• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권4호
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• pp.511-514
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• 2010

불소계 고분자 물질인 $Cytop^{TM}$ 박막을 간단하고 경제적인 스핀코팅 방법을 이용하여 반도체 표면에 선택적으로 형성시킨 후, AlGaN/GaN HEMT 소자의 반도체 보호막(passivation layer)으로써 활용가능성을 고찰하기 위하여 전기적 특성이 분석되었다. $Cytop^{TM}$ 보호막이 적용된 AlGaN/GaN HEMT 소자와 적용되지 않은 소자의 게이트 래그 특성이 비교되었다. 보호막이 적용된 소자는 dc 대비 65%의 향상된 펄스 드레인 전류를 보였다. HEMT 소자의 rf 특성이 측정되었으며, $Cytop^{TM}$ 박막이 적용된 소자는 PECVE $Si_3N_4$ 보호막이 적용된 소자와 유사한 소자 특성을 나타냈다. 이는 게이트와 드레인 사이에 존재하는 표면상태 트랩의 보호막에 의한 감소에 의한 것으로 판단된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.511-516
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• 2021

AlGaN/GaN 반도체 위에 금속이 접합된 HEMT와 SiO₂와 NiO를 게이트 층간막으로 갖는 MOSHFET를 제작하고 NiO 박막에 따른 효과와 특성변화의 원인을 연구하였다. HEMT 구조에서 보인 -3.79 V의 문턱전압은 SiO₂를 층간막으로 했을 때 - 5.52 V로 -1.73 V의 음방향 변화를, NiO를 층간막으로 했을 때 -2.76 V로 +1.03 V의 양방향 변화를 나타냈다. 또 NiO MOSFET의 경우 선형성이 증가하여 넓은 범위에 걸쳐 균일한 트랜스컨덕턴스 특성을 나타냈으며 0 V 이상의 게이트 전압에서는 HEMT와 SiO₂ MOSHFET보다 더 높은 값을 보였다. 게이트에 입력된 펄스신호가 -5 V~0 V로 스윙할 때 HEMT의 포화 드레인 전류는 0.1 Hz~10 Hz의 주파수에서 20%의 감소를 보인 뒤 그 값을 유지하였으나, NiO MOSHFET은 10 Hz에서부터 지속적으로 감소하여 서로 다른 응답특성을 보였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.152-157
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• 2007

본 연구에서는 AlGaN/GaN HEMT (High electron mobility transistor)를 제작하고 20 mTorr의 챔버 압력과 15 sccm의 ${N_2}O$ 유량, 40 W의 RF 전력의 조건으로 원거리에서 형성된 플라즈마로 소스와 드레인 영역을 10초${\sim}$120초 동안 처리하여 HEMT의 전기적 특성을 관찰하였다. 상온에서 ${N_2}O$ 플라즈마에 처리한 경우 HEMT의 특성이 변화하지 않았으나 $200^{\circ}C$의 온도에서 10초 동안 처리한 경우 게이트 길이가 1um, 소스와 드레인 사이의 거리가 4um인 HEMT의 게이트 누설전류가 246 nA로부터 1.2 pA로 크게 감소하였다. 또한 25 um 떨어진 200um 폭의 두 활성층 사이 누설전류가 3 uA로부터 7 nA로 감소하였으며 720 ${\Omega}/{\box}$의 활성층의 면저항을 608 ${\Omega}/{\box}$로 감소시켜 도전율의 증가를 나타내기도 하였다. ${N_2}O$ 플라즈마의 처리에 의한 전기적 특성 개선은 10초 이내의 짧은 시간 동안 이루어지며 더 이상의 처리는 누설전류 특성 개선에 도움이 되지 않았다. 또한 ${N_2}O$ 플라즈마 처리로 개선된 특성은 $SiO_2$의 증착과 식각 후에도 개선된 특성이 유지되었다. ${N_2}O$ 플라즈마의 처리는 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스와 드레인 전류의 증가, 드레인 전류의 차단특성의 개선에도 기여하여 고품위의 AlGaN/GaN HEMT 제작에 효과적으로 이용될 수 있음이 확인되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.272-278
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• 2007

본 논문에서는 최근 고출력 및 고온 분야의 반도체 분야에 널리 이용되고 있는 AlGaN/GaN 고 전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT) 에 대해 DC (direct current) 특성과 열 특성을 기판을 달리하며 시뮬레이션을 수행하였다. 일반적으로 HEMT 소자의 전자 이동도 및 열전도 특성은 기판의 영향이 그 특성을 크게 좌우한다. 이러한 문제점으로 인해 GaN 기반의 HEMT 소자의 기판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 일반적인 Drift-Diffusion 모델과 열 모델을 이용하여 Si, sapphire, SiC (silicon carbide)으로 각각 기판을 변화시키며 시뮬레이션을 하였다. 열 모델 시뮬레이션은 온도를 각각 300, 400, 500K로 변화시키며 그 결과를 비교, 해석 하였다. 전류-전압 (I-V) 특성을 T= 300 K, $V_{GS}$=1 V의 조건에서 시뮬레이션 한 결과, 드레인 포화전류 ($I_{D,max}$)의 값과 sapphire 기판은 189 mA/mm, SiC 기판은 293 mA/mm, Si 기판은 258 mA/mm 를 나타내었다. 또한 T= 500 K에서 최대 전달컨덕턴스($G_{m,max}$)는 각각 38, 50, 31 mS/mm 를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권12호
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• pp.8-14
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• 2011

본 논문에서는 이차원 소자 시뮬레이션을 활용하여 주어진 게이트-드레인 간격에서 AlGaN/GaN-on-Si HEMT (high electron mobility transistor) 의 고항복전압 구현을 위한 게이트 전계판의 최적화 구조를 제안하였다. 게이트 전계판 구조를 도입하여 게이트 모서리의 전계를 감소시켜 항복전압을 크게 증가시킬 수 있음을 확인 하였으며, 이때 전계판의 길이와 절연막의 두께에 따라 게이트 모서리와 전계판 끝단에서 전계분포의 변화를 분석하였다. 최적화를 위하여 시뮬레이션을 수행한 결과, 1 ${\mu}m$ 정도의 짧은 게이트 전계판으로도 효과적으로 게이트 모서리의 전계를 감소시킬 수 있으며 전계판의 길이가 너무 길어지면 전계판과 드레인 사이의 남은 길이가 일정 수준 이하로 감소되어 오히려 항복전압이 급격하게 감소함을 보였다. 전 계판의 길이가 1 ${\mu}m$ 일 때 최대 항복전압을 얻었으며, 게이트 전계판의 길이를 1 ${\mu}m$로 고정하고 $SiN_x$ 박막의 두께를 변화시켜본 결과 게이트 모서리와 전계판 끝단에서의 전계가 균형을 이루면서 항복전압을 최대로 할 수 있는 최적의 $SiN_x$ 박막 두께는 200~300 nm 인 것으로 나타났다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.1033-1037
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• 2019

GaN-based sensors have been widely investigated thanks to its potential in detecting the presence of hydrogen. In this study, we fabricated hydrogen gas sensors with AlGaN/GaN heterojunction and investigated how the sensing performance to be affected by SiN surface passivation. The gas sensor employed a high electron mobility transistors (HEMTs) with 30 nm platinum catalyst as a gate to detect the hydrogen presence. SiN layer was deposited by inductively-coupled chemical vapor deposition as post-passivation. The sensors with SiN passivation exhibited hydrogen sensing characteristics with various gas flow rates and concentrations of hydrogen in inert background gas at $200^{\circ}C$ similar to the ones without passivation. Aside from quick response time for both sensors, there are differences in sensitivity and recovery time because of the existence of the passivation layer. The results also confirmed the dependence of sensing performance on gas flow rate and gas concentration.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.722-727
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• 2022

본 논문에서는 0.25 ㎛의 게이트를 갖는 AlGaN/GaN HEMT를 기반으로 개발된 X-대역 전력 증폭기 MMIC의 특성을 기술한다. 개발된 X-대역 전력 증폭기 MMIC는 9 GHz~10 GHz의 주파수 대역에서 21.6 dB 이상의 소신호 이득과 46.11dBm(40.83 W) 이상의 출력 전력을 가진다. 전력 부가 효율 특성은 43.09%~44.47%이며 칩의 크기는 3.6 mm×4.3 mm이다. 출력 전력 밀도는 2.69 W/mm²를 나타내었다. 개발된 AlGaN/GaN 전력 증폭기 MMIC는 다양한 X-대역 레이더 응용에 적용 가능하다.

• 접착 및 계면
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• 제24권2호
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• pp.60-63
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• 2023

AlGaN/GaN 이종접합 구조는 이차원 전자 가스층(2-DEG)으로 인해 높은 전자이동도를 갖고 있으며, 넓은 밴드갭을 갖기 때문에 고온에서 높은 항복전압을 갖는 특성을 가지고 있어, 고전력, 고주파 전자 소자로 주목받고 있다. 이러한 이점을 갖고 있음에도 불구하고, 전류 붕괴 등의 다양한 소자 신뢰성에 영향을 주는 인자들이 있기 때문에 이를 해결하고자, 본 논문에서는 금속-유기-화학기상증착법을 이용하여 AlGaN/GaN 이종 접합구조와 SiN 패시베이션 층을 연속 증착시켰다. 이를 통해 HEMTs소자에 SiN패시베이션이 미치는 재료 특성 및 전기적 특성을 분석했으며, 결과를 바탕으로 저주파 잡음 특성을 측정해 소자의 전도 메커니즘 모델과 채널 내의 결함의 원인에 대해서 분석하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.76-79
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• 2016

본 논문에서는 ETRI에서 개발된 50 W GaN-on-SiC HEMT 소자를 이용하여 X-band에서 동작하는 50 W 펄스 전력증폭기의 개발 결과를 정리하였다. 제작된 50 W GaN HEMT 소자는 $0.25{\mu}m$의 게이트 길이를 갖고, 총 게이트 폭은 12 mm인 소자이다. 펄스 전력증폭기는 9.2~9.5 GHz 주파수 대역에서 50 W의 출력전력과 6 dB의 전력이득 특성을 나타내었다. 전력소자의 전력밀도는 4.16 W/mm이다. 제작된 GaN-on-SiC HEMT 소자와 전력증폭기는 X-대역 레이더 시스템 등 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제14권1호
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• pp.32-35
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• 2013

In this paper, a manufacturing process was developed for fabricating high-quality AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) on silicon carbide (SiC) substrates. Various conditions and processing methods regarding the ohmic contact and pre-metal-deposition $BCl_3$ etching processes were evaluated in terms of the device performance. In order to obtain a good ohmic contact performance, we tested a Ti/Al/Ta/Au ohmic contact metallization scheme under different rapid thermal annealing (RTA) temperature and time. A $BCl_3$-based reactive-ion etching (RIE) method was performed before the ohmic metallization, since this approach was shown to produce a better ohmic contact compared to the as-fabricated HEMTs. A HEMT with a 0.5 ${\mu}m$ gate length was fabricated using this novel manufacturing process, which exhibits a maximum drain current density of 720 mA/mm and a peak transconductance of 235 mS/mm. The X-band output power density was 6.4 W/mm with a 53% power added efficiency (PAE).