• 한국전자파학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.282-285
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• 2019

본 연구에서는 2단계 게이트 리세스 방법을 사용하여 T-형 게이트 길이가 100 nm인 mHEMT 소자를 제작하였다. 제작한 소자는 65 mA의 드레인전류($I_{dss}$), 1090 mS/mm의 트랜스콘덕턴스($g_m$), -0.65 V의 문턱전압 ($V_{th}$) 등의 DC 특성을 보였다. 또한 차단주파수($f_T$) 190 GHz와 최대 공진주파수($f_{MAX}$) 260 GHz인 우수한 고주파 특성을 나타내었다. 제작한 mHEMT 소자는 향후에 W-대역의 MMIC 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제12권4호
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• pp.483-490
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• 2009

In this paper, a novel low-damage silicon nitride passivation for 100nm InAlAs/InGaAs MHEMTs has been developed using remote ICPCVD. The silicon nitride deposited by ICPCVD showed higher quality, higher density, and lower hydrogen concentration than those of silicon nitride deposited by PECVD. In particular, we successfully minimized the plasma damage by separating the silicon nitride deposition region remotely from ICP generation region, typically with distance of 34cm. The silicon nitride passivation with remote ICPCVD has been successfully demonstrated on GaAs MHEMTs with minimized damage. The passivated devices showed considerable improvement in DC characteristics and also exhibited excellent RF characteristics($f_T$of 200GHz).The devices with remote ICPCVD passivation of 50nm silicon nitride exhibited 22% improvement(535mS/mm to 654mS/mm) of a maximum extrinsic transconductance($g_{m.max}$) and 20% improvement(551mA/mm to 662mA/mm) of a maximum saturation drain current ($I_{DS.max}$) compared to those of unpassivated ones, respectively. The results achieved in this work demonstrate that remote ICPCVD is a suitable candidate for the next-generation MHEMT passivation technique.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.553-554
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• 2006

In this paper, 77 GHz CPW power amplifier MMIC, which are consisted of a 2 stage driver stage and a power stage employing $8{\times}50um$ gate width, have been successfully developed by using 120nm $In_{0.4}AlAs/In_{0.35}GaAs$ Metamorphic high electron mobility transistors (MHEMTs). The devices show an extrinsic transconductance $g_m$ of 660 mS/mm, a maximum drain current of 700 mA/mm, and a gate drain breakdown voltage of -8.5 V. A cut-off frequency ($f_T$) of 172 GHz and a maximum oscillation frequency ($f_{max}$) of over 300 GHz are achieved. The fabricated PA exhibited high power gain of 20dB only with 3 stages. The output power is measured to be 12.5 dBm.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권12호
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• pp.7-12
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• 2004

본 논문에서는 0.1 $\mum$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 DC~45 GHz 대역의 광대역 MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) 분산 증폭기를 설계 및 제작하였다. MIMIC 증폭기의 제작을 위해 Metamorphic HEMT(MHEMT)를 설계 및 제작하였으며, 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 442 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 409 mS/mm를 얻었다. RF 특성으로 fT는 140 GHz fmax는 447 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 광대역 MIMIC 분산 증폭기의 설계를 위해 MHEMT의 소신호 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 분산 증폭기를 설계하였다. 설계된 분산 증폭기는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용하여 제작하였으며, MIMIC 분산 증폭기의 측정결과, DC ~ 45 GHz대역에서 6 dB 이상의 S21 이득을 얻었으며, 입력반사 계수는 45 GHz에서 -10 dB, 출력반사계수는 -7 dB의 특성을 나타내었다. 제작된 분산 증폭기의 칩 크기는 2.0 mm$\times$l.2 mm다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제10권1호
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• pp.63-73
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• 2011

Metamorphic HEMTs (MHEMTs) have emerged as excellent challenges for the design and fabrication of high-speed HEMTs for millimeter-wave applications. Some of improvements result from improved mobility and larger conduction band discontinuity in the channel, leading to more efficient modulation doping, better confinement, and better device performance compared with conventional pseudomorphic HEMTs (PHEMTs). For the optimized device design and development, we have performed the calibration on the DC characteristics of our fabricated 0.1 ${\mu}m$ ${\Gamma}$-gate MHEMT device having the modulation-doped $In_{0.52}Al_{0.48}As/In_{0.53}Ga_{0.47}$As heterostructure on the GaAs wafer using the hydrodynamic transport model of a commercial 2D ISE-DESSIS device simulator. The well-calibrated device simulation shows very good agreement with the DC characteristic of the 0.1 ${\mu}m$ ${\Gamma}$-gate MHEMT device. We expect that our calibration result can help design over-100-GHz MHEMT devices for better device performance.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권11호
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• pp.1-8
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• 2011

트랜지스터의 최대 출력 성능을 제한하는 요소 중 가장 중요한 하나가 항복 전압이다. GaAs 기판 위에 점진적으로 성장된 메타몰픽(Metamorphic) InAlAs/InGaAs HEMTs(MHEMT)는 InP 기판 위에 성정한 HEMT에 비해 비용 측면에서 특히 장점을 가지고 있다. 그러나 GaAs 나 InP 기반의 HEMT 소자들은 모두 우수한 마이크로파 및 밀리미터파 주파수 특성 및 이에 따른 저잡음 특성에 비해 낮은 항복전압으로 인해 파워 소자로서는 중간출력 정도의 소자로서만 사용 가능하다. 이러한 HEMT 소자의 항복 전압을 개선하기 위하여 본 논문에서는 InAlAs/$In_xGa_{1-x}As$/GaAs MHEMT 소자들의 항복 특성을 시뮬레이션하고 분석하였다. 2차원 소자 시뮬레이터의 hydrodynamic 전송 모델을 사용하여 $In_{0.52}Al_{0.48}As/In_{0.53}Ga_{0.47}As$ 이종접합 구조를 갖는 제작된 0.1-${\mu}m$ ${\Gamma}$-gate MHEMT 소자에 대하여 파라미터 보정 작업을 수행한 후 항복 특성에 영향을 주는 요소들을 분석하였다. 깊은 준위 트랩 효과를 고려한 충돌 이온화 및 게이트 전계를 분석하였고, 인듐(In) 몰 성분 변화에 따른 $In_xGa_{1-x}As$ 채널에서의 항복 특성 예측을 위한 충돌 이온화 계수를 경험적으로 제안 적용하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.471-472
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• 2006

The passivation technology is very important, because this technology can protect a device against the influence of ambient environment, and prevent the performance reduction. In this paper, we fabricated the $0.1{\mu}m\;{\Gamma}$-gate InAlAs/InGaAs metamorphic high electron mobility transistors (MHEMTs) on GaAs substrates using the low-k benzocyclobutene (BCB) and $Si_3N_4$ as a passivation and we performed the comparisons of characteristics of the MHEMTs. After passivation, the DC and RF measurement results were decreased either the conventional Si3N4 or BCB layers. The decrement of the BCB passivation was smaller than the $Si_3N_4$ passivation.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권4호
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• pp.80-85
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• 2007

Passivation 기술은 소자를 외부 환경의 영향으로부터 보호할 수 있고, 소자 성능의 감소를 예방할 수 있기 때문에 능동 소자 제작에 있어서 매우 중요하다. 본 논문에서 passivation 물질로 낮은 유전 상수를 갖는 benzocyclobutene (BCB)과 전통적인 passivation 물질인 Si3N4를 이용하여 GaAs를 기반으로 하는 $0.1{\mu}m\;{\Gamma}$-gate InAlAs/InGaAs metamorphic high electron mobility transistors (MHEMTs)를 제작하였다. 제작된 MHEMT의 특성은 passivation 전과 후로 구분하여 비교하였다. Passivation후 BCB와 Si3N4를 이용한 경우 모두에서 passivation 이전에 비해 저하된 DC 및 RF 특성을 나타내었으나, BCB를 이용하여 passivation을 한 소자들이 전통적인 passivation 물질인 Si3N4를 이용한 소자들에 비해서 상대적으로 낮은 특성 저하를 DC와 RF에서 함께 나타내었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제10권4호
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• pp.107-112
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• 2011

This paper is for improving the RF frequency performance of a fabricated 100nm ${\Gamma}$-gate MHEMT, scaling down vertically for the epitaxy-structure layers of the device. Hydrodynamic simulation parameters are calibrated for the fabricated MHEMT with the modulation-doped $In_{0.52}Al_{0.48}As/In_{0.53}Ga_{0.47}$As heterostructure grown on the GaAs substrate. With these calibrated parameters, simulations for the vertically-scaled epitaxial layers of the device are performed and analyzed for DC/RF characteristics, including the quantization effect due to the thickness reduction of InGaAs channel layer. A newly designed epitaxy-structure device shows higher extrinsic transconductance, $g_m$ of 1.556 S/mm, and higher frequency performance, $f_T$ of 222.5 GHz and $f_{max}$ of 849.6 GHz.

• 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.