KR20190000222A - Ambipolar transistor and electronic sensor of high sensitivity using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고감도 전자센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 누설전류차단 절연막을 이용한 부성저항 특성을 갖는 양방향성 트랜지스터와 미세확산전류를 이용한 고감도 전자센서에 관한 것이다. The present invention relates to a high sensitivity electronic sensor, and more particularly, to a bidirectional transistor having a negative resistance characteristic using a leakage current blocking insulating film and a high sensitivity electronic sensor using a fine diffusion current.
미세먼지, 조류인플루엔자, 구제역, 메르스, 결핵균 등과 같이 공기 중에서 전파되는 환경문제의 발생이 생명을 위협할 수준으로 등장하면서 최근 친환경에 대한 관심이 높아지고, 휴대형 생활환경 측정기의 수효가 증가하고 있으며, 고감도센서 기술개발이 요구되고 있다. Environmental problems such as micro dust, avian influenza, foot-and-mouth disease, mucus, and tuberculosis are spreading in the air. As a result, life-threatening levels of environmental problems have increased. Development of high sensitivity sensor technology is required.
기존의 반도체센서는 기판 위에는 전극과 센서재료 부분이 밀착형으로 구성되어 있으며, 감도를 높이기 위해서 히터가 기판의 아래에 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 센서재료가 전극에 밀착되면 저항이 커지고 누설전류가 문제되며, 히터가 필요하기 때문에 소형화 하는데 한계가 있고, 히터에 의한 과전류로 방전을 차단하는 정전압 차단기가 별도로 필요하게 된다. 따라서 이러한 시스템을 동작시키는 배터리와 관련된 문제도 발생하게 된다. Conventional semiconductor sensors have a structure in which an electrode and a sensor material portion are closely formed on a substrate, and a heater is attached to the bottom of the substrate to increase the sensitivity. When the sensor material is brought into close contact with the electrodes, the resistance increases and leakage current is problematic. Since a heater is required, there is a limit to miniaturization, and a constant voltage circuit breaker is required to cut off the discharge due to the overcurrent caused by the heater. Thus, there is a problem associated with the battery that operates such a system.
한편, 센서재료가 되는 감각수용체에서 감지한 전류를 증폭하고 누설전류를 차단하고 신호를 변환하는 별도의 임베디드시스템을 통하여 감도를 높이게 되는데 노이즈도 따라서 증폭되는 단점이 있다. On the other hand, the sensitivity is amplified through a separate embedded system which amplifies the current sensed by the sensory receptor as a sensor material, blocks the leakage current and converts the signal, and the noise is amplified accordingly.
따라서 센서기술에는 항상 누설전류의 문제를 동반하게 되므로 누설전류 자체를 차단하는 기술이 요구된다. Therefore, there is always a problem of leakage current in the sensor technology, so there is a need for a technology to cut off the leakage current itself.
감각수용체 센서기반의 전기화학, 광화학 센서 혹은 바이오센서 기술에서도 전기신호로 변환되는 과정에서 접촉면에 의한 저항의 증가와 누설전류의 발생으로 신뢰도가 떨어지고 전기적으로 감도가 떨어지는 것이 항상 해결해야 할 과제로 등장한다. In electrochemical, photochemical, or biosensor technologies based on sensory receptor sensors, reliability is reduced due to an increase in resistance due to contact surfaces and leakage currents in the course of conversion to electrical signals, and electrical sensitivity is lowered. do.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전자의 이동속도가 빠른 그래핀을 적용한 센서기술이 일부 응용되고 있으나 원천적인 누설전류의 문제는 해결되지 않고 있다. In order to solve these problems, a sensor technology using graphene with a high electron transfer speed is applied in some applications, but the problem of source leakage current is not solved.
전술한 바와 같이, 센서기술은 검출 한계, 선택성 및 디바이스 크기 등을 종합적으로 고려하여야 하는 어려움이 있다. As described above, the sensor technology has a difficulty in comprehensively considering the detection limit, selectivity, and device size.
또한, 기존 센서기술의 일반적인 문제점은 300mm 이하 입자 측정이 불가하고, 질량의 농도만을 측정하는 방법이며, 실시간 계측 어렵고, 그럼에도 크기에 상관없이 제품 가격이 고가라는 점이다. In addition, the general problem of existing sensor technology is that it is impossible to measure particle under 300mm, it is a method of measuring only the concentration of mass, it is difficult to measure in real time, and the price of product is high regardless of size.
MEMS 기반의 반도체센서는 미세누설전류 발생으로 분해능이 떨어지고 광화학센서에 비해서 감도도 떨어져서 IoT 기반 디지털 스마트통신기술과 접목하기에는 트랜지스터의 문턱전압이동과 이동도가 낮은 기술적 한계가 있다. MEMS-based semiconductor sensors have lower resolution and lower sensitivity than photochemical sensors due to micro leakage currents, so there is a technical limit to the threshold voltage shift and mobility of transistors to be used in connection with IoT-based digital smart communication technology.
또한, MEMS 기반 입자 칩을 이용한 초미세먼지 실시간 감지 기술은 감도를 높이기 위해서먼지의 포집/필터링, 초미세먼지 분류 및 하전, 초미세먼지 포집, 초미세먼지 전류측정을 통한 수농도 환산과 같은 여러 단계를 거치는 동안 신뢰성에도 문제가 발생할 수 있다.In addition, in order to increase the sensitivity, ultra-fine dust real-time sensing technology using MEMS-based particle chip is used for various purposes such as dust collecting / filtering, ultrafine dust sorting and charging, ultrafine dust collecting, Reliability can also be a problem during the step.
따라서 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체센서의 감도를 높이기 위해서 절연박막에 흐르는 확산전류를 이용한 양방항 트랜지스터 및 고감도 전자센서를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a bi-directional transistor and a high sensitivity electronic sensor using a diffusion current flowing in an insulating thin film.
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.A bidirectional transistor according to the present invention comprises: a substrate; a gate electrode formed on the substrate; A gate insulating film made of the substrate and the SiOC film formed on the gate electrode; Wherein the source electrode portion and the drain electrode portion are formed on the gate insulating film so as to be spaced apart from each other, and the source electrode portion and the drain electrode portion include a source representative electrode and a drain representative electrode disposed on the gate insulating film, And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are alternately and repeatedly arranged between the representative electrode and the representative electrode of the drain.
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.In the bidirectional transistor according to the present invention, the source sub-electrode and the drain sub-electrode are arranged between the source representative electrode and the drain representative electrode so that the source sub-electrode and the drain sub-electrode are spaced apart from each other, And the drain sub-electrodes are alternately arranged so as to form a series pattern repeatedly.
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.Another bidirectional transistor according to the present invention comprises a substrate; A gate electrode connected to the substrate; An SiOC insulating film formed on the substrate; An interlayer electrode formed on the SiOC insulating film; An SiOC insulating film formed on the interlayer electrode; Wherein the SiOC insulating layer and the interlayer electrode are alternately stacked and repeatedly stacked, and the source electrode portion and the drain electrode portion are disposed on the left and right sides of the SiOC insulating layer, respectively, and the source electrode portion and the drain electrode portion are formed on the SiOC insulating layer, And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged between the source representative electrode and the drain representative electrode, and between the source representative electrode and the drain representative electrode.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 기판 위에 상기 SiOC 절연막 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.In another bidirectional transistor according to the present invention, the gate electrode is formed inside the SiOC insulating film on the substrate.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 기판 위의 가장자리 쪽에 상기 SiOC 절연막 외부에 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.In another bidirectional transistor according to the present invention, the gate electrode is formed on the edge of the substrate outside the SiOC insulating film.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 기판의 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.In another bidirectional transistor according to the present invention, the gate electrode is formed under the substrate.
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.In another bidirectional transistor according to the present invention, the source sub-electrode and the drain sub-electrode are arranged so as to be spaced apart from each other between the source representative electrode and the drain representative electrode of the plurality of source sub-electrodes and the drain sub- And the drain sub-electrode are alternately arranged so as to form a series pattern repeatedly.
본 발명에 따른 다른 양방향성 트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 절연막의 허용 유전상수는 0.1-2.5인 것을 특징으로 하는 것이다.In another bidirectional transistor according to the present invention, the allowable dielectric constant of the gate insulating film is 0.1-2.5.
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.In another bidirectional transistor according to the present invention, the interlayer electrode may be formed of one selected from the group consisting of aluminum (Al), nanowire, graphene, ITO, transparent conductive oxide (TCO) based transparent electrode, AZO, ZTO, IGZO, ZITO, SiZO, A transparent electrode, and a CNT-based transparent electrode.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서는 게이트 전극에 연결되는 센서부; 드레인 전극에 연결되는 전원부; 소스 전극에 연결되는 표시부를 포함하고, 소스와 드레인 전극 사이에는 확산전류에 의한 전기신호를 받을 수 있도록 한 고감도 전자센서로서, 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.A high sensitivity electronic sensor using a bidirectional transistor according to the present invention includes: a sensor unit connected to a gate electrode; A power supply connected to the drain electrode; A bidirectional transistor including a gate electrode, a drain electrode, and a source electrode, wherein the bi-directional transistor comprises: a substrate; a substrate connected to the source electrode, and receiving an electric signal by diffusion current between the source and drain electrodes; A gate electrode formed on the substrate; An insulating film made of the substrate and the SiOC film formed on the gate electrode; Wherein the source electrode portion and the drain electrode portion are formed on the gate insulating film, the source electrode portion and the drain electrode portion being separated from each other by a source representative electrode and a drain representative electrode disposed on the left and right of the gate electrode over the SiOC insulating film, And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged between the electrode and the representative electrode of the drain.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서에 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.A high sensitivity electronic sensor using a bi-directional transistor according to the present invention, the bi-directional transistor comprising: a substrate; A gate electrode connected to the substrate; An SiOC insulating film formed on the substrate; An interlayer electrode formed on the SiOC insulating film; An SiOC insulating film formed on the interlayer electrode; And a source electrode portion and a drain electrode portion formed on the SiOC insulating layer so as to be spaced apart from each other. The SiOC insulating layer and the interlayer electrode are alternately repeatedly stacked, and the source electrode portion and the drain electrode portion are disposed on the left and right sides of the SiOC insulating layer A plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged between the source representative electrode and the drain representative electrode, and between the source representative electrode and the drain representative electrode.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서에 있어서, 게이트 전극에 연결되는 센서부 앞에는 감도를 제어하기 위한 가변저항이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.In the high sensitivity electronic sensor using the bidirectional transistor according to the present invention, a variable resistor for controlling the sensitivity is connected to the sensor part connected to the gate electrode.
본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서에 있어서, 상기 드레인 전극에 연결되는 전원부는 휘스톤 브리지를 포함하는 교류전원이 연결되는 것을 특징으로 하는 것이다.In the high sensitivity electronic sensor using the bidirectional transistor according to the present invention, the power source connected to the drain electrode is connected to an AC power source including a Wheatstone bridge.
본 발명의 효과는 ppm 단위의 입자 측정이 가능하고, 실시간 계측이 가능하며, 대량생산으로 공정비용을 절감할 수 있는 고감도 전자센서를 제공할 수 있는 효과가 있다. The effect of the present invention is that it is possible to provide a high-sensitivity electronic sensor capable of measuring particles in ppm, capable of real-time measurement, and capable of reducing the process cost by mass production.
또한, 본 발명은 게이트 절연막 위에 소스와 드레인 신호선을 직렬형태로 배열하여 전기신호를 증폭시켜 확산전류에 의한 누설전류 차단의 효과를 가지면서도 전자센서의 감도를 높일 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention has the effect of increasing the sensitivity of the electronic sensor while having the effect of blocking the leakage current by the diffusion current by arranging the source and drain signal lines in series on the gate insulating film and amplifying the electric signal.
또한, 본 발명은 누설전류가 없는 확산전류를 이용하면서도 nm 수준의 회로 설계가 가능하여 THz 범위의 신호를 감지하고 전기적인 신호를 발생시키는 트랜지스터를 제공할 수 있는 효과가 있다. Also, the present invention provides a transistor capable of sensing a signal in the THz range and generating an electrical signal, while using a diffusion current without leakage current, it is possible to design a circuit at the nm level.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 직렬패턴 확산전류 트랜지스터의 상면도,
도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 소스 및 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 방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서로서 직류전원 전자센서의 회로도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서로서 교류전원 전자센서의 회로도.1 is a top view of a serial pattern diffusion current transistor according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a source and drain electrode pattern according to the first embodiment of FIG. 1,
FIG. 3 is a cross-sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to the first embodiment of FIG. 1,
4 is a cross-sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to a second embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to a third embodiment of the present invention,
6 is a cross-sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to a fourth embodiment,
7 is a cross-sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to a fifth embodiment,
8 is a circuit diagram of a direct current power electronic sensor as a high sensitivity electronic sensor using a directional transistor according to an embodiment of the present invention,
9 is a circuit diagram of an AC-powered electronic sensor as a high-sensitivity electronic sensor using directional transistors according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터와 이를 이용한 고감도 전자센서에 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. Hereinafter, embodiments of a bidirectional transistor and a high-sensitivity electronic sensor using the same will be described in detail with reference to the drawings. 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.
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. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The same features of the Figures represent the same reference symbols wherever 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. , ≪ / RTI > 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.
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.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. It is to be understood that the same terms as those defined in the commonly used terms are defined in consideration of the functions of the present invention and are to be construed in accordance with the technical idea of the present invention and the meaning commonly understood or commonly recognized in the technical field And is not to be construed as an ideal or overly formal sense unless expressly defined to the contrary.
본 발명은 고감도 센서의 제작을 위한 전기신호 발생에 필요한 트랜지스터 구조에 관한 것으로서, 채널층이 없는 트랜지스터의 매우 낮은 전류값으로 인해 실용화가 어려운 점을 극복한 양방향성 트랜지스터 및 이를 이용한 고감도 전자센서와 관련된 것이다. The present invention relates to a transistor structure necessary for generating an electric signal for manufacturing a high sensitivity sensor, and relates to a bidirectional transistor which overcomes difficulties in practical use due to a very low current value of a transistor without a channel layer and a high sensitivity electronic sensor using the same .
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. The structure of a general transistor has a structure in which source and drain electrodes are separated by a gate electrode and a gate insulating film, and a channel is formed between a source and a drain. Further, the change of the current value can be mainly controlled by the channel. Therefore, it is impossible to arrange the source and drain electrodes in series or in parallel to form a transistor.
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. In the case of a transistor without a channel layer, a diffusion current due to a spontaneous polarization generated from a potential difference due to a potential barrier due to a depletion layer or an amorphous insulating film is generated, and the electronic sensor operates. (-) voltage is applied to the SiOC insulating film as a gate insulating film due to diffusion current transfer characteristics, a positive (+) diffusion current flows on the opposite side and a negative (-) diffusion current flows on the opposite side When a SiOC thin film is used as a gate insulating film of a transistor, a bidirectional transistor capable of simultaneously forming a transistor in accordance with a change in a gate electrode 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 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. (+) 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 characteristic of a dielectric with a low dielectric constant is such that when a SiOC insulating film is used between metal / semiconductor interfaces where an increase in resistance due to metal contact is a problem, a potential barrier caused by the insulating film generates a diffusion current, The opposite effect of the direction of the drift current applied to the metal causes the effect of increasing the resistance when the metal contacts to disappear, resulting in a large amount of current flowing through the metal contact.
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. Therefore, the diffusion current can be stably generated when the insulating material having physico-chemically and electrically stable properties at the depletion layer level is used, and the transistor having the bi-directional transmission characteristic can be easily made into a high-sensitivity electronic sensor. As an insulating film having such characteristics, the SiOC thin film is a next generation insulating thin film having excellent insulating property and stable physical and chemical characteristics, and it can easily form a short-circuit junction with a potential barrier by a low polarization. Therefore, the effect of reducing the contact resistance at the interface can be maximized There is an effect that the efficiency of the electronic sensor can be increased while more diffusion current flows.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 SiOC 게이트 절연막에 흐르는 확산전류를 발생시키는 트랜지스터와 확산전류를 이용한 전자센서의 구조 및 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a structure and a manufacturing method of a transistor for generating a diffusion current flowing in a SiOC gate insulating film and an electronic sensor using a diffusion current according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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.1 is a top view of a serial pattern diffusion current transistor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a source-drain electrode pattern according to the first embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- Sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to a second embodiment of the present invention.
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.1 to 3, a bi-directional transistor using a diffusion current according to the first embodiment of the present invention includes a
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. When a drain and a source signal line are provided on the
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. The transistor according to the present invention has a structure in which the
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.In order to fabricate a high-sensitivity electronic sensor for fabricating a semiconductor transistor using a diffusion current using a SiOC thin film, the leakage current of the
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.FIG. 4 is a cross-sectional view of a serial pattern diffusion current transistor according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of a serial pattern diffusion current transistor according to a third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view of a series pattern diffusion current transistor according to a fifth embodiment. FIG.
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.4, a bi-directional transistor using a diffusion current according to a second embodiment of the present invention includes a
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.The source electrode portion and the drain electrode portion include a source
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.In the second embodiment, as in the first embodiment, the SiOC thin film preferably has a dielectric constant of 1.0-2.5, and the leakage current range of the SiOC
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.4, a
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.In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the
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.4, a
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.In addition, the
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.In the bidirectional diffusion current transistor according to the second to fifth embodiments, when the
도 8은 본 발명에 따른 방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서의 일례로서 직류전원 전자센서의 회로도를 나타낸 것이다.8 is a circuit diagram of a direct current power electronic sensor as an example of a high sensitivity electronic sensor using a directional transistor according to the present invention.
도 8을 참조하면 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서는 게이트 전극(G)에 연결되는 센서부(20)와 게이트 전원부(30), 드레인 전극(D)에 연결되는 드레인 전원부(40), 소스 전극(S)에 연결되는 표시부(50)를 포함하고, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에는 확산전류에 의한 전기신호를 받을 수 있도록 한 고감도 전자센서의 일례로서, 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 이용할 수 있다. 상기 표시부(50)는 센서부(20)로부터 감지된 센싱값에 대응하는 시각적 또는 청각적 신호를 외부로 표시한다.8, a high-sensitivity electronic sensor using a bidirectional transistor includes a
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.In the case of the electronic sensor using the bidirectional transistor of the first embodiment shown in FIG. 1, the
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.When a drain and a source signal line are provided on the
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 층간 전극(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.The bi-directional transistor using the diffusion current according to the second embodiment shown in FIG. 2 includes a
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.The source electrode portion and the drain electrode portion include a source
도 8은 본 발명에 따른 양방향성 트랜지스터를 이용한 직류전원을 갖는 전자센서 회로도를 나타낸 것으로서, 게이트 전극(G)에는 센서부(20)가 있으며, 소스-드레인 전극(S-D) 사이에서 확산전류에 의한 전기신호를 받을 수 있다. 따라서 센서부(20)와 신호전송부가 따로 분리되어 있어 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 확산전류를 이용하기 때문에 누설전류가 없어서 감도를 높일 수 있으며, 잡음을 차단하고 신호를 증폭하기 위한 차동증폭기가 불필요하다. 8 is a circuit diagram of an electronic sensor having a direct current power supply using a bidirectional transistor according to the present invention. The
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(G)에 연결되는 센서부(20) 앞에는 감도를 제어하기 위한 가변저항(60)이 전원(30)과 연결되어 있고 드레인 전극(D)에는 또 다른 전원(40)이 연결되고 소스 전극(S)에는 디스플레이(50)가 구비된다.8, a
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서의 일례로서, 교류전원 전자센서의 회로도를 나타낸 것이다.9 is a circuit diagram of an AC-powered electronic sensor as an example of a high-sensitivity electronic sensor using a directional transistor according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시한 교류전원 전자센서 회로는 드레인 전극(D)에 휘스톤 브리지(70)를 포함하는 교류전원(80)이 연결된다.9, an
도 9에 도시한 교류전원 전자센서 회로의 특징은 높은 전압이 걸리더라도 센서 내에서 확산전류로 구동되기 때문에 과전압이 걸리지 않으며, 누설전류가 차단되므로 수명이 길어진다는 점이다. The characteristic of the AC power supply electronic sensor circuit shown in Fig. 9 is that even if a high voltage is applied, since it is driven by a diffusion current in the sensor, an overvoltage is not applied and the leakage current is cut off, thereby extending the service life.
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.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. 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, as well as the appended claims.
Claims (13)
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 양방향성 트랜지스터.
Board;
A gate electrode formed on the substrate;
A gate insulating film made of the substrate and the SiOC film formed on the gate electrode;
And a source electrode portion and a drain electrode portion formed on the gate insulating film so as to be spaced apart from each other,
The source electrode portion and the drain electrode portion may be formed of,
A source representative electrode and a drain representative electrode disposed on the gate insulating film on the left and right sides of the gate electrode,
And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged alternately and repeatedly between the source representative electrode and the drain representative electrode.
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 양방향성 트랜지스터.
The method according to claim 1,
The plurality of source sub-electrodes and the drain sub-electrodes are arranged so that the source sub-electrodes and the drain sub-electrodes are spaced apart from each other between the source representative electrode and the drain representative electrode, Wherein the first and second transistors are arranged to form a pattern.
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 양방향성 트랜지스터.
Board;
A gate electrode connected to the substrate;
An SiOC insulating film formed on the substrate;
An interlayer electrode formed on the SiOC insulating film;
An SiOC insulating film formed on the interlayer electrode;
A source electrode portion and a drain electrode portion formed on the SiOC insulating film so as to be spaced apart from each other,
The SiOC insulating film and the interlayer electrode are alternately laminated repeatedly,
The source electrode portion and the drain electrode portion may be formed of,
Source representative electrodes and drain representative electrodes arranged on the left and right above the SiOC insulating film,
And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged between the source representative electrode and the drain representative electrode.
상기 게이트 전극은 상기 기판 위에 상기 SiOC 절연막 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
The method of claim 3,
Wherein the gate electrode is formed inside the SiOC insulating film on the substrate.
상기 게이트 전극은 상기 기판 위의 가장자리 쪽에 상기 SiOC 절연막 외부에 형성된 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
The method of claim 3,
And the gate electrode is formed outside the SiOC insulating film on an edge side of the substrate.
상기 게이트 전극은 상기 기판의 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터.
The method of claim 3,
And the gate electrode is formed under the substrate.
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 양방향성 트랜지스터.
The method of claim 3,
The plurality of source sub-electrodes and the drain sub-electrodes are arranged so that the source sub-electrodes and the drain sub-electrodes are spaced apart from each other between the source representative electrode and the drain representative electrode, Wherein the first and second transistors are arranged to form a pattern.
상기 게이트 절연막의 허용 유전상수는 0.1-2.5인 것을 특징으로 하는 양방항성 트랜지스터.
The method of claim 3,
Wherein the permittivity constant of the gate insulating film is 0.1 to 2.5.
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 양방항성 트랜지스터.
The method of claim 3,
The interlayer electrode may be a transparent electrode based on aluminum (Al), nanowire, graphene, ITO, transparent conductive oxide (TCO), AZO, ZTO, IGZO, ZITO, SiZO, hybrid Wherein the first and second electrodes are made of a single material.
드레인 전극에 연결되는 전원부;
소스 전극에 연결되는 표시부를 포함하고,
소스와 드레인 전극 사이에는 확산전류에 의한 전기신호를 받을 수 있도록 한 고감도 전자센서로서,
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 상기 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 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서.
A sensor connected to the gate electrode;
A power supply connected to the drain electrode;
And a display connected to the source electrode,
A high sensitivity electronic sensor capable of receiving an electric signal by a diffusion current between a source and a drain electrode,
The bidirectional transistor including the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode,
Board;
A gate electrode formed on the substrate;
An insulating film made of the substrate and the SiOC film formed on the gate electrode;
A source electrode portion and a drain electrode portion formed on the gate insulating film so as to be spaced apart from each other,
A source representative electrode and a drain representative electrode disposed on the left and right of the gate electrode above the SiOC insulating film,
And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged between the source representative electrode and the drain representative electrode.
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 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서.
11. The method of claim 10,
The bi-
Board;
A gate electrode connected to the substrate;
An SiOC insulating film formed on the substrate;
An interlayer electrode formed on the SiOC insulating film;
An SiOC insulating film formed on the interlayer electrode;
A source electrode portion and a drain electrode portion formed on the SiOC insulating film so as to be spaced apart from each other,
The SiOC insulating film and the interlayer electrode are alternately laminated repeatedly,
The source electrode portion and the drain electrode portion may be formed of,
Source representative electrodes and drain representative electrodes arranged on the left and right above the SiOC insulating film,
And a plurality of source sub-electrodes and drain sub-electrodes are arranged between the source representative electrode and the drain representative electrode.
게이트 전극에 연결되는 센서부 앞에는 감도를 제어하기 위한 가변저항이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서.
11. The method of claim 10,
And a variable resistor for controlling the sensitivity is connected to the sensor part connected to the gate electrode.
상기 드레인 전극에 연결되는 전원부는 휘스톤 브리지를 포함하는 교류전원이 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향성 트랜지스터를 이용한 고감도 전자센서.11. The method of claim 10,
And a power source connected to the drain electrode is connected to an AC power source including a Wheatstone bridge.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102623577B1 (en) * | 2022-10-12 | 2024-01-11 | 한국과학기술원 | Two terminal variable resistance memory device based Bio-transducer and method of operating the same |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100070086A (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-25 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor substrate and method of fabricating thereof |
| KR20110116579A (en) * | 2010-04-19 | 2011-10-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | Shift register |
| KR20120079602A (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-13 | 부산대학교 산학협력단 | Thinfilm transistor and method of manufacturing thereof |
| KR101439281B1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-09-15 | 순천대학교 산학협력단 | Heterostructure field effect transistor and its manufacturing method |
| KR101587129B1 (en) | 2014-10-27 | 2016-02-02 | 청주대학교 산학협력단 | Bidirectional transistor and manufacturing method thereof |
| KR101607136B1 (en) | 2014-12-31 | 2016-03-29 | 청주대학교 산학협력단 | Organic light emitting diode device using SiOC thin film and manufacturing method thereof |
| KR20160096817A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 서울대학교산학협력단 | Multiplexed tunnel field-effect transistor biosensor |
| KR20160101350A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-25 | 청주대학교 산학협력단 | Substrate for high mobility electronic sensor and manufacturing method thereof |
| WO2018079950A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 오데레사 | Bidirectional transistor and leakage current breaker using same |
-
2017
- 2017-06-22 KR KR1020170079298A patent/KR102014313B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100070086A (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-25 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor substrate and method of fabricating thereof |
| KR20110116579A (en) * | 2010-04-19 | 2011-10-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | Shift register |
| KR20120079602A (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-13 | 부산대학교 산학협력단 | Thinfilm transistor and method of manufacturing thereof |
| KR101439281B1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-09-15 | 순천대학교 산학협력단 | Heterostructure field effect transistor and its manufacturing method |
| KR101587129B1 (en) | 2014-10-27 | 2016-02-02 | 청주대학교 산학협력단 | Bidirectional transistor and manufacturing method thereof |
| KR101607136B1 (en) | 2014-12-31 | 2016-03-29 | 청주대학교 산학협력단 | Organic light emitting diode device using SiOC thin film and manufacturing method thereof |
| KR20160096817A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 서울대학교산학협력단 | Multiplexed tunnel field-effect transistor biosensor |
| KR20160101350A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-25 | 청주대학교 산학협력단 | Substrate for high mobility electronic sensor and manufacturing method thereof |
| KR101694270B1 (en) | 2015-02-17 | 2017-01-23 | 청주대학교 산학협력단 | Substrate for high mobility electronic sensor and manufacturing method thereof |
| WO2018079950A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 오데레사 | Bidirectional transistor and leakage current breaker using same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Teresa Oh, et al., Study on characteristic properties of annealed SiOC film prepared by inductively coupled plasma chemical vapor deposition * |
| Teresa Oh, Organic thin-film transistors using pentacene and SiOC film * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102623577B1 (en) * | 2022-10-12 | 2024-01-11 | 한국과학기술원 | Two terminal variable resistance memory device based Bio-transducer and method of operating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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