• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.563-565
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• 2010

저전력, 친환경 반도체 소자인 LED는 조명으로서의 역할 뿐만 아니라, 프로세서를 이용한 디지털 제어를 통하여 가시광 통신에도 활용할 수 있다. 가시광 통신(VLC)이란 가시광 대역을 사용하여 형광등이나 LED를 이용한 조명으로 눈이 인식할 수 없는 속도로 점멸시켜 정보를 보내는 통신 기술이다. 여러 분야에 활용이 가능한 가시광 통신은 공사가 진행 중인 도로에서 LED를 이용한 발광형 교통표지판에서 자동차에 정보를 전송하는데 적용할 수 있다. 이에 본 논문에서는 발광형 교통표지판에 가시광통신을 더하여 도로의 상태, 공사구간과 자동차 간의 안전거리 확보와 차선변경에 관한 정보를 제공해 준다. 그리고 안전 서비스를 제공하는 자동차 안전 프로토콜을 설계하고 실험을 통하여 통신 프로토콜을 검증한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제6권5호
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• pp.423-431
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• 2001

최근의 유도전동기 구동 시스템은 고속의 ON, OFF동작 특성을 가진 전력 반도체 소자를 가진 인버터와 이를 제어하기 위한 SVPWM(Space Vector PWM)제어이론에 의하여 주로 구성되어 있다. 이러한 PWM 인버터는 정현파 형태의 전압과 전류를 얻기 위해 높은 스위칭 주파수로 동작을 하게 되고, 매 스위칭이 일어나는 순간마다 di/dt 및 dv/dt가 매우 크기 때문에 무시할 수 없는 양의 고주파 누설전류가 고정자 권선과 프레임 사이에 존재하는 기생 커패시터를 통해 접지로 흐르게 된다. 이로 인해 누전보호 계전기의 오동작 및 모터 권선의 절연파괴에 의한 모터의 수명단축 등과 같은 문제점을 야기하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 일으키는 고주파 누설 전류와 커먼 모드 전압을 감쇄하기 위하여 4 레벨 반파 브릿지 인버터에 의해 커먼 모드 전압과 크기가 같고 극성이 반대인 전압을 생성하고, 이 전압을 커먼 모드 트랜스포머에 인가하여 누설 전류의 원인이 되는 커먼 모드 전압을 상쇄시킬 수 있는 새로운 형태의 능동형 커먼 모드 전압 감쇄기를 제안하였다. 제안된 감쇄기의 동작 성능을 P-SPICE를 이용한 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.1509-1514
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• 2011

IT 제품의 핵심 전자부품에는 MLCC, chip inductors, chip Varistors 등이 있다. chip의 전기적 특성을 검사하기 위해 리노핀을 이용한 접촉검사 방식이 사용되고 있다. 리노핀을 이용한 칩 검사에 고속으로 구동할 수 있는 Actuator가 필요하다. 그 중 PZT Actuator는 압전소자를 이용한 마이크로 Actuator의 하나로 높은 분해능 및 좋은 응답성 그리고 큰 힘을 낼 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 진동변위가 매우 작다는 단점이 있다. 그래서 이러한 단점을 극복하기 위하여 변위 증폭구조를 설계하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 유연힌지를 이용한 지레구조 증폭기구를 설계하였으며, 반도체칩 검사장비 산업분야에서 성능검사 및 전기적 특성을 측정할 수 있는 리노핀용 고속구동 Actuator 시스템을 개발하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.110-110
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• 2010

본 실험에서는 Silicon (001) 기판을 사용하여 silicon 기판상에 modified Stranski-Krastanow(S-K) 방식으로 InAs quantum dot (QD) 을 성장하고 그 위에 InSb layer를 형성하였다. 기판온도 $390^{\circ}$에서 In injection period를 4번 반복하여 제작된 InAs quantum dot layer를 buffer로 사용하였으며, QD layer의 밀도는 $1{\mu}m^2$ 당 600개, height가 $6.2\;{\pm}\;2.0\;nm$, width가 $36.1\;{\pm}\;9.2\;nm$ 정도이다. 성장된 $2.8{\mu}m$ 두께의 InSb film의 특성을 분석해 보면 AFM 상에서의 root mean square (rms) roughness는 5.142nm정도이며, electron mobility는 340 K 에서 $41,352cm^2/Vs$, 1.8 K에서는 $4,215cm^2/Vs$ 정도를 나타내었다. 본 실험에서는 다른 실험과는 달리 InAs QD 을 buffer layer로 사용하였으며, silicon기판도 아무런 처리가 되지 않은 (001)기판을 사용하였으므로 기존의 다른 연구 결과와는 차별성을 가진다. 또한 buffer로 사용된 InAs quantum dot layer의 종류를 한 가지로 고정하고 실험을 하였지만 추후 더욱 다양한 밀도와 크기의 quantum dot layer를 적용시키고, 기존의 다른 논문에서 적용된 방법들을 추가로 적용시켜 본다면 mobility값은 더욱 증가할 것으로 생각된다. 이러한 연구를 통해 값이 싸고 구하기 쉬운 silicon기판상에 silicon에 비하여 더 좋은 특성을 갖는 III-V족 화합물 반도체 소자를 구현 할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.230-230
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• 2010

유기물 반도체 화합물인 Cu-Pc(copper(II)-phthalocyanine)는 우수한 전기적 광학적 특성을 가지며, OLED, MISFET등 소자로서의 활용도가 높다. Cu-Pc 화합물은 $\alpha$-phase, $\beta$-phase, $\gamma$-phase를 포함하는 여러 가지 다결정 polymer로 존재할 수 있다. 가장 잘 알려진 구조로는 열적으로 준안정적인 $\alpha$-phase와 열적으로 안정적인 $\beta$-phase가 있다. Cu-Pc 박막의 구조 및 흡수 특성과 전기적 특성에 대한 기술이 확실히 규명되지 않아 본 연구에서는 두께와 열처리 조건에 따른 결정성 및 방향성을 조사하기 위하여 $\alpha$-phase와 $\beta$-phase의 phase transition 현상 및 전기적 광학적 특성을 규명 하고자 한다. 진공증착 방법 중 하나인 PVD 방법의 thermal evaporation deposition을 이용하여 glass, ITO 기판위에 두께와 열처리에 따른 전기적?광학적 특성을 연구하였다. Cu-Pc 박막의 성장두께는 5nm~50nm 이내로 fluxmeter 및 thickness monitor를 이용하여 제어하였다. 5nm~50nm의 두께에 따른 기판온도를 $200^{\circ}C$로 고정하여 전열 처리 및 후열 처리하여 온도에 따른 박막을 성장한 후, 결정 구조 및 특성 변화와 phase transition 분석하였다. 제작된 Cu-Pc의 박막은 $\alpha$-phase와 $\beta$-phase로 구분할 수 있으며, 열처리에 따른 phase transition 현상이 뚜렷함을 알 수 있다. XRD(X-ray diffraction)를 통하여 박막에 대한 결정 구조 분석 및 FE-SEM(field emission scanning electron microscopy)와 AFM(atomic force microscopy)을 이용하여 Cu-Pc 박막의 구조적 결정성과 방향성 등, 표면 상태와 형상구조에 대해 표면의 특성을 측정하며, 광 흡수도(UV-visible absorption spectra)을 이용하여 phase transition 현상에 따른 I-V 특성을 비교분석 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.286-286
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• 2010

최근에 환경 오염과 화석 에너지의 고갈 문제를 해결하기 위하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지 연구에서 가장 이슈가 되는 부분은 저가격화와 고효율이다. 상용화 되어 있는 대부분의 태양전지는 단결정 실리콘 웨이퍼와 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 실리콘 웨이퍼의 원자재 가격을 낮추는 방법에는 한계가 있기 때문에 태양전지 제작 공정에서 공정 단가를 낮추는 방법이 많이 연구되고 있고, 실리콘 웨이퍼가 가지는 재료의 특성상 화합물을 이용한 태양전지 보다 낮은 효율을 가질 수밖에 없기 때문에 반도체 소자 공정을 응용하여 실리콘 웨이퍼 기판에서 고효율을 얻는 방법으로 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 블라스터를 이용하여 태양전지 cell 상부에 AG(anti-glare)를 가지는 유리 기판을 형성하여 낮은 단가로 태양전지 cell의 효율을 향상시키기 위한 연구를 진행 하였다. 태양전지 cell 상부에 AG를 가지는 유리 기판을 형성하게 되면 태양의 위도가 낮아 표면에서 대부분 반사되는 태양광을 태양전지 cell에서 광기전력효과가 일어나게 하여 효율을 향상시킨다. 이때 사용한 micro blaster 공정은 고속의 입자가 재료를 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압 축응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어지는 기계적 건식 식각 공정 기술이라 할 수 있다. 먼저 유리 기판에 마이크로 블라스터 장비를 이용하여 AG를 형성한다. AG는 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 유리 기판 표면에서의 광학적 특성 및 구조적 특성에 관하여 분석하였다. 일반적인 태양전지 cell 제작 공정에 따라 cell을 제작 한후 AG 유리 기판을 상부에 형성시키고 솔라시뮬레이터를 이용하여 효율을 측정하였다. 이때 솔라시뮬레이터의 광원이 고정되어 있기 때문에 태양전지 cell에 기울기를 주어 태양의 위도 변화에 대해 간접적으로 측정하였다. AG 유리 기판이 태양전지 cell 상부에 형성 되었을 때와 없을 때를 각각 비교하여 AG 유리 기판이 형성된 태양전지 cell에서의 효율 향상을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.175-180
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• 2013

본 연구에서는 반도체 소자 생산 공정 중 발생하는 오염입자에 의해 실시간 오염입자 측정장치인 In-Situ Particle Monitor(ISPM)의 광학창의 오염을 방지하기 위한 모듈 개발에 관한 연구이다. 개발한 광학창 오염방지 모듈은 실시간으로 측정하는 ISPM 내 광학창 표면에 오염입자가 흡착되는 것을 방지하기 위한 장치로 적합한 초음파 모듈 개발이 성공적 연구의 핵심내용이다. 또한 그 효과를 극대화하기 위한 구조적인 최적화도 필요하지만 초음파 힘의 표면 전달효율 향상 기술도 개발이 필요한 핵심 기술이다. 개발된 광학창 오염방지 모듈이 장착된 ISPM은 양산용 증착공정 장비(BPSG 증착장비) 배기구에 설치되었으며, 공정조건 별 오염방지 모듈의 성능과 더불어 ISPM 측정 효율도 함께 검증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.230-230
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• 2013

플라즈마를 활용한 미세 패턴의 건식 식각은 반도체 소자 공정에 있어서 가장 중요한 기술 중 하나이다. 한편, 매년 발행되는 ITRS Roadmap 에 따르면 DRAM 의 1/2 pitch 는 감소하는 동시에 Contact A/R (Aspect Ratio) 는 증가하고 있다. 이러한 추세 속에서 기존의 공정을 그대로 활용할 경우 식각물의 프로파일 왜곡 혹은 휨 현상이 발생하고 식각 속도가 저하되며 이러한 특성들이 결과적으로는 생산성의 저하로 이어질 수 있다. 이러한 현상을 최소화하기 위해서는 무엇보다 독립된 plasma parameter 들이 식각물의 프로파일 혹은 식각 속도 등에 어떠한 영향을 주는 지에 대한 학문적 이해가 필요하다. 본 논문에서는 최소 CD (Critical Dimenstion) 100nm, 최대 A/R 30 인 HARC (High Aspect Ration Contact hole) 의 식각 특성이 plasma parameter 에 따라 어떻게 변하는지 확인해 보고자 한다. 산화물의 식각은 대표적인 high density plasma source 중의 하나인 ICP에서 진행하였으며 기존에 알려진 plasma parameter 에 더하여 자장의 인가가 산화물의 식각 특성에 어떠한 영향을 주는지 살펴보고자 전자석을 ICP 에 추가로 설치하여 실험을 진행하였다. 결과적으로, plasma parameter 에 따른 혹은 자장의 세기 변화에 따른 산화물의 식각 실험을 플라즈마 진단 실험과 병행하여 진행함으로써 다양한 인자에 따른 산화물의 식각 메커니즘을 정확하게 이해하고자 하였다. 실험 내용을 요약하면 다음과 같다. 먼저, 전자석의 전류 인가 조건에 따라 축 방향 혹은 반경 방향으로의 자장의 분포가 달라질 수 있음을 확인하였고 플라즈마 진단 결과 축 방향 혹은 반경 방향으로의 자장이 증가하였을 때 고밀도의 플라즈마가 형성될 수 있음은 물론 반경 방향으로의 플라즈마 밀도의 균일도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 ICP 조건에서 바이어스 주파수, 압력, 바이어스 파워, 소스 파워, 가스 유량 등의 plasma parameter 가 산화물의 식각 특성에 미치는 영향 및 메커니즘을 규명하였고 이 과정을 통해 최적화된 프로파일을 바탕으로 축 방향 혹은 반경 방향으로 증가하는 자장을 인가하였을 때 (M-ICP 혹은 자화 유도 결합 플라즈마) ICP 대비 산화물의 식각 속도가 증가함은 물론 PR-to-oxide 의 선택비가 개선될 수 있음을 확인할 수 있었다. 자장의 인가에 따른 산화물의 정확한 식각 메커니즘은 향후의 실험 진행을 통해 이해하고 이를 통해 궁극적으로는 산화물의 식각 공정이 나아가야 할 올바른 방향을 제시하고자 한다.

• 공업화학
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• 제16권6호
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• pp.853-856
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• 2005

자성 메모리반도체의 핵심 소자인 magnetic tunnel junction (MTJ) stack에 대한 고밀도 유도결합 플라즈마 반응성 식각이 연구되었다. MTJ stack은 electron(e)-beam lithography 공정을 사용하여 나노미터 크기의 패턴 형성이 되었으며 식각을 위한 하드 마스크(hard mask)로서 TiN 박막이 이용되었다. TiN 박막은 Ar, $Cl_2/Ar$, 그리고 $SF_6/Ar$들의 가스를 사용하여 식각공정이 연구되었다. E-beam lithography로 패턴된 TiN/MTJ stack은 첫 번째 단계로 TiN 하드 마스크가 식각되고 두 번째로 MTJ stack이 식각되어 완성되었다. MTJ stack은 Ar, $Cl_2/Ar$, $BCl_3/Ar$을 이용하여 식각되었으며 각각의 가스농도와 가스 압력을 변화시켜 MTJ stack의 식각특성이 조사되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.9-10
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• 2016

최근 급속한 산업 발달로 인하여 기존의 수 MW급 대용량 인버터가 산업용 팬, 컴프레서, 고속 철도 시스템 등 여러 분야에 사용되면서 이와 관련된 대용량 인버터 연구가 활발히 진행 중이다. 이런 대용량 인버터는 고효율과 직병렬의 구성된 전력용반도체 소자를 동시다발적으로 제어되어야하기 때문에 멀티레벨 인버터의 구조가 가장 적합하다. Cascaded H-bridge 멀티레벨 인버터는 커패시터와 다이오드를 사용하지 않고 스위치만으로 구성하며, 필터를 따로 구성하지 않아도 정현파와 유사하게 전압을 출력할 수 있다. 이로 인해 고주파 감소 및 각 셀을 직렬로 연결하여 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있다. 또한, 스위칭 방법에 따라 동일한 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터 토폴로지에서도 각 THD와 온도에 따른 손실이 달라질 수 있다. Cascaded H-bridge 멀티레벨 인버터에서 이용하는 스위칭 방식은 첫 번째로 유니폴라 방식을 기본으로 한 Phase-shift가 있다. 이는 180도 위상차를 갖는 2개의 레퍼런스 파형과 위상천이가 된 캐리어 파형의 비교로 PWM (Pulse Width Modulation) 을 수행한다. 두 번째 방식으로는 Level-shift가 있다. 이는 캐리어 파형을 IPD (In-Phase Disposition) 방식으로 수직적으로 대역폭이 연속적이게 나열하여 레퍼런스 파형과 비교하는 PWM방식이다. 본 논문에서는 Phase-shift와 Level-shift 방식에 따른 Cascaded H-bridge 인버터와 NPC (Neutral Point Clamped) 인버터를 결합한 토폴로지에서의 온도에 따른 손실을 분석하고, 시뮬레이션을 통하여 비교 분석하였다.