KR100540740B1 - bulk acoustic wave device, and method for manufacturing the same - Google Patents

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    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Abstract

본 발명은, 체적 탄성파 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 마스크로서 작용하는 유전체층의 제거를 통해 에어 갭(air gap)을 형성함으로써 체적 탄성파 소자의 구조를 비교적 쉽게 형성할 수 있고, 또한 압전체로서 결함밀도가 낮은 측면 성장된 질화물 반도체를 이용함으로써 소자의 압전특성 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 측면 성장시 질화물계 반도체층에 실리콘(Si)이나 마그네슘(Mg)을 첨가시켜 소자의 비저항을 조절하거나, 인(In)이나 알루미늄(Al)을 첨가시켜 압전 특성을 변화시킬 수 있는 등의 작업을 비교적 쉽게 수행할 수 있어 소자의 물성에 대한 제어가 용이하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a volume acoustic wave element and a method of manufacturing the same, wherein by forming an air gap through removal of a dielectric layer acting as a mask, the structure of a volume acoustic wave element can be formed relatively easily, and a defect as a piezoelectric element In addition to improving the piezoelectric properties of the device by using low-density side-grown nitride semiconductors, silicon (Si) or magnesium (Mg) is added to the nitride-based semiconductor layer during side growth to control the resistivity of the device. By adding phosphorus (In) or aluminum (Al), the piezoelectric properties can be changed relatively easily, thereby easily controlling the physical properties of the device.

체적, 탄성파, 소자, 에어, 갭, 유전체층Volume, acoustic wave, element, air, gap, dielectric layer

Description

체적 탄성파 소자 및 그 제조 방법{bulk acoustic wave device, and method for manufacturing the same}Bulk acoustic wave device, and method for manufacturing the same

도 1a 내지 도 1h는 본 발명에 따른 체적 탄성파 소자의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다.1A to 1H are process flowcharts sequentially showing a method for manufacturing a volume acoustic wave device according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 이종 기판 11 : 제 1 질화물 반도체층10: dissimilar substrate 11: first nitride semiconductor layer

12 : 제 1 금속층 13 : 유전체층12: first metal layer 13: dielectric layer

14 : 제 2 금속층 15 : 제 2 질화물계 반도체층14 second metal layer 15 second nitride semiconductor layer

16 : 제 3 금속층16: third metal layer

본 발명은 마스크로서 작용하는 유전체층의 제거를 통해 비교적 쉽게 에어 갭(air gap)을 형성하고, 또한 압전체로서 결함밀도가 낮은 측면 성장된 질화물 반도체를 이용함으로써 소자의 압전특성 등을 향상시킬 수 있도록 한 체적 탄성파 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.According to the present invention, it is possible to improve the piezoelectric characteristics of the device by forming an air gap relatively easily through the removal of the dielectric layer serving as a mask, and by using a laterally grown nitride semiconductor having a low defect density as a piezoelectric body. A volume acoustic wave device and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 체적 탄성파 소자는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 압전 박막층이 형성되고, 하부 전극과 기판 사이에 에어 갭(air gap)이 형성된 구조를 가지도록 제조되고 있으며, 압전 박막층은 주로 ZnO가 사용되고 있다. In general, a volume acoustic wave device is manufactured to have a structure in which a piezoelectric thin film layer is formed between an upper electrode and a lower electrode and an air gap is formed between the lower electrode and the substrate by using micro electro mechanical systems (MEMS) technology. In the piezoelectric thin film layer, ZnO is mainly used.

이러한 구조를 가진 체적 탄성파 소자는 통상적으로 공진기 등에 이용되며, 이 공진기는 SAW(surface acoustic wave)소자에서의 표면 탄성파를 이용하는 것과는 달리 체적 탄성파를 이용하기 때문에 파워 핸들링(power handling)특성이 우수하고, 주파수 대역도 수 GHz에 이르는 등의 우수한 특성을 가지고 있어 활발한 연구가 이루어지고 있다.A volume acoustic wave device having such a structure is generally used in a resonator or the like, and since the resonator uses a volume acoustic wave, unlike surface acoustic waves in a surface acoustic wave (SAW) device, it has excellent power handling characteristics. The frequency band also has excellent characteristics such as reaching up to several GHz, and active research is being conducted.

한편, 질화갈륨(GaN)을 비롯한 Ⅲ족 질화물 반도체는 자외선에서 가시 광선 영역에 이르는 발광 파장을 가지고 있고, 화학적, 열적 안정성이 뛰어나 고온, 고출력 전자소자로의 응용이 활발하게 추진되고 있는 물질로서, 특히 울츠(wurtzite) 구조를 가지며, 특정 방향(예를 들면 "001 방향")으로 이방성을 지니고 있어서, 압전 특성을 가지고 있다.Meanwhile, Group III nitride semiconductors, including gallium nitride (GaN), have a light emission wavelength ranging from ultraviolet to visible light, have excellent chemical and thermal stability, and are being actively applied to high temperature and high power electronic devices. In particular, it has a wurtzite structure, has anisotropy in a specific direction (for example, "001 direction"), and has piezoelectric properties.

그래서, 이러한 압전 특성을 이용하여 SAW(surface acoustic wave)소자나 BAW(bulk acoustic wave)소자로의 응용도 기대할 수 있는데, 아직까지는 질화물 박막층의 형성이 어려울 뿐만 아니라, 이를 압전 박막으로 하여 에어 갭(air gap)을 형성하기가 용이하지가 않아 질화물 반도체를 이용한 체적 탄성파 소자의 개발이 이루어지지 않고 있는 실정이다.Therefore, the application of the piezoelectric properties to the SAW (surface acoustic wave) device or the BAW (bulk acoustic wave) device can be expected, but it is difficult to form a nitride thin film layer, and as a piezoelectric thin film, the air gap ( Since it is not easy to form an air gap, the development of a volume acoustic wave device using a nitride semiconductor has not been achieved.

이에 본 발명은 질화물 반도체를 이용해 체적 탄성파 소자를 제조하기 위해 개발된 것으로, 마스크(mask)로서 작용하는 유전체층의 제거를 통해 비교적 쉽게 에어 갭(air gap)을 형성하고, 또한 압전체로서 결함밀도가 낮은 측면 성장된 질화물 반도체를 이용함으로써 소자의 압전특성 등을 향상시킬 수 있도록 한 체적 탄성파 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was developed to manufacture a volume acoustic wave device using a nitride semiconductor, and relatively easily forms an air gap by removing a dielectric layer serving as a mask, and has a low defect density as a piezoelectric body. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a volume acoustic wave device and a method of manufacturing the same, by using a laterally grown nitride semiconductor to improve piezoelectric properties of the device.

이를 위해 본 발명은 이종 기판 상부 전면에 제 1 질화물계 반도체층을 형성하는 단계;To this end, the present invention comprises the steps of forming a first nitride-based semiconductor layer on the front surface of the heterogeneous substrate;

상기 제 1 질화물계 반도체층 상면에 금속(metal)을 증착하고, 패터닝시켜 상기 제 1 질화물계 반도체층 상면 일부에 제 1 금속층을 형성하는 단계;Depositing and patterning a metal on an upper surface of the first nitride based semiconductor layer to form a first metal layer on a portion of the upper surface of the first nitride based semiconductor layer;

상기 제 1 금속층의 상면에 유전체를 증착하고 패터닝시켜 상기 제 1 금속층의 상면 일부에 유전체층을 형성하는 단계;Depositing and patterning a dielectric on an upper surface of the first metal layer to form a dielectric layer on a portion of the upper surface of the first metal layer;

상기 유전체층의 전면을 감싸도록 상기 유전체층 및 제 1 금속층 상면에 제 2 금속층을 형성하되, 상기 제 2 금속층 하부에 형성된 유전체층의 일부가 노출되도록 상기 제 2 금속층을 패터닝시켜 형성하는 단계;Forming a second metal layer on an upper surface of the dielectric layer and the first metal layer to surround the entire surface of the dielectric layer, and patterning the second metal layer to expose a portion of the dielectric layer formed under the second metal layer;

상기 제 1 질화물계 반도체층을 측면 성장시켜 상기 제 2 금속층의 상면 일부를 덮는 제 2 질화물층을 형성하는 단계;Forming a second nitride layer covering a portion of an upper surface of the second metal layer by laterally growing the first nitride based semiconductor layer;

상기 노출된 유전체층으로 소정의 식각 용액을 주입해 상기 유전체층을 제거하여 에어 갭(air gap)을 형성하는 단계;Injecting an etching solution into the exposed dielectric layer to remove the dielectric layer to form an air gap;

상기 제 2 질화물 반도체층을 측면 성장을 통해 합체(Coalescence)시키고, 합체된 제 2 질화물계 반도체층 상면에 금속(metal)을 증착하고 패터닝시켜 상기 제 1 및 제 2 금속층의 상부에 대응되는 위치에 제 3 금속층을 형성하는 단계를 통 해 체적 탄성파 소자를 제조하도록 한다.Coalescence of the second nitride semiconductor layer through lateral growth, and depositing and patterning a metal on the upper surface of the combined second nitride-based semiconductor layer in a position corresponding to the top of the first and second metal layer The volumetric acoustic wave device is manufactured by forming the third metal layer.

이하, 첨부된 도 1a 내지 도 1h를 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 1a to 1h look at the present invention.

상기 도 1a 내지 도 1h는 본 발명에 따른 체적 탄성파 소자의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다.1A to 1H are process flowcharts sequentially illustrating a method of manufacturing a volume acoustic wave device according to the present invention.

먼저, 본 발명의 체적 탄성파 소자 제조 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 이종 기판(10) 상부 전면에 하이드라이드 기상 박막 성장(Hydride Vapor Phase Epitaxy : HVPE)방법이나, 고온 고압에서 질소(N2)를 액화시켜 질화물을 성장시키는 방법 또는, 승화법 등을 이용해 질화물을 증착하고 성장시켜 제 1 질화물계 반도체층(11)을 형성한다(도 1b).First, the method of manufacturing a volume acoustic wave device of the present invention, as shown in Figure 1a, the hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method on the upper surface of the heterogeneous substrate 10, but the nitrogen (N at high temperature and high pressure) 2 ) to form a first nitride semiconductor layer 11 by depositing and growing a nitride by a method of growing a nitride by liquefaction or by a sublimation method or the like (FIG. 1B).

상기 이종 기판(10)은 실리콘 카바이드(SiC) 기판이나 사파이어(Al2O3) 기판, 또는 실리콘(Si) 기판이나 갈륨 비소(GaAs)기판 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. The hetero substrate 10 may be any one selected from a silicon carbide (SiC) substrate, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon (Si) substrate, and a gallium arsenide (GaAs) substrate.

그리고, 상기 질화물은 실리콘(Si) 도핑된 질화갈륨(GaN)을 사용하고, 이를 사용해 형성한 제 1 질화물계 반도체층(11)은 그 두께가 수 ㎛ 정도로 얇게 하되, 특히, 대략 2㎛ 정도로 하는 것이 가장 바람직하다.The nitride is made of silicon (Si) doped gallium nitride (GaN), and the first nitride-based semiconductor layer 11 formed using the same is thinned to a few μm in thickness, in particular, approximately 2 μm. Most preferred.

다음, 이종 기판(10) 상부 전면에 형성된 제 1 질화물계 반도체층(11) 상면에 MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)방법이나 분자 빔 에피택시 방법, 스 퍼터링 방법 등을 이용해 금속(metal)을 증착하고(도 1b), 증착한 금속을 스트라이프(stripe)형태로 패터닝시켜 제 1 금속층(12)을 형성한다(도 1c).Next, a metal is formed on the upper surface of the first nitride based semiconductor layer 11 formed on the upper surface of the heterogeneous substrate 10 by using a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, a molecular beam epitaxy method, a sputtering method, or the like. The deposited metal is deposited (FIG. 1B), and the deposited metal is patterned into stripes to form the first metal layer 12 (FIG. 1C).

상기 제 1 금속층(12) 형성시 사용되는 금속(metal)으로는 Ni, Al, Au, Ti 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 개 이상이 조합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.As the metal used to form the first metal layer 12, one or more selected from Ni, Al, Au, and Ti may be used.

한편, 제 1 질화물 반도체층(11) 상면 일부에 제 1 금속층(12)이 형성되면, 스퍼터링(sputtering) 방법이나, 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition : PECVD)등을 이용해 상기 제 1 금속층(12)의 상면 일부에 유전체층(13)을 형성한다(도 1d). On the other hand, when the first metal layer 12 is formed on a part of the upper surface of the first nitride semiconductor layer 11, the first metal layer may be sputtered or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The dielectric layer 13 is formed on a part of the upper surface of (12) (FIG. 1D).

즉, 상기 제 1 금속층(12)이 형성된 소자 상면에 유전체를 증착하고, 스트라이프 형태로 패터닝시켜 제 1 금속층(12) 상면 일부에 유전체층(13)을 형성하는데, 상기 유전체는 SiO2나, Si3N4 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 이를 사용해 형성한 유전체층의 두께는 수 백Å ~ 수 천Å 정도로 하되, 특히 1000Å 정도로 하는 것이 가장 바람직하다.That is, a dielectric is deposited on the upper surface of the device on which the first metal layer 12 is formed and patterned into a stripe to form a dielectric layer 13 on a portion of the upper surface of the first metal layer 12. The dielectric is SiO 2 or Si 3. The thickness of the dielectric layer formed by using any one selected from N 4 , and the thickness of the dielectric layer is about several hundred micrometers to several thousand micrometers, and most preferably about 1000 micrometers.

다음, 상기 유전체층(13)의 전면을 감싸도록 상기 유전체층(13) 및 제 1 금속층(12) 상면에 제 2 금속층(14)을 형성하되, 상기 제 2 금속층(14) 하부에 형성된 유전체층(13)의 일부가 노출되도록 상기 제 2 금속층(14)을 패터닝시켜 형성한다(도 1e). Next, a second metal layer 14 is formed on the top surface of the dielectric layer 13 and the first metal layer 12 so as to surround the entire surface of the dielectric layer 13, but the dielectric layer 13 formed below the second metal layer 14. It is formed by patterning the second metal layer 14 to expose a portion of it (FIG. 1E).

즉, 상기 유전체층(13)이 형성된 소자 전면에 MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)방법 등을 이용해 금속(metal)을 증착하고, 소정의 마스크(mask)를 이용해 상기 제 1 금속층(12)과 동일한 스트라이프 형태로 패터닝한다. That is, a metal is deposited on the entire surface of the device on which the dielectric layer 13 is formed by using a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, and the same stripe as the first metal layer 12 using a predetermined mask. Pattern in form.

이 때, 상기 소정의 마스크는 원형이나 사각형 등의 구멍이 형성된 것을 사용하도록 하여, 패터닝시 상기 제 2 금속층(14)의 하부에 형성된 유전체층(13)의 일부가 그 소정 형상의 구멍을 통해 노출되도록 하는데, 상기 소정 형상은 어떠한 것이든지 관계 없으며, 단지 제 2 금속층(14) 하부의 유전체층(13)이 노출되도록 하는 것이면 가능하다.In this case, the predetermined mask may be formed using a hole having a circular shape or a rectangular shape so that a portion of the dielectric layer 13 formed below the second metal layer 14 may be exposed through the hole having the predetermined shape during patterning. However, the predetermined shape may be anything, and may only be such that the dielectric layer 13 under the second metal layer 14 is exposed.

한편, 상기 제 2 금속층(14)의 패터닝 결과, 도 1e에 도시된 바와 같이, 제 1 금속층(12) 상면에 유전체층(13)이 형성되고, 유전체층(13)의 전면을 감싸도록 유전체층(13) 및 제 1 금속층(12) 상면에 제 2 금속층(14)이 형성되며, 유전체층(13)의 일부가 소정 형상의 크기만큼 노출되게 된다.Meanwhile, as a result of the patterning of the second metal layer 14, as shown in FIG. 1E, the dielectric layer 13 is formed on the upper surface of the first metal layer 12, and the dielectric layer 13 covers the entire surface of the dielectric layer 13. And a second metal layer 14 formed on an upper surface of the first metal layer 12, and a portion of the dielectric layer 13 is exposed by a predetermined shape size.

상기 제 2 금속층(14) 형성시 사용되는 금속으로는 W, Pt, Ta 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use any one selected from W, Pt, and Ta as the metal used to form the second metal layer 14.

한편, 유전체층(13)의 일부가 노출되도록 제 2 금속층(14)이 형성되면, 이종 기판(10) 상부에 형성된 상기 제 1 질화물계 반도체층(11)을 LEO(Lateral Epitaxy Overgrowth)법 등을 이용해 측면 성장시켜 상기 제 2 금속층(14)의 상면 일부를 길이 방향으로 길게 덮는 제 2 질화물계 반도체층(15)을 형성한다(도 1f).On the other hand, when the second metal layer 14 is formed to expose a portion of the dielectric layer 13, the first nitride-based semiconductor layer 11 formed on the dissimilar substrate 10 is formed by using a Lateral Epitaxy Overgrowth (LEO) method or the like. Lateral growth is performed to form a second nitride-based semiconductor layer 15 covering a portion of the upper surface of the second metal layer 14 in the longitudinal direction (FIG. 1F).

이 때, 소자의 비저항을 조절하기 위해 상기 질화물계 반도체층에 실리콘(Si)이나 마그네슘(Mg)을 도핑시키거나, 인(In)이나 알루미늄(Al)을 도핑시켜 압전 특성을 변화시키는 것도 가능하다.At this time, in order to adjust the resistivity of the device, it is also possible to dope the silicon-based semiconductor layer with silicon (Si) or magnesium (Mg), or doping phosphorus (In) or aluminum (Al) to change the piezoelectric properties. .

한편, 상기 제 2 금속층(14)의 상면 일부를 덮는 제 2 질화물계 반도체층(15)이 형성되면, 그 측면 성장을 중지시키는데, 이 때 인접한 제 2 질화물계 반도체층(15)들간의 최단 거리가 대략 1 ㎛ ~ 5 ㎛정도가 되었을 때, 상기 측면 성장을 중지시키도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the second nitride-based semiconductor layer 15 covering a portion of the upper surface of the second metal layer 14 is formed, the lateral growth is stopped, at which time the shortest distance between the adjacent second nitride-based semiconductor layers 15 It is preferable to stop the lateral growth when is approximately 1 μm to 5 μm.

계속해서, 상기 측면 성장을 통해 제 2 금속층(14)의 상면 일부를 덮는 제 2 질화물계 반도체층(15)이 형성되어 그 측면 성장을 중지시키고 나면, 상기 노출된 유전체층(13)으로 소정의 식각 용액이 주입되도록 하여 그 주입된 식각 용액을 통해 유전체층(13)을 식각하여 제거한다.Subsequently, after the second nitride semiconductor layer 15 is formed to cover a portion of the upper surface of the second metal layer 14 through the lateral growth, and the lateral growth is stopped, a predetermined etching is performed on the exposed dielectric layer 13. The solution is injected so that the dielectric layer 13 is etched and removed through the injected etching solution.

예컨대, 상기 유전체층(13)의 식각 방법은 노출된 부위에 직접 소정의 식각 용액을 주입하는 방법이나, 소정의 식각 용액에 상기 제 2 질화물계 반도체층(15)이 형성된 소자를 담그는 방법 등을 이용하는데, 상기 소정의 식각 용액은 HF 용액을 이용하는 것이 바람직하다.For example, the etching method of the dielectric layer 13 may be a method of directly injecting a predetermined etching solution into an exposed portion, or a method of dipping a device in which the second nitride-based semiconductor layer 15 is formed in a predetermined etching solution. However, the predetermined etching solution is preferably used HF solution.

이와 같이, 상기 제 2 금속층(14) 하부에 형성되어 마스크(mask)로 작용하는 유전체층(13)을 HF 식각 용액 등을 이용해 식각시켜 제거함으로써, 제거된 유전체층(13)의 해당 영역에는 에어 갭(air gap)이 형성되어 비교적 쉽게 소정의 체적 탄성파 소자 구조를 형성할 수 있게 된다. As described above, the dielectric layer 13 formed under the second metal layer 14 and acting as a mask is etched and removed by using an HF etching solution or the like, so that an air gap is formed in the corresponding region of the removed dielectric layer 13. air gap) can be formed to form a predetermined volume acoustic wave device structure relatively easily.

다음, 유전체층(13)이 제거되어 그 제거된 해당 영역에 에어 갭(air gap)이 형성되면, 상기 제 2 질화물계 반도체층(15)을 LEO방법으로 결정 성장시켜 인접된 제 2 질화물 반도체층들간에 합체(Coalescence)가 이루어지도록 한다(도 1g). Next, when the dielectric layer 13 is removed and an air gap is formed in the removed region, the second nitride semiconductor layer 15 is crystal-grown by the LEO method so that adjacent second nitride semiconductor layers are formed. Coalescence is to be made (Fig. 1g).

그리고, 상기 제 2 질화물계 반도체층(15)의 합체가 이루어지면, 마지막으로 이렇게 합체된 제 2 질화물계 반도체층(15) 상부 일부에 제 3 금속층(16)을 형성한다(도 1h).Then, when the second nitride semiconductor layer 15 is coalesced, a third metal layer 16 is formed on a portion of the upper portion of the second nitride semiconductor layer 15 that is thus coalesced (FIG. 1H).

즉, 상기 합체된 제 2 질화물계 반도체층(15) 상부 전면에 MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)방법 등을 이용해 소정의 금속(metal)을 증착하고, 스트라이프(stripe)형태로 패터닝하여 제 3 금속 층(16)을 형성하는데, 이 때, 상기 제 3 금속층(16)은 제 1 및 제 2 금속층(12, 14)과 대응되는 위치에 형성되도록 한다.That is, a predetermined metal is deposited on the upper surface of the combined second nitride based semiconductor layer 15 by using a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, and patterned into a stripe pattern to form a third metal. Layer 16 is formed, wherein the third metal layer 16 is formed at a position corresponding to the first and second metal layers 12, 14.

이렇게 형성된 본 발명의 체적 탄성파 소자는 도 1h에 도시된 바와 같은 구조를 가지게 된다.The volume acoustic wave device of the present invention thus formed has a structure as shown in FIG. 1H.

즉, 상기 도 1h에 도시된 바와 같이, 이종 기판(10) 상부 전면에 제 1 질화물계 반도체층(11)이 형성되고, 형성된 제 1 질화물계 반도체층(11) 상면에 금속(metal)이 증착되고, 패터닝되어 상기 제 1 질화물계 반도체층 상면(11) 일부에 제 1 금속층(12)이 형성된다.That is, as shown in FIG. 1H, a first nitride based semiconductor layer 11 is formed on the entire upper surface of the hetero substrate 10, and metal is deposited on the upper surface of the formed first nitride based semiconductor layer 11. The first metal layer 12 is formed on a portion of the upper surface 11 of the first nitride based semiconductor layer.

이어, 상기 제 1 금속층(12)의 상면에 유전체가 증착되고 패터닝되어 상기 제 1 금속층(12)의 상면 일부에 유전체층(13)이 형성되며, 이렇게 형성된 유전체층(13)의 전면이 감싸지도록 상기 유전체층(13) 및 제 1 금속층(12) 상면에 제 2 금속층(14)이 형성되되, 상기 제 2 금속층(14) 하부에 형성된 유전체층(13)의 일부가 노출되도록 상기 제 2 금속층(14)이 패터닝되어 형성된다.Subsequently, a dielectric is deposited and patterned on an upper surface of the first metal layer 12 to form a dielectric layer 13 on a portion of the upper surface of the first metal layer 12, and the dielectric layer so as to surround the entire surface of the dielectric layer 13 thus formed. A second metal layer 14 is formed on the upper surface of the first metal layer 12 and the first metal layer 12, and the second metal layer 14 is patterned to expose a portion of the dielectric layer 13 formed under the second metal layer 14. It is formed.

그리고, 상기 제 1 질화물계 반도체층(11)이 측면 성장되어 상기 제 2 금속층(14)의 상면 일부를 덮는 제 2 질화물계 반도체층(15)이 형성되며, 상기 노출된 유전체층(13)으로 소정의 식각 용액을 주입해 상기 유전체층(13)을 제거함으로써 그 유전체층(13)이 제거된 해당 영역 에어 갭(air gap)이 형성된다.In addition, the first nitride semiconductor layer 11 is laterally grown to form a second nitride semiconductor layer 15 covering a portion of the upper surface of the second metal layer 14, and the predetermined dielectric layer 13 is formed as the exposed dielectric layer 13. The dielectric layer 13 is removed by injecting an etching solution of the dielectric layer 13 to form a corresponding air gap in which the dielectric layer 13 is removed.

계속해서, 상기 제 2 질화물계 반도체층(15)이 측면 성장을 통해 합체(Coalescence)되고, 합체된 제 2 질화물계 반도체층(15) 상면에 소정의 금속(metal)이 증착되고 패터닝되어, 상기 제 1 및 제 2 금속층(12, 14)의 상부에 대응되는 위치에 제 3 금속층(16)이 형성된다.Subsequently, the second nitride semiconductor layer 15 is coalesced through lateral growth, and a predetermined metal is deposited and patterned on the upper surface of the coalesced second nitride semiconductor layer 15. The third metal layer 16 is formed at a position corresponding to the upper portions of the first and second metal layers 12 and 14.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 체적 탄성파 소자 및 그 제조 방법은 마스크로서 작용하는 유전체층의 제거를 통해 에어 갭(air gap)을 형성함으로써 체적 탄성파 소자의 구조를 비교적 쉽게 형성할 수 있고, 또한 압전체로서 결함밀도가 낮은 측면 성장된 질화물 반도체를 이용함으로써 소자의 압전특성 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 측면 성장시 질화물계 반도체층에 실리콘(Si)이나 마그네슘(Mg)을 첨가시켜 소자의 비저항을 조절하거나, 인(In)이나 알루미늄(Al)을 첨가시켜 압전 특성을 변화시킬 수 있는 등의 작업을 비교적 쉽게 수행할 수 있어 소자의 물성에 대한 제어가 용이한 효과가 있다.As described in detail above, the volume acoustic wave device of the present invention and the manufacturing method thereof can form the structure of the volume acoustic wave device relatively easily by forming an air gap through the removal of the dielectric layer serving as a mask. By using a laterally grown nitride semiconductor with a low defect density as a piezoelectric element, the piezoelectric properties of the device can be improved, and silicon (Si) or magnesium (Mg) is added to the nitride based semiconductor layer during side growth. It is possible to control the properties of the device can be relatively easy to control, or to change the piezoelectric properties by adding phosphorus (In) or aluminum (Al), it is easy to control the properties of the device.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (6)

이종 기판 상부 전면에 제 1 질화물계 반도체층을 형성하는 제 1 단계;Forming a first nitride based semiconductor layer on the entire upper surface of the heterogeneous substrate; 상기 제 1 질화물계 반도체층 상면에 금속(metal)을 증착하고, 패터닝시켜 상기 제 1 질화물계 반도체층 상면 일부에 제 1 금속층을 형성하는 제 2 단계;Depositing and patterning a metal on an upper surface of the first nitride based semiconductor layer to form a first metal layer on a portion of the upper surface of the first nitride based semiconductor layer; 상기 제 1 금속층의 상면에 유전체를 증착하고 패터닝시켜 상기 제 1 금속층의 상면 일부에 유전체층을 형성하는 제 3 단계;Depositing and patterning a dielectric on an upper surface of the first metal layer to form a dielectric layer on a portion of the upper surface of the first metal layer; 상기 유전체층의 전면을 감싸도록 상기 유전체층 및 제 1 금속층 상면에 제 2 금속층을 형성하되, 상기 제 2 금속층 하부에 형성된 유전체층의 일부가 노출되도록 상기 제 2 금속층을 패터닝시켜 형성하는 제 4 단계;Forming a second metal layer on an upper surface of the dielectric layer and the first metal layer so as to surround the entire surface of the dielectric layer, and patterning and forming the second metal layer to expose a portion of the dielectric layer formed under the second metal layer; 상기 제 1 질화물계 반도체층을 측면 성장시켜 상기 제 2 금속층의 상면 일부를 덮는 제 2 질화물계 반도체층을 형성하는 제 5 단계;A fifth step of forming a second nitride based semiconductor layer covering side portions of the upper surface of the second metal layer by growing the first nitride based semiconductor layer laterally; 상기 노출된 유전체층으로 소정의 식각 용액을 주입해 상기 유전체층을 제거하여 에어 갭(air gap)을 형성하는 제 6 단계;A sixth step of forming an air gap by injecting an etching solution into the exposed dielectric layer to remove the dielectric layer; 상기 제 2 질화물계 반도체층을 측면 성장을 통해 합체(Coalescence)시키고, 합체된 제 2 질화물계 반도체층 상면에 금속(metal)을 증착하고 패터닝시켜 상기 제 1 및 제 2 금속층의 상부에 대응되는 위치에 제 3 금속층을 형성하는 제 7 단계로 이루어지는, 체적 탄성파 소자 제조 방법.Coalescence of the second nitride-based semiconductor layer through lateral growth, and depositing and patterning a metal on the upper surface of the second nitride-based semiconductor layer corresponding to the upper portion of the first and second metal layer The seventh step of forming a 3rd metal layer in the, The volume acoustic wave element manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 제5단계는;The method of claim 1, wherein the fifth step; 상기 제1질화물계 반도체층을 측면성장시키는 성장단계;A growth step of growing the first nitride semiconductor layer laterally; 상기 성장단계와는 별도로, 상기 제1질화물계 반도체층에 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 인(In), 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나를 도핑시키는 도핑단계;Apart from the growth step, a doping step of doping any one selected from silicon (Si), magnesium (Mg), phosphorus (In), aluminum (Al) in the first nitride-based semiconductor layer; 상기 도핑단계에 따라 도핑시킨 제1질화물계 반도체층이 상기 제2금속층의 상면 일부를 덮도록 하여 제2질화물계 반도체층을 형성하는 제2질화물계 반도체층 형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 체적탄성파 소자 제조 방법.And a second nitride-based semiconductor layer forming step of forming the second nitride-based semiconductor layer by covering the upper portion of the second metal layer with the first nitride-based semiconductor layer doped according to the doping step. A method of manufacturing an acoustic wave element. 제 1 항에 있어서, 상기 제 6 단계의 식각 용액은;The method of claim 1, wherein the etching solution of the sixth step; HF 식각 용액인 것을 특징으로 하는, 체적 탄성파 소자 제조 방법.HF etching solution, characterized in that the volume acoustic wave device manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 이종 기판은;The method of claim 1, wherein the heterogeneous substrate; 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소(GaAs)기판 중에서 어느 하나이고,Any one of a silicon carbide (SiC) substrate, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon (Si) substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, 상기 유전체는;The dielectric; SiO2나, Si3N4 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 체적 탄성파 소자 제조 방법.SiO 2 or Si 3 N 4 , characterized in that the volume acoustic wave device manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계의 금속층은;The method of claim 1, wherein the metal layer of the second step; Ni, Al, Au, Ti 중에서 어느 하나를 사용해 형성하고,Form using any one of Ni, Al, Au, Ti, 상기 제 4 단계의 금속층은;The metal layer of the fourth step is; W, Pt, Ta 중에서 어느 하나를 사용해 형성하는 것을 특징으로 하는, 체적 탄성파 소자 제조 방법.The volume acoustic wave element manufacturing method characterized by forming using any one of W, Pt, and Ta. 제1항의 제조방법에 따라 제조된, 체적탄성파 소자.A bulk acoustic wave device manufactured according to the method of claim 1.
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