• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.191-192
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• 2005

The reverse breakdown voltages of 4H-SiC SBD(schottky barrier diode)s with FP(Field Plate) and/or FLR(Field Limiting Ring) as a edge termination, were investigated. The breakdown voltages of SBDs with FP ware investigated varying the overlap width from $1{\mu}m$ to $30{\mu}m$. The maximum average breakdown voltages was 475V. There is no significant changes for the devices with overlap width of between $5{\mu}m\sim30{\mu}m$. It was confirmed that the dielectric breakdown of the thin thermal oxide is main cause of device failure. However, the breakdown voltage of SBD with FLR was 1400V even though the FLR edge termination structure was not optimized.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제18권4호
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• pp.199-202
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• 2017

Silicon carbide (SiC) is being spotlighted as a next-generation power semiconductor material owing to the characteristic limitations of the existing silicon materials. SiC has a wider band gap, higher breakdown voltage, higher thermal conductivity, and higher saturation electron mobility than those of Si. When using this material to implement Schottky barrier diode (SBD) devices, SBD-state operation loss and switching loss can be greatly reduced as compared to that of traditional Si. However, actual SiC SBDs exhibit a lower dielectric breakdown voltage than the theoretical breakdown voltage that causes the electric field concentration, a phenomenon that occurs on the edge of the contact surface as in conventional power semiconductor devices. Therefore in order to obtain a high breakdown voltage, it is necessary to distribute the electric field concentration using the edge termination structure. In this paper, we designed an edge termination structure using a field plate structure through oxide etch angle control, and optimized the structure to obtain a high breakdown voltage. We designed the edge termination structure for a 650 V breakdown voltage using Sentaurus Workbench provided by IDEC. We conducted field plate experiments. under the following conditions: $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, and $75^{\circ}$. The experimental results indicated that the oxide etch angle was $45^{\circ}$ when the breakdown voltage characteristics of the SiC SBD were optimized and a breakdown voltage of 681 V was obtained.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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• pp.201-208
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• 2023

The dependence of the electrical characteristics on the fast neutron fluence of an epitaxial 4H-SiC Schottky barrier diode (SBD) was investigated. The 30 MeV cyclotron was used for fast neutron irradiation. The neutron fluences evaluated through Monte Carlo simulation were in the 2.7 × 10¹¹ to 1.45 × 10¹³ neutrons/cm² range. Current-voltage and capacitance-voltage measurements were performed to characterize the samples by extracting the parameters of the irradiated SBDs. Neutron-induced defects in the epitaxial layer were identified and quantified using a deep-level transient spectroscopy measurement system developed at the Korea Atomic Energy Research Institute. As the neutron fluence increased from 2.7 × 10¹¹ to 1.45 × 10¹³ neutrons/cm², the concentration of the Z_1/2 defects increased by approximately 20 times. The maximum defect concentration was estimated as 1.5 × 10¹⁴ cm^-3 at a neutron fluence of 1.45 × 10¹³ neutrons/cm².

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권2호
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• pp.14-19
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• 2011

본 논문에서 실리콘 기판 위에 성장된 GaN 에피탁시를 활용하여 고전압 쇼트키 장벽 다이오드를 제작하였으며, 금속-반도체 접합의 열처리 조건에 따른 GaN 완충층 (buffer layer) 누설전류와 제작된 다이오드의 전기적 특성 변화를 연구하였다. Ti/Al/Mo/Au 오믹 접합과 Ni/Au 쇼트키 접합이 제작된 소자에 설계 및 제작되었다. 메사를 관통하는 GaN 완충층의 누설전류를 측정하기 위하여 테스트 구조가 제안되었으며 제작하였다. $700^{\circ}C$에서 열처리한 경우 100 V 전압에서 측정된 완충층의 누설전류는 87 nA이며, 이는 $800^{\circ}C$에서 열처리한 경우의 완충층의 누설전류인 780 nA보다 적었다. GaN 쇼트키 장벽 다이오드의 누설전류 메커니즘을 분석하기 위해서 Auger 전자 분광학 (Auger electron spectroscopy) 측정을 통해 GaN 내부로 확산되는 Au, Ti, Mo, O 성분들이 완충층 누설전류 증가에 기여함을 확인했다. 금속-반도체 접합의 열처리를 통해 GaN 쇼트키장벽 다이오드의 누설전류를 성공적으로 감소시켰으며 높은 항복전압을 구현하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권2호
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• pp.208-214
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• 2024

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 (R_on,sp) is 5.9 mΩ·cm² and 29 mΩ·cm². The series resistance (R_s) 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.409-412
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• 2004

Edge termination technique is essential fer the fabrication of high volage devices. A proper edge termination technique is also needed in the fabrication of Silicon Carbide power devices for obtaining a stable high blocking voltage properties. Among the many techniques, the field plate formation is the easiest one that can utilize it for commercial usage. The growth of thick thermal oxide is difficult for SiC, however. In this paper, 6A grade SiC schottky barrier diodes(SBD) were fabricated with field plate edge termination. The oxides which is field plate were formed various methods such as dry oxidation, 10% $N_2O$ nitrided oxidation and PECVD deposition. The reverse characteristics of the SiC SBD with various oxide field plate were investigated.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.604-609
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• 2020

본 연구에서는 RF 스퍼터를 이용하여 SiC 기판위에 AlN막을 증착하고 급속 열처리 (RTA) 공정의 온도에 따른 AlN/4H-SiC 구조의 전기적, 재료적 특성에 대한 영향을 분석하였다. 400도에서 RTA 공정을 진행한 Ni/AlN/4H-SiC SBD 소자의 온/오프 비율은 RTA 공정 전 그리고 600도에서 RTA 공정을 한 소자에 비해 약 10배정도 높은 값을 가졌다. 또한 오제이 전자현미경을 통한 원자성분 분석을 통해 증착한 AlN 층내의 존재하는 산소의 양이 후열 처리 조건에 따라 변화함을 확인하였고 소자의 온/오프 비율 그리고 온-저항 등 소자의 성능에 영향을 주는 것을 분석하였다. 추가적으로, 제작한 소자의 노출된 음향 주파수에 따른 전기적 특성변화를 분석하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제13권4호
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• pp.584-591
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• 2013

In this paper, a hybrid booster power module with Si IGBT and Silicon Carbide (SiC) Schottky Barrier Diode (SBDs) is presented. The switching characteristics of the hybrid booster module are compared with commercial Silicon IGBT/Si PIN diode based modules. We applied the booster power module into a non-isolated on board vehicle charger with a simple buck-booster topology. The performances of the on-vehicle charger are analyzed and measured with different power modules. The test data is measured in the same system, at the same points of operation, using the conventional Si and hybrid Si/SiC power modules. The measured power conversion efficiency of the proposed on-vehicle charger is 96.4 % with the SiC SBD based hybrid booster module. The conversion efficiency gain of 1.4 % is realizable by replacing the Si-based booster module with the Si IGBT/SiC SBD hybrid boost module in the 6.6 kW on-vehicle chargers.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.11-16
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• 2016

탄화규소(Silicon Carbide)는 와이드 밴드 갭 물질로써 실리콘(Si)에 비해 고전력, 고주파, 고온 소자용 반도체 물질로서 각광받고 있다. 탄화규소를 이용하여 만든 반도체 소자 중 특히 쇼트키 배리어 다이오드는 현재 가장 많이 사용되는 전력반도체 소자로써 스위칭 속도가 매우 빠르고 낮은 온저항 특성을 가지는 소자이다. 하지만 컨텍 엣지에서의 전계집중으로 인해 항복전압이 낮아지는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 엣지 터미네이션 기술이 제안되고 있는데, 본 논문에서는 최적의 항복전압을 갖기 위한 이중 필드 플레이트(Double Field Plate) 소자 구조를 제안하였다. 측정결과 제작한 소자는 온저항을 유지한 채 38% 향상된 항복전압을 나타내었다. 제안한 소자 특성 검증을 위해 소자를 설계 및 제작한 후 전기적 특성을 측정하였으며, 이중 필드 플레이트 구조는 길이와 두께가 서로 다른 필드 플레이트를 겹쳐 올림으로써 구현하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1229_1230
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• 2009

$SiO_2$ 패시베이션 층에 As+ 이온을 주입한 1.2 kV급 AlGaN/GaN 쇼트키 장벽 다이오드( Schottky Barrier Diode, SBD )를 제작하였다. 주입된 As+ 이온들은 역방향 바이어스에서 공핍 영역의 곡률을 변화 시켰고, 이로 인해 항복 전압이 증가하고 누설 전류가 감소하였다. 제안된 소자의 항복전압이 1204 V 이었고, 기존 소자의 항복전압은 604 V 이었다. 캐소드 전압이 100 V일 때 제안된 소자의 누설전류는 21.2 nA/mm 이었고, 같은 조건에서 제안된 소자는 $80.3{\mu}A/mm$ 이었다. 주입된 As+ 양이온은 이차원 전자 가스( Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG )에 전자를 유도했고, 채널의 농도가 미세하게 증가하였다. 따라서 순방향 전류가 증가하였다.