LPCEO 기술을 이용한 GaAs 기반 heterostructure MOS 구조 RF switch 소자 제작

Abstract

Radar System의 구성 요소인 transmitter/receiver system, phase shifter, wireless communication 등의 block에서 switch 는 중요한 요소 중 하나이다. 따라서 switch 소자 및 이를 이용한 switch 회로의 연구가 많이 이루어져 왔고, 현재에도 활발하게 연구되고 있다. 새롭게 제안된 Heterostructure MOS (MOSH) 구조는 switch 회로에서 이용되기 위한 소자로는 최초로 제안된 구조로서, HEMT 구조에 oxidation 기술을 적용함으로써, Metal-Oxide-Semiconductor Heterojunction을 형성하기 때문에 붙여진 이름으로, 1~3 GHz 대역에서 좋은 switch 특성이 기대되는 구조이다. 기존의 RF 대역 HEMT 기반 Switch 소자는 Drain-Source 사이의 DC current에 의한 DC power 소모가 존재하였다. 본 연구에서는 DC power 소모를 줄이기 위해, 새롭게 제안된 MOSH 구조를 최초로 GaAs 기반의 pHEMT 구조에 적용하여, 이 MOSH 구조를 이용한 GaAs RF switch 소자를 제안하고, SILVACO simulation을 통해 여러 dimension에서의 소자의 특성을 예측,이를 ADS simulation을 통해 실제 1-3 GHz 주파수 대역에서의 switch 특성을 확인한 후, 최적화된 dimension을 찾아 소자를 제작하였다. Oxide는 wet 방식의 LPCEO 기술로 형성하여 소자를 제작하였다. 이 MOSH switch 소자는 2 GHz 대역에서 - 1.38 dB의 insertion loss와 -23 dB의 isolation 의 충분한 switch 특성을 보임과 함께, 다른 switch 소자들에 비해 DC power 소모가 수 μW 수준으로 매우 적음을 보였다.