KR101680283B1 - 표면 실장 인덕터 소자 및 이를 포함하는 rf 집적 회로 - Google Patents

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Abstract

표면 실장 인덕터 소자는, 기판 상에 배치되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 제1 도전층, 제2 도전층 및 제3 도전층을 포함하는 나선형 도전구조물; 및 상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되어 배치되며, 제1 에어 브리지 및 제2 에어 브리지를 포함하는 제1 에어 브리지 구조물;을 포함하며, 상기 나선형 도전 구조물은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 세그먼트들 중 제1 내지 제4 세그먼트들은 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제1 세그먼트의 일단부(one end)는 상기 제2 도전층을 포함하는 제1 연결부에 의해 상기 제2 세그먼트와 연결되고, 상기 제3 세그먼트는 상기 제3 도전층을 포함하는 제2 연결부에 의해 상기 제4 세그먼트와 연결되고, 상기 제1 에어 브리지는 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트 사이에서 제1 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되며, 상기 제2 에어 브리지는 상기 제3 세그먼트 및 상기 제4 세그먼트 사이에서 상기 제2 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되며, 상기 제1 및 제2 에어 브리지들은 서로 수직 방향으로 오버랩된다.

Description

표면 실장 인덕터 소자 및 이를 포함하는 RF 집적 회로{Surface-mounted inductors and radio frequency integrated circuit including the same}
본 발명은 표면 실장 인덕터 소자 및 이를 포함하는 RF 집적 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어 브리지 구조를 포함하는 표면 실장 인덕터 소자 및 이를 포함하는 RF 집적 회로에 관한 것이다.
무선 통신의 발전에 따라서, 수동 소자들로 구현되는 필터와 같은 RF 소자의 중요성이 높아지고 있다. 이에 따라 RF 소자를 집적 회로로 구현하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 RF 소자를 집적 회로로 구현하기 위하여 높은 인덕턴스를 갖는 인덕터 소자를 반도체 칩 상에 실장하는 경우, 반도체 칩 사이즈가 증가되고 인덕터 소자의 Q-지수(Q-factor)가 감소되는 등 RF 집적 회로의 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하고자, 우수한 성능을 가지며, 콤팩트한 사이즈를 갖는 표면 실장 인덕터 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제는 상기 표면 실장 인덕터 소자를 포함하는 RF 집적 회로를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 표면 실장 인덕터 소자는 기판 상에 배치되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 제1 도전층, 제2 도전층 및 제3 도전층을 포함하는 나선형 도전구조물; 및 상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되어 배치되며, 제1 에어 브리지 및 제2 에어 브리지를 포함하는 제1 에어 브리지 구조물;을 포함하며, 상기 나선형 도전 구조물은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 세그먼트들 중 제1 내지 제4 세그먼트들은 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제1 세그먼트의 일단부(one end)는 상기 제2 도전층을 포함하는 제1 연결부에 의해 상기 제2 세그먼트와 연결되고, 상기 제3 세그먼트는 상기 제3 도전층을 포함하는 제2 연결부에 의해 상기 제4 세그먼트와 연결되고, 상기 제1 에어 브리지는 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트 사이에서 제1 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되며, 상기 제2 에어 브리지는 상기 제3 세그먼트 및 상기 제4 세그먼트 사이에서 상기 제2 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되며, 상기 제1 및 제2 에어 브리지들은 서로 수직 방향으로 오버랩된다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부가 상기 제2 에어 브리지에 의해 상기 기판에 수직한 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수의 세그먼트들 중 제5 세그먼트는 상기 제1 도전층을 포함하며, 상기 제1 에어 브리지 내에 상기 제5 세그먼트의 일부분이 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제5 세그먼트와 상기 제1 연결부가 상기 제1 에어 브리지에 의해 상기 기판에 수직한 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되고 상기 제1 에어 브리지 구조물과 이격되어 배치되는 제3 에어 브리지를 더 포함하며, 상기 복수의 세그먼트들 중 제6 내지 제8 세그먼트들은 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제1 세그먼트의 타단부(other end)는 상기 제1 도전층을 포함하는 제3 연결부에 의해 상기 제6 세그먼트에 연결되고, 상기 제7 세그먼트의 일단부는 상기 제2 도전층을 포함하는 제4 연결부에 의해 상기 제8 세그먼트에 연결되며, 상기 제3 에어 브리지는 상기 제7 세그먼트 및 상기 제8 세그먼트 사이에서 상기 제4 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제3 에어 브리지 내에 상기 제3 연결부의 일부분이 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 도전구조물이 2 개의 상기 제1 에어 브리지 구조물 및 2 개의 상기 제3 에어 브리지를 포함하며, 상기 나선형 도전구조물은 2.5 회전수(turn number)의 코일을 구성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되고 상기 제1 에어 브리지 구조물 및 상기 제3 에어 브리지와 이격되어 배치되는 제4 에어 브리지를 더 포함하며, 상기 복수의 세그먼트들 중 제9 세그먼트는 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제7 세그먼트의 타단부는 상기 제2 도전층을 포함하는 제5 연결부에 의해 상기 제9 세그먼트에 연결되고, 상기 제4 에어 브리지는 상기 제7 세그먼트 및 상기 제9 세그먼트 사이에서 상기 제5 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제4 에어 브리지 내에 상기 제5 세그먼트의 일부분이 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 도전구조물이 2 개의 상기 제1 에어 브리지 구조물, 3 개의 상기 제3 에어 브리지 및 2 개의 상기 제4 에어 브리지를 포함하며, 상기 나선형 도전구조물은 3.5 회전수의 코일을 구성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 도전구조물은 직사각형, 팔각형, 또는 원형 형상의 코일을 구성할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 RF 집적 회로는, 기판 상에 배치되며, 복수의 세그먼트들을 포함하는 나선형 도전구조물; 및 상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되어 배치되며, 제1 에어 브리지 및 제2 에어 브리지를 포함하는 제1 에어 브리지 구조물;을 포함하며, 상기 나선형 도전구조물은 각각 상기 복수의 세그먼트들 중 제1 및 제2 세그먼트들을 연결하는 제1 연결부, 및 제3 및 제4 세그먼트들을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고, 상기 제2 연결부는 상기 제2 에어 브리지에 의해 상기 제1 연결부로부터 수직 방향으로 소정의 간격으로 이격되며, 상기 제1 연결부는 상기 제1 에어 브리지에 의해 상기 복수의 세그먼트들 중 제5 세그먼트로부터 수직 방향으로 소정의 간격으로 이격될 수 있다.
본 발명에 따른 표면 실장 인덕터 소자는 복수의 세그먼트들이 제1 에어 브리지 및 제2 에어 브리지를 포함하는 제1 에어 브리지 구조물 및 제3 에어 브리지에 의해 서로 연결되는 나선형 도전 구조물을 포함한다. 상기 나선형 도전 구조물은 최소한의 금속 라인의 길이를 가질 수 있고, 상기 금속 라인의 길이가 불필요하게 길 때 발생하는 고주파수에서의 Q-지수 감소를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 표면 실장 인덕터 소자는 우수한 성능을 가질 수 있다.
또한, 제1 에어 브리지 구조물 및 제3 에어 브리지에 의해 작은 면적의 반도체 칩 상에 회전수가 큰 나선형 도전 구조물이 형성될 수 있으므로, 높은 인덕턴스를 갖더라도 콤팩트한 사이즈를 갖는 표면 실장 인덕터 소자 및 이를 포함하는 RF 집적 회로가 구현될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 RF 집적 회로의 개략도이다.
도 2a는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 2B 부분의 확대 사시도이며, 도 2c는 도 2a의 2C 부분의 확대 사시도이고, 도 2d는 도 2b의 I-I' 선을 따른 단면, II-II' 선을 따른 단면 및 도 2c의 III-III' 선을 따른 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자의 평면도들이다.
도 4a는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터의 평면도이고, 도 4b는 도 4a를 참조로 설명한 표면 실장 인덕터의 등가회로도이며, 도 4c는 도 4b의 제1 세그먼트에 대한 등가회로도이다.
도 5 내지 도 12b는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자의 제조 방법을 나타내는 도면들이다. 구체적으로, 도 5, 도 6a, 도 7 내지 도 9, 도 10a, 도 11 및 도 12a는 도 2b의 I-I' 선 및 II-II' 선을 따른 단면들 및 도 2c의 III-III' 선을 따른 단면에 대응되는 단면도들이며, 도 6b, 도 10b 및 도 12b는 각각 도 6a, 도 10a 및 도 12a 단계에서의 평면도들이다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자의 FIB 이미지(focused ion beam image)이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "～사이에"와 "직접 ～사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 RF 집적 회로(10)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, RF 집적 회로(10)는 RF 전송기(transmitter)/RF 수신기(receiver) 모듈을 포함하는 RF 시스템일 수 있다. RF 집적 회로(10)는 동일한 반도체 칩(11) 상에 실장된 수동 소자들 및 능동 소자들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, RF 집적 회로(10)는 반도체 칩(11) 상에 실장되는 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer), 전력 분배기(power divider), 발룬 필터(Balun filter), 인코더/변조기(encoder/modulator), 밴드패스 필터(bandpass filter), 커플러(coupler), 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA) 등을 포함할 수 있고, 저잡음 증폭기(LNA)에 연결된 안테나(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 분배기, 상기 커플러, 상기 밴드패스 필터, 상기 믹서, 상기 오실레이터, 상기 저잡음 증폭기 등의 소자들은 표면 실장 인덕터 소자(도 2a의 100)를 포함할 수 있다.
도 2a는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자(100)를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 2B 부분의 확대 사시도이며, 도 2c는 도 2a의 2C 부분의 확대 사시도이고, 도 2d는 도 2b의 I-I' 선을 따른 단면, II-II' 선을 따른 단면 및 도 2c의 III-III' 선을 따른 단면을 나타내는 단면도이다. 도 2a 내지 도 2c에는 도시 편의를 위하여 표면 실장 인덕터 소자(100)의 일부 구성들, 예를 들어 패시베이션층들(122, 124) 또는 시드층들(142, 144)이 생략되어 있다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 표면 실장 인덕터 소자(100)는 기판(110) 상에 실장된 나선형 도전 구조물(130)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 GaAs gallium arsenide), InAs indium arsenide), 및 InP indium phosphide)와 같은 화합물 반도체 기판, 또는 실리콘(Si, silicon), 저머늄(Ge, germanium)과 같은 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)이 GaAs와 같은 화합물 반도체를 포함하는 경우, 도전성 기판을 사용하는 경우에 비하여 기생 커패시턴스 또는 기생 인덕턴스가 방지될 수 있다.
나선형 도전 구조물(130)은 총 2.5의 회전수(turns)를 갖는 표면 실장형 코일일 수 있다. 나선형 도전 구조물(130)은 기판(110) 상에 순차적으로 배치된 제1 도전층(132), 제2 도전층(134) 및 제3 도전층(136)을 포함할 수 있다.
나선형 도전 구조물(130)은 제1 내지 제3 도전층들(132, 134, 136) 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG10, SEG11)을 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG10, SEG11)이 연결부들(CR1, CR2, ..., CR7, CR8)에 의해 서로 연결되어 총 2.5의 회전수를 갖는 표면 실장형 코일이 구성될 수 있다. 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG10, SEG11) 중 제1 내지 제4 세그먼트들(SEG1, SEG2, SEG3, SEG4) 및 제6 내지 제10 세그먼트들(SEG6, SEG7, ..., SEG9, SEG10)은 제1 내지 제3 도전층들(132, 134, 136)을 포함하며, 제5 및 제11 세그먼트들(SEG5, SEG11)은 제1 도전층(132)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제5 및 제11 세그먼트들(SEG5, SEG11)은 각각 입력 단자 및 출력 단자로 기능할 수 있다. 도 2a에 예시적으로 도시되는 것과 같이, 제5 세그먼트(SEG5)는 제8 세그먼트(SEG8)와 일단부와 직접 연결되며, 제8 세그먼트(SEG8)의 타단부는 제4 연결부(CR4)에 의해 제7 세그먼트(SEG7)의 일단부에 연결될 수 있다. 제7 세그먼트(SEG7)의 타단부는 제5 연결부(CR5)에 의해 제9 세그먼트(SEG9)의 일단부에 연결될 수 있고, 제9 세그먼트(SEG9)의 타단부는 제7 연결부(CR7)에 의해 제4 세그먼트(SEG4)의 일단부에 연결될 수 있다. 제4 세그먼트(SEG4)의 타단부는 제2 연결부(CR2)에 의해 제3 세그먼트(SEG3)의 일단부에 연결될 수 있고, 제3 세그먼트(SEG3)의 타단부는 제6 연결부(CR6)에 의해 제10 세그먼트(SEG10)의 일단부에 연결될 수 있다. 제10 세그먼트(SEG10)의 타단부는 제8 연결부(CR8)에 의해 제2 세그먼트(SEG2)의 일단부에 연결될 수 있고, 제2 세그먼트(SEG2)의 타단부는 제1 연결부(CR1)에 의해 제1 세그먼트(SEG1)의 일단부에 연결될 수 있다. 제1 세그먼트(SEG1)의 타단부는 제3 연결부(CR3)에 의해 제6 세그먼트(SEG6)의 일단부에 연결될 수 있고, 제6 세그먼트(SEG6)의 타단부는 제11 세그먼트(SEG11)의 직접 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG10, SEG11)이 5-8-7-9-4-3-10-2-1-6-11의 순서로 서로 연결되어 총 2.5회의 회전수를 갖는 나선형 도전 구조물(130)이 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 나선형 도전 구조물(130)의 회전수 및 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG10, SEG11)의 연결 순서는 달라질 수 있다.
연결부들(CR1, CR2, ..., CR7, CR8)이 수직 방향으로 오버랩되는 지점에는 2 개의 제1 에어 브리지 구조물(ABS1) 및 2 개의 제3 에어 브리지(AS_3)가 형성되어, 연결부들(CR1, CR2, ..., CR7, CR8) 각각이 서로 접촉하지 않을 수 있다.
도 2b에 예시적으로 도시된 것과 같이, 제1 에어 브리지 구조물(ABS1)은 제1 연결부(CR1) 및 제2 연결부(CR2)가 수직 방향으로 오버랩되는 지점에 형성될 수 있다. 제1 에어 브리지 구조물(ABS1)은 제1 에어 브리지(AS_1) 및 제2 에어 브리지(AS_2)를 포함할 수 있다.
제1 연결부(CR1)는 제2 도전층(134)을 포함하며, 제1 세그먼트(SEG1)와 제2 세그먼트(SEG2) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 연결부(CR1)는 제1 및 제2 세그먼트들(SEG1, SEG2)의 제2 도전층(134) 부분과 일체로 형성될 수 있다. 제2 연결부(CR2)는 제3 도전층(136)을 포함하며, 제3 세그먼트(SEG3)와 제4 세그먼트(SEG4) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제2 연결부(CR2)는 제3 및 제4 세그먼트들(SEG3, SEG4)의 제3 도전층(136) 부분과 일체로 형성될 수 있다.
제1 에어 브리지(AS_1)는 제1 및 제2 세그먼트들(SEG1, SEG2)의 제1 도전층(132) 부분들 사이에서 제1 연결부(CR1)의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의될 수 있다. 제2 에어 브리지(AS_2)는 제3 및 제4 세그먼트들(SEG3, SEG4)의 제2 도전층(134) 부분들 사이에서 제2 연결부(CR2)의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의될 수 있다. 제1 에어 브리지(AS_1) 내에 제5 세그먼트(SEG5)가 배치될 수 있고, 제2 에어 브리지(AS_2) 내에 제1 연결부(CR1)가 배치될 수 있다.
제1 연결부(CR1)의 바닥면은 제1 및 제2 세그먼트들(SEG1, SEG2)의 제2 도전층(134) 부분들의 바닥면들보다 높은 레벨 상에 위치할 수 있다. 따라서 제1 에어 브리지(AS_1)의 최상부는 제1 도전층(132) 상면보다 높은 레벨 상에 위치하며, 제1 에어 브리지(AS_1)의 최상부는 제1 도전층(132)만을 포함하는 제5 세그먼트(SEG5)보다 높은 레벨 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제1 에어 브리지(AS_1) 내에 제5 세그먼트(SEG5) 부분이 배치되며, 제1 연결부(CR1)와 제5 세그먼트(SEG5)는 서로 접촉하지 않고 제1 에어 브리지(AS_1) 내에서 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1 연결부(CR1)는 제5 세그먼트(SEG5)와 수직 방향을 따라 제1 간격(도 2d의 S1)으로 이격될 수 있다.
제2 연결부(CR2)의 바닥면은 제3 및 제4 세그먼트들(SEG3, SEG4)의 제3 도전층(136) 부분들의 바닥면들보다 높은 레벨 상에 위치할 수 있고, 제1 연결부(CR1)의 상면보다 높은 레벨 상에 위치할 수 있다. 따라서, 제2 에어 브리지(AS_2) 내에 제1 연결부(CR1) 부분이 배치되며, 제2 연결부(CR2)와 제1 연결부(CR1)는 서로 접촉하지 않고 제2 에어 브리지(AS_2) 내에서 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 제2 연결부(CR2)는 제1 연결부(CR1)와 수직 방향을 따라 제2 간격(도 2d의 S2)으로 이격될 수 있다.
또한, 제1 에어 브리지 구조물(ABS1)은 제5 연결부(CR5) 및 제6 연결부(CR6)가 수직 방향으로 오버랩되는 지점에 형성될 수 있으며, 위에서 설명한 것과 유사하게 제1 에어 브리지 구조물(ABS1)에 의해 제5 연결부(CR5), 제6 연결부(CR6) 및 제11 세그먼트(SEG11)가 서로 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.
도 2c에 예시적으로 도시된 것과 같이, 제3 에어 브리지(AS_3)는 제3 연결부(CR3) 및 제4 연결부(CR4)가 수직 방향으로 오버랩되는 지점에 형성될 수 있다. 제3 연결부(CR3)는 제1 도전층(132)을 포함하며, 제1 세그먼트(SEG1)와 제6 세그먼트(SEG6) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제3 연결부(CR3)는 제1 및 제6 세그먼트들(SEG1, SEG6)의 제1 도전층(132) 부분과 일체로 형성될 수 있다. 제4 연결부(CR4)는 제2 도전층(134)을 포함하며, 제7 세그먼트(SEG7)와 제8 세그먼트(SEG8) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제4 연결부(CR4)는 제7 및 제8 세그먼트들(SEG7, SEG8)의 제2 도전층(134) 부분과 일체로 형성될 수 있다.
제3 에어 브리지(AS_3)는 제7 및 제8 세그먼트들(SEG7, SEG8)의 제1 도전층(132) 부분들 사이에서 제4 연결부(CR4)의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의될 수 있다. 제3 에어 브리지(AS_3) 내에 제3 연결부(CR3)가 배치될 수 있다.
제4 연결부(CR4)의 바닥면은 제7 및 제8 세그먼트들(SEG7, SEG8)의 제2 도전층(134) 부분들의 바닥면들보다 높은 레벨 상에 위치할 수 있다. 따라서 제3 에어 브리지(AS_3)의 최상부는 제1 도전층(132) 상면보다 높은 레벨 상에 위치하며, 제3 에어 브리지(AS_3)의 최상부는 제1 도전층(132)만을 포함하는 제3 연결부(CR3) 상면보다 높은 레벨 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제3 에어 브리지(AS_3) 내에 제3 연결부(CR3) 부분이 배치되며, 제3 연결부(CR3)와 제4 연결부(CR4)는 서로 접촉하지 않고 제3 에어 브리지(AS_3) 내에서 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 제4 연결부(CR4)는 제3 연결부(CR3)와 수직 방향을 따라 제3 간격(도 2d의 S3)으로 이격될 수 있다. 상기 제3 간격(S3)은 제2 연결부(CR2) 및 제1 연결부(CR1) 사이의 제1 간격(S1)과 실질적으로 동일하거나, 유사할 수 있다.
또한, 제3 에어 브리지(AS_3)는 제7 연결부(CR7) 및 제8 연결부(CR8)가 수직 방향으로 오버랩되는 지점에 형성될 수 있으며, 위에서 설명한 것과 유사하게 제3 에어 브리지(AS_3)에 의해 제7 연결부(CR7) 및 제8 연결부(CR8)가 서로 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.
도 2d에 예시적으로 도시된 것과 같이, 기판(110)과 나선형 도전 구조물(130) 사이에는 제1 패시베이션층(122)이 형성될 수 있다. 제1 패시베이션층(122)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등의 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 패시베이션층(122)은 기판(110)의 결함 또는 표면 거칠기를 완화할 수 있는 중간층으로 기능할 수 있다. 또한, 제1 패시베이션층(122)은 나선형 도전 구조물(130)과 기판(110) 사이의 접착을 향상시키는 웨팅층으로 기능할 수 있다.
제1 패시베이션층(122), 제1 도전층(132)의 측벽 및 상면 일부분 상에는 제2 패시베이션층(124)이 형성될 수 있다. 제2 패시베이션층(124)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 큰 유전율을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 도전층(132)은 구리, 티타늄, 금, 니켈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전층(132)은 전자빔 증발법에 의해 형성된 티타늄 및 금의 2층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 전자빔 증발법을 수행하기 전에 금속 소스 와이핑(wiping), 금속 소스 프리멜팅(pre-melting) 및 증발 속도 조절 단계들을 수행함에 의해 제1 도전층(132)의 평탄도가 우수할수 있다(즉, 제1 도전층(132)의 표면 거칠기가 감소될 수 있다). 예를 들어, 제1 도전층(132)은 약 200 nm 내지 약 2 마이크로미터의 두께를 가질 수 있으나, 제1 도전층(132)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 도전층(132)은 전자빔 증발법 이외에도 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착(physical vapor deposition, PVD) 공정, 전해 도금, 무전해 도금 등에 의해 형성될 수도 있다.
제1 시드층(142)은 제1 도전층(132) 상에 형성될 수 있고, 구리, 티타늄, 금, 니켈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 시드층(142)은 약 50 nm 내지 약 300 nm의 두께를 가질 수 있으나, 제1 시드층(142)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 시드층(142)은 제2 도전층(134)을 형성하기 위한 공정에서 제2 도전층(134) 퇴적을 용이하게 하기 위한 시드(seed) 또는 베이스층으로 작용할 수 있다.
제2 도전층(134)은 제1 시드층(142) 상에 형성될 수 있고, 구리, 티타늄, 금, 니켈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 도전층(134)은 약 1 내지 5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있으나, 제2 도전층(134)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 시드층(144)은 제2 도전층(134) 상에 형성될 수 있고, 구리, 티타늄, 금, 니켈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 시드층(144)은 약 50 nm 내지 약 300 nm의 두께를 가질 수 있으나, 제2 시드층(144)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 시드층(144)은 제3 도전층(136)을 형성하기 위한 공정에서 제3 도전층(136) 형성을 용이하게 하기 위한 시드 또는 베이스층으로 작용할 수 있다.
제3 도전층(136)은 제2 시드층(144) 상에 형성될 수 있고, 구리, 티타늄, 금, 니켈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 도전층(136)은 약 1 내지 5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있으나, 제3 도전층(136)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2a 내지 도 2d를 참조로 설명한 상기 표면 실장 인덕터 소자(100)는 나선형 도전 구조물(130)을 포함하며, 나선형 도전 구조물(130)은 제1 에어 브리지 구조물(ABS1) 및 제3 에어 브리지(AS_3)에 의해 연결부들(CR1, CR2, ..., CR7, CR8)이 서로 접촉하지 않고 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 따라서, 기판(110) 상에 실장된 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG10, SEG11)이 연결부들(CR1, CR2, ..., CR7, CR8)에 의해 연결되어 총 2.5회의 회전수를 갖는 원형의 코일을 구성할 수 있다. 이에 따라, 표면 실장형 인덕턴스를 구현하기 위하여 별도의 절연층 및 도전층 또는 비아 구조를 형성할 필요가 없다. 또한 상기 표면 실장 인덕터 소자(100)는 제1 에어 브리지 구조물(ABS1) 및 제3 에어 브리지(AS_3)에 의해 최소한의 길이를 갖는 금속 라인을 포함하는 코일이 구성되므로, 별도의 절연층 또는 비아 구조에 의해 금속 라인의 길이가 증가되는 경우에 상기 금속 라인의 저항에 의해 발생할 수 있는 고주파에서의 Q-지수 감소를 방지할 수 있다.
또한, 제1 에어 브리지 구조물(ABS1) 및 제3 에어 브리지(AS_3)에 의해 작은 면적의 반도체 칩 상에 총 2.5회의 큰 회전수를 갖는 나선형 도전 구조물(130)이 형성될 수 있으므로, 높은 인덕턴스를 갖더라도 콤팩트한 사이즈를 갖는 표면 실장 인덕터 소자(100)가 구현될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자들(100a, 100b)의 평면도들이다. 도 3a 및 도 3b에 따른 표면 실장 인덕터 소자들(100a, 100b)은 상면에서 바라본 형상을 제외하면 도 2a 내지 도 2d를 참조로 설명한 표면 실장 인덕터 소자(100)와 유사하다. 구체적으로, 도 3a에 따른 표면 실장 인덕터 소자(100a)는 직사각형의 코일을 구성하며, 도 3b에 따른 표면 실장 인덕터 소자(100b)는 8각형 형상(octagonal shape)의 코일을 구성한다.
도 4a는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터(100c)의 평면도이다. 도 4a에 도시된 표면 실장 인덕터(100c)는 회전수를 제외하면 도 2a 내지 도 2d를 참조로 설명한 표면 실장 인덕터 소자(100)와 유사하므로 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4a를 참조하면, 표면 실장 인덕터(100c)는 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG12, SEG13)이 제1 내지 제12 연결부(CR1, CR2, ..., CR11, CR12)에 의해 연결되며, 총 3.5회의 회전수를 갖는 코일을 구성한다. 표면 실장 인덕터(100c)는 2 개의 제1 에어 브리지 구조물(ABS1), 3 개의 제3 에어 브리지(AS_3) 및 2 개의 제4 에어 브리지(AS_4)를 포함한다.
제1 에어 브리지 구조물(ABS1)에 의해 제1 연결부(CR1), 제2 연결부(CR2) 및 제5 세그먼트(SEG5)가 수직으로 오버랩되며, 서로 접촉하지 않으며 교차할 수 있다. 제5 세그먼트(SEG5) 상에 제1 연결부(CR1)가 소정의 간격(도 2d의 S1)으로 이격되어 배치되고, 제1 연결부(CR1) 상에 제2 연결부(CR2)가 소정의 간격(도 2d의 S2)으로 이격되어 배치될 수 있다.
제3 에어 브리지(AS_3)에 의해 제3 및 제4 연결부들(CR3, CR4)이 수직으로 오버랩되며, 서로 접촉하지 않고 교차할 수 있다. 제3 연결부(CR3)는 제1 및 제6 세그먼트들(SEG1, SEG6)을 연결하며, 제4 연결부(CR4)는 제7 및 제8 세그먼트들(SEG7, SEG8)을 연결할 수 있다.
제4 에어 브리지(AS_4)는 제5 연결부(CR5)와 제5 세그먼트(SEG5)가 수직 방향으로 오버랩되는 지점에 형성될 수 있다. 제5 연결부(CR5)는 제2 도전층(도 2d의 134)을 포함하며, 제7 세그먼트(SEG7)와 제9 세그먼트(SEG9) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제5 연결부(CR5)는 제7 및 제9 세그먼트들(SEG7, SEG9)의 제2 도전층(134) 부분과 일체로 형성될 수 있다. 제4 에어 브리지(AS_4)는 제7 및 제9 세그먼트들(SEG7, SEG9)의 제2 도전층(134) 부분들 사이에서 제5 연결부(CR5)의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의될 수 있다.
도 4b는 도 4a를 참조로 설명한 표면 실장 인덕터(100c)의 등가회로도이며, 도 4c는 도 4b의 제1 세그먼트(SEG1)에 대한 등가회로도이다.
도 4b를 참조하면, 표면 실장 인덕터(100c)의 모델링을 위한 등가회로도는 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG12, SEG13)에 대한 집중 성분(lumped element) 및 인접한 세그먼트들 사이의 커플링 커패시턴스(CC(i-j), i 및 j는 1 이상 13 이하의 정수), 제3 및 제4 에어 브리지와 관련된 커패시턴스(C1MM), 제1 에어 브리지 구조물과 관련된 커패시턴스(C2MM), 하부 통과 금속 라인(under-pass metal line)과 패시베이션층 사이의 커패시턴스(Cox_up), 하부 통과 금속 라인과 기판 사이의 커패시턴스(Csub_up) 및 하부 통과 금속 라인과 기판 사이의 컨덕턴스(Gsub_up)를 포함할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제1 세그먼트(SEG1)의 등가회로도에서, 커패시턴스 커플링 특성을 위하여 인접한 세그먼트로 연결하기 위한 단자가 필요하므로 인덕턴스와 저항 성분을 각각 두 개의 부분을 나누어 도시하였고, 각각의 부분이 Ls/2 및 Rs/2를 포함한다. 또한, 제1 세그먼트(SEG1)의 등가회로도는 패시베이션층의 커패시턴스(Cox), 기판의 커패시턴스(Csub), 기판의 컨덕턴스(Gsub)를 더 포함한다. 도 4c에 도시된 등가회로도는 복수의 세그먼트들(SEG1, SEG2, ..., SEG12, SEG13)에 공통적으로 적용될 수 있다.
도 5 내지 도 12b는 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자의 제조 방법을 나타내는 도면들이다. 상기 제조 방법은 도 2a 내지 도 2d를 참조로 설명한 표면 실장 인덕터 소자(100)의 제조 방법일 수 있다. 도 5, 도 6a, 도 7 내지 도 9, 도 10a, 도 11 및 도 12a는 도 2b의 I-I' 선 및 II-II' 선을 따른 단면들 및 도 2c의 III-III' 선을 따른 단면에 대응되는 단면도들이며, 도 6b, 도 10b 및 도 12b는 각각 도 6a, 도 10a 및 도 12a 단계에서의 평면도들이다.
도 5를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 패시베이션층(122)이 형성될 수 있다.
기판(110)은 GaAs(gallium arsenide), InAs (indium arsenide), 및 InP (indium phosphide)와 같은 화합물 반도체 기판, 또는 실리콘(Si, silicon), 저머늄(Ge, germanium)과 같은 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)이 GaAs와 같은 화합물 반도체를 포함하는 경우, 도전성 기판을 사용하는 경우에 비하여 기생 커패시턴스 또는 기생 인덕턴스가 방지될 수 있다.
제1 패시베이션층(122)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등의 절연 물질을 사용하여 수 ㎚ 내지 수백 ㎚의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 제1 패시베이션층(122)은 물리 기상 증착(physical vapor deposition, PVD) 공정, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 공정 또는 스퍼터링(sputtering) 공정 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물을 사용하여 플라즈마 향상 CVD 공정에 의해 약 200nm의 두께를 갖는 제1 패시베이션층(122)이 형성될 수 있다. 제1 패시베이션층(122)은 기판(110) 표면에 결함이 존재하거나, 또는 기판(110)의 러프니스(roughness)가 상대적으로 크더라도 기판(110) 상부에 형성될 구성요소들을 위하여 평탄한 상면을 제공할 수 있는 중간층으로 작용할 수 있다.
이후, 제1 패시베이션층(122)이 형성된 기판(110)의 상면 상에 제1 마스크(152)를 형성한다. 제1 마스크(152)에 의하여 노출되는 제1 패시베이션층(122) 부분들에 인덕터, 즉 코일을 구성하기 위한 도전 라인이 형성될 수 있다. 제1 마스크(152)는 예를 들면, 포토레지스트 패턴일 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 마스크(152)에 의하여 노출되는 제1 패시베이션층(122) 상에 제1 도전층(132)을 형성한다. 제1 도전층(132)은 소정의 두께로 컨포말하게 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 도전층(132)을 형성하기 위한 공정은 전자빔 증발 공정일 수 있다. 이 경우 제1 마스크(152) 상에 형성되는 제1 도전층의 부분(미도시)는 제1 마스크(152)를 제거할 때 리프트 오프 방법에 의하여 함께 제거될 수 있다. 제1 도전층(132)은 예를 들어 구리, 티타늄, 니켈 또는 금, 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.
제1 도전층(132)을 형성하기 위하여 전자빔 증발 공정을 사용하는 예시적 공정에서, 제1 도전층(132)의 형성 단계를 수행하기 전에 소스 금속(도시되지 않음) 와이핑(wiping) 단계, 상기 소스 금속의 프리멜팅(pre-melting) 단계, 및 상기 소스 금속의 증발 속도 조정 단계가 더 수행될 수 있다. 이에 따라 제1 도전층(132)의 평탄도가 향상될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 도전층(132)은 약 100 nm 이하의 RMS 거칠기(root mean square roughness)를 가질 수 있다. 그러나, 제1 도전층(132)의 RMS 거칠기가 이에 한정되는 것은 아니다.
선택적으로, 제1 도전층(132)을 형성하기 전에 전자빔 증발 공정에 의하여 티타늄, 탄탈륨 및/또는 금을 사용하여 소정의 두께를 갖는 접착 금속층(도시되지 않음)을 더 형성할 수 있다.
제1 도전층(132)에 의해 제5 및 제11 세그먼트들(SEG5, SEG11) 및 제3 및 제8 연결부들(CR3, CR8)이 형성될 수 있다. 또한, 제1 도전층(132)에 의해 제5 및 제11 세그먼트들(SEG5, SEG11)을 제외한 복수의 예비 세그먼트들(SEG1p, SEG2p, ..., SEG9p, SEG10p)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 패시베이션층(122) 상에 서로 이격되어 배치되는 제1 내지 제4 예비 세그먼트들(SEG1p, SEG2p, SEG3p, SEG4p) 및 제6 내지 제10 예비 세그먼트들(SEG6p, SEG7p, SEG8p, SEG9p, SEG10p)이 형성될 수 있다.
제1 도전층(132)을 형성한 후, 제1 마스크(152)는 제거될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 도전층(132)이 형성된 기판(110) 상에 제2 패시베이션층(124)을 형성한다. 제2 패시베이션층(124)은 제1 도전층(132)들 사이의 공간을 메꾸지 않고, 그 내벽을 컨포말하게 덮도록 소정의 두께를 가지도록 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 패시베이션층(124)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 큰 유전율을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 제2 패시베이션층(124)은 예를 들면, 실리콘 질화물(SiNx), 바륨 티타늄 산화물(BaTiO), 하프늄 산화물(HfO), 하프늄 실리케이트(HfSiO), 하프늄 산화 질화물(HfON), 하프늄 실리콘 산화 질화물(HfSiON), 란타늄 산화물(LaO), 란타늄 알루미늄 산화물(LaAlO), 지르코늄 산화물(ZrO), 지르코늄 실리케이트(ZrSiO), 지르코늄 산화 질화물(ZrON), 지르코늄 실리콘 산화 질화물(ZrSiON), 탄탈륨 산화물(TaO), 티타늄 산화물(TiO), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물(BaSrTiO), 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO), 이트륨 산화물(YO), 알루미늄 산화물(AlO), 또는 납 스칸듐 탄탈륨 산화물(PbScTaO) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
이후, 제2 패시베이션층(124)상에 제1 도전층(132) 일부분과 수직으로 오버랩되는 제2 마스크(154)를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제2 마스크(154)는 복수의 예비 세그먼트들(SEG1p, SEG2p, ..., SEG9p, SEG10p)의 에지 부분들만을 커버하도록 배치될 수 있다. 제2 마스크(154)는 예를 들면, 포토레지스트 패턴일 수 있다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 제2 마스크(154)를 식각 마스크로, 제2 마스크(154)에 의하여 노출되는 제2 패시베이션층(124)의 부분을 제거할 수 있다. 예를 들어, 노출되는 제2 패시베이션층(124)의 부분을 제거하기 위한 공정은 반응성 이온 식각 공정일 수 있다.
이후, 제2 마스크(154)는 제거될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 예비 세그먼트(SEG1p) 및 제2 예비 세그먼트(SEG2p) 사이에서 제2 패시베이션층(124)에 의해 한정되는 공간을 채우며 볼록한 형상으로 돌출되는 제1 더미 마스크(162)를 형성한다. 또한, 제7 예비 세그먼트(SEG7p) 및 제8 예비 세그먼트(SEG8p) 사이에서 제2 패시베이션층(124)에 의해 한정되는 공간을 채우며 볼록한 형상으로 돌출되는 제2 더미 마스크(164)를 형성한다. 제1 및 제2 더미 마스크들(162, 164)은 각각 제1 에어 브리지(도 2d의 AS_1) 및 제3 에어 브리지(도 2d의 AS_3)의 형성을 위한 더미 마스크일 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 더미 마스크들(162, 164)의 형성 공정에서, 제1 예비 세그먼트(SEG1p)와 제2 예비 세그먼트(SEG2p) 사이의 공간, 및 제7 예비 세그먼트(SEG7p)와 제8 예비 세그먼트(SEG8p) 사이의 공간을 채우는 마스크 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 열처리 등에 의한 리플로우 공정을 하여 형성할 수 있다. 상기 마스크 패턴은 포토레지스트 패턴일 수 있다.
제1 및 제2 더미 마스크들(162, 164)이 형성된 기판(110)의 상면을 덮는 예비 제1 시드층(142a)을 형성한다. 예비 제1 시드층(142a)은 제1 및 제2 더미 마스크들(162, 164)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 예비 제1 시드층(142a)은 제2 패시베이션층(124)에 의해 커버되지 않은 제1 도전층(132) 상면 상에도 형성될 수 있다. 예비 제1 시드층(142a)은 예를 들어 티타늄 및/또는 금을 사용하여 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 예비 제1 시드층(142a) 상에 제3 마스크(도시되지 않음)를 형성하고, 상기 제3 마스크에 의하여 노출되는 예비 제1 시드층(142a) 상에 제2 도전층(134)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제2 도전층(134)은 구리, 니켈, 금 또는 은, 또는 이들의 조합을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 도전층(134)은 금의 단일층으로 형성할 수 있다. 이와는 달리, 제2 도전층(134)은 구리 및 금의 2층 구조로 형성할 수 있다. 제2 도전층(134)을 형성하기 위한 공정은 예비 제1 시드층(142a)을 시드로 사용하는 전해 도금 공정, 또는 무전해 도금 공정일 수 있다.
이후, 제1 및 제2 더미 마스크들(162, 164) 및 상기 제3 마스크를 함께 제거할 수 있다. 제1 더미 마스크(162)가 제거되어, 제1 예비 세그먼트(SEG1p)와 제2 예비 세그먼트(SEG2p)의 사이에 제2 패시베이션층(124)에 의하여 한정되는 제1 에어 브리지(AS_1)가 형성될 수 있다. 또한 제7 예비 세그먼트(SEG7p)와 제8 예비 세그먼트(SEG8p) 사이에 제2 패시베이션층(124)에 의하여 한정되는 제3 에어 브리지(AS_3)가 형성될 수 있다.
제2 도전층(134)을 형성하기 위한 공정에서, 제1 에어 브리지(AS_1) 상에 제1 예비 세그먼트(SEG1p)와 제2 예비 세그먼트(SEG2p)를 연결하는 제1 연결부(CR1)가 형성될 수 있고, 또한 제3 예비 세그먼트(SEG3p)와 제10 예비 세그먼트(SEG10p)를 연결하는 제6 연결부(CR6)가 형성될 수 있다.
제2 도전층(134)을 형성하기 위한 공정에서, 제3 에어 브리지(AS_3) 상에 제7 예비 세그먼트(SEG7p)와 제8 예비 세그먼트(SEG8p)를 연결하는 제4 연결부(CR4)가 형성될 수 있고, 또한 제4 예비 세그먼트(SEG4p)와 제9 예비 세그먼트(SEG9p)를 연결하는 제7 연결부(CR7)가 형성될 수 있다.
이후, 상기 제3 마스크의 제거에 의해 노출되는 예비 제1 시드층(142a)의 부분을 제거하여 제1 시드층(142)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 노출된 예비 시드층(도 9의 142a) 부분을 제거하기 위한 공정은 반응성 이온 식각 공정일 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 예비 세그먼트(SEG1p)와 제2 예비 세그먼트(SEG2p)의 사이의 공간을 채우며 볼록한 형상으로 돌출되는 제3 더미 마스크(166)를 형성한다. 제3 더미 마스크(166)는 제2 에어 브리지(도 2d의 AS_2)의 형성을 위한 더미 마스크일 수 있고, 예를 들면, 제1 예비 세그먼트(SEG1p)와 제2 예비 세그먼트(SEG2p) 사이의 공간을 채우는 마스크 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 열처리 등에 의한 리플로우 공정을 하여 형성할 수 있다. 상기 마스크 패턴은 포토레지스트 패턴일 수 있다.
이후, 제3 더미 마스크(166)가 형성된 기판(110)의 상면을 덮는 예비 제2 시드층(144a)을 형성한다. 예비 제2 시드층(144a)은 제3 더미 마스크(166) 상면 및 제3 더미 마스크(166)에 의해 커버되지 않은 제2 도전층(134) 상면 상에 형성될 수 있다. 예비 제2 시드층(144a)은 예를 들어 티타늄 및/또는 금을 사용하여 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 예비 제2 시드층(144a) 상에 제4 마스크(도시되지 않음)를 형성하고, 상기 제4 마스크에 의하여 노출되는 예비 제2 시드층(144a) 상에 제3 도전층(136)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제3 도전층(136)은 구리, 니켈, 금 또는 은, 또는 이들의 조합을 사용하여 형성할 수 있다. 제3 도전층(136)을 형성하기 위한 공정은 예비 제2 시드층(144a)을 시드로 사용하는 전해 도금 공정, 또는 무전해 도금 공정일 수 있다.
제3 도전층(136)이 형성됨에 따라 제1 내지 제3 도전층들(132, 134, 136)을 포함하는 제1 내지 제4 세그먼트들(SEG1, SEG2, SEG3, SEG4) 및 제6 내지 제10 세그먼트들(SEG6, SEG7, SEG8, SEG9, SEG10)이 형성될 수 있다.
이후, 제3 더미 마스크(166) 및 상기 제4 마스크를 함계 제거할 수 있다. 제3 더미 마스크(166)가 제거되어 제1 세그먼트(SEG1)와 제2 세그먼트(SEG2)의 사이에 제2 에어 브리지(AS_2)가 형성될 수 있다. 제3 도전층(136)을 형성하기 위한 공정에서, 제2 에어 브리지(AS_2) 상에 제1 세그먼트(SEG1)와 제2 세그먼트(SEG2)를 연결하는 제2 연결부(CR2)가 형성될 수 있고, 또한 제7 세그먼트(SEG7)와 제9 세그먼트(SEG9)를 연결하는 제5 연결부(CR5)가 형성될 수 있다.
전술한 공정을 수행하여 표면 실장 인덕터 소자(100)가 완성될 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 표면 실장 인덕터 소자의 FIB 이미지(focused ion beam image)이다.
도 13을 참조하면, 도 5 내지 도 12b를 참조로 설명한 공정들을 수행하여 제조된 총 2.5회의 회전수를 갖는 원형의 표면 실장 인덕터 소자가 도시된다. 상기 표면 실장 인덕터 소자에서는 연결부들이 수직 방향으로 오버랩되는 지점에서 형성되는 에어 브리지들에 의해, 상기 연결부들이 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치되며 수직 방향으로 오버랩됨을 확인할 수 있다. 이에 따라, 최소한의 금속 라인의 길이를 갖는 한편 총 회전수가 큰 표면 실장 인덕터 소자가 구현되었음을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
10: RF 집적 회로 110: 기판
122, 124: 패시베이션층들 130: 나선형 도전 구조물
132, 134, 136: 제1 내지 제3 도전층들
142, 144: 제1 및 제2 시드층들
162, 164: 제1 및 제2 더미 마스크들
SEG1, SEG2, ..., SEG12, SEG13: 복수의 세그먼트들
CR1, CR2, ..., CR7, CR8: 연결부들
ABS1: 제1 에어 브리지 구조물
AS_1, AS_2, AS_3, AS_4: 제1 내지 제4 에어 브리지들

Claims (12)

  1. 기판 상에 배치되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 제1 도전층, 제2 도전층 및 제3 도전층을 포함하는 나선형 도전구조물; 및
    상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되어 배치되며, 제1 에어 브리지 및 제2 에어 브리지를 포함하는 제1 에어 브리지 구조물;을 포함하며,
    상기 나선형 도전 구조물은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 세그먼트들 중 제1 내지 제4 세그먼트들은 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제1 세그먼트의 일단부(one end)는 상기 제2 도전층을 포함하는 제1 연결부에 의해 상기 제2 세그먼트와 연결되고, 상기 제3 세그먼트는 상기 제3 도전층을 포함하는 제2 연결부에 의해 상기 제4 세그먼트와 연결되고,
    상기 제1 에어 브리지는 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트 사이에서 제1 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되며, 상기 제2 에어 브리지는 상기 제3 세그먼트 및 상기 제4 세그먼트 사이에서 상기 제2 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되며, 상기 제1 및 제2 에어 브리지들은 서로 수직 방향으로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부가 상기 제2 에어 브리지에 의해 상기 기판에 수직한 방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 세그먼트들 중 제5 세그먼트는 상기 제1 도전층을 포함하며, 상기 제1 에어 브리지 내에 상기 제5 세그먼트의 일부분이 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제5 세그먼트와 상기 제1 연결부가 상기 제1 에어 브리지에 의해 상기 기판에 수직한 방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되고 상기 제1 에어 브리지 구조물과 이격되어 배치되는 제3 에어 브리지를 더 포함하며,
    상기 복수의 세그먼트들 중 제6 내지 제8 세그먼트들은 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제1 세그먼트의 타단부(other end)는 상기 제1 도전층을 포함하는 제3 연결부에 의해 상기 제6 세그먼트에 연결되고, 상기 제7 세그먼트의 일단부는 상기 제2 도전층을 포함하는 제4 연결부에 의해 상기 제8 세그먼트에 연결되며,
    상기 제3 에어 브리지는 상기 제7 세그먼트 및 상기 제8 세그먼트 사이에서 상기 제4 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 에어 브리지 내에 상기 제3 연결부의 일부분이 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 나선형 도전구조물이 2 개의 상기 제1 에어 브리지 구조물 및 2 개의 상기 제3 에어 브리지를 포함하며,
    상기 나선형 도전구조물은 2.5 회전수(turn number)의 코일을 구성하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되고 상기 제1 에어 브리지 구조물 및 상기 제3 에어 브리지와 이격되어 배치되는 제4 에어 브리지를 더 포함하며,
    상기 복수의 세그먼트들 중 제9 세그먼트는 상기 제1 내지 제3 도전층들을 포함하고, 상기 제7 세그먼트의 타단부는 상기 제2 도전층을 포함하는 제5 연결부에 의해 상기 제9 세그먼트에 연결되고,
    상기 제4 에어 브리지는 상기 제7 세그먼트 및 상기 제9 세그먼트 사이에서 상기 제5 연결부의 바닥면에 의해 한정되는 공간으로 정의되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4 에어 브리지 내에 상기 제5 세그먼트의 일부분이 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 나선형 도전구조물이 2 개의 상기 제1 에어 브리지 구조물, 3 개의 상기 제3 에어 브리지 및 2 개의 상기 제4 에어 브리지를 포함하며,
    상기 나선형 도전구조물은 3.5 회전수의 코일을 구성하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 나선형 도전구조물은 직사각형, 팔각형, 또는 원형 형상의 코일을 구성하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 인덕터 소자.
  12. 기판 상에 배치되며, 복수의 세그먼트들을 포함하는 나선형 도전구조물; 및
    상기 나선형 도전구조물과 수직 오버랩되어 배치되며, 제1 에어 브리지 및 제2 에어 브리지를 포함하는 제1 에어 브리지 구조물;을 포함하며,
    상기 나선형 도전구조물은 각각 상기 복수의 세그먼트들 중 제1 및 제2 세그먼트들을 연결하는 제1 연결부, 및 제3 및 제4 세그먼트들을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고, 상기 제2 연결부는 상기 제2 에어 브리지에 의해 상기 제1 연결부로부터 수직 방향으로 소정의 간격으로 이격되며,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 에어 브리지에 의해 상기 복수의 세그먼트들 중 제5 세그먼트로부터 수직 방향으로 소정의 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 RF 집적 회로.
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