• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
• /
• pp.127-128
• /
• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
• /
• pp.153-155
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.108-108
• /
• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
• /
• pp.154-155
• /
• 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.

• 한국진공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.212-217
• /
• 2002

고신뢰성 트렌치 게이트 MOSFET을 제작하기 위해 트렌치 코너를 pull-back 공정과 수소 열처리 공정을 이용하여 트렌치 코너를 둥글게 만드는 기술을 개발하였고 이를 이용하여 균일한 트렌치 게이트 산화막을 성장시킬수 있었다. 그 결과 수소 열처리 하기 전에 항복전압이 29 V인 것이 수소 열처리한 후 약 36 V로 증가하여 항복 전압에서 약 25% 향상되었다. 그리고 트렌치 게이트를 이용한 MOSFET에서 트렌치 셀이 약 45,000개 일때 게이트와 소스에 10 V를 인가했을 때, 드레인 전류는 약 45.3 A를 얻었고, 게이트 전압의 10 V, 전류를 5 A를 인가한 상태에서 On-저항은 약 55 m$\Omega$ 얻었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1550-1552
• /
• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
• /
• pp.1309-1310
• /
• 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.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.220-225
• /
• 2016

본 논문은 전류 센싱 FET가 내장되어 있고 온-저항이 낮으며 고전류 구동이 가능한 트렌치 게이트 고 전력 MOSFET를 제안하고 전기적 특성을 분석하였다. 트렌치 게이트 전력 소자는 트렌치 폭 $0.6{\mu}m$, 셀 피치 $3.0{\mu}m$로 제작하였으며 내장된 전류 센싱 FET는 주 전력 MOSFET와 같은 구조이다. 트렌치 게이트 MOSFET의 집적도와 신뢰성을 향상시키기 위하여 자체 정렬 트렌치 식각 기술과 수소 어닐링 기술을 적용하였다. 또한, 문턱전압을 낮게 유지하고 게이트 산화막의 신뢰성을 증가시키기 위하여 열 산화막과 CVD 산화막을 결합한 적층 게이트 산화막 구조를 적용하였다. 실험결과 고밀도 트렌치 게이트 소자의 온-저항은 $24m{\Omega}$, 항복 전압은 100 V로 측정되었다. 측정한 전류 센싱 비율은 약 70 정도이며 게이트 전압변화에 대한 전류 센싱 변화율은 약 5.6 % 이하로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2004년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
• /
• pp.17-19
• /
• 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.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2017

본 논문에서는 플래너 게이트 및 트렌치 게이트의 구조를 동시에 가지고 있는 1200V급 이중 게이트 IGBT 소자를 제안함과 동시에 전기적인 특성을 분석하였으며, 분석된 결과를 가지고 플래너 게이트 및 트렌치 게이트 IGBT 소자의 전기적인 특성과 비교 분석하였다. 이중 게이트 IGBT 소자를 설계하는데 있어 문턱전압 및 온 상태 전압 강하에 영향을 주는 P-베이스 영역에 있어 P-베이스에 깊이는 트렌치 게이트 소자 영역에 영향을 주며, P-베이스에 너비는 플래너 게이트 소자 영역에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 이중 게이트 IGBT 소자의 전기적인 특성인 항복전압은 1467.04V, 온 전압 강하는 3.08V, 문턱전압은 4.14V의 특성을 나타내고 있다.