• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.75-87
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• 2010

표준 CMOS 공정에서 제작 가능한 보호용 싸이리스터 소자와 다이오드 소자를 사용하는 RF IC용 두 가지 입력 ESD 보호회로 방식을 대상으로, 2차원 소자 시뮬레이터를 이용하는 DC 해석, 혼합모드 과도해석 및 AC 해석을 통해 보호용 소자내 격자온도 상승 및 입력버퍼단의 게이트 산화막 인가전압 측면에서의 HBM ESD 보호강도에 대한 심도있는 비교 분석을 시도한다. 이를 위해, 입력 ESD 보호회로가 장착된 CMOS 칩의 입력 HBM 테스트 상황에 대한 등가회로를 구성하고, 5가지 HBM 테스트 모드에 대해 최대 6개의 보호용 소자를 포함하는 혼합모드 과도 시뮬레이션을 시행하고 그 결과를 분석함으로써 실제 테스트에서 발생할 수 있는 문제점들에 대한 상세한 분석을 시도한다. 이 과정에서 보호용 소자 내 바이폴라 트랜지스터의 트리거를 수월케 하는 방안을 제안하며, 두 가지 보호회로 방식에서 내부회로의 게이트 산화막 파괴는 보호용 소자 내에 존재하는 NMOS 구조의 접합 항복전압에 의해 결정됨을 규명한다. RF IC용 입력 보호회로로서의 두 가지 보호방식의 특성 차이에 대해 설명하는 한편, 각 보호용 소자와 회로의 설계와 관련되는 유용한 기준을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.163-163
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• 2010

중적외선 영역 ($3{\sim}5\;{\mu}m$)은 공기 중에 존재하는 이산화탄소나 수증기에 의해 흡수가 일어나지 않기 때문에 군사적으로 중요한 파장 영역이며, 야간에 적을 탐지하는데 응용되고 있다. InSb는 77 K에서 중적외선 파장 흡수에 적합한 밴드갭 에너지 (0.228 eV)를 갖고 있으며, 다른 화합물 반도체와 달리 전하 수송자 이동도 (전자: $10^6\;cm^2/Vs$, 정공: $10^4\;cm^2/Vs$)가 매우 빠르기 때문에 적외선 화상 감지기 재료로 매우 적합하다. 또한 현재 중적외선 영역대에서 널리 사용되는 HgCdTe (MCT)와 대등한 소자 성능을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자의 제작 용이성 때문에 MCT를 대체할 물질로 주목 받고 있다. 하지만, 기판과 절연막의 계면에 존재하는 결함 때문에 에너지 밴드갭 내에 에너지 준위를 형성하여 높은 누설 전류 특성을 보인다. 따라서 InSb 적외선 소자의 구현을 위하여 고품질의 절연막의 연구가 필수적이라고 할 수 있겠다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, n형 InSb 기판에 플라즈마 화학 기상 증착법 (PECVD)을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$를 증착하였으며, 증착 온도를 $120^{\circ}C$에서 $240^{\circ}C$까지 $40^{\circ}C$ 간격으로 변화하여 증착온도가 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 절연막과 기판의 계면 특성을 분석하기 위하여 77 K에서 커패시턴스-전압 (C-V) 분석을 하였으며, 계면 트랩 밀도는 Terman method를 이용하여 계산하였다 [1]. $Si_3N_4$를 증착하였을 경우, $120{\sim}240^{\circ}C$의 증착 온도에서 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도를 가졌으며, 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 모든 증착 온도에서 flat band voltage가 음의 전압으로 이동하였다. $SiO_2$의 경우 $120{\sim}200^{\circ}C$의 증착온도에서 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도 값을 보였으나, $240^{\circ}C$ 이상에서 계면 트랩밀도가 $12{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$로 크게 증가하였다. $SiO_2$ 절연막을 사용함으로써, $Si_3N_4$ 대비 약 25% 정도 낮은 계면 트랩 밀도를 얻을 수 있었으며, 모든 증착 온도에서 양의 전압으로 flat band voltage가 이동하였다. 두 절연막에 대한 계면 트랩의 원인을 분석하기 위하여 XPS 측정을 진행하였으며, 깊이에 따른 조성 분석을 하였다. 본 실험에서 최적화된 $SiO_2$ 절연막을 이용하여 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. Be+ 이온 주입을 진행하고, 급속열처리(RTA) 공정을 통하여 p층을 형성하였다. -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3\;{\Omega}\;cm^2$의 RoA (zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.513-518
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• 2019

마찰교반용접(Friction Stir Welding) 기술은 금속 소재를 대상으로 하는 용접기술 중의 하나로 용접대상이 되는 소재와 고속으로 회전하는 용접툴 사이의 마찰로 인한 열을 활용하여 소재의 융점 이하 온도에서 접합하는 기술이다. 이번 연구에서는 마찰교반용접을 진행할 때, 용접 대상물의 내부 온도 변화를 분석하기 위한 방법으로 수치해석기법을 사용하였다. 용접소재로는 마그네슘 합금인 AZ31을 고려하였으며, 용접현상을 멜팅풀(melting-pool)이 생성되는 유동특성으로 간주하고 유동해석을 수행하기 위해 유동특성 수치해석 툴인 FLUENT를 이용하였다. 용접과정의 유동해석을 진행하기 위해 용접소재는 고점도 뉴턴 유체로 가정하였고, 용접툴과 용접대상 소재의 경계면은 마찰 및 미끄러짐이 동시에 발생하는 조건으로 경계조건을 선정하였다. 그리고 용접툴의 회전속도 및 용접속도를 변수로 하여 다양한 해석을 진행하였다. 해석 결과로부터 용접툴의 회전속도가 높을수록, 용접속도가 느릴수록 소재 내 최고온도가 증가함을 확인할 수 있었으며, 그 중 용접툴의 회전속도 차이가 온도 변화에 더 큰 영향을 보임을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제10권5호
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• pp.292-303
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• 2001

본 연구에서는 수평형 전계 방출 소자를 제작하고 그 특성을 측정하였다. 이를 진공자장 센서에 이용하기 위하여 Lorentz 원리를 응용하여 센서를 설계하고 제작하였다. $POCl_3(10^{20}cm^{-3})$ 도핑된 다결정 실리콘을 전계 방출 소자의 음극 및 양극 재료로 이용하였으며 그 두께는 각각 $2\;{\mu}m$였다. PSG(두께 $2\;{\mu}m$)를 희생층으로 사용하여 최종 단계에서 불산을 이용하여 제거하고 승화건조법을 이용하여 소자의 기판 점착 현상을 방지하였다. 제작된 소자를 유리기판 #1 위에 silver paste로 고정시키고 Cr 전극 패드와 와이어본딩 한 뒤 진공내에서 양극접합공정을 이용하여 소자를 $1.0{\times}10^{-6}\;Torr$에서 진공 실장하였다. 실장 후 게터를 활성화하여 내부진공도를 향상시켰다. 이렇게 패키징된 소자는 두달여 기간 동안 특별한 특성저하 없이 잘 동작되었으며 그 이상의 기간에 대해서는 확인하지 못하였다. 패키징된 자장 센서는 패키징하기 전 진공챔버 내에서 보인 특성치와 별다른 차이 없이 잘 동작되었으며 단지 약간의 전류 감소 현상만이 관찰되었다. 측정된 센서의 감도는 약 3%/T로서 작은 값이었으나 그 가능성을 확인할 수는 있었다.

• 센서학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-8
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• 2000

최근, 자동차가 점점 고급화 되어감에 따라 자동차엔진과 같이 $200^{\circ}C$ 이상의 고온과 부식적인 환경 하에 사용되어 질 수 있는 고성능의 실리콘 가속도센서의 장착이 기대되고 있다. 그러나 실리콘은 본질적으로 온도의 영향이 큰 물질이고, p-n 접합으로 압저항이 형성되기 때문에 $150^{\circ}C$ 이상이 되면 누설전류가 급격하게 증가하여 센서의 성능을 떨어뜨린다. 본 연구에서는 SOI 구조를 이용한 가속도센서의 온도특성을 해석하고, 유한요소법(finite element method)을 이용하여 감도 온도계수(TCS) 및 오프셋전압 온도계수(TCO)의 열잔류응력과의 관련성을 검토하였다. 그 결과, TCS는 압저항의 불순물 농도를 최적화함으로써 줄일 수 있고, TCO는 압저항의 열잔류응력과 불균일한 공정에 관계가 있다는 것을 알았다. 그리고 센서의 중앙지지구조에 있어서 패키징 열잔류응력의 평균값은 약 $3.7{\times}10^4Nm^{-2}^{\circ}C^{-1}$ 정도로 주변지지구조보다 1/10정도 작게 나타났다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권7호
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• pp.1448-1452
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• 2004

비정질실리콘은 빛을 받으면 자유전자와 자유정공이 무수히 발생하여 전류 또는 전압의 형태로 나타나는 광전변환 재료이다. 이를 광다이오드로 사용하기 위해서는 금속 박막(Thin film)과 결합하여 쇼트키 다이오드로 만드는 기술이 효과적이다. 본 연구에서는 광다이오드의 신뢰성 및 특성을 개선하기 위하여 크롬실리사이드를 기존의 방식과 달리 하부 전극으로 크롬금속 박막을 증착한 후 그 위에 사일렌(SiH4)가스를 사용해서 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질실리콘 박막을 얇게 (100$\AA$) 만들어 열처리를 통하여 크롬실리사이드 박막을 형성 한 후 광다이오드 소자를 제조한다. 이렇게 형성된 크롬실리사이드 광 다이오드를 사용하여 암전류와 광전류를 측정찬 결과 기존의 방식보다 우수한 성능이 나타났고, 공정도 단순화 할 수 있었으며 그리고 신뢰성도 개선되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권7호통권361호
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• pp.9-15
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• 2007

본 논문에서는 UHF 대역 수동 RFID 태그(UHF-band passive RFID tag) 칩 제작에 필수적인 요소인 쇼트키(Schottky) 다이오드를 CMOS 공정으로 제작하고 크기에 따른 특성을 분석하였으며 이를 이용하여 전압체배기를 설계하였다. 쇼트키 다이오드는 Titanium-Silicon 접합을 이용하여 제작되었으며, $4{\times}10{\times}10\;{\mu}m^{2}$의 면적을 가지는 쇼트키 다이오드는 $20\;{\mu}A$의 전류 구동에 대해 약 0.15 V의 순방향 전압 강하의 우수한 특성을 나타내었다. 역방향 파괴전압(breakdown)은 약 -9 V로 수동 RFID 태그칩의 전압체배기에 사용될 수 있는 충분한 값을 나타내었다. 제작된 쇼트키 다이오드의 소신호 등가모델을 이용하여 다이오드의 크기에 따른 순방향 전압강하와 입력 임피던스간의 trade-off에 대해 분석하였다. 이를 이용하여 제작된 6-단 전압체배기는 900 MHz 주파수, 200mV 최대 입력 전압에 대해 1.3 V이상의 출력 전압 특성을 나타내어 인식거리가 비교적 큰 수동형 태그에 적합한 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권9호
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• pp.71-80
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• 2007

본 논문은 교차결합된 부성저항(cross-coupled negative-gm) 발진기 구조의 캐패시터 공통단자에서 2차 고조파를 얻어내는 새로운 푸쉬-푸쉬 기술에 대해 제안한다. 캐패시터 공통단자에서 2차 고조파가 생성되는 기본적인 이론은 에미터-베이스 접합 다이오드의 비선형 특성에 의한 Voltage clipping과 VCO core 트랜지스터의 Switching 동작 시 생기는 상승과 하상 시간의 차로써 설명된다. Simulation을 통한 비교연구를 통하여 본 논문에서 제안한 방법이 기존의 에미터 공통단자에서 출력을 얻어내는 방법보다 마이크로파 영역에서 전력효율이 더 뛰어나다는 것을 보였다. 본 기술을 적용한 Prototype MMIC VCO가 12-GHz와 17-GHz 대역에서 GaInP/GaAs HBT 공정을 사용하여 설계, 제작되었다. 출력 파워는 각각 -4.3dBm과 -5dBm이 측정되었고, Phase noise는 1-MHz offset에서 각각 -108 dBc/Hz와 -110.4 dBc/Hz가 측정되어 -175.8 dBc/Hz와 -184.3 dBc/Hz의 FoM(Figure-of-Merit)을 얻었다. 제작된 12-GHz와 17-GHz의 VCO Core는 각각 25.7mW(10.7mA/2.4V)와 13.1mW(4.4mA/3.0V)를 소모한다.

• 접착 및 계면
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• 제18권1호
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• pp.25-32
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• 2017

본 연구는 디스플레이 모듈 접합 공정에 적용하기 위해 자외선 경화형 아크릴계 점착제(PSA)에 실리카 나노 입자를 함량별로 첨가하여 실크 스크린 인쇄성 평가를 실시하였고, 유변학적 성질이 인쇄성 및 점착력에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. 점착제(PSA) 중합을 위한 기본 처방으로 2-ethylhexyl acrylate(2-EHA)와 acrylic acid(AA)를 93:7 비율로 고정하고 butyl acylate(BA), 2-hydroxyethyl acrylate(2-HEA)를 첨가하였다. 추가로 나노 입자는 친수성 및 소수성을 가지는 AEROSIL R974 및 AEROSIL 200을 각각 사용하였다. 나노 입자 함량이 4 또는 7 phr 이상 사용함에 따라 G', ${\eta}^*$ 값이 급격히 증가하였으며, 친수성 나노 입자 AEROSIL 200을 7 phr 이상 첨가했을 때에는 스크린 인쇄 시 투과성이 저하되었다. 점착력은 나노 입자 함량이 증가할수록 감소되는 경향을 보였으며, 친수성인 AEROSIL 200의 경우 점착력이 더욱 저하됨을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.39-43
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• 2009

본 연구에서는 언더필 공정에서 플립칩과 기판사이의 모세관 작용에 의한 언더필 유동 경향에 대해 살펴보고, 언더필의 점도와 토출 위치에 따른 언더필 유동특성에 대해 살펴보았다. 플립칩의 사이즈는 $5mm{\times}5mm{\times}0.65^tmm$이며, 솔더 범프의 직경은 100 ${\mu}m$, 피치(pitch)간격은 150 ${\mu}m$, 총 1024 I/O(Input/Output)단자의 Full Grid 형태의 플립칩을 사용하였다. 기판으로 투명한 글래스 기판을 사용하였으며 플립칩 패키징의 접합 높이는 50 ${\mu}m$으로 제작하였다. 언더필의 점도 및 토출 위치가 유동특성에 미치는 영향을 살펴보기 위해, 세 종류의 점도 특성($2000{\sim}3700$cps)을 가지는 언더필과 토출 위치를 모서리와 중앙부위로 설정하였다. 언더필의 유동특성 및 충진 시간(filling time)은 CCD카메라를 사용하여 관찰하였다. 실험 결과, 언더필은 솔더 범프에 의한 유동 저항으로 인하여 가장자리 효과(edge effect)가 나타나 칩의 양쪽 측면 유동이 더 빠르게 진전되는 것을 알 수 있었다. 또한, 중앙 부위에서 토출한 경우에 비해 모서리에서 토출한 경우가, 가장자리 효과가 크고 이로 인해 칩의 양쪽 측면 유동이 더 빠르게 진전되어 충진 시간이 더 빠르다는 것을 알 수 있었다. 또한, 점도가 낮을수록, 언더필 유동이 빠르고 가장자리 효과가 크게 나타나며 전체 충진 시간이 감소됨을 알 수 있었다.