정(seed crystals)을 이용하여 상기 층에 시딩(seeding)을 행하는 단계, 그리고
    - 시딩된 층을 어닐링 처리하여 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 한개 이상의 수소 동위원소를 상기 반응 챔버 내로 유입시키면서 상기 제 1 온도로부터 상기 제 2 온도까지의 온도 상승은 섭씨 60도 이상 상승하는 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 어닐링이 섭씨 560~620도의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 온도 상승 중 챔버 내로의 상기 한개 이상의 수소 동위원소의 유량은 10sccm~1slm인 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 온도는 섭씨 520도 이하이고,
    상기 제 2 온도는 섭씨 560도 이상인 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면은 베이스와, 베이스로부터 상향으로 뻗어가는 특징부들을 가지며, 상기 표면 위의 모든 특징부들은 그 절반 높이에서의 폭이 1000 옹스트롬 미만인 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면은 베이스와, 베이스로부터 상향으로 뻗어가는 특징부들을 가지며, 상기 표면 위의 모든 특징부들은 그 절반 높이에서의 폭이 500 옹스트롬 이하인 것을 특징으로 하는 울퉁불퉁한 실리콘-함유 표면을 형성하는 방법.
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