플라스틱 실장된 GaAs(ε/sub r/=13) MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) 마이크로스트립의 플라스틱 유전체에 의한 영향을 SDM (Spectral Domain Method)을 이용하여 해석하였다. 현재 초고주파 실장용 및 PCB 기판 재료로 널리 사용되는 FR-4 composites(ε/sub r/=4.2)를 이용하여 플라스틱 실장할 경우, GaAs MMIC 마이크로스트립의 특성 임피던스는 실장 전에 비하여 약 6 % 감소하고, 유효 유전상수는 약 13 % 증가한다. 이러한 플라스틱 유전체에 의한 기생 특성은 실장된 고주파 집적회로의 성능 저하를 초래할 수 있으므로 본 논문에서는 이러한 플라스틱 유전체 영향을 고려하여 실장후에도 50 Ω 정합 특성을 유지할 수 있는 스트립 폭을 계산하였다. 본 연구의 결과는 저가격 플라스틱의 실장 구조를 최적화시킴으로써 그 응용 범위를 확대하는데 유용하게 사용될 수 있다.

본 논문에서는 다양한 물질에 접촉해 있는 여러 형태의 동축선 끝단에서의 전파반사를 FDTD 방법으로 해석하였다. 3차원의 해석 구조를 2차원 원통 좌표계로 변환하여 매우 효율적으로 계산할 수 있었다. FDTD 계산결과를 통하여, 주파수가 높아지거나 또는 동축선로의 직경이 증가할 때 동축선 끝단에서의 반사크기가 줄어든다는 것을 알았다. 이 방법을 적용하여 다층 구조에서의 전파반사도 해석하였으며, 측정결과와 이론식을 이용하여 본 해석 방법을 검증하였다.

휘드훠워드 선형 전력 증폭기에 사용하는 적응형 주 신호 제거회로의 주 신호 제거 특성을 해석하였으며 선형 증폭기의 특성을 개선하기 위한 주 신호 제거 오차 제어방법을 제안한다. 이 해석을 통해 정상상태에서 주 신호 제거 율을 정확하게 예측함으로써 부 증폭기의 규격조건 및 주 증폭기의 백 오프 조건 등을 계산할 수 있으며 효율 및 경제성을 고려한 휘드훠워드 선형 증폭기의 최적설계가 가능하다.

플라스틱 패키지 재료가 본딩와이어의 혼신에 미치는 영향을 모멘트법 (Method of Moments)을 이용하여 주파수 영역에서 해석하고, fast Fourier transform을 적용하여 시간 영역에서의 전송 및 혼신 펄스 응답을 구하였다. 해석결과, 본딩와이어가 플라스틱 패키지 내부에 있을 때, 전송 특성은 유전효과로 인하여 개선되나 혼신은 증대된 방사효과로 인하여 크게 증가하며, 이러한 혼신 증가는 시간영역에서의 혼신 펄스 왜곡 현상을 현저하게 함을 관찰하였다. 한편, 정적 해석 방법을 이용한 플라스틱 패키지에 묻힌 본딩와이어의 해석 결과로부터, 모멘트법 결과와는 달리 방사효과에 의하여 증대되는 혼신현상을 계산하지 못하므로 본딩와이어 초고속 펄스 혼신 예측에는 적합하지 않음을 확인하였다. 또한, 본딩와이어 구조를 변화시키면서 혼신 펄스 응답을 살펴 본 결과, 방사효과에 의한 혼신의 우세함으로 인하여 본딩와이어간의 단순한 사이 간격 증가는 혼신감소에 효과적이지 않음을 관찰하였다. 본 해석 결과는 고속 디지털 IC 및 초고주파 소자의 플라스틱 패키지 설계시 유용하게 사용될 수 있으리라 기대된다.

본 논문에서는 CZ 방법으로 성장된 실리콘에서 임의의 열처리 과정 또는 VLSI 공정중에 발생하는 산소석출물(oxygen precipitates)의 성장 및 감소에 대한 모델을 유도하고 수치해석법으로 시뮬레이션을 수행하여 모델에 대한 타당성을 검증하였다. 확산제한 성장법칙(diffusion-limited growth law)과 DBET(detailed balance equilibrium theory)를 이용하여 산소 석출물의 성장률과 감소율을 유도하고 이를 CREs(chemical rate equations)와 PFE (Fokker-Planck equation)이 결합된 식에 적용하여 수치해석법으로 풀었다. 또한 어닐링 분위기에 따라 표면에서 일어나는 현상을 달리 고려해야 하는데, 특히 O₂가스 분위기에서는 산화막이 성장되는 조건을 고려해야 하므로 산화막 성장 모델과 산소 용해도 증가등의 영향을 고려하였다. 이 방법으로 기존의 결과보다 더 정확하게 깊이에 따른 산소 농도의 분포와 산소 석출물의 밀도분포 함수를 계산할 수 있었다.

넓은 통과대역과 좁은 천이대역폭을 갖는 디지털 필터는 이동통신 장비의 CODEC이나 의료장비등에 사용된다. 이러한 주파수 특성을 갖는 디지털 필터는 다른 주파수 특성의 디지털 필터에 비해 계수 및 내부신호의 양자화 영향을 크게 받기 때문에 긴 워드 길이가 요구되며 이로 인해 칩의 면적 및 소모 전력이 증가한다. 본 논문에서는 이러한 주파수 특성을 갖는 디지털 필터의 저전력 구현을 위하여 CPL (Complementary Pass-Transistor Logic), 격자 웨이브 디지털 필터와 수정된 DIFIR (Decomposed & Interpolated FIR) 알고리듬을 이용한 설계 방법을 제시한다. CPL에서의 단락전류 성분을 줄이기 위하여 PMOS 몸체효과, PMOS latch 및 weak PMOS를 이용하는 3가지 방법에 대해 시뮬레이션을 통하여 비교한 결과 전파지연, 에너지 소모 및 잡음여유 면에서 PMOS latch를 사용하는 방법이 가장 유리하였다. 통찰력을 가지고 CPL 회로를 최적화하기 위해 CPL 기본구조에 대해 시뮬레이션 결과로부터 전파지연과 에너지 소모에 대한 경험식을 유도하여 트랜지스터의 크기를 정하는데 적용하였다. 또한 필터계수를 CSD (Canonic Signed Digit)로 변환하고 계수 양자화 프로그램을 이용하여 필터계수의 non-zero 비트수를 최소화시켜 곱셈기를 효율적으로 구현하였다. 알고리듬 측면에서 하드웨어 비용을 최소화하기 위해 수정된 DIFIR 알고리듬을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 방법의 전력 소모가 기존 방법보다 38% 정도 감소되었다.

(Na½Ln½) TiO₃(Ln = La, Pr, Nd, Sm)은 양의 온도계수(190 ∼ 480ppm/℃), 고유전율(99∼127)의 특성을 갖고 있다. 반면에 MgTiO₃는 음의 온도계수(-45ppm/℃), 저유전손실(110,000㎓)을 갖고 있다. 그래서 xMgTiO₃(1-x) (Na½Ln½) TiO₃의 유전특성에 관심을 갖게 되었고, 초고주파 대역에서의 유전특성을 측정하고 미세구조를 관찰하여, 몰비변화와 소결온도변화에 따른 경향성을 파악하였으며, 그 원인을 연구하였다. 그 결과 MgTiO₃와 (Na½Ln½) TiO₃는 구조적으로 새로운 고용체나 이차상을 형성하지 않는 혼합상을 이루고 있었다. 그리고 이들의 유전특성은 (Na½Ln½) TiO₃와 MgTiO₃의 중간 값을 나타냈고, logarithmic mixing rule로써 유전특성을 예측할 수 있다. 이중에서 온도에 안정한 조성은 Ln = La, Pr, Nd으로 치환되었을 경우 각각 x = 0.9, 0.87, 0.84이었다. 이때의 유전율은 22 ∼25, Qf값은 55000 ∼ 28000㎓를 나타내었다. 이로써 온도에 안정한 유전특성을 갖는 새로운 유전체 재료를 개발하였으며, 특히 Ln = La으로 치환되었을 경우 다른 조성에 비하여 유전특성이 좋을 뿐아니라, 소결온도 범위가 넓어 공정상의 잇점을 가지고 있다.

Hot carrier 현상으로 인한 0.8㎛ RF NMOSFET의 성능저하 현상을 일반적인 소자 열화 메커니즘을 이용하여 분석하였다. 게이트 finger가 하나인 기존의 소자 열화 모델을 게이트가 multi finger인 RF NMOSFET에 적용할 수 있었다. Hot carrier 스트레스 후의 차단 주파수와 최대 주파수 감소 현상은 transconductance 감소와 출력 드레인 전도도의 증가로 해석할 수 있었다. Hot carrier로 인한 DC 특성 열화와 RF 특성 열화의 상관관계를 구하였으며 이를 이용하여 DC 특성 열화를 측정하므로 RF 특성 열화를 예측할 수 있게 되었다.

본 논문에서는 MCM 배선의 특성 임피던스를 제어하는 마이크로스트립의 기하학적 변수에 대해 조사하였고, 50MHz 주파수와 비교하여 500 MHz 주파수에서 전송감쇠, 전송지연, 누화 등을 계산하여 배선의 실제적인 요구조건으로 MCM-L과 MCM-D 배선의 임계길이를 평가하였다. 특성 임피던스 50 을 갖는 MCM-L 과 MCM-D 배선의 실례를 통해, 마이크로스트립의 특성 임피던스를 제어하는데 가장 중요한 변수는 유전체의 두께와 배선의 폭임을 알 수 있었다. 특히, 배선밀도가 높은 MCM-D의 유전체 두께는 적어도 2 m 이내에서 제어되어야 한다. 500 MHz 주파수에서 MCM 배선의 전송감쇠는 문제가 되지 않으나 전송지연은 심각하여 배선과 부하와의 임피던스 정합이 필수적임을 알 수 있었다. MCM-D 배선은 인접배선이 오동작할 만큼 누하가 발생하지 않는데 비하여 MCM-L 배선은 심한 누하로 MCM 기판으로 사용이 불가능할 것으로 판단되었다. 마지막으로, 500 MHz의 고속 MCM 기판 설계에서는 전송선 거동에 대한 연구가 필요한 것을 알 수 있었다.

반도체 칩 내의 최소 선폭이 작아짐에 따라 광리소그래피에서 필연적으로 발생하는 상(image)의 왜곡 현상이 점점 심각해지고 있다. 이에 따라 광리소그래피의 해상 한계에서 발생하는 패턴의 왜곡 현상에 대한 보정(Optical Proximity Correction)은 이제 불가피한 기술이 되고 있다. 본 논문에서는 몬테-칼로 기법을 사용하여 왜곡 현상을 고려한 최적의 마스크의 패턴을 찾는 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램을 기본적인 실제 메모리 셀 패턴에 적용시켜 수행해 본 결과 원래의 마스크 패턴보다 목표 상에 근접한 마스크 패턴을 효과적으로 구현할 수 있었을 뿐 아니라 공정 여유도의 향상도 기대할 수 있게 되었다.

MOS 캐패시터의 게이트 전극을 비정질 상태의 실리콘으로 형성하여 GOI(Gate Oxide Integrity)특성에 미치는 불순물 활성화 열처리의 효과를 조사하였다. LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방법으로 증착한 비정질 실리콘 게이트 전극은 활성화 열처리에 의하여 다결정 실리콘 상태로 구조가 변화하며, 불순물 원자의 활성화가 충분히 이루어졌다. 또한, 비정질 상태의 게이트 전극은 커다란 압축 응력(compressive stress)을 가지지만, 활성화 열처리 온도가 700℃에서 900℃로 증가함에 따라서 응력이 완화되었고 게이트 전극의 저항도 감소하는 특성을 보였다. 또한 얇은 게이트 산화막의 신뢰성 및 산화막의 계면특성은 활성화 열처리 온도에 크게 의존하고 있었다. 900℃에서 활성화 열처리를 한 경우가 700℃에서 열처리한 경우보다 산화막내에서의 전하 포획 특성이 개선되었으며, 산화막의 신뢰성이 향상되었다. 특히, TDDB 방법으로 예측한 게이트 산화막의 수명은 700℃의 열처리에서는 3×10/sup 10/초였지만, 900℃에서의 열처리에서는 2×10/sup 12/초로 현저하게 개선되었다. 그리고, 산화막 계면에서의 계면 전하 밀도는 게이트의 응력 완화에 따라서 개선되었다.

10 Gbps용 전계 흡수형 InGaAsP/InGaAsP 응력 완화 MQW (Multiple Quantum Well) 광변조기의 변조 성능은 패키징후 발생되는 기생 특성에 의해서 큰 영향을 받음을 확인하였다. 이 초고주파 기생 특성은 변조기의 변조 대역폭을 제한하고 처핑 변수를 증가시키는 요인이 된다. 따라서, 이러한 기생 성분중 고속·광대역 변조시 변조 성능을 크게 저하시키는 본딩와이어에 의한 유도성 기생성분을 최소화시키기 위해 유전체 몰딩된 이중 본딩와이어 구조를 제안하였다. 50 Ω 저항으로 병렬 종단된 MQW 광변조기에 제안된 본 구조를 이용할 경우, 패키징전에 비하여 변조 대역폭이 약 125 %가 확대됨을 확인하였다. 또한 이 구조를 이용할 경우 기존에 무시되었던 패키징 기생 특성에 의한 처핑 변수의 영향을 최소화시킬 수 있는 효과적인 방법이 됨을 확인하였다. 본 연구 결과는 10 Gbps 대역 이상의 초고속 외부 광변조기의 변조 성능 극대화를 위한 최적 패키지 구현 자료로서 유용하게 사용될 수 있다.

단일모드 광섬유와 박막도파로 소자들 사이의 효율적인 광전송은 집적광학 시스템의 실현을 위해서 가장 기본적으로 풀어야 하는 필수적인 과제중의 하나인데, 이 때 광섬유와 도파로를 직접 접속시키는 방법은 접속면에서의 필드분포의 불일치로 인해 많은 양의 광전력이 반사되고 발산이 예상된다. 따라서 본 연구에서는 박막도파로와 광섬유의 접속시 경계면에서의 필드분포의 불일치를 피하기위해 uniform 형과 taper 형의 결합 구조를 박막도파로위에 성장시켜 접속시키는 구조를 제안하고 해석하였다. 시뮬레이션 결과 이들 구조가 광섬유로부터 결합도파로 안으로 광파가 전송되면 이후에 박막도파로로 효율적으로 광결합이 일어남을 보였고, 특히 taper 형태의 결합구조가 uniform 형태의 결합구조보다 결합효율 및 소자 제조측면에서 휠씬 더 바람직한 구조임이 증명되었다.

피승수와 승수의 부호에 상관없이 빠른 이진곱셈을 수행할 수 있는 효과적인 방법으로서 Booth 알고리즘의 승수 비트-쌍 재코딩 알고리즘을 사용한다. 본 연구에서는 승수 비트-쌍 재코딩 알고리즘을 광특성에 적합하도록 변형 발전시킨 광곱셈 알고리즘과 기호치환 가산기로 구성된 고속의 광곱셈기의 구현을 제안한다. 특히, 기호치환 가산규칙을 듀얼-레일 논리로 부호화해서 이 논리의 보수가 언제나 존재하기 때문에 기호치환 가산기에서 이 논리의 보수가 시프트연산에 의해 쉽게 구할 수 있게 했다. 또한 시프트된 두 영상을 직렬 연결하여 중첩시키므로서 중첩영상을 얻고, 이 중첩영상을 마스크로 보내 기준영상을 인식하는 기호치환 시스템을 구성한다. 따라서 광곱셈기의 수동광소자의 수와 시스템의 크기를 줄여서 일반적인 광시스템과 비교하여 작은 시스템으로 구현한다.