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KR20150016769A - Tunneling Field Effect Transistor and Manufacturing Method thereof - Google Patents

Tunneling Field Effect Transistor and Manufacturing Method thereof Download PDF

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KR20150016769A
KR20150016769A KR1020130092634A KR20130092634A KR20150016769A KR 20150016769 A KR20150016769 A KR 20150016769A KR 1020130092634 A KR1020130092634 A KR 1020130092634A KR 20130092634 A KR20130092634 A KR 20130092634A KR 20150016769 A KR20150016769 A KR 20150016769A
Authority
KR
South Korea
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layer
channel
source
drain
gate
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020130092634A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강인만
서재화
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020130092634A priority Critical patent/KR20150016769A/en
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Abstract

터널링 전계 효과 트랜지스터 및 그의 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 터널링 전계 효과 트랜지스터는 버퍼층 및 버퍼층 상부에 수직하게 배치된 나노와이어로 이루어진 소스층, 나노와이어의 윗면과 옆면을 둘러싸며 배치된 채널층, 채널층의 윗면의 기설정된 영역에 배치된 드레인층, 버퍼층의 상부에 배치되고, 채널층의 옆면을 둘러싸며 배치된 게이트 절연층, 나노와이어에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 게이트 절연층을 둘러싸며 배치된 게이트층을 포함한다.A tunneling field effect transistor and a method of manufacturing the same are disclosed. The tunneling field effect transistor according to the present invention comprises a source layer made of nanowires vertically arranged on a buffer layer and a buffer layer, a channel layer disposed on an upper surface and a side surface of the nanowire, Drain layer, a gate insulating layer disposed on the top of the buffer layer and surrounding the side surface of the channel layer, and a gate layer formed in a direction orthogonal to the nanowire and surrounding the gate insulating layer.

Description

터널링 전계 효과 트렌지스터 및 그의 제조 방법 {Tunneling Field Effect Transistor and Manufacturing Method thereof}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a tunneling field effect transistor,

본 발명은, 터널링 전계 효과 트랜지스터 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 구조를 통해, 채널층과 소스층이 접하는 면을 증가시킴으로써 터널링 전류가 증가될 수 있는 터널링 전계 효과 트렌지스터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tunneling field effect transistor and a method of manufacturing the tunneling field effect transistor, and more particularly, to a tunneling field effect transistor in which a tunneling current can be increased by increasing a surface where a channel layer and a source layer contact with each other through a three- And a manufacturing method thereof.

반도체 소자의 크기가 작아지고 성능이 향상되면서 그 반대급부로 전력의 소모가 증가하게 되었다. 하지만 반도체 소자에 있어서, MOSFET의 축소화는 한계에 직면하게 되었고, 기존의 MOSFET은 문턱전압이하 기울기(Subthreshold Swing: SS)가 상온에서 60mV/dec 이하로 낮아질 수 없는 물리적 한계가 있어, 구동전압이 낮아지면 상당한 성능 저하가 발생하는 근본적인 문제점이 있어 왔다.As the size of the semiconductor device is reduced and the performance is improved, power consumption is increased at the opposite level. However, miniaturization of MOSFETs has been limited in semiconductor devices, and conventional MOSFETs have a physical limit that the subthreshold swing (SS) can not be lowered below 60 mV / dec at room temperature, There has been a fundamental problem that significant performance degradation occurs on the ground.

따라서, 이러한 기존의 MOSFET을 대체하거나 보완할 소자 개발의 필요성이 대두되었는데, 이에 대한 해법으로서, 주로 oscillator circuits에 사용되던 터널링 소자가 각광을 받게 되었다.Therefore, there is a need to develop a device to replace or complement the conventional MOSFET. As a solution to this problem, a tunneling element used mainly in oscillator circuits has been spotlighted.

구체적으로, 터널링 전계효과 트랜지스터는 기존 MOSFET의 열전자 방출 (thermionic emission)과는 상이한 터널링 방식으로 전자나 홀의 흐름을 제어하므로 입력전압(구동전압)의 미세한 변화가 출력전류의 큰 변화로 이어질 수 있다는 장점이 있다.Specifically, the tunneling field effect transistor controls the flow of electrons and holes by a tunneling method, which is different from the thermionic emission of an existing MOSFET, so that a minute change in the input voltage (drive voltage) can lead to a large change in the output current .

이는 ON/OFF 상태의 변화가 게이트 전압의 변화에 따라 매우 급격하게 일어남을 시사하며, 낮은 문턱전압이하 기울기(SS)가 가능함을 의미한다.This implies that the change of ON / OFF state occurs very abruptly according to the change of the gate voltage, and it means that a lower threshold voltage (SS) is possible.

따라서, 터널링 전계효과 트랜지스터는 1V 이하의 매우 낮은 구동전압 조건에서도 정상적인 동작이 가능할 것으로 예상하고 있으므로, 터널링 트랜지스터를 이용하면 전력을 적게 소모하면서 기존의 MOSFET과 유사한 성능을 얻을 수 있게 되어 고에너지 효율의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 구현할 수 있을 것으로 기대되어 왔다.Therefore, it is expected that the tunneling field effect transistor will be able to operate normally even at a very low driving voltage of 1 V or less. Therefore, using the tunneling transistor, it is possible to obtain similar performance to the conventional MOSFET while consuming less power, Tunneling field effect transistors have been expected to be realized.

이러한 터널링 전계효과 트랜지스터는 기본적으로, 도 1과 같이, planar 형태로서, 드레인 영역과 채널 영역의 경계면에서 터널링 현상이 일어나며, 이로 인해 트랜지스터가 동작하는 원리이다.Such a tunneling field effect transistor is basically a planar type tunneling phenomenon at the interface between the drain region and the channel region, as shown in FIG. 1, and thus the transistor operates.

하지만 이와 같은 planar 형태의 터널링 전계효과 트랜지스터는 2차원적인 구조로 인하여, 실제적인 전류의 양을 결정하는 터널링 현상이 일어나는 부분이 한정되어 있기 때문에, 전류 수준이 낮다는 단점이 있었다.However, such a planar tunneling field effect transistor has a disadvantage in that the current level is low because the tunneling phenomenon that determines the amount of actual current is limited due to the two-dimensional structure.

등록특허 10-1232159Patent No. 10-1232159

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 구조를 통해, 채널층과 소스층이 접하는 면을 증가시킴으로써 터널링 전류가 증가될 수 있는 터널링 전계 효과 트렌지스터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a tunneling field effect transistor in which a tunneling current can be increased by increasing a surface in contact with a channel layer and a source layer through a three-dimensional structure and a manufacturing method thereof There is.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터는 버퍼층 및 상기 버퍼층 상부에 수직하게 배치된 나노와이어로 이루어진 소스층, 상기 나노와이어의 윗면과 옆면을 둘러싸며 배치된 채널층, 상기 채널층의 윗면의 기설정된 영역에 배치된 드레인층, 상기 버퍼층의 상부에 배치되고, 상기 채널층의 옆면을 둘러싸며 배치된 게이트 절연층, 상기 나노와이어에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 상기 게이트 절연층을 둘러싸며 배치된 게이트층을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a tunneling field effect transistor comprising: a source layer including a buffer layer and nanowires arranged vertically above the buffer layer; a channel layer disposed on the upper surface and the side surface of the nanowire; A drain layer disposed on a predetermined region of the upper surface of the channel layer, a gate insulating layer disposed on the buffer layer and surrounding the side surface of the channel layer, a gate insulating layer formed in a direction orthogonal to the nanowire, And a gate layer disposed surrounding the layer.

이 경우, 상기 나노와이어, 상기 채널층, 상기 게이트 절연층 및 상기 게이트층 중 적어도 하나는 원통형 구조일 수 있다.In this case, at least one of the nanowire, the channel layer, the gate insulating layer, and the gate layer may have a cylindrical structure.

한편, 상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑되며, 상기 소스층과 상기 채널층이 접하는 면에서 터널링 현상이 일어날 수 있다.On the other hand, the source layer, the channel layer, and the drain layer are doped with P + , P -, and N + types, respectively, and tunneling phenomenon may occur on the surface where the source layer and the channel layer are in contact with each other.

이 경우, 상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑된 실리콘일 수 있다.In this case, the source layer, the channel layer, and the drain layer may be silicon doped with P + , P -, and N + type, respectively.

한편, 상기 채널층은 상기 나노와이어의 옆면을 3nm 이상 5nm 이하의 두께로 둘러쌀 수 있다.Meanwhile, the channel layer may surround the side surface of the nanowire with a thickness of 3 nm or more and 5 nm or less.

한편, 본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법은 버퍼층 및 상기 버퍼층 상부에 수직하게 배치된 나노와이어로 이루어진 소스층을 형성하는 단계, 상기 소스층 상부에 채널물질층을 형성하는 단계, 상기 채널물질층 상부에 드레인물질층을 형성하는 단계, 상기 채널물질층과 상기 드레인물질층을 식각하여 상기 나노와이어의 윗면과 옆면을 둘러싸는 채널층 및 상기 채널층의 윗면의 기 설정된 영역에 배치되는 드레인층을 형성하는 단계, 상기 채널 층의 옆면을 둘러싸는 게이트 절연층 및 게이트층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a tunneling field effect transistor includes forming a source layer of a buffer layer and a nanowire vertically disposed on the buffer layer, forming a channel material layer on the source layer, Forming a drain material layer above the material layer, etching the channel material layer and the drain material layer to form a channel layer surrounding the top and side surfaces of the nanowire, and a drain disposed in a predetermined region of the top surface of the channel layer, Forming a gate insulating layer and a gate layer surrounding the side surface of the channel layer.

이 경우, 상기 게이트 절연층 및 게이트층을 형성하는 단계는 상기 채널층의 윗면에 형성된 상기 드레인층을 기설정된 크기로 식각하는 단계, 상기 버퍼층의 상부에 배치되고, 상기 채널층의 옆면을 둘러싸는 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계, 상기 나노와이어에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 상기 게이트 절연층을 둘러싸는 게이트층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the step of forming the gate insulating layer and the gate layer may include etching the drain layer formed on the upper surface of the channel layer to a predetermined size, disposing the buffer layer on the buffer layer, Forming the gate insulating layer, and forming a gate layer formed in a direction perpendicular to the nanowires to surround the gate insulating layer.

이 경우, 본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법은 상기 게이트층에 접하는 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 버퍼층에 접하는 소스 전극을 형성하는 단계 및 상기 드레인층에 접하여 배치된 드레인 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, the method of manufacturing a tunneling field effect transistor according to the present invention includes the steps of forming a gate electrode in contact with the gate layer, forming a source electrode in contact with the buffer layer, and forming a drain electrode disposed in contact with the drain layer Step < / RTI >

한편, 상기 소스층을 형성하는 단계는 소스물질층을 마련하는 단계 및 상기 소스 물질층을 기 설정된 형태로 패터닝하여 상기 나노와이어를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the forming of the source layer may include forming a source material layer and patterning the source material layer into a predetermined shape to form the nanowire.

한편, 상기 나노와이어, 상기 채널층, 상기 게이트 절연층 및 상기 게이트층 중 적어도 하나는 원통형 구조일 수 있다.At least one of the nanowire, the channel layer, the gate insulating layer, and the gate layer may have a cylindrical structure.

한편, 상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑되며, 상기 소스층과 상기 채널층이 접하는 면에서 터널링 현상이 일어날 수 있다.On the other hand, the source layer, the channel layer, and the drain layer are doped with P + , P -, and N + types, respectively, and tunneling phenomenon may occur on the surface where the source layer and the channel layer are in contact with each other.

이 경우, 상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑된 실리콘일 수 있다.In this case, the source layer, the channel layer, and the drain layer may be silicon doped with P + , P -, and N + type, respectively.

한편, 상기 채널층은 상기 나노와이어의 옆면을 3nm 이상 5nm이하의 두께로 둘러쌀 수 있다.Meanwhile, the channel layer may surround the side surface of the nanowire with a thickness of 3 nm or more and 5 nm or less.

본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트렌지스터 및 그의 제조 방법에 의하면, 비교적 단순한 공정에 의해, 종래의 planar 형태보다 터널링 전류가 증가된 터널링 전계효과 트랜지스터를 얻을 수 있다.According to the tunneling field effect transistor and the method of manufacturing the same according to the present invention, a tunneling field effect transistor having an increased tunneling current than a conventional planar type can be obtained by a relatively simple process.

도 1은 종래의 planar 형태 터널링 전계효과 트랜지스터를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터를 도시한 도면,
도 3 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 tepi길이 변화에 따른 전류-전압 곡선, 그리고
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 Hsource 길이 변화에 따른 전류-전압 곡선을 나타낸 것이다.
FIG. 1 illustrates a conventional planar-type tunneling field-effect transistor,
FIG. 2 illustrates a tunneling field effect transistor according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 3 to 12 illustrate a method of manufacturing a tunneling field effect transistor according to an embodiment of the present invention. FIGS.
13 is a current-voltage curve according to a change in length t epi of the tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention, and
FIG. 14 shows a current-voltage curve according to the H source length change of the tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트렌지스터의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a tunneling field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 버퍼층(113) 및 나노와이어(115)를 포함하는 소스층(110), 채널층(130), 드레인층(150), 게이트 절연층(170), 게이트층(190), 게이트 전극(210), 소스 전극(230) 및 드레인 전극(250)을 포함한다.2, a tunneling field effect transistor 100 includes a source layer 110 including a buffer layer 113 and a nanowire 115, a channel layer 130, a drain layer 150, a gate insulating layer 170 A gate layer 190, a gate electrode 210, a source electrode 230, and a drain electrode 250.

본 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 게이트층(190)에 전계가 가해지면, 소스층(110)과 채널층(130) 사이의 에너지 밴드의 밴드갭이 얇아지게 되고, 이를 통해 양자역학적 터널링 현상이 일어남으로써 전류가 흐르게 되는 동작원리를 가진 트랜지스터이다.When the electric field is applied to the gate layer 190, the band gap of the energy band between the source layer 110 and the channel layer 130 becomes thinner, It is a transistor with the principle that the current flows by the dynamic tunneling phenomenon.

소스층(110)은 버퍼층(113)과 나노와이어(115)를 포함한 것으로서 본 소자에선 기판의 역할을 하므로 기판으로 명명될 수도 있다.The source layer 110 includes the buffer layer 113 and the nanowires 115 and may be referred to as a substrate since it functions as a substrate in the present device.

반도체 소자에서 소스 영역이 접지된다는 점을 고려하였을 때, 소스층(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 하부에 배치될 수 있다.Considering that the source region is grounded in the semiconductor device, the source layer 110 may be disposed below the tunneling field effect transistor 100 as shown in FIG.

구체적으로, 소스층(110)은 버퍼층(113) 및 버퍼층 상부에 수직하게 배치된 나노와이어(115)를 포함하고, 버퍼층(113)과 나노와이어(115)는 같은 물질로 이루어진다.Specifically, the source layer 110 includes a buffer layer 113 and nanowires 115 vertically disposed on the buffer layer. The buffer layer 113 and the nanowires 115 are made of the same material.

본 상세한 설명에서 사용되는 용어인 '나노와이어'는 본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터에 대한 설명의 편의를 위해 채택한 것일 뿐, 나노와이어라는 용어에 의해, 그 용어에 대응되는 구조의 길이, 폭, 형태 등이 한정되거나 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터에 적합한, 어떠한 수직형태의 기둥 구조(혹은 돌출된 구조)도 나노와이어(115)로서 구현될 수 있다.The term " nanowire " as used in this detailed description is only adopted for convenience of explanation of the tunneling field effect transistor according to the present invention, and the term " nanowire " And the like are not limited or limited. Any vertical columnar structure (or protruding structure) suitable for the tunneling field effect transistor in accordance with the present invention may be implemented as nanowire 115.

소스층(110)은 P+ 이온주입을 하여 형성된 P+ 타입 도핑된 실리콘으로 구성될 수 있으며, 구체적으로 1020 atoms/cm-3 농도로 도핑된 것일 수 있다. Source layer 110 is a P + ion implantation may be configured with a P + type doped silicon is formed by, and can be specifically doped with 10 20 atoms / cm -3 concentration.

그리고 소스층(110)은 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)에 캐리어(전자 또는 정공)를 공급하는 역할을 할 수 있다.The source layer 110 may serve to supply carriers (electrons or holes) to the tunneling field effect transistor 100.

소스층(110)의 나노와이어(115)는 원통형 구조로서 지름이 10nm일 수 있다. 이와 같이 나노 사이즈를 가짐으로써, 본 발명에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 반도체 소자의 축소화에 기여할 수 있다.The nanowire 115 of the source layer 110 may be a cylindrical structure with a diameter of 10 nm. By having such a nano-size, the tunneling field effect transistor 100 according to the present invention can contribute to the miniaturization of semiconductor devices.

또한 나노와이어(115)의 길이를 길게 함에 따라 소스 영역과 채널 영역이 접하는 면적이 넓어질 수 있으므로, 높은 동작 전류(on-state current;I on )를 얻을 수 있는 효과가 있다. 따라서 도 2에서 Hsource로 표현된 터널링 현상이 일어나는 부분의 길이는 20nm 이상일 수 있으며 보다 구체적으론 70nm이상 일 수 있다. As the length of the nanowire 115 is increased, the area in which the source region and the channel region contact each other can be widened, so that a high on-state current ( I on ) can be obtained. Therefore, the length of the tunneling phenomenon represented by H source in FIG. 2 may be 20 nm or more, more specifically 70 nm or more.

Hsource 길이 변화에 따른 동작 전류 특성은 도 14에 도시된 그래프와 함께 후술하기로 한다.The operation current characteristics according to the H source length change will be described later with the graph shown in FIG.

채널층(130)은 나노와이어(115)의 윗면과 옆면을 둘러싸며 배치되며, P- 타입 또는 N- 타입 도핑된 실리콘으로 구성될 수 있으며, 구체적으로 1016 atoms/cm-3 농도로 도핑된 것일 수 있다.Channel layer 130 is placed surrounding the top and sides of the nanowire (115), P - type or N - may be composed of a silicone-type doping, specifically doped with 10 16 atoms / cm -3 concentration Lt; / RTI >

구체적으로, 도 2를 참조하면, 채널층(130)은 원기둥 형태의 나노와이어(115)를 360도 둘러싸며 배치된 원통형 구조일 수 있다. 2, the channel layer 130 may have a cylindrical structure in which the nanowires 115 in a cylindrical shape are surrounded by 360 degrees.

기존의 2차원 형태의 터널링 전계 효과 트랜지스터(도 1 참조)에선 한 방면으로만 터널링 현상이 발생하였다면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 터널링 현상이 360도 방면으로 모두 발생할 수 있어 높은 동작전류를 가질 수 있다는 장점을 지닌다.If the tunneling phenomenon occurs only in one direction in the conventional two-dimensional tunneling field effect transistor (see FIG. 1), the tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention can prevent the tunneling phenomenon by 360 degrees And can have a high operating current.

한편, 도 2에서 tepi로 표현된 채널층(130)의 두께가 작을수록, 소스층(110)과 채널층(130)의 접합면에서 터널링 현상이 더욱 잘 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 3nm 이상 5nm이하의 두께일 수 있다. 2, the tunneling phenomenon can be more easily generated at the interface between the source layer 110 and the channel layer 130 as the thickness of the channel layer 130 expressed by t epi is smaller. Therefore, the tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention may have a thickness of 3 nm or more and 5 nm or less.

tepi 두께 변화에 따른 동작 전류 특성은 도 13에 도시된 그래프와 함께 후술하기로 한다.The operating current characteristics according to the change in thickness tepi will be described later with the graph shown in Fig.

드레인층(150)은 채널층(130)의 윗면의 기설정된 영역에 배치된다. 여기서 기설정된 영역이란, 도 2를 참조하면, 드레인층(150)이 차지하는 영역의 외각이 채널층(130)의 외각의 안쪽에 속하도록 설정된 채널층(130) 윗면의 영역이다.The drain layer 150 is disposed in a predetermined region on the upper surface of the channel layer 130. Referring to FIG. 2, the predetermined region is an area on the upper surface of the channel layer 130 in which the outer periphery of the region occupied by the drain layer 150 belongs to the inside of the outer periphery of the channel layer 130.

이처럼 드레인층(150)을 채널층(130)의 윗넓이보다 작도록 배치함으로써, 채널층(130)과 드레인층(150) 접합부분에서 터널링 현상을 지양할 수 있고, 결과적으로 off상태에서 채널층(130)과 드레인층(150) 사이의 터널링 현상에 의한 전류의 흐름(누설전류)을 최소화할 수 있다.By disposing the drain layer 150 so as to be smaller than the upper width of the channel layer 130, the tunneling phenomenon can be prevented at the junction between the channel layer 130 and the drain layer 150. As a result, The current flow (leakage current) due to the tunneling phenomenon between the drain layer 130 and the drain layer 150 can be minimized.

그리고 드레인층(150)은 N+ 타입 도핑된 실리콘으로 구성될 수 있으며, 구체적으로 1018 atoms/cm-3 농도로 도핑된 것일 수 있다.The drain layer 150 may be made of N + type doped silicon, and may be doped with a concentration of 10 18 atoms / cm -3 .

소스층(110)에서 공급된 캐리어가 외부소자로 나갈 수 있도록 통로로서 동작하여 드레인 전류를 발생시킬 수 있다.The carrier supplied from the source layer 110 can act as a passageway to generate a drain current so as to pass to the external device.

게이트 절연층(170)은 버퍼층(113)의 상부에 배치되고, 채널층(130)의 옆면을 둘러싸며 배치된다. The gate insulating layer 170 is disposed on the buffer layer 113 and surrounds the side surface of the channel layer 130.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 게이트 절연층(170)은 원기둥 형태의 채널층(130)을 360도 둘러싸면서 버퍼층(113)의 윗면을 덮는 원통형 형태로 배치된다.2, the gate insulating layer 170 is disposed in a cylindrical shape covering the top surface of the buffer layer 113 while surrounding the channel layer 130 in a cylindrical shape at 360 degrees.

이와 같은 게이트 절연층(170)은 게이트층(190)과 채널층(130) 사이를 절연시키며, 산화 규소(SiO2)로 구성될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 산화규소를 절연물질로 이용하였지만, 구현시에는 다른 옥사이드를 이용할 수도 있다.The gate insulating layer 170 isolates the gate layer 190 from the channel layer 130 and may be formed of silicon oxide (SiO 2 ). On the other hand, although silicon oxide is used as an insulating material in this embodiment, other oxides may be used in the implementation.

구체적으로, 게이트 절연층(170)의 두께는 게이트 전압이 채널층(130)에 적절하게 가해질 수 있도록 얇게 형성되어야 하며 동시에, 게이트층(190)과 채널층(130) 사이의 누설전류를 막을 수 있을 정도로 충분히 두껍게 형성되어야 한다.Specifically, the thickness of the gate insulating layer 170 should be thin so that the gate voltage can be appropriately applied to the channel layer 130, and at the same time, the leakage current between the gate layer 190 and the channel layer 130 It should be thick enough to be thick enough.

게이트층(190)은 나노와이어(115)에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 게이트 절연층(170)을 둘러싸며 배치된다.The gate layer 190 is formed in a direction orthogonal to the nanowires 115 and is disposed surrounding the gate insulating layer 170.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 게이트층(190)은 채널층(130)이 형성된 영역의 게이트 절연층(170)을 360도로 둘러싸는 원통형 형태로 배치된다.2, the gate layer 190 is disposed in a cylindrical shape surrounding the gate insulating layer 170 in a region where the channel layer 130 is formed.

구체적으로, 이와 같이 게이트층(190)이 채널층(130)을 둘러싸는 구조를 게이트 올 어라운드 구조(Gate all around;GAA)라고 일컫는다. GAA구조를 갖는 형태에서, 나노(nano)사이즈의 채널층(130)은 게이트 전압이 가해지지 않는 경우에도 완전 공핍 상태(fully depletion)를 이룰 수 있어 노말리 오프(Normally off)특성을 가지므로 누설전류가 거의 없다는 장점이 있다. 또한 게이트 전압이 가해졌을 때에는, 나노 사이즈의 채널층(130)에 전류가 360도 방향 모두에서 누적(accumulation)될 수 있으므로, 같은 크기의 이차원적 구조에서보다 전류가 더 많이 흐를 수 있다는 장점이 있다. 이러한 점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 GAA구조는 소형화된 반도체 소자에 적합한 구조라고 할 수 있다. Specifically, the structure in which the gate layer 190 surrounds the channel layer 130 is referred to as a gate all around structure (GAA). In the form having the GAA structure, the nano-sized channel layer 130 can achieve fully depletion even when the gate voltage is not applied and has a normally off characteristic, There is an advantage that there is almost no current. In addition, when a gate voltage is applied, the current can be accumulated in the nano-sized channel layer 130 in all 360 degrees directions, so that the current can flow more than in a two-dimensional structure of the same size . In this respect, the GAA structure of the tunneling field-effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention is a structure suitable for a miniaturized semiconductor device.

게이트층(190)에 게이트 전극(210)을 통해 전계가 가해지면 소스층(110)과 채널층(130)사이의 에너지 밴드의 밴드갭이 얇아지게 되고 이를 얇아진 밴드갭을 통해 터널링 효과가 일어나게 된다.When an electric field is applied to the gate layer 190 through the gate electrode 210, the bandgap of the energy band between the source layer 110 and the channel layer 130 becomes thin, and the tunneling effect is caused through the thinned band gap .

게이트층(190)은 텅스텐(W), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au) 등의 금속 또는 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.The gate layer 190 may be formed of a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), titanium (Ti), aluminum (Al), nickel (Ni)

게이트 전극(210)은 게이트층(190)에 접하여 배치되며, 외부로부터 게이트층(190)에 전압이 입력될 수 있게 한다. 그리고 게이트 전극(210)은 게이트층(190)과 같은 물질로 구성될 수 있다. The gate electrode 210 is disposed adjacent to the gate layer 190 and allows voltage to be applied to the gate layer 190 from the outside. The gate electrode 210 may be made of the same material as the gate layer 190.

소스 전극(230)은 버퍼층(113)에 접하여 배치된다. 구체적으로, 소스 전극(230)은 제1 소스층(110)의 버퍼층(113) 상에 배치되어, 캐리어를 소스층(110)에 공급할 수 있다.The source electrode 230 is disposed in contact with the buffer layer 113. Specifically, the source electrode 230 may be disposed on the buffer layer 113 of the first source layer 110 to supply a carrier to the source layer 110.

드레인 전극(250)은 드레인층(150)에 접하여 배치된다. 구체적으로, 드레인 전극(250)은 소스 전극(230)으로부터 공급된 캐리어가 외부 소자로 이동되도록 외부 소자와 전기적으로 연결시키는 역할을 할 수 있다.The drain electrode 250 is disposed in contact with the drain layer 150. Specifically, the drain electrode 250 may serve to electrically connect the carrier supplied from the source electrode 230 to an external device so as to be transferred to the external device.

소스 전극(230) 및 드레인 전극(250)은 텅스텐(W), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 금(Au) 등의 금속으로 이루어질 수 있다.The source electrode 230 and the drain electrode 250 may be formed of a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), titanium (Ti), aluminum (Al), nickel (Ni), and gold (Au)

이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)를 구성하는 구성에 대해서 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 제조 단계를 설명한다.The tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention has been described above. The tunneling field effect transistor 100 according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described.

이하에서 설명할 각각의 층(layer)을 형성하는 방법은 MBE, ALD, MOCVD, PECVD, APCVD, LPCVD, UHCVD, PVD, 전자빔 방식, 저항 가열방식 등 다양한 방식에 의해 가능하다.The method of forming the respective layers to be described below can be performed by various methods such as MBE, ALD, MOCVD, PECVD, APCVD, LPCVD, UHCVD, PVD, electron beam method and resistance heating method.

도 3 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.FIGS. 3 to 12 are views illustrating a method of manufacturing the tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 소스물질층(111)을 마련한다. 여기서 소스물질층(111)은 다음 공정에서 식각되어 결과적으로 소스층(110)이 되므로 소스물질층(111)이라 명명한 것이다. Referring to FIG. 3, a source material layer 111 is first formed. Here, the source material layer 111 is etched in the next process, resulting in the source material layer 110, so that the source material layer 111 is named.

구체적으로 소스물질층(111)은 P+ 이온주입을 하여 형성된 P+ 타입 도핑된 실리콘으로 구성될 수 있으며, 보다 구체적으로 1020 atoms/cm-3 농도로 도핑된 것일 수 있다.Specifically, the source material layer 111 may be formed of P + type doped silicon formed by P + ion implantation, more specifically doped to a concentration of 10 20 atoms / cm -3 .

그 다음 공정으로 도 4를 참조하면, 소스물질층(111)을 기 설정된 형태로 패터닝하여 상기 나노와이어를 형성한다. 즉, 나노와이어(115)가 형성될 부분만을 남기고 소스물질층(111)을 식각한다. 식각은 IBE(Ion Beam Etching)방식에 의할 수 있다.Referring next to FIG. 4, the source material layer 111 is patterned into a predetermined shape to form the nanowire. That is, the source material layer 111 is etched leaving only the portion where the nanowire 115 is to be formed. The etching can be performed by an IBE (Ion Beam Etching) method.

구체적으로, 나노와이어(115)의 지름이 10nm인 원통형 구조가 되도록 패터닝 및 식각한다. 그리고, 나노와이어(115)의 길이가 20nm이상, 구체적으로는 70nm이상이 되도록 식각한다. 상기 식각을 통하여 결과적으로 도 4에 도시된 것과 같은 소스층(110)을 형성한다.Specifically, the nanowires 115 are patterned and etched to have a cylindrical structure with a diameter of 10 nm. Then, the nanowire 115 is etched to have a length of 20 nm or more, specifically, 70 nm or more. This etching results in the formation of a source layer 110 as shown in Fig.

위와 같은 식각(top-down)에 의하여 나노와이어(115)를 형성하는 방식에 의하면, bottom-up방식으로 나노와이어를 형성하는 방식처럼 공정 조건(압력 또는 온도)을 까다롭게 맞춰주지 않아도 비교적 쉽게 나노와이어(115)구조를 형성할 수 있다는 장점이 있다.According to the method of forming the nanowires 115 by the top-down as described above, it is relatively easy to form the nanowires without forming the process conditions (pressure or temperature) exactly like the method of forming the nanowires by the bottom- (115) structure can be formed.

그 다음 공정으로 도 5를 참조하면, 소스층(110) 상부에 채널물질층(131)을 형성한다. 여기서 채널물질층(131)은 이후의 식각 공정을 통해 채널층(130)이 되므로 채널물질층(131)이라 명명한 것이다.5, a channel material layer 131 is formed on top of the source layer 110. [ Here, the channel material layer 131 is referred to as a channel material layer 131 because it becomes a channel layer 130 through a subsequent etching process.

구체적으로 채널물질층(131)은 P- 타입 도핑된 실리콘으로 구성될 수 있으며, 보다 구체적으로 1016 atoms/cm-3 농도로 도핑된 것일 수 있다.Specifically, the channel material layer 131 may be made of P - type doped silicon, more specifically doped to a concentration of 10 16 atoms / cm 3 .

그 다음 공정으로 도 6를 참조하면, 채널물질층(131) 상부에 드레인물질층(151)을 형성한다. 여기서 드레인물질층(151)은 이후의 식각 공정을 통해 드레인층(150)이 되므로 드레인물질층(151)이라 명명한 것이다.6, a drain material layer 151 is formed on the channel material layer 131. [ Hereinafter, the drain material layer 151 is referred to as a drain material layer 151 since it is a drain layer 150 through a subsequent etching process.

구체적으로 드레인물질층(151)은 N+ 타입 도핑된 실리콘으로 구성될 수 있으며, 보다 구체적으로 1018 atoms/cm-3 농도로 도핑된 것일 수 있다.Specifically, the drain material layer 151 may be made of N + type doped silicon, and more specifically doped to a concentration of 10 18 atoms / cm -3 .

그 다음 공정으로 도 7을 참고하면, 채널물질층(131)과 드레인물질층(151)을 동시에 식각하여 채널층(130) 및 드레인층(150)을 형성한다.7, the channel layer 130 and the drain material layer 151 are etched at the same time to form a channel layer 130 and a drain layer 150. Referring to FIG.

구체적으로, 나노와이어(115)가 위치한 채널층(130) 영역의 두께(tepi)가 3nm이상 5nm이하가 되도록 원통형 구조로 패터닝 및 식각한다. 식각은 IBE(Ion Beam Etching)방식에 의할 수 있다.Specifically, the channel layer 130 is patterned and etched into a cylindrical structure such that the thickness t epi of the channel region 130 where the nanowires 115 are located is 3 nm or more and 5 nm or less. The etching can be performed by an IBE (Ion Beam Etching) method.

위와 같이 채널물질층(131)과 드레인물질층(151)을 동시에 식각하는 방식에 의하면, 채널층(130)과 드레인층(150)을 따로따로 형성할 때보다 공정이 단순화될 수 있다는 장점이 있다. According to the method of simultaneously etching the channel material layer 131 and the drain material layer 151 as described above, the process can be simplified compared to the case where the channel layer 130 and the drain layer 150 are formed separately .

그 다음 공정으로 도 8을 참고하면, 드레인층(150)을 기설정된 크기로 식각한다. 구체적으로 드레인층(150)의 식각은 IBE(Ion Beam Etching)방식에 의할 수 있다. Referring next to FIG. 8, the drain layer 150 is etched to a predetermined size. More specifically, the drain layer 150 may be etched using an IBE (Ion Beam Etching) method.

여기서 기설정된 크기란, 도 8에 도시된 것처럼 게이트층(190) 영역과 드레인층(150) 영역이 접하는 것을 최소화할 수 있게, 드레인층(150) 영역의 외각이 채널층(130) 영역 안쪽으로 들어오도록 설정한 크기이다.8A and 8B, the outer diameter of the region of the drain layer 150 is smaller than that of the region of the channel layer 130 so as to minimize the contact between the gate layer 190 and the drain layer 150, It is the size set to come in.

이처럼 드레인층(150)을 기설정된 크기로 식각함으로써, 채널층(130)과 드레인층(150) 접합부분에서 터널링 현상을 지양할 수 있고, 결과적으로 off상태에서 채널층(130)과 드레인층(150) 사이의 터널링 현상에 의한 전류의 흐름(누설전류)을 최소화하기 위함이다.By etching the drain layer 150 to a predetermined size, the tunneling phenomenon can be prevented at the junction between the channel layer 130 and the drain layer 150. As a result, in the off state, the channel layer 130 and the drain layer (Leakage current) due to the tunneling phenomenon between the source and drain electrodes 150 and 150.

그 다음 공정으로, 도 9를 참고하면, 버퍼층(113)의 상부에 배치되고, 채널층(130)의 옆면을 둘러싸며 배치된 게이트 절연층(170)을 형성한다.Referring to FIG. 9, a gate insulating layer 170 is disposed on the buffer layer 113 and surrounds the side surface of the channel layer 130.

게이트 절연층(170)은 게이트층(190)과 채널층(130) 사이를 절연시키며, 산화 규소(SiO2)로 구성될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 산화규소를 절연물질로 이용하였지만, 구현시에는 다른 옥사이드를 이용할 수도 있다.The gate insulating layer 170 isolates the gate layer 190 from the channel layer 130 and may be formed of silicon oxide (SiO 2 ). On the other hand, although silicon oxide is used as an insulating material in this embodiment, other oxides may be used in the implementation.

구체적으로, 도 9를 참조하면, 게이트 절연층(170)을 원기둥 형태의 채널층(130) 및 드레인층(150)을 360도 둘러싸면서 버퍼층(113)의 윗면을 덮도록 증착한다.9, the gate insulating layer 170 is deposited to cover the upper surface of the buffer layer 113 while surrounding the channel layer 130 and the drain layer 150 in a cylindrical shape at 360 degrees.

그 다음 공정으로, 도 10을 참고하면, 게이트 절연층(170)이 채널층(130)을 얇게 감싸는 형태가 되도록 게이트 절연층(170)을 식각한다. 구체적으로 게이트 절연층(170)의 식각은 IBE(Ion Beam Etching)방식에 의할 수 있다.10, the gate insulating layer 170 is etched so that the gate insulating layer 170 is shaped to thinly surround the channel layer 130. In this case, More specifically, the gate insulating layer 170 may be etched by an IBE (Ion Beam Etching) method.

게이트 절연층(170)을 도 10에 도시된 바와 같이 식각하는 이유는, 게이트 전압이 채널층(130)에 적절하게 가해질 수 있게 하기 위함이다. 동시에, 채널층(130)을 감싸는 게이트 절연층(170)의 두께는 게이트층(190)과 채널층(130) 사이의 누설전류를 막을 수 있을 정도로 충분히 두껍게 형성되어야 한다.The reason why the gate insulating layer 170 is etched as shown in FIG. 10 is to allow the gate voltage to be appropriately applied to the channel layer 130. At the same time, the thickness of the gate insulating layer 170 surrounding the channel layer 130 should be sufficiently thick to prevent leakage current between the gate layer 190 and the channel layer 130.

추가적으로, CMP(Chemical mechanical polishing)공정을 통해, 도 10에 도시된 바와 같이, 드레인층(150)의 윗면을 외부로 노출시킨다. 이는 드레인층(150)과 드레인 전극(250)을 전기적으로 접합시키기 위함이다.In addition, the upper surface of the drain layer 150 is exposed to the outside through a chemical mechanical polishing (CMP) process, as shown in FIG. This is for electrically joining the drain layer 150 and the drain electrode 250.

그 다음 공정으로, 도 11을 참고하면, 나노와이어(115)에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 게이트 절연층(170)을 둘러싸며 배치된 게이트층(190)을 형성한다. Referring to FIG. 11, a gate layer 190 is formed in a direction perpendicular to the nanowires 115 to surround the gate insulating layer 170.

게이트층(190)은 폴리실리콘으로 구성할 수 있다. 구체적으로, 게이트 절연층(170)을 360도 둘러싸는 형태(GAA 구조)로 게이트층(190)을 형성한다.The gate layer 190 may be comprised of polysilicon. Specifically, the gate layer 190 is formed in a form (GAA structure) in which the gate insulating layer 170 is surrounded by 360 degrees.

그 다음 공정으로, 게이트층(190)에 접하여 배치된 게이트 전극(210), 버퍼층(113)에 접하여 배치된 소스 전극(230) 및 드레인층(150)에 접하여 배치된 드레인 전극(250)을 금속증착방식으로 형성하여 도 12에 도시된 바와 같이 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)를 형성할 수 있다.A gate electrode 210 disposed in contact with the gate layer 190, a source electrode 230 disposed in contact with the buffer layer 113, and a drain electrode 250 disposed in contact with the drain layer 150 are formed as a metal The tunneling field effect transistor 100 may be formed as shown in FIG.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 tepi길이 변화에 따른 전류-전압 곡선을 나타낸 것이다.FIG. 13 shows a current-voltage curve according to a change in the t epi length of the tunneling field-effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 게이트 길이 60nm 급의 종래의 planar 구조 터널링 전계 효과 트랜지스터의 전류-전압 곡선(SS=60[mV/dec])을 함께 도시하여 비교기준으로 삼았다.Specifically, a current-voltage curve (SS = 60 [mV / dec]) of a conventional planar structure tunneling field effect transistor with a gate length of 60 nm was shown together and used as a comparison standard.

도 13에 도시된 바와 같이, tepi의 길이가 감소함에 따라 작동 전류(on-current)가 상승됨을 볼 수 있고, 문턱 전압의 상승으로 인한 SS(subthreshold swing)의 향상이 이루어짐을 볼 수 있다. As shown in FIG. 13, it can be seen that the operating current (on-current) is increased as the length of t epi decreases, and the SS (subthreshold swing) is improved due to the increase of the threshold voltage.

결과적으로, 공정 가능성 측면을 고려하였을 때, 적절한 tepi 값으로, 3-5nm를 선택할 수 있을 것이다.As a result, when considering the possibility of side step, the appropriate t epi As a value, you will be able to select 3-5 nm.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 Hsource 길이 변화에 따른 전류-전압 곡선을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 14에선, 도 13에서 최적의 조건으로 도출된 3nm tepi 조건에서 Hsource의 변화에 따른 전류-전압곡선을 나타낸 것이다. FIG. 14 shows a current-voltage curve according to the H source length change of the tunneling field effect transistor 100 according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 14 shows the current-voltage curve according to the change of H source in the condition of 3 nm t epi derived under the optimal condition in FIG.

Hsource의 증가는 터널링이 발생하는 영역 즉, 채널층(130)과 소스층(110)이 접하는 영역의 증가와 직접적인 관련이 있기 때문에, 도 14에서와 같이 Hsource의 증가에 비례하여 전류 값이 증가하는 것을 볼 수 있다. 즉, 본 발명인 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 구현시, 소스층(110)의 나노와이어(115)의 길이를 최대한 길게 하는 것이 전류량 증가에 적합하다는 것을 알 수 있다.Since the increase of the H source is directly related to the increase of the region where the tunneling occurs, that is, the region where the channel layer 130 and the source layer 110 are in contact with each other, the current value is proportional to the increase of the H source as shown in FIG. As shown in Fig. In other words, it is understood that, in the implementation of the tunneling field-effect transistor 100 of the present invention, the length of the nanowire 115 of the source layer 110 is made as long as possible to increase the amount of current.

100:터널링 전계 효과 트랜지스터 110:소스층
130:채널층 150:드레인층
170:게이트 절연층 190:게이트층
100: tunneling field effect transistor 110: source layer
130: channel layer 150: drain layer
170: gate insulating layer 190: gate layer

Claims (13)

터널링 전계 효과 트랜지스터에 있어서,
버퍼층 및 상기 버퍼층 상부에 수직하게 배치된 나노와이어로 이루어진 소스층;
상기 나노와이어의 윗면과 옆면을 둘러싸며 배치된 채널층;
상기 채널층의 윗면의 기설정된 영역에 배치된 드레인층;
상기 버퍼층의 상부에 배치되고, 상기 채널층의 옆면을 둘러싸며 배치된 게이트 절연층;
상기 나노와이어에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 상기 게이트 절연층을 둘러싸며 배치된 게이트층;을 포함하는 터널링 전계 효과 트랜지스터.
In a tunneling field effect transistor,
A source layer comprising a buffer layer and a nanowire disposed vertically above the buffer layer;
A channel layer surrounding the top and side surfaces of the nanowire;
A drain layer disposed in a predetermined region of the upper surface of the channel layer;
A gate insulating layer disposed on the buffer layer and surrounding the side surface of the channel layer;
And a gate layer formed in a direction orthogonal to the nanowires and surrounding the gate insulating layer.
제1항에 있어서,
상기 나노와이어, 상기 채널층, 상기 게이트 절연층 및 상기 게이트층 중 적어도 하나는 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the nanowire, the channel layer, the gate insulating layer, and the gate layer is a cylindrical structure.
제1항에 있어서,
상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑되며,
상기 소스층과 상기 채널층이 접하는 면에서 터널링 현상이 일어나는 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터.
The method according to claim 1,
The source layer, the channel layer, and the drain layer are doped with P + , P -, and N + type, respectively,
Wherein a tunneling phenomenon occurs on a surface where the source layer and the channel layer are in contact with each other.
제3항에 있어서,
상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑된 실리콘인 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터.
The method of claim 3,
Wherein the source layer, the channel layer, and the drain layer are silicon doped with P + , P -, and N + type, respectively.
제1항에 있어서,
상기 채널층은,
상기 나노와이어의 옆면을 3nm 이상 5nm 이하의 두께로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터.
The method according to claim 1,
Wherein the channel layer comprises:
And a side surface of the nanowire is surrounded with a thickness of 3 nm or more and 5 nm or less.
터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법에 있어서,
버퍼층 및 상기 버퍼층 상부에 수직하게 배치된 나노와이어로 이루어진 소스층을 형성하는 단계;
상기 소스층 상부에 채널물질층을 형성하는 단계;
상기 채널물질층 상부에 드레인물질층을 형성하는 단계;
상기 채널물질층과 상기 드레인물질층을 식각하여 상기 나노와이어의 윗면과 옆면을 둘러싸는 채널층 및 상기 채널층의 윗면의 기 설정된 영역에 배치되는 드레인층을 형성하는 단계;
상기 채널 층의 옆면을 둘러싸는 게이트 절연층 및 게이트층을 형성하는 단계;를 포함하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
A method of manufacturing a tunneling field effect transistor,
Forming a source layer of a buffer layer and a nanowire vertically disposed on the buffer layer;
Forming a channel material layer over the source layer;
Forming a layer of drain material over the channel material layer;
Etching the channel material layer and the drain material layer to form a channel layer surrounding the top and side surfaces of the nanowire and a drain layer disposed in a predetermined region of the top surface of the channel layer;
And forming a gate insulating layer and a gate layer surrounding the side surface of the channel layer.
제6항에 있어서,
상기 게이트 절연층 및 게이트층을 형성하는 단계는,
상기 채널층의 윗면에 형성된 상기 드레인층을 기설정된 크기로 식각하는 단계;
상기 버퍼층의 상부에 배치되고, 상기 채널층의 옆면을 둘러싸는 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계;
상기 나노와이어에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 상기 게이트 절연층을 둘러싸는 게이트층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein forming the gate insulating layer and the gate layer comprises:
Etching the drain layer formed on the upper surface of the channel layer to a predetermined size;
Forming a gate insulating layer disposed on the buffer layer and surrounding a side surface of the channel layer;
And forming a gate layer in a direction perpendicular to the nanowires to surround the gate insulating layer. ≪ Desc / Clms Page number 21 >
제7항에 있어서,
상기 게이트층에 접하는 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 버퍼층에 접하는 소스 전극을 형성하는 단계; 및
상기 드레인층에 접하여 배치된 드레인 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Forming a gate electrode in contact with the gate layer;
Forming a source electrode in contact with the buffer layer; And
And forming a drain electrode in contact with the drain layer. ≪ Desc / Clms Page number 21 >
제6항에 있어서,
상기 소스층을 형성하는 단계는,
소스물질층을 마련하는 단계; 및
상기 소스 물질층을 기 설정된 형태로 패터닝하여 상기 나노와이어를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein forming the source layer comprises:
Providing a source material layer; And
And patterning the source material layer in a predetermined pattern to form the nanowire. ≪ Desc / Clms Page number 21 >
제6항에 있어서,
상기 나노와이어, 상기 채널층, 상기 게이트 절연층 및 상기 게이트층 중 적어도 하나는 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein at least one of the nanowire, the channel layer, the gate insulating layer, and the gate layer is a cylindrical structure.
제6항에 있어서,
상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑되며,
상기 소스층과 상기 채널층이 접하는 면에서 터널링 현상이 일어나는 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 6,
The source layer, the channel layer, and the drain layer are doped with P + , P -, and N + type, respectively,
Wherein a tunneling phenomenon occurs on a surface where the source layer and the channel layer are in contact with each other.
제11항에 있어서,
상기 소스층, 상기 채널층, 및 상기 드레인층이 각각 P+,P- 및 N+ 타입으로 도핑된 실리콘인 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the source layer, the channel layer, and the drain layer are silicon doped with P + , P -, and N + type, respectively.
제6항에 있어서,
상기 채널층은,
상기 나노와이어의 옆면을 3nm 이상 5nm이하의 두께로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조방법.

The method according to claim 6,
Wherein the channel layer comprises:
Wherein the side surface of the nanowire is surrounded with a thickness of 3 nm or more and 5 nm or less.

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