소형화된 고기능성 휴대용 전자기기의 수요 급증에 따라 기존에 사용되던 수평구조의 2차원 회로의 크기를 줄이는 것은, 전기 배선의 신호지연 증가로 한계에 도달했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 회로들을 수직으로 적층한 뒤, 수평구조의 긴 신호배선을 짧은 수직 배선으로 만들어 신호지연을 최소화하는 3차원 집적 회로 적층기술이 새롭게 제안되었다. 본 연구에서는 차세대 반도체 소자의 회로 집적도를 비약적으로 증가시킬 수 있고, 현재 문제점으로 대두 되고 있는 선로의 증가, 소비전력, 소자의 소형화, 다기능 회로 문제를 동시에 해결 할 수 있는 3차원 구조를 갖는 회로소자에 대한 특성을 연구하였다.
금속-강유전체-반도체 전계효과 트랜지스터 (MFS/MFISFET)의 동작 특성을 technology computer-aided design (TCAD)과 simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE)를 결합하여 전산모사하는 방법을 제시하였다. 복잡한 강유전체의 동작 특성을 수치해석을 이용하여 해석한 다음, 이를 이용하여 금속-강유전체-반도체 구조에서 반도체 표면에 인가되는 표면 전위를 계산하였다. 계산된 TCAD 변수인 표면 전위를 전계효과 트랜지스터의 SPICE 모델에서 구한 표면 전위와 같다고 보고게이트 전압에 따른 전류전압 특성을 구할 수 있었다. 이와 같은 방법은 향후 MFS/MFISFET를 이용한 메모리소자의 집적회로 설계에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
초음파 의료 영상 응용 분야를 위한 고전압 고집적 아날로그 front-end 집적회로를 0.18-${\mu}m$ 표준 CMOS 반도체 공정을 이용하여 구현하였다. 제안 된 아날로그 front-end 집적회로는 2.6 MHz에서 15 Vp-p 전압까지 동작하는 트랜지스터 stacking구조를 이용한 고전압 펄서와, 저전압에서 동작하는 저잡음 transimpedance 증폭기, 그리고 송신부와 수신부의 분리를 위한 고전압 차단 스위치로 구성되어 있다. 설계 된 집적회로는 $0.15mm^2$ 이하의 작은 면적을 사용함으로써 휴대용 영상 시스템을 포함한 다중 어레이 초음파 의료 영상 시스템에 적용이 가능하다.
본 논문에서는 MEMS 공정기술을 이용하는 압저항(piezoresistive) 압력센서용 다이아프램의 최적구조 제작을 위한 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)의 식각특성을 연구하였다. KOH, EDP 등 기존의 공정 수행에 있어서 부딪치게 되는 환경적 요인을 개선하고, 생산성 향상을 위해 독성이 없고 CMOS 집적회로 공정과 호환성이 높은 TMAH를 사용하여, 식각온도와 TMAH 농도 및 식각시간에 따른 에칭률 변화를 측정하였다. 식각온도가 증가 함에 따라, 그리고 TMAH 농도가 감소함에 따라, Si 에칭률은 증가하였으나 hillock 발생률이 증가하여 식각표면의 평탄화 정도가 나빠졌다. 이러한 단점을 AP(Ammonium Persulfate) 첨가제를 이용하여 해결하였다. l5wt% 농도의 TMAH 800ml 용액을 가지고 매 10분당 같은 양의 AP를 1시간당 5g이 되도록 첨가하여, 한변의 길이가 100~400 $\mu\textrm{m}$인 정사각형 모양을 가진 우수한 이방성 다이아프램을 성공적으로 제작하였다.
Internet사용자의 급격한 증가에 따라 저가격이며 대용량의 optical access network의 구축이 시급한 실정이다. 광통신의 infrastructure를 구성하기 위해서는 광모듈의 저가격화가 가장 시급한 문제이다. 광모드 변환기가 집적된 반도체 레이저(SSC-LD)는 단일모드광섬유와의 광결합 손실 및 정렬허용오차, 동작시간, 광출력 등을 향상시킬 수 있어, 광가입자계 광송수신모듈의 가격을 낮출 수 있어 최근 매우 활발히 연구되고 있다. (중략)
본 연구에서는 광통신 시스템에 있어서 필수적인 기능으로 전망되고 있는 전광 논리소자를 구현하기 위한 집적된 광소자를 제작, 측정 하였다. 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용한 선택영역 성장기술을 이용하여 서로 다른 두 활성영역을 한 기판위에 성장함으로써 능동 반도체 광소자인 반도체 광증폭기와 수동 반도체 광소자인 다중모드 간섭 도파로, S-자 도파로를 집적하였다. 집적된 수동 소자부분의 손실을 측정하고 전광 논리소자를 구현하는 방법 중 하나인 반도체 광증폭기의 cross-gain modulation(XGM)특성을 측정하여 집적된 전광 논리소자로의 사용 가능성을 알아보았다.
최근 들어 작은 면적에 고속으로 동작하는 여러 기능 블록이 집적됨에 따라, 고속 직접회로는 인접회로의 오동작을 유발하고, 무선 수신기의 감도를 떨어뜨리는 중요한 전자파 간섭원으로 부각되고 있다. 따라서 집적회로 내부에서 가장 주요한 전자파 방해원을 파악하기 위한 좀 더 정밀한 분석 도구가 필요하게 되었다. 이러한 필요성에 따라 본 논문에서는 직접회로의 표면에 흐르는 전류세기의 분포를 측정할 수 있는 고해상도 자기장 프로브를 반도체 공정을 이용하여 설계 및 제작하였다. 3층 금속 배선이 가능한 반도체 공정을 이용함으로써 프로브 두께를 기존 작업보다 약 10%정도로 감소시킬 수 있었다. 정자기 해석과 전자기 모의실험을 통해 프로브의 공간분해능 및 비자기장 성분에 의한 영향을 분석하였으며, 실제 직접회로의 표면 전류를 측정한 결과, $210{\mu}m$의 공간해 상도를 얻을 수 있음을 확인하였다.
생물학적 신경 세포의 모델링을 위한 펄스타입 실리콘 뉴런 회로를 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 반도체 집적회로로 설계하였다. 제안하는 뉴런 회로는 입력 전류신호를 위한 커패시터 입력단과, 출력 전압신호 생성을 위한 증폭단 및 펄스신호 초기화를 위한 MOS 스위치로 구성된다. 전압신호 입력을 전류신호 출력으로 변환하는 기능의 시냅스 회로는 몇 개의 PMOS와 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 범프회로를 사용한다. 제안하는 뉴런 모델의 검증을 위하여, 2개의 뉴런과 시냅스가 직렬연결된 뉴런체인을 구성하여 SPICE 모의실험을 실시하였다. 모의실험 결과, 뉴런신호의 생성과 시냅스 전달특성의 정상적인 동작을 확인하였다.
리소그래피 공정은 반도체 공정에 있어서 그 선폭과 집적도를 결정짓는 핵심 공정이다 이러한 리소그래피 공정 중 만들고자 하는 패턴을 사진전사에 의해서 형성해주는 도구인 노광장비는 광학계, 스테이지계, 제어계로 구성되는 데, 여기에서는 이 중에서 광학계를 중심으로 노광장비를 설명한다. 노광장비의 기본적인 형태는 그 사용되는 광학계에 파라서 결정되는데, 크게 나누어서 밀착 노광 방식과 투영 노광 방식이 있다. (중략)
반도체 검출기의 p+ 층의 도핑 농도, 열처리에 의한 불순물 재분포와 절단면에서의 guard ring 효과를 전산모사하여 최적의 구조와 공전을 설계하고, MCNP코드로 방사선 반응 특성을 분석하였다. 검출기는 반도체 집적회로 공정에서 설계된 공정변수를 적용하여 격자 방향 <100>, $400{\Omega}cm$, n형, Floating-Zone 실리콘 기판에서 제작되었다. 제작된 검출기의 누설전류 밀도는 $0.7nA/cm^2/100{\mu}m$로서 전기적 특성이 우수한 것으로 나타났으며, Cs-137 감마 선원에 의한 $5mR/h{\sim}25R/h$의 조사선량률 범위에서 방사선 반응 특성은 양호한 선형성을 보였다. 본 연구에서 제안된 공정으로 제작된 PIN 반도체 검출기는 개인선량 측정에 사용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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