KR20030072145A - 인덕터와 캐패시터를 갖는 소자 및 그의 제작방법 - Google Patents

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Abstract

LC 소자는 기판과, 기판상에 형성된 지지층과, 지지층에 상부 및 하부 중 어느 하나에 형성되는 인덕터 및 지지층의 다른 하나에 형성되는 캐패시터를 갖는다. 지지층은 저유전물질로 형성되며, 지지층에는 인덕터와 캐패시터를 연결하는 연결부가 마련된다. 따라서, 기판상의 저유전물질로 형성된 지지층의 상,하부에 인덕터와 캐패시터를 스택 구조의 형태로 배치함으로써, 기판상의 공간 활용을 최대한 활용할 수 있다. 또한, 인덕터와 캐패시터의 사이에 저유전물질의 지지층을 형성하여 지지함으로써 기판손실이 최소화되어 향상된 인덕터의 특성(Q값)에 의해 LC 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

인덕터와 캐패시터를 갖는 소자 및 그의 제작방법{Device having inductor and capacitor and a fabrication method thereof}
본 발명은 LC 소자 및 그의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인턱터 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 LC 소자 및 그의 제작방법에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 LC 소자 중 고역통과필터와 저역통과필터의 원리도를 나타낸 도이며, 이에 따른 고역통과필터와 저역통과필터의 단면도는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다.
일반적인 고역/저역통과필터는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 기판(10)(20)상에 인덕터(L) 및 캐패시터(C)를 형성한다. 예를 들어, 먼저, 인덕터(11)(21)를 형성할 경우에는, 기판(10)(20)상에 금속물질을 증착하고 패턴하여 인덕터(L)를 형성한다. 형성된 인덕터(L)를 보호하기 위해 인턱터(L) 상부에 보호막(미도시)을 형성한 다음, 도시된 바와 같이, 캐패시터(C)를 형성한다. 캐패시터(C)의 제작공정은 기판(10)(20)상에 바닥전극층(12)(22)을 형성하고, 그 위에 고유전물질의 캐패시터물질(13)(23)을 형성한 후, 상극전극층(14)(24)을 순차적으로 형성하여 제작한다.
이와 같이, 종래의 필터 구조는 기판(10)(20)상에 형성된 인덕터(L)의 면적이 상대적으로 캐패시터(C)의 면적 보다 크기 때문에 전체적인 LC 소자의 크기가 커진다.
또한, LC 소자의 동작 특성을 향상시키기 위해 공기 중에 소자를 구현하는 방법면에서 기판상의 한 층에 여러 소자를 구현함에 따른 공정상의 어려운 점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은, 제작상에서 공간효율을 최대로 하며, 또한, 성능을 향상시킬 수 있는 LC 소자 및 그의 제작방법을 제공하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 고역/저역통과필터의 원리도,
도 2는 종래의 LC 소자인 고역통과필터의 단면도,
도 3은 종래의 LC 소자인 저역통과필터이 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 고역통과필터의 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 저역통과필터의 단면도,
도 6a 내지 도 6i는 본 발명에 따른 일 실시예로 도 4a의 고역통과필터를 제작하는 공정을 순차적으로 도시한 도, 그리고
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 따른 다른 실시예로 도 4b의 고역통과필터를 제작하는 공정을 순차적으로 도시한 도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판110 : 인덕터(L)
120 : 지지층(저유전물질)130 : 캐패시터(C)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LC 소자는, 기판; 상기 기판상에 형성된 지지층; 상기 지지층의 상부 및 하부 중 어느 하나에 형성되는 인덕터; 및 상기 지지층의 상부 및 하부 중 다른 하나에 형성되는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 지지층의 상부 및 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터는 상호간에 스택 구조로 형성된다.
바람직하게는, 상기 지지층은 저유전물질로 형성되며, 그 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터가 공기 중에 노출되도록 상기 기판에 의해 지지되도록 한다.
또한, 상기 지지층을 관통하여 형성되며, 상기 지지층의 상부 및 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터를 전기적으로 연결시키는 연결부가 마련된다.
한편, 본 발명에 따른 LC 소자의 제작방법은, 기판에 인덕터 및 캐패시터 중 어느 하나를 형성하는 단계; 상기 인덕터 및 상기 캐패시터 중 어느 하나가 형성된 상기 기판상에 지지층을 형성하는 단계; 및 상기 지지층 상부에 상기 인덕터 및 상기 캐패시터 중 다른 하나를 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 지지층을 관통하여 연결부를 형성한다.
바람직하게는, 상기 지지층은 저유전물질인 것을 특징으로 하며, 그의 하부의 기판인 상기 인덕터 및 상기 캐패시터가 형성된 상기 기판의 영역을 식각한다.
따라서, 기판상의 저유전물질로 형성된 지지층의 상, 하부로 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 배치하여 스택 구조의 LC소자를 제작함으로써, 기판상의 공간 활용을 최대화 할 수 있다.
또한, 인덕터와 캐패시터의 사이에 저유전물질의 지지층을 형성하여 지지함으로써 기판손실이 최소화하여 향상된 인덕터의 특성(Q값)에 의해 LC 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 LC 소자의 실시예로서 고역통과필터에 대해 설명한다.
예컨데, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 고역통과필터는 기판(100)과, 기판(100) 상에 형성된 지지층(120)과, 지지층(120)의 상부 및 하부 중 어느 하나에 형성되는 인덕터(L) 및 지지층(120)의 다른 하나에 형성되는 캐패시터(C)를 가지고 있다. 또한, 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 전기적으로 연결하기 위해 연결부(121)가 지지층(120)에 마련된다.
기판(100)은 반도체나 유전체인 실리콘(Si)로 제조된다.
지지층(120)은 저유전(low-k)물질로 제조된다. 예컨데, 저유전물질로는 BCB(bicyclobutene), Polymer 계열의 물질 등이다.
즉, 저유전물질(120)을 기판(100) 위에 도포함으로써 기판(100)을 이루는 물질인 실리콘(Si)에 의해 인덕터(L)의 특성이 기판(100) 및 캐패시터(C)에 의해 저하되는 것을 막을 수 있다.
인덕터(L)와 캐패시터(C)는 금속물질, 예컨데, 구리(Cu) 등과 같은 물질로 제조되며, 지지층(120)의 상, 하부에 배치함으로써 인덕터(L)와 캐패시터(C)는 스택 구조로 배치된다. 이때, 지지층(120)의 하부의 기판(100)은 식각되어 지지층의 상,하부에 형성된 인덕터(110) 및 캐패시터(130)는 각각 공기 중에 배치된다.
이상에서는 본 발명에 따른 LC 소자 중 고역통과필터의 구조를 예로서 설명하였으나, 도 5a, 5b에 도시된 바와 같이, 저역통과필터에서도 디자인은 다양하게 구성될 수 있으며, 또한, 그 외의 다른 LC 소자에 적용하여 다양하게 인덕터와 캐패시터를 디자인할 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 6a 내지 도 6i를 참조하여 본 발명에 따른 LC 소자의 일 실시예인 고역통과필터(도 4a)에 대한 제작공정을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 인덕터(110)를 형성하기 위해 인덕터(110)가 형성되는 영역의 기판(100)을 식각한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 후술되는 지지층(120) 하부의 기판(100)을 식각하기 위해 마스크로 사용되는 산화막(oxide:101)를 증착한다. 다음, 인덕터(110)를 형성하기 위해 씨앗 금속층(seed layer:111)을 형성하고, 도금공정을 위해 패턴된 포토레지스트층(102)를 기판(100)상에 형성한다. 그 후, 금속물질(Cu)을 인덕터 형성을 위해 식각된 기판(100)에 채워 넣음으로써 인덕터(110)를 형성한다.
인턱터(110) 제작공정이 완료되면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(102)을 제거하고 인덕터(110)가 형성된 기판(100)상에 저유전물질의 지지층(120)을 형성한다. 또한, 후술되는 캐패시터(130)와 전기적으로 연결하기 위한 연결홀(121)을 패턴한다. 예컨데, 저유전물질로는 BCB(bicyclobutene), Polymer 계열의 물질 등이 사용된다
이어, 도금공정에 의해 도 6d에 도시된 바와 같이 연결홀(121)에 금속물질을 채워 넣음으로써 연결부(121)를 형성한다.
기판(100)에 형성된 인덕터(110)의 위치에 스택 구조로 캐패시터(130)가 배치되도록 하기 위해 도 6e에 도시된 바와 같이, 지지층(120) 하부에 형성된 인덕터(110)의 위치에 대응되는 지지층(120) 상부에 캐패시터(130)의 바닥전극층(131)을 형성한다. 이때, 바닥전극층(131)은 인덕터(110)와 연결되도록 금속물질(Pt)을 증착하여 패턴화함으로써 연결부(121)와 접촉시킨다.
그 후, 고유전물질, 예컨데, SiO2, SiN4, STO 등의 캐패시터물질(132)을 도 6f에 도시된 바와 같이, 바닥전극층(131) 위에 증착하여 패턴한 후, 그 위에 상극전극층(133)이 형성되도록 금속물질(Cu)을 증착하여 패턴한다.
인덕터(110)와 캐패시터(130)는 스택 구조로 배치되며, 저유전물질의 지지층(120)에 의해 지지된다.
다음, 인덕터(110)가 형성된 지지층(120) 하부의 기판(100)을 식각하기 위해 도 6g에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 상부 및 하부에 각각 보호막(140)을 형성하고, 식각되는 기판(100)의 영역에 대응하여 보호막(140)을 패턴한다.
인덕터(110)가 형성된 지지층(120) 하부의 기판(100)을 도 6h에 도시된 바와 같이 식각하고, 기판(100)의 상부 및 하부에 형성된 보호막(140)을 제거함으로써, 도 6i에 도시된 바와 같은 고역통과필터를 제작한다.
따라서, 인덕터(110)와 캐패시터(130)가 저유전물질의 지지층(120)에 대해 스택 구조로 배치되어 LC 소자의 공간활용을 최대화 할 수 있다. 또한, 기판 식각을 통해 인덕터(110)가 저유전물질에 지지되어 공기 중에 배치됨으로써 인덕터의 특성(Q값)이 향상된다.
한편, 도 7a 내지 도 7i를 참조하여 본 발명에 따른 LC 소자인 고역통과필터(도 4b)의 다른 실시예에 대한 제작공정을 상세하게 설명하며, 앞에서 설명된 동일한 구성요소에 대한 도면번호는 동일하게 부여한다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 캐패시터(130)를 형성하기 위해 캐패시터(130)가 형성되는 영역의 기판(100)을 식각한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 후술되는 기판(100)의 식각을 위해 마스크로 사용될 산화막(101)를 증착하며, 캐패시터(130)의 바닥전극층(131)을 형성하기 위해 금속물질(Pt)을 증착하여 패턴한다.
이어, 고유전물질의 캐패시터물질(132)을 도 7c에 도시된 바와 같이, 바닥전극층(131) 위에 증착하여 패턴한 후, 그 위에 상극전극층(133)이 형성되도록 금속물질(Cu)을 증착하여 패턴한다.
그 후, 도 7d에 도시된 바와 같이, 저유전물질(120)을 캐패시터(130)가 형성된 기판(100) 위에 코팅하여 후술되는 인덕터(110)가 지지되는 지지층을 형성하고,캐패시터(130)와 인덕터(110)를 전기적으로 연결하기 위한 연결홀(121)을 패턴한다.
인덕터(110)를 형성하기 위해 도 7e에 도시된 바와 같이, 저유전물질(120) 위에 씨앗 금속층(seed layer:111)을 형성하기 위해 금속물질(Cu)을 증착한 후, 인덕터(110)가 형성될 영역이 패턴된 몰드(160)를 형성한다. 도금공정에 의해 패턴된 부분과 연결홀(121)에 금속물질을 채워 넣어 인덕터(110)와 연결부(221)를 형성한다.
다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 몰드(160)를 제거한 후, 씨앗 금속층(111)을 패턴한다.
도 7g에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 상부 및 하부에 각각 보호막(140)을 형성하고, 기판(100)에 캐패시터(130)가 형성된 부분의 보호막(140)을 패턴하여 산화막(101)을 식각한다. 그 후, 도 7h에 도시된 바와 같이 캐패시터(130)가 형성된 부분의 기판(100)을 식각한다.
기판(100)의 상부 및 하부에 형성된 보호막(140)을 제거하면, 도 7i에 도시된 바와 같이, 다른 실시예의 고역통과필터가 제작된다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저역통과필터 역시 앞에서 설명한 고역통과필터에 대해 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 수와 디자인이 다를뿐 그 구조는 동일하다.
이상의 실시예와 같이, 기판상의 저유전물질로 형성된 지지층의 상,하부에 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 스택 구조로 배치함으로써, 기판상의 공간 활용을 최대한 활용할 수 있다.
또한, 기존의 유전체 기판에 의해 인덕터(L)와 캐패시터(C)가 지지됨에 따른 기판손실의 문제점을 저유전물질의 지지층에 의해 지지시킴으로써 기판손실을 최소화하여 인덕터 특성(Q값)을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 기판상에 한층으로 소자를 배치하는 구조에 비해 기판상의 저유전물질로 형성된 지지층에 의해 스택구조로 인덕터와 캐패시터를 배치함으로써 공간활용을 최대화 할 수 있다.
또한, 종래의 인덕터 특성에 악영향을 주었던 기판과의 기생효과를 최소화하기 위해 저유전물질로 인덕터를 지지시키며 또한, 해당되는 기판을 식각하여 인덕터를 공기 중에 배치시킴으로써 인덕터 특성(Q값)을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성된 지지층;
    상기 지지층의 상부 및 하부 중 어느 하나에 형성되는 인덕터; 및
    상기 지지층의 상기 상부 및 상기 하부 중 다른 하나에 형성되는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지층은 저유전물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 LC 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지층은,
    그 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터가 공기 중에 노출되도록 상기 기판에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 LC 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지지층을 관통하여 형성되며, 상기 지지층의 상부 및 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터를 전기적으로 연결시키는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 지지층의 상부 및 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터는 상호간에 스택 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 LC 소자.
  6. 기판에 인덕터 및 캐패시터 중 어느 하나를 형성하는 단계;
    상기 인덕터 및 상기 캐패시터 중 어느 하나가 형성된 상기 기판상에 지지층을 형성하는 단계; 및
    상기 지지층 상부에 상기 인덕터 및 상기 캐패시터 중 다른 하나를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 소자의 제작방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 지지층은 저유전물질인 것을 특징으로 하는 LC 소자의 제작방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 지지층을 관통하여 연결부를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 소자의 제작방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 지지층의 하부인 상기 인덕터 및 상기 캐패시터가 형성되는 상기 기판의 영역을 식각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 소자의 제작방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 지지층의 상부 및 하부에 형성되는 상기 인덕터 및 상기 캐패시터는 스택 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 LC 소자의 제작방법.
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