KR100442815B1 - Single electron transistor formed by porous silicon and fabricating method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A single electron transistor and a fabricating method thereof are provided to improve reproducibility and homogeneity of a size of an island by using porous silicon as the island of the single electron transistor. CONSTITUTION: A porous silicon layer(40) including apertures having diameters less than 5nm is formed on a substrate(10). A source(20) and a drain(30) are formed on both sides of the porous silicon layer by using a metal. An insulating layer(50) is formed on the porous silicon layer by using an oxide. A gate(60) is formed on the insulating layer. The substrate is formed with an SOI substrate. A thickness of the porous layer is less than 10nm.

Description

기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터 및 그 제조 방법Single-electron transistor using porous silicon and manufacturing method thereof

본 발명은 실리콘을 전기화학적으로 부식시켜 얻은 수십나노미터 크기의 기공 실리콘(porous silicon)을 응용하여 제조한 단일전자 트랜지스터(single electron transistor) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single electron transistor prepared by applying porous silicon of tens of nanometers size obtained by electrochemically corroding silicon and a method of manufacturing the same.

도 1a 및 도 1b는 종래의 단일 전자 트랜지스터들의 개략적 수직 단면도이다. 종래의 단일 전자 트랜지스터는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(1) 상에 소스(source)(2)와 드레인(drain)(3) 사이에 2개의 터널 장벽(tunnel barrier)(5)을 만들어 아일런드(island)(4)를 형성시킨 구조이거나, 혹은 도 1b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(11a) 상에 SiO2절연막(11b)를 형성한 SOI 기판(11) 상면에 소스(12)와 드레인(13)을 형성한 후, 유전체(15) 속에 금속이나 반도체를 믈리적(예, PVD) 혹은 화학적(예, CVD) 증착을 통해 나노미터(nm) 크기인 알갱이(granular) 모양의 아일런드(14)를 형성시킨 구조이다.1A and 1B are schematic vertical cross-sectional views of a conventional single electronic transistor. A conventional single electron transistor has two tunnel barriers 5 between a source 2 and a drain 3 on a silicon substrate 1, as shown in FIG. 1A. Or an island 4 formed thereon, or as shown in FIG. 1B, a source (on the top surface of the SOI substrate 11 having the SiO 2 insulating film 11b formed on the silicon substrate 11a). 12) and the drain 13, and then granular in nanometer size (nm) by metallization (e.g. PVD) or chemical (e.g. CVD) deposition in the dielectric 15. This is a structure in which the island 14 is formed.

그러나, 참고 문헌 T.Wada etal Jpn.J.Appl.Phys 34,12B(1995)6961에 따르면, 도 1a에 도시된 바와 같은 단일 전자 트랜지스터의 경우 아일런드(15)의 크기를 나노미터 크기로 균일하게 제어하는 것이 매우 어렵다. 특히, K.Matsumoto et al Appl.Phys.Lett 68(1996)34에 따르면, SPM(scanning probe microscopy)을 응용할 경우 터널 장벽이 공기중에서 열화되기 때문에 단일 전자 트랜지스터의 작동 재현성이 전혀없다. 그리고 참고문헌 W.Chen etal Appl.Phys.Lett 66(1995)3383 및 A.Dutta etal Jpn.J.Appl.Phys 36,6B(1997)4038에 의하면, 도 1b에 도시된 바와 같은 단일 전자 트랜지스터의 경우, 아일런드(14)의 숫자를 결정하는 소스(12)와 드레인(13) 사이의 거리를 재현성 있게 제어하기도 어렵고 공정 자체도 복잡하여 제조상 어려움이 따른다. 따라서 재현성있는 상온 작동 단일 전자 트랜지스터를 구현하기 위해서는 공정이 간단하며 아일런드의 크기를 나노미터 크기로 쉽게 제어할 수 있는 새로운 구조 및 제조 방법이 요구된다.However, according to reference T. Wada et al Jpn. J. Appl. Phys 34,12B (1995) 6961, the size of the island 15 is uniform to nanometer size for a single electronic transistor as shown in FIG. Is very difficult to control. In particular, according to K. Matsumoto et al Appl. Phys. Lett 68 (1996) 34, when scanning probe microscopy (SPM) is applied, the tunnel barrier is degraded in air, so there is no operational reproducibility of a single electron transistor. And according to references W. Chen et al Appl. Phys. Lett 66 (1995) 3383 and A. Dutta etal Jpn. J. Appl. Phys 36,6B (1997) 4038, the use of a single electronic transistor as shown in FIG. In this case, it is difficult to reproducibly control the distance between the source 12 and the drain 13 determining the number of islands 14 and the manufacturing process is complicated because the process itself is complicated. Thus, implementing reproducible, room temperature operated single-electron transistors requires a simple process and a new structure and fabrication method that can easily control the size of the island to nanometers.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 상온에서 작동되며 차세대 초고집적(1Tb) 메모리 및 로직에 응용할 수 있는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above problems, and an object thereof is to provide a single-electron transistor using pore silicon and a method of manufacturing the same, which are operated at room temperature and can be applied to next generation ultra high density (1Tb) memory and logic.

도 1a 및 도 1b는 종래의 단일 전자 트랜지스터들의 개략적 수직 단면도,1A and 1B are schematic vertical cross-sectional views of a conventional single electron transistor,

도 2는 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 수직 단면도,2 is a vertical cross-sectional view of a single electron transistor using pore silicon according to the present invention;

도 3a 및 도 3b는 도 2의 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 단계별 공정 후의 수직 단면도,3A and 3B are vertical cross-sectional views after a step-by-step process of manufacturing a single electron transistor using the pore silicon of FIG.

도 4a 내지 도 4c는 도 2의 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 또 다른 제조 단계별 공정 후의 수직 단면도,4A to 4C are vertical cross-sectional views after another step-by-step process of manufacturing a single electron transistor using the pore silicon of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 또 다른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 수직 단면도,5 is a vertical cross-sectional view of a single electron transistor using another pore silicon according to the present invention;

도 6a 내지 도 6c는 도 5의 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 단계별 공정 후의 수직 단면도,6a to 6c are vertical cross-sectional views after the step-by-step process of manufacturing a single electron transistor using the pore silicon of FIG.

그리고 도 7a 내지 도 7c는 도 5의 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 또 다른 제조 단계별 공정 후의 수직 단면도이다.7A to 7C are vertical cross-sectional views after another manufacturing step process of the single-electron transistor using the pore silicon of FIG. 5.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1. 실리콘 기판 2. 소스(source)1. Silicon Substrate 2. Source

3. 드레인(drain) 4. 아일런드(island)3. drain 4. island

5. 터널 장벽(tunnel barrier)5. Tunnel barrier

11a. 실리콘 기판 11b. SiO2절연막11a. Silicon substrate 11b. SiO 2 insulating film

11. SOI 기판 12. 소스(12)11. SOI Substrate 12. Source 12

13. 드레인 14. 아일런드13. Drain 14. Island

15. 유전체.15. Dielectric.

10. SOI 기판 20. 소스10. SOI substrate 20. Source

30. 드레인 40. 기공 실리콘층30. Drain 40. Pore Silicon Layer

41. 기공 42. 실리콘41.Porosity 42.Silicone

50. 절연층 60. 게이트50. Insulation layer 60. Gate

100. SOI 기판 200. 소스100. SOI substrate 200. Source

300. 드레인 400. 기공 실리콘층300. Drain 400. Pore Silicon Layer

410. 기공 420. 실리콘410. Pore 420. Silicon

500. 절연층 600. 게이트500. Insulation Layer 600. Gate

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터는, 기판; 상기 기판 상에 채널로서 직경 5 nm 이하의 기공들이 형성된 기공 실리콘층; 상기 기공 실리콘층의 양쪽에 금속으로 형성된 소스 및 드레인; 상기 기공 실리콘층의 상부에는 산화물로된 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 게이트;를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a single electron transistor using pore silicon according to the present invention includes a substrate; A pore silicon layer in which pores having a diameter of 5 nm or less are formed as a channel on the substrate; A source and a drain formed of metal on both sides of the pore silicon layer; An insulating layer made of an oxide on top of the pore silicon layer; And a gate formed on the insulating layer.

본 발명에 있어서, 상기 기공 실리콘층의 두께는 10nm 이하인 것이 바람직하다.In the present invention, the thickness of the pore silicon layer is preferably 10 nm or less.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법은, (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 이하인 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계; (나) 상기 기공 실리콘층의 일부 영역들을 일정 간격으로 식각하여 소스 및 드레인 영역을 확보한 후 그 자리에 금속을 증착하여 100nm 두께 이하의 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 및 (다) 상기 소스 및 드레인 사이의 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the method of manufacturing a single-electron transistor using the porous silicon according to the present invention, (A) the silicon layer by immersing the SOI substrate having a thickness of 10 nm or less in HF-based solution Electrochemically corroding to form a porous silicon layer having pores having a diameter of 5 nm or less; (B) etching portions of the pore silicon layer at regular intervals to secure source and drain regions, and then depositing metal in place to form sources and drains having a thickness of 100 nm or less; And (c) depositing silicon dioxide having a thickness of 10 nm or less by chemical vapor deposition on the pore silicon layer between the source and the drain, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon. do.

본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계에서 상기 금속은 물리적 혹은 화학적 기상 증착법을 사용하여 증착하는 것이 바람직하며, 상기 (나) 및 (다) 단계에서 상기 소스, 드레인 및 게이트는 선택적 식각법 혹은 리프트 오프 공정을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (b), the metal is preferably deposited using physical or chemical vapor deposition. In the step (b) and (c), the source, drain, and gate may be selectively etched or lifted. It is preferable to form using an off process.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 또 다른 제조 방법은, (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 인 SOI 기판에서 상기 실리콘층을 선택적으로 식각하여 소스 및 드레인이 형성될 부분을 노출시키고, 상기 노출된 영역에 금속을 두께 100nm 이하로 증착하여 소스 및 드레인을 형성하는 단계; (나) 상기 소스 및 드레인 상에 레지스트틀 형성하여 실리콘층 만을 노출시킨 다음 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 노출된 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계; 및 (다) 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another method of manufacturing a single-electron transistor using pore silicon according to the present invention to achieve the above object, (A) by selectively etching the silicon layer on an SOI substrate having a thickness of 10 nm silicon layer Exposing portions to be formed with sources and drains, and depositing a metal having a thickness of 100 nm or less on the exposed regions to form sources and drains; (B) forming a resist on the source and drain to expose only the silicon layer, and then immersing the SOI substrate in an HF-based solution to electrochemically corrode the exposed silicon layer to form pores of less than 5 nm in diameter. Forming a; And (c) depositing silicon dioxide having a thickness of 10 nm or less on the pore silicon layer by chemical vapor deposition, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 금속은 물리적 혹은 화학적 기상 증착법을 사용하여 증착하는 것이 바람직하며, 상기 (가) 및 (다) 단계에서 상기 소스, 드레인 및 게이트는 선택적 식각법 혹은 리프트 오프 공정을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (a), the metal is preferably deposited using physical or chemical vapor deposition. In the steps (a) and (c), the source, drain, and gate may be selectively etched or lifted. It is preferable to form using an off process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터는, 기판; 상기 기판 상에 채널로서 직경 5 nm 이하의 기공들이 형성된 기공 실리콘층; 상기 기공 실리콘층의 양쪽에 소정 농도 이상의 불순물이 포함된 실리콘으로 형성된 소스 및 드레인; 상기 기공 실리콘층의 상부에는 산화물로된 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 게이트;를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a single electron transistor using another pore silicon according to the present invention includes a substrate; A pore silicon layer in which pores having a diameter of 5 nm or less are formed as a channel on the substrate; A source and a drain formed of silicon containing impurities having a predetermined concentration or higher on both sides of the pore silicon layer; An insulating layer made of an oxide on top of the pore silicon layer; And a gate formed on the insulating layer.

본 발명에 있어서, 상기 기공 실리콘층의 두께는 10nm 이하이고, 상기 소스 및 드레인에는 농도 1020/cm3이하의 불순물이 포함되어 상기 소스 및 드레인은 n+혹은 p+형으로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the pore silicon layer has a thickness of 10 nm or less, and the source and drain preferably contain impurities having a concentration of 10 20 / cm 3 or less, and the source and drain are preferably formed in n + or p + type.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법은, (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 이하인 SOI 기판 상에 일정한 간격으로 레지스트 패턴을 형성한 다음 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 실리콘층의 노출된 부분을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계; (나) 상기 레지스트 패턴을 제거하고 상기 기공 실리콘층 상면에만 레지스트 패턴을 형성하여 나머지 상기 실리콘층 일부 영역들은 노출시키고, 상기 노출된 실리콘층 상에 불순물을 소정 농도 이상 포함시켜 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 및 (다) 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 절연층을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a single-electron transistor using another porous silicon according to the present invention, (A) forming a resist pattern at regular intervals on an SOI substrate having a thickness of 10 nm or less of the silicon layer. Then immersing the SOI substrate in an HF-based solution to electrochemically corrode the exposed portion of the silicon layer to form a pore silicon layer having pores less than or equal to 5 nm in diameter; (B) removing the resist pattern and forming a resist pattern only on the top surface of the porous silicon layer to expose the remaining portions of the silicon layer, and to include a source or a drain by including impurities at a predetermined concentration on the exposed silicon layer; step; And (c) depositing an insulating layer having a thickness of 10 nm or less on the pore silicon layer by chemical vapor deposition, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon.

본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계에서 상기 불순물을 이온 주입법 혹은 도핑 공정을 통하여 상기 실리콘 층에 1020/cm3이하의 농도로 포함시키고, 상기 (다) 단계에서 상기 기공 실리콘층의 크기는 SiO2형성 공정을 통해 조절하며, 상기 절연층은 이산화 실리콘을 10nm 이하의 두께로 증착하여 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (b), the impurity is included in the silicon layer at a concentration of 10 20 / cm 3 or less through an ion implantation method or a doping process, and in the step ( c ), the size of the pore silicon layer is The SiO 2 is controlled through a forming process, and the insulating layer is preferably formed by depositing silicon dioxide with a thickness of 10 nm or less.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 또 다른 제조 방법은, (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 인 SOI 기판에서 상기 실리콘층에 선택적으로 불순물을 포함시켜 소스 및 드레인을 형성하는 단계; (나) 상기 소스 및 드레인 상에 레지스트를 선택적으로 형성하여 상기 소스 및 드레인 사이의 실리콘층 만을 노출시킨 다음 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 노출된 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계; 및 (다) 상기 기공 실리콘층 상에 두께 100 nm 이하의 절연층을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another method of manufacturing a single-electron transistor using another porous silicon according to the present invention in order to achieve the above object, (A) selectively to the silicon layer in the SOI substrate having a thickness of 10 nm silicon layer; Including impurities to form a source and a drain; (B) selectively forming a resist on the source and drain to expose only the silicon layer between the source and drain, and then immersing the SOI substrate in an HF-based solution to electrochemically corrode the exposed silicon layer to a diameter of 5 nm. Forming a porous silicon layer having the following pores; And (c) depositing an insulating layer having a thickness of 100 nm or less on the pore silicon layer by chemical vapor deposition, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 불순물을 상기 실리콘층에 이온 주입법 혹은 도핑 공정을 통하여 1020/cm3이하의 농도로 포함시키고, 상기 (다) 단계에서 상기 기공 실리콘층의 크기는 SiO2형성 공정을 통해 조절하며, 상기 절연층은 이산화 실리콘을 10nm 이하의 두께로 증착하여 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (a), the impurity is included in the silicon layer at a concentration of 10 20 / cm 3 or less through an ion implantation method or a doping process, and in the step ( c ) the size of the pore silicon layer is The SiO 2 is controlled through a forming process, and the insulating layer is preferably formed by depositing silicon dioxide with a thickness of 10 nm or less.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 단일전자 트랜지스터 및 그 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a single electron transistor and a method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 수직 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터는, SOI 기판(10) 상에 채널로서 직경 5 nm 이하의 기공(41)들이 형성된 기공 실리콘(40)층이 구비되고, 이들 기공 실리콘층(40)의 양쪽에 금속을 증착하여 형성된 소스(20) 및 드레인(30)이 구비되며, 기공 실리콘층(40)의 상부에는 산화물로된 절연층(50) 및 게이트(60)가 순차로 적층된 구조를 갖는다. 여기서, 채널로서의 기공 실리콘층(40)의 기공(41)들 사이의 실리콘(42)은 아일런드로 작용하며, 기공 실리콘층(40)의 두께는 10 nm 이하이다.2 is a vertical cross-sectional view of a single electron transistor using pore silicon according to the present invention. As shown, the single-electron transistor using pore silicon according to the present invention is provided with a pore silicon 40 layer having pores 41 having a diameter of 5 nm or less as a channel on the SOI substrate 10, and these pores. A source 20 and a drain 30 formed by depositing metal on both sides of the silicon layer 40 are provided, and the insulating layer 50 and the gate 60 made of oxide are sequentially formed on the pore silicon layer 40. It has a laminated structure. Here, the silicon 42 between the pores 41 of the pore silicon layer 40 as a channel acts as an island, and the thickness of the pore silicon layer 40 is 10 nm or less.

이와 같은 구조의 단일전자 트랜지스터의 제조방법에는 다음 두 가지 방법이 있다.There are two methods for manufacturing a single electron transistor having such a structure.

첫째 방법은 먼저 채널용 기공 실리콘층을 먼저 형성한 다음 금속으로 소스 및 드레인을 형성하는 방법이다.The first method is to first form a pore silicon layer for a channel, and then to form a source and a drain with a metal.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 실리콘층(10a)의 두께가 10 nm 이하인 SOI 기판(10)을 HF-based 용액 내에서 전기 화학적으로 부식시켜 기공 실리콘층(40')을 형성한다. 이 때 기공 실리콘층(40')에서 기공들의 직경은 5 nm 이하로 형성한다. 여기서, 전기화학적 부식이란 단순하게 HF-based 용액 내에서 전압을 가하지 않고 담금질하여 부식시키는 방법까지 포함된다.First, as shown in FIG. 3A, the SOI substrate 10 having a thickness of 10 nm or less is electrochemically corroded in an HF-based solution to form a porous silicon layer 40 ′. At this time, the pore diameter of the pore silicon layer 40 'is formed to 5 nm or less. Here, the electrochemical corrosion simply includes a method of quenching by quenching without applying a voltage in the HF-based solution.

다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 식각 공정을 통하여 소스 및 드레인 영역을 확보한 후 그 자리에 금속을 증착하여 100nm 두께 이하의 소스(20) 및 드레인(30)을 형성한다. 이 경우 금속 증착은 물리적 혹은 화학적 기상 증착(PVD or CVD)법을 택한다. 물론 도금법으로 금속층을 형성하여 소스 및 드레인을 형성하여도 무방하다. 이 경우 아일런드와 아일런드 사이에는 잘록하게 형성된 부분(constriction)이 있다. 이 잘록한 부분(constriction)이 양자역학적 크기 효과로 인하여 터널 장벽(tunnel barrier)으로 작동되며 기공 실리콘층(40)의 크기(두께 및 직경)는 산화로에서 이산화 실리콘(SiO2) 형성을 통해 자유자제로 조절 가능하다.Next, as shown in FIG. 3B, the source and drain regions are secured through an etching process, and metal is deposited therein to form a source 20 and a drain 30 having a thickness of 100 nm or less. In this case, metal deposition uses physical or chemical vapor deposition (PVD or CVD). Of course, a metal layer may be formed by a plating method to form a source and a drain. In this case, there is a constriction between the island and the island. This constriction acts as a tunnel barrier due to quantum mechanical size effects and the size (thickness and diameter) of the pore silicon layer 40 is freely controlled through the formation of silicon dioxide (SiO 2 ) in the furnace. Adjustable with

다음에, 기공 실리콘층(40) 상에 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘(50)을 물리적 혹은 화학적 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 식각 혹은 리프트-오프(lift off) 공정을 통해 두께 100nm 이하의 게이트(60)를 형성하여 소자를 완성한다. 이 경우 금속증착법은 소스 및 드레인 형성시의 증착법과 동일하다.Next, silicon dioxide 50 having a thickness of 10 nm or less is deposited on the pore silicon layer 40 by physical or chemical vapor deposition, and a gate having a thickness of 100 nm or less is formed thereon through an etching or lift-off process. 60 is formed to complete an element. In this case, the metal deposition method is the same as the deposition method for forming the source and the drain.

두 번째 방법은 먼저 금속으로 소스 및 드레인을 형성한 다음 채널용 기공 실리콘층을 형성하는 방법이다.The second method is to first form a source and a drain from a metal, and then form a pore silicon layer for the channel.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같은 실리콘층(40') 두께가 10 nm 인 SOI 기판(10')을 선택적으로 식각하여, 도 4b에 도시된 바와 같이, 소스 및 드레인이 형성될 부분을 노출시킨다.First, the SOI substrate 10 'having a thickness of 10 nm of the silicon layer 40' as shown in FIG. 4A is selectively etched to expose the portion where the source and drain will be formed, as shown in FIG. 4B. .

다음에, 도 4c에 도시된 바와 같이, 금속증착을 통해 두께 100nm 이하의 소스(20) 및 드레인(30)을 형성한다. 물론, 금속층은 물리적 혹은 화학기상 증착(PVD or CVD)법에 의해 증착되며, 도금법으로 형성되기도 한다.Next, as illustrated in FIG. 4C, a source 20 and a drain 30 having a thickness of 100 nm or less are formed through metal deposition. Of course, the metal layer is deposited by physical or chemical vapor deposition (PVD or CVD) method, it is also formed by the plating method.

다음에, 채널용으로 남겨진 실리콘층(40')을 HF-based 용액에서 전기화학적으로 부식시켜 기공 실리콘층(40)을 형성한다. 여기서 전기화학적 부식이란 단순하게 HF-based 용액에서 전압을 가하지않고 담금질을 통해 부식 시키는법 까지 포함된다.Next, the silicon layer 40 ′ left for the channel is electrochemically corroded in an HF-based solution to form the porous silicon layer 40. Electrochemical corrosion here simply involves quenching in HF-based solutions without quenching.

다음에, 앞서와 마찬가지로 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘층(50)을 물리적 혹은 화학적 증착법을 통해 형성한 후 그위에 식각 혹은 리프트오프 공정을 통해 두께 100 nm 이하의 게이트(60)를 형성하여 소자를 완성한다. 이경우 금속증착법은 소스및 드레인 형성시의 증착법과 동일한 방법을 사용한다.Next, as described above, the silicon dioxide layer 50 having a thickness of 10 nm or less is formed through physical or chemical vapor deposition, and then the gate 60 having a thickness of 100 nm or less is formed thereon through an etching or liftoff process. Complete In this case, the metal deposition method uses the same method as the deposition method for forming the source and the drain.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 또 다른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 수직단면도이다. 도시된 바와같이, 이 실시예는, SOI 기판(100) 상에 채널로서 직경 5 nm 이하의 기공(410)들이 형성된 기공 실리콘(400)층이 구비되고, 이들 기공 실리콘층(400)의 양쪽에 n+형 혹은 p+형 불순물이 도핑된 소스(200) 및 드레인(300)이 구비되며, 기공 실리콘층(40)의 상부에는 산화물로된 절연층(500) 및 게이트(600)가 순차로 적층된 구조를 갖는다. 여기서, 채널로서의 기공 실리콘층(400)의 기공(410)들 사이의 실리콘(420)은 아일런드로 작용하며, 기공 실리콘층(400)의 두께는 10 nm 이하이다.On the other hand, Figure 5 is a vertical cross-sectional view of a single electron transistor using another pore silicon in accordance with the present invention. As shown, this embodiment is provided with a layer of pore silicon 400 having pores 410 with a diameter of 5 nm or less as a channel on the SOI substrate 100, on both sides of these pore silicon layers 400. A source 200 and a drain 300 doped with n + or p + type impurities are provided, and the insulating layer 500 and the gate 600 made of oxide are sequentially stacked on the pore silicon layer 40. Has a structure. Here, the silicon 420 between the pores 410 of the pore silicon layer 400 as a channel acts as an island, and the thickness of the pore silicon layer 400 is 10 nm or less.

이와 같은 구조의 단일전자 트랜지스터의 제조방법에도 다음 두 가지 방법이 있다.There are two methods for manufacturing a single electron transistor having such a structure.

첫째 방법은 먼저 실리콘에 불순물을 주입하거나 도핑하여 소스 및 드레인을 형성한 다음 기공 실리콘층을 형성하는 방법이다.The first method is to form a source and a drain by first implanting or doping impurities into silicon, and then forming a porous silicon layer.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 실리콘층(400') 두께가 10 nm 인 SOI 기판(100')의 실리콘층(400') 상에 리쏘그래피(lithography) 공정으로 레지스트 패턴을 형성한 다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 이온 주입(ion implantation) 혹은 n+형(혹은 p+형) 불순물을 1020/cm3이하의 농도(concentration)로 도핑하여 소스(200) 및 드레인(300)을 형성 한다.First, as shown in FIG. 6A, a resist pattern is formed by a lithography process on a silicon layer 400 ′ of an SOI substrate 100 ′ having a thickness of 10 nm of the silicon layer 400 ′. As shown in FIG. 6B, the source 200 and the drain 300 may be doped by ion implantation or doping n + (or p + type) impurities to a concentration of 10 20 / cm 3 or less. Form.

다음에, 레지스트(PR)를 제거하여 기공 실리콘층이 형성시킬 부위를 노출시키고, 도 6c에 도시된 바와 같이, 소스와 드레인이 형성된 부위는 HF-based 부식 용액에 노출되지 않도록 레지스트 패턴을 형성한 다음 노출된 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 기공 실리콘층(400)을 형성한다. 이 때 기공의 직경은 5 nm 이하로 조절한다. 여기서, 전기화학적 부식이란 단순하게 HF-based 용액에 전압을 가하지않고 담금질을 통해 부식시키는 방법까지 포함된다.Next, the resist PR is removed to expose a portion to be formed by the pore silicon layer, and as shown in FIG. 6C, a portion where the source and drain are formed is formed with a resist pattern so as not to be exposed to the HF-based corrosion solution. The exposed silicon layer is then electrochemically corroded to form the pore silicon layer 400. At this time, the pore diameter is adjusted to 5 nm or less. In this case, the electrochemical corrosion simply includes a method of quenching through quenching without applying voltage to the HF-based solution.

다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 기공 실리콘층(400) 상에 두께 100 nm 이하의 이산화 실리콘(500)을 물리적 혹은 화학적 증착법으로 형성한 후 그위에 선택적 식각법이나 혹은 리프트 오프 공정을 이용하여 두께 100 nm 이하의 게이트(600)를 형성하여 소자를 완성한다. 게이트(600)는 금속을 물리적 혹은 화학 기상 증착법(PVD or CVD)으로 증착하며, 도금법을 이용하여도 무방하다.Next, as shown in FIG. 5, silicon dioxide 500 having a thickness of 100 nm or less is formed on the pore silicon layer 400 by physical or chemical vapor deposition, and thereafter, selective etching or a lift-off process is used thereon. To form a gate 600 with a thickness of 100 nm or less to complete the device. The gate 600 deposits a metal by physical or chemical vapor deposition (PVD or CVD), and may be used by plating.

이와 같은 구조의 단일전자 트랜지스터의 제조방법에는 다음 두 가지 방법이 있다.There are two methods for manufacturing a single electron transistor having such a structure.

두 번째 방법은 채널용 기공 실리콘층을 먼저 형성한 다음 불순물을 주입하거나 도핑하여 소스 및 드레인을 형성하는 방법이다.The second method is to form a pore silicon layer for a channel first, and then form a source and a drain by implanting or doping impurities.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 실리콘층(400') 두께가 10 nm 인 SOI 기판(100')의 실리콘층(400') 상에 리쏘그래피(lithography) 공정으로 레지스트 패턴(PR)을 형성한 다음, 노출된 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 기공 실리콘층(400)을 형성한다. 이 때 기공의 직경은 5 nm 이하로 조절한다. 여기서, 전기화학적 부식이란 단순하게 HF-based 용액에 전압을 가하지않고 담금질을 통해 부식시키는 방법까지 포함된다.First, as shown in FIG. 7A, a resist pattern PR is formed by a lithography process on a silicon layer 400 ′ of an SOI substrate 100 ′ having a thickness of 10 nm of the silicon layer 400 ′. Next, the exposed silicon layer is electrochemically corroded to form the pore silicon layer 400. At this time, the pore diameter is adjusted to 5 nm or less. In this case, the electrochemical corrosion simply includes a method of quenching through quenching without applying voltage to the HF-based solution.

다음에, 레지스트(PR)를 제거하여 소스 및 드레인이 형성될 부위를 노출시키고, 도 7c에 도시된 바와 같이, 기공 실리콘층(400)은 HF-based 부식 용액에 노출되지 않도록 레지스트 패턴(PR)을 형성한 다음, 노출된 소스 및 드레인 부위를 이온 주입(ion implantation)법 혹은 확산로를 이용하여 도핑 농도(doping concentration)가 1020/cm3이하가 되도록 n+혹은 p+형 불순물을 주입 혹은 도핑하여 소스 및 드레인을 형성한다. 다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 레지스트를 제거하고, 기공 실리콘층(400) 상에 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘(500)을 물리적 혹은 화학적 증착법으로 형성한 후 그위에 선택적 식각법이나 혹은 리프트 오프 공정을 이용하여 두께 100 nm 이하의 게이트(600)를 형성하여 소자를 완성한다. 물론 게이트(600)는 금속을 물리적 혹은 화학 기상 증착법(PVD or CVD)으로 증착하며, 도금법을 이용하여도 무방하다.Next, the resist PR is removed to expose the portion where the source and drain are to be formed, and as shown in FIG. 7C, the porous silicon layer 400 is not exposed to the HF-based corrosion solution. And then implanting n + or p + impurities into the exposed source and drain regions using ion implantation or diffusion to ensure a doping concentration of 10 20 / cm 3 or less. Doped to form source and drain. Next, as shown in FIG. 5, the resist is removed, and silicon dioxide 500 having a thickness of 10 nm or less is formed on the pore silicon layer 400 by physical or chemical vapor deposition, and then selective etching is performed thereon. The gate 600 having a thickness of 100 nm or less is formed by using a lift-off process to complete the device. Of course, the gate 600 deposits a metal by physical or chemical vapor deposition (PVD or CVD), and may be a plating method.

이상과 같은 방법으로 제작된 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 동작 원리는 다음과 같다.The operating principle of the single electron transistor using the pore silicon according to the present invention produced by the above method is as follows.

소스와 드레인 사이에 전압을 가하면 임의 전압에 이르러서야 전류가 흐른다. 이 때의 임의 전압을 쿠롱부록케이드 갭(Coulomb blockade gap)이라 부르며 전류가 흐르지 않는 것은 전자 하나가 소스에서 아일런드로 터널링(tunnelling)됨에 따라 아일런드에 충전이 일어나 더 이상의 전자를 받아들일 수 없기 때문이다. 만약 이 충전 에너지 보다 큰 에너지를 게이트를 통하여 공급하면 쿠롱부록케이드는 일어나지 않게되어 임의 전류가 흐른다. 그러므로 소스와 드레인 사이의 전압을 쿠롱부록케이드 갭 이하로 고정시키고 게이트 전압을 조절하면 기존의 3단자 트랜지스터와 유사하게 스위칭(switching)이 일어나게 된다.When a voltage is applied between the source and the drain, the current flows only when it reaches a certain voltage. The random voltage at this time is called the Coulomb blockade gap and no current flows, as the electrons are tunneled from the source to the island, causing charge to occur in the island so that no more electrons can be accepted. Because. If more energy than this charging energy is supplied through the gate, the coulomb blockade does not occur and a random current flows. Therefore, if the voltage between the source and drain is fixed below the coulomb blockade gap and the gate voltage is adjusted, switching occurs similarly to the conventional three-terminal transistor.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터는 하부가 이산화 실리콘(SiO2)으로 구성된 실리콘 기판(SOI)에 직경 5 nm 이하의 기공 실리콘들을 HF-based 용액 내에서 전기화학적 부식에 의해 제조하여 단일전자 트랜지스터의 아일런드(island)로 활용하고, 금속 혹은 불순물이 주입 혹은 도핑된 실리콘으로 소스(source), 드레인(drain) 및 게이트(gate)를 형성함으로써, 아일런드 및 터넬장벽 형성이 보다 용이하여 대량 생산이 가능하며 또한 아일런드 크기를 산화로에서 조절할 수 있으므로 상온 작동이 가능한 단일전자 트랜지스터를 쉽게 제작할 수 있다. 특히, 기공 실리콘들의 잘록한 부위가 양자 역학적 크기 효과에 의해 터널장벽으로 작용함으로써, 아일런드 크기의 재현성과 균질성을 보장할 수 있다. 즉, 종래의 단일전자 트랜지스터 제조시에는 산화물을 터널 장벽으로 형성하기 위해서는 많은 노력과 복잡하고 정밀한 제조공정을 많이 거쳐야 했으며 또한 이러한 공정을 거친다 하더라도 아일랜드 크기의 재현성과 균질성을 보장할수 없었다. 따라서, 본 발명은 기공 실리콘을 단일전자 트랜지스터의 아일랜드로 이용함으로써, 상기 두 문제를 크게 개선할 수 있다. 더욱이 아일런드 크기를 nm 크기로 쉽게 제어할 수 있고 제조공정이 용이하며 대량 생산이 가능하므로 생산이 용이하다. 따라서 본발명에 의해 제작된 단일전자 트랜지스터는 1 Tb 급 메모리 및 로직소자에 응용될 수도 있다.As described above, the single electron transistor using pore silicon according to the present invention is electrochemically corroded in HF-based solution with pore silicon having a diameter of 5 nm or less on a silicon substrate (SOI) composed of silicon dioxide (SiO 2 ) underneath. Is used as an island of single-electron transistors, and forms a source, a drain, and a gate from silicon implanted or doped with metal or impurities, thereby generating island and tunnel barriers. It is easier to form, allows for mass production, and the size of the island can be adjusted in the oxidation furnace, making it easy to manufacture single-electron transistors that can operate at room temperature. In particular, the constricted portions of the pore silicon act as tunnel barriers by quantum mechanical size effects, thereby ensuring the reproducibility and homogeneity of the island size. That is, in the conventional single-electron transistor manufacturing, it is required to go through a lot of efforts, complex and precise manufacturing process to form the oxide as a tunnel barrier, and even through such a process, island size reproducibility and homogeneity cannot be guaranteed. Accordingly, the present invention can greatly improve the above two problems by using pore silicon as an island of a single electron transistor. Moreover, the size of the island can be easily controlled to nm size, the manufacturing process is easy, and the mass production is easy, so the production is easy. Therefore, the single electron transistor manufactured by the present invention may be applied to a 1 Tb class memory and a logic device.

Claims (27)

기판;Board; 상기 기판 상에 채널로서 직경 5 nm 이하의 기공들이 형성된 기공 실리콘층;A pore silicon layer in which pores having a diameter of 5 nm or less are formed as a channel on the substrate; 상기 기공 실리콘층의 양쪽에 금속으로 형성된 소스 및 드레인;A source and a drain formed of metal on both sides of the pore silicon layer; 상기 기공 실리콘층의 상부에는 산화물로된 절연층; 및An insulating layer made of an oxide on top of the pore silicon layer; And 상기 절연층 상에 형성된 게이트;를A gate formed on the insulating layer; 구비한 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.Single electron transistor using pore silicon, characterized in that provided. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 SOI 기판인 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.The substrate is a single-electron transistor using a porous silicon, characterized in that the SOI substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기공 실리콘층의 두께는 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.The thickness of the pore silicon layer is a single electron transistor using pore silicon, characterized in that less than 10nm. (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 이하인 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계;(A) dipping an SOI substrate having a thickness of 10 nm or less in an HF-based solution to electrochemically corrode the silicon layer to form a porous silicon layer having pores having a diameter of 5 nm or less; (나) 상기 기공 실리콘층의 일부 영역들을 일정 간격으로 식각하여 소스 및 드레인 영역을 확보한 후 그 자리에 금속을 증착하여 100nm 두께 이하의 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 및(B) etching portions of the pore silicon layer at regular intervals to secure source and drain regions, and then depositing metal in place to form sources and drains having a thickness of 100 nm or less; And (다) 상기 소스 및 드레인 사이의 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를(C) depositing silicon dioxide having a thickness of 10 nm or less by chemical vapor deposition on the pore silicon layer between the source and the drain, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon; 포함하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.A method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that it comprises a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (나) 단계에서 상기 금속은 물리적 혹은 화학적 기상 증착법을 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (b), the metal is deposited using a physical or chemical vapor deposition method. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (나) 단계에서 상기 금속은 도금법을 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (b), the metal is deposited using a plating method. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (다) 단계에서 상기 기공 실리콘층의 실리콘 크기는 SiO2형성 공정을 통해 조절하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The silicon size of the pore silicon layer in the step (c) is controlled by the SiO 2 forming process, characterized in that the manufacturing method of a single electron transistor using a pore silicon. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (다) 단계에서 상기 게이트는 금속 및 1020/cm3이하로 n+혹은 p+도핑된 반도체를 리프트 오프 공정을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step ( c ), the gate is a metal and n + or p + doped semiconductor to form less than 10 20 / cm 3 using a lift-off process method of manufacturing a single electron transistor using a pore silicon. (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 인 SOI 기판에서 상기 실리콘층을 선택적으로 식각하여 소스 및 드레인이 형성될 부분을 노출시키고, 상기 노출된 영역에 금속을 두께 100nm 이하로 증착하여 소스 및 드레인을 형성하는 단계;(A) Selectively etch the silicon layer on an SOI substrate having a thickness of 10 nm to expose a portion where a source and a drain are to be formed, and deposit a metal having a thickness of 100 nm or less on the exposed region to form a source and a drain. Forming; (나) 상기 소스 및 드레인 상에 레지스트틀 형성하여 실리콘층 만을 노출시킨 다음 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 노출된 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계; 및(B) forming a resist on the source and drain to expose only the silicon layer, and then immersing the SOI substrate in an HF-based solution to electrochemically corrode the exposed silicon layer to form pores of less than 5 nm in diameter. Forming a; And (다) 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 이산화 실리콘을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를(C) depositing silicon dioxide having a thickness of 10 nm or less on the pore silicon layer by chemical vapor deposition, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon; 포함하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.A method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that it comprises a. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (가) 단계에서 상기 금속은 물리적 혹은 화학적 기상 증착법을 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the metal is deposited using physical or chemical vapor deposition. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (가) 단계에서 상기 금속은 도금법을 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (a), the metal is deposited using a plating method. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (다) 단계에서 상기 기공 실리콘층의 크기는 SiO2형성 공정을 통해 조절하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that in the step (c) the size of the pore silicon layer is controlled through a SiO 2 formation process. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (다) 단계에서 상기 게이트는 금속 및 1020/cm3이하로 n+혹은 p+도핑된 반도체를 리프트 오프 공정을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step ( c ), the gate is a metal and n + or p + doped semiconductor to form less than 10 20 / cm 3 using a lift-off process method of manufacturing a single electron transistor using a pore silicon. 기판;Board; 상기 기판 상에 채널로서 직경 5 nm 이하의 기공들이 형성된 기공 실리콘층;A pore silicon layer in which pores having a diameter of 5 nm or less are formed as a channel on the substrate; 상기 기공 실리콘층의 양쪽에 소정 농도 이상의 불순물이 포함된 실리콘으로 형성된 소스 및 드레인;A source and a drain formed of silicon containing impurities having a predetermined concentration or higher on both sides of the pore silicon layer; 상기 기공 실리콘층의 상부에는 산화물로된 절연층; 및An insulating layer made of an oxide on top of the pore silicon layer; And 상기 절연층 상에 형성된 게이트;를A gate formed on the insulating layer; 구비한 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.Single electron transistor using pore silicon, characterized in that provided. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 기판은 SOI 기판인 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.The substrate is a single-electron transistor using a porous silicon, characterized in that the SOI substrate. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 기공 실리콘층의 두께는 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.The thickness of the pore silicon layer is a single electron transistor using pore silicon, characterized in that less than 10nm. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 소스 및 드레인에는 농도 1020/cm3이하의 불순물이 포함되어 상기 소스 및 드레인은 n+혹은 p+형으로 형성된 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터.The source and drain contain impurities having a concentration of 10 20 / cm 3 or less, so that the source and drain are formed in n + or p + type single electron transistor using a silicon. (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 이하인 SOI 기판 상에 일정한 간격으로 레지스트 패턴을 형성한 다음 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 실리콘층의 노출된 부분을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계;(A) Form a resist pattern at regular intervals on an SOI substrate having a thickness of 10 nm or less, and then immerse the SOI substrate in an HF-based solution to electrochemically corrode the exposed portion of the silicon layer to 5 nm or less in diameter. Forming a porous silicon layer having pores of; (나) 상기 레지스트 패턴을 제거하고 상기 기공 실리콘층 상면에만 레지스트 패턴을 형성하여 나머지 상기 실리콘층 일부 영역들은 노출시키고, 산기 노출된 실리콘층 상에 불순물을 소정 농도 이상 포함시켜 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 및(B) removing the resist pattern and forming a resist pattern only on the top surface of the pore silicon layer to expose the remaining portions of the silicon layer, and to form a source and a drain by including impurities above a predetermined concentration on the acid-exposed silicon layer. step; And (다) 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 절연층을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를(C) depositing an insulating layer having a thickness of 10 nm or less on the pore silicon layer by chemical vapor deposition, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon; 포함하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.A method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that it comprises a. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 (나) 단계에서 상기 불순물은 상기 실리콘층에 1020/cm3이하의 농도로 포함시키는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (b), the impurity is a method of manufacturing a single-electron transistor using pore silicon, characterized in that to include in the silicon layer at a concentration of 10 20 / cm 3 or less. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 (나) 단계에서 상기 불순물은 이온 주입법 혹은 도핑 공정을 통하여 상기 실리콘 층에 포함시키는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (b), the impurity is included in the silicon layer through an ion implantation method or a doping process, characterized in that the manufacturing method of a single electron transistor using a pore silicon. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 (다) 단계에서 상기 기공 실리콘층의 실리콘의 크기는 SiO2형성 공정을 통해 조절하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that in the step (c) the size of the silicon of the pore silicon layer is controlled through a SiO 2 forming process. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 (다) 단계에서 상기 절연층은 이산화 실리콘을 10nm 이하의 두께로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the insulating layer is formed by depositing silicon dioxide to a thickness of 10 nm or less. (가) 실리콘층의 두께가 10 nm 인 SOI 기판에서 상기 실리콘층에 선택적으로 불순물을 포함시켜 소스 및 드레인을 형성하는 단계;(A) forming a source and a drain by selectively including impurities in the silicon layer in an SOI substrate having a thickness of 10 nm; (나) 상기 소스 및 드레인 상에 레지스트를 선택적으로 형성하여 상기 소스 및 드레인 사이의 실리콘층 만을 노출시킨 다음 SOI 기판을 HF-based 용액 내에서 담가서 상기 노출된 실리콘층을 전기화학적으로 부식시켜 직경 5nm 이하의 기공들을 갖는 기공 실리콘층을 형성하는 단계; 및(B) selectively forming a resist on the source and drain to expose only the silicon layer between the source and drain, and then immersing the SOI substrate in an HF-based solution to electrochemically corrode the exposed silicon layer to a diameter of 5 nm. Forming a porous silicon layer having the following pores; And (다) 상기 기공 실리콘층 상에 두께 10 nm 이하의 절연층을 화학 기상 증착법에 의해 증착하고, 그 위에 두께 100nm 이하의 게이트를 형성하는 단계;를(C) depositing an insulating layer having a thickness of 10 nm or less on the pore silicon layer by chemical vapor deposition, and forming a gate having a thickness of 100 nm or less thereon; 포함하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.A method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that it comprises a. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 (가) 단계에서 상기 불순물은 상기 실리콘층에 1020/cm3이하의 농도로 포함시키는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (a), the impurity is a method of manufacturing a single-electron transistor using a pore silicon, characterized in that to include a concentration of 10 20 / cm 3 or less in the silicon layer. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 (가) 단계에서 상기 불순물은 이온 주입법 혹은 도핑 공정을 통하여 상기 실리콘 층에 포함시키는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.In the step (a), the impurity is a method of manufacturing a single-electron transistor using a porous silicon, characterized in that included in the silicon layer through the ion implantation method or doping process. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 (다) 단계에서 상기 기공 실리콘층의 실리콘의 크기는 SiO2형성 공정을 통해 조절하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The method of manufacturing a single electron transistor using pore silicon, characterized in that in the step (c) the size of the silicon of the pore silicon layer is controlled through a SiO 2 forming process. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 (다) 단계에서 상기 절연층은 이산화 실리콘을 10nm 이하의 두께로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 기공 실리콘을 이용한 단일전자 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the insulating layer is formed by depositing silicon dioxide to a thickness of 10 nm or less.
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