KR100660964B1 - 이중밴드형 표면탄성파 필터와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 표면탄성파 필터의 제조를 위한 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법에 관한 것으로서,

서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 2개의 표면탄성파 필터를 하나의 필터는 메탈/보호막 층으로, 다른 하나의 필터는 메탈층으로 높이를 조절하여 단일 칩을 형성하고 그 단일 칩화된 필터를 패키지 내에 1회의 다이 본딩을 거쳐 나머지 후공정을 수행하여 장착함으로 인해 이중밴드형 표면탄성파 필터가 제조되므로 필터의 칩 사이즈가 줄어들어 패키지 사이즈도 줄어들게 되며, 이렇게 제조된 이중밴드형 표면탄성파 필터는 경박 단소화되고 있는 이동통신용 기기에 적용하기 용이해질 수 있는 효과를 제공하게 된다.

표면탄성파 필터, 베어 칩, 기판, 메탈, 보호막, PECVD

Description

이중밴드형 표면탄성파 필터와 그 제조방법{A surface acoustic wave filter for dual band and a Manufacturing Method}

도 1은 종래 기술에 따른 이중밴드형 표면탄성파 필터에 사용되는 2개의 칩이 도시된 도면이고,

도 2는 종래 기술에 따른 이중밴드형 표면탄성파 필터의 패키지 구조가 도시된 단면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 이중밴드형 표면탄성파 필터의 패키징 구조의 단면이 도시된 도면이고,

도 4는 도 3의 일부 구성요인 베어 칩의 구성이 도시된 도면이며,

도 5는 본 발명에 따른 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법이 공정순으로 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 베어칩 11 : 패키지

12 : 그라운드부 13a, 13b : 와이어

14 : 뚜껑 15 : 전극부

20 : 기판 30 : 메탈

40 : 보호막 51, 52 : 제1 및 제2 패턴

본 발명은 서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 표면탄성파 필터의 제조를 위한 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 각 주파수 통과대역에 맞도록 메탈과 보호막의 두께를 적절히 조절하여 단일 칩화된 패키징 구조를 구현함으로써 1회의 다이 본딩(Die bonding)으로 패키징 사이즈 축소 및 경박 단소화되고 있는 이동통신 기기에 적합한 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 표면탄성파(SAW)는 압전 기판의 표면을 따라 전달되는 파동의 상태를 나타내는 것으로 깊이 방향으로 급격히 감쇄되는 특징을 지닌다. 표면탄성파(Surface Acoustic Wave) 필터는 이러한 특징을 주파수 선택기능 소자로 응용한 것으로서, 표면탕성파 필터는 입력 IDT에 인가된 전기신호는 빗살모양으로 맞물린 IDT 전극에서 전계가 발생하고 이 전계는 압전기판에 영향을 주어 IDT 양방향으로 표면탄성파가 전파되게 된다.

즉, SAW 소자는 절연성이 큰 기판에 금속 전극을 형성해 압전을 걸면 일시적으로 기판 표면이 뒤틀리며 물리적인 파가 발생된다. SAW 소자 표면에서 전달되는 파의 속도는 전자파보다 느리기 때문에 SAW 소자는 일시적으로 전기신호를 지연시 키거나 특정 주파수 신호만을 통과시키는 필터로 이용된다.

상기 SAW 필터는 반도체 디바이스 또는 기능을 보호하는 세라믹스 용기로 패키징화되는데, SAW 필터 패키지는 유해한 환경으로부터 내부 회로를 보호하고, 내부에서 발생된 열을 방열하여 외부에 접속하는 수단을 제공하게 된다.

이러한 SAW 필터 패키지는 표면실장 생산기술로 형성되어 CDMA 방식의 셀룰러 전화나 무선 랜(LAN), 영상기기 등 넓은 대역 전송을 필요로 하는 지지에 적절하게 사용된다.

예를 들면, PCS와 같은 이동통신 부품이나 CDMA에서 중간 주파수 필터 과정표면탄성파 필터에서 전기적 신호가 인식되면 이를 기계적 신호로 변환시키는 인터디지털 트랜스듀서(Interdigital Transducer이하 IDT라 함)가 입·출력단에 각각 설치되어 있어 입력 IDT에서 압전 물체에 전기적 신호가 인가되면 이를 표면탄성파로 변환하고, 다시 출력 IDT에서는 이를 전기적 신호로 변환 출력하게 됨으로써 원하는 주파수 대역은 통과시키고 나머지 대역은 저지시키게 된다.

상기와 같은 표면탄성파 필터 중에서 서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 2개의 필터를 하나의 패키지 내에 설치하기 위해서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제조하게 된다.

우선, 도 1에는 CDMA/AMPS/GSM/EGSM과 같이 800∼900㎒ 통과대역의 제1 RF 표면탄성파 필터(SF1)와, PCS와 같이 1800㎒ 통과대역의 제2 RF 표면탄성파 필터(SF2)가 각각 도시되어 있다. 그런데, 실제 주파수 통과대역이 높을수록 전기적 신호 인가시 전극 역할을 수행하기 위해 증착되는 메탈 두께가 얇아지고 선폭의 경우도 가늘어지게 되므로 각 표면탄성파 필터(SF1, SF2)의 사이즈가 달라지므로 2개의 칩으로 구현하여야 한다.

다음, 도 2에는 상기 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 1개의 패키지(1) 안에 장착한 것으로서, 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 패키지 (1)내에 다이 본딩(die bonding)하고, 와이어 본딩(wire bonding) 한 후에 웰딩(welding), 레이저 마킹(laser marking)과 같은 후공정을 진행하여 하나의 이중밴드형 표면 탄성파 필터를 완성하게 된다.

즉, 웨이퍼에서 각각의 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)에 맞게 다이싱(dicing)하고 나서 각각의 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 페이스트(paste)를 이용해서 패키지(1)내의 그라운드부(2)에 부착하는 다이 본딩을 수행하게 된다.

그런데, 상기 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)가 두 개의 칩으로 구현되므로 다이 본딩을 2회 수행해야 한다.

그리고, 2개의 와이어(3a, 3b)를 이용해 각 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 와이어 본딩 한 후에 뚜껑(4)으로 패키지(1) 내부를 폐쇄시켜 이중밴드형 표면탄성파 필터를 완성시키고, 전극부(5)를 이용해 상기 패키지(1) 내의 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)로 신호 전달 기능을 수행하게 된다.

그러나, 종래 경우에는 2개의 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 1개의 패키지(1) 내에 부착해야 하므로 다이 본딩을 2번 수행해야 하고, 공정 마진을 고려해서 상기 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2) 사이에 여유공간을 두어야 하므로 패키지(1) 자체의 크기를 축소시키는데도 어려움이 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 2개의 표면탄성파 필터를 단일 칩화하고 단일 칩화된 각각의 필터를 패키지 내에 1회의 다이 본딩을 거쳐 나머지 후공정을 수행하여 장착함으로 인해 이중밴드형 표면탄성파 필터가 제조되므로 필터의 칩 사이즈가 줄어들어 패키지 사이즈도 줄어들게 되며, 이렇게 제조된 이중밴드형 표면탄성파 필터는 경박 단소화되고 있는 이동통신용 기기에 적용하기 용이해질 수 있는 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법의 특징에 따르면, 제1 주파수 통과대역(f1)과 제2 주파수 통과대역(f2, f2＜f1)을 갖는 제1 및 제2 표면탄성파 필터가 장착되도록 압전물질로 기판을 형성하는 제1 단계와; 상기 신호전압 인가시 전극 역할을 수행하는 메탈재질이 제1 표면탄성파 필터에 필요한 높이만큼 기판 위에 동일한 두께로 증착되는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 메탈재질 위에 저온 공정으로 보호막을 일정 두께로 증착하고, 상기 보호막 위에 포토레지스트를 도포한 후 노광, 식각 공정을 거쳐 상기 기판 위에 일정 간격의 제1 패턴을 형성하는 제3 단계와; 상기 제1 표면탄성파 필터가 장착되 는 영역에만 다시 제1 패턴 위에 포토레지스트를 도포하고 마스크를 이용해 보호막을 제거한 제2 패턴을 형성하는 제4 단계와; 상기 기판의 제1 패턴 위에 제2 표면탄성파 필터를 장착하는 동시에 상기 제2 패턴 위에 제1 표면탄성파 필터를 장착하여 단일 칩(Chip)화하여 패키징 공정을 수행하는 제5 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 이중밴드형 표면탄성파 필터의 패키징 구조의 단면이 도시된 도면이고, 도 4는 도 3의 일부 구성요인 베어 칩의 구성이 도시된 도면으로서 이를 참고하면 본 발명은, 제1 주파수 통과대역(f1)을 갖는 RF 표면탄성파 필터(SF1)와, 제2 주파수 통과대역(f2, f2＜f1)을 갖는 제2 RF 표면탄성파 필터(SF2)가 하나의 베어칩(bare chip; 10)으로 구현되어 패키지(11) 안에 장착되게 된다.

즉, 상기 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)로 이루어진 베어칩(10)을 패키지 (10)내에 다이 본딩(die bonding)하고, 와이어 본딩(wire bonding) 한 후에 웰딩(welding), 레이저 마킹(laser marking)과 같은 후공정을 진행하여 하나의 이중밴드형 표면 탄성파 필터를 완성하게 된다.

즉, 웨이퍼에서 각각의 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)에 맞게 다이싱(dicing)하고 나서 베어칩(10)을 페이스트(paste)를 이용해서 패키지(10)내의 그라운드부(12)에 부착하는 다이 본딩을 1회 수행하게 된다.

그리고, 2개의 와이어(13a, 13b)를 이용해 베어칩(10)의 각 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 와이어 본딩 한 후에 뚜껑(14)으로 패키지(11) 내부를 폐쇄시켜 이중밴드형 표면탄성파 필터를 완성시키고, 전극부(15)를 이용해 상기 패키지(11) 내의 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)로 신호 전달 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 하나의 베어칩(10)으로 단일화하는 공정을 도 5를 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, RF 필터의 기판 재질로 많이 사용되는 리튬 탄탈레이트의 경우에는 도 3의 'A'에 도시된 바와 같이 파장(λ)과 메탈 두께(h)의 관계가 h/λ가 8∼10%일 때 가장 좋은 특성의 표면탄성파를 얻을 수 있다고 알려져 있다.

따라서, 리튬 탄탈레이트의 경우에 표면탄성파의 속도가 약 4150m/sec이므로 900㎒ 대역에서는 파장이 4㎛, 1.8㎓에서는 파장이 2㎛정도이다. 그러므로, 적절한 메탈의 두께는 900㎒ 대역에서는 4000Å, 1.8㎓에서는 2000Å이다.

이렇게, 서로 다른 메탈 두께를 충족시키면서 상기 제1 및 제2 RF 표면탄성파 필터(SF1, SF2)를 단일 칩화하기 위해서는 먼저, 제1 단계에서는 제1 및 제2 표면탄성파 필터(SF1, SF2)가 장착되어 외부에서 인가되는 신호전압에 의한 진동이 표면을 따라 전파되면서 기계적 에너지를 전기적 신호로 변환 가능한 압전물질로 기판(20)을 형성하게 된다.

그 후, 제2 단계에서는 상기 신호전압 인가시 전극 역할을 수행하는 메탈(30)을 제1 표면탄성파 필터(SF1)에 필요한 높이만큼 기판(20) 위에 동일한 두 께(h)로 증착하게 된다. 예를 들어, 메탈의 두께가 900㎒ 대역에서는 4000Å, 1.8㎓에서는 2000Å이므로 메탈의 두께를 2000Å으로 하여 기판 위에 증착하게 된다.

제3 단계에서는 상기 제2 단계에서 증착된 메탈(30) 위에 SiO₂와 같은 보호막(40)을 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 증착방식을 이용한 저온 공정으로 증착하여 칩의 두께 조절, 및 오염 물질이나 수분으로부터 기판(20) 위에 형성되는 패턴의 부식을 방지하게 된다.

제4 단계에서는 상기 보호막(40) 위에 포토레지스트를 도포하고 스텝퍼(stepper)를 이용해서 노광한 후에 상기 보호막(40)과 메탈(30)을 식각하여 상기 기판(20) 위에 일정 간격의 제1 패턴(51)을 형성하게 된다.

그리고, 제5 단계에서는 제2 표면탄성파 필터(SF2)보다 높은 주파수 통과대역을 갖는 상기 제1 표면탄성파 필터(SF1)가 장착되는 A1 영역에만 다시 제1 패턴(51) 위에 포토레지스트를 도포하고 패드 오픈 마스크(Pad open mask)를 이용해 보호막(40)을 제거한 제2 패턴(52)을 형성하게 된다.

그러면, 상기 기판(20)의 제1 패턴(51) 위에 제2 표면탄성파 필터(SF2)를 장착하는 A2 영역, 상기 제2 패턴(52) 위에 제1 표면탄성파 필터(SF1)가 장착되는 A2 영역이 마련되게 된다.

제6 단계에서는 A1 영역에 제1 표면탄성파 필터(SF1)를 장착하고 A2 영역에 제2 표면탄성파 필터(SF2)를 장착하여 단일 칩(Chip)화된 베어칩(10)을 형성하게 된다.

그리고, 제7 단계에서는 상기 제6 단계의 베어칩(10)을 패키지(11) 내에 1회의 다이 본딩, 와이어 본딩, 웰딩, 레이저 마킹과 같은 후공정을 진행하여 이중밴드형 표면탄성파 필터를 완성시키게 된다.

그런데, A2 영역의 경우에 보호막/메탈이 동시에 존재하는 형태로서 기존의 메탈만 있는 형태와 다르지만 실제 중요한 것은 무게이므로 보호막/메탈 층으로 낮은 대역의 필터에서 메탈만 증착한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 PECVD와 같은 플라즈마를 이용한 증착기술이나 메탈에 어택(attack)을 가하지 않는 저온 공정으로 SiO₂의 실리콘 산화막 외에 실리콘 질화막이나 그 외의 유전체 박막, 에칭 비율이 다른 메탈을 사용하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법은 서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 2개의 표면탄성파 필터를 하나의 필터는 메탈/보호막 층으로, 다른 하나의 필터는 메탈층으로 높이를 조절하여 단일 칩을 형성하고 그 단일 칩화된 필터를 패키지 내에 1회의 다이 본딩을 거쳐 나머지 후공정을 수행하여 장착함으로 인해 이중밴드형 표면탄성파 필터가 제조되므로 필터의 칩 사이즈가 줄어들어 패키지 사이즈도 줄어들게 되며, 이렇게 제조된 이중밴드형 표면탄성파 필터는 경박 단소화되고 있는 이동통신용 기기에 적용하기 용이해질 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 제1 주파수 통과대역(f1)과 제2 주파수 통과대역(f2, f2＜f1)을 갖는 제1 및 제2 표면탄성파 필터가 장착되도록 압전물질로 기판을 형성하는 제1 단계와;

   상기 신호전압 인가시 전극 역할을 수행하는 메탈재질이 제1 표면탄성파 필터에 필요한 높이만큼 기판 위에 동일한 두께로 증착되는 제2 단계와;

   상기 제2 단계의 메탈재질 위에 저온 공정으로 보호막을 일정 두께로 증착하고, 상기 보호막 위에 포토레지스트를 도포한 후 노광, 식각 공정을 거쳐 상기 기판 위에 일정 간격의 제1 패턴을 형성하는 제3 단계와;

   상기 제1 표면탄성파 필터가 장착되는 영역에만 다시 제1 패턴 위에 포토레지스트를 도포하고 마스크를 이용해 보호막을 제거한 제2 패턴을 형성하는 제4 단계와;

   상기 기판의 제1 패턴 위에 제2 표면탄성파 필터를 장착하는 동시에 상기 제2 패턴 위에 제1 표면탄성파 필터를 장착하여 단일 칩(Chip)화하여 패키징 공정을 수행하는 제5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이중밴드형 표면탄성파 필터의 제조방법.
2. 각 주파수 통과대역에 맞도록 메탈과 보호막의 두께가 적절히 조절된 이중밴드형 표면탄성파 필터에 있어서,

   서로 다른 주파수 통과대역을 갖는 2개의 표면탄성파 필터가 단일칩화된 것을 특징으로 하는 이중밴드형 표면탄성파 필터.

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