초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제에서는 고정공이동도의 결정형 실리콘(Si)과 고전자이동도의 질화갈륨(GaN)을 조합하여 결정형 실리콘/질화갈륨(Si/GaN) 적층 이형접합 파워반도체 구조를 형성하고 격자불일치(lattice-mismatch)에서 비롯된 계면 비정질층(amorphous)의 성장 억제 메커니즘을 확립하여 전통적인 반도체 에피성장법의 격자전위(dislocation) 문제를 극복한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
Si/GaN 적층 이형접합 기반의 RF 파워트랜지스터를 개발하고 확장형 설계(scalable des

□ 연구개요
본 연구과제에서는 고정공이동도의 결정형 실리콘(Si)과 고전자이동도의 질화갈륨(GaN)을 조합하여 결정형 실리콘/질화갈륨(Si/GaN) 적층 이형접합 파워반도체 구조를 형성하고 격자불일치(lattice-mismatch)에서 비롯된 계면 비정질층(amorphous)의 성장 억제 메커니즘을 확립하여 전통적인 반도체 에피성장법의 격자전위(dislocation) 문제를 극복한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
Si/GaN 적층 이형접합 기반의 RF 파워트랜지스터를 개발하고 확장형 설계(scalable design)를 구현하여 고전력 밀도(power density)와 고속 클럭 주파수(clock frequency)를 수반하는 중앙 처리 장치(CPU)의 구현을 목표로 한다. 이를 위해 Si/GaN 적층 계면의 비정질층 생성을 억제하는 플라즈마 및 열처리 메커니즘을 확립하고 CMOS 공정 적용이 가능한 Si/Si/GaN NPN 양극성(bipolar) 이형접합 파워트랜지스터(HBT) 및 인핸스먼트모드(normally-off) Si/GaN-cap/AlGaN/GaN 고전자이동도 파워트랜지스터(HEMT)를 개발한다. 또한 인쇄기법을 통한 전력반도체 소자의 확장형 설계를 통하여 CPU로서의 운용 성능을 가지는 집적회로를 개발한다. 연구실 단위의 공정 방법과 CMOS 기반 나노팹시설의 공정 방법을 적용하여 실제 산업에서 적용 가능한 수준의 소자 및 집적회로 개발을 목표로 한다. 본 연구에서는 다음의 세부 연구 목표를 수행하였다.
1. 인쇄기법을 통한 적층 이형접합 구현 및 계면층 생성 억제 매커니즘 확립.
2. NPN 양극성 이형접합 형성 및 에너지 밴드갭 분석.
3. Normally-off 파워소자 구현을 위한 음(-)극성 계면 형성.
4. Si/GaN 적층 구조 기반 파워트랜지스터 구현 및 전기적 특성 확립.
5. Si/GaN RF 적층 구조 기반 RF 파워트랜지스터 구현.
6. 적층 전력반도체 소자 확장형 설계 및 특성 확립.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1. 고출력 고속 파워 CPU 개발: 이형접합 RF 파워트랜지스터의 개발 및 대면적 확장형 설계를 구현하고 높은 전력 밀도 및 고속 클럭 주파수 성능을 수반하는 차세대 CPU를 개발하여 공정 직접도 포화 현상으로 인한 출력 에너지 효율 문제를 해결한다.
2. 기존 기술의 한계 극복 및 새로운 공정 기술 확립: 에피성장 방식의 격자일치 제한을 극복하여 반도체 재료의 응용 범위를 확대하고 제작된 소자의 에너지 효율을 향상시킨다. 동시에 도핑 및 밴드갭 엔지니어링을 통하여 NPN, PNP, 극성 계면 형성 등의 새로운 반도체 공정 기술을 확립한다.
3. 원천기술 확보 및 세계 연구 선도: 본 연구를 통한 계면 형성층 억제 매커니즘을 확립하고 원천기술을 확립하여 세계 관련 연구를 선도한다. 우수한 장점을 가지는 기술임에도 관련 연구가 상대적으로 미흡하여, 본 과제를 통하여 확립된 원천기술을 토대로 연구 성과와 특허 출원을 선점할 수 있을 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 31