KR20060087848A - 박막벌크음향공진기 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 박막벌크음향공진기는, 소정 크기의 에어갭이 식각되어 관통형성된 기판과: 에어갭의 상부에 위치되며, 제1전극, 압전막 및 제2전극이 차례로 적층된 공진부; 및 에어갭과 공진부 사이에 설치되어 에어갭의 형성을 형성시 식각깊이를 제한하여 공진부의 손상을 방지하는 식각 저지층;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
FBAR, 에어갭, 질화알루미늄(AlN), 크롬(Cr), 식각, 공진부
Description
도 1a는 종래의 브레그 반사형 FBAR의 단면도.
도 1b는 종래의 방식으로 제조된 에어갭형 FBAR의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 FBAR의 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 FBAR의 제조공정을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명명의 다른 실시예에 따른 FBAR의 단면도.
도 5a 내지 도 5d 각각은 도 4에 도시된 FBAR의 제조공정을 설명하기 위한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110,210..기판 111,211..에어갭
120,220..절연층 130,230..식각 저지층
140,240..공진부 141,241..제1전극
143,243..압전막 145,245..제2전극
본 발명은 필터(Filter)로 사용되는 박막벌크음향공진기(Film Bulk Acoustic Resonator : 이하 "FBAR"이라 함) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대전화로 대표되는 이동통신기기가 급속하게 보급됨에 따라, 이러한 기기에서 사용되는 소형경량필터의 수요도 이와 아울러 증대하고 있다.
한편, 이러한 소형경량필터로 사용되기에 적합한 수단으로서는 FBAR이 알려져 있는데, FBAR은 최소한의 비용으로 대량 생산이 가능하며, 쇠소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 필터의 주요한 특성인 높은 물질계수(Quality Factor)값을 구현하는 것이 가능하고, 마이크로 주파수 대역에서도 사용이 가능하며, 특히 PCS(Personal Communication System)와 DCS(Digital Cordless System) 대역까지도 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.
일반적으로, FBAR소자는 기판상에 하부전극, 압전층(Piezoelectric layer) 및 상부전극을 차례로 적층하여 구현한다. FBAR소자의 동작원리는 전극에 전기적 에너지를 인가하여 압전층 내에 시간적으로 변화하는 전계를 유기하고, 이 전계는 압전층 내에서 전층공진부의 진동방향과 동일한 방향으로 음향파(Bulk Acoustic Wave)를 유발시켜 공진을 발생시키는 것이다.
도 1a는 FBAR소자의 한 종류인 브레그 반사(Bragg Reflector)형 FBAR의 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 브레그 반사(Bragg Reflector)형 FBAR은 기판(10), 반사층(11), 하부전극(12), 압전층(13) 및 상부전극(14)을 구비한다. 브레그 반사(Bragg Reflector)형 FBAR은 압전층(13)에서 발생한 탄성파가 기판 방향으로 전달 되지 못하고 반사층(11)에서 모두 반사되어 효율적인 공진을 발생시킬 수 있게 한 것이다. 그 제조과정은, 먼저 기판(10) 상에 탄성 임피던스차가 큰 물질을 격층으로 증착하여 반사층(11)을 형성하고, 다음으로 하부전극(12), 압전층(13) 및 상부전극(14)을 차례로 적층하여 반사층(11) 상부에 공진부를 형성한다. 브레그 반사(Bragg Reflector)형 FBAR은 구조적으로 견고하며, 휨에 의한 스트레스(stress)가 없지만 전반사를 위한 두께가 정확한 4층 이상의 반사층을 형성하기가 어려우며, 제작을 위한 시간과 비용이 많이 필요하다는 단점이 있다.
이에 따라서, 반사층 대신에 에어갭을 이용하여 기판과 공진부를 격리시키는 에어갭형 FBAR에 대한 연구가 시행되고 있다. 도 1b는 종래의 에어갭형 FBAR의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1b에 도시된 구조의 FBAR은 하부전극(23), 압전층(24) 및 상부전극(25)이 차례로 적층된 공진부 하부에 에어갭(21)이 형성되어, 공진부와 기판(20)을 상호 격리시킨다. 그 제조공정을 살피면, 먼저, 기판(20) 상에 희생층(미도시)을 증착하고, 패터닝하여 기판(20) 상의 소정 영역에만 남기게 된다. 다음으로, 희생층 및 기판(20) 상부에 절연막(22)을 증착하고, 하부전극(23), 압전층(24) 및 상부전극(25)을 차례로 적층하여 공진부를 형성한다. 절연막(22)은 공진부를 지지하는 멤브레인층 역할을 한다. 최종적으로 희생층을 제거함으로써 에어갭(21)을 형성하는 방식으로 제조된다. 즉, 소자 외부에서 소자 내부에 있는 희생층까지 연결되는 비아홀을 형성한 후, 이를 통해 에칭액을 투여함으로써 희생층을 제거하면, 희생층이 있던 위치에 에어갭(21)이 형성되게 된다. 한편, US6355498호에 따르면, 도 1b에 도시된 구조의 에어갭형 FBAR을 제조함에 있어서, 기판(20) 상부에 에칭방지물질을 이용하여 에어갭의 크기 및 위치를 조절할 수도 있게 된다.
하지만, 이러한 방식으로 제조되는 경우, 희생층을 필요로 하므로 제작 공정이 복잡하다는 문제점이 있다. 또한, 비아홀을 형성함에 있어 공진기 주변의 멤브레인 층상에 위치하여야 하므로, 필터 설계에 제약을 받게 된다. 또한, 공진부 바로 옆에 형성된 비아홀을 이용하여 에칭작업을 수행하여야 하므로, 공진부에 화학적인 데미지(damage)를 줄 수도 있다.
한편, 최근에는 상기와 같은 기존의 FBAR의 문제점을 고려하여, 기판상에 하부전극, 압전층 및 상부전극을 증착하여 공진부를 형성한 후, 기판의 하부를 식각하여 에어갭을 형성시킨 에어갭형 FBAR이 개발되고 있다. 그런데, 이와 같은 에어갭형 FBAR의 경우에는, 기판의 하부를 식각하는 과정에서 상기 공진부에 데미지를 줄 수 있기 때문에, 공진특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공진부의 데미지를 줄이면서 식각공정을 통해서 에어갭을 형성시킬 수 있는 에어갭형 FBAR 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 박막벌크음향공진기는, 소정 크기의 에어갭이 식각되어 관통형성된 기판과: 상기 에어갭의 상부에 위치되며, 제1전극, 압전막 및 제2전극이 차례로 적층된 공진부; 및 상기 에어갭과 상기 공진 부 사이에 설치되어 상기 에어갭의 형성을 형성시 식각깊이를 제한하여 상기 공진부의 손상을 방지하는 식각 저지층;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 식각 저지층은 상기 기판에 대해 식각 선택비가 높은 금속물질로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 식각 저지층은 상기 제1전극과 동일한 물질로 형성된 것이 좋다.
또한, 상기 식각 저지층은 크롬(Cr)으로 형성된 것이 좋다.
또한, 상기 식각 저지층은 상기 제1전극과 상기 기판 사이에 적층되는 것이 좋다.
또한, 상기 기판과 상기 식각 저지층 사이에는 절연층이 적층된 것이 좋다.
또한, 상기 식각 저지층은 상기 유전막물질로 형성되며, 보다 바람직하게는 질화알루미늄(AlN) 물질로 형성된 것이 좋다.
또한, 상기 식각 저지층은 상기 압전막과 접하도록 마련된 것이 좋다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박막벌크음향공진기 제조방법은, (a) 기판 상부 표면에 절연층을 증착하는 단계와; (b) 상기 절연층 상에 식각 저지막을 적층하는 단계와; (c) 상기 절연층 및/또는 상기 식각 저지막 상에 제1전극, 압전막 및 제2전극을 차례로 적층하여 공진부를 제작하는 단계; 및 (d) 상기 공진부의 하부에 해당되는 상기 기판을 식각하여 에어갭을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b)단계는, 상기 절연층 상에 금속물질을 증착하는 단계; 및 상기 금속물질의 일부를 패터닝하여 상기 절연망 상의 일부에 식각 저지막을 형성 하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 패터닝된 식각 저지막의 상부에 제1전극을 적층하는 단계와; 상기 제1전극 및 상기 노출된 절연막 상에 압전막을 적층하는 단계; 및 상기 압전막 상에 제2전극을 적층하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 (d) 단계에서는, 상기 공진부에 대응되는 상기 기판의 하부로부터 상기 식각 저지막까지 식각하여 상기 에어갭을 형성하는 것이 좋다.
또한, 상기 (d) 단계에서는 건식 식각법을 이용하는 것이 좋다.
또한, 상기 (d) 단계에서는, 상기 에어갭의 모서리부분이 라운드 지도록 라운드된 모서리를 갖는 식각패턴을 가지는 마스크를 이용하여 상기 기판 및 절연층을 식각하는 것이 좋다.
또한, 상기 (c)단계는, 상기 식각 저지층의 일부를 덮도록 상기 제1전극을 적층하는 단계와; 상기 제1전극과 상기 노출된 식각 저지층의 상부에 상기 압전막을 적층하는 단계; 및 상기 압전막의 상부에 상기 제2전극을 적층하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 (d) 단계에서는, 상기 공진부에 대응되는 상기 기판의 하부로부터 상기 식각 저지막까지 식각하여 상기 에어갭을 형성하는 것이 좋다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막벌크음향공진기(Film Bulk Acoustic Resonator : 이하 "FBAR"이라 함)의 단면도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 FBAR은 에어갭(111)이 형성된 기판(110)과, 절연층(120), 식각 저지층(130) 및 공진부(140)를 구비한다.
상기 기판(110)으로는 통상의 실리콘 기판을 사용할 수 있다. 기판(110)의 상부 표면에는 절연층(120)이 마련된다. 이 절연층(120)은 기판(110)에 대해서 식각 저지층(130)과 공진부(140)를 전기적으로 격리시키기 위한 것이다. 이러한 절연층(120)은 이산화규소(SiO2)나 산화알루미늄(Al2O2) 등을 사용할 수 있다. 이러한 절연층(120)을 기판(110) 상에 증착하기 위한 증착방법은 RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering)법이나 에바포레이션(Evaporation) 법 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 기판(110)에는 상하부로 관통형성된 에어갭(111)이 형성된다. 이 에어갭(111)은 기판(110)을 관통하여 상기 절연층(120)까지 관통하도록 식각하여 형성되며, 상기 식각 저지층(120)이 외부로 노출되도록 형성된다. 이 에어갭(111)은 상기 공진부(140)에 대응되는 하부에 형성된다. 또한, 이 에어갭(111)은 건식 식각공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 식각 저지층(130)은 적어도 상기 에어갭(111)의 상부에 위치되도록 절연층(120)의 상부에 소정 두께로 증착된다. 이 식각 저지층(130)은 상기 기판(110) 예를 들어, 규소(Si) 대비 시각 선택비가 비교적 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 에어갭(111)을 형성하기 위한 식각 공정시, 상기 식각 저지층(130)에 의해 식각되는 깊이가 제한됨으로서, 상기 공진부(140)의 손상을 방지할 수 있는 것이 좋다. 이와 같이, 식각 선택비가 높은 재질의 일 예로서, 후술할 제1전극(141)과 전기적으로 연결 가능한 금속물질 예컨대, 크롬(Cr)으로 식각 저지층(130)이 형성되는 것이 좋다.
상기 공진부(140)는 에어갭(111)의 상부에 위치되도록 차례로 적층된 제1전극(141), 압전막(143) 및 제2전극(145)을 구비한다.
이러한 공진부(140)는 압전막(143)의 압전(piezo electric) 효과를 이용하여 무선신호를 필터링하는 부분을 의미한다, 즉, 제2전극(145)을 통해 인가되는 RF(Radio Frequency)신호는 공진부(140)를 거쳐 제1전극(141) 방향으로 출력될 수 있다. 이 경우, 공진부(140)는 압전막(143)에 발생하는 진동에 따른 일정한 공진주파수를 가지므로, 입력된 RF 신호 중 공진부(140)의 공진 주파수와 일치하는 신호만이 출력되게 된다.
상기와 같은 공진부(140)는 제1전극(141)이 식각 저지층(130)의 상면에 적층되어 지지되고, 압전막(143)이 절연층(120)과 제1전극(143)의 상면을 덮도록 적층됨으로서 기판(110) 에어갭(111)의 상부에 지지될 수 있게 된다.
상기 제1 및 제2전극(141,145)은 금속과 같은 통상의 도전물질을 이용하여 형성된다. 구체적으로는, 상기 제1전극 및 제2전극(141,145)은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 압전막(143)은 상술한 바와 같이, 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전효과를 일으키는 부분으로, 압전막(143)을 형성 하는 압전물질로는 질화알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 FBAR은 식각 저지층(130)이 금속물질 바람직하게는, 식각 선택비가 높은 크롬(Cr)으로 형성됨으로서, 제1전극(141)과 같이 금속 물질로 형성시킬 수 있게 된다. 따라서, 실질적으로는 식각 저지층(130)과 제1전극(141)이 함께 공진부(140)의 하부전극을 이루도록 할 수 있다. 그리고, 식각 저지층(130)이 공진부(140)의 부품으로서 작용함으로서 공진부(140)의 전체 두께를 늘리지 않거나, AlN 으로 된 압전막(13)의 두께를 줄이지 않고도, 공진부(140)를 형성할 수 있기 때문에, 공진 특성을 높일 수 있게 된다. 또한, 에어갭(111) 형성시 공진부(140)가 식각공정에 의해 파손되거나 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 식각 저지층(130)으로서 크롬(Cr)을 이용하게 됨으로서, 에어갭(111) 형성시, 모서리에서의 노치발생을 최소화라 수 있는 이점이 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 도 2에 도시된 FBAR의 단계별 제조공정을 설명하기로 한다.
먼저, 도 3A에 따르면, 기판(110)의 상부 전면에 걸쳐 절연층(120)을 증착한다. 절연층(120의 재질이나 증착방법은 상술한 바 있으므로 생략한다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 절연층(120)의 상부 소정 부분에 식각 저지층(130)을 증착한다. 이를 위해, 먼저 절연층(120)의 상부 전체에 걸쳐서 금속재질, 바람직하게는 크롬(Cr)물질을 증착한 후, 패터닝(patterning)하여 소정의 절연층(120)을 노출시킨다. 패터닝이란 포토레지스트막(photo-resist film)을 이용하 여 포토레지스트막이 증착되지 않은 영역만을 식각되도록 함으로써 소정의 패턴으로 식각하는 공정을 의미한다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 노출된 절연층(120) 및 식각 저지층(130)의 상부에 제1전극(141), 절연막(143) 및 제2전극(145)을 차례로 적층하여 공진부(140)를 형성한다.
이를 위해, 먼저, 노출된 절연층(120) 및 식각 저지층(30)의 상부 전면에 걸쳐서 제1전극(141)을 증착한 후, 패터닝하여 절연층(120)의 일정영역을 노출시킨다.
그런 다음, 노출된 절연층(120) 및 제1전극(141)상에 전면에 걸쳐서 압전층(143)을 증착한 후, 패터닝하여 제1전극(141)의 일정 영역을 노출시킨다.
그리고 나서, 노출된 제1전극(141)과 압전층(143)의 상부 전면에 걸쳐서 제2전극(145)을 증착한 후, 패터닝하여 제1전극(141)을 노출시키고, 압전층(143) 상의 소정 영역에만 제2전극(145)을 적층시킨다.
마지막으로, 기판(110)의 하부를 건식 식각에 의해 식각하여 도 3c에서 가상선으로 도시된 바와 같은 영역을 제거함으로써, 도 2의 에어갭(111)이 형성된다. 건식 식각방법으로는, 반응성 이온식각(Reactive Ion Etching: RIE) 방법이 사용될 수 있다. 이 RIE 방법이란, 플라즈마 상태에서 반응성가스를 활성화시켜 식각하고자 하는 물질과 화학반응을 일으켜 휘발성물질로 만들어 식각하는 방법이다. 특히, 유도 결합 플라즈마(Inductive Coupled Plasma:ICP)를 활성원으로 하는 반응성 이온식각방법( 이하 "ICP-RIE" 방법이라 함)을 사용할 수 있다. ICP-RIE방법은 건식 식각 방법의 일종으로 식각 이방성이 없어서, 습식 식각법에 비해서 구조체 형상의 자유도를 크게 증가시킨다는 이점이 있다.
이와 같이, 건식 식각방법을 이용하여 에어갭(111)을 형성할 때, 상기 절연층(120)까지로 제거하게 되며, 식각 저지층(130)이 노출될 때까지 식각 공정이 이루어짐으로서, 원하는 형상 및 깊이로 에어갭(111)을 형성하면서도, 공진부(140)의 손상을 식각 저지층(130)에 의해 방지할 수 있게 된다.
이와 같은 방법에 의해 도 2에 도시된 FBAR을 최종적으로 제조할 수 있게 된다. 제조된 FBAR은 소정의 주파수 대역의 RF 신호만을 필터링하게 된다. 이에 따라, 복수의 FBAR을 직렬 및 병렬 형태로 적절히 조합하면, 일정한 중심주파수와 주파수 대역폭을 가지는 밴드패스필터를 구현할 수 있게 된다. 또한, 이러한 밴드패스필터를 인덕터 및 커패시터의 조합으로 구성된 위상천이기(Phase shifter)와 함께 조합함으로써 듀플렉서를 구현할 수도 있게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 FBAR이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 FBAR은 기판(210) 상에 절연층(220)이 증착되어 있고, 기판(210)과 절연층(220)을 통과하여 후술할 식각 저지층(230)을 노출시키는 에어갭(211)이 형성되어 있다. 상기 식각 저지층(230)은 절연층(220)의 상부 전면에 걸쳐 증착되어 있다. 이 식각 저지층(230)은 후공정에 의해 기판(210)의 저면을 식각할 때, 식각되는 깊이를 제한하기 위해 마련된 것으로서, 기판(210)과 선택비가 높으며, 비전도성물질인 질화알루미늄(AlN)으로 형성된 것에 특징이 있다.
상기 식각 저지층(230)의 상부에는 상기 에어갭(211)에 대응되는 부위에 공진부(240)가 형성된다. 상기 공진부(240)는 도 2를 통해 설명한 공진부(140)와 동일한 기능을 하는 것으로서, 제1전극(241), 압전막(243) 및 제2전극(245)이 차례로 적층되어 마련된다.
여기서, 상기 제1 및 제2전극(241,245)은 도전성 물질로서, 앞서 도 2를 통해 설명한 제1 및 제2전극(141,145)과 동일한 물질로 형성되므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 압전막(243)은 도 2에 도시된 압전막(243)과 동일한 기능을 가지며, 동일한 압전물질로 형성된다. 본 실시예의 경우에는, 상기 압전막(243)은 제1전극(241)과 식각 저지층(230)의 상부 표면에 걸쳐서 소정 영역에 형성된다. 따라서, 압전막(243)과 식각 저지층(230)은 서로간의 친화력 및 결정성을 향상시킬 수 있도록 동일한 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 따라서 질화알루미늄(AlN) 물질로 형성되는 것이 좋다. 이와 같이, 질화알루미늄(AlN)물질로 식각 저지층(230)을 형성하면, 제1전극(241)을 다른 부위에 대해서 전기적으로 격리시키는 역할을 하므로, 절연층(220) 상부 표면 전체에 걸쳐 증착시킨 후 패터닝할 필요가 없다. 그리고, 압전막(243)과 동일한 물질로 식각 저지층(230)을 형성함으로서, 식각 저지층(230)은 식각깊이를 저지하는 기능과 함께 압전막(243)과 함께 압전기능을 가지므로 공진부(240)의 공진기능에 기여할 수 있게 된다. 따라서, 실질적으로, 식각 저지층(243)도 공진부(240)의 전체 두께에 포함될 수 있으므로, 공진부를 지지하기 위한 별도의 멤브레인이 불필요하게 된다. 따라서, 공진특성이 향상될 수 있다.
상기 구성을 가지는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FBAR을 제조하는 방법을 각 단계별도 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(210)의 상부표면 전체에 걸쳐서 절연층(22)을 증착한다.
그런 다음, 도 5b에 도시된 바와 같이, 절연층(22)의 상부표면 전체에 걸쳐서 식각 저지층(230)을 증착한다. 이 식각 저지층(230)은 일련의 증착방법을 이용하여 증착하되, 질화알루미늄(AlN) 물질로 형성한다.
그리고 나서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 식각 저지층(230)의 상부 소정 영역에 제1전극(241), 압전막(243) 및 제2전극(245)을 차례로 증착하여 공진부(240)를 형성한다.
구체적으로는, 식각 저지층(230)의 상부표면 전체에 걸쳐서 제1전극(241)을 증착한 후, 패터닝하여 식각 저지층(230)의 일부 영역을 노출시킨다.
그런 다음, 노출된 식각 저지층(230)과 제1전극(241) 상부 전체에 걸쳐서 압전막(243)을 증착한 후, 패터닝하여 제1전극(241)의 일부영역을 노출시키고, 일부 영역 위에 압전막(243)이 남도록 한다. 물론, 압전막(243)은 식각 저지층(230)의 상부를 덮도록 증착되면, 식각 저지층(230)과 동일한 물질로 증착된다.
그리고, 노출된 제1전극(241)과 압전막(243)의 상부 전체에 걸쳐서 제2전극(245)을 증착한 후, 패터닝하여 압전막(243)의 일정 영역에만 제2전극(245)이 남도록 한다. 이러한 방법에 의해서, 공진부(240)를 형성한 뒤, 기판(210)의 하부를 건식 식각방법에 의해 일정 깊이로 식각하여 도 4에 도시된 에어갭(211)을 형성한다. 즉, 도 5c에 도시된 바와 같이, 공진부(240)에 대응되는 일정부분(가상선으로 도시된 부분)을 식각하되, 식각 저지층(230)이 노출될 때까지 식각하여 소정 깊이 및 형상의 에어갭(211)을 형성한다. 이와 같이, 건식식각에 의해 에어갭(211)을 형성함에 있어서, 공진부(240)의 하부에 식각 저지층(230)을 마련함으로서 공진부(240)의 화학적, 기계적 손상 없이 에어갭(211)을 용이하게 형성할 수 있게 된다.
또한, 도 5d에 도시된 바와 같이, 에어갭(211)을 형성할 때 사용되는 마스크(M)의 에어갭(211)용 패턴(P)을 모서리부분을 라운드지게 형성함으로서, 에어갭(211)의 형성시 모서리가 라운드지게 형성되어 노치(Notch)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 FBAR의 경우에는, 식각 저지층(230)을 절연층(220) 위에 증착만 하고, 패터닝하는 과정을 생략해도 되므로 간단 공정에 의해 제작할 수 있다. 그리고, 식각 저지층(230)을 압전막(243)과 동일한 물질로 형성시킴으로서, 압전막(243)과의 사이에서 막의 결정성 및 친밀성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 공진부의 하부에 식각 저지층을 형성시킴으로써 에어갭을 식각공정으로 형성할 때, 공진부가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 식각 저지층을 제1전극과 같은 금속물질로 형성할 경우, 식각 저지층이 제1전극과 같은 기능을 함으로서, 공진부의 전체 두께가 늘어나는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 식각 저지층을 압전막과 동일한 물질로 형성함으로써 압전막과의 친밀성 및 결합성을 향상시킬 수 있고, 이 또한 진공부의 일부로 포함시킬 수 있기 때문에, 공진부의 전체 두께가 늘어나는 것을 방지하면서 공진부의 공진특성을 향상시킬 수 있게 된다.
Claims (24)
- 소정 크기의 에어갭이 식각되어 관통형성된 기판과:상기 에어갭의 상부에 위치되며, 제1전극, 압전막 및 제2전극이 차례로 적층된 공진부; 및상기 에어갭과 상기 공진부 사이에 설치되어 상기 에어갭의 형성시 식각깊이를 제한하여 상기 공진부의 손상을 방지하는 식각 저지층;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제1항에 있어서, 상기 식각 저지층은 상기 기판에 대해 식각 선택비가 높은 금속물질로 형성된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제2항에 있어서, 상기 식각 저지층은 상기 제1전극과 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식각 저지층은 크롬(Cr)으로 형성된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제4항에 있어서, 상기 식각 저지층은 상기 제1전극과 상기 기판 사이에 적층되는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식각 저지층은 상기 제1전극과 상기 기판 사이에 적층되는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판과 상기 식각 저지층 사이에는 절연층이 적층된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제4항에 있어서, 상기 기판과 상기 식각 저지층 사이에는 절연층이 적층된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제1항에 있어서, 상기 식각 저지층은 유전막물질로 형성된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제9항에 있어서, 상기 식각 저지층은 질화알루미늄(AlN) 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제10항에 있어서, 상기 식각 저지층은 상기 압전막과 접하도록 마련된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제9항에 있어서, 상기 식각 저지층은 상기 압전막과 접하도록 마련된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- 제9항에 있어서, 상기 식각 저지층과 상기 기판 사이에는 절연층이 마련된 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기.
- (a) 기판 상부 표면에 절연층을 증착하는 단계와;(b) 상기 절연층 상에 식각 저지막을 적층하는 단계와;(c) 상기 절연층 및/또는 상기 식각 저지막 상에 제1전극, 압전막 및 제2전극을 차례로 적층하여 공진부를 제작하는 단계; 및(d) 상기 공진부의 하부에 해당되는 상기 기판을 식각하여 에어갭을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 (b)단계는,상기 절연층 상에 금속물질을 증착하는 단계; 및상기 금속물질의 일부를 패터닝하여 상기 절연망 상의 일부에 식각 저지막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제15항에 있어서, 상기 식각 저지막은 크롬(Cr) 물질인 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 (c) 단계는,상기 패터닝된 식각 저지막의 상부에 제1전극을 적층하는 단계와;상기 제1전극 및 상기 노출된 절연막 상에 압전막을 적층하는 단계; 및상기 압전막 상에 제2전극을 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 (d) 단계에서는,상기 공진부에 대응되는 상기 기판의 하부로부터 상기 식각 저지막까지 식각하여 상기 에어갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 (d) 단계에서는 건식 식각법을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제14항, 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서는,상기 에어갭의 모서리부분이 라운드 지도록 라운드된 모서리를 갖는 식각패 턴을 가지는 마스크를 이용하여 상기 기판 및 절연층을 식각하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 (c)단계는,상기 식각 저지층의 일부를 덮도록 상기 제1전극을 적층하는 단계와;상기 제1전극과 상기 노출된 식각 저지층의 상부에 상기 압전막을 적층하는 단계; 및상기 압전막의 상부에 상기 제2전극을 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제14항 또는 제21항에 있어서, 상기 식각 저지층은 유전막물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제22항에 있어서, 상기 식각 저지층은 질산알루미늄(AlN) 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
- 제21항에 있어서, 상기 (d) 단계에서는,상기 공진부에 대응되는 상기 기판의 하부로부터 상기 식각 저지막까지 식각하여 상기 에어갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막벌크음향공진기 제조방법.
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