• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권9호
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• pp.551-554
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• 2015

This paper was analyzed electrical characteristics of super junction IGBT with super junction field rings. As a result of super junction IGBT with super junction field rings, we obtained 3,300 V breakdown voltage and good thermal characteristics. we obtained shrinked chip size because field ring was decreased than field ring for conventional IGBT, too. And we fabricated super junction IGBT with super junction field rings. As a result of measuring fabricated chip, we obtained 3,300 V breakdown voltage. The fabricated devices were replaced thyristos using high voltage conversion, sufficiently.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.270-275
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• 2012

Power MOSFET(metal oxide silicon field effect transistor) operate voltage-driven devices, design to control the large power switching device for power supply, converter, motor control, etc. But on-resistance characteristics depending on the increasing breakdown voltage spikes is a problem. So 600 V planar power MOSFET compare to 1/3 low on-resistance characteristics of super junction MOSFET structure. In this paper design to 600 V planar MOSFET and super junction MOSFET, then improvement of comparative analysis breakdown voltage and resistance characteristics. As a result, super junction MOSFET improve on about 40% on-state voltage drop performance than planar MOSFET.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권10호
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• pp.613-617
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• 2014

This paper was analyzed electrical characteristics of super junction power MOSFET considering to charge imbalance. We extracted optimal design and process parameter at -15% of charge imbalance. Considering extracted design and process parameters, we fabricated super junction MOSFET and analyzed electrical characteristics. We obtained 600~650 V breakdown voltage, $224{\sim}240m{\Omega}$ on resistance. This paper was showed superior on resistance of super junction MOSFET. We can use for automobile industry.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권8호
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• pp.496-500
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• 2015

This paper was proposed the theoretical research and optimal design 3000V super junction NPT IGBT for using electrical automotive and power conversion. Because super junction IGBT was showed ultra low on resistance, it was structure that can improve the thermal characteristics of conventional NPT IGBT. The electrical characteristics of super junction NPT IGBT were 2.52 V of on state voltage drop, 4.33 V of threshold voltage and 2,846 V breakdown voltage. We did not obtaing 3,000 V breakdown voltage but we will obtain 3,000 V breakdown voltage through improving p pillar layer. If we are carried this research, This device will be used electrical automotive, power conversiton and high speed train.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.344-349
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• 2021

Super Junction구조는 항복전압과 온-상태 전압강하의 트레이드-오프 특성을 개선하고자 제안된 구조이다. 본 논문은 Super Junction IGBT P-Pillar 내부 영역에 Trench SiO₂를 성장시킨 구조를 제안한다. Super Junction구조에 인가되는 전계를 3D로 관찰 시 P-Pillar 내부에 전계가 인가되지 않는 영역을 확인하였다. Pillar영역의 부분저항은 각 Pillar의 크기와 항복전압에 의해 변동되는데 전계가 인가되지 않는 P-Pillar 내부 영역을 Trench 한 후 SiO₂를 성장시켜 P-Pillar의 크기를 감소시킨다. 4.5kV의 동일한 항복전압을 가질 때 온-상태 전압강하 특성이 Field Stop IGBT 대비 약 58%, 기존의 Super Junction IGBT 대비 19% 향상되는 것을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.356-361
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• 2021

파워 소자의 트레이드오프 현상을 최소화하기 위해 제시된 구조가 Super Junction 구조이다. Super Junction은 기존의 많이 사용하던 기본 구조 대비 1/5 정도의 낮은 온 저항(Ron) 특성을 가질 수 있다. Super Junction 구조의 공정 방법으로 Multi-Epi 공정과 Deep-Trench 공정 방법이 있다. Deep-Trench 공정은 실리콘 기판 상면에 깊은 트렌치 공정을 통하여 그안에 불순물이 도핑 되어 있는 폴리실리콘을 매립하여 P-Pillar를 형성 시키는 공정 방법이라 매립하는 과정에서 결함이 형성되기 쉬워서 비교적 어려운 제조 방법으로 알려져 있다. 하지만 비교적 Deep-Trench 공정으로 만들어진 구조가 낮은 온저항과 높은 항복 전압을 형성하여 좋은 효율을 보인다. 본 논문에서는 공정상의 새로운 방법을 제시하고, Charge Balance 이론을 접목시킨 구조를 설계하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.532-535
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• 2014

본 논문에서는 Super Juction MOSFET의 우수한 열 특성을 검증하기 위해 도출된 공정 및 설계파라미터를 이용하여 열특성을 분석하였다. 열 특성 중 핵심공정인 Trench 식각 각도에 따른 온도차이, 열 저항, 그 때 흐르는 드레인 전류를 측정하여 전체 소비전력을 분석하였다. 분석한 결과 Trench 식각 각도가 $89.3^{\circ}$ 일 때 온도차와 열 저항 값이 가장 작게 나왔으며, 식각 각도에 따라서 분포는 경향성을 보이지 않았다. 따라서 반복 시뮬레이션과 실험을 통해 최적의 값을 도출해야 되며, 본 측정 결과 최적의 식각 각도는 $89.3^{\circ}$와 $89.6^{\circ}$의 결과를 보였다. 다른 전기적인 특성을 고려하여 최종 식각 각도를 보여야 하며, 열 특성의 우수한 SJ MOSFET이 산업에의 이용을 위해 본 논문의 자료가 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권3호
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• pp.263-267
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• 2014

Super junction trench gate power MOSFETs have been receiving attention in terms of the trade-off between breakdown voltage and on-resistance. The vertical structure of super junction trench gate power MOSFETs allows the on-resistance to be reduced compared with conventional Trench Gate Power MOSFETs. The heat release of devices is also decreased with the reduction of on-resistance. In this paper, Lattice Temperature of two devices, Trench Gate Power MOSFET and Super junction trench gate power MOSFET, are compared in several temperature circumstance with the same Breakdown Voltage and Cell-pitch. The devices were designed by 100V Breakdown voltage and measured from 250K Lattice Temperature. We have tried to investigate how much temperature rise in the same condition. According as temperature gap between top of devices and bottom of devices, Super junction trench gate power MOSFET has a tendency to generate lower heat release than Trench Gate Power MOSFET. This means that Super junction trench gate power MOSFET is superior for wide-temperature range operation. When trench etching process is applied for making P-pillar region, trench angle factor is also important component. Depending on trench angle, characteristics of Super junction device are changed. In this paper, we focus temperature characteristic as changing trench angle factor. Consequently, Trench angle factor don't have a great effect on temperature change.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.756-761
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• 2019

본 논문에서는 기존 4H-SiC SJ UMOSFET 구조의 p-pillar을 기존 UMOSFET의 shielding 영역 아래로 배치시키는 SC-SJ(Shielding Connected-Super Junction) UMOSFET 구조를 제안한다. 제안한 SC-SJ UMOSFET의 경우 p-pillar와 shielding 영역이 공존하여 산화막에서 전계에 의한 항복이 발생하지 않도록 하며, 이는 pillar의 도핑 농도 상승을 가능하게 한다. 결과적으로 온저항을 낮춤으로서 소자의 정적 특성을 개선한다. Sentaurus TCAD 시뮬레이션을 통해 기존 구조와 제안한 구조의 정적 특성을 비교, 분석하였다. 제안한 SC-SJ UMOSFET은 기존 구조에 비해 항복전압의 변화 없이 50% 감소된 온저항을 얻을 수 있다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권9호
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• pp.551-554
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• 2014

This paper was showed latch up characteristics of super junction power MOSFET by parasitic thyristor according to trench etch angle. As a result of research, if trench etch angle of super junction MOSFET is larger, we obtained large latch up voltage. When trench etch angle was $90^{\circ}$, latch up voltage was more 50 V. and we got 700 V breakdown voltage. But we analyzed on resistance. if trench etch angle of super junction MOSFET is larger, we obtained high on resistance. Therefore, we need optimal point by simulation and experiment for solution of trade off.