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보론알루미늄 질화물과 다이아몬드 층의 이질접합

전문가 제언: ○ 이질접합(heterojunction)을 이용한 반도체개발기술의 핵심은 서로 다른 재료가 결합하여 만들어진 이종접합기술이다. 넓은 밴드갭을 가진 화합물을 이용한 이중접합구조의 트랜지스트는 고온, 고출력 그리고 고주파수 전자소자 응용을 위한 매우 훌륭한 물질로서 연구가 활발하게 진행되고 있다. 왜냐면 이질접합은 높은 항복전압을 가지는 넓은 밴드갭과 높은 전자포화속도 그리고 이종 접합계면에서 생기는 큰 전도대 오프셋과 편극에 의한 높은 면 전하밀도를 가지는 질화물반도체를 이용하여 제작되기 때문이다.

○ 오늘날 휴대폰과 같은 무선통신과 제3세대 그리고 제4세대 무선망의 확대에 의해 라디오 주파수와 마이크로파 영역의 파워증폭기에 대한 관심과 필요성 증가하고 있으며, 이에 따라 질화물 반도체를 이용한 이질접합기술의 개발에 대한 필요성이 더욱 증가하고 있다.

○ 자동차, 항공시스템에서 요구하는 고출력, 고온의 소자에 대한 필요성의 증가는 질화물 반도체를 이용한 이질접합기술의 발전을 촉진시키고 있다. 즉, 반도체 분야에서 이질접합을 이용한 소자개발은 앞으로의 전자시스템이 요구하는 사항을 크게 만족시킬 수 있을 것으로 예상되고 있다.

○ (111)방위의 다이아몬드 위에 AlN과 BAlN의 적용은 압전효과와 자발분극을 크게 증진시키는 효과가 있다. 이 효과는 도핑이 없이도 높은 성능을 지닌 GaN HEMT(고전자이동도를 갖는 트랜지스터) 장치를 개발할 수 있는 특징이 있다. 향후 고기능의 BAlN/다이아몬드형 HEMT 혹은 AlGaN/GaN HEMT의 장치를 개발하는 데 있어서 도핑의 어려움을 극복하기 위한 접근방법으로 추진할 수 있을 것으로 사료된다.

○ 최근 선진각국에서는 새로운 다이아몬드 반도체 개발에 심혈을 기울이고 있다. 일례로 일본 AIST에서는 기상합성법을 이용하여 (001)면 다이아몬드 기판 위에 n형 다이아몬드반도체를 이용한 전자디바이스 개발에 성공하였다. 국내 기업체에서도 본 발명에 의한 제조기술을 응용한 새로운 고기능의 다이아몬드 반도체의 기술개발에 매진해야 할 것이다.

저자: LAROCHE, Jeffrey, R. HOKE, William, E.
자료유형: 특허정보