• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.52-59
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• 2010

본 논문에서는 고해상도 및 고속 카메라용 column-wise Cyclic ADC 기반의 이미지 센서를 제안한다. 제안된 센서는 면적 및 전력 소모를 최소화 하기 위해 내부 블록에 사용되는 operational transconductance amplifier (OTA) 및 capacitor를 공유하는 기법을 사용하였다. 제안된 ADC는 QVGA급 화소의 이미지 센서로 프로토타입 칩을 제작하여 검증되었다. 측정결과, 최대 프레임 레이트는 120 fps 이며, 전력소모는 130 mW 이다. 전원 전압은 3.3 V가 공급되었고, 프로토타입은 $4.8\;mm\;{\times}\;3.5\;mm$의 실리콘 면적을 차지한다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권7호
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• pp.394-399
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• 2016

The silicon dioxide ($SiO_2$) was deposited using various gas as oxygen and nitrous oxide ($N_2O$) in nowadays. In order to improve electrical characteristics and the interface state density ($D_{it}$) in low temperature, It was deposited with carbon dioxide ($CO_2$) and silane ($SiH_4$) gas by inductively coupled plasma chemical vapor deposition (ICP-CVD). Each $D_{it}$ of $SiO_2$ using $CO_2$ and $N_2O$ gas was $1.30{\times}10^{10}cm^{-2}{\cdot}eV^{-1}$ and $3.31{\times}10^{10}cm^{-2}{\cdot}eV^{-1}$. It showed $SiO_2$ using $CO_2$ gas was about 2.55 times better than $N_2O$ gas. After 10 years when the thin film was applied to metal/insulator/semiconductor(MIS)-nonvolatile memory(NVM), MIS NVM using $SiO_2$($CO_2$) on tunneling layer had window memory of 2.16 V with 60% retention at bias voltage from +16 V to -19 V. However, MIS NVM applied $SiO_2$($N_2O$) to tunneling layer had 2.48 V with 61% retention at bias voltage from +20 V to -24 V. The results show $SiO_2$ using $CO_2$ decrease the $D_{it}$ and it improves the operating voltage.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1915-1920
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• 2013

본 논문은 열 해석 시뮬레이션과 주조로의 구조 변경을 통한 실리콘 잉곳의 방향성 응고에 대한 연구이다. 열 해석 시뮬레이션에 의한 결과, 용융은 유지 시간이 80분일 때 실리콘이 전체적으로 고르게 용융 온도에 도달하였고 냉각은 상부 냉각 온도가 $1,400^{\circ}C$와 60분 냉각 시 가장 좋은 결과 값을 나타내었다. 제작된 웨이퍼가 기존의 상용 웨이퍼보다 결정립계에서의 에칭이 훨씬 적게 이루어졌다. FTIR 측정결과 산소와 탄소 모두 모두 임계값 이하의 불순물로 존재함을 확인하였다. NAA 분석 결과 총 18가지 금속 불순물이 검출 되었지만, 농도 분포는 같은 위치에서 위와 아래의 차이는 크게 나지 않고, 어떤 특정한 위치에서 한쪽으로 집중되거나 어떤 경향성 없이 전체의 샘플의 모든 부분에서 농도가 거의 일정하게 분포를 나타냈다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.158-158
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• 2017

Titanium and its alloys have been used in the field dental and orthopedic implants because of their excellent mechanical properties and biocompatibility. Despite these attractive properties, their passive films were somewhat bioinert in nature so that sufficient adhesion of bone cells to implant surface was delayed after surgical treatment. Recently, plasma electrolyte oxidation (PEO) of titanium metal has attracted a great deal of attention is a comparatively convenient and effective technique and good adhesion to substrates and it enhances wear and corrosion resistances and produces thick, hard, and strong oxide coatings. Silicon(Si), Zinc(Zn), and Manganese(Mn) have a beneficial effect on bone. Si in particular has been found to be essential for normal bone and cartilage growth and development. And, Zn has been shown to be responsible for variations in body weight, bone length and bone biomechanical properties. Also, Mn influences regulation of bone remodeling because its low content in body is connected with the rise of the concentration of calcium, phosphates and phosphatase out of cells. The objective of this work was research on bone-like apatite morphology on Si-Zn-Mn-hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V alloy by plasma electrolytic oxidation. Anodized alloys were prepared at 280V voltage in the solution containing Si, Zn, and Mn ions. The surface characteristics of PEO treated Ti-6Al-4V alloy were investigated using XRD, FE-SEM, and EDS.

• 한국진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.199-203
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• 2008

$O_2$ 플라즈마를 이용한 표면처리 공정이 Bio-FET (biologically sensitive field-effect transistor)에 미치는 영향을 조사하기 위하여, SOI (Silicon-on-Insulator) wafer와 sSOI (strained- Si-on-Insulator) wafer를 이용하여 pseudo-MOSFET을 제작하고 $O_2$ 플라즈마를 이용하여 표면처리를 진행하였다. 제작된 시료들은 back gated metal contact junction 방식으로 측정되었다. $I_D-V_G$ 특성과 field effect mobility 특성의 관찰을 통하여 $O_2$ 플라즈마 표면처리에 따른 각 시료들의 전기적 특성 변화에 대하여 관찰하였다. 그리고 $O_2$ 플라즈마 표면처리 과정에서 플라즈마에 의한 손상을 받은 시료들은 2% 수소희석가스 ($H_2/N_2$)를 이용한 후속 열처리 공정을 진행한 후 전기적 특성이 향상되는 것을 관찰할 수 있었다. 이는 수소희석가스를 이용한 후속 열처리 공정을 통하여 산화막과 Si 사이의 계면 준위와 산화막 내부의 전하 포획 준위를 감소시켰기 때문이다.

• 한국진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.13-19
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• 1999

방사광을 이용한 전반사 형광 분석법으로 Si 웨이퍼 표면 금속 불순물의 검출능을 향상시켰다. 측정장치는 특정 단색광 에너지만을 선택할 수 있는 모노크로메팅부, 측정챔버안으로 유입되는 방사광은 차폐하고 원하는 크기의 단색광을 선택하는 슬릿부 그리고 Si 웨이퍼 표면에서 전반사에 의해 발생하는 형광 X-선을 검출하는 측정부로 구성되어 있다. 단색광의 에너지는 10.90 KeV로 선택하였고, 최적의 전반사 조건을 확립하기 위하여 소멸시간과 Fe의 형광 X-선의 강도비의 관계를 이용하였다. 기존 X-선원을 이용하여 관찰한 결과와 비교하였을 경우에, 최대 약 50배까지 검출감도를 향상 시킬 수 있었다. 특히, TRXFA(Total Reflection X-ray Fluorescence Analyzer)법으로는 검출하기 어려운 $5\times10^{10}\textrm{atomas/cm}^2$ 수준의 금속오염은 방사광을 이용한 TRSFA(Total Reflection Synchrotron Fluorescence Analyzer)법으로는 충분히 검출할 수 있고, $5\times10^{9}\textrm{atomas/cm}^2$금속 불순물가지 검출할 수 있는 방법 및 장치를 개발하였다. 이를 이용하여 차세대 Si 웨이퍼의 초극미량 금속 불순물 분석에 이용할 수 있는 방법으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.75-75
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• 2011

Recently, dye-sensitized solar cell (DSSC) attracts great attention as a promising alternative to conventional silicon solar cells. One of the key components for the DSSC would be the nanocrystalline TiO2 electrode, and the control of interface between TiO2 and TCO is a highly important issue in improving the photovoltaic conversion efficiency. In this work, we applied various interfacial layers, and analyzed their effect in enhancing photovoltaic properties. In overall, introduction of interfacial layers increased both the Voc and Jsc, since the back-reaction of electrons from TCO to electrolyte could be blocked. First, several metal oxides with different band gaps and positions were employed as interfacial layer. SnO2, TiO2, and ZrO2 nanoparticles in the size of 3-5 nm have been synthesized. Among them, the interfacial layer of SnO2, which has lower flat-band potential than that of TiO2, exhibited the best performance in increasing the photovoltaic efficiency of DSSC. Second, long-range ordered cubic mesoporous TiO2 films, prepared by using triblock copolymer-templated sol-gel method via evaporation-induced self-assembly (EISA) process, were utilized as an interfacial layer. Mesoporous TiO2 films seem to be one of the best interfacial layers, due to their additional effect, improving the adhesion to TCO and showing an anti-reflective effect. Third, we handled the issues related to the optimum thickness of interfacial layers. It was also found that in fabricating DSSC at low temperature, the role of interfacial layer turned out to be a lot more important. The self-assembled interfacial layer fabricated at room temperature leads to the efficient transport of photo-injected electrons from TiO2 to TCO, as well as blocking the back-reaction from TCO to I3-. As a result, fill factor (FF) was remarkably increased, as well as increase in Voc and Jsc.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2011

ISFET (ion sensitive field effect transistor)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액 속의 이온들이 감지막의 표면에서 속박되어 막의 표면전위의 변화를 유발하는 것을 이용한다. 그 결과, ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. ISFET의 높은 pH감지능력을 얻기 위하여 높은 high-k물질 들이 감지막으로서 연구되었다. Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수, non-ideal 효과에 대한 immunity 그리고 높은 pH 감지능력 등 많은 장점을 가지고 있는 물질로 알려졌다. 본 연구에서는, SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층막을 이용한 EIS (electrolyte- insulator-silicon) pH센서를 제작하였다. EIS구조는 ISFET로의 적용이 용이하며 ISFET보다 제작 방법과 소자 구조가 간단하다는 장점이 있다. HfO2은 22~25의 높은 유전상수를 가지며 높은 pH 감지능력으로 인하여 감지막으로서 많은 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 하지만 HfO2의 물질이 가진 고유의 특성상 화학적 용액에 대한 non-ideal 효과는 다른 금속계열 산화막에 비하여 취약한 모습을 보인다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 이러한 물질들의 성질을 고려하여 OHA의 새로운 감지막의 적층구조를 생각하였다. 먼저 Si과 high-k물질의 양호한 계면상태를 이루기 위하여 5 nm의 얇은 SiO2막을 완충막으로서 성장시켰다. 다음으로 높은 유전상수를 가지고 있는 8 nm의 HfO2을 증착시킴으로서 소자의 물리적 손상에 대한 안정성을 향상시켰다. 최종적으로 화학용액과 직접적인 접촉이 되는 부분은 non-ideal 효과에 강한 Al2O3을 적층하여 소자의 화학적 손상에 문제점을 개선시켰다. 결론적으로 감지막의 적층 모델링을 통하여 각각의 high-k 물질이 가진 고유의 특성에 대한 한계점을 극복함으로써 높은 pH 감지능력뿐만 아니라 신뢰성 있는 pH 센서가 제작 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.211-211
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• 2012

The electrical loss of the photo-generated carriers is dominated by the recombination at the metal- semiconductor interface. In order to enhance the performance of the solar cells, many studies have been performed on the surface treatment with passivation layer like SiN, SiO2, Al2O3, and a-Si:H. In this work, Al2O3 thin films were investigated to reduce recombination at surface. The Al2O3 thin films have two advantages, such as good passivation properties and back surface field (BSF) effect at rear surface. It is usually deposited by atomic layer deposition (ALD) technique. However, ALD process is a very expensive process and it has rather low deposition rate. In this study, the ICP-assisted reactive magnetron sputtering method was used to deposit Al2O3 thin films. For optimization of the properties of the Al2O3 thin film, various fabrication conditions were controlled, such as ICP RF power, substrate bias voltage and deposition temperature, and argon to oxygen ratio. Chemical states and atomic concentration ratio were analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In order to investigate the electrical properties, Al/(Al2O3 or SiO2,/Al2O3)/Si (MIS) devices were fabricated and characterized using the C-V measurement technique (HP 4284A). The detailed characteristics of the Al2O3 passivation thin films manufactured by ICP-assisted reactive magnetron sputtering technique will be shown and discussed.

• 센서학회지
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• 제15권1호
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• pp.58-64
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• 2006

In this study, we describe a low-temperature wafer-level thermocompression bonding using electroplated gold seal line and bonding pads by electroplating method for RF-MEMS devices. Silicon wafers, electroplated with gold (Au), were completely bonded at $320^{\circ}C$ for 30 min at a pressure of 2.5 MPa. The through-hole interconnection between the packaged devices and external terminal did not need metal filling process and was made by gold films deposited on the sidewall of the throughhole. This process was low-cost and short in duration. Helium leak rate, which is measured to evaluate the reliability of bonded wafers, was $2.7{\pm}0.614{\times}10^{-10}Pam^{3}/s$. The insertion loss of the CPW packaged was $-0.069{\sim}-0.085\;dB$. The difference of the insertion loss between the unpackaged and packaged CPW was less than -0.03. These values show very good RF characteristics of the packaging. Therefore, gold thermocompression bonding can be applied to high quality hermetic wafer level packaging of RF-MEMS devices.