KR20010026587A - micromachined tunable filter and production method - Google Patents

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KR20010026587A
KR20010026587A KR1019990037957A KR19990037957A KR20010026587A KR 20010026587 A KR20010026587 A KR 20010026587A KR 1019990037957 A KR1019990037957 A KR 1019990037957A KR 19990037957 A KR19990037957 A KR 19990037957A KR 20010026587 A KR20010026587 A KR 20010026587A
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micromachined
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박재영
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구자홍
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Abstract

PURPOSE: A micro-machined tuneable filter and a manufacturing method thereof are provided to produce high resonant frequencies and high Q values and improve reliability by employing passive elements such as inductors and capacitors. CONSTITUTION: In a micro-machined tuneable filter, a voltage is given between a spiral inductor(3) and an upper electrode(5) and forms an electrostatic force used for moving the upper electrode(5) vertically. The vertical movement of the upper electrode(5) changes the capacitance between the inductor(3) and the upper electrode(5) forming a virtual variable capacitor. As shown in an equivalent circuit, an oscillating circuit is formed with a variable capacitor connected in parallel with the spiral inductor(3). Here, the change of distance between the upper electrode(5) and the bottom electrode(4) changes the capacitance of the variable capacitor and modulates the frequency. Thus, by adjusting the inductance and the capacitance, the frequency width can be controlled.

Description

마이크로머신드 튠어블 필터 및 제조 방법{micromachined tunable filter and production method}Micromachined tunable filter and production method

본 발명은 신호처리 시스템이나 통신 시스템에서 주파수 변조 등의 목적으로 사용되는 마이크로머신드 튠어블 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a micromachined tunable filter used for the purpose of frequency modulation or the like in a signal processing system or a communication system.

지금까지 기계적인 튠어블 필터들이 많은 연구 및 개발 등을 통해 높은 Q 값을 가지고 있지만, 공진 주파수가 낮고 기계적으로 움직이는 구조로 구성되었기 때문에 신뢰성에 있어서 많은 문제점이 제기되어 상업적으로 아직 사용이 미비한 실정이다.Until now, the mechanical tunable filters have high Q through many researches and developments, but since the resonant frequency is low and composed of a mechanically moving structure, many problems in reliability have been raised and are not commercially available yet. .

이상에서 설명한 바와 같이 종래 기술에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터는 높은 특성 벡터들을 갖는 대신에 공진 주파수가 낮고 기계적으로 움직이는 구조로 구성되어 있기 때문에 신뢰성에 문제점이 제기되고 있다.As described above, the micromachined tunable filter according to the related art has a low resonance frequency and a mechanically moving structure instead of having high characteristic vectors, thereby raising reliability problems.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전기도금으로 증착된 도체들을 이용하여 만든 수동소자(인덕터와 커패시터)들로 필터들을 구성함으로써, 높은 공진 주파수와 높은 Q 값, 그리고 높은 신뢰성을 갖는 마이크로머신드 튠어블 필터를 제작하여 상업적으로 이용 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, by constructing filters with passive elements (inductors and capacitors) made using conductors deposited by electroplating, high resonance frequency, high Q value, and high The objective is to make a reliable micromachined tunable filter and to use it commercially.

도 1 은 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 구성도1 is a block diagram of a micromachined tunable filter according to the present invention

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 등가회로도2A to 2B are equivalent circuit diagrams of a micromachined tunable filter according to the present invention.

도 3 은 도 1에서 움직이는 상부 전극을 제외시킨 구성도FIG. 3 is a view illustrating a configuration in which the upper electrode moving in FIG. 1 is excluded.

도 4 는 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 다른 실시예의 구성도4 is a block diagram of another embodiment of a micromachined tunable filter according to the present invention;

도 5 는 본 발명에 따른 상부전극의 다른 구성도5 is another configuration diagram of the upper electrode according to the present invention;

도 6 은 도 2b에서 보여진 두 개의 인덕터와 커패시터로 구성된 마이크로머신드 튠어블 필터의 구성도6 is a block diagram of a micromachined tunable filter composed of two inductors and capacitors shown in FIG.

도 7a 내지 도 7h는 도 1의 구성도에 따른 제조공정 과정을 나타낸 제 1 실시예7A to 7H illustrate a first embodiment showing a manufacturing process according to the configuration of FIG. 1.

도 8a 내지 도 8g는 도 4의 구성도에 따른 제조공정 과정을 나타낸 제 2 실시예8A to 8G illustrate a second embodiment showing a manufacturing process according to the configuration of FIG. 4.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 기판 2 : 본딩 패드1 substrate 2 bonding pad

3 : 인덕터 4 : 하부 전극3: inductor 4: lower electrode

5 : 상부 전극 5' : 판금5: upper electrode 5 ': sheet metal

6 : 에어 브리지 7 : 힌지6: air bridge 7: hinge

8 : 비아 기둥(via post) 9 : 가변 커패시터8: via post 9: variable capacitor

10, 11 : 절연층 12, 14 : 희생층10, 11: insulation layer 12, 14: sacrificial layer

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 특징은 기판과, 상기 기판 상에 일정 패턴으로 형성된 인덕터와, 상기 인덕터 상에 일정 공간을 두고 브리지 형태로 형성되어 상하로 움직이는 상부전극과, 상기 상부전극 하부에 형성되어 상부전극과 가변 커패시터(variable capacitor)를 이루는 하부전극을 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the micromachined tunable filter according to the present invention for achieving the above object is a substrate, an inductor formed in a predetermined pattern on the substrate, and formed in a bridge shape with a predetermined space on the inductor, up and down It includes a moving upper electrode and a lower electrode formed under the upper electrode to form a variable capacitor (upper electrode).

본 발명에 따른 다른 특징은 상기 기판 상에 제 1 절연층과 메탈층을 차례로 형성하는 공정, 상기 메탈층을 패터닝하여 일정 패턴을 가지는 인덕터와, 하부전극 및 다수개의 본딩 패드를 형성하고 전면에 제 2 절연층을 형성하는 공정, 전면에 희생층을 증착하고 패터닝한 후 상기 제 2 절연층을 식각하여 상기 메탈층의 일부만 노출시키는 공정, 전면에 씨드층을 형성하는 공정, 전면에 소정 형태의 몰드를 가지는 희생층을 형성하고, 상기 몰드 내에 전기도금을 이용하여 금속층을 형성하는 공정, 상기 희생층 및 씨드층을 제거하여 에어 브리지 형태로 상기 서로 다른 본딩 패드에 전기적으로 연결되는 상부전극과 하부전극을 각각 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process of sequentially forming a first insulating layer and a metal layer on the substrate, and patterning the metal layer to form an inductor having a predetermined pattern, a lower electrode, and a plurality of bonding pads. 2) forming an insulating layer, depositing and patterning a sacrificial layer on the entire surface, etching the second insulating layer to expose only a portion of the metal layer, forming a seed layer on the entire surface, and forming a mold on the entire surface. Forming a sacrificial layer having a, and forming a metal layer using an electroplating in the mold, by removing the sacrificial layer and the seed layer to the upper electrode and the lower electrode electrically connected to the different bonding pads in the form of an air bridge It comprises a step of forming each of the.

본 발명의 특징에 따른 작용은 소형화된 전자 시스템, 즉 신호 처리 시스템이나 통신 시스템에서 주파수 변조나 필터링, 그 밖의 다른 목적으로 사용되는 튠어블 필터를 CMOS 공정(processing)과 동일한 공정을 이용하기 때문에 CMOS 회로도와 동시에 집적시킬 수 있어서 칩 사이즈(size)의 소형 시스템을 쉽게 구현할 수 있다.The operation according to the characteristics of the present invention is that CMOS tuner filters, which are used for frequency modulation, filtering and other purposes in signal processing or communication systems, use the same process as CMOS processing. Simultaneous integration with the schematics makes it easy to implement small systems of chip size.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터 및 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the micromachined tunable filter and manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 구성도로서, 도 1을 보면 기판(1)과, 상기 기판(1)상에 일정 패턴으로 형성된 나선형의(spiral) 인덕터(3)와, 상기 인덕터(3) 상에 일정 공간을 두고 브리지 형태로 형성되어 상하로 움직이는 상부전극(5)과, 상기 상부전극(5) 하부에 형성되어 가변 커패시터(variable capacitor)를 이루는 하부전극(4)과, 본딩 패드(2)와, 상기 본딩 패드(2)와 하부전극(4)을 연결하는 에어브리지(6)로 구성된다.1 is a configuration diagram of a micromachined tunable filter according to the present invention. Referring to FIG. 1, a substrate 1, a spiral inductor 3 formed in a predetermined pattern on the substrate 1, An upper electrode 5 formed in a bridge shape with a predetermined space on the inductor 3 and moving up and down, and a lower electrode 4 formed under the upper electrode 5 to form a variable capacitor; And an air bridge 6 connecting the bonding pad 2 and the lower electrode 4 to each other.

상기와 같이 구성된 마이크로머신드 튠어블 필터의 동작을 보면 상기 나선형의 인덕터(3)와 상부전극(5)사이에 전압을 인가하고, 이때 형성된 정전력(electrostatic force)에 의해서 상기 상부전극(5)이 상하로 움직이게 된다.Referring to the operation of the micromachined tuneable filter configured as described above, a voltage is applied between the spiral inductor 3 and the upper electrode 5, and the upper electrode 5 is formed by electrostatic force formed at this time. This moves up and down.

이와 같이 상기 상부전극(5)의 움직임에 따라서 상기 인덕터(3)와 상부전극(5)사이에 커패시턴스가 변화되는 가변 커패시터가 형성된다.As described above, a variable capacitor is formed between the inductor 3 and the upper electrode 5 according to the movement of the upper electrode 5.

즉, 상기 튠어블 필터는 도 2a의 등가회로도에서 보여지는 것처럼 가변 커패시터(9)와 나선형 인덕터(3)가 병렬로 연결된 공진 회로로 구성되어 있어서, 상기 상부전극(5)과 하부전극(4)간의 거리변화로 인해 상기 가변 커패시터(9)의 커패시턴스가 변화되고, 그에 따라서 주파수 변조를 한다.That is, the tunable filter is composed of a resonant circuit in which the variable capacitor 9 and the spiral inductor 3 are connected in parallel, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 2A, so that the upper electrode 5 and the lower electrode 4 are connected. The capacitance of the variable capacitor 9 changes due to the distance change therebetween, and thus frequency modulation is performed.

이와 같이, 인덕턴스와 커패시턴스의 값을 적절하게 디자인함에 따라서 기본 사용 주파수대역을 조정한다.In this way, the base used frequency band is adjusted according to the proper design of the values of inductance and capacitance.

도 3 은 도 1에서 상부전극을 제외시킨 튠어블 필터의 구성도를 나타낸 것으로서, 에어브리지(6)를 이용하여 하부전극(4)과 본딩 패드(2)의 연결을 보여주고 있다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a tunable filter excluding the upper electrode in FIG. 1, and shows the connection of the lower electrode 4 and the bonding pad 2 using the air bridge 6.

이때, 필요에 따라 커패시턴스가 높은 커패시터를 사용해야 경우 높은 유전율을 갖는 절연체를 커패시터의 하부전극(4) 위에 증착함으로써 높은 커패시턴스를 형성한다.In this case, when a capacitor having a high capacitance is used as necessary, a high capacitance is formed by depositing an insulator having a high dielectric constant on the lower electrode 4 of the capacitor.

그리고 도 4 는 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 다른 실시예의 구성도로써, 도 4에서 보여지는 마이크로머신드 튠어블 필터는 상기 도 1에서 보여진 마이트로머신 튠어블 필터와 아래의 차이점을 제외하고는 일치한다.4 is a configuration diagram of another embodiment of the micromachined tunable filter according to the present invention. The micromachined tunable filter shown in FIG. 4 is different from the mitromachine tunable filter shown in FIG. Except that it matches.

그 차이점을 보면, 상기 도 1 에서는 움직이는 상부전극(5)과 비아 기둥(via posts)(8)이 한 공정을 통하여 형성되어 상기 상부전극(5)과 비아 기둥(8)의 메탈막 두께가 같고, 도 4에서는 움직이는 상부 전극(5)과 비아 기둥(8)이 다른 두 공정을 통하여 각각 형성되어 상기 상부전극(5)과 비아 기둥(8)의 메탈 두께가 다르다.The difference is that in FIG. 1, the upper electrode 5 and the via posts 8 are formed through one process so that the thicknesses of the metal layers of the upper electrode 5 and the via column 8 are the same. In FIG. 4, the movable upper electrode 5 and the via pillar 8 are formed through two different processes, respectively, so that the metal thicknesses of the upper electrode 5 and the via pillar 8 are different.

그리고 도 5에 나타낸 것과 같이 상부전극(5)을 지그재그 형태의 힌지(hinge)(7)와 판금(plate)(5')으로 구분하여 형성함으로써, 상기 상부 전극(5)의 움직임을 저전압으로 가능하게 한다.As shown in FIG. 5, the upper electrode 5 is divided into a zigzag hinge 7 and a plate 5 ′, whereby the movement of the upper electrode 5 can be performed at a low voltage. Let's do it.

도 6 은 도 2b에서 보여진 두 개의 인덕터와 커패시터로 구성된 마이크로머신드 튠어블 필터의 구성도이다.FIG. 6 is a schematic diagram of a micromachined tuneable filter including two inductors and a capacitor shown in FIG. 2B.

본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 공정은 CMOS 공정과 유사하여서 CMOS 회로와 동시에 제조가 가능하여 칩 사이즈의 소형 시스템을 쉽게 구현한다.The manufacturing process of the micromachined tunable filter according to the present invention is similar to the CMOS process, and can be manufactured simultaneously with the CMOS circuit, thereby easily implementing a compact system having a chip size.

그러면 이상과 같은 구조의 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조공정을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Next, the manufacturing process of the micromachined tunable filter having the above structure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1 실시예First embodiment

도 7a 내지 도 7h는 도 1의 구성도에 따른 제조공정 과정을 나타낸 실시예로써, 도 7 a와 같이 먼저, 실리콘 기판(1)상에 절연체(10)인 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드(nitride), 혹은 폴리머 중 어느 하나를 코팅한다. 단 폴리머를 이용한 경우에는 큐어링(curing)을 하여야 한다.7A to 7H illustrate an embodiment of a manufacturing process according to the configuration of FIG. 1. First, as shown in FIG. 7A, first, silicon dioxide and silicon nitride, which is an insulator 10, are formed on a silicon substrate 1. Or either polymer. However, if a polymer is used, it must be cured.

상기 절연층(10)을 증착하는 공정과정은 석영(quartz)과 같은 절연 기판을 사용하면 필요하지 않다.The process of depositing the insulating layer 10 is not necessary using an insulating substrate such as quartz.

이어 상기 절연층(10) 위에 Cr/Au, Ti/Au, Ti/Cu, 혹은 Cr/Cu와 같은 메탈막(2)을 스퍼터(sputter) 나 증착기(evaporator)를 이용하여 증착한다.Subsequently, a metal film 2 such as Cr / Au, Ti / Au, Ti / Cu, or Cr / Cu is deposited on the insulating layer 10 using a sputter or an evaporator.

그리고 도 7b와 같이 상기 메탈막(2)을 포토리소그라피(photolithography) 공정과 습식 식각(wet etching)으로 패터닝하여 나선형 타입의 인덕터(2)와, 가변 커패시터의 하부 전극(4), 그리고 다수개의 본딩 패드(bonding pads)(2)를 형성한다.As shown in FIG. 7B, the metal film 2 is patterned by a photolithography process and wet etching to form a spiral inductor 2, a lower electrode 4 of a variable capacitor, and a plurality of bondings. Bonding pads 2 are formed.

이때, 상기 메탈막(2)은 전기도금법으로 증착할 수 있는 높은 전도성을 갖는 Au나 Cu로 형성한다.At this time, the metal film 2 is formed of Au or Cu having a high conductivity that can be deposited by the electroplating method.

그리고 도 7c와 같이 전면에 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 혹은 폴리마와 같은 절연체(11)를 코팅한다.Then, an insulator 11 such as silicon dioxide, silicon nitride, or polymer is coated on the front surface as shown in FIG. 7C.

이어 도 7d와 같이 가변 커패시터의 상부 전극(5)이 움직일 수 있도록 공간을 제공하기 위해 포토레지스터, 폴리이미드, 혹은 퓨어(pure) 알류미늄으로 이루어진 희생층(12)을 이용하여 패턴을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7D, a pattern is formed using a sacrificial layer 12 made of photoresist, polyimide, or pure aluminum to provide a space for the upper electrode 5 of the variable capacitor to move.

상기 형성된 포토레지스터, 폴리이미드, 그리고 알류미늄 층은 구조물 형성 후 제거 될 것이다.The formed photoresist, polyimide, and aluminum layer will be removed after formation of the structure.

그리고 도 7e와 같이 건식 식각(dry etching)이나 습식 식각 기법을 이용하여 선택적으로 식각하여 절연층(11)의 일부만 노출시킨다.As shown in FIG. 7E, only a portion of the insulating layer 11 is exposed by selectively etching using dry etching or wet etching.

이어 도 7f와 같이 전면에 씨드(seed)층(13)을 증착한다.Subsequently, a seed layer 13 is deposited on the entire surface as shown in FIG. 7F.

그리고 도 7g와 같이 희생층(14)인 포토레지스트를 코팅한 후 패터닝하여 전기도금(electroplating)을 위한 몰드(mold)를 형성한다.As shown in FIG. 7G, the sacrificial layer 14 is coated with a photoresist and then patterned to form a mold for electroplating.

이어 상기 몰드에 전기도금을 이용하여 NiFe 합금(permalloy), Ni, Au, 혹은 Cu 중 어느 하나로 이루어진 금속층을 증착한 후 건식 식각(dry etching)이나 습식 식각(wet etching) 기법을 이용해 희생층(14)과 씨드(seed)층(13)을 선택적으로 식각한다.Subsequently, after depositing a metal layer made of any one of NiFe alloy (permalloy), Ni, Au, or Cu by electroplating, the sacrificial layer 14 may be dried or wet etched. ) And the seed layer 13 are selectively etched.

그리고 전기도금으로 메탈막을 증착하여 가변 커패시터의 움직이는 상부 전극(5)과 하부전극(4)과 본딩 패드(2)에 전기적으로 연결되는 메탈 에어 브리지(air bridge)(6)를 형성한다.The metal film is deposited by electroplating to form a metal air bridge 6 electrically connected to the movable upper electrode 5, the lower electrode 4, and the bonding pad 2 of the variable capacitor.

이어 도 7h와 같이 상기 희생층(12)으로 증착된 포토레지스트, 폴리이미드, 혹은 알류미늄층을 건식 식각이나 습식 식각을 이용하여 제거하여 본딩 패드등에 전기적으로 연결되는 메탈 에어 브리지를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7H, the photoresist, polyimide, or aluminum layer deposited on the sacrificial layer 12 is removed using dry etching or wet etching to form a metal air bridge electrically connected to a bonding pad.

이와 같이, 마이크로머신드 튠어블 필터를 만드는 공정은 CMOS 공정과 거의 유사하여 CMOS 회로 설계를 튠어블 필터와 동시에 만들 수 있고, 기판을 실리콘으로 형성하기 때문에 일괄 공정(batch fabrication)으로 하나의 기판 위에 다수 개의 필터를 동시에 만들 수 있는 장점이 있다.As such, the process of making a micromachined tunable filter is very similar to that of a CMOS process, allowing the CMOS circuit design to be made simultaneously with the tunable filter, and because the substrate is formed of silicon, it is possible to use a batch fabrication process on one substrate. The advantage is that multiple filters can be created at the same time.

제 2 실시예Second embodiment

도 8a 내지 도 8g는 도 4의 구성도에 따른 제조공정 과정을 나타낸 공정도로써, 도 8a와 같이 먼저 실리콘 기판(1) 위에 절연체(10)인 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드(nitride), 혹은 폴리마를 코팅한다. 단 폴리마를 이용한 경우에는 큐어링(curing)을 하여야 한다.8A to 8G are process diagrams illustrating a manufacturing process according to the configuration of FIG. 4. First, as shown in FIG. 8A, a silicon dioxide, silicon nitride, or polymar, which is an insulator 10, is formed on a silicon substrate 1. Coating. However, if polymer is used, it should be cured.

이때, 상기 절연층(10)을 증착하는 공정 과정은 석영(quartz)과 같은 절연기판을 쓰면 필요하지 않다.In this case, a process of depositing the insulating layer 10 is not necessary by using an insulating substrate such as quartz.

이어 전면에 Cr/Au, Ti/Au, Ti/Cu, 혹은 Cr/Cu 중 하나인 메탈막(2)을 스퍼터(sputter) 나 증착기(evaporator)를 이용하여 증착한다.Subsequently, the metal film 2, which is one of Cr / Au, Ti / Au, Ti / Cu, or Cr / Cu, is deposited using a sputter or an evaporator.

그리고 도 8b와 같이 상기 메탈막(2)을 포토리소그라피(photolithography) 공정과 습식 식각(wet etching)을 이용하여 나선형 타입의 인덕터(3), 가변 커패시터의 하부 전극(4), 그리고 다수개의 본딩 패드(bonding pads)(2)를 형성한다.In addition, as shown in FIG. 8B, the metal layer 2 is helically inductor 3, the lower electrode 4 of the variable capacitor, and a plurality of bonding pads using a photolithography process and wet etching. (bonding pads) 2 are formed.

이들은 전기적으로 서로 연결되어 있어서 나중에 비아 기둥(8)을 전기도금으로 증착할 때에 전기적으로 연결해 주는 씨드(seed)층으로도 이용된다.They are also used as a seed layer which is electrically connected to each other so that the via pillars 8 are later electrically connected when the via pillar 8 is deposited by electroplating.

또한 상기 나선형 타입의 인덕터(3), 가변 커패시터의 하부 전극(4), 그리고 본딩 패드(bonding pads)(2)들은 전기도금으로 된 Au, Cu로 형성한다.In addition, the spiral type inductor 3, the lower electrode 4 of the variable capacitor, and the bonding pads 2 are formed of Au and Cu of electroplating.

그리고 도 8c와 같이 전면에 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트로이드(nitride), 혹은 폴리마와 같은 절연체(11)를 코팅한다.And an insulator 11 such as silicon dioxide, silicon nitride, or polymer is coated on the front surface as shown in FIG. 8C.

이어 도 8d와 같이 가변 커패시터의 상부 전극이 움직일 수 있도록 공간을 제고하기 위해 희생층(12)인 포토레지스터, 폴리이미드, 혹은 퓨어(pure) 알류미늄을 이용하여 패턴을 만든다.Subsequently, as shown in FIG. 8D, a pattern is formed using the sacrificial layer 12 photoresist, polyimide, or pure aluminum to increase the space for the upper electrode of the variable capacitor to move.

즉, 상기 형성된 포토레지스터, 폴리이미드, 그리고 알류미늄 층은 구조물을 형성 후 제거된다.That is, the formed photoresist, polyimide, and aluminum layer are removed after forming the structure.

그리고 도 8e와 같이 상기 형성된 패턴을 마스크로 이용하여 건식 식각이나 습식 식각 기법을 이용하여 선택적으로 식각하여 절연층(12)의 일부를 노출시킨 후, 전기도금법을 이용하여 비아 기둥 몰드(mold)들을 형성한다.Then, as shown in FIG. 8E, the formed pattern is used as a mask to be selectively etched by dry etching or wet etching to expose a portion of the insulating layer 12, and then via pillar molds are formed by electroplating. Form.

이어 전면에 씨드(seed)층(13)을 증착한다.Then, a seed layer 13 is deposited on the entire surface.

그리고 도 8f와 같이 희생층(14)인 포토레지스트를 코팅한 후 전기도금(electroplation)을 위한 몰드를 형성한다.Then, as shown in FIG. 8F, a photoresist, which is a sacrificial layer 14, is coated to form a mold for electroplating.

상기 몰드는 전기도금을 이용하여 NiFe 합금(permalloy), Ni, Au, 혹은 Cu 중 어느 하나로 이루어진 금속층(8)을 증착된 후 건식 식각(dry etching)이나 습식 식각(wet etching) 기법을 이용하여 희생층(14)와 씨드(seed)층(13)을 선택적으로 제거한다.The mold is deposited by using a metal layer (8) made of any one of NiFe alloy (permalloy), Ni, Au, or Cu by electroplating, and then sacrificed using dry etching or wet etching. The layers 14 and seed layer 13 are selectively removed.

그리고 전기 도금으로 형성된 상기 금속층(8)은 가변 커패시터를 위한 움직이는 상부 전극(5)과 메탈 에어 브리지(air bridge)(6)를 형성한다.The metal layer 8 formed by electroplating forms a moving upper electrode 5 and a metal air bridge 6 for the variable capacitor.

이어 도 8g와 같이 희생층(12)으로 증착된 포토레지스트, 폴리이미드, 혹은 알류미늄층이 건식 식각이나 습식 식각을 이용하여 제거하여 본딩 패드등에 전기적으로 연결되는 메탈 에어 브리지를 형성한다.Subsequently, the photoresist, polyimide, or aluminum layer deposited on the sacrificial layer 12 is removed using dry etching or wet etching to form a metal air bridge electrically connected to the bonding pads as shown in FIG. 8G.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로머신드 튠어블 필터는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the micromachined tuneable filter according to the present invention has the following effects.

첫째, 전기도금으로 증착된 도체를 이용하여 만든 수동소자들로 필터를 구성함에 따라서 높은 공진 주파수와 높은 Q 값(Quality factor), 그리고 신뢰성 높은 필터를 제작하여 상업적으로 이용할 수 있다.First, as the filter is composed of passive elements made using conductors deposited by electroplating, high resonant frequency, high Q factor (Quality factor), and highly reliable filters can be manufactured and used commercially.

둘째, 제조 공정이 CMOS 공정과 유사하여 CMOS 회로(circuitry)와 동시에 제조할 수 있어서, 칩 사이즈(chip size)의 소형 시스템을 쉽게 구현할 수 있다.Secondly, the fabrication process is similar to the CMOS process and can be fabricated simultaneously with a CMOS circuit, making it possible to easily implement a small system of chip size.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims (12)

기판과,Substrate, 상기 기판 상에 일정 패턴을 가지고 형성되는 인덕터와,An inductor formed on the substrate with a predetermined pattern; 상기 인덕터 상에 일정 공간을 두고 브리지 형태로 형성되어 상하로 움직이는 상부전극과,An upper electrode formed in a bridge shape with a predetermined space on the inductor and moving up and down; 상기 상부전극 하부에 형성되어 상부전극과 가변 커패시터(variable capacitor)가 형성되는 하부전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터.And a lower electrode formed under the upper electrode to form an upper electrode and a variable capacitor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극과 하부전극에 전원을 인가하는 본딩 패드와,Bonding pads for applying power to the upper and lower electrodes; 상기 인덕터 상에 일정 공간을 두고 형성되어 상기 하부전극과 본딩 패드를 전기적으로 연결하는 에어 브리지를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터.And a air bridge formed on the inductor with a predetermined space to electrically connect the lower electrode and the bonding pad. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 상부전극은 하부전극과 대응하여 에어 브리지 형태로 형성하는 판금과,The upper electrode is a sheet metal formed in the form of an air bridge corresponding to the lower electrode; 상기 본딩 패드 상에 형성되어 상부전극을 지탱하는 비아기둥과,A via pillar formed on the bonding pad and supporting the upper electrode; 상기 판금과 비아기둥에 일정 패턴을 가지고 연결하는 힌지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터.Micromachined tunable filter comprising a hinge for connecting the sheet metal and the via pillar with a predetermined pattern. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 힌지는 지그재그 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터.The hinge is a micromachined tuneable filter, characterized in that formed in a zigzag form. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인덕터는 나선형 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터.The inductor is a micromachined tuneable filter, characterized in that formed in a spiral pattern. 상기 기판 상에 제 1 절연층과 메탈층을 순차적으로 형성하는 공정,Sequentially forming a first insulating layer and a metal layer on the substrate; 상기 메탈층을 패터닝하여 일정 패턴을 가지는 인덕터와, 하부전극 및 다수개의 본딩 패드를 형성하고 전면에 제 2 절연층을 형성하는 공정,Patterning the metal layer to form an inductor having a predetermined pattern, a lower electrode and a plurality of bonding pads, and forming a second insulating layer on the front surface; 전면에 희생층을 증착하고 패터닝한 후 상기 제 2 절연층을 식각하여 상기 메탈층의 일부만 노출시키는 공정,Depositing and patterning a sacrificial layer on the entire surface and etching the second insulating layer to expose only a part of the metal layer; 전면에 씨드층을 형성하는 공정,Forming a seed layer on the front surface, 전면에 소정 형태의 몰드를 가지는 희생층을 형성하고, 상기 몰드 내에 전기도금을 이용하여 금속층을 형성하는 공정,Forming a sacrificial layer having a mold of a predetermined shape on the entire surface, and forming a metal layer using electroplating in the mold; 상기 희생층 및 씨드층을 제거하여 에어 브리지 형태로 상기 서로 다른 본딩 패드에 전기적으로 연결되는 상부전극과 하부전극을 각각 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 방법.Removing the sacrificial layer and the seed layer to form an upper electrode and a lower electrode electrically connected to the different bonding pads in the form of an air bridge, respectively. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 인덕터, 하부전극 및 다수개의 본딩 패드는 전도성을 갖는 Au 또는 Cu를 이용하여 전기도금법으로 증착하는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터.The inductor, the lower electrode, and the plurality of bonding pads are micromachined tunable filters, which are deposited by electroplating using Au or Cu having conductivity. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 메탈층은 Cr/Au, Ti/Au, Ti/Cu 또는 Cr/Cu중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 방법.The metal layer is a method of manufacturing a micromachined tuneable filter, characterized in that made of any one of Cr / Au, Ti / Au, Ti / Cu or Cr / Cu. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 1 및 제 2 절연층은 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트로이드(nitride), 또는 폴리머 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 방법.The first and second insulating layer is a method of manufacturing a micromachined tuneable filter, characterized in that made of any one of silicon dioxide, silicon nitride, or a polymer. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 금속층은 NiFe 합금, Ni, Au, 혹은 Cu 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 방법.The metal layer is a method of manufacturing a micromachined tunable filter, characterized in that made of any one of NiFe alloy, Ni, Au, or Cu. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 희생층은 포토레지스터, 폴리이미드, 또는 퓨어(pure) 알류미늄 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 방법.The sacrificial layer is a method of manufacturing a micromachined tunable filter, characterized in that made of any one of a photoresist, polyimide, or pure aluminum. 상기 실리콘 기판 상에 제 1 절연층과 메탈층을 순차적으로 형성하는 공정,Sequentially forming a first insulating layer and a metal layer on the silicon substrate; 상기 메탈층을 패터닝하여 일정 패턴을 가지는 인덕터와 하부전극 및 다수개의 본딩 패드를 형성하고 전면에 제 2 절연층을 형성하는 공정,Patterning the metal layer to form an inductor having a predetermined pattern, a lower electrode, and a plurality of bonding pads, and forming a second insulating layer on the front surface; 전면에 희생층을 증착하고 패터닝하여 소정 형태의 몰드를 형성하고 상기 제 2 절연층을 식각하여 상기 메탈층의 일부만 노출시키는 공정,Depositing and patterning a sacrificial layer on the entire surface to form a mold of a predetermined shape and etching the second insulating layer to expose only a part of the metal layer; 상기 몰드 내에 전기도금을 이용하여 비아 기둥을 형성하는 공정,Forming a via pillar using electroplating in the mold, 전면에 씨드층을 형성하는 공정,Forming a seed layer on the front surface, 전면에 소정의 형태의 몰드를 가지는 희생층을 형성하고, 상기 몰드 내에 전기도금을 이용하여 금속층을 형성하는 공정,Forming a sacrificial layer having a mold of a predetermined shape on the entire surface, and forming a metal layer using electroplating in the mold; 상기 희생층 및 씨드층을 제거하여 에어 브리지 형태로 상기 서로 다른 본딩 패드에 전기적으로 연결되는 상부전극과 하부전극을 각각 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 마이크로머신드 튠어블 필터의 제조 방법.Removing the sacrificial layer and the seed layer to form an upper electrode and a lower electrode electrically connected to the different bonding pads in the form of an air bridge, respectively.
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