일반기술

반도체에서 에너지 효율이 높은 도펀트 활성화

본 기술은 반도체 제조 과정에 있어서 에너지 보존 방법에 관한 기술이다. 제조 과정에서 이온 주입 과정에 뒤따르는 높은 온도의 열처리 방식의 필요성을 줄일 수 있도록 높은 전류 밀도에 의하여 이온 주입과 활성화가 강화된다. 이온 주입은 얇은 접합 장치를 만들기 위해 실리콘을 도프시키기 위해 많이 사용되고 있다. 그러나, 이온 주입에 의해 손상된 주 격자는 도펀트를 활성화시키고 캐리어 이동도를 회복시키기 위하여 열처리에 의하여 복구된다. 이온 주입 후에, 열처리-일반적으로 800-1000oC에서 30분 열처리 또는 1100oC에서 1분 열처리-는 도펀트 이온 주입에 대해 격자 손상을 회복하기 위하여 행해진다. 그러나, 3제곱 면적당 1020 이온 또는 그 이상과 같이 다량의 실리콘을 도핑하게 되면, 이와 같은 열처리 방법은 도펀트의 완전한 활성화를 이루기가 불가능하게 된다. 비록 열처리 온도를 올리면 도펀트들을 더 활성화시킬 수 있겠지만, 온도를 더 높이면 열적 손실이 증가하고 형성된 접합들의 간격이 벌어지게 된다. 접합의 간격이 벌어지면 작은 장치들에 있어서는 문제를 야기할 수도 있다. 최근은 더 작은 소형화 장치를 요구하는 추세이기 때문에 반도체 제조 과정을 위하여 더 낮은 온도 열처리가 필요하다. 반도체에서 에너지 효율이 높은 도펀트 활성화는 도펀트를 가진 반도체 물질을 과포화시키는 단계를 포함하여 반도체 물질에서 도펀트를 활성화시키고 과포화된 반도체에 대해 미리 정해진 활성화 문턱 이상으로 높은 전류 밀도를 가해주는 방법이다. 이와 같이 하면, 반도체 물질에서 과포화된 도펀트들이 활성화 된다. 본 기술의 가장 큰 특징은 낮은 열처리 단계에서 도펀트를 부분적으로 활성화시키시고 실온에서 높은 전류밀도를 적용하는 것이다. 도펀트를 가지고 반도체 물질을 과포화시키는 단계는 반도체 물질에 대해 고체의 비용해성으로 제한된 양 이상으로 도펀트를 이온 주입하는 단계를 포함한다. 본 기술은 높은 전류 밀도를 가하기 전에 과포화된 반도체 물질에 도펀트를 부분적으로 활성화시키는 단계를 행한다.- 열처리 온도를 낮출 수 있음.- 열처리 동안 접합의 벌어지는 현상 방지 예방.- 고체의 제한된 용해도를 넘어서 과포화 이온 주입 가능.