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양자우물 구조를 갖는 1T 디램 셀 소자

  • 기술번호 : KST2021011597
  • 담당센터 : 인천기술혁신센터
  • 전화번호 : 032-420-3580
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 1T 디램 셀 소자에 관한 것으로, 채널길이 방향과 수직하게 둘 이상의 이종접합면을 형성하고, 이를 통해 드레인 영역 쪽에 양자우물을 형성함으로써, GIDL이나 band-to-band tunneling 등으로도 구동할 수 있어, 저전압, 고속동작이 가능하며, retention time과 read current margin을 획기적으로 높일 수 있고, 높은 온도의 열악한 환경에서도 메모리 소자로 구동할 수 있다. 나아가, 실리콘 등 반도체 기판에서 수직으로 에피택시 등으로 적층하며 이종접합면을 형성할 수 있기 때문에, 기존의 CMOS 공정 기술을 이용할 수 있음은 물론, 채널길이에 따른 제한이 없이 소자가 차지하는 면적을 얼마든지 줄일 수 있는 효과도 있다.
Int. CL H01L 27/108 (2006.01.01) H01L 21/8238 (2006.01.01) H01L 29/12 (2006.01.01) H01L 29/417 (2006.01.01) H01L 29/739 (2006.01.01)
CPC H01L 27/10805(2013.01) H01L 21/823807(2013.01) H01L 29/122(2013.01) H01L 29/41725(2013.01) H01L 29/7391(2013.01)
출원번호/일자 1020180127746 (2018.10.24)
출원인 가천대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-2059896-0000 (2019.12.20)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20191227) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국내출원/신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2018.10.24)
심사청구항수 18

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 가천대학교 산학협력단 대한민국 경기도 성남시 수정구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 조성재 서울특별시 강남구
2 유은선 서울특별시 강서구
3 이재윤 경기도 안산시 단원구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 권오준 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 성지하이츠*차 ****호 (역삼동)(소중한특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 가천대학교 산학협력단 경기도 성남시 수정구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2018.10.24 수리 (Accepted) 1-1-2018-1052895-36
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2019.07.12 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2019.10.11 수리 (Accepted) 9-1-2019-0047053-67
4 등록결정서
Decision to grant
2019.12.18 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0916463-16
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번호 청구항
1 1
소스 영역과 드레인 영역을 연결하며 전하를 저장하는 바디 영역과, 상기 바디 영역 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 하나 이상의 게이트를 포함하여 구성된 1T 디램 셀 소자에 있어서,상기 바디 영역은 채널길이 방향으로 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 이종접합으로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 1 이종접합면을 갖고,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역과 동일한 반도체물질로 형성되어 동종접합되고,상기 제 2 반도체층은 상기 드레인 영역과 서로 다른 반도체물질로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 2 이종접합면으로 접하고,상기 전하는 상기 제 2 반도체층에서 상기 제 1 이종접합면과 상기 제 2 이종접합면으로 형성된 양자우물에 저장되는 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
2 2
제 1 항에 있어서,상기 제 2 반도체층은 상기 제 1 반도체층과 상기 드레인 영역보다 작은 에너지 밴드갭을 갖는 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
3 3
제 2 항에 있어서,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역 상에 수직하게 돌출되어 형성되고, 상기 제 2 반도체층과 상기 드레인 영역은 상기 제 1 반도체층 상에 순차적으로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
4 4
제 2 항에 있어서,상기 바디 영역은 상기 소스 영역 상에 다각형 기둥형상으로 상기 제 1 반도체층과 상기 제 2 반도체층이 수직으로 적층되어 형성되고,상기 게이트는 상기 다각형 기둥형상의 측면 상에 둘레로 이격되며 둘 이상 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
5 5
제 2 항에 있어서,상기 소스 영역과 상기 드레인 영역은 반도체 기판에 수평으로 이격되어 형성되고,상기 제 1 반도체층과 제 2 반도체층은 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 사이에서 수평으로 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
6 6
제 2 항에 있어서,상기 소스 영역과 상기 드레인 영역은 반도체 기판에 수평으로 이격되어 형성되고,상기 바디 영역은 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 사이에서 상기 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 다각형 수평막대 형상으로 형성되고,상기 게이트는 상기 다각형 수평막대 형상의 측면 상에 둘레로 이격되며 둘 이상 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
7 7
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 게이트는 상기 제 1 이종접합면과 상기 제 2 이종접합면을 덮으며, 상기 소스 영역으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 둘 이상 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
8 8
제 7 항에 있어서,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역과 반대 도전형을 갖는 실리콘층이고,상기 제 2 반도체층은 상기 제 1 반도체층과 같은 도전형으로 상기 제 1 반도체층보다 높은 농도로 도핑된 실리콘게르마늄층인 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
9 9
제 8 항에 있어서,상기 실리콘층은 상기 소스 영역과 함께 벌크 실리콘기판으로 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
10 10
소스 영역과 드레인 영역을 연결하며 전하를 저장하는 바디 영역과, 상기 바디 영역 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 하나 이상의 게이트를 포함하여 구성된 1T 디램 셀 소자에 있어서,상기 바디 영역은 채널길이 방향으로 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 이종접합으로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 1 이종접합면을 갖고,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역과 동일한 반도체물질로 형성되어 동종접합되고,상기 제 2 반도체층은 상기 드레인 영역과 서로 다른 반도체물질로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 2 이종접합면으로 접하고,상기 전하는 상기 제 2 반도체층에서 상기 제 1 이종접합면과 상기 제 2 이종접합면으로 형성된 양자우물에 저장되고,상기 게이트는 상기 소스 영역으로부터 상기 제 1 반도체층만큼 떨어진 위치에서 상기 제 2 반도체층 상에 둘 이상 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
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소스 영역과 드레인 영역을 연결하며 전하를 저장하는 바디 영역과, 상기 바디 영역 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 하나 이상의 게이트를 포함하여 구성된 1T 디램 셀 소자에 있어서,상기 바디 영역은 채널길이 방향으로 제 1 반도체층 속에 일측에서 일정 길이로 제 2 반도체층이 이종접합으로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 1 이종접합면, 상기 채널길이 방향과 평행하게 제 3 이종접합면을 갖고,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역과 동일한 반도체물질로 형성되어 동종접합되고,상기 제 2 반도체층은 상기 드레인 영역과 서로 다른 반도체물질로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 2 이종접합면으로 접하고,상기 전하는 상기 제 2 반도체층에서 상기 제 1 이종접합면, 상기 제 2 이종접합면 및 상기 제 3 이종접합면으로 형성된 양자우물에 저장되는 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
12 12
소스 영역과 드레인 영역을 연결하며 전하를 저장하는 바디 영역과, 상기 바디 영역 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 하나 이상의 게이트를 포함하여 구성된 1T 디램 셀 소자에 있어서,상기 바디 영역은 채널길이 방향으로 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 이종접합으로 교대로 반복 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 둘 이상의 이종접합면을 갖고,상기 소스 영역과 상기 드레인 영역은 상기 제 1 반도체층 또는 상기 제 2 반도체층과 동일한 반도체물질로 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
13 13
제 12 항에 있어서,상기 드레인 영역과 접하는 반도체층은 상기 게이트 절연막의 두께와 같거나 작은 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
14 14
소스 영역과 드레인 영역을 연결하며 전하를 저장하는 바디 영역과, 상기 바디 영역 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 하나 이상의 게이트를 포함하여 구성된 1T 디램 셀 소자에 있어서,상기 바디 영역은 채널길이 방향으로 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 이종접합으로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 1 이종접합면을 갖고,상기 제 2 반도체층은 상기 드레인 영역과 서로 다른 반도체물질로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 2 이종접합면으로 접하고,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역과 서로 다른 반도체물질로 형성되어 상기 채널길이 방향과 수직하게 제 3 이종접합면으로 접하고,상기 전하는 상기 제 2 반도체층에서 상기 제 1 이종접합면과 상기 제 2 이종접합면으로 형성된 양자우물에 저장되고,상기 게이트는 상기 소스 영역으로부터 상기 제 1 반도체층만큼 떨어진 위치에서 상기 제 2 반도체층 상에 둘 이상 형성된 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
15 15
제 14 항에 있어서,상기 드레인 영역은 상기 제 1 반도체층과 동일한 반도체물질로 형성되고,상기 제 2 반도체층은 상기 제 1 반도체층과 상기 드레인 영역보다 작은 에너지 밴드갭을 갖는 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
16 16
제 15 항에 있어서,상기 제 1 반도체층은 상기 소스 영역과 동일한 도전형을 갖는 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
17 17
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 바디 영역은 상기 소스 영역 상에 사각 기둥형상으로 상기 제 1 반도체층과 상기 제 2 반도체층이 수직으로 적층되어 형성되고,상기 게이트는 상기 사각 기둥형상의 측면 상에 둘레로 이격되며 네개 형성되고, 상기 네개 중 적어도 하나는 상기 전하를 상기 양자우물에서 유지하기 위한 유지전압이 인가되는 유지 게이트인 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
18 18
제 17 항에 있어서,상기 제 1 반도체층은 실리콘탄소층이고,상기 제 2 반도체층은 상기 제 1 반도체층과 반대 도전형의 실리콘층인 것을 특징으로 하는 1T 디램 셀 소자
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1 US2020135905 US 미국 DOCDBFAMILY
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 산업통상자원부 가천대학교 산학협력단 전자정보디바이스산업원천기술개발사업 차세대 SoC를 위한 폴리 실리콘 기반의 메모리/비메모리 반도체소자 기술개발
2 산업통상자원부 세종대학교산학협력단 전자정보디바이스산업원천기술개발사업 SixGe1-x 및 III-V 선택 에피성장장비 기반기술 연구