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Laseraktivierte(s) Abscheidung/Oxidwachstum; laserinduzierte Generierung/Diffusion von Fehlstellen und gerichtete Dotierstoffdiffusion

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018406D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 3 page(s) / 513K

Publishing Venue

Siemens

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Hans Weber: AUTHOR

Abstract

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen finden gegen Ende der Fertigungsfolge gewöhnlich Materialsysteme MA,B,... Verwendung, deren Stabilität auf eine niedrige Temperaturgrenze T g beschränkt ist. Andererseits bedingen fertigungs- oder anwen- dungsbezogene Anforderungen, dass zum gleichen oder einem späteren Zeitpunkt in der Herstellung zusätzliche Schichten M X benötigt werden, zu deren Definition die Temperatur T g meist weit überschrit- ten werden müsste. Da bei bisher bekannten Verfahren Aufheizvorgänge mittels Ofen- oder Rapid Thermal Processing (RTP)-Prozessen durchgeführt werden, ist im Allge- meinen der gesamte zu prozessierende Rohling von einer Temperaturerhöhung betroffen.

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Information / Kommunikation

Laseraktivierte(s) Abschei-dung/Oxidwachstum; laserindu-zierte Generierung/Diffusion vonFehlstellen und gerichtete Dotier-stoffdiffusion

Idee: Hans Weber, Ainring

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementenfinden gegen Ende der Fertigungsfolge gewöhnlichMaterialsysteme MA,B,...� � Verwendung, deren Stabilitätauf� eine� niedrige� Temperaturgrenze� T g� � beschränktist.� Andererseits� bedingen fertigungs-� oder� anwen-dungsbezogene Anforderungen,� dass� zum� gleichenoder einem späteren� Zeitpunkt� in� der� Herstellungzusätzliche Schichten M X� benötigt werden, zu derenDefinition die Temperatur T g� meist weit überschrit-ten werden müsste.

Da bei bisher bekannten Verfahren Aufheizvorgängemittels Ofen- oder� Rapid Thermal Processing(RTP)-Prozessen durchgeführt werden, ist im Allge-meinen der gesamte zu prozessierende Rohling voneiner Temperaturerhöhung betroffen.

Somit wird die Fertigungsreihenfolge MA,B,...� � fi� � M Xnicht möglich, was zu einer deutlichen Erschwerungund� Verteuerung� des� Herstellungsprozesses führt,indem beispielsweise eine abwechselnde Bearbeitungder Vorder-/Rückseite des Wafers erforderlich wird.

Zur Vermeidung dieser Probleme wird vorgeschla-gen, die� Erwärmung� des� Halbleitervolumens� lokal,d.h. vertikal oder lateral,� zu beschränken und Laser-strahlung als Wärmequelle zu verwenden. Der Halb-leiter wird demnach zur Schichtdefinition oder Fehl-stellengeneration� einer� geeigneten� Gasatmosphäreausgesetzt und z.B. an der Rückseite mit einem Laserbestrahlt. Dabei muss die Wärmediffusion weitestge-hend� unterbunden� werden,� so� dass� nur� bestrahlteBereiche� aufgeheizt� werden,� was� durch� gepulsteLaserstrahlung erreichbar ist. Die Leistung des La-serstrahls� und� die� Pulswiederholrate� müssen zeit-und damit kostenoptimiert sehr hoch liegen. Aller-dings darf die Wiederholfrequenz nicht so hoch wer-den, dass� es� zu� einer� permanenten� Erwärmungkommt.

Über die Laserwellenlänge� � l� � L� kann die Eindringtiefe1/� a� � der Laserstrahlung gesteuert werden, wobei gilt:

S

1

L

l

=

(Gl. 2.)

a

4

p

*

k

k s� ist der komplexe Brechungsindex(=Extinktionskoeffizient) des Festkörpers

Je� näher� die� Wärmedeposition� an� der bestrahltenOberfläche liegen soll, desto kleiner muss auch dieWellenlänge der Strahlung sein.

Im Folgenden werden drei grundsätzlich unter-schiedliche Applikationen der Laseranwendung vor-geschlagen:

A. Laseraktivierte Abscheidung

Der� gesamte� Halbleiterwafer� wird� in� eine entspre-chende� Prozessgasatmosphäre� gebracht.� Zur Ab-scheidung � einer� Siliziumnitridschicht� (Si 3 N 4 )� wirdbeispielsweise SiH 2 C1 2� oder NH 3� � verwendet. Wich-tig ist dabei, dass der Wafer auf einer Temperatur T 0(z.B.� Raumtemperatur)� gehalten� wird,� die noch zukeiner Dissoziation des Gases oder zur Reaktion vonGasradikalen untereinander oder� mit� der� Wafero-berfläche führt. Will man temperatursensible Materi-alsysteme� schützen,� die örtlich� getrennt� von� den...