• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.234-234
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• 2010

최근 CMOS 소자 크기가 축소됨에 따라 소스와 드레인 영역에서의 접촉저항을 줄이기 위하여, 실리사이드 공정이 많이 연구되고 있다. 실리사이드 물질로서 NiSi는 낮은 저항률과 낮은 실리콘 소모, 낮은 공정온도, 등의 장점을 가지고 있다. 그러나, 실리사이드 형성으로 인한 나노소자의 소오스/드레인에서정션(junction) 누설전류의 증가는 큰 문제가 되므로 실리콘과 실리사이드 계면의 특성이 중요하다. 본 연구에서는 니켈을 이용한 실리사이드 형성시 계면 활성제인 에틸 요오드를 이용하여 실험을 진행하였다. 금속 유기 전구체인 MABONi을 사용하여 ALD 방식으로 증착 한 니켈 박막과 니켈 핵 형성시 계면활성제인 에틸요오드의 처리 방법에 따른 Ni-silicide 박막의 특성을 비교, 분석하였다. 먼저 자연산화막을 건식식각으로 제거한 뒤, 첫 번째 샘플에서는 10회의 주기로 초기 니켈을 증착한 뒤, 에틸요오드로 니켈의 표면 위를 처리하고, 다시 200회의 주기로 니켈을 증착하였으며, 두 번째는 첫 번째 방식에서 에틸요오드 주입 시 동시에 수소도 함께 주입하였다. 세 번째는 비교를 위해 에틸요오드 처리를 하지 않고 니켈 박막만을 증착 하였다. 이어서, 각 샘플을 급속 열처리 장비에서 $400^{\circ}C$부터 $900^{\circ}C$까지 각각 30sec간 열처리를 진행후, 반응하지 않은 잔여 니켈을 제거한 후, XRD(x-ray diffraction), AES(auger), 그리고 4-point probe 등을 이용하여 형성된 실리사이드의 특성을 분석하였다. 에틸요오드와 함께 수소를 주입한 경우 계면에서의 산소 불순물과 카본 성분이 효과적으로 제거되어 $400^{\circ}C$에서 $2.9{\Omega}/{\Box}$ 의 낮은 면저항을 가지는 NiSi가 형성되었고 모든 온도구간에서 다른 샘플에 비하여 가장 낮은 면저항 분포를 보였다. 이는 분해 흡착된 요오드에 의한 계면 특성 향상과 카본 성분이 포함된 잔여물들이 수소처리에 의해 효율적으로 제거되어 실리사이드의 특성이 향상되었기 때문이다. 계면활성제를 사용하지 않은 경우에는 $500^{\circ}C$에서 NiSi가 형성되었다. 반면에 에틸요오드로만 표면을 처리한 경우에는 니켈과 실리콘 계면에서의 카본 성분에 의하여 silicidation 이 충분히 일어나지 않았다. 이러한 결과는 향후 45nm 이하의 CMOS 공정상에서 소스와 드레인의 낮은 누설전류를 가지고, 접촉저항을 줄이기 위한 니켈 실리사이드 형성에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.476-476
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• 2014

서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$과 $0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.