마이크로머시닝 기술을 이용한 새로운 형태의 밀리미터파 적용을 위한 180o 링 하이브리드 결합기의 설계와 제작에 관한 연구

고백석,신동훈,이진구,백태종,임병옥,김성찬 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.3

In this paper, we have designed and fabricated a hybrid ring coupler to prove the fabrication possibility of various passive components, applying millimeter wave using newly proposed transmission lines, i.e. DAMLs. The characteristics of the fabricated hybrid ring coupler were a the S31(coupling) of 3.58 dB, the S21(thru) of 3.31 dB at the 60 GHz center frequency, the S11(return loss) over 16.17 dB,, S41(isolation) over 55 dB at 61 GHz, and the phase difference between port 2 and port 3 of 180±1oat 60 GHz. In order to reduce the size of hybrid ring coupler, we designed the hybrid ring coupler which inserts a slow wave structure. With this structure, we were able to reduce the hybrid ring coupler by 33 % area. 본 논문에서는 표면 마이크로 머시닝 기법으로 구현된 DAML (Dielectric-supported Airbridge Microstrip Line) 형태의 새로운 구조를 이용하여 180o 링 하이브리드 결합기를 설계 및 제작 하였다. DAML 구조로 이용하여 제작된 결합기는 60 GHz 중심 주파수에서 3.58 dB의 S31과 3.31 dB의 S21과 61 GHz에서 16.17 dB 이상의 S11과 55 dB 이상의 S41를 얻을 수 있다. 결합기의 크기를 줄이기 위하여 slow wave 구조가 삽입된 결합기를 설계 제작하였으며 크기를 33% 정도 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있었다.

마이크로머시닝 기술을 이용한 새로운 형태의 밀리미터파 적용을 위한 $180^{\circ}$ 링 하이브리드 결합기의 설계와 제작에 관한 연구

고백석,백태종,임병옥,김성찬,신동훈,이진구,Ko Baek Seok,Baek Tae Jong,Lim Byeong Ok,Kim Sung Chan,Shin Dong Hoon,Rhee Jin Koo 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.3

본 논문에서는 표면 마이크로 머시닝 기법으로 구현된 DAML (Dielectric-supported Airbridge Microstrip Line) 형태의 새로운 구조를 이용하여 $180^{\circ}$ 링 하이브리드 결합기를 설계 및 제작 하였다. DAML 구조로 이용하여 제작된 결합기는 60 GHz 중심 주파수에서 3.58 dB의 S31과 3.31 dB의 S21과 61 GHz에서 16.17 dB 이상의 S11과 55 dB 이상의 S41를 얻을 수 있다. 결합기의 크기를 줄이기 위하여 slow wave 구조가 삽입된 결합기를 설계 제작하였으며 크기를 $33\%$ 정도 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있었다. In this paper, we have designed and fabricated a hybrid ring coupler to prove the fabrication possibility of various passive components, applying millimeter wave using newly proposed transmission lines, i.e. BAMLs. The characteristics of the fabricated hybrid ing coupler were a the S31(coupling) of 3.58 dB, the S21(thru) of 3.31 dB at the 60 GHz center frequency, the S11(return loss) over 16.17 dB, S41(isolation) over 55 dB at 61 GHz, and the phase difference between port 2 and port 3 of $180{\pm}loat$ 60GHz. In order to reduce the size of hybrid ring coupler, we designed the hybrid ring coupler which inserts a slow wave structure. With this structure, we were able to reduce the hybrid ring coupler by $33\%$ area.

DAML 구조를 이용한 새로운 형태의 SIR대역 통과 여파기의 설계 및 제작

백태종,고백석,김성찬,임병옥,안단,김순구,신동훈,이진구,Baek Tae-Jong,Ko Baek-Seok,Kim Sung-Chan,Lim Byeong-Ok,An Dan,Kim Soon=Koo,Shin Dong-Hoon,Rhee Jin-Koo 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.7

본 논문에서 우리는 DAML(Dielectric Air-gapped supported Microstrip Line) 구조를 이용하여 새로운 구조의 SIR대역 통과 여파기를 설계 제작하였다. 제작된 SIR대역 통과 여파기는 MIM capacitor를 커플링 포트로써 사용함으로 DAML구조를 이용하여 쉽게 제작될 수 있다. 더욱이 이러한 구조는 CPW interfaces를 가지고 있고 DAML구조의 링 공진기는 기판으로부터 $10{\mu}m$높이로 분리되어 있기 때문에 일반적인 평면 구조의 MMICs와 집적하기 유리하다. 제작된 필터의 측정 결과, 60 GHz에서 $10\%$의 대역폭, 60.7 GHz에서 2.84 dB의 삽입 손실, 56 GHz에서 18.4 dB의 감쇠 특성, 60 GHz에서 23 dB의 반사 특성을 얻었다. In this paper, we proposed a new type SIR bandpass filter using DAMLs. This filter is consisted of 2 layers with MEMS resonator layer and CPW feed line. DAMLs ring resonator is elevated with $10{\mu}m$ height from GaAs substrate. Using MEMS processing, we are able to realize SIR bandpass filter easily. Furthermore it is useful to integrate on conventional MMICs because it has CPW interfaces and ring resonator is isolated from substrate by air-gap. We optimized and measured the results that $S_{21}$ attenuation at rejected band is over 15 dB, insertion loss is inside the limit of 3 dB, and relative bandwidth is about $10\%$ at 60 GHz.

70 nm T-게이트를 갖는 InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT 소자의 제작 및 특성

김성찬,백태종,신동훈,임병옥,고백석,이진구 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.09

In this paper, we have demonstrated the fabrication of a 70 nm foot print of the T-gate by using a positive resist ZEP520/P(MMA-MAA)/PMMA trilayer by double exposure method without a thin dielectric supporting layer on the substrate. The device performance was characterized by DC and RF measurement. The fabricated 70 nm InGaAs/InAlAs MHEMTs with 70 ㎛ unit gate width and 2 fingers showed good DC and RF characteristics of Idss,max = 228.6 mA/mm, gm = 645 mS/mm, and fT = 255 GHz, respectively. 우리는 3층 구조의 레지스터와 이중 노광 방법을 이용하여 유전체 지지대를 사용하지 않은 새로운 방법으로 게이트 길이가 70 nm인 T-게이트를 갖는 InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT 제작 하였다. 게이트 길이가 70 nm이고 게이트 단위 폭이 70 ㎛인 2개의 게이트를 가지고 있는 MHEMT는 최대 포화 전류밀도가 228.6 mA/mm, 상호전달 컨덕턴스는 645 mS/mm, 전류이득차단주파수가 255 GHz인 특성을 보였다.

HEMS 기술을 이용한 180° 하이브리드 결합기가 집적된 단일 평형 혼합기의 설계 및 제작에 관한 연구

김성찬,임병옥,백태종,고백석,안단,김순구,신동훈,이진구,Kim Sung-Chan,Lim Byeong-Ok,Baek Tae-Jong,Ko Baek-Seok,An Dan,Kim Soon-Koo,Shin Dong-Hoon,Rhee Jin-Koo 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.7

본 논문에서는 표면 MEMS 기술을 이용하여 제작된 $180^{\circ}$ 하이브리드 결합기가 집적된 60 GHz 대역의 단일평형 혼합기를 설계$\cdot$제작하였다. 혼합기에 사용된 $180^{\circ}$ 하이브리드 결합기는 substrate에 의한 dielectric loss를 최소화하기 위하여 polyimide dielectric을 지지대로 사용하여 신호선이 공기 중에 떠 있는 형태의 마이크로스트립 라인을 이용하여 설계하였으며, 이때 지지대의 높이는 $10{\mu}m$이고 면적은 $20{\mu}m{\times}20{\mu}m$을 사용하였다. 제작된 혼합기 의 측정 결과, LO 주파수가 58 GHz에서 LO power가 7.2 dBm 57 GHz에서 RF power가 -15 dBm 일 때, 15.5 dB의 변환 손실과 -40 dB의 RF-LO isolation 특성을 얻었다. 본 논문에서 제안된 혼합기는 RF MEMS 수동 소자를 MMIC와 집적화 함으로써 칩 성능의 감소 없이 크기를 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다. In this paper, we have developed a new type of single balanced mixer with the RF MEMS $180^{\circ}$ hybrid coupler using surface micromachining technology. The $180^{\circ}$ hybrid coupler in this mixer is composed of the dielectric-supported air gapped microstriplines(DAMLs) which have signal line with $10{\mu}m$ height to reduce substrate dielectric loss and dielectric posts with size of $20{\mu}m{\times}20{\mu}m$ to elevate the signal line on air with stability At LO power of 7.2 dBm, the conversion loss was 15.5 dB f3r RF frequency or 57 GHz and RF power of -15 dBm. Also, we obtained the good RF to LO isolation of -40 dB at LO frequency of 58 GHz and LO power of 7.2 dBm. The main advantage of this type of mixer is that we are able to reduce the size of the chips due to integrating the MEMS passive components.

70 nm T-게이트를 갖는 InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT 소자의 제작 및 특성

김성찬,임병옥,백태종,고백석,신동훈,이진구 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.9

우리는 3층 구조의 레지스터와 이중 노광 방법을 이용하여 유전체 지지대를 사용하지 않은 새로운 방법으로 게이트 길이가 70 nm인 T-게이트를 갖는 InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT 제작 하였다. 게이트 길이가 70 nm이고 게이트 단위폭이 70 ㎛인 2개의 게이트를 가지고 있는 MHEMT는 최대 포화 전류밀도가 최대 포화 전류밀도가 228.6 mA/mm, 상호전달 컨덕턴스는 645 mS/mm, 전류이득차단주파수가 255 GHz인 특성을 보였다. In this paper, we have demonstrated the fabrication of a 70 nm foot print of the T-gate by using a positive resist ZEP520/P(MMA-MAA)/PMMA trilayer by double exposure method without a thin dielectric supporting layer on the substrate. The device performance was characterized by DC and RF measurement. The fabricated 70 nm InGaAs/InAlAs MHEMTS with 70 ${\mu}{\textrm}{m}$ unit gate width and 2 fingers showed good DC and RF characteristics of Idss, max =228.6 mA/mm, gm =645 mS/mm, and fT =255 GHz, respectively.

MEMS 기술을 이용한 저 손실 전송선로와 LPF의 공정에 관한 연구

이한신,김성찬,임병옥,백태종,고백석,신동훈,전영훈,김순구,박현창 한국전자파학회 2003 한국전자파학회논문지 Vol.14 No.12

본 논문에서는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 Microstrip 구조의 저 손실 전송라인을 제작하고, 제작되어진 전송라인을 이용하여 Ka-band 대역의 저역통과 여파기(Low Pass Filter)를 제작하였다. 저 손실 전송라인의 제작은 surface micromachining 공정기법을 사용하고 저 손실 및 넓은 범위의 특성 임피던스 값을 얻기 위하여 신호선을 유전체 지지대를 이용하여 공기 중으로 위치시켜 substrate에 의한 손실을 최소화시켰다. 제작된 전송선로를 이용하여 LPF에 적용하면 유전체 손실의 최소화로 인한 insertion loss를 줄일 수 있는 장점이 있다는 것을 확인하였다. 또한 LPF를 다른 능동소자와 함께 구현하기 위하여서는 소형화가 필수적인데 LPF의 소형화를 위하여 접지면 부분에 slot을 형성하여 제작하였으며 제작된 결과를 그렇지 않은 경우와 서로 비교 분석하였다. In this paper, we fabricated new GaAs-based dielectric-supported air gapped microstriplines(DAMLs) using the surface MEMS and the LPF for Ka-band using the fabricated DAMLs. We elevated the signal lines from the substrate, in order to reduce the substrate dielectric loss and obtain low losses at millimeter-wave frequency band with wide impedance range. We fabricated LPF with DAMLs for Ka-band. Due to reducing the dielectric loss of DAMLs, the insertion loss of LPF can be reduced. Miniature is essential to integrate LPF with active devices, so that we fabricated LPF with the slot on the ground to reduce the size of the LPF. We compared a characteristic to LPF with the slot and LPF without the slot.