최우영

본 발명은 기존 전기기계 스위치의 높은 구동 전압 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 캔틸리버의 탄성에너지를 효과적으로 활용하고, 동적 슬링샷 제어 기술을 통해 풀백 및 풀인 전압을 정밀하게 제어하여 구동 전압을 획기적으로 낮추는 방법을 제시합니다. 이 기술은 MEMS(미세전기기계시스템) 및 NEM(나노전기기계시스템) 소자의 구동 효율을 극대화하며, 재구성 가능 로직(FPGA)과 같은 차세대 반도체 분야에서 필수적인 저전력, 고성능 스위치 구현에 기여합니다. 특히, 캔틸리버의 물리적 이동에 맞춰 슬링샷 신호를 동기화함으로써 안정적이고 효율적인 저전압 구동을 실현합니다. 본 기술은 인공지능, 데이터 분석 등 확장된 어플리케이션에 적용 가능합니다.

기존 폰 노이만 아키텍처는 높은 전력 소모와 발열 문제가 있으며, 기존 이진 신경망(BNN) 구현 방식은 집적도와 신뢰성에서 한계를 보였습니다. 본 기술은 나노 전기기계 메모리(NEM) 소자를 활용하여 이러한 문제를 해결하는 이진 신경망 및 그 동작 방법을 제시합니다. NEM 셀을 이용한 XNOR 연산을 통해 시냅스 어레이의 셀 개수와 전력 소모를 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 최소한의 NEM 셀로 이진 신경망 어레이의 집적도를 높이고, 우수한 내구성과 신뢰성을 바탕으로 안정적인 시스템을 구현합니다. 이 기술은 차세대 저전력 고집적 인공지능 반도체 개발에 기여할 것입니다.

기존 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET)는 낮은 구동 전류, 이극성 동작, 기생 커패시턴스 문제로 인해 고성능 구현에 한계가 있었습니다. 본 기술은 이러한 문제를 해결하고자 게이트 절연막 대신 터널링 접합 부위에는 고유전율막을, 나머지 부위에는 에어갭을 형성하는 혁신적인 구조와 제조 방법을 제안합니다. 이를 통해 터널링 접합부의 에너지 밴드 경사를 크게 하여 구동 전류를 높이고, 기생 커패시턴스를 최소화하여 저전력 고속 동작을 가능하게 합니다. 또한, 이극성 동작 문제를 근본적으로 해결하며, 공정 간소화의 이점도 제공합니다. 차세대 반도체 소자 개발을 위한 핵심 기술로, 성능과 효율성을 극대화하는 데 기여합니다.

기존 전기기계 스위칭 소자는 높은 스트레스로 인한 신뢰성 저하와 동작전압 감소의 한계를 가지고 있습니다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 복수 개의 도전성 캔틸레버 빔을 수평으로 나란히 구비하여 상호 구동하도록 설계된 수평 구동 전기기계 스위칭 소자 및 그 제조방법을 제공합니다. 이 혁신적인 구조는 캔틸레버 빔의 이동 범위를 줄여 소자의 신뢰성을 획기적으로 높이고 동작전압을 현저히 낮추는 효과를 가져옵니다. 재구성가능 논리회로의 스위칭 소자뿐만 아니라, 비휘발성 또는 휘발성 메모리 소자로도 활용될 수 있어 다양한 응용 분야에서 효율적이고 신뢰성 높은 솔루션을 제공합니다. 본 기술은 차세대 전자소자 개발에 기여할 것입니다.

기존 트랜지스터의 전력 효율 한계와 터널링 트랜지스터의 구동 전류 문제를 해결하는 혁신적인 제조 방법을 제안합니다. 본 발명은 다면 터널링을 유도하여 구동 전류를 획기적으로 개선하고, 밴드 간 터널링이 발생하는 소스와 채널 사이에 전계를 효과적으로 중첩하여 높은 성능을 구현합니다. 또한, 일반 실리콘 반도체 기판을 사용하여 별도의 마스크 없이 소자 간 격리가 가능하므로 제조 단가를 크게 낮출 수 있습니다. 이 기술은 차세대 저전력 고성능 반도체 소자 개발의 핵심 돌파구를 제공합니다.

기존 MOSFET은 저전력 동작 시 문턱전압 이하 기울기의 물리적 한계로 누설 전류 증가 및 성능 저하 문제가 있었습니다. 또한, 종래의 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET)는 급격한 ON/OFF 전류 변화를 구현하기 어려웠습니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 동일 평면에 있는 이중층의 밴드간 터널링을 통해 효율적으로 제조 가능한 터널링 전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제시합니다. 특히, 다마신 공정을 통해 언더랩 영역을 안정적으로 형성하여 적은 비용으로도 우수한 성능을 구현합니다. 이 기술은 낮은 구동 전압 조건에서도 고성능을 보이는 차세대 반도체 소자 개발에 기여할 것입니다.