KR100874202B1 - 실리사이드 촉매를 이용한 나노 와이어 제조 방법 - Google Patents

실리사이드 촉매를 이용한 나노 와이어 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리사이드 촉매를 이용한 나노 와이어 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 나노 템플레이트를 이용하여 나노 템플레이트의 기공에서 실리사이드를 석출하고 석출된 실리사이드를 촉매로 이용하여 나노 와이어를 성장시켜 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 실리콘 기판 위에 다공성 나노 템플레이트를 형성하는 단계와; 상기 다공성 나노 템플레이트에 형성되는 기공 하부에서 실리사이드를 석출하는 단계와; 상기 기공 하부에서 석출되는 실리사이드를 촉매로 나노 와이어를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나노 와이어, 촉매, 실리사이드, 다공성 나노 템플레이트, 합금, 나노선

Description

실리사이드 촉매를 이용한 나노 와이어 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING NANO WIRE USING SILICIDE CATALYST}
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 나노 와이어 제조 방법의 흐름도를 도시한 것.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 나노 템플레이트의 형성을 개략적으로 도시한 것.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 석출된 구리 실리사이드를 촉매로 이용하여 나노 와이어를 성장시키는 과정을 개략적으로 도시한 것.
도 4 는 양극 산화가 종료된 후 열처리를 수행한 기공 부분의 TEM(Transmission Electron Microscopy) 사진과 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 성분 분석 결과를 도시한 것.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 실리콘 기판 20 : 합금 박막층
30 : 알루미늄 박막 40 : 알루미나
50 : 기공 60 : 티타늄 필라
70 : 구리 실리사이드 100 : 나노 와이어
본 발명은 실리사이드 촉매를 이용한 나노 와이어 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 나노 템플레이트를 이용하여 나노 템플레이트의 기공에서 실리사이드를 석출하고 석출된 실리사이드를 촉매로 이용하여 나노 와이어를 성장시켜 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 및 소형화의 요구에 따라 근래 들어 나노 기술 및 나노 구조물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적인 나노 구조물로는 나노점(NANO DOT), 나노 와이어(NANO WIRE), 나노 튜브(NANO TUBE) 등을 들 수 있으며, 이러한 나노 구조물의 제조에 사용되는 것이 다공성 나노 템플레이트 기술이다.
다공성 나노 템플레이트 기술이라는 것은 양극 산화 알루미나 나노 템플레이트(Anodic Alumina Oxide Nanotemplate or AAO Nanotemplate)라고도 불리우며, 산 용액 속에서 알루미늄을 전기적으로 산화시키면 알루미나(Al2O3) 막이 표면에 형성되며, 이 알루미나 막은 산 용액에 의해 식각되어 기공이 형성되는데, 이때 알루미늄이 양극(Positive Electrode)으로 사용되므로 양극 산화라는 명칭을 사용하고 있다.
특히, 다공성 나노 템플레이트 기술은 양극 산화를 수차례 반복하므로써 기공이 규칙적으로 자기 정렬하는 특성을 가지고 있으며, 산 용액의 종류, 농도, 온 도, 전압의 크기 등을 조절하여 기공 간의 거리 및 기공의 직경을 조절할 수 있는 특성을 가지고 있어 현재 나노 구조물의 제조에 대표적으로 사용되고 있다. 이러한 다공성 나노 템플레이트 기술에 관하여는 본 발명의 출원 전에 다양한 기술이 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다공성 나노 템플레이트를 이용하여 나노 와이어를 제조하는 방법으로는 크게 금속 촉매를 이용하지 않는 방법과 금속 촉매를 이용하는 방법으로 구분될 수 있다.
금속 촉매를 이용하지 않는 방법은 고온의 열처리 노에서 SiO 분말 등을 열 증발시켜 실리콘 증기가 템플레이트의 기공내에 곡률이 큰 부위에서 선택적으로 흡착되어 성장되는 원리를 이용하는 것이다. 그러나 이러한 방법은 실리콘 나노 와이어의 결정성이 떨어지는 결점이 있고 형성되는 나노 와이어의 직경이 템플레이트의 기공 형상에 크게 의존하므로 기공의 균일도와 형상을 매우 우수하게 제조하여야 한다.
금속 촉매를 이용하는 방법은 전기 도금(electrodeposition) 방법이나 VLS(Vapor Liquid Solid) 성장 방법등이 있다. 전기 도금 방법은 촉매로 사용할 금속을 기공 안에 증착시키는 방법으로 소자가 작아지는 경우 종횡비가 커져 증착이 어려운 단점이 있다.
VLS 성장 방법은 촉매로 사용할 금속을 입자 형태로 실리콘 기판 위에 증착하면 입자의 위치를 지정할 수 없기 때문에, 실리콘 기판 위에 필름 형태로 증착을 하고 다공성 나노 템플레이트 기술을 이용하여 입자의 위치를 지정한다. 그러나, VLS 성장 방법은 양극 산화를 장시간 진행해도 기공 하부의 알루미늄 산화물이 완전히 식각되지 않아 반응 가스와 금속 촉매가 접촉하기 어려운 문제점이 있다.
다시말해, 반응 가스와 금속 촉매 사이에 저항층(Barrier Layer)이 존재하기 때문에 이 저항층을 제거하지 않으면 나노 와이어를 성장시킬 수 없다. 이러한 저항층의 제거는 산 용액을 이용한 식각을 통해 제거할 수 있으나, 습식 식각은 등방성 식각이기 때문에 저항층의 제거뿐만 아니라 기공을 형성하는 알루미나 또한 식각되므로 기공의 직경 역시 커지게 되어 작은 직경을 갖는 구조체에 부적합한 문제점이 있다. 그 외, 저항층을 제거하기 위한 다양한 기술이 제시되고 있으나, 현재까지 이에 대한 명확한 해결책이 없는 상태이다.
또한, 기존의 방법들로 나노 와이어를 제조하여 반도체 소자로 사용하는 경우에는 소스 영역과 드레인 영역을 형성한 뒤에 금속과 접촉시켜야하는데, 금속과 옴 접촉(Ohmic Contact)을 형성하기 위해서는 나노 와이어를 성장시킨 후 금속화(Metalization) 공정을 진행하기 때문에 공정이 복잡하고 비용이 많이 발생하는 단점이 있었다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 나노 와이어의 제조에 실리사이드를 촉매로 사용하여 금속 상태의 촉매보다 나노 와이어의 성장을 보다 용이하게 수행할 수 있는 나노 와이어 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 나노 와이어의 제조에 있어 다공성 나노 템플레이트의 형성과 더불어 실리사이드 촉매를 기공에 형성하여 공정을 보다 단순화할 수 있는 나 노 와이어 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 나노 와이어의 일측이 금속 박막과 필라로 연결되어 기존의 금속화 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있는 나노 와이어 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기존 플래너 디바이스에 비해 높은 전류 구동력을 얻을 수 있는 나노 와이어를 이용한 반도체 소자 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 양상에 따르면, 본 발명은 실리콘 기판 위에 다공성 나노 템플레이트를 형성하는 단계와; 상기 다공성 나노 템플레이트에 형성되는 기공 하부에서 실리사이드를 석출하는 단계와; 상기 기공 하부에서 석출되는 실리사이드를 촉매로 나노 와이어를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 다공성 나노 템플레이트를 형성하는 단계가, 실리콘 기판 위에 합금 박막층을 형성하는 단계와; 상기 합금 박막층 위에 알루미늄 박막을 증착하는 단계와; 적어도 한번 이상의 양극 산화를 수행하여 기공을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 합금 박막층이 실리콘에서의 확산도가 적어도 4×10-2cm2/s 이상인 금속 중 어느 하나와 티타늄의 합금으 로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 합금 박막층이 구리-티타늄 합금, 백금-티타늄 합금, 코발트-티타늄 합금 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 합금 박막층이 상기 금속과 티타늄이 1 : 15 의 비율로 합금 박막을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 실리사이드를 석출하는 단계가, 상기 다공성 나노 템플레이트의 형성을 위한 양극 산화의 진행에 따라 상기 실리콘 기판의 실리콘이 확산하는 단계와; 양극 산화의 초과 진행에 따라 금속-티타늄 합금으로 구성되는 합금 박막층이 상기 실리콘의 확산에 의해 티타늄-실리사이드 층을 형성하고, 상기 합금 박막층의 티타늄이 상기 기공 하부로 확산하여 티타늄 필라(pilar)를 형성하는 단계와; 열처리를 수행하여 상기 합금 박막층의 금속이 상기 티타늄 필라를 통해 상기 기공 하부로 확산하고 상기 확산된 실리콘과 반응하여 티타늄 필라의 말단에서 금속-실리사이드가 석출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 금속-티타늄 합금에 사용되는 금속은 실리콘에서의 확산도가 적어도 4×10-2cm2/s 이상인 금속 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 금속-티타늄 합금에 사용되는 금속은 구리, 백금, 코발트 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 금속-티타늄 합금은 금속과 티타늄이 1 : 15 의 비율로 합금을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 나노와이어를 성장시키는 단계는, 상기 티타늄 필라의 말단에서 석출되는 금속-실리사이드를 촉매로 화학기상증착법을 통해 실리콘 나노와이어를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 상기 나노와이어 제조 방법이 실리사이드를 촉매로 나노와이어를 성장시키는 단계에 이어 다공성 나노 템플레이트를 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 다공성 나노 템플레이트를 식각하여 제거하는 단계에서 사용되는 식각 방법은 습식 식각인 것이 바람직하다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명을 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에서는 실리콘 기판 위에 형성하는 합금 박막층을 구리(Cu)-티타늄(Ti) 합금으로 상정하여 설명하지만, 티타늄과 합금 박막층을 형성하는 금속으로는 백금이나 코발트와 같이 구리의 확산도보다 높은 확산도를 갖는 다른 금속을 사용하는 것도 가능하다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 나노 와이어 제조 방법의 흐 름도를 도시한 것이다.
도 1 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 와이어의 제조 방법을 살펴보면, 먼저, 실리콘 기판 위에 합금 박막층을 형성한다(S1). 본 실시예에서는 구리와 티타늄을 1 : 15의 비율로 500 ~ 1,000Å 정도 합금 박막을 실리콘 기판 위에 성장시킨다. 다음으로, 합금 박막층 위에 알루미늄 박막을 증착한다(S2). 알루미늄 박막은 5,000 ~ 50,000Å 정도로 합금 박막에 비해 상대적으로 두껍게 성장시키는 것이 바람직하다. 그리고, 증착된 알루미늄 박막을 이용하여 다공성 나노 템플레이트를 형성한다(S3). 여기서, 다공성 나노 템플레이트의 형성에 관하여는 본 발명의 출원 전에 다양한 공지 기술이 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다공성 나노 템플레이트의 형성 과정에서 양극 산화가 진행되면 알루미늄 박막에는 기판과 수직으로 기공이 형성되며 합금 박막층까지 근접하여 기공이 형성된다. 양극 산화가 초과 진행되면 구리-티타늄 합금 박막층의 티타늄 이온이 상부로 확산되어 템플레이트의 기공 하부로 티타늄 필라(pilar)를 형성한다(S4). 이때, 실리콘 기판의 실리콘 입자도 상부로 확산을 계속하여 기공의 하부까지 확산되며, 실리콘의 확산으로 인해 합금 박막층이 실리사이드층으로 변하게 된다.
양극 산화에 이어 열처리를 수행하면 실리콘 기판에서 확산된 실리콘으로 인하여 합금 박막층은 티타늄 실리사이드가 되고, 합금 박막층의 구리는 전술한 티타늄 필라를 통해 템플레이트의 기공 하부로 확산하여 알루미늄 산화막에 확산된 실리콘과 반응하여 구리 실리사이드로 석출된다(S5).
기공의 하부에서 석출되는 구리 실리사이드를 촉매로 나노 와이어를 성장시킨다(S6). 본 실시예에서는 SiH4 등의 반응가스를 이용하여 화학기상증착법을 이용하여 구리 실리사이드가 있는 위치에서 실리콘을 단결정 성장시켜 나노 와이어를 성장시킨다. 이때, GeH4, B2H6, PH4 등을 첨가하면 각각 Ge, B, P 가 함유되는 단결정 나노 와이어가 생성될 수 있다. 촉매를 이용한 나노 와이어의 성장에 대한 기술은 본 발명의 출원 전 다양한 공지 기술이 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
나노 와이어를 형성하고 나면 다공성 나노 템플레이트를 제거하여 반도체 소자의 제조에 사용할 수 있으며, 다공성 나노 템플레이트를 제거하지 않은 상태에서 반도체 소자로 사용되는 것도 가능하다(S7). 다공성 나노 템플레이트의 제거에는 여러가지 방법이 이용될 수 있으며, 습식 식각을 통해 제거하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 바람직한 양상에 따르면, 전술한 방법을 통해 제조된 나노 와이어의 표면에 형성되는 자연 산화막을 제거하고, 균일한 두께를 갖는 게이트 산화막을 형성하고, BSG 또는 PSG 를 이용하여 적층하고, 게이트 전극을 적층하고, 동일한 종류의 BSG 또는 PSG 를 적층하여 반도체 소자를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 방법 외에도, 다양한 기존의 나노 와이어를 이용한 반도체 소자 제조 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명의 출원 전에 다양한 공지 기술이 존재하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 나노 템플레이트의 형성 을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 를 참조하면, 먼저 실리콘 기판(10) 위에 구리-티타늄 합금을 적층하여 합금 박막층(20)을 형성한다. 전술한 바와 같이 구리와 티타늄은 1 : 15 의 비율로 500 ~ 1,000Å 의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 합금 박막층(20)의 위에 알루미늄 박막(30)을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 알루미늄 박막(30)은 합금 박막층(20)에 비해 상대적으로 두껍게 5,000 ~ 50,000Å의 두께로 성장시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 합금 박막층(20)의 구성을 구리-티타늄으로 상정하여 설명하지만 합금 박막층(20)에 사용되는 금속은 실리콘에서의 확산도가 4×10-2cm2/s 이상인 금속 중 선택하여 사용하는 것도 가능하다. 이후, 공지된 다공성 나노 템플레이트 형성 기술에 따라 자기 정렬되는 기공을 형성한다.
다공성 나노 템플레이트의 형성 과정에서 양극 산화가 진행됨에 따라 알루민늄 박막(30)은 산화되어 알루미나(40)로 점차 변화되고, 실리콘 기판(10)의 실리콘은 상부의 합금 박막층(20)으로 확산하게 되며, 합금 박막층(20)의 티타늄은 기공(50)의 하부로 확산하여 티타늄 필라(pilar)(60)를 형성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 촉매를 이용한 나노 와이어의 형성에 있어 촉매를 기공(50)의 하부에 형성시키는 별도의 추가 공정이 필요없이 다공성 나노 템플레이트를 형성하는 공정이 진행됨에 따라 합금 박막층(20)의 금속이 확산 현상에 의해 기공(50)의 하부로 확산되어 촉매의 형성 공정이 동시에 진행되는 장 점이 있다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 다공성 나노 템플레이트의 기공에 구리 실리사이드가 석출되어 이를 촉매로 나노 와이어를 성장시키는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 을 참조하면, 다공성 나노 템플레이트의 형성 공정에서 초과 양극 산화를 진행시키면 합금 박막층(20)의 티타늄은 기공(50)의 하부로 더 많이 확산하여 티타늄 필라(60)가 기공(50)의 하부까지 확산되어, 결과적으로 티타늄 필라(60)가 기공(50)의 하부를 통해 외부로 노출되게 된다. 또한, 기공(50)의 하부는 양극 산화 초기에 아래로 볼록한 형태를 갖다가 지속적인 양극 산화가 진행되면 평탄화를 거쳐 위로 볼록한 형태로 변형되고 실리콘 기판(10)의 실리콘 또한 상부로 확산을 계속하여 합금 박막층(20)에서 실리콘의 비율이 높아진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 양극 산화가 종료된 후 열처리를 통해 전술한 티타늄과 실리콘의 확산을 촉진시키는 것이 바람직하다. 열처리 공정은 노(furnace)를 이용하는 방법이나 급속 열처리(RTA : Rapid Thermal Annealing) 방법 등 종래 공지된 여러 기술이 적용될 수 있다.
양극 산화가 종료된 후 열처리를 수행하면 합금 박막층(20)은 실리콘 기판(10)의 실리콘이 확산되어 티타늄 실리사이드 층으로 변화된다. 그리고, 합금 박막층(20)의 구리는 티타늄 필라(60)를 통해 기공(50)의 하부로 확산되며, 시간이 경과함에 따라 점점 많은 양의 구리가 기공(50)의 하부에서 석출된다. 이처럼 기공(50)의 하부에서 석출되는 구리의 양은 열처리의 시간에 의존성을 가지므로 열처 리 시간을 조절함으로써 그 양을 적절하게 조절할 수 있다. 기공(50)의 하부에서 석출되는 구리는 알루미나(40)에 전반적으로 확산된 실리콘과 함께 구리 실리사이드(70)를 형성하게 된다.
도 4 는 양극 산화가 종료된 후 열처리를 수행한 기공 부분의 TEM(Transmission Electron Microscopy) 사진과 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 성분 분석 결과를 도시한 것이다. 도 4 를 참조하면, A 부분은 기공(50)의 하부에서 형성된 입자 부분으로 실리콘과 구리가 높게 검출되는 EDX 결과에서 나타나듯이 구리 실리사이드(70)가 형성된 것을 알 수 있다.
B 부분은 기공(50)과 기공(50) 사이의 알루미나(40) 부분으로 EDX 결과에서 알루미늄과 실리콘이 높게 검출되는 것으로 보아 실리콘 기판(10)상의 실리콘이 알루미나(40) 층까지 확산된 것을 알 수 있다. C 부분은 기공(50)의 하부로 티타늄 필라(60)에 해당하는 부분으로 EDX 결과에서 알루미늄 및 실리콘과 함께 티타늄이 검출되고 있음을 알 수 있다.
D 부분은 구리와 티타늄의 합금 박막층(20)에 해당하는 부분으로 열처리를 수행한 EDX 결과를 보면, 구리의 비율은 아주 적은 반면 티타늄과 실리콘의 비율이 상당히 높게 나타나고 있다. 즉, 구리-티타늄 합금 박막층(20)이 양극 산화와 열처리 과정을 거치면서 티타늄 실리사이드 층으로 변화한 것을 알 수 있다.
시간이 경과함에 따라 합금 박막층(20)에는 보다 많은 양의 실리콘이 확산되며, 기공(50)의 하부에는 보다 많은 양의 구리가 확산된다. 기공(50)의 하부에서 석출되는 구리는 전술한 바와 같이 알루미나(40) 전반에 확산되어 있는 실리콘과 구리 실리사이드(70)를 형성하게 된다.
일정 시간 열처리가 수행되고 나면 기공(50)의 하부에서 석출된 구리 실리사이드(70)를 촉매로 실리콘 나노 와이어(100)를 성장시킨다. 이러한 촉매를 이용한 실리콘 나노 와이어의 성장 방법은 촉매를 이용하지 않는 성장 방법에 비해 결정 결함의 농도가 낮은 고품질의 단결정 실리콘 나노 와이어를 얻을 수 있는 장점이 있다. 촉매를 이용한 실리콘 나노 와이어의 성장 방법에 대해서는 본 발명의 출원 전 다양한 공지 기술이 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 공지된 다양한 촉매를 이용한 실리콘 나노 와이어 성장 방법은 본 발명에 모두 적용 가능한 것은 자명하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조되는 나노 와이어(100)는 하부의 금속 박막(20)과 티타늄 필라(60)로 연결되어 있으므로, 이후 나노 와이어(100)를 이용하여 반도체 소자를 제조할 때 필요한 컨택 공정을 생략하여 공정을 단순화 시킬 수 있으며 뛰어난 옴 접촉(Ohmic Contact)을 실현할 수 있는 장점이 있다.
실리콘 나노 와이어(100)의 성장이 완료되면 다공성 나노 템플레이트를 제거하여 나노 와이어(100) 어레이를 얻을 수 있다. 다공성 나노 템플레이트의 제거는 습식 식각(Wet Etching)을 통해 제거하는 것이 바람직하며, 본 발명의 출원 전에 공지된 다양한 기술이 적용될 수 있다.
한편, 나노 와이어(100)를 이용한 반도체 소자의 제조는 플래너 디바이스에 비해 높은 전류 구동력을 얻을 수 있는 장점으로 인해 많은 기술이 연구되어 공지되어 있으며, 본 발명에 따라 제조되는 나노 와이어(100)를 이용하여 이미 공지된 반도체 소자 제조 방법을 통해 반도체 소자를 제조할 수 있음은 자명하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 설명한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따르면, 나노 와이어의 제조에 실리사이드를 촉매로 사용하여 금속 상태의 촉매보다 나노 와이어의 성장을 보다 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있으며, 다공성 나노 템플레이트의 형성과 더불어 실리사이드 촉매를 기공에 형성하여 공정을 보다 단순화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 나노 와이어의 일측이 금속 박막과 티타늄 필라로 연결되어 기존의 금속화 공정을 생략하고 공정을 단순화할 수 있으며, 뛰어난 옴 접촉을 실현할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명은 기존 플래너 디바이스에 비해 높은 전류 구동력을 얻을 수 있으며, 나노 와이어의 특성 상 나노 와이어의 외주면에 형성되는 게이트 메탈이 채널의 길이가 되므로 고 집적화 되는 반도체 소자 제조 방법에 적용 가능한 장 점이 있다.

Claims (14)

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  3. 실리콘 기판 위에 합금 박막층을 형성하고, 상기 합금 박막층 위에 알루미늄 박막을 증착한 후, 적어도 한번 이상의 양극 산화를 수행하여 기공이 형성되는 다공성 나노 템플레이트를 형성하는 단계와; 상기 다공성 나노 템플레이트에 형성되는 기공 하부에서 실리사이드를 석출하는 단계와; 상기 기공 하부에서 석출되는 실리사이드를 촉매로 나노 와이어를 성장시키는 단계;를 포함하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 합금 박막층은,
    실리콘에서의 확산도가 적어도 4×10-2cm2/s 이상인 금속 중 어느 하나와 티타늄의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  4. 청구항 3 에 있어서, 상기 합금 박막층은,
    구리-티타늄 합금, 백금-티타늄 합금, 코발트-티타늄 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  5. 청구항 3 에 있어서, 상기 합금 박막층은,
    상기 금속과 티타늄이 1 : 15 의 비율로 합금 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  6. 청구항 3 에 있어서, 상기 실리사이드를 석출하는 단계는,
    상기 다공성 나노 템플레이트의 형성을 위한 양극 산화의 진행에 따라 상기 실리콘 기판의 실리콘이 확산하는 단계와;
    양극 산화의 초과 진행에 따라 금속-티타늄 합금으로 구성되는 합금 박막층이 상기 실리콘의 확산에 의해 티타늄-실리사이드 층을 형성하고, 상기 합금 박막층의 티타늄이 상기 기공 하부로 확산하여 티타늄 필라(pilar)를 형성하는 단계와;
    열처리를 수행하여 상기 합금 박막층의 금속이 상기 티타늄 필라를 통해 상기 기공 하부로 확산하고 상기 확산된 실리콘과 반응하여 티타늄 필라의 말단에서 금속-실리사이드가 석출되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  7. 청구항 6 에 있어서, 상기 금속-티타늄 합금에 사용되는 금속은,
    실리콘에서의 확산도가 적어도 4×10-2cm2/s 이상인 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  8. 청구항 6 에 있어서, 상기 금속-티타늄 합금에 사용되는 금속은,
    구리, 백금, 코발트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  9. 청구항 7 에 있어서, 상기 금속-티타늄 합금은,
    금속과 티타늄이 1 : 15 의 비율로 합금을 형성하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  10. 청구항 6 에 있어서, 상기 나노와이어를 성장시키는 단계는,
    상기 티타늄 필라의 말단에서 석출되는 금속-실리사이드를 촉매로 화학기상증착법을 통해 실리콘 나노와이어를 성장시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  11. 청구항 3 에 있어서, 상기 나노와이어 제조 방법은,
    실리사이드를 촉매로 나노와이어를 성장시키는 단계에 이어 다공성 나노 템플레이트를 식각하여 제거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
  12. 청구항 11 에 있어서,
    상기 다공성 나노 템플레이트를 식각하여 제거하는 단계에서 사용되는 식각 방법은 습식 식각인 것을 특징으로 하는 실리사이드 촉매를 이용한 나노와이어 제조 방법.
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