KR102428821B1 - 작업물의 표면을 주입하기 위한 마스크 세트 및 작업물의 표면으로 이온들을 주입하는 방법 - Google Patents
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Abstract
작업물의 표면을 주입하기 위한 마스크 세트 및 작업물을 프로세스하는 방법. 더 고 농도로 도핑된 영역들을 가지며 저 농도로 도핑된 표면을 갖는 작업물을 생성하기 위해 연쇄 패터닝된 이온 주입이 수행되는 솔라 셀 프로세싱 방법이 개시된다. 이 구성은 예컨대, 선택적 에미터 솔라 셀들을 위한 다양한 실시예들에서 사용될 수 있다. 추가적으로, 이 원하는 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있는 다양한 마스크 세트들이 또한 개시된다. 마스크 세트는 개방 부분 및 패터닝된 부분을 갖는 하나 이상의 마스크들을 포함할 수 있고, 마스크들의 개방 부분들의 합집합은 주입될 표면의 전체를 포함한다. 마스크들의 패터닝된 부분들은 고 농도로 도핑된 영역들의 원하는 패턴을 생성하기 위해 결합된다.
Description
본 출원은 2014년 2월 12일 출원된 U.S. 가특허 출원 일련 번호. 61/938,904 및 2015년 2월 9일에 출원된 U.S. 특허 출원 일련 번호. 14/616,907의 우선권을 주장하고, 이들의 개시들은 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합된다.
기술분야
본 발명의 실시예들은 솔라 셀들로 도펀트들을 주입하기 위한 방법들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 선택적 에미터 표면을 생성하는 방법들에 관한 것이다.
반도체 작업물들은 흔히 희망하는 전도성을 생성하기 위해서 도펀트 종들로 주입된다. 예를 들어, 솔라 셀들은 에미터 영역(emitter region)을 생성하기 위해서 도펀트 종들로 주입될 수 있다. 이 주입은 여러 가지 상이한 메커니즘들을 이용하여 수행될 수 있다. 에미터 영역의 생성은 솔라 셀내 p-n 접합의 형성을 허용한다. 광이 솔라 셀들에 부딪칠 때, 전자들이 에너지를 얻어서, 전자-홀 쌍들을 생성한다. 입사 광으로부터의 에너지에 의해 생성되는 소수 캐리어들은 솔라 셀내 p-n 접합을 가로질러 스윕(sweep)된다. 이것이 외부 부하에 전력을 공급하는데 사용될 수 있는 전류를 생성한다.
일부 실시예들에서, 작업물의 한쪽 표면은 전체, 또는 실질적으로 전체 표면이 제 1 의 농도 도펀트를 갖도록 도핑된다. 해당 표면의 일부분들은 금속 컨택들이 부착될 수 있는 영역들을 생성하기 위해 더 고 농도로 도핑된다. 일부 실시예들에서, 이 구성은 선택적 에미터 솔라 셀을 생성하기 위해 사용된다. 이 구성에서, 금속 컨택들 아래의 작업물은 금속 컨택들을 소수 캐리어들로부터 차폐(shield)하기 위해 그리고 양호한 컨택 저항을 보증하기 위해 고 농도로 도핑된다. 저 농도로 도핑된 나머지 표면은 소수 캐리어들의 오거 재결합(Auger recombination)을 최소화한다.
이온 주입은 복수개의 주입들을 이용하여 이 선택적 에미터 표면을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 더 고 농도로 도핑 영역들을 가지면서 저 농도로 도핑된 표면을 갖는 작업물을 효율적으로 생성하는 이온 주입 방법이 유익할 것이다.
더 고 농도로 도핑된 영역들을 가지며 저 농도로 도핑된 표면을 갖는 작업물을 생성하기 위해 연쇄 패터닝된 이온 주입(chained patterned ion implant)이 수행되는 솔라 셀 프로세싱 방법이 개시된다. 이 구성은 예컨대, 선택적 에미터 솔라 셀들을 위한 다양한 실시예들에서 사용될 수 있다. 추가적으로, 이 원하는 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있는 다양한 마스크 세트들이 또한 개시된다. 상기 마스크 세트는 개방 부분 및 패터닝된 부분을 갖는 하나 이상의 마스크들을 포함할 수 있고, 상기 마스크들의 개방부분들의 합집합은 주입될 표면의 전체를 포함한다. 상기 마스크들의 패터닝된 부분들은 고 농도로 도핑된 영역들의 원하는 패턴을 생성하기 위해 결합된다.
일 실시예에서, 작업물을 프로세스 하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 더 고 농도로 도핑된 영역들의 패턴을 갖는 저 농도로 도핑된 표면을 생성하기 위해 상기 작업물의 표면으로 복수개의 패터닝된 이온 주입들을 수행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 상기 복수개의 패터닝된 이온 주입들은 상기 복수개의 패터닝된 이온 주입들을 수행하기 위해 사용되는 주입 장치의 진공을 중단하지 않고서 수행된다. 어떤 실시예들에서, 상기 수행하는 단계는 제 1 마스크를 이용하여 상기 작업물로 이온들을 주입하고 그리고 상기 제 1 마스크와 상이한 제 2 마스크를 이용하여 이온들을 상기 작업물로 주입하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 마스크 및 상기 제 2 마스크 각각은 이온들이 통과할 수 있는 개방 부분을 포함하고 상기 제 1 마스크 및 상기 제 2 마스크 중 적어도 하나는 패터닝된 부분을 포함하고, 및 상기 제 1 마스크의 개방 부분 및 상기 제 2 마스크의 개방 부분의 합집합은 상기 작업물의 표면 전체를 포함한다. 추가 실시예에서, 상기 표면의 전체는 상기 개방 부분들을 통과하는 이온들에 의해 저 농도로 도핑되고, 상기 더 고 농도로 도핑된 영역들은 상기 패터닝된 부분들을 통과하는 이온들에 의해 형성된다.
다른 실시예에서, 작업물의 표면을 주입하기 위한 마스크 세트가 개시된다. 상기 마스크 세트의 각각의 마스크는 개방 부분을 포함하고, 상기 마스크 세트내 적어도 하나의 마스크는 패터닝된 부분을 포함하고, 상기 작업물이 상기 마스크 세트의 각각의 마스크를 이용하여 주입된 후에, 상기 작업물의 표면의 전체는 저 농도로 도핑되고, 더 고 농도로 도핑된 영역들의 패턴이 상기 작업물의 표면상에 형성된다. 어떤 실시예들에서, 상기 마스크 세트는 정확하게 두개의 마스크들을 포함한다. 추가 실시예들에서, 상기 정확하게 두개의 마스크들의 각각의 개방 부분의 합집합은 상기 작업물의 표면의 전체를 포함한다.
다른 실시예에서, 작업물을 프로세스 하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 마스크를 이용하여 상기 작업물의 표면으로 제 1 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계로서, 상기 마스크는 개방 부분 및 패터닝된 부분을 갖는, 상기 제 1 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계; 상기 제 1 패터닝된 이온 주입을 수행한 후에 상기 마스크와 상기 작업물간의 상대적 움직임을 생성하는 단계; 및 상기 상대적 움직임 후에 상기 마스크를 이용하여 상기 표면으로 제 2 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계,를 포함하되, 상기 제 1 패터닝된 이온 주입 및 제 2 패터닝된 이온 주입 후에, 상기 작업물의 표면의 전체는 저 농도로 도핑되고 및 더 고 농도로 도핑된 영역들의 패턴이 상기 작업물의 표면상에 형성된다. 어떤 실시예들에서, 상기 마스크는 상기 제 1 패터닝된 이온 주입 후에 병진이동되거나, 회전되거나 또는 플립된다(flipped). 어떤 실시예들에서, 상기 작업물은 상기 제 1 패터닝된 이온 주입 후에 회전된다. 추가 실시예에서, 상기 개방 부분 및 상기 패터닝된 부분 각각은 상기 작업물의 표면적의 50%를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 마스크의 회전 또는 플립이 상보적인 마스크를 형성하도록 상기 개방 부분 및 상기 패터닝된 부분이 대칭적으로 배열되고, 상기 마스크의 개방 부분 및 상기 상보적인 마스크의 개방 부분의 합집합은 상기 작업물의 표면의 전체를 포함한다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 참조로서 본원에 통합된 첨부 도면들에 도면번호가 제공된다.
도면들 1a 및 1b는 솔라 셀을 위한 선택적 에미터 표면들을 위해 사용되는 두개의 공통 구성들을 도시한다;
도 2는 제 1 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다;
도 3은 제 2 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다;
도 4는 제 3 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다;
도 5는 제 4 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다; 및
도 6은 제 5 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다.
도면들 1a 및 1b는 솔라 셀을 위한 선택적 에미터 표면들을 위해 사용되는 두개의 공통 구성들을 도시한다;
도 2는 제 1 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다;
도 3은 제 2 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다;
도 4는 제 3 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다;
도 5는 제 4 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다; 및
도 6은 제 5 실시예에 따른 마스크 세트를 도시한다.
상기에서 설명된 것처럼, 어떤 유형들의 솔라 셀들, 예컨대 한정되는 것은 아니지만 선택적 에미터 솔라 셀들은 더 고 농도로 도핑된 영역들을 포함하는 저 농도로 도핑된 표면을 생성함으로써 제조된다. 이들 더 고 농도로 도핑된 영역들은 후속하는 프로세싱 단계 동안에 금속 컨택들을 접속하기 위해 사용될 수 있다. 작업물 위의 이 패턴은 선택적 에미터 표면을 나타낼 수 있다.
이온 주입은 이 선택적 에미터 표면을 생성하기 위해 유익하게 사용될 수 있다. 하나 이상의 도펀트 종들이 저 농도로 도핑된 표면을 생성하기 위해 작업물로 주입될 수 있다. 추가의 도펀트 종들이 고 농도로 도핑된 선택적 에미터 영역들을 생성하기 위해 이 저 농도로 도핑된 표면의 특정 부분들로 주입될 수 있다.
이온 주입을 수행하기 위해 사용되는 장치는 본 개시에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 빔 라인 이온 주입기(beam line ion implanter)가 사용될 수 있다. 빔 라인 이온 주입기는 이온 빔을 생성하는 이온 소스를 갖는다. 이 이온 빔은 작업물로 향한다. 일부 실시예들에서, 이온 빔은 단지 희망하는 질량/전하의 이온들이 작업물 쪽으로 향하도록 질량 분석된다. 다른 실시예들에서, 이온 빔은 질량 분석되지 않고, 작업물을 주입하기 위해 모든 이온들이 허용된다. 이온 빔 에너지는 희망하는대로 이온 빔을 가속 또는 감속시키는 역할을 하는 이온 빔의 경로내 전극들의 사용을 통하여 제어될 수 있다. 이온 빔은 이온 빔의 폭이 그것의 높이보다 훨씬 더 큰 리본 빔의 형태에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 이온 빔은 스팟 빔 또는 스캔되는 이온 빔일 수 있다. 이온 소스는 버나스(Bernas) 이온 소스일 수 있거나, 또는 희망하는 이온들을 생성하기 위해 유도성(inductive) 또는 정전용량성(capacitive) 커플링을 사용할 수 있다.
다른 실시예에서, 장치는 플라즈마 챔버일 수 있고, 작업물은 플라즈마가 생성되는 동일한 챔버내에 배치된다. 플라즈마는 비록 다른 기술들도 가능하지만 RF 소스를 이용하여 생성될 수 있다. 그런다음 작업물은 작업물에 희망하는 이온들을 주입하기 위해 플라즈마내에서부터 작업물쪽으로 이온들을 끌어 당기기 위해 바이어스된다. 다른 유형들의 장치가 이들 이온 주입 프로세스들을 수행하기 위해 또한 사용될 수 있다.
생산성 및 솔라 셀 효율은 진공을 중단하지 않고서 이들 두개 이상의 주입들을 수행함으로써 증가될 수 있다. 진공을 중단하지 않고서 동일한 주입 툴에 수행되는 다수의 이온들 주입들은 “연쇄 주입(chained implant)”으로 지칭될 수 있다. 비용을 줄이는 것 및 생산성 및 솔라 셀 효율을 증가시키는 것에 추가하여, 이 방법은 추가로 도펀트 프로파일(dopant profile)들을 개선할 수 있다. 연쇄 주입들에 솔라 셀 생산 공정에 통합될 수 있는 많은 상이한 방법들이 있다. 이들 프로세스들은 질량 분석되거나, 또는 질량 분석되지 않는 빔-라인 이온 주입기; 플라즈마 챔버, 또는 다른 이온 주입 시스템들에서 수행될 수 있다.
본 프로세스는 각각의 이온 주입들이 마스크를 이용하여 수행되는 두개 이상의 이온 주입들을 포함한다. 마스크를 사용하는 이들 이온 주입들은 본 출원에서 “패터닝된 주입들(patterned implants)”를 나타낸다. 본 출원에서 사용되는, 용어 “마스크(mask)”는 이온 주입동안에 작업물과 접촉하거나 또는 그 근처에 배치될 수 있는 물리적으로 별개의 컴포넌트인 섀도우 마스크(shadow mask) 또는 스텐실 마스크(stencil mask)를 나타낸다. 이와 같이, 본 출원에서 사용되는 용어 “마스크(mask)”는 증착을 통하여 직접 기판상에 형성되는 하드 마스크(hard mask), 또는 작업물에 포토레지스트의 애플리케이션에 의해 형성되는 소프트 마스크(soft mask)를 포함하지 않는다. 이 마스크는 작업물의 부분들이 주입되는 것을 선택적으로 차단하기 위해 사용된다. 본 발명은 선택적 에미터 표면을 생성하기 위한 두개 이상의 패터닝된 주입들의 사용을 설명한다.
도면들 1a 및 1b는 선택적 에미터 표면들을 위해 사용되는 두개의 공통 구성들을 도시한다. 양쪽의 이들 도면들에서, 작업물 (10)의 전체 표면은 제 1 농도로 저 농도로 도핑된다. 도펀트 농도는 이것은 본 개시에 제한되지 않지만, 1E18 /cm3 와 1E20 /cm3사이일 수 있다. 더 고 농도로 도핑된 영역들 (20)은 작업물 (10)의 나머지의 적어도 두배 도펀트 농도일 수 있는 더 높은 레벨로 도핑된다. 이들 더 고 농도로 도핑된 영역들이 선택적 에미터(selective emitter)들이다. 도 1a는 더 고 농도로 도핑된 영역들 (20), 또는 선택적 에미터들이 복수개의 슬롯들 또는 스트라이프(stripe)들을 포함하는 실시예를 도시한다. 도 1b는 더 고 농도로 도핑된 영역들 (20)은 점(dot)들 또는 원형의 영역들의 패턴을 포함하는 실시예를 도시한다. 물론, 다른 구성들의 선택적 에미터들이 가능하고 본 발명의 범위내이다. 이들 도면들 뿐만 아니라 도면들 2-6의 실시예들은 예시적인 목적이다. 작업물 (10) 및 마스크들은 이들 도면들에 도시된 것보다 더 많은 점들 또는 스트라이프들을 가질 수 있다. 따라서, 이들 도면들은 다양한 실시예들의 전형적인 사례이고 본 개시는 단지 이들 실시예들 또는 도면들에 제한되지 않는다.
마스크 세트(mask set)는 이온 빔의 소스와 작업물 사이에 마스크를 도입함으로써 희망하는 선택적 에미터 표면을 생성하기 위해 사용된다. 마스크 세트는 복수개의 연쇄 패터닝된 주입들을 형성하기 위해 사용되는 하나 이상의 마스크들이다. 각각의 마스크는 개방 부분을 포함하고 패터닝된 부분을 선택적으로 포함할 수 있다. 패터닝된 부분은 도면들 1a-1b에 도시된 선택적 에미터들을 나타낼 수 있는 더 고 농도로 도핑된 영역들 (20)에 해당되는 개구들을 포함하는 블로킹 재료를 가진다. 개방 부분은 임의의 블로킹 재료가 없는 부분이이서, 이온들이 개방 부분의 전체를 통과하는 것이 자유롭다.
일부 실시예들에서, 두개의 마스크들은 마스크 세트를 구성한다. 이들 실시예들에서, 개방 부분들의 합집합(union)이 주입될 표면의 전체를 구성한다는 점에서 두개의 마스크들의 개방 부분들은 상보적(complementary)이다. 유사하게, 패터닝된 부분들의 합집합이 주입될 선택적 에미터들의 패턴을 포함한다는 점에서 패터닝된 부분들은 상보적이다. 다른식으로 말하면, 마스크 세트가 연쇄 주입을 수행하기 위해 사용된 때, 그 결과는 도면들 1a-1b에 도시된 패턴과 같은 더 고 농도로 도핑된 영역들 (20)을 갖는 저 농도로 도핑된 표면이다.
마스크 세트를 구성하는 두개의 마스크들은 많은 방식들로 구성될 수 있다. 도 2는 제 1 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 제 1 마스크 (100)는 작업물 (120)의 전부는 아니지만 대부분을 노출시키는 개방 부분 (101)을 포함한다. 그러나, 제 1 마스크 (100)는 패터닝된 부분을 가지지 않는다. 상보적인 제 2 마스크 (110)는 작업물 (120)의 바깥쪽 에지들 근처에 배치된 개방 부분들 (111,112)을 포함한다. 상보적인 제 2 마스크 (110)는 또한 선택적 에미터 패턴을 생성하는 패터닝된 부분 (113)을 포함한다. 이온 주입이 제 1 마스크(100)를 이용하여 수행될 때, 작업물 (120)의 대부분은 작업물 (120)의 에지들을 따라서의 좁은 영역들을 제외하고는 균일한 제 1 도우즈가 수용된다. 상보적인 제 2 마스크 (110)을 이용하는 이온 주입은 제 1 이온 주입동안에 주입되지 않았던 작업물(120)의 바깥쪽 좁은 영역들에 동일한 제 1 도우즈를 제공한다. 따라서, 개방 부분 (101) 및 개방 부분들 (111,112)의 합집합은 작업물 (120)의 전체를 포함한다. 추가하여, 제 2 패터닝된 주입은 작업물 (120)의 나머지 표면보다 고 농도 도우즈를 갖는 슬롯들의 패턴을 생성하기 위해 패터닝된 부분 (113)으로 추가 이온들을 제공한다. 이 마스크 세트는 도 1a에 도시된 선택적 에미터 표면을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 제 1 마스크 (100)가 패터닝된 부분을 갖지 않는 제 1 구성을 보여준다. 그러나, 이는 또한 다른 방식들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 마스크 (100)는 두개의 변들 중 하나상에 작업물 (120)의 에지까지 쭉 연장되는 개방 부분 (101)을 가질 수 있다. 이 방법에서, 상보적인 제 2 마스크 (110)는 패터닝된 부분 (113)의 단지 일 측면상에 개방 부분 (112)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 마스크 (100)의 개방 부분은 작업물 (120)의 왼쪽 에지를 너머 연장될 수 있다. 이 실시예에서, 상보적인 제 2 마스크 (110)의 개방 부분 (112)은 패터닝된 부분 (113)의 우측상에만 배치될 것이고, 개방 부분 (111)은 배제될 것이다.
물론, 마스크들 중 하나가 단지 개방 부분을 가질 수 있는 다른 실시예들이 있다. 도 3 은 제 1 마스크 (200)가 스페이서 (203)에 의해 분리된 두개의 개방 부분들 (201,202)을 포함하는 다른 실시예를 도시한다. 제 2 마스크 (210)는 두개의 패터닝된 부분들 (211,212)를 포함하고 작은 개방 부분 (213)이 이들 두개의 패터닝된 부분들 (211,212)사이에 배치된다. 또 다시, 두개의 개방 부분들 (201,202) 및 작은 개방 부분 (213)의 합집합은 작업물 (120)의 표면의 전체를 포함한다.
도 4 는 제 1 마스크 (300)가 차단되는 단지 작은 영역 (302)을 갖는 개방 부분 (301)을 포함하는 다른 실시예를 포함한다. 제 2 마스크 (310)는 제 1 마스크 (300)의 작은 영역 (302)과 동일한 공간에 존재하는 작은 개방 부분 (311)을 포함한다. 제 2 마스크 (310)의 나머지 부분은 도 1a의 선택적 에미터 패턴을 생성하는 패터닝된 부분 (312)을 구성한다.
도면들 2-4는 두개의 마스크들이 선택적 에미터 표면을 생성하기 위해 사용되는 실시예들을 도시한다. 각각의 이들 도면들은 마스크들 중 하나가 단지 하나 이상의 개방 부분들 포함하는 반면, 제 2 마스크는 적어도 하나의 개방 부분 및 적어도 하나의 패터닝된 부분을 포함하는 실시예를 개시한다. 도면들 2-4에 도시된 각각의 실시예들은 슬롯 (도 1a 참조)의 형상에 선택적 에미터를 생성하기 위해 사용되지만, 본 개시는 그에 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 2의 상보적인 제 2 마스크 (110)내 또는 도 4 에 제 2 마스크 (310)내 슬롯들은 도 1b에 도시된 패턴을 생성하기 위해 원형의 개구들로 교체될 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 두개의 마스크들은 개방 부분 및 패터닝된 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5 는 제 1 마스크 (400)가 큰 개방 부분 (401) 및 단일 원형의 개구를 포함하는 작은 패터닝된 부분 (402)를 포함하는 실시예를 도시한다. 그러나, 작은 패터닝된 부분 (402)은 임의 개수의 개구들을 포함할 수 있고 도 5 에 도시된 구성에 제한되지 않는다. 상보적인 제 2 마스크 (410)는 큰 패터닝된 부분 (411), 및 제 1 마스크 (400)의 작은 패터닝된 부분 (402)과 동일한 위치에 배치된 작은 개방 부분 (412)을 포함한다. 또 다시, 큰 개방 부분들 (401) 및 작은 개방 부분 (412)의 합집합은 작업물 (120)의 표면의 전체를 포함한다.
물론, 다른 구성들도 또한 가능하다. 예를 들어, 제 1 마스크 (400)의 작은 패터닝된 부분 (402) 은 작업물 (120)의 표면의 더 큰 퍼센티지를 포함하기 위해 확대될 수 있다. 이 시나리오에서, 큰 개방 부분 (401) 및 작은 개방 부분 (412)의 합집합이 작업물 (120)의 표면의 전체를 포함하도록 상보적인 제 2 마스크 (410)의 작은 개방 부분 (412)도 또한 동일한 양만큼 확장될 것이다.
도 6 은 제 1 마스크 (500) 및 제 2 마스크 (510)는 주입들 사이에 작업물 (120)에 대하여 단순히 회전되거나 또는 플립되는(flipped) 동일한 마스크일 수 있는 특별한 실시예를 도시한다. 제 1 마스크 (500)는 우측에 개방 부분 (501) 및 좌측에 패터닝된 부분 (502)을 갖고, 각각의 부분은 작업물 (120)의 총 표면적의 50%를 포함한다. 제 2 마스크 (510)는 좌측에 개방 부분 (511) 및 우측에 패터닝된 부분 (512)을 갖고, 각각의 부분은 하지의 작업물의 총 표면적의 50%를 포함한다. 제 1 마스크 (500)를 시계방향으로 180° 회전시킴으로써, 제 2 마스크 (510)가 생성된다. 따라서, 이 실시예에서, 연쇄 주입은 두개의 상이한 방식들로 달성될 수 있다. 첫번째는, 도 6 에 도시된 구성들을 갖는 두개의 상이한 마스크들이 두개의 연쇄 패터닝된 주입들에 사용될 수 있다. 두번째, 제 1 주입은 제 1 마스크(500)를 이용하여 수행될 수 있다. 이 주입이 완료된 후에, 제 1 마스크 (500)는 작업물 (120)에 대하여 180° 회전될 수 있고, 제 2 연쇄 패터닝된 주입은 제 1 마스크가 회전된 후에 제 1 마스크(500)를 이용하여 수행될 수 있다. 이 실시예에서, 연쇄 주입을 수행하기 위해 사용되는 마스크 세트는 두개의 상이한 방위들에서 사용되는 단일 마스크를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 마스크 (500)는 정지상태를 유지할 수 있고, 작업물 (120)이 회전될 수 있다. 따라서, 두개의 연쇄 주입들은 마스크와 작업물 (120) 간에 상대적 움직임을 생성함으로써 단일 마스크를 이용하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 마스크 (500)는 제 2 마스크 (510)를 생성하기 위해 두개의 주입들 사이에서 플립되거나 또는 회전될 수 있다. 제 2 실시예에서, 작업물 (120)이 두개의 주입들 사이에 회전될 수 있다.
물론, 도 6에 제 1 마스크 (500) 및 제 2 마스크 (510)의 패터닝된 부분들을 포함하는 슬롯들은 도 1b의 선택적 에미터 표면을 생성하기 위해 원형 개구들로 교체될 수 있다. 추가하여, 도 6 은 하나의 마스크가 사용될 수 있는 하나의 특별한 구성을 도시하지만, 다른 이런 실시예들이 있다. 예를 들어, 개방 및 패터닝된 부분들이 수평으로 배향될 수 있고, 한 부분은 상부 절반(top half)에 있고 다른 부분은 하부 절반(bottom half)에 있다. 대안적으로, 두개의 절반들이 대각선으로 나누어질 수 있다. 사실은, 개방 부분 및 패터닝된 부분이 각각 50% 이고, 마스크의 회전 또는 플립이 상보적인 마스크를 생성하도록 대칭적으로 배열된 임의의 구성이 사용될 수 있다.
더욱이, 도 6 은 두개의 같은 (하지만 회전되는) 마스크들이 사용될 수 있는 구성을 도시하지만, 도 6의 배열에 유사하지만 두개의 상이한 마스크들을 사용하는 다른 실시예들이 있다. 예를 들어, 제 1 마스크 (500)의 개방 부분이 작업물 (120)의 표면의 50% 초과를 포함하기 위해 확대될 수 있다. 이 실시예에서, 제 2 마스크 (510)의 개방 부분은 두개의 마스크들의 개방 부분들의 합집합이 작업물의 표면의 전체를 포함하도록 동일한 양만큼 축소될 것이다.
각각의 상기의 실시예들에서, 더 고 농도로 도핑된 영역들을 갖는 균일한 저 농도로 도핑된 표면을 달성하기 위해서, 각각의 두개의 연쇄 패터닝된 주입들에서 동일한 도펀트 종들, 도펀트 에너지, 및 도펀트 도우즈를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 그러나, 예컨대 개방 부분이 도 2 및 4의 구성들을 포함하여 하나의 마스크에 의해 지배적으로 제공되는 일부 실시예들에서는, 상이한 도펀트 도우즈들을 이용하여 두개의 연쇄 주입들을 수행하는 것이 수락할만 할 수 있다는 것에 또한 주목되어야 한다.
따라서, 두개의 연쇄 패터닝된 주입들을 수행하는 방법이 마스크 세트를 이용하여 개시되고, 이들 두개의 패터닝된 주입들의 결과는 선택적 에미터들로서 역할을 할 수 있는 더 고 농도로 도핑된 영역들을 갖는 균일하게 또는 거의 균일하게 저 농도로 도핑된 표면을 갖는 작업물이다. 상기에서 설명된 것 처럼, 이들 주입들은 이온 주입 장치내에서 진공을 중단하지 않고서 수행될 수 있다.
추가하여, 마스크 세트가 설명된다. 작업물이 마스크 세트의 각각의 마스크를 이용하여 패터닝된 주입을 따른 후에, 작업물은 선택적 에미터들로서 역할을 할 수 있는 더 고 농도로 도핑된 영역들을 갖는 저 농도로 도핑된 표면을 포함한다.
앞서서 개시에는 두개의 마스크들, 또는 주입들간에 회전되거나 또는 플립되는 하나의 마스크를 포함하는 연쇄 패터닝된 주입을 설명되었다. 그러나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 세개 또는 그 이상 마스크들이 개시된 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 상기에서 설명된 것 처럼, 모든 이들 마스크들의 개방 부분들의 합집합은 주입될 작업물의 표면의 전체를 포함한다. 이는 각각의 마스크에, 또는 단지 서브셋의 마스크들에 개방 부분을 가짐으로써 달성될 수 있다. 이 서브셋은 적어도 두개의 마스크들일 수 있거나 또는 주입들 사이에 병진이동되거나, 회전되거나 또는 플립되는 단일 마스크일 수 있다. 유사하게, 패터닝된 부분은 모든 마스크들상에, 또는 그것의 임의의 서브셋상에 존재할 수 있다.
세개 또는 그 이상 마스크들이 사용될 때, 폐쇄된 부분이 하나 이상의 마스크들상에 포함될 수 있다. 폐쇄된 부분은 어떤 개구들도 없는 영역으로서 어떤 이온들도 통과할 수 없다. 일 실시예에서, 각각의 세개의 마스크들은 패터닝된 부분, 폐쇄된 부분 및 개방 부분을 갖는다. 다른 실시예에서, 단지 두개의 마스크들이 개방 부분을 가지지만, 제 3 마스크는 단지 패터닝된 부분을 포함한다. 이 실시예에서, 개방 부분을 갖는 두개의 마스크들은 패터닝된 부분을 가질 수 있거나 또는 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제 1 마스크는 영역의 60%를 포함하는 개방 부분 및 나머지 영역을 포함하는 폐쇄된 부분일 수 있다. 제 2 마스크는 영역의 40%를 포함하는 개방 부분일 수 있어서, 이들 두개의 개방 부분들의 합집합은 주입되는 작업물의 표면의 전체를 포함한다. 이 실시예에서, 제 3 마스크는 전체 표면을 포함하는 패터닝된 부분일 수 있다. 물론, 마스크 세트의 각각의 마스크들의 개방 부분들의 합집합이 주입될 작업물의 표면의 전체를 포함하는 더 많은 실시예들이 쉽게 달성할 수 있다.
상기의 개시에서 개방 부분들의 합집합(union)이 표면의 전체를 포함한다고 나타내지만, 어구 “표면의 전체(the entirety of the surface)” includes 표면의 전체, 뿐만 아니라 거의 표면의 전체를 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 전혀 임의의 작은 영역들, 예컨대 작업물의 하나 이상의 코너들을 전혀 도핑하지 않은 것이 수락될 수 있다. 어구 “표면의 전체”는 이들 실시예들 또한 아우르는 것으로 의도된다.
본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 의해 그 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에 기술된 이러한 실시예들에 더하여, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 변형들이 당업자들에게 전술한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해질 것이다. 그러므로, 그러한 다른 실시예들 및 변경들은 본 발명의 개시된 범위 내에 들어가도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 제시되는 청구항들은 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명의 완전한 폭 효과와 사상의 관점에서 이해되어야 할 것이다.
Claims (15)
- 작업물(workpiece)의 표면으로 이온들을 주입하는 방법에 있어서,
더 고 농도로(heavily) 도핑된 영역들의 패턴을 갖는 저 농도로(lightly) 도핑된 표면을 생성하기 위해 상기 작업물의 표면으로 복수개의 패터닝된 이온 주입들을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 수행하는 단계는,
제 1 마스크를 이용하여 상기 작업물로 이온들을 주입하고 그리고 상기 제 1 마스크와 상이한 제 2 마스크를 이용하여 이온들을 상기 작업물로 주입하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 마스크 및 상기 제 2 마스크 각각은 이온들이 통과할 수 있는 개방 부분을 포함하고, 상기 제 1 마스크 및 상기 제 2 마스크 중 적어도 하나는 패터닝된 부분(patterned portion)을 포함하고, 및
상기 제 1 마스크의 개방 부분과 상기 제 2 마스크의 개방 부분은 상보적(complementary)이며 상기 제 1 마스크의 개방 부분 및 상기 제 2 마스크의 개방 부분의 합집합(union)은 상기 작업물의 표면의 전체를 포함하는, 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 패터닝된 이온 주입들은 상기 복수개의 패터닝된 이온 주입들을 수행하기 위해 사용되는 주입 장치의 진공을 중단하지 않고서 수행되는, 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 마스크만이 상기 패터닝된 부분을 포함하는, 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 마스크는 상기 패터닝된 부분을 포함하고, 상기 제 1 마스크는 상기 패터닝된 부분을 포함하고, 상기 제 1 마스크의 패터닝된 부분과 상기 제 2 마스크의 패터닝된 부분은 상보적인, 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 표면의 전체는 상기 개방 부분을 통과하는 이온들에 의해 저 농도로 도핑되고, 상기 더 고 농도로 도핑된 영역들은 상기 패터닝된 부분을 통과하는 이온들에 의해 형성되는, 방법.
- 작업물의 표면을 주입하기 위한 마스크 세트(mask set)로서, 상기 마스크 세트는 정확하게 2개의 마스크를 포함하고, 상기 마스크 세트의 각각의 마스크는 개방 부분을 포함하고, 상기 마스크 세트내 적어도 하나의 마스크는 패터닝된 부분을 포함하고, 상기 작업물이 상기 마스크 세트의 각각의 마스크를 이용하여 주입된 후에, 상기 작업물의 표면의 전체는 저 농도로 도핑되고, 더 고 농도로 도핑된 영역들의 패턴이 상기 작업물의 표면 상에 형성되고, 상기 정확하게 2개의 마스크의 각각의 개방 부분은 상보적이며 상기 정확하게 2개의 마스크의 각각의 상기 개방 부분의 합집합은 상기 작업물의 상기 표면의 전체를 포함하는, 마스크 세트.
- 청구항 6에 있어서, 상기 패터닝된 부분은 복수개의 슬롯들을 포함하는, 마스크 세트.
- 청구항 6에 있어서, 상기 패터닝된 부분은 복수의 점(dot)들을 포함하는, 마스크 세트.
- 청구항 6에 있어서, 정확하게 상기 2개의 마스크들 중 단지 하나만 패터닝된 부분을 포함하는, 마스크 세트.
- 청구항 6에 있어서, 상기 표면의 전체는 상기 개방 부분들을 통과하는 이온들에 의해 저 농도로 도핑되고, 상기 더 고 농도로 도핑된 영역들은 상기 패터닝된 부분들을 통과하는 이온들에 의해 형성되는, 마스크 세트.
- 작업물(workpiece)의 표면으로 이온들을 주입하는 방법에 있어서,
마스크를 이용하여 상기 작업물의 표면으로 제 1 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계로서, 상기 마스크는 개방 부분 및 패터닝된 부분을 갖고, 이온들은 상기 제 1 패터닝된 이온 주입 동안에 상기 개방 부분 및 상기 패터닝된 부분을 통과하여, 상기 작업물에 주입되는, 상기 제 1 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계;
상기 제 1 패터닝된 이온 주입을 수행한 후에 상기 마스크와 상기 작업물 간의 상대적 움직임을 생성하는 단계; 및
상기 상대적 움직임 후에 상기 마스크를 이용하여 상기 표면으로 제 2 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계로서, 이온들은 상기 제 2 패터닝된 이온 주입 동안에 상기 개방 부분 및 상기 패터닝된 부분을 통과하여 상기 작업물에 주입되는, 상기 제 2 패터닝된 이온 주입을 수행하는 단계;를 포함하되,
상기 제 1 패터닝된 이온 주입 및 제 2 패터닝된 이온 주입 후에, 상기 작업물의 표면의 전체는 저 농도로 도핑되고 및 더 고 농도로 도핑된 영역들의 패턴이 상기 작업물의 표면상에 형성되고,
상기 마스크의 회전 또는 플립(flipping)이 상보적인 마스크(complementary mask)를 형성하도록 상기 개방 부분 및 상기 패터닝된 부분이 대칭적으로 배열되고, 상기 마스크의 개방 부분 및 상기 상보적인 마스크의 개방 부분의 합집합은 상기 작업물의 표면의 전체를 포함하는, 방법. - 청구항 11에 있어서, 상기 마스크는 상기 제 1 패터닝된 이온 주입 후에 병진이동되거나, 회전되거나 또는 플립되는(flipped), 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 작업물은 상기 제 1 패터닝된 이온 주입 후에 회전되는, 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 개방 부분 및 상기 패터닝된 부분 각각은 상기 작업물의 표면적의 50%를 포함하는, 방법.
- 삭제
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