일반기술

Micro RF Power Sensor Chip 제조기술

○ 본 기술은 기존의 MEMS 공정과 Thermal sensor의 설계/제작 기술을 바탕으로 제조공정비가 적은 형태로 센서구조를 설계하고 제작하는 기술임- low stress SiNx 기술개발, Membrane 위의 소자 집적 공정 개발- MEMS 기술을 이용한 저손실 전송선 설계 제작- 고선형성 온도센서 개발, 임피던스 매칭 기술 개발(446A0556)○ 기술사양- 입력전력범위 : -30dBm ～ 20dBm (센서부)- 감 도 : 20V/W 이상 (센서부)- 선형성 : 0.3% 이하- 동작온도범위 : -30℃ ～ 100℃○ Micro thermal RF 전력센서는 Silicon Bulk 마이크로머시닝된 SiNx 멤브레인 위에 Micro heater와 thermopile로 구송되어 있어, 박막재료로 poly-Si과 Aluminium을 채택하여 CMOS compatible한 공정으로 제작이 가능하도록 하였고, poly-Si/Al 쌍의 thermocouple은 높은 seeback 계수를 갖기 때문에 sensitivity를 높이는데 유리하다. 또한 poly-Si은 수백 ℃ 이하의 히터 재료로 사용 가능하며 비저항이 높아 50Ω 임피던스 매칭이 용이하기 때문에 RF 전력센서의 발열저항으로 적합함○ 센서 칩 설계에 있어 기존 제품의 특허를 피하고 특성개선을 위해 air-bridge ground 구조를 갖는 BGCPW 전송선을 고안하고 대칭적 센서구조를 개발○ poly-Si의 Seeback 계수는 120㎶/℃, 210㎛ x 334㎛ 크기의 Poly-Si 발열저항의 허용 전력은 약 200㎽(23dBm)이고 burn-out 전력 270㎽dml 임. 또한 도금 공정의 비용을 줄이기 위해 낮은 주파수 대역에서 사용가능한 센서를 개발하기 위해 CPW 전송선의 접지 연결에 Wire Bonding을 적용함으로써 저가의 센서를 구현○ 제작된 센서는 poly-Si 저항의 크기가 210㎛ x 334㎛ 센서의 경우 최대허용전력은 약 200㎽이고 입력범위가 1㎼에서 100㎽에서 매우 우수한 선형 특성을 보임○ 감도는 3.2㎷/㎽이었다. 주파수 특성은 2㎓까지 20dB의 낮은 반사손실을 보여, 최종적으로 제작된 전력센서는 금도금에 의한 브리지가 잘 형성 되었으며 RF 특성과 열(thermal)특성이 최적화되어 진공 중에서 20.2㎷/㎽의 감도와 비선형성 0.1%이하, 입력범위 -30dBm에서 20dBm의 우수함