Sub-0.2${\mu}m$ 다층 금속배선 제작을 위한 Cu Dual-dmascene공정 연구

채연식,김동일,윤관기,김일형,이진구,박장환,Chae, Yeon-Sik,Kim, Dong-Il,Youn, Kwan-Ki,Kim, Il-Hyeong,Rhee, Jin-Koo,Park, Jang-Hwan 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.12

본 논문에서는 차세대 집적회로의 핵심공정으로 부각되고 있는 CMP를 이용한 Cu Damascene 공정을 연구하였다. E-beam lithography, $SiO_2$ CVD 및 RIE, Ti/Cu CVD등의 제반 단위 공정을 연구하였으며, 연구된 단위공정으로 2창의 Cu금속 배선을 제작하였다. CMP 단위공정 연구결과, hend 압력 4 PSI, table 및 head 속도 25rpm, 진동폭 10mm, 슬러리 공급량 40ml/min에서 연마율 4,635 ${\AA}$/min, Cu:$SiO_2$의 선택율 150:1, 평탄도 4.0%를 얻었다. E-beam 및 $SiO_2$ vialine 공정연구결과, 100 ${\mu}C/cm^2$ 도즈와 6분 30초의 현상 및 1분 10초의 에칭시간으로 약 0.18 ${\mu}m\;SiO_2$ via-line을 형성하였다. 연구된 단위공정으로 sub-0.2 ${\mu}$의 Cu 금속라인을 제작하였으며, Cu void 및 Cu의 peeling으로 인한 다층공정시의 문제점과 재현성 향상 방법에 대해 논의하였다. In this paper, some of main processes for the next generation integrated circuits, such as Cu damascene process using CMP, electron beam lithography, $SiO_2$ CVD and RIE, Ti/Cu-CVD were carried cut and then, two level Cu interconnects were accomplished. In the results of CMP unit processes, a 4,635 ${\AA}$/min of removal rate, a selectivity of Cu : $SiO_2$ of 150:1, a uniformity of 4.0% are obtained under process conditions of a head pressure of 4 PSI, table and head speed of 25rpm, a oscillation distance of 40 mm, and a slurry flow rate of 40 ml/min. Also 0.18 ${\mu}m\;SiO_2$ via-line patterns are fabricated using 1000 ${\mu}C/cm^2$ dose, 6 minute and 30 second development time and 1 minute and 30 second etching time. And finally sub-0.2 ${\mu}$ twolevel metal interconnects using the developed processes were fabricated and the problems of multilevel interconnects are discussed.

X-band 용 MMIC 오실레이터 설계연구

채연식(Yeon-Sik Chae),안단(Dan An),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 1998 대한전자공학회 학술대회 Vol.1998 No.6

mm-wave용 전력 PHEMT제작 및 특성 연구

이성대,채연식,윤관기,이응호,이진구,Lee, Seong-Dae,Chae, Yeon-Sik,Yun, Gwan-Gi,Lee, Eung-Ho,Lee, Jin-Gu 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.38 No.6

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 응용 가능한 AIGaAs/InGaAs PHEMT를 제작하고 특성을 분석하였다. 제작에 사용된 PHEMT 웨이퍼는 ATLAS 시뮬레이터를 이용하여 DC 및 RF 특성을 최적화 하였다. 게이트 길이가 0.35 ㎛이고 서로 다른 게이트 폭과 게이트 핑거 수를 갖는 PHEMT를 전자빔 노광장치를 이용하여 제작하였다. 제작된 소자의 게이트 길이와 핑거수에 따른 RF 특성변화를 측정 분석하였다. 게이트 핑거 수가 2개인 PHEMT의 DC 특성으로 1.2 V의 무릎 전압, -1.5 V의 핀치-오프 전압, 275 ㎃/㎜의 드레인 전류 밀도 및 260.17 ㎳/㎜의 최대 전달컨덕턴스를 얻었다. 또한 RF 특성으로 35 ㎓에서 3.6 ㏈의 S/sub 21/ 이득, 11.15 ㏈의 MAG와 약 45 ㎓의 전류 이득 차단 주파수 그리고 약 100 ㎓의 최대 공진주파수를 얻었다. We report on the design, fabrication, and characterization of 0.35${\mu}{\textrm}{m}$-gate AIGaAs/InGaAs PHEMTs for millimeter-wane applications. The epi-wafer structures were designed using ATLAS for optimum DC and AC characteristics, 0.351m-gate AIGaAs/rnGaAs PHEMTs having different gate widths and number of fingers were fabricated using electron beam lithography Dependence of RF characteristics of PHEMT on gate finger with and number of gate fingers have been investigated. PHEMT haying two 0.35$\times$60${\mu}{\textrm}{m}$$^2$ gate fingers showed the knee voltage, pinch-off voltage, drain saturation current density, and maximum transconductance of 1.2V, -1.5V, 275㎃/mm, and 260.17㎳/mm, respectively. The PHEMT showed fT(equation omitted)(current gain cut-off frequency) of 45㎓ and fmax(maximum oscillation frequency) of 100㎓. S$_{21}$ and MAG of the PHEMT were 3.6dB and 11.15dB, respectively, at 35㎓

밀리미터파 수동 이미정 시스템 연구 III

정민규,채연식,김순구,윤진섭,미즈노 코지,이진구,Jung, Min-Kyoo,Chae, Yeon-Sik,Kim, Soon-Koo,Yoo, Jin-Seob,Koji, Mizuno,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.3

이차원 이미징 배열소자를 갖는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 제작하였다. 이 이미징 시스템을 제작하기 위하여 하나의 기판에 페르미테이퍼 슬롯 안테나. 발룬, 저잡음 증폭기 검파기가 집적되어 있는 이미징 배열 소자를 개발하였다. 또한 $2\times2$의 이미징 배열소자가 배열된 시스템으로 사람의 밀리미터파 수동 이미지를 얻었다. 현재 실시간 35GHz 밀리미터파 수동 이미지 시스템 개발을 위한 이차원 배열 소자를 개발 중에 있다. 제작된 이차원 이미징 배열소자를 갖는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 바탕으로 밀리미터파 실시간 영상을 취득할 수 있는 밀리미터파 수동 이미징 시스템의 실현을 기대할 수 있게 되었다. We have developed a passive millimeter wave (PMMW) imaging system with two-dimensional imaging arrays. For the imaging system we achieved single-substrate imaging-array element which include all necessary component such as Fermi tapered slot antenna (TSA), a balun, LNA's and a detector circuit on it. Two-dimensional arrays for real-time imaging at the 35 GHz band are currently under development. We will be able to make an advanced PMMW image system based on our system with the $2\times2$ imaging array in the near future.

AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT를 이용한 MIMIC Power Amplifier 제작 연구

이성대,채연식,윤용순,윤진섭,이응호,이진구,Lee, Seong-Dae,Chae, Yeon-Sik,Yun, Yong-Sun,Yun, Jin-Seop,Lee, Eung-Ho,Lee, Jin-Gu 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.38 No.1

본 논문에서는 전자선 묘화 방법을 이용하여 게이트 길이가 0.35 ㎛인 AlGaAs/InGaAs PHEMT를 제작하였다. 다른 게이트 폭과 게이트 핑거 수를 갖도록 제작된 PHEMT의 DC 및 AC 특성은 여러 가지의 바이어스 조건에서 측정하였다. 또한, 제작된 PHEMT와 수동 소자의 라이브러리를 이용하여 35 GHz에서 동작 가능한 MIMIC 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 제작된 MIMIC 전력증폭기는 27.6 GHz에서 7.9㏈의 이득과 -15 ㏈의 입력 반사 계수를 나타내었다. 0.35 ${\mu}{\textrm}{m}$-gate AlGaAs/InGaAs PHEMTs have been fabricated using electron beam lithography. DC and AC characteristics of PHEMTs having different gate widths and number of fingers were measured at various bias conditions. An MIMIC power amplifier operating at 35 GHz has been designed and fabricated using passive element library. The power amplifier showed gain and input reflection coefficient of 7.9 ㏈ and -15 ㏈, respectively, at 27.6 GHz.

밀리미터파 GaAs 건 다이오드의 설계 및 제작

김미라,이성대,채연식,이진구,Kim, Mi-Ra,Lee, Seong-Dae,Chae, Yeon-Sik,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.44 No.8

We designed and fabricated the planar graded-gap injector GaAs Gm diodes with $1.6{\mu}m$ active length for operation at 94 GHz. The fabrication of the Gunn diode is based on MESA etching, Ohmic metalization, and overlay metalization. The measured negative resistance characteristics of the graded-gap injector GaAs Gunn diodes are examined for two different device structures changing the distance between the cathode and the anode electrodes. Also, we discuss the DC results under the forward and the reverse biases concerning the role of the graded-gap injector. It is shown that the structure having the shorter distance between the cathode and the anode electrode has higher peak current, higher breakdown voltage, and lower threshold voltage than those of the larger distance. [ $1.6{\mu}m$ ]의 활성층을 가지는 planar형태의 94 GHz graded-gap injector GaAs 건 다이오드를 설계, 제작하였다. 이 다이오드는 반 절연 기판에 성장된 에피 구조를 바탕으로 메사 식각, 오믹 금속 접촉형성 및 overlay metalization의 주요 공정을 통하여 두가지 형태의 planar 구조로 제작되었다. 제작된 건 다이오드의 부성저항 특성을 anode와 cathode 금속전극들의 배치를 달리 한 두 소자 구조에서 고찰하였고 graded-gap injector의 역할을 순방향과 역방향에서의 직류거동으로부터 살펴보았다. 결과적으로, 금속전극의 배치에 있어서, cathode와 anode 전극사이의 거리가 감소된 소자 구조에서 증가된 peak 전류와 breakdown 전압, 그리고 감소된 문턱전압을 얻었다.

밀리미터파 수동 이미징 시스템 연구 Ⅲ

정민규(Min-Kyoo Jung),채연식(Yeon-Sik Chae),김순구(Soon-Koo Kim),윤진섭(Jin-Seob Yoon),미즈노 코지(Mizuno Koji),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.3

이차원 이미징 배열소자를 갖는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 제작하였다. 이 이미징 시스템을 제작하기 위하여 하나의 기판에 페르미테이퍼 슬롯 안테나, 발룬, 저잡음 증폭기, 검파기가 집적되어 있는 이미징 배열 소자를 개발하였다. 또한 2×2의 이미징 배열소자가 배열된 시스템으로 사람의 밀리미터파 수동 이미지를 얻었다. 현재 실시간 35㎓ 밀리미터파 수동 이미지 시스템 개발을 위한 이차원 배열 소자를 개발 중에 있다. 제작된 이차원 이미징 배열소자를 갖는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 바탕으로 밀리미터파 실시간 영상을 취득할 수 있는 밀리미터파 수동 이미징 시스템의 실현을 기대할 수 있게 되었다. We have developed a passive millimeter wave (PMMW) imaging system with two-dimensional imaging arrays. For the imaging system, we achieved the single-substrate imaging-array element which include all necessary component such as Fermi tapered slot antenna (TSA), a balun, LNA's and a detector circuit on it. Two-dimensional arrays for real-time imaging at the 35 ㎓ band are currently under development. We will be able to make an advanced PMMW image system based on our system with the 2×2 imaging array in the near future.

반사판을 이용한 밀리미터파 수동 이미징 시스템 연구

임현준(Hyun-Jun Lim),채연식(Yeon-Sik Chae),정경권(Kyung-Kwon Jung),김미라(Mi-Ra Kim),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.2

반사판을 이용하여 은닉물체 탐지에 적용이 가능한 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 제작 하였다. 94㎓ 중심주파수 대역에서 밀리미터파 센서와 밀리미터파 신호를 집속하기 위한 렌즈 및 반사판을 구동하기 위한 구동장치를 설계 제작하였다. 밀리미터파 센서로부터 출력된 DC 신호는 저역통과 필터를 거쳐 DC 증폭 후에 ADC/DAQ를 이용하여 디지털 신호로 변환된다. 컴퓨터에서는 디지털 신호의 영상처리를 통해 18 64 화소의 해상도로 밀리미터파 수동 이미지를 획득한다. 시험 결과 제작된 시스템을 이용하여 사람과 은닉물체의 감지 영상을 얻을 수 있었다. We have developed a millimeter-wave passive imaging system with reflector for detection of concealed objects. We have designed a millimeter-wave sensor, control device for reflector control, and a lens for focusing of millimeter-wave signal at center frequency of 94㎓. DC signal from millimeter-wave sensor output is filtered by low pass filter and amplified by video amplifier, and then converted into digital signal by using ADC/DAQ. This signal is image processed by computer, and it is possible to obtain millimeter-wave passive image with resolution of 18 64 pixel using the fabricated system. It is shown that we can obtain the image of men and concealed object with the system.

밀리미터파 수동 이미징 센서 연구

정경권(Kyung Kwon Jung),채연식(Yeon Sik Chae),이진구(Jin Koo Rhee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.45 No.2

본 논문에서는 원격 센싱이나 보안에 사용할 수 있는 밀리미터파 수동 이미징 센서를 제작하였다. 영상의 밝기 온도는 3°의 분해능으로 안테나에서 측정된다. 제작한 센서는 PC에서 제어되며 pan/tilter 장치를 통해 빠른 성능을 얻는다. Pan/tilter 장치는 래스터 스캔을 통해서 2-D 영상을 스캔할 수 있다. 상하좌우로 기계적인 스캔에 의해서 20×20 픽셀의 영상은 400초 이내로 얻어진다. 영상은 측정 후 바로 표시되며 후처리를 위해 저장된다. In this paper, we have designed a millimeter-wave passive imaging sensor that is able to use remote sensing and security applications. The brightness temperature distribution of a scene is measured with a antenna at an angular resolution of 3°. The sensor is controlled by a PC, achieving a fast performance by using a pan/tilter. The pan/tilter should be able to scan a 2-D image of the scene, with a linear raster scan pattern. The mechanical scans in azimuth and elevation whereby an image of 20×20 pixels is acquired within less than 400s. Raw images are immediately displayed and stored for postprocessing.

혼 배열 안테나를 이용한 밀리미터파 수동 이미징 센서 연구

임현준(Hyun-Jun Lim),채연식(Yeon-Sik Chae),김미라(Mi-Ra Kim),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.2

본 연구에서는 다수의 혼 안테나 배열을 가지는 밀리미터파 수동 이미징 센서를 설계 하였다. 6개의 혼 안테나를 일체형 구조 형태로한 배열 안테나를 제안하였고, 이를 공간상에 효율적으로 배치함으로써, WR-10 구조의 LNA와의 결합이 용이하도록하였다. 안테나는 94㎓의 중심주파수에서 17.5㏈i의 최대 이득을 가지고, W 주파수 대역에서 -25㏈ 이하의 반사계수 값을 가지도록 설계 하였고, 고해상도의 안테나 배열을 위해 안테나 개구면을 6㎜ 9㎜의 작은 크기로 설계하였다. LNA는 양호한 성능의 수신감도를 얻기 위해 55㏈ 이상의 총 이득과, 5㏈ 이내의 잡음지수를 가지도록 설계 하였다. 밀리미터 신호를 직류 신호로 변환하기 위해 상용 제로 바이어스 쇼키 다이오드를 사용한 검파기를 제작하였고, 검파기의 성능을 측정한 결과 500㎷/㎽ 이상의 양호한 수신감도를 얻었다) We have designed a millimeter-wave passive imaging sensor with multi-horn antenna array. Six horn array antenna is suggested that it is integrated into one housing, and this antenna is effectively configurated in space to assemble with LNA of WR-10 structure. Antenna is designed to have the peak gain of 17.5㏈i at the center frequency of 94㎓, and the return loss of less than -25㏈ in W-band, and the small aperture size of 6㎜ 9㎜ for antenna configuration with high resolution. LNA is designed to have total gain of more than 55㏈ and noise figure of less than 5㏈ for good sensitivity. We made a detector for DC output translation of millimeter-wave signal with zero bias Schottky diode. It is shown that good sensitivity of more than 500㎷/㎽.