표적의 방위각과 거리, 고도 정보를 실시간으로 검출하는 3차원 위상 배열 레이다용 수신기를 제작하였다. 이는 수신기 보호 기능과 감도를 제어하는 초고주파수부와 중간주파수부, 모노펄스 검출기, IQ 위상 검출기, 자동이득 제어부, 수신장치 제어기 등으로 구성되었으며, 동일 표적에 의해 반사된 두 반향 신호의 진폭을 비교하여 고도각 정보의 정확성을 높이기 위해 같은 기능의 2채널 수신기를 구현하였다. 수신기의 TSS 감도는 -98dBm, 수신기의 대역폭은 500MHz, 수신기 전체 이득은 최대 100dB까지 제어가능하며(AGC off시 수동으로), 두 채널간 이득 불균형은 최대 5dB이며, 위상 불균형은 최대 30°이다. 위상 검출기의 이미지 억제율은 평균 30dB이다. 수신기는 패키지 형태의 부품을 고유전율 기판에 실장하여 구현하였다.

T-모양의 마이크로스트립 급전 구조를 갖는 슬롯 안테나는 정합을 쉽게 이룰 수 있고 대역 폭이 기존의 급전 구조의 슬롯 안테나에 비하여 넓었다. 본 논문에서는 대역 폭을 더 넓일 수 있는 급전 구조에 대하여 서술하였다. 즉 T-모양 급전 구조에 병열 개방 스터브를 부착한 새로운 방법을 제시하였다. FDTD 법으로 모델링하여 전계분포를 시간 영역에서 계산하였고, 이를 Fourier 변환시켜 슬롯 안테나의 전압 정재파비, 입력 임피던스, 복사 패턴을 주파수 영역에서 계산하였다. 스터브의 위치(L₁)와 길이(L₂)에 따라 대역 폭이 변화하였으며, L₁=30 mm, L₂=33mm일 때 중심 주파수 2.3 GHz에서 최대 대역폭을 얻었다. 이러한 결과로부터 최적의 안테나를 설계 제작하였고, % 대역 폭은 53.9 %의 광대역 특성을 얻었으며, 이들 결과들은 계산값과 비교적 잘 일치하였다.

대면적 평탄화 및 미세패턴형성기술로 각광받고 있는 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 이용하여 SiO₂ trench 패턴의 피치크기와 밀도에 따른 Cu의 평탄화 과정과 평탄화 이후의 표면 profile을 AFM(atomic forced microscopy)으로 측정하고 분석하였다. 실험결과, 평탄화 초기 연마율은 패턴밀도가 높고 피치크기가 작을수록 연마율이 증가하였으며, 초기 평탄화 이후 연마율이 급속히 감소함을 알 수 있었다. 말기 평탄화 이후, 전체 패턴의 평균 rms roughness는 120Å이었다. 그러나, 패턴피치 크기가 2㎛ 이하이고, 50% 패턴밀도를 갖는 패턴의 경우에는 Cu의 일부분이 120∼330Å 정도의 깊이로 떨어져 나가는 현상과 SiO₂와 Cu의 경계면에 oxide erosion 현상이 나타났으며, 패턴 피치 크기가 10㎛ 및 15㎛에서는 Cu와 SiO₂경계면 부분에 Cu가 260∼340Å 정도로 trench 되어 있는 것을 볼 수 있었다. 또한, SiO₂와 Cu의 패턴내부 및 접합면에서 생기는 수백 Å이하의 peeling 및 deeping 현상의 원인과 해결방안에 대해 논의하였다.

본 논문은 주사전자현미경(SEM)의 전자총을 이용하여 MCM 또는 PCB 회로기판의 신호연결선에서 전압차를 유도시켜 개방/단락 등의 결함을 측정 검사하는 방법을 제시한다. 본 실험에서는 주사전자현미경의 구조를 변형시키지 알고 회로기판의 개방/단락 검사를 실시할 수 있는 이중전위전자빔(Dual Potential) 검사방법을 사용한다. 이중전위전자빔(Dual Potential) 측정검사 방법은 이차전자수율 값 δ의 차이를 유기시키는 δ < 1 인 충전 전자빔과 δ > 1 인 읽기 전자빔을 사용하여 한 개의 전자총이 각각 다른 가속전압에 의해 생성된 두 개의 전자빔으로 측정하는 방법으로 특정 회로네트에 대한 개방/단락 등의 측정 검사가 가능하다. 또한 읽기 전자빔을 이용할 경우 검사한 회로 네트를 방전시킬 수 있어 기판 도체에 유기된 전압차를 없앨 수 있는 방전시험도 실시할 수 있어, 많은 수의 회로네트를 지닌 회로 기판에 대해 측정 검사할 때 충전되어 있는 회로네트에 대한 측정오류를 줄일 수 있다. 측정검사를 실시한 결과 glass-epoxy 회로기판 위에 실장된 구리(Cu) 신호연결선은 7KeV의 충전 전자빔으로 충전시키고 10초 이내에 주사전자현미경을 읽기 모드로 바꾸어 2KeV의 읽기 전자빔으로 구리표면에서의 명암 밝기 차이를 읽어 개방/단락 상태를 검사할 수 있었다. 또한 IC 칩의 Au 패드와 BGA의 Au 도금된 Cu 회로패드를 검사한 결과도 7KeV 충전 전자빔과 2KeV 읽기 전자빔으로 IC칩 내부회로에서의 개방 단락 상태를 쉽게 검사할 수 있었다. 이 검사방법은 주사전자현미경에 있는 한 개의 전자총으로 비파괴적으로 회로 기판의 신호 연결선의 개방/단락 상태를 측정 검사할 수 있음을 보여 주었다.

Modulator가 집적된 DFB 레이저 (MI-DFB Laser) 모듈의 chirp 특성을 해석하기 위하여 transient chirp 측정 방법으로 modulation 전압을 작게 하여 modulator bias 전압변화에 따른 chirp 변화를 측정하였다. Transient chirp측정을 위하여 monocrometer와 digitizing oscilloscope를 이용하여 측정시스템을 구성하였다. 측정 결과 MI-DFB 레이저 모듈의 modulator bias 전압에 따른 chirp의 변화를 직접적인 파장변화로 확인할 수 있었으며 이 방법은 패키지 특성을 포함하는 보다 정확한 chirp의 변화를 나타낸다. Modulator bias 전압에 따라 측정된 결과로부터 계산된 chirp parameter 와 peak-to-peak chirp 값도 비교하였는데 그 경향이 일치하였다. 이 측정 결과는 모듈의 chin 특성을 정확히 해석하여 시스템 적용 조건을 설정하는데 매우 유용하리라 생각한다.

현재의 전자빔 묘화의 한계를 극복할 수 있는 마이크로 전자빔 시스템의 전자 광학 렌즈를 제작하였고 전자빔 묘화실험을 통하여 이를 검증하였다. 마이크로머시닝기술을 이용하여 실리콘 전극을 제작하고 이를 양극 접합을 통해 조립하여 다층 전극의 전자 광학 렌즈를 제작하였다. 완성된 전자 광학 소자를 초고진공 챔버에 장착하여, STM(Scanning Tunneling Microscope) 팁에서 방출된 전자빔의 focusing 특성을 관찰하였으며 전자를 집속하여 리소그라피를 수행하였다. E-beam 감광막은 PMMA(Poly-methylmethacrylate)를 사용하였고 0.13㎛의 패턴을 형성시킬 수 있었다.

실리콘 벌크 마이크로머시닝과 표면 마이크로머시닝기술을 혼합하여 새로운 구조의 정전렌즈를 제작하였다. 표면 마이크로머시닝을 위한 구조층과 희생층으로는 폴리실리콘을 사용하였으며 구조층을 열산화막으로 보호하여 실리콘 습식 식각시 손상되지 않도록 하였다. 이전의 마이크로컬럼에 사용되던 정전렌즈에 비하여 이 구조가 갖는 장점은 1) 양극 접합의 수를 줄일 수 있어 구멍간 정렬, 렌즈의 생산성, 신뢰도, 손상 면에서 우수하고, 2) 마이크로컬럼의 집적화를 통한 arrayed lithography에도 유리하다는 것이다.

Deep submicron급 CMOS디바이스에서 래치업 면역특성을 향상시키기 위한 새로운 Triple well구조를 제안하였다. Triple well에서 이온주입 에너지와 도즈량 변화에 따른 최적인 래치업 면역을 위한 공정조건을 확립하고 이것을 기존의 Twin well구조와 비교분석하였다. 공정은 공정시뮬레이터인 ATHENA로 소자를 제작하여 도핑프로파일과 구조를 해석하고 래치업 특성은 소자시뮬레이터인 ATLAS를 사용하였다. Triple well과 Twin well의 구조에서 공정상의 차이가 도핑프로파일에 미치는 영향과 프로파일 형태가 래치업 특성에 미치는 영향을 규명하였다. Triple well구조에서 p-well이온주입에너지 2.5MeV, 도즈량 1×10/sup 14/[cm/sup -2/]일 때 트리거 전류가 2.5[mA/${\mu}{m}$]로 매우 큰 래치업 면역특성을 얻었다.

액정 공간 광 변조기와 회절효율이 높은 위상 홀로그램 어레이를 이용하는 새로운 방식의 문자 디스플레이 장치를 제안하고, 이를 이용해 다양한 문자 디스플레이를 하는 광학 시스템을 구현하였다. 즉, LC-SLM의 장점인 능동적인 특성과 광 리소그라피 방식으로 제작된 위상 홀로그램 어레이의 높은 효율 및 정확도의 특성을 결합시켜 빠르고 정확한 문자 디스플레이 장치를 구현하였다. 본 논문에서 제안한 문자 디스플레이 장치는 빛을 이용하여 영상을 디스플레이한다는 중요한 의미를 가지며 광 정보처리 및 광통신 분야에서 응용할 수 있다.

본 논문에서는 LCB 공간광변조기의 화소를 전자적으로 제어함으로써 LCD에서 빛을 통과시키는 창을 만들고, 이러한 창을 전자적으로 상하 좌우로 이동시킴으로써 홀로그램을 고밀도로 각다중화할 수 있는 방법을 제시하였다. “10×10”의 화소를 창의 기본크기로 사용할 경우 1,536개의 어드레스를 만들 수 있고, “2×2”의 화소를 창의 기본크기로 사용하여 총 38,400개의 어드레스를 만들 수 있다. 본 논문에서 제안된 방법의 유효성을 입증하기 위해, 30개의 어드레스를 이용하여 영상을 기록하고 복원하였다.

본 논문에서는 정전용량형 센서 칩과 CMOS 인터페이스 칩으로 구성된 투 칩 집적화 습도 센서를 개발하였다. (100) 실리콘 기판위에 폴리이미드 박막을 이용해서 제작된 습도 센서 칩은 넓은 습도 및 온도 범위에 걸쳐 우수한 직선성(0.72%FS), 낮은 히스테리시스(<3%), 작은 온도계수(-0.0285∼-0.0542 pF/K)를 나타내었다. 40℃/90%RH에서 9주동안 방치한 후 측정된 정전용량은 약 2∼3% 변하였다. 신호처리 회로는 1.2-㎛, one poly double metal CMOS 공정으로 제작하였다. 측정된 센서 출력 전압은 상대습도에 비례해서 변하였으며, 이론치와 잘 일치하였다.

확장된 새로운 층 방법을 이용하여 사다리꼴과 삼각형 형태의 회절격자 구조를 가지는 5층의 DFB 구조 소자의 TM 모드의 결합계수를 계산하였다. TM 모드의 unperturbed 필드 분포를 쉽게 계산하기 위하여 회절격자 영역의 비유전상수의 역수를 종축과 횡축 양 방향으로 평균값을 취하여 새로이 설정하는 층의 비유전상수의 역수가 되도록 설정하였다. 확장된 새로운 층 방법이 TM 모드의 결합계수 계산에도 유용하게 사용될 수 있음을 회절격자 영역의 등분할 층수를 6층까지 늘려가며 self-consistent하게 검증하였다.

수직 방향성결합기 구조에서 결합파장 및 결합분포를 달리하는 결합기 4개를 포함하는 헙대역 파장역다중기를 제안하고 동작특성을 모의실험 하였다. 너비가 다른 네 개의 ridge 광도파로를 동일한 strip상에 집적하여 수직결합시킴으로써 각각의 ridge 광도파로가 개별 파장여과기로 동작한다. 각 채널에서 발생하는 부엽(side-lobe)을 억제하기 위해 두 광도파로 간의 결합계수를 광파 진행방항으로 변화시켰다. 모의실험 결과 1.55 ㎛ 중심파장 대역에서 채널간격은 7 nm 이고 각 채널은 1.7 nm의 3-dB 통과대역폭, 20dB의 부엽억제비 및 약 90%의 광전력 전달효율을 보이면서 각 채널이 균일한 광여과 응답특성을 나타냄을 알 수 있었다.