Anodic Bonding 에 의한 소자 열화에 관한 연구

김현철,전국진 ( Hyeon Cheol Kim,Kuk Jin Chun ) 한국센서학회 1993 센서학회지 Vol.2 No.2

Anodic Bonding technique is usually used for the fabrication of capacitive pressure sensor. This technique is that a Pyrex glass and a silicon wafer are heated and are applied by very high voltage, so surrounding electronic circuits are to be damaged. In this paper, we calculated the electric field intensity using the RC model for the anodic bonding and experimentally investigated the effects for MOS devices and operational amplifiers. The NMOS`s and PMOS`s within the 340㎛ and 380㎛ distance are so affected that their threshold voltages are changed for the case of anodic bonding at 300 ℃ and 800V. Also, the offset voltage was changed by 40mV, but DC gain and output swing were not changed for operational amplifier.

5 GHz 무선랜 응용을 위한 소형 광대역 MEMS 안테나

김지혁,김현철,전국진,Kim Ji-Hyuk,Kim Hyeon Cheol,Chun Kukjin 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.43 No.2

MEMS 공정을 이용하여 작은 접지면과 광대역 특성을 가지는 소형 안테나를 제작하였다. 광대역 특성을 얻기 위해서 다층기판을 사용하였으며, 패치 안테나는 네개의 패치로 나누어져 있고 각각의 패치는 금속선으로 연결되어 있다. 한 개의 마스크 공정으로 간단한 제작이 가능하다. 두개의 마이크로스트립 안테나를 만들었다 A 타입 안테나는 패치들이 금속선으로 연결된 안테나이고 B 타입 안테나는 금속선으로 연결이 안된 안테나이다. 제안된 안테나의 크기는 $8{\times}12{\times}2mm^3$ 이었으며 측정결과 A 타입은 5.3GHz 중심주파수에 420MHz 대역폭, B 타입은 5.66 GHB중심주파수에 480MHz 대역폭을 가지는 것으로 나타났다. A small size broadband microstrip patch antenna with small ground plane has been fabricated using MEMS. Multiple layer substrates we used to realize small size and broadband characteristics. The microstrip patch is divided into 4 pieces and each patch is connected to each other using a metal microstrip line. The fabrication please process is simple and only one mask is needed. Two types of microtrip antennas are fabrication Type A is the microstrip antenna with metal lines and type B is the microstrip antenna without metal lines. The size of proposed microstip antenna is $8{\times}12{\times}2mm^3$ and the experimental results show that the antenna type A and type B have the bandwidth of 420MHz at 5.3 GHz and 480MHz at 5.66 GHz, respectively

A study on forming a spacer for wafer-level CIS(CMOS Image Sensor) assembly

김일환,나경환,김현철,전국진,Kim, Il-Hwan,Na, Kyoung-Hwan,Kim, Hyeon-Cheol,Chun, Kuk-Jin The Institute of Electronics and Information Engin 2008 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.45 No.2

본 논문에서는 CMOS 이미지 센서의 웨이퍼 레벨 어셈블리를 위한 스페이스 제작 방법을 설명하였다. 스페이스 제작을 위해서 SU-8, PDMS, Si-interposer를 이용하는 세 가지 방법을 제안하였다. SU-8 스페이스에서는 균일한 두께 특성을 위해서 웨이퍼 회전 장치를 고안했으며, PDMS 스페이스에서는 glass/PDMS/glass 구조의 정렬 접합을 위해서 새로운 접합 방법을 제안하였다. Si-interposer를 이용한 스페이스 제작에서는 DRF을 이용한 접합 조건을 확립하였다. 세 가지의 실험 결과 Si-interposer를 이용한 스페이스 제작 시 glass/스페이스/glass 구조의 접합력이 가장 뛰어났으며, 접합력의 크기는 32.3MPa의 전단응력을 나타내었다. This paper describes the methods of spacer-fabrication for wafer-level CIS(CMOS Image Sensor) assembly. We propose three methods using SU-8, PDMS and Si-interposer for the spacer-fabrication. For SU-8 spacer, novel wafer rotating system is developed and for PDMS(poly-dimethyl siloxane) spacer, new fabrication-method is used to bond with alignment of glass/PDMS/glass structure. And for Si-interposer, DFR(Dry Film Resist) is used as adhesive layer. The spacer using Si-interposer has the strongest bonding strength and the strength is 32.3MPa with shear.

Comb drive를 이용한 RF MEMS 스위치에 관한 연구

강성찬(Sungchan Kang),김현철(Hyeon Cheol Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.4

본 논문에서는 comb drive를 이용하여 수평 방향 저항 접촉 방식의 RF MEMS 스위치 개발을 소개한다. 무선통신 트랜시버에서 사용되는 FEM에서 사용될 수 있는 높은 안전성과 좋은 RF 특성을 가지는 스위치의 개발을 목표로 한다. 따라서 작은 삽입손실 특성을 가지기 위해 comb drive를 이용하여 큰 접촉 힘을 발생시키고, 큰 격리도 특성을 가지기 위해 스위치 off 상태에서 작은 정전용량을 갖도록 한다. 그리고 단결정 실리콘을 스위치의 구조물로 사용함으로써 기계적인 안전성을 갖도록 한다. 개발된 RF MEMS 스위치는 26 V의 동작 전압을 가지며, 2 ㎓에서 0.44 ㏈ 이하의 삽입손실과 60 ㏈ 이상의 격리도 특성을 가진다. This paper presents a lateral resistive contact RF MEMS switch using comb drive. Our goal was to fabricate the RF MEMS switch with high reliability and good RF characteristics for front end module in wireless transceiver system. Therefore, comb drive is used for large contact force in order to achieve low insertion loss and small off-state capacitance in order to achieve high isolation. The single crystalline silicon is used for mechanical reliability. As a result, the developed switch showed insertion loss less than 0.44 ㏈ at 2 ㎓, isolation greater than 60 ㏈, and low actuation voltage at 26 V.

광학적 검출을 위한 PDMS 마이크로렌즈의 제작

박세완(Sewan Park),김현철(Hyeon Cheol Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.4

레이저 광 산란을 이용한 검출 시스템 및 레이저를 이용한 광학적 검출에 있어서 높은 발광 강도를 통해 궁극적으로 높은 효율의 광 산란 신호를 광검출기에서 얻기 위해서는 발광 레이저빔을 미세유체 칩의 채널 중앙에 집광하는 것이 매우 중요하다. 본 논문을 통해 레이저 광 산란을 이용한 세포 검출을 위해 PDMS 마이크로렌즈가 집적화된 PDMS 미세유체 칩을 소개하고자 한다. 기존에 제작된 PDMS 미세유체 칩 위에 간편히 정렬하여 올려놓아 사용함으로써 검출 효율을 증가시킬 수 있는 PDMS 마이크로렌즈를 제작하였다. PDMS 마이크로렌즈는 포토레지스트 리플로우와 PDMS 복제 몰딩에 의해 제작되었다. 이 제작 방법은 간단하며 높은 치수 정확성 및 좋은 마이크로렌즈의 성능을 제공한다. PDMS 미세유체 칩 위에 집적화된 PDMS 마이크로렌즈가 적혈구를 이용한 레이저 광 산란을 통한 세포 검출 실험에서 레이저 강도를 증가시켜 신호대잡음비 및 감도를 증가시킴을 검증하였다. In a detection system based on laser light scattering, focusing an excitation laser beam into a focal point of a channel in a microfluidic chip is important for obtaining the highest excitation intensity, and consequently for obtaining a laser light scattering signal using a photodetector with a high efficiency. In this paper, we present a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic chip consisting of an integrated PDMS microlens for cell detection based on laser light scattering. We fabricated PDMS microlens for optical detection system by simply putting down on PDMS chips. The PDMS microlens was fabricated by photoresist reflow and replica molding. This fabrication technique is simple and has an excellent property in terms of the microlens and a high-dimensional accuracy. The PDMS microlens integrated on the PDMS microfluidic chip has been verified to improve the laser intensity, and accordingly, the signal-to-noise ratio and sensitivity of laser light scattering detection for red blood cells (RBCs)

정전 용량형 SP4T RF MEMS 스위치 구동용 4채널 승압 DC-DC 컨버터

장연수(Yeonsu Jang),김현철(Hyeon Cheol Kim),김수환(Suhwan Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.2

본 논문에서는 전하 펌프(charge pump) 방식의 전압 더블러(voltage doubler) 구조를 이용한 4채널 DC-DC 컨버터 개발을 소개한다. 무선 통신 트랜시버 내부에 위치하는 FEM(Front End Module)에서의 사용을 목표로 연구 개발 중인 정전 용량형 SP4T RF MEMS 스위치 구동용 DC-DC 컨버터를 개발하였다. 소비 전력이 적으며 작은 면적을 차지하는 전하 펌프 구조와 10㎒ 스위칭 주파수를 이용하여 3.3V에서 11.3±0.1V, 12.4±0.1V, 14.1±0.2V로 승압한다. 전압 레벨 변환기(Voltage level shifter)를 이용하여 DC-DC 컨버터의 출력을 3.3V 신호로 선택적으로 온오프(on/off) 할 수 있으며 정전 용량형 MEMS 기기에 선택적으로 전달할 수 있도록 구현하였다. 칩 외부에 수동 소자를 추가하지 않고 칩 내부에 CMOS 공정 중에 제작된 저항과 커패시터만으로 원하는 출력을 낼 수 있도록 설계하였다. 전체 칩의 크기는 패드를 포함하여 2.8ⅹ2.1㎟이며 소비 전력은 7.52㎽, 7.82㎽, 8.61㎽이다. This paper presents a step up four channel DC-DC converter using charge pump voltage doubler structure. Our goal is to design and implement DC-DC converter for capacitive SP4T RF MEMS switch in front end module in wireless transceiver system. Charge pump structure is small and consume low power. 3.3V input voltage is boosted by DC-DC converter to 11.3±0.1V, 12.4±0.1V, 14.1±0.2V output voltage with 10㎒ switching frequency. By using voltage level shifter structure, output of DC-DC converter is selected by 3.3V four channel selection signals and transferred to capacitive MEMS devices. External passive devices are not used for driving DC-DC converter. The total chip area is 2.8ⅹ2.1㎟ including pads and the power consumption is 7.52㎽, 7.82㎽, 8.61㎽.

A study on forming a spacer for wafer-level CIS(CMOS Image Sensor) assembly

김일환(Ill hwan Kim),나경환(Kyounghwan Na),김현철(Hyeon Cheol Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.2

본 논문에서는 CMOS 이미지 센서의 웨이퍼 레벨 어셈블리를 위한 스페이스 제작 방법을 설명하였다. 스페이스 제작을 위해서 SU-8, PDMS, Si-interposer를 이용하는 세 가지 방법을 제안하였다. SU-8 스페이스에서는 균일한 두께 특성을 위해서 웨이퍼 회전 장치를 고안했으며, PDMS 스페이스에서는 glass/PDMS/glass 구조의 정렬 접합을 위해서 새로운 접합 방법을 제안하였다. Si-interposer를 이용한 스페이스 제작에서는 DRF을 이용한 접합 조건을 확립하였다. 세 가지의 실험 결과 Si-interposer를 이용한 스페이스 제작 시 glass/스페이스/glass 구조의 접합력이 가장 뛰어났으며, 접합력의 크기는 32.3MPa의 전단응력을 나타내었다. This paper describes the methods of spacer-fabrication for wafer-level CIS(CMOS Image Sensor) assembly. We propose three methods using SU-8, PDMS and Si-interposer for the spacer-fabrication. For SU-8 spacer, novel wafer rotating system is developed and for PDMS(poly-dimethyl siloxane) spacer, new fabrication-method is used to bond with alignment of glass/PDMS/glass structure. And for Si-interposer, DFR(Dry Film Resist) is used as adhesive layer. The spacer using Si-interposer has the strongest bonding strength and the strength is 32.3MPa with shear.

수동 소자 제작을 위한 양극 산화 알루미늄 설계 및 공정

장연수(Yeonsu Jang),김현철(Hyeon Cheol Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.11

In this paper, using aluminum anodizing technique aluminum sheet is selectively anodized to design and fabricate passive device on aluminum sheet. The proposed process is simpler than conventional via etching and filling process. Aluminum layer protected by photoresist is kept from anodizing, which acts as conductive layer. Unprotected aluminum layer is anodized and it acts as an isolated layer. After anodizing, porous anodized aluminum structure is filled with BCB(Benzo Cyclo Butene). The measurements show that resistance of 8㎟ via is 5.6Ω and dielectric constant of anodized aluminum is 2.03.

Comb drive를 이용한 SPDT RF MEMS 스위치에 관한 연구

강성찬(Sungchan Kang),김현철(Hyeon Cheol Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.11

This paper present a single pole double throw (SPDT) RF MEMS switch with fine gap combs. We fabricated SPDT RF MEMS switch using fine gap combs on single crystal silicon to improve RF characteristic and reliability. As a result, fabricated switch showed insertion loss less than 0.26 ㏈, return loss greater than 25 ㏈, isolation greater than 39㏈ at 6㎓, and low actuation voltage at 15V.

3D MEMS 소자에 적합한 열적 응력을 고려한 수직 접속 구조의 설계

정진우(Jinwoo Jeong),김현철(Hyeon Cheol Kim),전국진(Kukjin Chun) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.2

3D MEMS 소자 또는 적층형 패키지에 응용하기 위해서 실리콘 관통 비아를 이용한 새로운 수직 접속 방법을 제안하고 그 실효성을 증명하기 위해 제작하였다. 제안된 실리콘 관통 비아는 기존의 관통 비아에서 도전 물질로 사용되던 구리대신 실리콘을 적용하였다. 그 결과 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 줄일 수 있어 높은 온도에서 이루어지는 MEMS 공정과 병행 가능하게 되었다. 30μm 두께의 실리콘 기판 2층이 적층되었으며 40μm와 50μm의 간격을 가지는 관통 비아 배열을 제작하였다. 관통 비아의 전기적 특성을 측정하고 분석하였다. 측정된 저항 값은 169.9Ω이었다. Vertical interconnection scheme using novel silicon-through-via for 3D MEMS devices or stacked package is proposed and fabricated to demonstrate its feasibility. The suggested silicon-through-via replaces electroplated copper, which is used as an interconnecting material in conventional through-via, with doped silicon. Adoption of doped silicon instead of metal eliminates thermal-mismatch-induced stress, which can make troubles in high temperature MEMS processes, such as wafer bonding and LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition). Two silicon layers of 30μm thickness are stacked on the substrate. The through-via arrays with spacing 40μm and 50μm are fabricated successfully. Electrical characteristics of the through-via are measured and analyzed. The measured resistance of the silicon-through-via is 169.9Ω.