Improvement of electric properties of AlGaN/GaN HEMTs with SiO2 gate insulator

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2017. 2. 서광석.초 록 GaN 의 경우에는 high electron velocity 와 high band gap 의 우수한 특성과 AlGaN/GaN HEMTs 로 사용시 자연스레 형성되는 2DEG 에 의해 높은 electron density의 장점을 가진 차세대 전력 소자로 주목받고 있다. 실제로 전력 소자로의 응용을 위해서는 normally off operation 이 필요로 한다. 이때 보통 gate recessed structure 를 통하여 문턱전압을 positive shift 시켜준다. 이 경우에는 gate leakage current를 효과적으로 억제하고 전기적인 특성을 향상시키기 위해서는 gate insulator 에 대한 충분한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 고전력 소자로서 gate recessed sturcture AlGaN/GaN MIS-HEMTs 의 SiO2 gate insultor 에 관한 연구를 진행하였다. Si MOS capacitor 를 통하여 박막의 전기적인 특성을 비교하였고 이때 N2 plasma step 을 추가해주었을 경우 효과적으로 leakage current 가 감소하고 hysteresis 가 줄어드는 것을 확인 할 수 있었다. 이를 통하여 실제로 AlGaN/GaN device 에 적용하여 소자의 특성을 확인한 결과, forward gate current 가 확연하게 감소하는 것을 알 수 있었고, Ron 또한 더 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 SiON interface layer 을 적용하였을 때 forward gate current 뿐만 아니라 pulsed I-V 특성이나, transconductance 와 drain current 같은 DC 특성과 reliability 특성에서 모두 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 막 내부의 trap 이나 interface trap density 면에서 좋지 않다고 알려져 있는 HfON 막을 bulk layer 로 사용하면서도 우수한 interface trap density 와 hysteresis 특성을 보이는 것을 확인하였다.제 1 장 서 론 1 제 1 절 GaN power device 1 제 2 절 BTBAS SiO2 4 제 2 장 SiO2 ALD optimize 7 제 1 절 SiO2 atomic layer deposition 7 제 2 절 SiO2 deposition with N2 plasma step 11 제 3 장 AlGaN/GaN MIS-HEMTs with SiO2 14 제 1 절 AlGaN/GaN MIS-HEMTs process 14 제 2 절 SiO2 single layer device 17 제 3 절 SiO2 interface layer device 26 제 4 장 결론 및 앞으로의 과제 38 제 1 절 Summary 38 제 2 절 앞으로의 과제 39 참고문헌 40 Abstract 43Maste

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