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KR20220086953A - Separated double-gate transistor with self-destruction and physically unclonable function - Google Patents

Separated double-gate transistor with self-destruction and physically unclonable function Download PDF

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KR20220086953A
KR20220086953A KR1020200177214A KR20200177214A KR20220086953A KR 20220086953 A KR20220086953 A KR 20220086953A KR 1020200177214 A KR1020200177214 A KR 1020200177214A KR 20200177214 A KR20200177214 A KR 20200177214A KR 20220086953 A KR20220086953 A KR 20220086953A
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Abstract

자가파괴 기능 및 물리적 복제 방지 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널; 상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막을 포함하고, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 나노선 채널로의 전압 인가, 상기 게이트 절연막으로의 전압 인가 또는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가를 통해 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.An isolated double gate transistor having a self-destruct function and a physical copy protection function is disclosed. According to one embodiment, the separated double gate transistor comprises: a semiconductor substrate; a nanowire channel formed on the semiconductor substrate; a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel; a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and a gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel, wherein the separated double gate transistor includes applying a voltage to the nanowire channel, It is characterized in that it has a self-destructive function by applying a voltage or applying a voltage between the source region and the drain region and the semiconductor substrate.

Description

자가파괴 기능 및 물리적 복제 방지 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터{SEPARATED DOUBLE-GATE TRANSISTOR WITH SELF-DESTRUCTION AND PHYSICALLY UNCLONABLE FUNCTION}SEPARATED DOUBLE-GATE TRANSISTOR WITH SELF-DESTRUCTION AND PHYSICALLY UNCLONABLE FUNCTION

아래의 실시예들은 자가파괴 기능 및 물리적 복제 방지 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터에 관한 것이다.The following embodiments relate to an isolated double gate transistor having a self-destruct function and a physical copy protection function.

4차 산업혁명에 따른 인공지능(Artificial Intelligence; AI), 자율주행차, 빅데이터, 증강/가상 현실(Augmented Reality/Virtual Reality; AR/VR), 사물인터넷(Internet of Things; IoT), 스마트폰, 스마트 가전들의 관련 산업의 급격한 수요증가로 인해 반도체산업의 중요성과 시장이 점점 커지고 있다. 이 때, 정보통신기술(Information and Communications Technology; ICT)을 기반으로 한 4차 산업혁명은 모든 소자의 디지털화 및 상호연결과 더불어 방대한 데이터 처리가 요구된다.Artificial Intelligence (AI), self-driving cars, big data, Augmented Reality/Virtual Reality (AR/VR), Internet of Things (IoT), smartphones according to the 4th industrial revolution , the importance and market of the semiconductor industry are growing due to the rapid increase in demand for smart home appliances. At this time, the 4th industrial revolution based on information and communication technology (ICT) requires digitization and interconnection of all devices and massive data processing.

또한, 초연결, 초지능, 초융합을 지향하는 4차 산업혁명의 핵심 인프라인 5G 또는 6G는 타 산업과 융합되어 신규 서비스의 출현, 통신 소자의 다양화, 소자 간의 연결 급증 등 통신 환경의 변화를 초래하고 있다. 특히, 인간 중심의 네트워크로 구성된 기존 이동통신과 달리 사물의 연결을 기반으로 막대한 수의 단말기 사용이 필수적인 IoT 산업은 5G 또는 6G의 초연결성을 활용하여 획기적인 발전이 예상되고 있다.In addition, 5G or 6G, the core infrastructure of the 4th industrial revolution that aims for hyper-connectivity, hyper-intelligence, and hyper-convergence, is converging with other industries to change the communication environment, such as the emergence of new services, diversification of communication devices, and rapid increase in connections between devices. is causing In particular, the IoT industry, which requires the use of a huge number of terminals based on the connection of things, unlike the existing mobile communication consisting of a human-centered network, is expected to develop epoch-making by utilizing the hyper-connectivity of 5G or 6G.

이러한 초연결, 초지능, 초융합을 지향하는 5G 또는 6G 기반의 4차 산업혁명은 IoT 산업의 발전을 이끌어 왔으나, IoT 서비스가 스마트 홈, 스마트 의료, 스마트 카와 같이 일상생활로 점점 확산이 되면서 해킹과 같은 공격이 사이버 세계에 머물지 않고 현실 세계에서 인간의 생명과 재산을 위협할 수 있다는 문제에 직면하게 되었다. 더불어, IoT 소자의 기능과 종류가 다양화됨에 따라 보안 강화의 중요성이 증대되고 있다.The 4th industrial revolution based on 5G or 6G, which aims for hyper-connectivity, super intelligence, and super convergence, has led the development of the IoT industry. We are faced with the problem that such attacks do not stay in the cyber world, but can threaten human life and property in the real world. In addition, as the functions and types of IoT devices diversify, the importance of security reinforcement is increasing.

한편, 보안 기능이 내재된 집적회로(Integrated Circuit; IC) 칩의 대표적인 하드웨어는 물리적 복제 방지 기능(Physically Unclonable Function; PUF), 난수 발생기(Random Number Generator; RNG) 또는 암호화 모듈(Cryptographic module)의 구조를 가질 수 있다. 이 중, PUF는 동일한 제조 공정에서 생산되는 반도체의 고유한 미세구조 차이를 이용해 물리적으로 복제가 불가능한 보안키를 생성하는 기술이다. 이는 일종의 지문과 같은 고유 정보를 담고 있으며, 고유한 보안키 값은 외부에서 탐지되지 않는 특성을 구비해야 한다. 이러한 PUF는 소프트웨어(SW) 기반 보안 솔루션이 가지는 근원적 한계를 극복함과 동시에 IoT 기기들에 저비용으로 손쉽게 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있어 크게 주목 받고 있다.On the other hand, representative hardware of an integrated circuit (IC) chip with a security function is a Physically Unclonable Function (PUF), a random number generator (RNG), or a structure of a cryptographic module (Cryptographic module). can have Among them, PUF is a technology that uses the unique microstructure difference of semiconductors produced in the same manufacturing process to generate a security key that cannot be physically copied. It contains unique information such as a kind of fingerprint, and the unique security key value must have a characteristic that cannot be detected from the outside. These PUFs are receiving great attention because they have the advantage of being able to easily apply to IoT devices at low cost while overcoming the fundamental limitations of software (SW)-based security solutions.

이상적인 PUF를 구현하기 위해서는 크게 두 가지 특성을 지녀야 한다. 첫 번째로, 입력(Challenge)에 대한 출력(Response) 값을 쉽게 평가할 수 있어야 하되, 예측하기는 힘들어야 한다. 이는 만들어진 PUF 소자(이하, PUF 소자는 물리적 복제 방지 기능을 갖는 소자를 의미함)의 읽기 동작을 용이하게 해줌과 동시에 외부의 예측 등으로부터 안전한 보안성을 확보해야 함을 의미한다. 두 번째로, 제작하기는 쉬워야 하지만 이를 복제하기는 어려워야 한다. 제작 용이성은 집적회로에 집적될 수 있는 PUF 소자들의 생산성을 증대시키며, 비용을 절감하게 하는 매우 중요한 특성이다. 다만, 제작 용이성을 확보하는 도중에 이를 복제하기 쉬워진다면 PUF의 보안성이 훼손될 수 있기 때문에 복제 불가능성은 여전히 지켜져야 하는 부분이다.In order to realize an ideal PUF, it must have two main characteristics. First, it should be easy to evaluate the value of the output (response) to the challenge, but it should be difficult to predict. This means that the read operation of the made PUF device (hereinafter, PUF device means a device having a physical copy protection function) should be facilitated and secure security from external predictions, etc. should be secured. Second, it should be easy to craft but difficult to replicate. Ease of fabrication is a very important characteristic that increases the productivity of PUF devices that can be integrated into an integrated circuit and reduces costs. However, if it becomes easy to copy while securing ease of manufacture, the security of PUF may be compromised, so the impossibility of copying is still a part to be maintained.

설명된 두 가지 특성뿐만 아니라, 제작된 PUF 소자는 균일성(Uniformity), 유일성(Uniqueness: inter-chip Hamming Distance; HDinter) 및 신뢰성(Reliability: intra-chip Hamming Distance; HDintra)이라는 세 가지 특성을 구비해야 한다. 먼저, 균일성은 PUF 배열(key) 내에 '0'과 '1' 비트를 가지는 셀(cell)의 비율이 균일한지 평가하는 특성으로 이 비율이 50 %에 가까울수록 외부 환경에 관계없이 균일한 출력을 가지는 PUF 소자의 제작이 가능하다. 두 번째로, 유일성은 두 PUF 배열(key) 사이에 독립적으로 인과 관계가 없는 비트 값을 가지는지 평가하는 지표로 칩 간 해밍거리(inter-chip Hamming Distance; HDinter)로 표현 가능하다. 칩 간 해밍 거리는 동일한 입력이 두 PUF 소자들에 적용될 때 다른 PUF 배열(key) 간의 임의성을 측정하는 것으로 이상적인 PUF 소자의 경우 50%에 가까운 값이 확보되어야 한다. 마지막으로, 신뢰성은 PUF 배열이 가지는 고유한 비트가 시간 혹은 외부 환경 변화에 따라 일정하게 유지하는지를 나타내는 값으로 칩 내 해밍거리(intra-chip Hamming Distance; HDintra)로 나타낸다. 칩 내 해밍거리는 외부 환경 및 시간에 따라 변화가 없을 수록 0%에 가까워져 이상적인 경우 0 %의 값을 가진다.In addition to the two characteristics described, the manufactured PUF device has three characteristics: uniformity, uniqueness (inter-chip Hamming Distance; HDinter), and reliability (intra-chip Hamming Distance; HDintra). Should be. First, uniformity is a characteristic that evaluates whether the ratio of cells having '0' and '1' bits in the PUF array (key) is uniform. It is possible to fabricate a PUF device. Second, uniqueness is an index that evaluates whether a bit value has no causal relationship independently between two PUF arrays (keys), and can be expressed as an inter-chip Hamming Distance (HDinter). The inter-chip Hamming distance is a measure of randomness between different PUF keys when the same input is applied to two PUF devices, and in the case of an ideal PUF device, a value close to 50% should be secured. Finally, reliability is a value indicating whether unique bits of the PUF array are kept constant according to time or external environment change, and is expressed as an intra-chip Hamming Distance (HDintra). The hamming distance within the chip approaches 0% as there is no change according to the external environment and time, and has a value of 0% in an ideal case.

한편, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effective Transistor; MOSFET)는 1960년 미국 벨 연구소에서 처음 개발된 이래로 모든 실리콘 집적 회로의 기본요소로 자리 매김 하였다. 이러한 발전과정에서 대량 생산을 위해 소자 소형화가 지속되었고, 지속되는 소형화에 따른 단채널효과(short-channel effects; SCEs) 등의 문제점이 발생하였다. 이를 해결하기 위해 게이트가 채널의 두 면을 감싸는 더블 게이트(Double-gate) 구조, 게이트가 채널의 삼면을 감싸는 트리 게이트(Tri-gate) 구조 등과 같은 멀티 게이트(Multiple-gate) 형태로 진화되어 왔다.Meanwhile, Metal Oxide Semiconductor Field Effective Transistor (MOSFET) has been established as a basic element of all silicon integrated circuits since it was first developed at Bell Labs in the United States in 1960. In this development process, device miniaturization continued for mass production, and problems such as short-channel effects (SCEs) occurred due to the continued miniaturization. In order to solve this problem, it has evolved into a multiple-gate structure such as a double-gate structure in which the gate covers two sides of the channel and a tri-gate structure in which the gate covers three sides of the channel. .

하지만, 지속적인 소자 소형화에 따라 공정 산포(Process variation)가 점차 커지게 되었고, 이는 제작되는 소자간 전기적 특성 불균일성 내지는 불일치를 야기해 왔다. MOSFET 제작 과정에서 공정 산포를 유발하는 대표적인 원인으로는 불순물 분포변동(Random Dopant Fluctuation; RDF), 게이트 절연막 두께 산포, 3차원 구조의 경우 선 가장자리 거칠기(Line Edge Roughness; LER), 채널의 물리적 두께 또는 폭 그리고 다결정 물질의 경우 그레인 크기 및 격자 방향 산포 효과 등이 있다. 위에서 언급했듯이 무작위적으로 유발되는 산포들이 MOSFET 제작 과정에서 자연스럽게 발생하며 양산적 측면에서는 수율 저하 등의 문제를 일으키지만, PUF 관점에서는 물리적 복제 가능성을 크게 줄여 유리한 측면이 있다. However, as the device continues to be miniaturized, the process variation gradually increases, which has caused non-uniformity or inconsistency in electrical characteristics between manufactured devices. Typical causes that cause process dispersion in the MOSFET manufacturing process are random dopant fluctuation (RDF), gate insulating film thickness distribution, line edge roughness (LER) in the case of a three-dimensional structure, physical thickness of the channel, or Width and, in the case of polycrystalline materials, the effect of grain size and lattice direction dispersion. As mentioned above, randomly induced dispersion occurs naturally during the MOSFET manufacturing process and causes problems such as yield reduction in terms of mass production, but it has an advantageous aspect by greatly reducing the possibility of physical replication from the perspective of PUF.

MOSFET 기반 PUF 소자의 경우 2-단자 기반 RRAM(Resistive Random Access Memory), PCRAM(Phase-Change Random Access Memory) 등을 활용한 PUF 소자와 달리 기존 집적회로와의 호환성이 있어 제작이 용이하고, 임계 전압(Threshold voltage, VT), 동작 전류(On current, Ion), 누설 전류(Off current, Ioff) 등 다양한 전기적 요소들을 통해 쉽게 평가 가능하다는 장점을 가지고 있다.In the case of MOSFET-based PUF devices, unlike PUF devices using 2-terminal-based RRAM (Resistive Random Access Memory) and PCRAM (Phase-Change Random Access Memory), etc., they are compatible with existing integrated circuits, so they are easy to manufacture, and the threshold voltage It has the advantage that it can be easily evaluated through various electrical factors such as (Threshold voltage, VT), operating current (On current, Ion), and leakage current (Off current, Ioff).

이에, 4차 산업혁명에서 증대되고 있는 보안 강화의 중요성을 충족시키고자, 멀티 레벨 셀 특성을 확보하여 PUF를 구현함으로써 집적도 면에서의 단점을 보완한 MOSFET 소자에 대한 기술이 제안될 필요가 있다.Accordingly, in order to satisfy the increasing importance of security enhancement in the 4th industrial revolution, it is necessary to propose a technology for a MOSFET device that compensates for the shortcomings in terms of integration by securing multi-level cell characteristics and implementing PUF.

일 실시예들은, 서로 분리된 게이트 영역들에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성으로 물리적 복제 방지 기능을 구현하는, 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 제안하고자 한다.One embodiment intends to propose a separate dual gate transistor that implements a physical copy protection function with electrical characteristics that appear when a voltage is applied to gate regions separated from each other.

특히, 일 실시예들은 서로 분리된 게이트 영역들에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성으로 물리적 복제 방지 기능을 구현함에 있어 멀티 레벨 셀 특성을 확보하는, 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 제안하고자 한다.In particular, one embodiment intends to propose a separate dual gate transistor that secures multi-level cell characteristics in implementing a physical copy protection function with electrical characteristics that appear when a voltage is applied to gate regions separated from each other.

다만, 일 실시예들이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 상기 과제로 한정되는 것은 아니며, 설명되는 예시들의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다. However, the technical problems to be solved by the exemplary embodiments are not limited to the above problems, and may be variously expanded without departing from the technical spirit and scope of the described examples.

일 실시예에 따르면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널; 상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막을 포함하고, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 나노선 채널로의 전압 인가, 상기 게이트 절연막으로의 전압 인가 또는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가를 통해 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the separated double gate transistor comprises: a semiconductor substrate; a nanowire channel formed on the semiconductor substrate; a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel; a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and a gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel, wherein the separated double gate transistor includes applying a voltage to the nanowire channel, It is characterized in that it has a self-destructive function by applying a voltage or applying a voltage between the source region and the drain region and the semiconductor substrate.

일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 나노선 채널로의 전압 인가로 발생하는 줄 열(Joule heat)에 기반하는 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one side, the separated double gate transistor may have a self-destruct function based on Joule heat generated by voltage application to the nanowire channel.

다른 일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 게이트 절연막으로의 전압 인가로 발생하는 게이트 절연막 파괴(Gate dielectric breakdown)에 기반하는 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the separated double gate transistor may have a self-destruction function based on a gate dielectric breakdown caused by voltage application to the gate insulating layer.

또 다른 일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가로 발생하는 접합부 파괴(Junction breakdown)에 기반하는 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the separated double gate transistor has a self-destructive function based on a junction breakdown caused by voltage application between the source region and the drain region and the semiconductor substrate. can do.

또 다른 일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역에 동시에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성의 크기에 따라 구분되는 첫 번째 자리 비트와, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각에 따로 전압이 인가될 때 나타나는 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 사이에서의 전기적 특성의 차이에 따라 구분되는 두 번째 자리 비트가 조합되어 멀티 레벨 셀 특성이 확보된, 물리적 복제 방지 기능(PUF; Physically Unclonable Function)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the separated double gate transistor includes a first digit divided according to the magnitude of an electrical characteristic that appears when a voltage is simultaneously applied to the first gate region and the second gate region, and the first Multi-level cell characteristics by combining second digit bits that are distinguished according to a difference in electrical characteristics between the first gate region and the second gate region that appear when a voltage is separately applied to each of the gate region and the second gate region It may be characterized as having this secured, physically unclonable function (PUF).

또 다른 일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역에 동시에 인가되는 전압 또는 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각에 따로 인가되는 전압 중 적어도 하나의 전압이 조절됨에 따라, 2비트 이상의 멀티 레벨 셀 특성을 확보하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, in the separated double gate transistor, at least one of a voltage simultaneously applied to the first gate region and the second gate region or a voltage separately applied to each of the first gate region and the second gate region As one voltage is adjusted, it may be characterized in that multi-level cell characteristics of 2 bits or more are secured.

또 다른 일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 외부 보안 공격을 감지하는 감지 회로와 연결되어, 상기 감지 회로의 제어에 따라 상기 자가파괴 기능을 활성화 또는 비활성화 하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the separated double gate transistor may be connected to a detection circuit that detects an external security attack, and activates or deactivates the self-destruct function according to the control of the detection circuit.

또 다른 일측에 따르면, 상기 감지 회로는, 부채널 공격(Side channel attack), 전자기 복사 분석(Electromagnetic radiation analysis) 또는 물리적 복제 공격(Physical cloning attack) 중 적어도 하나를 포함하는 상기 외부 보안 공격을 감지되는 경우, 상기 자가파괴 기능을 활성화하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the sensing circuit detects the external security attack including at least one of a side channel attack, an electromagnetic radiation analysis, or a physical cloning attack. In this case, it may be characterized in that the self-destructive function is activated.

또 다른 일측에 따르면, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 매립된 산화물(Buried oxide), 매립된 n-웰(Buried n-well), 매립된 p-웰(Buried p-well), 매립된 SiC(Buried SiC) 또는 매립된 SiGe(Buried SiGe) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 매립 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the separated double gate transistor includes a buried oxide, a buried n-well, a buried p-well, and a buried SiC ( It may further include a buried insulating layer formed of at least one of Buried SiC) and buried SiGe (Buried SiGe).

또 다른 일측에 따르면, 상기 반도체 기판은, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 인장 실리콘, 인장 실리콘 게르마늄 또는 실리콘 카바이드 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the semiconductor substrate may be formed of at least one of silicon, silicon germanium, tensile silicon, tensile silicon germanium, and silicon carbide.

또 다른 일측에 따르면, 상기 반도체 기판은, 백 게이트(Back gate)로 동작 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the semiconductor substrate may be operable as a back gate.

또 다른 일측에 따르면, 상기 나노선 채널은, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 인장 실리콘, 인장 실리콘 게르마늄, 절연층 매몰 실리콘, 실리콘 카바이드 또는 3-5족 화합물 반도체 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the nanowire channel may be formed of at least one of silicon, silicon germanium, tensile silicon, tensile silicon germanium, insulating layer buried silicon, silicon carbide, or a group III-V compound semiconductor. .

또 다른 일측에 따르면, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은, 상기 나노선 채널을 형성하는 반도체 물질에 불순물 이온이 주입된 형태로 형성되거나, Al, W, Ti, Co, Ni, Er 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 실리사이드 합금으로 형성되거나, Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO, Ti, Cr 또는 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the source region and the drain region are formed in a form in which impurity ions are implanted into the semiconductor material forming the nanowire channel, or at least of Al, W, Ti, Co, Ni, Er, or Pt. It may be formed of a silicide alloy containing any one, or formed of a metal containing at least one of Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO, Ti, Cr, or Ni.

또 다른 일측에 따르면, p형 실리콘 또는 n형 실리콘으로 형성되는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은, 확산(Diffusion), 고상 확산(Solid-phase diffusion), 에피택셜 성장(Epitaxial growth), 선택적 에피택셜 성장(Epitaxial growth), 이온 주입(Ion implantation) 또는 후속 열처리 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the source region and the drain region formed of p-type silicon or n-type silicon are diffusion, solid-phase diffusion, epitaxial growth, and selective epitaxial growth. It may be characterized in that it is formed by at least one of epitaxial growth, ion implantation, and subsequent heat treatment.

또 다른 일측에 따르면, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역은, n형 폴리 실리콘, p형 폴리 실리콘, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 은(Ag), 질화티타늄(TiN) 또는 질화탄탈륨(TaN) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the first gate region and the second gate region, n-type polysilicon, p-type polysilicon, aluminum (Al), molybdenum (Mo), chromium (Cr), palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), silver (Ag), characterized in that formed of at least one of titanium nitride (TiN) or tantalum nitride (TaN) can

또 다른 일측에 따르면, 상기 게이트 절연막은, 산화막(Silicon oxide), 질화막(Silicon nitride), 산화질화막(Silicon oxynitride), 산화 알루미늄(Aluminum oxide), 산화 하프늄(Hafnium oxide), 산화질화 하프늄(Hafnium Oxynitride), 산화 아연(Zinc oxide), 산화 지르코늄(Zirconium oxide), 고분자 절연막(Polymer dielectric) 또는 산화하프늄지르코늄(HZO) 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 공기로 차 있는 상태(Air ambient)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another side, the gate insulating film is an oxide film (Silicon oxide), a nitride film (Silicon nitride), an oxynitride film (Silicon oxynitride), aluminum oxide (Aluminum oxide), hafnium oxide (Hafnium oxide), hafnium oxynitride (Hafnium Oxynitride) ), zinc oxide, zirconium oxide, polymer dielectric, or hafnium zirconium oxide (HZO), or formed in a state filled with air (Air ambient) can be done with

일 실시예에 따르면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널; 상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막을 포함하고, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역에 동시에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성의 크기에 따라 구분되는 첫 번째 자리 비트와, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각에 따로 전압이 인가될 때 나타나는 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 사이에서의 전기적 특성의 차이에 따라 구분되는 두 번째 자리 비트가 조합되어 멀티 레벨 셀 특성이 확보된, 물리적 복제 방지 기능(PUF; Physically Unclonable Function)을 갖는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the separated double gate transistor comprises: a semiconductor substrate; a nanowire channel formed on the semiconductor substrate; a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel; a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and a gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel, wherein a voltage is applied to the first gate region and the second gate region at the same time. The difference in electrical characteristics between the first digit divided according to the size and the first gate region and the second gate region when a voltage is separately applied to each of the first gate region and the second gate region It is characterized in that it has a physically unclonable function (PUF), in which multi-level cell characteristics are secured by combining the second digit bits distinguished according to each other.

일 실시예에 따르면, 자가파괴 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터 기반의 시스템은, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터; 및 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터와 연결된 채 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터에 대한 외부 보안 공격을 감지하고, 상기 감지 결과에 따라 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 제어하는 감지 회로를 포함하고, 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널; 상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역; 상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막을 포함하며, 상기 나노선 채널로의 전압 인가, 상기 게이트 절연막으로의 전압 인가 또는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가를 통해 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 감지 회로는, 상기 감지 결과에 따라 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 상기 자가파괴 기능을 활성화 또는 비활성화 하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, a system based on an isolated double gate transistor having a self-destruct function includes: the separated double gate transistor; and a sensing circuit configured to detect an external security attack on the isolated double gate transistor while being connected to the isolated double gate transistor, and to control the isolated double gate transistor according to the detection result, The transistor includes a semiconductor substrate; a nanowire channel formed on the semiconductor substrate; a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel; a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and a gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel, wherein a voltage is applied to the nanowire channel, a voltage is applied to the gate insulating layer, or the source region and the It is characterized in that it has a self-destruction function by applying a voltage between the drain region and the semiconductor substrate, wherein the sensing circuit activates or deactivates the self-destruction function of the separated double gate transistor according to the detection result characterized.

일 실시예들은, 서로 분리된 게이트 영역들에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성으로 물리적 복제 방지 기능을 구현하는, 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 제안할 수 있다.One embodiment may propose a separate dual gate transistor that implements a physical copy protection function with electrical characteristics that appear when a voltage is applied to gate regions separated from each other.

특히, 일 실시예들은 서로 분리된 게이트 영역들에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성으로 물리적 복제 방지 기능을 구현함에 있어 멀티 레벨 셀 특성을 확보하는, 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 제안할 수 있다.In particular, embodiments may propose a separate dual gate transistor that secures multi-level cell characteristics in implementing a physical copy protection function with electrical characteristics that appear when a voltage is applied to gate regions separated from each other.

일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터는 이미 기술의 성숙도가 확보된 CMOS 기술을 기반으로 구현될 수 있는 바, 집적화 및 신뢰성 측면에서 큰 장점을 갖고 있는 CMOS의 미세화 공정을 통해 칩 집적도를 개선하고 하드웨어 기반 보안성도 향상시킬 수 있다.The separated double gate transistor according to an embodiment can be implemented based on CMOS technology, which has already secured technological maturity. Hardware-based security can also be improved.

일 실시예들은 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 설명되는 예시들의 기술적 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.The exemplary embodiments are not limited to the above effects, and may be variously expanded without departing from the spirit and scope of the described examples.

도 1a는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 평면도이다.
도 1c는 도 1a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1d는 도 1a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 측면 단면도이다.
도 2a는 다른 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 측면 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 멀티 레벨 셀 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 멀티 레벨 셀 특성에 따라 읽기 동작을 통해 2비트가 구분되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 배열로부터 2비트 비트맵으로의 전환을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 5b는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 물리적 복제 방지 기능의 보안 특성의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 자가파괴 기능이 활성화되는 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7은 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 자가파괴 기능이 활성화됨에 따른 결과를 설명하기 위한 도면이다.
1A is a perspective view illustrating an isolated double gate transistor according to an exemplary embodiment.
FIG. 1B is a plan view illustrating the isolated double gate transistor shown in FIG. 1A.
1C is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the separated double gate transistor shown in FIG. 1A.
1D is a cross-sectional side view of the isolated double gate transistor shown in FIG. 1A;
2A is a perspective view illustrating an isolated double gate transistor according to another exemplary embodiment.
FIG. 2B is a side cross-sectional view illustrating the isolated double gate transistor shown in FIG. 2A.
3A is a diagram for describing multi-level cell characteristics of an isolated double gate transistor according to an exemplary embodiment.
FIG. 3B is a diagram for explaining that 2 bits are divided through a read operation according to multi-level cell characteristics of an isolated double gate transistor according to an embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining conversion from an arrangement of a separate double gate transistor to a 2-bit bitmap according to an exemplary embodiment.
5A to 5B are diagrams for explaining a measurement result of a security characteristic of a physical copy protection function of an isolated double gate transistor according to an exemplary embodiment.
6 is a flowchart illustrating a process in which a self-destruction function of an isolated double gate transistor is activated according to an exemplary embodiment.
7 is a view for explaining a result of activating a self-destruction function of an isolated double gate transistor according to an exemplary embodiment.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the examples. Also, like reference numerals in each figure denote like members.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(Terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms (Terminology) used in this specification are terms used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1a는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 평면도이며, 도 1c는 도 1a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 1d는 도 1a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 측면 단면도이다.1A is a perspective view illustrating an isolated double gate transistor according to an embodiment, FIG. 1B is a plan view illustrating the isolated double gate transistor illustrated in FIG. 1A, and FIG. 1C is the isolated double gate transistor shown in FIG. 1A It is a scanning electron microscope (SEM) photograph taken, and FIG. 1D is a side cross-sectional view showing the separated double gate transistor shown in FIG. 1A.

도 1a 내지 1d를 참조하면, 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는 반도체 기판(110), 나노선(Nanowire) 채널(120), 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140), 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)과, 게이트 절연막(170)을 포함할 수 있다.1A to 1D , an isolated double gate transistor 100 according to an embodiment includes a semiconductor substrate 110 , a nanowire channel 120 , a source region 130 and a drain region 140 , It may include a first gate region 150 and a second gate region 160 , and a gate insulating layer 170 .

반도체 기판(110)은, 단결정 반도체 기판으로서 실리콘, 실리콘 게르마늄(SiGe), 인장 실리콘(Strained Si), 인장 실리콘 게르마늄(Strained SiGe) 또는 실리콘 카바이드(SiC) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The semiconductor substrate 110 is a single crystal semiconductor substrate and may be formed of at least one of silicon, silicon germanium (SiGe), tensile silicon (Strained Si), tensile silicon germanium (Strained SiGe), or silicon carbide (SiC).

이러한 반도체 기판(110)은 전압 바이어스를 가하는 백 게이트(Back gate)로 동작 가능할 수 있다.The semiconductor substrate 110 may operate as a back gate to which a voltage bias is applied.

나노선 채널(120)은, 반도체 기판(110) 상에 단결정 실리콘(Single crystalline silicon), 다결정 실리콘(Poly-crystalline silicon), 실리콘 게르마늄, 인장 실리콘, 인장 실리콘 게르마늄, 절연층 매몰 실리콘(Silicon-On-Insulator, SOI), 실리콘 카바이드(SiC) 또는 에너지 밴드갭이 서로 다른 3-5족 화합물 반도체 조합 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 나노선 채널(120)은 설명된 예시의 물질들로 형성되는 것으로 제한되거나 한정되지 않고, 불순물 분포변동 효과(Random Dopant Fluctuation; RDF)를 유발하거나, 그레인 크기 및 격자 방향에 의한 산포 효과(다결정 물질의 경우)를 유발할 수 있는 물질로 형성될 수 있다.The nanowire channel 120 is formed on the semiconductor substrate 110 on single crystalline silicon, poly-crystalline silicon, silicon germanium, tensile silicon, tensile silicon germanium, and insulating layer buried silicon (Silicon-On). -Insulator, SOI), silicon carbide (SiC), or any combination of group III-V compound semiconductors having different energy band gaps may be formed. The nanowire channel 120 is not limited or limited to being formed of the materials of the described examples, and may induce a random dopant fluctuation (RDF) effect, or a dispersion effect due to grain size and lattice direction (polycrystalline material). In the case of ), it can be formed of a material that can cause

소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은, 나노선 채널(120)의 양단에 형성될 수 있다. 이 때, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 나노선 채널(120)을 형성하는 반도체 물질에 불순물 이온이 주입된 형태로 형성되거나, Al, W, Ti, Co, Ni, Er 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 실리사이드 합금으로 형성되거나, Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO, Ti, Cr 또는 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속으로 형성될 수 있다.The source region 130 and the drain region 140 may be formed at both ends of the nanowire channel 120 . In this case, the source region 130 and the drain region 140 are formed in a form in which impurity ions are implanted into the semiconductor material forming the nanowire channel 120 , or Al, W, Ti, Co, Ni, Er, or Pt. It may be formed of a silicide alloy containing at least one of, or formed of a metal containing at least one of Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO, Ti, Cr, or Ni.

예를 들어, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 p형 실리콘 또는 n형 실리콘으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 나노선 채널(120)의 이온 타입과 반대되는 타입을 갖게 될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 나노선 채널(120)이 p형인 경우 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)이 n형일 수 있으며, 나노선 채널(120)이 n형인 경우 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 p형일 수 있다.For example, the source region 130 and the drain region 140 may be formed of p-type silicon or n-type silicon. In this case, the source region 130 and the drain region 140 are formed of the nanowire channel 120 . It can have a type opposite to the ion type. As a more specific example, when the nanowire channel 120 is p-type, the source region 130 and the drain region 140 may be n-type, and when the nanowire channel 120 is n-type, the source region 130 and the drain region. Region 140 may be p-type.

또한, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)이 p형 실리콘 또는 n형 실리콘으로 형성되는 경우, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 확산(Diffusion), 고상 확산(Solid-phase diffusion), 에피택셜 성장(Epitaxial growth), 선택적 에피택셜 성장(Epitaxial growth), 이온 주입(Ion implantation) 또는 후속 열처리 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 형성될 수 있다.In addition, when the source region 130 and the drain region 140 are formed of p-type silicon or n-type silicon, the source region 130 and the drain region 140 perform diffusion and solid-phase diffusion. ), epitaxial growth, selective epitaxial growth, ion implantation, or subsequent heat treatment.

이와 같은 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 그 사이에 전압이 인가되는 경우, 줄 열(Joule heat)이 발생하여 자가파괴 기능이 구현될 수 있다. 이하, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140) 사이에 전압이 인가된다는 것은, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)이 양단에 형성된 나노선 채널(120)로 전압이 인가되는 것을 의미한다.When a voltage is applied between the source region 130 and the drain region 140 , Joule heat is generated to implement a self-destruction function. Hereinafter, the application of a voltage between the source region 130 and the drain region 140 means that the voltage is applied to the nanowire channel 120 formed at both ends of the source region 130 and the drain region 140 . .

또한, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)과 반도체 기판(110) 사이에 전압이 인가되는 경우, 접합부 파괴(Junction breakdown)가 발생하여 자가파괴 기능이 구현될 수 있다.In addition, when a voltage is applied between the source region 130 and the drain region 140 and the semiconductor substrate 110 , a junction breakdown may occur and a self-destruction function may be implemented.

제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)은, 나노선 채널(120)의 양측에 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)과 접촉하지 않도록 형성될 수 있다. 이에, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)은 서로 분리된 구조를 보이는 바, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)을 포함하는 본 소자는 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)로 명명될 수 있다.The first gate region 150 and the second gate region 160 may be formed on both sides of the nanowire channel 120 so as not to contact the source region 130 and the drain region 140 . Accordingly, the first gate region 150 and the second gate region 160 have a structure separated from each other, and the present device including the first gate region 150 and the second gate region 160 has a double separated structure. It may be referred to as a gate transistor 100 .

분리된 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)은 n형 폴리 실리콘, p형 폴리 실리콘, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 은(Ag), 질화티타늄(TiN) 또는 질화탄탈륨(TaN) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The separated first and second gate regions 150 and 160 are n-type polysilicon, p-type polysilicon, aluminum (Al), molybdenum (Mo), chromium (Cr), palladium (Pd), platinum ( Pt), nickel (Ni), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), silver (Ag), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN) may be formed of at least one.

게이트 절연막(170)은, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160) 각각과 나노선 채널(120) 사이에 형성되어, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160) 각각과 나노선 채널(120) 사이를 절연할 수 있다. 이를 위해, 게이트 절연막(170)은 산화막(Silicon oxide), 질화막(Silicon nitride), 산화질화막(Silicon oxynitride), 산화 알루미늄(Aluminum oxide), 산화 하프늄(Hafnium oxide), 산화질화 하프늄(Hafnium Oxynitride), 산화 아연(Zinc oxide), 산화 지르코늄(Zirconium oxide), 고분자 절연막(Polymer dielectric) 또는 산화하프늄지르코늄(HZO) 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 공기로 차 있는 상태(Air ambient)로 형성될 수 있다.The gate insulating layer 170 is formed between each of the first gate region 150 and the second gate region 160 and the nanowire channel 120 , and the first gate region 150 and the second gate region 160 . Each of the nanowire channels 120 may be insulated from each other. To this end, the gate insulating film 170 is an oxide film (Silicon oxide), a nitride film (Silicon nitride), an oxynitride film (Silicon oxynitride), aluminum oxide (Aluminum oxide), hafnium oxide (Hafnium oxide), hafnium oxynitride (Hafnium Oxynitride), It may be formed of at least one of zinc oxide, zirconium oxide, a polymer dielectric, or hafnium zirconium oxide (HZO), or may be formed in a state filled with air (air ambient).

이와 같은 게이트 절연막(170)은 전압이 인가되는 경우, 게이트 절연막 파괴(Gate dielectric breakdown)이 발생하여 자가파괴 기능이 구현될 수 있다. 이하, 게이트 절연막(170)으로의 전압이 인가된다는 것은, 게이트 절연막(170)을 사이에 두는 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160) 사이에 전압이 인가되는 것을 의미한다.When a voltage is applied to the gate insulating layer 170 as described above, a gate dielectric breakdown may occur, so that a self-destructive function may be implemented. Hereinafter, application of a voltage to the gate insulating layer 170 means that a voltage is applied between the first gate region 150 and the second gate region 160 having the gate insulating layer 170 interposed therebetween.

소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)은 그 사이에 전압이 인가되는 경우, 줄 열(Joule heat)이 발생하여 자가파괴 기능이 구현될 수 있다. 이하, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140) 사이에 전압이 인가된다는 것은, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)이 양단에 형성된 나노선 채널(120)로 전압이 인가되는 것을 의미한다.When a voltage is applied between the source region 130 and the drain region 140 , Joule heat is generated to implement a self-destruction function. Hereinafter, the application of a voltage between the source region 130 and the drain region 140 means that the voltage is applied to the nanowire channel 120 formed at both ends of the source region 130 and the drain region 140 . .

이상 설명된 구조의 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 나노선 채널(120)로의 전압 인가, 게이트 절연막(170)으로의 전압 인가 또는 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)과 반도체 기판(110) 사이에서의 전압 인가를 통해 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The separated double gate transistor 100 having the structure described above includes applying a voltage to the nanowire channel 120, applying a voltage to the gate insulating layer 170, or applying a source region 130 and a drain region 140 and a semiconductor substrate ( 110) may be characterized as having a self-destructive function through the application of a voltage between them.

예를 들어, 설명된 바와 같이 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 나노선 채널(120)로의 전압 인가로 발생하는 줄 열(Joule heat)에 기반하는 자가파괴 기능을 구현할 수 있다.For example, the dual gate transistor 100 separated as described above may implement a self-destruction function based on Joule heat generated by voltage application to the nanowire channel 120 .

다른 예를 들면, 설명된 바와 같이 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 게이트 절연막(170)으로의 전압 인가로 발생하는 게이트 절연막 파괴에 기반하는 자가파괴 기능을 구현할 수 있다.As another example, the double gate transistor 100 separated as described above may implement a self-destruction function based on the destruction of the gate insulating film caused by voltage application to the gate insulating film 170 .

또 다른 예를 들면, 설명된 바와 같이 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140)과 반도체 기판(110) 사이에서의 전압 인가로 발생하는 접합부 파괴에 기반하는 자가파괴 기능을 구현할 수 있다.As another example, the dual gate transistor 100 isolated as described is based on junction breakdown caused by voltage application between the source region 130 and drain region 140 and the semiconductor substrate 110 . Self-destruction function can be implemented.

이와 같은 자가파괴 기능은, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)와 연결된 감지 회로(미도시)의 제어에 따라 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 일례로, 감지 회로는 부채널 공격(Side channel attack), 전자기 복사 분석(Electromagnetic radiation analysis) 또는 물리적 복제 공격(Physical cloning attack) 중 적어도 하나를 포함하는 외부 보안 공격을 감지함으로써, 설명된 외부 보안 공격이 감지되는 경우 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)의 자가파괴 기능을 활성화할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6 내지 7을 참조하여 기재하기로 한다.Such a self-destruction function may be activated or deactivated according to the control of a sensing circuit (not shown) connected to the separated double gate transistor 100 . In one example, the sensing circuit detects an external security attack comprising at least one of a side channel attack, electromagnetic radiation analysis, or a physical cloning attack, thereby enabling the described external security attack. When this is sensed, the self-destruction function of the isolated double gate transistor 100 may be activated. A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 6 to 7 .

이에, 설명된 구조의 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100) 및 감지 회로로 하나의 시스템(자가파괴 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터 기반의 시스템)이 구현될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 설명된 구성요소들뿐만 아니라, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)에 대한 읽기 동작 및 자가파괴 동작을 수행하기 위한 추가적인 구성요소들(예컨대, 저항, 축전기, 다른 트랜지스터 및 인버터)을 더 포함할 수 있다.Accordingly, one system (a system based on an isolated double gate transistor having a self-destruct function) can be implemented with the isolated double gate transistor 100 and the sensing circuit of the described structure. In addition, the system includes not only the components described, but also additional components (eg, resistors, capacitors, other transistors, and inverters) for performing read and self-destruct operations on the isolated double gate transistor 100 . may include more.

특히, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는 서로 분리된 게이트 영역들(제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성으로 물리적 복제 방지 기능을 구현할 수 있다. 보다 상세하게, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는 제조 공정 중 발생하는 다양한 산포(예컨대, 불순물 분포변동(random dopant fluctuation; RDF), 게이트 절연막 두께 산포, 선 가장자리 거칠기(Line edge roughness; LER), 다결정 물질의 경우 그레인 크기 및 격자 방향 산포 등)에 의한 효과에 다른 전기적 특성으로 물리적 복제 방지 기능을 구현할 수 있다.In particular, the separated double gate transistor 100 may implement a physical copy protection function with electrical characteristics that appear when a voltage is applied to the gate regions (the first gate region 150 and the second gate region 160 ) that are separated from each other. In more detail, in the separated double gate transistor 100 , various dispersions (eg, random dopant fluctuations (RDF)), gate insulating film thickness dispersion, and Line edge roughness (LER) occurring during the manufacturing process. ), and in the case of polycrystalline materials, it is possible to implement a physical copy prevention function with different electrical properties to the effect of grain size and lattice direction dispersion, etc.).

따라서, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)에 동시에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성의 크기에 따라 구분되는 첫 번째 자리 비트와, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160) 각각에 따로 전압이 인가될 때 나타나는 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160) 사이에서의 전기적 특성의 차이에 따라 구분되는 두 번째 자리 비트가 조합되어 멀티 레벨 셀 특성이 확보된, 물리적 복제 방지 기능을 구현할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래의 도 3a 내지 3b, 4, 5a 내지 5b를 참조하여 기재하기로 한다.Accordingly, the separated double gate transistor 100 has a first digit and a second digit divided according to the magnitude of electrical characteristics appearing when a voltage is simultaneously applied to the first gate region 150 and the second gate region 160 , Two types are distinguished according to a difference in electrical characteristics between the first gate region 150 and the second gate region 160 that appear when a voltage is separately applied to each of the first gate region 150 and the second gate region 160 . By combining the digit bit, it is possible to implement a physical copy protection function that secures multi-level cell characteristics. A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 3A to 3B, 4, and 5A to 5B below.

또한, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160)에 동시에 인가되는 전압 또는 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160) 각각에 따로 인가되는 전압 중 적어도 하나의 전압이 조절됨에 따라, 2비트 이상의 다중 비트를 구현하여 멀티 레벨 셀 특성을 확보할 수도 있다.In addition, the separated double gate transistor 100 is applied to a voltage simultaneously applied to the first gate region 150 and the second gate region 160 or to each of the first gate region 150 and the second gate region 160 . As at least one of the separately applied voltages is adjusted, multi-bits of 2 bits or more may be implemented to secure multi-level cell characteristics.

이상, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)가 벌크 채널 구조로 제조된 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 부유 채널 구조로 제조될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래의 도 2a 내지 2b를 참조하여 기재하기로 한다.In the above, it has been described that the separated double gate transistor 100 is manufactured in a bulk channel structure, but the present invention is not limited thereto and may be manufactured in a floating channel structure. A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 2A to 2B below.

도 2a는 다른 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 나타낸 측면 단면도이다.2A is a perspective view illustrating an isolated double gate transistor according to another exemplary embodiment, and FIG. 2B is a side cross-sectional view illustrating the isolated double gate transistor illustrated in FIG. 2A .

도 2a 내지 2b를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는, 도 1a 내지 1d를 참조하여 설명된 분리된 이중 게이트 트랜지스터와 동일한 구성요소들을 포함함으로써 동일한 기능을 가지나, 벌크 채널 구조가 아닌 부유 채널 구조를 갖는다는 점에서 차이가 있다.2A to 2B , an isolated double gate transistor 100 according to another embodiment has the same function as the separated double gate transistor described with reference to FIGS. 1A to 1D by including the same components, It is different in that it has a floating channel structure rather than a bulk channel structure.

보다 상세하게, 분리된 이중 게이트 트랜지스터(100)는 반도체 기판(110)의 상부에 형성되는 매립 절연막(180)에 의해 나노선 채널(120)이 부유하는 부유 채널 구조를 가질 수 있다.In more detail, the separated double gate transistor 100 may have a floating channel structure in which the nanowire channel 120 is floated by the buried insulating layer 180 formed on the semiconductor substrate 110 .

여기서, 매립 절연막(180)은 반도체 기판(100)의 상부와 나노선 채널(120), 소스 영역(130) 및 드레인 영역(140), 제1 게이트 영역(150) 및 제2 게이트 영역(160), 게이트 절연막(170)의 하부 사이에서, 매립된 산화물(Buried oxide), 매립된 n-웰(Buried n-well), 매립된 p-웰(Buried p-well), 매립된 SiC(Buried SiC) 또는 매립된 SiGe(Buried SiGe) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.Here, the buried insulating layer 180 is formed over the semiconductor substrate 100 , the nanowire channel 120 , the source region 130 and the drain region 140 , the first gate region 150 , and the second gate region 160 . , between the lower portion of the gate insulating layer 170 , a buried oxide, a buried n-well, a buried p-well, and a buried SiC (Buried SiC) Or it may be formed of at least one of buried SiGe (Buried SiGe).

도 3a는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 멀티 레벨 셀 특성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 멀티 레벨 셀 특성에 따라 읽기 동작을 통해 2비트가 구분되는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3A is a diagram for explaining multi-level cell characteristics of an isolated double-gate transistor according to an embodiment, and FIG. 3B is a view for explaining the multi-level cell characteristics of the separated double-gate transistor according to an embodiment through a read operation. It is a diagram for explaining that bits are divided.

도 3a를 참조하면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터에서 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역에 동시에 전압이 인가될 때 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 배열(Key)은 그 내부에서 셀(Cell) 별 전기적 특성 산포로 인해 불균일 성을 갖게 되어 첫 번째 자리 비트를 구분하고(310)(예컨대, '0x'와 '1x'로 구분), 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역 각각에 따로 전압이 인가될 때 셀 내에서 제1 게이트 영역과 제2 게이트 영역 각각에서의 전기적 특성 차이를 통해 두 번째 자리 비트를 구분할 수 있다(320)(예컨대, '00', '01', '10', '11'로 구분). 이에, 첫 번째 자리 비트와 두 번째 자리 비트가 조합되어 '00', '01', '10', '11'의 멀티 레벨 셀 특성이 확보될 수 있다. 즉, 이진 비트맵(330)으로 구성된 셀이 2배로 확장된 키 크기(Key size)를 갖는 이중 이진 비트맵(340)으로 확장될 수 있다.Referring to FIG. 3A , when a voltage is simultaneously applied to the first gate region and the second gate region in the separated double gate transistor, the arrangement (Key) of the separated double gate transistor shows the distribution of electrical characteristics for each cell therein This causes non-uniformity to separate the first digit bit (310) (eg, '0x' and '1x'), and when a voltage is applied separately to each of the first gate region and the second gate region, in the cell In , the second digit bit may be distinguished through a difference in electrical characteristics in each of the first gate region and the second gate region ( 320 ) (eg, '00', '01', '10', and '11'). . Accordingly, the multi-level cell characteristics of '00', '01', '10', and '11' may be secured by combining the first digit bit and the second digit bit. That is, a cell configured with the binary bitmap 330 may be expanded into a double binary bitmap 340 having a doubled key size.

설명된 바와 같이 멀티 레벨 셀 특성이 확보됨에 따라, 도 3b와 같이 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역에 동시에 전압이 인가될 때 나타나는 전류 밀도에 의거하여 셀 별로 문턱전압이 차이가 나게 되고 이를 기준으로 첫 번째 자리 비트가 구분되며, 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역 각각에 따로 전압이 인가될 때 전류 밀도가 다름이 확인되어 두 번째 자리 비트가 구분될 수 있다.As the multi-level cell characteristics are secured as described above, the threshold voltage is different for each cell based on the current density that appears when a voltage is simultaneously applied to the first gate region and the second gate region as shown in FIG. 3B. The first digit is distinguished by , and it is confirmed that current densities are different when a voltage is separately applied to each of the first gate region and the second gate region, so that the second digit bit can be distinguished.

도 4는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 배열로부터 2비트 비트맵으로의 전환을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining conversion from an arrangement of a separate double gate transistor to a 2-bit bitmap according to an embodiment.

도 4를 참조하면, (2*16)의 구조를 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 배열(410)은, 전술된 멀티 레벨 특성이 확보됨에 따라 4진 비트를 갖게 되고 이중 2진 비트로 전환 시 (4*16)의 확장된 셀(420) 수를 갖게 될 수 있다.Referring to FIG. 4 , an array 410 of an isolated double gate transistor having a structure of (2*16) has a quaternary bit as the above-described multi-level characteristic is secured, and when converted to a double binary bit (4 *16) may have an expanded number of cells 420.

이처럼 멀티 레벨 셀 특성이 확보된 분리된 이중 게이트 트랜지스터는, 물리적 복제방지기능을 갖는 동일 면적의 일반 트랜지스터에 비해 두 배의 확장된 비트 수를 가질 수 있다. 또한, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역에 동시에 인가되는 전압 또는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역 각각에 따로 인가되는 전압 중 적어도 하나의 전압이 조절됨에 따라, 물리적 복제방지 기능을 갖는 동일 면적의 일반 트랜지스터에 비해 두 배 이상의 비트 수를 갖게 될 수도 있다.As such, the separated double-gate transistor having multi-level cell characteristics may have twice the number of bits compared to a general transistor having the same area having a physical copy protection function. In addition, in the separated double gate transistor, as at least one of a voltage simultaneously applied to the first gate region and the second gate region or a voltage applied separately to each of the first gate region and the second gate region is regulated, physical replication It may have more than double the number of bits compared to a general transistor of the same area with a prevention function.

그러나 이제 제한되거나 한정되지 않고, 분리된 이중 게이트 트랜지스터가 비트 수의 확장을 위하여 이용하는 전기적 특성으로는 임계 전압(Threshold Voltage; V th), 동작 전류(On current; I on) 또는 누설 전류(Off current; I off) 등의 전기적 특성이 더 포함될 수 있다.However, it is not limited or limited now, and the electrical characteristics used by the separated double gate transistor for the expansion of the number of bits include a threshold voltage ( V th ), an operating current ( I on ), or an off current (Off current). ; I off ) may further include electrical characteristics.

도 5a 내지 5b는 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 물리적 복제 방지 기능의 보안 특성의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.5A to 5B are diagrams for explaining a measurement result of a security characteristic of a physical copy protection function of an isolated double gate transistor according to an exemplary embodiment.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 멀티 레벨 셀 기반 물리적 복제방지 기능은, 다양한 산포 유발 효과 중 다결정 실리콘 나노선 채널을 활용하여 그레인 크기 및 격자 방향 산포를 통해 큰 균일성, 유일성 및 신뢰성을 보장하고 있음을 나타내고 있다. 5A and 5B, the multi-level cell-based physical copy protection function of the isolated double gate transistor utilizes a polycrystalline silicon nanowire channel among various dispersion-inducing effects to achieve large uniformity through grain size and lattice direction dispersion, It shows that uniqueness and reliability are guaranteed.

도 6은 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 자가파괴 기능이 활성화되는 과정을 나타낸 플로우 차트이고, 도 7은 일 실시예에 따른 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 자가파괴 기능이 활성화됨에 따른 결과를 설명하기 위한 도면이다.6 is a flowchart illustrating a process in which the self-destruction function of the separated double gate transistor is activated according to an embodiment, and FIG. 7 is a result of activating the self-destruction function of the separated double gate transistor according to the embodiment. It is a drawing for explanation.

도 6 내지 7을 참조하면, 자가파괴 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터 기반의 시스템(이하, 시스템)에 포함되는 감지 회로는 단계(S610)에서, 외부 보안 공격을 감지할 수 있다.6 to 7 , a detection circuit included in a system (hereinafter, referred to as a system) based on an isolated double gate transistor having a self-destruct function may detect an external security attack in step S610 .

그 결과 외부 보안 공격이 시도되고 있는 것으로 감지된다면, 감지 회로는 단계(S620)에서 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 자가파괴 기능을 활성화하고, 이에 응답하여 분리된 이중 게이트 트랜지스터는 단계(S630)에서 자가파괴 기능을 실행할 수 있다.As a result, if it is detected that an external security attack is being attempted, the sensing circuit activates the self-destruction function of the double-gate transistor isolated in step S620, and in response, the detached double-gate transistor self-destructs in step S630 function can be executed.

여기서, 자가파괴 기능은 나노선 채널로의 전압 인가로 발생하는 줄 열(Joule heat)에 기반하거나, 게이트 절연막으로의 전압 인가로 발생하는 게이트 절연막 파괴에 기반하거나, 소스 영역 및 드레인 영역과 반도체 기판 사이에서의 전압 인가로 발생하는 접합부 파괴에 기반할 수 있다.Here, the self-destruction function is based on Joule heat generated by voltage application to the nanowire channel, or gate insulating layer destruction caused by voltage application to the gate insulating layer, or the source and drain regions and the semiconductor substrate. It can be based on junction breakdown caused by the application of voltage between them.

따라서, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는 단계(S630)에서 나노선 채널로의 전압 인가로 줄 열을 발생시켜 나노선 채널을 파괴하는 자가파괴를 실행할 수 있다. 자가파괴가 실행된 결과, 측정으로 확인된 전압조건(18V)과 실리콘의 녹는점(

Figure pat00001
1400℃)으로 알려진 조건이 서로 부합되어 도 7의 하단 그래프와 같이 녹는점 근방에서 나노선 채널의 전류 밀도는 급격히 낮아짐을 보이고, 이는 나노선 채널이 도 7의 상단 SEM 사진과 같이 파괴되었음을 나타낸다.Accordingly, the separated double gate transistor may perform self-destruction that destroys the nanowire channel by generating Joule heat by applying a voltage to the nanowire channel in step S630 . As a result of self-destruction, the voltage condition (18V) and the melting point of silicon (
Figure pat00001
1400° C.), the current density of the nanowire channel is sharply lowered near the melting point as shown in the lower graph of FIG. 7 as shown in the lower graph of FIG.

다른 예를 들면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는 단계(S630)에서 게이트 절연막으로의 전압 인가로 게이트 절연막을 파괴하는 자가파괴를 실행할 수 있다.As another example, the separated double gate transistor may perform self-destruction that destroys the gate insulating film by applying a voltage to the gate insulating film in step S630 .

또 다른 예를 들면, 분리된 이중 게이트 트랜지스터는 단계(S630)에서 영역 및 드레인 영역과 반도체 기판 사이에서의 전압 인가로 접합부를 파괴하는 자가파괴를 실행할 수도 있다.As another example, the isolated double-gate transistor may perform self-destruction of breaking the junction by applying a voltage between the region and the drain region and the semiconductor substrate in step S630 .

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (18)

분리된 이중 게이트 트랜지스터에 있어서,
반도체 기판;
상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널;
상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막
을 포함하고,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
상기 나노선 채널로의 전압 인가, 상기 게이트 절연막으로의 전압 인가 또는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가를 통해 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
A separate double gate transistor comprising:
semiconductor substrate;
a nanowire channel formed on the semiconductor substrate;
a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel;
a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and
A gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel
including,
The separated double gate transistor,
The separated double gate transistor having a self-destruct function by applying a voltage to the nanowire channel, applying a voltage to the gate insulating layer, or applying a voltage between the source region and the drain region and the semiconductor substrate.
제1항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
상기 나노선 채널로의 전압 인가로 발생하는 줄 열(Joule heat)에 기반하는 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The separated double gate transistor,
The separated double gate transistor, characterized in that it has a self-destructive function based on Joule heat generated by voltage application to the nanowire channel.
제1항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
상기 게이트 절연막으로의 전압 인가로 발생하는 게이트 절연막 파괴(Gate dielectric breakdown)에 기반하는 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
The method of claim 1,
The separated double gate transistor,
Separated double gate transistor, characterized in that it has a self-destructive function based on the gate dielectric breakdown (Gate dielectric breakdown) caused by the voltage application to the gate insulating layer.
제1항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가로 발생하는 접합부 파괴(Junction breakdown)에 기반하는 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The separated double gate transistor,
and a self-destructive function based on junction breakdown caused by voltage application between the source region and the drain region and the semiconductor substrate.
제1항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역에 동시에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성의 크기에 따라 구분되는 첫 번째 자리 비트와, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각에 따로 전압이 인가될 때 나타나는 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 사이에서의 전기적 특성의 차이에 따라 구분되는 두 번째 자리 비트가 조합되어 멀티 레벨 셀 특성이 확보된, 물리적 복제 방지 기능(PUF; Physically Unclonable Function)을 갖는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The separated double gate transistor,
A voltage is separately applied to each of the first digit and the first gate region and the second gate region, and the first digit divided according to the magnitude of an electrical characteristic that appears when a voltage is simultaneously applied to the first gate region and the second gate region Physically Unclonable Function (PUF), in which multi-level cell characteristics are secured by combining second digit bits that are distinguished according to differences in electrical characteristics between the first gate region and the second gate region that appear when ), characterized in that it has an isolated double gate transistor.
제5항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역에 동시에 인가되는 전압 또는 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각에 따로 인가되는 전압 중 적어도 하나의 전압이 조절됨에 따라, 2비트 이상의 멀티 레벨 셀 특성을 확보하는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
6. The method of claim 5,
The separated double gate transistor,
When at least one of a voltage simultaneously applied to the first gate region and the second gate region or a voltage separately applied to each of the first gate region and the second gate region is adjusted, a multi-level cell of 2 bits or more Separated double gate transistor characterized in that it secures the characteristics.
제1항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
외부 보안 공격을 감지하는 감지 회로와 연결되어, 상기 감지 회로의 제어에 따라 상기 자가파괴 기능을 활성화 또는 비활성화 하는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The separated double gate transistor,
Separated double gate transistor, characterized in that it is connected to a detection circuit that detects an external security attack, and activates or deactivates the self-destruct function according to the control of the detection circuit.
제7항에 있어서,
상기 감지 회로는,
부채널 공격(Side channel attack), 전자기 복사 분석(Electromagnetic radiation analysis) 또는 물리적 복제 공격(Physical cloning attack) 중 적어도 하나를 포함하는 상기 외부 보안 공격을 감지되는 경우, 상기 자가파괴 기능을 활성화하는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
8. The method of claim 7,
The sensing circuit is
Activating the self-destruct function when the external security attack including at least one of a side channel attack, electromagnetic radiation analysis, or physical cloning attack is detected isolated double gate transistors.
제1항에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
매립된 산화물(Buried oxide), 매립된 n-웰(Buried n-well), 매립된 p-웰(Buried p-well), 매립된 SiC(Buried SiC) 또는 매립된 SiGe(Buried SiGe) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 매립 절연막
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
The method of claim 1,
The separated double gate transistor,
At least any of buried oxide, buried n-well, buried p-well, buried SiC (Buried SiC), or buried SiGe (Buried SiGe) A buried insulating film formed as one
Separated double gate transistor comprising a further.
제1항에 있어서,
상기 반도체 기판은,
실리콘, 실리콘 게르마늄, 인장 실리콘, 인장 실리콘 게르마늄 또는 실리콘 카바이드 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The semiconductor substrate,
An isolated double gate transistor formed of at least one of silicon, silicon germanium, tensile silicon, tensile silicon germanium, or silicon carbide.
제1항에 있어서,
상기 반도체 기판은,
백 게이트(Back gate)로 동작 가능한 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The semiconductor substrate,
An isolated double gate transistor operable as a back gate.
제1항에 있어서,
상기 나노선 채널은,
실리콘, 실리콘 게르마늄, 인장 실리콘, 인장 실리콘 게르마늄, 절연층 매몰 실리콘, 실리콘 카바이드 또는 3-5족 화합물 반도체 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
The nanowire channel is
An isolated double gate transistor, characterized in that it is formed of at least one of silicon, silicon germanium, tensile silicon, tensile silicon germanium, insulating layer buried silicon, silicon carbide, or a group III-V compound semiconductor.
제1항에 있어서,
상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은,
상기 나노선 채널을 형성하는 반도체 물질에 불순물 이온이 주입된 형태로 형성되거나, Al, W, Ti, Co, Ni, Er 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 실리사이드 합금으로 형성되거나, Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO, Ti, Cr 또는 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
The method of claim 1,
The source region and the drain region are
It is formed in a form in which impurity ions are implanted into the semiconductor material forming the nanowire channel, or formed of a silicide alloy containing at least one of Al, W, Ti, Co, Ni, Er, or Pt, or Au, Al, An isolated double gate transistor formed of a metal comprising at least one of Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO, Ti, Cr or Ni.
제13항에 있어서,
p형 실리콘 또는 n형 실리콘으로 형성되는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은,
확산(Diffusion), 고상 확산(Solid-phase diffusion), 에피택셜 성장(Epitaxial growth), 선택적 에피택셜 성장(Epitaxial growth), 이온 주입(Ion implantation) 또는 후속 열처리 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
14. The method of claim 13,
The source region and the drain region formed of p-type silicon or n-type silicon,
Diffusion, solid-phase diffusion, epitaxial growth, selective epitaxial growth, ion implantation, or subsequent heat treatment. Separated double gate transistors.
제1항에 있어서,
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역은,
n형 폴리 실리콘, p형 폴리 실리콘, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 은(Ag), 질화티타늄(TiN) 또는 질화탄탈륨(TaN) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
According to claim 1,
the first gate region and the second gate region,
n-type polysilicon, p-type polysilicon, aluminum (Al), molybdenum (Mo), chromium (Cr), palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), titanium (Ti), tantalum (Ta), An isolated double gate transistor formed of at least one of tungsten (W), silver (Ag), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN).
제1항에 있어서,
상기 게이트 절연막은,
산화막(Silicon oxide), 질화막(Silicon nitride), 산화질화막(Silicon oxynitride), 산화 알루미늄(Aluminum oxide), 산화 하프늄(Hafnium oxide), 산화질화 하프늄(Hafnium Oxynitride), 산화 아연(Zinc oxide), 산화 지르코늄(Zirconium oxide), 고분자 절연막(Polymer dielectric) 또는 산화하프늄지르코늄(HZO) 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 공기로 차 있는 상태(Air ambient)로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
The method of claim 1,
The gate insulating film is
Silicon oxide, nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, hafnium oxide, hafnium oxynitride, zinc oxide, zirconium oxide (Zirconium oxide), a polymer dielectric, or at least one of hafnium zirconium oxide (HZO), or formed in a state filled with air (Air ambient), characterized in that the separated double gate transistor.
분리된 이중 게이트 트랜지스터에 있어서,
반도체 기판;
상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널;
상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막
을 포함하고,
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역에 동시에 전압이 인가될 때 나타나는 전기적 특성의 크기에 따라 구분되는 첫 번째 자리 비트와, 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각에 따로 전압이 인가될 때 나타나는 상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 사이에서의 전기적 특성의 차이에 따라 구분되는 두 번째 자리 비트가 조합되어 멀티 레벨 셀 특성이 확보된, 물리적 복제 방지 기능(PUF; Physically Unclonable Function)을 갖는 것을 특징으로 하는 분리된 이중 게이트 트랜지스터.
A separate double gate transistor comprising:
semiconductor substrate;
a nanowire channel formed on the semiconductor substrate;
a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel;
a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and
A gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel
including,
A voltage is separately applied to each of the first digit and the first gate region and the second gate region, and the first digit divided according to the magnitude of an electrical characteristic that appears when a voltage is simultaneously applied to the first gate region and the second gate region Physically Unclonable Function (PUF), in which multi-level cell characteristics are secured by combining second digit bits that are distinguished according to differences in electrical characteristics between the first gate region and the second gate region that appear when ), characterized in that it has an isolated double gate transistor.
자가파괴 기능을 갖는 분리된 이중 게이트 트랜지스터 기반의 시스템에 있어서,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터; 및
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터와 연결된 채 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터에 대한 외부 보안 공격을 감지하고, 상기 감지 결과에 따라 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터를 제어하는 감지 회로
를 포함하고,
상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터는,
반도체 기판;
상기 반도체 기판 상에 형성되는 나노선 채널;
상기 나노선 채널의 양단에 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역;
상기 나노선 채널의 양측에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접촉하지 않도록 형성되는 제1 게이트 영역 및 제2 게이트 영역; 및
상기 제1 게이트 영역 및 상기 제2 게이트 영역 각각과 상기 나노선 채널 사이에 형성되는 게이트 절연막
을 포함하며,
상기 나노선 채널로의 전압 인가, 상기 게이트 절연막으로의 전압 인가 또는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 상기 반도체 기판 사이에서의 전압 인가를 통해 자가파괴 기능을 갖는 것을 특징으로 하고,
상기 감지 회로는,
상기 감지 결과에 따라 상기 분리된 이중 게이트 트랜지스터의 상기 자가파괴 기능을 활성화 또는 비활성화 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
In a system based on an isolated double gate transistor having a self-destruct function,
the isolated double gate transistor; and
A sensing circuit for detecting an external security attack on the isolated double gate transistor while being connected to the isolated double gate transistor, and controlling the isolated double gate transistor according to the detection result
including,
The separated double gate transistor comprises:
semiconductor substrate;
a nanowire channel formed on the semiconductor substrate;
a source region and a drain region formed at both ends of the nanowire channel;
a first gate region and a second gate region formed on both sides of the nanowire channel so as not to contact the source region and the drain region; and
A gate insulating layer formed between each of the first gate region and the second gate region and the nanowire channel
includes,
It is characterized in that it has a self-destructive function by applying a voltage to the nanowire channel, applying a voltage to the gate insulating layer, or applying a voltage between the source region and the drain region and the semiconductor substrate,
The sensing circuit is
and activating or deactivating the self-destruct function of the separated double gate transistor according to the detection result.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009094352A (en) * 2007-10-10 2009-04-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Insulated double gate field-effect transistor
KR20150142374A (en) * 2014-06-11 2015-12-22 삼성전자주식회사 Transistor with channel including oxide layer and quantum layer

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