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표제지
목차
I. 서론 10
1. Silicon Carbide Power Device 필요성 10
2. SiC Schottky Barrier Diode 15
3. Edge Termination 기술 동향 20
II. Edge Termination의 이론적 고찰 23
1. Field Plate 구조 및 동작 원리 23
2. Field Limited Ring 구조 및 동작원리 26
3. Buffer 구조 및 동작원리 28
III. Mo Metal을 이용한 Floating Metal Ring 제안 30
1. Schottky Metal에 따른 SiC SBD 동작 특성 30
2. Mo Schottky Metal을 이용한 Floating Metal Ring 구조 및 동작원리 36
3. 시뮬레이션을 활용한 제안구조의 최적화 설계 38
3.1. Mo Schottky Metal을 이용한 Active 설계 최적화 38
3.2. Mo Schottky Metal을 이용한 Edge Termination 설계 최적화 45
IV. Mo Schottky Metal을 이용한 SiC SBD 제작 및 전기적 특성 분석 61
1. Mo Metal을 이용한 SiC SBD제작을 위한 공정 제안 61
1.1. Active Area 공정 최적화 61
1.2. Edge Termination 공정 최적화 68
2. Mo Metal을 이용한 SiC SBD의 전기적 특성 분석 70
2.1. 1차 시제품 제작 및 전기적 특성분석 70
2.2. 2차 시제품 제작 및 전기적 특성분석 75
3. 2차 시제품에 대한 Simulation Match 79
3.1. 2차 시제품에 대한 Simulation 및 전기적 특성 확인 79
IV. 결론 82
참고문헌 84
Abstract 90
Table 1.1. 반도체 재료의 주요 물질 특성 13
Table 3.3.1. Epi 농도에 따른 항복전압, 누설전류, VF 특성 43
Table 3.3.2. Floating Metal Ring 변수에 따른 항복전압 53
Table 3.2.3. Floating Metal Ring 개수에 따른 항복전압 56
Table 4.1.1. Mo Schottky SiC SBD process flow 61
Table 4.1.2. Active Area 실험 조건 63
Table 4.2.1. Active 조건에 따른 TEG Pattern 70
그림 1. Si PiN vs SiC SBD 역회복 전류 비교 16
그림 2. SBD 구조 및 에너지밴드(Energy band) 17
그림 3. 금속 종류에 따른 일함수 19
그림 4. Schottky Barrier Diode Edge Termination 구조 21
그림 5. Field Plate Edge Termination 구조 24
그림 6. Field Plate 길이 증가에 따른 전계 분포 25
그림 7. Field Limited Ring Edge Termination 구조 27
그림 8. Buffer Edge Termination 구조 29
그림 9. 일함수(Work Function)에 따른 항복전압 32
그림 10. 일함수(Work Function)에 따른 온-상태 전류 33
그림 11. Floating Metal Ring Edge Termination 구조 37
그림 12. Ti Schottky Metal과 Mo Schottky Metal에 대한 전류밀도... 39
그림 13. Ti Schottky Metal과 Mo Schottky Metal에 대한 누설전류 비... 40
그림 14. Ti Schottky Metal과 Mo Schottky Metal에 대한 항복전압... 41
그림 15. SiC Schottky Barrier Diode 기본 구조 및 Parameter 42
그림 16. Epi 농도에 따른 항복전압 및 온-상태 전류 특성 44
그림 17. Edge Termination이 없는 SiC SBD 구조 46
그림 18. Edge Termination이 없는 SiC SBD의 Breakdown Voltage 47
그림 19. Floating Metal Ring 기본 구조 및 변수 48
그림 20. W_FMR에 따른 항복전압 변화 50
그림 21. N_FMR에 따른 항복전압 변화 51
그림 22. G_FMR에 따른 항복전압 변화 52
그림 23. FMR 너비와 FMR 간격에 따른 항복전압 54
그림 24. FMR 간격에 따른 Electric Field 55
그림 25. FMR 개수와 FMR 너비에 따른 항복전압 57
그림 26. FMR 개수 5ea, FMR 간격 0.3㎛ 일 때 FMR 너비에 따른... 59
그림 27. 660V 항복전압을 가지는 Floating Metal Ring Electric Field 60
그림 28. Mo SiC SBD단면도 및 기본 Parameter 64
그림 29. Mo Schottky Metal Depo Sample 65
그림 30. Sample Condition에 따른 온-상태 특성 및 누설전류... 67
그림 31. Metal Ring Gap 공정 SEM 사진 69
그림 32. 1차 시제품 제작을 위한 Mask... 71
그림 33. TEG Pattern적용한 1차 시제품 73
그림 34. 제작된 1차 시제품에 대한 Wafer Level과 Chip Level의... 74
그림 35. Floating Metal Ring이 적용된 제품 단면도 및 Mask... 76
그림 36. 2차 Mask Layout 및 시제품 77
그림 37. 2차 시제품에 대한 전기적 특성 분석 78
그림 38. 2차 시제품과 Simulation과의 Match를 위한 구조 및 Parameter 80
그림 39. 2차 시제품 Simulation에 대한 항복전압 및 전계분포 81
초록보기 더보기
Silicon Carbide-based devices are being proposed to replace conventional silicon based devices based on their physical properties, and have become an active research topic. Several studies havereported a high breakdown voltage in SiC powered devices in the implanted limited field ring structure. However, the problems ionimplanted edge termination field limited rings appear to be associated with the ion implantation process, such as damage to grid and leakage current increases due to ion implantation.
In this paper, the production of SiC SBD Floating Metal Ring(FMR) edge termination structures apply on matter whether we are using ion implantation and to proceed with the breakdown voltage compared. The experimental method to produce SiC SBD after FMR structural design through simulation was performed with a comparative analysis of the breakdown voltage No-FMR and FMR. We measured the breakdown voltage of the fabricated No-FMR and FMR, the result, confirmed that FMR SiC SBD is approximately 35% higher than the breakdown voltage No-FMR. It was confirmed that the breakdown voltage increases due to the balancing effect of the electric field structure of FMR.
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