KR20190114695A - Tunneling field-effect transistor and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 기술적 사상은 초저전력 및 고에너지 효율의 구현이 가능한 터널링 전계 효과 트랜지스터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a tunneling field effect transistor capable of implementing ultra low power and high energy efficiency and a method of manufacturing the same.
게이트 전압에 의해 형성된 채널과 드레인 전압에 의한 캐리어의 드리프트 형식으로 구동되는 금속산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)를 기반으로 반도체 기술은 혁신적인 성장을 이루어왔다.Semiconductor technology has revolutionized growth based on metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) driven in the form of gate voltages and drift of carriers by drain voltages.
최근에는 MOSFET의 문턱전압이하 기울기가 상온에서 60mV/dec 이하로 낮아질 수 없는 물리적 한계를 극복하기 위한 방안으로 밴드간 터널링을 이용한 터널링 전계 효과 트랜지스터(Tunneling Field Effect Transistor, TFET)가 활발히 연구되고 있다. TFET는 게이트 전압과 드레인 전압에 의한 에너지 밴드 특성을 기반으로 한 캐리어의 터널링 현상으로 동작하며, MOSFET과 비교하여 SS(sub-threshold slope) 특성이 매우 뛰어나다는 특성을 지닌다. 이는 트랜지스터의 스위치로서의 성능을 평가하는 지표로서, SS값이 낮을수록 대기전력 소모량이 적음을 의미한다. Recently, Tunneling Field Effect Transistors (TFETs) using band-to-band tunneling have been actively studied as a way to overcome the physical limitation that the MOSFET's threshold voltage cannot be lowered below 60mV / dec at room temperature. The TFET operates as a tunneling phenomenon of the carrier based on the energy band characteristic by the gate voltage and the drain voltage, and has a superior sub-threshold slope characteristic compared to the MOSFET. This is an index for evaluating the performance of the transistor as a switch. The lower the SS value, the lower the standby power consumption.
하지만, 아직까지 TFET는 MOSFET과 비견될 성능을 보여주지 못하고 있다. 여러 가지 이유들 중에 중요한 요인들로는 제한된 터널링 면적과 높은 밴드갭 에너지로 인한 낮은 밴드간 터널링 효율, 게이트의 낮은 채널 장악력 등을 들 수 있다. However, TFETs have not yet shown performance comparable to MOSFETs. Among the various reasons, the most important factors are the limited tunneling area, low band-to-band tunneling efficiency due to high bandgap energy, and low channel grip of the gate.
본 발명의 기술적 사상에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터 및 이의 제조 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 터널링 효율, 터널링 면적, 게이트의 채널 장악력을 개선시켜 기존의 터널링 전계 효과 트랜지스터에 비해 비약적인 전류의 향상을 얻을 수 있도록 하는 터널링 전계 효과 트랜지스터 및 이의 제조 방법을 구현하는데 있다.The technical problem to be achieved by the tunneling field effect transistor and its manufacturing method according to the technical idea of the present invention, by improving the tunneling efficiency, tunneling area, the channel grip force of the gate can achieve a significant improvement in current compared to the conventional tunneling field effect transistor. To implement a tunneling field effect transistor and a method of manufacturing the same.
본 발명의 기술적 사상에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터 및 이의 제조 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the tunneling field effect transistor and the method of manufacturing the same according to the technical idea of the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another task not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은, 기판 상에 교대로 적층된 적어도 하나의 Si층 및 적어도 하나의 SiGe층을 포함하는 적층체를 패터닝하여, 예비 소스 패턴, 예비 채널 패턴 및 예비 드레인 패턴을 포함하는 핀 구조체를 형성하는 단계; 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Si층 및 상기 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 적어도 하나의 브릿지 채널을 형성하는 단계; 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 Ge를 주입하는 단계; 상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 더미 게이트를 형성하는 단계; 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴 각각에 서로 다른 도전형의 불순물을 주입하여 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 상기 더미 게이트를 제거하는 단계; 및 상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.In a method of manufacturing a tunneling field effect transistor according to an aspect of the inventive concept, a preliminary source pattern is formed by patterning a laminate including at least one Si layer and at least one SiGe layer alternately stacked on a substrate. Forming a fin structure comprising a preliminary channel pattern and a preliminary drain pattern; Selectively removing any one of the Si layer and the SiGe layer in the preliminary channel pattern of the fin structure to form at least one bridge channel; Implanting Ge into the bridge channel, the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure; Forming a dummy gate surrounding at least a portion of the bridge channel; Implanting impurities of different conductivity types into each of the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to form a source and a drain; Removing the dummy gate; And forming a gate surrounding at least a portion of the bridge channel.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 핀 구조체를 형성하는 단계는, 상기 예비 채널 패턴의 상기 기판 상면에 평행한 일 방향으로의 폭이 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴 중 적어도 하나의 상기 일 방향으로의 폭 보다 작도록 상기 적층체를 패터닝하여 상기 핀 구조체를 형성할 수 있다.In example embodiments, the forming of the fin structure may include a width of the preliminary channel pattern in one direction parallel to the upper surface of the substrate in the at least one of the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern. The fin structure may be formed by patterning the laminate so as to have a width smaller than.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 SiGe층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성할 수 있고, 상기 Ge를 주입하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 Si층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 SiGe층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the forming of the bridge channel may include removing the SiGe layer from the preliminary channel pattern of the fin structure to form the bridge channel, and implanting the Ge may include: The Si layer of the structure is converted to a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and no greater than 1 and the SiGe layer is a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 and 1 The Ge may be injected into the bridge channel, the preliminary source pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to the following, less than x).
예시적인 실시예에 따르면, 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 Si층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성할 수 있고, 상기 Ge를 주입하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 SiGe층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 Si층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the forming of the bridge channel may include removing the Si layer from the preliminary channel pattern of the fin structure to form the bridge channel, and implanting Ge may include: The SiGe layer of the structure is converted to a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and no greater than 1 and the Si layer is a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 and 1 The Ge may be injected into the bridge channel, the preliminary source pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to the following, less than x).
예시적인 실시예에 따르면, 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는, 불소를 에천트(etchant)로 사용한 건식 식각 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 Si층 및 상기 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성할 수 있다.In example embodiments, the forming of the bridge channel may include forming one of the Si layer and the SiGe layer in the preliminary channel pattern of the fin structure through a dry etching process using fluorine as an etchant. It may be selectively removed to form the bridge channel.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는, 암모니아-과산화 혼합물 (ammonia-peroxide mixture, APM)을 이용한 습식 식각 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 Si층 및 상기 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the forming of the bridge channel may include forming the bridge channel in the preliminary channel pattern of the fin structure through a wet etching process using an ammonia-peroxide mixture (APM). One of the layers may be selectively removed to form the bridge channel.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 Ge를 주입하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴을 덮는 SiGe 박막을 형성하는 단계; 및 산화 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 SiGe 박막에 함유된 상기 Ge를 확산시키는 단계;를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the injecting Ge may include forming a SiGe thin film covering the bridge channel, the preliminary source pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure; And diffusing the Ge contained in the SiGe thin film into the bridge channel, the preliminary source pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure through an oxidation process.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 더미 게이트를 형성하는 단계는, 상기 기판의 상면 및 상기 핀 구조체를 덮는 더미 게이트 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 Ge를 확산시키는 단계의 수행 결과 상기 핀 구조체 상에 잔존하는 실리콘 산화막 및 상기 더미 게이트 물질층을 패터닝하여, 상기 브릿지 채널의 적어도 일부 및 상기 브릿지 채널 상의 실리콘 산화막을 감싸는 상기 더미 게이트를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the forming of the dummy gate may include forming a dummy gate material layer covering an upper surface of the substrate and the fin structure; And patterning the silicon oxide film remaining on the fin structure and the dummy gate material layer as a result of performing the step of diffusing Ge to form the dummy gate surrounding at least a portion of the bridge channel and the silicon oxide film on the bridge channel. It may include;
예시적인 실시예에 따르면, 상기 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은, 상기 더미 게이트를 제거하는 단계와 상기 게이트를 형성하는 단계 사이에, 상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트 유전막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method of manufacturing the tunneling field effect transistor may include: forming a gate dielectric layer surrounding at least a portion of the bridge channel between removing the dummy gate and forming the gate; It may further include.
본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 양태에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은, 기판 상에 교대로 적층된 적어도 하나의 Si층 및 적어도 하나의 SiGe층을 포함하는 적층체를 패터닝하여, 예비 소스 패턴, 예비 채널 패턴 및 예비 드레인 패턴을 포함하는 핀 구조체를 형성하는 단계; 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 Ge를 주입하는 단계; 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Ge가 주입된 Si층 및 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 적어도 하나의 브릿지 채널을 형성하는 단계; 상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 더미 게이트를 형성하는 단계; 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴 각각에 서로 다른 도전형의 불순물을 주입하여 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 상기 더미 게이트를 제거하는 단계; 및 상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a tunneling field effect transistor, by patterning a laminate including at least one Si layer and at least one SiGe layer alternately stacked on a substrate, thereby preparing a preliminary source. Forming a fin structure comprising a pattern, a preliminary channel pattern, and a preliminary drain pattern; Implanting Ge into the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure; Selectively removing one of the Si and SiGe layers implanted with Ge in the preliminary channel pattern of the fin structure to form at least one bridge channel; Forming a dummy gate surrounding at least a portion of the bridge channel; Implanting impurities of different conductivity types into each of the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to form a source and a drain; Removing the dummy gate; And forming a gate surrounding at least a portion of the bridge channel.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 Ge를 주입하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴을 덮는 SiGe 박막을 형성하는 단계; 및 산화 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 SiGe 박막에 함유된 상기 Ge를 확산시키는 단계;를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the injecting Ge may include forming a SiGe thin film covering the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure; And diffusing the Ge contained in the SiGe thin film into the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure through an oxidation process.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은, 상기 Ge를 주입하는 단계와 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계 사이에, 상기 Ge를 확산시키는 단계의 수행 결과 상기 핀 구조체 상에 잔존하는 실리콘 실리콘 산화막을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method of manufacturing the tunneling field effect transistor may be formed on the fin structure as a result of performing the step of diffusing the Ge between the step of implanting the Ge and forming the bridge channel. Removing the silicon silicon oxide film; may further include.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 Ge를 주입하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 Si층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 SiGe층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입할 수 있고, 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Si1 - yGey층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step of implanting Ge, wherein the Si layer of the fin structure is converted into a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and less than 1 and the SiGe layer is The Ge to the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 and less than 1 but less than x. and the number to be injected, forming a bridge channel is, in the preliminary channel pattern of the fin structure, the Si 1 - it is possible to remove the y Ge y layer to form the bridge channel.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 Ge를 주입하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 SiGe층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 Si층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입할 수 있고, 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는, 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Si1 - yGey층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the injecting Ge may include converting the SiGe layer of the fin structure into a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and less than or equal to 1 and the Si layer is The Ge to the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 and less than 1 but less than x. and the number to be injected, forming a bridge channel is, in the preliminary channel pattern of the fin structure, the Si 1 - it is possible to remove the y Ge y layer to form the bridge channel.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은, 상기 더미 게이트를 제거하는 단계와 상기 게이트를 형성하는 단계 사이에, 상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트 유전막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method of manufacturing the tunneling field effect transistor may include: forming a gate dielectric layer surrounding at least a portion of the bridge channel between removing the dummy gate and forming the gate; It may further include.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터에 의하면, 복수의 SiGe(실리콘-게르마늄) 또는 Ge(게르마늄) 기반 브릿지 채널들을 이용함에 따라 터널링 효율과 터널링 면적이 증가되며, 게이트가 복수의 채널들을 둘러쌈으로 인해 게이트의 채널 장악력이 증가되어 전체적으로 기존 터널링 전계 효과 트랜지스터에 비하여 비약적인 전류의 향상을 얻을 수 있는 효과가 있다.According to a tunneling field effect transistor according to embodiments of the inventive concept, tunneling efficiency and tunneling area may be increased by using a plurality of SiGe (silicon-germanium) or Ge (germanium) based bridge channels. The channel holding power of the gate is increased due to the enclosing of the plurality of channels, and as a result, a significant improvement in current can be obtained as compared with the conventional tunneling field effect transistor.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법에 의하면, 채널의 손상 등을 방지하기 위해 채널을 형성하기에 앞서서 소스, 드레인, 게이트를 먼저 형성하지 않고, 복수의 브릿지 채널들을 선 형성한 후 Ge 응축을 통해 복수의 브릿지 채널들의 터널링 효율 등의 특성을 보장함으로써, 간소화된 공정으로 개선된 특성을 갖는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조가 가능한 효과가 있다.In addition, according to the method of manufacturing a tunneling field effect transistor according to embodiments of the inventive concept, a plurality of sources, drains, and gates are not formed before forming a channel in order to prevent damage to the channel. By forming the bridge channels of the line and ensuring the characteristics such as tunneling efficiency of the plurality of bridge channels through Ge condensation, it is possible to manufacture a tunneling field effect transistor having improved characteristics in a simplified process.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터를 예시적으로 나타낸 도면들로서, 도 1a는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 C-C' 선을 따라 절개한 단면도이며, 도 1d는 도 1a의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 D-D' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2k는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도들이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings referred to herein, a brief description of each drawing is provided.
1A to 1D are exemplary views illustrating a tunneling field effect transistor according to an embodiment of the inventive concept, FIG. 1A is a perspective view schematically illustrating some components of a tunneling field effect transistor, and FIG. 1B is 1A is a cross-sectional view of the tunneling field effect transistor of FIG. 1A taken along line BB ′, and FIG. 1C is a cross-sectional view of the tunneling field effect transistor of FIG. 1A taken along line CC ′, and FIG. 1D illustrates the tunneling field effect transistor of FIG. 1A. Sectional view taken along the line DD '.
2A to 2K are perspective views illustrating a manufacturing method of a tunneling field effect transistor according to an embodiment of the inventive concept.
3A to 3D are perspective views illustrating a manufacturing method of a tunneling field effect transistor according to another embodiment of the inventive concept.
본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Exemplary embodiments according to the technical idea of the present invention are provided to more fully explain the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments are modified in various other forms. The scope of the technical spirit of the present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, regions, layers, regions, and / or components, these members, parts, regions, layers, regions, and / or components are referred to in these terms. It is obvious that it should not be limited by. These terms do not imply any particular order, up or down, or superiority, and are used only to distinguish one member, region, region, or component from another member, region, region, or component. Accordingly, the first member, region, region or component to be described below may refer to the second member, region, region or component without departing from the teachings of the inventive concept. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art, including technical terms and scientific terms. Also, as used in the prior art, terms as defined in advance should be construed to have a meaning consistent with what they mean in the context of the technology concerned, and in an overly formal sense unless explicitly defined herein. It should not be interpreted.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들면, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.In the case where an embodiment may be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously or in a reverse order.
첨부한 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면, 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.In the accompanying drawings, for example, variations in the shape shown may be envisaged, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments according to the spirit of the present invention should not be construed as limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, a change in shape resulting from the manufacturing process. The same reference numerals are used for the same elements in the drawings, and redundant description thereof will be omitted.
여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The term 'and / or' as used herein includes each and every combination of one or more of the mentioned members.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)를 예시적으로 나타낸 도면들로서, 도 1a는 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 C-C' 선을 따라 절개한 단면도이며, 도 1d는 도 1a의 터널링 전계 효과 트랜지스터를 D-D' 선을 따라 절개한 단면도이다.1A to 1D are exemplary views illustrating a tunneling
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 기판(110), 기판(110) 상에서 기판(110) 상면에 평행한 제1 방향(이하, X 방향이라 칭함)을 따라 상호 이격되도록 형성된 소스(120)와 드레인(130), 소스(120)와 드레인(130) 사이에 형성된 복수의 브릿지 채널(140)들, 복수의 브릿지 채널(140)들 각각의 적어도 일부를 감싸는 게이트(150), 및 복수의 브릿지 채널(140)들 각각의 적어도 일부와 게이트(150) 사이에 개재되는 게이트 유전막(160)을 포함할 수 있다. 여기서, 브릿지 채널(140)들은 나노 와이어 채널 등과 같이 다르게 명명될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 브릿지 채널(140)들로 칭함을 알려둔다.1A to 1D, the tunneling
한편, 도 1a 내지 도 1d에 도시하지는 않았으나, 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 기판(110) 상에서 소스(120), 드레인(130) 및 게이트(150)를 덮는 절연층(도 2k의 170 참조)을 포함할 수 있다. 또한, 도 1a 내지 도 1d에 도시하지는 않았으나, 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 소스(120), 드레인(130) 및 게이트(150) 각각의 상부에는 후공정에서 대응되는 배선과의 연결을 위한 콘택, 전극 구조물 등이 더 형성될 수 있음은 물론이다.Although not shown in FIGS. 1A to 1D, the tunneling
기판(110)은 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판 또는 GeOI (germanium-on-insulator) 기판일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(110)은 벌크 실리콘 기판일 수도 있다. The
기판(110)은 베이스층(111) 및 절연층(112)을 포함할 수 있다.The
베이스층(111)은, 예를 들면, Si(silicon), Ge(germanium)과 같은 단일 반도체 물질, 또는 SiGe(silicon germanium), SiC (silicon carbide), GaAs (gallium arsenide), InAs (indium arsenide), 또는 InP (indium phosphide)와 같은 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 베이스층(111)은 도전 영역, 예를 들면 불순물이 도핑된 웰 (well), 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수도 있다. The
절연층(112)은, 예를 들면, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 이들의 조합막으로 이루어질 수 있다. 또는, 절연층(112)은, 예를 들면 단차피복성(step coverage)이 우수한 TEOS(tetraethyl orthosilicate) 산화막 또는 HDP(High Density Plasma) 산화막일 수도 있다. 도 1a 내지 도 1d에서 절연층(112)은 단일층으로 이루어진 것으로 도시되었지만, 절연층(112)은 필요에 따라 복수의 층으로 구성될 수도 있다.The insulating
소스(120)는 기판(110) 상면에 수직한 방향(이하, Z 방향이라 칭함)을 따라 교대로 적층되는 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들을 포함할 수 있다.The
일부 실시예에서, 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들은 제1 도전형 불순물, 예를 들면, P형 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들은 제2 도전형 불순물, 예를 들면, N형 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수도 있다.In some embodiments, the first SiGe layers 121 and the second SiGe layers 122 may be formed of SiGe doped with a first conductivity type impurity, for example, a P type impurity. However, the present invention is not limited thereto, and the first SiGe layers 121 and the second SiGe layers 122 may be formed of SiGe doped with a second conductivity type impurity, for example, an N type impurity.
일부 실시예에서, 제1 SiGe층(121)들의 Ge함유량은 상기 제2 SiGe층(122)들의 Ge 함유량보다 클 수 있다. 상세하게는, 상기 제1 SiGe층(121)들은 Si1 - xGex로 구성되고, 제2 SiGe층(122)들은 Si1 - yGey로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 x는 0보다 크고 1보다 작거나 같으며, 상기 y는 상기 x보다 작을 수 있다. In some embodiments, the Ge content of the first SiGe layers 121 may be greater than the Ge content of the second SiGe layers 122. Specifically, the first 1
일부 실시예에서, 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들은 상기 Z 방향으로 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들은 상기 Z 방향으로 서로 다른 두께를 가질 수 있다. In some embodiments, the first SiGe layers 121 and the second SiGe layers 122 may have the same thickness in the Z direction. However, the present invention is not limited thereto, and the first SiGe layers 121 and the second SiGe layers 122 may have different thicknesses in the Z direction.
한편, 도 1a 및 도 1b에서는 소스(120)가 3개의 제1 SiGe층(121)들 및 2개의 제2 SiGe층(122)들이 적층된 구조를 가지나, 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들의 개수는 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in FIGS. 1A and 1B, the
또한, 도 1a 및 도 1b에서는 제1 SiGe층(121)들이 소스(120)의 최하단 층과 최상단 층을 구성하는 것으로 도시되었으나, 이와 달리 소스(120)의 최하단 층 및/또는 최상단 층이 제2 SiGe층(122)들로 구성될 수도 있다.1A and 1B, the first SiGe layers 121 are shown to constitute the bottom and top layers of the
또한, 도 1a 및 도 1b에서는 소스(120)의 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들 각각이 상기 X 방향 및 기판(110) 상면에 평행하며 상기 X 방향과 직교하는 제2 방향(이하, Y 방향이라 칭함)을 따라 동일한 폭을 갖고 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들 각각의 측면들이 서로 동일 평면을 이루는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 1A and 1B, each of the first SiGe layers 121 and the second SiGe layers 122 of the
후술되는 브릿지 채널(140) 형성 과정의 선택적 식각으로 인해 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들이 상기 X 방향 및/또는 상기 Y 방향을 따라 서로 상이한 폭을 가질 수 있고, 그 결과 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들의 측면들은 상기 X 방향 및/또는 상기 Y 방향으로 단차를 가질 수도 있다.Due to the selective etching of the
드레인(130)은 상기 Z 방향을 따라 교대로 적층되는 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들을 포함할 수 있다.The
일부 실시예에서, 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들은 제2 도전형 불순물, 예를 들면, N형 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들은 제1 도전형 불순물, 예를 들면, P형 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수도 있다. 즉, 드레인(130)의 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들은 소스(120)의 제1 SiGe층(121)들 및 제2 SiGe층(122)들과 상이한 도전형의 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수 있다.In some embodiments, the third SiGe layers 131 and the fourth SiGe layers 132 may be formed of SiGe doped with a second conductivity type impurity, for example, an N type impurity. However, the present invention is not limited thereto, and the third SiGe layers 131 and the fourth SiGe layers 132 may be formed of SiGe doped with a first conductivity type impurity, for example, a P type impurity. That is, the third SiGe layers 131 and the fourth SiGe layers 132 of the
일부 실시예에서, 제3 SiGe층(131)들의 Ge함유량은 제4 SiGe층(132)들의 Ge 함유량보다 클 수 있다. 상세하게는, 상기 제3 SiGe층(131)들은 Si1 - xGex로 구성되고, 제4 SiGe층(132)들은 Si1 - yGey로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 x는 0보다 크고 1보다 작거나 같으며, 상기 y는 상기 x보다 작을 수 있다.In some embodiments, the Ge content of the third SiGe layers 131 may be greater than the Ge content of the fourth SiGe layers 132. Specifically, the first 3
일부 실시예에서, 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들은 상기 Z 방향으로 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들은 상기 Z 방향으로 서로 다른 두께를 가질 수 있다. In some embodiments, the third SiGe layers 131 and the fourth SiGe layers 132 may have the same thickness in the Z direction. However, the present invention is not limited thereto, and the third SiGe layers 131 and the fourth SiGe layers 132 may have different thicknesses in the Z direction.
한편, 도 1a 및 도 1c에서는 드레인(130)이 3개의 제3 SiGe층(131)들 및 2개의 제4 SiGe층(132)들이 적층된 구조를 가지나, 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들이 적층된 층수는 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in FIGS. 1A and 1C, the
또한, 도 1a 및 도 1c에서는 제3 SiGe층(131)들이 드레인(130)의 최하단 층 및 최상단 층을 구성하는 것으로 도시되었으나, 이와 달리 드레인(130)의 최하단 층 및/또는 최상단 층은 제4 SiGe층(132)들로 구성될 수도 있다.1A and 1C, the third SiGe layers 131 are shown to constitute the bottom and top layers of the
또한, 도 1a 및 도 1c에서는 드레인(130)의 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들 각각이 상기 X 방향 및 상기 Y 방향을 따라 동일한 폭을 갖고 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들 각각의 측면들이 서로 동일 평면을 이루는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, in FIGS. 1A and 1C, each of the third SiGe layers 131 and the fourth SiGe layers 132 of the
소스(120)와 마찬가지로, 후술되는 브릿지 채널(140) 형성 과정의 선택적 식각으로 인해 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들이 상기 X 방향 및/또는 상기 Y 방향을 따라 서로 상이한 폭을 가질 수 있고, 그 결과 제3 SiGe층(131)들 및 제4 SiGe층(132)들 각각의 측면들은 상기 X 방향 및/또는 상기 Y 방향을 따라서 단차를 가질 수도 있다.Like the
브릿지 채널(140)들은 각각 소스(120)와 드레인(130)을 연결하도록 상기 X 방향을 따라 연장되며, 상기 Z 방향을 따라 소정 간격을 두고 상호 이격될 수 있다.The
상세하게는, 브릿지 채널(140)들은 각각 대응하는 소스(120)의 제1 SiGe층(121)들과 드레인(130)의 제3 SiGe층(131)들을 연결하도록 상기 X 방향을 따라 연장될 수 있으며, 소스(120)의 제2 SiGe층(122)들 또는 드레인(130)의 제4 SiGe층(132)들의 상기 Z 방향으로의 두께에 대응하는 간격을 두고 상호 이격될 수 있다. 한편, 도 1a 및 도 1b에서는 브릿지 채널(140)들 각각이 상기 Z 방향을 따라 등간격으로 이격되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the
브릿지 채널(140)들은 각각 제1 내지 제3 부분(140a 내지 140c)을 포함할 수 있다. The
예를 들면, 제1 부분(140a)은 소스(120)의 제1 SiGe층(121)과 같이 제1 도전형 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수 있고 제2 부분(140b)은 게이트(150)에 의해 외면이 둘러싸이는 유효 채널로서 불순물이 도핑되지 않은 SiGe로 이루어질 수 있고, 제3 부분(140c)은 드레인(130)의 제3 SiGe층(131)과 같이 제2 도전형 불순물이 도핑된 SiGe로 이루어질 수 있다. For example, the
그러나, 이는 예시적일 뿐이며, 후술되는 게이트(150)의 상기 X 방향으로의 폭에 따라, 브릿지 채널(140)들 각각의 제1 내지 제3 부분(140a 내지 140c)은 변형될 수 있다. However, this is merely exemplary, and the first to
예를 들면, 게이트(150)의 상기 X 방향으로의 폭이 브릿지 채널(140)들의 상기 X 방향으로의 폭과 동일한 경우, 브릿지 채널(140)들 각각은 게이트(150)에 의해 전부 둘러싸이게 됨에 따라 모든 부분이 상술한 제2 부분과 같이 유효 채널로서 불순물이 도핑되지 않은 SiGe로 이루어질 수 있다.For example, if the width of the
제1 내지 제3 부분(140a 내지 140c)은 실질적으로 동일한 Ge 함유량을 갖는 SiGe, 예를 들면, Si1 - xGex로 이루어질 수 있다.The first to third portions (140a to 140c) are substantially example SiGe, for example, having the same Ge content, Si 1 - x Ge x may be formed of.
브릿지 채널(140)들 각각의 상기 Y 방향으로의 폭은 소스(120) 및/또는 드레인(130)의 상기 Y 방향으로의 폭보다 작을 수 있다.The width of each of the
한편, 도 1a 및 도 1d에서는 브릿지 채널(140)들 각각의 상기 Y 방향으로의 폭과, 상기 Z 방향으로의 두께가 서로 동일한 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in FIGS. 1A and 1D, the widths of the
브릿지 채널(140)들의 상기 X 방향에 대한 수직 단면은 도 1a 및 도 1d에 도시된 것처럼 사각 형상일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 브릿지 채널(140)들의 상기 X 방향에 대한 수직 단면은 원형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.The vertical cross section of the
한편, 도 1a 및 도 1d에서는 브릿지 채널(140)들이 3개로 구성되는 실시예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 브릿지 채널(140)들의 개수는 소스(120)의 제1 SiGe층(121)들 및 드레인(130)의 제3 SiGe층(131)들의 적층 수에 대응하여 다양하게 구성될 수 있되, 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다.1A and 1D illustrate an embodiment in which three
게이트(150)는 기판(110) 상에서, 게이트 유전막(160)을 사이에 두고 브릿지 채널(140)들의 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다. The
게이트(150)는 금속 물질 등과 같은 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 게이트(150)는, 폴리실리콘, 질화탄탈뉼(TaN), 니켈탄탈늄(NiTa), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 질화텅스텐(WN), 하프늄(Hf), 몰리브덴(Mo), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 코발트(Co), 크롬(Cr), 산화루테늄(RuO2), 질화몰리브덴(Mo2N) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The
게이트 유전막(160)은, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, ONO (oxide/nitride/oxide), 또는 실리콘 산화막보다 고유전 물질 (high-k dielectric) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 게이트 유전막(160)은 약 10 내지 25의 유전 상수를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 게이트 유전막(160)은 예를 들면, 하프늄 옥사이드(HfO), 하프늄 실리콘 옥사이드(HfSiO), 하프늄 옥시나이트라이드(HfON), 하프늄 실리콘 옥시나이트라이드(HfSiON), 란타늄 옥사이드(LaO), 란타늄 알루미늄 옥사이드(LaAlO), 지르코늄 옥사이드(ZrO), 지르코늄 실리콘 옥사이드(ZrSiO), 지르코늄 옥시나이트라이드(ZrON), 지르코늄 실리콘 옥시나이트라이드(ZrSiON), 탄탈륨 옥사이드(TaO), 티타늄 옥사이드(TiO), 바륨 스트론튬 티타늄 옥사이드(BaSrTiO), 바륨 티타늄 옥사이드(BaTiO), 스트론튬 티타늄 옥사이드(SrTiO), 이트륨 옥사이드(YO), 알루미늄 옥사이드(AlO), 및/또는 납 스칸듐 탄탈륨 옥사이드(PbScTaO) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The
이와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)는 각각이 게이트에 의해 외면이 둘러싸이며 Si 대비 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 SiGe 또는 Ge로 이루어지는 복수의 브릿지 채널들을 가짐으로써, 터널링 면적, 터널링 효율의 증가는 물론 게이트의 채널 장악력 개선이 가능하다.As described above, the tunneling
도 2a 내지 도 2k는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도들이다. 도 2a 내지 도 2k에 있어서, 도 1a 내지 도 1d에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 중복 설명은 생략한다. 2A to 2K are perspective views illustrating a manufacturing method of a tunneling
본 실시예에서는, Si로 이루어진 복수의 브릿지 채널들에 SiGe을 선택적으로 증착하는 선택적 에피택셜 성장(selective epitaxial-layer growth, SEG) 기술, Ge 응축 (condensation)을 통한 SiGe 또는 Ge로 이루어진 복수의 브릿지 채널들의 형성 기술, 자기정렬 더미 게이트(self-align dummy gate) 형성 기술, 높은 선택비를 가지는 더미 게이트 식각 기술, 고농도 소스/드레인 형성 기술, 낮은 SiGe-금속 컨택 저항 형성 기술, SiGe 이종접합 멀티 브릿지 채널 구조 형성 기술 등을 통해 높은 구동전류와 낮은 문턱전압 이하 기울기 특성 등을 구비한 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)를 구현하고자 한다.In the present embodiment, a selective epitaxial-layer growth (SEG) technique for selectively depositing SiGe in a plurality of bridge channels made of Si, a plurality of bridges made of SiGe or Ge through Ge condensation Channel formation technology, self-align dummy gate formation technology, high selectivity dummy gate etching technology, high concentration source / drain formation technology, low SiGe-metal contact resistance formation technology, SiGe heterojunction multi-bridge Through the channel structure forming technology, a tunneling
도 2a를 참조하면, 기판(110) 상에 복수의 Si층(221) 및 복수의 SiGe층(222)이 교대로 적층된 적층체(220)를 형성한다.Referring to FIG. 2A, a laminate 220 in which a plurality of Si layers 221 and a plurality of SiGe layers 222 are alternately stacked is formed on a
본 실시예에서의 적층체(220)는 3개의 Si층(221) 및 2개의 SiGe층(222)이 적층된 구조를 가지나, Si층(221) 및 SiGe층(222)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서는 Si층(221)이 적층체(220)의 최하단 층 및 최상단 층으로 구성되었으나, 이와 달리 적층체(220)의 최하단 층 및/또는 최상단 층은 SiGe층(222)일 수도 있다. Si층(221) 및 SiGe층(222)은 상기 Z축 방향으로 동일 두께를 가지며 적층될 수도 있으나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.The laminate 220 in this embodiment has a structure in which three
본 실시예에서 기판(110)이 SOI 기판으로 이루어진 경우에는 최하단 Si층(221)이 SOI 기판의 상부 Si층일 수 있으며, 절연층(112)은 상기 SOI 기판의 매립 산화막일 수 있다. In the present embodiment, when the
도 2b를 참조하면, 도 2a의 적층체(220)를 패터닝하여 핀 구조체(230)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the
핀 구조체(230)는 도 2a의 적층체(220) 상에 하드 마스크를 형성한 후, 형성된 하드 마스크를 식각 마스크로 이용하여 적층체(220)를 식각함으로써 형성될 수 있다.The
핀 구조체(230)는 후속 공정에 의해 소스를 형성하기 위한 예비 소스 패턴(230a), 브릿지 채널들을 형성하기 위한 예비 채널 패턴(230b) 및 드레인을 형성하기 위한 예비 드레인 패턴(230c)을 포함할 수 있다. The
예비 채널 패턴(230b)의 Y 방향으로의 폭은, 예비 소스 패턴(230a) 또는 예비 드레인 패턴(230c)의 상기 Y 방향으로의 폭보다 작을 수 있다.The width of the
도 2c를 참조하면, 도 2b의 예비 채널 패턴(230b)에 포함된 Si층(221)들 및 SiGe층(222)들 중 어느 하나를 선택적으로 제거할 수 있다. Referring to FIG. 2C, one of the Si layers 221 and the SiGe layers 222 included in the
본 실시예에서는 Si층(221)들 및 SiGe층(222)들 중 SiGe층(222)들을 선택적으로 제거한 경우를 예로 들었으나, 이와 달리 Si층(221)들 및 SiGe층(222)들 중 Si층(221)들이 선택적으로 제거될 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the SiGe layers 222 are selectively removed from the Si layers 221 and the SiGe layers 222. However, the Si of the Si layers 221 and the SiGe layers 222 is different.
이에 따라, 핀 구조체(230x)의 예비 소스 패턴(230ax) 및 예비 드레인 패턴(230cx)을 연결하되 Z축 방향으로 상호 이격된 복수의 예비 브릿지 채널(230bx)들이 형성될 수 있다.Accordingly, a plurality of preliminary bridge channels 230bx connected to the preliminary source pattern 230ax and the preliminary drain pattern 230cx of the
예비 브릿지 채널(230bx)들은 SiGe층(222)들의 선택적 식각에 의해, Si층(221)들만으로 이루어질 수 있다. 한편, 앞서 설명한 것처럼 SiGe층(222)들이 아닌 Si층(221)들이 선택적으로 식각된 경우라면, 예비 브릿지 채널(230bx)들은 SiGe층(222)들만으로 이루어질 수 있다.The preliminary bridge channels 230bx may be formed of only the Si layers 221 by selective etching of the SiGe layers 222. Meanwhile, as described above, if the Si layers 221 are selectively etched instead of the SiGe layers 222, the preliminary bridge channels 230bx may be formed of only the SiGe layers 222.
이러한 선택적 식각 공정은 화학적 건식 식각 공정(chemical dry etch, CDE) 또는 습식 식각 공정(wet etch)을 통해 수행될 수 있다.This selective etching process may be performed through a chemical dry etch (CDE) or wet etch (wet etch).
상기 화학적 건식 식각 공정에서는, 라디칼 생성기에서 생성된 플라즈마가 이용될 수 있다. 라디칼은 공정 챔버에 균등하게 분포되고 방향성 없이 타겟의 표면(즉, SiGe층(222))에 부착되고, 이에 따라 등방성 식각이 일어나게 된다. 라디칼과 노출 된 표면 사이의 반응은 휘발성 물질을 생성하고 추가 반응을 계속하게 된다. 본 실시예에서의 SiGe층(222)들의 식각을 위한 주된 에천트(etchant)는, 예를 들면, 불소일 수 있다. Si와 SiGe 사이의 선택성은 Si-Si와 Si-Ge의 결합 에너지의 차이에 기인한다. Si-Ge의 결합 에너지는 2.12eV로 Si-Si의 결합 에너지 2.31eV보다 작아, Si-Ge 결합은 쉽게 깨지고 Si-F 또는 Ge-F 결합을 Si-Si 결합에 비해 쉽게 만든다. 불소 원자와 Si- 또는 Ge- 사이의 지속적인 반응은 휘발성 SiFx 및 GeFy를 생성하며, 이로 인해 예비 채널 패턴(230b)에 위치한 SiGe층(222)들이 완전히 제거될 수 있게 된다. 이 메커니즘으로, SiGe는 Si와 대비하여 20:1의 선택성을 가지며 성공적으로 제거 될 수 있다.In the chemical dry etching process, the plasma generated in the radical generator may be used. The radicals are evenly distributed in the process chamber and adhere to the surface of the target (ie, SiGe layer 222) without directivity, resulting in isotropic etching. The reaction between the radical and the exposed surface produces volatiles and continues further reaction. The main etchant for etching the SiGe layers 222 in this embodiment may be, for example, fluorine. The selectivity between Si and SiGe is due to the difference in the binding energy of Si-Si and Si-Ge. Si-Ge bond energy is 2.12eV, which is less than Si-Si bond energy 2.31eV, so Si-Ge bonds are easily broken and Si-F or Ge-F bonds are easier than Si-Si bonds. The continuous reaction between the fluorine atom and Si- or Ge- produces volatile SiF x and GeF y , which allows the SiGe layers 222 located in the
선택적 식각의 또다른 방법으로, 암모니아-과산화 혼합물 (ammonia-peroxide mixture, APM)을 이용한 습식 식각 공정이 있다. 상기 혼합물에서 H2O2는 산화제 역할을 하고 NH4OH는 산화물 에천트 역할을 할 수 있다. 산화 속도가 Si보다 Ge이 더 빨라, NH4OH에 의해 Ge는 Si 대비 5:1의 선택도를 가지고 선택적 식각될 수 있다. 이 경우, APM의 코너 라운딩 (corner-rounding) 성향에 의해 예비 브릿지 채널(230bx)들의 모서리는 건식 식각에 비해 더 라운드 질 수 있다.Another method of selective etching is a wet etching process using an ammonia-peroxide mixture (APM). In the mixture, H 2 O 2 may serve as an oxidizing agent and NH 4 OH may serve as an oxide etchant. Since the oxidation rate is faster than that of Si, Ge can be selectively etched by NH 4 OH with a selectivity of 5: 1 relative to Si. In this case, corners of the preliminary bridge channels 230bx may be rounded more than dry etching due to the corner-rounding tendency of the APM.
한편, 도시되지는 않았으나, 상술한 식각 공정들의 수행 결과로서, 예비 브릿지 채널(230bx) 또한 미세하게 식각됨으로써 예비 브릿지 채널(230bx)들의 모서리는 라운드진 형상을 가질 수 있다.On the other hand, although not shown, as a result of the above-described etching process, the preliminary bridge channel 230bx is also finely etched so that the corners of the preliminary bridge channels 230bx may have a rounded shape.
또한, 상술한 식각 공정들의 수행 결과로서, 예비 소스 패턴(230ax) 및/또는 예비 드레인 패턴(230cx) 각각의 SiGe층(222)들의 일부가 식각되어, 예비 소스 패턴(230ax) 및/또는 예비 드레인 패턴(230cx) 각각의 측면에서 Si층(221)들 및 SiGe층(222)들이 X 방향으로 단차를 가질 수도 있다.In addition, as a result of performing the above-described etching processes, a part of the SiGe layers 222 of each of the preliminary source pattern 230ax and / or the preliminary drain pattern 230cx are etched to form the preliminary source pattern 230ax and / or the preliminary drain. Si layers 221 and
도 2d를 참조하면, Ge 응축(condensation)을 위해, 핀 구조체(230x)를 덮는 SiGe 박막(240)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2D, a SiGe
일부 실시예에서, SiGe 박막(240)은 선택적 에피택셜 성장(selective epitaxial growth, SEG) 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 선택적 에피택셜 성장 공정은 감압 화학적 기상 증착(reduced pressure chemical vapor deposition) 방법 또는 저압 화학적 기상 증착(low pressure chemical vapor deposition) 방법 등으로 구현될 수 있다.In some embodiments, SiGe
도 2e를 참조하면, 핀 구조체(230x)를 덮는 SiGe 박막(240)이 형성된 상태에서 산화 공정을 수행하여, SiGe 박막(240)에 함유된 Ge를 핀 구조체(230x)로 확산시킬 수 있다.Referring to FIG. 2E, an oxidation process may be performed while the SiGe
SiGe 박막(240)에 함유된 상기 Ge가 핀 구조체(230x, 도 2d 참조)로 확산됨에 따라, 핀 구조체(230x)를 이루는 Si층(221)들 및 SiGe층(222)들이 개질되어(즉, Ge 함유량이 변화되어) 핀 구조체(230y)가 형성될 수 있다. As the Ge contained in the SiGe
보다 구체적으로, 핀 구조체(230x)의 Si층(221, 도 2d 참조)들은 SiGe층(221y)들이 되고, 핀 구조체(230x)의 SiGe층(222, 도 2d 참조)들은 SiGe층(222y)들이 될 수 있다. 여기서, SiGe층(221y)들은 Si1 - xGex일 수 있고, SiGe층(222y)들은 Si1-yGey (y<x)일 수 있다. More specifically, the Si layers 221 (see FIG. 2D) of the
한편, 도 2c를 참조하여 설명한 공정에서 Si층(221)들이 제거되는 경우에는, 핀 구조체(230x)의 SiGe층(222)들이 Si1 - xGex로, Si층(221)들이 Si1 - yGey (y<x)로 변환되도록 상기 Ge를 핀 구조체(230x)로 확산시킬 수 있다.Meanwhile, when the Si layers 221 are removed in the process described with reference to FIG. 2C, the SiGe layers 222 of the
상기 산화 공정은, 예를 들면, 건식 산화 또는 습식 산화를 통해 수행될 수 있다. 이러한 산화 과정은 예를 들면 퍼니스(furnace)에 도 2d의 구조물이 형성된 기판(110)을 배치한 상태에서 800~950℃에서 수 분 내지 1시간 열처리하면서 산소를 퍼니스에 공급하는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 열처리 조건은 SiGe 박막(240)의 두께와, SiGe 박막(240)에 함유된 Ge의 몰 분율에 따라서 달라질 수 있다.The oxidation process can be carried out, for example, through dry oxidation or wet oxidation. This oxidation process may be performed by supplying oxygen to the furnace while heat-treating for several minutes to 800 hours at 800 to 950 ° C. with the
한편, 도 2d 및 도 2e를 참조하여 설명한 Ge 응축 과정을 통해, SiGe 박막(240, 도 2d 참조)의 Si는 산화되어 실리콘 산화막(240y)으로 핀 구조체(230y) 상에 잔존하게 된다.Meanwhile, through the Ge condensation process described with reference to FIGS. 2D and 2E, Si of the SiGe thin film 240 (see FIG. 2D) is oxidized to remain on the
도 2f를 참조하면, 기판(110) 상면 및 핀 구조체(230y)를 덮는 더미 게이트 물질층(250)을 형성할 수 있다. 더미 게이트 물질층(250)은 후속 공정의 더미 게이트 형성을 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2F, a dummy
도 2g를 참조하면, 더미 게이트 물질층(250, 도 2f 참조)을 패터닝하여 개질된 예비 브릿지 채널(230by)들의 일부를 감싸는 더미 게이트(250x)를 형성한다. 상기 패터닝 과정에서, 핀 구조체(230y)를 덮고 있던 실리콘 산화막(240y)은, 더미 게이트(250x)가 덮는 부분(240z)만을 제외하고 제거될 수 있다.Referring to FIG. 2G, the dummy gate material layer 250 (see FIG. 2F) is patterned to form a
도 2h를 참조하면, 개질된 예비 소스 패턴(230ay) 및 개질된 예비 드레인 패턴(230cy) 각각을 서로 다른 도전형의 불순물로 도핑하여 소스(120) 및 드레인(130)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2H, each of the modified preliminary source pattern 230ay and the modified preliminary drain pattern 230cy may be doped with impurities of different conductivity types to form the
예를 들면, 소스(120)는, 핀 구조체(230y) 중 더미 게이트(250x) 및 개질된 예비 드레인 패턴(230cy)에 감광막(도시생략)을 형성하고, 상기 감광막이 존재하지 않는 영역, 즉 개질된 예비 소스 패턴(230ay)에 P형 불순물을 고농도로 주입함으로써 형성될 수 있다.For example, the
예를 들면, 드레인(130)은, 핀 구조체(230y) 중 더미 게이트(250x) 및 소스(120)에 감광막(도시생략)을 패터닝하고, 상기 감광막이 존재하지 않는 영역, 즉 개질된 예비 드레인 패턴(230cy)에 N형 불순물을 고농도로 주입함으로써 형성될 수 있다.For example, the
한편, 더미 게이트(250x)가 개질된 예비 브릿지 채널(230by)의 일부만을 감싸도록 형성됨에 따라, N형 불순물과 P형 불순물이 개질된 예비 브릿지 채널(230by)들의 양 단부에 각기 주입되어 브릿지 채널(140)들이 정의될 수 있다.Meanwhile, as the
도 2i를 참조하면, 기판(110) 상의 소스(120), 브릿지 채널(140)들, 드레인(130) 및 더미 게이트(250x)를 덮는 절연층(170)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2I, an insulating
절연층(170)은 더미 게이트(250x)와 식각 선택비가 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 더미 게이트(250x)가 실리콘 질화물로 이루어진 경우, 절연층(170)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. The insulating
절연층(170) 형성 후 수반되는 CMP (chemical mechanical planarization (polishing)) 등의 공정을 통해, 더미 게이트(250x)의 상면이 노출될 수 있다.The upper surface of the
도 2j를 참조하면, 노출된 더미 게이트(250x, 도 2i 참고)의 상면을 통해 더미 게이트(250x) 및 더미 게이트(250x)가 덮고 있던 실리콘 산화막(240z, 도 2i 참고)을 제거할 수 있다. Referring to FIG. 2J, the
더미 게이트(250x) 및 실리콘 산화막(240z)의 제거는, 예를 들면, 습식 식각 공정 또는 건식 식각 공정 등에 의해 수행될 수 있으며, 이를 통해 소스 (120) 및 드레인(130)을 연결하는 브릿지 채널(140)들의 일부가 노출될 수 있다.Removal of the
도 2k를 참조하면, 노출된 브릿지 채널(140)들의 일부를 감싸도록 게이트 유전막(160)을 형성할 수 있고, 더미 게이트(250x, 도 2i 참고)가 있던 공간을 채우는 게이트(150)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2K, the
이후, 도시되지 않았으나, 게이트(150) 상면에 게이트 전극 구조물을 형성하는 공정, 소스(120), 드레인(130) 상면에 콘택 구조물 등을 형성하는 공정, 배선 연결을 위한 후공정 등이 수행될 수 있다.Thereafter, although not shown, a process of forming a gate electrode structure on the upper surface of the
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도들이다. 도 2a 내지 도 2k에 있어서, 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 내지 도 2k에서와 동일 또는 유사한 참조 부호는 동일 또는 유사한 부재를 나타내며, 여기서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 중복 설명은 생략한다.3A through 3D are perspective views illustrating a manufacturing method of a tunneling field effect transistor according to another embodiment of the inventive concept. In Figs. 2A to 2K, the same or similar reference numerals as in Figs. 1A to 1D and 2A to 2K denote the same or similar members, and redundant description thereof will be omitted here for the sake of simplicity.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 실시예는, 도 2a 내지 도 2k를 참조하여 설명한 실시예와 달리, Ge 응축 과정들을 브릿지 채널들의 형성 단계 전에 수행하는 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.3A to 3D exemplarily illustrate a method of manufacturing a tunneling field effect transistor in which Ge condensation processes are performed before the formation of bridge channels, unlike the embodiment described with reference to FIGS. 2A to 2K. Drawings for the following.
먼저, 도 3a를 참조하면, 기판(110) 상에 복수의 Si층(321)들 및 복수의 SiGe층(322)들이 교대로 적층된 적층체를 패터닝하여 핀 구조체(330)를 형성할 수 있다. First, referring to FIG. 3A, the
핀 구조체(330)는 도 2b를 참조하여 설명한 핀 구조체(230)처럼, 후속 공정에 의해 소스를 형성하기 위한 예비 소스 패턴(330a), 브릿지 채널들을 형성하기 위한 예비 채널 패턴(330b) 및 드레인을 형성하기 위한 예비 드레인 패턴(330c)을 포함할 수 있다.The
도 3b를 참조하면, 핀 구조체(330)에 Ge를 주입하여 핀 구조체(330y)를 형성할 수 있다. 상기 Ge의 주입은 도 2d 및 도 2e를 참조하여 설명한 Ge 응축에 의해 수행될 수 있으며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 3B, the
상기 Ge의 주입에 의해 Si층(321, 도 3a 참조)들은 SiGe층(321y)들이 되고, SiGe층(322, 도 3a 참조)들은 SiGe층(322y)들이 될 수 있다. 여기서, SiGe층(321y)들은 Si1 - xGex일 수 있고, SiGe층(222y)들은 Si1 - yGey (y<x)일 수 있다.The Si layer 321 (see FIG. 3A) may be
한편, 후술되는 공정에서 Si층(321)들이 제거되는 경우에는, 핀 구조체(230x)의 SiGe층(322)들이 Si1 - xGex로, Si층(321)들이 Si1 - yGey (y<x)로 변환되도록 상기 Ge를 핀 구조체(330x)로 확산시킬 수 있다.Meanwhile, when the Si layers 321 are removed in the process described below, the SiGe layers 322 of the
도 3c를 참조하면, 도 3b의 예비 채널 패턴(330b)에 포함된 SiGe층(321y)들 및 SiGe층(322y)들 중 어느 하나를 선택적으로 제거할 수 있다. Referring to FIG. 3C, one of the
본 실시예에서는 SiGe층(321y)들 및 SiGe층(322y)들 중 SiGe층(322y)들을 선택적으로 제거한 경우를 예로 들었으나, 이와 달리 SiGe층(321y)들 및 SiGe층(322y)들 중 SiGe층(321y)들이 선택적으로 제거될 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the
이에 따라, 핀 구조체(330x)의 예비 소스 패턴(230ax) 및 예비 드레인 패턴(230cx)을 연결하되 상기 Z축 방향으로 상호 이격된 복수의 예비 브릿지 채널(330bx)들이 형성될 수 있다.Accordingly, a plurality of preliminary bridge channels 330bx may be formed to connect the preliminary source pattern 230ax and the preliminary drain pattern 230cx of the
도 3d를 참조하면, 도 2f 내지 도 2k를 참조하여 설명한 것과 유사한 방법을 통해 소스(120), 드레인(130), 브릿지 채널(140)들, 게이트(150), 게이트 유전막(160) 등을 형성하여 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 3D, the
이와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 터널링 전계 효과 트랜지스터(100)의 제조 방법에 의하면, 소스, 드레인, 게이트를 형성하기에 앞서서 복수의 브릿지 채널들을 형성하되 Ge 응축을 통해 복수의 브릿지 채널들이 Si 대비 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 SiGe 또는 Ge로 이루어지도록 함으로써, 간소화된 공정을 통해 저비용으로 터널링 효율 등의 특성이 개선된 터널링 전계 효과 트랜지스터를 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the method of manufacturing the tunneling
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features of the present invention.
따라서, 본 명세서에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 터널링 전계 효과 트랜지스터
110: 기판
120: 소스
130: 드레인
140: 브릿지 채널
150: 게이트
160: 게이트 유전막100: tunneling field effect transistor
110: substrate
120: source
130: drain
140: bridge channel
150: gate
160: gate dielectric layer
Claims (15)
상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Si층 및 상기 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 적어도 하나의 브릿지 채널을 형성하는 단계;
상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 Ge를 주입하는 단계;
상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 더미 게이트를 형성하는 단계;
상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴 각각에 서로 다른 도전형의 불순물을 주입하여 소스 및 드레인을 형성하는 단계;
상기 더미 게이트를 제거하는 단계; 및
상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트를 형성하는 단계;
를 포함하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
Patterning a laminate including at least one Si layer and at least one SiGe layer alternately stacked on a substrate to form a fin structure including a preliminary source pattern, a preliminary channel pattern, and a preliminary drain pattern;
Selectively removing one of the Si layer and the SiGe layer in the preliminary channel pattern of the fin structure to form at least one bridge channel;
Implanting Ge into the bridge channel, the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure;
Forming a dummy gate surrounding at least a portion of the bridge channel;
Implanting impurities of different conductivity types into each of the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to form a source and a drain;
Removing the dummy gate; And
Forming a gate surrounding at least a portion of the bridge channel;
A method of manufacturing a tunneling field effect transistor comprising a.
상기 핀 구조체를 형성하는 단계는,
상기 예비 채널 패턴의 상기 기판 상면에 평행한 일 방향으로의 폭이 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴 중 적어도 하나의 상기 일 방향으로의 폭 보다 작도록 상기 적층체를 패터닝하여 상기 핀 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the fin structure,
The fin structure is formed by patterning the laminate such that a width of the preliminary channel pattern in one direction parallel to the upper surface of the substrate is smaller than a width of at least one of the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern in the one direction. The manufacturing method of the tunneling field effect transistor characterized by the above-mentioned.
상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 SiGe층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성하고,
상기 Ge를 주입하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 Si층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 SiGe층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the bridge channel,
Removing the SiGe layer from the preliminary channel pattern of the fin structure to form the bridge channel,
Injecting the Ge,
The Si layer of the fin structure is converted to a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and less than or equal to 1, and the SiGe layer is a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 And Ge is injected into the bridge channel, the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to 1 or less but less than x).
상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 Si층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성하고,
상기 Ge를 주입하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 SiGe층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 Si층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the bridge channel,
Removing the Si layer from the preliminary channel pattern of the fin structure to form the bridge channel,
Injecting the Ge,
The SiGe layer of the fin structure is converted to a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and less than 1, and the Si layer is a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 And Ge is injected into the bridge channel, the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to 1 or less but less than x).
상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는,
불소를 에천트(etchant)로 사용한 건식 식각 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 Si층 및 상기 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the bridge channel,
Tunneling, characterized in that to form the bridge channel by selectively removing any one of the Si layer and the SiGe layer in the preliminary channel pattern of the fin structure through a dry etching process using fluorine as an etchant (etchant) Method for manufacturing a field effect transistor.
상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는,
암모니아-과산화 혼합물 (ammonia-peroxide mixture, APM)을 이용한 습식 식각 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서 상기 Si층 및 상기 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Forming the bridge channel,
Selectively removing any one of the Si layer and the SiGe layer from the preliminary channel pattern of the fin structure through a wet etching process using an ammonia-peroxide mixture (APM) to form the bridge channel A method of manufacturing a tunneling field effect transistor, characterized in that.
상기 Ge를 주입하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴을 덮는 SiGe 박막을 형성하는 단계; 및
산화 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 브릿지 채널, 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 SiGe 박막에 함유된 상기 Ge를 확산시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Injecting the Ge,
Forming a SiGe thin film covering the bridge channel, the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure; And
Diffusing the Ge contained in the SiGe thin film into the bridge channel, the preliminary source pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure through an oxidation process;
Method for manufacturing a tunneling field effect transistor comprising a.
상기 더미 게이트를 형성하는 단계는,
상기 기판의 상면 및 상기 핀 구조체를 덮는 더미 게이트 물질층을 형성하는 단계; 및
상기 Ge를 확산시키는 단계의 수행 결과 상기 핀 구조체 상에 잔존하는 실리콘 산화막 및 상기 더미 게이트 물질층을 패터닝하여, 상기 브릿지 채널의 적어도 일부 및 상기 브릿지 채널 상의 실리콘 산화막을 감싸는 상기 더미 게이트를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
Forming the dummy gate,
Forming a dummy gate material layer covering an upper surface of the substrate and the fin structure; And
Patterning the silicon oxide film remaining on the fin structure and the dummy gate material layer as a result of performing the step of diffusing Ge to form the dummy gate surrounding at least a portion of the bridge channel and the silicon oxide film on the bridge channel ;
Method for manufacturing a tunneling field effect transistor comprising a.
상기 더미 게이트를 제거하는 단계와 상기 게이트를 형성하는 단계 사이에,
상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트 유전막을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
According to claim 1,
Between removing the dummy gate and forming the gate,
Forming a gate dielectric layer surrounding at least a portion of the bridge channel;
Method for manufacturing a tunneling field effect transistor, characterized in that it further comprises.
상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 Ge를 주입하는 단계;
상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Ge가 주입된 Si층 및 SiGe층 중 어느 하나를 선택적으로 제거하여 적어도 하나의 브릿지 채널을 형성하는 단계;
상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 더미 게이트를 형성하는 단계;
상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴 각각에 서로 다른 도전형의 불순물을 주입하여 소스 및 드레인을 형성하는 단계;
상기 더미 게이트를 제거하는 단계; 및
상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트를 형성하는 단계;
를 포함하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
Patterning a laminate including at least one Si layer and at least one SiGe layer alternately stacked on a substrate to form a fin structure including a preliminary source pattern, a preliminary channel pattern, and a preliminary drain pattern;
Implanting Ge into the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure;
Selectively removing one of the Si and SiGe layers implanted with Ge in the preliminary channel pattern of the fin structure to form at least one bridge channel;
Forming a dummy gate surrounding at least a portion of the bridge channel;
Implanting impurities of different conductivity types into each of the preliminary source pattern and the preliminary drain pattern of the fin structure to form a source and a drain;
Removing the dummy gate; And
Forming a gate surrounding at least a portion of the bridge channel;
A method of manufacturing a tunneling field effect transistor comprising a.
상기 Ge를 주입하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴을 덮는 SiGe 박막을 형성하는 단계; 및
산화 공정을 통해 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 SiGe 박막에 함유된 상기 Ge를 확산시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 10,
Injecting the Ge,
Forming a SiGe thin film covering the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure; And
Diffusing the Ge contained in the SiGe thin film into the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure through an oxidation process; manufacturing a tunneling field effect transistor. Way.
상기 Ge를 주입하는 단계와 상기 브릿지 채널을 형성하는 단계 사이에,
상기 Ge를 확산시키는 단계의 수행 결과 상기 핀 구조체 상에 잔존하는 실리콘 실리콘 산화막을 제거하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 11, wherein
Between injecting the Ge and forming the bridge channel,
Removing the silicon silicon oxide film remaining on the fin structure as a result of performing the step of diffusing Ge;
Method for manufacturing a tunneling field effect transistor, characterized in that it further comprises.
상기 Ge를 주입하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 Si층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 SiGe층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입하고,
상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Si1 - yGey층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 10,
Injecting the Ge,
The Si layer of the fin structure is converted to a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and less than or equal to 1, and the SiGe layer is a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 And Ge is injected into the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to 1 or less but less than x).
Forming the bridge channel,
And removing the Si 1 - y Ge y layer from the preliminary channel pattern of the fin structure to form the bridge channel.
상기 Ge를 주입하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 SiGe층이 Si1 - xGex층(여기서, 상기 x는 0 초과이고 1 이하임)으로 변환되고 상기 Si층이 Si1 - yGey층(여기서, 상기 y는 0 초과이고 1 이하이되, 상기 x 미만임)으로 변환되도록, 상기 핀 구조체의 상기 예비 소스 패턴, 상기 예비 채널 패턴 및 상기 예비 드레인 패턴으로 상기 Ge를 주입하고,
상기 브릿지 채널을 형성하는 단계는,
상기 핀 구조체의 상기 예비 채널 패턴에서, 상기 Si1 - yGey층을 제거하여 상기 브릿지 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 10,
Injecting the Ge,
The SiGe layer of the fin structure is converted to a Si 1 - x Ge x layer, where x is greater than 0 and less than 1, and the Si layer is a Si 1 - y Ge y layer, where y is greater than 0 And Ge is injected into the preliminary source pattern, the preliminary channel pattern, and the preliminary drain pattern of the fin structure to be converted to 1 or less but less than x).
Forming the bridge channel,
And removing the Si 1 - y Ge y layer from the preliminary channel pattern of the fin structure to form the bridge channel.
상기 더미 게이트를 제거하는 단계와 상기 게이트를 형성하는 단계 사이에,
상기 브릿지 채널의 적어도 일부를 감싸는 게이트 유전막을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널링 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 10,
Between removing the dummy gate and forming the gate,
Forming a gate dielectric layer surrounding at least a portion of the bridge channel;
Method for manufacturing a tunneling field effect transistor, characterized in that it further comprises.
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