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CMP 패드 컨디셔너의 제조공법에 따른 패드 컨디셔닝 특성
강승구(S. K. Kang),송민석(M. S. Song),지원호(W. H. Jee) 한국정밀공학회 2005 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2005 No.10월
Currently Chemical Mechanical Planarization (CMP) has become an essential step in the overall semiconductor wafer fabrication technology. Especially the CMP pad conditioner, one of the diamond tools, is required to have strong diamond retention. Strong cohesion between diamond grits and metal matrix prevents macro scratch on the wafer. If diamond retention is weak, the diamond will be pulled out of metal matrix. The pulled diamond grits are causative of macro scratch on wafer during CMP process. Firstly, some results will be reported of cohesion between diamond grits and metal matrix on the diamond tools prepared by three different manufacturing methods. A measuring instrument with sharp cemented carbide connected with a push-pull gauge was manufactured to measure the cohesion between diamond grits and metal matrix. The retention force of brazed diamond tool was stronger than the others. The retention force was also increased in proportion to the contact area of diamond grits and metal matrix. The brazed diamond tool has a strong chemical combination of the interlayer composed of chrome in metal matrix and carbon which enhance the interfacial cohesion strength between diamond grits and metal matrix. Secondly, we measured real-time data of the coefficient of friction and the pad wear rate by using CMP tester (CETR, CP-4). CMP pad conditioner samples were manufactured by brazed, electro-plated and sintered methods. The coefficient of friction and the pad wear rate were shown differently according to the arranged diamond patterns. Consequently, the coefficient of friction is increased according as the space between diamonds is increased or the concentration of diamonds is decreased. The pad wear rate is increased according as the degree of diamond protrusion is increased.
2.5 Gbps 광통신용 Distributed Feedback Laser Diode(DFB - LD) 모듈 제작 및 광송신 실험
박경현(K. H. Park),강승구(S. G. Kang),송민규(M. K. Song),이중기(J. K. Lee),조호성(H. S. Cho),장동훈(D. H. Jang),박찬용(C. Y. Park),김정수(J. S. Kim),김홍만(H. M. Kim),박형무(H. M. Park),한정희(J. H. Han),심창섭(C. S. Shim) 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.3
DFB-LD 칩으로부터 단일모드 광섬유 부착 2.5 Gbps 광통신용 광원인 DFB-LD 모듈을 설계, 제작하였다. DFB-LD 모듈은 광 isolator가 삽입된 2 렌즈 quasi confocal 광학계로 구성된 원통형 서브 모듈과 14 pin butterfly 패키지가 분리된 구성으로서 이들 사이의 전기적 연결은 bias-T 회로가 형성된 하이브리드 기판으로 이루어지도록 설계하였다. 모듈 제작시 정밀한 부품 고정이 요구되는 서브 모듈 조립에는 레이저 웰딩 방법을 사용하였다. 제작된 DFB-LD 모듈은 광결합 효율 20%, -3dB 소신호 변조 대역폭 2.6 ㎓ 이상의 특성을 가졌으며, 온도 순환검사에도 10% 이내의 광출력 변동만을 보임으로써 기계적 신뢰성을 확인할 수 있었다. 제작된 DFB-LD 모듈의 광송신 성능을 실제 2.5 Gbps 광통신 시스템의 광원으로 적용하여 평가한 결과 47 ㎞의 광섬유 전송시 BER 1×10^(-10) 조건에서 최대 -30.2 dBm의 수신감도를 얻었으며, 이 때 전송페널티는 소광비에 의한 것이 1.5 dB, 분산에 의한 것이 1.0 dB로 나타났다. We designed and fabricated the single mode fiber pigtailed DFB-LD module for 2.5 Gbps optical communication system. In the design of the DFB-LD module, we made the module divided into two parts of inner sub-module and outer 14-pin butterfly package and cylindrical shaped sub-module contain quasi confocal 2 lens system including optical isolator and electrical connection between these parts via hybrid substrate of bias T circuit.<br/> Laser welding was used to assemble the sub-module which requires accurate fixing between optical elements. The fabricated DFB-LD module showed optical coupling efficiency of 20% and -3 dB small signal response of more than 2.6 ㎓. We confirmed mechanical reliability of the module by temperature cycle test where the tested module exhibit optical power fluctuation of less than 10%. Finally we evaluated the performance of the fabricated DFB-LD module as light source of 2.5 Gbps optical communication system, sensitivity of -30.2 dBm was obtained through 47 ㎞ optical fiber transmission under the criterion of 1×10^(-10) BER and transmission penalties were 1.5 dB caused by extinction ratio and 1.0 dB caused by chromatic dispersion of normal single mode fiber.
광통신용 1.3 ㎛ Ridge Waveguide Distributed Feedback Laser Diode의 제작과 특성 평가
박경현(K. H. Park),이중기(J. K. Lee),장동훈(D. H. Jang),유지범(J. B. Yoo),강승구(S. K. Kang),김홍만(H. M. Kim),이용탁(Y. T. Lee),박형무(H. M. Park),조호성(H. S. Cho),홍창희(T. Hong) 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.1
발진파장이 1.3 ㎛인 Ridge Waveguide Distributed Feedback Laser Diode(RWG-DFB-LD)를 제작하고 특성을 평가하였다. 회절격자 형성은 광간섭무늬 노광법을 이용하였고 결정성장은 LPE로 수행하였다. 제작된 RWG-DFB-LD의 발진 임계전류는 67 ㎃이었고, 1296.5 ㎚ 파장에서 측모우드 억제율 30 dB 이상으로 단일 종모우드로 발진하였다. 금지대역폭 측정에 의한 회절격자 결합계수(k)는 40 ㎝-¹로 평가되었다. 소신호 변조특성평가 결과 제작한 RWG-DFB-LD는 1.2 Ith에서 1.99 ㎓의 변조대역폭(f_(-3dB)) 특성을 보였다. We fabricated and characterized RWG-DFB-LDs emitting at 1.3 ㎛ wavelength. For fabrication of the laser diode, inteference fringe of optical beams was used for grating formation and epi layers were grown by LPE. The fablicated RWG-DFB-LD operated in a single longitudinal mode with more than 30 dB SMSR at 1296.5 ㎚ emitting wavelength and its threshold current was 67 ㎃. Coupling coefficient (k) was estimated as 40 ㎝-¹ by means of stop-band measurement. Finally, we show that the RWG-DFB-LD fabricated in this experiment can be applicable as light source of 2.5 Gbps optical communication system from the fact that the small signal response of the RWG-DFB-LD rated up to 1.99 ㎓ at pre-bias level of 1.2Ith.
양방향 송수신모듈 제작을 위한 광결합계수의 계산 및 측정
김종덕,최재식,이상환,조호성,김정수,강승구,이희태,황남,주관종,송민규,Kim, J. D.,Choi, J. S.,Lee, S. H.,Cho, H. S.,Kim, J. S.,Kang, S. G.,Lee, H. T.,Hwang, N.,Joo, G. C.,Song, M. K. 한국광학회 1999 한국광학회지 Vol.10 No.6
레이저 다이오드와 수신광검출기가 집적된 소자를 V-홈을 가진 실리콘 광학벤치에 flip-chip 본딩하고, 경사면을 가진 하나의 단일모드 광섬유와 수동정렬하는 방법을 사용하여 가입자망을 위한 저가의 양방향 송수신 모듈을 설계, 제작하였다. 광섬유의 단면 경사각에 따른 송신광결합 효율과 수신광결합 효율사이의 병목점을 찾기 위해 Gaussian빔 모델을 사용하여 수평정렬거리, 광섬유 단면 경사각, 수직정렬오차등의 변수에 따른 광결합계수를 계산함으로써, 최적의 광정렬조건을 예측하였다. 또한 실리콘 광학벤치에서 광결합효율을 측정하여 광섬유의 수직정렬오차에 따른 광결합계수의 감소가 광섬유의 경사각에 의해 보상될 수 있다는 계산결과의 타당함을 확인하였다. 실제의 sub-module 제작 및 광결합 실험에서 송신빔이 광섬유 단면에 반사되어 PD로 입사되는 것을 최소화하기 위하여 광섬유 단면을 경사절두원추형으로 제작함으로써 PD의 수신 잡음을 $30mu$m 이상의 정렬거리에서 -35dB이하로 유지할 수 있었다. 같은 조건에서 단면 경사각이 $12^{\circ}$인 광섬유에 의해 -12.1dB의 송신출력과 0.2A/W의 responsivity를 얻을 수 있었다. We designed and fabricated a bidirectional optical transceiver module for low cost access network. An integrated chip forming a pin-PD on an 1.3 urn FP-LD was assembled by flip-chip bonding on a Si optical bench, a single mode fiber with an angled end facet was aligned passively with the integrated chip on V-groove of Si-optical bench. Gaussian beam theory was applied to evaluate the coupling coefficients as a function of some parameters such as alignment distance, angle of fiber end facet, vertical alignment error. The theory is also used to search the bottle-neck between transmittance and receiving coupling efficiency in the bi-directional optical system. Tn this paper, we confirmed that reduction of coupling efficiency by the vertical alignment error between laser beam and fiber core axis can be compensated by controlling the fiber facet angle. In the fabrication of sub-module, a'||'&'||' we made such that the fiber facet have a corn shape with an angled facet only core part, the reflection of transmitted laser beam from the fiber facet could be minimized below -35 dE in alignment distance of 2: 30 /J.m. In the same condition, transmitted output power of -12.1 dEm and responsivity of 0.2. AIW were obtained.
유지범(J. B. Yoo),박찬용(C. Y. Park),박경현(K. H. Park),강승구(S. K. Kang),송민규(M. K. Song),오대곤(D. K. Oh),박종대(J. D. Park),김흥만(H. M. Kim),황인덕(I. D. Hwang),박형무(H. M. Park),윤태열(T. Y. Yoon),이창희(C. H. Lee),심창섭(C. S. Sh 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.2
2.5 Gbps 광통신시스템용 수광소자로서 charge plate층을 갖는 링구조의 separate absorption grading multiplication Avalanche photodiode를 제작하고 그 특성을 조사 분석하였다. Avalanche Photodiode의 제작은 Metal-Organic Chemical Vapor Deposition과 Liquid Phase Epitaxy법을 이용한 에피성장과, Br: Methanol을 이용한 채널식각 방법을 사용하였고, passivation과 평탄화는 photosensitive polyimide를 이용하였다. 제작된 APD는 10 ㎁ 이하의 작은 누설전류를 나타내었고, -38~39V의 항복전압을 나타내었다. 제작된 APD를 GaAs FET hybrid 전치증폭기와 결합하여 2.5 Gbps 속도에서 2²³-1의 길이를 갖는 입력 광신호에 대해 10^(-10) Bit Error Rate에서 -31.0 dBm의 수신감도를 얻었다. We fabricated and characterized the InGaAs separate absorption, grading and multiplication (SAGM) Avalanche photodiode (APD) with a chrage plate layer. Channel was employed for the isolation of the active area of APD. Metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) and liquid phase epitaxy (LPE) were used for the epitaxial growth. Channel was formed using wet etching technique. Photosensitive polyimide was used for the passivation and planarization of the device. APD shows very low leakage current smaller than 10 ㎁ and -38~39 V of breakdown voltage. Optical receiver consisting of APD and GaAs FET pre-amplifier shows the sensitivity of -31.0 dBm at 10^(-10) BER (Bit Error Rate) and 2.5 Gbps optical random signal of 2²³-1 in length.
EAF dust가 함유된 붕규산염계 결정화 유리의 미세구조 분석
안영수,강승구,김유택,이기강,김정환,Ahn, Y.S.,Kang, S.G.,Kim, Y.T.,Lee, G.K.,Kim, J.H. 한국결정성장학회 2006 韓國結晶成長學會誌 Vol.16 No.2
붕규산염계 유리 프리트에 중금속이 다량 함유된 전기로 EAF dust(전기로 제강분진, 이하 더스트)를 $10{\sim}80wt%$ 범위로 첨가한 후 용융하여 유리 시편을 얻었다. 제조된 유리의 DTA분석 결과로부터 유리전이온도, $T_g$가 $550^{\circ}C$ 부근임을 확인하였고 이로부터 결정화에 필요한 열처리 조건을 $700^{\circ}C$/10 hr으로 정하였다. 더스트 첨가량이 70wt% 이상인 유리시편은 XRD 분석 결과 spinel 결정 피크만이 나타났으며, 결정화 시편의 경우, 더스트 첨가량이 40wt% 이상부터 spinel 결정이, 80wt% 부터는 spinet과 willemite 피크가 함께 검출되었다. XRD 분석으로는 결정상이 검출되지 않았던 조성의 유리시편에서도 aspect ratio=$0.7{\sim}1.0$인 수십 nm 크기의 결정상 존재가 SEM으로 확인되었고 결정화 시편에서도 더스트 함량이 l0wt%부터 결정상이 관찰되었다. 결정화 시편에서 관찰된 결정상은 그 형태와 분포가 첨가량에 따라 다양하고 비균일 하였으나 더스트 첨가량이 70wt%인 시편에서는 aspect ratio가 1에 가까운 6면체 형상을 나타내었다. Glassy specimen was obtained by melting and quenching a borosilicate glass frit miked with $10{\sim}80wt%$ EAF dust. The glass transition temperature, $T_g$ of glassy specimen was measured around $550^{\circ}C$ from the DTA curve and the eat treatment condition to crystallize a glassy specimen was selected as $700^{\circ}C$/1 hr. The spinel crystal peaks were found in XRD analysis for the glass containing dust > 70 wt%. For the glass-ceramics, however, the spinel peaks in a specimen containing dust > 40 wt%, and the spinel and willemite peaks in dust > 80 wt%. The crystals of several tens of nanometer with aspect ratio of $0.7{\sim}1.0$ were observed at a glassy specimen containing dust > 40 wt% by SEM which was not found by XRD analysis. For the glass-ceramics, the crystals were found in a specimen containing dust of even 10 wt% by SEM. The feature and distribution of crystals observed through the specimen for a glass-ceramics were diverse and not uniform. The crystals found in the glass-ceramics containing 70 wt% dust were hexahedral with an aspect ratio of around unity.