• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.127-128
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• 2007

고밀도 트렌치 게이트 전력소자 제조를 위해 HBr. He-$O_2$, $SiF_4$, $CF_4$ 등의 식각 가스를 이용하여 형성한, 트렌치 표면 거칠기 및 손상을 최소화 하여 고밀도 트렌치 게이트 전력소자를 제조하였다. 트렌치 형상 각도가 약 900일 경우 항복전압은 약 29 V인 반면, 트렌치 각도가 $88^{\circ}$일 경우 항복전압이 37V로 트렌치 형상에 따라 약 25%의 항복전압이 높아졌음을 알 수 있었다. n-채널 트렌치 게이트 전력소자의 전압-전류 측정 결과 트렌치 게이트 수가 45.000개일 때 게이트에 10 V를 인가했을 때 전류는 약 46 A로 측정되어 고밀도 트렌치 게이트 전력소자의 특성이 좋음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.11a
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• pp.153-155
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• 2002

Trench sate CB-BRT:TC-BRT의 최대 제어 가능 전류(Maximum Controllable Current)에 영향을 미치는 설계 변수들을 조사하였다. 최대 제어 가능 전류를 결정하는 중요 설계 변수들로 트렌치 깊이, 핑거 게이트 길이, 메인 게이트 길이, 트렌치 밀도를 고려하였다. TC-BRT의 실험적 결과를 기존의 BRT와 CB-BRT의 결과와 비교하였다. 최대 제어 가능 전류는 트렌치 깊이와 트렌치 밀도가 증가하고 메인 게이트 길이가 감소할수록 증가하였으며 핑거 게이트 길이에 대해서는 큰 영향을 받지 않았다. 핑거 게이트가 있는 TC-BRT가 없는 것에 비해 최대 제어 가능 전류가 약 15% 높게 나타났다. 트렌치 밀도가 작을 때는 핑거 게이트에 의한 영향이 두드러지고 트렌치 밀도가 높아질수록 트렌치 게이트의 역할이 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.108-108
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• 2011

최근 에너지 위기와 환경 규제 강화 및 친환경, 녹색성장 등의 이슈가 대두되면서 에너지 절감과 환경보호 분야에 그린 전력반도체 수요가 날로 증가되고 있다. 이러한 그린 전력반도체는 휴대용컴퓨터, 이동통신기기, 휴대폰, 조명, 자동차, 전동자전거, LED조명 등 다양한 종류의 전력소자들이 사용되고 있으며, 전력소자의 수요증가는 IT, NT, BT 등의 융복합기술의 발달로 새로운 분야에 전력소자의 수요로 창출되고 있다. 특히 환경오염을 줄이기 위한 고전압 대전류 전력소자의 에너지 효율을 높이는 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 종래의 전력소자는 평면형의 LDMOS나 VDMOS 기술을 이용한 소전류 주로 제작되어 수십 암페어의 필요한 대전류용으로 사용이 불가능하다. 반면 수직형 전력소자인 트렌치를 이용한 power 소자는 집적도를 증가 시킬 수 있을 뿐만 아니라 대전류 고전압 소자 제작에 유리하다. 특히 평면형 소자에 비해 약 30%이상 칩 면적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 평면형에 비해 on-저항을 낮출 수 있기 때문에 수요가 날로 증가하고 있다. 트렌치 게이트 power MOS의 중요한 게이트 산화막 형성 기술은 트렌치 내부에 균일한 두께의 산화막 형성과 높은 신뢰성을 갖는 게이트 산화막 형성이 매우 중요하다. 본 연구에서는 전력소자를 제조하기 위해 트렌치 기술을 이용하여 수직형 전력소자를 제작하였다. 트렌치형 전력소자는 게이트 산화막을 균일하게 형성하는 것이 매우 중요한 기술이다. 종래의 수평형 소자 제조시 게이트 산화막 형성 후 산화막 두께가 매우 균일하게 성장되지만, 수직형 트렌치 게이트 산화막은 트렌치 내부벽의 결정구조가 다르기 때문에 $1000^{\circ}C$에서 열산화막 성장시 결정구조와 결정면에 따라 약 35% 이상 열산화막 두께가 차이가 난다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 트렌치를 형성한 후 트렌치 내부의 결정구조를 변화 및 산화막의 종류와 산화막 형성 방법을 다르게 하여 균일한 게이트 산화막을 성장시켜 산화막의 두께 균일도를 향상시켰다. 그 결과 고밀도의 트렌치 게이트 셀을 제작하여 제작된 트렌치 내부에 동일한 두께의 게이트 산화막을 여러 종류로 산화막을 성장시킨 후 성장된 트렌치 내벽의 산화막의 두께 균일도와 게이트 산화막의 항복전압을 측정한 결과 약 25% 이상 높은 신뢰성을 갖는 게이트 산화막을 형성 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.154-155
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• 2008

대전류용 전력소자를 제조하기 위해 고밀도 트렌치를 형성하여 이들을 병렬로 연결시켜 트렌치 게이트 NMOSFET를 제작하였다. 고밀도 트렌치 소자를 제작한 후 케이트 산화막 두께에 따른 전류-전압 특성을 분석하였다. 트렌치 측벽의 게이트 산화막 두께는 트렌치 측벽의 결정방황에 따라 산화막 두께가 다르게 성장된다. 특히 게이트 산화막 두께의 균일도가 나쁘거나 두꺼울수록 케이트 전류-전압 특성은 다르게 나타난다. 트렌치 형상에 따라 측벽의 산화막 두께가 불균일하거나 혹은 코너 부분의 산화막이 두께가 앓게 증착됨을 알 수 있었다. 이는 트렌치 측벽의 결정방향에 따라 산화막 성장 두께가 다르기 때문이다. 이러한 산화막 두께의 균일도를 향상시키기 위해 트렌치 코너 형상을 개선하여 트렌치 측벽의 게이트 산화막의 두께 균일도를 높였으며, 그 결과 소자의 전기적 특성이 개선되었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.4
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• pp.212-217
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• 2002

A new technique for highly controllable trench corner rounding at the top and bottom of the trench using pull-back and hydrogen annealing has been developed and investigated. The pull-back process could control the trench corner rounding radius at the top comers of the trench. The silicon migration generated by hydrogen annealing at the trench coiners provided (111) and (311) crystal planes and gave a uniform gate-oxide thickness, resulting in high reliable trench DMOSFETs with highly breakdown voltages and low leakage currents. The breakdown voltage of a trench DMOSFET fabricated using hydrogen annealing was increased by 25% compared with a conventional DMOSFET. The reasonable drain current of 45.3 A was obtained when a gate voltage of 10 V was supplied. The on-resistance of the trench gate DMOSFET fabricated using the trench cell of 45,000 was about 55 m(at a gate voltage of 10 V under a drain current of 5 A.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1550-1552
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• 2003

고밀도의 트렌치 전력 MOSFET를 제작하는 데 있어서 새로운 소자의 구조와 공정을 제시하고 이차원 소자 및 공정 시뮬레이터를 이용하여 검증했다. 트렌치 게이트 MOSFET의 온-저항을 낮추기 위해 셀 피치가 서브-마이크론으로 발전할 경우 문제가 되는 소오스 영역을 확보하고자 p-base의 음 접촉을 위한 P+ 영역과 N+ 소오스 등이 트렌치의 측벽에 형성되고, 트렌치 게이트는 그 아래에 매몰된 구조를 제안했다. 시뮬레이션 결과는 항복전압이 45 V이고, 온-저항이 12.9m${\Omega}{\cdot}mm^2$로 향상된 trade-off 특성을 보였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1309-1310
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• 2007

본 논문에서는 IGBT 소자 중 온저항을 낮추고 집적성을 향상시키기 위해 고안된 트렌치 게이트 IGBT의 단점인 게이트 코너에서의 전계 집중현상을 완화하기 위해 P+ 베이스 영역에 트렌치 전극을 형성하고, 트렌치 바닥면에 P+ 층을 형성한 새로운 구조를 제안하고 TSUPREM과 MEDICI 시뮬레이션을 사용하여 전기적 특성을 분석하였다. 제안한 구조를 시뮬레이션한 결과 순방향 저지시에 15% 이상의 항복전압 향상을 보였으며, 이 때 온저항 특성과 문턱전압의 변화는 없었다. 전계 분포를 3차원적 시뮬레이션을 통해 트렌치 전극 바닥에 형성된 P+ 층에 의해 전계집중이 분산되는 전계분산 효과에 의해 항복전압을 향상시킴을 확인하였다. 전계분산 효과에 의한 항복전압향상은 트렌치 게이트의 코너와 트렌치 전극의 코너의 깊이가 같을수록 두 코너 사이의 거리가 가까울수록 커짐을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 제안 구조는 공정상 복잡성이 야기되지만 15%이상의 항복전압향상 효과는 소자 특성 개선에서 많은 응용이 기대된다.

• Journal of IKEEE
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• v.20 no.3
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• pp.220-225
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• 2016

In this paer, low on-resistance and high-power trench gate MOSFET (Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor) incorporating current sensing FET (Field Effect Transistor) is proposed and evaluated. The trench gate power MOSFET was fabricated with $0.6{\mu}m$ trench width and $3.0{\mu}m$ cell pitch. Compared with the main switching MOSFET, the on-chip current sensing FET has the same device structure and geometry. In order to improve cell density and device reliability, self-aligned trench etching and hydrogen annealing techniques were performed. Moreover, maintaining low threshold voltage and simultaneously improving gate oxide relialility, the stacked gate oxide structure combining thermal and CVD (chemical vapor deposition) oxides was adopted. The on-resistance and breakdown voltage of the high density trench gate device were evaluated $24m{\Omega}$ and 100 V, respectively. The measured current sensing ratio and it's variation depending on the gate voltage were approximately 70:1 and less than 5.6 %.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.11a
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• pp.17-19
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• 2004

트렌치 게이트 구조를 통해 순방향 전압 강하 손실 없이 기생 사이리스터 래치-업을 억제시키는 새로운 수평형 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (LIGBT)를 제안하였다. 제안된 소자의 베이스 션트 저항은 정공의 우회로 인하여 감소하였으며, 이에 따라 기생 사이리스터 래치-업이 억제되었다. 제안된 소자의 순방향 전압강하는 트렌치 구조에 의한 유효 채널 폭 증가로 감소하였다. 제안된 소자의 동작 원리 분석을 위해 ISE-TCAD를 이용한 3차원 시뮬레이션을 수행하였으며, 표준 CMOS 공정을 이용하여 소자를 제작 및 측정하였다. 제안된 소자의 순방향 전압 강하는 기존의 LIGBT에 비해 증가하지 않았으며, 래치-업 용량은 2배로 향상되었다. 제안된 소자의 포화 전류는 감소하였으며, 이로 인하여 소자의 강인성 (ruggedness)이 향상되었다.

• Journal of IKEEE
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• v.21 no.1
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• pp.1-6
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• 2017

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) device is a device with excellent current conducting capability, it is widely used as a switching device power supplies, converters, solar inverter, household appliances or the like, designed to handle the large power. This research was proposed 1200 class dual gate IGBT for electrical vehicle. To compare the electrical characteristics, The planar gate IGBT and trench gate IGBT was designd with same design and process parameters. And we carried to compare electrical characteristics about three devices. As a result of analyzing electrical characteristics, The on state voltage drop charateristics of dual gate IGBT was superior to those of planar IGBT and trench IGBT. Therefore, Aspect to Energy Loss, dual gate IGBT was efficiency. The breakdown volgate and threshold voltage of planar, trench and dual gate IGBT were 1460V and 4V.