초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 300 ℃ 의 고온에서 동작하는 bulk 실리콘 기반 트랜지스터 구조를 제안하고 가능성을 확인하는 것을 목표로 함. 또한 트랜지스터를 통하여 극한 고온에서 동작 가능한 1T-DRAM 메모리 소자의 동작 가능성을 확인하고 핵심적인 단위 공정을 set up 하는 것을 목표로 함. 또한 이와 같은 가능성(feasibility) 확인을 통하여 향후 대형 과제를 통한 본격적인 소자 개발 연구의 기틀을 마련하는 것을 목표로 함. 개발 기능성 입증을 목표로 하는 과제이므로 실제 공정 data를 기반으로

□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 300 ℃ 의 고온에서 동작하는 bulk 실리콘 기반 트랜지스터 구조를 제안하고 가능성을 확인하는 것을 목표로 함. 또한 트랜지스터를 통하여 극한 고온에서 동작 가능한 1T-DRAM 메모리 소자의 동작 가능성을 확인하고 핵심적인 단위 공정을 set up 하는 것을 목표로 함. 또한 이와 같은 가능성(feasibility) 확인을 통하여 향후 대형 과제를 통한 본격적인 소자 개발 연구의 기틀을 마련하는 것을 목표로 함. 개발 기능성 입증을 목표로 하는 과제이므로 실제 공정 data를 기반으로 한 TCAD simulation 과 소자 제작에 필요한 핵심 단위 공정 기술 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표는 300 ℃ 고온 환경에서 동작 가능한 고성능 실리콘 기반 트랜지스터 및 응용 소자를 개발하는 것임. 이를 위해 1년차에는 bulk silicon 기판에 실리콘 기반트랜지스터의 개발과 검증을 목표로 하였고, 2년차에는 P-type 고온 동작 트랜지스터와 CMOS 로직 응용을 위한 구조를 개발하였음. 마지막으로 3년차에는 1T-DRAM 소자를 개발하여 고온 환경에서 동작 가능한 실리콘 기반 응용 소자를 구현하고자함.
연구결과로는 573 K에서 동작 가능한 n-type 고온동작 트랜지스터의 GaP 나노갭 물질을 실제 적용 가능한 두께(20 nm, 40 nm)에서 test pattern을 제작하였으며, 400 K에서의 측정 결과를 통해 소자의 적용 가능성을 확인함. P-type 고온 동작 트랜지스터의 CMOS 로직 응용을 위한 구조를 TCAD simulation을 통해 검증하고 최적화함. 최적화된 소자 구조를 통해 300 ℃ 고온 환경에서의 고성능을 확보함. 1T-DRAM 소자를 개발하여 300도에서 동작 가능한 고온 응용 소자를 구현함. 기존 1T-DRAM과는 다른 방식의 program/erase가 필요하며, 3차년도에는 소자의 에너지 밴드 분포를 고려하여 최적화된 program/erase 방법을 탐색할 예정임. 실제 고온에서의 retention 특성을 파악하기 위해 cycling test를 통해 carrier의 recombination/generation에 의한 retention특성을 파악하고, 소자최적화 및 구조 변경을 시도할 예정임.
따라서 연구목표로 설정한 300°C 고온 환경에서 동작하는 고성능 실리콘 기반 트랜지스터 및 응용 소자의 개발에 진전을 이룸.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구과제의 결과는 다양한 학술활동을 통하여 발표될 예정이며, 특허 출원 및 관련 분야 고급 연구 인력의 양성을 기대할 수 있으며 구체적인 기술적 기대 내용은 다음과 같음.
1) 300 °C 이상의 고온에서 동작 가능한 실리콘 기반 트랜지스터 기술 확보 (벌크 기판)
2) 300 °C 이상의 고온에서 동작 가능한 실리콘 기반 트랜지스터 제조 단위 공정 기술 확보
3) 300 °C 이상의 고온에서 동작 가능한 1T-DRAM 기반 기술 확보
경제 및 산업적 기대성과 측면에서는 실리콘 기반 반도체 제조 기술에서 세계적인 수준에 있으므로, 실리콘 기반 고온 반도체 시장을 개척할 경우 시장 경기에 영향을 덜 받는 또 다른 니치 마켓을 형성하여 기술적 우위를 점하고 높은 시장 점유율을 유지할 수 있을 것으로 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 주요 연구 변경사항 ... 4
• 2) 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 1) 고온 동작 트랜지스터(1T-DRAM) 개발 ... 11
• 2) 고온 동작 소자의 CMOS Logic 적용을 위한 SPICE 모델링 및 Inverter 구현 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 5.1. 기술적 기대성과 ... 12
• 5.2. 경제·산업적 기대성과 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 25