다양한 Gate insulator 를 이용한 고전력 AlGaN/GaN MIS-HEMT 제작

Abstract

논문에서는 최근 microwave power amplification에서 low frequency high voltage switching까지 널리 사용되는 high power AlGaN/GaN HEMT와 MIS-HEMT에 관해 다루었다. 먼저 2장에서는 AlGaN/GaN HEMT의 RF power 향상과 Breakdown voltage 향상을 위해 Issue가 되고 있는 RF dispersion, field plate HEMT, MIS-HEMT에 대해 언급하고, 3장에서는 AlGaN/GaN HEMT의 각 공정 단계에 따른 최적화된 공정과 향상된 단위 공정 성능을 측정하여 비교하였으며 단위 공정의 안정화를 이루었다. 또한 최적화된 단위 공정을 통한 소자의 공정 및 breakdown voltage의 향상을 측정하여 비교하였다. 4장에서는 3장에서 최적화된 공정을 통해 현재 Issue가 되고 RF Dispersion 문제 해결을 위한 passivation과 breakdown characteristics 향상을 위해 field plate 구조를 소자에 적용하여 제작 및 측정을 하여 passivation& field plate effect를 확인하였다. 또한 Lgd 길이에 따른 소자의 제작 및 특성 분석을 하여 소자 library를 구축하였다. 5장에서는 AlGaN/GaN HEMT의 단점인 높은 gate leakage current를 감소시키고 high breakdown characteristics을 갖도록 gate insulator로 SiNx와 Al2O3를 이용하여 MIS(Metal Insulator Semiconductor) structure를 제작하였고 insulator에 따른 특성 분석 및 측정을 하였다. 또한 MIS-HEMT를 제작하여 HEMT와의 특성 분석 및 leakage current characteristics의 향상, Breakdown voltage의 증가와 RF power characteristics의 향상을 확인하였다. 앞으로 해야 할 일은 SiNx와 Al2O3를 gate insulator로 이용한 MIS-HEMT 공정의 안정화와 더 자세한 분석이 필요하다. MIS-HEMT의 drain current의 감소와 small signal characteristics의 예상보다 큰 성능 저하에 대한 추후 연구가 필요하며, RF Power 최대 출력의 측정 역시 필요하다. MIS-HEMT 공정이 안정화되면 더 좋은 high breakdown, low leakage, high RF power characteristics을 가지는 MIS-HEMT 소자가 될 것이다.