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다이야몬드를 이용한 차세대 파워디바이스

전문가 제언: ○ 다이아몬드는 차세대 에너지절약형 파워디바이스로서 성능지수가 SiC등의 차세대재료를 능가하여 냉각프리시스템용으로 기대되고 있다. 웨이퍼는 슬라이스하지 않고 웨이퍼로 제조하는 기술, 접합기술 등으로 1 inch까지 제조할 수 있다.

○ 다이아몬드제조는 메탄가스 등의 탄수화물과 환원가스를 고온고압하에서 기상합성하여 Si 등의 기판에 카본을 증착시켜서 3∼5㎜의 4각형 정도의 단결정을 제조하는 특수공정으로서 최신기술이라고 생각된다.

○ 다이아몬드파워 반도체는 밴드갭 5.47eV, 전자이동도가 2,200㎠/V.s, 정공이동도 1,600㎠/V.s로서 GaN 및 SiC보다 2배 이상 크고 또 파괴전계강도나 열전도도도 크고 전자포화속도는 거의 비슷한 특성이 있으므로 전력변환효율 향상에 따라 고내압화, 고온동작화 및 소형화하는데 매우 중요하다고 생각된다.

○ 고온고압 공정에서는 초저결함 결정이 제조되는데 이러한 저결함 결정을 종자로 하여 다이렉트 웨이퍼화와 접합웨이퍼를 제작하는 방법으로 대형 저결함 웨이퍼를 목표로 하여 웨이퍼의 대형화와 저결함을 동시에 병행하는 것이 가능하다고 생각된다. 현재 p형 웨이퍼 개발은 보고되고 있지만 가장자리접합 등을 위한 n형의 검토와 여러 가지 다이오드구조에 관하여도 검토할 필요가 있다고 생각된다.

○ 현재 다이아몬드 유니포러스계 파워디바이스는 머지않아 실용화되리라고 보이지만 바이포러스계 디바이스는 대학 연구기관에서 기반연구로 수행하고 있으며 우리나라의 학계나 연구소 등에서도 다이아몬드 디바이스에 관한 연구가 진행되고 있으므로 실제 실용화될 수 있는 디바이스도 머지않아 탄생되리라고 기대되는 바이다.

저자: Shinichi SHIKATA
자료유형: 학술정보