KR101919422B1 - 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치 - Google Patents

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Abstract

질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치가 개시된다. 개시된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치는, 질화물 반도체 기반의 파워 트랜지스터와 질화물 반도체 기판의 적어도 하나의 수동소자를 포함한다.
상기 수동소자와 상기 파워 트랜지스터는 각각 동일한 수직 위치에 형성된 제1 질화물 반도체를 포함하는 채널층과, 상기 채널층 상에서 제2 질화물 반도체를 포함하여 상기 채널층에 2차원 전자가스를 유발하는 채널공급층을 포함한다.
상기 수동소자는 저항기, 인덕트, 커패시터일 수 있다.

Description

질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치{Nitride semiconductor based power converting device}
질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치에 관한 것으로, 상세하게는 파워 스위칭 소자 및 수동소자가 동일한 층에서 형성된 질화물 반도체로 이루어진 파워 변환 장치에 관한 것이다.
다양한 파워 변환 장치에는 온/오프(ON/OFF) 스위칭을 통해 전류의 흐름을 제어하는 소자, 즉, 파워소자(power device)가 요구된다. 파워 변환 장치에서 파워소자의 효율이 전체 장치의 효율을 좌우할 수 있다.
현재 상용화되고 있는 파워소자는 실리콘(Si)을 기반으로 하는 파워 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 대부분이다. 그러나 실리콘의 물성 한계와 제조공정의 한계 등으로 인해, 실리콘을 기반으로 하는 파워소자의 효율을 증가시키는 것이 어려워지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해, Ⅲ-Ⅴ족 계열의 화합물 반도체를 파워소자에 적용하여 변환 효율을 높이려는 연구나 개발이 진행되고 있다. 이와 관련해서, 화합물 반도체의 이종접합(heterojunction) 구조를 이용하는 고전자이동도 트랜지스터(HEMT; High Electron Mobility Transistor)가 주목받고 있다.
고전자이동도 트랜지스터는 전기적 분극(polarization) 특성이 서로 다른 반도체층들을 포함한다. 고전자이동도 트랜지스터에서는 상대적으로 큰 분극률을 갖는 반도체층이 이와 접합된 다른 반도체층에 2차원 전자가스(2DEG; 2-Dimensional Electron Gas)를 유발(induction)할 수 있으며, 이러한 2차원 전자가스는 매우 높은 전자이동도(electron mobility)를 가질 수 있다.
파워 변환 장치는 고전자이동도 트랜지스터와 함께 저항, 인덕터, 커패시터와 같은 수동소자를 포함한다. 이러한 수동소자를 고전자이동도 트랜지스터와 질화물 반도체로 함께 집적시 파워 변환 장치의 구조가 간단해질 수 있다.
본 발명의 실시예는 질화물 반도체를 이용하여 파워 트랜지스터와 수동소자를 함께 제조하는 파워 변환 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치는,
질화물 반도체 기반의 파워 트랜지스터; 및
질화물 반도체 기판의 적어도 하나의 수동소자;를 포함한다.
상기 적어도 하나의 수동소자는 저항기, 인덕터, 및 커패시터 중 선택된 하나이며, 상기 수동소자와 상기 파워 트랜지스터는 각각 동일한 수직 위치에 형성된 제1 질화물 반도체를 포함하는 채널층과, 상기 채널층 상에서 제2 질화물 반도체를 포함하여 상기 채널층에 2차원 전자가스를 유발하는 채널공급층을 포함하며; 상기 파워 트랜지스터는 상기 채널공급층의 제1영역의 양측에 각각 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 저항기는, 상기 채널공급층의 제2영역의 양측에 각각 형성된 제1 전극 및 제2 전극;을 구비하며,
상기 채널공급층의 상기 제2영역의 주위의 상기 채널층에는 실질적으로 2차원 전자가스가 없다.
상기 채널층에서, 상기 채널공급층의 제2영역의 주위는 양이온 임플랜테이션 또는 메사 식각공정으로 상기 2차원 전자가스가 제거될 수 있다.
상기 저항기는, 상기 채널공급층의 제2영역 상에 형성된 게이트 전극;을 더 구비하며, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 상기 2차원 전자가스의 전자농도가 변하여 상기 저항기의 저항이 변할 수 있다.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 하나는 상기 제1 전극에 연결될 수 있다.
일 국면에 따르면, 상기 인덕터는, 2차원 전자가스 코일; 및
상기 2차원 전자가스 코일의 양단에 각각 연결된 제1전극 및 제2전극;을 포함한다.
상기 2차원 전자가스 코일 사이의 영역은 임플랜테이션 또는 메사 식각공정으로 2차원 전자가스가 제거된 영역일 수 있다.
다른 국면에 따르면, 상기 인덕터는, 상기 채널공급층의 제3영역 상의 절연층;
상기 절연층 상의 금속 코일 패턴; 및
상기 금속 코일 패턴의 양단에 각각 연결된 제1전극 및 제2전극;을 구비하며, 상기 제3영역에서 상기 2차원 전자가스가 제거될 수 있다.
상기 제1전극 및 상기 제2전극은 상기 절연층 및 상기 채널공급층을 관통하는 홀을 채운 메탈로 이루어질 수 있다.
상기 커패시터는, 상기 채널형성층의 제4영역 상의 유전층;
상기 유전층 상의 상부전극; 및
상기 채널형성층의 상기 제4영역의 가장자리를 둘러싸며, 그 내측에는 상기 2차원 전자가스가 접촉하는 하부전극;을 구비한다.
상기 하부전극은 상기 상부전극을 둘러싸는 띠 형상을 가진다.
상기 제4영역의 상기 채널형성층의 두께는 대략 20~30 nm 일 수 있다.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 질화물 반도체는 GaN계 물질일 수 있다.
상기 제2 질화물 반도체는 Al, Ga, In 및 B 중 적어도 하나를 포함하는 질화물들 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체기반의 파워 변환 장치는 수동소자를 질화물 반도체를 사용한 파워 트랜지스터와 함께 동일한 층들을 공유하여 제조할 수 있으므로, 파워 변환 장치의 부피를 줄일 수 있으며, 파워 변환 장치의 구성을 간단하게 할 수 있다. 또한, 전력 변환 효율도 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 선단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 V-V' 선단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII' 선단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 명세서를 통하여 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도 및 평면도이다. 도 2는 도 1의 II-II' 선단면도이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 기판(110) 상에 채널층(120)이 형성되어 있다. 기판(110)은 예를 들면, 사파이어(sapphire), Si, SiC 또는 GaN 등으로 이루어질 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로, 기판(110)은 이외에도 다른 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
채널층(120)은 제1 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 제1 질화물 반도체 물질은 Ⅲ-Ⅴ 계의 화합물 반도체 물질일 수 있다. 예를 들면, 채널층(120)은 GaN계 물질층이 될 수 있다. 구체적인 예로서, 채널층(110)은 GaN층이 될 수 있다. 이 경우, 채널층(110)은 미도핑된(undoped) GaN층이 될 수 있으며, 경우에 따라서는 소정의 불순물이 도핑된 GaN층이 될 수도 있다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 기판(110)과 채널층(120) 사이에는 버퍼층이 더 마련될 수도 있다. 버퍼층은 기판(110)과 채널층(120) 사이의 격자상수 및 열팽창계수의 차이를 완화시켜 채널층(120)의 결정성 저하를 방지하기 위한 것이다. 버퍼층은 Al, Ga, In 및 B 중 적어도 하나를 포함하는 질화물을 포함하며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 버퍼층은 예를 들면, AlN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN 및 AlGaInN으로 이루어질 수 있다. 기판(110)과 버퍼층 사이에는 버퍼층의 성장을 위한 씨드층(seed layer)(미도시)이 더 마련될 수도 있다.
채널층(120) 상에는 채널공급층(130)이 형성될 수 있다. 채널공급층(130)은 채널층(120)에 2차원 전자가스(2DEG; 2-Dimensional Electron Gas)를 유발할 수 있다. 2차원 전자가스(2DEG)는 채널층(120)과 채널공급층(130)의 계면 아래의 채널층(120) 내에 형성될 수 있다. 채널공급층(130)은 채널층(120)을 이루는 제1 질화물 반도체 물질과는 다른 제2 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 제2 반도체 물질은 제1 질화물 반도체 물질과 분극 특성, 에너지 밴드갭(bandgap) 및 격자상수 중 적어도 하나가 다를 수 있다. 구체적으로, 제2 질화물 반도체 물질은 제1 질화물 반도체 물질 보다 분극률과 에너지 밴드갭 중 적어도 하나가 제1 질화물 반도체 물질보다 클 수 있다.
채널공급층(130)은 예를 들면, Al, Ga, In 및 B 중 적어도 하나를 포함하는 질화물로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 구체적인 예로서, 채널공급층(130)은 AlGaN, AlInN, InGaN, AlN 및 AlInGaN 으로 이루어질 수 있다. 채널공급층(130)은 미도핑된(undoped) 층일 수 있지만, 소정의 불순물이 도핑된 층일 수도 있다. 이러한 채널공급층(130)의 두께는 예를 들면, 수십 ㎚ 이하일 수 있다. 예컨대, 채널공급층(130)의 두께는 약 50㎚ 이하일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(100)는 파워 트랜지스터(101) 및 저항기(102)를 포함한다. 파워 트랜지스터(101) 및 저항기(102)는 동일한 수직위치로 형성된 기판(110) 및 채널층(120)을 공유한다.
파워 트랜지스터(101)는 채널층(120) 상의 제1영역에 형성된 채널공급층(131)과, 채널층(120) 상에서채널공급층(131) 양측에 형성된 소스 전극(141) 및 드레인 전극(142)과, 채널공급층(131) 상의 게이트 전극(160)을 포함한다. 게이트 전극(160) 하부에는 게이트 절연층이 더 형성될 수도 있다.
도 1에 도시된 파워 트랜지스터는 하나의 실시예를 예시한 것이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 파워 트랜지스터로서 기판(110) 및 채널층(120)을 저항기(102)와 공유하고, 서로 다른 영역의 채널공급층을 이용하는 다양한 변형된 구조도 본 발명의 실시예에 포함된다.
저항기(102)는 채널층(120) 상의 제2영역에 형성된 채널공급층(122)와, 채널층(120) 상에서 채널공급층(131) 양측에 형성된 제1 전극(151) 및 제2 전극(152)을 포함한다. 제1 전극(151) 및 제2 전극(152)은 2차원 전자가스(2DEG)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(151) 및 제2 전극(152)은 채널공급층(130) 상에 형성될 수도 있다. 도 1에서 보듯이, 제1 전극(151) 및 제2 전극(152)은 채널층(120)의 내부까지 삽입되도록 형성될 수 있다. 이외에도 제1 전극(151) 및 제2 전극(152)의 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
임플랜테이션을 수행하여 저항기(102) 주변의 영역(도 1의 A 영역)의 2차원 전자가스(2DEG)를 제거하여 A 영역을 절연층으로 전환할 수 있다. 임플랜테이션에서는 Ar, Fe, O, P, He, N, H 이온을 사용할 수 있다. 임플랜테이션 공정 대신에 메사 식각공정을 수행하여 저항기(102) 주변의 영역을 제거할 수도 있다.
파워 트랜지스터(101)의 드레인 전극(142)는 저항기(102)의 제1전극(151)과 접촉하여 형성될 수 있다. 또한, 드레인 전극(142) 및 제1전극(151)은 하나의 공통전극으로 형성될 수도 있다. 또한, 드레인 전극(142) 및 제1전극(151)은 그 사이의 배선으로 연결될 수도 있다. 드레인 전극(142) 대신에 소스 전극(141)이 제1전극(151) 또는 제2전극(152)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수동소자인 저항기(102)는 질화물 반도체를 사용한 파워 트랜지스터(101)를 제조시, 동일한 층들을 사용하여 제조할 수 있으므로, 파워 변환 장치(100)의 부피를 줄일 수 있으며, 파워 변환 장치의 구성을 간단하게 할 수 있다. 또한, 파워 트랜지스터(101)과 다른 수동소자를 연결하는 별도의 와이어 등의 구성요소에 의한 기생 저항 등이 없어서 전력 손실이 감소되며, 따라서 전력 변환 효율도 향상된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(200)의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1의 파워 변환 장치(100)의 구조와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 제2영역의 채널공급층(132) 상에 제3 전극(250)이 더 형성되어 있다. 채널공급층(132) 및 제3 전극(250) 사이에는 절연층이 더 형성될 수도 있다. 제3 전극(250)에 소정의 전압을 인가하면, 2차원 전자가스(2DEG)에서의 전자 농도가 변하며, 따라서 제1전극(151) 및 제2전극(152) 사이에 걸리는 저항이 변한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(300) 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이며, 도 5는 도 4의 V-V' 선단면도이다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 기판(310) 상에 채널층(320)이 형성되어 있다. 기판(310)은 예를 들면, 사파이어(sapphire), Si, SiC 또는 GaN 등으로 이루어질 수 있다. 채널층(320)은 제1 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 제1 질화물 반도체 물질은 Ⅲ-Ⅴ 계의 화합물 반도체 물질일 수 있다. 예를 들면, 채널층(320)은 GaN계 물질층이 될 수 있다. 채널층(310)은 GaN층이 될 수 있다. 이 경우, 채널층(310)은 미도핑된(undoped) GaN층이 될 수 있으며, 경우에 따라서는 소정의 불순물이 도핑된 GaN층이 될 수도 있다.
채널층(320) 상에는 채널공급층(330)이 형성될 수 있다. 채널공급층(330)은 채널층(320)에 2차원 전자가스(2DEG; 2-Dimensional Electron Gas)를 유발할 수 있다. 2차원 전자가스(2DEG)는 채널층(320)과 채널공급층(330)의 계면 아래의 채널층(320) 내에 형성될 수 있다. 채널공급층(330)은 채널층(320)을 이루는 제1 질화물 반도체 물질과는 다른 제2 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 제2 반도체 물질은 제1 질화물 반도체 물질과 분극 특성, 에너지 밴드갭(bandgap) 및 격자상수 중 적어도 하나가 다를 수 있다. 구체적으로, 제2 질화물 반도체 물질은 제1 질화물 반도체 물질 보다 분극률과 에너지 밴드갭 중 적어도 하나가 제1 질화물 반도체 물질보다 클 수 있다.
채널공급층(330)은 예를 들면, Al, Ga, In 및 B 중 적어도 하나를 포함하는 질화물로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 구체적인 예로서, 채널공급층(330)은 AlGaN, AlInN, InGaN, AlN 및 AlInGaN 으로 이루어질 수 있다. 채널공급층(330)은 미도핑된(undoped) 층일 수 있지만, 소정의 불순물이 도핑된 층일 수도 있다. 이러한 채널공급층(330)의 두께는 예를 들면, 수십 ㎚ 이하일 수 있다. 예컨대, 채널공급층(330)의 두께는 약 50㎚ 이하일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(300)는 파워 트랜지스터(301) 및 인덕터(302)를 포함한다. 파워 트랜지스터(301) 및 인덕터(302)는 동일한 수직위치로 형성된 기판(310) 및 채널층(320)을 공유한다.
파워 트랜지스터(301)는 채널층(320) 상의 제1영역에 형성된 채널공급층(331)과, 채널층(320) 상에서 채널공급층(331) 양측에 형성된 소스 전극(341) 및 드레인 전극(342)과, 채널공급층(331) 상의 게이트 전극(360)을 포함한다. 게이트 전극(360) 하부에는 게이트 절연층이 더 형성될 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 파워 트랜지스터는 하나의 실시예를 예시한 것이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 파워 트랜지스터로서 기판(310) 및 채널층(320)을 저항기(302)와 공유하고, 서로 다른 영역의 채널공급층을 이용하는 다양한 변형된 구조도 본 발명의 실시예에 포함된다.
인덕터(302)는 채널층(320)에서 제2영역의 채널공급층(322) 하부에 형성된 2차원 전자가스 코일(335)과, 2차원 전자가스 코일(335)의 양단에 각각 형성된 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)을 포함한다. 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)은 2차원 전자가스코일(335)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)은 채널공급층(330) 상에 형성될 수도 있다. 도 5에서 보듯이, 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)은 채널층(320)의 내부까지 삽입되도록 형성될 수 있다. 이외에도 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)의 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
2차원 전자가스 코일(335) 사이의 영역(B)은 임플랜테이션을 에 의해 2차원 전자가스(2DEG)가 제거된 영역으로 절연 영역이다. 임플랜테이션에서는 Ar, Fe, O, P, He, N, H 이온을 사용할 수 있다.
파워 트랜지스터(301)의 드레인 전극(342)은 인덕터(302)의 제1전극(351)과 접촉하여 형성될 수 있다. 또한, 드레인 전극(342) 및 제1전극(351)은 하나의 공통전극으로 형성될 수도 있다. 또한, 드레인 전극(342) 및 제1전극(351)은 그 사이의 배선으로 연결될 수도 있다. 드레인 전극(342) 대신에 소스 전극(341)이 제1전극(351) 또는 제2전극(352)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수동소자인 인덕터(302)는 질화물 반도체를 사용한 파워 트랜지스터(301)를 제조시, 동일한 층들을 사용하여 제조할 수 있으므로, 파워 변환 장치(300)의 부피를 줄일 수 있으며, 파워 변환 장치의 구성을 간단하게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(400)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 5의 파워 변환 장치(300)와 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(400)는 파워 트랜지스터(301) 및 인덕터(402)를 포함한다. 파워 트랜지스터(301) 및 인덕터(402)는 동일한 수직위치로 형성된 기판(310) 및 채널층(320)을 공유한다.
파워 트랜지스터(310)의 채널층(320)에는 2차원 전자가스(2DEG)가 형성되어 있으나, 제2영역의 채널공급층(332) 하부의 채널층(320)에는 2차원 전자가스(2DEG)가 형성되어 있지 않다. 제2영역의 2차원 전자가스(2DEG)는 양이온 임플랜테이션으로 제거될 수 있다.
제2영역의 채널공급층(332)은 제1영역의 채널공급층(331)과 동일한 두께로 형성되거나, 또는 제2영역의 채널공급층(332)의 두께를 채널공급층(331)의 두께 보다 얇게 형성할 수 있다.
채널공급층(332) 상에는 절연층(460)이 형성된다. 인덕터(402)는 절연층(460) 상에 형성된 금속 코일 패턴(470)을 포함한다. 금속 코일 패턴(470)은 절연층(460) 상에 금속 박막을 형성한 후, 금속 박막을 패터닝하여 형성할 수 있다.
금속 코일 패턴(470)은 도 4의 2차원 전자가스 패턴(335)과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 금속 코일 패턴(470)의 양단에는 각각 제1전극(451) 및 제2전극(452)이 형성된다.
제1 전극(451) 및 제2 전극(452)은 도 6에서 보듯이 채널공급층(332) 및 절연층(460)을 관통하는 홀(462)를 채운 메탈일 수 있다. 제1 전극(451) 및 제2 전극(452)은 채널층(320)의 내부까지 삽입되도록 형성될 수 있다.
파워 트랜지스터(301)의 드레인 전극(342)은 인덕터(402)의 제1전극(451)과 접촉하여 형성될 수 있다. 또한, 드레인 전극(342) 및 제1전극(451)은 하나의 공통전극으로 형성될 수도 있다. 또한, 드레인 전극(342) 및 제1전극(451)은 그 사이의 배선으로 연결될 수도 있다. 드레인 전극(342) 대신에 소스 전극(341)이 제1전극(451) 또는 제2전극(452)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(500)의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이며, 도 8은 도 7의 VIII-VIII' 선단면도이다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 기판(510) 상에 채널층(520)이 형성되어 있다. 기판(510)은 예를 들면, 사파이어(sapphire), Si, SiC 또는 GaN 등으로 이루어질 수 있다. 채널층(520)은 제1 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 제1 질화물 반도체 물질은 Ⅲ-Ⅴ 계의 화합물 반도체 물질일 수 있다. 예를 들면, 채널층(520)은 GaN계 물질층이 될 수 있다. 채널층(510)은 GaN층이 될 수 있다. 이 경우, 채널층(510)은 미도핑된(undoped) GaN층이 될 수 있으며, 경우에 따라서는 소정의 불순물이 도핑된 GaN층이 될 수도 있다.
채널층(520) 상에는 채널공급층(530)이 형성될 수 있다. 채널공급층(530)은 채널층(520)에 2차원 전자가스(2DEG; 2-Dimensional Electron Gas)를 유발할 수 있다. 2차원 전자가스(2DEG)는 채널층(520)과 채널공급층(530)의 계면 아래의 채널층(520) 내에 형성될 수 있다. 채널공급층(530)은 채널층(520)을 이루는 제1 질화물 반도체 물질과는 다른 제2 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 제2 반도체 물질은 제1 질화물 반도체 물질과 분극 특성, 에너지 밴드갭(bandgap) 및 격자상수 중 적어도 하나가 다를 수 있다. 구체적으로, 제2 질화물 반도체 물질은 제1 질화물 반도체 물질 보다 분극률과 에너지 밴드갭 중 적어도 하나가 제1 질화물 반도체 물질보다 클 수 있다.
채널공급층(530)은 예를 들면, Al, Ga, In 및 B 중 적어도 하나를 포함하는 질화물로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 구체적인 예로서, 채널공급층(530)은 AlGaN, AlInN, InGaN, AlN 및 AlInGaN 으로 이루어질 수 있다. 채널공급층(530)은 미도핑된(undoped) 층일 수 있지만, 소정의 불순물이 도핑된 층일 수도 있다. 이러한 채널공급층(530)의 두께는 예를 들면, 수십 ㎚ 이하일 수 있다. 예컨대, 채널공급층(530)의 두께는 약 50㎚ 이하일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
질화물 반도체 기반 파워 변환 장치(500)는 파워 트랜지스터(501) 및 커패시터(502)를 포함한다. 파워 트랜지스터(501) 및 커패시터(502)는 동일한 수직위치로 형성된 기판(510) 및 채널층(520)을 공유한다.
파워 트랜지스터(501)는 채널층(520) 상의 제1영역에 형성된 채널공급층(531)과, 채널층(520) 상에서 채널공급층(531) 양측에 형성된 소스 전극(541) 및 드레인 전극(542)과, 채널공급층(531) 상의 게이트 전극(560)을 포함한다. 게이트 전극(560) 하부에는 게이트 절연층이 더 형성될 수도 있다.
커패시터(502)는 채널층(520)에서 제2영역의 채널공급층(522)을 감싸는 하부전극(550)과, 하부전극(550)의 내측에 접촉하게 형성된 2차원 전자가스(535)와, 채널공급층(522) 상의 유전층(560) 및 유전층(560) 상의 상부전극(570)을 포함한다. 하부전극(550)은 상부전극(570)을 둘러싸는 띠 형상을 가진다. 하부전극(550)은 상부전극(570)으로부터 이격되어 있다.
하부전극(550)과 그 내측에 형성된 2차원 전자가스(535)는 커패시터(502)의 하부전극을 이룬다.
채널공급층(522)는 유전층(560)의 유전율에 영향을 주지 않도록 얇게 형성된다. 도 8에서 보듯이 채널공급층(532)는 채널공급층(531) 보다 얇게 형성될 수 있다. 예컨대, 채널공급층(532)는 20~30 nm 두께로 형성될 수 있다.
유전층(560)은 일반적인 유전물질로 형성된다. 예컨대, 유전층(560)은 실리콘 옥사이드, 알루미나, 하프늄 옥사이드 등으로 형성될 수 있다.
하부전극(550)은 드레인 전극(542)와 접촉되거나, 또는 그 사이의 배선으로 연결될 수 있다.
도 7에서는 커패시터(502)의 형상이 원형이나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 커패시터(502)는 사각 형상일 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수동소자인 커패시터(502)는 질화물 반도체를 사용한 파워 트랜지스터(501)를 제조시, 동일한 층들을 사용하여 제조할 수 있으므로, 파워 변환 장치(500)의 부피를 줄일 수 있다. 또한, 별도의 부재를 사용하여 커패시터를 제조하지 않기 때문에 기생 커패시턴스를 제거할 수 있다. 또한, 파워 변환 장치의 구성이 간단해질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 질화물 반도체기반의 파워 변환 장치
101: 파워 트랜지스터 102: 저항기
110: 기판 120: 채널층
130, 131, 132: 채널 공급층 141: 소스 전극
142: 드레인 전극 151: 제1전극
152: 제2전극 160: 게이트 전극
2DEG: 2차원 전자가스

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 질화물 반도체 기반의 파워 트랜지스터; 및
    질화물 반도체 기판의 적어도 하나의 수동소자;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 수동소자는 저항기, 인덕터, 및 커패시터 중 선택된 하나이며,
    상기 수동소자와 상기 파워 트랜지스터는 각각 동일한 수직 위치에 형성된 제1 질화물 반도체를 포함하는 채널층과, 상기 채널층 상에서 제2 질화물 반도체를 포함하여 상기 채널층에 2차원 전자가스를 유발하는 채널공급층을 포함하며;
    상기 파워 트랜지스터는 상기 채널공급층의 제1영역의 양측에 각각 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며,
    상기 저항기는,
    상기 채널공급층의 제2영역의 양측에 각각 형성된 제1 전극 및 제2 전극;을 구비하며,
    상기 채널공급층의 제2영역의 주위의 상기 채널층에는 실질적으로 2차원 전자가스가 없는 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 채널층에서, 상기 채널공급층의 제2영역의 주위는 양이온 임플랜테이션 또는 메사 식각공정으로 상기 2차원 전자가스가 제거된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 저항기는,
    상기 채널공급층의 제2영역 상에 형성된 게이트 전극;을 더 구비하며, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 상기 2차원 전자가스의 전자농도가 변하여 상기 저항기의 저항이 변하는 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 하나는 상기 제1 전극에 연결된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  7. 질화물 반도체 기반의 파워 트랜지스터; 및
    질화물 반도체 기판의 적어도 하나의 수동소자;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 수동소자는 저항기, 인덕터, 및 커패시터 중 선택된 하나이며,
    상기 수동소자와 상기 파워 트랜지스터는 각각 동일한 수직 위치에 형성된 제1 질화물 반도체를 포함하는 채널층과, 상기 채널층 상에서 제2 질화물 반도체를 포함하여 상기 채널층에 2차원 전자가스를 유발하는 채널공급층을 포함하며;
    상기 파워 트랜지스터는 상기 채널공급층의 제1영역의 양측에 각각 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며, 상기 인덕터는,
    코일 형상의 2차원 전자가스; 및
    상기 코일 형상의 2차원 전자가스의 양단에 각각 형성된 제1전극 및 제2전극;을 포함하는 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코일 형상의 2차원 전자가스의 코일 사이의 영역은 임플랜테이션 또는 메사 식각공정으로 2차원 전자가스가 제거된 영역인 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 하나는 상기 제1 전극에 연결된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  10. 질화물 반도체 기반의 파워 트랜지스터; 및
    질화물 반도체 기판의 적어도 하나의 수동소자;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 수동소자는 저항기, 인덕터, 및 커패시터 중 선택된 하나이며,
    상기 수동소자와 상기 파워 트랜지스터는 각각 동일한 수직 위치에 형성된 제1 질화물 반도체를 포함하는 채널층과, 상기 채널층 상에서 제2 질화물 반도체를 포함하여 상기 채널층에 2차원 전자가스를 유발하는 채널공급층을 포함하며;
    상기 파워 트랜지스터는 상기 채널공급층의 제1영역의 양측에 각각 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며, 상기 인덕터는,
    상기 채널공급층의 제3영역 상의 절연층;
    상기 절연층 상의 금속 코일 패턴; 및
    상기 금속 코일 패턴의 양단에 각각 연결된 제1전극 및 제2전극;을 구비하며,
    상기 제3영역에서 상기 2차원 전자가스가 제거된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극은 상기 절연층 및 상기 채널공급층을 관통하는 홀을 채운 메탈로 이루어진 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 하나는 상기 제1 전극에 연결된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  13. 질화물 반도체 기반의 파워 트랜지스터; 및
    질화물 반도체 기판의 적어도 하나의 수동소자;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 수동소자는 저항기, 인덕터, 및 커패시터 중 선택된 하나이며,
    상기 수동소자와 상기 파워 트랜지스터는 각각 동일한 수직 위치에 형성된 제1 질화물 반도체를 포함하는 채널층과, 상기 채널층 상에서 제2 질화물 반도체를 포함하여 상기 채널층에 2차원 전자가스를 유발하는 채널공급층을 포함하며;
    상기 파워 트랜지스터는 상기 채널공급층의 제1영역의 양측에 각각 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며, 상기 커패시터는,
    상기 채널공급층의 제4영역 상의 유전층;
    상기 유전층 상의 상부전극; 및
    상기 채널공급층의 상기 제4영역의 가장자리를 둘러싸며, 그 내측에는 상기 2차원 전자가스가 접촉하는 하부전극;을 구비하는 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하부전극은 상기 상부전극을 둘러싸는 띠 형상인 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제4영역의 상기 채널공급층의 두께는 20~30 nm 인 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 하나는 상기 하부 전극에 연결된 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  17. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 질화물 반도체는 GaN계 물질인 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
  18. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 질화물 반도체는 Al, Ga, In 및 B 중 적어도 하나를 포함하는 질화물들 중 선택된 적어도 하나인 질화물 반도체 기반의 파워 변환 장치.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014055935A1 (en) 2012-10-05 2014-04-10 Fei Company Multidimensional structural access
US20150041820A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 Philippe Renaud Complementary gallium nitride integrated circuits and methods of their fabrication
US9537338B2 (en) 2014-09-16 2017-01-03 Navitas Semiconductor Inc. Level shift and inverter circuits for GaN devices
US9571093B2 (en) 2014-09-16 2017-02-14 Navitas Semiconductor, Inc. Half bridge driver circuits
US9960154B2 (en) 2014-09-19 2018-05-01 Navitas Semiconductor, Inc. GaN structures
CN107924938B (zh) 2015-06-16 2019-08-09 泰戈尔技术股份有限公司 高性能射频开关
TWI563631B (en) * 2015-07-21 2016-12-21 Delta Electronics Inc Semiconductor Device
US9754931B2 (en) 2015-07-24 2017-09-05 Semiconductor Components Industries, Llc Circuit and an integrated circuit including a transistor and another component coupled thereto
JP2017059743A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 株式会社東芝 半導体装置
EP3193364B1 (en) * 2016-01-18 2020-10-21 Nexperia B.V. Integrated resistor element and associated manufacturing method
US9831867B1 (en) 2016-02-22 2017-11-28 Navitas Semiconductor, Inc. Half bridge driver circuits
FR3051977B1 (fr) * 2016-05-26 2018-11-16 Exagan Dispositif a haute mobilite electronique avec elements passifs integres
US10756086B1 (en) * 2019-02-21 2020-08-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Method for manufacturing semiconductor and structure and operation of the same
US10720913B1 (en) 2019-05-28 2020-07-21 Infineon Technologies Austria Ag Integrated failsafe pulldown circuit for GaN switch
US10958268B1 (en) 2019-09-04 2021-03-23 Infineon Technologies Austria Ag Transformer-based driver for power switches
US11038048B2 (en) * 2019-10-01 2021-06-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Gallium nitride-on-silicon devices
US10979032B1 (en) 2020-01-08 2021-04-13 Infineon Technologies Austria Ag Time-programmable failsafe pulldown circuit for GaN switch
US11257940B2 (en) 2020-01-14 2022-02-22 Cree, Inc. Group III HEMT and capacitor that share structural features
US20220375927A1 (en) * 2020-12-25 2022-11-24 Innoscience (Suzhou) Technology Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11545485B2 (en) 2021-03-09 2023-01-03 Infineon Technologies Austria Ag Type III-V semiconductor substrate with monolithically integrated capacitor
KR102592701B1 (ko) * 2021-06-02 2023-10-23 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 이를 포함하는 전력 변환 시스템
US20220399328A1 (en) * 2021-06-15 2022-12-15 Texas Instruments Incorporated High-voltage depletion-mode current source, transistor, and fabrication methods
CN117716496A (zh) * 2021-08-03 2024-03-15 新唐科技日本株式会社 可变电容元件
US20230065509A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Texas Instruments Incorporated Group iii-v ic with different sheet resistance 2-deg resistors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3481225B2 (ja) * 2000-11-21 2003-12-22 松下電器産業株式会社 半導体装置及び通信システム用機器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI288435B (en) * 2000-11-21 2007-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and equipment for communication system
US6723599B2 (en) 2001-12-03 2004-04-20 Micron Technology, Inc. Methods of forming capacitors and methods of forming capacitor dielectric layers
US6825559B2 (en) 2003-01-02 2004-11-30 Cree, Inc. Group III nitride based flip-chip intergrated circuit and method for fabricating
WO2006050403A2 (en) 2004-10-28 2006-05-11 Nitronex Corporation Gallium nitride/silicon based monolithic microwave integrated circuit
JP5112620B2 (ja) * 2005-05-31 2013-01-09 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 化合物半導体装置
JP2009027081A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Hitachi Cable Ltd 半導体集積回路装置及びこれを用いた半導体スイッチ装置
JP4584293B2 (ja) 2007-08-31 2010-11-17 富士通株式会社 窒化物半導体装置、ドハティ増幅器、ドレイン電圧制御増幅器
US8624662B2 (en) * 2010-02-05 2014-01-07 Transphorm Inc. Semiconductor electronic components and circuits
KR20120027988A (ko) 2010-09-14 2012-03-22 삼성엘이디 주식회사 질화갈륨계 반도체소자 및 그 제조방법
US9160326B2 (en) * 2012-07-10 2015-10-13 The Hong Kong University Of Science And Technology Gate protected semiconductor devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3481225B2 (ja) * 2000-11-21 2003-12-22 松下電器産業株式会社 半導体装置及び通信システム用機器

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US9082693B2 (en) 2015-07-14
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