KR100394021B1 - 대역 통과 필터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
MEMS(Micro-Electro Mechanical System) 기술을 이용한 대역 통과 필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판 위에 제 1 도금 시드층을 형성하고, 소정영역의 제 1 도금 시드층 위에 제 1 전송선을 형성한 다음, 제 1 전송선을 포함하도록 희생층을 형성한다. 이어, 희생층을 포함한 전면에 제 2 도금 시드층을 형성하고, 소정영역의 제 2 도금 시드층 위에 제 2 감광막을 형성한 다음, 제 2 도금 시드층 위에 제 2 전송선을, 기판의 뒷면에 접지 금속을 형성하고, 남아 있는 제 2 감광막 및 그 하부에 있는 제 2 도금 시드층을 제거하고 남아 있는 희생층을 제거하여 제작된다.
Description
본 발명은 MEMS(Micro-Electro Mechanical System) 기술을 이용한 대역 통과 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
MEMS 기술은 센서, 액츄에이터 및 구조물 제작 등에 응용이 되고 있다.
특히, 초고주파 통신이나 무선 통신에 적용되고 있는 MEMS를 RF-MEMS라고 부르며, 응용분야는 RF 스위치, 안테나 및 대역 통과 필터 등에 적용이 되고 있다.
RF-MEMS를 응용한 소자는 기존의 제작 방법보다 상당히 우수한 특성을 가지고 있어서, 특히 관심이 집중되고 있다.
이 중에서 대역 통과 필터는 세라믹 필터, 공진기(resonator)를 응용한 필터 등 많은 방법으로 구현할 수 있는데, MEMS 공정을 이용한 대역 통과 필터는 다른 방법으로는 구현하기 힘들었던 광대역 필터 제작에 많이 응용이 되고 있다.
그리고, 이 공정 기술은 새로운 삼차원 구조의 마이크로파 및 밀리미터파용 평면 전송선(planar transmission line)과, 필터에 응용될 수 있으며, 금속 두께에 변화를 주어 전송선의 저항을 바꾸기가 쉽다.
도 1은 종래 기술에 따른 체비세브 타입(chebyshev type)의 대역 통과 필터를 보여주는 평면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 금속의 두께와 폭으로 전송선의 특성 임피던스 값을 조절하고, 전송선의 거리와 금속의 두께 및 길이로 정전용량 값을 조절함으로써, 필터의 중심 주파수와 밴드 폭을 결정한다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선상에 따른 제조 공정을 보여주는 공정단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 절연성 기판(1) 위에 전송선을 형성하기 위해 도금 시드층(seed layer)(2)을 스퍼터링(sputtering)이나 이베포레이션(evaporation) 등의 진공증착 방법으로 증착한다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이 도금 시드층(2) 위에 감광막(3)을 원하는 높이로 도포하고, 사진 식각 공정을 통해 감광막(3)을 원하는 패턴으로 패터닝하여 도금 시드층(2)의 일부를 노출시킨다.
그 다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이 노출된 도금 시드층(2) 위에 구리나 금 등의 금속을 전해 도금 방법이나 다른 금속 패턴 방법으로 증착하여 전송선(4)을 형성한다.
이어, 도 2d에 도시된 바와 같이 남아 있는 감광막(3)을 제거하고, 감광막(3) 아래에 있는 도금 시드층(2)을 습식이나 건식 식각 방법으로 제거하여 각 전송선(4)들을 전기적으로 절연시킨다.
그리고, 도 2e에 도시된 바와 같이 전송선(4)이 형성된 기판(1)의 반대면에 전기 도금, 스퍼터링, 이베포레이션 등의 증착방법으로 접지 금속(5)을 형성하여 대역 통과 필터를 제작한다.
도 3은 도 1의 등가회로도로서, 도 3의 CP와 CI은 도 2e에 형성된 커패시터로 구성된다.
이와 같이 구성되는 종래 기술에 있어서는 전송선과 전송선이 기판과 공기를 사이에 두고 절연되므로 기판을 통한 유전체 손실이 발생할 뿐만 아니라, 전송선이 도금에 의해 형성되므로 표면 거칠기가 커서 필터의 특성이 나빠진다.
또한, 전송선과 전송선이 기판과 공기를 사이에 두고 비스듬하게 엇갈려 형성되므로 필터의 면적이 크다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 기판을 통한 유전체 손실과 표면 산란에 의한 손실을 줄여 특성이 우수한 대역 통과 필터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 소자의 면적을 줄여 수율을 높이고 공정단가를 줄일 수 있는 대역 통과 필터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 체비세브 타입(chebyshev type)의 대역 통과 필터를 보여주는 평면도
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선상에 따른 제조 공정을 보여주는 공정단면도
도 3은 도 1의 등가회로도
도 4는 본 발명에 따른 대역 통과 필터를 보여주는 평면도
도 5a 내지 도 5f는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선상에 따른 제조 공정을 보여주는 공정단면도
도 6은 도 4의 등가회로도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판 12 : 제 1 도금 시드층
13 : 제 1 감광막 14 : 제 1 전송선
15 : 희생층 16 : 제 2 감광막
17 : 제 2 전송선 18 : 접지 금속
19 : 제 2 도금 시드층
본 발명에 따른 대역 통과 필터는 기판과, 기판 상부면에 일정 간격을 가지고 형성되는 다수개의 제 1 전송선들과, 각 제 1 전송선 사이의 기판 상부면에 형성되고 각 제 1 전송선의 일부를 덮도록 일정 공간을 가지고 형성되는 다수개의 제 2 전송선들과, 기판 하부면에 형성되는 접지 금속으로 구성된다.
그리고, 본 발명에 따른 대역 통과 필터 제조방법은 기판 위에 제 1 도금 시드층을 형성하는 단계와, 제 1 도금 시드층 위에 제 1 감광막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 1 도금 시드층을 노출시키는 단계와, 노출된 제 1 도금 시드층 위에 제 1 전송선을 형성하고 남아 있는 제 1 감광막 및 그 하부에 있는 제 1 도금시드층을 제거하는 단계와, 제 1 전송선을 포함한 전면에 희생층을 형성하고 패터닝하여 상기 기판을 노출시키는 단계와, 희생층을 포함한 전면에 제 2 도금 시드층을 형성하는 단계와, 제 2 도금 시드층 위에 제 2 감광막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도금 시드층을 노출시키는 단계와, 노출된 제 2 도금 시드층 위에 제 2 전송선을 형성하고 기판의 뒷면에 접지 금속을 형성하는 단계와, 남아 있는 제 2 감광막 및 그 하부에 있는 제 2 도금 시드층을 제거하고 남아 있는 희생층을 제거하는 단계로 이루어진다.
이와 같이, 제작되는 본 발명의 대역 통과 필터는 전송선과 전송선이 기판과 관계없이 공기만을 사이에 두고 절연되므로 기판에 대한 유전체 손실을 줄일 수 있고, 희생층 상부와 하부에 전송선이 형성되므로 표면 거칠기가 줄어 표면 산란(surface scattering)에 의한 손실을 줄일 수 있으므로 특성이 우수한 소자를 제작할 수 있다.
그리고, 전송선과 전송선의 정전용량성 결합을 기판에 대해 상/하로 구성하여 소자가 차지하는 면적을 줄이므로 공정단가를 낮출 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 대역 통과 필터를 보여주는 평면도이고, 도 5a 내지 도 5f는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선상에 따른 제조 공정을 보여주는 공정단면도이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 절연성 기판(11) 위에 제 1 전송선을 형성하기 위해 제 1 도금 시드층(seed layer)(12)을 스퍼터링(sputtering)이나 이베포레이션(evaporation) 등의 진공증착 방법으로 증착한다.
이어, 도 5b에 도시된 바와 같이 제 1 도금 시드층(12) 위에 제 1 감광막(13)을 원하는 높이로 도포하고, 사진 식각 공정을 통해 제 1 감광막(13)을 원하는 패턴으로 패터닝하여 제 1 도금 시드층(12)의 일부를 노출시킨다.
그리고, 노출된 도금 시드층(12) 위에 구리나 금 등의 금속을 전해 도금 방법이나 다른 금속 패턴 방법으로 증착하여 마이크로 스트립 제 1 전송선(14)을 형성한다.
그 다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이 남아 있는 제 1 감광막(13)을 제거하고, 제 1 감광막(13) 아래에 있는 제 1 도금 시드층(12)을 습식이나 건식 식각 방법으로 제거한다.
이어, 마이크로 스트립 제 1 전송선(14)을 포함한 전면에 희생층(15)을 증착하고 패터닝하여 기판(11)의 일부를 노출시킨다.
여기서, 희생층(15)은 후막을 형성하기 쉽고 제거가 용이한 SU-8이나 폴리이미드(polyimide)를 사용한다.
그리고, 도 5d에 도시된 바와 같이 희생층(15)을 포함한 전면에 스퍼터링이나 이베포레이션 등의 방법으로 제 2 도금 시드층(19)을 증착하고, 제 2 도금 시드층(19) 위에 제 2 감광막(16)을 도포하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도금 시드층(19)을 노출시킨다.
여기서, 제 2 감광막(16)은 마이크로 스트립 제 1 전송선(14) 상부에 있는 제 2 금속 시드층(19) 위에 남긴다.
그 다음, 노출된 제 2 도금 시드층(19) 위에 구리나 금 등의 금속을 전해 도금 방법이나 다른 금속 패턴 방법으로 증착하여 마이크로 스트립 제 2 전송선(17)을 형성한다.
이어, 도 5e에 도시된 바와 같이 제 2 전송선(17)이 형성된 기판(11)의 반대면에 전기 도금, 스퍼터링, 이베포레이션 등의 증착방법으로 접지 금속(18)을 형성한 다음, 남아 있는 제 2 감광막(16) 및 그 하부에 있는 제 2 도금 시드층(19)을 습식이나 건식식각으로 제거하고, 제 2 도금 금속 시드층(19)의 하부에 있는 희생층(15)을 습식이나 건식식각으로 제거하여 대역 통과 필터의 제작을 완료한다.
도 6은 도 4의 등가회로도로서, 도 6의 CP와 CI은 도 5f에 형성된 커패시터로 구성된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 대역 통과 필터는 커패시터를 구성하는 전송선이 기판에 대하여 상/하로 구성되어 소자의 면적을 줄임으로써, 소자의 크기가 커서 사용이 곤란한 체비세브 타입 필터의 가장 큰 단점을 극복할 수 있으며, 기존의 제조공정은 정전용량성 커패시터를 구성하는 금속면이 전해 도금을 통하여 형성되므로 거칠기가 거칠어 표면 산란(surface scattering)이 크지만, 본 발명의 제조공정은 표면 거칠기가 우수한 희생층의 위/아래에 형성되는 금속으로 형성되므로표면 산란에 의한 손실을 줄여서 특성이 우수한 소자를 제작할 수 있고, 전송선과 전송선이 기판과는 관계없이 공기만을 사이에 두고 커패시터를 구성하므로 기판에 의한 유전체 손실을 줄일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.
Claims (4)
- 기판;상기 기판 상부면에 일정 간격을 가지고 형성되는 다수개의 제 1 전송선들;상기 각 제 1 전송선 사이의 기판 상부면에 형성되고, 상기 각 제 1 전송선의 일부를 덮도록 일정 공간을 가지고 형성되는 다수개의 제 2 전송선들; 그리고,상기 기판 하부면에 형성되는 접지 금속을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 서로 인접하는 제 2 전송선들은 상기 제 1 전송선이 위치하는 영역에서 일정 간격 떨어져 형성되는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
- 기판 위에 제 1 도금 시드층을 형성하는 제 1 단계;상기 제 1 도금 시드층 위에 제 1 감광막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 1 도금 시드층을 노출시키는 제 2 단계;상기 노출된 제 1 도금 시드층 위에 제 1 전송선을 형성하고, 남아 있는 제 1 감광막 및 그 하부에 있는 제 1 도금 시드층을 제거하는 제 3 단계;상기 제 1 전송선을 포함한 전면에 희생층을 형성하고 패터닝하여 상기 기판을 노출시키는 제 4 단계;상기 희생층을 포함한 전면에 제 2 도금 시드층을 형성하는 제 5 단계;상기 제 2 도금 시드층 위에 제 2 감광막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도금 시드층을 노출시키는 제 6 단계;상기 노출된 제 2 도금 시드층 위에 제 2 전송선을 형성하고, 상기 기판의 뒷면에 접지 금속을 형성하는 제 7 단계; 그리고,상기 남아 있는 제 2 감광막 및 그 하부에 있는 제 2 도금 시드층을 제거하고, 상기 남아 있는 희생층을 제거하는 제 8 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 6 단계에서, 상기 제 2 감광막은 상기 제 1 전송선 상부에 있는 제 2 금속 시드층 위에 남기는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
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