초록 ▼

연구의 목적 및 내용
터널링 트랜지스터의 근본적인 문제점 중 하나인 양방향 전류특성을 개선하면서 기존의 방식들과는 다르게 켜진 상태에서의 전류 감소를 10% 이내로 억제할 수 있는 새로운 구조의 터널링 트랜지스터를 개발한다. 개발된 소자는 기존 공정과의 호환성을 위하여 추가적인 사진공정이 요구되지 않으며, 다양한 물질을 사용하는 소자에도 적용 된다. 본 연구의 최종 목표는 수직형 채널을 갖는 터널링 트랜지스터의 양방향 전류 특성을 기존의 소자 대비 150% (negative 영역 turn on 전압 기준) 이상 개선 할 수 있

연구의 목적 및 내용
터널링 트랜지스터의 근본적인 문제점 중 하나인 양방향 전류특성을 개선하면서 기존의 방식들과는 다르게 켜진 상태에서의 전류 감소를 10% 이내로 억제할 수 있는 새로운 구조의 터널링 트랜지스터를 개발한다. 개발된 소자는 기존 공정과의 호환성을 위하여 추가적인 사진공정이 요구되지 않으며, 다양한 물질을 사용하는 소자에도 적용 된다. 본 연구의 최종 목표는 수직형 채널을 갖는 터널링 트랜지스터의 양방향 전류 특성을 기존의 소자 대비 150% (negative 영역 turn on 전압 기준) 이상 개선 할 수 있는 구조를 제안, 검증 및 실제 제작하는데 있다. 이를 통하여 터널링 트랜지스터를 이용한 안정적인 저전력 회로 제작의 기반을 마련한다.

연구결과
Sidewall을 이용한 양방향 전류 150% 이상 개선할 수 있는 수직형 채널을 갖는 터널링 트랜지스터를 제안하였으며 시뮬레이션을 통하여 특성을 입증함. 또한 double gate 형태로 제안된 소자를 개선하여 SS 특성을 개선함. 이 결과는 학술대회 발표 논문 및 최종보고서를 통하여 소개되어 있으며 당초 목표로 했던 ambipolar 특성 개선 수치 이상을 달성함.Vertical channel 형성에 필요한 전체 공정 step을 확립하였으며, 실제 제조 공정을 통하여 etching profile setup 과 channel 형성 및 vertical dielectric 형성을 위한 공정을 완료함. 실제 제조를 하는데 필요한 핵심 단위 공정에 대하여 setup을 완료하였으나 예산상의 문제로 full process를 진행하지는 못함.과제에서 제안한 SPICE simulation 과 관련하여 기존의 model 이 포함하지 못했던 ambipolar 특성을 포함할 수 있는 새로운 model을 제안하였으며, 이를 통하여 본 연구에서 수행된 결과를 SPICE model 에 적용할 수 있는 방안을 제시함. 또한 해당 내용으로 SCIE 저널에 논문을 투고하여 accept 판정을 받았음.

본 연구 결과를 통하여 향후 TFET을 이용하여 회로 simulation을 수행할 경우 ambipolar 특성을 포함하는 것이 가능하게 되었으며, 최적화 방안을 통하여 실제 제작되거나 TCAD simulation 수행된 결과를 이용하여 회로 설계를 수행하는 것도 가능함.

연구결과의 활용계획
본 과제에 수행된 TFET 에 상용화 될 경우 기존의 MOSFET을 이용한 회로 대비 낮은 전력소모가 가능한 회로를 구현하는 것이 가능할 것이다. 현재 INTEL에서 TFET 의 2025년 상용화를 목표로 개발을 지속하고 있으며, 국내에서도 산업체 과제를 통한 TFET 개발이 이루어 지고 있다. 본 과제에 수행된 결과의 경우 digital circuit 구성에 중요한 성능 개선을 할 수 있으므로 향후 기술 이전 등을 통하여 기업에서 TFET 상용화 연구를 하는데 있어서 일조를 하는 것이 가능하다고 생각된다. 기업에서 TFET을 상용화 하는 연구를 하기 위해서는 abrupt junction 에 대한 공정적인 문제를 해결하는 것이 시급하며, high on current를 얻기 위하여 bandgap engineering을 수행하려고 할 경우 silicon 공정과의 compatibility 문제 및 interface 문제를 해결하여야 한다. 이와 같은 상용화 연구의 경우 기업을 중심으로 진행되어야 하며, 본 연구진을 포함한 학교에서는 관련 지식재산권 재공 및 산학 공동연구를 통하여 상용화 기술 개발에 기여해야 할 것으로 생각된다.

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Different from the conventional methods, a tunneling transistor with a new structure capable of suppressing the current reduction in the ON state within 10% is developed while improving the bi-directional current characteristic, which is one of the fundamental problems of the tun

Purpose&contents
Different from the conventional methods, a tunneling transistor with a new structure capable of suppressing the current reduction in the ON state within 10% is developed while improving the bi-directional current characteristic, which is one of the fundamental problems of the tunneling transistor. The developed device does not require additional photolithography process for compatibility with existing processes, and it is applied to devices using various materials. The final goal of this study is to propose, verify, and fabricate a structure capable of improving the bidirectional current characteristics of a tunneling transistor with a vertical channel by more than 150% (based on negative region turn on voltage) compared to the conventional device. This provides a basis for the fabrication of stable low-power circuits using tunneling transistors.

Result
We propose a tunneling transistor with vertical channel that can improve the bidirectional current more than 150% by using Sidewall and demonstrate its characteristics through simulation. We also improved the SS characteristics by improving the proposed device in double gate form. This result is presented through the conference proceedings and the final report. The ambipolar characteristic improvement value which was originally aimed is achieved. The whole process step necessary for the formation of the virtual channel was established. Through the actual manufacturing process, etching profile setup and channel Formation and vertical dielectric formation. We have completed the setup process for the core unit process which is necessary for actual manufacturing but we can not proceed with the full process due to the budget problem. In connection with the SPICE simulation proposed in the project, we have developed a new model that can include the ambipolar characteristics This paper proposes a method to apply the results of this study to the SPICE model. In addition, I received an acceptance judgment by submitting my thesis to the SCIE journal. The results of this study show that it is possible to include ambipolar characteristics when performing circuit simulation using TFET in the future, and it is also possible to perform circuit design by using actual results

Expected Contribution
When the TFET is commercialized, it will be possible to implement a circuit that can consume less power than the conventional MOSFET. At present INTEL is developing TFET to commercialize it in 2025, and TFET is being developed in the domestic industry. The results of this study show that it is possible to improve the performance of the digital circuit, so that it is possible to contribute to the commercialization of TFET in the enterprise through future technology transfer. In order to commercialize TFETs in enterprises, it is urgent to solve the problem of abrupt junctions, and if bandgap engineering is to be performed to obtain high on current, compatibility problems and interface problems with silicon process should be solved .

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 34
• 8. 참고문헌 ... 35
• 9. 연구성과 ... 35
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 36
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 36
• 12. 기타사항 ... 36
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 37
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 52
• 끝페이지 ... 54