KR101702725B1 - 마이크로파 방사선 어닐링을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스테 및 방법이 제공된다. 반도체 구조물이 제공된다. 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있는 하나 이상의 에너지 변환 물질이 제공된다. 마이크로파 방사선이 반도체 디바이스를 제조하기 위해 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되어 반도체 구조물을 어닐링한다. 반도체 구조물의 하나 이상의 제 1 구역과 연관된 제 1 국부 온도가 검출된다. 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용된 마이크로파 방사선이 검출된 제 1 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.

Description

마이크로파 방사선 어닐링을 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR MICROWAVE-RADIATION ANNEALING}
본 문서에 설명된 기술은 일반적으로 반도체 물질에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 반도체 물질의 공정에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조는 대개 많은 공정들을 수반한다. 예를 들어, 트랜지스터를 제조하는 것은 보통 에피택셜 접합을 형성하기 위해 반도체 기판을 도핑하는 것(예컨대, 기판 내에 원하는 불순물을 첨가하는 것)을 포함한다. 이온 주입 및 에피택셜 성장과 같은 많은 상이한 방식들이 기판을 도핑하는데 구현될 수 있다. 기판 내에 도입된 도펀트(즉, 원하는 불순물)는 대개 반도체 디바이스가 기판 상에 제조되기 전에 전기적으로 활성화될 필요가 있다. 도펀트의 활성화는 대개 도펀트 클러스터를 용해하여, 도펀트 원자/분자를 기판 격자 구조의 격자 사이의 위치로부터 격자 측면의 위치로 이동시키기 위해 기판을 어닐링하는 것을 수반한다.
특정 상황에서, 반도체 디바이스 제조는 통상적으로 1 m 내지 1 mm(0.3 GHz와 300 GHz 사이의 주파수에 대응함)에 이르는 파장을 갖는 전자기파를 포함하는 마이크로파 방사선을 수반한다. 마이크로파 방사선이 전기 쌍극자를 포함하는 특정 물질(예컨대, 유전체 물질)에 적용되면, 쌍극자는 마이크로파 방사선의 전기장 변화에 반응하여 자신의 방향을 변화시키고, 따라서 물질은 마이크로파 방사선을 흡수하여 열을 발생시킬 수 있다. 마이크로파 방사선의 전기장에 대한 물질의 반응은 복소 유전율, ε(ω)*을 이용하여 측정될 수 있고, 복소 유전율은 전기장의 주파수에 의존한다.
Figure 112014127874064-pat00001
여기서, ω는 전기장의 주파수를 나타내고, ε(ω)′는 복소 유전율의 실수부(즉, 유전 상수)를 나타내며, ε(ω)″는 유전 손실 계수를 나타낸다. 게다가, ε0는 진공 유전율을 나타내고, εr(ω)′는 비유전 상수를 나타내며, εr(ω)″는 비유전 손실 계수를 나타낸다.
물질이 마이크로파 방사선을 흡수할 수 있는지의 여부는 손실 탄젠트, tanδ를 이용하여 특성화될 수 있다
Figure 112014127874064-pat00002
여기서, μ′는 물질의 투자율의 실수부를 나타내고, μ″는 자기 손실 계수를 나타낸다. 무시해도 될 정도의 자기 손실(즉, μ″=0)을 가정하면, 물질의 손실 탄젠트는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112014127874064-pat00003
낮은 손실 탄젠트(예컨대, tanδ<0.01)를 갖는 물질은 마이크로파가 아주 조금 흡수되고 관통도록 허용한다. 매우 높은 손실 탄젠트(예컨대, tanδ>10)를 갖는 물질은 약간 흡수되고 마이크로파를 반사시킨다. 중간 손실 탄젠트(예컨대, 10≥tanδ≥0.01)를 갖는 물질은 마이크로파 방사선을 흡수할 수 있다.
도 1은 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 예시적인 다이어그램을 도시한다.
도 2는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 것을 나타내는 다른 예시적인 다이어그램을 도시한다.
도 3은 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 시스템의 예시적인 다이어그램을 도시한다.
도 4는 전도 필드(conduction field)를 제공하는 에너지 변환 물질을 나타내는 예시적인 다이어그램을 도시한다.
도 5는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 흐름도를 나타내는 예시적인 다이어그램을 도시한다.
도 6은 컴퓨터 구현 환경의 예를 나타내고, 여기서, 사용자는 네트워크를 통해 하나 이상의 서버들 상에 호스팅된 마이크로파 어닐링 제어기와 상호 작용할 수 있다.
도 7은 사용자에 의한 액세스를 위한 독립형 컴퓨터 상에 제공된 마이크로파 어닐링 제어기의 예를 도시한다.
급속 열처리(rapid thermal annealing; RTA) 또는 밀리초 열처리(millisecond thermal annealing; MSA)와 같은, 반도체 디바이스 제조에 이용되는 종래의 어닐링 기술들은 대개 몇 가지 단점이 있다. 예를 들어, 디바이스 제조에 이용되는 기판은 대개 다양한 디바이스 패턴들(예컨대, 퇴적, 리소그래피 및/또는 에칭을 통해)을 포함한다. 이러한 상이한 패턴들은 보통 상이한 열 방사율을 야기하는 상이한 두께 및 물질 유형에 대응한다. 어닐링 공정(예컨대, RTA) 동안에, 기판 상의 상이한 영역들은 대개 상이한 양의 열을 흡수 및 방출하고, 이는 기판 상에 국부 온도의 불균일을 야기한다. 더욱이, 광원(예컨대, RTA에 이용되는 램프 또는 레이저 어닐링에 이용되는 레이저)의 광자는 기판의 표면 영역을 넘어 관통할 수 없고, 이는 대개 상이한 깊이에서 기판의 비균등한 가열을 일으킨다. 게다가, 어닐링 공정 동안 기판의 국부 온도는 대개 모니터링되지 않거나 잘 제어되지 않는다.
도 1은 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 예시적인 다이어그램을 도시한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 에너지 변환 물질(102)이 반도체 구조물(104)로부터 거리(예컨대, d)를 두고 배치된다. 마이크로파 방사선이 반도체 구조물(104)을 어닐링하기 위해 반도체 구조물(104) 및 에너지 변환 물질(102) 양자 모두에 적용된다. 하나 이상의 열 검출기들(106)이 반도체 구조물(104)의 하나 이상의 구역들의 국부 온도를 검출하기 위해 반도체 구조물(104) 위에 배치된다. 마이크로파 방사선은 적절한 범위 내에서 국부 온도를 유지하기 위해 조정된다.
특히, 반도체 구조물(104)은 에피택셜 접합부, 주입 영역, 유전체층, 및 금속 물질과 같은 하나 이상의 디바이스 피처들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 구조물(104)은 에피택셜 성장에 의해 높아진 온도(예컨대, 대략 300 ℃ 내지 대략 600 ℃의 범위에서)에서 기판 상에 형성된 다수의 도펀트를 갖는 접합부를 포함한다. 마이크로 방사선은 도펀트 활성화를 위해 반도체 구조물(104)을 어닐링하기 위해 적용된다. 에너지 변환 물질(102)은 충분한 마이크로파 방사선을 흡수하여, 반도체 구조물(104) 위의 교류 전기장 밀도를 증가시킨다. 증가된 전기장 밀도에서, 도펀트와 관련된 하나 이상의 쌍극자들이 반도체 구조물(104)의 결함 상에 형성되고, 이러한 쌍극자들은 적용된 마이크로파 방사선에 반응하여 진동 및/또는 회전한다. 일단 반도체 구조물(104) 위의 교류 전기장 밀도가 문턱값을 초과하면, 쌍극자 형성 및 쌍극자 움직임(예컨대, 진동 및/또는 회전)은 반도체 구조물(104)의 결정 격자(예컨대, 실리콘) 간의 결합, 반도체 구조물(104)의 틈새 자리 및/또는 도펀트 클러스터는 분해되어 도펀트를 활성화시킨다. 교류 전기장은 또한 계면 분극을 통해 계면 쌍극자와 상호 작용하고, 이러한 계면 분극은 예를 들어, 트랜지스터의 게이트 구조물 내의 채널층과 계면층 사이, 또는 하이-k 유전체층과 계면층 사이에 하나 이상의 인터페이스에서 교류 양전하 및/또는 음전하를 만든다.
에너지 변환 물질(102)과 반도체 구조물(104) 간의 거리(예컨대, d)는 도펀트 활성화 및/또는 결함 감소를 개선하기 위해 조정될 수 있다. 예를 들어, 거리(d)는 0 mm 내지 대략 10 mm의 범위 내에 있다. 특정 실시예들에서, 에너지 변환 물질(102)은 에피택셜 성장을 통해 반도체 구조물(104) 상에 형성된다. 에너지 변환 물질(102)에 적용된 마이크로파 방사선은 대략 2 GHz 내지 대략 10 GHz 범위의 주파수를 갖는다. 예를 들어, 에너지 변환 물질(102)은 n형 도핑된 실리콘, 가열 가압된 실리콘 탄화물, 알루미늄 코팅된 실리콘 탄화물, 실리콘 탄화물 코팅된 그래파이트, 실리콘 인화물, 티타늄, 니켈, 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물, 또는 다른 적합한 물질들을 포함한다. 예로서, 에너지 변환 물질(102)은 반도체 구조물(104)보다 큰 크기를 가져서, 전기장 밀도는 반도체 구조물(104) 위에서 대략 균일할 수 있다. 마이크로파 방사선은 예를 들어, 대략 30 초 내지 대략 1200 초 범위 내의 시간 동안, 에너지 변환 물질(102) 및 반도체 구조물(104)에 적용된다.
특정 실시예들에서, 반도체 구조물(104)의 하나 이상의 구역들과 연관된 국부 온도는 실시간으로 모니터링 및 제어되어, 국부 온도는 적절한 범위(예컨대, 대략 900 ℃ 내지 대략 1250 ℃) 내에서 유지되도록 한다. 예를 들어, 국부 온도가 범위의 하한 이하로 떨어지면, 도펀트는 불충분한 에너지로 인해 활성화될 수 없다. 다른 예에서, 국부 온도가 범위의 상한을 초과하면, 원하지 않는 도펀트 확산이 발생할 수 있다. 열 검출기들(106)은 하나 이상의 고온계들, 또는 다른 적합한 온도 측정 디바이스들을 포함한다. 열 검출기들(106) 각각은 국부 온도를 검출하기 위해 방사선 수집을 위한 작은 공간(예컨대, 미크론 범위)을 포함한다. 열 검출기들(106)은 대략 5 nm 내지 대략 20 nm의 범위 내의 얕은 깊이와 연관된 방사선을 검출하기 위해 특별하게 설계된 렌즈를 포함한다. 열 검출기들(106)의 반응 시간은 대략 1 ㎲ 내지 대략 1 ms의 범위 내에 있다. 예를 들어, 열 검출기들(106)은 에너지 변환 물질(102) 위 또는 아래에 배치된다. 다른 예에서, 열 검출기들(106)은 에너지 변환 물질(102)의 하나 이상의 핀 홀에 배치된다. 일부 실시예들에서, 반도체 구조물(104)의 하나 이상의 구역과 연관된 국부 온도는 일시적인데(예컨대, 대략 밀리초 또는 서브밀리초 지속), 왜냐하면 전체 웨이퍼가 히트 싱크로서의 역할을 하기 때문이다.
일부 실시예들에서, 반도체 구조물(104)은 낮은 마이크로파 방사선 흡수를 가지므로, 효과적인 도펀트 활성화를 달성하는 것이 쉽지 않다. 예를 들어, 반도체 구조물(104)에 포함된 접합부는 적은 수의 결함을 갖고, 이 결함은 대개 도펀트 활성화를 위해 마이크로파 방사선과 상호 작용하기 위한 접합 내의 불충분한 쌍극자 형성으로 이어진다. 사전 비정질화 주입(Pre-amorphization implantation; PAI)이 반도체 구조물(104) 상에 수행되어 도펀트 활성화를 위해 마이크로파 방사선 흡수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 도펀트가 반도체 구조물(104) 내에 도입되기 전에, PAI가 수행되어(예컨대, 플라즈마 도핑 기술을 이용함), 반도체 구조물(104) 내에 특정 주입 종(예컨대, 이온)을 주입한다. 이에 반응하여, 사전 비정질화층이 반도체 구조물(104)에 형성된다. 예로서, 사전 비정질화 층은 주입의 결과로 많은 양의 결함을 포함한다. PAI 공정 이후에, 도펀트가 예컨대 주입 또는 에피택셜 성장을 통해, 반도체 구조물(104) 내에 도입된다. 마이크로파 방사선이 적용되는 경우, 반도체 구조물(104)은 마이크로파 방사선에 반응하여 고체상의 에피택셜 재성장을 겪는다. PAI 공정 동안 생성된 많은 양의 결함 때문에, 반도체 구조물(104)의 마이크로파 방사선 흡수가 증가한다. 도펀트와 관련된 더욱 많은 쌍극자들이 반도체 구조물(104)에 형성되고, 이러한 쌍극자들은 도펀트 활성화를 위해 적용된 마이크로파 방사선에 반응하여 진동 및/또는 회전한다.
도 2는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 것을 나타내는 다른 예시적인 다이어그램을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 물질(102)이 반도체 구조물(104) 위에 거리(예컨대, d)를 두고 배치되고, 게다가, 다른 에너지 변환 물질(108)이 반도체 구조물(104) 아래에 거리(예컨대, d2)를 두고 배치된다. 마이크로파 방사선이 반도체 구조물(104)을 어닐링하기 위해 반도체 구조물(104) 및 에너지 변환 물질들(102 및 108)에 적용된다. 열 검출기들(106)이 반도체 구조물(104)의 하나 이상의 제 1 구역들의 국부 온도를 검출하기 위해 반도체 구조물(104) 위에 배치된다. 하나 이상의 열 검출기들(110)이 반도체 구조물(104)의 하나 이상의 제 2 구역들의 국부 온도를 검출하기 위해 반도체 구조물(104) 아래에 배치된다. 마이크로파 방사선은 제 1 범위 내에서 제 1 구역의 국부 온도를 유지하고, 제 2 범위 내에서 제 2 구역의 국부 온도를 유지하기 위해 조정된다.
특히, 열 검출기들(110)은 반도체 구조물(104)의 기판의 특정 영역에 대응하는 하나 이상의 제 2 구역의 국부 온도를 검출한다. 이러한 국부 온도는 기판의 자유 캐리어(free carrier)와 마이크로파 방사선 간의 상호 작용을 나타낸다. 하나 이상의 제 2 구역과 연관된 국부 온도는 실시간으로 모니터링되고 제어되어, 이러한 국부 온도가 제 2 범위 내에서 유지되도록 한다. 예를 들어, 제 2 범위는 목표 온도에 중점을 두고, 목표 온도 아래의 대략 1 ℃에서 목표 온도 위의 대략 1 ℃까지 포함한다. 제 2 구역과 연관된 국부 온도가 제 2 범위를 벗어나면, 마이크로파 방사선 어닐링은 중지될 수 있고, 어닐링을 수행하기 위한 도구가 연동될 수 있다. 목표 온도는 예컨대, 대략 300 ℃ 내지 대략 600 ℃의 범위 내에서 선택된다.
열 검출기들(110)은 하나 이상의 고온계들, 또는 다른 적합한 온도 측정 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 열 검출기들(110)은 에너지 변환 물질(108) 위 또는 아래에 배치된다. 다른 예에서, 열 검출기들(110)은 에너지 변환 물질(108)의 하나 이상의 핀 홀에 배치된다. 에너지 변환 물질(108)은 n형 도핑된 실리콘, 가열 가압된 실리콘 탄화물, 알루미늄 코팅된 실리콘 탄화물, 실리콘 탄화물 코팅된 그래파이트, 실리콘 인화물, 티타늄, 니켈, 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물, 또는 다른 적합한 물질들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 다수의 에너지 변환 물질들이 반도체 구조물(104)의 하나 이상의 측면 표면 위에, 상부 표면 위에, 및 하부 표면 아래에 배치된다. 에너지 변환 물질(110)과 반도체 구조물(104) 간의 거리(예컨대, d2)는 도펀트 활성화 및/또는 결함 감소를 개선하기 위해 조정될 수 있다. 예를 들어, 거리(d2)는 0 mm 내지 대략 10 mm의 범위 내에 있다.
도 3은 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 시스템의 예시적인 다이어그램을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 구조물(302)이 쉘(308)(예컨대, 금속 쉘) 내의 2개의 에너지 변환 물질들(304 및 306) 사이에 배치되고, 마이크로파 방사선이 반도체 구조물(302)을 어닐링하기 위해 쉘(308)에 도입된다. 하나 이상의 제 1 열 검출기들(310)이 반도체 구조물(302)의 상부 부분(312)의 하나 이상의 제 1 구역들과 연관된 국부 온도를 검출하기 위해 배치된다. 게다가, 하나 이상의 제 2 열 검출기들(314)이 반도체 구조물(302)의 하부 부분(316)의 하나 이상의 제 2 구역들과 연관된 국부 온도를 검출하기 위해 배치된다. 검출된 국부 온도에 기초하여 마이크로파 방사선을 조정하도록 제어기(318)가 구성되어, 이러한 국부 온도는 적절한 범위 내에서 유지될 수 있다.
특히, 제어기(318)는 마이크로파 소스(322)에 전력을 공급하는 전원(320)을 제어한다. 마이크로파 소스(322)에 의해 생성된 마이크로파 방사선은 하나 이상의 도파관(324)을 통해 쉘(308) 내에 도입된다. 예를 들어, 마이크로파 소스(322)는 마그네트론, 진행파관 증폭기, 자이로트론, 클라이스트론 튜브 소스, 또는 다른 적합한 소스를 포함한다. 산소 센서(326)를 통해, 제어기(318)는 10 ppm 미만의 산소를 포함하는 주변 흐름(예컨대, 질소)을 유지하도록 구성된다.
예를 들어, 열 검출기들(310)은 에너지 변환 물질(304) 위 또는 아래에 배치된다. 다른 예에서, 열 검출기들(310)은 에너지 변환 물질(304)의 하나 이상의 핀 홀에 배치된다. 또 다른 예에서, 열 검출기들(310)은 상이한 구역[예컨대, 반도체 구조물(302)의 에지 영역 및/또는 센터 영역]의 국부 온도를 측정하기 위해 반도체 구조물(302)에 대하여 상이한 각도로 배치된다. 상부 부분(312)은 에피택셜 접합, 주입 영역, 유전체층, 및 금속 물질과 같은 하나 이상의 디바이스 피처들을 포함한다. 상부 부분(312)의 제 1 구역과 연관된 국부 온도는 상부 부분(312)의 결함과 마이크로파 방사선 간의 상호 작용에 관련된다. 예로서, 열 검출기들(314)은 에너지 변환 물질(306) 위 또는 아래에 배치된다. 다른 예에서, 열 검출기들(314)은 에너지 변환 물질(306)의 하나 이상의 핀 홀에 배치된다. 또 다른 예에서, 열 검출기들(314)은 반도체 구조물(302)에 대하여 상이한 각도로 배치된다. 하부 부분(316)은 기판을 포함하고, 하부 부분(316)의 제 2 구역과 연관된 국부 온도는 하부 부분(316)의 자유 캐리어와 마이크로파 방사선 간의 상호 작용에 관련된다.
도 4는 전도 필드를 제공하는 에너지 변환 물질들(304 및 306)을 나타내는 예시적인 다이어그램을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 물질들(304 및 306)은 적절한 온도에서 충분한 마이크로파 방사선을 흡수하고, 예컨대, 계면 분극을 향상시키기 위해, 반도체 구조물(302) 위에 전도 필드(402)를 제공한다.
특히, 마이크로파 방사선과 연관된 교류 전기장은 3가지 구성 요소들(Ep, En 및 Er)을 포함하고, 여기서 En은 반도체 구조물(302)을 관통한다. 교류 전기장(예컨대, 특히, 구성 요소 Ep)에 반응하여, 양전하가 에너지 변환 물질(304)의 하부 표면 가까이에 만들어지기 시작하고, 음전하가 에너지 변환 물질(306)의 상부 표면 가까이에 만들어지기 시작한다. 적절한 온도(예컨대, 대략 500 ℃ 내지 대략 700 ℃의 범위 내)에서, 충분한 전하가 에너지 변환 물질들(304 및 306)에 만들어지고, 이것은 반도체 구조물(302)을 관통하는 대응 전도 필드(402)를 야기하고, 반도체 구조물(302)의 계면 분극을 향상시킨다.
일부 실시예들에서, 실온 내지 대략 300 ℃의 범위 내의 온도에서, 교류 전기장은 반도체 구조물(302)의 외인성 도펀트(extrinsic dopant)와 주로 상호 작용하고, 용적 측정 가열(volumetric heating)이 반도체 구조물(302)을 어닐링하는 동안 발생한다. 대략 300 ℃ 내지 대략 500 ℃의 범위 내의 온도에서, 교류 전기장은 반도체 구조물(302)의 내인성 원자(예컨대, 실리콘)와 주로 상호 작용하고, 반도체 구조물(302)은 용적 측정 가열을 통해 어닐링된다. 대략 500 ℃ 내지 대략 700 ℃의 범위 내의 온도에서, 도전 필드(402)는 강화된다. 예를 들어, 도펀트와 관련된 하나 이상의 쌍극자들이 반도체 구조물(302)에 형성되고, 이러한 쌍극자들은 교류 전기장에 더하여 도전 필드(402)에 반응하여 진동 및/또는 회전한다. 쌍극자 형성 및 쌍극자 움직임(예컨대, 진동 및/또는 회전)은 반도체 구조물(302)의 틈새 자리와 도펀트 간의 결합을 결국 분해하여 도펀트를 활성화시킨다.
도 5는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 흐름도를 나타내는 예시적인 다이어그램을 도시한다. 502에서, 반도체 구조물이 제공된다. 504에서, 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있는 하나 이상의 에너지 변환 물질이 제공된다. 506에서, 마이크로파 방사선이 반도체 디바이스를 제조하기 위해 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되어 반도체 구조물을 어닐링한다. 508에서, 반도체 구조물의 하나 이상의 제 1 구역과 연관된 제 1 국부 온도가 검출된다. 510에서, 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용된 마이크로파 방사선이 검출된 제 1 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.
도 6은 컴퓨터 구현 환경의 예를 나타내고, 여기서, 사용자(702)는 네트워크(704)를 통해 하나 이상의 서버들(706) 상에 호스팅된 마이크로파 어닐링 제어기(710)와 상호 작용할 수 있다. 마이크로파 어닐링 제어기(710)는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물의 어닐링을 수행하도록 사용자(702)를 도울 수 있다. 특히, 마이크로파 어닐링 제어기(710)는 반도체 디바이스들을 제조하기 위해 하나 이상의 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 마이크로파 방사선을 적용하여 반도체 구조물을 어닐링하도록 구현된다. 하나 이상의 에너지 변환 물질은 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있다. 마이크로파 어닐링 제어기(710)는 반도체 구조물의 하나 이상의 구역들에 연관된 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되는 마이크로파 방사선을 조정하도록 구성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 사용자(702)는 다수의 방법을 통해, 예컨대 하나 이상의 네트워크들(704)을 통해 마이크로파 어닐링 제어기(710)와 상호 작용할 수 있다. 네트워크(들)(704)을 통해 액세스 가능한 하나 이상의 서버들(706)은 마이크로파 어닐링 제어기(710)를 호스팅할 수 있다. 하나 이상의 서버들(706)은 또한 마이크로파 어닐링 제어기(710)에 대한 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 데이터 저장소(708)를 포함하거나 또는 이에 액세스할 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 저장소(708)는 반도체 구조물의 상이한 구역들의 국부 온도를 저장하는 데이터베이스를 포함하고, 마이크로파 어닐링 제어기(710)는 국부 온도가 적절한 범위 내에 있는지의 여부를 결정하기 위해 데이터베이스에 질의한다. 일부 실시예들에서, 마이크로파 어닐링 제어기(802)가 도 7의 800에 도시된 바와 같이, 사용자에 의한 액세스를 위해 독립형 컴퓨터 상에 제공될 수 있도록 컴퓨터 구현 시스템 및 방법이 구성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법이 제공된다. 반도체 구조물이 제공된다. 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있는 하나 이상의 에너지 변환 물질이 제공된다. 마이크로파 방사선이 반도체 디바이스를 제조하기 위해 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되어 반도체 구조물을 어닐링한다. 반도체 구조물의 하나 이상의 제 1 구역과 연관된 제 1 국부 온도가 검출된다. 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용된 마이크로파 방사선이 검출된 제 1 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.
다른 실시예에 따라, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템은, 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있는 하나 이상의 에너지 변환 물질, 반도체 디바이스를 제조하기 위해 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 마이크로파 방사선을 적용하여 반도체 구조물을 어닐링하도록 구성된 제어기, 및 반도체 구조물의 하나 이상의 제 1 구역과 연관된 제 1 국부 온도를 검출하도록 구성된 하나 이상의 제 1 열 검출기를 포함한다. 제어기는 또한 검출된 제 1 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되는 마이크로파 방사선을 조정하도록 구성된다.
또 다른 실시예에 따라, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템은, 하나 이상의 데이터 프로세서, 및 특정 동작들을 수행하기 위해 하나 이상의 데이터 프로세서를 커맨딩하기 위한 프로그래밍 명령어로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 메모리를 포함한다. 마이크로파 방사선은 반도체 디바이스 제조를 위해 하나 이상의 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되어 반도체 구조물을 어닐링하고, 이러한 하나 이상의 에너지 변환 물질은 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있다. 반도체 구조물의 하나 이상의 구역과 연관된 국부 온도가 검출된다. 에너지 변환 물질 및 반도체 구조물에 적용되는 마이크로파 방사선은 검출된 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.
이렇게 기술된 설명 및 다음의 특허청구 범위는 오직 서술적인 목적으로 이용되는 용어들을 포함하고 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 본 명세서(특허청구 범위를 포함함)에 이용된 용어 "기판"은 비제한적으로, 반도체 물질층(단독으로 이용되거나 또는 다른 물질들을 포함하는 어셈블리 내에 이용됨) 및 반도체 웨이퍼(단독으로 이용되거나 그 위에 다른 물질들을 포함하는 어셈블리 내에 이용됨)와 같은 벌크 반도체 물질을 비롯한 하나 이상의 반도체 물질들을 포함하는 임의의 구성을 나타낼 수 있다. 본 명세서(특허청구 범위를 포함함)에 이용된 용어 "반도체 구조물"은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 본 명세서(특허청구 범위를 포함함)에 이용된 용어 "반도체 구조물"은 또한 쉘로우 트렌치 분리 피처, 폴리실리콘 게이트, 경도핑된 드레인 영역, 도핑된 웰, 콘택, 비아, 금속 라인, 또는 반도체 기판 상에 형성될 다른 유형의 회로 패턴 또는 피처를 포함할 수 있다. 게다가, 본 명세서(특허청구 범위를 포함함)에 이용된 용어 "반도체 구조물"은 트랜지스터, 커패시터, 다이오드 등을 비롯한 다양한 반도체 디바이스들을 포함할 수 있다.
부가적으로, 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템은 다비이스 처리 서브시스템에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 포함하는 프로그램 코드에 의해 많은 상이한 유형의 처리 디바이스 상에 구현될 수 있다. 소프트웨어 프로그램 명령어는 처리 시스템이 본 명세서에 기술된 방법 및 동작을 수행하게 하도록 동작 가능한 소스 코드, 객체 코드, 기계 코드, 또는 임의의 다른 저장된 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템을 수행하도록 구성된 펌웨어 또는 훨씬 적절히 설계된 하드웨어와 같은, 다른 구현들이 또한 이용될 수 있다.
시스템 데이터 및 방법 데이터(예컨대, 연관, 맵핑, 데이터 입력, 데이터 출력, 중간 데이터 결과, 최종 데이터 결과 등)가 상이한 유형의 저장 디바이스 및 프로그램 구성과 같은 하나 이상의 상이한 유형의 컴퓨터 구현 데이터 저장소[예컨대, RAM, ROM, 플래시 메모리, 플랫 파일, 데이터베이스, 프로그래밍 데이터 구조물, 프로그래밍 변수, IF-THEN(또는 유사한 유형) 진술 구성 등]에 저장 및 구현될 수 있다. 데이터 구조물은 컴퓨터 프로그램에 의해 이용하기 위해 데이터베이스, 프로그램, 메모리 또는 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체에 데이터를 조직하고 저장하는데 이용되는 포맷을 설명한다는 것을 유념한다.
시스템 및 방법은 본 명세서에 기술된 시스템을 구현하고 방법의 동작들을 수행하기 위해 프로세서에 의한 실행에 이용되는 명령어(예컨대, 소프트웨어)를 포함하는 컴퓨터 저장 메커니즘(예컨대, CD-ROM, 디스켓, RAM, 플래시 메모리, 컴퓨터의 하드 드라이브 등)을 포함하는 많은 상이한 유형의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 제공될 수 있다.
본 명세서에 기술된 컴퓨터 구성 요소, 소프트웨어 모듈, 기능, 데이터 저장소, 및 데이터 구조물은 자신의 동작에 필요한 데이터의 흐름을 허용하기 위해 서로에게 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 모듈 또는 프로세서는 비제한적으로, 소프트웨어 동작을 수행하는 코드의 유닛을 포함하고, 예를 들어, 코드의 서브 유닛으로, 또는 코드의 소프트웨어 기능 유닛으로, 또는 객체(객체 지향 패러다임에서와 같이)로, 또는 애플릿으로, 또는 컴퓨터 스크립트 언어로, 또는 다른 유형의 컴퓨터 코드로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구성 요소 및/또는 기능은 단일 컴퓨터 상에 배치되거나, 상황에 따라 가까이 있는 다수의 컴퓨터들에 걸쳐 분산될 수 있다.
컴퓨터 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 일반적으로 서로에 대해 원격일 수 있고, 통상적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트 및 서버의 관계는 개개의 컴퓨터 상에서 작동되며 서로에 대해 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램 때문에 생긴다.
이 명세서가 많은 구체적인 사항들을 포함하고 있지만, 이들은 본 발명의 범위 또는 청구될 수 있는 범위에 대한 한정으로서 해석되지 않으며, 오히려 특정 실시예들로 특정할 수 있는 특징의 설명으로서 해석되어야 한다. 개별 실시예들의 문맥에서 이 명세서에 기술된 어떤 특징은 또한 단일 실시예와 조합하여 실시될 수 있다. 역으로, 단일 실시예의 문맥에서 설명된 다양한 특징들은 또한 다수의 실시예들 각각에서 또는 임의의 적당한 서브 조합으로 실시될 수 있다. 덧붙여, 특징이 어떤 조합 심지어 그와 같이 초기에 청구된 조합에서 작동하는 것으로 위에서 기술되었음에도, 몇몇 경우에 청구된 조합의 하나 이상의 특징은 조합으로 실시될 수 있고, 청구된 조합은 서브 조합 또는 서브 조합의 변형으로 안내될 수 있다.
유사하게, 동작이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이것은 그러한 동작이 도시된 특정 순서 또는 직렬 순서로 수행되거나, 또는 바람직한 결과를 얻기 위해서 도시된 모든 동작이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 처리 및 병렬 처리가 이로울 수 있다. 덧붙여, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성 요소의 분리는 모든 실시예에서 그러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되고, 기술된 프로그램 구성 요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에서 함께 통합되거나 또는 다수 소프트웨어 제품으로 패키지 될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
따라서, 특정한 실시예들이 기술되었다. 다른 실시예들이 다음의 특허청구 범위 내에 존재한다. 예를 들어, 특허청구 범위에 기재된 동작들은 상이한 순서로 수행되어 원하는 결과를 계속해서 달성할 수 있다.

Claims (20)

  1. 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법에 있어서,
    반도체 구조물을 제공하는 단계;
    상기 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있는 두 개 이상의 에너지 변환 물질을 제공하는 단계로서, 상기 에너지 변환 물질은 상기 반도체 구조물 위에 배치된 제1 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물 아래에 배치된 제2 에너지 변환 물질을 포함하는 것인, 에너지 변환 물질 제공 단계;
    도펀트 활성화 및 결함 감소 중 적어도 하나를 개선하기 위해 상기 에너지 변환 물질과 상기 반도체 구조물 사이의 거리를 조정하는 단계;
    반도체 디바이스를 제조하기 위해 상기 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 마이크로파 방사선을 적용하여 상기 반도체 구조물을 어닐링하는 단계;
    상기 반도체 구조물의 하나 이상의 제 1 구역과 연관된 제 1 국부 온도를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 제 1 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 적용된 상기 마이크로파 방사선을 조정하는 단계
    를 포함하는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물은 상부 부분 및 하부 부분을 포함하고,
    상기 제 1 구역은 상기 상부 부분에 배치되는 것인, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물의 하나 이상의 제 2 구역과 연관된 제 2 국부 온도를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 제 2 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 적용된 상기 마이크로파 방사선을 조정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 반도체 구조물은 상부 부분 및 하부 부분을 포함하고,
    상기 제 1 구역은 상기 상부 부분에 배치되며,
    상기 제 2 구역은 상기 하부 부분에 배치되는 것인, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로파 방사선은 목표 범위 내에서 상기 제 1 국부 온도를 유지하도록 조정되는 것인, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 변환 물질은 n형 도핑된 실리콘, 가열 가압된 실리콘 탄화물, 알루미늄 코팅된 실리콘 탄화물, 실리콘 인화물, 실리콘 탄화물 코팅된 그래파이트, 티타늄, 니켈, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 이산화물을 포함하는 것인, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 변환 물질은 상기 반도체 구조물에서의 상기 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시키기 위해서, 상기 마이크로파 방사선에 반응하여 상기 반도체 구조물과 연관된 전기장 밀도를 증가시킬 수 있는 것인, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 방법.
  7. 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템에 있어서,
    반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있는 두 개 이상의 에너지 변환 물질로서, 상기 두 개 이상의 에너지 변환 물질은 상기 반도체 구조물 위에 배치된 제1 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물 아래에 배치된 제2 에너지 변환 물질을 포함하는 것인, 에너지 변환 물질;
    반도체 디바이스를 제조하기 위해 상기 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 마이크로파 방사선을 적용하여 상기 반도체 구조물을 어닐링하도록 구성된 제어기; 및
    상기 반도체 구조물의 하나 이상의 제 1 구역과 연관된 제 1 국부 온도를 검출하도록 구성된 하나 이상의 제 1 열 검출기를 포함하고,
    상기 제어기는 또한 상기 검출된 제 1 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 적용되는 상기 마이크로파 방사선을 조정하도록 구성되고,
    상기 제어기는 또한 도펀트 활성화 및 결함 감소 중 적어도 하나를 개선하기 위해 상기 에너지 변환 물질과 상기 반도체 구조물 사이의 거리를 조정하도록 구성되는, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물의 하나 이상의 제 2 구역과 연관된 제 2 국부 온도를 검출하도록 구성된 하나 이상의 제 2 열 검출기
    를 더 포함하는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    마그네트론, 진행파관 증폭기, 자이로트론, 또는 클라이스트론 튜브 소스를 포함하는 마이크로파 방사선 소스
    를 더 포함하는 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템.
  10. 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템에 있어서,
    하나 이상의 데이터 프로세서; 및
    동작들을 수행하기 위해 상기 하나 이상의 데이터 프로세서를 커맨딩하기 위한 프로그래밍 명령어로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 메모리를 포함하고,
    상기 동작들은,
    도펀트 활성화 및 결함 감소 중 적어도 하나를 개선하기 위해 두 개 이상의 에너지 변환 물질과 상기 반도체 구조물 사이의 거리를 조정하는 동작;
    반도체 디바이스 제조를 위해 상기 두 개 이상의 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 마이크로파 방사선을 적용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 동작으로서, 상기 두 개 이상의 에너지 변환 물질은 상기 반도체 구조물에서의 마이크로파 방사선의 흡수를 증가시킬 수 있고, 상기 두 개 이상의 에너지 변환 물질은 상기 반도체 구조물 위에 배치된 제1 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물 아래에 배치된 제2 에너지 변환 물질을 포함하는 것인, 마이크로파 방사선을 적용하여 반도체 구조물을 어닐링하는 동작;
    상기 반도체 구조물의 하나 이상의 구역과 연관된 국부 온도를 검출하는 동작; 및
    상기 검출된 국부 온도에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 에너지 변환 물질 및 상기 반도체 구조물에 적용되는 상기 마이크로파 방사선을 조정하는 동작을 포함하는 것인, 마이크로파 방사선을 이용하여 반도체 구조물을 어닐링하기 위한 시스템.
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