기술명:

소자 특성 조절형 전계 효과 박막 트랜지스터 및 그 제조방법

주관기관: [장려상] 부산대학교 산학협력단
성명: 청년TLO 성유진

자료 다운로드

기술개요

  • 고성능 전자 기기의 소형화

    - 전자공학의 발달에 힘입어 고성능 장비의 소형화가 이루어지고 있음. 최초의 컴퓨터인 에니악(그림 1. 참고)에는 반도체 역할을 하는 진공관 18,800개로 구성. 30톤 이상의 무게, 37평 이상의 면적, 150KW의 전력 필요로 함

    - 그 후 발명된 트랜지스터는 반도체를 이용. 이로 전자 기기의 소형화, 고집적화가 가능.

  • 트랜지스터의 소형화

    – 무어의 법칙*에 따라 반도체 분야가 빠른 속도로 발전해왔음. 반도체는 주로 트랜지스터 소자의 크기를 줄이는 방법으로 발전해옴

    - 현재는 10nm 크기의 제조 기술까지 발전했음

    * 무어의 법칙 : 반도체의 집적도는 1년 6개월마다 2배씩 증가.

  • 트랜지스터 소형화의 한계

    - 트랜지스터의 소형화는 무한정 이루어질 수 없음. 반도체 칩이 극도로 미세화 됨에 따라 설계의 난이도 상승, 생산 비용의 증가 등의 문제점이 있음

    - 10nm 이하의 소자에서는 물리적인 한계에 도달하게 됨

기존한계점

  • 단채널 효과* 발생

    – 소자가 미세화 됨에 따라 단채널 효과 발생. 이를 방지하기 위해 FinFET 구조(그림 2. 참고), GAAFET 구조를 이용함. 하지만 제조 당시에 결정된 특성으로만 작동함.

    * 단채널 효과: 트랜지스터에서 채널 길이가 짧아질수록 문턱 전압이 감소하는 현상. 누설전류가 발생하여 소자의 신뢰성에 영향을 끼침.

  • 제조 당시에 결정된 전기적 특성 변경 불가

    – 트랜지스터는 제조 당시에 도핑 공정*을 통해 전기적 특성이 결정됨.

    - 이를 보완하기 위한 전기적 특성 변경이 가능한 Gate가 두 개인 트랜지스터(그림 3. 참고) 기술이 있음. 하지만 소자 크기가 커져서 고집적화에 치명적인 단점이 됨. 따라서 상용화되기 어려움.

    * 도핑 공정 : 반도체에 전기적인 성질을 부여하는 공정

기술우수성

  • 2개의 Gate를 적층

    - 트랜지스터의 전류를 제어하는 CGate, 극성을 바꿔주는 PGate로 구성되어 있음. 이로 인해 소자 특성 변경이 가능함. 고정된 기능만 수행하지 않고 필요에 의해 변경(재구성)이 용이함

    - 기존의 Gate가 2개인 트랜지스터는 나란한 구조(그림 3. 참고)로 되어있어 크기가 큰 반면, 본 기술은 Gate 2개를 적층시킨 구조로 부피를 효율적으로 감소시킴

  • 단채널 효과 방지

    - 채널이 Gate 하부로 수직 연장되어 단채널 효과를 방지함. 같은 크기의 기존 트랜지스터보다 긴 채널

응용분야

  • 파운드리 산업* : 고성능 반도체의 수요가 가장 높으며, 본 기술을 통해 파운드리 산업을 성장시킬 수 있음

    * 파운드리 : 반도체 설계 회사로부터 위탁받아 반도체를 생산하는 기업

  • 5G 스마트폰용 어플리케이션 프로세서, 고성능 컴퓨팅

지식재산권현황

  • 10-2017-0002272

기술문의처

  • 부산대학교 산학협력단 기술사업부 김태원 과장 / 051-510-2745 / kimtw82@pusan.ac.kr