KR20220040855A - 이온주입용 마스크 형성방법 및 이를 이용한 점결함 센터 형성 방법 - Google Patents

이온주입용 마스크 형성방법 및 이를 이용한 점결함 센터 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모재를 준비하는 단계와 상기 모재 상부에 나노와이어들이 포함된 물질층을 형성하는 단계와 나노와이어들을 에칭하여 물질층 내부에 다수의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 이온주입용 마스크 형성방법을 제공한다.

Description

이온주입용 마스크 형성방법 및 이를 이용한 점결함 센터 형성 방법 {Method For Forming Ion Implantation Mask and Vacancy Center Using the Same}
본 발명은 이온주입용 마스크 형성방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 알루미늄 나노와이어들이 포함된 실리콘층을 형성하고 알루미늄 나노와이어들을 제거한 상태로 이온마스크로 사용하는 기술을 개시한다.
밝고 안정적인 단일 광자 광원은 양자 연산, 통신, 암호 등 양자정보통신 기술 실현에 필수적인 요소 중 하나이다.
반도체 공정 기술의 발달에 힘입어 양자점, 원자결함, 2-D물질과 같은 고체상태의 단일 광자 광원 소자 개발에 대한 연구가 많은 성과를 내고 있다. 고체상태의 광원은 원하는 곳에 만들 수 있고 도파로나 공진기 같은 다른 광소자와 결합 가능하기 때문에 광원 소자의 성능을 높일 수 있는 것은 물론 광양자 집적 소자에 적용할 수도 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 특히 질소 공극으로 대표되는 다이아몬드의 고체 점결함은 상온에서도 안정적으로 단일 광자 광원으로 동작이 가능하고, 무엇보다도 매우 긴 양자 얽힘 시간 특성을 가지고 있어 양자 컴퓨팅이나 양자 센서와 같은 양자 응용 분야로의 큰 포텐셜 때문에 각광받고 있다. 최근에는 실리콘 카바이드나, 징크옥사이드와 같은 넓은 에너지 밴드갭의 물질에도 단일 광자 광원으로 사용될 수 있는 점결함들이 보고되고 있다.
다이아몬드 내부의 질소 점 결함(Nitrogen Vacancy, NV center)은 양자정보처리(quantum information processing)분야 및 양자센서 분야에서 많은 연구가 되고 있는데, 이러한 결함은 하나의 스핀으로써 상온에서 제어 가능하다는 장점이 있다.
그러나 이러한 점 결함들을 다양한 양자정보처리 분야에 적용하기 위해서는 일정 거리 만큼 떨어져 있는 스핀들의 배열이 필요하고, 또한 각각의 점 결함들은 자장에 의해 서로 연결된 상태를 유지해야 하며 이는 약 10 ~ 20nm수준으로 보고되어 있다.
기존의 이온주입 마스크의 경우 e-beam lithography를 사용하는 경우, 다양한 반도체 공정을 적용해 제작된 멀티레이어, 특별하게 고안된 실리콘 마스크 등의 경우가 있었으나 이온주입을 위한 적정 두께를 유지하면서 패턴과 패턴 사이의 거리를 수십 nm이하로 줄이는 것은 매우 어려운 문제점이 있었다.
(선행기술문헌)
Jakobi, I., Momenzadeh, S. A., De Oliveira, F. F., Michl, J., Ziem, F., Schreck, M., Wrachtrup, J. (2016). "Efficient creation of dipolar coupled nitrogen-vacancy spin qubits in diamond". Journal of Physics: Conference Series, 752(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/752/1/012001
본 발명의 목적은 새로운 유형의 이온주입용 마스크 형성방법을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미세한 패턴의 형성이 가능한 이온주입용 마스크 제작을 위한 것이다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일측면은 모재를 준비하는 단계; 상기 모재 상부에 나노와이어들이 포함된 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 나노와이어들을 에칭하여 물질층 내부에 다수의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 이온주입용 마스크 형성방법을 제공한다.
바람직하게는, 모재의 재료(에너지 밴드갭)는 Diamond(5.5eV), SiC(3.2eV), GaN(3.45eV) 또는 ZnO(3.3eV)이다.
바람직하게는, 상기 다수의 홀 사이의 간격은 10nm 이하, 상기 물질층의 두께는 100nm 내지 1 마이크로 미터이다.
바람직하게는, 상기 나노와이어들은 알루미늄이고, 상기 물질층은 실리콘이다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상술한 방식으로 형성된 이온주입용 마스크를 이용하여 이온주입을 실시하는 단계; 상기 이온주입용 마스크를 제거하는 단계; 및 열처리 단계;를 포함하여 점결함센터를 형성하는 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 점결함 센터는 질소 공극 센터 또는 실리콘 공극 센터이다.
본 명세서는 상기 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원 발명에 따르면, 이온주입을 통해 다이아몬드 내부에 점 결함을 생성할 때 이온들의 평균거리가 약 10 nm이내가 될 수 있게 할 수 있는 이온주입 마스크의 제작방법을 제공할 수 있다.
본 발명을 이용하면, 수십 개의 양자 얽힘 상태가 유지된 점 결함을 구현 가능한 효과가 있다.
본원 발명을 이용하면 상온 구동 가능한 모듈러 양자 메모리(memories in modular quantum computers), 양자 리피터 네트워크 및 상온 구동 양자컴퓨터의 구현이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 이온주입용 마스크를 제조하는 흐름을 도시한 도면으로, 좌측은 사시도, 우측은 단면도를 나타내고 있다.
도 2는 스퍼터링의 RF 파워, 압력, 온도에 따라서, 알루미늄 나노와이아들의 홀의 직경이 달리 형성된 상황을 도시한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 증착된 알루미늄 나노와이어들이 포함된 실리콘층의 단면 TEM 사진과 원소분석 결과를 나타내고 있다.
도 4는 알루미늄 나노와이어들이 제거된 상태를 도시한 평면과 단면 TEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따라서 이온주입이 완료된 이후 공초점 현미경을 이용하여 광량을 측정한 이미지들과 NV 센터들의 이론적인 계산값과 측정 계산값을 도시한 그래프이다.
본 명세서에 개시된 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서가 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하고, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자(이하 '당업자')에게 본 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 권리 범위는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 이온주입용 마스크를 제조하는 흐름을 도시한 도면으로, 좌측은 사시도, 우측은 단면도를 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 먼저, 도 1의 (a)에서는 모재(10)를 준비한다. 모재의 재료(에너지 밴드갭)는 Diamond(5.5eV), SiC(3.2eV), GaN(3.45eV) 또는 ZnO(3.3eV) 등 내부에 이온을 주입하여 활성화된 점결함센터(C)를 형성하는 것이 가능하면 특별히 한정되지 않고 다양하게 가능하다.
점결함 센터(C)라 함은 단일 광자 광원의 소스가 가능하면 그 모재의 재료와 점결함 종류에 한정되지 않는다. 모재의 재료가 가능한 물질들을 언급해 보면, 바디 재료는 에너지 밴드갭이 3 eV이상의 비교적 넓은 에너지 밴드갭을 가지는 물질을 지칭하는 것으로 바람직하게는, Diamond(5.5eV), SiC(3.2eV), GaN(3.45eV), ZnO(3.3eV) 등이다. 한편, 단일광자 광원으로 이용될 수 있는 점결함의 종류로는 다이아몬드의 실리콘공극, 질소공극 그리고 SiC의 실리콘 공극 등등, 고체의 종류에 따라 수많은 결함이 있다.
가장 바람직한 모재 재료는 다이아몬드이고, 점결함의 종류는 질소 공극이다. 이하, 상세한 설명 상에서는 설명의 편의상 다이아몬드 바디와 질소공극을 예로 들어 설명하지만 상술한 모재의 재료들과 점결함이 적용될 수 있음은 자명하다.
다음으로, 도 1의 (b)에서는 모재(10) 상부에 나노와이어들(20b)이 포함된 물질층(20)을 형성하여 나노와이어들(20b)을 에칭한다. 나노와이어들을 포함하는 물질층이라 함은 본 발명의 기본적인 사상을 구현할 수 있는 나노와이어들, 물질의 종류에는 제한을 받지 않는다. 즉, 본 발명의 일시예에 따르면 나노와이어들이 형성된 물질층에서 나노와이어들을 다양한 방식으로 제거함으로써 좁은 간격으로 이격된 복수의 홀을 형성하는 것이 가능하게 된다. 이러한 홀을 통해서 아래 모재에 이온을 주입하게 되면 홀을 통해서 이온이 주입될 수 있게 된다. 바람직한 실시형태에 의하면, 나노와이어들은 알루미늄이고, 상기 물질층은 실리콘, 아래 모재는 다이아몬드 일 수 있다. 즉, 물질층(20)은 Al-Si 층으로 나노와이어들은 Al으로 구성된다. 기판에 특별한 bias를 걸지 않고 제작가능한 물질층이 Al-Si로 이해할 수 있다. 다른 물질계로는 Al-Ge에서 Al 나노와이어들, PdGe-Ge 물질층의 PdGe 나노와이어, Pd2Si-Si 물질층의 Pd2Si 나노와이어이다.
이온주입을 통해 다이아몬드 내부에 점 결함을 생성할 때 이온들의 평균거리가 약 10 nm이내가 될 수 있게 할 수 있는 방법을 연구하던 본 발명자들은 그 동안 불가능하다고 알려진 수십 개의 양자 얽힘 상태가 유지된 점 결함을 본 발명을 이용하면 구현 가능함을 확인하였다. 도 5에서 후술한다.
도 1의 (b)에는 복수의 나노와이어들이 포함된 물질층에서 나노와이어들을 제거하는 단계를 도시하고 있다. 나노와이어들을 제거하는 방식은 습식식각 또는 건식식각을 포함하여 특별히 한정되지 않은 다양한 방식이 가능하다. 물질층은 수십 nm 내지 수 마이크로미터 까지 가능하고 바람직하게는 100nm 내지 1마이크로 미터이다.
도 1의 (c)와 (d)에 의하면, 나노와이어들을 에칭하여 물질층 내부에 다수의 홀을 형성한 이후, 이온주입을 실시한다. 이온주입이 실시된 이후에는 이온주입 마스크(20a)를 제거하는 공정을 수행하게 된다.
이하에서는 구체적인 실험예를 설명한다.
(실험예)
먼저, 다이아몬드 기판을 준비하였다. 기판 상부에는 산처리를 수행하였는데, 황산 + 질산 + 사염화탄소를 이용하여 170도 1시간 동안 수행하였다. 다음으로, 증류수로 충분히 클리닝을 수행하였다.
다음으로 다이아몬드 기판 상부에 스퍼터링 공정을 이용하여 알루미늄 나노와이어들이 형성한다. 스퍼터링시 사용 타겟은 Al : Si = 약 55:45으로, RF power : 50 ~ 200W, Ar working pressure : 0.3 mTorr ~ 1 mTorr의 조건이었다. 보다 구체적으로는 3.0 x 10-6 Torr 이하까지 압력을 낮추어서 Ar을 3sccm 흘려주고 압력을 조건에 따라 맞추었다. 각 조건에 따른 Rf 파워를 조절해가며 pre-sputter(원하는 기판 위치 말고 다른 위치에서 플라즈마의 안정화를 진행) 약 30분 정도 진행한 후, 원하는 기판 위치에서 공정에 따른 증착속도에 따라 시간을 제어하였다. 조건에 따라 10nm/s ~ 20nm/s 등 RF파워와 작업압력에 따라 달리하였다.
도 2는 스퍼터링의 RF 파워, 압력, 온도에 따라서, 알루미늄 나노와이어들의 홀의 직경이 달리 형성된 상황을 도시한 도면들이다. 100W, 0.5mT, 100도의 경우는 직경이 약 6.93nm, 150W, 0.3mT, 100도의 경우는 직경이 5.3nm가 형성된 것으로 측정되었고, 200W, 0.5mT, 200도에서는 나노와이어들이 거의 형성되지 않고 있음을 보여준다.
아래 표는 RF 파워를 50~200W로 조절하고, 공정압력의 범위를 0.5mT 로 고정하고 기판 온도를 20도에서 100도로 변화시키면서 홀의 크기(D)와 간격(S)을 조사하여 기록한 표이다.
Figure pat00001
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 증착된 알루미늄 나노와이어들이 포함된 실리콘층의 단면 TEM 사진과 원소분석 결과를 나타내고 있다. 스퍼터링의 RF 파워는 50W, 공정압력은 1mT, 기판의 온도는 29도로 수행하였으며 기판은 다이아몬드를 이용하였다.
그 결과, Al 원소는 52.29%, 실리콘 원소는 29.63%, 산소는 18.08%를 나타내고 있고, Al과 실리콘 원소가 균일하게 수십 나노미터 수준에서 분포하고 있음을 나타내고 있다.
다음으로, 알루미늄 나노와이어들을 에칭하여 실리콘층에 홀들을 형성한다. 구체적인 조건은 10 시간 동안 phosphoric acid 5% (DUI 워터 대비)에 담궈서 에칭을 수행하였다. 도 4는 본 발명의 실험예에 따라서 알루미늄 나노와이어들이 제거된 상태를 도시한 평면과 단면 TEM 사진이다. 8nm 의 aperture 어레이를 형성하였고 두께는 약 480nm 로 제작되었다.
이어서, N14+ 이온을 주입하였다. 구체적인 조건은 10 keV 및 4 x 1013 #/cm2 이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따라서 이온주입이 완료된 이후 공초점 현미경을 이용하여 광량을 측정한 이미지들과 NV 센터들의 이론적인 계산값과 측정 계산값을 도시한 그래프이다.
상부 왼쪽 이미지는 0.3 mT 공정압력, 상부 오른쪽 이미지는 0.5 mT 공정압력인 경우 1을 가장 밝은 광량으로 할 때 0.93이 가장 어두운 광량을 나타내는 것으로 도시되고 있다. 이는 전체적으로 고른 광량 분포를 의미하는 것으로 파악할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 일반적으로 하나의 NV센터를 confocal 스캔으로 관찰하게 되면 약 300 nm 의 지름을 갖는 원 형태의 빛이 관찰되게 되며, 이때 발생된 빛은 gaussian형태를 갖게 된다. 이러한 형태의 빛의 모양은 일반적으로 가장 강한 빛의 세기에 비례하여 절반이 되는 지점을 기준으로 하여 FWHM (full width half maximum)이라는 값을 갖는다. NV센터의 경우 약 250 nm의 FWHM을 갖는다.
이온주입 마스크의 올바른 적용을 확인하기 위한 한가지 방법으로 이온주입마스크를 동일한 직경을 갖고, 완벽한 hexagonal 헝태를 이룬 것으로 간주하여 이온주입 조건에 따라 계산했을 때, 250 nm의 원 안에 생성될 수 있는 NV센터의 개수를 계산할 수 있다. 이러한 방식은 실제 250 nm 밖 또는 경계에 존재하는 NV센터들에서 나오는 빛의 세기를 무시한 것이기 때문에 실제 광량은 이보다는 높아야 하고, 상대적으로 너무 높게 측정이 되면 이온주입마스크에 문제가 있는 것으로 예상할 수 있다. 도 5를 통해 보면 두 샘플 모두 매우 균일한 빛의 세기를 나타내고 있으며 이는 전체적으로 균일한 양의 NV센터가 생성됨을 할 수 있다. 또한 계산값과 실제 측정값의 차이가 크지 않은 것을 통해서 이온주입 마스크가 잘 작동한 것으로 예상할 수 있으며, 두 샘플의 홀의 크기가 다르기 때문에 실제 측정된 광량의 차이가 홀의 크기가 큰 경우 좀 더 커진 것을 알 수 있다.
따라서 도 5를 통해서 홀의 크기, 이온주입 에너지, 그리고 이온주입 도즈에 따른 NV센터들이 잘 형성되었다고 알 수 있고 이온주입 마스크의 거리에 따라 각 NV센터들의 거리는 10 nm이하일 것으로 예상된다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 명세서의 실시예를 설명하였지만, 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 모재를 준비하는 단계:
    상기 모재 상부에 나노와이어들이 포함된 물질층을 형성하는 단계; 및
    상기 나노와이어들을 에칭하여 물질층 내부에 다수의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 이온주입용 마스크 형성방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바디의 재료(에너지 밴드갭)는 Diamond(5.5eV), SiC(3.2eV), GaN(3.45eV) 또는 ZnO(3.3eV)인 이온주입용 마스크 형성방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 홀 사이의 간격은 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 이온주입용 마스크 형성방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 나노와이어들은 알루미늄이고, 상기 물질층은 실리콘인 것을 특징으로 하는 이온주입용 마스크 형성방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 의해 형성된 이온주입용 마스크를 이용하여 이온주입을 실시하는 단계;
    상기 이온주입용 마스크를 제거하는 단계; 및
    열처리 단계;를 포함하여 점결함센터를 형성하는 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 점결함 센터는 질소 공극 센터 또는 실리콘 공극 센터인 이온주입용 마스크 형성방법.




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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101481387B1 (ko) * 2013-09-11 2015-01-14 연세대학교 산학협력단 실리콘 나노와이어 대량 생산 방법
KR20150075685A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 한국과학기술원 나노 스케일 패터닝 방법 및 이로부터 제조된 전자기기용 집적소자
JP5846493B2 (ja) * 2012-03-12 2016-01-20 国立大学法人秋田大学 中空ナノ構造体の製造方法
KR20180052748A (ko) * 2015-09-15 2018-05-18 테크니쉐 우니베르지테트 뮌헨 나노구조물 제작 방법
KR20190109536A (ko) * 2017-02-03 2019-09-25 노르웨이전 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀러지(엔티엔유) 그래핀 유형 기재 상에 성장된 나노와이어를 기반으로 하는 레이저 또는 led

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5846493B2 (ja) * 2012-03-12 2016-01-20 国立大学法人秋田大学 中空ナノ構造体の製造方法
KR101481387B1 (ko) * 2013-09-11 2015-01-14 연세대학교 산학협력단 실리콘 나노와이어 대량 생산 방법
KR20150075685A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 한국과학기술원 나노 스케일 패터닝 방법 및 이로부터 제조된 전자기기용 집적소자
KR20180052748A (ko) * 2015-09-15 2018-05-18 테크니쉐 우니베르지테트 뮌헨 나노구조물 제작 방법
KR20190109536A (ko) * 2017-02-03 2019-09-25 노르웨이전 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀러지(엔티엔유) 그래핀 유형 기재 상에 성장된 나노와이어를 기반으로 하는 레이저 또는 led

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. Jakob et al., "Efficient creation of dipolar coupled nitrogen-vacancy spin qubits in diamond", Journal of Physics: Conference Series, Volume 752, Number 1, Pages 012001(2016) 1부.* *

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