KR102117460B1 - 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
기판과, 상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층과, 상기 멤브레인층의 상부에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 압전층과, 상기 압전층의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 상부전극 및 상기 상부전극을 덮도록 배치되는 페시베이션층을 포함하며, 상기 페시베이션층에는 상기 하부전극과 상기 압전층과 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 상기 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부를 구비하는 체적 음향 공진기가 개시된다.
Description
본 발명은 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 체적 탄성파 필터(BAW filter) 제작 시 주파수 조정을 위한 트리밍(trimming) 공정은 필수적인 공정이다. 트리밍(trimming) 공정으로 필터(filter)를 구성하고 있는 특정 막들의 두께를 조정함으로써 주파수 조정을 할 수 있기 때문인데, 이러한 막에는 상,하부 전극 및 압전체 뿐만 아니라 페시베이션층(passivation layer)도 포함이 된다.
특히 페시베이션층(passivation layer)의 두께 조정을 위한 트리밍(trimming) 공정은 장치(device) 제작 시 필터(filter) 최종 주파수 특성을 결정할 수 있기에 중요도가 높다.
이와 같은 페시베이션층(passivation layer)에 대한 트리밍(trimming) 공정 진행을 위해서는 트리밍(trimming)이 필요한 영역과 불필요한 영역을 구분할 필요가 있다.
이때의 트리밍(trimming) 공정의 정확도 및 재현성과 나아가 필터(filter) 성능까지도 영향을 받게 되기에 더 나은 트리밍 기술 개발이 필요하다.
종래 기술은 트리밍용 마스크로써 스텐실 마스크(stencil mask)를 이용하는 것이다. 스텐실 마스크(stencil mask) 기술의 경우 고비용의 제작비라는 단점 이외에도 여러가지 공정적인 위험(risk)들이 있다.
장치(device)와 스텐실 마스크 간의 정렬 정도 및 재현성 저하, 장치(device)와 스텐실 마스크 간의 간극으로 인한 이온 빔 그림자 효과(ion beam shadow effect), 그리고 트리밍이 필요한 층 외의 다른 층 노출로 인한 이온 빔 경로 영향 등으로 공정 구현 정확도 및 재현성 그리고 설계 자유도 측면에서 불리하다.
페시베이션층의 두께 구배가 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써 발생되는 비정상적인 노치의 발생을 억제할 수 있는 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 기판과, 상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층과, 상기 멤브레인층의 상부에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 압전층과, 상기 압전층의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 상부전극 및 상기 상부전극을 덮도록 배치되는 페시베이션층을 포함하며, 상기 페시베이션층에는 상기 하부전극과 상기 압전층과 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 상기 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부를 구비할 수 있다.
페시베이션층의 두께 구배가 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써 발생되는 비정상적인 노치의 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 X부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 종래기술에 따른 체적 음향 공진기로 제조되는 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 체적 음향 공진기로 제조되는 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 종래기술과 본 발명에 따른 체적 음향 공진기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법에서의 트리밍 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 종래기술에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법에서의 트리밍 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 트리밍 공정 후 도 7의 Y부를 나타내는 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 도 9의 a부를 나타내는 확대도이다.
도 11은 도 9의 a'부를 나타내는 확대도이다.
도 12는 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 10에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 13은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 11에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 15는 도 14의 b부를 나타내는 확대도이다.
도 16은 도 14의 b'부를 나타내는 확대도이다.
도 17는 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 15에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 18은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 16에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 20은 도 19의 c부를 나타내는 확대도이다.
도 21은 도 19의 c'부를 나타내는 확대도이다.
도 22는 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 20에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 23은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 21에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 24는 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 25는 도 24의 d부를 나타내는 확대도이다.
도 26은 도 24의 d'부를 나타내는 확대도이다.
도 27은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 25에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 28은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 26에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 29는 PR 트리밍용 마스크의 적층 시 페시베이션층과 금속패드의 경계선으로부터의 PR 트리밍용 마스크의 끝단까지의 이격 거리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 30는 PR 트리밍용 마스크의 적층 시 페시베이션층과 금속패드의 경계선으로부터의 PR 트리밍용 마스크의 끝단까지의 이격 거리에 따른 트리밍 후 공진기 내 페시베이션층의 두께 편차를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 도 1의 X부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 종래기술에 따른 체적 음향 공진기로 제조되는 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 체적 음향 공진기로 제조되는 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 종래기술과 본 발명에 따른 체적 음향 공진기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법에서의 트리밍 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 종래기술에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법에서의 트리밍 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 트리밍 공정 후 도 7의 Y부를 나타내는 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 도 9의 a부를 나타내는 확대도이다.
도 11은 도 9의 a'부를 나타내는 확대도이다.
도 12는 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 10에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 13은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 11에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 15는 도 14의 b부를 나타내는 확대도이다.
도 16은 도 14의 b'부를 나타내는 확대도이다.
도 17는 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 15에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 18은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 16에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 20은 도 19의 c부를 나타내는 확대도이다.
도 21은 도 19의 c'부를 나타내는 확대도이다.
도 22는 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 20에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 23은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 21에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 24는 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 25는 도 24의 d부를 나타내는 확대도이다.
도 26은 도 24의 d'부를 나타내는 확대도이다.
도 27은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 25에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 28은 종래기술에 따른 트리밍 공정에 의해 트리밍이 수행되는 경우 도 26에 대응되는 영역을 나타내는 확대도이다.
도 29는 PR 트리밍용 마스크의 적층 시 페시베이션층과 금속패드의 경계선으로부터의 PR 트리밍용 마스크의 끝단까지의 이격 거리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 30는 PR 트리밍용 마스크의 적층 시 페시베이션층과 금속패드의 경계선으로부터의 PR 트리밍용 마스크의 끝단까지의 이격 거리에 따른 트리밍 후 공진기 내 페시베이션층의 두께 편차를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 X부를 나타내는 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는 일예로서, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 하부전극(150), 압전층(160), 상부전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190) 및 금속패드(195)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(110)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
기판(110)의 상면에는 절연층(112)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 기판(110)을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 절연층(112)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 기판(110)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 절연층(112)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
희생층(120)은 절연층(112) 상에 형성되며, 희생층(120)의 내측에는 캐비티(C)와 식각 방지부(130)가 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 제조 시 희생층(120)의 일부분을 제거함으로써 형성된다. 이와 같이, 캐비티(C)가 희생층(120)의 내측에 형성됨에 따라, 희생층(120)의 상부에 배치되는 제1 전극(150) 등은 편평하게 형성될 수 있다.
식각방지부(130)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각방지부(130)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
멤브레인층(140)은 기판(110)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 또한, 멤브레인층(140)은 희생층(120)의 제거 시 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 식각방지부(130)는 멤브레인층(140)에 의해 형성된 홈부(142)에 삽입 배치된다. 한편, 멤브레인층(140)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
한편, 멤브레인층(140) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 멤브레인층(140)과 제1 전극(150) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다.
하부전극(150)은 멤브레인층(140) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 하부전극(150)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
하부전극(150)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(150)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전층(160)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(150)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(160)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 특히, 압전층(160)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전층(160)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
한편, 압전층(160)은 평탄부(S)에 배치되는 압전부(162), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(164)를 포함한다.
압전부(162)는 하부전극(150)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(162)는 하부전극(150)과 상부전극(170) 사이에 개재되어 하부전극(150), 상부전극(170)과 함께 편평한 형태로 형성된다.
굴곡부(164)는 압전부(162)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.
굴곡부(164)는 후술되는 삽입층(180) 상에 배치되며, 삽입층(180)의 형상을 따라 융기되는 형태로 형성된다. 이에 압전층(160)은 압전부(162)와 굴곡부(164)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(164)는 삽입층(180)의 두께와 형상에 대응하여 융기된다.
굴곡부(164)는 경사부(164a)와 연장부(164b)로 구분될 수 있다.
경사부(164a)는 후술되는 삽입층(180)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(164b)는 경사부(164a)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다.
경사부(164a)는 삽입층(180) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(164a)의 경사각은 삽입층(180) 경사면(L)의 경사각(θ)과 동일하게 형성될 수 있다.
상부전극(170)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(160)을 덮도록 형성된다. 상부전극(170)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(150)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(170)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(150)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(170)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(170)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(150)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
삽입층(180)은 하부전극(150)과 압전층(160) 사이에 배치된다. 삽입층(180)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO)등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전층(160)과는 다른 재질로 형성된다. 또한, 필요에 따라 삽입층(180)이 구비되는 영역을 빈 공간(air)으로 형성하는 것도 가능하다. 이는 제조 과정에서 삽입층(180)을 제거함으로써 구현될 수 있다.
본 실시예에서 삽입층(180)의 두께는 하부전극(150)의 두께와 동일하거나, 유사하게 형성될 수 있다. 또한, 삽입층(180)의 두께는 압전층(160)의 두께와 유사하거나 압전층(160) 보다 얇게 형성될 수 있다. 예를 들어 삽입층(180)은 100Å 이상의 두께로 형성되되 압전층(160)의 두께보다는 얇게 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 삽입층(180)은 멤브레인층(140)과 하부전극(150), 그리고 식각 방지부(130)에 의해 형성되는 표면을 따라 배치된다.
삽입층(180)은 평탄부(S)의 주변에 배치되어 압전층(160)의 굴곡부(164)를 지지한다. 따라서 압전층(160)의 굴곡부(164)는 삽입층(180)의 형상을 따라 경사부(164a)와 연장부(164b)로 구분될 수 있다.
삽입층(180)은 평탄부(S)를 제외한 영역에 배치된다. 예를 들어 삽입층(180)은 평탄부(S)를 제외한 영역 전체에 배치되거나, 일부 영역에 배치될 수 있다.
또한 삽입층(180)은 적어도 일부가 압전층(160)과 하부전극(150) 사이에 배치된다.
평탄부(S)의 경계를 따라 배치되는 삽입층(180)의 측면은 평탄부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태로 형성된다. 이로 인해 삽입층(180)은 평탄부(S)와 인접하게 배치되는 측면이 일정한 경사각(θ)을 갖는 경사면(L)으로 형성된다.
삽입층(180) 측면의 경사각(θ)이 5°보다 작게 형성되면, 이를 제조하기 위해서는 삽입층(180)의 두께를 매우 얇게 형성하거나 경사면(L)의 면적을 과도하게 크게 형성해야 하므로, 실질적으로 구현이 어렵다.
또한 삽입층(180) 측면의 경사각(θ)이 70°보다 크게 형성되면, 삽입층(180) 상에 적층되는 압전층(160)의 경사부(164a) 경사각도 70°보다 크게 형성된다. 이 경우 압전층(160)이 과도하게 굴곡되므로, 압전층(160)의 굴곡 부분에서 크랙(crack)이 발생될 수 있다.
페시베이션층(190)은 하부전극(150)과 상부전극(170)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(190)은 공정 중 상부전극(170) 및 하부전극(150)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 페시베이션층(190)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
나아가, 페시베이션층(190)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 최종 공정에서 페시베이션층(190)의 두께가 조절될 수 있다. 그리고, 페시베이션층(190)에는 하부전극(150), 압전층(160) 및 상부전극(170)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(192)를 구비한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 페시베이션층(190)에는 트리밍이 수행되지 않는 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 형성되며, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 사이에 연결 영역(C)이 형성된다.
일예로서, 연결 영역(C)의 폭, 즉 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리는 1㎛ 이하일 수 있다. 다시 말해, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 통해 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 나누어짐으로써 연결 영역(C)의 폭을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다. 여기서, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)는 포토 레지스트(PR, Photo Resist)로 이루어질 수 있다.
즉, 트리밍 공정에 의해 트리밍 미진행 영역(A)의 페시베이션층(190)의 두께, 즉 트리밍 미진행부(192)의 두께(t1)와 트리밍 진행 영역(B)의 페시베이션층(190)의 두께(t2)가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재할 수 있는 것이다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 트리밍 공정이 종래기술(즉, 스텐실 마스크)을 통해 수행되는 경우 공진기에서 유발되는 노이즈(noise) 및 노치로 인해 필터 파형에서 노치가 발생되는 것을 알 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 상기한 본 발명에 따른 체적 음향 공진기에 의하면 포토 레지스트(PR)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)로 사용하여 트리밍 공정이 수행되는 경우 필터 파형에서 노치가 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
나아가, 도 5에 도시된 바와 같이, 트리밍 공정이 종래기술(즉, 스텐실 마스크)을 통해 수행되는 경우 공진기 파형 이상 영역이 발생되나, 상기한 본 발명에 따른 체적 음향 공진기에 의하면, 다시 말해 포토 레지스트(PR)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)로 사용하여 트리밍 공정이 수행되는 경우 공진기 파형 이상 영역이 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 포토 레지스트(PR)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)로 사용하여 트리밍 공정이 수행되는 경우 공진기의 특성이 향상됨을 알 수 있다.
금속패드(195)는 하부전극(150)과 상부전극(170)의 상기한 페시베이션층(190)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(195)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
상기한 바와 같이, 페시베이션층(190)에는 하부전극(150), 압전층(160) 및 상부전극(170)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(192)를 구비하며, 연결 영역(C)의 폭, 즉 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리가 1㎛ 이하로 형성된다.
이에 따라, 페시베이션층(190)의 두께 구배가 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써 발생되는 비정상적인 노치의 발생을 억제할 수 있다.
나아가, 페시베이션층(190)의 두께 구배가 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써 발생되는 파형 이상 영역의 발생을 억제할 수 있다.
이와 같이, 포토 레지스트(PR)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)로 사용하여 트리밍 공정이 수행되는 경우 공진기의 특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법에서의 트리밍 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 트리밍용 마스크(trimming mask)로써 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 포토 레지스트(PR, Photo Resist)로 형성된 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)가 이용된다. 즉, 금속패드(195)의 형성 후 페시베이션층(190) 상에 트리밍이 수행되지 않는 영역에 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)를 적층한다. 이후, 상기 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)가 적층되지 않는 영역에 배치되는 페시베이션층(190)에 트리밍을 수행한다. 이후, 상기 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 제거한다.
이와 같이 체적 음향 공진기의 제조방법에 의하면, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 이용함으로써 구현되는 효과를 가질 수 있으며, 포토 레지스트(PR) 재료를 사용함으로써 구현되는 효과를 가질 수 있다.
먼저, 포토 레지스트(PR) 재료를 사용함으로써 재료비가 스텐실 마스크(Stencil mask)를 사용하는 경우와 비교하여 상대적으로 낮아질 수 있다(대략 1/25 수준).
그리고, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 수행하는 자동화 설비를 이용함으로써 공정 용이성도 확보할 수 있다. 또한, 포토리소그래피(photolithography) 공정에 포함되는 노광 공정에서 스텝퍼(stepper) 설비를 이용할 수 있으므로, 체적 음향 공진기(100)와 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10) 간의 정렬 정밀도가 향상될 수 있으며, 재현성이 확보될 수 있다. 이로 인하여, 종래 기술인 스텐실 마스크를 사용하는 경우와 비교하여 원하는 정확한 위치에서 재현성이 확보된 상태로 트리밍(trimming) 공정을 수행할 수 있는 것이다.
또한, 체적 음향 공진기(100)와 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10) 간에 간극이 없어 이온빔 그림자 효과(ion beam shadow effect) 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 트리밍이 수행되는 층 외의 다른 층들을 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)가 보호하여 트리밍이 수행되는 층 외의 다른 층들이 외부로 노출됨을 방지할 수 있다. 이에 따라, 트리밍이 수행되는 층 외의 다른 층들과 트리밍 공정 시 사용되는 아르곤 이온(Ar ion)과의 인척력에 의해 발생될 수 있는 이온 빔 경로(ion beam path) 왜곡을 방지할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 기술(스텐실 마스크의 사용의 경우) 대비 트리밍이 수행되는 층(즉, 페시베이션 층, 190) 상에 정확한 위치에서 명확한 단차를 구현할 수 있다.
이에 대하여, 도 2를 참조하여 보다 자세하게 살펴보면, 트리밍이 수행되는 층인 페시베이션층(190)에는 트리밍이 수행되지 않는 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 형성되며, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 사이에 단차가 형성되는 연결 영역(C)이 형성된다.
일예로서, 연결 영역(C)의 폭, 즉 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리는 1㎛ 이하일 수 있다. 즉, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)를 통해 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 나누어짐으로써 연결 영역(C)의 폭을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다.
다시 말해, 트리밍 공정에 의해 트리밍 미진행 영역(A)의 페시베이션층(190)의 두께, 다시 말해 트리밍 미진행부(192)의 두께(t1)와 트리밍 진행 영역(B)의 페시베이션층(20)의 두께(t2)가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재할 수 있다.
하지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스텐실 마스크(30)를 사용하여 트리밍 공정을 수행하는 경우, 도 8과 같이 페시베이션층(20)의 두께 구배를 가진다. 즉, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 간의 사이 간격이 1㎛ 보다 훨씬 크며, 연결 영역(C)에서 완만한 경사각을 가지는 경사면이 형성된다.
상기한 바와 같이, 트리밍 공정을 수행하기 위한 마스크(mask)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)로 사용함으로써 체적 음향 공진기(100)와 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10) 간의 정렬 정밀도가 향상될 수 있으며, 재현성이 확보될 수 있다.
이에 따라, 트리밍이 수행되는 층[즉, 페시베이션층(190)] 상의 트리밍 진행 영역의 위치 변동 오차를 1㎛ 이하로 감소시킬 수 있다.
또한, 트리밍 공정을 수행하기 위한 마스크(mask)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)로 사용함으로써 이온빔 그림자 효과(ion beam shadow effect) 발생을 방지할 수 있고, 트리밍이 수행되는 층 외의 다른 층들과 트리밍 공정 시 사용되는 아르곤 이온(Ar ion)과의 인척력에 의해 발생될 수 있는 이온 빔 경로(ion beam path) 왜곡을 방지할 수 있다.
이에 따라, 아르곤 이온(Ar ion)의 직진성을 확보하여 트리밍이 수행되는 층[일예로서, 페시베이션층(20]의 특정 위치에서 트리밍 미진행부를 형성할 수 있다. 즉, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재하도록 할 수 있다.
나아가, 하부에 배치되는 층의 단차와는 무관하게 금속패드(195)와 체적 음향 공진기(100)의 중심 사이의 배치되는 페시베이션층(190)의 특정 위치에서 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재하도록 할 수 있다.
더하여, 탄성파 필터 장치(미도시)를 구성하는 공진기(100)와 공진기(100) 사이에 배치되는 페시베이션층(190)의 특정 위치에서 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재하도록 할 수 있다. 즉, 공진기(100)와 공진기(100) 사이 간격이 10 ㎛ 이내인 경우에도 공진기(100)와 공진기(100) 사이에 배치되는 페시베이션층(190)의 특정 위치에서 트리밍 미진행부를 형성할 수 있다.
그리고, 체적 음향 공진기(100) 내에서 대칭하여 배치되는 트리밍 미진행부를 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 10은 도 9의 a부를 나타내는 확대도이고, 도 11은 도 9의 a'부를 나타내는 확대도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기(200)는 일예로서, 기판(210), 멤브레인층(220), 하부전극(230), 압전층(240), 상부전극(250), 페시베이션층(260) 및 금속패드(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(210)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(210)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
기판(210)의 상면에는 절연층(212)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 기판(210)을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 절연층(212)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 기판(210)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 절연층(212)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
멤브레인층(220)은 기판(210)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 또한, 멤브레인층(220)은 희생층(미도시)의 제거 시 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 캐비티(C)는 희생층의 제거에 의해 형성될 수 있다. 한편, 멤브레인층(220)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
한편, 멤브레인층(220) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 멤브레인층(220)과 하부전극(230) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다.
하부전극(230)은 멤브레인층(220) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 하부전극(230)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
하부전극(230)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전층(240)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(230)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(240)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 특히, 압전층(240)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전층(240)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
상부전극(250)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(240)을 덮도록 형성된다. 상부전극(250)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(230)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(250)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(230)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(250)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(250)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
페시베이션층(260)은 하부전극(230)과 상부전극(250)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(260)은 공정 중 상부전극(250) 및 하부전극(230)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 페시베이션층(260)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
나아가, 페시베이션층(260)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 최종 공정에서 페시베이션층(260)의 두께가 조절될 수 있다. 그리고, 페시베이션층(260)에는 하부전극(230), 압전층(240) 및 상부전극(250)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(262)를 구비한다.
즉, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 페시베이션층(260)에는 트리밍이 수행되지 않는 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 형성된다.
일예로서, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리는 1㎛ 이하일 수 있다. 다시 말해, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 통해 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 나누어짐으로써 연결 영역(C, 도 2 참조)의 폭을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다. 여기서, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)는 포토 레지스트(PR, Photo Resist)로 이루어질 수 있다.
즉, 트리밍 공정에 의해 트리밍 미진행 영역(A)의 페시베이션층(260)의 두께, 즉 트리밍 미진행부(262)의 두께(t1)와 트리밍 진행 영역(B)의 페시베이션층(260)의 두께(t2)가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재할 수 있는 것이다.
하지만, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 트리밍 공정이 종래기술(즉, 스텐실 마스크(을 통해 수행되는 경우 금속패드(270')에 트리밍이 이루어져 경사면(272')이 형성된다. 즉, 트리밍이 필요하지 않은 다른 층[즉, 금속패드(270')]이 페시베이션층(260')과 함께 트리밍되어 금속패드(270')에 경사면(272')이 형성되는 것이다. 더하여, 트리밍이 수행되는 페시베이션층(260')에는 상면 전체 영역에 트리밍이 진행되기 때문에 페시베이션층(260')에 단차가 형성되지 않는다.
한편, 본 실시예에서는 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 접해 있어 연결 영역(C)이 형성되지 않는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 사이에 연결 영역(C)이 형성될 수도 있다.
금속패드(270)는 하부전극(230)과 상부전극(250)의 상기한 페시베이션층(260)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(270)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
상기한 바와 같이, 페시베이션층(260)에는 하부전극(230), 압전층(240) 및 상부전극(250)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(262)를 구비하며, 연결 영역(C)의 폭, 즉 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리가 1㎛ 이하로 형성된다.
이에 따라, 페시베이션층(260)의 두께 구배가 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써 발생되는 비정상적인 노치의 발생을 억제할 수 있다.
나아가, 페시베이션층(260)의 두께 구배가 넓은 영역에 걸쳐 형성됨으로써 발생되는 파형 이상 영역의 발생을 억제할 수 있다.
이와 같이, 포토 레지스트(PR)를 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)로 사용하여 트리밍 공정이 수행되는 경우 공진기의 특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 15는 도 14의 b부를 나타내는 확대도이고, 도 16은 도 14의 b'부를 나타내는 확대도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기(300)는 일예로서, 기판(310), 하부전극(320), 압전층(330), 상부전극(340), 페시베이션층(350) 및 금속패드(360)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(310)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(310)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. 그리고, 기판(310)에는 하부전극(320)과 함께 캐비티(C)를 형성하기 위한 캐비티 형성홈(312)이 구비될 수 있다.
하부전극(320)은 캐비티 형성홈(312)을 덮도록 기판(310) 상에 형성된다. 한편, 하부전극(320)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
하부전극(320)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(150)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전층(330)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(330)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(330)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 특히, 압전층(330)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전층(330)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
한편, 도 15에 도시된 바와 같이, 압전층(330)에는 식각홈(332)이 형성된다. 식각홈(332)은 금속패드(360)와 상부전극(340) 사이에 배치되어 외부로 노출되는 압전층(330)에 형성될 수 있다. 즉, 페시베이션층(350)의 트리밍 공정에 의해 압전층(330)이 식각되어 식각홈(332)이 형성될 수 있다. 즉, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)가 적층되는 영역인 트리밍 미진행 영역(A)과, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)가 적층되지 않는 영역인 트리밍 진행 영역(B)이 형성된다.
상부전극(340)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(330)을 덮도록 형성된다. 상부전극(340)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(320)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(340)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(320)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(340)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(340)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
한편, 상부전극(340)과 압전층(330) 사이의 일부에 간극(g)이 형성된다. 그리고, 간극(g)은 활성영역의 가장자리에 배치될 수 있다. 한편, 활성영역의 일측에 배치되는 간극(g)은 압전층(330)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 활성영역의 일측에 배치되는 간극(g)은 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 그리고, 활성영역의 타측에 배치되는 간극(g)은 일단이 개방된 형상을 가질 수 있다.
페시베이션층(350)은 상부전극(340)을 덮도록 형성된다. 한편, 페시베이션층(350)은 공정 중 상부전극(340)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 페시베이션층(350)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
나아가, 페시베이션층(350)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 최종 공정에서 페시베이션층(350)의 두께가 조절될 수 있다. 그리고, 페시베이션층(350)에는 하부전극(320), 압전층(330) 및 상부전극(340)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(352)를 구비한다.
즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 페시베이션층(350)에는 트리밍이 수행되지 않는 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 형성된다.
일예로서, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리는 1㎛ 이하일 수 있다. 다시 말해, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 통해 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 나누어짐으로써 연결 영역(C)의 폭을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다. 여기서, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)는 포토 레지스트(PR, Photo Resist)로 이루어질 수 있다.
즉, 트리밍 공정에 의해 트리밍 미진행 영역(A)의 페시베이션층(350)의 두께, 즉 트리밍 미진행부(352)의 두께(t1)와 트리밍 진행 영역(B)의 페시베이션층(350)의 두께(t2)가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재할 수 있는 것이다.
하지만, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 트리밍 공정이 종래기술(즉, 스텐실 마스크)을 통해 수행되는 경우 금속 패드(360') 및 트리밍 미 진행 영역(A)에 배치되는 페시베이션층(350')에 트리밍이 이루어져 경사면(354',362')이 형성된다. 즉, 트리밍이 필요하지 않은 다른 층[즉, 금속패드(360')]과 트리밍 미진행 영역(A)에 배치되는 페시베이션층(350')이 페시베이션층(350')의 트리밍 진행 영역(B)과 함께 트리밍되어 금속패드(360') 및 트리밍 미진행 영역(A)에 배치되는 페시베이션층(350')에 단차를 가지지 않는 경사면(354',362')이 형성되는 것이다.
한편, 본 실시예에서는 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 접해 있어 연결 영역(C)이 형성되지 않는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 사이에 연결 영역(C)이 형성될 수도 있다.
금속패드(360)는 하부전극(320)과 상부전극(340)의 상기한 페시베이션층(350)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(360)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 20은 도 19의 c부를 나타내는 확대도이고, 도 21은 도 19의 c'부를 나타내는 확대도이다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기(400)는 일예로서, 기판(410), 하부전극(420), 압전층(430), 상부전극(440), 페시베이션층(450) 및 금속패드(460)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(410)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(410)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
기판(410)의 상면에는 절연층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 기판(410)을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 절연층은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 기판(410)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 절연층은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
하부전극(420)은 기판(410)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 이를 위해, 하부전극(420)은 일부분이 캐비티(C)를 형성하기 위해 곡면을 형성한다. 또한, 하부전극(420)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
그리고, 하부전극(420)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전층(430)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(420)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(430)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 특히, 압전층(430)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전층(430)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
상부전극(440)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(430)을 덮도록 형성된다. 상부전극(440)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(420)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(440)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(420)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(440)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(440)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
페시베이션층(450)은 하부전극(420)과 상부전극(440)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(450)은 공정 중 상부전극(440) 및 하부전극(420)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 페시베이션층(450)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
나아가, 페시베이션층(450)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 최종 공정에서 페시베이션층(450)의 두께가 조절될 수 있다. 그리고, 페시베이션층(450)에는 하부전극(420), 압전층(430) 및 상부전극(440)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(442)를 구비한다.
즉, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 페시베이션층(450)에는 트리밍이 수행되지 않는 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 형성된다.
일예로서, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리는 1㎛ 이하일 수 있다. 다시 말해, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 통해 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 나누어짐으로써 연결 영역(C, 도 2 참조)의 폭을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다. 여기서, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)는 포토 레지스트(PR, Photo Resist)로 이루어질 수 있다.
즉, 트리밍 공정에 의해 트리밍 미진행 영역(A)의 페시베이션층(450)의 두께, 즉 트리밍 미진행부(452)의 두께(t1)와 트리밍 진행 영역(B)의 페시베이션층(450)의 두께(t2)가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재할 수 있는 것이다.
하지만, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 트리밍 공정이 종래기술(즉, 스텐실 마스크(을 통해 수행되는 경우 금속패드(460')에 트리밍이 이루어져 경사면(462')이 형성된다. 즉, 트리밍이 필요하지 않은 다른 층[즉, 금속패드(460')]이 페시베이션층(450')과 함께 트리밍되어 금속패드(460')에 경사면(462')이 형성되는 것이다. 더하여, 트리밍이 수행되는 페시베이션층(450')에는 상면 전체 영역에 트리밍이 진행되기 때문에 페시베이션층(450')에 단차가 형성되지 않는다.
한편, 본 실시예에서는 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 접해 있어 연결 영역(C)이 형성되지 않는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 사이에 연결 영역(C)이 형성될 수도 있다.
금속패드(460)는 하부전극(420)과 상부전극(440)의 상기한 페시베이션층(450)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(460)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
도 24는 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 25는 도 24의 d부를 나타내는 확대도이고, 도 26은 도 24의 d'부를 나타내는 확대도이다.
도 24 내지 도 25를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기(500)는 일예로서, 기판(510), 하부전극(520), 압전층(530), 상부전극(540), 페시베이션층(550) 및 금속패드(560)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(510)은 실리콘이 적층된 기판일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)가 기판으로 이용될 수 있다. 한편, 기판(510)에는 반사층(512)이 구비될 수 있다. 한편, 반사층(512)은 유전체층(511) 내에 배치될 수 있다.
반사층(512)은 기판(510)의 중앙부에 배치될 수 있으며, 활성영역의 하부에 배치될 수 있다. 여기서, 활성영역이라 함은, 하부전극(520), 압전층(530) 및 상부전극(540)이 모두 겹쳐지게 배치되는 영역을 말한다.
한편, 반사층(512)은 제1,2 반사부재(513,514)를 구비할 수 있으며, 제1,2 반사부재(513,514)는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
제1 반사부재(513)는 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 루테늄(ruthenium : Ru),텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리 (Copper : Cu),알루미늄 (Al), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등이 사용 가능하다. 또한, 제2 반사부재(514)는 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1,2 반사부재(512,514)가 한 쌍으로만 이루어지거나 제1,2 반사부재(512,514)가 쌍으로 반복적으로 구성될 수 있다.
유전체층(511) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 유전체층(511)과 하부전극(520) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다.
하부전극(520)은 유전체층(511) 상에 배치된다. 또한, 하부전극(520)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
그리고, 하부전극(520)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전층(530)은 적어도 반사층(512)의 상부에 배치되는 하부전극(520)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(530)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 특히, 압전층(530)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전층(430)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
상부전극(540)은 반사층(512)의 상부에 배치되는 압전층(530)을 덮도록 형성된다. 상부전극(540)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(520)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(540)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(520)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(540)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(540)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(230)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
페시베이션층(550)은 하부전극(520)과 상부전극(540)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(550)은 공정 중 상부전극(540) 및 하부전극(520)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 페시베이션층(550)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
나아가, 페시베이션층(550)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 최종 공정에서 페시베이션층(550)의 두께가 조절될 수 있다. 그리고, 페시베이션층(550)에는 하부전극(520), 압전층(530) 및 상부전극(540)이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부(552)를 구비한다.
즉, 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 페시베이션층(550)에는 트리밍이 수행되지 않는 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 형성된다.
일예로서, 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)의 이격 거리는 1㎛ 이하일 수 있다. 다시 말해, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 통해 트리밍 미진행 영역(A)과, 트리밍이 수행되는 트리밍 진행 영역(B)이 나누어짐으로써 연결 영역(C, 도 2 참조)의 폭을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다. 여기서, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)는 포토 레지스트(PR, Photo Resist)로 이루어질 수 있다.
즉, 트리밍 공정에 의해 트리밍 미진행 영역(A)의 페시베이션층(550)의 두께, 즉 트리밍 미진행부(552)의 두께(t1)와 트리밍 진행 영역(B)의 페시베이션층(550)의 두께(t2)가 서로 다르게 형성된다. 그리고, 두께가 서로 다른 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 1㎛ 이내에 함께 존재할 수 있는 것이다.
하지만, 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 트리밍 공정이 종래기술(즉, 스텐실 마스크)을 통해 수행되는 경우 금속패드(560')에 트리밍이 이루어져 경사면(562')이 형성된다. 즉, 트리밍이 필요하지 않은 다른 층[즉, 금속패드(560')]이 페시베이션층(550')과 함께 트리밍되어 금속패드(560')에 경사면(562')이 형성되는 것이다. 더하여, 트리밍이 수행되는 페시베이션층(550')에는 상면 전체 영역에 트리밍이 진행되기 때문에 페시베이션층(550')에 단차가 형성되지 않는다.
한편, 본 실시예에서는 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B)이 접해 있어 연결 영역(C)이 형성되지 않는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 트리밍 미진행 영역(A)과 트리밍 진행 영역(B) 사이에 연결 영역(C)이 형성될 수도 있다.
금속패드(560)는 하부전극(520)과 상부전극(540)의 상기한 페시베이션층(550)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(560)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
이하에서는 오버행(Overhang) 폭에 따른 두께 편차에 대하여 살펴보기로 한다.
도 29에 도시된 바와 같이, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)의 적층 시 페시베이션층(620)과 금속패드(640)의 경계선으로부터 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10) 끝단까지의 이격 거리를 오버행(Overhang) 폭이라 할 때, 도 30에 도시된 바와 같이 오버행 폭에 따른 공진기 내 위치별로 페시베이션층의 두께 편차가 차이가 나는 것을 알 수 있다. 즉, 금속패드(640)가 3㎛ 노출되는 경우[Overhang -3㎛인 경우]가 두께 편차가 가장 큰 것을 알 수 있으며, PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask, 10)가 금속패드(640)로부터 1㎛ 이상 돌출되도록 적층하여 트리밍되는 경우 두께 편차가 개선됨을 알 수 있다. 하지만, 오버행(Overhang) 폭이 2㎛, 3㎛ 수준까지 증가하게 되면 금속 패드(640)와 트리밍 진행 영역 간의 간격도 그 만큼 확보되어야 하는 만큼, 설계치를 고려하여 적절한 오버행(Overhang) 폭 선정이 필요하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500 : 체적 음향 공진기
110, 210, 310, 410, 510 : 기판
120 : 희생층
130 : 식각방지부
140, 220 : 멤브레인층
150, 230, 320, 420, 520 : 하부전극
160, 240, 330, 430, 530 : 압전층
170, 250, 340, 440, 540 : 상부전극
180 : 삽입층
190, 260, 350, 450, 550 : 페시베이션층
195, 270, 360, 460, 560 : 금속패드
110, 210, 310, 410, 510 : 기판
120 : 희생층
130 : 식각방지부
140, 220 : 멤브레인층
150, 230, 320, 420, 520 : 하부전극
160, 240, 330, 430, 530 : 압전층
170, 250, 340, 440, 540 : 상부전극
180 : 삽입층
190, 260, 350, 450, 550 : 페시베이션층
195, 270, 360, 460, 560 : 금속패드
Claims (18)
- 기판;
상기 기판의 상부에 배치되는 하부전극;
상기 하부전극의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 압전층;
상기 압전층의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 상부전극; 및
상기 상부전극을 덮도록 배치되는 페시베이션층;
을 포함하며,
상기 페시베이션층에는 상기 하부전극, 상기 압전층 및 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역의 외측에 배치되며 상기 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께보다 두꺼운 트리밍 미진행부를 구비하며,
상기 활성영역의 상부에 배치되는 부분과 상기 트리밍 미진행부를 연결하는 연결 영역의 폭이 1㎛ 이하인 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 페시베이션층은 상기 활성영역의 상부에 배치되는 부분의 두께가 균일하게 형성되는 체적 음향 공진기.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 트리밍 미진행부는 상기 활성영역의 외측에서 상기 하부전극과 상기 상부전극에 연결되는 금속패드와 상기 활성영역 사이에 형성되는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 페시베이션층은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)인 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 트리밍 미진행부는 상기 활성 영역을 감싸도록 배치되는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 하부전극과 상기 압전층 사이에 배치되는 삽입층을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
적어도 일부가 상기 활성영역의 하부에 배치되며 상기 기판과 멤브레인층에 의해 형성되는 캐비티를 감싸도록 배치되는 식각방지부를 더 포함하는 체적 음향 공진기.
- 제8항에 있어서,
상기 식각방지부의 외측에 배치되는 희생층을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 활성영역의 상부에 배치되는 페시베이션층의 트리밍 공정 중 상기 트리밍 미진행부는 포토 레지스트로 이루어지는 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)에 덮혀지는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 압전층과 상기 상부전극 사이에는 간극이 구비되며,
상기 활성영역은 상기 간극의 끝단까지 확장되는 체적 음향 공진기.
- 제11항에 있어서,
상기 압전층에는 상기 활성영역의 외측에 배치되는 식각홈이 형성되는 체적 음향 공진기.
- 제11항에 있어서,
상기 기판에는 캐비티를 형성하기 위한 캐비티 형성홈이 구비되는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 하부전극과 상기 압전층 및 상기 상부전극은 곡면을 형성하는 체적 음향 공진기.
- 제14항에 있어서,
상기 하부전극은 상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 기판에는 유전층 내에 매립되는 반사층이 구비되는 체적 음향 공진기.
- 제16항에 있어서,
상기 반사층은 제1 반사부재와 상기 제1 반사부재의 상부에 배치되는 제2 반사부재를 구비하며,
상기 제1,2 반사부재는 한쌍 또는 교번하여 배치되는 복수개의 쌍으로 이루어지는 체적 음향 공진기.
- 페시베이션층의 트리밍 공정 전 트리밍이 수행되지 않는 영역에 포토 레지스트로 이루어지는 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 적층하는 단계;
상기 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)가 적층되지 않는 영역에 배치되는 페시베이션층에 트리밍을 수행하는 단계; 및
상기 PR 트리밍용 마스크(PR trimming mask)를 제거하는 단계;
를 포함하는 체적 음향 공진기의 제조방법.
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