| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2020년 가을 (11/18 ~ 11/20, 휘닉스 제주 섭지코지) |
| 권호 | 26권 1호 |
| 발표분야 | 특별심포지엄5. 차세대 디스플레이 기술을 위한 나노/마이크로 LED 심포지엄-오거나이저: 이인환(고려대), 홍영준(세종대) |
| 제목 | Enhancement-Mode Gallium Nitride Heterojunction Field-Effect Transistors |
| 초록 | 본 발표에서는 고효율 스위칭 소자 기술로 관심을 받고 있는 질화갈륨 (GaN) 이종접합 전계효과 트랜지스터 기술에 대하여 소개한다. GaN은 높은 항복 전계와 더불어 AlGaN/GaN 이종접합을 형성하였을 때 채널의 전자이동도가 매우 높아서 고효율 스위칭 소자 제작에 매우 적합한 재료적 특징을 가지고 있으며 현재 Si Superjunction MOSFET이 대부분을 차지하는 1 kV 이하의 고전압 응용분야에서 차세대 스위칭 소자 기술로 기대를 모으고 있다. 반면에 AlGaN/GaN 이종접합 구조에서 발생하는 강한 분극 현상으로 인하여 계면에 높은 전하밀도를 갖는 채널이 형성되는데, 이러한 특성이 스위칭 소자에서 필수적으로 요구하는 증강형 (enhancement-mode) 동작을 어렵게 한다. 현재 상용화된 증강형 GaN 이종접합 전계효과 트랜지스터는 p-GaN/AlGaN/GaN 구조를 가지고 있으며 본 발표에서는 해당 에피 구조 설계 및 제작 공정 기술에 대하여 소개하고 현안 문제점을 살펴본다. P-GaN 게이트 기반 증강형 소자 제작 공정에서 소자의 온저항을 결정하는 가장 중요한 공정 단계 중 하나는 p-GaN의 선택적 식각 공정이며 하부에 있는 AlGaN은 식각하지 않으면서 상부의 p-GaN만 식각하는 높은 선택비를 구현하는 것이 중요하다. 본 발표에서는 본 연구팀에서 개발한 Cl2/N2/O2 기반의 고선택도 플라즈마 식각공정과 함께 이를 기반으로 하는 증강형 소자 제작 공정 기술을 상세하게 소개한다. 소자 제작은 골드가 포함되지 않는 Au-free 공정을 통하여 제작되었으며 게이트 금속에 따른 소자의 특성 비교 및 소자 설계에 있어서 구조변수에 따른 문턱전압, 온저항, 항복전압과의 관계를 분석한다. 제작된 소자는 문턱 전압 1 V 이상의 증강형 특성을 가지고 있으며 게이트-드레인 간격이 10 um일 때 항복전압 900 V 이상의 우수한 특성을 보인다. 발표에서는 제작된 소자의 정적 특성 뿐 아니라 동적 특성에 대한 평가 분석 결과를 발표하고자 한다. |
| 저자 | 차호영, 장원호, 김정진 |
| 소속 | 홍익대 |
| 키워드 | gallium nitride; enhancement-mode; heterojunction field-effect transistors |
