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수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법

  • 기술번호 : KST2015114447
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 기판에 수직방향으로 소스영역, 채널, 드레인 영역이 배열되고 이중 게이트 구조를 포함하는 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터에 관한 것으로 수직구조를 가짐으로 인해서 기판에 트랜지스터의 집적도를 높일 수가 있고, 또한 이중 게이트 구조에 서로 다른 전극을 인가하여 전자-정공 이중층 터널 전계효과 트랜지스터가 되고, 이중 게이트 p-i-n구조 및 밴드간 터널링을 이용한 것으로서 문턱전압 이하에서의 기울기의 개선과 동작 전류의 증가를 가져올 수 있고, 대칭구조의 게이트를 제안함으로써 실제 구현가능한 대칭적인 이중 게이트 구조를 가지는 전자-정공 이중층 터널 전계효과 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
Int. CL H01L 29/78 (2006.01) H01L 21/336 (2006.01)
CPC H01L 29/66666(2013.01) H01L 29/66666(2013.01) H01L 29/66666(2013.01)
출원번호/일자 1020130000434 (2013.01.03)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자 10-1368191-0000 (2014.02.21)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20140228) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.01.03)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이석희 대한민국 대전 서구
2 정우진 대한민국 서울 서대문구
3 김태균 대한민국 대전 유성구
4 문정민 대한민국 서울 동대문구
5 황병운 대한민국 인천 남동구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 한상수 대한민국 서울시 서초구 효령로**길 ** *층 (브릿지웰빌딩)(에이치앤피국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2013.01.03 수리 (Accepted) 1-1-2013-0004333-23
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.02.01 수리 (Accepted) 4-1-2013-5019983-17
3 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.11.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0833138-95
4 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.12.30 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-1207891-62
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.12.30 수리 (Accepted) 1-1-2013-1207898-81
6 [지정기간단축]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Reduction of Designated Period] Request for Extension of Period (Reduction, Expiry Reconsideration)		 2013.12.30 수리 (Accepted) 1-1-2013-1207985-55
7 등록결정서
Decision to grant		 2014.02.17 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0112633-52
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157993-01
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5158129-58
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157968-69
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
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번호 청구항
1 1
수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법에 있어서,(i) 기판을 준비하는 단계;(ii) 상기 기판 위에 포토리소그라피(Photolithography) 공정으로 기판상에서 가로방향으로 복수개의 제 1 트렌치를 형성하여 수직기둥을 형성하는 단계;(iii) 상기 수직기둥의 드레인 영역에 N 타입의 불순물을 주입하는 단계;(iv) 상기 제 1 트렌치의 하부면에 절연막을 형성하는 단계;(v) 상기 수직기둥에서 드레인 영역의 양측면에 드레인 전극을 형성하는 단계;(vi) 상기 제 1 트렌치에 제 1 트렌치 절연체를 주입하는 단계;(vii) 상기 수직기둥에서 소스 영역의 양측면에 소스 전극을 형성하는 단계;(viii) 상기 기판 위에 포토리소그라피((Photolithography) 공정으로 상기 기판상에서 세로방향으로 상기 제 1 트렌치와 직교하도록 상기 수직기둥의 양 측면에 복수개의 제 2 트렌치를 형성하는 단계;(ix) 상기 제 2 트렌치의 하부면과 상기 수직기둥의 양측면에 제 1 게이트 절연막 및 제 2 게이트 절연막을 형성하는 단계;(x) 상기 게이트 절연막의 외측면에서 상기 수직기둥의 채널 영역의 양 측면에 대응되는 부위에 게이트 스페이서 에치백(Gate Spacer Etchback) 공정으로 게이트 메탈을 상기 기판상에 수직으로 삽입하여 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극을 형성하는 단계;(xi) 상기 제 2 트렌치에 제 2 트렌치 절연체를 주입하는 단계;(xii) 상기 수직기둥의 소스영역에 P 타입의 불순물을 주입하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
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제 1항에 있어서,상기 (i) 단계의 기판은 실리콘 기판, 실리콘 게르마늄 기판, 3-5족 화합물 반도체 기판 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
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제 1 항에 있어서,상기 (iii) 단계의 N타입의 불순물은 비소(As), 인(P), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
4 4
제 3항에 있어서,상기 N타입의 불순물의 주입은 1x1018atom/cm3 ~ 5x1020atom/cm3의 도핑 농도로 하여 다단계 이온 주입 (Multi ion implanting) 공정, 틸트 이온 주입(Tilt ion implanting) 공정 또는 기판을 전후좌우 방향으로 회전시킬 수 있는 오리엔트 이온 주입(orient ion implanting) 공정을 단독 또는 병행하여 수행하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
5 5
제 1항에 있어서,상기 (v) 단계는 상기 제 1 트렌치 내에서 상기 절연막 위에 텅스텐, 티타늄, 코발트, 니켈 중의 적어도 어느 하나 이상의 금속 물질을 물리기상증착(Physical Vapor Deposition; PVD), 화학기상증착(CVD), 유기금속화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 중의 어느 하나의 방법을 사용하여 금속층을 증착하고,상기 금속층을 선택적 식각공정을 통하여 드레인 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
6 6
삭제
7 7
제 5항에 있어서,상기 드레인 전극에 실리사이드 공정을 추가로 실시하고,상기 드레인 전극의 재질은 텅스텐 실리사이드, 티타늄 실리사이드, 코발트 실리사이드, 니켈 실리사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
8 8
제 1항에 있어서,상기 (vi) 단계에서,상기 제 1 트렌치 절연체는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, BPSG막, PSG막, SOG막, PSZ막, O3-TEOS막, HDP 산화막, ALD 산화막 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되고,상기 제 1 트렌치 절연체는 CVD 또는 ALD 방법을 사용하여 상기 제 1 트렌치 내에 증착한 후, 상기 수직기둥의 소스 영역에 대응하는 부위에 형성된 상기 제 1 트렌치 절연체를 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 또는 에치백 공정을 실시하여 제거하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
9 9
제 1항에 있어서,상기 (x) 단계의 게이트 전극의 재질은 불순물이 주입된 폴리실리콘 또는 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 산화 루테늄(RuO2), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈룸(Ta), 질화탄탈룸(TaN) 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
10 10
제 9항에 있어서,상기 불순물이 주입된 폴리실리콘에서,상기 불순물은 비소(As), 인(P), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
11 11
제 1 항에 있어서,상기 (xii) 단계의 P타입의 불순물의 주입은 1x1018atom/cm3 ~ 5x1020atom/cm3의 도핑 농도로 하여 다단계 이온 주입 (Multi ion implanting) 공정, 틸트 이온 주입(Tilt ion implanting) 공정 또는 기판을 전후좌우 방향으로 회전시킬 수 있는 오리엔트 이온 주입(orient ion implanting) 공정을 단독 또는 병행하여 수행하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
12 12
제 11항에 있어서 상기 P타입의 불순물은 알루미늄(Al), 붕소(B), 인듐(In), 갈륨(Ga) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
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전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터에 있어서,기판,상기 기판 위에 형성된 수직기둥,상기 수직기둥은 N타입 또는 P 타입 불순물이 주입된 드레인 영역, 채널, 상기 드레인 영역에 주입된 불순물과 상반되는 타입의 불순물이 주입된 소스 영역을 포함하여 구성되고,상기 수직기둥에서 상기 드레인 영역의 전후 측면에 형성된 제 1 드레인 전극 및 제 2 드레인 전극,상기 수직기둥에서 상기 소스 영역의 전후 측면에 형성된 제 1 소스 전극 및 제 2 소스 전극,상기 수직기둥의 좌우 측면에 형성된 제 1 게이트 절연막 및 제 2 게이트 절연막,상기 게이트 절연막의 외측면에 형성된 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
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제 13항에 있어서, 상기 기판은 실리콘 기판, 실리콘 게르마늄 기판, 3-5족 화합물 반도체 기판 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
15 15
제 13항에 있어서,상기 드레인 전극 및 상기 소스 전극의 재질은 텅스텐, 티타늄, 코발트, 니켈, 텅스텐 실리사이드, 티타늄 실리사이드, 코발트 실리사이드, 니켈 실리사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
16 16
제 13항에 있어서,상기 게이트 절연막의 재질은 SiO2, Si3N4, Al2O3, HfO2 그리고 ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
17 17
제 13항에 있어서,상기 게이트 전극의 재질은 불순물이 주입된 폴리실리콘 또는 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 산화 루테늄(RuO2), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈룸(Ta), 질화탄탈룸(TaN) 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
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제 13항에 있어서,상기 불순물은 비소(As), 인(P), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
19 19
제 13항에 있어서,상기 N 타입 불순물은 비소(As), 인(P), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되고, 주입량은 1X1018 atom/cm3 ~ 5X1020 atom/cm3인 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
20 20
제 13항에 있어서,상기 P 타입 불순물은 알루미늄(Al), 붕소(B), 인듐(In), 갈륨(Ga) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 주입량은 1X1018 atom/cm3 ~ 5X1020 atom/cm3인 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
21 21
제 13항에 있어서,상기 수직기둥은 기판상에 형성된 드레인 영역, 상기 드레인 영역 위에 형성된 채널, 상기 채널 위에 형성된 소스영역으로 구성되거나, 또는상기 수직기둥은 기판상에 형성된 소스 영역, 상기 소스 영역 위에 형성된 채널, 상기 채널 위에 형성된 드레인 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조를 갖는 독립적 및 대칭적인 이중 게이트 구조를 이용한 전자-정공 이중층 터널 전계 효과 트랜지스터
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1 지식경제부 삼성전자 지식경제 기술혁신사업 [산업융합원천기술개발사업] 22nm급 이하 파운드리 소자 및 PDK 기술 개발