초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
두 가지 이상의 반도체를 하나의 시스템으로 융합함으로서 다양한 반도체 물성을 이용하여 보다 혁신적인 기능을 선사할 수 있다. 그러나 각기 다른 격자 상수를 갖는 반도체의 직접 성장은 필연적으로 격자 간 결함이 발생하게 되고 소자의 특성을 급격히 감소시키는 심각한 문제를 안고 있었다. 본 연구진이 보유한 기술은 이러한 격자 결함이 소자의 중요 부분으로 전파되는 것을 나노 기술을 이용하여 제한하는 기술로서, 이를 적용하여 실리콘 기판 위에 다양한 화합물 반도체를 성장하여, 기존보다 1/100 이하

III. 연구개발의 내용 및 범위
두 가지 이상의 반도체를 하나의 시스템으로 융합함으로서 다양한 반도체 물성을 이용하여 보다 혁신적인 기능을 선사할 수 있다. 그러나 각기 다른 격자 상수를 갖는 반도체의 직접 성장은 필연적으로 격자 간 결함이 발생하게 되고 소자의 특성을 급격히 감소시키는 심각한 문제를 안고 있었다. 본 연구진이 보유한 기술은 이러한 격자 결함이 소자의 중요 부분으로 전파되는 것을 나노 기술을 이용하여 제한하는 기술로서, 이를 적용하여 실리콘 기판 위에 다양한 화합물 반도체를 성장하여, 기존보다 1/100 이하의 결함 밀도를 갖는 고품질 반도체를 성장 시킬 수 있음을 확인하였으며, 이 기술을 더욱 발전시켜 전력용 반도체 소자 중 첫 단계로서 GaN 계열 스위칭 다이오드 및 트랜지스터에 적용하여 실용화를 위한 기반 기술 및 원천기술을 개발하고 있다.

Abstract ▼

Contents
To capitalize material properties of different semiconductors, researchers have been trying to make a semiconductor material which has the properties of high luminescence and an ultra high-speed by growing various compound materials on the lower priced and wide-diameter silicon wafers. E

Contents
To capitalize material properties of different semiconductors, researchers have been trying to make a semiconductor material which has the properties of high luminescence and an ultra high-speed by growing various compound materials on the lower priced and wide-diameter silicon wafers. Even though different atomic arrangement and the characteristics of the two materials, result in higher defectdensity, we have demonstrated that the defect density of hetero-epitaxial materials on Si substrates can be reduced by more than two orders by using a self-aligned defect annihilation technology patented by our group.
In the first year work, we realized the high-power diodes and transistors with the satisfactory performance of 0.6 V threshold voltage, 0.15 Ω/cm² on-resistance, and higher than 600 V breakdown voltage based on the low defect density GaN materials grown on Si substrate. In the second year, two distinct outcomes have been achieved: (1) further improvements of GaN crystal quality grown on Si substrate while maintaining the 2D growth mode in the hetero-epitaxy lattice-mismatch growth and the crack-free growth of thick GaN layers which is thermally mismatched with Si substrate. A simulator for the growth of multi-layer
structure has been developed to maintain the crack-free condition. (2) In addition to the unit processes required to develop the "normally-off" transistor, we have demonstrated the state-of-the art "normally-off" transistor with a threshold voltage
of 3 V and a breakdown voltage over 800 V, which is actually the final goal of the 3^rd year project. We will concentrate our efforts to enhance the size of devices and to improve the thermal performance.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 8
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제 1절 고효율 고출력 전력소자 신기술의 필요성 ... 9
• 제 2절 GaN on Si 전력소자의 잠재성 및 연구개발의 필요성 ... 12
• 제 3절 저결함 에피성장, 전력소자 최적화 구조 및 식각공정 개발의 중요성 ... 13
• 제 2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 1절 세계적 수준 ... 14
• 제 2절 국내 수준 ... 14
• 제 3절 국내외 연구현황 ... 14
• 제 4절 현 기술상태의 취약성 ... 15
• 제 5절 앞으로의 전망 ... 16
• 제 3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 제 1절 자기정렬 결함감소법을 이용한 GaN 결함 감소 ... 18
• 제 2절 GaN on Si 성장 기술 개발 ... 25
• 제 3절 전력용 Schottky 다이오드 제작 및 특성 ... 45
• 제 4절 Normally on 및 off 트랜지스터 제작 및 특성 ... 56
• 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 64
• 제 1절 기술적 측면 ... 64
• 제 2절 경제적 산업적 측면 ... 65
• 제 5장 연구개별결과의 활용계획 ... 69
• 제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 70
• 제 7장 참고문헌 ... 71