• 전자통신동향분석
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• 제38권1호
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• pp.36-45
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• 2023

The increasing demand for ultra-high efficiency of compact power conversion systems for electric vehicle applications has brought GaN power semiconductors to the fore due to their low conduction losses and fast switching speed. In particular, the development of materials and core device processes contributed to remarkable results regarding the publication of vertical GaN power devices with high breakdown voltage. This paper reviews recent advances on GaN material technology and vertical GaN power device technology. The GaN material technology covers the latest technological trends and GaN epitaxial growth technology, while the vertical GaN power device technology examines diodes, Trench FETs, JFETs, and FinFETs and reviews the vertical GaN PiN diode technology developed by ETRI.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.1131-1137
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• 2015

Gallium nitride (GaN) is a promising material for next-generation high-power applications due to its wide bandgap, high breakdown field, high electron mobility, and good thermal conductivity. From a structure point of view, the vertical device is more suitable to high-power applications than planar devices because of its area effectiveness. However, it is challenging to obtain a completely upright vertical structure due to inevitable sidewall slope in anisotropic etching of GaN. In this letter, we design and analyze the enhancement-mode n-channel vertical GaN MOSFET with variation of sidewall gate angle by two-dimensional (2D) technology computer-aided design (TCAD) simulations. As the sidewall slope gets closer to right angle, the device performances are improved since a gradual slope provides a leakage current path through the bulk region.

• 한국재료학회지
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• 제9권6호
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• pp.599-603
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• 1999

AIN과 저온 GaN 완충충율 이용하여 Si 기판 위의 후막 GaN의 성장특성을 조샤하였다. Si과 GaN의 격자부정합도와 열팽창계수의 차이를 줄이기 위해 AIN과 저온 GaN를 완충충으로 사용하였다. AIN은 RF sputter를 이용하여 중착온도와 증착시간 및 RF power에 따른 표면 거칠기를 AFM으로 조사하여 최척조건을 확립하여 사용하였다. 또한 저온에서 GaN를 성장시켜 이를 완충충으로 이용하여 후막 GaN의 성장시 미치는 영향을 살펴보았다. 성장온도와 V/III 비율이 후막 성장시 표면특성과 결정성 및 성장속도에 미치는 영향을 조사하였다. 후막 GaN의 표연특성 및 막의 두께는 SEM과 $\alpha-step$을 이용하여 측정하였으며 결정성은 X-ray Diffractometer를 이용하여 조사하였다.

• 한국진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.280-286
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• 2006

디지털 합금 (digital-alloy) 성장방법을 사용한 AIGaAs층을 이용하여 $1.3{\mu}m$ vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)에 사용될 수 있는 AlGaAs/GaAs distributed Bragg reflector (DBR)를 분자선 에피탁시 (molecular beam epitaxy) 방법을 통해 제작하였다. 3인치 1/4 크기의 기판에 디지털 합금 AlGaAs층을 사용한 DBR을 성장하고 기판 여러 부분에서의 반사율을 측정하여 각 부분 간의 반사율 편차가 0.35%이내임을 확인하였다. TEM 사진을 통한 계면분석을 통해 디지털 합금 AlGaAs층의 조성과 두께가 균일함을 확인하였는데, 이는 디지털 합금 AlGaAs층의 성장시 기판 표면의 온도가 불균일하더라도 크게 영향을 받지 않음을 보여준다. 이를 통해 DBR의 균일성에 따라 소자의 특성에 큰 영향을 받는 InAs 양자점을 활성층으로 사용하는 VCSEL의 수율을 향상시키는데 디지털 합금 AlGaAs층을 이용한 DBR이 응용될 수 있음을 보였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권6호
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• pp.1763-1768
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• 2016

This paper presents the electrical characteristics of the gallium nitride (GaN) current aperture vertical electron transistor (CAVET) by using two-dimensional (2-D) technology computer-aided design (TCAD) simulations. The CAVETs are considered as the alternative device due to their high breakdown voltage and high integration density in the high-power applications. The optimized design for the CAVET focused on the electrical performances according to the different gate-source length ($L_{GS}$) and aperture length ($L_{AP}$). We analyze DC and RF parameters inducing on-state current ($I_{on}$), threshold voltage ($V_t$), breakdown voltage ($V_B$), transconductance ($g_m$), gate capacitance ($C_{gg}$), cut-off frequency ($f_T$), and maximum oscillation frequency ($f_{max}$).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.460-460
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• 2012

반도체 Device가 Shrink 함에 따라 Pattern Size가 작아지게 되고, 이로 인해 Photo Resist 물질 자체만으로는 원하는 Patterning 물질들을 Plasma Etching 하기가 어려워지고 있다. 이로 인해 Photoresist를 대체할 Hard Mask 개념이 도입되었으며, 이 Hardmask Layer 중 Amorphous Carbon Layer 가 가장 널리 사용되고 지고 있다. 이 Amorphous Carbon 계열의 Hardmask를 Etching 하기 위해서 기본적으로 O2 Plasma가 사용되는데, 이 O2 Plasma 내의 Oxygen Species들이 가지는 등 방성 Diffusion 특성으로 인해, 원하고자 하는 미세 Pattern의 Vertical Profile을 얻는데 많은 어려움이 있어왔다. 이를 Control 하기 인해 O2 Plasma Parameter들의 변화 및 Source/Bias Power 등의 변수가 연구되어 왔으며, 이와 다른 접근으로, N2 및 CO, CO2, SO2 등의 여러 Additive Gas 들의 첨가를 통해 미세 Pattern의 Profile을 개선하고, Plasma Etching 특성을 개선하는 연구가 같이 진행되어져 왔다. 본 논문에서 VLSI Device의 Masking Layer로 사용되는, Carbon 계 유기 층의 Plasma 식각 특성에 대한 연구를 진행하였다. Plasma Etchant로 사용되는 O2 Plasma에 새로운 첨가제 가스인 카르보닐 황화물 (COS) Gas를 추가하였을 시 나타나는 Plasma 내의 변화를 Plasma Parameter 및 IR 및 XPS, OES 분석을 통하여 규명하고, 이로 인한 Etch Rate 및 Plasma Potential에 대해 비교 분석하였다. COS Gas를 정량적으로 추가할 시, Plasma의 변화 및 이로 인해 얻어지는 Pattern에서의 Etchant Species들의 변화를 통해 Profile의 변화를 Mechanism 적으로 규명할 수 있었으며, 이로 인해 기존의 O2 Plasma를 통해 얻어진 Vertical Profile 대비, COS Additive Gas를 추가하였을 경우, Pattern Profile 변화가 개선됨을 최종적으로 확인 할 수 있었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제18권4호
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• pp.138-142
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• 2019

As the NAND flash memory goes to 3D vertical Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon (SONOS) structure, the lateral charge migration can be critical in the reliability performance. Even more, with miniaturization of flash memory cell device, just a little movement of trapped charge can cause reliability problems. In this paper, we propose a method of predicting the trapped charge profile in the retention mode. Charge diffusivity in the charge trapping layer (Si₃N₄) was extracted experimentally, and the effect on the trapped charge profile was demonstrated by the simulation and experiment.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.193-199
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• 2019

본 연구에서는 TCAD 시뮬레이션을 사용하여 산화갈륨 ($Ga_2O_3$) 기반 수직형 쇼트키 장벽 다이오드 고전압 스위칭 소자의 항복전압 특성을 개선하기 위한 가드링 구조를 이온 주입이 필요 없는 간단한 플로팅 금속 구조를 활용하여 제안하였다. 가드링 구조를 도입하여 양극 모서리에 집중되던 전계를 감소시켜 항복전압 성능 개선을 확인하였으며, 이때 금속 가드링의 폭과 간격 및 개수에 따른 항복전압 특성 분석을 전류-전압 특성과 내부 전계 및 포텐셜 분포를 함께 분석하여 최적화를 수행하였다. N형 전자 전송층의 도핑농도가 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$이고 두께가 $5{\mu}m$인 구조에 대하여 $1.5{\mu}m$ 폭의 금속 가드링을 $0.2{\mu}m$로 5개 배치하였을 경우 항복전압 2000 V를 얻었으며 이는 가드링 없는 구조에서 얻은 940 V 대비 두 배 이상 향상된 결과이며 온저항 특성의 저하는 없는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 활용한 플로팅 금속 가드링 구조는 추가적인 공정단계 없이 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 매우 활용도가 높은 기술로 기대된다.