KR101925945B1 - 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자 - Google Patents
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Abstract
테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법은 기판의 일부를 식각하여 수직의 빔(beam)을 형성하는 단계, 상기 기판 및 상기 수직의 빔 상에 제 1 메탈층을 적층하는 단계, 상기 제 1 메탈층의 적층 두께가 상기 수직의 빔의 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상이 되도록 상기 제 1 메탈층을 식각하는 단계, 상기 기판의 상부 영역에 제 2 메탈층을 적층하는 단계 및 상기 제 2 메탈층의 상부 영역에 제 3 메탈층을 적층하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자에 관한 것이다.
집적 회로의 전력 밀도의 증가는 무어의 법칙(Moore's Law)에 따른 집적 회로의 지속적인 발전을 저해하고 있다. 수년 동안, 볼츠만 티러니(Boltzmann tyranny)를 극복하기 위한, 즉 상온에서 60mV/decade의 서브스레숄드 슬로프(Subthreshold Slope; SS)를 달성하기 위한 많은 노력이 있었다.
한편, CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 디바이스의 대안으로 터널 전계 효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistors; TFETs), NEMS(Nano Electro-Mechanical System), FBFETs(Feedback Field-Effect Transistors) 등이 제안되고 연구되었다. 특히, NEMS는 유망한 차세대 저전력 반도체 소자로 제시되고 있다(선행기술인 등록특허공보 제10-1455743).
하지만, NEMS는 높은 구동 전압에 의한 에너지 소모와 메카니컬 스위칭 딜레이(mechanical switching delay)로 인해 에너지-딜레이(energy-delay) 성능이 좋지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 릴레이 소자의 강도(stiffness) 조절을 통해 탄성 계수를 바꾸고자 한다. 즉, 릴레이 소자의 빔 영역을 테이퍼 형상이 되도록 두께를 조절함으로써, 누설 전류 없이 에너지-딜레이 성능을 향상시키도록 하는 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자를 제공하고자 한다. 에너지 소모를 줄임으로써 릴레이 소자의 배터리 수명을 늘릴 수 있도록 하는 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자를 제공하고자 한다. NEMS 릴레이 소자의 문제점인 스위칭 딜레이를 개선시킬 수 있는 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자를 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 기판의 일부를 식각하여 수직의 빔(beam)을 형성하는 단계, 상기 기판 및 상기 수직의 빔 상에 제 1 메탈층을 적층하는 단계, 상기 제 1 메탈층의 적층 두께가 상기 수직의 빔의 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상이 되도록 상기 제 1 메탈층을 식각하는 단계, 상기 기판의 상부 영역에 제 2 메탈층을 적층하는 단계 및 상기 제 2 메탈층의 상부 영역에 제 3 메탈층을 적층하는 단계를 포함하는 릴레이 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 메탈층을 식각하는 단계 이후에 상기 기판 및 상기 제 1 메탈층 상에 희생층을 적층하는 단계 및 상기 수직의 빔이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역을 제외한 영역에 적층된 희생층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 메탈층을 적층하는 단계 이후에 상기 수직의 빔이 상기 온오프 동작을 수행하기 위한 영역에 적층된 희생층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 메탈층을 적층하는 단계는 상기 기판 상에 제 1 절연층을 적층하는 단계 및 상기 제 1 절연층 상에 상기 제 2 메탈층을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 메탈층을 적층하는 단계는 상기 제 2 메탈층 및 상기 제 1 메탈층에 적층된 희생층 상에 제 2 절연층을 적층하는 단계 및 상기 제 2 메탈층 상에 적층된 상기 제 2 절연층 상에 상기 제 3 메탈층을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수직의 빔을 형성하는 단계는 상기 기판의 일부를 이방성 식각하여 상기 수직의 빔을 형성하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수직의 빔은 소스(Source)로 동작하고, 상기 제 2 메탈층은 게이트(Gate)로 동작하고, 상기 제 3 메탈층은 드레인(Drain)으로 동작하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 메탈층은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나로 이루어진 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 희생층을 적층하는 단계는 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)을 통해 상기 희생층을 적층하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 기판, 상기 기판의 중간 영역 상에 형성되고, 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상을 가지는 수직의 빔(Beam) 구조의 소스(Source) 전극, 상기 수직의 빔의 좌우 영역 상에 적층된 제 1 절연층, 상기 제 1 절연층 상에 적층된 게이트(Gate) 전극, 상기 게이트 전극 및 상기 소스 전극의 상부 영역에 적층된 제 2 절연층 및 상기 게이트 전극 상에 적층된 상기 제 2 절연층 상에 적층된 드레인(Drain) 전극을 포함하는 릴레이 소자를 제공할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 수직의 빔은 상기 기판을 이방성 식각하여 형성된 수직의 실리콘층 및 상기 실리콘층의 하부로 향할수록 두꺼워지도록 상기 실리콘층에 코팅된 메탈층을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 수직의 빔과, 상기 제 1 메탈층 및 제 2 메탈층 사이에 상기 수직의 빔이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역을 가지는 것일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 소스 전극이 상기 게이트 전극에 인가된 전압에 따라 좌우로 움직여 상기 드레인 전극에 접촉하거나 분리되면서 온오프 기능을 수행하는 것일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 메탈층은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나로 이루어진 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 기판, 상기 기판의 제 1 영역 상에 형성되고, 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상을 가지는 수직의 빔(Beam) 형상의 소스(Source), 상기 소스의 좌우의 영역인 상기 기판의 제 2 영역의 상부 영역에 형성된 한 쌍의 게이트(Gate) 및 상기 한 쌍의 게이트의 상부 영역에 형성된 한 쌍의 드레인(Drain)을 포함하되, 상기 소스 전극이 상기 게이트 전극에 인가된 전압에 따라 좌우로 움직여 상기 드레인 전극에 접촉하거나 분리되면서 온오프 기능을 수행하는 것일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 수직의 빔 형상의 소스는 상기 기판의 일부를 이방성 식각하여 형성된 수직의 실리콘층 및 상기 실리콘층의 하부로 향할수록 두꺼워지도록 상기 실리콘층에 코팅된 메탈층을 포함하는 것일 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 릴레이 소자의 강도(stiffness)를 조절 해 탄성 계수를 조절하여, 릴레이 소자의 빔 영역을 테이퍼 형상이 되도록 두께를 조절함으로써, 누설 전류 없이 에너지-딜레이 성능을 향상시키도록 하는 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자를 제공할 수 있다. 에너지 소모를 줄임으로써 릴레이 소자의 배터리 수명을 늘릴 수 있도록 하는 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자를 제공할 수 있다. NEMS 릴레이 소자의 문제점인 스위칭 딜레이를 개선시킬 수 있는 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법 및 테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 소자를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자를 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자와 일반 릴레이 소자의 에너지 딜레이 성능을 도시한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 소자의 제조 방법의 순서도이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자를 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자와 일반 릴레이 소자의 에너지 딜레이 성능을 도시한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 소자의 제조 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
테이퍼
형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 구성
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 소자를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1a를 참조하면, 릴레이 소자(1)는 NEMS 또는 MEMS 공정을 통해 제조된 릴레이 소자일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 릴레이 소자(1)는 기판(100), 소스 전극(110), 제 1 절연층(120), 게이트 전극(130), 제 2 절연층(140), 드레인 전극(150)을 포함한다.
기판(100)은 예를 들어, 실리콘(Si) 기판일 수 있다.
소스 전극(110)은 기판(100)의 중간 영역 상에 형성되고, 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상을 가지는 빔(Beam) 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 빔 구조는 수직의 빔(115)과 메탈층(112)을 포함한다. 수직의 빔(115)은 기판(100)을 이방성 식각하여 형성된 수직의 실리콘층으로서, 이 실리콘층에는 하부로 향할수록 두꺼워지도록 메탈층(112)이 코팅되어 있다. 메탈층(112)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
수직의 빔(115)의 좌우에는 두 개의 게이트 전극(130)과 드레인 전극(150) 사이에서 온오프 동작을 수행하기 위한 영역이 형성되어 있다.
소스 전극(110)은 게이트 전극(130)에 인가된 전압에 따라 좌우로 움직여 드레인 전극(150)에 접촉하거나 분리되면서 온오프 기능을 수행할 수 있다.
제 1 절연층(120)은 소스 전극(110)의 좌우 영역 상에 적층되어, 기판(100)과 게이트 전극(130)을 절연시킬 수 있다.
게이트 전극(130)은 제 1 절연층(120) 상에 적층되도록 형성될 수 있다.
제 2 절연층(140)은 게이트 전극(130) 상에 적층되어, 게이트 전극(130)과 드레인 전극(150)을 절연시킬 수 있다. 제 2 절연층(140)은 소스 전극(110)의 상부에도 형성되어 있다.
드레인 전극(150)은 게이트 전극(130) 상에 적층된 제 2 절연층(140) 상에 적층되도록 형성될 수 있다.
종래의 NEMS(Nano Electro Mechanical Switch) 릴레이 소자는 메탈층이 빔에 일정한 두께로 코팅되어 메탈층으로부터 게이트 전극까지의 구동 갭(actuation gap)이 일정했다. 이에 따라, 종래의 릴레이 소자는 높은 구동 전압에 의한 에너지 소모와 메카니컬 스위칭 딜레이(mechanical switching delay)로 인해 에너지- 딜레이(energy-delay) 성능이 좋지 못한 문제점을 가지고 있었다.
하지만, 도 1b를 참조하면, 본 발명은 릴레이 소자(1)의 수직의 빔(115)에 코팅된 메탈층(112)의 두께를 조절함으로써, 릴레이 소자(1)의 성능을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 메탈층(112)을 수직의 빔(115)의 하부로 향할수록 두꺼워지도록 코팅하여 수직의 빔(115)의 하부를 향할수록 구동 갭이 좁아지도록 할 수 있다. 여기서, g01은 수직의 빔(115)의 상부에서의 구동 갭이며, g02는 수직의 빔(115)의 하부에서의 구동 갭을 나타낸다. 여기서, 유효 구동 갭은 수학식 1을 통해 계산될 수 있다.
g01 과 g02은 탄성계수를 높이기 위한 적절한 값 및 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, g01 과 g02의 비율은 2:1일 수 있다.
본 발명에 따르면, 메탈층(112)을 수직의 빔(115)의 하부로 향할수록 두꺼워지도록 코팅함으로써, 릴레이 소자(1)의 강도(stiffness)를 증가시켜 탄성 계수를 향상시키고, 이에 따라 릴레이 소자(1)의 딜레이 성능을 향상시킬 수 있다.
테이퍼
형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자를 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2a를 참조하면, 릴레이 소자(1)의 기판(100)의 일부를 식각하여 수직의 빔(210)을 형성할 수 있다. 기판(100)은, 예를 들어, 실리콘(Si) 기판일 수 있다. 기판(100) 영역의 일부(200)를 이방성 식각하여 수직의 빔(115)을 형성할 수 있다. 여기서, 수직의 빔(115)은 소스(source)로 동작하는 것일 수 있으며, 수직의 빔(115)은, 예를 들어, 폴리 실리콘(Poly Silicon) 또는 크리스탈린 실리콘(Crystalline Silicon)으로 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 기판(100) 및 수직의 빔(115) 상에 제 1 메탈층(112)을 적층할 수 있다. 제 1 메탈층(112)은 전도성이 큰 물질로, 예를 들어, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 재료가 선택될 수 있다. 이 때, 적층되는 제 1 메탈층(112)의 두께가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 1 메탈층(112)의 두께를 두껍게 함으로써, 수직의 빔(115)의 하부의 코팅을 더욱 두껍게 할 수 있다. 이러한 과정을 통해, 앵커(anchor) 부분의 코팅의 두께를 조절할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 제 1 메탈층(112)의 적층 두께가 수직의 빔(115)의 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼(tapered) 형상이 되도록 제 1 메탈층(112)을 이방성으로 건식 식각할 수 있다. 건식 식각은, 예를 들어, 스퍼터링(sputtering) 방식 또는 이온 인핸스드 에너제틱(Ion-enhanced energetic) 방식 등이 이용될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 제 1 메탈층(112)을 식각한 이후에, 수직의 빔(115)이 움직일 수 있는 공간을 만들어 주기 위해 기판(100) 및 제 1 메탈층(112) 상에 희생층(210)을 적층할 수 있다. 희생층(210)은 후공정에 의해 제거된다. 희생층(210)은, 예를 들어, 화학 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)을 통해 적층될 수 있다. 희생층(210)은, 예를 들어, 산화규소(SiO2)로 적층된 영역일 수 있다. 산화규소(SiO2)는 제 1 메탈층(112)이 적층된 이후에 형성되므로, 희생층(210)은, 예를 들어, 300~500℃ 범위에서 실란(silane)과 산소 사이의 반응(SiH4+O2→SiO2+2H2)에 의한 화학 기상 증착법(CVD)를 통해 적층될 수 있다.
도 2e를 참조하면, 수직의 빔(115)이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역을 제외한 영역에 적층된 희생층(210)을 식각할 수 있다. 또한, 게이트 전극과 드레인 전극을 적층하기 위해 수직의 빔(115)을 보호하는 희생층(210)을 제외한 나머지 영역을 식각할 수 있다. 수직의 빔(115)이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역은 산화규소(SiO2) 영역을 이방성으로 식각하고 남은 희생층으로 구성된다.
도 2f를 참조하면, 기판(100)의 상부 영역에 제 2 메탈층(130)을 적층할 수 있다. 이때, 기판(100)과 제 2 메탈층(130)과의 전기적 절연을 위해 기판(100) 상에 예를 들어, 산화알루미늄(Al2O3)의 제 1 절연층(120)을 적층할 수 있다. 제 1 절연층(120) 상에 제 2 메탈층(130)을 적층할 수 있다. 여기서, 제 2 메탈층(130)은 게이트(Gate) 전극으로 동작한다.
도 2g를 참조하면, 제 2 메탈층(130) 및 희생층(210) 상에 제 2 절연층(140)을 적층할 수 있다. 제 2 절연층(140)을 통해 제 2 메탈층(130)과 후술할 제 3 메탈층(150)이 전기적으로 절연된다. 또한, 드레인 전극으로 동작하는 두 개의 제 3 메탈층(150)이 전기적으로 절연된다. 여기서, 제 2 절연층(140)은 예를 들어, 산화알루미늄(Al2O3)일 수 있다.
도 2h를 참조하면, 제 2 메탈층(130)의 상부에 제 3 메탈층(150)을 적층할 수 있다. 제 3 메탈층(150)은 제 2 메탈층(130) 상에 적층된 제 2 절연층(140) 상에 적층될 수 있다. 여기서, 제 3 메탈층(150)은 드레인(Drain) 전극으로 동작한다.
도 2i를 참조하면, 제 3 메탈층(150)이 적층된 이후, 수직의 빔(115)이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역(220)에 적층된 희생층(210)을 식각할 수 있다. 예를 들어, 수직의 빔(115)이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역(220)에 적층된 희생층(210)은 불산(Hydrofluoric acid)를 이용하여 제거될 수 있다.
테이퍼
형상을 가진 릴레이 소자의 에너지
딜레이
측정을 위한 실험
테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자의 스위칭에 필요한 에너지는 수학식 2를 통해 도출될 수 있다.
수학식 2를 참조하면, VPI는 Pull-in 전압으로서 
으로 표현되고, keff는 유효 탄성 계수, ε0는 진공에서의 유전률, g0는 구동 갭(actuation gap), A는 게이트 전극과 수직의 빔 간의 겹쳐지는 부분의 면적이다.
테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자의 스위칭에 소요되는 딜레이 시간은 수학식 3을 통해 도출될 수 있다.
수학식 3을 참조하면, m은 유효 질량(effective mass), gd는 드레인 전극과 소스 전극 사이의 갭(gap)을 나타낸다.
테이퍼 형상을 가진 릴레이 소자의 스위칭에 대한 에너지-딜레이의 측정을 위해 수학식 2를 통해 도출된 값을 y축으로, 수학식 3을 통해 도출된 값을 x축으로 한 에너지-딜레이 그래프를 도출할 수 있다. 이 때, 유효 구동 갭인 g0 *을 g0에 대입하여 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자와 일반 릴레이 소자의 에너지-딜레이를 도시한 예시적인 도면이다. 도 3을 참조하면, 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자(310)와 일정하게 코팅된 구조의 일반 릴레이 소자(320)의 스위칭에 필요한 에너지 딜레이를 계산한 경우, 같은 딜레이(딜레이 오차율 최대 0.2%)에서 에너지를 비교하면, 최소 25.60fJ에서 23.51fJ로 8.9%, 최대 57.13fJ에서 50.67fJ로 12.7%의 에너지 감소 효과가 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 릴레이 소자를 모바일 기기에 적용할 경우, 모바일 기기를 더 오랜 시간 동안 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 소자의 제조 방법의 순서도이다. 도 4에 도시된 릴레이 소자(1)의 제조 방법은 도 1a 내지 도 3에 도시된 실시예에 따른 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다.
단계 S410에서 기판(100)의 일부를 식각하여 수직의 빔(beam, 115)을 형성할 수 있다.
단계 S420에서 기판(100) 및 수직의 빔(115) 상에 제 1 메탈층(112)을 적층할 수 있다.
단계 S430에서 제 1 메탈층(112)의 적층 두께가 수직의 빔(115)의 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상이 되도록 제 1 메탈층(112)을 식각할 수 있다.
단계 S440에서 기판(100)의 상부 영역에 제 2 메탈층(130)을 적층할 수 있다.
단계 S450에서 제 2 메탈층(130)의 상부 영역에 제 3 메탈층(150)을 적층할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S410 내지 S450은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 전환될 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기판
110: 소스 전극
112: 제 1 메탈층
115: 수직의 빔
120: 제 1 절연층
130: 게이트 전극
140: 제 2 절연층
150: 드레인 전극
210: 희생층
110: 소스 전극
112: 제 1 메탈층
115: 수직의 빔
120: 제 1 절연층
130: 게이트 전극
140: 제 2 절연층
150: 드레인 전극
210: 희생층
Claims (14)
- 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자의 제조 방법에 있어서,
기판의 일부를 식각하여 수직의 빔(beam)을 형성하는 단계;
상기 기판 및 상기 수직의 빔 상에 제 1 메탈층을 적층하는 단계;
상기 제 1 메탈층의 적층 두께가 상기 수직의 빔의 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상이 되도록 상기 제 1 메탈층을 식각하는 단계;
상기 기판의 상부 영역에 제 2 메탈층을 적층하는 단계; 및
상기 제 2 메탈층의 상부 영역에 제 3 메탈층을 적층하는 단계
를 포함하되,
상기 식각된 제 1 메탈층이 적층된 수직의 빔의 구조는 소스(Source)로 동작하고,
상기 제 2 메탈층은 게이트(Gate)로 동작하고,
상기 제 3 메탈층은 드레인(Drain)으로 동작하되,
상기 소스가 상기 게이트에 인가된 전압에 따라 좌우로 움직여 상기 드레인에 접촉하거나 분리되면서 온오프 기능을 수행하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 메탈층을 식각하는 단계 이후에,
상기 기판 및 상기 제 1 메탈층 상에 희생층을 적층하는 단계; 및
상기 수직의 빔이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역을 제외한 영역에 적층된 희생층을 식각하는 단계
를 더 포함하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 3 메탈층을 적층하는 단계 이후에 상기 수직의 빔이 상기 온오프 동작을 수행하기 위한 영역에 적층된 희생층을 식각하는 단계
를 더 포함하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 메탈층을 적층하는 단계는,
상기 기판 상에 제 1 절연층을 적층하는 단계; 및
상기 제 1 절연층 상에 상기 제 2 메탈층을 적층하는 단계
를 포함하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 3 메탈층을 적층하는 단계는,
상기 제 2 메탈층 및 상기 제 1 메탈층에 적층된 희생층 상에 제 2 절연층을 적층하는 단계; 및
상기 제 2 메탈층 상에 적층된 상기 제 2 절연층 상에 상기 제 3 메탈층을 적층하는 단계
를 포함하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수직의 빔을 형성하는 단계는
상기 기판의 일부를 이방성 식각하여 상기 수직의 빔을 형성하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 메탈층은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나로 이루어진 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 희생층을 적층하는 단계는 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)을 통해 상기 희생층을 적층하는 것인, 릴레이 소자의 제조 방법.
- 테이퍼 형상의 빔을 가진 릴레이 소자에 있어서,
기판;
상기 기판의 중간 영역 상에 형성되고, 하부로 향할수록 두꺼워지는 테이퍼 형상을 가지는 수직의 빔(Beam) 구조의 소스(Source) 전극;
상기 수직의 빔의 좌우 영역 상에 적층된 제 1 절연층;
상기 제 1 절연층 상에 적층된 게이트(Gate) 전극;
상기 게이트 전극 및 상기 소스 전극의 상부 영역에 적층된 제 2 절연층; 및
상기 게이트 전극 상에 적층된 상기 제 2 절연층 상에 적층된 드레인(Drain) 전극
을 포함하는 것이되,
상기 소스 전극이 상기 게이트 전극에 인가된 전압에 따라 좌우로 움직여 상기 드레인 전극에 접촉하거나 분리되면서 온오프 기능을 수행하는 것인, 릴레이 소자.
- 제 10 항에 있어서,
상기 수직의 빔은 상기 기판을 이방성 식각하여 형성된 수직의 실리콘층; 및
상기 실리콘층의 하부로 향할수록 두꺼워지도록 상기 실리콘층에 코팅된 메탈층
을 포함하는 것인, 릴레이 소자.
- 제 10 항에 있어서,
상기 수직의 빔과, 상기 게이트 전극 및 드레인 전극 사이에 상기 수직의 빔이 온오프 동작을 수행하기 위한 영역을 가지는 것인, 릴레이 소자.
- 삭제
- 제 11 항에 있어서,
상기 메탈층은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나로 이루어진 것인, 릴레이 소자.
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| KR101667486B1 (ko) * | 2015-05-19 | 2016-10-18 | 한국교통대학교산학협력단 | 핀 전극을 가진 그래핀 릴레이 소자 및 그 제작 방법 |
-
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