• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.176-176
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• 2012

본 연구는 GaN 기반의 전자소자의 표면 패시베이션 방법으로 열산화 공정을 이용한 알루미늄산화막 패시베이션 공정에 대하여 연구하였다. 결정질의 알루미늄산화물은 경도가 크고 화학적으로 안정적이기 때문에 외부 오염에 대한 소자 표면을 효과적으로 보호할 수 있으며, 열적안정성이 뛰어나 공정중 또는 공정 후의 고온 환경에서의 열 손상이 적은 장점을 가진다. 결정질 알루미늄산화막($Al_2O_3$)을 소자 표면에 형성하기 위해서 일반적으로 TMA (trimethlyaluminium)와 오존($O_3$)가스를 이용한 ALD 공정법이 사용되고 있으나 공정 비용이 비싸고 열산화막에 비해 전자 trapping이 많이 발생하여 전자이동도가 저하되는 단점이 있어, 본 연구에서는 열산화 공정을 이용하여 소자의 전기적 특성 저하를 발생시키지 않는 알루미늄산화막 패시베이션을 수행하였다. 실험에 사용된 기판은 AlGaN/GaN 이종접합 구조가 증착된 HEMT 제작용 기판을 사용하였으며 TLM 구조를 제작하여 소자의 채널 면저항 및 절연영역간 누설전류 특성을 확인하였다. TLM 구조가 제작된 샘플 위에 알루미늄을 100 ${\AA}$ 두께로 소자위에 증착하고 $O_2$ 분위기에서 약 $525{\sim}675^{\circ}C$ 온도로 3분간 열처리하여 알루미늄 산화막을 형성한 후 $950^{\circ}C$ 온도로 $N_2$ 분위기에서 30초간 안정화열처리 하여 안정한 알루미늄 산화막 패시베이션을 형성하였다. 알루미늄산화막 패시베이션 후 소자의 절연영역 사이의 누설전류는 패시베이션 전과 비슷한 크기를 나타냈고 패시베이션 후 채널의 면저항이 패시베이션 전에 비해 약 20% 감소한 것을 확인하였다. 또한 패시베이션된 소자와 패시베이션되지않은 소자에 대해 $900^{\circ}C$ 온도로 30초간 열처리한 결과 패시베이션 되지 않은 소자는 74%만큼 채널 면저항이 증가하였으며, 절연영역 누설전류가 다섯오더 크기로 증가한 반면 알루미늄산화막 패시베이션한 소자는 단지 13%의 채널 면저항의 증가를 나타내었고 절연영역 누설전류는 100배 감소한 값을 보여 알루미늄산화막 패시베이션이 소자의 열적 안정성을 향상시키는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권12호
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• pp.103-112
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• 2005

본 논문에서는 압전 및 자발 분극 효과를 내포한 단채널 n-AlGaN/GaN HEMT의 전류-전압 특성을 도출하고자 AlGaN 및 GaN층 내에서 분극을 고려한 2차원 Poisson 방정식의 해법을 제안하였다. AlGaN 및 GaN층에서의 2차원적 전위 변화를 채널전류의 연속조건과 컨시스턴트하게 도출하기 위해서 GaN영역에 형성된 양자 우물을 통해 흐르는 전자에 대한 전계-의존 이동도를 고려하였다. 도출된 표현식은 동작 전압 전 영역과 장/단채널 소자에 대하여 일괄적으로 적용될 수 있을 것으로 보이며, 계산 결과로부터 2차원 전위 분포 변화 효과를 고려하기 위한 파라미터 ${\alpha}$의 도입이 타당함을 보이고 있다. 이로써, 본 모델은 기존의 모델에 비해 드레인 전압의 증가에 따른 드레인 포화전류의 증가 및 문턱 전압의 감소 현상 등을 보다 적절히 설명할 수 있음을 보이고 있다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.339-342
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• 2004

본 논문은 밀리미터파 대역 무선통신 시스템 송신부의 응용을 위해 CPW 구조를 이용하여 V-band용 상향 주파수 혼합기와 2단 구동증폭기를 설계$\cdot$제작하였다. 능동소자는 본 연구실에서 제작한 $0.1{\mu}m$ 게이트 GaAs Pseudomorphic HEMTs(PHEMTs)를 사용하였으며 입$\cdot$출력단은 CPW를 사용해 정합 회로를 설계하였다. 제작된 상향 주파수 혼합기는 LO power 5.4 dBm, 2.4 GHz IF 신호를 -10.25 dBm으로 입력하였을 때 Conversion Loss 1.25 dB, LO-to-RF Isolation은 58 GHz에서 13.2 dB의 특성을 나타내었다 2단 구동 증폭기는 측정결과 60 GHz에서 S21 이득 13 dB, $58\;GHz\;\~\;64\;GHz$ 대역에서 S21 이득 12 dB 이상을 유지하는 광대역 특성을 얻었고 증폭기의 Pl dB는 3.8 dBm, 최대 출력전력은 6.5 dBm의 특성을 얻었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.857-860
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• 2005

We reported 94 GHz, low conversion loss, and high isolation single balanced active-gate mixer based on 70 nm gate length InGaAs/InAlAs metamorphic high electron mobility transistors (MHEMTs). This mixer showed that the conversion loss and isolation characteristics were 2.5 ${\sim}$ 2.8 dB and under -30 dB, respectively, in the range of 93.65 ${\sim}$ 94.25 GHz. The low conversion loss of the mixer is mainly attributed to the high-performance of the MHEMTs exhibiting a maximum drain current density of 607 mA/mm, a extrinsic transconductance of 1015 mS/mm, a current gain cutoff frequency ($f_t$) of 330 GHz, and a maximum oscillation frequency ($f_{max}$) of 425 GHz. High isolation characteristics are due to hybrid ring coupler which adopted dielectric-supported air-gapped microstrip line (DAML) structure using surface micromachined technology. To our knowledge, these results are the best performance demonstrated from 94 GHz single balanced mixer utilizing GaAs-based HEMTs in terms of conversion loss as well as isolation characteristics.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.62-62
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• 2015

In this study, we study the effects of CF4 plasma treatment on the characteristics of enhancement mode (E-mode) AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs). The CF4 plasma is generated by inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE) system. The CF4 gas is decomposed into fluorine ions by ICP-RIE and then fluorine ions will effect the AlGaN/GaN interface to inhibit the electron transport of two dimension electron gas (2DEG) and increase channel resistance. The CF4 plasma method neither like the recessed type which have to utilize Cl2/BCl3 to etch semiconductor layer nor ion implantation needed high power to implant ions into semiconductor. Both of techniques will cause semiconductor damage. In the experiment, the CF4 treatment time are 0, 50, 100, 150, 200 and 250 seconds. It was found that the devices treated 100 seconds showed best electric performance. In order to prove fluorine ions existing and CF4 plasma treatment not etch epitaxial layer, the secondary ion mass spectrometer confirmed fluorine ions truly existing in the sample which treatment time 100 seconds. Moreover, transmission electron microscopy showed that the sample treated time 100 seconds did not have etch phenomena. Atomic layer deposition is used to grow Al2O3 with thickness 10, 20, 30 and 40 nm. In electrical measurement, the device that deposited 20-nm-thickness Al2O3 showed excellent current ability, the forward saturation current of 210 mA/mm, transconductance (gm) of 44.1 mS/mm and threshold voltage of 2.28 V, ION/IOFF reach to 108. As IV concerning the breakdown voltage measurement, all kinds of samples can reach to 1450 V.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.659-664
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• 2006

본 논문에서는 $0.12{\mu}m$ 게이트 전극을 가진 metamorphic InAIAs/InGaAs high electron-mobility transistors (mHEMT)를 이용하여 제작된 60 GHz push-push 발진기의 특성을 고찰하였다. 전극 길이가 $0.12{\mu}m$ 인 mHEMT는 700 mA/mm의 최대 전류, 600 mS/mm의 최대 전달정수, 170 GHz $f_T$, 그리고 300 GHz 이상의 $f_{MAX}$ 등 우수한 특성을 나타내었다. 두 개의 $6{\times}50{\mu}m$ 크기를 가지는 mHEMT 를 이용하여 제작된 발진기는 59.5 GHz 에서 6.3 dBm의 출력 전력과 -35 dBc 이상의 기저 주파수 억압도를 나타내었다. 페이즈 노이즈 (phase noise)는 발진 주파수의 1 MHz 오프셋에서 -81.2 dBc/Hz 의 특성을 나타내었다. 본 연구 결과는 60 GHz 대역에서 mHEMT를 이용하여 제작된 push-push 발진기로는 최대 출력을 나타낸 결과이며, 이 연구 결과는 상용화와 저가격에 InP HEMT 보다 유리한 mHEMT를 이용하여 고출력 발진기 특성을 얻을 수 있음을 보여준다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.62-62
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• 2003

고밀도 유도결합 플라즈마(high density inductively coupled plasma) 식각은 GaAs 이종접합 양극성 트랜지스터(HBTs)와 고속전자 이동도 트랜지스터(HEMTs)와 같은 GaAs 기반 반도체의 정교한 패턴을 형성하는데 더욱 많이 이용되고 있다 본 연구는 고밀도 플라즈마 소스(source)인 평판형(planar) 고밀도 유도결합 플라즈마 식각장치를 이용하여 $BCl_3$ 와 $BCl_3/Ar$ 가스에 따른 GaAs 식각결과를 비교 분석하였다. 공정변수는 ICP 소스 파워를 0-500W, RIE 척(chuck) 파워를 0-150W, 공정압력을 0-15 mTorr 이었다. 그리고 가스 유량은 20sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 고정시킨 상태에서 Ar 첨가 비율에 따른 GaAs의 식각결과를 관찰하였다. 공정 결과는 식각률(etch rate), GaAs 대 PR의 선택도(selectivity), 표면 거칠기(roughness)와 식각후 표면에 남아 있는 잔류 가스등을 분석하였다. 20 $BCl_3$ 플라즈마를 이용한 GaAs 식각률 보다 Ar이 첨가된 (20-x) $BC1_3/x Ar$ 플라즈마의 식각률이 더 우수하다는 것을 알 수 있었다. 식각률 증가는 Ar 가스의 첨가로 인한 GaAs 반도체와 Ar 플라즈마의 충돌로 나타난 결과로 예측된다. $BCl_3$ 와 $BC1_3/Ar$ 플라즈마에 노출된 GaAs 반도체 모두 표면이 평탄하였고 수직 측벽도 또한 우수하였다. 그리고 표면에 잔류하는 성분은 Ga와 As 이외에 $Cl_2$ 계열의 불순물이 거의 발견되지 않아 매우 깨끗함을 확인하였다. 이번 발표에서는 $BCl_3$ 와 $BCl_3/Ar$ 플라즈마를 이용한 GaAs의 건식식각 비교에 대해 상세하게 보고 할 것이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권3호
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• pp.34-38
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• 2000

본 논문에서는 AlGaAs/lnGaAs/GaAs P-HEMT 소자를 이용한 10 Gb/s 광수신기용 MMIC 초고속 저잡음 전치증폭기를 설계, 제작하고 특성을 분석 하였다. T 형태의 0.15㎛ 게이트 길이를 갖는 P-HEMT 소자를 이용하여 3단 트랜스임피던스 구조로 회로를 설계하였으며 광대역 특성을 얻기 위하여 피킹인덕터를 사용하였고, 저잡음특성을 위하여 게이트폭을 최적화하였다. 제작된 전치증폭기는 트랜스임피던스 이득 60㏈Ω, 대역폭 9.15 ㎓, 잡음지수가 3.9 ㏈ 이하인 특성을 보였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.705-711
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• 2003

본 연구에서는 고출력 소자로서 각광받고 있는 AlGaN/GaN HEMT 2$\times$100 $\mu\textrm{m}$ 소자(사파이어 기판)에 대해 열 효과가 포함된 대신호 모델링을 수행하였다. 완성된 대신호 모델을 이용하여 9 mm, 15 mm 사이즈 소자로의 스케일링을 통해 전력증폭기를 설계하였으며 제작된 결과와 비교, 해석하였다. 대신호 모델링은 수렴성과 해석 속도면에서 탁월한 장점을 갖는 수식 기반의 경험적 방법을 사용하였다. Pulsed I-V 측정을 통하여 열모델의 가장 중요한 파라미터인 열 시상수 및 열 저항을 추출하였으며 이를 통하여 완벽한 열 모델 제작이 가능하였다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정결과와 비교를 통하여 본 연구에서 제안된 열 모델이 매우 정확함을 확인할 수 있으며 전력증폭기와 같이 큰 사이즈의 소자를 사용해야 하는 회로의 경우에는 열 효과가 포함된 모델을 사용하여 더욱 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권12호
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• pp.10-16
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• 2003

에어브리지의 기생 커패시턴스의 영향을 분석하기 위해 CPW PHEMT의 기존 cold-FET 회로모델에 게이트-에어브리지의 기생 커패시턴스(C/sub ag/)차 드레인-에어브리지의 기생 커패시턴스(C/sub ad/)를 더해주었다. 또한 제안된 모델을 사용하여 소자의 parameter들을 추출하여, 그 존재를 확인하였다. 본 논문에서는 에어브리지에 의해 생성되는 기생 커패시턴스의 영향을 연구하기 위해 에어브리지의 여러 연결방법을 CPW PHEMT 제작에 접목시켰다. 또한 핀치오프상태의 cold-FET에 대한 개선된 등가회로 모델을 제시하여 에어브리지에 의한 기생 커패시턴스가 소자 특성에 어떤 영향을 주는 가를 분석하였다. 제작된 CPW PHEMT의 측정 결과로부터, 기생 커패시턴스 C/sub ag/와 C/sub ad/가 소자의 S/sub 21/ 이득을 감소시키는 중요한 요소임을 확인하였다.