감압화학증착법으로 성장된 실리콘-게르마늄 반도체 에피층에서 붕소의 이차원 도핑 특성

심규환,Shim, Kyu-Hwan 한국전기전자재료학회 2004 전기전자재료학회논문지 Vol.17 No.12

Reduced pressure chemical vapor deposition(RPCYD) technology has been investigated for the growth of SiGe epitaxial films with two dimensional in-situ doped boron impurities. The two dimensional $\delta$-doped impurities can supply high mobility carriers into the channel of SiGe heterostructure MOSFETs(HMOS). Process parameters including substrate temperature, flow rate of dopant gas, and structure of epitaxial layers presented significant influence on the shape of two dimensional dopant distribution. Weak bonds of germanium hydrides could promote high incorporation efficiency of boron atoms on film surface. Meanwhile the negligible diffusion coefficient in SiGe prohibits the dispersion of boron atoms: that is, very sharp, well defined two-dimensional doping could be obtained within a few atomic layers. Peak concentration and full-width-at-half-maximum of boron profiles in SiGe could be achieved in the range of 10$^{18}$ -10$^{20}$ cm$^{-3}$ and below 5 nm, respectively. These experimental results suggest that the present method is particularly suitable for HMOS devices requiring a high-precision channel for superior performance in terms of operation speed and noise levels to the present conventional CMOS technology.

분자선에피를 이용한 $In_{0.2}Ga_{0.8}N/GaN$ 이종접합구조의 성장에 미치는 플라즈마의 영향

심규환,Shim Kyu-Hwan 한국진공학회 2005 Applied Science and Convergence Technology Vol.14 No.2

분자선에피를 이용한 $In_{0.2}Ga_{0.8}N/GaN$ 이종접합 구조의 에피성장에 미치는 플라즈마의 rf전력의 영향에 대해 고찰하였다. 플라즈마를 발생시키는 rf 전력과 플라즈마 챔버압력의 조건에 따라 성장표면에 도달하는 분자나 원자의 에너지와 flux가 조절되어 에피성장 속도와 물질적 특성을 변화시킨다. 전력이 너무 낮거나 높은 조건에서 표면거칠기와 광특성이 각각 저하된 결과를 보였으며, 적정한 전력인 400W에서 성장한 $In_{0.2}Ga_{0.8}N/GaN$이 종접합 구조에서 날카로운 계면과 강한 photoluminescence 피크를 보였다. 이러한 현상에 대한 원인으로 고에너지 입자들이 성장표면에서 작용하는 기구들인 플라즈마에 의한 탈착과 표면확산, 성장표면의 하부에 주입되는 결함의 발생에 대하여 논하였다. The influence of plasma parameters on the growth of $In_{0.2}Ga_{0.8}N/GaN$ heterostructures has been investigated using plasma-assisted molecular beam epitaxy. Since plasma ejects plenty of energetic particles with different energy levels and flux density at various rf power levels, plasma modulated both growth rate and optical properties significantly. For instance, surface roughness and the emission spectrum of photoluminescence were degraded at low and high rf power. According to sharp interfaces between epitaxial films and strong peaks observed from photoluminescence spectra, our experimental setup presented optimal operation range of rf powers at around 400W. The phenomena could be explained by the presence of energetic particles modulating the rate of plasma stimulated desorption and surface diffusion, and energetic particles exceeding critical value resulted in the incorporation of defects at subsurface. The optimal rf power regime increased by 100W for $In_{0.2}Ga_{0.8}N/GaN$ growth in comparison with GaN. The effects of rf power were discussed in conjunction with kinetic processes being stimulated by energetic particles.

Plasma 공정에 의한 고출력 E-mode GaN 전력반도체 특성 연구

최환히찬(Hwan-Hee-Chan Choi),안결(Gyeol Ahn),장태훈(Taehoon Jang),심규환(Kyu-Hwan Shim) 대한전자공학회 2020 대한전자공학회 학술대회 Vol.2020 No.8

This paper explains the characteristics of highpower E-mode GaN power semiconductor according to plasma process. If the Epi structure is fixed, the only way to improve the output of the E-mode GaN device is to lower the resistance of the ohmic contact. There is a method of lowering resistance through ohmic metal and thermal process, but a damage layer between ohmic metal and AlGaN formed by plasma process in the process of selectively etching p-GaN increases resistance. In addition, remaining p-GaN may increase resistance after thermal process. In this paper, it was confirmed that the characteristics of the E-mode GaN power semiconductor are improved when the p-GaN is etched by reducing the ICP power, and confirmed how the remaining p-GaN affects the device after etching.

고집적 GaAs 디지틀 집접회로 제작을 위한 Self-aligned MESFET 공정

양전욱,심규환,최영규,조낙희,박철순,이경호,이진희,조경익,강진영,이용탁,Yang, Jeon-Uk,Shim, Kyu-Hwan,Choi, Young-Kyu,Cho, Lack-Hie,Park, Chul-Soon,Lee, Keong-Ho,Lee, Jin-Hee,Cho, Kyoung-Ik,Kang, Jin-Yeong,Lee, Yong-Tak 한국전자통신연구원 1991 전자통신 Vol.13 No.4

저전력 고집적 GaAs 디지틀 IC에 적합한 기본 논리회로인 DCFL (Direct Coupled FET Logic) 을 구현하기 위한 소자로 WSi게이트 MESFET 공정을 연구하였으며, 이와 함께 TiPtAu 게이트 소자를 제작하였다. MESFET 의 제작은 내열성게이트를 이용한 자기정렬 이온주입 공정을 사용하였으며 주입된 Si 이온은 급속열처리 방법으로 활성화하였다. 또한 제작공정중 저항성 접촉의 형성은 절연막을 이용한 리프트 - 오프 공정을 이용하였다. 제작된 WSi게이트 MESFET은 $1\mum$ 게이트인 경우 222mS/mm의 트랜스컨덕턴스를 나타내어 우수한 동작특성과 집적회로 공정의 적합성을 보였으며 이와 동등한 공정조건으로 제작된 TiPtAu 게이트 MESFET 은 2" 기판 내에서 84mV의 임계전압 변화를 나타내었다.

Plasma 공정에 의한 고출력 E-mode GaN 전력반도체 특성 연구

최환히찬(Hwan-Hee-Chan Choi),안결(Gyeol Ahn),장태훈(Taehoon Jang),심규환(Kyu-Hwan Shim) 대한전자공학회 2021 전자공학회논문지 Vol.58 No.3

본 논문은 플라즈마 공정에 따른 고출력 E-mode GaN 전력반도체의 특성 변화를 설명한다. AlGaN/GaN epi 구조를 변화시키지 않는 한 E-mode GaN 소자의 출력 성능을 향상하는 방법은 ohmic 접촉면의 저항을 최소화하는 것이다. 일반적으로 ohmic metal과 열처리 공정을 통해 저항을 낮추는 방법을 사용하는데, E-mode GaN 전력반도체 공정시 p-GaN을 선택적으로 식각하는 과정에서 플라즈마 공정에 의해 AlGaN위에 형성된 손상된 층 (damage layer)은 저항을 증가시킨다. 남아있는 p-GaN층 또한 열처리 후 저항을 증가시킬 수 있다. 본 논문에서는 식각시 사용되는 ICP (Inductively Coupled Plasma)의 power를 줄여 p-GaN을 식각할 때 E-mode GaN 전력반도체 특성이 개선되는 것을 확인하고 식각 후 남은 p-GaN층이 소자에 어떤 영향을 미치는지 확인하였다. This paper explains the characteristics of high-power E-mode GaN power semiconductor according to plasma process. When the AlGaN/GaN epi. structure is fixed, the only way to improve the output performance of the E-mode GaN device is to minimize the resistance of ohmic contact. There is a method of lowering resistance through ohmic metal and thermal process, but a damage layer between ohmic metal and AlGaN epi. layer formed by plasma process in the process of selectively etching p-GaN increases resistance. In addition, remaining p-GaN layer may increase the resistance after thermal process. In this paper, it was confirmed that the characteristics of the E-mode GaN power semiconductor are improved when the p-GaN layer is etched by reducing the ICP power and by changing the remaining p-GaN layer after etching.

ICP 표면 처리된 Si 기판 위에 성장된 Ge 층의 초기 성장 상태 연구

양현덕,길연호,심규환,최철종,Yang, Hyun-Duk,Kil, Yeon-Ho,Shim, Kyu-Hwan,Choi, Chel-Jong 한국결정성장학회 2011 韓國結晶成長學會誌 Vol.21 No.4

We have investigated the effect of inductively coupled plasma (ICP) treatment on the early growth stage of heteroepitaxial Ge layers grown on Si(100) substrates using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), The Si(100) substrates were treated by ICP process with various source and bias powers, followed by the Ge deposition, The ICP treatment led to the enhancement in the coalescence of Ge islands, The growth rate of Ge on Si(100) with ICP surface treatment is about 5 times higher than that without ICP surface treatment. A missing dimer caused by the ICP surface treatment can act as a nucleation site for Ge adatoms, which could be responsible for the improvement in growth behavior of Ge on Si(100) substrates. Inductively Coupled Plasma(ICP)를 이용하여 다양한 조건으로 표면 처리한 Si(100) 기관 위에 Low Pressure Chemical Vapor Deposition(LPCVD)를 이용하여 Ge 층을 이종접합 성장하고, Ge 층 성장 초기의 표면 상태를 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 통해 분석하였다. ICP를 이용하여 표면 처리된 Si(100) 기판 위에 성장된 Ge 층의 경우 ICP 처리하지 않은 시편보다 Ge 성장율이 약 5배 이상 증가되었다. ICP 처리된 시편의 Ge 성장률 증가는 ICP 표면 처리 공정으로 Si 기관 표면에서 떨어져 나간 missing dimer가 Ge adatom들에 핵을 형성할 자리를 제공하여 Ge island의 형성과 융합을 촉진시키는 것으로 사료된다.

AlGaN/GaN HEMT의 채널폭 스케일링에 따른 협폭효과

임진홍,김정진,심규환,양전욱,Lim, Jin Hong,Kim, Jeong Jin,Shim, Kyu Hwan,Yang, Jeon Wook 한국전기전자학회 2013 전기전자학회논문지 Vol.17 No.1

본 연구에서는 AlGaN/GaN HEMT (High electron mobility transistor)를 제작하고 채널폭의 감소에 따른 특성의 변화를 고찰하였다. AlGaN/GaN 이종접합구조 기반의 기판 위에 채널의 길이는 $1{\mu}m$, 채널 폭은 각각 $0.5{\sim}9{\mu}m$가 되도록 전자선 리소그라피 방법으로 트랜지스터를 제작하였다. 게이트를 형성하지 않은 상태에서 채널의 면저항을 측정한 결과 sub-${\mu}m$ 크기로 채널폭이 작아짐에 따라 채널의 면저항이 급격히 증가하였으며, 트랜지스터의 문턱전압은 $1.6{\mu}m$와 $9{\mu}m$의 채널폭에서 -2.85 V 이었으며 $0.9{\mu}m$의 채널폭에서 50 mV의 변화, $0.5{\mu}m$에서는 350 mV로 더욱 큰 변화를 보였다. 트랜스컨덕턴스는 250 mS/mm 내외의 값으로부터 sub-${\mu}m$ 채널에서 150 mS/mm로 채널폭에 따라 감소하였다. 또한, 게이트의 역방향 누설전류는 채널폭에 따라 감소하였으나 sub-${\mu}m$ 크기에서는 감소가 둔화되었는데 채널폭이 작아짐에 따라 나타는 이와 같은 일련의 현상들은 AlGaN 층의 strain 감소로 인한 압전분극 감소가 원인이 되는 것으로 사료된다. AlGaN/GaN HEMTs (High electron mobility transistors) with narrow channel were fabricated and the effect of channel scaling on the device were investigated. The devices were fabricated using e-beam lithography to have same channel length of $1{\mu}m$ and various channel width from 0.5 to $9{\mu}m$. The sheet resistance of the channel was increased corresponding to the decrease of channel width and the increase was larger at the width of sub-${\mu}m$. The threshold voltage of the HEMT with $1.6{\mu}m$ and $9{\mu}m$ channel width was -2.85 V. The transistor showed a variation of 50 mV at the width of $0.9{\mu}m$ and the variation 350 mV at $0.5{\mu}m$. The transconductance of 250 mS/mm was decreased to 150 mS/mm corresponding to the decrease of channel width. Also, the gate leakage current of the HEMT decreased with channel width. But the degree of was reduced at the width of sub-${\mu}m$. It was thought that the variation of the electrical characteristics of the HEMT corresponding to the channel width came from the reduced Piezoelectric field of the AlGaN/GaN structure by the strain relief.

CFD를 이용한 테일러 반응기의 유동 특성에 관한 수치적 연구

이승호(Seung-Ho Lee),심규환(Kyu Hwan Shim),전동협(Dong Hyup Jeon) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.1

본 연구는 테일러 반응기내 각속도와 유입속도 변화에 따른 테일러 유동의 변화와 입자의 체류시간 변화를 전산수치해석 기법을 이용하여 알아보았다. 반응기내 유동은 각속도가 증가함에 따라 점점 불안정해지는 경향을 보였다. 유동은 레이놀즈 수의 증가에 따라 CCF, TVF, WVF, MWVF 영역으로 이동하게 되고 각 영역에서 상이한 유동특성을 보였다. 유입속도의 변화가 테일러 유동에 영향을 주는 것을 확인하였다. 각속도가 빠를수록, 그리고 유입속도가 느릴수록 입자의 체류시간과 표준편차는 증가하였다. This study investigated the variations of Taylor flow and particle residence time in a Taylor reactor according to the changes of angular velocity and inlet velocity using computational fluid dynamics technique. The results showed that the fluid in a reactor became unstable with an increase of angular velocity. The flow moved to the regions of CCF, TVF, WVF and MWVF resulting in an increase of Reynolds number. Accordingly, the flow characteristics were different for each regions. We confirmed that the inlet velocity influences the Taylor flow. The particle residence time and standard deviation increased with an increase of angular velocity and a decrease of inlet velocity.

혐기성 회분식 실험에서 헤드스페이스의 비율이 글루코스의 메탄 발생에 미치는 영향

김민지(Kim Min Ji),심규환(Shim Kyu Hwan),조한상(Cho Han Sang),김재영(Kim Jae Young) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

150㎜ CMOS 호환가능한 p-gate GaN HEMT 제작을 위한 오믹접합 공정개발

안결(Gyeol Ahn),최환히찬(Hwan-Hee-Chan Choi),장태훈(Taehoon Jang),심규환(Kyu-Hwan Shim) 대한전자공학회 2020 대한전자공학회 학술대회 Vol.2020 No.8