Shield Source Field Plate 구조를 가지는 BCB passivated AlGaN/GaN HEMTs 의 RF 특성 향상에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 고주파/고출력 특성을 가지는 GaN 기반의 HEMTs 소자 제작 및 성능 개선에 대한 연구를 진행하였다. 실리콘 기반의 AlGaN/GaN HEMT 는 넓은 밴드갭과 높은 전자 이동도를 가지므로 큰 항복전압과 큰 전류특성을 가진다. RF 특성의 향상과 항복전압의 증가를 위해 Passivation layer 를 바꾸고 Shield 형 Source connected field plate 구조를 제안하였으며 그 공정을 개발하였다. GaN 소자에서 Passivation layer 로서 널리 사용 되는 Silicon nitride 를 dielectric constant 가 작고 Breakdown Field 가 큰 BCB (Benzocyclobutene) 로 대체하였다. 하지만, GaN layer 와 BCB 는 나쁜 Adhesion 특성으로 인한 BCB의 delamination 현상을 Interface layer 와 Surface Cleaning 조건의 개선을 통해 이를 해결 하였다. 또한 다양한 형태의 Shield 형 Source Field Plate 구조를 형성하기 위한 BCB fine line Etching 공정을 개발하였다. Source Field Plate 가 Deep Shield 되고 그 구조가 게이트와 드레인의 중앙에 위치하는 것보다 드레인 쪽에 가깝게 위치할 때 가장 좋은 RF특성을 갖는 것을 측정을 통해 알 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 GaN HEMT 의 RF 특성 향상을 얻어낼 수 있었고 고출력 고주파 MMIC 제작에서 고출력 특성에 적합한 소자로 활용될 수 있는 가능성을 열 수 있었다.