• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제12권2호
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• pp.30-36
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• 2020

We demonstrated a successful fabrication of 4" Gallium Nitride (GaN)/Diamond High Electron Mobility Transistors (HEMTs) incorporated with Inner Slot Via Hole process. We made in manufacturing technology of 4" GaN/Diamond HEMT wafers in a compound semiconductor foundry since reported [1]. Wafer thickness uniformity and wafer flatness of starting GaN/Diamond wafers have improved greatly, which contributed to improved processing yield. By optimizing Laser drilling techniques, we successfully demonstrated a through-substrate-via process, which is last hurdle in GaN/Diamond manufacturing technology. To fully exploit Diamond's superior thermal property for GaN HEMT devices, we include Aluminum Nitride (AlN) barrier in epitaxial layer structure, in addition to conventional Aluminum Gallium Nitride (AlGaN) barrier layer. The current collapse revealed very stable up to Vds = 90 V. The trapping behaviors were measured Emission Microscope (EMMI). The traps are located in interface between Silicon Nitride (SiN) passivation layer and GaN cap layer.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권2호
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• pp.223-229
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• 2017

This paper analyzes the effect of a dual-metal-gate structure on the electrical characteristics of AlGaN/GaN metal-insulator-semiconductor high electron mobility transistors. These structures have two gate metals of different work function values (${\Phi}$), with the metal of higher ${\Phi}$ in the source-side gate, and the metal of lower ${\Phi}$ in the drain-side gate. As a result of the different ${\Phi}$ values of the gate metals in this structure, both the electric field and electron velocity in the channel become better distributed. For this reason, the transconductance, current collapse phenomenon, breakdown voltage, and radio frequency characteristics are improved. In this work, the devices were designed and analyzed using a 2D technology computer-aided design simulation tool.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.205-208
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• 2018

본 연구에서는 상시불통형 p-AlGaN-게이트 질화갈륨(GaN) 이종접합 트랜지스터의 신뢰성 평가를 위한 가속열화 시험 조건을 수립하기 위해 게이트 전압 열화 시험을 진행하였다. 상시불통형 트랜지스터의 동작 조건을 고려하여 기존 상시도통형 쇼트키-게이트 소자평가에 사용되는 게이트 역전압 시험과 더불어 순전압 시험을 수행하여 열화특성을 분석하였다. 기존 상시도통형 소자와 달리 상시불통형 소자에서는 게이트 역전압 시험에 의한 열화는 관찰되지 않은 반면, 게이트 순전압 시험에서 심한 열화가 관찰되었다. 상시불통형 질화갈륨 전력 반도체 소자의 신뢰성 평가에 게이트 순전압 열화 시험이 포함되어야 함을 제안한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.752-758
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• 2004

본 논문에서는 MBE로 성장한 AlGaN/InGaN/GaN 에피층으로 제작된 GaN HEMTs의 특성을 분석하였다. 게이트 전극 길이가 0.5 $\mu$m로 제작된 소자는 비교적 평탄한 전류 전달 특성을 나타내었으며 최대 전류 880 mA/mm, 최대 전달정수 156 mS/mm, 그리고 $f_{r}$와 $f_{MAX}$는 각각 17.3 GHz와 28.7 GHz가 측정되었다. 또한 표면 처리되지 않은 AlGaN/InGaN/HEMT의 경우 기존의 AlGaN/GaN HEMT와는 달리 펄스 전류 동작 상태에서 전류 와해 현상(current collapse)이 발생하지 않음이 확인되었다. 이 연구 결과는 InGaN를 채널층으로 사용할 경우 표면에 존재하는 트랩에 의한 전류 와해 현상이 발생하지 않는 고성능, 고출력의 GaN HEMT를 제작할 수 있음을 보여준다....

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.495-498
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• 2006

This paper reports a high power 60 GHz push-push oscillator fabricated using 0.12 um metamorphic high electron-mobility transistors (mHEMTs). The devices with a $0.1{\mu}m$ gate-length exhibited good DC and RF characteristics such as a maximum drain current of 700 mA/mm, a peak gm of 660 mS/mm, and an $f_T$ of 170 GHz. By combining two sub-oscillators having $6{\times}50{\mu}m$ periphery mHEMT, the push-push oscillator achieved a 6.3 dBm of output power at 59.5 GHz with more than -35 dBc fundamental suppression. This is one of the highest output power obtained using mHEMT technology without buffer amplifier, and demonstrates the potential of mHEMT technology for cost effective millimeter-wave commercial applications.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제3권1호
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• pp.13-20
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• 2003

Both MgO and $Sc_2O_3$ are shown to provide low interface state densities (in the $10^{11}{\;}eV^{-1}{\;}cm{\;}^{-2}$ range)on n-and p-GaN, making them useful for gate dielectrics for metal-oxide semiconductor(MOS) devices and also as surface passivation layers to mitigate current collapse in GaN/AlGaN high electron mobility transistors(HEMTs).Clear evidence of inversion has been demonstrated in gate-controlled MOS p-GaN diodes using both types of oxide. Charge pumping measurements on diodes undergoing a high temperature implant activation anneal show a total surface state density of $~3{\;}{\times}{\;}10^{12}{\;}cm^{-2}$. On HEMT structures, both oxides provide effective passivation of surface states and these devices show improved output power. The MgO/GaN structures are also found to be quite radiation-resistant, making them attractive for satellite and terrestrial communication systems requiring a high tolerance to high energy(40MeV) protons.

• 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.

• 한국진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.637-641
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• 2006

본 논문에서는 100 nm 게이트 길이를 갖는 InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT(metamorphic high electron mobility transistors)m의 DC와 RF 특성을 분석 하였다. 이중 노광 방법으로 ZEP520/P(MMA-MAA)/PMMA 3층 구조의 레지스터와 게이트 길이 100 nm인 게이트를 제작하였다. 게이트의 단위 폭이 $70\;{\mu}m$인 2개의 게이트와 길이가 100 nm로 제작된 MHEMT를 DC 및 RF특성을 조사하였다. 최대 드레인 전류 밀도는 465 mA/mm, 상호전달 컨덕턴스는 844 mS/mm이, RF 측정으로부터 전류 이득 차단 주파수는 192 GHz와 최대 진동주파수 310 GHz인 특성을 보였다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.292-292
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• 2014

Wide band gap semiconductors, such as III-nitrides (GaN, AlN, InN, and their alloys), SiC, and diamond are expected to play an important role in the next-generation electronic devices. Specifically, GaN-based high electron mobility transistors (HEMTs) have been targeted for high power, high frequency, and high temperature operation electronic devices for mobile communication systems, radars, and power electronics because of their high critical breakdown fields, high saturation velocities, and high thermal conductivities. For the stable operation, high power, high frequency and high breakdown voltage and high current density, the fabrication methods have to be optimized with considerable attention. In this study, low ohmic contact resistance and smooth surface morphology to AlGaN/GaN on 2 inch c-plane sapphire substrate has been obtained with stepwise annealing at three different temperatures. The metallization was performed under deposition of a composite metal layer of Ti/Al/Ni/Au with thickness. After multi-layer metal stacking, rapid thermal annealing (RTA) process was applied with stepwise annealing temperature program profile. As results, we obtained a minimum specific contact resistance of $1.6{\times}10^{-7}{\Omega}cm2$.