반도체 장치
SEMICONDUCTOR DEVICE
특허 요약
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 네거티브 커패시턴스를 가지는 강유전체 커패시터와 트랜지스터를 연결하는 것을 통하여 트랜지스터의 서브스레숄드 슬로프(subthreshold slope, SS) 특성을 개선하고 스티프 스위칭(steep switching)을 구현할 수 있는 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 트랜지스터;커패시턴스를 가지는 커패시터; 및 상기 트랜지스터와 상기 커패시터를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 커패시터는, 돌출부를 구비하는 하부 전극; 상기 돌출부의 측면에 배치되는 절연막; 상기 돌출부 및 상기 절연막을 제외한 상기 하부 전극 상에 배치되는 강유전체층; 상기 강유전체층 상에 배치되며 상기 돌출부보다 아래에 위치하는 상부 전극; 및 상기 상부 전극 상에 배치되며 상기 상부 전극에 구동 전압을 인가하는 도전층을 포함하는 것인 반도체 장치가 제공된다.
청구항
번호청구항
21

제18항에 있어서,상기 강유전체층은 P(VDF-TrFE), PZT, BTO를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

22

제18항에 있어서,상기 연결부는 상기 돌출부와 상기 복수의 트랜지스터를 연결하는 것인 반도체 장치.

23

제16항에 있어서,상기 복수의 트랜지스터 각각은 박막 트랜지스터를 포함하는 것인 반도체 장치.

1

트랜지스터;네거티브 커패시턴스를 가지는 커패시터; 및상기 트랜지스터와 상기 커패시터를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,상기 커패시터는,돌출부를 구비하는 하부 전극;상기 돌출부의 측면에 배치되는 절연막;상기 돌출부 및 상기 절연막을 제외한 상기 하부 전극 상에 배치되는 강유전체층;상기 강유전체층 상에 배치되며 상기 돌출부보다 아래에 위치하는 상부 전극; 및상기 상부 전극 상에 배치되며 상기 상부 전극에 구동 전압을 인가하는 도전층을 포함하는 것인 반도체 장치.

2

삭제

3

제1항에 있어서,상기 하부 전극, 상기 상부 전극, 상기 도전층 및 상기 연결부 각각은 TiN, TaN, Pt, Au, Al 및 폴리실리콘을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

4

제1항에 있어서,상기 절연막은 SiO2, HfO2, Al2O3 및 high-k 물질을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

5

제1항에 있어서,상기 강유전체층은 P(VDF-TrFE)[poly(vinylidenefluoride-trifluoroethylene)], PZT(lead zirconate titanate), BTO(barium titanate)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

6

제1항에 있어서,상기 연결부는 상기 돌출부와 상기 트랜지스터를 연결하는 것인 반도체 장치.

7

제1항에 있어서,상기 트랜지스터는 박막 트랜지스터(thin film transistor)를 포함하는 것인 반도체 장치.

8

제7항에 있어서,상기 트랜지스터는,백게이트;상기 백게이트를 덮는 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상에 배치되는 채널 영역; 및상기 채널 영역의 양 측면에 배치되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하는 것인 반도체 장치.

9

제8항에 있어서,상기 백게이트, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 각각은 TiN, TaN, Pt, Au, Al 및 폴리실리콘을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

10

제8항에 있어서,상기 게이트 절연막은 SiOx, SiNx, Si2N3, HfOx 및 AlOx(단 x는 0보다 크고 4보다 작거나 같은 실수임)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

11

제8항에 있어서,상기 채널 영역은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ZnO를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

12

제8항에 있어서,상기 연결부는 상기 돌출부와 상기 백게이트를 연결하는 것인 반도체 장치.

13

제1항에 있어서,상기 트랜지스터는,백게이트;상기 백게이트를 덮는 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상에 배치되는 채널 영역; 및상기 채널 영역의 양 측면에 배치되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하는 것인 반도체 장치.

14

제13항에 있어서,상기 연결부는 상기 돌출부와 상기 백게이트를 연결하는 것인 반도체 장치.

15

제1항에 있어서,상기 트랜지스터는 상기 커패시터와 평행하게 배치되는 것인 반도체 장치.

16

복수의 트랜지스터;네거티브 커패시턴스를 가지는 커패시터; 및상기 복수의 트랜지스터와 상기 커패시터를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,상기 연결부는 상기 커패시터로부터의 전압을 상기 복수의 트랜지스터 중 적어도 하나로 인가하는 디코딩부를 포함하는 것인 반도체 장치.

17

삭제

18

제16항에 있어서,상기 커패시터는,돌출부를 구비하는 하부 전극;상기 돌출부의 측면에 배치되는 절연막;상기 돌출부 및 상기 절연막을 제외한 상기 하부 전극 상에 배치되는 강유전체층;상기 강유전체층 상에 배치되며 상기 돌출부보다 아래에 위치하는 상부 전극; 및상기 상부 전극 상에 배치되며 상기 상부 전극에 구동 전압을 인가하는 도전층을 포함하는 것인 반도체 장치.

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제18항에 있어서,상기 하부 전극, 상기 상부 전극, 상기 도전층 및 상기 연결부 각각은 TiN, TaN, Pt, Au, Al 및 폴리실리콘을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

20

제18항에 있어서,상기 절연막은 SiO2, HfO2, Al2O3 및 high-k 물질을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

24

제23항에 있어서,상기 복수의 트랜지스터 각각은,백게이트;상기 백게이트를 덮는 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상에 배치되는 채널 영역; 및상기 채널 영역의 양 측면에 배치되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하는 것인 반도체 장치.

25

제24항에 있어서,상기 백게이트, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 각각은 TiN, TaN, Pt, Au, Al 및 폴리실리콘을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

26

제24항에 있어서,상기 게이트 절연막은 SiOx, SiNx, Si2N3, HfOx 및 AlOx(단 x는 0보다 크고 4보다 작거나 같은 실수임)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

27

제24항에 있어서,상기 채널 영역은 IGZO, IZO 및 ZnO를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인 반도체 장치.

28

삭제

29

제18항에 있어서,상기 복수의 트랜지스터 각각은,백게이트;상기 백게이트를 덮는 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상에 배치되는 채널 영역; 및상기 채널 영역의 양 측면에 배치되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하는 것인 반도체 장치.

30

제29항에 있어서,상기 연결부는 상기 돌출부와 상기 복수의 트랜지스터 각각의 백게이트를 연결하는 것인 반도체 장치.

31

제16항에 있어서,상기 복수의 트랜지스터 각각은 상기 커패시터와 평행하게 배치되는 것인 반도체 장치.