As information technology has been developed rapidly over the last decade, electronic communication devices are required to be tiny, mobile and low-powered. Recently, it was demonstrated that the optical interconnects could increase the IC performances and solve many of challenges imposed by electrical interconnects. The FETs are, as its name tells us, conventionally operated by the field effect. On the other hand, transistors exhibit the photosensitive effects when they are exposed to light. Phototransistors takes advantage of photosensitive effect and are used as optoelectronic switches in a form of the bipolar junction transistor. Thus, the phototransistor is a kind of a junction transistor operated by light effect. The junction transistors have been replaced with field effect transistors in the digital era. A light effect transistor could satisfy demand for low-power and be suitable for the optical interconnects. A study of light effect in the field effect transistor is of importance. We introduce a covered structure field effect transistor with a transparent gate whose source/drain depletion region and field area are covered to block light. We investigated light effect in the field effect transistors and combination characteristics of light effect and field effect in the field effect transistors. In addition, we demonstrated functional performance of the fabricated device as a biosensor application.
트랜지스터는 일반적으로 빛에 노출되면 전류가 증가하는 현상을 보인다. MOSFET에 빛을 비추면 $I_D$ - $V_G$ 특성 곡선에서 off영역의 전류가 증가하고, slope이 눕는 현상을 볼 수 있다. 이것은 빛이 소스/드레인 공핍 영역과 LOCOS를 투과하여 필드 영역에 들어가서 캐리어를 생성하기 때문이다. 특히, 필드 영역에 들어간 빛은 채널 영역이 아닌 기판을 통해 전류가 흐를 수 있는 누설 경로를 만들게 된다. 소스/드레인 공핍 영역과 필드 영역에 빛이 들어가지 못하게 막고 오직 채널 영역에만 빛이 들어가게 하는 구조의 MOSFET을 제작하였다. 금속층을 사용하여 빛을 차단하고 투명한 게이트를 사용하여 채널에만 빛이 들어가게 하였다. 제작된 소자를 사용하여 MOSFET에서의 광효과(light effect)에 대해 조사하였고, 광효과와 전계효과를 동시에 작용시킨 경우에 대해서도 조사하였다. 채널에만 빛이 들어간 경우에는 off 영역의 전류가 증가하고 slope은 본래의 특성 곡선과 일치함을 볼 수 있었다. 광효과와 전계효과가 동시에 작용할 경우 흐르는 드레인 전류는 두 효과가 각각 작용할 때 흐르는 드레인 전류의 합으로 나타낼 수 있음을 확인하였다. 아울러, 투명한 게이트 위에 금과 결합된 DNA를 부착하여 채널로 들어가는 빛의 양을 줄임으로써 광효과에 의해 발생하는 전류의 크기 차이를 통해, 제작된 소자를 바이오센서로 응용할 수 있음을 보였다.
