수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
VERTICALLY STRUCTURED TUNNEL FIELD-EFFECT TRANSISTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
특허 요약
본 발명은 반도체 소자의 스케일링에 따른 숏채널 효과를 개선하면서도 서브스레숄드 슬로프를 개선할 수 있으며 구동 전류를 증가시킬 수 있는 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 돌출부를 포함하는 소스 영역; 상기 돌출부의 일 측에 구비되는 제1 게이트 전극; 상기 돌출부의 상기 제1 게이트 전극과 대향하는 측에 구비되는 제2 게이트 전극; 상기 돌출부 상에 상기 제1 게이트 전극과 상기 제2 게이트 전극의 사이에 구비되는 채널 영역; 상기 채널 영역의 상부에 구비되는 드레인 영역; 및 상기 채널 영역과 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극의 경계면과, 상기 소스 영역과 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극의 경계면과, 상기 드레인 영역 중 적어도 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극과 대향하는 면에 구비되는 절연막을 포함하고,상기 돌출부의 두께(Tsov)와 상기 채널의 길이(Lchannel)와 상기 게이트의 길이(Lgate)는 Lgate = Lchannel + Tsov의 관계를 만족하고, 상기 Tsov는 0.125×Lgate ≤ Tsov ≤ 0.8×Lgate의 관계를 만족하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터가 제공된다.
청구항
번호청구항
1

돌출부를 포함하는 소스 영역;상기 돌출부의 일 측에 구비되는 제1 게이트 전극;상기 돌출부의 상기 제1 게이트 전극과 대향하는 측에 구비되는 제2 게이트 전극;상기 돌출부 상에 상기 제1 게이트 전극과 상기 제2 게이트 전극의 사이에 구비되는 채널 영역;상기 채널 영역의 상부에 구비되는 드레인 영역; 및상기 채널 영역과 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극의 경계면과, 상기 소스 영역과 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극의 경계면과, 상기 드레인 영역 중 적어도 상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극과 대향하는 면에 구비되는 절연막을 포함하고,상기 돌출부의 두께(Tsov)와 상기 채널의 길이(Lchannel)와 상기 게이트의 길이(Lgate)는Lgate = Lchannel + Tsov의 관계를 만족하고,상기 Tsov는0.125×Lgate ≤ Tsov ≤ 0.8×Lgate의 관계를 만족하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

2

제1항에 있어서,상기 절연막은 상기 드레인 영역의 상면 중 적어도 일부에 구비되는 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

3

제1항에 있어서,상기 제1 게이트 전극, 상기 제2 게이트 전극, 상기 드레인 영역 및 상기 소스 영역에 각각 구비되는 컨택트 영역을 더 포함하는 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

4

제1항에 있어서,상기 소스 영역이 배치되는 기판을 더 포함하는 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

5

제4항에 있어서,상기 기판은 실리콘(Si) 기판, 게르마늄(Ge) 기판, 실리콘 및 게르마늄의 화합물을 포함하는 기판, III-V족 화합물을 포함하는 기판, SOI(Silicon-on-insulator) 기판, GOI(Germanium-on-insulator) 기판 및 SGOI(Silicon-Germanium-on-insulator) 기판 중 어느 하나인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

6

제1항에 있어서,기판; 및상기 기판 상에 배치되는 매몰 산화막(buried oxide)을 더 포함하고,상기 소스 영역은 상기 매몰 산화막 상에 구비되는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

7

제6항에 있어서,상기 기판은 실리콘(Si) 기판, 게르마늄(Ge) 기판, 실리콘 및 게르마늄의 화합물을 포함하는 기판 및 III-V족 화합물을 포함하는 기판 중 어느 하나인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

8

제1항에 있어서,상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극 중 적어도 하나는 폴리실리콘, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 산화 루테늄(RuO2), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈룸(Ta) 및 질화탄탈룸(TaN)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

9

제1항에 있어서,상기 소스 영역은 게르마늄을 포함하는 것이고,상기 드레인 영역은 실리콘을 포함하는 것이고,상기 채널 영역은 실리콘을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

10

제9항에 있어서,상기 소스 영역은 p-타입 불순물로 도핑되고,상기 드레인 영역은 n-타입 불순물로 도핑되는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

11

제10항에 있어서,상기 n-타입 불순물은 비소(As), 인(P), 비스무스(Bi) 및 안티몬(Sb) 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 n-타입 불순물의 도핑 농도는 1×1018/cm3 내지 1×1020/cm3인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

12

제10항에 있어서,상기 p-타입 불순물은 알루미늄(Al), 붕소(B), 인듐(In) 및 갈륨(Ga) 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 p-타입 불순물의 도핑 농도는 1×1018/cm3 내지 1×1020/cm3인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

13

제10항에 있어서,상기 채널 영역은 상기 p-타입 불순물 및 상기 n-타입 불순물 중 어느 하나로 도핑되는 것이고,상기 채널 영역의 도핑 농도는 1×1014/cm3 내지 1×1016/cm3인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

14

제10항에 있어서,상기 채널 영역은 진성(intrinsic) 실리콘을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

15

제10항에 있어서,상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극 중 적어도 하나는 상기 n-타입 불순물로 도핑된 폴리실리콘을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

16

제1항에 있어서,상기 절연막은 SiO2, Si3N4, Al2O3, HfO2, La2O3 및 ZrO2 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터.

17

삭제

18

(a) 소스 층, 상기 소스 층 상에 구비되는 채널 층, 상기 채널 층 상에 구비되는 드레인 층을 포함하는 기판을 준비하는 단계;(b) 상기 기판을 미리 지정된 패턴을 기초로 식각하여, 상기 기판 상에 돌출부를 포함하는 소스 영역, 상기 돌출부 상에 구비되는 채널 영역 및 상기 채널 영역 상에 구비되는 드레인 영역을 형성하는 단계;(c)상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 및(d) 상기 돌출부 및 상기 채널 영역의 일 측에 제1 게이트 전극을 형성하고 상기 돌출부 및 상기 채널 영역의 상기 제1 게이트 전극과 대향하는 측에 제2 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하고,상기 돌출부의 두께(Tsov)와 상기 채널의 길이(Lchannel)와 상기 게이트의 길이(Lgate)는 Lgate = Lchannel + Tsov의 관계를 만족하고,상기 Tsov는 0.125×Lgate ≤ Tsov ≤ 0.8×Lgate의 관계를 만족하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

19

제18항에 있어서,(e) 상기 제1 게이트 전극, 상기 제2 게이트 전극, 상기 드레인 영역, 상기 소스 영역 각각과 전기적으로 연결되는 컨택트 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

20

제18항에 있어서,(f) 상기 단계 (d) 이후에 층간 유전막(interlayer dielectric)을 형성하는 단계를 더 포함하는 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

21

제18항에 있어서,상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극 중 적어도 하나는 폴리실리콘, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 산화 루테늄(RuO2), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈룸(Ta) 및 질화탄탈룸(TaN)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

22

제18항에 있어서,상기 소스 영역은 게르마늄을 포함하는 것이고,상기 드레인 영역은 실리콘을 포함하는 것이고,상기 채널 영역은 실리콘을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

23

제22항에 있어서,상기 소스 영역은 p-타입 불순물로 도핑되고,상기 드레인 영역은 n-타입 불순물로 도핑되는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

24

제23항에 있어서,상기 n-타입 불순물은 비소(As), 인(P), 비스무스(Bi) 및 안티몬(Sb) 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 n-타입 불순물의 도핑 농도는 1×1018/cm3 내지 1×1020/cm3인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

25

제23항에 있어서,상기 p-타입 불순물은 알루미늄(Al), 붕소(B), 인듐(In) 및 갈륨(Ga) 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 p-타입 불순물의 도핑 농도는 1×1018/cm3 내지 1×1020/cm3인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

26

제23항에 있어서,상기 채널 영역은 상기 p-타입 불순물 및 상기 n-타입 불순물 중 어느 하나로 도핑되는 것이고,상기 채널 영역의 도핑 농도는 1×1014/cm3 내지 1×1016/cm3인 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

27

제23항에 있어서,상기 채널 영역은 진성 실리콘을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

28

제23항에 있어서,상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극 중 적어도 하나는 상기 n-타입 불순물로 도핑된 폴리실리콘을 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

29

제18항에 있어서,상기 절연막은 SiO2, Si3N4, Al2O3, HfO2, La2O3 및 ZrO2 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 수직 구조 터널 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법.

30

삭제