• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
• /
• 2003.02a
• /
• pp.172-173
• /
• 2003

SOI (Silicon on insulator) 웨이퍼를 이용하여 제작된 전자소자는 고온에서 동작이 안정될 뿐만 아니라 초고속 동작이 가능하고, 사용 소비전력이 낮고, 단위 소자의 집적 효율이 우수해 활발한 연구가 이루어지고 있다. 최근에 초고속 광소자와 단위 광소자들의 집적을 위해 Si 이외의 GaAs, InP, SIC 등의 반도체 박막을 절연층 위에 만드는 연구가 많이 진행되고 있다 따라서 초기에 절연체 위에 실리콘 박막을 형성하는 Silicon on insulator (SOI) 기술은 다양한 종류의 반도체 박막을 절연체 위에 형성하는 Semiconductor on insulator로 SOI의 의미가 확장되고 있다. (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
• /
• 2003.02a
• /
• pp.276-277
• /
• 2003

전체 반도체 소자 제조 공정의 40 ％를 차지하고 있는 리소그래피 기술은 기억 소자뿐만 아니라 마이크로 프로세서, ASIC 등의 실리콘 소자와 군사 및 통신에 많이 사용되고 있는 화합물 반도체를 만드는 데도 쓰이고 있고, 요즈음은 DRAM 의 리소그래피 기술들을 LCD 등의 평판 표시 장치, 디스크 헤드, 프린터 헤드 및 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System), 나노 바이오 칩 등의 제작에 응용하여 쓰고 있다. 리소그래피 기술은 생산 원가 면에서 제일 큰 비중을 차지하고 있을 뿐만 아니라 집적소자의 초고집적화 및 초미세화를 선도하는 기술이다. (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
• /
• 2003.07a
• /
• pp.208-209
• /
• 2003

고밀도 광집적회로의 광도파로는 단일모드 광섬유와 굴절률의 차이 및 코어 크기에 의해 모드 부정합 문제가 존재한다. 본 논문은 이러한 모드 부정합 문제를 해결할 수 있는 모드 크기 변환기를 설계 하고 3-D Beam Propagation Method (BPM)을 이용하여 분석하였다. 모드 크기 변환기술에는 마이크로 렌즈, 테이퍼 광섬유, 렌즈화 광섬유가 사용되고 있으나 이는 패키징 가격이 높으며 광섬유와의 정렬 문제가 존재하므로, 집적된 실리콘 기판위에 제작하는 모드 크기 변환기에 대한 연구가 다각도에서 시도되고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.311-312
• /
• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.12.2-12.2
• /
• 2010

반도체 소자, 바이오 센서, 태양전지 등에서 집적도 및 소자 성능 향상을 위해서 최근 실리콘 소재를 위주로 한 수직 정렬형 와이어 어레이와 같은 3차원 구조의 소재에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 깊은 반응성 이온 식각법(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각법으로 종횡비가 높은 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있지만 시간과 공정비용이 많이 소요된다는 단점이 있고 양산성이 없다. 이를 극복하기 위해서 VLS (Vapor-Liquid-Solid)방법이 연구되고 있지만 촉매로 사용되는 금속의 오염으로 인한 소자 성능의 저하를 피할 수가 없다. 본 연구진에서 연구하는 있는 전기화학적 식각법을 사용하면 이러한 문제를 극복하고 매우 정렬이 잘 된 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 최적 조건을 정립하면 균일하고 재현성 있는 다양한 종횡비의 기판 수직형 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 식각법은 금속 촉매를 사용하여 식각을 하지만 VLS 방법과 달리 Top-down 방법을 사용하기 때문에 최종 공정에서 용액에 담구어 귀금속을 식각하여 제거 하면 귀금속 촉매가 실리콘을 오염시키는 일은 배제할 수 있다. 귀금속 촉매 식각법의 경우 사용되는 촉매의 다양화, 포토리소그래피 방법, 그리고 식각 용액의 조성 변화에 따라 다양한 형상의 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 이에 대한 결과를 소개하고자 한다. 3차원 실리콘 와이어 어레이를 사용하여 동심원형 p-n접합 와이어 어레이를 제작하면 소수캐리어의 확산거리가 짧아도 짧은 동심원 방향으로 캐리어를 포집할 수 있고 태양광의 입사는 와이어 어레이의 수직 방향이므로 태양광의 흡수도 효율적으로 할 수 있기 때문에 실리콘의 효율 향상을 달성할 수 있다. 이에 대한 본 연구진의 연구결과 및 최근 연구 동향을 발표하고자 한다.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.11 no.5
• /
• pp.385-392
• /
• 2001

There have been many investigations and researches on PLC type of optical amplifiers because they are convenient for mass production and also can integrate multi-functional devices into a single chip. In this research. the fabrication of optical waveguide made of Si/$Sio_2$ by FHD(Flame Hydrolysis Deposition) for passive integrated optical devices and $1.5\mu\textrm{m}$ optical amplifier by Solution Doping method, which is one of the method doping $Er^{3+}$ into the thin film, are mainly discussed.

• Transactions of the Society of Information Storage Systems
• /
• v.1 no.2
• /
• pp.182-187
• /
• 2005

A large area micro mirror is an optical element that functions as changing an optical path by reflection in integrated optical system. We fabricated the large area silicon mirror by anisotropic etching using MEMS for implementation of integrated optical pickup. In this work, we report the optimum conditions to better fabricate and design, greatly improve mirror surface quality. To obtain mirror surface of $45^{\circ},\;9.74^{\circ}$ off-axis silicon wafer from (100) plane was used in etching condition of $80^{\circ}C$ with 40wt.% KOH solution. After wet etching, polishing process by MR fluid was applied to mirror surface for reduction of roughness. In the next step, after polymer coating on the polished Si wafer, the Si mirror was fabricated by UV curing using a trapezoid bar-type way structure. Finally, we obtained peak to valley roughness about 50 nm in large area of $mm^2$ and it is applicable to optical pickup using blu-ray wavelength as well as infrared wavelength.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.20 no.4
• /
• pp.211-216
• /
• 2009

Much research into two-dimensional (2-D) photonic crystal (PC) structures has been conducted for realization of ultrasmall optical integrated circuits. A 2-D silicon (Si) PC slab structure with air cladding (n=1) is one of the representative structures in 2-D PCs. While air-clad Si PC slab structures have good optical characteristics, their suspension in air can lead to mechanical weakness, making integration with some optical devices difficult. In this paper, we propose improving the mechanical robustness of PC structure by developing a 2-D Si PC structure with symmetric silica cladding (n=1.44) and comparing its optical properties to that of the air-clad structure. First, we investigate the optical properties of a 2-D Si PC slab structure with air cladding by using a 3-D finite difference time domain method. We determined that a photonic bandgap of 330 nm and a non-leaky propagating bandwidth of 100 nm in the optical communication range are possible. Next, we investigate the optical properties of 2-D Si PC slab structures with silica cladding. Even though the refractive index of the silica cladding is higher than that of air, we developed a silica-clad structure with good optical properties: a photonic band gap of approximately 230 nm and a non-leaky propagating bandwidth of 90 nm, comparable to that of the air-clad PC structures.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
• /
• 2002.07a
• /
• pp.8-9
• /
• 2002

고분자 광도파로소자 기술은 광통신에 사용되는 광도파로소자들을 고분자를 이용하여 구현하는 기술로써, 실리카에 비하여 제조장비가 간소하기 때문에 제조단가를 줄일 수 있으며, 열광학효과가 10배정도 크기 때문에 동작전력을 1/10 이하로 줄일 수 있고, 소자제작공정이 40$0^{\circ}C$ 이하에서 이루어지기 때문에 다른 소자와의 집적이 유리한 점 등 다양한 장점이 있다. 또한 실리카와 달리 고분자는 실리콘뿐만 아니라 다양한 고분자 기판을 사용할 수 있기 때문에 고분자 기판의 열팽창계수와 도파로물질의 열광학계수를 잘 조합하면 온도의 변화에 따른 파장변화와 편광의존성을 근본적으로 해결할 수 있다. (중략)

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.42 no.3 s.333
• /
• pp.25-34
• /
• 2005

In this paper, we analyzed and measured the electrical crosstalk characteristics of a triplex transceiver module for ethernet Passive optical networks(EPONS). And we improved the electrical crosstalk levels using Dummy ground lines with signal lines. The triplex transceiver module consists of a laser diode as a transmitter, a digital photodetector as a digital data receiver, and a analog photodetector as a community antenna television signal receiver. And there are integrated on silicon substrate. The digital receiver and analog receiver sensitivity have to meet -24 dBm at $BER=10^{-l2}$ and -7.7 dBm at 44 dB SNR. And the electrical crosstalk levels have to maintain less than -86 dB from DC to 3 GHz. From analysis and measurement results, the proposed silicon substrate structure that contains the Dummy ground line with $100\;{\mu}m$ space from signal lines and separates 4 mm among devices respectively, is satisfied the electrical crosstalk level compared to simple structure. This proposed structure can be easily implemented with design convenience and greatly reduced the silicon substrate size about $50\%$.