고전압 GaN 쇼트키 장벽 다이오드의 완충층 누설전류 분석

Abstract

본 논문에서 실리콘 기판 위에 성장된 GaN 에피탁시를 활용하여 고전압 쇼트키 장벽 다이오드를 제작하였으며, 금속-반도체 접합의 열처리 조건에 따른 GaN 완충층 (buffer layer) 누설전류와 제작된 다이오드의 전기적 특성 변화를 연구하였다. Ti/Al/Mo/Au 오믹 접합과 Ni/Au 쇼트키 접합이 제작된 소자에 설계 및 제작되었다. 메사를 관통하는 GaN 완충층의 누설전류를 측정하기 위하여 테스트 구조가 제안되었으며 제작하였다. 700°C에서 열처리한 경우 100 V 전압에서 측정된 완충층의누설전류는 87 nA이며, 이는 800°C에서 열처리한 경우의 완충층의 누설전류인 780 nA보다 적었다. GaN 쇼트키 장벽 다이오드의 누설전류 메커니즘을 분석하기 위해서 Auger 전자 분광학 (Auger electron spectroscopy) 측정을 통해 GaN 내부로 확산되는 Au, Ti, Mo, O 성분들이 완충층 누설전류 증가에 기여함을 확인했다. 금속-반도체 접합의 열처리를 통해 GaN 쇼트키장벽 다이오드의 누설전류를 성공적으로 감소시켰으며 높은 항복전압을 구현하였다.