KR101967446B1 - Tunneling Transistor and manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 배치된 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치된 제1절연층; 상기 제1절연층 상에 배치된 플로팅(floating) 전극; 상기 플로팅 전극 상에 배치된 제2절연층; 상기 제2절연층 상에 배치된 제2전극; 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극과 절연되어 배치되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극을 포함하는, 터널링 트랜지스터를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising: a first electrode disposed on a substrate; A first insulating layer disposed on the first electrode; A floating electrode disposed on the first insulating layer; A second insulating layer disposed on the floating electrode; A second electrode disposed on the second insulating layer; And a gate electrode disposed to be insulated from the first electrode and the second electrode, the gate electrode controlling a tunneling current between the first electrode and the second electrode.
Description
본 발명의 실시예들은 터널링 트랜지스터에 관한 것으로서, 더 상세하게는 플로팅(floating) 전극을 포함하는 터널링 트랜지스터에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a tunneling transistor, and more particularly to a tunneling transistor including a floating electrode.
트랜지스터(transistor)는 전류나 전압 흐름을 조절하여 증폭 또는 스위치 역할을 하는 소자이다. 이러한 트랜지스터는 지난 반세기 동안 수십 마이크로미터에서 수십 나노미터까지 크기가 작아졌으며, PC, 태블릿 및 스마트 폰 등과 같은 다양한 전자 소자의 소형화 및 저전력 구동에 주요한 역할을 수행하였다. A transistor is an element that acts as an amplifier or switch by regulating current or voltage flow. These transistors have been reduced in size from tens of micrometers to tens of nanometers over the past half century and have played a major role in miniaturization and low power operation of various electronic devices such as PCs, tablets and smart phones.
하나의 칩 내에는 점점 더 많은 수의 트랜지스터가 배치되고 있으며, 이에 따라 트랜지스터 사이의 간격이 줄어들고 있다. 즉, 트랜지스터에 포함된 전극들 사이의 거리가 가까워짐에 따라, 양자 터널링(quantum tunneling) 현상에 의해 하나의 전극에 포함된 전자가 의도치 않게 다른 전극으로 이동하는 문제가 발생한다.An increasing number of transistors are disposed within a single chip, thereby reducing the spacing between the transistors. That is, as the distance between the electrodes included in the transistor becomes closer to each other, electrons included in one electrode are inadvertently moved to other electrodes due to quantum tunneling phenomenon.
터널링 트랜지스터는 이와 같은 종래의 트랜지스터의 근원적인 문제를 역으로 이용한 트랜지스터로서, 입력 전극과 출력 전극 사이의 에너지 장벽을 높이거나 낮추는 방법을 통해 터널링 전류를 제어하는 방식을 이용한 소자이다. The tunneling transistor is a transistor that uses the problem of the conventional transistor as a reverse, and uses a method of controlling the tunneling current through a method of raising or lowering an energy barrier between the input electrode and the output electrode.
터널링 트랜지스터는 적은 에너지를 사용하여 구동될 수 있으며, 전극들 사이의 간격이 수 내지 수십 나노미터로 매우 작기 때문에 소형화에 적합하다.Tunneling transistors can be driven with less energy and are suitable for miniaturization because the spacing between the electrodes is very small, ranging from several to several tens of nanometers.
그러나, 터널링 트랜지스터는 전극들 사이의 간격이 매우 작기 때문에 의도치 않은 누설 전류가 쉽게 발생할 수 있다는 문제가 존재하며, 이러한 누설 전류를 최소화하면서 터널링 전류를 정밀하게 제어하는 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.However, there is a problem that an unintended leakage current can easily occur due to a very small distance between the electrodes of the tunneling transistor, and there is a growing demand for a technique for precisely controlling the tunneling current while minimizing such leakage current .
본 발명은 소스 전극과 드레인 전극을 상하로 배치하여, 소스 전극과 드레인 전극 사이의 간격 조절이 용이한 수직형 터널링 트랜지스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a vertical tunneling transistor in which a distance between a source electrode and a drain electrode is easily adjusted by arranging a source electrode and a drain electrode vertically.
또, 소스 전극과 드레인 전극 사이에 플로팅 전극을 배치함으로써, 누설 전류를 최소화하면서 터널링 전류를 제어할 수 있는 터널링 트랜지스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a tunneling transistor capable of controlling a tunneling current while minimizing a leakage current by disposing a floating electrode between a source electrode and a drain electrode.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 상에 배치된 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치된 제1절연층; 상기 제1절연층 상에 배치된 플로팅(floating) 전극; 상기 플로팅 전극 상에 배치된 제2절연층; 상기 제2절연층 상에 배치된 제2전극; 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극과 절연되어 배치되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극을 포함하는, 터널링 트랜지스터를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising: a first electrode disposed on a substrate; A first insulating layer disposed on the first electrode; A floating electrode disposed on the first insulating layer; A second insulating layer disposed on the floating electrode; A second electrode disposed on the second insulating layer; And a gate electrode disposed to be insulated from the first electrode and the second electrode, the gate electrode controlling a tunneling current between the first electrode and the second electrode.
상기 플로팅 전극 및 상기 게이트 전극은 상기 제1절연층 및 상기 제2절연층 사이에 배치되며 동일한 물질로 구성될 수 있다.The floating electrode and the gate electrode are disposed between the first insulating layer and the second insulating layer and may be made of the same material.
상기 게이트 전극은 상기 플로팅 전극의 양측에 각각 배치된 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극을 포함하며, 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2게이트 전극을 전기적으로 연결되거나 절연될 수 있다.The gate electrode includes a first gate electrode and a second gate electrode disposed on both sides of the floating electrode, and the first gate electrode and the second gate electrode may be electrically connected or insulated.
상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 플로팅 전극과 평면 상 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be disposed so as to overlap each other in a plane with the floating electrode.
상기 제1전극 및 상기 제2전극은 서로 다른 형태를 가질 수 있다.The first electrode and the second electrode may have different shapes.
상기 제2전극은 주요(main) 영역 및 상기 주요 영역과 연결된 부분에서부터 단부까지 점차 너비가 감소하는 뾰족한(sharped) 영역을 포함할 수 있다.The second electrode may include a main region and a sharped region where the width gradually decreases from a portion connected to the main region to an end.
상기 뾰족한 영역은 복수 개일 수 있다.The pointed area may be plural.
상기 제2전극은 상기 기판의 주요면에 수직한 방향으로 연장된 나노튜브, 나노와이어, 또는 나노실린더로 구성될 수 있다.The second electrode may be a nanotube, a nanowire, or a nanocylinder extending in a direction perpendicular to the main surface of the substrate.
상기 플로팅 전극의 제1방향으로의 너비는 상기 제1전극 및 상기 제2전극 중 적어도 하나의 상기 제1방향으로의 너비보다 클 수 있다.The width of the floating electrode in the first direction may be greater than the width of at least one of the first electrode and the second electrode in the first direction.
상기 게이트 전극은 상기 플로팅 전극에 대하여 상기 제1방향에 배치될 수 있다.The gate electrode may be disposed in the first direction with respect to the floating electrode.
상기 제1전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리와 상기 제2전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리는 각각 1 nm 내지 150 nm일 수 있다.The distance between the first electrode and the floating electrode and the distance between the second electrode and the floating electrode may be 1 nm to 150 nm, respectively.
상기 게이트 전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리는 1 nm 내지 10 μm일 수 있다.The distance between the gate electrode and the floating electrode may be between 1 nm and 10 [mu] m.
상기 게이트 전극은 상기 플로팅 전극 주변을 둘러싸도록 형성된 프레임 형상 또는 링 형상을 가질 수 있다.The gate electrode may have a frame shape or a ring shape formed so as to surround the floating electrode.
상기 게이트 전극과 상기 제1전극 사이의 거리는 상기 제1전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리의 4배 이상일 수 있다.The distance between the gate electrode and the first electrode may be at least four times the distance between the first electrode and the floating electrode.
상기 플로팅 전극은 복수의 요철을 포함하는 적어도 하나의 가장자리를 포함할 수 있다.The floating electrode may include at least one edge including a plurality of irregularities.
상기 플로팅 전극은 적어도 하나의 홀(hole)을 포함할 수 있다.The floating electrode may include at least one hole.
상기 플로팅 전극은 상기 제1전극에 대향하는 면 및 상기 제2전극에 대향하는 면 중 적어도 하나에 형성된 복수의 요철을 포함할 수 있다.The floating electrode may include a plurality of irregularities formed on at least one of a surface facing the first electrode and a surface facing the second electrode.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1전극 상에 제1절연층을 형성하는 단계; 상기 제1절연층 상에 게이트 전극 및 플로팅 전극을 형성하는 단계; 상기 제1절연층 상에 상기 게이트 전극 및 상기 플로팅 전극을 덮는 제2절연층을 형성하는 단계; 및 상기 제2절연층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는, 터널링 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first electrode on a substrate; Forming a first insulating layer on the first electrode; Forming a gate electrode and a floating electrode on the first insulating layer; Forming a second insulating layer covering the gate electrode and the floating electrode on the first insulating layer; And forming a second electrode on the second insulating layer.
상기 게이트 전극 및 상기 플로팅 전극은 동일한 공정을 통해 동일한 물질로 형성될 수 있다.The gate electrode and the floating electrode may be formed of the same material through the same process.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims, and drawings.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 전극과 드레인 전극을 상하로 배치하여, 소스 전극과 드레인 전극 사이의 간격 조절이 용이한 수직형 터널링 트랜지스터를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, a vertical tunneling transistor having a source electrode and a drain electrode arranged vertically and easily adjusting a distance between a source electrode and a drain electrode can be provided.
또, 소스 전극과 드레인 전극 사이에 플로팅 전극을 배치함으로써, 누설 전류를 최소화하면서 터널링 전류를 제어할 수 있는 터널링 트랜지스터를 제공할 수 있다.Also, by disposing the floating electrode between the source electrode and the drain electrode, it is possible to provide a tunneling transistor capable of controlling the tunneling current while minimizing the leakage current.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 비교예에 따른 터널링 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 터널링 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 사시도들이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플로팅 전극을 개략적으로 나타낸 평면도들이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플로팅 전극을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 게이트 전극을 개략적으로 나타낸 평면도들이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a plan view schematically illustrating a tunneling transistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG.
3 is a cross-sectional view schematically showing a tunneling transistor according to a comparative example.
4 to 6 are perspective views schematically illustrating a tunneling transistor according to another embodiment of the present invention.
7 to 9 are plan views schematically showing a floating electrode according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view schematically illustrating a floating electrode according to another embodiment of the present invention.
11 and 12 are plan views schematically showing a gate electrode according to another embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a tunneling transistor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout the drawings, and a duplicate description thereof will be omitted .
이하의 실시예에서 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the following embodiments, when various components such as layers, films, regions, plates, and the like are referred to as being " on " other components, . Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.In the following embodiments, the x-axis, the y-axis, and the z-axis are not limited to three axes on the orthogonal coordinate system, and can be interpreted in a broad sense including the three axes. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 취한 단면도이다.FIG. 1 is a plan view schematically showing a tunneling transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG.
도 1 및 도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(1)는 기판(101) 상에 배치된 제1전극(110), 제1전극(110) 상에 배치된 제1절연층(103), 제1절연층(103) 상에 배치된 플로팅(floating) 전극(140), 플로팅 전극(140) 상에 배치된 제2절연층(105), 제2절연층(105) 상에 배치된 제2전극(120), 및 제1전극(110) 및 제2전극(120)과 절연되며 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극(130)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a
상기 기판(101)은 유리 또는 플라스틱 등 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 예컨대 실리콘 기반의 절연 기판일 수 있다. 특히, 고온 공정이 필요하지 않으므로 내열성과 무관하게 다양한 소재의 기판을 사용할 수 있다.The
제1전극(110)은 소스 전극 또는 드레인 전극일 수 있다. 또한, 제1전극(110)은 신호가 출력되는 출력 전극일 수 있다.The
제1전극(110) 상에는 제1절연층(103)에 의해 제1전극(110)과 절연되어 있는 플로팅 전극(140)이 배치될 수 있다. 플로팅 전극(140)은 터널링 트랜지스터(1)에 포함된 다른 도전체들과 연결되지 않은 더미 전극일 수 있으며, 제1전극(110) 및/또는 제2전극(120)에 의해 야기되는 전기장의 영향을 받을 수 있다.A
일 실시예에 따르면, 제1절연층(103) 상에는 게이트 전극(130)이 배치될 수 있다. 즉, 플로팅 전극(140)과 게이트 전극(130)은 제1절연층(103)과 제2절연층(105) 사이의 동일층에 배치될 수 있으며, 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1전극(110), 게이트 전극(130) 및 플로팅 전극(140)은 일함수가 낮은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al) 등으로 구성될 수 있다. 게이트 전극(130)에는 제어 전압이 인가되며, 게이트 전극(130)에 의해 인가된 전압에 따라 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 흐르는 터널링 전류가 제어될 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.According to one embodiment, the
제1절연층(103) 상에는 게이트 전극(130) 및 플로팅 전극(140)을 덮는 제2절연층(105)이 배치되며, 제2절연층(105) 상에는 제2전극(120)이 배치될 수 있다. 11절연층(103) 및 제2절연층(105)은 절연 특성이 뛰어난 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대, SiO2, Al2O3, HfO, BaTiO3, SrTiO3, PbTiO3, (Ba,Sr)TiO3(BST) 및 Pb(Zr,Ti)O3(PZT) 등의 무기물, PVDF, PMMA 및 PDMS 등의 유기물 또는 BN 등의 2D 물질일 수 있다.A second insulating
제2전극(120)은 드레인 전극(제1전극(110)이 소스 전극인 경우) 또는 소스 전극(제1전극(110)이 드레인 전극인 경우)일 수 있다. 또한, 제2전극(120)은 입력 전극일 수 있다. The
일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(1)는 기판(101)의 주요면에 수직인 제3방향(z)을 따라 제1전극(110) 및 제2전극(120)이 배치된 수직형 터널링 트랜지스터일 수 있다. The
터널링 트랜지스터는 반도체 물질을 사용하는 대신 양자 터널링(quantum tunneling) 현상을 이용하여 증폭 또는 스위치 역할을 수행하는 소자로서, 절연층을 사이에 두고 2개의 전극을 터널링이 일어날 수 있을 정도로 가깝게 배치함으로써 입력 전극에 전압이 인가되었을 때 터널링에 의해 출력 전극으로 전자가 이동시킴으로써 터널링 전류를 발생시킨다.The tunneling transistor is an element that amplifies or acts as a switch by using a quantum tunneling phenomenon instead of using a semiconductor material. By disposing two electrodes sandwiching an insulating layer so that tunneling can occur, The electrons are moved to the output electrode by tunneling to generate a tunneling current.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 거리는 터널링 트랜지스터의 특성, 예컨대 인가되는 전압에 따른 터널링 전류에 대한 특성에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 그러나, 제1전극(110)과 제2전극(120)이 기판(101)의 주요면을 기준으로 서로 수평인 방향(x 방향 또는 y 방향)을 따라 배치된 수평형 터널링 트랜지스터를 형성하고자 하는 경우, 제1전극(110)과 제2전극(120)이 수 나노미터 내지 수십 나노미터의 거리를 유지하도록 형성하는 데 공정 상의 어려움이 존재한다. 예컨대, 도전 물질을 패터닝하는 데 일반적으로 사용되는 포토리소그래피 공정에 의해 제1전극(110)과 제2전극(120)이 수 나노미터 내지 수십 나노미터의 거리만큼 분리되어 배치되도록 형성하기가 어렵다. According to an embodiment of the present invention, the distance between the
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1전극(110)과 제2전극(120)이 기판(101)에 대하여 수직한 제3방향(z)으로 배치되므로, 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 배치된 제1절연층(103) 및 제2절연층(105)을 수 나노미터 정도의 두께로도 용이하게 형성할 수 있으므로 원하는 정도의 터널링 전류를 확보할 수 있다. However, according to the embodiment of the present invention, since the
본 발명의 실시예에 따르면, 제1전극(110)과 제2전극(120)의 사이에는 플로팅 전극(140)이 배치되며, 플로팅 전극(140)은 입력 전극인 제2전극(120)으로부터 터널링된 전자를 전달받아 출력 전극인 제1전극(110)으로 전달하는 역할을 수행한다. 따라서, 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이에 배치된 제1절연층(103)의 제1두께(t1)와 제2전극(120)과 플로팅 전극(140) 사이에 배치된 제2절연층(105)의 제2두께(t2)는, 원하는 정도의 터널링 현상이 일어날 수 있는 정도의 값을 가질 수 있다. 예컨대, 제1두께(t1) 및 제2두께(t2)는 각각 1 nm 내지 150 nm의 값을 가질 수 있다. 1 nm 미만의 두께는 실질적으로 구현하기 어려우며, 150 nm를 초과하는 경우 터널링 현상이 일어나지 않을 수 있다. 제1두께(t1) 및 제2두께(t2)는 제1절연층(103) 및 제2절연층(105)을 구성하는 물질을 종류 및 원하는 터널링 트랜지스터의 특성에 따라 정해질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 제1두께(t1) 및 제2두께(t2)는 1 nm 내지 10 nm의 값을 가질 수 있다.A floating
제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 흐르는 터널링 전류는 종래의 반도체 기반 트랜지스터와 같이 별도의 제어 전극, 즉 게이트 전극(130)을 이용하여 제어할 필요가 존재한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극(110)과 제2전극(120)의 사이에는 제어 전압을 인가함으로써 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극(130)이 배치될 수 있다.The tunneling current flowing between the
도 1 및 도 2에서는 게이트 전극(130)이 플로팅 전극의 양측에 각각 배치된 제1게이트 전극(130a) 및 제2게이트 전극(130b)을 포함하는 것으로 도시하고 있다. 제1게이트 전극(130a) 및 제2게이트 전극(130b)은 전기적으로 연결될 수도 있고 서로 절연될 수도 있다. 제1게이트 전극(130a) 및 제2게이트 전극(130b)에는 동일한 전압이 동시에 인가, 서로 다른 전압이 인가, 또는 둘 중 하나에만 전압이 인가될 수도 있다.1 and 2, the
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다른 실시예에 따르면 게이트 전극(130)은 플로팅 전극의 일측에 하나만 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 제1게이트 전극(130a) 및 제2게이트 전극(130b)은 서로 연결되어 있는 하나의 게이트 전극(130)의 서로 다른 부분일 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.However, the present invention is not limited to this, and according to another embodiment, only one
게이트 전극(130)이 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 터널링 전류를 효과적으로 제어하기 위해서는, 게이트 전극(130)에 의해 인가된 전압에 의해 발생하는 전기장이 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 형성된 전기장과 유사하여야 한다. 이하, 도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예와 도 3에 나타낸 비교예를 참고하여 플로팅 전극(140)이 있는 경우와 플로팅 전극(140)이 없는 경우의 터널링 트랜지스터에 대하여 설명한다.In order to effectively control the tunneling current between the
도 3은 비교예에 따른 터널링 박막트랜지스터에 관한 것으로, 도 3을 참고하면 게이트 전극(130')에 의해 기판(101')의 주요면에 대하여 서로 수평 방향을 따라 배치된 제1전극(110') 및 제2전극(120') 사이의 터널링 전류가 제어된다.FIG. 3 shows a tunneling thin film transistor according to a comparative example. Referring to FIG. 3, a first electrode 110 'disposed horizontally relative to a main surface of a substrate 101' by a gate electrode 130 ' ) And the second electrode 120 'are controlled.
전기장의 세기는 거리의 제곱에 반비례하기 때문에, 게이트 전극(130')과 제1전극(110')/제2전극(120') 사이의 거리가 먼 경우, 게이트 전극(130')에 의한 전기장이 제1전극(110')과 제2전극(120') 사이의 전기장에 비해 현저히 작아져 게이트 전극(130')에 의해 터널링 전류를 정밀하게 제어할 수 없다.When the distance between the gate electrode 130 'and the first electrode 110' / the second electrode 120 'is long, the electric field strength of the electric field is inversely proportional to the square of the distance, Is significantly smaller than the electric field between the first electrode 110 'and the second electrode 120', and the tunneling current can not be precisely controlled by the gate electrode 130 '.
따라서, 제1전극(110')과 제2전극(120') 사이의 터널링 전류를 효과적으로 제어하기 위해, 게이트 전극(130')과 제1전극(110') 사이의 거리(d2')와 게이트 전극(130')가 제2전극(120') 사이의 거리(d3')를 제1전극(110')과 제2전극(120') 사이의 거리(d1')와 유사하게 형성한다.Therefore, in order to effectively control the tunneling current between the first electrode 110 'and the second electrode 120', the distance d 2 'between the gate electrode 130' and the first electrode 110 ' The distance d 3 'between the second electrode 120' and the gate electrode 130 'is formed to be similar to the distance d 1 ' between the first electrode 110 'and the second electrode 120' do.
그러나, 이러한 경우 게이트 전극(130')과 제1전극(110')/제2전극(120') 사이의 거리가 지나치게 가까워져 게이트 전극(130')으로 터널링이 일어나 전류가 의도치 않게 게이트 전극(130')으로 누설되는 문제가 발생한다. In this case, however, the distance between the gate electrode 130 'and the first electrode 110' / the second electrode 120 'becomes too close to cause tunneling to the gate electrode 130' 130 '.
또한, 게이트 전극(130')과 제1전극(110')/제2전극(120') 사이의 거리를 증가시키는 경우, 원하는 전기장을 확보하기 위해 게이트 전극(130')에 더 큰 전압을 인가하여야 하므로 이러한 경우에도 게이트 전극(130')으로 전류가 누설된다. 즉, 게이트 전극(130')에 의해 필연적으로 누설 전류가 발생하게 된다.In addition, when the distance between the gate electrode 130 'and the first electrode 110' / the second electrode 120 'is increased, a larger voltage is applied to the gate electrode 130' The current is leaked to the gate electrode 130 '. That is, leakage current is inevitably generated by the gate electrode 130 '.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 플로팅 전극(140)이 배치되며, 제1전극(110), 제2전극(120) 및 플로팅 전극(140)은 평면 상, 즉 제3방향(x)을 따라 서로 중첩되도록 배치된다. 플로팅 전극(140)은 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 브릿지(bridge) 역할을 수행하는 도전체로서, 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 터널링 전류 값은 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d11)와 제2전극(120)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d12)에 의존하게 된다.However, according to an embodiment of the present invention, a floating
또한, 플로팅 전극(140)의 전압은 게이트 전극(130), 즉 제1게이트 전극(130a) 및/또는 제2게이트 전극(130b)에 의해 발생한 전기장에 의해 변화한다. 이로 인해, 입력 전극인 제1전극(110)으로부터 플로팅 전극(140)으로의 터널링 확률 및 플로팅 전극(140)으로부터 출력 전극인 제2전극(120)으로의 터널링 확률이 변화하며, 결과적으로 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 터널링 전류가 변화될 수 있다. The voltage of the floating
이때, 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리, 즉 제1게이트 전극(130a)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d51) 및 제2게이트 전극(130b)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d52)는 각각 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d11) 및 제2전극(120)과 플로팅 전극(d12) 사이의 거리와 유사할 수 있다.In this case, the distance between the
예컨대, 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d11)와 제2전극(120)과 플로팅 전극(d12) 사이의 거리는 1 nm 내지 150 nm일 수 있으며, 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리 또한 1 nm 내지 150 nm일 수 있다.For example, the distance d 11 between the
일 실시예에 따르면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.According to one embodiment, the following conditional expression can be satisfied.
<식><Expression>
다른 실시예에 따르면, 게이트 전극(130)에 의한 전기장은 게이트 전극(130)에 의해 인가되는 전압의 세기를 변화시킴으로써 조정할 수 있으므로, 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리는 수 마이크로미터까지 크게 구성할 수 있다. 즉, 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리는 1 nm 내지 10 μm일 수 있다.According to another embodiment, the electric field by the
터널링 트랜지스터(1)가 플로팅 전극(140)을 포함하는 경우, 도 3의 비교예와 달리 게이트 전극(130)과 제1전극(110) 사이의 거리(d2) 및 게이트 전극(130)과 제2전극(120) 사이의 거리(d3)는 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d11) 및 제2전극(120)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d12)에 비하여 매우 커지도록 구성할 수 있다. 예컨대, 게이트 전극(130)과 제1전극(110) 사이의 거리는 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리의 4배 이상일 수 있다. 이러한 구성을 통해, 게이트 전극(130)을 이용하여 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 터널링 전류를 효율적으로 제어하면서 게이트 전극(130)으로의 누설 전류를 제거 또는 감소시킬 수 있다.The distance d 2 between the
게이트 전극(130)과 제1전극(110)/제2전극(120) 사이의 거리(d2, d3)를 크게 구성하기 위해, 플로팅 전극(140)의 제1방향(x)에 따른 너비(W140)는 제1방향(x)에 따른 제1전극(110)의 너비(W110) 및 제2전극(120)의 너비(W120)보다 클 수 있다. 상기 제1방향(x)은 플로팅 전극(140)에 대하여 게이트 전극(130)이 배치된 방향을 나타낸다. 즉, 게이트 전극(130)은 플로팅 전극(140)에 대하여 제1방향(x)에 배치된다.
즉, 플로팅 전극(140)은 제1전극(110) 및 제2전극(120)을 기준으로 제1방향(x)으로 돌출되어 있는 돌출 영역을 포함할 수 있다.That is, the floating
예컨대, 플로팅 전극(140)의 제1전극(110)에 대하여 돌출 영역의 너비(Wa)가 1 μm, 제1전극(110)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d11)가 5 nm 및 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d51)가 10 nm라고 가정하였을 때, 산술적으로 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140) 사이의 거리(d2)는 약 1.01 um가 된다.For example, when the width W a of the protruding region is 1 μm and the distance d 11 between the
즉, 플로팅 전극(140)을 채용함으로써, 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 배치된 제1절연층의 제1두께(t1) 및 제2절연층의 제2두께(t2)에 비하여 게이트 전극(130)과 제1전극(110)/제2전극(120) 사이의 거리(d2, d3)를 충분히 크게 할 수 있다. 따라서, 게이트 전극(130)으로 누설되는 전류를 제거 또는 감소할 수 있다.That is, by employing the floating
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극(110)과 제2전극(120)은 서로 다른 형태를 가지며, 따라서 서로 비대칭일 수 있다. 도 2를 참고하면, 제2전극(120)은 주요(main) 영역(120a) 및 주요 영역(120a)의 너비(W120)보다 작은 너비를 갖는 뾰족한(sharped) 영역(120b)을 포함할 수 있다. 뾰족한 영역(120b)은 주요 영역(120a)과 연결된 부분에서부터 단부까지 점차 너비가 감소하는 뾰족한 형상을 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
일 실시예에 따르면, 제2전극(120)은 전압이 인가되는 입력 전극일 수 있으며, 제2전극(120)에 소정의 전압이 인가되었을 때 뾰족한 영역(120b)에서 강한 전기장이 형성되며, 이러한 구성을 통해 터널링 장벽을 낮춰 제2전극(120)으로부터 플로팅 전극(140), 결과적으로 제1전극(110)으로 이동하는 전자의 수, 즉 전류 값을 증가시킬 수 있다.According to one embodiment, the
상술한 설명은, 제2전극(120)이 입력 전극이고 제1전극(110)이 출력 전극인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 제1전극(110)이 입력 전극이고 제2전극(120)이 출력 전극일 수 있다. 또한, 제1전극(110)이 뾰족한 영역을 포함하거나, 제1 및 제2전극(110, 120)이 모두 뾰족한 영역을 포함할 수도 있다.Although the above description has been made on the case where the
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 터널링 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.4 through 6 are cross-sectional views schematically showing a tunneling transistor according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 도 4 내지 도 6의 터널링 트랜지스터(2, 3, 4)에 대하여 도 1 및 도 2의 터널링 트랜지스터(1)와의 차이점을 중심으로 설명하며, 도 1 및 도 2의 터널링 트랜지스터(1)와 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the
도 4를 참고하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(2)는 기판(201) 상에 배치된 제1전극(210), 제1전극(210) 상에 배치된 제1절연층(203), 제1절연층(203) 상에 배치된 플로팅 전극(240), 플로팅 전극(240) 상에 배치된 제2절연층(205), 제2절연층(205) 상에 배치된 제2전극(220), 및 제1전극(210) 및 제2전극(220)과 절연되며 제1전극(210)과 제2전극(220) 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극(230)을 포함한다.4, the
게이트 전극(230)은 서로 전기적으로 연결 또는 절연되어 있는 제1게이트 전극(230a) 및 제2게이트 전극(230b)을 포함하며, 플로팅 전극(240)은 제1전극(210)과 제2전극(220) 사이에 배치되어 제1전극(210)으로부터 터널링된 전자를 제2전극(220)에 전달하는 기능을 수행한다.The gate electrode 230 includes a
또한, 제1게이트 전극(230a)과 제2게이트 전극(230b)에 의한 전기장은 플로팅 전극(240)의 전압을 변화시키며, 결과적으로 제1전극(210)과 제2전극(220) 사이의 터널링 전류를 변화시킨다. 이때, 제1전극(210)과 제2전극(220) 사이의 거리보다 게이트 전극(230)과 제1전극(210)/제2전극(220) 사이의 거리가 충분히 길기 때문에, 게이트 전극(230)으로의 누설 전류를 최소화할 수 있다.The electric field generated by the
일 실시예에 따르면, 제1전극(210)과 제2전극(220)은 서로 비대칭이며, 제2전극(220)은 기판(201)의 주요면에 대하여 수직인 방향으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2전극(220)은 종횡비가 큰 나노튜브(nanotube), 나노와이어(nanowire) 또는 나노실린더(nanocylinder) 등으로 구성될 수 있다. The
예컨대, 제2전극(220)은 전압이 인가되는 입력 전극일 수 있으며, 제2전극(220)을 종횡비가 큰 도전체로 형성함으로써, 소정의 인가 전압에 대하여 제2전극(220)으로부터 플로팅 전극(240), 결과적으로 제1전극(210)으로 터널링되는 전자의 수를 증가시킬 수 있다. 즉, 제2전극(220)의 형태 변화만으로, 인가 전압을 높이지 않으면서 터널링 전류를 증가시킬 수 있다.For example, the
도 5를 참고하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(3)는 기판(301) 상에 배치된 제1전극(310), 제1전극(310) 상에 배치된 제1절연층(303), 제1절연층(303) 상에 배치된 플로팅 전극(340), 플로팅 전극(340) 상에 배치된 제2절연층(305), 제2절연층(305) 상에 배치된 제2전극(320), 및 제1전극(310) 및 제2전극(320)과 절연되며 제1전극(310)과 제2전극(320) 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극(330)을 포함한다.5, a
게이트 전극(330)은 서로 전기적으로 연결 또는 절연되어 있는 제1게이트 전극(330a) 및 제2게이트 전극(330b)을 포함할 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 제1전극(310)과 제2전극(320)은 서로 비대칭이며, 제2전극(320)은 주요(main) 영역(320a) 및 주요 영역(320a)의 너비보다 작은 너비를 갖는 복수의 뾰족한(sharped) 영역들(320b1, 320b2, 320b3)을 포함할 수 있다. 복수의 뾰족한(sharped) 영역들(320b1, 320b2, 320b3)은 각각 주요 영역(320a)과 연결된 부분에서부터 단부까지 점차 너비가 감소하는 뾰족한 형상을 가질 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 제2전극(320)은 전압이 인가되는 입력 전극일 수 있으며, 제2전극(320)에 소정의 전압이 인가되었을 때 복수의 뾰족한 영역들(320b1, 320b2, 320b3) 각각에서 강한 전기장이 형성되며, 이러한 구성을 통해 터널링 장벽을 낮춰 제2전극(320)으로부터 플로팅 전극(340), 결과적으로 제1전극(310)으로 이동하는 전자의 수, 즉 전류 값을 증가시킬 수 있다. 즉, 도 1의 제2전극(120)은 하나의 뾰족한 영역(120b)을 포함하지만, 도 5의 제2전극(320)은 복수의 뾰족한 영역들(320b1, 320b2, 320b3)을 포함하며, 이러한 구성을 통해 낮은 인가 전압에서도 높은 터널링 전류를 구현할 수 있다.According to one embodiment, the
도 6을 참고하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(4)는 기판(401) 상에 배치된 제1전극(410), 제1전극(410) 상에 배치된 제1절연층(403), 제1절연층(403) 상에 배치된 플로팅 전극(440), 플로팅 전극(440) 상에 배치된 제2절연층(405), 제2절연층(405) 상에 배치된 제2전극(420), 및 제1전극(410) 및 제2전극(420)과 절연되며 제1전극(410)과 제2전극(420) 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극(430)을 포함한다.Referring to FIG. 6, the
일 실시예에 따르면, 상기 제2전극(420)은 도 1의 제2전극(120)과 달리 뾰족한 영역을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제2전극(420)은 제1전극(410)과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있으며, 서로 대칭일 수도 있다. 또한, 도 1의 게이트 전극(130)과 달리 도 6의 터널링 트랜지스터(4)에 포함된 게이트 전극(430)은 플로팅 전극(440)의 일측에만 배치될 수 있다. According to one embodiment, the
이와 같은 경우에도, 게이트 전극(430)은 플로팅 전극(440)의 전압을 변화시켜, 제1전극(410)과 제2전극(420) 사이의 터널링 전류를 제어할 수 있으며, 게이트 전극(430)과 제1전극(410)/제2전극(420) 사이의 거리를 제1전극(410)과 제2전극(420) 사이의 거리에 비해 훨씬 크게 구성할 수 있으므로 누설 전류를 제거 또는 감소시킬 수 있다.The
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플로팅 전극을 개략적으로 나타낸 평면도들이다. 도 1의 플로팅 전극(140)은 사각 형태일 수 있지만, 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이의 터널링 전류를 증가시키기 위해 플로팅 전극(140)은 도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.7 to 9 are plan views schematically showing a floating electrode according to another embodiment of the present invention. Although the floating
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(5)에 포함된 플로팅 전극(540)은 제1전극(110, 도 1)과 제2전극(120, 도 1) 사이에 배치되며, 적어도 하나의 가장자리는 복수의 요철(540b)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, a floating
게이트 전극(530)은 플로팅 전극(540)의 양측에 각각 배치된 제1게이트 전극(530a)과 제2게이트 전극(530b)을 포함하며, 복수의 요철(540b)은 제1게이트 전극(530a)과 제2게이트 전극(530b)에 인접하지 않은 나머지 양 가장자리에 포함될 수 있다.The
즉, 제1게이트 전극(530a)과 제2게이트 전극(530b)은 플로팅 전극(540)을 중심으로 제1방향(x)을 따라 배치되며, 복수의 요철(540b)은 플로팅 전극(540)의 중심 영역에 대하여 제2방향(y)에 배치된 양 단부에 포함될 수 있다.That is, the
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(6)에 포함된 플로팅 전극(640)은 복수의 홀(640h)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(630)은 플로팅 전극(640)의 양측에 각각 배치된 제1게이트 전극(630a) 및 제2게이트 전극(630b)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the floating
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(7)에 포함된 플로팅 전극(740)은 제1플로팅 전극(741) 및 제2플로팅 전극(742)을 포함하며, 제1플로팅 전극(741) 및 제2플로팅 전극(742)은 각각 적어도 하나의 가장자리에 요철을 포함할 수 있다. 게이트 전극(730)은 제1 및 제2플로팅 전극(741, 742)의 양측에 각각 배치된 제1게이트 전극(730a) 및 제2게이트 전극(730b)을 포함할 수 있다.9, the floating
도 7 내지 도 9를 참조하면, 플로팅 전극(540, 640, 650)은 요철 또는 홀을 포함할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 플로팅 전극(540, 640, 650)에 높은 전기장이 형성될 수 있도록 하여 터널링 전류를 증가시킬 수 있다.7 through 9, the floating
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플로팅 전극을 개략적으로 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view schematically illustrating a floating electrode according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(8)에 포함된 플로팅 전극(840)은 제1게이트 전극(830a)과 제2게이트 전극(830b)의 사이에 배치되며, 상면 및 하면은 각각 요철부(840p)를 포함할 수 있다. 게이트 전극(830)은 서로 전기적으로 연결 또는 절연된 제1게이트 전극(830a) 및 제2게이트 전극(830b)을 포함할 수 있다.10, the floating
도 7 내지 도 9의 플로팅 전극(540, 640, 740) 또한 도 10과 같이 상면 및 하면이 요철부(840p)를 포함하도록 변형될 수 있다.The floating
이러한 구성을 통해, 플로팅 전극(840)에 형성되는 전기장의 세기를 크게 하여, 터널링 전류를 증가시킬 수 있다. With this configuration, the intensity of the electric field formed in the floating
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 게이트 전극을 개략적으로 나타낸 평면도들이다.11 and 12 are plan views schematically showing a gate electrode according to another embodiment of the present invention.
도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(9, 10)에 게이트 포함된 전극(930, 1030)은 사각 형태 또는 원 형태의 플로팅 전극(940, 1040)을 둘러싸도록 배치된 프레임(frame) 형태의 게이트 전극(930) 또는 링(ring) 형태의 게이트 전극(1030)일 수 있다.11 and 12, the
이러한 구성을 통해, 플로팅 전극(840, 940)에는 게이트 전극(830, 930)에 인가된 전압에 따라 전체적으로 균일한 전기장이 형성되며, 제1전극(110, 도 1)과 제2전극(120, 도 1) 사이의 터널링 전류를 효과적으로 제어할 수 있다. A uniform electric field is formed on the floating
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 터널링 트랜지스터의 제조 방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a tunneling transistor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a tunneling transistor will be described with reference to FIG.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 터널링 트랜지스터(1)의 제조 방법은, 기판(101) 상에 제1전극(110)을 형성하는 단계(S110), 제1전극(110) 상에 제1절연층(103)을 형성하는 단계(S120), 제1절연층(103) 상에 게이트 전극(130) 및 플로팅 전극(140)을 형성하는 단계(S130), 제1절연층(103) 상에 게이트 전극(130) 및 플로팅 전극(140)을 덮는 제2절연층(105)을 형성하는 단계(S140) 및 제2절연층(105) 상에 제2전극(120)을 형성하는 단계(S150)을 포함한다.Referring to FIG. 13, a method of manufacturing a
상기 게이트 전극(130)과 플로팅 전극(140)은 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있으며, 동일 물질로 구성될 수 있다.The
제1전극(110), 제2전극(120), 게이트 전극(130) 및 플로팅 전극(140)은 전술한 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.The
상술한 실시예들에 따른 터널링 트랜지스터(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)는 제1전극(110, 210, 310, 410)과 제2전극(120, 220, 320, 420) 사이에 배치된 플로팅 전극(140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040)을 포함하며, 플로팅 전극(140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040)에 인접한 영역에는 게이트 전극(130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030)이 배치될 수 있다.The
플로팅 전극(140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040)은 입력 전극, 예컨대 제1전극(110, 210, 310, 410)으로부터 터널링된 전자를 출력 전극, 예컨대 제2전극(120, 220, 320, 420)으로 전달하는 역할을 수행한다.The floating
게이트 전극(130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030)은 플로팅 전극(140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040)의 전압을 변화시켜, 제1전극(110, 210, 310, 410)과 제2전극(120, 220, 320, 420) 사이의 터널링 전류를 제어한다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플로팅 전극(140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040)의 너비 등을 조절함으로써 게이트 전극(130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030)과 제1전극(110, 210, 310, 410)/제2전극(120, 220, 320, 420) 사이의 거리를 조정할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 게이트 전극(130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030)으로 누설되는 전류를 제거 또는 감소시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the width of the floating
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art . Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10: 터널링 트랜지스터
103, 203, 303, 403: 제1절연층
105, 205, 305, 405: 제2절연층
110, 210, 310, 410: 제1전극
210, 220, 320, 420: 제2전극
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030: 게이트 전극
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040: 플로팅 전극1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10: Tunneling transistors
103, 203, 303, 403: a first insulating layer
105, 205, 305, 405: a second insulating layer
110, 210, 310, 410: a first electrode
210, 220, 320, 420: the second electrode
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930,
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040:
Claims (19)
상기 제1전극 상에 배치된 제1절연층;
상기 제1절연층 상에 배치된 플로팅(floating) 전극;
상기 플로팅 전극 상에 배치된 제2절연층;
상기 제2절연층 상에 배치된 제2전극; 및
상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 배치되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 터널링 전류를 제어하는 게이트 전극을 포함하는, 터널링 트랜지스터.A first electrode disposed on the substrate;
A first insulating layer disposed on the first electrode;
A floating electrode disposed on the first insulating layer;
A second insulating layer disposed on the floating electrode;
A second electrode disposed on the second insulating layer; And
And a gate electrode disposed between the first insulating layer and the second insulating layer and controlling a tunneling current between the first electrode and the second electrode.
상기 플로팅 전극 및 상기 게이트 전극은 동일한 물질로 구성된, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein the floating electrode and the gate electrode are made of the same material.
상기 게이트 전극은 상기 플로팅 전극의 양측에 각각 배치된 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극을 포함하며,
상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2게이트 전극은 서로 전기적으로 연결되거나 절연되어 있는, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein the gate electrode includes a first gate electrode and a second gate electrode disposed on both sides of the floating electrode,
Wherein the first gate electrode and the second gate electrode are electrically connected or isolated from each other.
상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 플로팅 전극과 평면 상 서로 중첩되도록 배치된, 터널링 트랜지스터The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are disposed so as to overlap each other in a plane with the floating electrode,
상기 제1전극 및 상기 제2전극은 서로 다른 형태를 갖는, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode have different shapes.
상기 제2전극은 주요(main) 영역 및 상기 주요 영역과 연결된 부분에서부터 단부까지 점차 너비가 감소하는 뾰족한(sharped) 영역을 포함하는, 터널링 트랜지스터.6. The method of claim 5,
Wherein the second electrode comprises a main region and a sharped region where the width gradually decreases from a portion connected to the main region to an end thereof.
상기 뾰족한 영역은 복수 개인, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 6,
And the pointed region has a plurality of tunneling transistors.
상기 제2전극은 상기 기판의 주요면에 수직한 방향으로 연장된 나노튜브, 나노와이어, 또는 나노실린더로 구성된, 터널링 트랜지스터.6. The method of claim 5,
Wherein the second electrode comprises nanotubes, nanowires, or nanocylinders extending in a direction perpendicular to a major surface of the substrate.
상기 플로팅 전극의 제1방향으로의 너비는 상기 제1전극 및 상기 제2전극 중 적어도 하나의 상기 제1방향으로의 너비보다 큰, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein a width of the floating electrode in a first direction is greater than a width of at least one of the first electrode and the second electrode in the first direction.
상기 게이트 전극은 상기 플로팅 전극에 대하여 상기 제1방향에 배치된, 터널링 트랜지스터.10. The method of claim 9,
And the gate electrode is disposed in the first direction with respect to the floating electrode.
상기 제1전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리와 상기 제2전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리는 각각 1 nm 내지 150 nm인, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein a distance between the first electrode and the floating electrode and a distance between the second electrode and the floating electrode are 1 nm to 150 nm, respectively.
상기 게이트 전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리는 1 nm 내지 10 μm인, 터널링 트랜지스터.12. The method of claim 11,
Wherein the distance between the gate electrode and the floating electrode is between 1 nm and 10 占 퐉.
상기 게이트 전극은 상기 플로팅 전극 주변을 둘러싸도록 형성된 프레임 형상 또는 링 형상을 갖는, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
And the gate electrode has a frame shape or a ring shape formed so as to surround the periphery of the floating electrode.
상기 게이트 전극과 상기 제1전극 사이의 거리는 상기 제1전극과 상기 플로팅 전극 사이의 거리의 4배 이상인, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein the distance between the gate electrode and the first electrode is at least four times the distance between the first electrode and the floating electrode.
상기 플로팅 전극은 복수의 요철을 포함하는 적어도 하나의 가장자리를 포함하는, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein the floating electrode comprises at least one edge comprising a plurality of irregularities.
상기 플로팅 전극은 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하는, 터널링 트랜지스터.The method according to claim 1,
Wherein the floating electrode comprises at least one hole.
상기 플로팅 전극은 상기 제1전극에 대향하는 면 및 상기 제2전극에 대향하는 면 중 적어도 하나에 형성된 복수의 요철을 포함하는, 터널링 트랜지스터,The method according to claim 1,
Wherein the floating electrode includes a plurality of irregularities formed on at least one of a surface facing the first electrode and a surface facing the second electrode,
상기 제1전극 상에 제1절연층을 형성하는 단계;
상기 제1절연층 상에 게이트 전극 및 플로팅 전극을 형성하는 단계;
상기 제1절연층 상에 상기 게이트 전극 및 상기 플로팅 전극을 덮는 제2절연층을 형성하는 단계; 및
상기 제2절연층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는, 터널링 트랜지스터의 제조 방법.Forming a first electrode on the substrate;
Forming a first insulating layer on the first electrode;
Forming a gate electrode and a floating electrode on the first insulating layer;
Forming a second insulating layer covering the gate electrode and the floating electrode on the first insulating layer; And
And forming a second electrode on the second insulating layer.
상기 게이트 전극 및 상기 플로팅 전극은 동일한 공정을 통해 동일한 물질로 형성되는, 터널링 트랜지스터의 제조 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the gate electrode and the floating electrode are formed of the same material through the same process.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |