KR20070016146A - 불순물 도입방법 및 이를 이용한 전자소자 - Google Patents

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Abstract

고체 기판에 플라즈마 도핑 방법으로 불순물을 도입하는 공정과, 고체 기판으로부터의 광반사율 저감 기능을 갖는 광반사 방지막을 형성하는 공정과, 광조사에 의해 어닐링하는 공정을 포함하며, 어닐링시에 조사하는 광의 반사율을 저감하여 효율적으로 에너지를 불순물이 도입된 층에 도입하고, 활성화 효율을 높이며, 확산을 방지하면서 불순물이 도입된 층의 시트 저항을 저감한다.
불순물, 전자소자, 플라즈마, 반사 방지막, 어닐링

Description

불순물 도입방법 및 이를 이용한 전자소자{Method of doping impurities, and electronic element using the same}
본 발명은 불순물 도입방법 및 이를 이용한 전자소자에 관한 것으로, 특히 전자소자를 형성할 때의 불순물 도입 및 활성화의 최적화 방법과, 이 방법을 이용한 액정 패널 상 등으로의 전자소자의 제조에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 미세화에 따라 얕은 접합을 형성하는 기술이 요구되고 있다. 종래의 반도체 제조 기술에서는 붕소(B), 인(P), 비소(As) 등의 각종 전도성 불순물을, 고체 기판으로서의 반도체 기판 표면에 저에너지로 이온 주입을 행하는 방법이 널리 이용되고 있다.
이 이온 주입 방법을 이용하여 얕은 접합을 형성할 수 있다고는 하지만, 이온 주입으로 형성할 수 있는 깊이에는 한계가 있다. 예를 들면 붕소 불순물은 얕게 도입하는 것이 어려워, 이온 주입으로는 도입 영역의 깊이는 기판 표면으로부터 10nm 정도가 한계였다.
그런 점에서, 최근 더욱 얕은 접합을 가능하게 하는 수법으로서 여러 도핑 방법이 제안되었으며, 그 중에서 플라즈마 도핑 기술이 실용화에 적합한 것으로서 주목받고 있다. 이 플라즈마 도핑은 도입할 불순물을 함유한 반응 가스를 플라즈마 여기하고, 상기 고체 기판 표면에 플라즈마 조사하여 불순물을 도입하는 기술이다. 그리고, 불순물 도입 후 어닐링 공정에 의해, 도입된 불순물의 활성화가 이루어진다.
통상, 어닐링 공정에서는 가시광, 적외선, 자외선 등의 넓은 파장 대역의 전자파를 발할 수 있는 광원이 이용되고 있다. 그러나, 기판 표면으로부터의 광반사율이 높기 때문에, 불순물이 도입된 층의 광흡수율이 낮아 활성화의 효율이 낮다는 과제가 있었다.
최근, 반도체 기판에 Ge이온 주입을 실시함으로써 예비 비정질화(pre-amorphous)하고 나서 이온 주입으로 불순물을 도입하고, 그 위에 광흡수 계수가 높은 흡수층을 형성함과 동시에 이 흡수층의 일부로서 산화막을 형성함으로써 반사율을 조정하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 미국 특허 제 6303476호 참조).
상기 방법은 이온 주입층에 대하여 실시한 것이다. 산화막을 형성하여 반사율을 저감하였지만, 시트 저항을 저감하기 위해서는 어닐링 공정에서 큰 에너지의 조사를 필요로 하였다. 특히, 레이저 어닐링에서는 1회에 조사할 수 있는 면적이 작아지기 때문에 시트 저항의 저감이 곤란하다는 문제가 있었다. 특히, 불순물의 도입 깊이를 보다 얕게 하여 얕은 접합을 형성하는 경우, 혹은 얕은 접합에 대해 더욱 얕은 콘택트를 형성하는 경우, 어닐링에 의한 활성화율을 높이고, 캐리어 밀도를 높이고자 하면, 큰 에너지가 필요하게 된다. 이것은 불순물의 확산 길이를 증가시키게도 되어, 미세하고 얕은 불순물 도입 영역을 형성하는 것은 곤란하였다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 반사율을 저감하여 불순물이 도입된 층에 효율적으로 에너지를 도입함과 동시에, 불순물이 도입된 층의 시트 저항을 저감하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 도핑 조건과 반사 방지막을 최적으로 조합시킴으로써, 어닐링시에 조사한 광의 반사율을 종래와 비교하여 현저하게 감소시킬 수 있으며, 어닐링시에 효율적으로 에너지를 불순물 도입층에 도입할 수 있음과 동시에, 불순물 도입층의 저항을 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 불순물 도입방법은 고체 기판에 플라즈마 도핑 방법으로 불순물을 도입하는 공정과, 고체 기판으로부터의 광반사율 저감 기능을 갖는 광반사 방지막을 형성하는 공정과, 광조사에 의해 어닐링하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의해, 어닐링시에 조사하는 광의 반사율을 저감하여, 효율적으로 에너지를 불순물이 도입된 층에 도입하는 동시에 불순물이 도입된 층의 저항을 저감할 수 있다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법은 고체 기판에 플라즈마 도핑 방법으로 불순물을 도입하는 공정으로서, 상기 불순물이 도입된 영역의 광학 특성과 두께를 측정하는 공정과, 측정된 광학 특성과 두께에 따라 광반사 방지막을 선택하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의해, 미리 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성을 측정하고, 이 광학적 특성에 따라 최적의 광반사 방지막을 형성하여 어닐링할 수 있으며, 고정밀도로 반사율을 저감하여 효율적으로 에너지를 불순물이 도입된 층에 도입하고 활성화하며, 불순물이 도입된 층의 저항을 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명의 불순물 도입 방법은 상기 선택하는 공정이, 상기 어닐링하는 공정에 있어서 이용되는 광의, 상기 불순물이 도입된 영역으로의 흡수율이 최대가 되도록 상기 광반사 방지막을 선택하도록 한 것을 포함한다.
이 방법에 의해, 불순물이 도입된 영역으로의 흡수율이 최대가 되도록 광반사 방지막을 선택하고 있기 때문에, 보다 효율적으로 불순물의 활성화를 도모하여 최소한의 에너지로 활성화함으로써, 확산 길이의 신장을 억제하고, 불순물의 도입 깊이를 얕게 유지하며, 어닐링에 의한 활성화 효율을 높이고, 캐리어 밀도를 높임으로써, 낮은 저항으로 미세하고 얕은 불순물 도입 영역을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법은 상기 불순물을 도입하는 공정에 앞서, 상기 고체 기판 표면을 플라즈마에 의해 비정질화하는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 플라즈마 도핑에 의해 불순물을 도입하는 공정에 앞서, 플라즈마로 비정질화하는 공정을 실시함으로써, 불순물이 도입된 영역의 광흡수율을 보다 높일 수 있다. 이 경우에도 광반사 방지막을 형성해 둠으로써 어닐링시에 조사한 광의 반사율을 저감하여 효율적으로 에너지를 불순물이 도입된 층에 도입하고, 불순물이 도입된 층의 저항을 낮출 수 있다. 또한, 비정질화된 영역의 광학 특성이 다른 영역과 다르기 때문에, 이 비정질화된 영역 내에서만 선택적으로 에너지의 흡수율을 높이도록 하여, 보다 얕은 영역에 캐리어 농도가 높은 불순물 도입 영역을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 불순물 도입 방법은 상기 광학 특성으로서 굴절율, 감광계수, 흡수계수, 반사율, 투과율, 흡수율 중 어느 하나를 포함한다.
예를 들면 불순물이 도입된 영역의 반사율과 투과율을 측정하여 이들의 합이 최소가 되도록 광반사 방지막을 선택함으로써, 보다 많은 광흡수를 얻을 수 있다. 또한, 불순물이 도입된 영역을 선택적으로 활성화할 수 있는 반사 방지막을 선택하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법에서는 상기 고체 기판으로서 결정 실리콘을 이용한 것을 포함한다.
이 방법은 결정 실리콘 기판에 대하여 플라즈마 도핑을 수행하는 경우에 광반사 방지막의 효과는 유효하며, 반도체 프로세스에 유효하게 적용 가능하다. 또한, SOI 구조(결정 실리콘/산화막/결정 실리콘)의 기판, 변형 실리콘 기판과 폴리실리콘(polysilicon) 기판에 대해서도 유효하다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법은, 상기 광반사 방지막이 불순물이 도입된 영역의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 투광성막인 것을 포함한다.
이 방법에 의해, 상기 불순물이 도입된 영역의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 투광성막의 간섭을 이용하여 반사율을 저감할 수 있다. Si의 디바이스 공정과의 정합성과 사용 용이성이라는 점에서 바람직하다. SiO2, Si3N4에 대해서도 조성을 조정함으로써 보다 고정밀도로 광학 특성을 조정하는 것이 가능하다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법은, 상기 광반사 방지막이 유전체 다층막인 것을 포함한다.
SiO2 단층인 경우에는 반사율의 한계가 있지만, 이 방법에 의해 굴절율이 다른 2종류의 유전체막을 번갈아 적층한 유전체 다층막의 간섭을 이용할 수 있으며, 적층수가 많으면 많을수록 반사율도 낮아지기 때문에, 반사율을 보다 작게 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 불순물 도입 방법은 파장 500nm 이상의 파장을 포함하는 광을 이용하여 어닐링하는 것을 특징으로 한다.
파장 500nm 이상의 광은 흡수계수가 작기 때문에 광은 깊은 위치까지 들어가, 반사 방지막뿐만 아니라 불순물이 도입된 층에서도 다중 산란이 일어나기 쉽고, 반사율과 반사율이 가장 작아지는 반사 방지막의 두께는 불순물이 도입된 층의 물성치의 영향을 강하게 받는다. 이 방법에 따르면, 플라즈마로 비정질화하는 공정과 플라즈마 도핑 공정에서 불순물이 도입된 층의 물성치를 제어함으로써 종래와 비교하여 반사율을 대폭 저감할 수 있다.
또한 본 발명의 방법은 상기 반사율을 가장 작게 하여 불순물 도입층에서 최적인 광반사 방지막의 두께를 계산으로 구하는 공정을 포함한다. 또한, 다층막 계산 소프트웨어를 사용하여 계산하도록 하면 좋다. 막의 수가 많으면 많을수록 계산이 복잡해지기 때문에 다층막 계산 소프트웨어를 사용하면 계산 효율을 높일 수 있다. 본 계산에서는 'Optas-Film'이라고 불리는 계산 소프트웨어를 이용하였다. 다른 렌즈 설계 소프트웨어, 예를 들면 'Code V'라고 불리는 소프트웨어를 이용할 수 있다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법은, 상기 광반사 방지막을 형성하는 공정은 플라즈마 화학기상증착법, 스퍼터링법 혹은 이온 플레이팅법 중 어느 하나를 이용하는 것을 포함한다.
또한, 반사 방지막으로서 SiO2막을 형성하는데 있어서, 열경화 방법이 있는데, 공정 온도 900℃ 이상이 되어 도입된 불순물이 깊게 확산한다. 이 방법에 따르면, 공정 온도를 낮게(600℃ 이하로) 할 수 있는 플라즈마 화학기상증착법, 스퍼터링법 혹은 이온 플레이팅법 중 어느 하나를 이용함으로써 불순물의 확산을 억제하여, 불순물 확산 길이를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법은 상기 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성의 측정 결과를 반사 방지막의 두께로 피드백하는 공정을 포함한다.
불순물의 도핑 공정에 의해, 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성이 서로 달라 반사율이 작아지는 반사 방지막의 두께(혹은 광학 특성)가 서로 다르기 때문에, 이 방법에 따르면, 상기 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성의 측정 결과를 반사 방지막의 두께로 피드백함으로써 보다 최적인 반사 방지막을 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 불순물 도입방법에서는 상기 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성의 측정 결과를 플라즈마 도핑 공정으로 피드백하는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성의 측정 결과가 설정치에서 벗어난 경우, 추가의 플라즈마 도핑 공정을 수행함으로써 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성이 설정치와 일치하도록 함으로써 어닐링 조건에 최적인 표면을 얻을 수 있어, 효율적이며 편차가 없는 불순물 도입 영역을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 전자소자는 상기 불순물 도입방법을 이용하여 형성된다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 도핑 장치를 나타내는 도면.
도 2는 이온 플레이팅 장치를 나타내는 도면.
도 3은 광반사 방지막의 모식도.
도 4는 불순물 도입층이 각각 플라즈마 도핑층과 이온 주입층인 경우, 반사 방지막이 SiO2막, 파장 300nm인 경우의 반사율(R)의 산화 실리콘막 두께 의존성의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 5는 불순물 도입층이 각각 플라즈마 도핑층과 이온 주입층인 경우, 반사 방지막이 SiO2막, 파장 300nm인 경우의 투과율(T)의 산화 실리콘막 두께 의존성의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 6은 불순물 도입층이 각각 플라즈마 도핑층과 이온 주입층인 경우, 반사 방지막이 SiO2막, 파장 300nm인 경우의 흡수율(A)의 산화 실리콘막 두께 의존성을 나타내는 도면.
도 7은 I/I층과 PD층의 최적 SiO2 두께(반사율이 가장 작아지는 SiO2층의 두께)의 차 대 파장의 플롯을 나타내는 도면.
도 8은 파장 530nm의 레이저로 어닐링한 경우, 산화실리콘막을 형성하고 있 지 않은 플라즈마 도핑 샘플과 산화실리콘막을 85nm 형성한 플라즈마 도핑 샘플의 시트 저항 대 레이저 에너지 밀도의 플롯을 나타내는 도면.
도 9는 Ge_PAI층과 He_PA층의 최적 SiO2 두께(반사율이 가장 작아지는 SiO2층의 두께)의 차 대 파장의 플롯을 나타내는 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 고체 기판
110 불순물 도입층
120 광원
130 측광기
200 진공 챔버
210 플라즈마를 나타내는 직사각형
220 플라즈마원
230 진공계
240 진공 펌프
250 전원
260 기판 홀더
270 전원
280 도펀트 물질 도입구
290 그 외의 물질(1) 도입구
340 제어회로
350 제어기
400 진공 챔버
410 기판 지지대
420 기판
430 증발 물질
440 증발용 전원
450 매칭 박스
460 고주파 전원
470 가열용 직류 전원
480 RF 코일
490 진공계
500 반사 방지막
다음으로 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
(불순물 도핑)
먼저 본 실시예에서 이용되는 플라즈마 도핑 장치와 불순물 도핑 공정에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 이용되는 도핑 장치는 도 1에 나타내는 바와 같이 진공 챔버(200)와, 이 진공 챔버(200) 내에 플라즈마를 여기하는 플라즈마원(220) 을 구비하고, 기판 홀더(260)에 재치된 피처리 기판으로서의 고체 기판(100)의 표면에 플라즈마 도핑을 수행하는 것이다.
그리고, 이 진공 챔버(200)에는 진공 펌프(240)가 접속되고, 진공 측정을 위한 진공계(230)가 설치되어 있으며, 플라즈마원(220)에는 전원(250)이 접속되어 있고, 플라즈마 생성을 위한 전압을 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 기판 홀더(260)에는 독자적인 전기적 포텐셜을 인가하기 위한 전원(270)이 상술한 전원과는 별도로 접속되어 있다.
또한 진공 챔버(200)에는 이들 가스를 도입하기 위한 가스 도입 기구가 설치되어 있다. 이 가스 도입 기구는 도펀트 물질로서의 제 1 물질(이 경우에는 B2H6)을 공급하는 제 1 라인(280), 그 외의 물질인 제 2 물질을 공급하는 제 2 라인(290)(이 경우에는 He)으로 구성된다.
다음으로 이 도펀트 장치를 이용한 불순물 도입 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 진공 챔버(200)에 제 1 물질로서의 도펀트 물질을 공급한다. 여기에서는 도펀트 물질과 이와는 다른 그 외의 물질을 캐리어 가스로서 도입한다. 본 실시예에서는 도펀트 물질과는 다른 성질의 가스, 예를 들면 희가스 등, 전기적으로는 실리콘 중에서 활성이 되지 않는 물질을 선택하였다. 예를 들면 He이다. 이것을 그 외의 제 2 물질로서 He를 선택하였다. 그리고, 상술한 제 1 내지 제 2 라인(280, 290)으로 구성되는 가스 도입 라인으로부터 가스를 도입하고, 진공 챔버(200) 내의 고체 기판(100) 표면에서 플라즈마(210)를 발생시킨다.
이 플라즈마(210)와 고체 기판(100)의 전기적 포텐셜차에 의해, 플라즈마 중의 하전 입자가 끌어 당겨져 불순물 도핑이 수행된다. 동시에 플라즈마 중의 전기적 중성 물질은 이 고체 기판(100) 표면 부근에 부착 혹은 흡장된다. 여기에서 불순물 도입층(110)의 상태는 하지(下地)인 고체 기판(100)의 상태 및 플라즈마가 갖는 에너지에 의해 결정되며, 부착 상태여도 좋고 흡장되어 있어도 상관없다.
이 불순물 도핑 공정에 의해 불순물 도입층(110)이 고체 기판(100) 표면에 형성된다. 이 불순물 도입층의 물성(굴절율(n)과 감광 계수(k)와 두께(d))을 측정하기 위하여, 진공 챔버(200)에는 광원(120)과 측광기(130)가 설치되어 있다.
그리고 측광기(130)로 측정한 광학적 특성을 계산기(140)로 연산하고, 이 계산 결과가 설정치에서 벗어난 경우, 제어 회로(340)로 보내, 피드백 정보로서 제어기(350)로 데이터를 보냄으로써, 플라즈마 도핑 장치는 플라즈마 조건을 조정하고 추가의 플라즈마 도핑 공정을 수행하여, 불순물이 도입된 영역의 광학적 특성이 설정치와 일치하도록 한다. 여기에서 조정되는 플라즈마 조건으로는 플라즈마에 인가하는 전원 전압, 혹은 전압 인가 시간 및 인가 타이밍, 도펀트 물질과 그 외의 물질의 혼합비, 진공도, 그 외의 물질 간의 혼합비, 도펀트 물질을 포함하는 플라즈마 조사 시간과 도펀트 물질을 포함하지 않는 플라즈마 조사 시간대의 비 등이며, 이들 파라미터를 변화시켜 불순물 도입층의 물성을 제어한다.
이 방법에 따르면, 고정밀도로 제어된 원하는 불순물 농도를 갖는 불순물 도입층을 형성할 수 있다.
(반사 방지막의 형성)
다음으로, 반사 방지막으로서의 산화 실리콘막의 형성방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 이온 플레이팅법을 이용하여 산화 실리콘막을 형성한다.
여기에서 이용되는 이온 플레이팅 장치는 도 2에 나타내는 바와 같이, 진공 챔버(400) 내에 기판 지지대(410)를 구비하고, 이 기판 지지대(410)에 지지된 기판(420)에 대향하여 배치되는 증발 물질(430)과, 이 증발 물질(430)로부터 증발된 가스 상태의 증발 물질을 플라즈마화하기 위한 RF 코일(480)을 구비하여 이루어지는 것이다. 그리고, 이 증발 물질(430)에 열에너지를 공급하여 증발시키기 위한 증발용 전원(440)과, RF 코일에 전압을 공급하기 위한 고주파 전원(460)이 매칭 박스(450)를 통하여 형성되어 있다. 여기에서 470은 가열용 직류 전원이고, 또한 진공 챔버에는 진공계(490)가 장착되어 있다.
여기에서 산화 실리콘막을 형성하는 경우에는 증발 물질로서 산화 실리콘의 입자를 이용하였다. 이 증발 물질(430)은 증발용 전원(440)으로 구동되는 전자총(도시하지 않음)에 의해 증발된다. 또한, 기판(420)으로서의 고체 기판을 지지하기 위하여 진공 챔버(400) 내에 기판 지지대(410)를 구비하고 있으며, 플라즈마 도핑 방법으로 불순물이 도입된 고체 기판(420)을 이 기판 지지대(410)에 재치한다. 그리고 증발용 전원(440)을 이용하여, 전자총을 증발 물질(430)(SiO2 입자)에 쏘아 SiO2를 증발시킨다. 증발 입자는 고주파 전원(460), 매칭 박스(450), RF 코일(480)에서 발생한 플라즈마로 이온화되고, 기판 지지대(410)에 의해 음전위로 유지된 고체 기판(420)에 대하여 가속 충돌하여, 치밀하고 부착력이 강한 산화 실리콘막을 형성한다.
이와 같이 하여, 고체 기판의 온도 상승을 초래하는 일 없이, 원하는 막두께의 산화 실리콘막을 제어성 좋게 형성할 수 있다.
(반사 방지막의 최적화)
다음으로, 반사율을 저감하기 위하여, 최적의 광반사 방지막의 두께를 계산으로 구하는 방법을 도 3에 나타내는 모식도를 이용하여 설명한다. 먼저 불순물 도입층(110) 상에 반사 방지막(500)을 형성하고, 파장(λ)의 광을 입사 각도(φ)(φ=0°, 수직 입사)로 기판에 입사시킨다. 다층막 계산 소프트에 각 층의 물성치를 입력하고, 다중 산란에 의한 반사율(R)과 투과율(T)을 구한다. 흡수율(A)은 다음의 식
A=1-R-T
로 구한다.
도 4 내지 6에 불순물 도입층이 각각 플라즈마 도핑층(PD층이라 한다)과 이온 주입층(I/I층이라 한다)인 경우, 반사 방지막이 SiO2막, 파장 300nm인 경우의 반사율(R), 투과율(T)과 흡수율(A)의 산화 실리콘막 두께 의존성의 계산 결과를 나타낸다. 여기에서, 반사율은 전입사광량에 대한 반사광량과의 비, 투과율은 전입사광량에 대한 불순물 도입층을 투과하는 광량의 비, 흡수율은 전입사광량에 대한 불순물 도입층에 흡수되는 광량의 비에 상당하는 것으로 한다.
PD층을 예로 하면, 도 4에 나타내는 바와 같이 산화 실리콘막을 형성하지 않는 경우의 반사율이 55%인 것에 대하여, 산화 실리콘막을 40nm의 두께로 형성함으로써 반사율이 28%로 감소한다. 한편, 흡수율은 도 6에 나타내는 바와 같이 산화 실리콘막을 형성하지 않는 경우와, 산화 실리콘막을 40nm의 두께로 형성하는 경우, 30%에서 48%로 상승하였다. 또한, 반사율(R), 투과율(T)과 흡수율(A)은 산화 실리콘막 두께의 주기 구조로 되어 있기 때문에, 산화 실리콘막의 두께를 40nm, 140nm, 240nm, ...(100nm의 주기)로 하여도 같은 값의 반사율(R), 투과율(T)과 흡수율(A)이 얻어진다.
I/I층에서는 산화 실리콘막의 두께 45nm에서 반사율의 최소값 36%를 얻을 수 있지만, PD층에서는 산화 실리콘막의 두께 40nm에서 반사율의 최소값 28%를 얻을 수 있어, PD층과 산화 실리콘막의 조합이 반사율을 억제하는데 더욱 효과적임을 알 수 있다.
I/I층과 PD층의 최적 SiO2 두께(반사율이 가장 작아지는 SiO2층의 두께)의 차를 파장축에 플롯한 것이 도 7이다. 300~1100nm의 파장 범위 내에 PD층과 I/I층의 최적 SiO2 두께의 차가 확인되었다.
이와 같이 하여, 반사 방지막의 두께를 조정하여 반사율(R)이 최소가 되는 값(T)을 결정한다.
또한 반사 방지막의 두께가 결정되어 있는 경우에는 막질을 조정하여 광학 특성을 조정하도록 할 수도 있다.
이와 같이 하여 결정된 반사 방지막을 형성하고, 상기 최적의 반사 방지막을 산출했을 때의 광조사 조건에 따른 조건으로 어닐링을 수행함으로써, 불순물을 얕게 도입할 수 있고, 시트 저항이 낮은 불순물 도입 영역을 형성할 수 있다.
(어닐링)
도 8에 파장 530nm의 레이저로 어닐링한 경우, 산화 실리콘막을 형성하지 않은 플라즈마 도핑 샘플과 산화 실리콘막을 85nm 형성한 플라즈마 도핑 샘플의 시트 저항에 대한 레이저 에너지 밀도의 플롯을 나타낸다. 산화 실리콘막을 형성함으로써, 같은 시트 저항 720Ω/sq를 얻는데 필요한 레이저의 에너지 밀도를 330mJ/㎠(23% 상당) 저감할 수 있었다. 또한, 산화 실리콘막을 부착함으로써 같은 레이저 에너지 밀도 1300mJ로 시트 저항을 7710Ω/sq에서 583Ω/sq로 저감할 수 있었다.
(실시예 2)
다음으로, 본 실시예에서는 이온 주입에 의해 불순물을 도입하는데 앞서, 고체 기판을 비정질화하고 나서 불순물을 도입하는 방법에 대하여 설명한다.
이온 주입으로 불순물 도입하여 어닐링할 때에는 통상 흡수율을 높이기 위하여 Ge 이온 주입으로 비정질화하고 나서 이온 주입으로 불순물을 도입한다. 여기에서는 He 플라즈마로 비정질화한 층(He_PA층이라 한다)과 Ge 이온 주입으로 비정질화한 층(Ge_PAI층이라 한다)의 비교 계산을 하였다.
Ge_PAI층과 He_PA층의 최적 SiO2 두께(반사율이 가장 작아지는 SiO2층의 두께)의 차를 파장축에 플롯화하였다. 그 결과를 도 9에 나타낸다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 500~1100nm의 파장 범위 내에, He_PA층과 Ge_PAI층의 최적 SiO2 두께의 차가 확인되었다.
이것은 He_PA층과 Ge_PAI층의 물성치의 차이에 기인하는 것이라 생각되는데, 어떠한 경우에도 최적의 산화 실리콘막의 막두께가 되도록 형성함으로써, 시트 저항 및 접합 깊이가 고정밀도로 제어된 신뢰성이 높은 막을 형성할 수 있다.
또한 He 플라즈마로 비정질화한 층(He_PA층이라 한다)을 이용함으로써, 불순물을 얕게 도입할 수 있고, 시트 저항이 낮은 불순물 도입 영역을 형성할 수 있다.
또한 상기 실시예에서는 불순물을 도입하기에 앞서 비정질화를 수행하였으나, 불순물 도입 후, 불활성 플라즈마를 조사하여 비정질화를 수행할 수도 있다. 또한 불순물을 도입하면서 불활성 플라즈마를 조사하여 비정질화를 수행하도록 할 수도 있다.
본 발명의 반사 방지막을 형성하여 어닐링하는 공정을 포함하는 불순물 도입 및 활성화 방법은 얕고 낮은 저항인 접합의 형성, 활성화 에너지의 저감, 어닐링 온도의 저온화에 효과가 있으며, 미세한 전자 소자 혹은 액정 기판 상에 형성하는 박막 트랜지스터 등의 반도체 장치의 형성에 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 고체 기판에 플라즈마 도핑법에 의해 불순물을 도입하여 불순물 도입 영역을 형성하는 공정과,
    상기 고체 기판 표면에, 광반사 저감 기능을 갖는 광반사 방지막을 형성하는 공정과,
    광조사에 의해 어닐링하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 불순물 도입 영역의 광학 특성과 두께를 측정하는 공정과,
    상기 측정된 광학 특성과 두께에 따라 광반사 방지막을 선택하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 선택하는 공정은 상기 어닐링하는 공정에서 이용되는 광의, 상기 불순물 도입 영역으로의 흡수율이 최대가 되도록 상기 광반사 방지막을 선택하도록 한 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불순물을 도입하는 공정에 앞서,
    상기 고체 기판 표면을 플라즈마에 의해 비정질화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 광학 특성으로서 굴절율, 감광계수, 흡수계수, 반사율, 투과율, 흡수율 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 기판은 결정 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광반사 방지막은 상기 불순물 도입 영역의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 투광성막인 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  8. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광반사 방지막은 유전체 다층막인 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어닐링하는 공정은 파장 500nm 이상의 파장을 포함하는 광을 사용하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  10. 제 2항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정하는 공정의 측정 결과를 광반사 방지막의 두께로 피드백하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  11. 제 2항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정하는 공정의 측정 결과를 플라즈마 도핑 공정으로 피드백하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
  12. 제 1항 내지 11항의 불순물 도입방법을 이용하여 형성된 전자소자.
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