KR19980080091A - 비결정화 영역 설정 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
반도체 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 비결정 상태로 변환되는 영역을 정확하게 결정하는 방법으로서, 결정과 비결정 경계에서의 불순물 농도가 파라미터 C 로서 취해진다.
이온 주입 시뮬레이터에 의해서 획득된 주입 이온 농도를 파라미터 Cα 로 분할하여 획득된 값은 비결정화율 파라미터로서 정의되고, 이 비결정화율 파라미터가 1 또는 그 이상인 영역은 비결정 상태로 변환된 영역이 되는 것으로 취해진다.
Description
본 발명은 반도체 장치 제조 공정용 컴퓨터 시뮬레이션법에 관한 것으로, 특히, 비결정 상태로 변환되는 영역을 설정하는 방법에 관한 것이다.
예를들면, LSI 등과 같은 반도체 장치 제조 방법을 공정 시뮬레이터에 의해서 최적화를 실행해왔다.
이 경우, 상기 공정 시뮬레이터는 이온 주입 공정 또는 확산 공정과 같은 반도체 장치 제조 공정에 대해서 컴퓨터를 이용하여 계산을 하여, 장치의 내부 불순물 프로파일등의 물리량 및 형태를 예측한다.
반도체 장치가 최상의 전기 특성을 나타내도록 공정 시뮬레이터를 이용함으로서 공정이 최적화되는 경우, 예를 들어 LSI 장치와 같은 반도체 장치를 실질적으로 제조한 원형과 비교하여 비용 및 소요 시간을 크게 감소시키는 것이 가능하다.
반도체 장치의 내부 물리량이 공정 시뮬레이터에 의해서 계산되기 때문에, 반도체 내의 불순물의 작용을 분석하는 것이 가능하다.
공정 시뮬레이터의 상세한 설명은 1990 년 4 월 20 일에 발행된 Dan Ryo 에 의해서 편집된 공정 장치 시뮬레이션 기술(상교 도쇼에 의해서 출판됨) 의 페이지 18 내지 79 에 기재되어 있다.
확산 공정을 계산하는데 이용되는 확산 시뮬레이션에서, 반도체내에서의 불순물의 작용을 표현한 각 불순물에 대한 확산 등식을 풀 필요가 있다.
이온 주입때문에 발생하는 내부 격자 실리콘에서 및 홀등에서의 포인트 결함은 주입된 이온과 상호 작용하여 불순물의 확산을 가속화시키는 것이, 1993 년 7 월에 발행된 IEEE Transactions on Electron Devices Vo. 40 의 페이지 1215 내지 1222 에 H. Hane 과 H. Matsumoto 에 의한 이온 주입후 단시간 어닐링한 보론에 대한 모델 로 개시되어 있고, 컴퓨터를 이용하여 이런 형태의 현상을 계산하기 위해서는, 이온 주입 때문에 발생하는 내부 격자 실리콘 및 홀의 포인트 결함에 대한 확산 등식을 동시에 풀필요가 있다.
이온 주입이 다수의 포인트 결함을 발생시키는 영역에서는, 격자 구조의 컬랩스 (collaps) 때문에, 비결정 상태로의 변화가 생긴다.
비결정 상태로 변화된 영역에서는, 불순물의 초기 조건 및 포인트 결함등이 결정체 영역과 상이하기 때문에, 불순물 확산의 정확한 시뮬레이션을 성취하기 위해서는, 비결정 상태로의 변화가 발생하는 영역을 정확하게 설정할 필요가 있다.
종래에는, H, Cerva 및 G. Holber 에 의해서 (Journal of Electrochemical Society, Vol. 139, No. 12, p 3631-3638, 1992 년 12 월) 포인트 결함 밀도 계산과, 이온 주입 실리콘의 비결정 영역의 전송 전자 마이크로스코프 교차부의 비교 에 공지된 바와 같이, 이온주입때문에 발생하는 포인트 결함 밀도를 이용하여 비결정화 영역을 설정하는 방법이 이용되었다.
이 방법에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 이온 주입 때문에 발생하는 포인트 결함 밀도 (21) 가 일부 밀도 (Da) 또는 그 이상인, 영역이 비결정 영역이 된 영역으로 취해졌다.
종래 기술을 이용하면, 비결정화 영역 설정의 정확도를 향상시키는 것은 곤란하다.
이온 주입 때문에 발생하는 포인트 결함 밀도가 비결정화 영역을 설정하는데 이용되기 때문이다.
포인트 결함 밀도의 정확한 측정이 곤란하기 때문에, 그의 정확한 값을 인지한다는 것은 곤란하고, 이것은 이온 주입 시뮬레이션에 의해서 설정될 필요성을 요구하고, 이온 주입 시뮬레이션은 이온 주입 시뮬레이터 모델 및 파라미터에 크게 의존할 뿐만 아니라 이들 모델이 근사치를 포함하기 때문에 비결정화 영역을 정확하게 설정하는 파라미터를 획득하는 것이 곤란하다.
종래 기술에서의 상술한 문제점의 관점에서, 본 발명의 목적은 이 영역을 정확하게 결정하는 것이 가능한 비결정화 영역 설정 방법을 제공하는데 있다.
도 1 은 본 발명에 따라 비결정화 영역을 설정하는 방법의 제 1 실시예를 개략 형태로 나타낸 도면.
도 2 는 본 발명에 따라 비결정화 영역을 설정하는 방법의 제 2 실시예를 개략 형태로 나타낸 도면.
도 3 은 종래에 이용된 비결정화 영역을 설정하는 방법의 개략 형태를 나타낸 도면.
도 4 는 본 발명에서, 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 비결정화 영역을 설정하는 장치의 제 1 실시예를 나타낸 블록도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 , 31 , 32 : 주입 이온 농도 시뮬레이션
12 : 비결정화 파라미터
33 , 34 : 파라미터 C(i) 에 의해서 각각 분할된 이온 주입 농도 값 R(i)α
35 : 비결정화율 파라미터 Rα
상술한 목적을 성취하기 위해서, 본 발명은 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서, 비결정 영역을 설정하는 방법을 제공하고, 비결정화 영역의 설정 방법에서, 비결정 상태가된 상기 영역은 결정과 비결정 영역 사이에 형성된 계면 (이하 비결정/결정 (a/c) 계면이라함) 에서의 불순물 농도와, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 계산되어 주입된 불순물 이온의 이온 주입 농도사이에 설정되는 관련성을 검출하여 결정된다.
반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서, 비결정화 영역 설정 방법에서, 본 발명은, 파라미터 Cα 로서 비결정/결정 (a/c) 계면에서 불순물 농도를 파라미터 Cα 로서 취하는 단계, 주입된 이온의 이온 주입 농도를 농도컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 결정하는 단계, 파라미터 Cα 에 의해서 분할된 이온 불순물 농도로서 비결정화율 파라미터 Rα를 정의하는 단계, 비결정화율 파라미터 Rα 가 1 또는 그 이상인 영역으로서, 이온 주입시에 비결정 상태로 변환된 영역을 결정하는 단계로 이루어진다.
상술한 이온 주입 조건이 복수개 있지만, 결정과 비결정 경계에서의 불순물 농도는 몇가지 특수 조건에 대해 측정되고, 이들 측정된 값으로부터의 보간법 (interpolation) 또는 보외법 (extrapolation) 이, 각 조건에 관한 상술한 파라미터 Cα 로서 이용되는 값을 예측하는데 이용된다.
불순물의 종류가 상이한 경우를 포함해서, 이온 주입이 수십회 실행되는 경우, 이온 주입의 각각에 대하여 비결정화율 Rα 의 합이 취해지고, 상기 값이 1 또는 그 이상인 영역이 이온주입시 비결정화 영역으로서 취해지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 관련 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은 이온 주입시에 비결정화 영역을 설정하는 방법인 본 발명의 제 1 실시예를 개략 형태로 나타낸 도면이다.
본 실시예에서, 비결정/결정 (a/c) 계면에서의 주입 이온 농도는 이온 종류, 주입이온량, 주입 에너지 및 주입 각도등과 같은 이온 주입 조건의 각각에 대해서 측정되고, 이들 측정된 값은 파라미터 Cα 로서 취해진다.
Cα = C (실질적으로 측정된 비결정/결정 (a/c) 계면에서의 이온 농도값)
많은 이온 주입 조건이 있기 때문에, 요구되는 정확성을 획득하기 위해 필요한 몇가지 이온 주입 조건에 대해서 측정한 후에, 보간법 또는 보외법이 이들 측정된 값에 대해 수행되어 이온 주입 조건의 각각에 대한 파라미터값 Cα 을 예측한다.
다음에, 주입 이온 농도 (C) 시뮬레이션 (11) 은 주입된 이온에 대해 이온 시뮬레이터를 이용하여, 비결정화율 파라미터 Rα의 값을 결정하고, 비결정화 파라미터 Rα 는 상술한 파라미터 Cα 에 의해서 이 주입된 이온 농도를 분할함으로서 획득되어, 비결정화율 파라미터 (12) 로서 정의된다.
다음으로, 상술한 비결정화율 파라미터가 1 또는 그이상인 영역이 비결정 상태로 변환될 영역으로 취해진다.
본 발명에서, 불순물 이온을 기판에 주입하는데는 많은 이온 주입 조건이 있으며, 따라서, 불순물 이온의 농도는 모든 기본적으로 가능한 이온 주입 조건하에서 각각 계산되어야 한다.
따라서, 본 발명에서는, 이온 주입을 위한 다수의 조건중 각 하나에 관련해서, 그의 각 특정 조건중 각 하나에 대한 비결정/결정 (a/c) 계면에서의 불순물 농도값이 사전에 측정되고, 이에따라 측정된 그때 불순물 농도의 각 하나의 값은 적절한 메모리 수단에 저장된다.
비결정화 영역이 결정된 경우, 우선, 특정 조건과 관련된 파라미터 Cα 는 메모리 수단에 저장된 다수의 측정값에 대해 보간법 또는 보외법을 수행함으로서 예측된 값을 이용하여 계산되고, 각각은 상기 조건에 근접한 조건을 갖는다.
본 발명의 상술한 실시예에서, 메모리 수단은 불순물의 농도와 관련한 다수의 상술한 데이터가 목록도어 있는 룩업테이블의 종류가 될 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예를 도 2 를 참조하여 설명한다.
도 2 는 이온 주입시에 비결정 상태로 변환되는 영역을 설정하는 방법인 본 발명의 제 1 실시예를 계략적 형태로 나타낸 도면이다.
이온 주입이 다수회 수행되는 점에서 제 1 실시예와 상이하다.
본 실시예에서는, 이온 주입 조건의 각각에 대응하는 파라미터 C(i) 에 의해서 각각 분할된 이들 주입 농도 값 R(i)α (33 및 34) 인 값 R (i)α (33 및 34) 가 획득된 후에, 주입 이온 농도 C(i) 시뮬레이션 (31 및 32) 의 분포가 이온 주입 시뮬레이터를 이용하여 결정된다.
상술한 등식에서, (i) 는 실행된 복수의 이온 주입중 i 번째 이온 주입에 대응하는 요소를 지시한다.
본 실시예에서, 비결정화율 파라미터 Rα(35) 는 이하 나타낸 바와 같이 R(i)α 의 합으로서 결정되고, 그 값이 1 또는 그 이상인 영역이 비결정 상태로 변환된 영역으로 취해진다.
본 발명의 본 실시예에서, 상술한 바와 같이, 비결정화 영역을 설정하는 방법에서, 상이한 종류의 불순물이 있는 경우를 포함하여, 복수의 이온 주입이 실행되는 경우, 각 이온 주입에 대한 비결정화율의 합이 취해지고, 상기 합이 1 또는 그 이상인 영역은 이온 주입시 비결정 상태로 변환된 영역으로서 결정된다.
한편, 본 발명에서는, 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 비결정화 영역을 설정하는 장치가 존재할 수 있다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 비결정화 영역을 설정하는 장치 (10) 는, 결정과 비결정사이에 형성된 계면 (비결정/결정 (a/c) 계면) 에서 불순물 농도를 측정하여, 측정된 불순물 농도를 파라미터 Cα 로서 결정한 수단 (1), 주입된 불순물 이온의 이온 주입 농도를 컴퓨터를 이용하여 시뮬레이팅하는 수단 (2), 파라미터 Cα 에 의해서 분할된 이온 주입 농도로부터 획득된 비율 값을 계산하여 비결정화율 파라미터 (Rα) 로서 상기 비율을 결정하는 수단 (3), 및 비결정화율 파라미터 Rα 이 1 또는 그이상인 영역을, 이온 주입시에 이온 주입 비결정 상태인 경우 비결정 상태로 변환된 영역으로서 결정하는 수단 (4) 으로 이루어진다.
본 발명의 장치 (10) 는 메모리 수단 (5) 및 CPU 등과 같은 중심 제어 수단 (6) 을 더 구비한다.
본 발명에서 이용된 메모리 수단 (5) 은 복수의 조건들중 특정 조건의 각 하나에서 측정되고, 비결정/결정 (a/c) 계면에 형성된 계면에서의 복수의 불순물 농도를 저장한다.
이상의 상술한 바에 따르면, 비결정 상태로 변환되는 영역을 결정한 경우 정확도가 향상된다. 이를 실행함으로서, 공정 시뮬레이터의 실질적인 무용성이 증가된다.
상술한 효과에 대한 이유는, 결정 비결정 경계에서의 불순물 농도를 파라미터로서 갖기 때문에, 비결정 상태로 변환된 영역은 충분한 정확성을 가지고 이온 시뮬레에터로부터 유도된 주입된 이온 농도를 이용하여 결정된다.
본 발명은 영역을 정확하게 결정하는 것이 가능한 비결정화 영역 설정 방법을 제공하는데 있다.
Claims (7)
- 비결정화 영역을 비결정 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 설정하는 방법으로서, 상기 비결정화 영역은 결정과 비결정 영역사이에 형성된 계면 (비결정/결정 (a/c) 계면) 에서의 불순물 농도와, 상기 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 계산되어 주입된 상기 불순물의 상기 이온의 이온 주입 농도 사이에 설정되는 관련성을 검출함으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 방법.
- 비결정화 영역을 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 설정하는 방법으로서, 결정과 비결정 영역사이에 형성된 계면 (비결정/결정 (a/c) 계면) 에서의 불순물 농도를 파라미터 Cα로서 취하는 단계, 비결정화율 파라미터 Rα 를 상기 파라미터 Cα에 의해서 분할된 상기 이온 주입 농도로서 정의하는 단계, 및 이온 주입시에 비결정 상태로 변환된 상기 영역을 상기 비결정화율 파라미터 Rα 가 1 또는 그 이상인 영역으로서 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 이온 주입에 대한 복수개의 조건으로 이루어지고, 결정과 비결정 영역사이에 형성된 상기 계면에서의 불순물 농도의 값을 상기 복수의 조건중 특정 조건에 대하여 측정하는 단계, 및 상기 측정된 값에 대해 보간법 또는 보외법을 각 조건과 관련하여 실행함으로서 예측된 값을 이용하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 이온 주입에 대한 상기 복수의 조건중 각 하나에 관하여, 결정과 비결정 영역 사이에 형성된 상기 계면 (비결정/결정 (a/c) 계면) 에서의 불순물 농도의 값은, 상기 복수 조건중 특정 조건의 각 하나에 대하여 사전에 측정되고, 이에 따라 측정된 불순물 농도의 상기 값의 각 하나가 적절한 메모리 수단에 정장되고, 비결정화 영역은 특정 조건에 관련한 파라미터 Cα 를 이용하여 결정되고, 상기 메모리 수단에 저장된 상기 복수의 측정된 값에 대해 보간법 및 보외법을 실행함으로서 예측된 값을 이용하여 계산되고, 각각은 상기 조건에 더욱 근접한 조건을 갖는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상이한 종류의 불순물이 있는 경우를 포함해서, 복수의 이온 주입이 실행되는 경우, 각 이온 주입과 관련한 상기 비결정화율 파라미터의 합이 취해지고, 상기 합이 1 또는 그 이상인 영역이 이온 주입시에 비결정 상태로 변환된 영역으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 방법.
- 반도체 장치 제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 비결정화 영역을 설정하는 장치로서, 결정과 비결정 영역사이에 형성된 계면에서의 불순물 농도를 측정하고, 상기 측정된 불순물 농도를 파라미터 Cα 로서 결정하는 수단, 주입된 상기 불순물 이온의 이온 농도를 컴퓨터를 이용하여 시뮬레이팅 하는 수단, 상기 파라미터 Cα 에 의해서 분할되어 상기 이온 주입 농도로부터 획득된 비율값을 계산하고, 상기 비율을 비결정화율 파라미터 Rα 로서 결정하는 수단, 및 상기 비결정화율 파라미터 Rα 가 1 또는 그이상인 영역을, 이온 주입시 이온 주입 비결정 상태인 경우 비결정 상태로 변환된 영역으로서 결정하는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 장치는 복수의 조건중 특정 조건의 각 하나에서 측정된, 결정과 비결정 영역 사이에 형성된 계면 (비결정/결정 (a/c) 계면) 에서의 복수의 불순물 농도를 저장하는 메모리 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비결정화 영역 설정 장치.
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