KR100468818B1 - single electron transistor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단일 전자 트랜지스터(single electron transistor)에 관한 것이다.The present invention relates to a single electron transistor.
반도체소자의 하나인 FET(field effect transistor)는, 트랜지스터가 태동한 이후, 소비전력이 적고, 간단한 구조로 소형으로 만들 수 있는 장점을 갖고있어, 단일소자로서는 증폭기, 스위칭소자 등에 이용되고, 디지탈 시계, 계산기, 마이크로프로세서, 메모리소자 등 전력소비가 특히 많은 대규모 집적 IC를 구성하는 기본단위소자로 이용되고 있다.Field effect transistor (FET), which is one of the semiconductor devices, has the advantage of being small in power consumption and simple in structure since the transistor is started. As a single device, it is used in amplifiers, switching devices, and the like. In particular, power consumption, such as a computer, a calculator, a microprocessor, and a memory device, is used as a basic unit device that constitutes a large integrated IC.
그러나, 집적되는 반도체 소자의 기능확장요구에 따른 집적의 대규모화에도 종래의 FET 집적에 의한 크기보다 소형화할 수 있도록 집적밀도를 증가시키면서도 소비전력을 저감할 수 있는 단위소자의 개발이 꾸준히 요구되고 있다.However, there is a continuous demand for the development of unit devices that can reduce power consumption while increasing the integration density so as to be smaller than the size of the conventional FET integration, even in the large scale of integration due to the functional expansion requirements of the integrated semiconductor devices. .
본 발명은 상기와 같은 요구에 대응하여 창안된 것으로서, 소비전력이 낮고,그 크기가 작아 소형화에 적합한 단일 전자 트랜지스터를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in response to the above requirements, and an object thereof is to provide a single electronic transistor suitable for miniaturization due to low power consumption and small size.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 단일전자 트랜지스터는In order to achieve the above object, a single electron transistor according to the present invention
기판위에 산화막이 마련되어 있고, 산화막 위에 소정 패턴의 절연물질로 형성된 절연부에 의해 상호 분리된 게이트 영역, 소오스 영역, 드레인 영역을 갖는다. An oxide film is provided on the substrate and has a gate region, a source region, and a drain region separated from each other by an insulating portion formed of an insulating material having a predetermined pattern on the oxide film.
상기 절연부는 상기 게이트 영역을 상기 드레인영역 및 소오스영역으로부터 분리하는 제1절연층, 상기 소오스 영역과 상기 게이트 영역 사이에서 상기 제1절연층에 대해 소정거리 떨어진 위치에 형성된 제2절연층 및 상기 제2절연층과 상기 제1절연층 사이를 스트립상으로 상호 나란하게 연결하는 다수의 절연장벽층을 구비하고, 상기 절연장벽층 사이에는 도전물질로 메워져 있다. 그리고, 폭이 5nm, 길이가 10nm정도로 상기 절연장벽층이 6개 형성되어 있는 것이 바람직하다.The insulating part may include a first insulating layer separating the gate region from the drain region and the source region, a second insulating layer and a second insulating layer formed at a predetermined distance from the source region and the gate region with respect to the first insulating layer. (2) A plurality of insulating barrier layers are formed between the insulating layers and the first insulating layer in parallel to each other in strip form, and are filled with a conductive material between the insulating barrier layers. It is preferable that six insulating barrier layers are formed at a width of 5 nm and a length of about 10 nm.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단일 전자 트랜지스터 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a single electronic transistor and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 단일 전자 트랜지스터를 나타내보인 사시도이다.1 is a perspective view showing a single electronic transistor according to an embodiment of the present invention.
이를 참조하면, 기판(11) 위에 산화막(12)이 형성되어 있고, 산화막(12) 위에 게이트 영역(13), 드레인 영역(14), 소오스 영역(15)이 절연부(20)에 의해 상호 분리되어 형성되어 있다.Referring to this, the
기판(11)은 가장 널리 사용되는 실리콘 단결정에 n형물질이 도핑된 것이 사용되었다.As the
전기적으로 절연성을 갖는 SiO2 산화막(12)위에 도전물질인 알루미늄으로 게이트 영역(13), 드레인 영역(14), 소오스 영역(15)이 각각 소정 두께로 형성되어 있다.On the electrically insulating SiO 2 oxide film 12, the
그리고, 게이트 영역(13), 소오스 영역(15), 드레인 영역(14) 사이에 마련된 절연부(20)는 산화 알루미늄(Al2O3)으로 된 제1절연층(21), 제2절연층(23) 및 제1절연층(21)과 제2절연층(23) 사이를 연결하는 6개의 절연장벽층(24)을 구비한다. 여기서 게이트 영역(13)을 드레인영역(14) 및 소오스영역(15)으로부터 분리하는 제1절연층(21)은 절연장벽층(24)과 그 일측에서 연결되는 중앙부분(21a)의 폭(W1)이 중앙부분(21a) 양측에서 연속된 외측부분(21b)의 폭보다 얇게 형성되어 있다. 중앙부분(21a)의 폭(W1)은 5nm정도로 형성시키는 것이 바람직하다.The
6개의 절연장벽층(24)은 각각 폭(W2)이 5nm , 길이(L)가 10nm정도로 형성되어 있다. 그리고 각 절연장벽층(24) 사이는 도전물질층(25) 예컨대 알루미늄층으로 채워져있고, 그 사이의 거리(W3)는 5nm정도로 유지된다. 여기서 절연장벽층(24)의 개수는 소자의 기능 등을 고려하여 적절히 선택된다. 본 실시예에서는 터널링 효과에 의한 전자이동이 용이하게 이루어지도록 상기에서 열거된 폭(W2), 길이(L)와 관련하여 절연장벽층(24)이 6개로 형성시켰다. The six
상기와 같은 구조를 갖는 단일 전자 트랜지스터는 명칭에서 암시하듯이 소오스 영역(15)과 드레인 영역(14)사이로 터널링 효과에 의한 전자이동에 이루어지고, 이때 게이트영역(13)과 소오스 영역(15) 사이에 가해지는 포텐셜에 의해 전자이동이 제어된다. 특히, 터닐링효과에 의해 이동되는 전자의 수는 하나 또는 그이상의 극 소수로 이루어지기 때문에 신호처리에 이용되는 단위소자로서의 소비전력이 대단히 작게된다. 또한 그 크기가 수 내지 수십나노미터 정도 이기 때문에 집적시 집적밀도를 높일 수 있다.As the name implies, a single electron transistor having the structure described above is used for electron transfer between the
그리고, 게이트 영역(13), 소오스 영역(15), 드레인 영역(14)이 비저항이 낮은 알루미늄으로 조성되고, 절연부(20)가 열적, 화학적으로 안정한 산화 알루미늄으로 조성됨으로써, 소자의 동작특성변동이 적고, 제작이 용이하다. The
다음은 본 발명의 단일전자트랜지스터를 제조하는 방법을 설명한다.The following describes a method of manufacturing the single electron transistor of the present invention.
먼저, 준비된 기판(11) 위에 실리콘 산화막(12)을 5nm정도의 두께로 입힌다. 이때 기판(11)은 제한적인 의미가 아닌 일예로서 실리콘 단결정에 n형물질이 도핑된 것을 이용한다. First, the
다음은 실리콘 산화막(12) 위에 알루미늄층을 3nm정도의 두께로 형성한다.Next, an aluminum layer is formed on the
이후에, 알루미늄층의 일부를 소정의 패턴으로 산화시켜, 전기적인 절연특성을 갖는 절연부(20)를 형성시킨다. 이때 산화에 의해 형성된 절연부(20)에 의해 상호 분리된 게이트 영역(13), 소오스 영역(15), 드레인 영역(14)을 각각 형성시킨다. 산화에 의한 절연부(20) 형성은 먼저, 실온 대기압 하에서 알루미늄 전도층 위에서 수직방향으로 설정된 패턴모양으로 스캔닝하면서 AFM 팁을 통해 산화시켜 제1절연층(21)을 형성시키고, 다시 같은 방법으로 수평방향으로 스캔닝하면서 6개의 절연장벽층(24) 및 제2절연층(23)을 만든다.Subsequently, a part of the aluminum layer is oxidized in a predetermined pattern to form an
이때 상기 절연장벽층(24)의 폭(W2)은 5nm 정도로, 그 길이(L)는 10nm정도가 되도록 한다. 그리고, 제1절연층은 그 중앙부분이 5nm정도에서 그 외곽부분은 더 넓게 되도록 형성시킨다. In this case, the width W2 of the
설명된 제조공정을 통해 알수 있는 바와 같이 알루미늄층을 산화막(12) 전면에 입히고 나서, 설정된 패턴에 따라 산화에 의해 쉽게 소자가 제작됨으로써 제작이 용이하다. As can be seen through the described manufacturing process, the aluminum layer is coated on the entire surface of the
또한, 종래의 MOSFET로 4기가(giga) 바이트 정도의 메모리용량에 해당하는 집적면적내에 본 발명에 따른 단일 전자 트랜지스터로는 1테라(tera)바이트 정도의 메모리 용량을 집적시킬 수 있다. 그리고 스위칭 속도를 나타내는 지연시간 또한 0.1PS로 종래 MOSFET보다 100배정도 증가된다. In addition, a single electronic transistor according to the present invention can integrate a memory capacity of about 1 terabyte in an integrated area corresponding to a memory capacity of about 4 gigabytes with a conventional MOSFET. The delay time, which represents the switching speed, is also 0.1PS, which is about 100 times higher than that of conventional MOSFETs.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 단일 전자 트랜지스터 및 그 제조방법에 따르면 크기가 작고, 소비전력이 낮으며, 제작이 용이하다. As described so far, according to the single electronic transistor and the manufacturing method thereof according to the present invention, the size is small, the power consumption is low, and the manufacturing is easy.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 단일 전자 트랜지스터를 나타내보인 사시도이다.1 is a perspective view showing a single electronic transistor according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11: 기판 12: 산화막11: substrate 12: oxide film
13: 게이트 영역 14: 드레인 영역13: gate region 14: drain region
15: 소오스 영역 20: 절연부15: source region 20: insulation
21: 제1절연층 21a: 중앙부분 21: first
21b: 외곽부분 23: 제2절연층 21b: outer portion 23: second insulating layer
24: 절연장벽층 24: insulation barrier layer
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JPH08102537A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Nec Corp | Single electronic element and its manufacture |
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