• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.1-5
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• 2011

본 논문에서는 AlGaN/GaN HEMT의 항복 전압 특성 향상을 위해 2차원 소자 시뮬레이터를 통하여 게이트 필드 플레이트 구조를 최적화하였다. 필드플레이트 길이, 절연체 종류, 절연체 두께 변화 등의 세가지 변수를 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며 그에 따른 전기장 분포의 변화와 항복전압 특성을 확인하였다. 필드플레이트 구조를 최적화 시킴으로서 게이트 에지부분과 필드플레이트 에지부분에 집중 되어있던 전기장이 효과적으로 분산된다. 그에 따라 애벌런치 효과가 줄어들게 되어 항복전압 특성이 향상된다. 결론적으로 최적화된 게이트 필드플레이트 구조는 일반적인 구조에 비해 항복특성을 약 300% 이상 향상시킬 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1128-1129
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• 2015

4H-SiC는 차세대 전력용 반도체로서 고전압, 고전류, 고온 동작에 적합하여 각광을 받고 있다. 전력용 반도체의 항복전압 개선하기 위하여 활성 (active) 영역의 주위에 설계하는 접합마감 (junction termination) 영역의 설계가 필수적이다. P+ 이온주입 및 활성화가 어려운 SiC 특성상 $5{\mu}m$보다 깊은 P+ 접합을 구현하기 어려운 특성상 기존 P+ FLR의 접합마감 소자는 항복전압을 개선하기 어렵다. 접합마감 소자의 항복전압을 효과적으로 증가시키기 위하여 트렌치를 설계하였다. 기존 접합마감 소자의 길이와 항복은 $7{\mu}m$와 473.0 V이지만, 제안된 접합마감 소자의 길이와 항복전압은 $5{\mu}m$와 993.4 V로 우수하였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.335-340
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• 2013

본 논문은 InP 식각정지층을 갖는 MHEMT 소자의 항복전압을 증가시키기 위한 시뮬레이션 설계 논문이다. MHEMT 소자의 게이트 리세스 구조 및 채널 구조를 변경하여 시뮬레이션을 수행하였고 비교 분석하였다. MHEMT 소자의 드레인 측만을 완전히 제거한 비대칭 게이트 리세스 구조인 경우 $I_{dss}$ 전류가 90 mA에서 60 mA로 줄어들지만 항복 전압은 2 V에서 4 V로 증가함을 확인하였다. 이는 $Si_3N_4$ 보호층과 InAlAs 장벽층 사이의 계면에서 형성되는 전자-포획 음의 고정전하로 인해 채널층에서의 전자 공핍이 심화되어 나타나는 현상으로 이는 채널층의 전류를 감소시켜 충돌이온화를 적게 형성시켜 항복전압을 증가시킨다. 또한, 동일한 구조의 비대칭 게이트 리세스 구조에서 채널층을 InGaAs/InP 복합 채널로 바꾸어 설계한 구조에서는 항복전압이 5 V로 증가하였다. 이는 높은 드레인 전압에서 InP 층의 적은 충돌이온화와 이동도로 인해 전류가 더 감소했기 때문이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.501-507
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• 2017

전자회로에서 부하가 제너다이오드일 경우, 입력전압에 의해 부하의 전류를 제어하고자 할 때 제너다이오드의 항복전압 특성에 따라 제어하고자 하는 출력전류가 변하기 때문에 기존의 전압제어 전류 생성 방법을 적용할 수 없다. 이 논문에서는 입력전압을 이용하여 정격치보다 큰 전류를 제너다이오드에 인가하여 부품의 수명시험을 할 때, 제너다이오드가 경년열화에 의하여 항복전압의 특성이 변하여 부하전압이 달라져도 이에 관계없이 동일한 전류를 낼 수 있는 회로를 개발하였다. 이 방법으로 구성된 회로를 실증하기 위해 각 블럭의 부품 값을 적용하고 시뮬레이션 하여 입력전압으로 출력전류를 선형적으로 제어하는 결과를 확인하였다. 결과에 의하면 우리가 측정하고자 하는 항복전압 이상의 입력전압에 대해서 출력전류가 선형적으로 변하며 제너다이오드의 경년열화에 의한 항복전압의 변화와 관계없이 일정한 전류가 흐르는 것을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1229_1230
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• 2009

$SiO_2$ 패시베이션 층에 As+ 이온을 주입한 1.2 kV급 AlGaN/GaN 쇼트키 장벽 다이오드( Schottky Barrier Diode, SBD )를 제작하였다. 주입된 As+ 이온들은 역방향 바이어스에서 공핍 영역의 곡률을 변화 시켰고, 이로 인해 항복 전압이 증가하고 누설 전류가 감소하였다. 제안된 소자의 항복전압이 1204 V 이었고, 기존 소자의 항복전압은 604 V 이었다. 캐소드 전압이 100 V일 때 제안된 소자의 누설전류는 21.2 nA/mm 이었고, 같은 조건에서 제안된 소자는 $80.3{\mu}A/mm$ 이었다. 주입된 As+ 양이온은 이차원 전자 가스( Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG )에 전자를 유도했고, 채널의 농도가 미세하게 증가하였다. 따라서 순방향 전류가 증가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.117-124
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• 2018

박막 두께가 다른 무접합 비정질 InGaZnO 막막 트랜지스터를 제작하고 박막 두께, 동작 온도 및 빛의 세기에 따른 소자의 성능 변수를 추출하고 게이트 산화층 항복전압을 분석하였다. 박막의 두께가 클수록 소자의 성능이 우수하나 드레인 전류의 증가로 게이트 산화층 항복전압은 감소하였다. 고온에서도 소자의 성능은 개선되었으나 게이트 산화층 항복 전압은 감소하였다. 빛의 세기가 증가할수록 광자에 의해 생성된 전자로 드레인 전류는 증가 하였으나 역시 게이트 산화층 항복전압은 감소하였다. 박의 두께가 클수록, 고온일수록, 빛의 세기가 강할수록 채널의 전자수가 증가하여 산화층으로 많이 주입되었기 때문이다. 무접합 a-IGZO 트랜지스터를 BEOL 트랜지스터로 사용하기 위해서는 박막 두께 및 동작 온도를 고려해서 산화층 두께를 설정해야 됨을 알 수 있었다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권4호
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• pp.70-76
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• 1999

Punchthroush 원통형 접합의 항복전압에 대한 해석적 모델을 에피층의 두께와 nonpunchthrough 원통형 접합의 항복시 임계공핍영역폭이 함수로 제안하였다. 이 해석적 모델에서의 모든 거리변수와 전계 및 전위식을 정규화된 형태로 사용하므로써 항복전압을 소자의 물리적 parameter에 관계없이 쉽게 결정할 수 있게 하였다. 제안된 모델의 계산결과를 2차원 소자 Simulation Program인 MEDICI를 사용하여 얻은 결과와 비교하여 매우 잘 일치함을 보였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1143-1144
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• 2015

반절연 4H-SiC 기판을 이용한 LDIMOSFET에 대해 전류 통전 영역의 길이에 따른 항복전압 및 순방향 특성을 분석하였다. 또한, 온도 변화에 따른 역방향 상태 및 벌크 트랩 유무에 따른 누설전류 특성을 분석하였다. 전류 통전 영역의 두께를 $0.2{\mu}m$로 고정시키고 농도를 $1{\times}10^{15}/cm^3{\sim}1{\times}10^{17}/cm^3$ 까지 변화하였을 때 $2{\times}10^{16}/cm^3$인 경우에 1710V로 가장 높은 항복전압을 나타내었으며, 농도가 $2{\times}10^{16}/cm^3$ 이상인 경우 항복전압은 감소하는 특성을 나타내었다. 제안한 소자의 순방향 특성에 대해서도 simulation을 통해 특성을 분석하였으며, 항복전압이 1710V인 경우 온 저항은 $0.351{\Omega}-cm^2$를 나타내었다. 또한 벌크 트랩이 있는 경우에 대해 온도 변화 및 전류 통전 영역의 길이 변화에 따른 역방향 바이어스 상태에서의 누설전류 특성 변화에 대해서도 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.110-111
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• 2006

이중 에피층을 가지는 SOI (Silicon-On-Insulator) RESURF(REduced SURface Field) LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자의 에피층 두께에 따른 항복전압 특성을 분석하였다. 이중 에 피층 구조를 가지는 SOI RESURF LIGBT 소자는 전하보상효과를 얻기 위해 기존 LIGBT 소자의 n 에피로 된 영역을 n/p 에피층의 이중 구조로 변경한 소자로 n/p 에피층 영역내의 전하간 상호작용에 의해 에피 영역 전체가 공핍됨으로써 높은 에피 영역농도에서도 높은 항복전압을 얻을 수 있는 소자이다. 본 논문에서는 LIGBT 에피층의 전체 두께와 농도를 고정한 상태에서 n/p 에피층의 두께가 변하는 경우에 항복전압 특성의 변화에 대해 simulation을 통해 분석하였다.