• KSTLE International Journal
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• 제6권2호
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• pp.33-38
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• 2005

Submicron-scale patterns made of polymethyl methacrylate (PMMA) were fabricated on silicon-wafer using a capillarity-directed soft lithographic technique. Polyurethane acrylate (PUA) stamps (Master molds) were used to fabricate the patterns. Patterns with three different aspect ratios were fabricated by varying the holding time. The patterns fabricated were the negative replica of the master mold. The patterns so obtained were investigated for their adhesion and friction properties at nano-scale using AFM. Friction tests were conducted in the range of 0-80 nN. Glass (Borosilicate) balls of diameter 1.25 mm mounted on cantilever (Contact Mode type NPS) were used as tips. Further, micro-friction tests were performed using a ball-on-flat type micro-tribe tester, under reciprocating motion, using a soda lime ball (1 mm diameter) under a normal load of 3,000 mN. All experiments were conducted at ambient temperature ($24{\pm}1^{\circ}C$) and relative humidity ($45{\pm}5\%$). Results showed that the patterned samples exhibited superior tribological properties when compared to the silicon wafer and non-patterned sample (PMMA thin film) both at the nano and micro-scales, owing to their increased hydrophobicity and reduced real area of contact. In the case of patterns it was observed that their morphology (shape factor and size factor) was decisive in defining the real area of contact.

• Journal of Magnetics
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• 제10권3호
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• pp.122-127
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• 2005

New classes of LC resonators for micro magnetic sensor device were proposed and fabricated. The first type LC resonator (Type I) consists of a small piece of microwire and two cylindrical electrodes at the end of the microwire without direct contact to its ferromagnetic core. In type I resonator the ferromagnetic core of the microwire and cylindrical electrodes act as an inductor and two capacitors respectively to form a LC circuit. The second type LC resonator (Type II) consists of a solenoidal micro-inductor with a bundle of soft magnetic microwires as a core. The solenoidal micro-inductors fabricated by MEMS technique were $500\sim1,000\;\mu{m}$ in length with $10\sim20$ turns. A capacitor is connected in parallel to the micro-inductor to form a LC circuit. A tiny glass coated $CO_{83.2}B_{3.3}Si_{5.9}Mn_{7.6}$ microwire was fabricated by a glass-coated melt spinning technique. A supergiant magneto-impedance effect was found in a type I resonator as much as 400,000% by precise tuning frequency at around 518.51 MHz. In type II resonator the changes of inductance as a function of external magnetic field in micro-inductors with properly annealed microwire cores were varied as much as 370%. The phase angle between current and voltage was also strongly dependent on the magnetic field. The drastic increments of magnetoimpedance at near the resonance frequency were observed in both types of LC resonators. Accordingly, the sudden change of the phase angle, as large as $180^{\circ}C$, evidenced the occurrence of the resonance at a given external magnetic field.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.301-307
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• 2002

Direct bonded SOI wafer pairs with $Si ll SiO_2/Si_3N_4 ll Si$ the heterogeneous insulating layers of SiO$_2$-Si$_3$N$_4$are able to apply to the micropumps and MEMS applications. Direct bonding should be executed at low temperature to avoid the warpage of the wafer pairs and inter-diffusion of materials at the interface. 10 cm diameter 2000 ${\AA}-SiO_2/Si(100}$ and 560 $\AA$- ${\AA}-Si_3N_4/Si(100}$ wafers were prepared, and wet cleaned to activate the surface as hydrophilic and hydrophobic states, respectively. Cleaned wafers were pre- mated with facing the mirror planes by a specially designed aligner in class-100 clean room immediately. We employed a heat treatment equipment so called fast linear annealing(FLA) with a halogen lamp to enhance the bonding of pre mated wafers We kept the scan velocity of 0.08 mm/sec, which implied bonding process time of 125 sec/wafer pairs, by varying the heat input at the range of 320~550 W. We measured the bonding area by using the infrared camera and the bonding strength by the razor blade clack opening method, respective1y. It was confirmed that the bonding area was between 80% and to 95% as FLA heat input increased. The bonding strength became the equal of $1000^{\circ}C$ heat treated $Si ll SiO_2/Si_3N_4 ll Si$ pair by an electric furnace. Bonding strength increased to 2500 mJ/$\textrm{m}^2$as heat input increased, which is identical value of annealing at $1000^{\circ}C$-2 hr with an electric furnace. Our results implies that we obtained the enough bonding strength using the FLA, in less process time of 125 seconds and at lowed annealing temperature of $400^{\circ}C$, comparing with the conventional electric furnace annealing.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권10호
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• pp.942-947
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• 2001

MEMS 소자에의 응용을 위한 PZT(52/48) 박막을 diol을 용매로한 솔젤법에 의해 제조하였으며 미세구조에 따른 전기적 특성 및 압전 특성 관계를 고찰하였다. 0.5 mol 의 sol을 제작하여 1회 코팅시 $0.2{\mu}m$ 두께를 갖는 균열 없는 박막을 얻을 수 있었으며 $0.2{\mu}m$에서 $3.8{\mu}m$의 두께의 막을 증착하였다. 미세구조사진으로부터 층간 porous한 영역이 관찰되지 않음과 제2상의 성장이 없는 치밀한 columnar입자 성장을 확인 할 수 있었으며 균열없는 치밀화된 입자의 성장으로부터 우수한 이력곡선을 얻을 수 있었다. XRD분석으로부터 우선 배향성을 알아본 결과 (111)우선 배향성이 $1{\mu}m$ 영역까지 우세하다가 $1{\mu}m$이상의 두께에서 점차 random하게 바뀌는 것을 확인할 수 있었으며, 유전 특성 및 압전특성의 경향도 이와 유사하게 $1{\mu}m$ 영역까지 증가하다가 그 이상의 두께에서는 수렴하여 각각 1400, 300 pC/N 정도의 우수한 값을 가졌다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제5권3호
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• pp.149-158
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• 2005

This paper describes design, fabrication, and application of the silicon based temperature controllable micro reactor. In order to achieve fast temperature variation and low energy consumption, reaction chamber of the micro reactor was thermally isolated by etching the highly conductive silicon around the reaction chamber. Compared with the model not having thermally isolated structure, the thermally isolated micro reactor showed enhanced thermal performances such as fast temperature variation and low energy consumption. The performance enhancements of the micro reactor due to etched holes were verified by thermal experiment and numerical analysis. Regarding to 42 percents reduction of the thermal mass achieved by the etched holes, approximately 4 times faster thermal variation and 5 times smaller energy consumption were acquired. The total size of the fabricated micro reactor was $37{\times}30{\times}1mm^{3}$. Microchannel and reaction chamber were formed on the silicon substrate. The openings of channel and chamber were covered by the glass substrate. The Pt electrodes for heater and sensor are fabricated on the backside of silicon substrate below the reaction chamber. The dimension of channel cross section was $200{\times}100{\mu}m^{2}$. The volume of reaction chamber was $4{\mu}l$. The temperature of the micro reactor was controlled and measured simultaneously with NI DAQ PCI-MIO-16E-l board and LabVIEW program. Finally, the fabricated micro reactor and the temperature control system were applied to the thermal denaturation and the trypsin digestion of protein. BSA(bovine serum albumin) was chosen for the test sample. It was successfully shown that BSA was successfully denatured at $75^{\circ}C$ for 1 min and digested by trypsin at $37^{\circ}C$ for 10 min.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.304-304
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• 2006

기계적 에너지를 전지적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 종가하고 있다. 최근 이러한 에너지변환 소자를 앞으로 도래하는 유비쿼터스 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, 즉 Wearable 컴퓨터, MP3, GSM, Bluetooth 등의 정보통신기기, Robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작등과 같은 일상적인 동작(Typing, U. limbbing, Breathing, Walking 등)으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. 따라서 본 연구에서는 향후 응용 가능성이 큰 압전 발전 시스템을 제작하기 위해서 압전특성이 우수한 조성시스템 설계, 바이몰프 형태의 압전액츄에이터 제작, 그리고 발전시스템의 회로설계를 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.604-609
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• 2019

본 논문에서는 열경화성 폴리이미드를 정전용량형 습도센서의 감습재료로 사용하여 공정이 간단한 IDT(Interdigitated) 전극을 갖는 정전용량형 습도센서를 제작하고 특성을 측정 및 분석하였다. 먼저 일정한 용량값을 얻기 위하여 용량형 센서의 전극 수, 전극의 두께와 간격 및 폴리이미드 감습막의 두께 등을 최적화하여 마스크 설계 및 제작을 했으며, 실리콘 기판 상에 반도체 공정 장비를 이용하여 정전용량형 습도센서를 제작하였다. 제작된 센서의 면적은 $1.56{\times}1.66mm^2$ 이며, 전극의 넓이와 전극간 폭은 동일하게 각각 $3{\mu}m$, 센서의 감도를 위해 전극 수를 166개, 전극의 길이는 1.294mm로 제작하였다. 그런 다음 센서 특성을 측정하기 위해 PCB상에 패키징 하였다. $25^{\circ}C$ 챔버 환경에 센서를 삽입하고 LCR Meter에 연결하여 1V, 20kHz를 인가한 상태에서 20%RH에서 90%RH까지 습도변화에 대한 용량값 변화를 측정하였다. 제작된 정전용량형 습도센서의 측정 결과 감도는 26fF/%RH, 선형 특성 < ${\pm}2%RH$ 그리고 히스테리시스는 < ${\pm}2.5%RH$를 얻을 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권7호
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• pp.556-561
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• 2001

실리사이드반웅을 이용하여 니켈모노실리사이드의 양측계면에 단결정실리콘을 적층시켜 전도성이 우수하며 식각특성이 달라 MEMS용 기판으로 채용이 가능한 SOS (Silicon-on-Silicide) 기판을 제작하였다. 실리콘 기판 전면에 Ni를 열증착법으로$ 1000\AA$두께로 성막하고, 실리콘 기판 경면과 맞블여 후 $300~900^{\circ}C$온도범위에서 15시간동안 실리사이드 처리하여 니켈모노실리사이드가 접합매체로 되는 기판쌍들을 완성하였다. 완성된 기판쌍들은 IR (infrared) 카메라를 이용하여 비파괴적으로 접합상태를 확인하고. 주사전자현미경 (scaning electron microscope)과 투과전자현미경 (tranmission electron microscope)을 이용하여 수직단면 미세구조를 확인하였다. Ni 실리사이드의 상변화가 일어나는 온도를 제외하고는 Si NiSi ∥Si 기판쌍은 기판전면에 52%이상 완전접합이 진행되었음을 확인하였고 생성 실리사이드의 두께에 따라 나타나는 명암부에 비추어 기판쌍 중앙부에 두꺼운 니켈노실리아드가 형성되었다고 판단되었다. 완성된 Si NiSi ∥ Si 기판쌍을 SBM 수직단면에 의괘 확인한 결과 접합이 완성된 기판중심부의 접합계면은 $1000\AA$ 두께의 NiSi가 균일하게 형성되었으며 배율 30,000배의 해상도에서 계면간 분리부분없이 완전한 접합이 진행되었음을 확인하였다. 반면 기판쌍 에지 (edge)부분에는 실리사이드가 헝성되지 않은 비접합상태가 발견되었다. 수직단면루과전자현미경 결과물에 근거하여 접합된 중심부에서는 피접합되는 실리콘의 경면과 니켈이 성막된 실리콘 경면 상부계면에 10-20$\AA$의 비정질막이 발견되었으며, 산화막으로 추정되는 이 막이 접합률을 현저히 저하시키는 것을 확인하였다. 접합이 진행되지 않은 에지부는 이러한 산화막이 열처리 진행중 급격히 성장하여 피접합 실리콘층의 분리가 발생하였다. 따라서 Si NiSi ∥Si 기판쌍의 접합률을 향상시키기 위해서는 피접합 실리콘 계면과 Ni 상부층간의 비정질부를 적극적으로 제거하여야 함을 알 수 있었다.