KR100465233B1 - 저손실 인덕터소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
인덕터 특성인 Q(quality)값이 향상된 인덕터 소자가 개시된다. 인덕터 소자는 기판과, 기판상에 형성된 지지층 및 지지층의 상부 및 하부에 형성된 제1 및 제2인덕터로 구성되어 있다. 제1 및 제2인덕터는 지지층에 대해 대칭 구조로 형성되며, 제1 및 제2인덕터를 전기적으로 연결시키는 연결부는 지지층을 관통하여 형성된다. 또한, 지지층은 저유전물질로 형성되며, 제1인덕터가 공기에 노출되도록 기판에 의해 지지된다. 따라서, 저유전물질에 의해 제1 및 제2인덕터를 지지시킴으로써 유전체의 기판의 기판저항에 의한 고주파 손실을 막을 수 있게 되어 인덕터 특성인 Q값이 뛰어나게 향상된다.
Description
본 발명은 인덕터 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인덕터의 손실을 최소화할 수 있는 인덕터 소자 및 그의 제작방법에 관한 것이다.
MEMS(Micro electro mechanical system)는 기계적, 전기적 부품들을 반도체 공정을 이용하여 구현하는 기술이다. MEMS기술을 이용하여 제조되는 소자의 일례가 인덕터 소자이다.
인덕터 소자에 있어서, 가장 중요한 요소로는 인덕턴스(inductance)값과 Q(quality factor)값이다. 현재 인덕턴스값은 어느 정도 만족이 되고 있지만, Q값의 경우에는 인덕터 소자에서 생기는 기판손실과 직류저항에 의한 전류 한계로 인해 원하는 값을 얻지 못하고 있다.
예컨데, 도 1에 도시된 바와 같이 기판(10)의 표면상에 집적하여 인덕터(L)를 형성하는 종래의 인덕터 소자의 경우에는 인덕터(L:11)가 기판(10)과 직접 접촉되어 제작됨에 따라 발생하는 기판과의 기생 효과(parasitic effects)로 인해 인덕터의 성능이 좋지 않게 된다.
이와 같은 단점은 고주파수(RF)용 회로에 응용되는 인덕터 소자일 경우에는 더욱 심각한 문제점이 된다. 고주파수용 회로에서 요구되는 인덕턴스값을 얻기 위해 제작되는 인덕터의 크기는 다른 소자들에 비해 훨씬 크기 때문에 기판의 면적을 많이 차지한다. 따라서, 기판과의 기생 효과로 인한 기판 손실이 발생함으로써 인덕터 소자의 Q값이 작아지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 인덕터 소자에서 생기는 기판 손실을 최소화하여 높은 Q값을 갖는 인덕터 소자를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 인덕터 소자의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 인덕터 소자의 단면도, 그리고
도 3a 내지 도 3i는 도 2의 인덕터 소자에 대한 제조공정을 순차적으로 도시한 도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 110 : 제1인덕터
120 : 지지층(저유전물질) 130 : 제2인덕터
121 : 연결부
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인덕터 소자는, 기판; 상기 기판상에 형성된 지지층; 및 상기 지지층의 상부 및 하부에 형성된 제1 및 제2인덕터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 상기 제2인덕터는 상기 지지층에 대해 대칭 구조로 형성되며, 제1 및 상기 제2인덕터를 전기적으로 연결시키는 연결부는 상기 지지층을 관통하여 형성된다.
바람직하게는, 상기 지지층은 저유전물질로 형성되며, 상기 제1인덕터가 공기에 노출되도록 상기 기판에 의해 지지된다.
한편, 본 발명에 따른 인덕터소자의 제작방법은, 기판상에 제1인덕터를 형성하는 단계; 상기 제1인덕터가 형성된 기판상에 지지층을 형성하는 단계; 및 상기 지지층의 상부에 제2인덕터를 형성하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1인덕터가 형성되는 영역의 상기 기판을 식각한 후, 식각된 상기 영역에 도금공정을 통해 상기 제1인덕터를 형성한다.
더욱 바람직하게는, 상기 지지층은 저유전물질로 형성되며, 상기 제1 및 제2인덕터는 상기 지지층에 대해 대칭 구조로 형성된다. 또한, 상기 제1인덕터가 형성된 상기 기판의 영역을 식각하여 인덕터소자를 제작한다.
따라서, 저유전물질에 의해 제1 및 제2인덕터를 지지시킴으로써 유전체인 기판에 의한 손실을 막음으로써 인덕터 특성인 Q값을 향상시키며, 또한, 인덕턴스값도 향상시킨다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인덕터 소자를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 인덕터 소자는 기판(100)과, 기판(100)상에는 후술되는 제1 및 제2인덕터(110)(130)를 지지하기 위한 지지층(120)과, 지지층(120)의 상,하부에 대칭 구조로 배치된 나선상의 제1인덕터 및 제2인덕터(110)(130)를 가지고 있다. 또한, 지지층(120)에는 제1 및 제2인덕터(110)(130)를 연결하기 위해 연결부(121)가 마련된다.
기판(100)은 반도체나 유전체인 실리콘(Si)로 제조된다.
지지층(120)은 저유전(low-k)물질로 제조된다. 예컨데, 저유전물질로는 BCB(bicyclobutene), Polymer계열의 물질 등이다.
즉, 저유전물질을 기판(100) 위에 도포함으로써 기판(100)을 이루는 물질인 실리콘(Si)에 의해 후술된 제1 및 제2인덕터(110)(130)의 특성이 기판 손실에 의해 저하되는 것을 막을 수 있다.
제1 및 제2인덕터(110)(130)는 금속물질, 예컨데, 구리(Cu)등과 같은 물질로 제조되며, 지지층(120)에 대해서 상, 하부로 대칭되도록 배치된다. 이때, 지지층(120)의 하부의 기판(100)은 식각되어 제1인덕터(110)는 공기 중에 배치된다.
도 3a 내지 도 3i를 참조하여 본 발명에 따른 실시예인 인덕터 소자에 대한 제작공정을 상세하게 설명한다.
도 3a 도시된 바와 같이, 기판(100)을 식각하여 제1인덕터(110)가 형성될 영역을 형성한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 후술되는 지지층(120) 하부의 기판(100)을 식각하기 위해 마스크로 사용되는 산화막(oxide:101)을 증착한다.
다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 인덕터(110)를 형성하기 위해 씨앗 금속층(seed layer:111)을 형성하고, 도금공정을 위해 패턴된 포토레지스트층(102)를 기판(100)상에 형성한다. 그 후, 금속물질(Cu)을 인덕터 형성을 위해 식각된 기판(100)에 채워 넣음으로써 인덕터(110)를 형성한다.
인덕터(110) 제작공정이 완료되면, 도 3d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(102)을 제거하고, 제1인덕터(110)가 형성된 기판(100)의 상부에 저유전물질(low-k)을 도포하여 지지층(120)을 형성한다. 이때, 후술되는 기판(100)의 상부에 형성되는 제2인덕터(130)와, 제1인덕터(110)를 연결하기 위해 지지층(120)을 패턴하여 연결홀(121)을 형성한다. 예컨데, 저유전물질로는 BCB(bicyclobutene), Polymer 계열의 물질 등이 사용된다.
그 후, 지지층(120) 하부에 형성된 제1인덕터(110)에 대해 대칭되도록 지지층(120) 상부에 인덕터를 형성한다.
제2인덕터(130)를 형성하는 공정은, 도 3e에 도시된 바와 같이, 먼저, 씨앗 금속층(seed layer:111)을 증착하고 제2인덕터(130)가 형성되는 위치에 대응하여 패턴된 몰드(PR:102')를 지지층(120)의 상부에 형성한다. 그 후, 도금공정에 의해 금속물질(Cu)을 패턴된 몰드(102')에 채워 넣음으로써 제2인덕터(130)를 형성한다. 이때, 연결홀(121)에도 금속물질(Cu)이 도금되어 연결부(121)가 형성된다.
제2인덕터(130)의 제작공정이 완료되면, 도 3f에 도시된 바와 같이, 몰드(102')를 제거함으로써 지지층(120)에 대칭되는 제1 및 제2인덕터(110)(130)가 형성된다.
그 후, 도 3g에 도시된 바와 같이, 제1인덕터(110)가 형성된 지지층(120) 하부의 기판(100)을 식각하기 위해, 우선, 제2인덕터(130)가 형성된 부분에 보호막(140)을 형성하고, 또한, 기판(100) 중 식각하지 않을 부분에도 보호막(140)을 형성한다.
보호막(140)에 의해 해당되는 부분의 기판(100)만이 식각되어 도 3h에 도시된 바와 같이 제2인덕터(130)가 공기 중에 배치된다. 이어, 기판 식각에 사용되었던 보호막(140)을 제거함으로써, 도 3i에 도시된 바와 같은 인덕터 소자가 제작된다.
따라서, 간단한 MEMS 공정을 이용하여 인덕터에서 발생하는 자속의 손실을 줄여서 인덕터의 성능을 높일 수 있다.
즉, 저유전물질에 의해 제1 및 제2인덕터를 지지시킴으로써 유전체의 기판의 기판저항에 의한 고주파 손실을 막을 수 있다. 따라서, 인덕터 특성인 Q값이 향상되며, 또한, 인덕턴스값도 향상된다.
본 발명에 따르면, 저유전물질에 의해 제1 및 제2인덕터를 지지시킴으로써 종래의 기판상에 직접 인덕터를 형성함에 따른 기판손실을 막을 수 있다.
또한, 저유전물질인 지지층을 사용하여 지지층에 의한 손실을 줄이고, 지지층을 중심으로 제1 및 제2인덕터가 대칭되도록 배치시킴으로써 인덕터 특성인 Q값을 뛰어나게 향상시키며, 또한, 인덕턴스값 또한 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (11)
- 기판;상기 기판상에 형성되어, 상기 기판에 의해 지지되는 지지층;상기 지지층의 일표면 상에 소정 형태로 제작된 제1인덕터;상기 지지층의 타표면 상에 소정 형태로 제작된 제2인덕터; 및상기 지지층을 관통하여 형성되며, 상기 제1인덕터 및 상기 제2인덕터를 전기적으로 연결시키는 연결부;를 포함하며,상기 지지층은 상기 제1인덕터 및 상기 제2인덕터 중 하나가 공기 중에 노출되도록 상기 기판에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 인덕터소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제1인덕터 및 상기 제2인덕터는 상기 지지층에 대해 대칭 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터소자.
- 제 1항에 있어서,상기 지지층은 저유전물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터소자.
- 삭제
- 삭제
- 기판 상부 표면의 소정 영역을 식각하는 단계;식각된 상기 영역에 소정의 도전물질(導電物質)을 적층하여 제1인덕터를 제작하는 단계;상기 제1인덕터가 제작된 기판 상에 지지층을 형성하는 단계;상기 지지층을 식각하여 관통시킨 후, 소정의 도전물질을 매립하여 연결부를 제작하는 단계;상기 지지층의 상부 표면에 소정의 도전물질을 소정 형태로 적층하여 상기 연결부를 통해 상기 제1인덕터와 전기적으로 연결되는 제2인덕터를 제작하는 단계; 및상기 제1인덕터가 제작된 상기 기판의 영역을 식각하여, 상기 제1인덕터를 공기중에 노출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터소자의 제작방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 6항에 있어서,상기 지지층은 저유전물질인 것을 특징으로 하는 인덕터소자의 제작방법.
- 제 6항에 있어서,상기 제1인덕터와 상기 제2인덕터는 상기 지지층에 대해 대칭 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터소자의 제작방법.
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