KR101587129B1 - Bidirectional transistor and manufacturing method thereof - Google Patents
Bidirectional transistor and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101587129B1 KR101587129B1 KR1020140145688A KR20140145688A KR101587129B1 KR 101587129 B1 KR101587129 B1 KR 101587129B1 KR 1020140145688 A KR1020140145688 A KR 1020140145688A KR 20140145688 A KR20140145688 A KR 20140145688A KR 101587129 B1 KR101587129 B1 KR 101587129B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gate insulating
- insulating film
- transistor
- gate
- gate electrode
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title abstract description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N azane;7-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole-4-sulfonic acid Chemical compound N.OS(=O)(=O)C1=CC=C(F)C2=NON=C12 JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 37
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 12
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 7
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
- H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78645—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
- H01L29/78648—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate arranged on opposing sides of the channel
Abstract
Description
본 발명은 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 특히 반도체 접합면에 형성되는 공핍층에서 게이트 전압에 의존하여 생성되는 확산전류를 이용함으로써 채널층 없이 동작되는 트랜지스터로서 문턱전압이동을 감소시키며, 트랜지스터의 비안정성을 쉽게 제어할 수 있고 게이트에 (-)전압을 걸면 반대편 채널에 (+)전류가 흐르고, (+)전압을 걸면 반대편에 (-)전류가 흐르는 유전체(절연체)의 자발적인 분극특성에 따라 채널층 없이 확산전류가 흐르도록 하는 양방향성 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film transistor and more particularly to a thin film transistor which operates without a channel layer by using a diffusion current generated depending on a gate voltage in a depletion layer formed on a semiconductor junction surface, (+) Voltage is applied to the opposite channel when the (-) voltage is applied to the gate and the negative (-) voltage is applied to the gate. Therefore, according to the spontaneous polarization characteristic of the dielectric And a method of manufacturing the same.
본 발명은 반도체 장치 및 반도체 장치를 제작하기 위한 방법과 관련된다. 여기서 반도체 장치들은 반도체 절연막으로써 SiOC 반도체 특성을 이용한 일반적인 소자와 장치들을 말한다. The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device. Here, semiconductor devices refer to general devices and devices using SiOC semiconductor characteristics as a semiconductor insulating film.
구체적으로는, 투명기판을 사용하며 높은 이동성과 안정성이 요구되는 웨어러블 전자소자, 메모리, 디스플레이, 투명디스플레이, OLED, 터치패널, 전력반도체, 통신용 반도체, 투명반도체 소자에 필요한 박막 트랜지스터를 제작하는데 있어서 이동도가 높으면서도 문턱전압이동(threshold voltage shift)과 안정성(stability)을 갖는 디바이스 제작에 있어 SiOC 박막을 적용하는 방법에 해당하는 기술이다.Specifically, in manufacturing a thin film transistor required for a wearable electronic device, a memory, a display, a transparent display, an OLED, a touch panel, a power semiconductor, a communication semiconductor, or a transparent semiconductor device which uses a transparent substrate and requires high mobility and stability, It is a technology corresponding to a method of applying a SiOC thin film to a device having a high threshold voltage shift and stability.
일반적으로 트랜지스터는 채널층을 필요로 하며 채널물질에 따라서 n형트랜지스터 혹은 p형 트랜지스터가 된다. 트랜지스터 제조과정에서 불순물도핑에 의한 채널물질에 따라서 일함수가 다르기 때문에 문턱전압이 발생하고 전계 혹은 환경에 따른 비안정성이 발생한다. Generally, a transistor requires a channel layer and is an n-type transistor or a p-type transistor depending on the channel material. Since the work function differs depending on the channel material due to impurity doping in the transistor manufacturing process, a threshold voltage is generated and an unstable state occurs depending on the electric field or the environment.
따라서 에너지 밴드갭 안에 존재하는 결함 혹은 불순물에 의한 전하이동에 의한 문턱전압이동과 비안정성의 문제를 해결하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있으나 근본적인 해결이 되지 못하고 있다. Therefore, various methods for solving the problem of the threshold voltage shift and the unstability due to the charge transfer due to defects or impurities existing in the energy bandgap have been proposed, but they have not been solved fundamentally.
현재에 트랜지스터의 게이트 절연막으로 많이 사용되고 있는 SiO2박막은 상기 문턱전압 이동의 문제가 발생하고 그 안정성을 확보할 수 없는 문제점이 대두 되고 있다.
The
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 분극성을 감소시켜 유전상수가 낮은 SiOC 박막을 게이트 절연막으로 사용하여, 상기 SiOC 박막에 (-)전압을 걸면 반대편에 (+)확산전류가 흐르고, 반대로 (+)전압을 걸면 반대편에 (-)확산전류가 흐르는 유전체의 자발적인 분극특성을 이용하여 채널층 없이 p-타입과 n-타입 특성을 모두 갖는 양방향성 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다. Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a SiOC thin film having a low dielectric constant and a low dielectric constant as a gate insulating film, (+) Diffusion current flows on the opposite side and a negative (-) diffusion current flows on the opposite side when a positive (+) voltage is applied, so that a bidirectional transistor And a manufacturing method thereof.
또한, 본 발명은 채널층을 제거하여 누설전류감소, 문턱전압 이동감소 및 안전성을 확보한 양방향성 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a bi-directional transistor and a method of manufacturing the same that can reduce leakage current, reduce threshold voltage shift, and safety by removing a channel layer.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터는, 기판, 상기 기판 위에 배치되는 게이트 전극, 상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 배치되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극 좌우에 배치되는 소스 전극과 드레인 전극을 포함하고, 상기 게이트 절연막은 유전상수 1.3~2.5의 SiOC 박막으로 이루어지는 박막 트랜지스터로서, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 음(-)의 바이어스인 경우에는 (+)확산전류가 흘러 p-타입 트랜지스터로 동작하고, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 양(+)의 바이어스인 경우에는 (-)확산전류가 흘러 n-타입 트랜지스터로 동작하여, n-타입과 p-타입이 일체로 구현된 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bi-directional transistor including a substrate, a gate electrode disposed on the substrate, a gate insulating film disposed on the substrate and the gate electrode, a source electrode disposed on the gate insulating film, And a drain electrode. The gate insulating film is a thin film transistor formed of a SiOC thin film having a dielectric constant of 1.3 to 2.5. When a voltage applied to the gate electrode is a negative bias, a (+) diffusion current flows and p -Type transistor, and when the voltage applied to the gate electrode is a positive bias, a negative (-) diffusion current flows to operate as an n-type transistor, so that n-type and p-type are integrated .
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 기판은, 규소(Si), 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphtalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에틸렌 술폰산염(Polyethylene sulfonate), 아릴라이트(Arylite), 폴리이미드(Polyimide), 폴리노르보넨(Polynorbonene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, in the bidirectional transistor according to the present invention, the substrate may be formed of at least one selected from the group consisting of silicon (Si), glass, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyethylene sulphonate ), Arylite, Polyimide, and Polynorbonene. The term " a "
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 드레인 바이어스는 10-4~1V범위의 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.Further, in the bidirectional transistor according to the present invention, the drain bias is characterized by applying a voltage in the range of 10 -4 to 1V.
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 절연막의 허용 누설전류의 범위는 10-12~10-10A이하인 것을 특징으로 한다. 한편, 전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터의 제조방법은 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 유전상수가 1.3~2.5인 SiOC 박막으로 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극 좌우에 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the bidirectional transistor according to the present invention, the allowable leakage current range of the gate insulating film is 10 -12 to 10 -10 A or less. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a bi-directional transistor including: forming a gate electrode on a substrate; Forming a gate insulating film on the substrate and the gate electrode using an SiOC film having a dielectric constant of 1.3 to 2.5; And forming a source electrode and a drain electrode on the gate insulating film on the left and right sides of the gate electrode.
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터 제조방법에 있어서, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는 DC스퍼터링 또는 RF스퍼터링에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, in the method of manufacturing a bi-directional transistor according to the present invention, the step of forming the gate insulating layer may be performed by DC sputtering or RF sputtering.
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터 제조방법에 있어서, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는 상기 게이트 절연막 증착 후 0℃~450℃에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.Further, in the method for fabricating a bidirectional transistor according to the present invention, the step of forming the gate insulating film may include heat treatment at 0 ° C to 450 ° C after depositing the gate insulating film.
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터 제조방법에 있어서, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계에서 게이트 절연막의 SiOC 타겟의 조성 중 탄소함량이 0.1~10% 범위인 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for fabricating a bidirectional transistor according to the present invention, the carbon content in the composition of the SiOC target of the gate insulating film in the step of forming the gate insulating film is in the range of 0.1 to 10%.
또한, 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터 제조방법에 있어서, 상기 소스 전극과 드레인 전극을 형성한 후, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 보호막을 증착하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method may further include depositing a protective layer between the source electrode and the drain electrode after the source electrode and the drain electrode are formed.
본 발명은 게이트 절연막으로 SiOC 박막을 사용하여 누설전류감소, 높은 이동도, 문턱전압 이동 감소, 안정성을 확보하여 p-타입과 n-타입 특성을 모두 갖는 트랜지스터와 안정된 인버터를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention uses a SiOC thin film as a gate insulating film to reduce the leakage current, increase the mobility, reduce the shift of the threshold voltage, and secure the stability, thereby producing a transistor having both p-type and n-type characteristics and a stable inverter have.
또한, 본 발명은 저온에서 제조공정이 가능하여 투명한 플렉서블 기판을 이용한 반도체 디바이스를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is capable of manufacturing a semiconductor device using a transparent flexible substrate because a manufacturing process is possible at a low temperature.
또한, 본 발명은 트랜지스터의 게이트 절연막으로 SiOC 박막을 사용하여 유전체의 자발적인 분극특성을 이용함으로써 게이트 전극의 변화에 따라서 채널층 없이 n-타입 트랜지스터와 p-타입 트랜지스터가 동시에 가능한 양방향성 트랜지스터를 얻을 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention uses a SiOC thin film as a gate insulating film of a transistor and utilizes the spontaneous polarization characteristic of the dielectric, thereby obtaining a bidirectional transistor capable of simultaneously forming an n-type transistor and a p- There is an advantage.
이에 따라, 본 발명은 유전체의 자발적인 분극특성으로 형성된 확산전류가 드리프트 전류의 방향과 반대방향으로 작용하기 때문에 내부 전위차를 감소시켜, 금속/반도체 계면 사이에 SiOC 보호막으로 사용할 경우, 확산전류 발생에 의한 내부 전위차가 금속에 인가되는 전류의 방향과 반대로 작용하기 때문에 금속 접촉시 저항이 증가하는 효과가 사라지게 되며 결과적으로 금속접촉을 통하여 많은 전류가 흐르게 되는 효과가 있다.
Accordingly, in the present invention, the diffusion current formed by the spontaneous polarization characteristic of the dielectric acts in the direction opposite to the direction of the drift current, so that the internal potential difference is reduced. When the SiOC protective film is used as the SiOC protective film between the metal / semiconductor interfaces, Since the internal potential difference acts in an opposite direction to the direction of the current applied to the metal, the effect of increasing the resistance in the metal contact disappears, and as a result, a large amount of current flows through the metal contact.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 박막 트랜지스터의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향성 트랜지스터의 단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향성 트랜지스터의 단면도,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 동작 특성도.1A and 1B are cross-sectional views of a conventional thin film transistor,
2 is a cross-sectional view of a bidirectional transistor according to a first embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of a bi-directional transistor according to a second embodiment of the present invention,
4A to 4D are operational characteristics of a thin film transistor according to the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same configurations of the drawings denote the same reference numerals as much as possible. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It is to be understood that the invention includes equivalents and alternatives. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
상세한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in the description is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.
본 발명은 채널층이 없는 트랜지스터를 제공하는 것으로서, 게이트 절연막으로서 분극성을 감소시켜 유전상수가 낮아지는 SiOC 절연막에 (-)전압을 걸면 반대편에 (+)확산전류가 흐르고, 반대로 (+)전압을 걸면 반대편에 (-)확산전류가 흐르는 유전체의 자발적인 분극특성을 이용하여 트랜지스터의 게이트 절연막을 SiOC 박막을 사용할 경우 게이트 전극의 변화에 따라서 채널층이 없어도 n-타입 트랜지스터와 p-타입 트랜지스터가 동시에 가능한 양방향성 트랜지스터를 얻을 수 있다. The present invention provides a transistor without a channel layer. When a (-) voltage is applied to a SiOC insulating film whose dielectric constant is lowered by decreasing polarizability as a gate insulating film, (+) diffusion current flows on the opposite side, Type transistor and the p-type transistor are formed at the same time without using a channel layer according to the change of the gate electrode when the SiOC thin film is used as the gate insulating film of the transistor by using the spontaneous polarization characteristic of the dielectric to which the (- A bi-directional transistor can be obtained.
(+)전압을 걸면 반대편에 (-)전류가 흐르는 유전체의 자발적인 분극특성은 확산전류를 형성하며, 확산전류는 드리프트 전류의 방향과 반대방향으로 작용하기 때문에 내부 전위차를 감소시키는 효과가 있다. 따라서 저 유전상수를 갖는 유전체의 자발적인 분극특성은, 금속접촉에 의한 저항의 증가가 문제가 되는 될 수 있는 금속/반도체 계면 사이에 SiOC 보호막으로 사용? 경우, 확산전류 발생에 의한 내부 전위차가 금속에 인가되는 전류의 방향과 반대로 작용하기 때문에 금속 접촉시 저항이 증가하는 효과가 사라지게 되며 결과적으로 금속접촉을 통하여 많은 전류가 흐르게 된다. (+) Voltage is applied, the spontaneous polarization characteristic of the dielectric through which the (-) current flows on the opposite side forms the diffusion current, and the diffusion current acts in the direction opposite to the direction of the drift current, thereby reducing the internal potential difference. Therefore, the spontaneous polarization properties of a dielectric with a low dielectric constant can be used as a SiOC protective layer between the metal / semiconductor interfaces where increased resistance due to metal contact can become a problem. The internal potential difference due to the generation of the diffusion current acts in the opposite direction to the direction of the current applied to the metal, so that the effect of increasing the resistance upon metal contact disappears, and as a result, much current flows through the metal contact.
반도체 소자에 흐르는 전류는 도핑 전하들에 의한 드리프트 전류와 전자 홀쌍의 재결합에 의하여 형성되는 확산전류의 2가지 성분들로 구성되어 있다. 내부의 포텐셜 전위는 서로 다른 물질의 접합에 의한 반도체 소자에서 자연스럽게 형성된다. 내부 포텐셜 전위의 크기에 의해서 오믹접촉과 쇼키접촉을 갖게 되는데 도핑전하에 의해서 오믹접촉이 일어나고 확산전류에 의해서 쇼키접촉이 형성된다. 확산전류는 공핍층 내에서 형성되는 전류로 절연체에서 흐르는 전류이다. The current flowing in the semiconductor device is composed of two components: a drift current due to doping charges and a diffusion current formed by recombination of electron hole pairs. The internal potential potential is naturally formed in the semiconductor device by bonding of different materials. Due to the magnitude of the internal potential potential, ohmic contact and schottky contact are obtained. Ohmic contact is caused by the doping charge, and schottky contact is formed by the diffusion current. The diffusion current is the current flowing in the insulator due to the current formed in the depletion layer.
반도체 소자에 드리프트 전류보다 확산전류가 더 많이 흐르는 서로 다른 물질 사이에 삽입되는 유전체 물질을 사용할 경우 전류 전압의 전기적 특성이 우수한 전자 디바이스를 만들 수 있으며, 박막의 두께가 얇고 전자소자의 두께가 얇을수록 확산전류의 크기는 상대적으로 커질 수 있다. When a dielectric material is inserted between different materials in which a diffusion current flows more than a drift current in a semiconductor device, an electronic device having excellent electrical characteristics of a current voltage can be manufactured. As the thickness of the thin film and the thickness of the electronic device become thinner The magnitude of the diffusion current can be relatively large.
따라서 확산전류가 흐르는 반도체 소자는 전자홀쌍의 재결합이 많이 일어나는 분극성이 감소된 절연막이 적합하다. SiOC 박막은 절연성이 뛰어나고 물리적 화학적 특성이 안정된 차세대 절연박막이며, 접촉저항의 감소로 더 많은 확산전류가 흐르면서 효율이 증가하게 된다. Therefore, a semiconductor element through which a diffusion current flows is preferably an insulating film whose polarizability is reduced, in which recombination of electron-hole pairs occurs frequently. The SiOC thin film is a next-generation insulating thin film with excellent insulating properties and stable physical and chemical properties. As the contact resistance is decreased, the efficiency is increased with more diffusion current.
반도체 소자에서의 일반적인 전하밀도에 대한 방정식은 하기의 수학식 1과 같다.
The equation for the general charge density in a semiconductor device is given by
반도체 소자에 흐르는 전류는 드리프트 전류와 확산전류의 합으로 구성되어 있으며, 확산전류는 음의 값을 나타낸다. 하기의 수학식 2와 같이, 광전현상을 설명하는 아인쉬타인 방정식은 전자홀쌍의 재결합에 의한 확산전류를 설명하고 있다. 확산전류는 드리프트 전류의 방향과 반대방향이기 때문에 아인쉬타인 방정식에서도 음의 값을 보여주고 있다.
The current flowing in the semiconductor device is composed of the sum of the drift current and the diffusion current, and the diffusion current shows a negative value. As shown in the following equation (2), the Einstein equation describing the photoelectric phenomenon describes the diffusion current due to the recombination of electron-hole pairs. Since the diffusion current is opposite to the direction of the drift current, the negative value is also shown in the Einstein equation.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 SiOC 게이트 절연막에 흐르는 확산전류를 사용한 박막 트랜지스터 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a thin film transistor using a diffusion current flowing in a SiOC gate insulating film according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 박막 트랜지스터의 단면도의 대표적인 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도로서, 도 1a 및 도 1b와 도 2를 대비하여 설명하면, 도시된 바와 같이, 도 1a 및 도 1b의 트랜지스터들에서 보이는 채널층(15, 16)이 도 2의 트랜지스터에는 찾아볼 수 없다. 본 발명에 따른 도 2의 양방향성 트랜지스터는 도 1a 및 도 1b의 트랜지스터와 마찬가지로 반전 적층형(inverted stagger) 트랜지스터(100)로서 기판(110) 위에 게이트 전극(140)이 올려지고, 게이트 전극(140) 위에 게이트 절연막(120)이 형성된다. FIGS. 1A and 1B are views showing a typical example of a cross-sectional view of a thin film transistor according to the related art. FIG. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention, In contrast, as shown, the channel layers 15 and 16 seen in the transistors of FIGS. 1A and 1B can not be found in the transistor of FIG. The bi-directional transistor of FIG. 2 according to the present invention has a structure in which a
그러나 본 발명에 따른 도 2의 양방향성 트랜지스터는 도 1a 및 도 1b의 트랜지스터와 달리 채널층(15) 없이 상기 게이트 절연막(120) 위에 소스 전극(130)과 드레인 전극(131)이 적층이 되는 구조로 이루어져 있다. However, the bidirectional transistor of FIG. 2 according to the present invention has a structure in which a
이때, 상기 게이트 절연막(120)은 SiOC 박막으로 이루어지며, 유전상수는 1.3~2.5 인 것이 바람직하다.At this time, the
SiOC 박막을 사용한 확산전류를 이용하여 반도체 트랜지스터를 제작하는데 있어서 이동도가 높은 트랜지스터를 제작하기 위해서는 게이트 절연막(120)이 분극의 특성이 없어야 하는 것이 필수적이다. In order to fabricate a transistor having high mobility in manufacturing a semiconductor transistor using a diffusion current using a SiOC thin film, it is essential that the
게이트 절연막으로 사용할 SiOC 박막의 분극을 없애고 유전상수가 낮은 절연막을 제작하기 위해서 스퍼터 방법, ICP-CVD 방법, PE-CVD 방법이 있을 수 있으며, 스퍼터 방법에 의한 SiOC 박막의 제조방법의 일 실시예는 다음과 같다. An ICP-CVD method or a PE-CVD method may be used to form an insulating film having a low dielectric constant by eliminating the polarization of the SiOC thin film to be used as a gate insulating film. One embodiment of the method for manufacturing a SiOC thin film by a sputtering method As follows.
초기조건은 10-5Torr,공정조건은 1.2 Torr이며, SiOC 박막의 성분비를 조절하기 위해서 산소 가스를 이용하고 SiOC 타겟(SiOx:CHx=95:5M%)을 사용한다. 플라즈마를 만들기 위해서 사용하는 산소의 유량비는 5sccm 에서 30sccm 으로 변화시키며, RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착시키는데 있어서 파워는 250~300W 범위에서 10분 동안 증착시킨다. 바람직하게, 게이트 절연막(120)의 허용 누설전류의 범위는 10-12~10-10A이하이다. The initial condition is 10 -5 Torr and the process condition is 1.2 Torr. In order to control the composition ratio of SiOC film, oxygen gas is used and SiOC target (SiOx: CHx = 95: 5M%) is used. The flow rate of oxygen used to make the plasma is changed from 5 sccm to 30 sccm, and the power is deposited in the range of 250 to 300 W for 10 minutes in the RF magnetron sputtering method. The range of the allowable leakage current of the
유전상수를 갖는 SiOC로 이루어진 게이트 절연막(120)의 특성에 의하여 상기 게이트 전극(140)에 인가되는 전압이 음(-)의 바이어스인 경우에는 상기 박막 트랜지스터는 p-타입 트랜지스터로 동작하고, 상기 게이트 전극(140)에 인가되는 전압이 양(+)의 바이어스인 경우에는 n-타입 트랜지스터로 동작하게 된다.
When the voltage applied to the
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도로서, 도시된 바와 같이, 도 3의 트랜지스터(200)는 소스 전극(230) 또는 드레인 전극(231)을 증착하고 절연체(220)를 증착하고 난 다음 게이트 전극(240)으로 구성된 트랜지스터이며, 상기 절연막(220)은 SiOC로 이루어지며, 상기 절연막의 유전상수는 1.3~2.5 인 것이 바람직하다.
3 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the
도 4a 및 도 4b는 각각 IDS-VDS및 IDS-VGS전달특성 곡선의 선형특성을 나타낸 그래프로서, 도 4a는 드레인 전압을 양의 바이어스와 음의 바이어스로 인가할 때의 드레인-소스 전류를 나타낸다. 도 4a의 IDS-VDS전달특성은 드레인 전압이 음의 방향에서 양의 방향으로 변할 때 드레인 전류도 음의 방향에서 양의 방향으로 변한다.FIGS. 4A and 4B are graphs showing the linear characteristics of the I DS -V DS and I DS -V GS transfer characteristic curves, respectively. FIG. 4A is a graph showing the drain-source characteristics when applying the drain voltage with a positive bias and a negative bias, Current. The I DS -V DS transfer characteristic of FIG. 4A changes the drain current in the positive direction from the negative direction when the drain voltage changes from the negative direction to the positive direction.
도 4b는 게이트 전압을 양의 바이어스와 음의 바이어스로 인가할 때의 드레인-소스 전류의 변화를 나타낸다. 도 4b의 IDS-VGS전달특성은 게이트 전압이 음의 방향에서 양의 방향으로 달라질 때 드레인 전류는 양방향(p형 반도체 특성)에서 음의 방향(n형 반도체 특성)으로 변하면서, 양방향성을 나타낸다. 즉, 도 3b의 곡선상에 있어서 게이트 전압이 음의 범위에서는 p형반도체의 특성이 나타나고, 역으로 게이트 전압이 양의 범위에서는 n형 반도체의 특성이 나타나고 있음을 알 수 있다. 4B shows the change of the drain-source current when the gate voltage is applied with a positive bias and a negative bias. The I DS -V GS transfer characteristic of FIG. 4B shows that when the gate voltage changes in the positive direction from the negative direction, the drain current changes from the bi-directional (p-type semiconductor characteristic) to the negative direction (n-type semiconductor characteristic) . That is, it can be seen that the characteristic of the p-type semiconductor appears in the range of the gate voltage in the negative curve on the curve of FIG. 3B, and the characteristic of the n-type semiconductor appears in the positive range of the gate voltage.
일반적인 n형 반도체나 p형 반도체에 대한 이동도를 도 4b를 기준으로 해서 구해보면, 이동도가 1A cm2/Vs정도가 나온다고 할 경우 양방향성 트랜지스터에 있어서는 n형 반도체특성과 p형 반도체 특성을 갖고 있는바, 이동도는 그의 2배인 2A cm2/Vs가 된다. When the mobility of the n-type semiconductor or the p-type semiconductor is measured with reference to FIG. 4B, if the mobility is about 1 cm 2 / Vs, the bidirectional transistor has n-type semiconductor characteristics and p-type semiconductor characteristics As a result, the mobility is twice that of 2A cm 2 / Vs.
도 4c와 도 4d는 도 3b의 IDS-VGS전달특성에 대하여 로그스케일로 변환한 이동도와 on/off 특성을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 드레인 전압이 작을수록 전달특성의 안정도가 높아지고 이동도는 증가하는 것을 나타낸다.FIGS. 4C and 4D illustrate the mobility and on / off characteristics of the I DS -V GS transfer characteristic of FIG. 3B converted to a log scale. As shown, the smaller the drain voltage, the higher the stability of the transfer characteristic and the higher the mobility.
반도체소자의 크기가 작아지면서 채널의 두께도 얇아지게 되는데, 게이트 절연막의 경우 많이 사용하는 SiO2박막은 얇게 만드는데 한계가 있다.As the size of the semiconductor device becomes smaller, the channel thickness becomes thinner. In the case of the gate insulating film, the thickness of the SiO 2 thin film used is limited.
게이트 절연막으로서 분극의 감소효과에 의해 두께가 얇아지더라도 절연특성이 우수하고 누설전류가 훨씬 감소된 SiOC 박막을 사용할 경우 도 3b에 도시된 바와 같이, 게이트 전압을 음의 바이어스를 가하면 p형 반도체 트랜지스터 특성이 나타나고, 게이트 전압을 양의 바이어스를 가하면 n형 반도체 트랜지스터 특성을 갖게 되어 결과적으로 인버터의 특성을 나타내게 된다.When a SiOC thin film having an excellent insulation characteristic and a much reduced leakage current is used as a gate insulating film due to the effect of decreasing polarization, as shown in FIG. 3B, when a negative bias is applied to the gate voltage, Characteristics, and when a positive bias is applied to the gate voltage, n-type semiconductor transistor characteristics are obtained, resulting in the characteristics of the inverter.
또한, 도 4c는 p-타입 트랜지스터로 동작하는 전달특성으로써 게이트 전압들에 따른 드레인 전류를 나타내며, 도 3d는 n-타입 트랜지스터로 동작하는 전달특성으로써 게이트 전압들에 따른 드레인 전류를 나타낸다. FIG. 4C shows the drain current according to the gate voltages as a transfer characteristic operating with a p-type transistor, and FIG. 3D shows a drain current according to the gate voltages as a transfer characteristic operating with an n-type transistor.
도 4c를 참조하면, 반도체와 게이트 절연막 사이의 계면에서 소수 케리어의 터널링이 이루어지기 위해서는 드레인 전압이 작을수록 유리하다. Referring to FIG. 4C, the smaller the drain voltage is, the more advantageous the tunneling of the minority carriers is made at the interface between the semiconductor and the gate insulating film.
이때, 터널링이 되기 위한 조건으로 드레인 바이어스는 10-4~1V범위의 전압을 인가하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to apply a voltage in the range of 10 < -4 > to 1 V to the drain bias as a condition for tunneling.
도 4c와 도 4d에서 보는 바와 같이 드레인 전압(VD)을 인가하면 터널링이 일어나서 p형 반도체 특성과 n형 반도체특성을 모두 갖는 양방향성 트랜지스터의 특성이 나타나기 시작하고, 드레인 전압(VD)이 낮아질수록 p형 반도체 특성과 n형 반도체특성을 모두 갖는 양방향성 트랜지스터의 특성이 뚜렷해져서, 드레인 전압(VD)이 0,001V에서 보다 더 양호한 p형 반도체 특성과 n형 반도체특성을 모두 갖는 양방향성 트랜지스터의 특성이 나타난다. As shown in FIGS. 4C and 4D, when the drain voltage VD is applied, tunneling occurs and the characteristics of the bidirectional transistor having both p-type semiconductor characteristics and n-type semiconductor characteristics start to appear. As the drain voltage VD decreases, The characteristics of the bidirectional transistor having both of the p-type semiconductor characteristic and the n-type semiconductor characteristic become clear, and the characteristics of the bi-directional transistor having both the p-type semiconductor characteristic and the n-type semiconductor characteristic better than the drain voltage (V D ) .
반면, 드레인 전압(VD)이 증가할수록 터널링 효과는 나타나지 않고 트래핑(trapping) 효과에 의한 단방향 트랜지스터 특성이 나타나고 드레인 전압이 증가할수록 이러한 단방향 트랜지스터 특성이 더욱 뚜렷해짐을 알 수 있다. On the other hand, as the drain voltage (VD) increases, the tunneling effect does not appear, and the unidirectional transistor characteristics are exhibited by the trapping effect and the unidirectional transistor characteristics become more distinct as the drain voltage increases.
이로 인하여 트랜지스터의 동작을 가능하게 하는 캐리어의 이동도가 증가할 수 있으며, p채널과 n채널의 트랜지스터가 게이트 전압 0V를 기준으로 음의 방향과 양의 방향으로 양방향성을 갖게 되므로 이동도가 증가할 수 있고, 또한 문턱전압이동에 의한 안정성이 확보된다. As a result, the carrier mobility enabling the operation of the transistor can be increased, and the p-channel and n-channel transistors are bidirectional in the negative and positive directions with respect to the gate voltage of 0 V, And the stability by the movement of the threshold voltage is ensured.
여기에서, 상기 반도체 트랜지스터는 채널층 없이 절연체내의 확산전류와 금속전극의 전하들에 의해서 동작이 되며, 채널층이 없기 때문에 면저항이 낮아지는 효과에 있으며, 소수케리어의 전송에 의해서 이동도가 더욱 향상될 수 있다. Here, the semiconductor transistor is operated by the diffusion current in the insulator and the charges of the metal electrode without the channel layer, and the surface resistance is lowered due to the absence of the channel layer. The mobility is further improved by the transfer of the minority carriers .
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 제조방법은 하기와 같이 진행된다.Referring to FIG. 2, a thin film transistor manufacturing method according to the present invention proceeds as follows.
먼저, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 기판 위 좌우에 금속 소스 전극(130)과 금속 드레인 전극(131)을 형성한 후에, 게이트 절연막(120)을 성막하여 형성하게 된다. 이후, 게이트 전극(140)을 형성하여 완성한다.First, a thin film transistor according to the present invention is formed by forming a
이때, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 절연막(140)을 성막함에 있어서, SiOC로 이루어지되, 상기 게이트 절연막(140)의 유전상수는 1.3~2.5 범위로 제한하는 것이다.At this time, in forming the
그리고 상기 게이트 절연막(120)을 스퍼터링으로 형성하는 단계에서 게이트 절연막(120)의 SiOC 타겟의 조성 중 탄소함량이 0.1~10% 범위인 것이 바람직하다.In the step of forming the
SiOC 박막의 유전상수를 상기 범위 내로 두기 위해서 SiOC 박막 내의 분극을 줄일 필요가 있다. In order to keep the dielectric constant of the SiOC thin film within the above range, it is necessary to reduce the polarization in the SiOC thin film.
SiOC 박막 구성에 포함된 분극을 줄이기 위해서, 즉 탄소와 산소에 의해 증가될 수 있는 분극을 낮게 하기 위해서는 탄소함량을 조절해야 하는데, 이때 타켓의 탄소함량이 0.1% 이하일 경우에는 SiOC 박막 형성이 어렵게 되고, 한편 탄소함량이 10% 이상이 될 경우에는 탄소에 의한 분극이 커지게 되므로 상기 게이트 절연막(120)의 유전상수를 1.3~2.5 범위로 제한하기 위해서는 SiOC 타겟의 조성 중 탄소함량이 0.1~10% 범위인 것이 바람직하다.In order to reduce the polarization involved in the SiOC film structure, that is, to lower the polarization that can be increased by carbon and oxygen, the carbon content should be controlled. When the carbon content of the target is less than 0.1%, it is difficult to form the SiOC film The carbon content in the composition of the SiOC target is in the range of 0.1 to 10% in order to limit the dielectric constant of the
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 제조방법에 있어서, 상기 게이트 절연막(120)을 형성하는 단계는 DC스퍼터링 또는 RF스퍼터링에 의해서 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, the step of forming the
여기에서, 상기 게이트 절연막(120)을 성막 형성하는 단계에 절연막 증착 후 0~450℃에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Here, the step of forming the
전술한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
Although the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
100, 200: 트랜지스터 110, 210: 기판
120, 220: 게이트 절연막 130, 230: 소스 전극
131, 231: 드레인 전극 140, 240: 게이트 전극100, 200:
120, 220:
131, 231:
Claims (9)
상기 기판 위에 형성되는 게이트 전극;
상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 형성되는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막의 상면에 접하여서, 상기 게이트 전극을 사이에 두고 서로 이격하여 형성되는 소스 전극과 드레인 전극;을 포함하고,
상기 게이트 절연막은 유전상수가 1.3~2.5인 SiOC 박막으로 이루어지는 박막 트랜지스터로서,
상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 음(-)의 바이어스인 경우에는 상기 게이트 절연막에 (+)확산전류가 흘러 p-타입 트랜지스터로 동작하고, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 양(+)의 바이어스인 경우에는 상기 게이트 절연막에 (-)확산전류가 흘러 n-타입 트랜지스터로 동작하여, n-타입과 p-타입이 일체로구현된 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
Board;
A gate electrode formed on the substrate;
A gate insulating film formed on the substrate and the gate electrode;
And a source electrode and a drain electrode which are in contact with an upper surface of the gate insulating film and are spaced apart from each other with the gate electrode interposed therebetween,
Wherein the gate insulating film is a thin film transistor made of an SiOC thin film having a dielectric constant of 1.3 to 2.5,
(+) Diffusion current flows in the gate insulating film to operate as a p-type transistor when the voltage applied to the gate electrode is a negative bias, and the voltage applied to the gate electrode is a positive bias (-) diffusion current flows in the gate insulating film to operate as an n-type transistor, and an n-type transistor and a p-type transistor are integrated.
규소(Si), 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphtalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에틸렌 술폰산염(Polyethylene sulfonate), 아릴라이트(Arylite), 폴리이미드(Polyimide), 폴리노르보넨(Polynorbonene) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
The substrate processing apparatus according to claim 1,
A metal such as silicon (Si), glass, polyethylene terephthalate, polyethylene naphtalate, polycarbonate, polyethylene sulphonate, Arylite, polyimide, poly Wherein the first and second electrodes are made of a material selected from the group consisting of niobate and niobate.
드레인 바이어스는 10-4~1V범위의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
The method according to claim 1,
Wherein the drain bias applies a voltage in the range of 10 < -4 >
상기 게이트 절연막의 허용 누설전류의 범위는 10-12~10-10A이하인 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
The method according to claim 1,
Wherein a range of an allowable leakage current of the gate insulating film is 10 -12 to 10 -10 A or less.
기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 유전상수가 1.3~2.5인 SiOC 박막으로 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 게이트 절연막의 상면에 접하여서, 상기 게이트 전극을 사이에 두고 서로 이격하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계;로 이루어져,
상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 음(-)의 바이어스인 경우에는 상기 게이트 절연막에 (+)확산전류가 흘러 p-타입 트랜지스터로 동작하고, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 양(+)의 바이어스인 경우에는 상기 게이트 절연막에 (-)확산전류가 흘러 n-타입 트랜지스터로 동작하여, n-타입과 p-타입이 일체로 구현된 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터의 제조방법.
6. A method of manufacturing a bi-directional transistor according to any one of claims 1 to 4,
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film on the substrate and the gate electrode using an SiOC film having a dielectric constant of 1.3 to 2.5; And
And forming a source electrode and a drain electrode in contact with the upper surface of the gate insulating film and spaced apart from each other with the gate electrode interposed therebetween,
(+) Diffusion current flows in the gate insulating film to operate as a p-type transistor when the voltage applied to the gate electrode is a negative bias, and the voltage applied to the gate electrode is a positive bias (-) diffusion current flows in the gate insulating film to operate as an n-type transistor, and the n-type and the p-type are integrated.
DC스퍼터링 또는 RF스퍼터링에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터의 제조방법.
6. The method of claim 5, wherein forming the gate insulating layer comprises:
DC sputtering or RF sputtering. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 게이트 절연막 증착 후 0~450℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터의 제조방법.
6. The method of claim 5, wherein forming the gate insulating layer comprises:
Wherein the annealing is performed at 0 to 450 캜 after the deposition of the gate insulating film.
상기 게이트 절연막을 형성하는 단계에서 게이트 절연막의 SiOC 타겟의 조성은 탄소함량이 0.1~10% 범위인 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the composition of the SiOC target of the gate insulating film in the step of forming the gate insulating film has a carbon content in the range of 0.1 to 10%.
상기 소스 전극과 드레인 전극을 형성한 후, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 보호막을 증착하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터의 제조방법.6. The method of claim 5,
And depositing a protective layer between the source and drain electrodes after forming the source and drain electrodes. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140145688A KR101587129B1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Bidirectional transistor and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140145688A KR101587129B1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Bidirectional transistor and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101587129B1 true KR101587129B1 (en) | 2016-02-02 |
Family
ID=55354606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140145688A KR101587129B1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Bidirectional transistor and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101587129B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018079950A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 오데레사 | Bidirectional transistor and leakage current breaker using same |
| KR20190000220A (en) | 2017-06-22 | 2019-01-02 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and leakage current cutoff device using thereof |
| KR20190000222A (en) | 2017-06-22 | 2019-01-02 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and electronic sensor of high sensitivity using thereof |
| KR20190000233A (en) | 2017-06-22 | 2019-01-02 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and sensor of contact signal transfer sensing using thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140034951A1 (en) | 2009-12-31 | 2014-02-06 | Au Optronics Corporation | Thin film transistor |
| KR101450841B1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-10-15 | (주)그린광학 | Thin Film Transistor and manufacturing method thereof |
-
2014
- 2014-10-27 KR KR1020140145688A patent/KR101587129B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140034951A1 (en) | 2009-12-31 | 2014-02-06 | Au Optronics Corporation | Thin film transistor |
| KR101450841B1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-10-15 | (주)그린광학 | Thin Film Transistor and manufacturing method thereof |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018079950A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 오데레사 | Bidirectional transistor and leakage current breaker using same |
| KR20180046772A (en) | 2016-10-28 | 2018-05-09 | 청주대학교 산학협력단 | Transistor for high sensitivity electronic sensor and manufacturing method thereof |
| KR101882856B1 (en) | 2016-10-28 | 2018-07-30 | 청주대학교 산학협력단 | Transistor for high sensitivity electronic sensor and manufacturing method thereof |
| KR20190000220A (en) | 2017-06-22 | 2019-01-02 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and leakage current cutoff device using thereof |
| KR20190000222A (en) | 2017-06-22 | 2019-01-02 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and electronic sensor of high sensitivity using thereof |
| KR20190000233A (en) | 2017-06-22 | 2019-01-02 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and sensor of contact signal transfer sensing using thereof |
| KR102014313B1 (en) * | 2017-06-22 | 2019-08-26 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and electronic sensor of high sensitivity using thereof |
| KR102014315B1 (en) * | 2017-06-22 | 2019-08-26 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and sensor of contact signal transfer sensing using thereof |
| KR102074994B1 (en) * | 2017-06-22 | 2020-02-10 | 청주대학교 산학협력단 | Ambipolar transistor and leakage current cutoff device using thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101694270B1 (en) | Substrate for high mobility electronic sensor and manufacturing method thereof | |
| Baek et al. | Electrical properties and stability of dual-gate coplanar homojunction DC sputtered amorphous indium–gallium–zinc–oxide thin-film transistors and its application to AM-OLEDs | |
| CN105390551B (en) | Thin film transistor (TFT) and its manufacturing method, array substrate, display device | |
| CN102136499B (en) | Thin-film transistor and manufacture method thereof | |
| Takechi et al. | Dual-Gate Characteristics of Amorphous $\hbox {InGaZnO} _ {4} $ Thin-Film Transistors as Compared to Those of Hydrogenated Amorphous Silicon Thin-Film Transistors | |
| CN104201175B (en) | Thin film transistor based phase inverter | |
| KR101587129B1 (en) | Bidirectional transistor and manufacturing method thereof | |
| Lee et al. | High‐Performance Amorphous Multilayered ZnO‐SnO2 Heterostructure Thin‐Film Transistors: Fabrication and Characteristics | |
| CN104576750A (en) | Thin-film transistor structure | |
| CN106356306A (en) | Top gate type thin film transistor and production method thereof | |
| Li et al. | Near-ideal top-gate controllability of InGaZnO thin-film transistors by suppressing interface defects with an ultrathin atomic layer deposited gate insulator | |
| Bae et al. | Roles of Oxygen interstitial defects in atomic-layer deposited InGaZnO thin films with controlling the cationic compositions and gate-stack processes for the devices with subμm channel lengths | |
| KR101625207B1 (en) | Thin Film Transistor and manufacturing method thereof | |
| Chen et al. | Cyclical annealing technique to enhance reliability of amorphous metal oxide thin film transistors | |
| CN104425269B (en) | Fin formula field effect transistor and forming method thereof | |
| CN103887345A (en) | Oxide thin-film transistor and manufacturing method thereof | |
| CN111226307B (en) | Oxide semiconductor thin film, thin film transistor, and sputtering target | |
| KR101882856B1 (en) | Transistor for high sensitivity electronic sensor and manufacturing method thereof | |
| KR101450841B1 (en) | Thin Film Transistor and manufacturing method thereof | |
| CN103296064A (en) | Thin-film transistor | |
| CN105405892A (en) | Thin film transistor and array substrate | |
| KR20150059681A (en) | Thin film transistor having double channel layers | |
| KR20150126994A (en) | Rectifier diode and method of fabricating the same | |
| Ghosh et al. | Influence of gate dielectrics on electrical characterization of ZnO Schottky Thin film transistor | |
| Su et al. | Current characteristics of double-top-gated graphene field effect transistor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190109 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200114 Year of fee payment: 5 |