KR102014315B1 - 양방향성 트랜지스터와 이를 이용한 접촉신호 전달감지센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양방향성 트랜지스터와 이를 이용한 접촉신호 전달감지센서에 관한 것으로, 상기 양방향 트랜지터는 기판: 상기 기판 위에 형성되는 게이트 전극; 상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 형성되는 SiOC 박막으로 이루어진 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하고, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는, 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극 좌우에 배치되는 소스 대표전극 및 드레인 대표전극과, 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극을 교대로 반복하여 배열한 것을 특징으로 하는 것이다.
Description
본 발명은 접촉신호 전달감지센서에 관한 것으로, 누설전류차단 절연막을 이용한 부성저항 특성을 갖는 양방향성 트랜지스터와, 접촉에 의하여 절연체에 흐르는 확산전류를 전달함으로써 누설전류를 원천적으로 차단하는 접촉신호 전달감지센서에 관한 것이다.
광센서를 사용하여 자동 개폐 시스템이 구현된 지하철의 스크린 도어는 전자회로의 신호변환과정에서 시간 지연이 존재한다. 또한, 광센서의 특성상 정확한 감지를 위해서 광신호를 감지하는 부분에 이물질이 묻게 되면 인식률이 현저히 떨어지기 때문에 감지면을 항상 깨끗이 닦아주어야 한다.
따라서 상태에 따라 인식률이 크게 가변함에 따라 안정성에 변동이 큰 문제점이 있는 광센서를 대신하여, 소자 자체의 전기적인 안정성은 물론 관리상 발생할 수 있는 문제점을 해소할 수 있는 접촉신호전달 감지센서의 개발이 요망된다.
또한, 차량이나 엘리베이터, 철구조물, 철재제품 등에서 발생하는 정전기가 승객의 기분과 건강을 위협하며, 각종 전자제품의 오동작을 일으키는 원인이 된다.
기존의 정전기 방지장치로는 접지선을 연결해주는 방법이 있는데 근본적인 누설전류 발생을 차단하는 방법은 아니며, 전자센서와는 별도로 외부에서 개별적인 설치를 필요로 하는 문제점이 있다.
한편, 일반적인 센서기술에는 항상 누설전류의 문제를 동반하게 되므로 누설전류 자체를 차단하는 기술이 필요하다. 기존의 전자센서는 필요한 신호전류를 증폭하고 누설전류를 차단하여 신호를 변환하는 별도의 임베디드시스템을 통하여 감도를 높이게 되는데 노이즈도 따라서 증폭되는 단점이 있다.
따라서 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 절연체에서 흐르는 확산전류를 이용하는 전자센서 사이에 신호를 전송할 수 있는 기능을 활용하여 지하철의 스크린도어처럼 개폐장치에 적용할 수 있는 양방향 트랜지스터와 이를 이용한 접촉신호 전달감지센서를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 정전기가 발생하는 차량이나 엘리베이터, 철구조물, 철재제품에 간편하게 장착하여 정전기를 제거하고, 접지선으로도 활용할 수 있는 양방향 트랜지스터와 이를 이용한 접촉신호 전달감지센서를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터는 기판: 상기 기판 위에 형성되는 게이트 전극; 상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 형성되는 SiOC 박막으로 이루어진 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하고, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는, 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극 좌우에 배치되는 소스 대표전극 및 드레인 대표전극과, 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극을 교대로 반복하여 배열한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극이 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 소스 서브전극, 드레인 서브전극이 서로 이격하여 배열되고, 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극이 번갈아가며 반복하여 직렬패턴을 형성하며 배치된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터는 기판; 상기 기판에 연결되는 게이트 전극; 상기 기판 위에 형성되는 SiOC 절연막; 상기 SiOC 절연막 위에 되는 층간전극; 상기 층간전극 위에 형성되는 SiOC 절연막; 상기 SiOC 절연막 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하며, 상기 SiOC 절연막과 상기 층간전극은 교대로 반복하여 적층되며, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는, 상기 SiOC 절연막 위로 좌우에 배치되는 소스 대표전극 및 드레인 대표전극과, 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극을 배열한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 기판 위에 상기 SiOC 절연막 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 기판 위의 가장자리 쪽에 상기 SiOC 절연막 외부에 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 기판의 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극이 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 소스 서브전극, 드레인 서브전극이 서로 이격하여 배열되고, 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극이 번갈아가며 반복하여 직렬패턴을 형성하며 배치된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 절연막의 허용 유전상수는 0.1-2.5인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 층간전극은 알루미늄(Al), 나노와이어, 그래핀, ITO, 투명전도성 산화물(TCO)기반 투명전극, AZO, ZTO, IGZO, ZITO, SiZO, 하이브리드(복합소재) 투명전극, CNT 기반 투명전극 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서는 게이트 전극과 드레인 전극을 주로 사용하고 소스 전극은 사용하지 않을 수도 있으며, 게이트와 드레인 전극 사이에는 확산전류에 의한 전기신호를 받을 수 있도록 한 접촉신호 전달감지센서로서, 상기 게이트 전극과 드레인 전극 및 소스 전극을 포함하는 양방향성 트랜지스터는, 기판; 상기 기판 위에 형성되는 게이트 전극; 상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 형성되는 SiOC 박막으로 이루어진 절연막; 상기 게이트 절연막 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하고, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는, 상기 SiOC 절연막 위로 게이트 전극 좌우에 배치되는 소스 대표전극 및 드레인 대표전극과, 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극을 배열한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서에 있어서, 상기 양방향성 트랜지스터는 기판; 상기 기판에 연결되는 게이트 전극; 상기 기판 위에 형성되는 SiOC 절연막; 상기 SiOC 절연막 위에 되는 층간전극; 상기 층간전극 위에 형성되는 SiOC 절연막; 상기 SiOC 절연막 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하며, 상기 SiOC 절연막과 상기 층간전극은 교대로 반복하여 적층되며, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는 상기 SiOC 절연막 위로 좌우에 배치되는 소스 대표전극 및 드레인 대표전극과, 상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극을 배열한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서에 있어서, 2개의 센서가 1쌍을 이루며, 신호를 전달하게 되며, 한쪽 접촉신호전달 센서에는 전원이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서에 있어서, 상기 게이트 전극에 연결되는 전원부는 휘스톤 브리지를 포함하는 교류전원이 연결되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 지하철의 스크린도어의 개폐문을 사용할 경우 접촉신호를 빠르게 센싱함으로써 신호지연 없이 실시간으로 신호를 전달할 수 있고, 절연막을 사용하여 안전하며, 회로구조가 간단하여 대량생산으로 공정비용을 크게 감축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 게이트 절연막 위에 소스와 드레인 신호선을 직렬형태로 배열하여 전기신호를 증폭시킴으로써, 확산전류에 의한 누설전류 차단의 효과를 가지면서도 접촉신호 전달감지센서의 감도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 누설전류를 포획하여 확산전류로 이용함으로써, 누설전류가 흘러서 감전의 위험이 있는 차량이나 철재제품 등 정전기를 제거해야 할 필요가 있는 곳에 간편하게 설치하여 정전기를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 상면도,
도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 소스 드레인 전극패턴,
도 3은 도 1의 제1실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 6은 제4실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 7은 제5실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 누설전류차단 정전기 방지센서의 회로도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서로서 (+)게이트전극을 갖는 직류전원 전자센서의 회로도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서로서 (-)게이트전극을 갖는 직류전원 전자센서의 회로도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호전달 장치로서 교류전원 전자센서의 회로도.
도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 소스 드레인 전극패턴,
도 3은 도 1의 제1실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 6은 제4실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 7은 제5실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 누설전류차단 정전기 방지센서의 회로도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서로서 (+)게이트전극을 갖는 직류전원 전자센서의 회로도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서로서 (-)게이트전극을 갖는 직류전원 전자센서의 회로도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호전달 장치로서 교류전원 전자센서의 회로도.
이하에서는 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터와 이를 이용한 접촉신호 전달감지센서에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 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, 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.
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 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 접촉신호 전달감지센서를 구현하기 위한 전기신호 발생에 필요한 트랜지스터 구조에 관한 것으로서, 채널층이 없는 트랜지스터의 매우 낮은 전류값으로 인해 실용화가 어려운 점을 극복한 양방향성 트랜지스터 및 이를 이용한 접촉신호 전달감지센서와 관련된 것이다.
일반적인 트랜지스터의 구조는 소스와 드레인 전극이 게이트 전극과 게이트 절연막에 의해서 분리되어 있으며, 소스와 드레인 사이에 채널이 형성되는 구조를 갖는다. 또한, 전류 값의 변경은 채널에 의해서 주로 제어 가능하다. 따라서 소스와 드레인 전극을 직렬, 병렬 형태로 배열하여 트랜지스터를 구성할 수가 없다.
채널층이 없는 트랜지스터는 공핍층 혹은 비정질 절연막으로 인한 전위장벽에 의한 전위차로부터 발생되는 자발분극에 의한 확산전류가 발생하면서 전자센서가 동작하게 된다. 확산전류의 전달특성으로 게이트 절연막으로서 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 트랜지스터가 동시에 가능한 양방향성 트랜지스터를 얻을 수 있다.
(+)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 분극 특성은, 금속접촉에 의한 저항의 증가가 문제가 될 수 있는 금속/반도체 계면 사이에 SiOC 절연막을 사용할 경우, 절연막에 의한 전위장벽이 확산전류 발생시키고 확산전류는 금속에 인가되는 드리프트 전류의 방향과 반대로 작용하기 때문에 금속 접촉시 저항이 증가하는 효과가 사라지게 되며 결과적으로 금속접촉을 통하여 많은 전류가 흐르게 된다.
따라서 공핍층 수준으로 물리적 화학적 전기적으로 안정된 물성을 갖는 절연물질을 사용할 경우 확산전류는 안정적으로 발생하며, 양방향성 전달특성의 트랜지스터는 고감도 전자센서로 만들기 쉬워진다. 이러한 특성을 갖고 있는 절연막으로 SiOC 박막은 절연성이 뛰어나고 물리적 화학적 특성이 안정된 차세대 절연박막이로 낮은 분극에 의한 전위장벽으로 쇼키접합을 쉽게 형성하며, 따라서 계면에서의 접촉저항 감소효과를 극대화할 수 있어서 더 많은 확산전류가 흐르면서 전자센서의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 SiOC 게이트 절연막에 흐르는 확산전류를 발생시키는 트랜지스터와 확산전류를 이용한 접촉신호전달 전자센서의 구조 및 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 상면도이고, 도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 소스 드레인 전극패턴이며, 도 3은 도 1의 제1실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도이다.
도 1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 확산전류를 이용한 양방향성 트랜지스터는, 기판(300) 위에 형성되는 게이트 전극(203)과, 상기 기판(300)과 상기 게이트 전극(203) 위에 형성되는 SiOC 박막으로 이루어진 게이트 절연막(100), 상기 게이트 절연막(100) 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함한다.
또한, 게이트 절연막(100) 위에 드레인과 소스 신호선을 설치할 경우 전기신호(전압)를 증폭시키고 감도를 높일 수 있도록 드레인 대표전극(201)과 소스 대표전극(202) 사이에 금속배선을 드레인 서브전극(211), 소스 서브전극(212), 드레인 서브전극(221), 소스 서브전극(222), 드레인 서브전극(231), 소스 서브전극(232)이 계속해서 반복하는 구조의 직렬형태로 소스와 드레인 전극이 교대로 반복하여 배열한 것을 보여준다.
본 발명에 따른 트랜지스터는 채널층이 있는 기존의 트랜지스터와 달리 채널층 없이 상기 게이트 절연막(100) 위에 소스 전극(202)과 드레인 전극(201)이 적층이 되는 구조로 이루어져 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(100)은 SiOC 박막으로 이루어지며, 유전상수는 1.0-2.5 인 것이 바람직하다.
또한, SiOC 박막을 사용한 확산전류를 이용하여 반도체 트랜지스터를 제작하는데 있어서 고감도 전자센서를 제작하기 위해서는 게이트 절연막(100)의 누설전류의 범위는 10-14-10-10 A이하이면서 분극의 특성이 없기 위해서는 비정질 특성이어야 하는 것이 필수적이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도이며, 도 6은 제4실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도이고, 도 7은 제5실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 확산전류를 이용한 양방향성 트랜지스터는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(300)에 연결되는 게이트 전극(203), 상기 기판(300) 위에 되는 층간전극(400), 상기 층간전극(400) 위에 형성되는 SiOC 절연막(100), 상기 SiOC 절연막(100) 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하며, 상기 층간전극(400)과 상기 층간전극(400) 위에 형성되는 상기 SiOC 절연막(100)은 반복하여 교대로 적층된다. 이때, 상기 게이트 전극(203)은 별도의 전극으로 형성되지 않고 상기 기판(300)이 실리콘 재질인 경우에는 기판(300) 전체가 게이트 전극으로 기능할 수 있으며, 유리 재질인 경우에는 ITO박막을 형성한 기판(300) 전체가 게이트 전극으로 기능할 수 있다.
또한, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는, 상기 SiOC 절연막(100) 위로 좌우에 배치되는 소스 대표전극(202) 및 드레인 대표전극(201)과, 상기 소스 대표전극(202) 및 드레인 대표전극(201) 사이에 복수개의 드레인 서브전극과 소스 서브전극을 배열하여 금속배선을 드레인 서브전극(211), 소스 서브전극(212), 드레인 서브전극(221), 소스 서브전극(222), 드레인 서브전극(231), 소스 서브전극(232)이 계속해서 반복하는 구조의 직렬형태로 소스와 드레인 전극이 교대로 반복하여 배열한다.
또한, 제2의 실시예에서도 제1실시예에서와 동일하게 SiOC 박막의 유전상수는 1.0-2.5인 것이 바람직하고, SiOC 박막(100)의 누설전류의 범위는 10-14-10-10 A이하이면서 분극의 특성이 없기 위해서는 비정질 특성이어야 하는 것이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도로서, 도4에 도시된 본 발명의 제2실시예에서 게이트 전극(203)은 기판(300) 위의 SiOC 절연막(100) 내부에 형성된 것이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도로서, 도4에 도시된 본 발명의 제2실시예에서 게이트 전극(203)은 기판(300) 위의 가장자리 및 SiOC 절연막(100)의 외부에 형성된 것이다.
또한, 도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 단면도로서, 도4에 도시된 본 발명의 제2실시예에서 게이트 전극(203)은 기판(300)의 하부에 형성된 것이다.
또한, 제2실시예 내지 제5실시예에 따른 양방향성 확산전류 트랜지스터의 층간전극(400)은 알루미늄(Al), 나노와이어, 그래핀, ITO, 투명전도성 산화물(TCO)기반 투명전극, AZO, ZTO, IGZO, ZITO, SiZO, 하이브리드(복합소재) 투명전극, CNT 기반 투명전극 중 어느 하나로 이루어지는 것이다.
제2실시예 내지 제5실시예에 따른 양방향성 확산전류 트랜지스터는 기판(300)이 실리콘 재질인 경우에는 SiOC 절연막(100)이 올려지는 반면, 유리 재질인 경우에는 위에 층간전극(400)이 올려지고, 그 위에 SiOC 절연막(100)이 번갈아 적층된 위에 드레인 대표전극(201)과 소스 대표전극(202) 및 다수의 직렬형태를 갖는 드레인 서브전극 및 소스 서브전극이 번갈아가며 반복적으로 배치된 상태를 보여준다. 상기 기판(300)이 유리 재질인 경우에는 기판(300)위에 맨 처음 올려지는 층간전극(400)은 ITO박막일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지 전자센서의 활용례로서, 누설전류차단 정전기 방지센서 회로도를 나타낸 것이다.
도 8은 게이트 전극(G)와 드레인 전극(D) 사이에서 확산전류에 의한 전기신호가 발생하는 누설선류차단 전자센서로서, 상기 게이트 전극(G)과 드레인 전극(D) 및 소스 전극(S)을 포함하는 양방향성 트랜지스터(10)는, 도 1 내지 도 7 중 어느 하나에 도시된 양방향성 트랜지스터를 이용하게 된다. 특히 도 8의 정전기 방지센서는 접촉신호 전달감지센서를 1개만 사용함으로써 누설전류에 의한 정전기를 차단하여 (차량용) 정전기 방지센서로 동작할 수 있음을 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 신호선(L)을 통하여 누설전류가 모이게 되며, 트랜지스터 내부에서 모여진 누설전류가 확산전류로 변환된다. 신호선(1)은 게이트 전극(G)과 드레인 전극(D) 사이에서 흐르는 확산전류만을 이용하기 때문에 소스 전극(S)은 사용하지 않는다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서의 일례로서, (+)게이트전극 직류전원 전자센서의 회로도이다.
도 9를 참조하면 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서는 게이트 전극(G)에 연결되는 게이트 전원부(30), 드레인 전극(D)에 연결되는 부하(20)를 포함하고, 전원(30)이 연결되는 제1 양방향 트랜지스터(10)의 게이트 전극(G)과 드레인 전극(D) 사이에는 확산전류에 의한 전기신호(L)가 발생하고, 부하(20)가 연결되는 제2 양방향 트랜지스터(11)의 게이트 전극(G)와 드레인 전극(D) 사이에서는 확산전류에 의한 전기신호(L)를 받을 수 있도록 구성한 것이다.
도 9의 접촉신호 전달감지센서를 구성하는 상기양방향성 트랜지스터(10, 11)는, 도 1 내지 도 7 중 어느 하나에 도시된 양방향성 트랜지스터를 이용할 수 있다.
도 1에 도시된 제1실시예의 양방향성 트랜지스터를 이용한 전자 센서의 경우에는 기판(300) 위에 형성되는 게이트 전극(203)과, 상기 기판(300)과 상기 게이트 전극 위에 형성되는 SiOC 박막으로 이루어진 게이트 절연막(100), 상기 게이트 절연막(100) 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함한다.
또한, 게이트 절연막(100) 위에 드레인과 소스 신호선을 설치할 경우 전기신호(전압)를 증폭시키고 감도를 높일 수 있도록 드레인 대표전극(201)과 소스 대표전극(202) 사이에 금속배선을 드레인 서브전극(211), 소스 서브전극(212), 드레인 서브전극(221), 소스 서브전극(222), 드레인 서브전극(231), 소스 서브전극(232)이 계속해서 반복하는 구조의 직렬형태로 소스와 드레인 전극이 교대로 반복하여 배열한 것이다.
또한, 도 2에 도시된 제2실시예에 따른 확산전류를 이용한 양방향성 트랜지스터는, 기판(300)에 연결되는 게이트 전극(203), 상기 기판(300) 위에 되는 층간전극(400), 상기 층간전극(400) 위에 형성되는 SiOC 절연막(100), 상기 SiOC 절연막(100) 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하며, 상기 층간전극과 상기 층간전극(400) 위에 형성되는 상기 SiOC 절연막(100)은 반복하여 교대로 적층된다.
또한, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는, 상기 SiOC 절연막(100) 위로 좌우에 배치되는 소스 대표전극(202) 및 드레인 대표전극(201)과, 상기 소스 대표전극(202) 및 드레인 대표전극(201) 사이에 복수개의 소스 서브전극과 드레인 서브전극을 배열하여 금속배선을 드레인 서브전극(211), 소스 서브전극(212), 드레인 서브전극(221), 소스 서브전극(222), 드레인 서브전극(231), 소스 서브전극(232)이 계속해서 반복하는 구조의 직렬형태로 소스와 드레인 전극이 교대로 반복하여 배열한다.
도 9는 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서의 활용례로서, 직류전원을 갖는 회로를 구성한 것이다.
도 9의 회로도를 참조하면, 전원(30)을 포함하며 센싱부로 동작하는 제1 양방향 트랜지스터(10)에서는 확산전류에 의한 전기신호(L)를 발생시키고, 부하(20)를 포함하며 신호전달부로 동작하는 제2 양방향 트랜지스터(11)에서는 게이트 전극(G)-드레인 전극(D) 사이에서 확산전류에 의한 전기신호(L)를 받을 수 있다. 따라서 센싱부와 신호전송부가 따로 분리되어 있어 신뢰도를 높일 수 있고, 확산전류를 이용하기 때문에 누설전류가 없어서 감도를 높일 수 있으며, 잡음을 차단하고 신호를 증폭하기 위한 차동증폭기가 필요치 않다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서로서 (-)게이트전극 직류전원 전자센서의 회로도이다. 트랜지스터가 양방향성으로 동작하기 때문에 전원(40)의 극성을 바꾸어도 트랜지스터 회로는 동작하게 된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서로서 교류전원 전자센서의 회로도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 드레인 전극(D)에 휘스톤 브리지(80)를 포함하는 교류전원(90)이 연결되는 것에 특징이 있다. 따라서 도 11의 회로는, 높은 전압이 걸리더라도 센서 내에서 확산전류로 구동되기 때문에 과전압이 걸리지 않으며, 누설전류가 차단되므로 수명이 길어지는 이점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
Claims (16)
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- 게이트 전원부가 게이트 전극에 연결되는 제1양방향 트랜지스터와, 부하가 드레인 전극에 연결되는 제2양방향 트랜지스터를 포함하는 접촉신호 전달감지센서로서,
상기 제1 및 제2양방향성 트랜지스터는,
기판;
상기 기판 위에 형성되는 게이트 전극;
상기 기판과 상기 게이트 전극 위에 형성되는 SiOC 박막으로 이루어진 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 위에 서로 이격하여 형성되는 소스 전극부 및 드레인 전극부를 포함하고, 상기 소스 전극부와 드레인 전극부는,
상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극 좌우에 배치되는 소스 대표전극 및 드레인 대표전극과,
상기 소스 대표전극 및 드레인 대표전극 사이에 소스 서브전극 및 드레인 서브전극이 양단부에 형성되는 복수개의 금속배선을 서로 이격하여 배열되고,
상기 제1양방향성 트랜지스터는 게이트 전극과 드레인 전극 사이에서 확산전류에 의한 전기신호가 발생하며,
상기 제2양방향성 트랜지스터는 게이트 전극와 드레인 전극 사이로 확산전류에 의한 전기신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서.
- 제 10항에 있어서,
상기 제1 및 제2양방향성 트랜지스터는,
상기 게이트 절연막 위에 형성되는 층간전극;
상기 층간전극 위에 SiOC 박막으로 이루어진 또 하나의 게이트 절연막;을 더 형성하며,
상기 층간전극과 상기 또 하나의 게이트 절연막이 상기 게이트 절연막과 상기 소스 전극부 및 상기 드레인 전극부 사이에 교대로 반복하여 적층된 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서.
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- 제 10항에 있어서,
상기 제1양방향성 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 전원부는 휘스톤 브리지를 포함하는 교류전원이 연결되고,
상기 제2양방향성 트랜지스터의 게이트 전극에는 커패시터와 휘스톤 브리지가 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터를 이용한 접촉신호 전달감지센서. - 삭제
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