KR20020010122A - 개선된 어닐링 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 집적 강유전성 디바이스(10) 어닐링 장치 및 방법에서는, 상기 디바이스(10)가 강유전성 상태로 존재할 수 있는 물질의 제 1 층과, 상기 제 1 층 아래에 마이크로브리지 열 검출기 같은 집적 회로를 형성하는 물질의 제 2 층을 포함한다. 상기 방법은 에너지의 펄스를 발생시키는 단계와, 펄스 확장기(200)를 사용하여 시간적으로 상기 펄스를 확장시키는 단계와, 상기 확장된 펄스로 상기 제 1 층을 조사하는 단계를 포함한다. 상기 확장된 펄스의 지속 기간, 파장 및 영향력은 상기 제 1 층의 물질이 상기 집적 회로의 열 제한을 초과하지 않고 강유전성 상태로 어닐링되도록 선택된다. 본 발명은 온도 감지층과 가열될 층을 포함하는 다른 물품을 가열하는데 응용될 수 있다. 상기 펄스의 시간적 폭을 확장시킴으로써, 시간에 걸쳐 상기 온도 감지층에 손상을 주지 않고 상기 제 1 층의 보다 균일한 가열을 보증하는 비율로 에너지가 공급된다.

Description

개선된 어닐링 방법 및 장치{Improvement relating to annealing}
강유전성 물질의 열적 특성을 활용하는 디바이스들의 개발에 대해 현저히 많은 연구가 진행되어 왔다. 일 예는 그 유사 상온(near ambient temperature) 작동으로 인해 주목받고 있는 강유전성 열 검출기의 이차원 어레이들에 기반한 적외선 촬상 카메라들의 개발이다. 적외선 촬상을 위해 사용되는 열적 검출기들은 적외선 방사선의 흡수로 인한 감지 물질의 온도 변화에 기반한다. 강유전성 물질들에서, 이 방사선은 물질의 전기적 성극 작용(polarisation)에 변화를 유발하며, 이는 온도 변화의 크기 검출을 가능하게 한다.
검출기들의 크기를 감소시키기 위해서, 강유전성 물질이 단일 디바이스내의 전자 판독 회로와 조합되어 있는 복합 집적 강유전성 디바이스(combined integrated ferroelectric device)들이 개발되어 왔다. 통상적으로, 이들 디바이스들은 하나 이상의 기부층들상에 또는 위에 스퍼터링되거나, 스핀 코팅되거나 또는 다른 방식으로 증착된 강유전체의 박층을 가진 적층 구조들을 포함하고 있다. 이런 집적 강유전성 디바이스들의 다른 예들은 박막 압전 액츄에이터들과 강유전체램(FeRAM)이다.
강유전성 물질을 활성 회로와 하나의 패키지로 조합하는 것은 분리된 독출회로를 제공하는 것에 비해 보다 소형의 디바이스를 생산할 수 있으며, 산출량을 개선시키고, 비용을 감소시키며, 성능을 향상시킨다. 그러나, 이런 디바이스들의 기본적 문제점은, 상승된 온도에 의해 집적 회로가 손상되거나 파괴되지 않도록 집적 회로와 공존할 수 있는 열 제한(thermal budget)내에서 강유전성 물질들을 증착할 필요가 있다는 것이다. 집적 회로를 450℃ 이상의 온도에 노출시키는 것은 IC 내용물을 가진 칩들/물질들의 프로세싱을 구속하는 것으로 널리 알려져 있으며, 이는 다수의 강유전성층들의 성장 필요 조건과 상충된다.
IR 검출기, 액츄에이터 또는 FeRAM 분야를 위한 연구시, 그리고, 사용시 특히 중요한 강유전성 물질들의 일족은 페로브스카이트이다. 이 일족은 납 스캔듐 탄탈레이트(PST), 납 지르코네이트 티타네이트(PZT), 바륨 스트론튬 티타네이트(BST), 납 티타네이트(PT) 등 같은 물질을 포함한다. 강유전체로서 사용하기 위해서, 상기 물질층은 페로브스카이트상이어야만 한다. 이는 상승된 온도에서 그 상으로 직접적으로 증착되거나, 낮은 온도에서 증착된후, 뒤이어 강유전성 페로브스카이트상으로 어닐링될 수 있다. 저온에서 증착된 층들은 일반적으로 비결정, 피로클로어 또는 기타의 상이며 이는 일반적으로 강유전성을 나타낼 수 없다. 예로서, PST에 대하여, 상기 물질은 페로브스카이트상을 도입하기 위해서는 반드시 450℃를 초과하는 온도에서 증착되어야만 한다. 따라서, 이들 물질들을 페로브스카이트 상으로 직접 증착하는 것은 집적 회로의 온도 제한(temperature budget)과 공존할 수 없다.
베이스층상에 제공된 ROIC를 손상시키지 않고 페로브스카이트상으로 강유전성 물질의 층을 제공하는 한가지 공지된 방식은 저온(즉, 450℃ 미만)에서 비 페로브스카이트상으로 물질을 증착하는 것이다. 그후, 상기 물질은 상기 물질을 그 페로브스카이트상으로 변환하기에 충분하게 상기 층을 가열하도록 레이저를 사용하여 어닐링될 수 있다.
레이저 어닐링의 효과를 이해하기 위해서, 종래의 비냉각식 마이크로브리지형 IR 검출기를 고려한다. 전극 증착 이전에, 상부면으로부터 하향 방향으로 하기의 표 1 과 같이 물질의 층들이 제공되어 있다.
물질 두께 목적
PST 1㎛ 강유전체
Pt 1000Å 저면 전극
Ti 50Å 접합층
SiO2 1000Å 배리어층
Sac 1-2.5㎛ 희생층
SiO2 0.8㎛ 패시베이션/배리어층
ROIC 활성 회로
Si 500㎛ 기판 웨이퍼
ROIC(Read Out Integrated circuitry) 층을 손상시키지 않고 충분히 PST 층을 가열하기 위해서, 레이저 파장은 PST 층내에서 강한 흡수가 발생하도록 선택되어야만 한다. 시간적 펄스폭(temporal width of the pulse)도 유도된 열 웨이브가 상기 층을 통과하여 ROIC층으로 도달하는 것을 방지하기에 충분하게 작아지도록 열 확산 길이가 충분히 짧게 유지되어야 한다. 예로서, 1000Å까지의 상대적으로 얇은 층들에 대하여, 이들 기준들은 상업적으로 가용한 엑시머 레이저들에 의해 충족된다. 이들 레이저들은 자외선 영역(UV)에서 작동하고, 25ns 정도의 짧은 파장들을 갖는다. 펄스들은 단일 샷 또는 수 백 Hz 정도의 느린 반복율 중 어느 하나로서 층으로 전달된다. 248nm의 통상적인 상업적 엑시머 레이저의 파장에서 저온 증착된(페로브스카이트가 아닌) PST의 측정된 반사도는 21%이다. 이는 강한 흡수를 지시하는 것이며, 실험적 데이터로부터 산출된 이 파장에서의 흡수 길이는 19nm이고, 이는 강한 표면 흡수를 지시하는 것이다.
두꺼운 PST 층(1000Å 초과)의 저면에서 충분한 온도를 발생시키기 위해서는 비교적 높은 에너지 밀도의 엑시머 레이저들이 필요하다. 전력을 증가시키는 것은 표면 온도를 증가시킨다. 극도의 표면 가열로 인해 표면 손상, 열악한 결정화 및 결정 품질, 열악한 막의 물리적 일체성 및 휘발성 성분의 증발로 인한 스토이키오메트리의 손실을 유발할 수 있기 때문에, 이는 어닐링될 수 있는 PST의 최대 가능 두께를 1000Å 정도로 제한하는 요인이 된다. 결과적으로, 이런 레이저를 사용하는 것은, 예로서 2000Å(그리고, 더 두꺼운 층들까지) 이상의 층들에 대해 불만족스러우며, 그 이유는 상기 층들의 표면에 극도로 높은 온도가 발생되고, 짧은 펄스 지속 기간으로부터 초래된 짧은 흡수 및 확산 길이들로 인하여 PST내에 높은 열 구배가 발생하기 때문이다.
본 발명은 개선된 어닐링 방법 및 장치, 특히, 강유전성 박막 물질을 어닐링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 어닐링된 강유전성층을 가진 집적 비냉각식 IR 검출기를 도시하는 도면.
도 2는 종래 기술의 람다 피직 LPX210i(Lambda Physic LPX210i) 엑시머 레이저에 대한 측정된 펄스 형상의 플롯.
도 3은 폭이 25nm이고 영향력이 0.1J/cm2인 비확장 레이저 펄스에 노출되었을 때, 1미크론의 PST를 통해 예측된 종래 기술의 온도 프로파일들의 세트를 도시하는 도면.
도 4는 영향력이 0.1J/cm2인 비확장 레이저 펄스에 노출되는 동안 및 노출된 이후의 PST 층 적층부의 깊이를 통해 예측된 종래 기술의 온도 프로파일들을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 엑시머 레이저를 사용하는 35ns의 펄스간 지연을 가진 10배율 펄스 확장 작용에 대해 측정된 시간적 펄스 형상을 도시하는 도면.
도 6은 영향력이 0.2J/cm2인 확장된 레이저 펄스에 노출되었을 때 PST의 1미크론 층에 대한 예측 온도 프로파일들을 도시하는 도면.
도 7은 영향력이 0.2J/cm2인 확장된 레이저 펄스에 노출하는 동안 및 노출된이후의 PST 층 적층부의 깊이를 통한 예측 온도 프로파일들을 도시하는 도면.
도 8은 증착되었을때, 어닐링되지 않은 졸-겔 PST 층의 XRD θ-2θ 스캔을 도시하는 도면.
도 9는 펄스 확장된 레이저 어닐링된 졸-겔 PST 층의 XRD θ-2θ 스캔을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 따라 어닐링된 통상적인 마이크로브리지를 예시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 장치를 예시하는 도면.
본 발명의 목적은 상업적으로 가용한 레이저들의 제한사항에 의해 받게되는, 상대적으로 두꺼운 강유전성 물질들의 층들의 레이저 어닐링에 수반된 문제점들을 극복 또는 경감하는 것이다.
제 1 양태에 따라서, 본 발명은 강유전성 상태로 존재할 수 있는 제 1 물질층과, 집적 회로를 형성하는 제 2 물질층을 포함하는 집적 강유전성 디바이스를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 제 1 시간적 펄스폭을 갖는 에너지 펄스를 형성하는 단계와, 이를 시간적 확장기를 통과시킴으로써 상기 펄스의 시간적 폭을 확장시켜 더 큰 시간적 폭을 갖는 프로세싱된 펄스를 형성하는 단계와, 상기 프로세싱된 펄스로 제 1 층을 조사하여 상기 제 2 층의 집적 회로의 온도 제한을 초과하지 않으면서, 제 1 층내의 물질들 중 일부 또는 모두를 비 강유전성 상태로부터 강유전성을 나타낼 수 있는 상으로 변환하거나, 제 1 층의 물질의 품질을 개선하는 단계를 포함한다.
본 방법은 다수의 이런 프로세싱된 펄스들을 발생시키고, 상기 펄스들로 디바이스를 순차 조사하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제 1 층의 물질은 저급 증착 페로브 스카이트를 포함하며, 상기 방법은 상기 페로브스카이트 물질의 품질(즉, 보다 큰 결정 등급 및/또는 결정 크기)을 개선시키는 것이 바람직하다. 선택적으로, 상기 물질은 실질적으로 비 페로브스카이트상으로 증착될 수 있고, 상기 방법은 상기 물질들 중 일부 또는 전체를 페로브스카이트상으로 변화시킨다.
상기 에너지의 펄스는 레이저를 사용하여 발생된 에너지의 펄스를 포함하는 것이 바람직하다. 하나 이상의 이런 펄스가 생성될 수 있고, 각 펄스가 시간적으로 확장될 수 있다. 상기 제 1 층이 다수의 이런 프로세싱된 펄스들에 의해 순차 조사될 수 있다.
시간적 확장기를 제공함으로써, 상업적으로 가용한 레이저원들을 사용하는 비확장식 레이저 펄스로 얻을 수 있는 것 보다 더 느린 비율로 상기 제 1 층으로 레이저 에너지를 전달하는 것이 가능하다. 이는 물질내의 확산 길이를 증가시키고, 상기 층 전체를 통해 보다 균일하게 가열되는 것을 보증하며, 상기 레이저원에 가장 근접한 제 1 층의 표면에서의 표면 온도들을 감소시키는 것을 보증한다.
상기 레이저 펄스는 엑시머 레이저를 사용하여 발생될 수 있다. 이는 248nm(KrF 엑시머 레이저에 대하여) 정도의 자외선 파장을 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 펄스는 CO2레이저를 사용하여 생성될 수 있다.
상기 레이저에 의해 생성된 펄스는 실질적으로 10ns 또는 20ns의 시간적 길이를 가질 수 있으며, 실질적으로 25ns나 상기 값들중 하나 이상에 의해 한정되는 값들의 범위 이내의 소정의 값 또는 그를 초과한 값도 가질 수 있다. 이는 현재 상업적으로 가용한 엑시머 레이저들에 대한 제한을 나타낸다.
시간적 확장기는 약 300ns 또는 실질적으로 300ns와 400ns 사이나, 보다 긴 시간적 길이를 가진 프로세싱된 펄스를 형성하도록 상기 펄스의 시간적 길이를 증가시킬 수 있다. 예로서, 프로세싱된 펄스는 프로세싱되지 않은 펄스 보다 더 큰 크기 수준인 시간적 길이를 가질 수 있다.
확장된 펄스는 하나 이상의 서브 펄스를 포함할 수 있고, 각 서브 펄스는 상기 확장기의 펄스 작용에 대응한다. 이들은 프로세싱된 펄스를 형성하는 긴밀하게 이격된 서브 펄스들의 시퀀스를 형성하도록 공지된 시간 간격으로 분리될 수 있다. 상기 각 서브 펄스들의 시간적 폭은 프로세싱되지 않은 펄스의 시간적 폭에 대응할수 있다. 이들은 예로서, 실질적으로 25ns 또는 실질적으로 30ns 또는 실질적으로 50ns, 또는, 그 이상 또는 그 미만이나 상기 값들 중 하나에 의해 경계지워지는 소정의 범위로 분리될 수 있다. 10개의 서브 펄스들의 경우에, 약 400ns의 시간적 폭으로 프로세싱된 펄스가 발생된다.
따라서, 상기 프로세싱된 펄스는 둘, 셋, 넷 또는 열이나 그 이상의 서브펄스들을 포함할 수 있고, 이들은 서로 긴밀하게 시간적으로 간격 형성되어 프로세싱된 펄스를 형성한다. 여기서, 긴밀하다는 것은 서브 펄스들 사이의 간격이 각 서브 펄스들의 폭과 동일하거나 각 서브 펄스들의 폭 보다 작거나 클 수 있다는 것을 의미한다.
각 서브 펄스는 시간적 확장기내의 프로세싱되지 않은 펄스들의 부분적 반사에 의해 발생될 수 있다.
상기 방법은 상기 제 2 층의 온도가 상기 회로의 온도 제한내에 존재하면서, 상기 층 전체에 걸친(또는 상기 제 1 층의 실질적인 깊이에 걸친) 온도가 소정 어닐링 온도를 초과하도록 상기 제 1 층의 물질의 특성과 공존할 수 있는 시간적 펄스폭과 영향력을 가진 프로세싱된 펄스를 발생시킬 수 있다.
특히 유용한 실시예에서, 상기 프로세싱된 펄스 특성들(영향력, 시간적 폭 및 파장 포함)은 상기 제 1 층 전제가 상기 물질을 강유전성 페로브스카이트 상으로 형성시키기 위한 천이 온도를 초과하도록 선택될 수 있다. 이는 450℃ 이상일 수 있다. 동시에, 제 2 층의 피크 온도는 450℃ 보다 낮게 유지될 수 있다.
상기 제 1 층은 실질적으로 0.1㎛ 또는 실질적으로 1㎛ 또는 실질적으로 0.8㎛ 또는 실질적으로 1.2㎛이나 이들 사이의 소정 값인 두께의 PST(또는, 다른 물질)의 층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 층은 상기 디바이스의 상면층을 포함할 수 있다. 선택적으로, 그 아래 및 위 양쪽 모두에 다른 층들이 제공되어 샌드위치형 구조를 형성할 수 있다. 집적 회로는 제 1 층 아래에 제공될 수 있다.
본 방법의 개선형에서, 하나 이상의 부가적인 층이 상기 제 1 층 위에(즉, 제 2 층에 대향한 측면상에) 제공될 수 있다.
두 개의 상이한 에너지원들이 사용될 수 있고, 각 에너지원들이 각 펄스를 발생시키며, 각 펄스가 펄스 확장기에 의해 확장되어 프로세싱된 펄스를 형성할 수 있다. 그후, 상기 제 1 층은 프로세싱된 펄스들 양자 모두에 의해 조사될 수 있다. 이는 실질적으로 동시에 또는 순차로 이루어질 수 있다.
상이한 에너지원들은 두 개의 상이한 레이저들을 포함할 수 있고, 각각 상이한 파장의 펄스를 발생시킬 수 있다. 예로서, 하나의 에너지원은 KrF 레이저 또는 다른 형태의 엑시머 레이저를 포함하고, 나머지 에너지원은 이산화탄소(CO2) 레이저를 포함할 수 있다.
일 배열에서, 상기 방법은 제 1 층과 제 2 층 사이에 금속성 층을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 층을 두 개의 상이하게 프로세싱된 펄스들로 조사하는 단계를 포함한다. CO2레이저와 KrF 레이저가 사용되어 두가지 효과를 발생시킬 수 있다. 먼저, 제 1 층이 KrF 레이저 펄스에 의해 상부로부터 아래로 가열된다. 두번째로, 상기 제 1 층이 CO2레이저 펄스에 의해 여기될 때의 금속층의 가열로 인해 저면으로부터 상향으로 가열된다. 이는 양쪽 측면들로부터 상기 층을 효과적으로 가열한다.
상기 펄스의 영향력은 실질적으로 0.05J/cm2, 0.1J/cm2, , 0.2J/cm2또는 그보다 높거나 낮은 값일 수 있다. 이는 이들 값들 중 하나 이상에 의해 그 상한선 및/또는 하한선이 경계지워진 범위 이내의 소정의 값이 되도록 선택될 수 있다. 예로서, 이는 0.05 내지 0.1J/cm2, 또는, 0.1 내지 0.2 J/cm2, 또는, 0.05 내지 0.1 J/cm2의 범위일 수 있다.
프로세싱된 펄스의 시간적 폭과 영향력은 제 1 층 물질의 두께 및 성질과 조화되도록 선택될 수도 있으므로, 제 1 층에서의 표면(즉, 방사선에 노출된 표면) 온도는 소정의 최대 온도를 초과하지 않는다. 1 ㎛ 층상에 적절하게 프로세싱된 펄스 폭을 사용하면, 표면 온도를 대략 1500℃(사용된 물질에 의존) 의 페로브스카이트 용융 온도 아래로 유지할 수 있다.
물론, 제 1 시간적 지속 기간을 갖는 짧은 펄스로 시작하는 대신에, 맞춤식 레이저 디바이스를 이용함으로써 펄스를 확장한 보다 긴 초기 펄스를 사용할 수 있다는 것이 분명해질 것이다. 그러나, 이는 비용을 많이 소모하기 때문에 바람직하지 않다. 본 출원인은 비확장 펄스를 사용하는 상기 방법을 보호하고자 한다.
개선 형태로서, 제 1 층은 프로세싱된 펄스로 조사되지만, 디바이스의 주변온도는 실온보다 높게 유지된다. 100℃ 내지 450℃, 또는 200℃ 내지 450℃, 또는 대략 100℃ 와 500℃ 의 한계온도 사이의 임의의 다른 범위의 주변 온도가 사용될 수 있다. 300℃의 주변 온도가 바람직하다. 이는 저에너지의 레이저 펄스원을 사용하여 상변화 온도 이상의 온도로 상승시킬 수 있다는 것을 의미한다. 부가적인 개선 형태에 있어서, 레이저 광은 제 1 층의 증착중에 기판을 조사한다.
디바이스를 형성하는 층(또는 층들)을 증착하는 단계와 어닐링 단계 사이에 현저한 시간 지연이 발생할 수도 있다. 예를 들어, 디바이스 층들은 한 공장에서 어닐링을 하는 다른 장소 또는 공장으로 이동하기 전에 한 공장 또는 장소에서 증착될 수 있다. 실제로, 본 방법은 사용중의 임의의 시기에 또는 사용 전후에 제 1 및 제 2 층을 갖는 임의의 디바이스를 어닐링할 수 있다.
제 1 층의 물질은 페로브스카이트를 형성하는데 필요한 온도 이하에서 증착될 수 있으므로, 실질적으로 단지 비 페로브스카이트 상으로서 증착될 수 있다. 예를 들어, PST에 있어서 비 페로브스카이트 층은 300℃ 이하(비정질 물질을 형성하도록) 또는 피로클로어 물질을 형성하도록 300℃ 또는 500℃ 사이에서 증착함으로써 형성된다. 증착에 사용되는 온도가 높을수록, 물질의 일부가 어닐링 전에 페로브스카이트 상으로 존재하기 쉽다. 물론, 물질을 증착하는데 사용된 온도는 제 2 층의 온도 범위를 초과하지 않아야 한다.
온도 범위는, 제 2 층에 불필요한 손상 또는 열화를 야기하지 않고 제 2 층이 가열될 수 있는 최대 온도를 의미한다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 집적된 강유전성 디바이스를 제조하기 위한장치를 제공하고, 상기 디바이스는 적어도 페로브스카이트 상으로 존재할 수 있는 물질로 이루어진 제 1 층과, 집적 회로를 형성하는 물질로 이루어진 제 2 층을 포함한다.
상기 장치는, 제 1 시간적 폭을 갖는 에너지의 펄스를 발생하도록 되어 있는 펄스 발생 수단과, 보다 큰 시간적 폭의 프로세싱된 펄스를 제공하도록 상기 펄스의 시간적 펄스 폭을 확장하도록 되어 있는 펄스 확장 수단과, 상기 에너지의 프로세싱된 펄스를 상기 제 1 층 상으로 안내하여, 제 2 층의 집적 회로의 온도 제한을 초과하지 않는 상태로, 상기 제 1 층 내의 일부 또는 모든 물질을 비 강유전성 상태에서 강유전성 상태로 변환시키거나, 제 1 층의 물질의 품질을 개선시키는 안내 수단을 포함한다.
상기 장치는 상기 제 1 층의 물질을 상기 제 2 층 위에 증착하기 위한 증착 수단을 부가로 포함하고, 상기 제 1 층의 일부 또는 모두는 비 페로브스카이트 상으로 존재한다.
펄스 발생 수단은 예를 들어, 크립톤 플루오라이드(KrF) 레이저 등의 엑시머 레이저와 같은 레이저를 포함할 수 있다. 선택적으로, 레이저는 이산화탄소(CO2) 레이저를 포함할 수 있다. 레이저는 예를 들어, 248 nm의 자외선 스펙트럼 파장을 가질 수 있다. 적절한 레이저로서는 람다 피지크 LPX210i Krf 엑시머 레이저(Lambda Phisik LPX210i Krf excimer laser)이다.
증착 수단은 하나 이상의 중간층이 제 2 층 위로 증착된 후에 제 2 층 위에 제 1 층 물질을 증착하도록 구성될 수 있다. 이들 중간 층 중 하나는 마이크로브리지(microbridge)를 형성하도록 제 1 및 제 2 층 사이에 공간을 남기도록 후에 제거되는 희생층을 포함할 수 있다. 제 2 층의 집적 회로와 제 1 층 사이에 전기 접촉을 제공함으로써, 상기 디바이스는 적외선 열 검출기로서 작용할 수 있다.
그러므로, 희생층을 제거하기 위해 제거 수단이 제공될 수 있다. 희생층은 제 1 층이 어닐링되기 전에 또는 어닐링된 후에 제거된다.
상기 디바이스는 초전기 또는 전기 보토미터형 적외선 검출기와 같은 열 검출기를 포함할 수 있다. 이는 열적 촬상 카메라를 형성하는 디바이스의 어레이 즉, 냉각되지 않은 어레이를 포함할 수 있다. 선택적으로, 어레이는 압전 액추에이터 또는 강유전체 램을 포함할 수 있다. 다수의 디바이스는 단일 웨이퍼상의 어레이에 제공될 수 있다. 물론, 어닐링될 제 1 층(강유전성이 아님)과 과열에 민감한 제 2 층을 포함하는 임의의 디바이스를 어닐링하기 위한 장치는 본 발명의 보호받고자 하는 범위 내에서 변형될 수 있다.
디바이스의 어레이가 제공되는 위치에서, 프로세싱된 펄스는 어레이 내의 하나 이상의 또는 바람직하게는 모든 디바이스를 동시에 조사할 수 있다. 선택적으로, 다수의 프로세싱된 펄스로 이루어진 레이저 빔을 디바이스의 어레이를 가로질러 스캔함으로써, 프로세싱된 펄스는 디바이스에 연속적으로 적용될 수 있다. 다른 구성에 있어서, 레이저는 고정되고, 디바이스의 어레이가 하나 이상의 이행 스테이지를 이용하는 레이저에 대해 이동할 수 있다.
상기 장치는 어닐링 중에 집적된 장치의 주변 온도를 상승시키기 위한 수단을 부가로 포함할 수 있다. 이는 그 위에 디바이스가 위치되게 되는 가열 소자를포함할 수 있다.
상기 장치는 어닐링 중에 디바이스 주위로부터 공기를 배출하기 위한 수단을 부가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 진공 챔버에는 진공 챔버 내에 위치되는 디바이스가 제공될 수 있다. 입구 포트는 어닐링 중에, 챔버가 산소와 같은 하나 이상의 가스로 채워질 수 있는 위치에 제공될 수 있다.
펄스 확장기는 실질적으로 2배 또는 4배, 또는 실질적으로 10배 또는 10배 이상 또는 그 사이의 임의의 배수로 제 1 펄스의 시간적 펄스 폭을 증가시키도록 구성될 수 있다. 한 구성에 있어서, 펄스 확장기는 다수의 서브 펄스, 즉 제 1 펄스에 대응하는 각각의 서브 펄스를 포함하는 프로세싱된 펄스를 생성하도록 구성될 수 있다. 이는 제 1 펄스의 부분적인 다중 반사를 이용하여 달성될 수 있다. 적절한 펄스 확장기는 영국 OX8 8LH, 옥스퍼드, 롱 한버로우, 한버로우 파크(Hanborough Park, Long Hanborough, Oxford, OX8 8LH) 소재의 엑시테크 리미티드(Exitech Limited)로부터 구매할 수 있다.
제 3 양태에 따르면, 본 발명은 강유전성 물질의 제 1 층과, 집적 회로를 포함하는 제 2 층을 적어도 포함하는 강유전성 디바이스를 제공하며, 상기 제 1 층은 시간적으로 확장된 레이저로부터의 에너지의 펄스를 사용하여 페로브스카이트 상으로 변형된다.
상기 제 1 층은 PST, 리드 지르코네이트 티타네이트(PZT), 바륨 스트론튬 티타네이트(BST), 리드 티타네이트(PT) 등과 같은 페로브스카이트 내에 존재할 수 있는 물질군(class)으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 2 층은 집적 회로를 형성하기 위한 실리콘층, 실리콘 산화물층, 필수 금속화층 및, 임플랜트 도핑층을 포함할 수 있다. 물론, 다른 물질도 사용할 수 있다.
상기 디바이스는 마이크로브리지를 포함할 수 있다. 상기 마이크로브리지는 입사 방사선을 검출하기 위한 촬상 디바이스의 부분을 형성할 수 있다. 예를 들면, 장면의 2차원 화상을 형성하도록 디바이스의 어레이가 제공될 수 있다. 이 경우, 제 1 층은 제 2 층에 중첩되는 브리지를 형성하도록 제 2 층으로부터 이격될 수 있다.
상기 브리지의 상부면은 금속 코팅을 가질 수 있다. 브리지의 하부면은 상부면과 마찬가지로 금속 코팅을 가지거나 상부면 대신에 금속 코팅을 가질 수 있다. 브리지의 하부면 상의 금속 코팅은 티타늄층에 중첩된 플라티늄층을 포함할 수 있다. 브리지의 상부면 상의 금속 코팅은 티타늄층을 포함할 수 있다.
상기 제 2 층의 집적 회로는 신호 취득 집적 회로(ROIC)를 포함할 수 있다. 상기 집적 회로는 제 1 층으로부터의 신호를 증폭하도록 적용된 증폭기를 구비할 수 있다.
이산화 실리콘과 같은 배리어층이 브리지의 하부면 상에 제공될 수 있다. 상기 배리어층은 존재하는 임의의 금속층에 중첩될 수 있다. 제 2 층은 또한 배리어층을 갖출 수 있다. 또한, 상기 배리어층도 예를 들면 이산화 실리콘일 수 있다. 상기 배리어층들은 제 1 층과 제 2 층 사이에 갭을 형성하는 희생 물질이 디바이스의 제조 중에 상기 층들과 반응하는 것을 방지한다. 물론, 완성된 디바이스에서,실질적으로 모든 희생 물질이 적합한 에칭을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들면 낮은 열확산도를 갖는 SiO2의 층과 같은 열적 배리어층이 제 1 층으로부터의 열의 하향 유동을 증진시키도록 갭 내의 제 1 층 하부에 제공될 수 있다.
물론, 상기 디바이스는 마이크로브리지를 포함할 필요는 없다. 상기 디바이스는 예를 들면, 선택적인 형태의 적외선 감지 디바이스를 포함할 수 있다. 상기 적외선 감지 디바이스는 박막 압전 액추에이터 또는 강유전체 램(FeRAM) 또는 D램(DRAM)일 수 있다.
강유전성 물질의 제 1 층의 두께는 2000Å 이상, 또는 5000Å 이상 또는 최대 1㎛ 인 것이 매우 바람직하다. 실질적으로 상기 층의 두께에 걸친 모든 물질은 확장 레이저 펄스를 사용하여 어닐링된 페로브스카이트 상으로 존재할 수 있다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 레이저원으로부터의 시간적으로 확장 펄스로 제 1 층을 조사함으로써, 상기 제 1 층의 하부에 제공된 물질의 제 2 층을 제 1 온도로 가열하지 않고 물질의 제 1 층을 제 1 온도로 선택적으로 가열하는 방법을 제공한다.
펄스를 시간적으로 확장함으로써, 전체 층을 제 1 온도 이상으로 가열하는데 충분한 펄스 에너지로 조사될 때의 상기 제 1 층의 표면 온도는 에너지가 보다 짧은 시간 동안 공급되게 되는 대응하는 비확장 펄스의 경우 보다 낮아진다.
물론, 다른 양태에서, 제 1 층은 최상부 표면층이 용융점을 초과하거나 다른 방법으로 손상되는 정도로 가열될 수 있다. 어닐링 후, 이러한 손상된(바람직하지 않은) 층은 밀링되거나 다른 방법으로 제거될 수 있다.
상기 제 1 층은 강유전성 상태로 존재할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 제 2 층은 집적 회로가 그 위에 형성되는 실리콘 베이스를 포함할 수 있다. 이러한 회로는 450℃를 초과하여 가열되면 손상될 수 있지만, 대부분의 강유전성 물질은 높은 등급의 강유전성 물질을 형성하기 위해 450℃를 초과하여 가열되어야 한다는 것이 일반적인 개념이다. 이는 적어도 최대 1㎛ 두께의 강유전성 물질의 층에 본 발명의 방법을 사용함으로써 성취될 수 있다.
바람직하게는, 펄스 폭은, 용융점 미만으로 표면 온도를 유지하는 비율로 제 1 층의 표면에서 열을 분산시키도록 충분히 길지만, 제 2 층의 표면 온도가 제 1 온도를 초과하지 않는 것을 보장하도록 충분히 길게 선택된다. 이는 제 1 층의 특성과 펄스의 파장에 의존한다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 처리층 및 하나 이상의 다른 층을 포함하는 물품의 처리층을 열처리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 시간적 확장기에 의해 시간적으로 확장 레이저 펄스로 상기 물품을 조사하는 단계를 포함하며, 펄스의 시간적인 폭과 영향력은, 상기 처리층은 처리 온도(T)로 온도가 상승되지만 상기 하나 이상의 다른 층은 상기 처리 온도(T) 미만으로 실질적으로 유지되도록 선택된다.
상기 처리층은, 상기 하나 이상의 다른 층이 처리층의 하부에 있는 상태로 상기 물품의 표면으로부터 하향으로 연장되는 것이 바람직하다.
선택적으로, 상기 처리층은 하나 이상의 다른 층 사이에 제공될 수 있다.
상기 레이저 펄스는 레이저 빔의 부분 반사에 의해 시간적으로 확장될 수 있다.
상기 열처리는 어닐링 프로세스를 포함할 수 있다. 상기 프로세스는 몇몇 또는 모든 처리된 층의 물질의 상태를 비처리 상태로부터 상이한 처리 상태로 변환시키도록 적용될 수 있다. 그 일례는 비페로브스카이트로부터 페로브스카이트로 또는 낮은 등급의 페로브스카이트로부터 높은 등급의 페로브스카이트로의 강유전성 물질의 변환이다. 다른 처리로는 제 1 층 내의 응력 집중을 경감시키거나 단순히 상기 층의 물질에 화학 변화를 발생시키거나 다른 물리적 상태 변화를 발생시키는 열처리를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 처리층 및 하나 이상의 다른 층을 포함하는 물품의 처리층을 열처리하도록 적용되는 장치를 제공하며, 상기 장치는 레이저 펄스를 발생시키도록 적용된 레이저와, 상기 레이저 펄스의 시간적인 폭을 확장시키도록 적용된 시간적 확장기 및, 시간적으로 확장 펄스를 상기 물품 상으로 안내하기 위한 수단을 포함하며, 상기 레이저 펄스는, 상기 처리층의 온도는 처리 온도(T) 이상으로 상승시키지만, 상기 하나 이상의 다른 층은 상기 처리 온도 미만으로 실질적으로 유지하도록 적용된다.
한편으로는, 적어도 하나의 장치에서의 본 발명의 목적은 제 1 층 내의 물질을 표준의 상업적으로 이용 가능한 레이저 디바이스를 사용하여 성취될 수 있는 것 보다 균일하게 가열하는 것이다. 선택적으로, 확장 펄스를 사용하여 보다 낮은 속도로 요구되는 열 에너지를 제공함으로써 제 1 층에서의 표면 온도를 감소시키기 위한 기술 및 장치로서 고려될 수도 있다. 다른 양태에서, 본 발명은 물질의 층의보다 제어되며 정확한 가열을 제공하는 적합한 지속 기간 확장 펄스를 제공함으로써 물품의 바람직하지 않은 영역으로부터 열을 제거하는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치를 사용하여 얻을 수 있는 개선의 정도를 측정하기 위해서, 통상적인 적외선 감지 디바이스를 통한 온도 프로파일의 모델이 개발되었고, 종래 기술의 단일 펄스 레이저와, 본 발명에 따른 펄스 확장된 레이저 양자 모두를 사용하여 실험 데이터가 얻어졌다.
레이저 방사선을 사용한 임의의 물질의 가열에 대한 확산 방정식이 계산되어졌다. 층 적층부 및 조사 레이저 빔은 x-y 평면에서 균일한 것으로 가정하면 방정식은 하기의 1차원적 형태로 표현될 수 있다. 이때, 조사 레이저 빔이 x-y평면에서 균일한 것으로 가정하는 것은 빔 균질기를 사용하기 때문이다.
여기서,I(z,t)는 깊이가z이고 시간이t일 때 레이저광의 파워 밀도이고,T는 흡수 매체내의 온도이고,T a 는 어닐링 챔버의 분위기 온도이며,ε,ρ,C P , k및α는 각각 방사율, 밀도, 비열, 열 전도성 및 흡수 계수이다. PST 같은 강유전성 물질의 열적 특성과, 상기 물질에 적용되는 레이저 펄스의 시간적 형상을 입력함으로써, 상기 물질을 통한 온도 분포가 추정될 수 있다. 그러나, 페로브스카이트 상의 형성으로 인한 잠열(latent heat)의 효과는 고려되지 않았지만, 이는 본 발명에 영향을 미치지 않는다.
통상적인 센서의 구조는 첨부된 도면들 중 도 1에 평면도로서 그리고, 도 10에 단면도로서 도시되어 있다(또한, 표1 에도 예시됨).
상기 센서는 도 1에 도시된 바와 같이 마이크로브리지(10)를 포함하며, 이는 촬상 디바이스 화소들의 어래이의 단일 화소를 형성하는 주 검출 영역(12)을 갖는다. 주 검출 영역(12)은 통상적으로, 납 스칸듐 탄탈레이트 같은 강유전성 물질인, 입사 방사선에 응답하는 감지 물질의 브리지(14)를 포함한다. 상기 마이크로브리지 영역은 일반적으로 50미크론×50미크론이다. 레그 폭은 약 5미크론 정도이고, 레그 길이는 약 30미크론 정도이다. 감지 물질은 상부 및 하부면 양자 모두상에 전기 도전성 코팅을 구비한다. 상부면상의 코팅은 상부 브리지 본체 영역상에서만 패턴화된다. 하부면상의 코팅은 감지 물질과 동일한 형상으로 패턴화되고, 따라서, 마이크로브리지 레그들에 연속하여 하향하게된다. 하부 코팅의 전기적 불연속부(미도시)가 상기 브리지(14)를 두 개의 영역들로 분리한다. 실리콘으로 제조된 기판 또는 베이스(미도시)가 제공되고, 상기 브리지(14)는 한쌍의 레그들(18)에 의해 실리콘 베이스층으로부터 이격되어 지지되며, 상기 레그들은 대각선 방향으로 대향된 코너들(20, 22)에서 주 검출기 영역(12)과 접촉하도록 하향 경사져 있다. 상기 레그들의 발들(24, 26)은 실리콘 베이스층과 접촉한다.
도 10은 마이크로브리지의 두 개의 발들(실척대로 도시되지 않음)을 통과하도록 취해진 도 2의 마이크로브리지의 단면도를 도시하고 있다. 도 10의 배열에는, 통상적으로 300 내지 500 미크론의 깊이를 가지는 실리콘 베이스 층 또는 기판(A),약 0.5 미크론의 깊이로 실리콘층 위로 연장하는 이산화 실리콘 절연층(B), 1 내지 2 미크론의 평균 깊이를 가지는 간격(G; 디바이스 제조 동안 희생 물질로 충진됨), 티타늄층 및 백금층(D; 100Å 정도의 티타늄, 1000Å 정도의 백금층), 본 실시예에서는 약 1미크론의 깊이/두께를 가진 납 스칸듐 탄탈레이트인 강유전체층(E), 및 약 100 내지 200Å의 깊이를 가진 티타늄층(F)이 있다.
강유전성 물질의 상부 및 하부 표면들은 금속성 코팅들을 갖는다. 하부면상의 금속 코팅은 티타늄층 위에 깔린 백금층을 포함한다. 상부 표면상의 금속 코팅은 티타늄층을 포함한다. 참조부호 H로 표시된 도 2의 도전층들(D 및 F) 사이의 거리는, 감지 물질의 굴절 지수와 조합되었을 때, 마이크로 브리지가 감지하게 되는 방사선의 파장의 1/4과 동일한 광학 경로를 형성한다. 따라서, 마이크로브리지는 특정 파장에 대한 흡수를 위해, 열 감지층의 두께에 의해 조정되게 된다. 10미크론 파장의 방사선을 위해서, 이는 대부분의 강유전성 세라믹 물질들, 바람직하게는, 납 스칸듐 탄탈레이트에 대해 1 미크론의 물리적 두께로 변형된다. 최적의 흡수를 위해서, 상부면상의 티타늄 코팅은 자유 공간에 대해 정합된 시트 저항, 즉, 스퀘어당 377 오옴의 시트 저항을 가지며, 하부면상의 백금 코팅은 높은 적외선 반사율, 즉, 100나노미터 두께 이상이다. 하부 코팅은 불연속부(I)를 갖는다(직렬로 후면끼리 접속된 두개의 평행판 커패시터 판들을 효과적으로 제공하도록). 이는 하부 코팅을 감지 물질에 대한 두 개의 접점을 제공하도록 사용하는 것을 가능하게 하며, 상부 코팅이 전기적으로 부유(floating)되게 한다.
도전성 금속 상호 접속 트랙들(C)은 실리콘 베이스층상에 제공되어 마이크로브리지로부터의 신호들을 독출 전극으로 접속한다. 실리콘 베이스 층은 본 경우에는 이산화 실리콘인 절연층(B)으로 피복하여 상호 접속 트랙들을 전기적으로 절연한다. 감지 물질상의 하부 코팅의 두 개의 반부들은 각각 실리콘 베이스층상의 별개로 상호접속된 트랙에 접속된다. 독출 전자부품들이 베이스 실리콘층내에 존재하는 촬상 디바이스에서, 그후, 상호접속 트랙들은 이산화 실리콘 또는 다른 유사한 패시베이션층(B) 아래에서 독출 전자부품들과 패턴화되며, 마이크로브리지에 대한 접점들은 상기 패시베이션 층들내의 비아를 통과하게 된다.
도 3 및 도 4에는 0.1j/cm2의 영향력을 가진 엑시머 레이저로부터의 25cm폭의 레이저 펄스로 인한 도 10의 디바이스의 층들을 통한 온도 분포가 도시되어 있다. 온도 분포는 10개의 불연속 0.1㎛ 두께 층들에 의한 시뮬레이션으로 모델링되었고, 그 평균 온도들이 도 4에 깊이의 함수로서 도시되어 있다. 상기 표면 온도는 PST 층을 통한 온도 구배와 마찬가지로 매우 높다. 도 4는 조사면으로부터의 거리와 온도 분포를 도시하고 있다. 다시, 높은 온도 구배들과 과잉 표면 가열이 명백하다.
높은 표면 온도의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 양태에 따른 장치가 제안된다. 이는 도 11에 예시되어 있다. 이는 25ns의 반치전폭(fwhm)의 펄스 지속기간을 가진 광 펄스를 생성하는 컴퓨터(101)에 의해 제어되게 되는 상업적 엑시머 레이저(100)를 포함한다. 레이저(100)의 출력은 가변 감쇠기(150)와, 시간적 확장기(200)를 통과하며, 상기 시간적 확장기(200)는 펄스 지속 기간을 효과적으로 증가시켜 확산 길이를 증가시킨다. 그후, 확장된 레이저 펄스가 왜곡경(210; anamorphic telescope)과 빔 균질기(220)를 통해 진공 챔버(300)로 통과한다.
진공 챔버(300)는 가열판(301)을 포함하고, 프로세싱되지 않은 센서를 포함하는 웨이퍼가 UV 투과성 윈도우(303) 뒤편에서 상기 가열판 위에 배치되게 된다. 열은 센서를 형성하는 웨이퍼의 분위기 온도를 상승시키고, 펄스형 레이저 빔은 PST층을 페로브스카이트상의 층으로 어닐링한다. 도입구(305)가 챔버내로 프로세스 가스를 도입하는 것을 허용하는 반면에, 진공 펌프(304)는 상기 챔버를 배기시키기 위해 제공된다.
상기 장치로부터 측정된 시간적 프로파일이 도 5에 도시되어 있다. 10개의 서브 펄스들이 주 펄스 확장 작용에 대응하고, 시스템내의 결함들에 대응하는 보조적 펄스들이 쇠퇴하는 것을 볼 수 있다. 상기 펄스 확장기는 25ns의 반치전폭으로부터 350ns의 반치전폭으로 펄스 지속 기간을 증가시킨다.
상기 펄스가 0.1J/cm2의 영향력을 가지는 것으로 가정하면(확장되지 않은 펄스에 대하여), 상기 층들상의 펄스의 효과가 평균 층 온도들에 대하여 도 6에 도시되어 있고, 다양한 시간들에 조사면으로부터의 거리에 따른 온도 분포에 대하여 도7에 도시되어 있다. 다시, 열 개의 0.1㎛ 층들로서 모델링된 PST의 1㎛ 층인 것으로 가정된다.
펄스 확장기의 효과는 표면에 전달되는 에너지의 비율을 효과적으로 느리게 저하시키고, 그에 의해 보다 많은 시간에 발생된 열이 멀리 확산되게 하는 것이다. 상기 표면 온도들은 확장되지 않은 펄스 보다 대응적으로 더 낮아지고, 열 구배들이 더 낮아지며, 따라서, 전체 PST 층내의 평균 온도들은 더 높아진다. 명백하게, 펄스 길이는 실리콘 웨이퍼의 최상부 표면(활성 회로가 배치된)의 온도가 전체로서 웨이퍼의 분위기 온도 보다 약간 정도 더 높아지는 것을 방지하기에 충분하게 짧다.
졸-겔 증착된 PZT를 가진 도 11에 도시된 배열에 기반한 장치를 사용하는 초기 연구들은 본 기술이 비결정 증착 물질을 아래에 깔린 ROIC에 손상을 주지 않고 필요한 강유전성 페로브스카이트상으로 결정화 할수 있다는 것을 보여주었다.
도 8은 증착된 물질의 x-레이 회절(XRD)θ-2θ 스캔을 도시한다. 상기 도면에서 볼수 있는 반사들은 PZT 밑에 깔린 백금과, 증착된 PZT내의 납과 기판내의 백금 사이의 반응으로 인해 형성되는 인터메탈릭으로 인한 것이다.
도 9는 산소 충진 챔버내에서 300℃의 분위기온도로 가열된 기판으로, 80mJ/cm2에서 104펄스들로 펄스 확강 엑시머 레이저 어닐링된 물질의 유사한 XRD θ-2θ 스캔을 도시한다. 페로브스카이트 PZT로부터의 반사들이 명백히 관찰될 수 있고, 상기 물질들이 정확한 상으로 결정화되었음을 나타낸다.

Claims (26)

  1. 강유전성 상태로 존재할 수 있는 물질의 제 1 층과, 집적 회로를 형성하는 물질의 제 2 층을 포함하는 집적 강유전성 디바이스(10)를 제조하는 방법에 있어서,
    제 1 시간적 폭을 가진 에너지의 펄스를 형성하는 단계(100)와,
    상기 펄스를 시간적 확장기(200)에 통과시킴으로써 상기 펄스의 시간적 폭을 확장하여 보다 큰 시간적 폭을 가진 프로세싱된 펄스를 형성하는 단계와,
    상기 프로세싱된 펄스로 상기 제 1 층을 조사하여 상기 제 2 층의 집적 회로의 온도 제한을 초과하지 않는 상태로, 상기 제 1 층내의 물질들 중 일부, 또는, 물질들 전부를 비 강유전성 상태로부터 강유전성을 나타낼 수 있는 상(phase)으로 전환하거나, 상기 제 1 층의 물질들의 품질을 개선시키는 단계를 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세싱된 펄스들을 복수개 발생시키는 단계와, 상기 펄스들로 상기 디바이스(10)를 순차 조사하는 단계를 추가로 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 층의 물질은 저급 증착 페로브 스카이트를 포함하고, 상기 방법은 상기 페로브스카이트 물질의 품질을 개선하는집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 층은 실질적으로 비 페로브스카이트 상으로 증착된 물질을 포함하고, 상기 방법은 상기 물질중 일부 또는 상기 물질 모두를 페로브스카이트 상으로 변환하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지의 펄스는 레이저(100)를 사용하여 형성된 에너지의 펄스를 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 레이저(100)에 의해 형성된 펄스는 실질적으로 10ns, 20ns 또는 25ns나 이들 값들 중 하나 이상에 의해 한정되는 값들의 범위를 초과하거나, 상기 값들의 범위 이내의 소정의 값인 시간적 길이를 가지는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간적 확장기는 펄스의 시간적 길이를 증가시켜 약 300ns 또는 실질적으로 300ns와 400ns 사이, 또는 그 이상의 시간적 길이를 갖는 프로세싱된 펄스를 형성하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세싱된 펄스는 하나 이상의 서브 펄스를 포함하고, 각 서브 펄스는 상기 확장기(200)의 펄스 작용에 대응하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세싱된 펄스는 제 1 층의 물질의 특성과 양립할 수 있는 영향력 및 시간적 폭을 가지며, 그래서, 상기 층을 통한(또는, 상기 제 1 층의 실질적 깊이에 걸친) 온도가 소정 어닐링 온도를 초과하지만, 제 2 층의 온도는 상기 회로의 열적 제한내에 존재하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 층은 상기 디바이스(10)의 상단 층을 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 에너지원이 각 펄스를 생성하는 두 개의 상이한 에너지원들이 형성되고, 상기 각 펄스들 중 하나 이상이 펄스 확장기(200)에 의해 확장되어 프로세싱된 펄스를 형성하며, 상기 제 2 층이 상기 펄스들 양자 모두에 의해 조사되는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 층은 실질적으로 동시에 양자 모두의 펄스들에 의해 조사되는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에 금속성 층을 제공하는 단계와, 두 개의 상이한 프로세싱된 펄스들로 상기 제 1 층을 조사하는 단계를 추가로 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디바이스의 분위기 온도가 실온보다 더 높게 유지되는 상태로 상기 제 1 층이 프로세싱된 펄스로 조사되는 집적 강유전성 디바이스 제조 방법.
  15. 적어도 페로브스카이트 상으로 존재할 수 있는 물질의 제 1 층과, 집적 회로를 형성하는 물질의 제 2 층을 포함하는 집적 강유전성 디바이스(10)를 제조하는 장치에 있어서,
    제 1 시간적 폭을 가진 에너지의 펄스를 발생하도록 적용되는 펄스 발생 수단(100)과,
    상기 펄스의 시간적 펄스폭을 확장하여 더 큰 시간적 폭의 프로세싱된 펄스를 제공하도록 적용되는 펄스 확장 수단(200)과,
    상기 프로세싱된 에너지의 펄스를 제 1 층상으로 안내하여, 상기 제 2 층의 집적 회로의 온도 제한을 초과하지 않는 상태로, 제 1 층내의 물질 중 일부 또는 물질 모두를 비 강유전성 상태로부터 강유전성 상태로 변환하거나, 상기 제 1 층의 물질의 품질을 개선하도록 적용되는 안내 수단(210, 220)을 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 층 중 일부 또는 모두가 비 페로브스카이트 상으로 있는 상기 제 2 층위에 상기 물질의 제 1 층을 증착하는 증착 수단을 추가로 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 펄스 발생 수단은 레이저(100)를 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 레이저(100)는 자외선 스펙트럼내의 파장을 가진 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  19. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증착 수단은 상기 제 2 층상에 하나 이상의 중간층들이 증착된 이후에 상기 제 2 층 위에 물질의 제 1 층을 증착하도록 적용되는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 중간층들 중 하나는 상기 제 1 및 제 2 층들 사이에 공간을 남겨 마이크로브리지를 형성하도록 제거되게 되는 희생층을 포함하는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 확장기는 실질적으로 2배, 4배, 10배 또는 10배 이상 중 소정의 값만큼 제 1 펄스의 시간적 펄스폭을 증가시키도록 적용되는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  22. 제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 확장기는 제 1 펄스에 각각 대응하는 복수의 서브 펄스들을 포함하는 프로세싱된 펄스를 생성하도록 적용되는 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  23. 실질적으로 첨부된 도면을 참조로 본 명세서에 기술된 바와 같은 집적 강유전성 디바이스 제조 장치.
  24. 적어도 강유전성 물질의 제 1 층과, 집적 회로의 제 2 층을 포함하고, 상기 제 1 층이 시간적으로 확장된 레이저로부터의 에너지의 펄스를 사용하여 페로브스카이트상으로 변환되어 있는 집적 강유전성 디바이스.
  25. 레이저원으로부터의 시간적으로 확장된 펄스의 방사선으로 제 1 층을 조사함으로써 상기 제 1 층 아래에 제공된 물질의 제 2 층은 제 1 온도로 가열하지 않으면서, 제 1 층의 물질을 제 1 온도로 가열하는 선택적 가열 방법.
  26. 처리 층 및 하나 이상의 부가적인 층들을 포함하는 물품의 처리층을 열처리하도록 적용되는 장치에 있어서, 레이저 펄스를 발생시키도록 적용되는 레이저와, 상기 레이저 펄스의 시간적 폭을 확장하도록 적용되는 시간적 확장기와, 상기 물품 상으로 시간적으로 확장된 펄스를 안내하여, 상기 레이저 펄스가 상기 하나 이상의 부가적인 층들은 실질적으로 상기 처리 온도 미만으로 유지하면서 상기 처리층의 온도를 처리 온도 T 보다 높게 상승시키도록 하는 수단을 포함하는 열처리 장치.
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