바이폴라 소자로 구성된 회로가 양호한 특성을 갖기 위해서는 개별 소자의 동작 속도, 집적도 및 전력 소비 특성이 좋아야 한다. 그런데 지금까지 주로 사용해온 기존의 SBC 바이폴라 트랜지스터로는 이들 특성을 개선하는 데는 한계가 있었다. 일반적으로 바이폴라 트랜지스터는 면적이 줄어듦에 따라 이들 특성이 개선되므로 본 연구에서는 SBC 방법과는 다른 PSA 공정 방법을 개발하였다. 즉, 소자 격리에서의 종래의 PN 접합에 의한 방법과 다른 산화막에 의한 방법을 도입하였고 또한 에미터, 베이스 사이의 거리를 최소로 줄이기 위하여 다결정 실리콘에 의한 polysilicon self-align 방법으로 에미터 및 베이스를 형성시켰다.
We have developed a refractory WNx self-aligned gate GaAs metal-semiconductor field-effect transistor(MESFET) using $SiO_2$ side-wall process. The MESFET hasa fully ion-implanted, planar, symmetric self-alignment structure, and it is quite suitable for integration. The uniform trans-conductance of 354nS/mm up to Vgs=+0.6V and the saturation current of 171mA/mm were obtained. As high as 43GHz of cut-off frequency hs been realized without any de-embedding of parasitic effects. The refractory WNx self-aligned gate GaAs MESFET technology is one of the most promising candidates for realizing linear power amplifier ICs and multifunction monolithic ICs for use in the digital mobile communication systems such as hand-held phone(HHP), personal communication system (PCS) and wireless local loop(WLL).
The device characteristics of the base resistance controlled thyristor with self-align corrugated p-base is demonstrated for the first time with varying the n+ cathode width and the temperature form room temperature to $125^{\circ}C$. The experimental results show that the snap-back in the CB-BRT is significantly suppressed irrespective of the various n+ cathode width and the temperature as compared with that of the conventional BRT. The maximum controllable current of the CB-BRT is uniformly higher when compared with that of the conventional BRT over the temperature range from room temperature to $125^{\circ}C$.
Recently, the demand for the optical cable is rapidly growing because the number of internee user increases and high speed internet data transmission is required. But the present optical cable winding systems has some serious problems such as pile-up and collapse of cable usually near the flange of the bobbin in the process of the cable winding. To reduce the pile-up collapse in a cable winding systems, a new guiding system is developed for a high-speed self-align cable winding. First of all, the winding mechanism was analyzed and synchronization logics for the motions of winding, traversing, and the guiding were created. A prototype cable winding systems was manufactured to validate the new guiding system and the suggested logic. Experiment results showed that the winding system with the developed guiding system outperformed the system without the guiding system in reducing pile-up and collapse in the high-speed winding.
The performance modeling of a $25{\mu}m$ pitch VGA ${\mu}$-bolometer with the self-aligned thermal resistor structure is carried out. The self-aligned thermal resistor can be utilized for the maximizing the thermal resistance and the fill factor of a bolometer, so the performance improvement can be expected. From the results of the performance modeling of the micro-bolometer with self-align thermal resistor for a $25{\mu}m$ pitch $640{\times}480$ microbolometer designed with $0.6{\mu}m$ minimum feature size, the drastic improvements of NETD from 38.7 mK to 19.1 mK, responsivity of 1.9 times are expected with a self aligned thermal resistor structure. The main reason for the performance improvements with a self-aligned thermal resistor structure comes from the increasement of the thermal resistance.
초고주파 집적회로의 핵심소자로 각광을 받고 있는 GaAs MESFET(MEtal-emiconductor)은 게이트 형성 공정이 가장 중요하며, WNx 내화금속을 이용한 planar 게이트 구조의 경우 임계전압(Vth:threshold voltage)의 균일도가 우수할 뿐만 아니라 특히 Side-wall을 이용한 self-align 게이트는 소오스 저항을 줄일 수 있어 고성능의 소자 제작을 가능하게 한다.(1) 본 연구의 핵심이 되는 Side-wall을 형성하기 위하여 PECVD법에 의한 SiOx 박막을 증착하고, 건식식각법을 이용하여 SiOx side-wall을 형성하였다. 이 공정을 이용하여 소오스 저항이 낮고 임계전압의 균일도가 우수한 고성능의 self-aligned gate MESFET을 제작하였다. 3inch GaAs 기판상에 이온주입법에 의한 채널 형성, d.c. 스퍼터링법에 의한 WNx 증착, PECVD법에 의한 SiOx 증착, MERIE(Magnetic Enhanced Reactive Ion Etcing)에 의한 Side-wall 형성, LDD(Lightly Doped Drain)와 N+ 이온주입, 그리고 RTA(Rapid Thermal Annealing)를 사용하여 활성화 공정을 수행하였다. 채널은 40keV, 4312/cm2로, LDD는 50keV, 8e12/cm2로 이온주입하였고, 4000A의 SiOx를 증착한 후 2500A의 Side-wall을 형성하였다. 옴익 접촉은 AuGe/Ni/Au 합금을 이용하였고, 소자의 최종 Passivation은 SiNx 박막을 이용하였다. 제작된 소자의 전기적 특성은 hp4145B parameter analyzer를 이용한 전압-전류 측정을 통하여 평가하였다. Side-wall 형성은 0.3$\mu\textrm{m}$ 이상의 패턴크기에서 수직으로 잘 형성되었고, 본 연궁에서는 게이트 길이가 0.5$\mu\textrm{m}$인 MESFET을 제작하였다. d.c. 특성 측정 결과 Vds=2.0V에서 임계전압은 -0.78V, 트랜스컨덕턴스는 354mS/mm, 그리고 포화전류는 171mA/mm로 평가되었다. 특히 본 연구에서 개발된 트랜지스터의 게이트 전압 변화에 따른 균일한 트랜스 컨덕턴스의 특성은 RF 소자로 사용할 때 마이크로 웨이브의 왜곡특성을 없애주기 때문에 균일한 신호의 전달을 가능하게 한다. 0.5$\mu\textrm{m}$$\times$100$\mu\textrm{m}$ 게이트 MESFET을 이용한 S-parameter 측정과 Curve fitting 으로부터 차단주파수 fT는 40GHz 이상으로 평가되었고, 특히 균일한 트랜스컨덕턴스의 경향과 함께 차단주파수 역시 게이트 바이어스, 즉 소오스-드레스인 전류의 변화에 따라 균일한 값을 보였다. 본 연구에서 개발된 Side-wall 공정은 게이트 길이가 0.3$\mu\textrm{m}$까지 작은 경우에도 사용가능하며, WNx self-align gate MEESFET은 낮은 소오스저항, 균일한 임계전압 특성, 그리고 높고 균일한 트랜스 컨덕턴스 특성으로 HHP(Hend-Held Phone) 및 PCS(Personal communication System)와 같은 이동 통신용 단말기의 MMICs(Monolithic Microwave Integrates Circuits)의 제작에 활용될 것으로 기대된다.
In this study, a new simplified technology for fabricating high density trench gate DMOSFETs using only three mask layers and TEOS/nitride spacer is proposed. Due to the reduced masking steps and self-aligned process, this technique can afford to fabricate DMOSFETs with high cell density up to 100 Mcell/inch$^2$ and cost-effective production. The resulting unit cell pitch was 2.3∼2.4${\mu}$m. The fabricated device exhibited a excellent specific on-resistance characteristic of 0.36m$\Omega$. cm$^2$ with a breakdown voltage of 42V. Moreover, time to breakdown of gate oxide was remarkably increased by the hydrogen annealing after trench etching.
A self-aligned latch-up suppressed IGBT has been proposed and the process method and the device characteristics of the IGBT have been verified by numerical simulation. As the source is laterally diffused through the sidewall of the trench in the middle of the body, the size of the source is small and the doping concentration of the source is lower than that of the p++ body and the emitter efficiency of the parasitic npn transistor is low so that latch-up may be suppressed. No additional mask steps for p++ region, source, and source contact are required so that small sized body can be obtained Latch-u current density higher than 10000 A/cm$^{2}$ have been achieved by adjusting the process conditions.
Recently, the demand for the optical cable is rapidly glowing because the number of internet user increases and high speed internet data transmission is required. To meet this demand, it is necessary to have a sufficient manufacturing capability for mass and high-quality production. But the present optical cable winding system has some serious problems such that the optical cable of radius (6 mm -40 mm) is often piled up and collapsed usually at the edge of the bobbin in the process of the cable winding. It is often necessary to have an additional operator in order to adjust the cable, which causes the productivity decrease. In order to improve a performance of cable winding system which deals with relatively thick cable( radius : 6 mm -40 mm ), we developed a new guiding system for a high-speed self-align cable winding. First of all, the winding mechanism was analyzed. Synchronization logics for the motions of winding, traversing, and the guiding were created and implemented by using the PLC and guiding system controller in a prototype cable winding system manufactured in the CILS( Computer Integrated Large scale System ) lab. An experimental verification was carried out to validate the logic. Results showed that the winding system with the developed guiding system outperformed in reducing pile-up and collapse in the high-speed winding(up to 300 mm/s) compared with the system without the guiding system.
본 논문에서는 트렌치 게이트 MOSFET에 적용을 위한 고 신뢰성을 갖는 트렌치 형성기술과 고품격의 제조기술을 제안하였다. 이는 향후 전력용 MOSFET 에 널리 적용이 가능하다. 트렌치 구조는 DMOSFET에서 셀 피치크기를 줄여서 Ron 특성을 개선하거나 대다수 전력용 IC에서 전력용 소자를 다른 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 소자로부터 독립시킬 목적으로 채용된다. 마스크 레이어를 사용하여 자기정렬기술과 산화막 스페이서가 채용된 고밀도 트렌치 MOSFET를 제작하기 위한 새로운 공정방법을 구현하였다. 이 기술은 공정 스텝수를 감소시키고 트렌치 폭과 소오스, p-body 영역을 감소시킴으로써 결과적으로 셀 밀도와 전류 구동성능을 증가시키며 온 저항의 감소를 가져왔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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