저전력으로 동작하고 24리드 SSOP에 실장할 수 있는 2.4 GHz 송수신 MMIC를 1.0㎛ 이온주입 MESFET공정으로 제작하였다. 이MMIC는 송신모드일 때 2.44 GHz에서 3.9 mA의 전류를 소모하였으며 이때 변환이득은 7.5㏈, 출력 IP3는 -3.5 ㏈, 잡음지수는 3.9㏈이었다. 수신모드일 때는 소모전류 2.0mA로 전압검출도 6.5 mV/μW를 나타내었다. 그동안 발표된 다른 MMIC가 우수한 성능을 가지고 있음을 알 수 있었으며 2.4 GHz의 ISM 대역에서 간단한 방식의 무선랜, WLL, RFID 등으로 응용될 것이 기대된다.

마이크로 프로세서의 동작 속도가 빨라지면서 메모리의 데이터 전송 폭이 시스템 성능을 제한하는 중요 인자가 되고 있다. 또한 CPU와 메모리 및 입출력회로가 하나의 반도체에 집적되는 실장 제어용 마이크로 프로세서의 가격을 낮추기 위해서 메모리 크기를 줄이는 것이 중요하다. 본 논문에서는 코드 밀도가 높은 32 비트 마이크로 프로세서 구조로 가칭 확장 명령어 세트 컴퓨터(Extendable Instruction Set Computer: EISC)를 제안한다. 32 비트 EISC는 16개의 범용 레지스타를 가지며, 16 비트 고정 길이 명령어, 짧은 오프셋 인덱스 어드래싱과 짧은 상수 오퍼랜드 명령어를 가지며, 확장 레지스타와 확장 프래그를 사용하여 오프셋 및 상수 오퍼랜드를 확장할 수 있다. 32비트 EISC는 FPGA로 구현하여 1.8432MHz에서 모든 기능이 정상적으로 동작하는 것을 확이하였고, 크로스 어셈블러와 크로스 C/C++ 컴파일러 및 명령어 시뮬레이터를 설계하고 동작을 검증하였다. 제안한 EISC의 코드 밀도는 기존 RISC의 140-220%, 기존 CISC의 120-140%로 현격하게 높은 장점을 가진다. 따라서 데이터 전송 폭을 적게 요구하므로 차세대 컴퓨터 구조로 적합하고, 프로그램 메모리 크기가 작아지므로 실장 제어용 마이크로 프로세서에 적합하기 때문에 폭 넓은 활용이 기대된다.

Deep Submicron 영역에서 요구되는 고성능 소자로서 자기-정렬된 ESD(Elevated Source/Drain)구조의 MOSFET을 제안하였다. 제안된 ESD 구조는 일반적인 LDD(Lightly-Doped Drain)구조와는 달리 한번의 소오스/드레인 이온주입 과정이 필요하며, 건식 식각 방법을 적용하여 채널의 함몰 깊이를 조정할 수 있는 구조를 갖는다. 또한 제거가 가능한 질화막 측벽을 최종 질화막 측벽의 형성 이전에 선택적인 채널 이온주입을 위한 마스크로 활용하여 hot-carrier 현상을 감소시켰으며, 반전된 질화막 측벽을 사용하여 기존이 ESD 구조에서 문제시될 수 있는 자기-정렬의 문제를 해결하였다. 시뮬레이션 결과, 채널의 함몰 깊이 및 측벽의 넓이를 조정함으로써 충격이온화율(ⅠSUB/ID) 및 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering) 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 유효채널 길이에 따라 차이가 있으나 두 번의 질화막 측벽을 사용함으로써 hot-carrier 현상이 개선될 수 있음을 확인하였다.

Pt박막의 ICP 식각을 위한 Cl\sub 2 \/Ar 가스 플라즈마에 O\sub 2\ 가스를 첨가하여 Pt 식각 메카니즘을 XPS와 QMS로 조사하였다. 또한 single Langmuir probe를 사용하여 이온전류밀도를 Ar/Cl\sub 2 \/O\sub 2\ 가스 플라즈마에서 측정하였다. O\sub 2\가스 첨가비가 증가할수록 Cl과 Ar species가 급격하게 감소하고 이온전류밀도 역시 감소함을 QMS와 single Langmuir probe로 확인하였다. Pt 식각율의 감소는 O\sub 2\가스 첨가비가 증가할수록 반응성 species와 이온전류밀도의 감소에 기인함을 의미한다. 150 nm/min의 치대 식각율과 2.5의 산화막식각 선택비가 50 sccm의 Ar/Cl\sub 2 \/O\sub 2\ 가수 유량, 600 W의 RF 전력, 125 V의 dc 바이어스 전압 및 10mTorr의 반응로 압력에서 얻었다.

새로운 방식의 직접 디지털 주파수 합성기(Direct Digital Frequency Synthesizer, DDFS)의 설계방식을 제시하였다. 배열형 CORDIC(Coordinate Rotate Digital Computer)을 해석함에 있어서 오차의 크기를 계산하였다. 오차에는 계산회수의 부족에서 발생하는 ‘반복회수오차’와 제한된 데이터 비트수를 사용함으로써 계산에 사용하지 못하는 유효숫자 이하를 버림으로써 발생하는‘절단오차’로 분류할 수 있다. 실제로 각 비트별로 오차를 측정해 보면 8비트시 7단, 16비트시 12단, 24비트시 20단으로 근최적화된 파이프라인 단수를 얻을 수 있었다. 이 DDFS는 FPGA칩으로 구현되었고, 측정결과 235MHz의 구동 클럭에서 안정된 동작을 보였으며, 11.75MHz의 최대 출력 주파수를 발생시켰다. 위상별 진폭값을 ROM에 저장하는 기존의 방식에 비하여, 보다 높은 정밀도와 처리속도를 보이며, 제조공정 역시 단순해 질 것이다. 특히 같은 비트를 채택한 경우 롬방식에 비하여 5배정도의 높은 정밀도를 얻었다.

본 논문에서는 반도체 집적 회로의 다층 배선 인터커넥트 사이의 기생 캐패시턴스를 수치 해석적으로 계산하여 추출하는 새로운 방법과 그 적용 예를 보고한다. 기생 캐패시턴스를 시뮬레이션을 통해 추출하기 위하여, 복잡한 형태의 3차원 대층배선 구조물을 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 캐패시턴스를 추출하기 위한 3차원 다층배선 구조물은 3차원 변환 정보를 가진 2차원 평면 마스크 레이아웃 데이터로부터 생성하였다. 시뮬레이션 결과의 정확도를 검증을 위하여 8.0×8.0×5.0㎛\sup 3\ 크기의 영역에 평행한 두 도전층이 상하로 교차한 구조에 대하여 실험치와 비교하였다. 3차원 다층배선 구조물의 기생 캐패시턴스 추출을 위해서, 유한 요소법 적용을 위한 1,960개의 노드와 8,892개의 사면체 메쉬를 생성하였으며, ULTRA SPARC 1 워크스테이션에 대해서 소요된 CPU 시간은 28초이었으며, 4.4 메가바이트의 메모리를 사용하였다.

SPICE MOS 모델을 외부 다이오드를 추가하는 방식을 사용하여, 기판 분포저항을 고려한 MOS 트랜지스터의 매크로 모델 형태를 제안하였다. 본 매크로 모델을 사용하여 W=200㎛, L=0.8㎛의 NMOS 트랜지스터를 기준으로 시행한 s-파라미터의 시뮬레이션치를 s-파라미터 측정치에 fitting 하는 과정을 통해 RF 영역에 적용 가능한 모델 세트를 확보하고 RF 영역에서의 기판 저항의 분포 효과를 분석하였다. s-파라미터로부터 환산된 AC 저항 및 커패시턴스와 같은 물리적 파리미터의 시뮬레이션치를 측정치와 비교함으로써 시뮬레이션된 s-파라미터의 신빙성을 확인하였다. 10GHz 이하의 주파수 영역에 대해서는 접합 다이오드가 포함되어 있는 기존 SPICE의 MOS 모델을 그대로 사용하고 게이트 노드와 기판 노드에 적절한 lumped 저항 한 개씩을 추가하는 간단한 형태의 매크로 모델을 사용하는 것이 적절하다고 판단된다.

본 논문에서는 저압 유기 금속 화학증착법으로 성장시킨 GaN박막들을 실온 케소드루미네슨스 방법으로 광학적 특성을 측정하여 결정성장 메커니즘과 광학적 특성과의 관계를 규명하였다. 관측된 스펙트럼은 주로 364nm의 강한 band-edge emission 피크와 550nm의 깊은 준위 피크이었다. 빔 전류의 증가에 따라 364nm 스펙트럼의 세기가 깊은 준위 발광 스펙트럼보다 크게 증가시켰다. 이는 성장 초기 GaN박막의 결정 결함이 깊은 준위 발광 스펙트럼과 깊은 관계가 있음을 나타내 주고 있다. 또한 미세 결정 구조와 깊은 준위 발광 스펙프럼과의 관계 분석을 위해 주사형 전자현미경 사진과 캐소드루미네슨스 스펙트럼을 비교 검토하였다.

본 연구에서는 Ti 확산 lithium niobate 광도파로의 고굴절율 제작하기 위한 확산모델을 제시하고, 기존 확산방법과 비교하였다. 그리고 광파장 λ=1.55㎛에서 단일모드 광섬유와 광도파로를 피그테일링하여 두께에 따른 전체삽입손실을 논의하였다. 본 연구에서는 제안한 확산방법은 기존 확산방법보다도 광도파로의 고굴절율을 도모하는 것으로 분석되었으며, 제안된 확산방법으로 Ti 두께 1000Å∼1400Å범위에서 제작한 마크젠다 간섭기형 광도파로를 제작한 결과, TE 및 TM 전체삽입손실을 z-cut 인 경우0.5㏈/㎝ 수준이었고 x-cut인 경우 1±0.5㏈/㎝를 나타내었다. 이러한 결과로부터 이 확산모델은 저전력형 광변조기나 스위치 등의 제작에 활용할 수 있을 것이다.

본 논문에서 새로운 구조의 재순환 광섬유 지연선로 제안한다. 필터의 구조는 재순환 광섬유 루프에 광섬유 격자를 부분 반사거울로 사용하며, 이를 통해 새로운 필터의 주파수 응답을 얻을 수 있음을 보였다. 필터에서 사용된 광결합기의 결합계수와 광섬유 격자의 반사율, 광증폭기의 이득 등의 필터 변수를 조절함으로써 필터의 주파수 응답을 조절할 수 있음을 이론적으로 계산하였고 실험을 통하여 증명하였다.

레이저의 종축방향으로 회절격자층을 형성하는 위쪽 클래딩 층의 가운데 부분의 굴절률을 양 옆부분과 다르게 하여 유효위상천이 효과를 넓은 영역에서 얻는 refractive index midulated (RIM) DFB 레이저를 제안한다.RIM-DFB 레이저는 SHB 효과를 줄이기 위하여 기존에 제안되었던 회절격자의 주기를 변화시켜 넓은 영역에 걸쳐서 유효 위상 천이를 주는 corrugation pitch modualtion (CPM) 방법과 레이저의 종축 방향으로 결합계수를 달리하여 주는 distributed coupling coefficients (DCC) 방법의 효과를 동시에 얻을 수 있는 실현 가능한 구조이다. 급격한 위상천이가 없기 때문에 광자밀도분포가 균일해져 SHB 효과가 줄어 들게 되며 레이저 공진기 가운데 부분의 결합계수가 양 옆 부분의 결합계수보다 커서 분포결합계수의 효과를 주기 때문에λ/4 위상천이 레이저와 CPM-DFB 레이저에 비해 고출력에서 좋은 단일 모드 특성을 보인다. 그리고, 굴절률이 다른 가운데 부분의 길이가 RIM-DFB 레이저의 동작특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.