Emitter degeneration에 의한 band SiGe HBT 이중 평형형 상향 주파수 혼합기의 선형성 개선 효과를 비교하였다. 시뮬레이션을 통해 출력 전력과 변환 이득을 동시에 고려하여 degeneration 저항값을 최적화 시켰으며 이를 $0.35{\mu}m$ Si-BiCMOS 공정을 이용하여 제작하였다. 제작 및 측정 결과, -5 dBm의 8.0 GHz LO 신호 및 100 MHz의 IF 신호 입력 시, degeneration 저항이 없는 상향 주파수 혼합기는 15.5 dB의 선형 변환 이득과 -13 dBm의 RF 출력 전력 및 3.7 dBm의 $OIP_3$를 나타내었고, degeneration 저항을 사용한 상향 주파수 혼합기는 9 dB의 선형 변환 이득과 -10 dBm의 RF 출력 전력 및 8.7 dBm의 $OIP_3$를 각각 나타내었다.
본 연구에서는 Ge PAM이 선폭 미세화에 따른 C54 실리사이드화 및 실제 CMOS 트랜지스터 접합부에서의 각종 전기적 특성에 미치는 영향을, As PAM과의 비교를 통하여 관찰하였다. 평판 상에서 각 PAM 및 기판의 도핑 상태에 따른 Rs의 변화량을 측정하였으며, 각 PAM 방식은 기존의 살리사이드 TiSi$_2$에 비해 개선된 C54 형성 효과를 보였다. 특히, Ge PAM은 n+ 기판에서 As PAM보다 효과적인 실리사이드화를 보였고, 이 경우 XRB 상에서도 가장 강한 (040) C54 배향성을 나타내었다. ~0.25$\mu\textrm{m}$ 선폭 및 n+ 접합층에서 기존 방식에 비해 As과 Ge PAM은 각각 ~85,66%의 개선된 바저항을 보였으며, P+ 접합층에서는 As과 Ge PAM 모두 62~63% 정도의 유사한 Rs 개선 효과를 보였다. 콘택 저항에서도 각 콘택 크기 별로 바저항(bar resistance) 개선과 같은 경향의 PAM 효과를 관찰하였으며, 모든 경우 10 $\Omega$/ct. 이하로 양호한 결과를 보였다. 누설 전류는 area 형 패턴에서는 모든 공정 조건에서 <10E-14A/$\mu\textrm{m}^{2}$ 이하로, edge 형에서는 특히 P+ 접합부에서 As 또는 Ge PAM 적용 시 <10E-13 A/$\mu\textrm{m}^{2}$ 이하로 다소 누설 전류를 안정화시키는 결과를 보였다. 이러한 결과는 XTEM에 의해 관찰된 바 Ge PAM 적용 시 기존의 경우에 (PAM 적용 안한 경우) 비해 유사한 평활도의 TiSi$_2$박막 형상과 일치하였으며, 또한 본 실험의 Ge PAM 이온주입 조건이 접합층에 손상을 주지 않는 범위에서 적정화되었음을 제시하였다
밀리미터파 대역의 부품 수요가 많아질 것으로 예상되어지는 57~63 GHz 대역의 하향 변환 혼합기를 IHP SiGe 0.25 um 공정을 이용하여 설계 및 제작하였다. 혼합기 RF 단에 크기를 줄인 3D 발룬(balun)을 위치하였으며, 혼합기는 두 개의 평형 혼합기로 구성하고 LO 신호의 억압과 출력단의 이득을 위하여 버퍼(buffer) 증폭기를 위치하였다. 측정 결과, 변환 이득 13.8 dB, $P1dB_{in}$ -17 dBm, 전류 소모는 88 mA의 특성을 나타내었다.
An analysis of generation and growth of multicomponent particles has been carried out to predict the size and composition distributions of particles generated in the Modified Chemical Vapor Deposition(MCVD) process. In MCVD process. scale-up of sintering and micro-control of refractive index may need the Information about the size and composition distributions of $SiO_2-GeO_2$ particles that are generated and deposited. The present work solved coupled steady equations (axi-symmetric two dimensions) for mass conservation, momentum balance. energy and species(such as $SiCl_4$, $GeCl_4$, $O_2$, $Cl_2$) conservations describing fluid flow. heat and mass transfer in a tube. Sectional method has been applied to obtain multi-modal distributions of multicomponent aerosols which vary in both radial and axial directions. Chemical reactions of $SiCl_4$ and $GeCl_4$ were included and the effects of variable properties have also been considered.
실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터 (SiGe HBT)에서 발생하는 신뢰성 열화 현상을 고찰하였다. SiGe HBT의 경우에 전류이득 감소, AC특성 저하, 오프셋 전압이 자주 관찰되는데 그 원인으로는 각각 에미터-베이스 역 바이어스 전압 스트레스, 과도촉진확산 (transient enhanced diffusion), 공정 변동 (fluctuation)에 따른 베이스-콜렉터 접합 특성 저하를 들 수 있다. 에미터-베이스 접합에 역 바이어스 전압 스트레스가 걸리면 에미터-베이스 접합면의 테두리 부분에서 높은 에너지를 가지는 전자와 정공들이 생성되고, 이들 전자와 정공들이 실리콘-산화막 계면 및 산화막 내부에 전하를 띈 트랩을 생성하기 때문에 재결합에 의한 베이스 누설전류가 증가하여 소자의 전류이득은 크게 감소하게 된다. 에미터-베이스 접합과 외부 베이스의 거리가 임계 값보다 짧을 때에는 소자의 차단주파수($f_t$)가 감소하게 되는데 이것은 외부 베이스 이온주입에 의하여 내부 베이스 내의 도펀트의 확산이 촉진되어 나타나는 현상이다. 외부 베이스 이온주입 에너지가 충분하지 않은 경우에는 콜렉터-베이스 접합의 턴온 전압이 감소하여 전류-전압 특성 곡선에서 오프셋 전압이 발생하게 된다.
밀리미터파 회로 제작에 필수적인 능동소자인 고 속 Transistor기술은 반도체 설계 및 공정기술의 발 전으로 급격히 발달하고 있다. 주로 GaAs계나 InP 계 III-V 화합물 반도체를 이용한 고주파 transistor 는 FET기반의 MODFET과 BJT기반의 HBT가 밀 리미터파 대역에서 응용된다. 전통적인 III-V족 반 도체 이외에 SiGe와 GaN 소자 기술 역시 급속한 발전을 이루고 있다. 본 논문에서는 밀리미터파 transistor 기술에 대한 기본적인 내용과 응용 예를 소개한다.
유리나 폴리머를 기판으로 하는 TFT(Thin film transistor), solar cell에서는 낮은 공정 온도에서($200{\sim}500^{\circ}C$) amorphous semiconductor thin film을 poly-crystal semiconductor thin film으로 결정화 시키는 기술이 매우 중요하게 대두 되고 있다. Ge은 Si에 비해 높은 carrier mobility와 낮은 녹는점을 가지므로, 비 저항이 낮을 뿐만 아니라 더 낮은 온도에서 결정화 할 수 있다. 하지만 일반적으로 쓰이는 Ge의 결정화 방법은 비교적 높은 열처리 온도를 필요로 하거나, 결정화된 원소에 남아있는 metal이 불순물 역할을 한다는 문제점, 그리고 불균일한 결정크기를 만든다는 단점이 있었다. 그 중에서도 현재 가장 많이 쓰이고 있는 MIC, MILC는 metal과 a-Ge이 접촉되는 interface나, grain boundary diffusion에 의해 핵 생성이 일어나고, 결정이 성장하는 메커니즘을 가지고 있으므로 단순 증착과 열처리 만으로는 앞서 말한 단점을 극복하는데 한계를 가지고 있다. 이에 PIII&D 장비를 이용하면, 이온 주입된 원소들이 모재와 반응 할 수 있는 표면적이 커짐으로 핵 생성을 조절 할 수 있을 뿐만 아니라, 이온 주입 시 발생하는 self annealing effect로 결정 크기까지도 조절할 수 있다. 또한 이러한 모든 process가 한 진공 장비 내에서 이루어지므로 장비의 단순화와, 공정간 단계별로 발생하는 불순물과 표면산화를 막을 수 있으므로 절연체 위에 저항이 낮고, hall mobility가 높은 poly-crystalline Ge thin film을 만들 수 있다. 본 연구에서는, 주로 핵 생성과정에서 seed를 만드는 이온주입 조건과, 결정 성장이 일어나는 증착 조건에 따라서 Ge의 결정방향과 크기가 많은 차이를 보이는데, 이는 HR-XRD(High resolution X-ray Diffractometer)와 Raman spectroscopy를 이용하여 측정 하였으며, SEM과 AFM으로 결정의 크기와 표면 거칠기를 측정하였다. 또한 Hall effect measurement를 통해 poly-crystalline thin film 의 저항과 hall mobility를 측정하였다.
Ge은 Si에 비하여 높은 이동도를 갖기 때문에 차세대 고속 metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) 소자를 위한 channel 물질로서 각광받고 있다. 그러나 화학적으로 안정한 게이트 산화막의 부재는 MOS 소자에 Ge channel의 사용에 주요한 장애가 되어왔다. 특히, Ge 기판 위에 고품질의 계면 특성을 갖는 게이트 절연막의 제조는 필수 요구사항이다. 본 연구에서, $HfO_xN_y$ 박막은 Ge 기판 위에 플라즈마 원자층 증착법(plasma-enhanced atomic layer deposition, PEALD)을 이용하여 증착되었다. 플라즈마 원자층 증착공정 동안에 질소는 질소, 산소 혼합 플라즈마를 이용한 in situ 질화법에 의하여 첨가되었다. 산소 플라즈마에 대한 질소 플라즈마의 첨가로 성분비를 조절함으로써 전기적 특성과 계면 성질을 향상시키는데 초점을 맞추어서 연구를 진행하였다. 질소 산소의 비가 1:1이었을 때, EOT의 값의 10% 감소를 갖는 고품질의 소자특성을 보여주었다. X-ray photoemission spectroscopy (XPS)와 high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM)를 사용하여 박막의 화학적 결합 구조와 미세구조를 분석하였다.
본 논문에서는 높은 Q 인자를 갖는 수동 회로의 정합 특성을 향상시키기 위한 비 포스터 정합의 핵심 요소인 부성 임피던스 변환기를 설계하여 구현하였다. 제안된 부성 임피던스 변환기는 Linvill의 트랜지스터 부성 임피던스 변환기 회로를 채택하여 구현하였다. 전력 이득 소자와 양성 피드백으로 구성된 부성 임피던스 변환기는 동작이 매우 불안정하여 발진 등으로 인해 제작 결과를 쉽게 예측하기 어렵기 때문에, 하이브리드 회로로 먼저 구현하여 가능성을 살펴본 뒤 집적회로로 설계하여 제작하였다. 상용 $0.18{\mu}m$ SiGe BiCMOS 공정을 사용하여 제작하였고, 목표로 하는 700~960 MHz 대역에서 리액턴스를 상쇄하여 비 포스터 정합이 이뤄짐을 확인할 수 있었다.
Silica slab wavegudie was fabricated on Si substrates by FHD for planar optical passive devices. The slab waveguide consists of lower clad and core layers, where core layer index is controlled by GeO2 addition. Doping of GeO2 in silica is difficult because of the low deposition density due to nonspherical particle generation in FHD process. Silica core particles deposited at various conditions such as flame temperature and substrate scanning were analyzed by SEM and TEM. As the flame temperature increased, the surface roughness of the core layer was decreased up to 3.6 nm after consolidation. Index difference and thickness of core of slab waveguide were 0.3%, 8$\mu\textrm{m}$ respectively. Measured optical loss at TE mode was <0.04 dB/cm at 1.3$\mu\textrm{m}$ and <0.06 dB/cm at 1.55$\mu\textrm{m}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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