초록 ▼

□ 연구개요
본 과제는 차세대 고성능 GaN 기반 Nanowire FinFET 및 Gate-all-around (GAA) 구조를 가지는 소자 제작과 고성능, 고주파, 고출력 소자 응용을 위하여 다양한 방법(I-V, RF, pulse, low & high temp 측정, noise 측정)으로 소자 측정 및 분석한다. 제작된 GaN 나노소자는 고성능, 고주파, 고출력 소자로의 가능성을 제시하고 실리콘 소자의 대체에 대한 가능성을 연구한다. 세부 목표는 다음과 같다.
(1) Lateral GaN GAA 소자 제작
(2

□ 연구개요
본 과제는 차세대 고성능 GaN 기반 Nanowire FinFET 및 Gate-all-around (GAA) 구조를 가지는 소자 제작과 고성능, 고주파, 고출력 소자 응용을 위하여 다양한 방법(I-V, RF, pulse, low & high temp 측정, noise 측정)으로 소자 측정 및 분석한다. 제작된 GaN 나노소자는 고성능, 고주파, 고출력 소자로의 가능성을 제시하고 실리콘 소자의 대체에 대한 가능성을 연구한다. 세부 목표는 다음과 같다.
(1) Lateral GaN GAA 소자 제작
(2) Vertical GaN GAA 소자 제작
(3) 제작된 소자의 특성 분석

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) Lateral GaN GAA 소자 제작 및 특성 분석 (연구목표 : ohmic 저항 < 1×10^-5Ω·cm², I_on/I_off > 10⁸, SS < 100 mV/dec, F_t > 5 GHz, F_max > 20 GHz, gate lag < 10 %, drain lag < 30 %, noise 특성 분석)
1) AlGaN/GaN Quasi-GAA (omega-gate) nanowire 소자 :
-. ALD HfO₂ sidewall spacer 공정과 TMAH 습식 식각 공정 개발하여 omega 모양의 나노 구조 제작
-. I_d,max = 484 mA/mm, I_on/I_off = 10¹⁰, SS = 57~63 mV/dec, BV = 220 V, small gate lag 특성, CNF 노이즈 특성, No F_t and F_max
2) GaN-based GAA nanowire 소자 :
-. GaN-On-Insulator (GaNOI) wafer을 사용하여 GaN nanowire를 형성하고 그 후 AlGaN/GaN 재성장하므로 완전한 GaN GAA 나노 구조 제작
-. V_th = 3.5 V, I_d,max = 2 mA/mm, I_on/I_off = 10⁸, SS = 130 mV/dec, no curret collapse, CMF 노이즈 특성, No F_t and F_max
(2) Vertical GaN GAA 소자 제작 (연구목표 : ohmic 저항 < 1×10^-5 Ω·cm², I_on/I_off > 10⁸, SS < 100 mV/dec, F_t > 5 GHz, F_max > 20 GHz, gate lag < 10%, drain lag < 30 %, noise 특성 분석)
-. n+doped/un-doped/n+doped GaN(800/300/500 nm)의 에피성장과 top-down 방식의 건식 식각, TMAH 습식 식각으로 50~120 nm 직경의 vertical GaN nanowire rod 구조 제작
-. V_th = 0.5~1 V, I_d,max = 9 uA, I_on/I_off = 10⁸, SS = 90 mV/dec, RTN 노이즈 특성, No F_t and F_max

□ 연구결과의 중요성
1) 기술적인 난제로 여긴 GAA 구조의 Omega 모양을 가지는 GaN 나노 소자 세계 최초 제작.
2) 웨이퍼 방향에 따라 GaN 에칭 profile이 달라지는 연구를 통해 향후 다양한 구조의 GaN 소자 적용이 가능함.
3) Top-down 방식으로 GAA 구조의 GaN 나노 소자 세계최초 제작.
4) GAA 구조로 인해 current collapse가 없는 특성을 얻음. 이 결과는 GaN 파워소자의 근본적인 문제인 current collapse를 해결하는 방법 중 하나로 제시됨.
5) GaN기반 FinFET 소자 및 GAA 소자에 대한 노이즈 세계최초 분석.
6) V_sat. = 0.1~0.5 V를 가지는 vertical GaN 나노소자를 제작하여 low voltage 응용 가능성에 대한 연구.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구과제의 개요 ... 3
• (1) 연구의 필요성 ... 3
• (2) 연구의 최종목표 및 범위 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) Sidewall 공정을 이용한 GaN 기반 GAA 나노 소자 제작 및 특성 분석 ... 4
• (2) GaN-On-Insulator (GaNOI) 기판을 이용한 GaN GAA 나노 소자 제작 및 특성 분석 ... 5
• (3) GaN vertical nanowire GAA MOSFET (VNW-MOSFET) 소자 제작 및 특성 분석 ... 5
• 3. 연구결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 15