• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.7 no.6
• /
• pp.1047-1055
• /
• 2006

We patterned nano-width lines on a super hard bulk diamond substrate by varying the ion beam current and ion beam sources with a dual beam field ion beam (FIB). In addition, we successfully fabricated two-dimensional nano patterns and three-dimensional nano plate modules. We prepared nano lines on a diamond and a silicon substrate at the beam condition of 30 kV, 10 pA $\sim$ 5 nA with $Ga^+$ ion and $H_2O$ assisted ion sources. We measured each of the line-width, line-depth, etched line profiles, etch rate, and aspect ratio, and then compared them. We confirmed that nano patterning was possible on both a bulk diamond and a silicon substrate. The etch rate of $H_2O$ source can be enhanced about two times than that of Ga source. The width of patterns on a diamond was smaller than that on a silicon substrate at the same ion beam power The sub-100 nm patterns on a diamond were made under the charge neutralization mode to prevent charge accumulation. We successfully made a two-dimensional, 240 nm-width text of the 300-lettered Lord's Prayer on a gem diamond with 30 kV-30 pA FIB. The patterned text image was readable with a scanning electron microscope. Moreover, three dimensional nano-thick plate module fabrication was made successfully with an FIB and a platinum deposition, and electron energy loss spectrum (EELS) analysis was easily performed with the prepared nano plate module.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.20 no.10
• /
• pp.3113-3125
• /
• 1996

The objective of this study is to develop novel method named mechanical and chemical machining technique, which is capable of producing three dimensional patterns of few micrometers in dimension on a silicon wafer without the use of a mask. The strategy is to impart mechanical energy along the path of the pattern to be fabricated on a single crystal silicon by way on introdusing frictional interaction under controlled conditions. Then, the surface is preferentially etched to reveal the areas that have been mechanically energized. Upon completion of the etching process, the three dimensional pattern is produced on the silicon surface. Experiments have been conducted to identify the optimal tool material, geometery, as well as fabrication condition. The new technique introduced in this paper is significantly simpler than the conventional method which require sophisticated equipment and much time.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 1999.11d
• /
• pp.1151-1153
• /
• 1999

3-layer polysilicon 표면미세가공공정을 이용하여 micro zone plate 렌즈와 미러 및 이를 구동하기 위한 구동기를 일체화시킨 마이크로 구동형 광학소자를 설계, 제작하였다. 650nm의 파장대역에서 초점거리가 $500{\mu}m$가 되도록 마이크로 zone plate 렌즈를 설계하였으며, 렌즈의 광학축은 실리콘 기판 상에서 $121{\mu}m$거리에 위치하도록 제작하였다. 마이크로 hinge와 스프링 latch 및 측면지지 plate를 이용하여 마이크로 렌즈와 미러가 실리콘 기판상에서 out-of-plane동작이 가능하도록 하였다. 마이크로렌즈 초점거리의 가변을 위하여 6개의 SDA(Scratch Drive Actuator)어레이를 설계, 제작하였다. 또한 빔 반사를 위한 마이크로 미러를 설계하고 $45^{\circ}$ self-assembly를 위하여 마이크로 hinge와 SDA array를 제작하였다.

• The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
• /
• v.13 no.2
• /
• pp.60-70
• /
• 2002

최근 고성능/고집적 RF 소자 및 시스템들의 경박 단소화 추세에 따라 RF 무선 통신 분야에도 초소형미세 가공 기술인 MEMS 기술이 크게 주목받고 있다. 이에 본 고에서는 RF 부품 및 시스템을 MEMS 기술로서 실장하는 RF MEMS 패키지 기술에 대하여 간단히 살펴보았다. 우선, 실리콘 기반의 MEMS 패키지가 우수한 열 전달 특성과 저 손실의 고주파특성으로 인해 RF 시스템의 실장에 매우 적합함을 확인하였다. 또한, MEMS 기술을 이용함으로써 RF회로와 패키지 제작 공정이 동시에 이루어질 수 있도록 하는 일괄터리공정에 대하여 소개하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.409-409
• /
• 2012

최근 나노크기의 미세구조 가공기술이 발달함에 따라 다양한 응용을 위한 나노소재/구조가 활발히 연구 되고 있다[1]. 그 중에서 실리콘 나노선은 태양전지, 메모리, 트랜지스터 그리고 광 공진기에 쓰일 수 있는 소재로서 기존의 실리콘 가공기술을 바로 사용할 수 있을 뿐 아니라[2], 비용 면에서 탁월한 잇점이 있기 때문에 주목 받고 있는 소재이다. 실리콘 나노선의 물리적 특성을 연구하기 위한 많은 연구가 진행되었지만, 매우 작은 크기와 높은 표면적-부피비율로 인해 생긴 독특한 특징을 완전히 이해하기에는 아직 부족한 점이 많다. 실리콘 나노선의 전류-전압특성에 영향을 미치는 요소는 도핑농도, 표면상태, 채널의 크기 등으로 다양한데, 이번 연구에서는 실리콘 나노선의 표면환경이 공기와 물 두 종류로 매질에 접하고 있을 경우에 대하여 각각 전류-전압을 측정하였다. 물이 공기와 다른 점은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 첫째로 물의 경우에는 물에 용해된 수소이온과의 화학반응을 통하여 실리콘 표면전하가 유도되며 pH 값에 민감하게 변화한다. 둘째로 물의 유전율은 공기의 80배로서 표면부근에서의 전기장분포가 많이 왜곡된다. 이를 위하여 SOI를 기반으로 채널길이 $5{\mu}s$, 두께 40 nm, 너비 100 nm인 실리콘 나노선을 일반적인 반도체공정을 사용하여 제작하였다. 나노선의 전기적 특성 실험은 Semiconductor Parameter Analyzer (Agilent, 4155C)를 사용하여 전류-전압특성을 표면 상태를 변화시키면서 측정하였다. 실험을 통해 실리콘 나노선은 물과 공기 두 가지 표면환경에 따라 전류-전압특성이 확연히 변화하는 것을 볼 수 있었다. 동일한 전압 바이어스에서 표면에 물이 있을 때가 공기 있을 때 보다 훨씬 증가한 전류를 얻을 수 있었고(3V에서 약 2배), 비선형적인 전류-전압특성이 나타남을 관찰하였다. 본 발표에서는 이러한 실험결과를 표면에서의 전하와 정전기적인 효과로서 정성적으로 설명하고, 전산모사결과와 비교분석 하고자 한다.

• Journal of the KSME
• /
• v.37 no.12
• /
• pp.47-52
• /
• 1997

엑사이머 레이저는 Ar, Kr, Xe등의 희귀가스와 F, Cl과 같은 할로겐족 가스를 혼합하여 방전여기에 의해 발진되는 157-350mm 파장대에 자외선 레이저이다. UV레이저를 이용하면 종래의 기계 가공 공정으로 실현할 수 없는 극소형 및 초정밀의 기계구조, 센서 또는 액츄에이터를 비접촉식으로 할 수 있고 가공시 열손상이 거의 없다. 최근 제품의 소형화 및 박막화 추세에 따른 미세가공 기술의 급속한 발전을 살펴보면, Uv레이저를 이용한 실리콘 표면의 도핑(dopping)에 관한 연구, 미소전자 패키징에 레이저를 이용하는 방법뿐만 아니라, 레이저 유도에 의한 금속과 혼합물의 물질전달 현상을 활용한 마이크로 패터닝에 관한 연구도 진행되고 있다. 본 글에서는 여러가지 응용분야 중 레이저 어블레이션, 레이저유도화학에칭, 레이저 PVD등에 대하여 기술한다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
• /
• v.24 no.6
• /
• pp.573-580
• /
• 2004

The main goal of this study was to develop a micro-fabrication process for the capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT). In order to achieve this goal, the former research results of the micro-electro-mechanical system (MEMS) process for the cMUT were analyzed. The membrane deposition, sacrificial layer deposition and etching were found to be a main process of fabricating the cMUT. The optimal conditions for those microfabrication were determined by the experiment. The thickness, uniformity, and residual stress of the $Si_3N_3$ deposition which forms the membrane of the cMUT were characterized after growing the $Si_3N_3$ on Si-wafer under various process conditions. As a sacrificial layer, the growth rate of the $SiO_2$ deposition was analyzed under several process conditions. The optimal etching conditions of the sacrificial layer were analyzed. The microfabrication process developed in this study will be used to fabricate the cMUT.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 1996.04a
• /
• pp.143-145
• /
• 1996

A new method of fabricating 3-dimensional patterns on single crystal silicon is presented in this paper. The method utlizes both chemical and mechanical reactions to make patterns with dimensions of few microns in width and submicron in height. The primaryadvantage ofthis new method over conventional methods of making patterns on silicon lies in its cost effectiveness and speed. The process introduced in this paper is a maskless process and does not reauire expensive capital investment. It is expected that this method can be employed for flexible and cost effective fabrication of micro-machine components in MEMS application.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
• /
• v.49 no.2
• /
• pp.132-139
• /
• 2000

This paper reports a novel micromachining process based on UV-LIGA process and (110) silicon anisotropic etching for fabrication of a high-aspect-ratio comb actuator. The comb electrodes are fabricated by (110) SILICON comb structure considering the etch-rate-ratio between (110) and (111) planes and lateral etch rate of a beam-type structure. The fabricated structure was$ 400\mum \; thick\; and\; 18\mum$ wide comb electrodes separated by $7\mim$ so that the height-gap ratio was about 57. Also considering resonant frequency of the comb actuator and the frequency-matching between sensing and driving mode for gyroscope application, we designed the number, width, height and length of the spring structures. Electroplated gold springs on both sides of the seismic mass were $15\mum\; wide,\; 14\mum\; thick\; and \; 500\mum$ long. The fabricated comb actuator had resonant frequency ay 1430Hz, which was calculated to be 1441Hz. The proposed fabrication process can be applicable to the fabrication of a high-aspect-ratio comb actuator for a large displacement actuator and precision sensors. Moreover, this combined process enables to fabricate a more complex structure which cannot be fabricate only by surface or bulk micromachining.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.376-377
• /
• 2011

결정질 실리콘 태양전지 연구에 있어서 가장 중요한 부분은 재료의 저가화와 공정의 단순화에 의한 저가의 태양전지 셀 제작 부분과 고효율의 태양전지 셀 제작 부분이다. 본 논문에서는 마이크로 블라스터를 이용하여 폐 실리콘 웨이퍼를 태양전지용 재생웨이퍼를 제작함으로써 고효율을 가지는 단결정 실리콘 웨이퍼를 저 가격에 생산하기 위한 것이다. 특히 마이크로 블라스터를 이용하여 폐 실리콘 웨이퍼를 가공 할 때 표면에 생성되는 요철은 기존 태양전지 셀 제작에서 텍스쳐링 공정과 같은 표면 구조를 가지게 됨으로써 태양전지 셀에 제작 공정을 줄일 수 있는 효과도 가지게 된다. 마이크로 블라스터는 챔버 내에 압축된 공기나 가스에 의해 가속 된 미세 파우더들이 재료와 충돌하면서 재료에 충격을 주고 그 충격에 의해 물질이 식각되는 기계적 건식 식각 공정 기술이다. 이러한 물리적 충격을 이용하는 마이크로 블라스터 공정은 기존 재생웨이퍼 제작 공정 보다 낮은 재처리 비용으로 간단하게 태양전지용 재생웨이퍼를 제작 할 수 있다. 하지만 마이크로 블라스터를 이용하면 표면에 식각된 미세 파티클의 재흡착이 일어나게 되므로 이를 제거하기 위하여 DRE(damage remove etching) 공정이 필요하게 된다. 본 연구에서는 이방성, 등방성 식각 공정으로 태양전지용 재생웨이퍼를 제작하기 위해 가장 적합한 DRE 공정을 찾기 위해 등방성 식각은 RIE 식각으로, 그리고 이방성 식각은 TMAH 식각을 이용하였다. 마이크로 블라스터 공정 후 표면 반사율과 SEM 사진을 이용한 표면 요철 구조를 확인 하였고, DRE 공정 후 표면 반사율과 SEM 사진을 이용하여 표면 요철 구조를 확인 하였다. 각각의 lifetime을 측정하여 표면 식각으로 생성된 결함들을 분석하여 태양전지용 재생웨이퍼 제작에 가장 적합한 공정을 확인 하였다.