Silicon의 화합물 Silicide는 뭐고 Silicate는 뭐냐!?

예전에 진짜 헷갈렸던것 중 하나가 명명법이다.

 

당췌 이 Silicon의 이름이 하나가 아닌 것 처럼 느껴졌기 때문이다.

 

Silicide도 공부하면 진짜 많이 나오고, Silicate도 진짜 공부하면 많이 나온다.

인터넷에 찾아보면 뭐 규소산화물, 실리사이드 등등 뜻은 안나와있고 이름 번역한것만 나온다.

심지어 Silicide는 공정이름이야 ㅋㅋㅋㅋ

 

그러나 1년이 지난 지금, 논문을 하도 많이 읽어서 얘네가 뭔지 알았다.

 

Silicide의 정의 뜻

Silicide는 금속 + Silicon 화합물이다. (-ide는 금속화합물이라는 뜻) 이렇게 하면 나도 다른 놈들이랑 다를게없지 ㅋㅋㅋ

 

일단 금속원자로는 어떤 녀석들이 있는지 보자.

1. Cu (copper 구리)

2. Al (aluminium 알루미늄)

3. Hf (Hafnium 하프늄)

4. Fe (Iron 철)

등등 빨간색으로 동그라미 친 애들이 금속이다.

티타늄도 마그네슘도 어디서 많이 들어봤을거다.

 

얘네랑 Si이랑 만나면 결합해서 bonding을 이룬다.

Si - Hf, Si - Mn , Si - Fe , Si - Cu , Si - Ti 등등 결합을 이루면 얘네를 Silicide라고 부른다.

금속과 Silicon의 결합 = Silicide.

 

얘네가 진짜 결합하는지 의문이 간다고?? 실제로 얘네를 그냥 근처에 놔둔다고 알아서 결합하지는 않는다.

언제 이런 bonding이 나오냐??

그림1

Si위에 Gate Oxide가 깔리면 이런 bonding이 나온다.

우리가 반도체에서 많이 쓰는 High K 물질들은 Gate Oxide로 쓴다. 이 Gate Oxide는 MOS(Metal/Oxide/Semicon) 구조에서 O를 맡고 있다. (뜬금포 High K ?? High K가 금속으로 이뤄져서 예시로 들었다.)

즉, Si 위에 깔린다는 말이다.

그리고 이 High K 물질들은 보통 금속 + 산소로 이뤄져있다. HfO2 Al2O3 ZrO2 마냥 금속+ 산소로 이뤄져있다.

 

금속+ 산소가 Si위에 바로 깔린다고 생각해보자(그림 1). 그러면 Si층과 금속+ 산소층의 경계가 있을 것이다.

이 경계는 아주 뚜렷할까?? 경계'선'일까??? 절.대 아니다. 농도차에 의해, 약간은 diffusion 한다.

선이 아닌 경계면을 형성한다

 

참고 : 2019/09/15 - [공대 대학원 생활 & 반도체 지식] - What is the Contact resistance 컨택저항이란 무엇인가?

 

그래서 Silicon과 금속은 조금이라도 섞이게 되고, Si과 금속이 Bonding을 형성한다.

Si과 금속이 Bonding을 형성하면 Silicide라고 했지?? 이걸 Silicide라고 부른다

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다른 경우로는 Cu/SiO2/Si 구조의 경우가 있다. Cu와 SiO2가 만나면 중간층을 형성할 것이다. 그러면 농도차에 의해 조금씩 확산하겠지?? 그러면 Si와 Cu가 섞여 Bonding을 이룬다.

Cu는 금속, Si는 Silicon이니 이때도 silicide를 형성한다고 볼 수 있다.

Silicate는 무엇인가??

-ate는 산화물이라는 뜻이다. 산화물?? 산소 화합물의 줄임말이다. 즉 산소가 껴있다는 뜻!

 

Aluminate는 무엇일까?? 알루미...알루미늄?? 알루미늄 산화물이겠네! Al2O3를 말한다.

Silicate는 무엇일까?? 실리...실리콘?? 실리콘 산화물이겠네! SiO2를 말한다.

 

그렇다면 AlSiO는 뭘까?? 금속과 Si의 결합이 있는데, 산소도 껴있네... 얘넨 결국 산화물이라고 부른다.

그래서 Silicate 취급한다. 금속화합물은 산소가 있으면 금속화합물이라 안부른다. 산화물이라 부른다. 산화물이 좀 더 상위개념!

 

여기서 또 들었던 의문 : AlSiO를 형성할 때가 있어??

당연히 있다. 빨강색 원을 보면 Si-Hf-O가 보일 것이다. 이것 처럼 Si위에 Al2O3를 증착(deposition)했을 때, 열심히 뒤섞여서 이러한 bonding이 나온다.

한층에 원자 갯수가 약 10000000개는 있을텐데, 이런 결합 10000개는 족히 나온다.

0.01%의 확률이어도 원자의 갯수가 워낙 많아서 어마어마한 숫자의 결합이 있다.

 

반도체 용어가 헷갈린 분들을 위해 글을 써봤다.

도움이 되셨다면 공감 or 댓글 감사감사감사링~

2019/02/18 - [공대 대학원 생활 & 반도체 지식] - 유전 상수와 전류 차단의 관계, high k material:: relationship between dielectric constant and current block