• 한국정밀공학회지
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• 제20권5호
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• pp.218-224
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• 2003

This paper describes a novel MEMS integration technique on a CMOS chip. MEMS integration on CMOS circuit has many advantages in view of manufacturing cost and reliability. The surface topography of a CMOS chip from a commercial foundry has 0.9 ${\mu}{\textrm}{m}$ bumps due to the conformal coating on aluminum interconnect patterns, which are used for addressing each MEMS element individually. Therefore, it is necessary to achieve a flat mirror-like CMOS chip fer the microelectromechanical system (MEMS) such as micro mirror array. Such CMOS chip needs an additional thickness of the dielectric passivation layer to ease the subsequent planarization process. To overcome a temperature limit from the aluminum thermal degradation, this study uses RF sputtering of silicon nitride at low temperature and then polishes the CMOS chip together with the surrounding dummy pieces to define a polishing plane. Planarization reduces 0.9 ${\mu}{\textrm}{m}$ of the bumps to less than 25 nm.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.119-127
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• 2014

본 논문에서는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 가속도센서를 위한 CMOS readout 회로를 설계하였다. 설계된 CMOS readout 회로는 MEMS 가속도 센서, 커패시턴스-전압 변환기(CVC), 그리고 2차 스위치드 커패시터 ${\Sigma}{\Delta}$ 변조기로 구성된다. 이들 회로에는 저주파 잡음과 오프셋을 감소시키기 위한 correlated-double-sampling(CDS)와 chopper-stabilization(CHS) 기법이 적용되었다. 설계 결과 CVC는 150mV/g의 민감도와 0.15%의 비선형성을 갖는다. 설계된 ${\Sigma}{\Delta}$ 변조기는 입력전압 진폭이 100mV가 증가할 때, 출력의 듀티 싸이클은 10%씩 증가하며, 0.45%의 비선형성을 갖는다. 전체 회로의 민감도는 150mV/g이며, 전력소모는 5.6mW이다. 제안된 회로는 CMOS 0.35um 공정을 이용하여 설계하였고, 공급 전압은 3.3V이며, 동작 주파수는 2MHz이다. 설계된 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $0.96mm{\times}0.85mm$이다.

• ETRI Journal
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• 제31권4호
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• pp.478-480
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• 2009

The design of a CMOS clamped-clamped beam resonator along with a full custom integrated differential amplifier, monolithically fabricated with a commercial 0.35 ${\mu}m$ CMOS technology, is presented. The implemented amplifier, which minimizes the negative effect of the parasitic capacitance, enhances the electrical MEMS characterization, obtaining a $48{\times}10^8$ resonant frequency-quality factor product ($Q{\times}f_{res}$) in air conditions, which is quite competitive in comparison with existing CMOS-MEMS resonators.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.221-224
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• 2012

본 논문에서는 MEMS 가속도센서를 위한 CMOS 인터페이스 회로를 설계하였다. 설계된 CMOS 인터페이스 회로는 CVC(Capacitance to Voltage Converter), 그리고 SC-Integrator와 Comparator를 포함하는 ${\Sigma}{\Delta}$ Modulator로 구성되어 있다. 회로에 일정한 Bias를 공급할 수 있도록 Bandgap Reference를 이용하였으며, 저주파 잡음과 offset을 감소시키기 위하여 ${\Sigma}{\Delta}$ Modulator에 CHS(Chopper-Stabilization) 기법을 사용하였다. 그 결과 설계된 ${\Sigma}{\Delta}$ Modulator의 출력은 입력 전압 진폭이 100mV가 증가할 때 duty cycle은 10%의 비율로 증가하고, 전체 회로의 Sensitivity는 x, y축은 0.45V/g, z축은 0.28V/g의 결과를 얻을 수 있었다. 제안된 CMOS 인터페이스 회로는 CMOS 0.35um공정을 이용하여 설계되었다. 입력 전압은 3.3V이며, 샘플링 주파수는 2MHz이다. 설계된 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $0.96mm{\times}0.85mm$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권9호
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• pp.13-21
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• 2011

본 논문에서는 MEMS 용량형 각속도 센서용 프로그래머블 CMOS 인터페이스 회로를 제작하고, 이를 MEMS 센싱 엘리먼트와 결합하여 평가하였다. 본 회로는 10 bit 프로그래머블 캐패시터 어레이 를 이용한 전하 증폭기, 오프셋 미세 조정을 위한 9 비트 DAC, 출력 민감도의 미세 조정을 위한 10 비트 PGA를 내장하여, 오프셋 및 민감도 오차를 정밀 조정할 수 있다. 제작 결과 자동 이득 제어 회로를 포함한 자가 발진 루프의 정상 동작을 확인하였다. 오프셋 오차와 민감도 오차는 각각 0.36%FSO 와 0.19%FSO 로 측정되었으며, 잡음 등가 해상도와 바이어스 불안정도는 각각 0.016 deg/sec 와 0.012 deg/sec 으로 평가되었다. 본 회로의 조정 기능을 이용하여 MEMS 용량형 각속도 센서의 기생 용량으로 인하여 발생되는 출력 오프셋 및 출력 민감도의 산포를 감소시킬 수 있으며, 이는 센서의 양산성 및 수율 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.569-572
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• 2014

본 논문에서는 MEMS 용량형 센서를 위한 CMOS 스위치드-커패시터 인터페이스 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 커패시턴스-전압 변환기(CVC), 2차 스위치드 커패시터 ${\Sigma}{\Delta}$ 변조기 및 비교기로 구성되어있다. 또한 일정한 바이어스를 공급해주는 바이어스 회로를 추가하였다. 전체적인 회로의 저주파 잡음과 오프셋을 감소시키기 위하여 Correlated-Double-Sampling(CDS) 기법과 Chopper-Stabilization(CHS) 기법을 적용하였다. 설계 결과 CVC는 20.53mV/fF의 민감도와 0.036%의 비선형성특성을 보였으며, ${\Sigma}{\Delta}$ 변조기는 입력전압 진폭이 100mV가 증가할 때, 출력의 듀티 싸이클은 약 5%씩 증가하였다. 전체회로의 선형성 에러는 0.23% 이하이며, 전류소모는 0.73mA이다. 제안된 회로는 0.35um CMOS 공정을 이용하여 설계되었으며, 입력전압은 3.3V이다. 설계된 칩의 크기는 패드를 포함하여 $1117um{\times}983um$ 이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.949-958
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• 2018

음성 인식 제어 시스템은 사용자의 음성을 인식하여 주변 장치를 제어하는 시스템이다. 최근 음성 인식 제어 시스템은 스마트기기 뿐만 아니라, IoT(: Internet of Things), 로봇, 차량에 이르기까지 다양한 환경에 적용되고 있다. 이러한 음성 인식 제어 시스템은 사용자의 음성 외에 주변 잡음에 의한 인식률 저하가 발생한다. 이에 본 논문은 사용자의 음성 외에 주변 잡음을 제거하기 위하여 MEMS(: Microelectromechanical Systems) 마이크로폰용 이중 채널 음성 빔포밍 하드웨어 구조를 제안하였으며, 제안한 하드웨어 구조를 TowerJazz $0.18{\mu}m$ CMOS(: Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 공정을 이용하여 ASIC(: Application-Specific Integrated Circuit)을 설계하였다. 설계한 이중 채널 음성 빔포밍 ASIC은 $48mm^2$의 Die size를 가지며, 사용자의 음성에 대한 지향성 특성을 측정한 결과 4.233㏈의 특성을 보였다.

• 기계와재료
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• 제23권1호
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• pp.82-93
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• 2011

마이크로폰은 소리를 전기적 신호로 바꾸어주는 청각소자이며, 초소형 마이크로폰의 경우 보청기에서 사용되어 왔을 뿐만 아니라, 최근 들어 개인용 휴대전자기기가 널리 보급되면서 그 수요가 크게 증가하고 있다. 초소형 청각소자 시장에서 MEMS 마이크로폰은 반도체 공정 생산기술의 장점과 더불어 CMOS 신호변환기를 MEMS 마이크로폰의 진동막 구조물과 동일 칩에 통합할 수 있다는 점에서 크게 주목을 받아 왔다. 이 글에서는 초소형 MEMS 마이크로폰의 국내외 기술동향과 특허 동향에 대해 소개하고자 한다.

• 한국전자파학회지:전자파기술
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• 제13권2호
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• pp.44-52
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• 2002

본 논문에서는 RF와 마이크로파 응용을 위한 MEMS 수동 소자에 대한 내용이다. 이 수동 소자들을 만들기 위해서 개발된 3타원 MEMS공정은 기존의 실리콘 공정과 완전한 호환성을 가지고 한 칩으로 집적화 시킬 수 있는 공정이다. 이 3차원 MEMS 공정은 기존 실리콘 긍정이 가지고 있는 한계를 극복하기 위한 방법으로써 개발되었다. 개발된 공정을 이용하여 실리콘 공정에서 구현할 수 없었던 좋은 성능의 인덕터, 트랜스포머 및 전송선을 RF와 마이크로파 응용을 위해서 구현하였다. 저 전압, 높은 차단율을 위한 push-pull 개념을 도입한 MEMS 스위치를 구현하였다. 또한 높은 Q를 갖는 MEMS 인덕터를 최초로 CMOS 칩과 집적화에 성공하여 600kHz 옵셋 주파수에서 -122 dBc/Hz의 특성을 갖는 2.6 GHz 전압 제어 발진기를 제작하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.9-17
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• 2017

In these days, MEMS (micro-electro-mechanical system) devices become the crucial sensor components in mobile devices, automobiles and several electronic consumer products. For MEMS devices, the packaging determines the performance, reliability, long-term stability and the total cost of the MEMS devices. Therefore, the packaging technology becomes a key issue for successful commercialization of MEMS devices. As the IoT and wearable devices are emerged as a future technology, the importance of the MEMS sensor keeps increasing. However, MEMS devices should meet several requirements such as ultra-miniaturization, low-power, low-cost as well as high performances and reliability. To meet those requirements, several innovative technologies are under development such as integration of MEMS and IC chip, TSV(through-silicon-via) technology and CMOS compatible MEMS fabrication. It is clear that MEMS packaging will be key technology in future MEMS. In this paper, we reviewed the recent development trends of the MEMS packaging. In particular, we discussed and reviewed the recent technology trends of the MEMS bonding technology, such as low temperature bonding, eutectic bonding and thermo-compression bonding.