문턱전압 조절 이온주입에 따른 MCT(MOS Controlled Thyristor)의 스위칭 특성 연구

MCT (MOS Controlled Thyristor)의 전류 구동능력은 도통상태의 MCT를 턴-오프 시킬 수 있는 능력, 즉 off-FET의 성능에 의해 결정되고, MCT의 주된 응용분야인 펄스파워 분야에서는 턴-온 시의 피크전류(Ipeak)와 전류상승기울기(di/dt) 특성이 매우 중요하다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 MCT의 on/off-FET 성능 조절이 중요하지만, 깊은 접합의 P-웰과 N-웰을 형성하기 위한 삼중 확산공정과 다수의 산화막 성장공정은 이온주입 불순물의 표면농도를 변화시키고 on/off-FET의 문턱전압(Vth) 조절을 어렵게 한다. 본 논문에서는 on/off-FET의 Vth를 개선하기 위한 채널영역 문턱전압 이온주입에 대하여 시뮬레이션을 진행하고 이를 토대로 제작한 MCT의 전기적 특성을 비교 평가하였다. 그 결과 문턱전압 이온주입을 진행한 MCT의 경우(활성영역=0.465mm2) 100A/cm2 전류밀도에서의 전압손실(VF)은 1.25V, 800V의 어노드 전압에서 Ipeak 및 di/dt는 290A와 5.8kA/μs로 문턱전압 이온주입을 진행하지 않은 경우와 유사한 특성을 나타낸 반면, 100A/cm2의 구동전류에 대한 턴-오프 게이트전압은 -3.5V에서 -1.6V로 감소하여 MCT의 전류 구동능력을 향상시킴을 확인하였다.