KR101201481B1 - Nano base Transistor and manufacture method thereof - Google Patents
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Abstract
나노 기반 트랜지스터 및 이의 제조 방법을 개시한다. 상기 나노 기반 트랜지스터는 소스 단과 드레인 단 사이에 역 원뿔형상으로 식각된 일정한 간격의 다수 개로 형성된 콘택부를 포함하는 기판 및 상기 컨택부 상부에 미세 나노 로드가 네트워킹 형태로 얽혀 원뿔 형상으로 형성되는 나노 로드를 포함한다.A nano based transistor and a method of manufacturing the same are disclosed. The nano-based transistor includes a substrate including a plurality of contact portions formed at regular intervals etched in an inverted cone shape between a source terminal and a drain terminal, and a nano rod in which a nano nano rod is intertwined in a networking form on the contact portion to form a cone shape. Include.
Description
본 발명은 나노 로드 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 촉매를 사용하지 않기 때문에 촉매에 의한 나노로드의 오염을 방지할 수 있으며, 나노로드 구조물을 이용하여 발광 소자의 발광 구조물을 제조하면, 발광면이 증가되어 광출력을 향상시킬 수 있는 나노 기반 트랜지스터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a nanorod structure, and more particularly, because it does not use a metal catalyst, it is possible to prevent contamination of the nanorods by the catalyst. The present invention relates to a nano-based transistor and a method of manufacturing the same that can increase the light output.
현재, 정보 통신의 기술에 있어서 규소(Si) 또는 갈륨비소(GaAs)의 반도체를 기반으로 한 기술이 주를 이루고 있다.At present, the technology based on the semiconductor of silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs) is mainly used in the technology of information communication.
그러나, 규소 반도체의 경우 직접천이 전자 금지대(Forbidden Bandgap)구조를 가지고 있지 않아 광소자로 사용하는데 있어 한계가 있으며, 갈륨비소는 직접천이 전자 금지대(Direct Bandgap) 구조를 가지기는 하지만, 질화 갈륨 및 III-V족 질화물보다 금지대 폭(Energy Bandgap)이 작아 가시광의 청색 파장대의 발광소자로의 응용이 불가능하다.However, silicon semiconductors do not have a forbidden bandgap structure, and thus are limited to use as optical devices. Gallium arsenide has a direct bandgap structure, but gallium nitride and III Since the energy bandgap is smaller than that of the -V nitride, the application of the visible light into the blue wavelength band is impossible.
그러나, 질화 갈륨은 직접 천이형 금지대 폭을 가지는 반도체로 청 및 자색 파장대에 해당되는 3.4eV의 전자 금지대 폭을 가질 뿐만 아니라, 질화 인듐(InN)이나 질화 알루미늄(AlN)과 전율 고용(Perfect Solid Solution)을 이룰 수 있고, 이에 따라 직접천이형 금지대 폭을 0.7 ~ 6.2eV로 연속적으로 조절할 수 있어 총천연색 표시 소자 및 백색광 발광소자로의 응용이 가능하다.
However, gallium nitride is a semiconductor with a direct transition type band width, and has an electron band band width of 3.4 eV corresponding to the blue and violet wavelength bands, as well as indium nitride (InN) or aluminum nitride (AlN) and perfect solid solution (Perfect). Solid Solution), and thus the width of the direct transition inhibiting band can be continuously adjusted to 0.7 to 6.2 eV, thereby enabling application to a full color display device and a white light emitting device.
이러한, 우수한 성질 외에도 질화 갈륨 및 III-V족 질화물 소재는 금지대 폭이 크고 전자의 이동도가 매우 높으며, 또한 고온에서 안정하고 화학적으로 매우 안정하기 때문에 광소자 뿐만 아니라 고주파용 소자 및 고온 안정 반도체 소자로 각광받고 있다.In addition to these excellent properties, gallium nitride and group III-V nitride materials have a large ban band, very high electron mobility, and are stable at high temperatures and chemically very stable, so that they are not only optical devices but also high frequency devices and high temperature stable semiconductors. It is attracting attention as an element.
이러한, 물리와 화학적 우수성을 나노 기술에 적용하려는 연구가 세계 유수의 많은 연구진에서 수행되어왔다.
Research into applying this physical and chemical excellence to nanotechnology has been carried out by many of the world's leading researchers.
특히, 나노 크기의 작은 직경을 갖는 물질들은 새로운 물리화학적 성질, 즉 나노 크기에 의한 독특한 전기적, 광학적, 기계적인 특성 때문에 최근 과학계에서 매우 중요한 분야로 대두되고 있으며, 지금까지 진행되어 온 나노소재에 관한 연구로 양자 크기 효과(Quantum Size Effect)와 같은 새로운 현상은 반도체 나노소재의 미래 새로운 광소자 물질로서의 가능성을 시사한다.
In particular, nano-sized materials with small diameters have emerged as a very important field in the scientific community because of their new physical and chemical properties, namely their unique electrical, optical, and mechanical properties. Research suggests that new phenomena, such as the quantum size effect, suggest the future potential of semiconductor nanomaterials as new optical device materials.
특히, 나노 막대는 종횡비가 큰 일차원적인 형태적 특성을 지니기 때문에 넓은 표면적을 가질 수 있고, 전위밀도가 작고 결정성이 높으며 나노크기에 의한 양자크기효과와 같은 물리적 특성을 지니기 때문에 나노 전자소자와 반도체 발광소자 및 광통신 소자를 포함한 광소자 뿐만 아니라, 환경관련 소재에 응용될 수 있고, 특히 반도체 나노 화합물의 경우, 단일 전자 트랜지스터(SET) 소자뿐만 아니라 새로운 광소자 재료로의 응용이 가능하다.
In particular, nanorods can have a large surface area because they have one-dimensional morphological characteristics with high aspect ratios, and because they have physical properties such as quantum size effects due to nano-size, small dislocation density, high crystallinity, and nanoelectronic devices and semiconductors. It can be applied not only to optical devices including light emitting devices and optical communication devices, but also to environmental materials. In particular, in the case of semiconductor nano-compounds, application to new optical device materials as well as single electronic transistor (SET) devices is possible.
특히, 수직 또는 일 방향 배향되어 있고, 직경 및 길이 조절이 가능한 나노막대의 제조기술은 나노기술의 근간이 되는 중요한 소자 재료의 개발이라는 면에서 큰 의미를 갖고 있다.
In particular, the manufacturing technology of nanorods which are vertically or unidirectionally oriented and whose diameters and lengths are adjustable has great significance in terms of development of important device materials that are the basis of nanotechnology.
이러한, 반도체 나노 소재 제조기술은 기존의 수 마이크로미터 크기의 전자소자가 가지는 많은 문제점을 해결해 줄 수 있기 때문에 21세기 나노소자 개발을 위한 기초 연구 발전에도 큰 영향을 미칠 것이다.Since the semiconductor nanomaterial manufacturing technology can solve many problems of the existing electronic device of several micrometers in size, it will greatly affect the basic research development for the development of nano devices in the 21st century.
또한, 나노공학 및 과학은 아직 미개척 분야인 점을 감안한다면 나노 막대와 같은 나노소재는 보다 넓은 분야에 응용될 수 있다.
In addition, nanomaterials such as nanorods can be applied to a wider field, given that nanotechnology and science are still unexplored.
현재까지 나노막대를 비롯한 여러 나노소재의 합성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 실리콘 (Si), 저마늄 (Ge), 질화 갈륨 (GaN), 비소화 갈륨 (GaAs) 인화 갈륨 (GaP), 산화 아연 (ZnO) 등 여러 가지 물질들로 제조된 나노선 및 나노막대가 보고되고 있다.To date, research on the synthesis of various nanomaterials, including nanorods, is being actively conducted, including silicon (Si), germanium (Ge), gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs) gallium phosphide (GaP), and oxidation. Nanowires and nanorods made of various materials such as zinc (ZnO) have been reported.
이러한 나노선의 제조에는 주로 금, 철, 코발트, 니켈과 같은 금속을 촉매로 이용하는 기상이송법(Vapor-Phase Transport Process), 물리증착법(Physical Vapor Deposition)을 응용한 방법 등이 이용되어 직경이 대략 30 내지 150nm인 나노 막대 및 나노선을 합성하는 방법이 개발된 바 있다.
The nanowires are mainly made of a vapor-phase transport process using a metal such as gold, iron, cobalt, or nickel as a catalyst, or a method using a physical vapor deposition method. A method for synthesizing nanorods and nanowires having a thickness of about 150 nm has been developed.
이와 같은 기존의 금속 촉매를 이용한 나노 막대 및 나노선 합성 방법에서는 상기의 금속을 적당한 온도로 열처리하여 나노미터 크기의 액적(Liquid Droplet)을 만들고 이를 촉매로 이용한다.In such a method of synthesizing nanorods and nanowires using a metal catalyst, the metal is heat-treated at an appropriate temperature to form nanometer-sized liquid droplets and used as a catalyst.
이러한 방법에서는 나노선의 액체상태의 금속 촉매에 의해 고용화된 후 석출과정을 거치면서 합성되기 때문에, 이 과정에서 미량의 금속 촉매들이 나노막대 및 나노선 내에 들어가는 것을 막을 수 없다.
In this method, since it is synthesized through the precipitation process after being solidified by the liquid metal catalyst of the nanowires, it is impossible to prevent trace metal catalysts from entering the nanorods and nanowires in this process.
이러한 원치 않는 또는 피할 수 없는 불순물은 나노 막대 및 나노선의 고유 특성을 저하시키며, 특히 반도체에서 이러한 불순물은 의도하지 않은 결함 에너지 준위(Defect Energy Level)를 제조시켜서 전기적, 광학적 특성을 급격히 저하시키는 요인으로 작용한다.
These unwanted or unavoidable impurities degrade the inherent properties of nanorods and nanowires, and in semiconductors, these impurities can cause undesired defect energy levels to drastically degrade electrical and optical properties. Works.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 아몰포스 실리콘 기반 트랜지스터의 경우 모빌리티가 1 이하로서 굉장히 낮다. The problem to be solved by the present invention is a very low mobility of less than 1 in the conventional amorphous silicon-based transistor.
이 경우 전기에너지가 많이 소모되고 디스플레이 장치의 수명 또한 크게 줄어든다. 뿐만 아니라 대면적의 디스플레이에 적용했을 경우 어레이 문제도 심각하다. In this case, a lot of electrical energy is consumed and the life of the display device is greatly reduced. In addition, array problems are serious when applied to large-area displays.
이러한 문제를 해결하기 위해 실리콘을 폴리 크리스탈이나 싱글 크리스탈로 공정처리 할 경우 모빌리티는 크게 상승하나 공정비용이 크게 증가한다.In order to solve this problem, when silicon is processed with polycrystal or single crystal, mobility is greatly increased, but process cost is greatly increased.
액상공정을 통해 제조된 ZnO 나노선의 경우 공정이 단순하고 대면적이 가능하며, 공정비용이 저렴하고, 저온공정이 가능하며, 손쉽게 단결정의 재료를 얻을 수 있다는 많은 장점들을 가지고 있다. 이러한 나노선이 기존의 실리콘을 대체할 수 있다면 굉장히 우수한 성능을 갖는 나노 기반 트랜지스터 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
The ZnO nanowires manufactured by the liquid phase process have a number of advantages such as simple process and large area, low process cost, low temperature process, and easy single crystal material. If such nanowires can replace the existing silicon, to provide a nano-based transistor having a very good performance and a method of manufacturing the same.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 나노 기반 트랜지스터는 소스 단과 드레인 단 사이에 역 원뿔형상으로 식각된 일정한 간격으로 다수 개로 제조된 콘택부를 포함하는 기판 및 상기 컨택부 상부에 미세 나노 로드가 네트워킹 형태로 얽혀 원뿔 형상으로 형성되는 나노 로드를 포함하는 나노 기반 트랜지스터.
The nano-based transistor of the present invention for solving the above problems is a substrate comprising a plurality of contact portions manufactured at regular intervals etched in an inverted conical shape between the source and drain stages and the fine nanorods on the contact portion in the form of networking A nano-based transistor comprising nanorods entangled in a cone shape.
상기 컨택부는 하부면이 절연체 및 씨드박막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
The contact portion may have a lower surface including an insulator and a seed thin film.
상기 씨드박막은 산화아연(ZnO)인 것을 특징으로 한다.
The seed thin film is characterized in that the zinc oxide (ZnO).
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 기반 트랜지스터 제조방법은 고농도 P형 도펀트가 도핑된 실리콘 기판을 제공하는 단계, 상기 실리콘 기판에 건식 및 습식 공정을 거쳐 역 원뿔형상의 다수의 컨택부들을 형성하는 단계, 상기 기판 상에 유전체 박막을 형성하는 단계, 상기 다수의 컨택부들이 형성된 절연박막 상에 씨드 박막을 형성하는 단계 및 네크워크 형태로 성장된 다수의 미세 나노선들을 포함하는 나노 로드를 성장시키는 단계를 포함한다.
Nano-based transistor manufacturing method according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is to provide a silicon substrate doped with a high concentration P-type dopant, a plurality of contact portion of the inverted cone shape through the dry and wet process on the silicon substrate Forming a dielectric thin film on the substrate, forming a seed thin film on the insulating thin film on which the plurality of contact parts are formed, and a nanorod including a plurality of fine nanowires grown in a network shape. Growing.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 나노 기반 트랜지스터 제조방법은 플랙서블 기판 또는 유리 기판을 제공하는 단계, 상기 기판에 template을 형성한 후, PDMS 또는 에폭시 등을 임프린팅(Imprinting) 공정을 통하여 역 원뿔형상의 다수 컨택부들을 형성하는 단계, 상기 기판 상부에 게이트 전극(예컨대, 금속 및 산화물 반도체)을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상에 유전체 박막을 화학적, 물리적 기상 증착방법을 통하여 증착하는 단계, 상기 다수의 컨택부들 각각에 형성된 유전체 박막 상에 씨드 박막을 형성하는 단계 및 상기 씨드 박막 상에 미세 나노선를 네트워크 형태로 성장시키는 단계를 포함한다.
Nano-based transistor manufacturing method according to another embodiment of the present invention for solving the above problem is to provide a flexible substrate or a glass substrate, after forming a template on the substrate, the imprinting PDMS or epoxy, etc. Forming a plurality of inverted conical contacts through the process, forming a gate electrode (eg, a metal and an oxide semiconductor) on the substrate, and depositing a dielectric thin film on the gate electrode through chemical and physical vapor deposition methods And forming a seed thin film on a dielectric thin film formed on each of the plurality of contact portions, and growing fine nanowires in a network form on the seed thin film.
상기 씨드 박막은 산화아연(ZnO)인 것을 특징으로 한다.
The seed thin film is characterized in that the zinc oxide (ZnO).
상기 기판은 실리콘(Si) 기판, 저마늄(Ge) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판, 질화알루미늄(AlN)기판 , 인화갈륨(GaP) 기판, 인화인듐(InP) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 유리, 석영(Quartz) 기판, 산화실리콘/실리콘(SiO2/Si) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 기판, 산화 리튬알루미늄(LiAlO3) 기판과 산화 마그네슘(MgO) 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
The substrate may be a silicon (Si) substrate, a germanium (Ge) substrate, a gallium nitride (GaN) substrate, an aluminum nitride (AlN) substrate, a gallium phosphide (GaP) substrate, an indium phosphide (InP) substrate, or a gallium arsenide (GaAs) substrate. , Silicon carbide (SiC) substrate, glass, quartz (Quartz) substrate, silicon oxide / silicon (SiO 2 / Si) substrate, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) substrate, lithium aluminum oxide (LiAlO 3) substrate and magnesium oxide (MgO) It is characterized in that any one of the substrate.
본 발명에 따르면, 금속 촉매를 사용하지 않기 때문에 촉매에 의한 나노로드의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the metal catalyst is not used, the contamination of the nanorods by the catalyst is prevented.
또한, 나노로드 구조물을 이용하여 발광 소자의 발광 구조물을 제조하면 발광면이 증가되어 광출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, when the light emitting structure of the light emitting device is manufactured using the nanorod structure, the light emitting surface is increased, thereby improving the light output.
또한, 기존 실리콘 기반 트랜지스터와는 비교도 할 수 없을 만큼의 빠른 모빌리티를 갖는 트랜지스터 특성을 구현할 수 있다. In addition, it is possible to implement transistor characteristics with fast mobility that cannot be compared with conventional silicon-based transistors.
이러한 빠른 구동소자는 에너지 소비의 감소뿐 아니라 기기의 수명도 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 대면적 디스플레이 생산 공정에 있어 큰 문제가 되었던 어레이 문제를 해결할 수 있다. These fast drives not only reduce energy consumption, but also increase the life of the device, as well as solve the array problem that has been a big problem in the large-area display production process.
또한, 공정 비용을 최소화할 수 있으며 단시간에 대면적의 대량 생산이 용이하다.
In addition, process costs can be minimized and mass production of large areas in a short time is easy.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 기반 트랜지스터의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 나노 기반 트랜지스터의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 나노 기반 트랜지스터 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 4는 도 2에 도시된 나노 기반 트랜지스터 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.1 is an exemplary view showing a cross-sectional view of a nano-based transistor according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a cross-sectional view of a nano-based transistor according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nano-based transistor shown in FIG. 1.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nano-based transistor shown in FIG. 2.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부","~기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms "~", "~" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate preferred embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 기반 트랜지스터의 단면도를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a cross-sectional view of a nano-based transistor according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 로드 기반 트랜지스터(100)는 다층 박막 구조로 형성된 실리콘 기판(110), 유전체 박막(120), 씨드 박막(130), 나노 로드(150), 소스단(Source) 및 드레인단(Drain)을 포함한다.
As shown in FIG. 1, the nanorod-based
상기 실리콘 기판(110)은 고농도 P 형 도펀트가 도핑되어 형성되며, 통상의 기판 또는 전극 역할을 수행한다. 이때, 상기 실리콘 기판은 건식 및 습식 공정을 거쳐 역 원뿔형상의 다수의 컨택부(미도시)가 형성된다.
The
또한, 상기 기판(110)은 실리콘(Si) 기판, 저마늄(Ge) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판, 질화알루미늄(AlN)기판 , 인화갈륨(GaP) 기판, 인화인듐(InP) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 유리, 석영(Quartz) 기판, 산화실리콘/실리콘(SiO2/Si) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 기판, 산화 리튬알루미늄(LiAl2O3) 기판과 산화 마그네슘(MgO) 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
In addition, the
상기 유전체 박막(120)은 다수의 컨택부들이 형성된 실리콘 기판 상에 증착된다.The dielectric
상기 씨드 박막(130)은 상기 유전체 박막(120) 상부에 형성되며, 산화아연(ZnO) 박막으로 50nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
The seed
상기 나노로드(150)는 상기 씨드 박막(130) 상에 형성되며, 네트워크 형태로 성장된 다수의 미세 나노선들을 포함한다. 이러한 나노로드의 특성은 산화 아연의 물리적 특성으로 인해 C-축 배향성으로 인해 수직 성장하게 된다.
The
상기 나노로드(150)의 성장은 증류수에 몰농도가 같은 질산 아연 수화물(zinc nitrate hydrate)과 헥사메틸렌테트라민(HMT; hexamethylenetetramine)을 혼합한 수용액 내에서 성장된다.
The growth of the
따라서, 상기 나노 로드(150)는 미세 나노선이 네트워크 형태로 형성됨으로, 상기 미세 나노선의 단결정 특성상 전자들은 빠르게 이동할 수 있게 된다.
Therefore, since the
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 나노 기반 트랜지스터의 단면도를 나타낸 예시도이다.2 is an exemplary view showing a cross-sectional view of a nano-based transistor according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 로드 기반 트랜지스터(100')는 기판(111), template(121), 게이트 전극박막(131), 유전체 박막(141), 씨드 박막(161), 나노 로드(151), 소스단(Source) 및 드레인단(Drain)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the nanorod-based
상기 기판(111)은 플렉서블 기판 또는 유리 기판으로 형성된다. 이때, 상기 기판(111) 표면에는 PDMS 또는 에폭시 등을 임프린팅(Imprinting) 공정을 통하여 역 원뿔형상의 다수의 컨택부들(미도시)이 형성된다.The
상기 기판(111) 상부에는 게이트 전극(예컨대, 금속 및 산화물 반도체)(131)이 형성된다.A gate electrode (eg, metal and oxide semiconductor) 131 is formed on the
상기 유전체 박막(141)은 상기 게이트 전극(예컨대, 금속 및 산화물 반도체) 상에 화학적, 물리적 기상 증착 방식을 통해 증착된다.The dielectric
상기 씨드 박막(161)은 상기 다수의 컨택부들 각각에 형성된 유전체 박막(141) 상에 형성되며, 산화아연(ZnO) 박막으로 50nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.The seed
상기 나노로드(151)는 상기 씨드 박막(161) 상에 형성되며, 네트워크 형태로 성장된 다수의 미세 나노선들을 포함한다. 이러한 나노로드의 특성은 산화 아연의 물리적 특성으로 인해 C-축 배향성으로 인해 수직 성장하게 된다. The
상기 나노로드의 성장은 증류수에 몰농도가 같은 질산 아연 수화물(zinc nitrate hydrate)과 헥사메틸렌테트라민(HMT; hexamethylenetetramine)을 혼합한 수용액 내에서 성장된다. The growth of the nanorods is grown in an aqueous solution in which zinc nitrate hydrate and hexamethylenetetramine (HMT) are mixed in distilled water.
따라서, 상기 나노 로드는 미세 나노선이 네트워크 형태로 형성됨으로, 상기 미세 나노선의 단결정 특성으로 인해 전자들은 빠르게 이동할 수 있게 된다.
Therefore, since the nanorods are formed in the form of a network of fine nanowires, electrons can move quickly due to the single crystal properties of the fine nanowires.
도 3은 도 1에 도시된 나노 기반 트랜지스터 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nano-based transistor shown in FIG. 1.
도 3에 도시된 바와 같이, 나노 로드 구조물을 갖는 기판 제조방법은 제1단계(S10) 내지 제5단계(S50)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the method of manufacturing a substrate having a nanorod structure includes first steps S10 to fifth steps S50.
상기 제1단계(S10)는 고농도 P 형 도펀트가 도핑된 실리콘 기판을 제공하는 단계일 수 있다.
The first step S10 may be a step of providing a silicon substrate doped with a high concentration P-type dopant.
상기 제2단계(S20)는 상기 실리콘 기판에 건식 및 습식 공정을 거쳐 역 원뿔형상의 다수의 컨택부들 형성하는 단계일 수 있다.The second step S20 may be a step of forming a plurality of contact portions having an inverted cone shape on the silicon substrate through dry and wet processes.
여기서, 상기 기판은 실리콘(Si) 기판, 저마늄(Ge) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판, 질화알루미늄(AlN)기판 , 인화갈륨(GaP) 기판, 인화인듐(InP) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 유리, 석영(Quartz) 기판, 산화실리콘/실리콘(SiO2/Si) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 기판, 산화 리튬알루미늄(LiAl2O3) 기판과 산화 마그네슘(MgO) 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
The substrate may be a silicon (Si) substrate, a germanium (Ge) substrate, a gallium nitride (GaN) substrate, an aluminum nitride (AlN) substrate, a gallium phosphide (GaP) substrate, an indium phosphide (InP) substrate, or gallium arsenide (GaAs). Substrate, silicon carbide (SiC) substrate, glass, quartz (Quartz) substrate, silicon oxide / silicon (SiO2 / Si) substrate, aluminum oxide (Al2O3) substrate, lithium aluminum oxide (LiAl2O3) substrate and magnesium oxide (MgO) substrate Any one can be used.
상기 제3단계(S30)는 상기 기판 상에 유전체 박막을 형성하는 단계일 수 있다.
The third step S30 may be a step of forming a dielectric thin film on the substrate.
상기 제4단계(S40)는 상기 다수의 컨택부들이 형성된 유전체 박막 상에 씨드 박막을 형성하는 단계일 수 있다. 이때, 상기 씨드 박막은 산화아연(ZnO) 박막으로 50nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
The fourth step S40 may be a step of forming a seed thin film on the dielectric thin film on which the plurality of contact parts are formed. In this case, the seed thin film may be formed of a zinc oxide (ZnO) thin film having a thickness of 50 nm or less.
상기 제5단계(S50)는 네트워크 형태로 성장된 다수의 미세 나노선들을 포함하는 나노 로드를 성장시키는 단계일 수 있다. The fifth step S50 may be a step of growing a nanorod including a plurality of fine nanowires grown in a network form.
이러한 나노로드의 특성은 산화 아연의 물리적 특성상 C-축 배향성으로 인해 수직 성장하게 된다. 이는 나노선의 단결정 특성으로 인해 전자가 빠르게 이동할 수 있다.These nanorods are vertically grown due to the C-axis orientation due to the physical properties of zinc oxide. This allows electrons to move quickly due to the single crystal nature of the nanowires.
또한, 상기 나노로드의 성장은 증류수에 몰농도가 같은 질산 아연 수화물(zinc nitrate hydrate)과 헥사메틸렌테트라민(HMT; hexamethylenetetramine)을 혼합한 수용액 내에서 성장된다. In addition, the growth of the nanorods is grown in an aqueous solution in which zinc nitrate hydrate and hexamethylenetetramine (HMT) are mixed in distilled water.
따라서, 상기 나노 로드는 미세 나노선가 네트워크 형태로 형성됨으로, 이를 통해 전자가 빠르게 이동할 수 있게 된다.
Therefore, since the nanorods are formed in the form of fine nanowires, electrons can move quickly through the nanorods.
도 4는 도 2에 도시된 나노 기반 트랜지스터 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nano-based transistor shown in FIG. 2.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 나노 로드 기반 트랜지스터의 제조방법은 제1단계(S11) 내지 제6단계(S61)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the method of manufacturing the nanorod-based transistor includes first steps S11 to sixth steps S61.
상기 제1단계(S11)는 플렉서블 기판 또는 유리 기판을 제공하는 단계일 수 있다.The first step S11 may be a step of providing a flexible substrate or a glass substrate.
상기 제2단계(S21)는 기판에 PDMS 또는 에폭시 등을 임프린팅(Imprinting) 공정을 통하여 역 원뿔형상의 다수의 컨택부들을 형성단계 일 수 있다.The second step S21 may be a step of forming a plurality of contact portions having an inverted cone shape through an imprinting process of PDMS or epoxy on a substrate.
상기 제3단계(S31)는 기판 상부에는 게이트 전극(예컨대, 금속 및 산화물 반도체)을 형성하는 단계일 수 있다.The third step S31 may be a step of forming a gate electrode (eg, a metal and an oxide semiconductor) on the substrate.
상기 제4단계(S41)는 게이트 전극 상에 유전체 박막을 화학적, 물리적 방식을 통하여 증착하는 단계일 수 있다.The fourth step S41 may be a step of depositing a dielectric thin film on a gate electrode through chemical and physical methods.
상기 제5단계(S51)는 다수의 컨택부들 각각에 형성된 유전체 박막 상에 씨드 박막을 형성하는 단계일 수 있다. 이때, 씨드 박막의 두께는 50nm 이하의 산화아연 박막일 수 있다.The fifth step S51 may be a step of forming a seed thin film on the dielectric thin film formed on each of the plurality of contact parts. In this case, the thickness of the seed thin film may be a zinc oxide thin film of 50 nm or less.
상기 제6단계(S61)는 씨드 박막 상에 미세 나노선을 네트워크 형태로 성장시키는 단계일 수 있다.
The sixth step S61 may be a step of growing fine nanowires in a network form on the seed thin film.
상기 나노 로드는 상기 씨드 박막 상에 형성되며, 네트워크 형태로 성장된 다수의 미세 나노선들을 포함한다. 이러한 나노로드의 특성은 산화 아연의 물리적 특성으로 인해 C-축 배향성으로 인해 수직 성장하게 된다. 이로 인해, 나노선 단결정 특성으로 인해 전자가 빠르게 이동할 수 있다. The nanorods are formed on the seed thin film and include a plurality of fine nanowires grown in a network form. The properties of these nanorods are vertically grown due to C-axis orientation due to the physical properties of zinc oxide. As a result, electrons may move quickly due to the nanowire single crystal properties.
상기 나노 로드의 성장은 증류수에 몰농도가 같은 질산 아연 수화물(zinc nitrate hydrate)과 헥사메틸렌테트라민(HMT; hexamethylenetetramine)을 혼합한 수용액 내에서 성장된다. The growth of the nanorods is grown in an aqueous solution in which zinc nitrate hydrate and hexamethylenetetramine (HMT) are mixed in distilled water.
따라서, 상기 나노 로드는 미세 나노선이 네트워크 형태로 형성됨으로, 이를 통해 전자는 빠르게 이동할 수 있게 된다.
Therefore, the nanorods are formed in the form of a network of fine nanowires, through which electrons can move quickly.
따라서, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 금속 촉매를 사용하지 않기 때문에 촉매에 의한 나노 로드의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, since the metal catalyst is not used, there is an effect that can prevent contamination of the nanorods by the catalyst.
또한, 나노 로드 구조물을 이용하여 발광 소자의 발광 구조물을 제조하면 발광면이 증가되어 광출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, when the light emitting structure of the light emitting device is manufactured using the nanorod structure, the light emitting surface is increased, thereby improving the light output.
또한, 기존 실리콘 기반 트랜지스터와는 비교도 할 수 없을 만큼의 빠른 모빌리티를 갖는 트랜지스터 특성을 구현할 수 있다.
In addition, it is possible to implement transistor characteristics with fast mobility that cannot be compared with conventional silicon-based transistors.
이러한 빠른 구동소자는 에너지 소비의 감소뿐 아니라 기기의 수명도 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 대면적 디스플레이 생산 공정에 있어 큰 문제가 되었던 어레이 문제를 해결할 수 있다. These fast drives not only reduce energy consumption, but also increase the life of the device, as well as solve the array problem that has been a big problem in the large-area display production process.
또한, 공정 비용을 최소화할 수 있으며 단시간에 대면적의 대량 생산이 용이하다.In addition, process costs can be minimized and mass production of large areas in a short time is easy.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims and their equivalents. And such changes are, of course, within the scope of the claims.
100,100': 나노 기반 트랜지스터 110,111: 기판
120, 141: 유전체 박막 121: template
130: 씨드 박막 131: 게이트 전극
150,151: 나노로드100,100 ': nano-based transistor 110,111: substrate
120, 141: dielectric thin film 121: template
130: seed thin film 131: gate electrode
150,151: Nanorod
Claims (7)
상기 플랙서블 기판 또는 상기 유리 기반 상부에 형성된 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상에 형성된 유전체 박막;
상기 다수의 컨택부들 각각에 형성된 유전체 박막 상에 형성된 씨드 박막; 및
상기 씨드 박막 상에 네트워크 형태로 얽혀진 미세 나노선으로 구성된 나노 로드를 포함하는 나노 로드를 포함하는 나노 기반 트랜지스터.
A flexible substrate or glass substrate having a plurality of inverted cone-shaped contact portions formed using an imprinting process between the source and drain ends;
A gate electrode formed on the flexible substrate or the glass base;
A dielectric thin film formed on the gate electrode;
A seed thin film formed on a dielectric thin film formed on each of the plurality of contact portions; And
Nano-based transistor comprising a nano-rod comprising a nano-rod entangled in a network form on the seed thin film.
상기 컨택부는,
하부면이 절연체 및 씨드박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 나노 기반 트랜지스터.
The method of claim 1,
The contact unit,
A nano-based transistor, characterized in that the lower surface has an insulator and a seed thin film.
상기 씨드박막은,
산화아연(ZnO)인 것을 특징으로 나노 기반 트랜지스터.
The method of claim 2,
The seed thin film,
Nano-based transistor, characterized in that zinc oxide (ZnO).
상기 기판에 건식 및 습식 공정을 거쳐 역 원뿔형상의 다수의 컨택부들을 형성하는 단계;
상기 기판 상에 유전체 박막을 형성하는 단계;
상기 다수의 컨택부들이 형성된 유전체 박막 상에 씨드 박막을 형성하는 단계; 및
상기 씨드 박막 상에 네크워크 형태로 성장된 다수의 미세 나노선들을 포함하는 나노 로드를 성장시키는 단계를 포함하는 나노 기반 트랜지스터 제조 방법.
Providing a substrate doped with a high concentration P-type dopant
Forming a plurality of contact portions of an inverted cone shape on the substrate through dry and wet processes;
Forming a dielectric thin film on the substrate;
Forming a seed thin film on the dielectric thin film on which the plurality of contact portions are formed; And
And growing a nanorod including a plurality of fine nanowires grown in a network form on the seed thin film.
상기 기판에 template을 형성한 후, PDMS 또는 에폭시 등을 임프린팅(Imprinting) 공정을 통하여 역 원뿔형상의 다수 컨택부들을 형성하는 단계;
상기 기판 상부에 게이트 전극(예컨대, 금속 및 산화물 반도체)을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 상에 유전체 박막을 화학적, 물리적 기상 증착방법을 통하여 증착하는 단계;
상기 다수의 컨택부들 각각에 형성된 유전체 박막 상에 씨드 박막을 형성하는 단계; 및
상기 씨드 박막 상에 미세 나노선를 네트워크 형태로 성장시키는 단계를 포함하는 나노 기반 트랜지스터 제조 방법.
Providing a flexible substrate or a glass substrate;
After forming a template on the substrate, forming a plurality of contact portions having an inverted cone shape through an imprinting process of PDMS or epoxy;
Forming a gate electrode (eg, a metal and an oxide semiconductor) on the substrate;
Depositing a dielectric thin film on the gate electrode through a chemical and physical vapor deposition method;
Forming a seed thin film on a dielectric thin film formed on each of the plurality of contact portions; And
The nano-based transistor manufacturing method comprising the step of growing a fine nanowires in the form of a network on the seed thin film.
상기 씨드 박막은,
산화아연(ZnO)인 것을 특징으로 하는 나노 기반 트랜지스터 제조 방법.
The method according to any one of claims 4 to 5,
The seed thin film,
Nano-based transistor manufacturing method characterized in that the zinc oxide (ZnO).
상기 기판은,
실리콘(Si) 기판, 저마늄(Ge) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판, 질화알루미늄(AlN)기판 , 인화갈륨(GaP) 기판, 인화인듐(InP) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 유리, 석영(Quartz) 기판, 산화실리콘/실리콘(SiO2/Si) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 기판, 산화 리튬알루미늄(LiAlO3) 기판과 산화 마그네슘(MgO) 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노 기반 트랜지스터 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The substrate,
Silicon (Si) substrates, germanium (Ge) substrates, gallium nitride (GaN) substrates, aluminum nitride (AlN) substrates, gallium phosphide (GaP) substrates, indium phosphide (InP) substrates, gallium arsenide (GaAs) substrates, silicon carbide (SiC) substrate, glass, quartz substrate, silicon oxide / silicon (SiO 2 / Si) substrate, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) substrate, lithium aluminum oxide (LiAlO 3) substrate and magnesium oxide (MgO) substrate Nano-based transistor manufacturing method, characterized in that any one.
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| US20100156272A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-06-24 | Postech Academy-Industry Foundation | Field Emission Device, Field Emission Display Device and Methods for Manufacturing the Same |
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