KR101403323B1 - 발진기 및 발진기의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발진기 및 발진기의 제조 방법을 제공한다. 발진기는 제1 전극, 제1 전극 상에서 배치되고 관통홀을 포함하는 절연층, 절연층 상에 배치되고 관통홀의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴을 포함한다. 가스는 관통홀 내부를 채우고, 제1 전극과 안테나 패턴 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 가스의 하전 입자는 진동한다.
Description
본 발명은 발진기에 관한 것으로, 더 구체적으로, 수십 GHz 내지 수십 THz 영역의 주파수를 가지는 발진기에 관한 것이다.
테라헤르츠 대역은 분자광학, 생물물리학, 의학, 분광학, 영상 및 보안 응용 면에서 매우 중요하다. 기존의 마이크로파 대역과 광학 주파수 사이에 놓여 있는 테라헤르츠 대역은 그 중요성에도 불구하고 현재까지 개발되어 있는 발진기나 증폭기가 거의 없는 형편이다. 여러 가지 물리적, 공학적 한계로 개발이 미미하다가 최근에 와서 여러 가지 신개념과 미세가공 기술의 발달로 그 개발이 한창 진행되고 있다.
기존의 마이크로파 대역의 여러 발진기들의 주파수를 높이거나, 반도체 레이저나 펨토초 레이저 같은 광학 장치를 이용하여 작동주파수를 테라헤르츠 대역으로 낮추려는 여러 가지 접근 방법이 시도되고 있다. 최근에는 축소화된 테라헤르츠 발진기를 만들고자 여러 가지 시도가 제시되고 있다.
이렇게 테라헤르츠 발진기를 제작하는 여러 가지 시도 중에는 MEMS 기술을 이용하여 기판에 3차원 미세구조물을 생성하는 방법이 개발되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 수십 GHz 내지 수십 THz 영역의 진동 주파수를 가지는 발진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발진기는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에서 배치되고 관통홀을 포함하는 절연층; 상기 절연층 상에 배치되고 상기 관통홀의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴을 포함한다. 가스는 상기 관통홀 내부를 채우고, 상기 제1 전극과 상기 안테나 패턴 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하전 입자의 진동 주파수는 10 GHz 내지 10 THz일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 관통홀은 실린더 형태이고, 상기 관통홀의 지름은 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터이고, 상기 관통홀의 높이는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연층은 실리콘산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극은 알루미늄, 그레핀, 또는 ITO 이고, 상기 제1 전극의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 패턴은 알루미늄, 그레핀, 또는 ITO이고, 상기 안테나 패턴의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 패턴은 제1 폭과 제1 길이를 가지는 스트립라인 형태이고, 상기 관통홀은 상기 안테나 패턴의 중심에 정렬되고, 상기 제1 폭은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로미터이고, 상기 제1 길이는 수십 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발진기는 기판 상에 배치된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에서 배치되고 매트릭스 형태로 배열된 관통홀들을 포함하는 절연층; 상기 절연층 상에 배치되고 상기 관통홀들의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴들을 포함한다. 가스는 상기 관통홀들 내부를 채우고, 상기 제1 전극과 상기 안테나 패턴들 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 폭 방향으로 정렬된 상기 안테나 패턴들을 연결하는 배선을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스를 대전시킬 수 있는 대전 수단을 더 포함하고, 상기 대전 수단은 자외선 발생 수단이고, 상기 자외선 발생 수단은 상기 제1 전극을 통하여 자외선을 상기 관통홀 내부에 배치된 상기 가스에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발진기 제조 방법은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 절연층을 형성하고 상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연층을 패터닝하여 관통홀을 형성하는 단계; 가스 분위기 하에서 도전층을 증착하고 패터닝하여 안테나 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 안테나 패턴이 형성된 기판 상에 층간 절연막을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발진기 제조 방법은 제1 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 절연층을 증착하고 패터닝하여 상기 제1 전극을 노출시키는 관통홀을 형성하는 단계; 제2 기판 상에 안테나 패턴을 형성하는 단계; 상기 안테나 패턴이 형성된 기판 상에 절연층을 증착하고 상기 안테나 패턴을 노출하도록 평탄화시키는 단계; 및 상기 제1 기판의 상부면과 상기 제2 기판의 상부면을 서로 마주 보도록 가스 분위기 하에서 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발진기 제조 방법은 제1 기판 상에 안테나 패턴을 형성하는 단계; 상기 안테나 전극 상에 절연층을 증착하고 상기 안테나 패턴을 노출시키는 관통홀을 형성하는 단계; 제2 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 기판의 상부면과 상기 제2 기판의 상부면을 서로 마주 보도록 가스 분위기 하에서 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발진기는 수십 GHz 내지 수십 THz 영역에서 발진을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발진기를 단면도이다.
도 1b는 도 1a를 나타내는 회로도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 발진기의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 설명하는 개념도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 1b는 도 1a를 나타내는 회로도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 발진기의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 설명하는 개념도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
평행판 전극 사이에 DC 전원이 인가된 상태에서, 상기 평행판 전극에 주입된 하전 입자는 진동 현상을 유발할 수 있다. 전극 사이에서 하전 입자의 진동은 전극의 영상 전하와 하전 입자의 유도 전하에 의한 전기 쌍극자 모멘트(electric dipole moment) 사이의 쿨롱 반발력(Coulomb repulsion)에 기인할 수 있다.
따라서, 마이크로미터 스케일의 전극 사이의 간격이 유지되면, 테라 헬르츠(Tera Hertz) 영역의 발진이 생성될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발진기를 단면도이다.
도 1b는 도 1a를 나타내는 회로도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 발진기(102)는 제1 전극(120), 상기 제1 전극(120) 상에서 배치되고 관통홀(132)을 포함하는 절연층(130), 상기 절연층(130) 상에 배치되고 상기 관통홀(130)의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴(140)을 포함한다. 가스는 상기 관통홀(132) 내부를 채운다. 상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴(140) 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동한다.
제1 전극(120)은 음극이고, 안테나 패턴(140)은 양극으로 동작할 수 있다. 이에 따라, 전기장의 방향은 양극에서 음극을 향한다. 가스는 상기 전기장에 의하여 방전되어 하전 입자로 변환될 수 있다. 또는 상기 가스는 전자를 제공받아 하전 입자를 생성할 수 있다. 또는, 상기 가스는 자외선과 같은 외부의 에너지를 제공받아 하전 입자로 변환될 수 있다. 또는, 상기 음극에서 방출된 전자가 상기 양극을 충격하여 자외선을 발생시키고, 상기 자외선은 상기 가스에 에너지를 주어 이온화시킬 수 있다.
상기 하전 입자가 양의 전하를 가지는 경우, 상기 하전 입자가 양극에 근접한 경우, 영상 전화와 상기 하전 입자의 분극된 전기 쌍극자 모멘트의 상호 작용에 의하여, 상기 하전 입자는 상기 양극으로부터 반발력(repulsion force)을 경험한다.
또한, 상기 하전 입자가 양극에서 충분히 멀어지면, 영상 전하의 양은 감소한다. 상기 영상 전화와 상기 하전 입자의 순수한 전하(net charge)에 의하여, 상기 하전입자는 상기 양극으로 끌리는 인력(attraction force)을 경험한다. 결국, 상기 하전 입자는 진동한다.
이 진동은 양극인 안테나 패턴(140)에 전하량의 변화를 유발한다. 결국, 전류는 상기 양극에는 시간에 따라 상기 전하량의 변화를 주기 위하여 흐른다. 상기 양극은 안테나 패턴(140)으로 안테나로써도 동작한다. 즉, 상기 안테나 패턴(140)의 중심에서 외부로 전류가 유입 또는 유출된다. 이에 따라, 상기 안테나 패턴(140)은 상기 진동 주파수를 가지고 전자기파를 외부로 방출한다. 만약, 상기 진동 주파수가 THz에 근접한 경우, 상기 발진기는 THz의 전자기파를 복사할 수 있다.
제1 전극(120)은 도전성 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극(120)은 알루미늄, 그레핀(graphen), 니켈-은 합성 물질(Nickel-Silver Composite material), 금속, 금속 합금, 및 ITO(Indium-Tin-Oxide) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다.
절연층(130)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 절연층(130)은 상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴(140) 사이의 거리를 일정하게 유지시킨다. 상기 절연층(130)의 브레이타운(breakdown)없이 견딜 수 있는 전기장의 세기는 높은 것이 바람직하다.
관통홀(132)은 속이 빈 케비티이다. 상기 관통홀(132)은 상기 절연층(130)을 관통하여 상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴(140)을 서로 연결한다. 상기 관통홀은 하전 입자가 진동할 수 있는 환경을 제공한다. 상기 관통홀 내의 가스는 네온(Ne), 아르곤(Ar), 제논(Xe), 질소(N2), 수소(H2), 또는 산소(O2) 등일 수 있다. 상기 관통홀(132)은 일정한 압력으로 유지되며, 진공 상태일 수 있다. 상기 관통홀(132)은 실린더 형태, 또는 다각 기둥 형태일 수 있다. 상기 관통홀(132)의 지름은 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터일 수 있다. 상기 관통홀(132)의 높이는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로미터일 수 있다. 상기 관통홀(132) 내부의 압력은 1 밀리토르(mTorr) 내지 수백 토르(Torr)일 수 있다. 상기 관통홀(132)의 직경이 2 마이크로미터이고, 상기 관통홀(132)의 길이가 3 마이크로미터이고, 상기 관통홀(132)의 압력이 1 밀리토르인 경우, 상기 관통홀(132) 내의 질소 분자 가스의 개수는 약 30 개일 수 있다. 상기 질소 분자 가스는 에너지를 얻어 하전입자를 형성할 수 있다.
상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴(140) 사이에 직류(DC) 전압이 인가된 상태에서, 상기 가스는 하전 입자로 변환되고, 상기 하전 입자는 진동할 수 있다.
상기 직류 전압은 직류 전원에 의하여 제공될 수 있다. 상기 직류 전원의 출력 전압은 가변될 수 있다. 상기 직류 전원의 출력 전압은 수 볼트 내지 수 kV일 수 있다.
상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴(140) 사이의 간격을 1 마이크로미터로 가정한 경우, 양의 아르곤 하전 입자의 진동 주파수는 1 V의 전압차에 대하여 600 MHz 정도일 수 있고, 1000V의 전압차에 대하여 517 GHz 정도일 수 있다.
안테나 패턴(140)은 도전성 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 안테나 패턴(140)은 알루미늄, 그레핀(graphen), 니켈-은 합성 물질(Nickel-Silver Composite material), 금속, 금속 합금, 및 ITO(Indium-Tin-Oxide) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴(140)의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다. 상기 안테나 패턴(140)은 제1 폭과 제1 길이를 가지는 스트립라인 형태일 수 있다. 상기 관통홀(132)은 상기 안테나 패턴(140)의 중심에 정렬된다. 이에 따라, 상기 안테나 패턴은 전기 다이폴 안테나(electric dipole antenna)와 유사하게 동작할 수 있다. 상기 제1 폭은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로미터이고, 상기 제1 길이는 수십 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 발진기의 회로도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 발진기(102)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치된 제1 전극(120), 상기 제1 전극(120) 상에서 배치되고 매트릭스 형태로 배열된 관통홀들(132)을 포함하는 절연층(130), 상기 절연층(130) 상에 배치되고 상기 관통홀들(132)의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴들(142)을 포함한다. 가스는 상기 관통홀들(132) 내부를 채운다. 상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴들(140) 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동한다.
상기 안테나 패턴(140)이 어레이로 배열된 경우, 상기 안테나 패턴(140) 사이의 거리는 일정할 수 있다. 상기 안테나 패턴(140) 사이의 거리는 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다. 배선(142)은 폭 방향(y축 방향)으로 정렬된 안테나 패턴들(140)을 서로 연결할 수 있다. 또한, 폭 방향으로 상기 배선(142)을 통하여 연결된 안테나들은 길이 방향(x축 방향)으로 이격된 안테나 패턴들과 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 병렬 연결된 발진기는 별도의 증폭기를 통하여 증폭하지 않고 고출력을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 설명하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 발진기(102a)는 제1 전극(120), 상기 제1 전극(120) 상에서 배치되고 관통홀(132)을 포함하는 절연층(130), 상기 절연층(130) 상에 배치되고 상기 관통홀(132)의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴(140)을 포함한다. 가스는 상기 관통홀(132) 내부를 채운다. 상기 제1 전극(120)과 상기 안테나 패턴(140) 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동한다.
상기 제1 전극(120)의 하부에는 자외선 발생 수단(118)이 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 상기 자외선을 투과시키는 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극(120)은 자외선 영역을 투과시킬 수 있는 도전성 물질일 수 있다. 상기 자외선은 상기 제1 전극을 투과하여 상기 가스를 대전시킬 수 있다.
또한, 상기 안테나 패턴들(140)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 자외선이 상기 안테나 패턴들(140)을 투과하는 경우, 상기 안테나 패턴을 투과한 자외선을 제거하는 자외선 제거 필터(144)가 상기 안테나 패턴(140) 상에 배치될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전극(120)이 증착된다. 상기 기판(110)은 유리 기판, 반도체 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 패터닝될 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 알루미늄, 그레핀(graphen), 니켈-은 합성 물질(Nickel-Silver Composite material), 금속, 금속 합금, 및 ITO(Indium-Tin-Oxide) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다. 상기 제1 전극(120) 상에 절연층(130)이 증착된다. 상기 절연층(130)은 실리콘 산화막, 또는 실리콘 질화막일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 절연층(130)을 패터닝하여 관통홀(132)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(132)은 상기 제1 전극(120)과 접촉하도록 패터닝될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 관통홀(132)의 내부에 가스가 채워진 상태로, 상기 관통홀(132) 상에 도전성 물질이 증착될 수 있다. 상기 관통홀(132) 내의 가스는 네온(Ne), 아르곤(Ar), 제논(Xe), 질소(N2), 수소(H2),또는 산소(O2) 등일 수 있다. 상기 관통홀(132)은 일정한 압력으로 유지되며, 진공 상태일 수 있다. 상기 관통홀(132)은 실린더 형태, 또는 다각 기둥 형태일 수 있다. 상기 관통홀(132)의 지름은 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터일 수 있다. 상기 관통홀(132)의 높이는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로미터일 수 있다. 상기 관통홀(132) 내부의 압력은 1 밀리토르(mTorr) 내지 수백 토르(Torr)일 수 있다.
상기 도전성 물질은 패터닝되어 안테나 패턴(140)을 형성할 수 있다. 상기 안테나 패턴(140)은 알루미늄, 그레핀(graphen), 니켈-은 합성 물질(Nickel-Silver Composite material), 금속, 금속 합금, 및 ITO(Indium-Tin-Oxide) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴(140) 상에 층간 절연막(152)이 증착될 수 있다. 상기 층간 절연막(152)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 플라스틱 계열 접착제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 층간 절연막(152)을 패터닝하여 상기 제1 전극(120)을 노출하도록 콘택 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 콘택 홀은 상기 안테나 패턴(140)을 노출시킬 수 있다. 상기 콘택 홀을 채우는 콘택 플러그(162)가 형성될 수 있다. 이어서, 상기 콘택 플러그(162) 상에 패드 도전막이 형성될 수 있다. 상기 패드 도전막을 패터닝하여 제1 전극 접촉 패드 및/또는 안테나 패턴 접촉 패드(164)가 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전극(120)이 증착된다. 상기 기판은 유리 기판, 반도체 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 패터닝될 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 알루미늄, 그레핀(graphen), 니켈-은 합성 물질(Nickel-Silver Composite material), 금속, 금속 합금, 및 ITO(Indium-Tin-Oxide) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있다. 상기 제1 전극(120) 상에 절연층(130)이 증착된다. 상기 절연층(130)은 실리콘 산화막, 또는 실리콘 질화막일 수 있다.
상기 절연층(130)을 패터닝하여 관통홀(132)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(132)은 제1 전극과 접촉하도록 패터닝될 수 있다.
도 6을 참조하면, 새로운 기판(210) 상에 도전층 형성된다. 상기 도전층을 패터닝하여 안테나 패턴(242)이 형성된다. 이어서, 절연막(242)이 증착되고, 상기 절연막(242)의 상부면은 상기 안테나 패턴(240)이 노출되도록 평탄화될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 6의 결과물은 뒤집혀서, 도 5의 결과물 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 5의 결과물과 도 6의 결과물은 가스 분위기 하에서 서로 결합할 수 있다. 관통홀(132) 내의 가스는 네온(Ne), 아르곤(Ar), 제논(Xe), 질소(N2), 수소(H2), 또는 산소(O2) 등일 수 있다. 상기 관통홀(132)은 수 밀리토리 내지 수백 토르의 일정한 압력으로 유지되며, 진공 상태일 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진기를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 8을 참조하면, 기판(310) 상에 도전층 형성된다. 상기 도전층을 패터닝하여 안테나 패턴(342)이 형성된다. 이어서, 제1 절연막(342)이 층착되고, 상기 제1 절연막(342)의 상부면은 상기 안테나 패턴이 노출되도록 평탄화될 수 있다. 이어서, 제2 절연층(330)이 증착될 수 있다. 이어서, 상기 제2 절연층(330)을 패터닝하여 관통홀(332)이 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 새로운 기판(410) 상에 도전막이 형성될 수 있다. 상기 도전막은 패터닝되어 제1 전극(420)을 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 9의 결과물은 뒤집혀서, 도 8의 결과물 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 8의 결과물과 도 8의 결과물은 가스 분위기 하에서 서로 결합할 수 있다. 관통홀(332) 내의 가스는 네온(Ne), 아르곤(Ar), 제논(Xe), 질소(N2), 수소(H2), 또는 산소(O2) 등일 수 있다. 상기 관통홀(332)은 수 밀리토리 내지 수백 토르의 일정한 압력으로 유지되며, 진공 상태일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
101: DC 전원
120: 제1 전극
130: 절연층
132: 관통홀
140: 안테나 패턴
120: 제1 전극
130: 절연층
132: 관통홀
140: 안테나 패턴
Claims (13)
- 제1 전극;
상기 제1 전극 상에서 배치되고 관통홀을 포함하는 절연층;
상기 절연층 상에 배치되고 상기 관통홀의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴을 포함하고,
가스는 상기 관통홀 내부를 채우고,
상기 제1 전극과 상기 안테나 패턴 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동하는 것을 특징으로 하는 발진기. - 제1 항에 있어서,
상기 하전 입자의 진동 주파수는 10 GHz 내지 10 THz인 것을 특징으로 하는 발진기. - 제1 항에 있어서,
상기 관통홀은 실린더 형태이고, 상기 관통홀의 지름은 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터이고,
상기 관통홀의 높이는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 발진기. - 제1 항에 있어서,
상기 절연층은 실리콘산화막 또는 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 발진기. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극은 알루미늄, 그레핀, 또는 ITO 이고,
상기 제1 전극의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터인 것을 특징으로 발진기. - 제1 항에 있어서,
상기 안테나 패턴은 알루미늄, 그레핀, 또는 ITO이고,
상기 안테나 패턴의 두께는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 발진기. - 제1 항에 있어서,
상기 안테나 패턴은 제1 폭과 제1 길이를 가지는 스트립라인 형태이고,
상기 관통홀은 상기 안테나 패턴의 중심에 정렬되고,
상기 제1 폭은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로미터이고,
상기 제1 길이는 수십 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 발진기. - 기판;
기판 상에 배치된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에서 배치되고 매트릭스 형태로 배열된 관통홀들을 포함하는 절연층;
상기 절연층 상에 배치되고 상기 관통홀들의 상부면을 막는 도전성 물질로 형성된 안테나 패턴들을 포함하고,
가스는 상기 관통홀들 내부를 채우고,
상기 제1 전극과 상기 안테나 패턴들 사이에 인가된 DC 전압에 대하여, 상기 가스의 하전 입자는 진동하는 것을 특징으로 하는 발진기. - 제 8 항에 있어서,
폭 방향으로 정렬된 상기 안테나 패턴들을 연결하는 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스를 대전시킬 수 있는 대전 수단을 더 포함하고,
상기 대전 수단은 자외선 발생 수단이고, 상기 자외선 발생 수단은 상기 제1 전극을 통하여 자외선을 상기 관통홀 내부에 배치된 상기 가스에 제공하는 것을 특징으로 하는 발진기. - 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 절연층을 형성하고 상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연층을 패터닝하여 관통홀을 형성하는 단계;
가스 분위기 하에서 도전층을 증착하고 패터닝하여 안테나 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 안테나 패턴이 형성된 기판 상에 층간 절연막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기 제조 방법. - 제1 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 절연층을 증착하고 패터닝하여 상기 제1 전극을 노출시키는 관통홀을 형성하는 단계;
제2 기판 상에 안테나 패턴을 형성하는 단계;
상기 안테나 패턴이 형성된 기판 상에 절연층을 증착하고 상기 안테나 패턴을 노출하도록 평탄화시키는 단계; 및
상기 제1 기판의 상부면과 상기 제2 기판의 상부면을 서로 마주 보도록 가스 분위기 하에서 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기 제조 방법. - 제1 기판 상에 안테나 패턴을 형성하는 단계;
상기 안테나 전극 상에 절연층을 증착하고 상기 안테나 패턴을 노출시키는 관통홀을 형성하는 단계;
제2 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제1 기판의 상부면과 상기 제2 기판의 상부면을 서로 마주 보도록 가스 분위기 하에서 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기 제조 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021096178A1 (ko) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 동우 화인켐 주식회사 | 안테나 패키지 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5081512A (en) | 1989-05-10 | 1992-01-14 | The General Electric Company P.L.C. | Electronic devices |
| JPH0964735A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-03-07 | Fujitsu Ltd | ルビジウム原子発振器 |
| KR20120005026A (ko) * | 2009-04-16 | 2012-01-13 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 넓은 리본 이온 빔 발생 및 조절을 위한 콘쥬게이티드 ｉｃｐ 및 ｅｃｒ 플라즈마 소스 |
| US20120293272A1 (en) | 2010-01-29 | 2012-11-22 | Georgia Tech Research Corporation | Methods And Systems For Generating Millimeter-Wave Oscillations |
-
2013
- 2013-01-04 KR KR1020130001124A patent/KR101403323B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5081512A (en) | 1989-05-10 | 1992-01-14 | The General Electric Company P.L.C. | Electronic devices |
| JPH0964735A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-03-07 | Fujitsu Ltd | ルビジウム原子発振器 |
| KR20120005026A (ko) * | 2009-04-16 | 2012-01-13 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 넓은 리본 이온 빔 발생 및 조절을 위한 콘쥬게이티드 ｉｃｐ 및 ｅｃｒ 플라즈마 소스 |
| US20120293272A1 (en) | 2010-01-29 | 2012-11-22 | Georgia Tech Research Corporation | Methods And Systems For Generating Millimeter-Wave Oscillations |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021096178A1 (ko) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 동우 화인켐 주식회사 | 안테나 패키지 |
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