• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.720-725
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• 2013

Power MOSFET operate voltage-driven devices, design to control the large power switching device for power supply, converter, motor control, etc. We have analyzed trench process, field limit ring process for fabrication of unified trench gate power MOSFET. And we have analyzed electrical characteristics of fabricated unified trench gate power MOSFET. The optimal trench process was based on SF6. After we carried out SEM measurement, we obtained superior trench gate and field limit ring process. And we compared electrical characteristics of planar and trench gate unified power MOSFET after completing device fabrication. As a result, the both of them was obtained 500 V breakdown voltage. However trench gate unified power MOSFET was shown improved Vth and on state voltage drop characteristics than planar gate unified power MOSFET.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.15-24
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• 2021

본 논문에서는 CDT(Conventional Double Trench) MOSFET보다 스위칭 시간과 손실이 적은 1700 V EPDT(Extended P+ shielding floating gate Double Trench) MOSFET 구조를 제안하였다. 제안한 EPDT MOSFET 구조는 CDT MOSFET에서 소스 Trench의 P+ shielding 영역을 늘리고 게이트를 N+와 플로팅 P- 폴리실리콘 게이트로 나누었다. Sentaurus TCAD 시뮬레이션을 통해 두 구조를 비교한 결과 온 저항은 거의 차이가 없었으나 Crss(게이트-드레인 간 커패시턴스)는 게이트에 0 V 인가 시에는 CDT MOSFET 대비 32.54 % 줄었고 7 V 인가 시에는 65.5 % 감소하였다. 결과적으로 스위칭 시간 및 손실은 각각 45 %, 32.6 % 줄어 스위칭 특성이 크게 개선되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.63-66
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• 2017

This research was about shielded trench gate power MOSFET for low voltage and high speed. We used T-CAD tool and carried out process and device simulation for exracting design and process parameters. The exracted parameters was used to design shieled and conventional trench gate power MOSFET. And The electrical characteristics of shieled and conventional trench gate power MOSFET were compared and analyzed for their power device applications. As a result of analyzing electrical characteristics, the recorded breakdown voltages of both devices were around 120 V. The electric distributions of shielded and conventional trench gate power MOSFET was different. But due to the low voltage level, the breakdown voltage was almost same. And the other hand, the threshold voltage characteristics of shielded trench gate power MOSFET was superior to convention trench gate power MOSFET. In terms of on resistance characteristics, we obtained optimal oxied thickness of $3{\mu}m$.

• 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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• 제24권2호
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• pp.592-597
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• 2020

SiC는 Si에 비해서 Breakdown field가 10배 높고, Energy gap이 3배 높기 때문에 높은 Breakdown voltage를 갖는 우수한 전력 MOSFET을 제작할 수 있다. 하지만 낮은 Mobility로 인한 높은 On저항을 갖기 때문에 이를 낮추기 위해서 Trench MOSFET이 제안되었지만 동시에 BV가 감소한다는 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 1200V급 Trench MOSFET 설계를 목적으로 하며, 이를 해결하기 위해서 BV와 Ron에 대한 중요한 변수인 Epi 깊이, Trench 깊이, Trench 깊이에서 Epi 깊이까지의 거리에 대한 Split을 진행하여 최대 전계, BV, Ron의 신뢰성 특성을 비교 분석하였다. Epi 깊이가 증가할수록, Trench 깊이가 감소할수록, Trench 깊이에서 Epi 깊이가 감소할수록 최대 전계 감소, BV 증가, Ron 증가를 확인하였다. 모든 결과는 Sentaurus TCAD를 통해 Simulation 되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.283-289
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• 2012

이 논문에서 Trench Power MOSFET의 스위칭 성능을 향상시키기 위한 Separate Gate Technique(SGT)을 제안하였다. Trench Power MOSFET의 스위칭 성능을 개선시키기 위해서는 낮은 gate-to-drain 전하 (Miller 전하)가 요구된다. 이를 위하여 제안된 separate gate technique은 얇은(~500A)의 poly-si을 deposition하여 sidewall을 형성함으로서, 기존의 Trench MOSFET에 비해 얇은 gate를 형성하였다. 이 효과로 gate와 drain에 overlap 되는 면적을 줄일 수 있어 gate bottom에 쌓이는 Qgd를 감소시키는 효과를 얻었고, 이에 따른 전기적인 특성을 Silvaco T-CAD silmulation tool을 이용하여 일반적인 Trench MOSFET과 성능을 비교하였다. 그 결과 Ciss(input capacitance : Cgs+Cgd), Coss(output capacitance : Cgd+Cds) 및 Crss(reverse recovery capacitance : Cgd) 모두 개선되었으며, 각각 14.3%, 23%, 30%의 capacitance 감소 효과를 확인하였다. 또한 inverter circuit을 구성하여, Qgd와 capacitance 감소로 인한 24%의 reverse recovery time의 성능향상을 확인하였다. 또한 제안된 소자는 기존 소자와 비교하여 어떠한 전기적 특성저하 없이 공정이 가능하다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.713-719
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• 2013

Power MOSFET operate voltage-driven devices, design to control the large power switching device for power supply, converter, motor control, etc. We have optimal designed planar and trench gate power MOSFET for high breakdown voltage and low on resistance. When we have designed $6,580{\mu}m{\times}5,680{\mu}m$ of chip size and 20 A current, on resistance of trench gate power MOSFET was low than planar gate power MOSFET. The on state voltage of trench gate power MOSFET was improved from 4.35 V to 3.7 V. At the same time, we have designed unified field limit ring for trench gate power MOFET. It is Junction Termination Edge type. As a result, we have obtained chip shrink effect and low on resistance because conventional field limit ring was convert to unify.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.323-326
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• 2003

In this paper, a new small size Lateral Trench Electrode Power MOSFET is proposed. This new structure, called "LTEMOSFET"(Lateral Trench Electrode Power MOSFET), is based on the conventional MOSFET. The entire electrode of LTEMOSFET is placed in trench oxide. The forward blocking voltage of the proposed LTEMOSFET is improved by 1.6 times with that of the conventional MOSFET. The forward blocking voltage of LTEMOSFET is 250V. At the same size, a increase of the forward blocking voltage of about 1.6 times relative to the conventional MOSFET is observed by using TMA-MEDICI which is used for analyzing device characteristics. Because the electrodes of the proposed device are formed in trench oxide, the electric field in the device are crowded to trench oxide. We observed that the characteristics of the proposed device was improved by using TMA-MEDICI and that the fabrication of the proposed device is possible by using TMA-TSUPREM4.

• 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.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1234-1237
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• 2018

본 논문에서는 planar MOSFET 대비 on 저항 감소 및 스위칭 속도 개선의 장점이 있는 4H-SiC trench MOSFET응용을 위하여 trench MOSFET 중요 이슈 중 하나인 sub-trench의 개선연구를 수행하였다. sub-trench의 제거를 위하여 Ar reshape 공정을 수행하였고, 온도와 공정시간을 변화해가며 trench 형태의 변화를 관찰하였다. 그 결과 $1500^{\circ}C$, 20분 조건에서 가장 적절한 sub-trench 완화를 확인하였다. 또한 Ar reshape 공정 이후 건식/습식 산화공정을 진행하여 결정방향에 따른 산화막 두께변화에 대해 확인하였다.