KR20170141353A - Three-dimensional nanometer structure fabricating method - Google Patents
Three-dimensional nanometer structure fabricating method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170141353A KR20170141353A KR1020160074271A KR20160074271A KR20170141353A KR 20170141353 A KR20170141353 A KR 20170141353A KR 1020160074271 A KR1020160074271 A KR 1020160074271A KR 20160074271 A KR20160074271 A KR 20160074271A KR 20170141353 A KR20170141353 A KR 20170141353A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sacrificial layer
- substrate
- etching
- nanometer structure
- forming
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 20
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 42
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 27
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 27
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 239000002090 nanochannel Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
- B82B3/0038—Manufacturing processes for forming specific nanostructures not provided for in groups B82B3/0014 - B82B3/0033
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은 기판 위에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 위에 상부 물질을 형성하는 단계, 식각액을 이용해 상기 희생층의 내부 확산도를 조절하는 단계, 내부 확산도가 조절된 상기 희생층을 포함하는 상기 기판 위에 엔캡슐레이션(encapsulation) 물질을 형성하는 단계 및 식각액을 이용해 상기 희생층을 식각하는 단계를 포함한다. 이에 의하여, 결정화를 필요로 하는 나노미터 크기의 물질을 대면적으로 정렬시킨 3D 나노미터 구조를 제조할 수 있고, 확산을 이용하여 나노미터 구조를 빠르고 용이하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 모체 기판을 재사용할 수 있다는 경제적 효과를 갖는다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating a 3D nanometer structure, including: forming a sacrificial layer on a substrate; forming an upper material on the sacrificial layer; controlling an internal diffusion of the sacrificial layer using an etchant; Forming an encapsulation material on the substrate including a sacrificial layer, and etching the sacrificial layer using an etchant. As a result, it is possible to manufacture a 3D nanometer structure in which a nanometer-sized material requiring crystallization is arranged in a large area, and a nanometer structure can be manufactured quickly and easily using diffusion, And can be reused.
Description
본 발명은 3D 나노미터 구조 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 희생층을 희생층의 내부 확산도를 조절하여 나노미터 크기의 구조를 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D nanometer structure manufacturing method, and more particularly, to a fabrication method for fabricating a nanometer-sized structure by adjusting a degree of internal diffusion of a sacrificial layer.
물질이 나노 수준으로 작아지면 특이한 물리적, 화학적 성질을 보이며, 이를 이용하면 매우 우수한 소자를 구현할 수 있다. 최근 플렉서블 전자소자와 같은 분야의 관심이 급증하면서 이의 성능 향상을 위해 나노 물질을 적용하고자 하는 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. When the material is reduced to the nano level, it exhibits unusual physical and chemical properties. Recently, interest in the field of flexible electronic devices has rapidly increased, and studies for applying nanomaterials have been actively conducted to improve the performance thereof.
예를 들어, 나노와이어(nano-wire)의 경우, 종래에는 바텀업(bottom-up)이나 탑다운(top-down) 기반의 제조 방법을 이용했다. 바텀업 기반은 기상 및 액상의 화학적 합성을 이용한 제조 방법으로, 다결정의 고품질 나노와이어를 제조할 수 있지만, 물질 선택성이 비교적 좁고, 성장에 따른 스트레스나 뭉침 현상 때문에 크기 조절의 제약이 크다. 또한, 제조된 나노 물질을 기판에 정렬할 때 높은 정렬도를 얻기가 어렵다.For example, nano-wires have traditionally used bottom-up or top-down based manufacturing methods. Bottom-up base is a manufacturing method using chemical synthesis of gas phase and liquid phase, and it is possible to produce high quality nanowires of polycrystalline. However, the material selectivity is relatively narrow, and there is a restriction of size control due to stress and accumulation due to growth. In addition, it is difficult to obtain a high degree of alignment when the prepared nanomaterials are aligned on a substrate.
탑다운 기반은 증착과 식각을 이용한 제조 방법으로, 높은 속도로 다양한 나노 물질을 제조할 수 있지만 결정화가 이루어지지 않아 품질이 나쁘고, 결정화에 따른 다양한 응용(예를 들어, 압전)의 제약이 매우 크다.The top-down base is a manufacturing method using deposition and etching, which can produce various nanomaterials at high speed, but the crystallization is not carried out and the quality is bad, and various applications (for example, piezoelectric) due to crystallization are very limited .
즉, 대면적의 유연성 기판(flexible substrate)에 정렬도를 유지하면서, 결정화된 나노 물질을 형성시키는 방법이 현재로서는 존재하지 않는다.That is, there is no method currently available for forming crystallized nanomaterials while maintaining alignment in a large-area flexible substrate.
기계, 전자, 소재 분야에서 제품의 특성은 핵심이 되는 소자의 구조와 물성에 의해 크게 영향을 받는다. 거시 세계에서 소자의 구조를 변화시키는 것은 쉽지만, 마이크로 혹은 나노미터의 작은 미시 세계에서는 공정 방법의 한계에 의해 원하는 구조를 만드는 것이 쉽지 않다. In the mechanical, electronic, and material fields, the characteristics of the product are greatly affected by the structure and physical properties of the device. It is easy to change the structure of a device in the macroscopic world, but in the micro-microscope world of micro or nanometer, it is not easy to make the desired structure due to the limitation of the process method.
최근 광학적 리소그래피 방법과 다양한 초미세 가공 기술의 발달에 의해 원하는 모양을 2차원 형태로 제조할 수 있게 되었지만, 3차원 형태로 원하는 미시 구조를 제조하는 것은 여전히 쉽지 않다.Recently, optical lithography methods and various micromachining techniques have been developed to produce a desired shape in a two-dimensional shape, but it is still difficult to manufacture a desired microstructure in a three-dimensional shape.
최근, 미시 구조의 3차원 구조를 제조하기 위한 방법으로 희생층을 이용하는 방법이 제시되었다. 이는, 다양한 물질의 다층 구조를 제조한 뒤 각 층 사이에 존재하는 물질을 선택적으로 식각하여 3차원 구조를 제조하는 방법이다.Recently, a method of using a sacrificial layer as a method for manufacturing a three-dimensional structure of a microstructure has been proposed. This is a method of manufacturing a three-dimensional structure by selectively etching a material existing between each layer after manufacturing a multilayer structure of various materials.
도 1은 탑다운 방식과 희생층을 이용한 트랜스퍼(transfer)를 이용한 종래 기술로서, 이를 이용하면 대면적으로 높은 정렬도를 유지한 나노물질을 유연성 기판에 형성할 수 있다. 하지만, 결정화를 필요로 하는 물질의 경우 사용 제약이 매우 크다는 문제점이 있다.FIG. 1 is a prior art using a top-down type and a transfer using a sacrificial layer, and a nanomaterial having a high degree of alignment with a large area can be formed on a flexible substrate. However, there is a problem that the use of substances requiring crystallization is very limited.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 이전에 어닐링(annealing)하게 되면 모체 기판과 나노 물질의 결합력이 강해서 전사가 어려워지고(단계(a)→(b)→(c)→(d)), 트랜스퍼 이후에 어닐링하게 되면 높은 온도로 인해 유연성 기판이 손상되거나 파괴되는 문제가 있다(단계(a)→(b)→(d)→(f)). 따라서, 도 1과 같은 종래 방법으로, 결정화된 나노 물질을 대면적으로 정렬시킨 나노 구조를 제조하는 것은 사실상 불가능했다.For example, as shown in FIG. 1, when annealing is performed prior to transfer, the bonding force between the mother substrate and the nanomaterial becomes strong, which makes transfer difficult (step (a) → (b) → (c) → (A) → (b) → (d) → (f)) when annealing is performed after the transfer, the flexible substrate is damaged or destroyed due to the high temperature. Therefore, it is virtually impossible to manufacture nanostructures in which the crystallized nanomaterials are aligned in a large area by the conventional method as shown in FIG.
나노 물질의 특성을 극대화하면서 실제 산업화 수준의 응용을 위해서는 나노 물질의 크기와 조절이 가능해야 하고, 대면적 제조의 신뢰성이 보장되어야 하며, 다양한 이용과 응용을 위한 대면적 물질 및 기판의 선택 가능성이 보장되어야 하지만, 위에서 언급한 방법을 비롯해 현재 기술로서는 이를 담보하기 어려운 실정이다. In order to maximize the properties of nanomaterials, it is necessary to be able to control the size and control of nanomaterials for practical industrial level applications, to ensure the reliability of large-area manufacturing, and to select large-area materials and substrates for various applications and applications However, it is difficult to guarantee this by the present technology including the above-mentioned method.
한편, 희생층 공정으로 다양한 형태의 3차원 마이크로미터 구조를 제조할 수 있게 되었지만, 나노미터 크기에서는 한계를 가진다. 희생층의 식각 과정은 그 역할을 담당하는 물질의 이동과 반응을 통해 이루어지는데, 거시 세계나 마이크로미터 세계에서는 물질의 이동이 대류(convection)를 통해 물질의 이동이나 반응이 쉽게 이루어지지만, 나노미터 수준의 물질 환경에서는 외부 힘에 의한 속도장이 발달하기 어렵고(포이쉴리 흐름(Poiseuille flow)이 발생하기 어려움), 오로지 화학 포텐셜(chemical potential)의 차이에 기초한 확산(diffusion)에 의해서만 일어난다.On the other hand, the sacrificial layer process has made it possible to fabricate various types of three-dimensional micrometer structures, but has limitations in the nanometer size. The etching process of the sacrificial layer is carried out through the movement and reaction of the substance that plays the role. In the macroscopic world and the micrometer world, the movement of the substance is easily carried out through the convection of the substance, Level material environment, the velocity fields due to external forces are difficult to develop (difficult to generate Poiseuille flow), and only by diffusion based on differences in chemical potential.
확산은 물질 이동 속도가 매우 느리고 확산 거리가 포화될 수 있기 때문에, 3차원의 미시 구조를 제조하기에는 어려움이 많다. Diffusion is difficult to fabricate three-dimensional microstructures because the material movement rate is very slow and the diffusion distance can be saturated.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점 및 현재의 기술적 요구를 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 결정화를 필요로 하는 물질을 대면적으로 정렬시킨 3차원 나노미터 구조를 제조할 수 있는 3D 나노미터 구조 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art and the present technical requirements, and an object of the present invention is to provide a 3D nano-scale structure capable of fabricating a three- And to provide a method of manufacturing a meter structure.
또한, 본 발명의 목적은 확산을 이용하여 나노미터 구조를 빠르고 용이하게 제조할 수 있는 3D 나노미터 구조 제조 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a 3D nanometer structure manufacturing method capable of quickly and easily fabricating a nanometer structure using diffusion.
또한, 본 발명의 목적은 모체 기판을 재사용할 수 있는 3D 나노미터 구조 제조 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a 3D nanometer structure manufacturing method capable of reusing a mother substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은, 기판 위에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 위에 상부 물질을 형성하는 단계;According to another aspect of the present invention, there is provided a 3D nanometer structure fabrication method comprising: forming a sacrificial layer on a substrate; Forming an upper material on the sacrificial layer;
식각액을 이용해 상기 희생층의 내부 확산도를 조절하는 단계; 내부 확산도가 조절된 상기 희생층을 포함하는 상기 기판 위에 엔캡슐레이션(encapsulation) 물질을 형성하는 단계; 및 식각액을 이용해 상기 희생층을 식각하는 단계;를 포함한다.Adjusting an internal diffusivity of the sacrificial layer using an etching solution; Forming an encapsulation material on the substrate including the sacrificial layer whose internal diffusivity is controlled; And etching the sacrificial layer using an etching solution.
상기 상부 물질을 형성하는 단계 후에, 어닐링(annealing)을 통해 상기 상부 물질을 결정화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.And crystallizing the upper material through annealing after forming the upper material.
그리고, 결정화된 상기 상부 물질은 BaTIO3일 수 있다.And the crystallized upper material may be BaTiO 3 .
또한, 상기 내부 확산도를 조절하는 단계는, 상기 희생층의 식각 시간을 조절하여 상기 희생층의 부분적으로 식각할 수 있다.In addition, the step of controlling the degree of internal diffusion may partially etch the sacrificial layer by adjusting the etching time of the sacrificial layer.
그리고, 상기 희생층을 식각하는 단계는, 부분적으로 식각된 상기 희생층의 잔여 부분을 완전 식각할 수 있다.The step of etching the sacrificial layer may completely etch the remaining portion of the partially etched sacrificial layer.
또한, 상기 기판은 그레이팅 기판(grating substrate)일 수 있다.Also, the substrate may be a grating substrate.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은, 기판 위에 희생층을 증착하는 단계; 상기 희생층 위에 나노와이어 물질을 증착하는 단계; 식각액을 이용해 상기 희생층을 손상시키는 단계; 손상된 상기 희생층을 포함하는 기판 위에 유연성 기판(flexible substrate)을 라미네이트하는 단계; 식각액을 이용해 상기 희생층을 식각하는 단계; 및 라미네이트된 상기 유연성 기판을 상기 기판으로부터 분리하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating a 3D nanometer structure, including: depositing a sacrificial layer on a substrate; Depositing a nanowire material on the sacrificial layer; Damaging the sacrificial layer using an etchant; Laminating a flexible substrate onto a substrate comprising the sacrificial layer; Etching the sacrificial layer using an etching solution; And separating the laminated flexible substrate from the substrate.
그리고, 상기 나노와이어 물질을 증착하는 단계 후에, 어닐링(annealing)을 통해 상기 나노와이어 물질을 결정화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include crystallizing the nanowire material through annealing after depositing the nanowire material.
또한, 결정화된 상기 나노와이어 물질은 BaTIO3일 수 있다.In addition, the nanowire material crystallized may be BaTiO 3 .
그리고, 상기 희생층을 손상시키는 단계는, 상기 희생층의 식각 시간을 조절하여 상기 희생층을 부분적으로 식각함으로써 상기 희생층의 내부 확산도를 조절할 수 있다.The step of damaging the sacrificial layer may control the degree of internal diffusion of the sacrificial layer by partially etching the sacrificial layer by controlling an etching time of the sacrificial layer.
또한, 상기 희생층을 완전 식각하는 단계는, 부분적으로 식각된 상기 희생층의 잔여 부분을 완전 식각할 수 있다.In addition, the step of completely etching the sacrificial layer may completely etch the remaining portion of the partially etched sacrificial layer.
그리고, 상기 기판은 그레이팅 기판(grating substrate)일 수 있다.The substrate may be a grating substrate.
또한, 상기 유연성 기판이 분리된 상기 기판을 재사용하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Further, the method may further include reusing the substrate on which the flexible substrate is separated.
상기 구성을 가진 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의하면, 결정화를 필요로 하는 나노미터 크기의 물질을 대면적으로 정렬시킨 3D 나노미터 구조를 제조할 수 있다. 또한, 확산을 이용하여 나노미터 구조를 빠르고 용이하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 모체 기판을 재사용할 수 있다는 경제적 효과를 갖는다. According to the method of manufacturing a 3D nanometer structure according to the present invention having the above-described structure, a 3D nanometer structure in which a nanometer-sized material requiring crystallization is arranged in a large area can be manufactured. In addition, it is possible to quickly and easily fabricate the nanometer structure using diffusion, and it has an economical effect that the mother substrate can be reused.
도 1은 종래의 탑다운(top-down) 방식을 이용한 트랜스퍼 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법의 내부 확산도 조절을 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에서 식각 시간에 따른 희생층의 내부 확산도의 변화를 나타내는 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에서 식각 시간에 따른 희생층의 내부 확산도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법의 응용례이다.
도 7은 도 6에 도시된 방법에 의해 형성된 반도체 소자 및 나노와이어 채널의 단면을 나타내는 주사전자현미경 사진이다.
도 8은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의한 상부 물질의 결정화 정도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의해 전사된 결과를 나타내는 사진이다.
도 11 및 12는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의한 물질 전사에 의해 제조된 소자의 특성 시험과 그 결과를 나타내는 도면이다.1 is a schematic diagram showing a transfer method using a conventional top-down method.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the control of the internal diffusion of the 3D nanometer structure fabrication method according to the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a method for fabricating a 3D nanometer structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a scanning electron microscope (SEM) image showing a variation of an internal diffusivity of a sacrifice layer according to an etching time in a 3D nanometer structure fabrication method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing changes in the degree of internal diffusion of a sacrificial layer according to an etching time in a 3D nanometer structure fabrication method according to an embodiment of the present invention.
6 is an application example of a 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention.
7 is a scanning electron micrograph showing a cross-section of a semiconductor device and a nanowire channel formed by the method shown in FIG.
8 is a view illustrating a 3D nanometer structure manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the degree of crystallization of the upper material by the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention.
10 is a photograph showing the result of the transfer by the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention.
FIGS. 11 and 12 are graphs showing the characteristics of the device manufactured by the material transfer by the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention, and the results thereof.
후술하는 본 발명의 설명은 실시 가능한 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시하기에 충분한 정도로 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.The following description of the invention refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of example, specific embodiments that may be practiced. The described embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment.
또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은 기판 위에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 위에 상부 물질을 형성하는 단계, 식각액을 이용해 희생층의 내부 확산도를 조절하는 단계, 내부 확산도가 조절된 희생층을 포함하는 기판 위에 엔캡슐레이션(encapsulation) 물질을 형성하는 단계 및 식각액을 이용해 희생층을 식각하는 단계를 포함한다. A method of fabricating a 3D nanometer structure according to an embodiment of the present invention includes forming a sacrificial layer on a substrate, forming an upper material on the sacrificial layer, adjusting an internal diffusion of the sacrificial layer using an etchant, Forming an encapsulation material on the substrate comprising the controlled sacrificial layer, and etching the sacrificial layer using the etchant.
각 단계 중 내부 확산도를 조절하는 단계에 대해 먼저 설명하기로 한다.The step of adjusting the degree of internal diffusion in each step will be described first.
도 2는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법의 내부 확산도 조절을 설명하는 개략도이다. 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은 희생층의 내부 공극률(porosity)을 조절함으로써, 내부 확산도를 향상시키는 방법을 제안한다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the control of the internal diffusion of the 3D nanometer structure fabrication method according to the present invention. The 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention proposes a method of improving the internal diffusivity by controlling the porosity of the sacrificial layer.
먼저, 기판(100) 위에 희생층(sacrificial layer, 110)이 형성되고, 희생층(110) 위에 상부 물질(120)이 형성된다. 이때, 상부 물질(120)에는, 도 2의 (a)와 같이, 나노미터 또는 나노미터 이하의 매우 작은 핀홀(pin hole)들이 형성된다. 상부 물질(120)에 형성된 핀홀은 식각액(etchant)이 상부 물질(120) 밑에 위치한 희생층(110)으로 흐르는 통로를 제공한다. 다만, 통로의 크기가 매우 작기 때문에 식각액은 시간에 따라 서서히 희생층(110)에 닿게 된다.First, a
식각액과 접촉한 희생층은 도 2의 (b)와 같이 부분적인 식각이 이루어진다. 식각 시간의 조절을 통해 상부 물질(120)이 제거되진 않지만, 희생층(110) 내부에 식각에 의한 손상이 이루어지고, 이는 희생층(110)을 다공성 구조로 만든다. 희생층(110)의 구조가 다공성으로 되면 밀링턴-쿼크 모델(millington quirk model)에 의하여 확산도가 증가하게 된다.The sacrificial layer in contact with the etching solution is partially etched as shown in FIG. 2 (b). Though the
본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은 희생층(110)을 다공성 구조로 만들어 확산도를 증가시키는 방법을 통해, 3D 나노미터를 용이하게 제조할 수 있다.The 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention can easily fabricate a 3D nanometer by making the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법을 나타내는 개략도이다. 3 is a schematic diagram illustrating a method for fabricating a 3D nanometer structure according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 기판(100) 위에 희생층(110)을 형성하고, 희생층(110) 위에 상부 물질(120)을 형성한다. 여기서, 기판(100)은 실리콘(Si)으로 이루어진 3차원 나노 그레이팅 기판일 수 있다. 희생층(110)은 예를 들어, 크롬(Cr)과 같은 물질일 수 있고, 증착(deposition)에 의해 기판(100) 위에 형성될 수 있다. 상부 물질(120)은 예를 들어, 금(Au)과 같은 물질일 수 있고, 증착에 의해 기판(100) 위에 형성될 수 있다. 다만, 기판(100), 희생층(110) 및 상부 물질(120)의 종류나 형성 방법은 위에 설명한 예에 한정되지 않는다.3 (a), a
이후, 도 2와 관련하여 설명한 희생층의 내부 확산도 조절 단계가 이루어진다. 다시 말해, 희생층(110)과 상부 물질(120)이 형성된 기판(100)을 식각액(etchant)에 담가 희생층(110)을 다공성 구조로 만든다(도 3(c)).Thereafter, an internal diffusion degree adjustment step of the sacrifice layer described with reference to FIG. 2 is performed. In other words, the
이때, 내부 확산도는 식각액(etchant)에 의한 식각 시간에 따라 결정될 수 있고, 이와 관련해서는 도 4 및 도 5를 참조하면서 아래에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.At this time, the internal diffusivity can be determined according to the etch time by the etchant, and will be described in more detail below with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
이후, 내부 확산도가 조절된 희생층(110)을 포함하는 기판(100) 위에 엔캡슐레이션 물질(예를 들어, PUA)(160)을 형성한다(도 3(d)). 이때, 엔캡슐레이션 물질(160)은 식각액(etchant)의 투과가 가능한 물질인 것이 바람직하다.Thereafter, an encapsulation material (e.g., PUA) 160 is formed on the
엔캡슐레이션 물질(160)에 의해 엔캡슐레이션된 기판(100)을 다시 식각액에 담가 희생층(110)을 선택적 식각한다(도 3(e)). 이때, 내부 확산도 조절 단계에서 이루어진 식각에 의하여 일부 희생층(110)이 식각된 상태이기 때문에, 본 단계에서는 잔여 희생층이 식각된다(도 3(f)).The
한편, 잔여 희생층이 식각된 이후, 표면 평활화(surface smoothing)를 위한 플라즈마 처리 단계를 더 포함할 수 있다(미도시). On the other hand, after the remaining sacrificial layer is etched, it may further include a plasma processing step for surface smoothing (not shown).
도 4는 식각 시간에 따른 희생층(110)의 내부 확산도의 변화를 나타내는 주사전자현미경 사진이고, 도 5는 식각 시간에 따른 희생층(110)의 내부 확산도 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서는, 기판(100), 희생층(110), 상부 물질(120) 및 엔캡슐레이션 물질(160)을 각각 Si, Cr, Au 및 PUA로 구성해 실험을 실시하였다.FIG. 4 is a scanning electron microscope (SEM) image showing changes in the degree of internal diffusion of the
내부 확산도 조절 단계와 관련하여, 도 4(a)는 식각 시간을 0초로, 도 4(b)는 식각 시간을 60초로, 도 4(c)는 식각 시간을 120초로, 도 4(d)는 식각 시간을 180초로 하였다. 또한, 잔여 희생층을 최종적으로 완전 식각하는 단계에서는 식각 시간을 모두 동일하게 4시간으로 하였다.4 (a), 4 (b), and 4 (d) show an etch time of 0 seconds, an etch time of 60 seconds, an etch time of 120 seconds, The etching time was set to 180 seconds. Also, in the step of finally etching the remaining sacrifice layer, the etch time was all 4 hours.
도 4(a) 내지 4(d)를 참조하면, 내부 확산도 조절과 관련한 식각 단계에서 희생층(110) 내부로의 식각액 확산 정도가 달라졌음을 알 수 있다. 식각 정도로부터 확산 계수를 추출하고, 이를 기공도에 의한 확산도 변화 이론과의 변화 및 양상을 비교하면 도 5와 같다. 도 5의 그래프에서 가로축은 확산도 조절 시간을 의미하며, 그 단위는 초(sec)이다. 그리고, 세로축은 추출된 확산 계수를 의미하며, 그 단위는 m2/s로, 시간당 확산 면적을 의미한다. Referring to FIGS. 4 (a) to 4 (d), it can be seen that the degree of diffusion of the etching solution into the
도 5의 그래프를 보면, 실험과 이론의 변화 양상이 매우 유사하고, 이는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의해 희생층 내부의 공극률이 달라지고, 이를 통해 확산도가 조절되었음을 의미한다.The graph of FIG. 5 shows that the experimental and theoretical variations are very similar, which means that the porosity inside the sacrificial layer is changed by the method of fabricating the 3D nanometer structure according to the present invention, and the degree of diffusion is controlled thereby.
한편, 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에서, 상부 물질(120)을 형성한 이후에 상부 물질을 결정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, in the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention, after forming the
도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 결정화를 필요로 하는 물질의 경우 기존 기술로서는 3D 나노미터 구조 제조에 한계가 있었다. 이는 결정화를 위한 어닐링 단계가 포함될 수 없음을 의미한다. As described in connection with FIG. 1, there is a limit to the manufacture of 3D nanometer structures in the case of materials requiring crystallization. This means that an annealing step for crystallization can not be included.
종래 기술과 달리, 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은 어닐링(annealing)을 통해 상부 물질(120)을 결정화시킬 수 있게 된다. 다시 말해, 상부 물질(120)의 형성(증착) 후 어닐링을 통해 결정화가 이루어지고, 순차적으로 식각 과정을 거쳐도 손상이 생기지 않는다. Unlike the prior art, the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention enables crystallization of the
특히, 결정화를 통해 대표적으로 압전 특성이 향상되는 BaTiO3 물질의 경우 종래 기술로서는 어닐링 단계를 거칠 수 없기 때문에 3D 나노미터 구조를 제조하기 매우 곤란했지만, 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의하면, 상부 물질(120)로서 BaTiO3를 이용하는 경우에도 어닐링을 통해 압전 특성을 향상시키는 동시에 3D 나노미터 구조로 제조할 수 있게 된다.In particular, in the case of a BaTiO 3 material whose piezoelectric characteristics are typically improved through crystallization, it is very difficult to fabricate a 3D nanometer structure because it can not be subjected to an annealing step in the prior art. However, according to the method of manufacturing a 3D nanometer structure according to the present invention Even when BaTiO 3 is used as the
도 6은 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법의 응용례로서, 나노와이어 채널을 포함하는 반도체 소자의 형성 단계를 순차적으로 도시한다. FIG. 6 is an application example of the 3D nanometer structure fabrication method according to the present invention, and sequentially shows steps of forming a semiconductor device including a nanowire channel.
먼저, 그레이팅 구조의 기판(100)을 제공하고, 그 위의 일정 영역에 희생층(110) 및 상부 물질(120)을 순차적으로 형성시킨다(도 6(a) 내지 6(c)). First, a
이후 식각액(etchant)을 이용하여 희생층(110)을 다공성 구조로 만들어 내부 확산도를 조절하고, 인렛(inlet)과 아웃렛(outlet)을 형성하면서 뚜껑 물질(130)을 형성시킨다(도 6(d)). 6 (d), the
마지막으로 식각액(etchant)을 이용해 희생층(110)의 잔여 부분을 식각함으로써 나노 채널(140)을 형성시킨다(도 6(f)). Finally, the remaining portion of the
한편, 기판(100)의 표면 평활화를 위한 플라즈마 처리 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, it may further include a plasma processing step for smoothing the surface of the
도 7은 도 6에 도시된 방법에 의해 형성된 반도체 소자의 전체 모습과 나노와이어 채널(140)의 단면을 나타내는 주사전자현미경 사진이며, 상술한 방법에 의해, 나노미터 크기의 적층 구조에서 내부층(희생층)을 용이하게 없애 나노와이어 채널을 용이하게 형성할 수 있게 된다.FIG. 7 is a scanning electron microscope photograph showing the entirety of a semiconductor device formed by the method shown in FIG. 6 and a cross section of a
도 8은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법을 나타내는 도면이다. 8 is a view illustrating a 3D nanometer structure manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
먼저, 나노 그레이팅 기판(100)을 제공한다(도 8(a)). 기판(100) 위에 희생층(110)과 상부 물질(120)을 증착시킨다(도 8(b)(c)). 이때, 상부 물질(120)은 나노와이어를 형성시키기 위한 물질일 수 있다. 따라서, 상부 물질(120)은 나노와이어 물질일 수 있고, 예를 들어, 결정화가 이루어지면 압전 특성이 향상되는 BaTiO3일 수 있다. First, a nano-grating
희생층(110)과 상부 물질(120)이 증착된 기판(100)을 어닐링(annealing)시킨다(도 8(d)). 이를 어닐링 단계 혹은 결정화 단계로 칭할 수 있다.The
상부 물질(120)의 결정화가 이루어지면, 희생층(110)을 손상시키는 단계가 이루어진다(도 8(e)). 희생층(110)의 손상 단계는 위에서 설명한 내부 확산도 조절 단계에 대응된다. 다시 말해, 식각액(etchant)이 상부 물질(120)을 통해 희생층(110)에 닿아 희생층(110)의 일부를 식각(희생층의 손상)시킨다(도 8(e)(f)).When the crystallization of the
손상된 희생층(110)을 포함하는 기판 상에 유연성 기판(flexible substrate)(150)을 라미네이트(laminate)시킨다(도 8(g)). 유연성 기판(150)이 라미네이트된 뒤 그 상태로 식각액(etchant)에 담가 희생층(110)의 잔여 부분을 완전히 식각시킨다(도 8(g)). A
마지막으로, 유연성 기판(150)을 기판(100)으로부터 떼어낸다(peel-off). 이때, 도 8(h)의 과정까지 거치면서 희생층(110)이 전부 식각되어 있기 때문에 상부 물질(120)은 기판(100)으로부터 쉽게 분리될 수 있다(도 8(j)).Finally, the
한편, 분리된 유연성 기판(150)에 대하여 표면 평활화를 위한 플라즈마 처리 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the separated
도 9는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의한 상부 물질의 결정화 정도를 나타내는 그래프이다. 하부 그래프는 도 8(c) 단계에서 증착 직후의 상부 물질(120)의 결정화 정도이고, 중간 그래프는 도 8(d) 단계에서, 700℃하 어닐링이 이루어진 직후의 결정화 정도이며, 상부 그래프는 도 8(e) 단계에서 희생층(110)의 손상이 이루어진 직후의 결정화 정도를 나타낸다. 도 9의 그래프를 보면, 어닐링 단계(도 8(d))에서 상부 물질(120)의 결정화가 이루어진 뒤, 희생층 손상 단계(도 8(e))를 위한 식각을 거치면서도 상부 물질(120) 결정화의 손상이 이루어지지 않음을 알 수 있다. 9 is a graph showing the degree of crystallization of the upper material by the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention. The lower graph is the degree of crystallization of the
즉, 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의하면, 도 1과 관련하여 언급한 종래 기술의 문제점을 해결하고, 결정화가 필요한 상부 물질를 이용하여 3d 나노미터 구조를 제작할 수 있게 된다. That is, according to the method of fabricating the 3D nanometer structure according to the present invention, the problem of the conventional technique described with reference to FIG. 1 is solved, and the 3d nanometer structure can be manufactured using the upper material that needs crystallization.
한편, 도 8(i) 단계에서 유연성 기판(150)이 제거된 기판(100)은 재사용되어 다시 도 8(a)의 기판(100)으로 제공될 수 있기 때문에, 모체 기판의 재사용이 가능하다는 경제적 효과까지 도모할 수 있다. Meanwhile, since the
도 10은 위에서 설명한 다양한 실시예의 3D 나노미터 구조 제조 방법에 전사된 결과를 나타내는 사진이다. 모체로는 200 line and space의 나노 그레이팅 기판을 사용한 결과이다. 10 is a photograph showing the results of the transfer to the 3D nanometer structure manufacturing method of the various embodiments described above. The result is a 200-line and space nano-grating substrate.
도 10의 (a)는 스케일바(scale bar) 2cm의 광학 사진을 나타내며, 도 10의 (b) 내지 (e)는 도 10(a)에 표시된 각 부분의 주사전자현미경 사진을 나타낸다. 도 10의 (a) 내지 (e)를 보면 2×2.5cm 정도의 면적에 균일하게 나노 물질(와이어 형태)이 전사된 것을 볼 수 있고, 도 10의 (f)를 보면 450㎛ 이상의 긴 길이에서도 완벽하게 정렬된 것을 확인할 수 있다. Fig. 10 (a) shows an optical photograph with a scale bar of 2 cm, and Figs. 10 (b) to 10 (e) show scanning electron microscopic photographs of respective parts shown in Fig. 10 (a). 10 (a) to 10 (e), it can be seen that the nanomaterial (wire form) is uniformly transferred to an area of about 2 × 2.5 cm. From FIG. 10 (f) You can see that it is perfectly aligned.
또한, 도 10의 (g)는 전사된 나노와이어의 단면 EDS 물질 분석(scale bar: 100nm)을 나타내는 사진으로, 제조된 나노와이어의 주된 성분은 바륨(Ba)(청색점으로 표시), 타이타늄(Ti)(적색점으로 표시) 및 옥사이드(O)(녹색점으로 표시)이다. 도 10의 (g)에 나타난 맵핑 데이터로부터, 전사된 나노와이어의 주된 성분의 질량퍼센트는 각각 52.77 mass%, 24.47 mass%, 11.58 mass%이고, 크롬(Cr)은 1.18mass%로 검출되었다. 이 결과는 BaTiO3에 접촉한 크롬이 합금(alloy)을 생성하지만, 합금 물질은 도 8의 (h)단계에서 거의 모두 식각되었음을 의미한다. 10 (g) is a photograph showing the cross-sectional EDS material analysis (scale bar: 100 nm) of the transferred nanowire. The main components of the nanowire produced are barium Ba (indicated by blue dots), titanium Ti) (indicated by red dots) and oxide (O) (indicated by green dots). From the mapping data shown in FIG. 10 (g), the mass percentages of the main components of the transferred nanowires were 52.77 mass%, 24.47 mass%, and 11.58 mass%, respectively, and chromium (Cr) was detected as 1.18 mass%. This result means that the chromium in contact with BaTiO 3 produces an alloy, but the alloy material is substantially etched in step (h) of FIG.
도 11 및 12는 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법에 의한 물질 전사에 의해 제조된 소자의 특성 시험과 그 결과를 나타내는 도면이다.FIGS. 11 and 12 are graphs showing the characteristics of the device manufactured by the material transfer by the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention, and the results thereof.
먼저, 상부 물질(120)로는 결정화에 의해 압전 특성이 향상되는 BaTiO3를 이용하였고, 도 11의 (a)는 전사 물질의 양 끝에 전극(Silver electrodes)을 형성하고, 손가락(Finger)에 부착하고, 도 11의 (b)와 같이 손가락을 구부렸다 폈다 하면서 그 특성을 평가하였다.First, BaTiO 3 whose piezoelectric characteristics are improved by crystallization is used as the
도 12의 (a) 및 (b)는 열처리를 수행하여 결정화가 이루어진 경우의 압전 결과(전류 및 전압)를 나타내며, 도 12의 (c) 및 (d)는 열처리가 수행되지 않아 결정화를 이루지 못한 경우의 압전 결과(전류 및 전압)를 나타낸다.12 (a) and 12 (b) show piezoelectric results (current and voltage) when crystallization is performed by performing heat treatment, and FIGS. 12 (c) and 12 (Current and voltage).
도 12의 (a) 및 (b)의 그래프와 같이, 열처리가 이루어진 경우에는 향상된 물질 특성을 얻을 수 있었다. 이는 상부 물질(120)로 사용한 BaTiO3가 결정화에 의해 압전 특성이 향상되기 때문이다. 이를 이용하면, 센서나 에너지 수확 소자 등의 응용이 가능해진다.As shown in the graphs of FIGS. 12 (a) and 12 (b), when the heat treatment was performed, improved material properties were obtained. This is because the piezoelectric property of BaTiO 3 used as the
반면, 도 12의 (c) 및 (d)의 그래프와 같이, 열처리가 이루어지지 않으면, 압전 특성이 향상되지 않기 때문에, 전류나 전압에 있어 압전 소자로서의 물질 특성을 얻을 수 없다.On the other hand, as shown in the graphs (c) and (d) of FIG. 12, if the heat treatment is not performed, the piezoelectric characteristics are not improved.
따라서, 본 발명에 따른 3D 나노미터 구조 제조 방법은 물질의 결정화 특성에 영향을 줄 수 있기 때문에 실리콘 등의 물질에 적용 가능하며, 유연성 반도체 소자 등에 응용할 수 있기 때문에 수요가 매우 클 것이다.Therefore, the 3D nanometer structure manufacturing method according to the present invention can be applied to a material such as silicon because it can affect the crystallization characteristics of a material, and because it can be applied to a flexible semiconductor device, the demand will be very high.
상술한 3D 나노미터 구조 제조 방법은 유연성 기판 위 나노 물질의 형성 및 전사에 있어서 종래에 불가능했던 결정화 문제를 해결하는 새로운 전사 방법에 관한 것으로, 다양한 물질을 이용한 유연성 전자 소자에 응용할 수 있다. 또한, 간단한 공정을 이용해 대량 생산에 적합할 뿐만 아니라, 물질의 결정화 조절이 가능하기 때문에 결정화에 따라 특성이 달라지는 물질의 이용 및 다양한 응용처(예를 들어, 압전 물질을 이용한 에너지 수확 소자 등)에 사용이 가능하다. 나아가, 대면적에 균일하게 정렬된 패턴을 전사시킴으로써, 정렬도를 이용한 소자 설계 및 물질의 효율적인 이용(특성 향상이 용이)이 가능해진다.The above-described method for fabricating a 3D nanometer structure relates to a novel transfer method for solving the crystallization problem that was not possible in the conventional formation and transfer of nanomaterials on a flexible substrate, and can be applied to a flexible electronic device using various materials. In addition, it is suitable for mass production using a simple process, and can be used for various applications (for example, an energy harvesting device using a piezoelectric material, etc.) due to its ability to control the crystallization of a material, This is possible. Furthermore, by transferring a pattern uniformly aligned to a large area, it is possible to design the device using the degree of alignment and to efficiently use the material (easy to improve the characteristics).
이상의 실시예와 관련하여 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, and the like described in connection with the above embodiments are included in one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
100‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥기판
110‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥희생층
120‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥상부 물질
130‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥뚜껑 물질
140‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥나노와이어 채널
150‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥유연성 기판100 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Substrate
110 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Sacrificial layer
120 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
130 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
140 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Nanowire channel
150 ... ... ... ... ... ... ... Flexible substrate
Claims (13)
상기 희생층 위에 상부 물질을 형성하는 단계;
식각액을 이용해 상기 희생층의 내부 확산도를 조절하는 단계;
내부 확산도가 조절된 상기 희생층을 포함하는 상기 기판 위에 엔캡슐레이션(encapsulation) 물질을 형성하는 단계; 및
식각액을 이용해 상기 희생층을 식각하는 단계;를 포함하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.Forming a sacrificial layer on the substrate;
Forming an upper material on the sacrificial layer;
Adjusting an internal diffusivity of the sacrificial layer using an etching solution;
Forming an encapsulation material on the substrate including the sacrificial layer whose internal diffusivity is controlled; And
And etching the sacrificial layer using an etchant.
상기 상부 물질을 형성하는 단계 후에, 어닐링(annealing)을 통해 상기 상부 물질을 결정화시키는 단계;를 더 포함하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.The method according to claim 1,
And crystallizing the top material through annealing after forming the top material. ≪ Desc / Clms Page number 21 >
결정화된 상기 상부 물질은 BaTIO3인 3D 나노미터 구조 제조 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the crystallized upper material is BaTIO 3 .
상기 내부 확산도를 조절하는 단계는, 상기 희생층의 식각 시간을 조절하여 상기 희생층을 부분적으로 식각하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein adjusting the internal diffusivity comprises partially etching the sacrificial layer by controlling an etch time of the sacrificial layer.
상기 희생층을 식각하는 단계는, 부분적으로 식각된 상기 희생층의 잔여 부분을 식각하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.5. The method of claim 4,
Wherein etching the sacrificial layer comprises etching the remaining portion of the partially etched sacrificial layer.
상기 기판은 그레이팅 기판(grating substrate)인 3D 나노미터 구조 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a grating substrate.
상기 희생층 위에 나노와이어 물질을 증착하는 단계;
식각액을 이용해 상기 희생층을 손상시키는 단계;
손상된 상기 희생층을 포함하는 기판 위에 유연성 기판(flexible substrate)을 라미네이트하는 단계;
식각액을 이용해 상기 희생층을 식각하는 단계; 및
라미네이트된 상기 유연성 기판을 상기 기판으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.Depositing a sacrificial layer over the substrate;
Depositing a nanowire material on the sacrificial layer;
Damaging the sacrificial layer using an etchant;
Laminating a flexible substrate onto a substrate comprising the sacrificial layer;
Etching the sacrificial layer using an etching solution; And
And separating the laminated flexible substrate from the substrate.
상기 나노와이어 물질을 증착하는 단계 후에, 어닐링(annealing)을 통해 상기 나노와이어 물질을 결정화시키는 단계;를 더 포함하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.8. The method of claim 7,
And crystallizing the nanowire material through annealing after depositing the nanowire material. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
결정화된 상기 나노와이어 물질은 BaTIO3인 3D 나노미터 구조 제조 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the crystallized nanowire material is BaTIO 3 .
상기 희생층을 손상시키는 단계는, 상기 희생층의 식각 시간을 조절하여 상기 희생층을 부분적으로 식각함으로써 상기 희생층의 내부 확산도를 조절하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.8. The method of claim 7,
The step of damaging the sacrificial layer adjusts an internal diffusion of the sacrificial layer by partially etching the sacrificial layer by controlling the etching time of the sacrificial layer.
상기 희생층을 식각하는 단계는, 부분적으로 식각된 상기 희생층의 잔여 부분을 식각하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.11. The method of claim 10,
Wherein etching the sacrificial layer comprises etching the remaining portion of the partially etched sacrificial layer.
상기 기판은 그레이팅 기판(grating substrate)인 3D 나노미터 구조 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the substrate is a grating substrate.
상기 유연성 기판이 분리된 상기 기판을 재사용하는 단계;를 더 포함하는 3D 나노미터 구조 제조 방법.8. The method of claim 7,
And reusing the substrate having the flexible substrate separated therefrom.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160074271A KR101859422B1 (en) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | Three-dimensional nanometer structure fabricating method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160074271A KR101859422B1 (en) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | Three-dimensional nanometer structure fabricating method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170141353A true KR20170141353A (en) | 2017-12-26 |
KR101859422B1 KR101859422B1 (en) | 2018-05-23 |
Family
ID=60936840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160074271A KR101859422B1 (en) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | Three-dimensional nanometer structure fabricating method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101859422B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102413229B1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-06-27 | 한국과학기술원 | Strain sensor fabricating method and the strain sensor fabricated by the same |
-
2016
- 2016-06-15 KR KR1020160074271A patent/KR101859422B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101859422B1 (en) | 2018-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3391037B1 (en) | Crack structures, tunneling junctions using crack structures and methods of making same | |
DE60313715T2 (en) | Manufacturing method for flexible MEMS converters | |
TWI469916B (en) | Nano line manufacturing method | |
KR102242028B1 (en) | Forming Methods of Graphene Nano Patterns, Apparatus Used Therein, And Ink Therefor | |
US20130149500A1 (en) | Soft-template infiltration manufacturing of nanomaterials | |
JP2009533838A (en) | Method for forming a pattern of metal, metal oxide and / or semiconductor material on a substrate | |
US8551353B2 (en) | Hierarchical structure and manufacturing method thereof | |
KR101859422B1 (en) | Three-dimensional nanometer structure fabricating method | |
CN103030097A (en) | Method for preparing wafer level low-dimensional nanostructures based on electrostatic field self-focusing | |
KR101671627B1 (en) | Method for graphene-assisted chemical etching of silicon | |
US20180166289A1 (en) | Super hydrophobic surface fabrication method | |
TWI623644B (en) | Passivation layer for severe environment and manufacturing method thereof | |
US7759150B2 (en) | Nanorod sensor with single-plane electrodes | |
TWI619591B (en) | Manufacturing method for metal part, and mold and release film used therein | |
KR20180012386A (en) | forming method of nanostructure pattern by vacuum deposition and sensor device thereby | |
KR100813113B1 (en) | Gold nano wire manufacturing method | |
KR102059349B1 (en) | 3d nano structure manufacturing method and 3d nano device manufacturing method | |
TWI315105B (en) | A method for the synthesis of qunatum dots | |
KR20160047290A (en) | Manufacturing method of nanowire array piezoelectric element | |
KR101029995B1 (en) | Highly Integrated Method of 1-D or 2-D Conductive Nanowires Using Charged Materials and Conductive Integrated Nanowires | |
KR101823947B1 (en) | Method for producing nanoparticle film | |
US20190080932A1 (en) | Lift-off embedded micro and nanostructures | |
RU2462785C1 (en) | Method of making ordered nanostructures | |
KR20100024049A (en) | Hierarchical structure and method for manufacturing the same | |
TW580734B (en) | Method to fabricate vertical comb actuator by surface micromachining technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20160615 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20171124 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20180316 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20180514 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20180515 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210503 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220517 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20240424 Start annual number: 7 End annual number: 7 |