In order to fabricate a high breakdown SiC-SBD (Schottky barrier diode), we investigate an effect on metal guard ring (MGR) in breakdown characteristics of the SiC-SBD. The breakdown characteristics of MGR-type SiC-SBD is significantly dependent on both the guard ring metal and the alloying time of guard ring metal. The breakdown characteristics of MGR-type SiC-SBDs are essentially improved as the alloying time of guard ring metal is increased. The SiC-SBD without MGR shows less than 200 V breakdown voltage, while the SiC-SBD with Al MGR shows approximately 700 V breakdown voltage. The improvement in breakdown characteristics is attributed to the field edge termination effect by the MGR, which is similar to an implanted guard ring-type SiC-SBD. There are two breakdown origins in the MGR-type SiC-SBD. One is due to a crystal defects, such as micropipes and stacking faults, in the Epi-layers and the SiC substrate, and occurs at a lower electric field. The other is due to the destruction of guard ring metal, which occurs at a higher electric field. The demolition of guard ring metal is due to the electric field concentration at an edge of Schottky contact metal.
본 연구에서는 TCAD 시뮬레이션을 사용하여 산화갈륨 ($Ga_2O_3$) 기반 수직형 쇼트키 장벽 다이오드 고전압 스위칭 소자의 항복전압 특성을 개선하기 위한 가드링 구조를 이온 주입이 필요 없는 간단한 플로팅 금속 구조를 활용하여 제안하였다. 가드링 구조를 도입하여 양극 모서리에 집중되던 전계를 감소시켜 항복전압 성능 개선을 확인하였으며, 이때 금속 가드링의 폭과 간격 및 개수에 따른 항복전압 특성 분석을 전류-전압 특성과 내부 전계 및 포텐셜 분포를 함께 분석하여 최적화를 수행하였다. N형 전자 전송층의 도핑농도가 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$이고 두께가 $5{\mu}m$인 구조에 대하여 $1.5{\mu}m$ 폭의 금속 가드링을 $0.2{\mu}m$로 5개 배치하였을 경우 항복전압 2000 V를 얻었으며 이는 가드링 없는 구조에서 얻은 940 V 대비 두 배 이상 향상된 결과이며 온저항 특성의 저하는 없는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 활용한 플로팅 금속 가드링 구조는 추가적인 공정단계 없이 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 매우 활용도가 높은 기술로 기대된다.
Novel A1-Si Schottky diodes with self-aligned guard rings have been proposed and fabricated using RIE(Reactive Ion Etch). The breakdown voltage of the Schottky diode with the guard ring has been drastically increased to 200V or more in comparison with 46V for the metal overlap Schottky diode.
This reports the electrical properties of single-crystal β-gallium oxide (β-Ga2O3) vertical Schottky barrier diodes (SBDs) with a different guard ring structure. The vertical Schottky barrier diodes (V-SBDs) were fabricated with two types guard ring structures, one is with metal deposited on the Al2O3 passivation layer (film guard ring: FGR) and the other is with vias formed in the Al2O3 passivation layer to allow the metal to contact the Ga2O3 surface (metal guard ring: MGR). The forward current values of FGR and MGR V-SBD are 955 mA and 666 mA at 9 V, respectively, and the specific on-resistance (Ron,sp) is 5.9 mΩ·cm2 and 29 mΩ·cm2. The series resistance (Rs) in the nonlinear section extracted using Cheung's formula was 6 Ω, 4.8 Ω for FGR V-SBD, 10.7 Ω, 6.7 Ω for MGR V-SBD, respectively, and the breakdown voltage was 528 V for FGR V-SBD and 358 V for MGR V-SBD. Degradation of electrical characteristics of the MGR V-SBD can be attributed to the increased reverse leakage current caused by the guard ring structure, and it is expected that the electrical performance can be improved by preventing premature leakage current when an appropriate reverse voltage is applied to the guard ring area. On the other hand, FGR V-SBD shows overall better electrical properties than MGR V-SBD because Al2O3 was widely deposited on the Ga2O3 surface, which prevent leakage current on the Ga2O3 surface.
In this work, single photon avalanche diodes (SPADs) were fabricated using the standard 180 nm complementary metal-oxide semiconductor process. Their small size of 15-16 µ m and low operating voltage made it possible to easily integrate them with readout circuits for compact on-chip sensors, particularly those used in the radiation sensor network of a nuclear plant. Four architectures were proposed for the SPADs, with a shallow trench isolation (STI) guard ring and different depletion regions designed to demonstrate the main performance parameters in each experimental configuration. The wide absorption region structure with PSD and a deep N-well could achieve a uniform electric field, resulting in a stable dark count rate (DCR). Additionally, the STI guard ring was implanted to mitigate the premature edge breakdown. A breakdown voltage was achieved for a low operating voltage of 10.75 V. The DCR results showed 286.3 Hz per ㎛2 at an excess voltage of 0.04 V. A photon detection probability of 21.48% was obtained at 405 nm.
종래의 쇼트키 다이오드들이 가지는 금속중첩 및 P보호환 구조와 비교하여 금속-반도체 접합면 가장자리에 얇은 계단형 산화막(약1000Å) 구조를 갖는 새로운 소자들을 설계 제작하였다. 별은 계단형 산화막의 형성은 T.C.E. 산화공정으로 처리하였으며 이러한 새로운 소자들의 항복현상을 비교 검토하기 위하여 이들과 함께 동일한 소자 크기를 갖는 종래의 금속 중첩 쇼트키 다이오드와 P보호환 쇼트키 다이오드를 같은 폐이퍼상에 집적시켰고 항복전압에 대한 측정을 통해 고찰해 본 결과 금속-반도체 접합면 가장자리에 얇은 계단형 산화막 구조를 갖는 소자들은 종래의 쇼트키 다이오드들에 비해 항복현상에 있어서 월등한 개선을 보여 주는 것으로 나타났다.
새로운 구조의 APF optical link용 Si pin photodetector를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 제작된 소자는 금속-반도체 접촉주위에 $p^{+}$-guard ring구조와 광이 입사되는 수광면에 그물망 모양의 얕은 $p^{+}$-확산영역을 갖는다. 제작된 소자의 전기.광학적 특성을 -5 V의 동작전압에서 측정한 결과, 접합 커패시턴스와 암전류는 각각 4 pF와 180 pA로 나타났으며 광신호 전류와 감도특성는 670 nm이 중심파장을 갖는 2.2 $\mu$W의 입사광 전력 아래에서 각각 1.22 $\mu$A와 0.55 A/W로 나타났다. 제작된 소자는 650~700 nm의 파장영역에서 최대 spectral response를 보이고 있으며 낮은 점한 커패시턴스와 우수한 신호분리능력으로 인해 red light optics응용에서 광신호 검출에 적합하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
A SSIMT(Suppressed Sidewall Injection Magnetotransistor) sensor with high linearity is presented in this thesis. The prototype is fabricated by using the Hynix 0.6$\mu\textrm{m}$ P-substrate twin-well double poly three-metal CMOS Process. The fabricated SSIMT shows that variation of the collector current is extremely linear by varing the magnetic induction from -200mT to 200mT at I$\_$B/=500${\mu}$A, V$\_$CE/=2V and V$\_$SUB/=5V. The relative sensitivity is up to 120%/T. At B = 0, magnetic offset is about 79mT, there relative sensitivity is 30.5%/T. The nonlinearity of the fabricated SSIMT is measured about 1.4%.
The electromagnetic coupling effect in standard CMOS process is simulated and evaluated. EM coupling transfer characteristic between planar spiral inductors by isolation methode in standard CMOS have simulated and measured. Measurement results show that suppression of EM coupling effect by ground guardring. The evaluated structures are fabricated 1P5M(one poly, five metal) 0.25um standard CMOS process. These measurement results provide a isolation design guidelines in standard CMOS process for Rf coupling suppression.
Schottky diodes for Radio-frequency identification (RFID) tag integration on chip were designed and fabricated using Samsung electronics System LSI standard $0.18{\mu}m$ CMOS process. Schottky diodes were designed as interdigitated fingers array by CMOS layout design rule. 64 types of Schottky diode were designed and fabricated with the variation of finger width, length and numbers with a $0.6{\mu}m$ guard ring enclosing n-well. Titanium was used as Schottky contact metal to lower the Schottky barrier height. Barrier height of the fabricated Schottky diode was 0.57eV. DC current - voltage measurements showed that the fabricated Schottky diode had a good rectifying properties with a breakdown voltage of -9.15 V and a threshold voltage of 0.25 V.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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