The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.4
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pp.356-363
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2016
The design methodology of an adequate input voltage and magnetizing inductance to minimize reactive power is suggested to design a wireless power transfer (WPT) converter for high-power transfer efficiency. To increase the magnetizing inductance, the turn number of the WPT coil is increased, thus causing high parasitic resistance in the WPT coil. Moreover, the high coil resistance produces high conduction loss in the transfer and receive coils. Therefore, the analysis of conduction loss is used in the design of the WPT coil and the operating point of the WPT converter. To verify the proposed design methodology, the mathematical analysis of the conduction loss is presented by experimental results.
This paper reports the results of a study on the optimization of the etching profile, which is an important factor in deep-reactive-ion etching (DRIE), i.e., dry etching. Dry etching is the key processing step necessary for the development of the Internet of Things (IoT) and various microelectromechanical sensors (MEMS). Large-area etching (open area > 20%) under a high-frequency (HF) condition with nonoptimized processing parameters results in damage to the etched sidewall. Therefore, in this study, optimization was performed under a low-frequency (LF) condition. The HF method, which is typically used for through-silicon via (TSV) technology, applies a high etch rate and cannot be easily adapted to processes sensitive to sidewall damage. The optimal etching profile was determined by controlling various parameters for the DRIE of a large Si wafer area (open area > 20%). The optimal processing condition was derived after establishing the correlations of etch rate, uniformity, and sidewall damage on a 6-in Si wafer to the parameters of coil power, run pressure, platen power for passivation etching, and $SF_6$ gas flow rate. The processing-parameter-dependent results of the experiments performed for optimization of the etching profile in terms of etch rate, uniformity, and sidewall damage in the case of large Si area etching can be summarized as follows. When LF is applied, the platen power, coil power, and $SF_6$ should be low, whereas the run pressure has little effect on the etching performance. Under the optimal LF condition of 380 Hz, the platen power, coil power, and $SF_6$ were set at 115W, 3500W, and 700 sccm, respectively. In addition, the aforementioned standard recipe was applied as follows: run pressure of 4 Pa, $C_4F_8$ content of 400 sccm, and a gas exchange interval of $SF_6/C_4F_8=2s/3s$.
We investigated the usefulness of $NbO_{x}$ nanopillars as an etching mask of dry etching for the formation of Si nanodot arrays. The $NbO_{x}$ nanopillar arrays were prepared by the anodic aluminum oxidation process of Al and Nb thin films. The etch rate and etch profile of $NbO_{x}$ nanopillar arrays were examined by varying the experimental conditions such as the concentration of etch gas, coil rf power, and dc bias voltage in the reactive ion etch system using the inductively coupled plasma. As the concentration of $Cl_{2}$ gas increased, the etch rate of $NbO_{x}$nanopillars decreased. With increasing coil rf power and dc bias voltage, the etch rates were found to increase. The etch characteristics and etch mechanism of $NbO_{x}$ nanopillars were investigated by varying the etch time under the selected etch conditions.
REBCO coated conductor (CC) tapes with superior mechanical and electromechanical properties are preferable in applications such as superconducting coils and magnets. The CC tapes should withstand factors that can affect their performance during fabrication and operation of its applications. In coil applications, CC tapes experience different mechanical constraints such as tensile or compressive stresses. Recently, the critical current ($I_c$) degradation of CC tapes used in coil applications due to delamination were already reported. Thermal cycling, coefficient of thermal expansion mismatch among constituent layers, screening current, etc. can induce excessive transverse tensile stresses that might lead to the degradation of $I_c$ in the CC tapes. Also, CC tapes might be subjected to very high magnetic fields that induce strong Lorentz force which possibly affects its performance in coil applications. Hence, investigation on the delamination mechanism of the CC tapes is very important in coiling, cooling, operation and design of prospect applications. In this study, the electromechanical properties of REBCO CC tapes fabricated by reactive co-evaporation by deposition and reaction (RCE-DR) under transversely applied loading were investigated. Delamination strength of the CC tape was determined using the anvil test. The $I_c$ degraded earlier under transverse tensile stress as compared to that under compressive one.
Inductively coupled plasma reactive ion etching of CoTb and CoZrNb magnetic materials with the photoresist mask was performed using $Cl_2/Ar$ and $C_2F_6/Ar$ gas mixtures and characterized in terms of etch rate and etch profile. As the concentrations of $Cl_2$ and $C_2F_6$ gases increased, the etch rates of magnetic films decreased and the etch slopes became slanted. The $Cl_2/Ar$ gas was more effective in obtaining fast etch rate and steep sidewall slope than the $C_2F_6/Ar$ gas. As the coil rf power and dc bias increased, fast etch rate and steep etch slope were obtained but the redeposition on the sidewall was observed. This is due to the increase of ion and radical densities in plasma with increasing the coil rf power and the increase of incident ion energy to the substrate with increasing the dc bias voltage. By applying high density reactive ion etching to magnetic tunnel junction stack containing various magnetic films and metal oxide, steep etch slope and clean etch profile without redeposition were obtained.
A technology based on thyristors will be used to manufacture the super-conducting coil AC/DC converters because of the low ratio of cost over installed power compared to a design based on GTO or similar technology. But phase-controlled converter suffers from fundamental disadvantage. They inject current harmonics into the input ac mains due to their nonlinear characteristics, thereby distort the supply voltage waveform, and demand reactive power from the associated ac power system at retarded angles. To overcome this disadvantage, in the case of two series converters at the DC side, connected to the same step-down transformer, apply for the sequence control. It is the most simple and efficient way to reduce the reactive power consumption at low cost. Analytical sequence control algorithm is suggested, the validity of the proposed scheme has been verified by experimental results with the small-scaled International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) Power Supply to minimize reactive power consumption.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.77-77
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2011
These days, a growing demand for memory device is filled up with the flash memory and the dynamic random access memory (DRAM). Although DRAM is a reasonable solution for current demand, the universal novel memory with high density, high speed and nonvolatility, needs to be developed. Among various new memories, the magnetic random access memory (MRAM) device is considered as one of good candidate memories because of excellent features including high density, high speed, low operating power and nonvolatility. The etching of MTJ stack which is composed of magnetic materials and insulator such as MgO is one of the vital process for MRAM. Recently, MgO has attracted great interest in the MTJ stack as tunneling barrier layer for its high tunneling magnetoresistance values. For the successful realization of high density MRAM, the etching process of MgO thin films should be investigated. Until now, there were some works devoted to the investigations on etch characteristics of MgO thin films. Initially, ion milling was applied to the etching of MgO thin films. However, ion milling has many disadvantages such as sidewall redeposition and etching damage. High density plasma etching containing the magnetically enhanced reactive ion etching and high density reactive ion etching have been employed for the improvement of etching process. In this work, inductively coupled plasma reactive ion etching (ICPRIE) system was adopted for the improvement of etching process using MgO thin films and etching gas mixes of $CH_4$/Ar and $CH_4$/$O_2$/Ar have been employed. The etch rates are measured by a surface profilometer and etch profiles are observed using field emission scanning emission microscopy (FESEM). The effects of gas concentration and etch parameters such as coil rf power, dc-bias voltage to substrate, and gas pressure on etch characteristics will be systematically explored.
Reactive ion etching process for InGaAs/InP using the CH4/H2 high density inductively coupled plasma was investigated. The experimental design method proposed by Taguchi was utilized to cover the whole parameter range while maintaining reasonable number of actual experiments. Results showed that the ICP power mainly affects surface roughness and verticality of the sidewall, bias power does etch rate and verticality, CH4 gas concentraion does the verticality and etch rate, and the distance between the induction coil and specimen mostly affects the surface roughness. It was also observed that the chamber pressure is the dominant parameter for the etch rate and verticality of the sidewall. The optimum condition was ICP power 700W, bias power 150 W, 15% $CH_4$, 7.5 mTorr, and 14 cm distance, resulting in about 3 $\mu\textrm{m}$/hr etch rate with smooth surfaces and vertical mesa sidewalls.
Min, Su Ryun;Lee, Jang Woo;Cho, Han Na;Chung, Chee Won
Applied Chemistry for Engineering
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v.18
no.1
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pp.24-28
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2007
The etching of zinc oxide (ZnO) thin films has been studied using a high density plasma in a $Cl_2/Ar$ gas. The etch characteristics of ZnO thin films were systematically investigated on varying $Cl_2$ concentration, coil rf power, dc-bias voltage, and gas pressure. With increasing $Cl_2$ concentration, the etch rate of ZnO thin film increased, the redeposition around the etched patterns decreased but the sidewall slope of the etched patterns slanted. As the coil rf power and dc-bias voltage increased, the etch rates of ZnO thin films increased and etch profiles of ZnO thin films were improved. With increasing gas pressure, the etch rate of ZnO thin films slightly increased but little change in etch profile was observed. Based on these results, the optimal etching conditions of ZnO thin film were selected. Finally, the etching of ZnO thin films with a high degree of anisotropy of approximately $75^{\circ}{\sim}80^{\circ}$ without the redepositions and residues was successfully achieved at the etching conditions of 20% $Cl_2$ concentration, coil rf power of 1000 W, dc-bias voltage of 400 V, and gas pressure of 5 mTorr.
Rawal, D.S.;Agarwal, Vanita R.;Sharma, H.S.;Sehgal, B.K.;Muralidharan, R.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.8
no.3
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pp.244-250
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2008
An inductively coupled plasma etching process to replace an existing slower rate reactive ion etching process for $60{\mu}m$ diameter via-holes using Cl2/BCl3 gases has been investigated. Process pressure and platen power were varied at a constant ICP coil power to reproduce the RIE etched $200{\mu}m$ deep via profile, at high etch rate. Desired etch profile was obtained at 40 m Torr pressure, 950 W coil power, 90W platen power with an etch rate ${\sim}4{\mu}m$/min and via etch yield >90% over a 3-inch wafer, using $24{\mu}m$ thick photoresist mask. The etch uniformity and reproducibility obtained for the process were better than 4%. The metallized via-hole dc resistance measured was ${\sim}0.5{\Omega}$ and via inductance value measured was $\sim$83 pH.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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