KR102510027B1 - Contact structure of sensor using silicon nanowire and manufacturing method thereof - Google Patents
Contact structure of sensor using silicon nanowire and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102510027B1 KR102510027B1 KR1020170132579A KR20170132579A KR102510027B1 KR 102510027 B1 KR102510027 B1 KR 102510027B1 KR 1020170132579 A KR1020170132579 A KR 1020170132579A KR 20170132579 A KR20170132579 A KR 20170132579A KR 102510027 B1 KR102510027 B1 KR 102510027B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon
- contact
- width
- contact portion
- nanowire
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 162
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 162
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 claims description 15
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 29
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
- H01L29/0665—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body the shape of the body defining a nanostructure
- H01L29/0669—Nanowires or nanotubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
Abstract
본 발명의 일실시예는, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판에 적어도 하나 이상 형성되는 실리콘 나노와이어, 상기 실리콘 나노와이어의 끝단에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부, 및 상기 콘택트부에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어에 전기신호를 전달하는 전극패턴을 포함하는 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 및 그 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present invention, a silicon substrate, at least one silicon nanowire formed on the silicon substrate, a contact portion connected to an end of the silicon nanowire and having a wider width than the silicon nanowire, and the contact portion It provides a contact structure of a sensor using a silicon nanowire including an electrode pattern for transmitting an electrical signal to the silicon nanowire and a manufacturing method thereof.
Description
본 발명은 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a contact structure of a sensor using silicon nanowires and a manufacturing method thereof.
나노 기술의 발전에 따라 전기적 기계적 특성이 뛰어난 나노와이어를 다양한 분야에서 사용하는 연구가 진행되고 있다. 나노와이어는 물리적 크기가 매우 작아서 나노와이어를 정확한 위치에 배치하고 특정한 방향으로 정렬시키기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.With the development of nanotechnology, research on the use of nanowires with excellent electrical and mechanical properties in various fields is being conducted. Since the nanowire has a very small physical size, various methods for arranging the nanowire in an accurate position and aligning it in a specific direction are being studied.
나노와이어를 전기재료로 활용하기 위해서는 나노와이어에 외부 회로와의 전기신호의 입출력을 위한 전극을 연결시킬 필요가 있다. 종래에, 나노와이어를 형성한 다음에 나노와이어의 양단에 금속 전극을 형성하거나, 금속판에 나노와이어를 성장시키는 방법 등이 연구되고 있다.In order to utilize nanowires as electrical materials, it is necessary to connect electrodes for input and output of electrical signals with external circuits to the nanowires. Conventionally, methods of forming nanowires and then forming metal electrodes on both ends of the nanowires or growing nanowires on a metal plate have been studied.
본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 실리콘 나노와이어와 금속 재질의 전극의 옴성접촉을 향상시키는 구조를 제공한다.An object according to an embodiment of the present invention is to provide a structure for improving ohmic contact between silicon nanowires and metal electrodes.
또한, 실리콘 나노와이어의 끝단에 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부가 형성되고, 콘택트부에 금속 전극패턴이 결합되는 실리콘 나노와이어를 이용한 센서의 접촉구조 및 그 제조방법을 제공한다.In addition, a contact structure of a sensor using silicon nanowires in which a contact portion wider than the silicon nanowire is formed at the end of the silicon nanowire and a metal electrode pattern is coupled to the contact portion, and a manufacturing method thereof are provided.
본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조는, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판에 적어도 하나 이상 형성되는 실리콘 나노와이어, 상기 실리콘 나노와이어의 끝단에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부 및 상기 콘택트부에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어에 전기신호를 전달하는 전극패턴을 포함한다. The contact structure of a sensor using silicon nanowires according to an embodiment of the present invention is connected to a silicon substrate, at least one silicon nanowire formed on the silicon substrate, and an end of the silicon nanowire, It includes a wide contact portion and an electrode pattern connected to the contact portion and transmitting an electrical signal to the silicon nanowire.
또한, 상기 콘택트부는 상기 실리콘 나노와이어의 양단에 하나씩 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어와 일체로 형성될 수 있다. In addition, the contact unit may be connected to both ends of the silicon nanowire one by one and integrally formed with the silicon nanowire.
또한, 실리콘 재질인 상기 콘택트부와 금속 재질인 상기 전극패턴의 접촉면에 형성되어, 상기 콘택트부와 전극패턴의 접합성을 향상시키는 실리사이드를 더 포함할 수 있다. In addition, silicide may be formed on a contact surface between the contact portion made of silicon and the electrode pattern made of metal to improve bonding between the contact portion and the electrode pattern.
본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법은, 실리콘 기판의 일면에 제1 폭을 갖는 와이어영역 및 상기 와이어영역의 끝단에 연결되고 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 콘택트영역을 갖는 패턴의 마스크를 적어도 하나 이상 형성하는 마스크 형성단계, 상기 마스크를 이용한 식각 및 산화 공정을 수행하여, 상기 실리콘 기판에 실리콘 나노와이어 및 실리콘 나노와이어의 끝단에 상기 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부를 형성하는 나노와이어 형성단계, 및 상기 콘택트부에 금속 재질의 전극패턴을 형성하는 전극패턴 형성단계를 포함한다. A method for manufacturing a contact structure of a sensor using silicon nanowires according to an embodiment of the present invention includes a wire region having a first width on one surface of a silicon substrate and a second wire region connected to an end of the wire region and having a larger width than the first width. A mask forming step of forming at least one mask having a pattern having a contact region having a width, and performing an etching and oxidation process using the mask to form silicon nanowires on the silicon substrate and silicon nanowires at ends of the silicon nanowires. A nanowire forming step of forming a contact portion having a wider width, and an electrode pattern forming step of forming an electrode pattern of a metal material on the contact portion.
또한, 상기 나노와이어 형성단계는 상기 마스크를 이용하여 상기 실리콘 기판을 일정 깊이로 식각하여 높이가 일정하고 상기 마스크와 평면이 동일한 칼럼구조물을 형성하는 단계, 상기 칼럼구조물을 이방성 식각하여 폭 방향의 단면이 모래시계 형상을 갖는 지지구조물을 형성하는 단계, 및 상기 칼럼구조물을 습식산화하여 상기 칼럼구조물의 상단에 상기 실리콘 나노와이어 및 콘택트부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the nanowire forming step is a step of etching the silicon substrate to a certain depth using the mask to form a column structure having a constant height and the same plane as the mask, and anisotropically etching the column structure to cross-section in the width direction Forming a support structure having an hourglass shape, and wet oxidizing the column structure to form the silicon nanowire and the contact portion on top of the column structure may be included.
또한, 상기 지지구조물을 형성하는 단계는 상기 패턴의 제1 폭 및 제2 폭에 비례하여 습식 산화 공정의 수행시간이 증가될 수 있다.In the step of forming the support structure, the execution time of the wet oxidation process may be increased in proportion to the first width and the second width of the pattern.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be interpreted in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
본 발명의 일실시예에 따르면, 실리콘 나노와이어의 끝단에 연결되고 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부에 금속 전극패턴을 연결할 수 있으므로, 전극패턴이 실리콘 나노와이어에 직접 연결되는 경우보다 실리콘과 금속의 접촉면적이 넓어 옴성 접촉(ohmic contact)이 향상된다.According to one embodiment of the present invention, since the metal electrode pattern can be connected to the contact portion that is connected to the end of the silicon nanowire and has a wider width than the silicon nanowire, it is possible to connect the electrode pattern to the silicon nanowire rather than the case where the electrode pattern is directly connected to the silicon nanowire. The contact area is wide, so the ohmic contact is improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어를 이용한 센서의 접촉구조를 나타낸 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어 및 콘택트부를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 2c는 도 2a의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 3a 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어를 이용한 센서의 접촉구조 제조방법의 각 단계를 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a contact structure of a sensor using silicon nanowires according to an embodiment of the present invention.
2A is a perspective view illustrating a silicon nanowire and a contact unit according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2b is a cross-sectional view taken along A-A' of Fig. 2a.
Fig. 2c is a sectional view taken along BB' of Fig. 2a.
3A to 10 are views showing each step of a method for manufacturing a contact structure of a sensor using silicon nanowires according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. Objects, specific advantages and novel features of an embodiment of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing in this specification, it should be noted that the same components have the same numbers as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, terms such as "one side", "other side", "first", and "second" are used to distinguish one component from another, and the components are not limited by the above terms. no. Hereinafter, in describing an embodiment of the present invention, a detailed description of related known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of an embodiment of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어(131)를 이용한 센서의 접촉구조를 나타낸 단면도이고, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)를 나타낸 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 B-B'에 따른 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a contact structure of a sensor using
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어(131)를 이용한 센서의 접촉구조는, 실리콘 기판(100), 상기 실리콘 기판(100)에 적어도 하나 이상 형성되는 실리콘 나노와이어(131), 상기 실리콘 나노와이어(131)의 끝단에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어(131)보다 폭이 넓은 콘택트부(132), 및 상기 콘택트부(132)에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어(131)에 전기신호를 전달하는 전극패턴(160)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the contact structure of a sensor using
실리콘 기판(100)은 결정방향이 <100> 인 단결정 실리콘 기판(100)일 수 있다. 실리콘 나노와이어(131)는 P-형 도펀트 및 N-형 도펀트가 도핑되어, PN접합을 갖는 다이오드(diode), 단일 광자(single photon)가 입사하면 애벌런치 전류가 발생하는 애벌런치 포토다이오드(avalanche photodiode) 등으로 형성될 수 있다. 도펀트가 도핑된 실리콘 나노와이어(131)는 광검출 센서로 사용될 수 있다. The
도 2a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100)의 일면에는 지지구조물(120)이 형성되며, 지지구조물(120)의 상단에 실리콘 나노와이어(131) 및 실리콘 나노와이어(131)의 끝단에 연결되는 콘택트부(132)가 형성된다. 실리콘 나노와이어(131)는 실리콘 기판(100)의 일면과 평행하게 형성된다. 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)는 지지구조물(120)의 측면과 중단에 형성되는 실리콘 산화막에 의하여 실리콘 기판(100)과 절연된다. 실리콘 나노와이어(131)는 단면이 역삼각형 형상이고 균일한 폭을 갖고 길이방향으로 긴 와이어 형상을 가질 수 있다.As shown in FIG. 2A, a
콘택트부(132)는 실리콘 나노와이어(131)의 양단에 하나씩 연결되며, 실리콘 나노와이어(131)와 일체로 형성될 수 있다. 콘택트부(132)는 실리콘 나노와이어(131)보다 큰 폭을 갖는다. 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)를 다시 표현하면, 하나의 실리콘 나노와이어(131)에서 일부분의 폭과 다른 일부분의 폭이 다르게 형성된 구조라고 할 수 있다.The
콘택트부(132)의 폭(F2)이 실리콘 나노와이어(131)의 폭(F1)보다 크므로, 콘택트부(132)는 금속 재질의 전극패턴(160)이 연결될 때 옴성 접촉을 달성하기 위한 충분한 면적을 제공한다.Since the width (F2) of the
실리콘 나노와이어(131)에 금속 재질의 전극패턴(160)을 직접 형성하는 경우에 비하여, 실리콘 나노와이어(131)의 끝단에 실리콘 나노와이어(131)보다 폭이 넓은 콘택트부(132)를 형성하고 콘택트부(132)에 전극패턴(160)을 형성함으로써, 실리콘과 금속의 접촉면적이 넓어 옴성 접촉(ohmic contact)이 향상되는 이점이 있다. 따라서 접촉불량에 의한 불량률이 낮아져, 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 수율이 향상된다.Compared to the case of directly forming the
실리콘 나노와이어(131)의 폭(F1)과 콘택트부(132)의 폭(F2)은 정해진 범위의 비율 내에서 결정될 수 있다. 콘택트부(132)의 폭(F2)이 실리콘 나노와이어(131)의 폭(F1)보다 일정 비율 이상 큰 경우 제조과정에서 콘택트부(132)와 실리콘 기판(100)이 절연되지 않을 위험이 있다. 다시 말해서, 콘택트부(132)와 실리콘 기판(100)이 제2 실리콘 산화막(Ox2)에 의하여 분리되지 않을 수 있다.The width F1 of the
실리콘 나노와이어(131)의 폭과 콘택트부(132)의 폭을 결정함에 있어서, 제2 실리콘 산화막(Ox2)의 두께, 지지구조물(120)의 높이 등의 수치를 함께 결정할 필요가 있으며, 자세한 내용은 아래의 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법에서 상세히 설명한다.In determining the width of the
콘택트부(132)의 상면에는 실리사이드(140)(TiSi2)가 형성될 수 있고 실리사이드(140) 상에 금속 재질의 전극패턴(160)이 형성된다. 실리사이드(140)는 실리콘 재질인 상기 콘택트부(132)와 금속 재질인 상기 전극패턴(160)의 접촉면에 형성되어, 상기 콘택트부(132)와 전극패턴(160)의 접합성을 향상시킨다.A silicide 140 (TiSi 2 ) may be formed on the upper surface of the
도 1은 콘택트부(132)와 전극패턴(160)이 하나의 지점에서 접촉하는 구조를 예시적으로 도시하였으나, 콘택트부(132)와 전극패턴(160)은 두 개 이상의 지점에서 접촉하도록 구성될 수 있다. 즉, 콘택트부(132)의 길이(G2)를 결정함에 있어서, 콘택트부(132)와 전극패턴(160)이 하나의 지점에서 접촉하기 충분한 길이보다 더 긴 길이로 결정하고, 콘택트부(132)와 전극패턴(160)이 두 개 이상의 지점에서 접촉하도록 형성할 수도 있다. 이러한 경우, 어느 한 지점에서 접촉불량이 발생하더라도 다른 지점에서 옴성 접촉이 가능하므로, 불량률을 낮출 수 있다.1 shows a structure in which the
실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)가 형성된 실리콘 기판(100) 상에 비아홀이 형성된 절연층(150)이 형성된다. 절연층(150)은 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)를 보호하고 전기적으로 절연한다. 절연층(150)의 비아홀은 콘택트부(132) 상에 형성되고, 금속 재질의 전극패턴(160)이 비아홀을 통해 콘택트부(132)와 연결된다. 전극패턴(160)은 예를 들어, 실리콘 나노와이어(131)가 광검출 센서로 동작하는 경우, 실리콘 나노와이어(131)가 생성한 전류를 콘택트부(132)를 통해 전달받아 외부 회로로 전송한다.An insulating
본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법은, 실리콘 기판(100)의 일면에 제1 폭(W1)을 갖는 와이어영역(AR131) 및 상기 와이어영역(AR131)의 끝단에 연결되고 상기 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)을 갖는 콘택트영역(AR132)을 갖는 패턴의 마스크를 적어도 하나 이상 형성하는 마스크 형성단계, 상기 마스크를 이용한 식각 및 산화 공정을 수행하여, 상기 실리콘 기판(100)에 실리콘 나노와이어(131) 및 실리콘 나노와이어(131)의 끝단에 상기 실리콘 나노와이어(131)보다 폭이 넓은 콘택트부(132)를 형성하는 나노와이어 형성단계, 상기 콘택트부(132)에 금속 재질의 전극패턴(160)을 형성하는 전극패턴(160) 형성단계를 포함한다. A method for manufacturing a contact structure of a sensor using silicon nanowires according to an embodiment of the present invention includes a wire area AR131 having a first width W1 on one surface of a
도 3a는 실리콘 기판(100)을 준비하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 3b는 도 3a의 A-A'에 따른 단면도이다. 먼저, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 결정방향이 <100 >인 단결정 실리콘 기판(100)을 준비한다. FIG. 3A is a view illustrating a step of preparing a
도 4a는 실리콘 기판(100) 상에 제1 실리콘 산화막 및 제1 실리콘 질화막을 형성하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 4b는 도 4a의 A-A'에 따른 단면도이다. FIG. 4A is a view illustrating a step of forming a first silicon oxide film and a first silicon nitride film on a
다음으로, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100)의 일면 상에 건식 산화(dry oxidation) 방법을 이용하여 제1 실리콘 산화막(Ox1)(SiO2)을 형성하고, 제1 실리콘 산화막(Ox1)(SiO2) 상에 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor deposition: LPCVD)을 이용하여 제1 실리콘 질화막(Nx1)(Si3N4)을 순차적으로 형성한다.Next, as shown in FIGS. 4A and 4B , a first silicon oxide film Ox1 (SiO 2 ) is formed on one surface of the
도 5a는 실리콘 기판(100) 상에 마스크를 형성하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 5b는 도 5a의 A-A'에 따른 단면도이고, 5c는 마스크의 패턴을 나타내는 도 5a의 평면도이다. FIG. 5A is a view showing a step of forming a mask on a
다음으로, 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 실리콘 질화막(Nx1) 상에 제1 포토레지스트(PR1)를 도포한 후, 사진 식각 공정(Photolithography)을 통해 제1 포토레지스트(PR1)에 일정한 패턴(Pt)을 형성하고 건식 식각(dry etching) 공정을 통해 노출된 제1 실리콘 질화막(Nx1) 및 제1 실리콘 산화막(Ox1)을 순차적으로 제거하여 마스크를 형성한다. Next, as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, after coating the first photoresist PR1 on the first silicon nitride film Nx1, the first photoresist PR1 is subjected to a photolithography process. A mask is formed by forming a predetermined pattern Pt on PR1 and sequentially removing the first silicon nitride film Nx1 and the first silicon oxide film Ox1 exposed through a dry etching process.
도 5c에 도시된 바와 같이, 패턴(Pt)은 제1 폭(W1)을 갖는 와이어영역(AR131) 및 상기 와이어영역(AR131)의 끝단에 연결되고 상기 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)을 갖는 콘택트영역(AR132)을 포함한다. 패턴(Pt)은 적어도 하나 이상 폭 방향으로 일정간격 이격되어 형성될 수 있다. 패턴(Pt)은 가운데의 와이어영역(AR131)이 좁고 길며 와이어영역(AR131)의 양단부의 콘택트영역(AR132)이 면적이 넓은 아령과 같은 형상으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 5C , the pattern Pt has a wire region AR131 having a first width W1 and a second width connected to an end of the wire region AR131 and greater than the first width W1. and a contact region AR132 having (W2). At least one pattern Pt may be formed to be spaced apart at a predetermined interval in the width direction. In the pattern Pt, the wire region AR131 in the middle is narrow and long, and the contact regions AR132 at both ends of the wire region AR131 may be formed in a dumbbell-like shape with a wide area.
와이어영역(AR131) 내에 실리콘 나노와이어(131)가 형성되며, 콘택트영역(AR132) 내에 콘택트부(132)가 형성되므로, 실리콘 나노와이어(131)와 콘택트부(132)의 폭(F1, F2) 및 길이(G1, G2)보다 와이어영역(AR131)과 콘택트영역(AR132)의 폭(W1, W2) 및 길이(L1, L2)가 크게 결정된다. 와이어영역(AR131)의 제1 길이(L1)는 제조하려는 실리콘 나노와이어(131)의 길이(G1)에 대응한다. 콘택트영역(AR132)의 제2 길이(L2)는 콘택트부(132)의 길이(G2)보다 길게 결정된다.Since the
도 6a는 마스크를 이용한 식각공정으로 칼럼구조물(110)을 형성하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 6b는 도 6a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 6c는 도 6a의 B-B'에 따른 단면도이며, 도 6d는 도 6a의 C-C'에 따른 단면도이다. 6A is a view showing a step of forming the
다음으로, 도 6a, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 포토레지스트(PR1)에 형성된 패턴(Pt)을 마스크로 이용하여 건식 식각(dry etching) 방법으로 노출된 제1 실리콘 질화막(Nx1) 및 제1 실리콘 산화막(Ox1)을 순차적으로 제거하고, 계속하여 실리콘 기판(100)을 일정 깊이로 식각하여 높이(H)가 일정하고 상기 마스크와 평면 형상이 동일한 칼럼구조물(110)을 형성한 다음 제1 포토레지스트(PR1)을 제거한다. 칼럼구조물(110)은 폭 방향으로 일정간격 이격되어 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 실리콘 기판(100)을 식각하는 깊이는 칼럼구조물(110)의 높이(H)가 된다. Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, a first silicon nitride film Nx1 exposed by a dry etching method using the pattern Pt formed on the first photoresist PR1 as a mask, and The first silicon oxide film Ox1 is sequentially removed, and the
도 6c에 도시된 바와 같이, 패턴(Pt)의 와이어영역(AR131)에 해당하는 칼럼구조물(110) 부분은 패턴(Pt)의 제1 폭(W1)과 같게 형성되고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 패턴(Pt)의 콘택트영역(AR132)에 해당하는 칼럼구조물(110) 부분은 패턴(Pt)의 제2 폭(W2)과 같게 형성된다.As shown in FIG. 6C, a portion of the
도 7a는 마스크를 이용한 이방성 식각공정으로 지지구조물(120)을 형성하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 7b는 도 7a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 7c는 도 7a의 B-B'에 따른 단면도이며, 도 7d는 도 7a의 C-C'에 따른 단면도이다. Figure 7a is a view showing the step of forming the
다음으로, 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100)을 KOH 용액(또는 TMAH 용액)을 이용하여 이방성 식각(anisotropic etch)한다. 이방성 식각 공정이 완료되면, 실리콘 기판(100)의 칼럼구조물(110)은 실리콘의 결정방향에 따른 이방성 식각 특성에 의해, 중단(120m) 폭이 좁고, 상단(120h) 및 하단(120l) 폭이 중단에 비해 넓은 모래시계 형상(hourglass shape)의 지지구조물(120)로 형성된다. Next, as shown in FIGS. 7a, 7b, 7c, and 7d, the
도 7c에 도시된 바와 같이, 패턴(Pt)의 와이어영역(AR131)에 해당하는 지지구조물(120) 부분의 상단(120h1)의 폭은 패턴(Pt)의 제1 폭(W1)과 같고, 중단(120m1)의 폭(R1)은 제1 폭(W1)보다 작다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 패턴(Pt)의 콘택트영역(AR132)에 해당하는 지지구조물(120) 부분의 상단(120h2)의 폭은 패턴(Pt)의 제2 폭(W2)과 같고, 중단(120m2)의 폭(R2)은 제1 폭(W2)보다 작다. As shown in FIG. 7C , the width of the upper end 120h1 of the
패턴(Pt)의 와이어영역(AR131)에 해당하는 지지구조물(120) 부분과 패턴(Pt)의 콘택트영역(AR132)에 해당하는 지지구조물(120) 부분은 같은 시간의 이방성 식각 공정을 거치므로 측면의 식각 정도가 동일하고, 패턴(Pt)의 제1 폭(W1)보다 제2 폭(W2)이 크므로 패턴(Pt)의 와이어영역(AR131)에 해당하는 지지구조물(120) 부분의 중단 폭(R1)보다 패턴(Pt)의 콘택트영역(AR132)에 해당하는 지지구조물(120) 부분의 중단 폭(R2)이 더 크다. Since the portion of the
와이어영역(AR131)과 콘택트영역(AR132)에서 지지구조물(120)의 상면과 측면 사이의 각(θ)은 동일하다. 이 각(θ)은 실리콘 기판(100)의 결정방향 < 100 > 에 따라 결정되는 것으로, 54.7°일 수 있다. The angle θ between the top and side surfaces of the
도 7e는 패턴(Pt)의 폭(W)이 동일하다면, 칼럼구조물(110)의 높이(H)에 대한 지지구조물(120)의 중단(120m) 폭(R)의 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 7E is a view showing a change in the width R of the
칼럼구조물(110)의 높이(H1)가 폭(W)에 비하여 낮은 경우(도 7e의 (1)참조), 이방성식각 공정을 거치면 지지구조물(120)의 중단(120m) 폭(R)이 넓게 형성된다. 이러한 경우처럼 중단 폭(R)이 너무 넓을 경우, 이후의 습식 산화 공정에 의한 실리콘 나노와이어 형성 과정에서 실리콘 나노와이어(131)와 실리콘 기판(100)이 분리되지 않을 수 있다.When the height H1 of the
칼럼구조물(110)의 높이(H2)가 폭(W)에 비하여 적당한 경우(도 7e의 (2)참조), 지지구조물(120)의 폭(R)이 알맞게 형성되어, 이후의 습식 산화공정에 의한 실리콘 나노와이어 형성 과정에 있어서 실리콘 나노와이어(131)와 실리콘 기판(100)이 적절히 분리되어 실리콘 나노와이어 형성이 원만히 이루어질 수 있다.When the height (H2) of the
칼럼구조물(110)의 높이(H3)가 폭(W)에 비하여 높은 경우(도 7e의 (3)참조), 이방성식각 공정을 거치면 지지구조물(120)의 중단(120m)이 모두 제거되어, 지지구조물(120)의 상단(120h)이 실리콘 기판(100)과 분리되어 이후의 나노와이어 제조가 어려워진다.When the height (H3) of the
따라서, 칼럼구조물(110)의 높이(H)를 결정함에 있어서, 패턴(Pt)의 폭(W)을 고려하여 적절한 높이를 선택해야 하며, 이방성식각과 실리콘 기판(100)의 결정방향<100> 특성상 지지구조물(120)의 상면과 측면 사이의 각(θ)을 고려하여야 한다. 예를 들어, 패턴(Pt)의 폭(W), 지지구조물(120)의 중단(120m) 폭(R) 및 각(θ) 값을 기초로 알맞은 높이(H)를 수학식 1과 같이 구할 수 있다. Therefore, in determining the height (H) of the
[수학식 1] [ Equation 1 ]
H=(W-R)tan(θ)H=(W-R)tan(θ)
도 8a는 마스크를 이용한 습식 산화 공정으로 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)를 형성하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 8b는 도 8a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 8c는 도 8a의 B-B'에 따른 단면도이며, 도 8d는 도 8a의 C-C'에 따른 단면도이다. FIG. 8A is a view showing a step of forming
다음으로, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100)에 습식 산화 공정을 수행하면, 노출된 실리콘 기판(100)과 지지구조물(120)의 측면(120s)에 제2 실리콘 산화막(Ox2)이 형성된다. 습식 산화 공정에서 물 분자가 실리콘 질화막을 통과할 수 없어서 제2 실리콘 산화막(Ox2)은 모래시계 형상의 지지구조물(120)의 상면에는 형성되지 않고, 지지구조물의 측면(120s)에 형성된다. 지지구조물(120)의 상단(120h) 측면 및 중단(120m)의 실리콘이 산화되어 제2 실리콘 산화막(Ox2)을 형성함으로써, 지지구조물(120)의 상단(120m)에 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)가 형성된다.Next, as shown in FIGS. 8A and 8B , when a wet oxidation process is performed on the
도 8c 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)는 지지구조물(120)의 측면(120s)과 중단(120m)에 형성된 제2 실리콘 산화막(Ox2)에 의하여 실리콘 기판(100)과 절연된다. 패턴(Pt)의 콘택트영역(AR132)에 해당하는 지지구조물(120)의 중단(120m1)의 양측면에서 지지구조물(120)의 내측방향으로, 습식 산화 공정에 의하여 제2 실리콘 산화막(Ox2)이 성장하여 서로 만날 수 있는 최소한의 시간 이상으로 습식 산화 공정이 수행된다. 다만, 패턴(Pt)의 와이어영역(AR131)에 해당하는 지지구조물(120)의 상단(120h1)의 중앙까지 제2 실리콘 산화막(Ox2)이 형성되면 실리콘 나노와이어(131)를 형성할 수 없기 때문에 습식 산화 공정의 최대한계시간이 존재한다. 습식 산화 공정의 수행시간은 지지구조물(120)의 중단(120m)의 폭과 상단(120h)의 폭을 고려하여, 적절한 범위 내에서 수행되어야 한다.8C and 8D, the
도 8e는 습식 산화 공정에 의해 형성되는 제2 실리콘 산화막(Ox2)의 두께(Tox)와 지지구조물(120)의 중단(120m) 폭(R)과의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 8E is a view showing a relationship between the thickness Tox of the second silicon oxide layer Ox2 formed by the wet oxidation process and the width R of the
도 8e에 도시된 바와 같이, 지지구조물(120)에 형성되는 제2 실리콘 산화막(Ox2)은 지지구조물(120)의 측면(120s)을 중심으로 내측 및 외측에 형성된다. 제2 실리콘 산화막(Ox2)의 45%는 지지구조물(120)의 측면(120s)에서 내측 방향으로 형성되고(0.45Tox), 제2 실리콘 산화막(Ox2)의 55%는 지지구조물(120)의 측면(120s)에서 외측 방향으로 형성된다(0.55Tox).As shown in FIG. 8E , the second silicon oxide film Ox2 formed on the
따라서, 습식 산화 공정에 의하여 지지구조물(120)의 상단(120h)에 실리콘 나노와이어(131)가 형성되고, 실리콘 나노와이어(131)와 실리콘 기판(100)이 절연되려면, 지지구조물(120)의 중단(120m)의 내측으로 형성되는 제2 실리콘 산화막(Ox2)이 서로 연결될 수 있도록, 충분한 두께(Tox)로 제2 실리콘 산화막(Ox2)이 형성되어야 한다. 제2 실리콘 산화막(Ox2)은 지지구조물(120)의 측면(120s)에 수직한 내측 방향으로 형성되므로, 지지구조물(120)의 상면과 측면(120s) 사이의 각(θ) 및 지지구조물(120)의 중단(120m) 폭(R)으로 필요한 제2 실리콘 산화막(Ox2)의 최소 두께(Tox-min)를 수학식 2를 이용하여 결정할 수 있다. Therefore, if the
[수학식 2] [ Equation 2 ]
(R/2)sin(θ) = 0.45Tox(R/2)sin(θ) = 0.45Tox
⇒ Tox-min = (R/0.9)sin(θ)⇒ Tox-min = (R/0.9)sin(θ)
이와 같이 결정된 제2 실리콘 산화막(Ox2)의 최소 두께(Tox-min)보다 두껍게 실리콘 산화막이 형성되도록 습식 산화 공정의 시간을 조절할 수 있다.The time of the wet oxidation process may be adjusted so that the silicon oxide layer is formed thicker than the minimum thickness (Tox-min) of the second silicon oxide layer Ox2 determined as described above.
도 8c 및 도 8d를 다시 참조하면, 와이어영역(AR131)에서 지지구조물(120)의 상단(120h1) 폭(W1)과 콘택트영역(AR132)에서 지지구조물(120)의 상단(120h2) 폭(W2)의 차이(Kw, Kw = W2-W1)와, 실리콘 나노와이어(131)의 폭(F1)과 콘택트부(132)의 폭(F2)의 차이(Kf, Kf = F2-F1)는 동일하다(Kw=Kf). 지지구조물(120)의 폭(W1, W2)이 다르더라도, 동일한 시간의 습식 산화 공정에 의하여 동일한 두께(Tox)의 제2 실리콘 산화막(Ox2)이 형성되기 때문이다.8C and 8D again, the width W1 of the upper end 120h1 of the
도 9a는 마스크를 제거하여 실리콘 나노와이어(131)와 콘택트부(132)를 노출하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 9b는 도 9a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 9c는 도 9a의 B-B'에 따른 단면도이다.FIG. 9A is a view showing a step of exposing the
도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 마스크로 사용된 제1 실리콘 산화막(Ox1) 및 제1 실리콘 질화막(Nx1)을 제거하면 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)의 상면이 노출된다. 실리콘 나노와이어(131)는 패턴(Pt)의 와이어영역(AR131)에 해당하는 지지구조물(120) 부분에 형성되고, 콘택트부(132)는 패턴(Pt)의 콘택트영역(AR132)에 해당하는 지지구조물(120) 부분에 형성된다. 패턴(Pt)의 제1 폭(W1) 및 제2 폭(W2) 치수와, 습식 식각 공정 수행시간에 따라 실리콘 나노와이어(131)의 폭(F1)과 콘택트부(132)의 폭(F2)이 결정되므로, 제조하려는 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)의 치수를 토대로 패턴(Pt)의 치수를 산출할 수 있다.As shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, when the first silicon oxide film Ox1 and the first silicon nitride film Nx1 used as masks are removed, the upper surfaces of the
도 10에 도시된 바와 같이, 콘택트부(132) 상에 실리사이드(140)를 형성하고, 절연층(150) 및 전극패턴(160)을 형성하여 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서를 형성할 수 있다. 절연층(150) 및 전극패턴(160)을 형성하기 전에, 실리콘 나노와이어(131)에 P-형 도펀트 및 N-형 도펀트를 도핑하여 실리콘 나노와이어(131)를 다이오드(diode) 등의 소자로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 10 , a sensor using silicon nanowires may be formed by forming the
실리사이드(140)는 Ti 등의 금속층을 콘택트부(132) 상에 형성하고 열처리를 통하여 형성할 수 있으며, 실리콘 나노와이어(131) 및 콘택트부(132)를 덮도록 실리콘 기판(100) 상에 절연층(150)을 형성하고, 절연층(150)에 콘택트부(132)로 통하는 비아홀을 형성하며, 절연층(150)의 비아홀을 통하여 콘택트부(132)와 연결되는 전극패턴(160)을 순차적으로 형성할 수 있다.The
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법은, 식각 및 산화공정을 이용하여 실리콘 나노와이어(131)와 콘택트부(132)를 형성할 수 있고, 식각에 사용되는 마스크의 폭 및 산화공정의 시간 등의 요소를 조절하여 실리콘 나노와이어(131)와 콘택트부(132)의 폭을 조절할 수 있는 제조방법을 제공한다.In the above-described method for manufacturing a contact structure of a sensor using silicon nanowires according to an embodiment of the present invention, the
또한, 실리콘 나노와이어(131)의 끝단에 연결되고 실리콘 나노와이어(131)보다 폭이 넓은 콘택트부(132)에 금속 전극패턴(160)을 연결할 수 있으므로, 전극패턴(160)이 실리콘 나노와이어(131)에 직접 연결되는 경우보다 실리콘과 금속의 접촉면적이 넓어 옴성 접촉(ohmic contact)이 향상된다.In addition, since the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, the present invention is not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention, by those skilled in the art It will be clear that the modification or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.
100: 실리콘 기판 Ox1: 제1 실리콘 산화막
Nx1: 제1 실리콘 질화막 PR1: 제1 포토레지스트
Ox2: 제2 실리콘 산화막 Pt: 패턴
110: 칼럼 구조물 120: 지지 구조물
Ox2: 제2 실리콘 산화막 131: 실리콘 나노와이어
132: 콘택트부 140: 실리사이드
150: 절연층 160: 전극패턴 100: silicon substrate Ox1: first silicon oxide film
Nx1: first silicon nitride film PR1: first photoresist
Ox2: second silicon oxide film Pt: pattern
110: column structure 120: support structure
Ox2: second silicon oxide film 131: silicon nanowire
132: contact part 140: silicide
150: insulating layer 160: electrode pattern
Claims (6)
상기 실리콘 기판에 적어도 하나 이상 형성되는 실리콘 나노와이어;
상기 실리콘 나노와이어의 끝단에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부; 및
상기 콘택트부에 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어에 전기신호를 전달하는 전극패턴을 포함하고,
상기 콘택트부는 상기 실리콘 나노와이어의 양단에 하나씩 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어와 일체로 형성되고,
상기 콘택트부와 전극패턴은 두 개 이상의 지점에서 접촉하도록 형성되는 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조.silicon substrate;
at least one silicon nanowire formed on the silicon substrate;
a contact portion connected to an end of the silicon nanowire and having a wider width than the silicon nanowire; and
An electrode pattern connected to the contact unit and transmitting an electrical signal to the silicon nanowire,
The contact portion is connected to both ends of the silicon nanowire one by one and is integrally formed with the silicon nanowire,
The contact structure of a sensor using silicon nanowires in which the contact portion and the electrode pattern are formed to contact at two or more points.
실리콘 재질인 상기 콘택트부와 금속 재질인 상기 전극패턴의 접촉면에 형성되어, 상기 콘택트부와 전극패턴의 접합성을 향상시키는 실리사이드를 더 포함하는 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조.The method of claim 1,
A contact structure of a sensor using silicon nanowires, further comprising silicide formed on a contact surface between the contact portion made of silicon and the electrode pattern made of metal to improve bonding between the contact portion and the electrode pattern.
상기 마스크를 이용한 식각 및 산화 공정을 수행하여, 상기 실리콘 기판에 실리콘 나노와이어 및 실리콘 나노와이어의 끝단에 상기 실리콘 나노와이어보다 폭이 넓은 콘택트부를 형성하는 나노와이어 형성단계;
상기 콘택트부에 금속 재질의 전극패턴을 형성하는 전극패턴 형성단계를 포함하고,
상기 콘택트부는 상기 실리콘 나노와이어의 양단에 하나씩 연결되며, 상기 실리콘 나노와이어와 일체로 형성되고,
상기 콘택트부와 전극패턴은 두 개 이상의 지점에서 접촉하도록 형성되는 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법.forming at least one patterned mask having a wire region having a first width and a contact region connected to an end of the wire region and having a second width greater than the first width on one surface of the silicon substrate;
a nanowire forming step of performing an etching and oxidation process using the mask to form silicon nanowires on the silicon substrate and a contact portion wider than the silicon nanowires at an end of the silicon nanowires;
An electrode pattern forming step of forming an electrode pattern made of a metal material on the contact portion,
The contact portion is connected to both ends of the silicon nanowire one by one and is integrally formed with the silicon nanowire,
A method for manufacturing a contact structure of a sensor using silicon nanowires in which the contact portion and the electrode pattern are formed to contact at two or more points.
상기 나노와이어 형성단계는
상기 마스크를 이용하여 상기 실리콘 기판을 일정 깊이로 식각하여 높이가 일정하고 상기 마스크와 평면이 동일한 칼럼구조물을 형성하는 단계;
상기 칼럼구조물을 이방성 식각하여 폭 방향의 단면이 모래시계 형상을 갖는 지지구조물을 형성하는 단계;
상기 칼럼구조물을 습식산화하여 상기 칼럼구조물의 상단에 상기 실리콘 나노와이어 및 콘택트부를 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법.The method of claim 4,
The nanowire formation step is
etching the silicon substrate to a predetermined depth using the mask to form a column structure having a constant height and having the same plane as that of the mask;
Anisotropically etching the column structure to form a support structure having an hourglass shape in cross section in a width direction;
A method for manufacturing a contact structure of a sensor using silicon nanowires, comprising the step of wet-oxidizing the columnar structure to form the silicon nanowires and a contact portion on top of the columnar structure.
상기 지지구조물을 형성하는 단계는
상기 패턴의 제1 폭 및 제2 폭에 비례하여 습식 산화 공정의 수행시간이 증가되는 나노와이어를 이용하는 센서의 접촉구조 제조방법.The method of claim 5,
Forming the support structure
A method for manufacturing a contact structure of a sensor using nanowires, in which the execution time of the wet oxidation process is increased in proportion to the first width and the second width of the pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170132579A KR102510027B1 (en) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Contact structure of sensor using silicon nanowire and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170132579A KR102510027B1 (en) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Contact structure of sensor using silicon nanowire and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190041241A KR20190041241A (en) | 2019-04-22 |
KR102510027B1 true KR102510027B1 (en) | 2023-03-15 |
Family
ID=66282921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170132579A KR102510027B1 (en) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Contact structure of sensor using silicon nanowire and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102510027B1 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3256128B2 (en) * | 1996-04-09 | 2002-02-12 | 沖電気工業株式会社 | Light receiving / emitting diode array chip, light receiving / emitting diode array using the chip, and method of manufacturing the chip |
KR101845139B1 (en) | 2015-12-29 | 2018-05-18 | 전자부품연구원 | Avalanche photodiode using silicon nanowire and silicon nanowire photomultiplier using the same |
-
2017
- 2017-10-12 KR KR1020170132579A patent/KR102510027B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190041241A (en) | 2019-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190185315A1 (en) | Comb MEMS Device and Method of Making a Comb MEMS Device | |
JP5289830B2 (en) | Semiconductor device | |
CN105453264B (en) | Improve silicide by improved SiGe facet to be formed | |
CN103969296B (en) | Sensor device and its manufacturing method based on film | |
US8716815B2 (en) | MEMS coupler and method to form the same | |
US10629674B2 (en) | Trench isolated capacitor | |
US8802990B2 (en) | Self-aligned nano-scale device with parallel plate electrodes | |
KR102510027B1 (en) | Contact structure of sensor using silicon nanowire and manufacturing method thereof | |
JP4338490B2 (en) | Manufacturing method of optical semiconductor integrated circuit device | |
US10103166B1 (en) | Semiconductor device and critical dimension defining method thereof | |
US7804157B2 (en) | Device configured to have a nanowire formed laterally between two electrodes and methods for forming the same | |
JP5369196B2 (en) | Infrared imaging device and manufacturing method thereof | |
KR20000006136A (en) | semiconductor device and manufacturing method of the same | |
US7816166B1 (en) | Method to form a MEMS structure having a suspended portion | |
JP2008284656A (en) | Manufacturing method for structure | |
KR102008153B1 (en) | method for manufacturing the semiconductor device | |
KR102157305B1 (en) | Silicon nanowire device having enhanced contact area and manufacturing method thereof | |
US7624644B2 (en) | Semiconductor pressure sensor and method for manufacturing semiconductor pressure sensor | |
CN110364480A (en) | The preparation method and its storage unit of storage unit | |
TW200921901A (en) | Vertical transistor and method for forming the same | |
KR100670398B1 (en) | Device and manufacturing method for capacitor with horizontally folded dielectric layer | |
JP2013093347A (en) | Semiconductor element and method for manufacturing semiconductor element | |
JP2016167536A (en) | Electronic component and method for manufacturing the same | |
KR102054185B1 (en) | Semiconductor Devices and methods of manufacturing the same | |
JP2008039493A (en) | Dimension measuring pattern and formation method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |