KR101922115B1 - 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터 - Google Patents
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Abstract
이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터가 개시된다. 개시된 전계효과 트랜지스터는, 전이금속 다이칼코지나이드로 이루어지며, 적층된 제1 채널 및 제2 채널과, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널의 양단 사이로 각각의 일단부가 개재되어 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 적어도 하나와 대응되게 형성되어서 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 전류 흐름을 제어하는 게이트 전극을 포함한다.
Description
소스 전극 및 드레인 전극과 이중으로 접촉되는 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터에 관한 것이다.
전계효과 트랜지스터의 특성은 채널층의 물질에 따라 달라질 수 있다. 채널층의 물질은 박막 트랜지스터의 특성을 결정하는 중요한 요인일 수 있다. 예컨대 전계효과 트랜지스터의 캐리어 이동도, on/off ratio은 채널의 특성에 좌우된다. 최근 실리콘 채널 대신에 2차원 반도체 채널로 그래핀이 각광을 받고 있다. 그래핀의 캐리어 이동도는 매우 높으나, on/off 특성이 나쁘다. 이에 따라 그래핀의 on/off 특성을 향상시키는 연구가 진행되고 있다.
한편, 2차원 반도체로서 전이금속 다이칼코지나이드를 채널로 사용하는 경우, on/off ratio 특성은 매우 우수하나, 캐리어 이동도는 비교적 낮다.
캐리어 이동도 특성을 개선한 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터가 요구된다.
캐리어 이동도를 개선한 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터는:
전이금속 다이칼코지나이드로 이루어지며, 적층된 제1 채널 및 제2 채널;
상기 제1 채널과 상기 제2 채널의 양단 사이로 각각의 일단부가 개재되어 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극; 및
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 적어도 하나와 대응되게 형성되어서 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 전류 흐름을 제어하는 게이트 전극;을 포함한다.
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은, 각각 단층 또는 복수층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 채널은 전이금속과 두 개의 칼코겐으로 이루어진 화합물이며, 상기 칼코겐은 S, Se, Te 중 선택된 어느 하나를 포함한다.
상기 채널은 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 국면에 따르면, 상기 게이트 전극 하부의 게이트 절연층 및 상기 게이트 절연층 하부의 기판을 더 포함하며, 상기 제1 채널은 상기 게이트 절연층 상에 형성된다.
상기 기판 상으로 상기 제2 채널을 덮는 패시베이션층을 더 구비할 수 있다.
상기 패시베이션층 상으로 상기 제2 채널과 대응되게 형성된 제2 게이트 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이에 배치된 층간 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 층간 절연층은 하프늄 옥사이드, 알루미나, 실리콘 나이트라이드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 층간 절연층은 1~100nm 두께를 가질 수 있다.
다른 국면에 따르면, 상기 제1 채널 하부의 기판을 더 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제2 채널의 상방에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 채널 채용으로 전류의 이동경로가 증가하면서도 복수의 채널과 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 접촉저항이 감소된다. 따라서, 캐리어의 이동도가 향상된다.
또한, 이중 게이트 전극의 채용으로 복수의 채널을 흐르는 전류의 양이 증가하므로, 캐리어의 이동도가 향상된다.
또한, 복수의 채널 사이에 형성된 고유전체로 이루어진 층간 절연층이 채널을 흐르는 캐리어의 스캐터링을 감소시키며, 따라서, 캐리어의 이동도가 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 명세서를 통하여 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(100)를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(100)는, 기판(110) 상에 형성된 게이트 전극(120)을 포함한다. 기판(110) 상에 게이트 전극(120)을 덮는 게이트 절연층(130)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(130)에서 게이트 전극(120)의 상방에 전이금속 다이칼코지나이드로 이루어진 제1 채널(141)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(130) 상에는 제1 채널(141)의 양단을 덮는 소스 전극(151) 및 드레인 전극(152)이 형성되어 있다.
제1 채널(141) 상에는 전이금속 다이칼코지나이드로로 이루어진 제2 채널(142)이 더 형성되어 있다. 제2 채널(142)의 양단은 각각 소스 전극(151) 및 드레인 전극(152)의 단부를 덮는다. 기판(110) 상에는 제2 채널(142)을 덮는 패시베이션층(160)이 형성될 수 있다.
소스 전극(151) 및 드레인 전극(152)의 양단은 각각 제1 채널(141) 및 제2 채널(142) 사이에 개재되어서, 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)과 접촉한다.
기판(110)은, 일반적인 반도체 소자를 제조하는데 사용되는 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 실리콘 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 기판(110)이 도전성 기판, 예컨대 실리콘 기판인 경우, 게이트 전극(120)과의 절연을 위해서 기판(110)의 표면에는 산화층, 예를 들어 실리콘 기판을 열산화하여 형성된 SiO2층이 더 형성될 수 있다.
게이트 전극(120)은 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)의 전기적 특성을 제어하기 위한 것으로, 도전성 물질, 예를 들어, 일반적인 전극 물질인 금속이나 도전성 산화물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(120)은, Ti, Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W 또는 Cu와 같은 금속 또는 IZO(InZnO) 또는 AZO(AlZnO)와 같은 도전성 산화물을 사용하여 형성될 수 있다.
게이트 절연층(130)은 통상적인 반도체 소자에 사용되는 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(130)은 SiO2이나 SiO2보다 유전율이 높은 High-K 물질인 HfO2, Al2O3 등을 사용하여 형성될 수 있다.
제1 채널(141)은 전이금속 다이칼코지나이드로 형성된다. 제1 채널(141)은 단층 구조 또는 복수층 구조로 형성될 수 있다. 복수의 층으로 이루어진 제1 채널(141)은 층내(in-plane)에는 강한 원자간 공유 결합으로 이루어져 있으며, 층간(interlayer)에서는 약한 반데르발스 힘으로 연결된 층상구조(layered structure)를 가진다. 복수층으로 이루어진 제1 채널(141)은 캐리어의 이동경로가 증가하므로, 캐리어의 이동도가 향상된다. 제1 채널(141)은, 전이금속, 예컨대 Mo, W, Nb 중 어느 하나에 두 개의 칼코겐이 결합된 2차원 판상 구조다. 칼코겐으로는 S, Se, Te 등이 사용될 수 있다. 전이금속 다이칼코지나이드 채널(140)은 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 채널(142)는 제1 채널(141)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
소스 전극(151) 및 드레인 전극(152)은 Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W 또는 Cu와 같은 금속 또는 IZO(InZnO) 또는 AZO(AlZnO)와 같은 전도성 산화물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 소스 전극(151) 및 드레인 전극(152)은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 소스 전극(151)의 일 단 및 드레인 전극(152)의 일 단은 각각 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)에 접촉되게 제1 채널 및 제2 채널(142) 사이에 배치된다. 소스 전극(151)으로부터의 전류는 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)을 통해서 드레인 전극(152)으로 흐른다. 이에 따라, 소스 전극(151)으로부터의 전류 주입 경로가 짧아지며, 또한, 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)로부터 드레인 전극(152)으로 전류 이동경로가 짧아진다.
제1 채널(141) 및 제2 채널(142)은 각각 복수층의 전이금속 다이칼코지나이드로 형성될 수도 있다.
복층 구조의 채널 상에 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된 경우, 소스 전극 및 드레인 전극으로부터 멀리 떨어진 채널로의 전류 이동에 있어서의 접촉 저항이 증가하는 것과 비교하여, 본 발명에서는 소스 전극(151) 및 드레인 전극(152)으로부터 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)로 직접 전류가 흐르므로, 접촉 저항이 감소된다.
패시베이션층(160)은 SiO2 또는 High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4 등을 사용하여 형성될 수 있다.
도 1에서는 게이트 전극(120)이 바텀 게이트 전극인 예를 도시하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 게이트 전극으로서 패시베이션층(160) 상에 탑 게이트 전극으로 형성될 수도 있으며, 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 채널 사용으로 전류의 이동경로가 증가되면서도, 복수의 채널과 소스 전극(드레인 전극) 사이의 접촉 저항이 감소되므로, 캐리어 이동도가 향상된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(200)의 구조를 보여주는 단면도다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(200)는 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(100)와 비교하여 패시베이션층(160) 상에 제2 게이트 전극(270)을 더 포함한다. 제2 게이트 전극(270)은 게이트 전극(120)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(120)과 함께 제2 게이트 전극(270)을 사용함으로써 제2 채널(142)의 전류 흐름 제어가 용이해지며, 이에 따라, 소스 전극(151) 및 드레인 전극(152) 사이의 전류가 더 많이 흐를 수 있다.
상기 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터(200)는 전류가 더 많이 흐르므로, 캐리어 이동도가 향상된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(300)의 구조를 보여주는 단면도다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(200)는 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(100)와 비교하여 제1 채널(141) 및 제2 채널(142) 사이에 형성된 층간 절연층(380)을 더 구비한다. 층간 절연층(380)은 고유전체 물질, 예컨대, High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4 등으로 형성될 수 있다. 층간 절연층(380)은 대략 1~100nm 두께로 형성될 수 있다. 층간 절연층(380)이 1 nm 보다 얇으면, 층간 절연층(380)이 100nm 보다 두꺼우면, 제2 채널(142)의 전류 제어를 위한 게이트 전극(120)의 전압이 증가할 수 있다.
상기 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터(300)는 고유전체로 이루어진 층간 절연층(380)으로 인해 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)을 흐르는 캐리어의 스캐터링이 감소되며, 이에 따라 전계효과 트랜지스터(300)의 캐리어 이동도가 향상된다.
상기 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터(300)는 바텀 게이트 전극을 포함하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 바텀 게이트 전극 대신에 탑 게이트 전극을 포함할 수도 있으며, 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(400)의 구조를 보여주는 단면도다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(400)는 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터(100)와 비교하여 제1 채널(141) 및 제2 채널(142) 사이에 형성된 층간 절연층(480)과 패시베이션층(160) 상의 제2 게이트 전극(470)을 더 포함한다.
제2 게이트 전극(470)은 게이트 전극(120)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
층간 절연층(480)은 고유전체 물질, 예컨대, High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4 등으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(120)과 함께 제2 게이트 전극(470)을 사용함으로써 제2 채널(142)의 전류 흐름 제어가 용이해지며, 이에 따라, 소스 전극(151) 및 드레인 전극(152) 사이의 전류가 더 많이 흐를 수 있다.
또한, 고유전체로 이루어진 층간 절연층(480)으로 인해 제1 채널(141) 및 제2 채널(142)을 흐르는 캐리어의 스캐터링이 감소되며, 이에 따라 전계효과 트랜지스터(400)의 캐리어 이동도가 향상된다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
400: 전계효과 트랜지스터 110: 기판
120: 게이트 전극 130: 게이트 절연층
141: 제1 채널 142: 제2 채널
151: 소스 전극 152: 드레이 전극
160: 패시베이션층 270, 470: 제2 게이트 전극
380, 480: 층간 절연층
120: 게이트 전극 130: 게이트 절연층
141: 제1 채널 142: 제2 채널
151: 소스 전극 152: 드레이 전극
160: 패시베이션층 270, 470: 제2 게이트 전극
380, 480: 층간 절연층
Claims (14)
- 전이금속 다이칼코지나이드로 이루어지며, 그 양단이 서로 이격되며 적층된 제1 채널 및 제2 채널;
상기 제1 채널과 상기 제2 채널의 상기 양단 사이로 각각의 일단부가 개재되어 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극; 및
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 적어도 하나와 대응되게 형성되어서 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 전류 흐름을 제어하는 게이트 전극;을 구비하는 이중 전이금속 다이칼코지나이드 채널을 가진 전계효과 트랜지스터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은, 각각 단층 또는 복수층 구조로 이루어진 전계효과 트랜지스터. - 제 1 항에 있어서,
상기 채널은 전이금속과 두 개의 칼코겐으로 이루어진 화합물이며, 상기 칼코겐은 S, Se, Te 중 선택된 어느 하나를 포함하는 전계효과 트랜지스터. - 제 3 항에 있어서,
상기 채널은 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2 중 어느 하나를 포함하는 전계효과 트랜지스터. - 제 1 항에 있어서,
상기 게이트 전극 하부의 게이트 절연층 및 상기 게이트 절연층 하부의 기판을 더 구비하며, 상기 제1 채널은 상기 게이트 절연층 상에 형성되는 전계효과 트랜지스터. - 제 5 항에 있어서,
상기 기판 상으로 상기 제2 채널을 덮는 패시베이션층을 더 구비한 전계효과 트랜지스터. - 제 6 항에 있어서,
상기 패시베이션층 상으로 상기 제2 채널과 대응되게 형성된 제2 게이트 전극을 더 구비한 전계효과 트랜지스터. - 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이에 배치된 층간 절연층을 더 포함하는 전계효과 트랜지스터. - 제 8 항에 있어서,
상기 층간 절연층은 하프늄 옥사이드, 알루미나, 실리콘 나이트라이드 중 어느 하나를 포함하는 전계효과 트랜지스터. - 제 8 항에 있어서,
상기 층간 절연층은 1~100nm 두께를 가진 전계효과 트랜지스터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 채널 하부의 기판을 더 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제2 채널의 상방에 배치된 전계효과 트랜지스터. - 제 11 항에 있어서,
상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이에 배치된 층간 절연층을 더 포함하는 전계효과 트랜지스터. - 제 12 항에 있어서,
상기 층간 절연층은 하프늄 옥사이드, 알루미나, 실리콘 나이트라이드 중 어느 하나를 포함하는 전계효과 트랜지스터. - 제 12 항에 있어서,
상기 층간 절연층은 1~100nm 두께를 가진 전계효과 트랜지스터.
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| US9673390B2 (en) * | 2014-02-21 | 2017-06-06 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Phase transformation in transition metal dichalcogenides |
| US9472396B2 (en) * | 2014-04-15 | 2016-10-18 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Plasma treated semiconductor dichalcogenide materials and devices therefrom |
| US9548394B2 (en) * | 2014-04-22 | 2017-01-17 | Uchicago Argonne, Llc | All 2D, high mobility, flexible, transparent thin film transistor |
| CN104362179B (zh) * | 2014-10-13 | 2017-04-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管、其制作方法、阵列基板及显示装置 |
| US9276092B1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-03-01 | Micron Technology, Inc. | Transistors and methods of forming transistors |
| US10269981B2 (en) | 2014-11-17 | 2019-04-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Multi-channel field effect transistors using 2D-material |
| KR102232755B1 (ko) * | 2015-04-07 | 2021-03-26 | 삼성전자주식회사 | 2차원 물질을 이용한 전자소자 및 그 제조 방법 |
| KR102441586B1 (ko) * | 2015-06-17 | 2022-09-07 | 삼성전자주식회사 | 광전자소자 |
| CN106257687B (zh) * | 2015-06-17 | 2020-02-28 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种半导体装置及其制造方法 |
| US10163932B1 (en) | 2015-07-24 | 2018-12-25 | Nutech Ventures | Memory device based on heterostructures of ferroelectric and two-dimensional materials |
| US9576950B1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-02-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Contacts to transition metal dichalcogenide and manufacturing methods thereof |
| US10026751B2 (en) | 2015-10-02 | 2018-07-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including a repeater/buffer at higher metal routing layers and methods of manufacturing the same |
| WO2017095400A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | Intel Corporation | Techniques for co-integrating transition metal dichalcogenide (tmdc)-based and iii-n semiconductor-based transistor devices |
| KR102272043B1 (ko) * | 2016-01-25 | 2021-07-05 | 한국전자통신연구원 | 다중 채널을 갖는 트랜지스터 |
| WO2017210264A1 (en) | 2016-06-03 | 2017-12-07 | Ohio University | Directed growth of electrically self-contacted monolayer transition metal dichalcogenides with lithographically defined metallic patterns |
| EP3255656B1 (en) | 2016-06-07 | 2020-08-26 | IMEC vzw | A method for forming a vertical hetero-stack and a device including a vertical hetero-stack |
| US11107908B2 (en) | 2016-07-01 | 2021-08-31 | Intel Corporation | Transistors with metal source and drain contacts including a Heusler alloy |
| US10854591B2 (en) | 2016-11-04 | 2020-12-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including a repeater/buffer at upper metal routing layers and methods of manufacturing the same |
| US10510903B2 (en) | 2016-11-29 | 2019-12-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Impact ionization semiconductor device and manufacturing method thereof |
| TWI621263B (zh) * | 2016-12-13 | 2018-04-11 | 財團法人國家實驗研究院 | 二維過渡金屬硫族化合物場效電晶體結構及其製程方法 |
| US20190348466A1 (en) * | 2016-12-30 | 2019-11-14 | Intel Corporation | Ambipolar layer based access transistors for memory applications and methods of fabrication |
| US10263107B2 (en) * | 2017-05-01 | 2019-04-16 | The Regents Of The University Of California | Strain gated transistors and method |
| US10446694B2 (en) | 2017-06-13 | 2019-10-15 | National Applied Research Laboratories | Field-effect transistor structure having two-dimensional transition metal dichalcogenide |
| US10388732B1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-08-20 | Globalfoundries Inc. | Nanosheet field-effect transistors including a two-dimensional semiconducting material |
| CN110047848B (zh) * | 2019-04-02 | 2021-07-06 | Tcl华星光电技术有限公司 | 一种阵列基板及其制备方法 |
| KR102347691B1 (ko) | 2020-07-16 | 2022-01-06 | 고려대학교 산학협력단 | 이차원 전이금속 다이칼코게나이드 물질을 포함한 p-n 이종접합 구조의 인버터 |
| US20220231153A1 (en) * | 2021-01-15 | 2022-07-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | CMOS Fabrication Methods for Back-Gate Transistor |
| US11935930B2 (en) | 2021-11-30 | 2024-03-19 | International Business Machines Corporation | Wrap-around-contact for 2D-channel gate-all-around field-effect-transistors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010021555A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Samsung Electronics Co Ltd | トランジスタ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0126757D0 (en) * | 2001-11-07 | 2002-01-02 | Univ Cambridge Tech | Organic field effect transistors |
| US7242041B2 (en) | 2003-09-22 | 2007-07-10 | Lucent Technologies Inc. | Field-effect transistors with weakly coupled layered inorganic semiconductors |
| KR101464699B1 (ko) | 2008-04-04 | 2014-12-01 | 삼성전자주식회사 | 디칼코게나이드 열전재료 |
| US20110076798A1 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Dichalcogenide ink containing selenium and methods of making and using same |
| EP2614518A4 (en) * | 2010-09-10 | 2016-02-10 | VerLASE TECHNOLOGIES LLC | METHODS OF MANUFACTURING OPTOELECTRONIC DEVICES USING SEMICONDUCTOR DONOR DETACHED LAYERS AND DEVICES MANUFACTURED THEREBY |
| JP2012099646A (ja) | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Fujifilm Corp | 光電変換素子 |
| US9608101B2 (en) * | 2011-01-04 | 2017-03-28 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Semiconductor device |
-
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-
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Patent Citations (1)
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| JP2010021555A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Samsung Electronics Co Ltd | トランジスタ |
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