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실바코 TCAD 솔루션으로 GaN 기반 전력 소자 설계 및 개발

지난 20년 동안 광대역 갭 GaN 기반 측방향 전력 소자에서 많은 연구가 이루어졌으며, 현재 650V급까지의 전력 전자 스위칭에 대해서 상업적인 여건이 만들어지고 있습니다. 그러나 RDS_ON × A vs. VBr 측면에서, 물질의 이론적 한계에 다다르지 않았습니다. 그 이유 중에 하나는 차단 강도와 분산 증가 사이의 절충과 Si 기판에서 GaN의 수직 차단 강도입니다.

이를 극복하기 위한 다양한 노력 중에서, 수직 GaN 기반 소자, AlN 버퍼를 사용한 초광대역 갭 측방향 HFET의 두 가지 소자 기술이 있습니다.

수직 GaN 기반 트랜지스터는 측방향 HFET에 비해 웨이퍼에서 차지하는 면적이 작아서 선호됩니다. 1.0 mΩ∙cm2까지 크기를 10배 정도 줄여 RDS_ON × A를 절감합니다. 또한 변형이 없는 호모에피택시는 1kV보다 큰 차단 성능을 위해 적은 잔류 배경 도핑으로 드리프트 층을 두껍게 성장시킬 수 있습니다.

버퍼 물질로 의도하지 않게 도핑된 AlN과 AlN-버퍼/GaN 채널 인터페이스에서 높은 전도대 오프셋을 갖는 측방향 GaN 기반 트랜지스터(HFET)는 GaN 트랜지스터 채널을 효율적으로 제한해야 합니다. 이는 차단 강도 향상과 낮은 분산 효과를 나타낼 것입니다.

물리 기반 시뮬레이션 툴은 FBH 실험실에서 이러한 차세대 광대역 갭 전자 소자의 개발과 통찰에 필수적입니다. 이번 시간에 실바코 시뮬레이션 예시를 통해 수직 및 측방향 GaN 기반 전력 소자의 전기적 특성에 대한 설계, 예측, 분석을 살펴봅니다.

GaN 기반 핀 MISFET의 전도 특성을 살펴보고, 실험 특성과 비교합니다. 전도 특성은 기하학적 차원 및 에피택셜 층 특성의 변화에 따라 예측할 수 있습니다. 수직 GaN 소자의 가장자리 종단 위상을 애벌랜치 모델을 사용하여 알아보고, 실험 및 이론 값과 비교합니다.

마지막으로 트랩 및 디트래핑 효과 AlN / GaN 측면 HFET에 대한 연구를 활용하여, 소자 에피택시 구조에 특화된 애벌랜치 모델로 동적 ON 상태 저항 특성을 설명합니다.

다음 사항을 살펴봅니다.

  • 수직 GaN 핀-MISFET 채널 전도
  • 핀 구조 및 에피택시 설계
  • 수직 GaN 소자 드리프트 영역 및 가장자리 종단 설계
  • 고전압 스위칭을 위한 측방향 AIN / GaN / AlGAN HFET
  • 트래핑 및 디트래핑 효과에 대한 통찰

발표

Eldad Bahat-Treidel 박사, 선임 과학자, Ferdinand-Braun-Institut (FBH)

Eldad Bahat-Treidel 박사는 이스라엘 베르셰바의 벤 구리온 대학에서 1996년 화학 공정 공학 학사 학위를, 2004년 전기 광학 공학 석사 학위를 받았습니다. 그리고 2012년 독일의 베를린 공과 대학교에서 전기 공학 박사(Dr. Ing.) 학위를 받았습니다. 1996년 Intel electronics LTD에 포토리소그래피 임계층 공정 엔지니어로 합류하였으며, 2004년 Tower semiconductor LTD에 수석 연구 개발 엔지니어로 입사하였습니다. 2006년 베를린의 FBH (Ferdinand-Braun-Institut GmbH, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik)에 합류하여 고전압 전력 전자 소자를 위한 GaN 스위칭 트랜지스터 개발에 참여했습니다. 2014년부터 수직 GaN 기반 트랜지스터처럼 혁신적인 전자 소자의 연구 및 개발에 힘쓰고 있습니다.

참석 대상

반도체 소자 및 공정 엔지니어, 제품 관리자, 엔지니어링 관리자

일정 (한국 시각)
2/29 11:00 am (10:00 Beijing)
2/29 7:00 pm (11:00 Paris)
3/1 3:00 am (10:00 Santa Clara)

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