ナノ粒子の積層構造及びその製造方法
【課題】ナノ粒子の積層構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、ナノ粒子は、シリサイドを含むことを特徴とするナノ粒子の積層構造である。また、要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに対応する厚さにシリコンソース層を形成するステップと、所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、ナノ粒子をシリコンソース層に蒸着させるステップと、ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含むナノ粒子の製造方法である。これにより、シリコンソース層の厚さを調節してナノ粒子のサイズを調節するので、要求されるサイズのナノ粒子を容易に得られる。
【解決手段】基板と、基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、ナノ粒子は、シリサイドを含むことを特徴とするナノ粒子の積層構造である。また、要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに対応する厚さにシリコンソース層を形成するステップと、所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、ナノ粒子をシリコンソース層に蒸着させるステップと、ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含むナノ粒子の製造方法である。これにより、シリコンソース層の厚さを調節してナノ粒子のサイズを調節するので、要求されるサイズのナノ粒子を容易に得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ナノ粒子に係り、さらに詳細には、所定金属とシリコンとを利用したセルフリミット(self−limiting)ナノ粒子の積層構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノ粒子を製造する代表的な方法としては、熱分解法、レーザアブレーション法などが挙げられる。
【0003】
熱分解法は、前駆体を用いてナノ粒子を製造する方法である。このような方法は、比較的簡単であるという長所を有するが、一方、前駆体の濃度が薄いとナノ粒子の製造収率が低いという短所を有する。
【0004】
レーザアブレーション(laser ablation)法は、ターゲットをレーザービームでスパッタリングし、前記ターゲットからナノ粒子を得る方法である。このような方法では、ウェーハ上に形成されるナノ粒子の密度が低い。このようなナノ粒子の密度を上昇させるために、ウェーハ上にナノ粒子を蒸着させる時間を延長させうる。
【0005】
しかし、このような方法によれば、得られるナノ粒子の大きさが大きくなって、要求される大きさのナノ粒子を得難い。また、レーザアブレーションによるナノ粒子の製造過程は、非常に短時間になされるので、ナノ粒子の大きさを要求されるサイズに制御することが容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、シリコンソース層の厚さを調節して要求される大きさに符合するナノ粒子を容易に得られるナノ粒子の積層構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、基板と、前記基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、前記ナノ粒子は、シリサイドを含むことを特徴とするナノ粒子の積層構造、に関する。
【0008】
また本発明は、要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに要求される厚さにシリコンソース層を形成するステップと、所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、前記ナノ粒子を前記シリコンソース層に蒸着させるステップと、前記ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子の製造方法、に関する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によれば、シリコンソース層の厚さを調節してナノ粒子の大きさを調節するので、要求される大きさのナノ粒子を容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明によるナノ粒子の積層構造は、基板と、前記基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、前記ナノ粒子はシリサイドを含むことを特徴とする。
【0011】
前記シリサイドは、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、Ptのうちいずれか1とのシリサイドであり得る。
【0012】
前記ナノ粒子は、レーザアブレーションにより製造されうる。
【0013】
前記ナノ粒子は、ポストアニーリングにより成長しうる。
【0014】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあり得る。前記ポストアニーリングの温度は、600ないし800℃の範囲にあることが望ましい。
【0015】
前記基板は、シリコンを含むことが望ましい。
【0016】
前記ナノ粒子の積層構造は、前記ナノ粒子と前記基板との間に絶縁膜をさらに含みうる。
【0017】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、HfAlO4よりなる高誘電率物質から選択されるものでなされうる。
【0018】
前記ナノ粒子は、実質的に球形からなりうる。
【0019】
本発明によるナノ粒子の製造方法は、要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに対応する厚さにシリコンソース層を形成するステップと、所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、前記ナノ粒子を前記シリコンソース層に蒸着させるステップと、及び前記ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含む。
【0020】
前記金属は、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、またはPtであり得る。
【0021】
前記ナノ粒子を形成するステップは、レーザアブレーションにより行われることが好ましい。
【0022】
前記ナノ粒子を成長させるステップは、ポストアニーリングにより行われることが好ましい。
【0023】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあることが好ましい。
【0024】
前記シリコンソース層を形成するステップは、基板を設けるステップと、前記基板上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜上に前記シリコンソース層を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【0025】
前記基板は、シリコンを含みうる。
【0026】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、HfAlO4よりなる高誘電率物質から選択されるものを含みうる。
【0027】
本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によれば、シリコンソース層の厚さを調節してナノ粒子の大きさを調節できるので、要求される大きさのナノ粒子を容易に得られる。
【0028】
以下、添付した図面を参照し、本発明の望ましい実施形態によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法を詳細に説明する。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【0029】
図1Aないし図1Cは、本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【0030】
まず、図1Aに示すように、基板10を準備する。前記基板10は、シリコン(Si)を含み、ナノ粒子21に対してシリコンソース層の役割を行う。
【0031】
次いで、図1Bに示すように、前記基板10の上にナノ粒子21を蒸着させてナノ粒子層20を形成する。
【0032】
本発明で、前記ナノ粒子21は、レーザアブレーションにより形成しうる。これを詳細に説明する。AuとSiからなる粉末状のターゲットをレーザアブレーションすると、ナノサイズの粒子が形成される。このように形成された粒子を前記基板10の上に蒸着させれば、AuとSiからなるナノ粒子21となる。
【0033】
ここで、前記ナノ粒子21は、AuとSiからなるが、これは例示的なものであり、前記Auの代りに粉末形態からなる他の金属が使われうる。
【0034】
次いで、図1Cに示すように、前記ナノ粒子21を成長させる。本実施形態において、前記ナノ粒子21は、ポストアニーリング工程により成長しうる。前記ポストアニーリング工程は、Ar、N2またはHe雰囲気でなされうる。そして、前記ポストアニーリング工程がなされる炉の内部温度は、360ないし1400℃の範囲に保持されうる。望ましくは、前記炉の内部温度は、600ないし800℃の範囲にある。これについては、図4Aないし図4D及び図5を通じて後述する。
【0035】
本実施形態では、AuとSiからなる前記ナノ粒子21がシードとして作用し、シリコンソース層の前記基板10から前記ナノ粒子21にシリコンが供給されることによって、前記ナノ粒子21が成長する。この際、前記ナノ粒子21は、Auシリサイド(Au−silicide)となる。そして、前記の通りにナノ粒子21を成長させれば、前記ナノ粒子21は、球状に成長しうる。
【0036】
ここで、シリコンソース層の前記基板10の厚さを調節することによって、前記ナノ粒子21の成長後の大きさを調節できるが、これについては、図3A及び図3Bを通じて後述する。
【0037】
図3A及び図3Bは、本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によって、シリコンソース層の厚さの異なる実験例を表す図面である。
【0038】
ここで、図3Aは、シリコンソース層の厚さを2nmにした実験の結果であり、図3Bは、シリコンソース層の厚さを8nmにした実験の結果である。本実験例で、前記の通りに、シリコンソース層の厚さだけが異なり、他の実験条件は同一である。
【0039】
図3A及び図3Bを共に参照すれば、シリコンソース層の厚さは、2nmよりは、8nmであるときに、形成されるナノ粒子がさらに大きいことが分かる。すなわち、シリコンソース層の厚さによって形成されるナノ粒子の大きさが決定される。したがって、本発明のように、シリコンソース層の厚さを調節することによって、得られるナノ粒子の大きさを調節し、要求される大きさのナノ粒子を容易に得ることができる。
【0040】
また、図3A及び図3Bに示すように、本発明のようにナノ粒子を成長させれば、前記ナノ粒子を球状に形成させうる。
【0041】
図4Aないし図4Dは、本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によって、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度が異なる実験例を表す図面であり、図5は、図4Aないし図4Dの結果に対するグラフである。
【0042】
ここで、図4Aは、レーザアブレーションしてナノ粒子を蒸着し、ポストアニーリング工程を行っていない実験の結果であり、図4Bは、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度を400℃にした実験の結果であり、図4Cは、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度を650℃にした実験の結果であり、図4Dは、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度を1000℃にした実験の結果である。
【0043】
本実験例の過程を詳細に説明する。
【0044】
まず、金粉末(1−3μm、99.9%、Sigma Aldrich)と、シリコンパウダ(1μm、99%、Sigma Aldrich)とを混合してレーザアブレーションのためのターゲットを製造する。
【0045】
次いで、前記金/シリコンターゲットをレーザアブレーションして形成されたナノ粒子を、シリコンウェーハまたはシリコン/SiO2/シリコンウェーハに20秒間蒸着させる。
【0046】
次いで、前記ナノ粒子をAr雰囲気で450ないし1000℃でアニーリングする。
【0047】
図4A及び図4Bを参照すれば、450℃でポストアニーリング工程を実施したものは、実施の前後にナノ粒子の大きさや密度に変化がない。650℃でポストアニーリング工程を実施した場合、図4Cを参照すれば、ナノ粒子の密度が大きく上昇し、サイズも大きくなることを確認しうる。図4Dを参照すれば、1000℃でアニーリングした場合、ナノ粒子の間で凝集してサイズが大幅に大きくなることを確認しうる。これにより、ナノ粒子の成長に適切な温度は、650℃近くであると見られ、これはAuとSiの相形状(phase diagram)と密接な関係がある。Au/Siナノ粒子の成長は、Au/Siナノ粒子が液体状態であり、Siナノ粒子が固体である温度領域で起こる。
【0048】
図2Aないし図2Eは、本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【0049】
まず、図2Aに示すように、基板30を準備する。
【0050】
次いで、図2Bに示すように、前記基板30の上に絶縁膜40を形成する。前記絶縁膜40は、前記基板30とその上に形成されるシリコンソース層50を絶縁させるためのものである。ここで、前記絶縁膜40はSiO2からなりうる。
【0051】
次いで、図2Cに示すように、前記絶縁膜40上にシリコンソース層50を形成する。前記シリコンソース層50は、シリコンを含んでおり、ナノ粒子61が成長するためのシリコンを供給する役割を担う。
【0052】
次いで、図2Dに示すように、前記シリコンソース層50の上にナノ粒子61を蒸着し、ナノ粒子層60を形成する。前記ナノ粒子61は、Auとシリコンからなるターゲットに対するレーザアブレーションにより形成されうる。
【0053】
次いで、図2Eに示すように、前記ナノ粒子61を成長させる。前記ナノ粒子61の成長は、前記シリコンソース層50の厚さによってその成長サイズが決定されうる。
【0054】
本実施形態によれば、シリコンソース層50の厚さを調節し、得られるナノ粒子61のサイズを調節しうる。また、前記基板30と前記ナノ粒子61とが絶縁膜40により絶縁されるので、各種素子に前記ナノ粒子61を応用しうる。
【0055】
図5は、図4Aないし図4Dにおいて、アニーリング温度によって成長するナノ粒子の直径分布を示すグラフであり、650℃のアニーリング温度で比較的小さい(10nm)のナノ粒子が多量製造できることを示すグラフである。
【0056】
本発明は、図面に示される実施形態を参考に説明したが、これは例示的なもの過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等なその他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により決定されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明は、半導体素子の製造工程に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1A】本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図1B】本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図1C】本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2A】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2B】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2C】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2D】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2E】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図3A】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、シリコンソース層の厚さを変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を示す図面である。
【図3B】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、シリコンソース層の厚さを変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を示す図面である。
【図4A】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図4B】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図4C】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図4D】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図5】図4Aないし図4Dの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【0059】
10 基板
20 ナノ粒子層
21 ナノ粒子。
【技術分野】
【0001】
本発明は、ナノ粒子に係り、さらに詳細には、所定金属とシリコンとを利用したセルフリミット(self−limiting)ナノ粒子の積層構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノ粒子を製造する代表的な方法としては、熱分解法、レーザアブレーション法などが挙げられる。
【0003】
熱分解法は、前駆体を用いてナノ粒子を製造する方法である。このような方法は、比較的簡単であるという長所を有するが、一方、前駆体の濃度が薄いとナノ粒子の製造収率が低いという短所を有する。
【0004】
レーザアブレーション(laser ablation)法は、ターゲットをレーザービームでスパッタリングし、前記ターゲットからナノ粒子を得る方法である。このような方法では、ウェーハ上に形成されるナノ粒子の密度が低い。このようなナノ粒子の密度を上昇させるために、ウェーハ上にナノ粒子を蒸着させる時間を延長させうる。
【0005】
しかし、このような方法によれば、得られるナノ粒子の大きさが大きくなって、要求される大きさのナノ粒子を得難い。また、レーザアブレーションによるナノ粒子の製造過程は、非常に短時間になされるので、ナノ粒子の大きさを要求されるサイズに制御することが容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、シリコンソース層の厚さを調節して要求される大きさに符合するナノ粒子を容易に得られるナノ粒子の積層構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、基板と、前記基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、前記ナノ粒子は、シリサイドを含むことを特徴とするナノ粒子の積層構造、に関する。
【0008】
また本発明は、要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに要求される厚さにシリコンソース層を形成するステップと、所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、前記ナノ粒子を前記シリコンソース層に蒸着させるステップと、前記ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子の製造方法、に関する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によれば、シリコンソース層の厚さを調節してナノ粒子の大きさを調節するので、要求される大きさのナノ粒子を容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明によるナノ粒子の積層構造は、基板と、前記基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、前記ナノ粒子はシリサイドを含むことを特徴とする。
【0011】
前記シリサイドは、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、Ptのうちいずれか1とのシリサイドであり得る。
【0012】
前記ナノ粒子は、レーザアブレーションにより製造されうる。
【0013】
前記ナノ粒子は、ポストアニーリングにより成長しうる。
【0014】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあり得る。前記ポストアニーリングの温度は、600ないし800℃の範囲にあることが望ましい。
【0015】
前記基板は、シリコンを含むことが望ましい。
【0016】
前記ナノ粒子の積層構造は、前記ナノ粒子と前記基板との間に絶縁膜をさらに含みうる。
【0017】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、HfAlO4よりなる高誘電率物質から選択されるものでなされうる。
【0018】
前記ナノ粒子は、実質的に球形からなりうる。
【0019】
本発明によるナノ粒子の製造方法は、要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに対応する厚さにシリコンソース層を形成するステップと、所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、前記ナノ粒子を前記シリコンソース層に蒸着させるステップと、及び前記ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含む。
【0020】
前記金属は、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、またはPtであり得る。
【0021】
前記ナノ粒子を形成するステップは、レーザアブレーションにより行われることが好ましい。
【0022】
前記ナノ粒子を成長させるステップは、ポストアニーリングにより行われることが好ましい。
【0023】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあることが好ましい。
【0024】
前記シリコンソース層を形成するステップは、基板を設けるステップと、前記基板上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜上に前記シリコンソース層を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【0025】
前記基板は、シリコンを含みうる。
【0026】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、HfAlO4よりなる高誘電率物質から選択されるものを含みうる。
【0027】
本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によれば、シリコンソース層の厚さを調節してナノ粒子の大きさを調節できるので、要求される大きさのナノ粒子を容易に得られる。
【0028】
以下、添付した図面を参照し、本発明の望ましい実施形態によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法を詳細に説明する。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【0029】
図1Aないし図1Cは、本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【0030】
まず、図1Aに示すように、基板10を準備する。前記基板10は、シリコン(Si)を含み、ナノ粒子21に対してシリコンソース層の役割を行う。
【0031】
次いで、図1Bに示すように、前記基板10の上にナノ粒子21を蒸着させてナノ粒子層20を形成する。
【0032】
本発明で、前記ナノ粒子21は、レーザアブレーションにより形成しうる。これを詳細に説明する。AuとSiからなる粉末状のターゲットをレーザアブレーションすると、ナノサイズの粒子が形成される。このように形成された粒子を前記基板10の上に蒸着させれば、AuとSiからなるナノ粒子21となる。
【0033】
ここで、前記ナノ粒子21は、AuとSiからなるが、これは例示的なものであり、前記Auの代りに粉末形態からなる他の金属が使われうる。
【0034】
次いで、図1Cに示すように、前記ナノ粒子21を成長させる。本実施形態において、前記ナノ粒子21は、ポストアニーリング工程により成長しうる。前記ポストアニーリング工程は、Ar、N2またはHe雰囲気でなされうる。そして、前記ポストアニーリング工程がなされる炉の内部温度は、360ないし1400℃の範囲に保持されうる。望ましくは、前記炉の内部温度は、600ないし800℃の範囲にある。これについては、図4Aないし図4D及び図5を通じて後述する。
【0035】
本実施形態では、AuとSiからなる前記ナノ粒子21がシードとして作用し、シリコンソース層の前記基板10から前記ナノ粒子21にシリコンが供給されることによって、前記ナノ粒子21が成長する。この際、前記ナノ粒子21は、Auシリサイド(Au−silicide)となる。そして、前記の通りにナノ粒子21を成長させれば、前記ナノ粒子21は、球状に成長しうる。
【0036】
ここで、シリコンソース層の前記基板10の厚さを調節することによって、前記ナノ粒子21の成長後の大きさを調節できるが、これについては、図3A及び図3Bを通じて後述する。
【0037】
図3A及び図3Bは、本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によって、シリコンソース層の厚さの異なる実験例を表す図面である。
【0038】
ここで、図3Aは、シリコンソース層の厚さを2nmにした実験の結果であり、図3Bは、シリコンソース層の厚さを8nmにした実験の結果である。本実験例で、前記の通りに、シリコンソース層の厚さだけが異なり、他の実験条件は同一である。
【0039】
図3A及び図3Bを共に参照すれば、シリコンソース層の厚さは、2nmよりは、8nmであるときに、形成されるナノ粒子がさらに大きいことが分かる。すなわち、シリコンソース層の厚さによって形成されるナノ粒子の大きさが決定される。したがって、本発明のように、シリコンソース層の厚さを調節することによって、得られるナノ粒子の大きさを調節し、要求される大きさのナノ粒子を容易に得ることができる。
【0040】
また、図3A及び図3Bに示すように、本発明のようにナノ粒子を成長させれば、前記ナノ粒子を球状に形成させうる。
【0041】
図4Aないし図4Dは、本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法によって、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度が異なる実験例を表す図面であり、図5は、図4Aないし図4Dの結果に対するグラフである。
【0042】
ここで、図4Aは、レーザアブレーションしてナノ粒子を蒸着し、ポストアニーリング工程を行っていない実験の結果であり、図4Bは、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度を400℃にした実験の結果であり、図4Cは、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度を650℃にした実験の結果であり、図4Dは、ポストアニーリング工程がなされた炉の内部温度を1000℃にした実験の結果である。
【0043】
本実験例の過程を詳細に説明する。
【0044】
まず、金粉末(1−3μm、99.9%、Sigma Aldrich)と、シリコンパウダ(1μm、99%、Sigma Aldrich)とを混合してレーザアブレーションのためのターゲットを製造する。
【0045】
次いで、前記金/シリコンターゲットをレーザアブレーションして形成されたナノ粒子を、シリコンウェーハまたはシリコン/SiO2/シリコンウェーハに20秒間蒸着させる。
【0046】
次いで、前記ナノ粒子をAr雰囲気で450ないし1000℃でアニーリングする。
【0047】
図4A及び図4Bを参照すれば、450℃でポストアニーリング工程を実施したものは、実施の前後にナノ粒子の大きさや密度に変化がない。650℃でポストアニーリング工程を実施した場合、図4Cを参照すれば、ナノ粒子の密度が大きく上昇し、サイズも大きくなることを確認しうる。図4Dを参照すれば、1000℃でアニーリングした場合、ナノ粒子の間で凝集してサイズが大幅に大きくなることを確認しうる。これにより、ナノ粒子の成長に適切な温度は、650℃近くであると見られ、これはAuとSiの相形状(phase diagram)と密接な関係がある。Au/Siナノ粒子の成長は、Au/Siナノ粒子が液体状態であり、Siナノ粒子が固体である温度領域で起こる。
【0048】
図2Aないし図2Eは、本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【0049】
まず、図2Aに示すように、基板30を準備する。
【0050】
次いで、図2Bに示すように、前記基板30の上に絶縁膜40を形成する。前記絶縁膜40は、前記基板30とその上に形成されるシリコンソース層50を絶縁させるためのものである。ここで、前記絶縁膜40はSiO2からなりうる。
【0051】
次いで、図2Cに示すように、前記絶縁膜40上にシリコンソース層50を形成する。前記シリコンソース層50は、シリコンを含んでおり、ナノ粒子61が成長するためのシリコンを供給する役割を担う。
【0052】
次いで、図2Dに示すように、前記シリコンソース層50の上にナノ粒子61を蒸着し、ナノ粒子層60を形成する。前記ナノ粒子61は、Auとシリコンからなるターゲットに対するレーザアブレーションにより形成されうる。
【0053】
次いで、図2Eに示すように、前記ナノ粒子61を成長させる。前記ナノ粒子61の成長は、前記シリコンソース層50の厚さによってその成長サイズが決定されうる。
【0054】
本実施形態によれば、シリコンソース層50の厚さを調節し、得られるナノ粒子61のサイズを調節しうる。また、前記基板30と前記ナノ粒子61とが絶縁膜40により絶縁されるので、各種素子に前記ナノ粒子61を応用しうる。
【0055】
図5は、図4Aないし図4Dにおいて、アニーリング温度によって成長するナノ粒子の直径分布を示すグラフであり、650℃のアニーリング温度で比較的小さい(10nm)のナノ粒子が多量製造できることを示すグラフである。
【0056】
本発明は、図面に示される実施形態を参考に説明したが、これは例示的なもの過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等なその他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により決定されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明は、半導体素子の製造工程に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1A】本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図1B】本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図1C】本発明の第1実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2A】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2B】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2C】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2D】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図2E】本発明の第2実施形態によるナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図3A】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、シリコンソース層の厚さを変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を示す図面である。
【図3B】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、シリコンソース層の厚さを変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を示す図面である。
【図4A】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図4B】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図4C】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図4D】本発明によるナノ粒子の積層構造及びその製造方法において、ポストアニーリング工程が行われる炉の内部温度を変化させた場合、ナノ粒子のサイズ変化についての実験例を表す図面である。
【図5】図4Aないし図4Dの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【0059】
10 基板
20 ナノ粒子層
21 ナノ粒子。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、
前記ナノ粒子は、シリサイドを含むことを特徴とするナノ粒子の積層構造。
【請求項2】
前記シリサイドは、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、及びPtよりなる群から選ばれた1つとのシリサイドであることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項3】
前記ナノ粒子は、レーザアブレーションにより製造されてなることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項4】
前記ナノ粒子は、ポストアニーリングにより成長させてなることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項5】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあることを特徴とする請求項4に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項6】
前記基板は、シリコンを含むことを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項7】
前記ナノ粒子と前記基板との間に絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項8】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、及びHfAlO4よりなる群から選ばれた少なくとも1種の高誘電率物質から形成されてなることを特徴とする請求項7に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項9】
前記ナノ粒子は、実質的に球形からなることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項10】
要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに要求される厚さにシリコンソース層を形成するステップと、
所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、
前記ナノ粒子を前記シリコンソース層に蒸着させるステップと、
前記ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子の製造方法。
【請求項11】
前記金属は、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、及びPtよりなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項12】
前記ナノ粒子を形成するステップは、レーザアブレーションにより行われることを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項13】
前記ナノ粒子を成長させるステップは、ポストアニーリングにより行われることを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項14】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあることを特徴とする請求項13に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項15】
前記シリコンソース層を形成するステップは、基板を設けるステップと、前記基板上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜上に前記シリコンソース層を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項16】
前記基板は、シリコンを含むことを特徴とする請求項15に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項17】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、及びHfAlO4よりなる群から選ばれた少なくとも1種の高誘電率物質から形成されることを特徴とする請求項15に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項1】
基板と、
前記基板上に形成されたナノ粒子と、を備え、
前記ナノ粒子は、シリサイドを含むことを特徴とするナノ粒子の積層構造。
【請求項2】
前記シリサイドは、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、及びPtよりなる群から選ばれた1つとのシリサイドであることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項3】
前記ナノ粒子は、レーザアブレーションにより製造されてなることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項4】
前記ナノ粒子は、ポストアニーリングにより成長させてなることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項5】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあることを特徴とする請求項4に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項6】
前記基板は、シリコンを含むことを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項7】
前記ナノ粒子と前記基板との間に絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項8】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、及びHfAlO4よりなる群から選ばれた少なくとも1種の高誘電率物質から形成されてなることを特徴とする請求項7に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項9】
前記ナノ粒子は、実質的に球形からなることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子の積層構造。
【請求項10】
要求される大きさのナノ粒子が形成されるように、その大きさに要求される厚さにシリコンソース層を形成するステップと、
所定金属とシリコンからなるナノ粒子を形成するステップと、
前記ナノ粒子を前記シリコンソース層に蒸着させるステップと、
前記ナノ粒子を成長させてシリサイドを形成するステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子の製造方法。
【請求項11】
前記金属は、Au、Fe、Al、Co、Ni、Cu、Ag、及びPtよりなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項12】
前記ナノ粒子を形成するステップは、レーザアブレーションにより行われることを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項13】
前記ナノ粒子を成長させるステップは、ポストアニーリングにより行われることを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項14】
前記ポストアニーリングの温度は、360ないし1400℃の範囲にあることを特徴とする請求項13に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項15】
前記シリコンソース層を形成するステップは、基板を設けるステップと、前記基板上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜上に前記シリコンソース層を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項10に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項16】
前記基板は、シリコンを含むことを特徴とする請求項15に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項17】
前記絶縁膜は、SiO2、Si3N4、Ta2O3、Zr02、Al203、HfO2、HfSiO4、及びHfAlO4よりなる群から選ばれた少なくとも1種の高誘電率物質から形成されることを特徴とする請求項15に記載のナノ粒子の製造方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図5】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図5】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【公開番号】特開2006−263712(P2006−263712A)
【公開日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−32982(P2006−32982)
【出願日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【Fターム(参考)】
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