In the semiconductor industry, device miniaturization has attracted attention because it can simultaneously improve device performance and increase profits. However, as the size of transistors becomes too small, the miniaturization of semiconductors has reached a limit due to the complexity of nanoscale processes, resistive capacitance delays, and increased energy consumption from complex metal lines. In order to overcome these limitations, a monolithic three-dimensional structure in which the degree of transistor integration is increased with a stacked structure and electrical efficiency is improved through short metal wires has been proposed. Most of the CMOS process can be used during lower layer device formation. However, a dopant activation process using a high-temperature (1000°C) RTA cannot be used for upper layer device formation, due to low thermal durability of the metal wiring and underlying devices. In this study, excimer laser annealing enabled dopant activation in a monolithic 3D structure, finally realizing a monolithic 3D semiconductor structure
반도체 산업에서 소자 미세화는 소자 성능 향상과 이윤 증가를 동시에 이룰 수 있기에 주목받아 왔다. 그러나 트랜지스터의 크기가 너무 작아지면서 나노 스케일 공정의 복잡성과 저항성 용량 지연 및 복잡한 금속선으로 인한 에너지 소비 증가 인해 반도체의 소형화는 한계를 맞닥뜨렸다. 이러한 한계를 극복하기 위해 적층 구조로 트랜지스터 집적도를 증가시키고 짧은 금속 배선을 통해 전기적 효율을 향상시킨 모노리식 3차원 구조가 제안되었다. 대부분의 CMOS 공정은 적층 구조인 모노리식 구조의 하부층 소자의 형성과 상부층의 수직적 적층 동안 그대로 사용될 수 있으나, 고온(1000℃)의 RTA를 사용하는 도펀트 활성화 공정은 금속 배선 및 하부 소자의 낮은 열 내구성으로 인해 사용할 수 없다. 본 연구에서는 엑시머 레이저 어닐링을 통해 모노리식 3차원 구조에서 도펀트 활성화를 가능케 하여 최종적으로 모놀리식 3차원 구조의 반도체를 실현하였다.
