KR20110062583A

KR20110062583A - 고주파용 정전형 스위치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20110062583A
Application number: KR1020090119350A
Authority: KR
Inventors: 신광재
Original assignee: 주식회사 엠에스솔루션
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-10
Also published as: US8441328B2; US20110133851A1

Abstract

고주파용 정전형 스위치 및 그 제조 방법이 개시된다. 고주파용 정전형 스위치는 전극부 및 전극부의 양측에 형성되어 고주파 신호의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드부(CPW: CoPlanar Waveguide)를 포함하는 제1기판모듈와, 제1기판모듈에 접합되고, 전극부로 인가되는 전압(bias voltage)에 의해 휘어지며 전극에 단락되기 위해 전극부 위를 가로질러 한 쌍의 가이드부에 결합된 멤브레인과 전극부와 연결되는 바이어스 라인을 갖는 제2기판모듈을 포함하며, 가이드부의 상부를 평평하게 할 수 있어 멤브레인을 안정적으로 결합할 수 있으며, 구조적인 취약점도 해소할 수 있고, 제조공정의 단순화가 가능하며, 제조공정이 분리되므로 제조과정 중에서 제품의 불량 발생을 줄일 수 있고, 제품의 생산 수율을 증가시킬 수 있고, 별도의 칩 패키징 공정이 필요없고, 제품의 크기를 줄일 수 있으며, 칩 특성 변화를 최소화할 수 있다.

정전형 스위치, 고주파, 멤스, MEMS, 멤브레인, 전극, 희생층

Description

고주파용 정전형 스위치 및 그 제조 방법 {ELECTROSTATIC SWITCH FOR HIGH FREQUENCY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 고주파용 정전형 스위치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 MEMS 기술을 적용하며, 구조의 개선을 통해 공정을 단순화하며 소형화가 가능한 고주파용 정전형 스위치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 초소형 정밀기기의 기술개발에 따라 이들에 설치되는 스위치 등의 전자부품에 대한 소형화, 경량화 및 고성능화가 요구되고 있으며, 이에 따라 MEMS(Micro Electro Mechanical System)기술의 적용이 요구되고 있다.

이와 같이 MEMS기술을 적용한 정전형 스위치는 전기적 스위치를 기계적인 스위치로 대체한 것으로서 고주파수 대역에서의 삽입 손실 특성이 개선되고, 신호 격리도 우수하다. 또한, 스위치 구동 방식에 따라 전력 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 선형성도 좋아지며, 신호의 왜곡 및 간섭을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 고주파용 정전형 스위치의 단면도이다.

종래의 고주파용 정전형 스위치(10)는 절연막(11)이 형성된 하부기판(12)과, 이 하부기판(12)의 상부에 형성되는 전극부(14)를 포함한다. 그리고, 전극부(14)의 양측으로는 고주파 신호(RF signal)를 통과시키기 위한 한 쌍의 가이드부(CPW : CoPlanar Waveguide)(16)가 형성된다.

또한, 전극부(14)의 상부에는 유전체(15)가 형성된다.

그리고, 한 쌍의 가이드부(16) 상부에는 전극부(14) 상을 가로질러 멤브레인(membrane)(18)이 설치된다.

한 쌍의 가이드부(16)는 고주파 신호가 통과하도록 안내하며, 그 상부에는 멤브레인(18)이 설치된다. 멤브레인(18)과 전극부(14) 사이에는 가이드부(16)의 높이에 의해 소정의 간격(gap)이 마련된다.

한편, 신호의 발생시 인가된 전원은 전극부(14)로 공급되고, 이에 따라 전극부(14)에 전기장이 발생한다. 전극부(14)에서 발생된 전기장은 멤브레인(18)을 당기게 되고, 이에 따라 멤브레인(18)이 휘어지며 전극부(14)의 유전체(15)에 접촉하게 된다.

종래의 고주파용 압전 스위치(10)의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 하부기판(12)의 상부에 전극부(14)를 설치하고, 이 전극부(14)의 상부에 압전체(15)를 설치한다.

그리고, 가이드부(16)를 형성한 후 하부기판(12) 및 압전체(15)의 상부에 희생층을 형성한다. 이때 희생층은 멤브레인(18)이 원활하게 휘어질 수 있는 충분한 두께로 형성된다.

다음으로 멤브레인(18)과 전극부(14) 사이에 한 쌍의 가이드부(16)를 제외한 영역의 희생층을 제거한다.

도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 고주파용 정전형 스위치의 단면도이다.

도 2를 참고하면, 고주파용 정전형 스위치(20)는 하부기판(22)의 상부에 전극부(24)가 형성되고, 전극부(14)의 상부에는 유전체(55)가 형성된다.

또한, 전극부(24)의 주변부 양측에는 가이드부(26)가 형성된다.

그리고, 이 가이드부(26)의 상부에는 멤브레인(28)이 설치된다.

멤브레인(28)은 전극부(24)와는 소정 거리 이격되도록 설치되며, 이를 위해 멤브레인(28)의 양측에는 가이드부(26)에 아치형태로 굽어진 앵커부(anchor)가 형성된다.

이러한 고주파용 정전형 스위치(20)는 전극부(24)로 입력되는 인가 전압(bias voltage)에 의해 기전력이 발생될 수 있으며, 이 기전력에 의해 앵커부를 축으로 멤브레인(28)이 변형되며 전극부와 접촉될 수 있다.

그런데, 종래의 고주파용 정전형 스위치(10, 20)는 제조과정에서 멤브레인(18, 28)과 전극부(14, 24) 사이에 공간(gap)을 형성하기 위해 희생층을 사용/제거하는 공정이 필요하며, 이때 희생층으로 사용하는 물질은 폴리머(polyimide, photoresist)나 산화막/질화막 등이 사용된다. 그러나, 이러한 희생층은 전/후 공정에 따라 물질 사용에 제한적이며, 전/후 공정 물질 또는 희생층 재료에 따라 제한적으로만 사용이 가능하다.

또한, 한 쌍의 가이드부(16)를 갖는 고주파용 정전형 스위치(10)는 구조적인 안정성을 위해 멤브레인(18)을 평평하게 지지해야 한다. 그러나, 희생층의 제거시 가이드부(16)의 상부에 일부 식각이 일어날 수 있으며, 이에 따라 멤브레인(18)을 지지하는 가이드부(16)의 상부를 평평하게 형성하기가 어렵다. 이와 같이, 가이드부(16)를 갖는 고주파용 정전형 스위치(10)는 공정상 완벽하게 평평한 구조를 만들 수 없으며 이로 인한 구조적인 취약점 등 많은 문제가 있다.

또한, 멤브레인(28)이 앵커부에 의해 지지되는 고주파용 정전형 스위치(20)는 멤브레인(28)이 변형됨에 따라 장시간 사용시 앵커부에 피로가 누적되어 파손될 수 있다.

또한, 종래에는 고주파용 정전형 스위치(10, 20)를 제조한 후, 구조물을 보호하고 특성을 유지하기 위해서 멤브레인(18, 28)의 상부를 덮는 캐핑(capping) 방식의 칩 보호 공정이 추가로 요구되고 있으며, 이에 따라 제조공정이 복잡해질 뿐만 아니라 제조비용이 증가하고 수율이 저하되는 요인이 되고 있다.

또한, 종래의 고주파용 압전 스위치(10, 20)는 패키징된 후, 외부기판 등에 실장되기 위한 접속전극을 형성해야 하므로, 이로 인해 제품의 전체적인 크기가 커지고, 접속전극의 형성을 위한 추가적인 공정이 소요된다.

본 발명은, MEMS 기술을 적용하여 고주파용 정전형 스위치를 제조하며, 구조 및 제조공정을 개선한 고주파용 정전형 스위치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고주파용 정전형 스위치는 제1기판과, 제1기판에 설치된 전극부 및 전극부의 양측에 형성되어 고주파 신호의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드부(CPW: CoPlanar Waveguide)를 갖는 제1기판모듈과, 제1기판모듈에 접합되고, 제2기판에 설치되어 전극부로 인가되는 전압(bias voltage)에 의해 휘어지며 전극에 단락되기 위해 전극부 위를 가로질러 한 쌍의 가이드부에 결합된 멤브레인 및 전극부와 연결되는 바이어스 라인을 갖는 제2기판모듈을 포함한다.

제1기판모듈 또는 제2기판모듈 중 적어도 어느 하나에 설치되어 높이를 일정하게 유지하며 주변부를 씰링하는 씰링부를 더 포함할 수 있다.

멤브레인과 단락되는 전극부의 상부에는 유전층이 적층될 수 있다.

제1기판모듈의 후면에서 전극부 및 바이어스 라인을 포함하는 내부회로와 전기적으로 연결하는 비아(via) 연결부를 포함할 수 있다.

멤브레인은 메탈(metal), poly-Si, SiC를 포함하는 전도성 물질일 수 있다.

제1기판모듈과 제2기판모듈은 Au-Au 용접, Au-Sn, Au-In, Cu-Sn 을 포함하는 공융 용접(eutectic bonding) 및 폴리머 용접(polymer bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합될 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 고주파용 정전형 스위치의 제조방법은 제1기판과, 제1기판에 설치된 전극부 및 전극부의 양측으로 형성되어 고주파 신호의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드부를 갖는 제1기판모듈을 마련하는 단계와, 제2기판과, 제2기판에 설치되어 전극부로 인가되는 전압(bias voltage)에 의해 휘어지며 전극에 단락되는 멤브레인을 갖는 제2기판모듈을 마련하는 단계와, 멤브레인이 전극부 위를 가로질러 한 쌍의 가이드부에 결합되도록 제1기판모듈과 제2기판모듈을 접합하는 단계를 포함한다.

제1기판모듈을 마련하는 단계는 제1기판에 제1절연막을 형성하는 단계와, 제1절연막의 상부에 전극층을 형성하는 단계와, 전극층의 상부에 유전층을 형성하는 단계와, 유전층 중 전극부와 대응되는 패턴 이외에 형성된 유전층을 제거하는 단계와, 유전층이 제거되어 노출된 전극층을 제거하여 전극부를 형성하는 단계와, 전극부의 양측에 한 쌍의 가이드부(CoPlanar Waveguide)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

제2기판모듈을 마련하는 단계는 제2기판에 제2절연막을 형성하는 단계와, 제2절연막이 형성된 제2기판의 상부에 희생층을 형성하는 단계와, 희생층의 상부에 멤브레인 및 바이어스 라인을 형성하는 단계와, 멤브레인의 변형공간에 형성된 희생층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

제1기판모듈과 제2기판모듈을 접합하는 단계는 Au-Au 용접, Au-Sn, Au-In, Cu-Sn 을 포함하는 공융 용접(eutectic bonding) 및 폴리머 용접(polymer bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 고주파용 정전형 스위치의 제조방법은, 기판과, 상기 기판에 설치된 전극부와, 상기 전극부의 양측으로 설치된 한 쌍의 가이드부와, 상기 가이드부에 결합된 멤브레인 및 상기 전극부와 연결되는 바이어스 라인을 포함하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법으로, 상기 기판의 하부에서 상기 전극부 및 상기 바이어스 라인을 포함하는 내부회로에 전기적으로 연결되는 비아(via) 연결부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 비아(via) 연결부를 형성하는 단계는 상기 기판 하부의 제1절연막을 제거하는 단계와, 상기 기판 하부에 상기 비아 연결부의 패턴으로 상기 내부회로를 노출시키는 홀을 형성하는 단계와, 상기 비아 연결부의 패턴으로 상기 기판 및 상기 홀에 전도성 물질을 형성하여 상기 내부회로를 외부와 연결시키는 단계를 포함한다.

따라서, 가이드부의 상부를 평평하게 할 수 있어 멤브레인을 안정적으로 결합할 수 있으며, 구조적인 취약점도 해소할 수 있다.

또한, 전극 및 가이드부가 형성된 제1기판모듈과 멤브레인이 형성된 제2기판모듈을 분리하여 제작한 후, 이들을 접합하여 제조하므로 제조공정의 단순화가 가능하다.

또한, 제조공정이 분리되므로 제조과정 중에서 제품의 불량 발생을 줄일 수 있고, 제품의 생산 수율을 증가시킬 수 있다.

또한, 멤브레인이 외부로 노출되지 않으므로 별도의 칩 패키징 공정이 필요없다.

또한, 외부회로와의 연결을 외한 전극을 일체로 형성하여 제품의 크기를 줄일 수 있고, 칩 특성 변화를 최소화할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 고주파용 정전형 스위치 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 정전형 스위치의 단면도이다.

본 실시예에 따른 고주파용 정전형 스위치(50)는, 도 3에 도시되 바와 같이, 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)을 포함하며, 이 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)을 일체로 접합하여 형성한다.

제1기판모듈(60)은 기저층인 제1기판(62)을 포함하고, 제1기판(62)의 표면에는 제1절연막(63)이 형성된다.

본 실시예에서 제1절연막(63)은 실리콘 질화물(SiNx)로 형성될 수 있다.

실리콘 질화물층은 기계적 강도가 우수하며, 공정상 실리콘 질화물층이 식각 등에 의해 손상되는 것을 막기 위해 표면에 실리콘 산화물층이 더 형성될 수 있다.

그리고, 이 제1절연막(63)의 상부에는 전극부(64)가 형성된다.

여기서, 전극부(64)는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 몰리브데늄(Mo), 텅스텐(W), 루데늄(Ru) 등과 같이 고주파 신호(RF signal)의 전달율이 좋은 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 전극부(64)의 양측에는 한 쌍으로 이루어진 가이드부(CPW: CoPlanar Waveguide)(66)가 형성된다. 가이드부(66)는 전극부(64)를 통해 이동하는 고주파 신호를 안내한다.

이 한 쌍의 가이드부(66) 상부에는 제2기판모듈(70)에 형성된 멤브레인(78)이 결합된다.

이 멤브레인(78)은 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)의 접합시 전극부(64)의 위쪽을 가로질러 양측이 한 쌍의 가이드부(66) 상부에 지지되어 결합된다. 이를 위해 한 쌍의 가이드부(66)는 전극부(64)의 높이보다 높게 형성되며, 일례로 전극부(64)에 인가되는 전압(bias voltage)에 의해 발생된 기전력에 의해 멤브레인(78)이 휘어지며 전극부(64)에 단락될 수 있는 높이로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 멤브레인(78)은 메탈(metal), poly-Si, SiC 등의 전도성 물질로 이루어질 수 있다.

한편 제2기판모듈(70)은 기저층인 제2기판(72)을 포함하고, 제2기판(72)은 표면에 제2절연막(73)이 형성된다. 본 실시예에서 제2기판(72)은 고저항의 실리콘(Si)로 이루어질 수 있으며, 글라스(glass) 또는 폴리머(polymer)로 이루어지는 것도 가능하다.

본 실시예에서 제2절연막(73)은 실리콘 질화물층(SiNx)으로 형성될 수 있다. 여기서, 실리콘 질화물층(73)은 기계적 강도가 우수하며, 공정상 실리콘 질화물층(73)이 식각 등에 의해 손상되는 것을 막기 위해 표면에 실리콘 산화물층이 더 형성될 수 있다.

그리고 이 실리콘 질화물층(73)에는 희생층(74)이 형성된다.

희생층(74)의 상부에는 멤브레인(78)이 결합되어 있으며, 멤브레인(78)과 제2기판(72) 사이에는 멤브레인(78)의 변형되기 위한 공간을 위해 일부 영역의 희생층(74)이 제거된다.

본 실시예에서 희생층(74)은 멤브레인(78)이 가이드부(66)에 결합시 평평도 등에 영향을 끼치지 않으므로 다양한 재질을 사용할 수 있으며, 일례로 poly-Si이나, 산화막, 질화막, 폴리머계열(폴리이미드(polyimide), 포토레지스트(photoresist)) 등으로 다양한 물질이 사용될 수 있다.

또한, 제2기판모듈(70)에는 전극부(64)와 전기적으로 연결되는 바이어스 라인(bias line)(76)이 형성되며, 이 바이어스 라인(76)을 통해 멤브레인(78)이 전극부(64)에 접촉되도록 하는 구동전압을 인가할 수 있다.

한편, 멤브레인(78)과 단락되는 전극부(64)의 상부에는 유전층(68)이 적층될 수 있다. 여기서, 유전층(68)은 압전 세라믹(PZT)이나 산화 지르코늄(ZrO₂) 등과 같이 유전(dielectric)상수가 큰 물질로 이루어질 수 있다.

이 유전층(68)은 전극부(64)에 접지되는 멤브레인(78)의 캐패시턴스 비(Cb/Ca)를 최대로 하며, 이에 따라 멤브레인(78)이 전극부(64)에 단락되었을 때 고주파 신호(RF signal)가 접지로 흘러나가게 된다.

또한, 제1기판모듈(60) 또는 제2기판모듈(70) 중 적어도 어느 하나에는 내부를 밀폐하기 위한 씰링부(69, 79)가 설치될 수 있다.

이 씰링부(69, 79)는 중앙부에 결합된 가이드부(66) 및 멤브레인(78)을 지지하는 구조의 두께와 동일한 두께로 형성되며, 이에 따라 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)의 높이를 일정하게 유지시키면서 내부를 씰링하는 것이 가능하다.

일례로, 씰링부는 제1기판모듈(60)의 주변부에 형성된 제1씰링부(69) 및 제2기판모듈(70)의 둘레에 형성되어 제1씰링부(69)에 접합되는 제2씰링부(79)를 포함할 수 있다.

또한, 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)은 Au-Au welding 공정을 이용하여 접합할 수 있으며, Au-Sn, Au-In, Cu-Sn 등을 이용한 공융 접합(eutectic bonding)이나 폴리머 접합(polymer bonding)도 가능하다.

본 실시예에서 씰링부는 제1기판모듈(60)에 형성되는 제1씰링부(69) 및 제2기판모듈(70)에 형성되는 제2씰링부(79)로 이루어진 실시예에 대해 설명하고 있으나, 씰링부(69, 79)의 구성은 한정되지 않으며 제1기판모듈(60) 또는 제2기판모듈(70) 중 어느 한 쪽에만 형성되는 것도 가능하다.

한편, 본 실시예에서 고주파 신호(RF signal) 및 바이어스 시그널(bias signal)의 입력을 위해 외부회로와 연결되는 전극이 일체로 형성된다.

일례로, 제1기판모듈(60)의 후면에는 전극부(64) 및 바이어스 라인(76)을 포함하는 내부회로에 전기적으로 연결되는 비아(via) 연결부(65)가 형성된다. 비아 연결부(65)는 KOH 또는 TMAH의 습식(wet) 공정을 거쳐 형성되며, Si 딥 에칭(deep etching) 공정에 의해 형성되는 것도 가능하다.

전술된 바와 같이 구성된 고주파용 정전형 스위치(50)의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 압전 스위치의 제조공정을 도시한 단면도이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예의 고주파용 정전형 스위치(50)의 제조방법은 제1기판모듈(60)을 마련하는 단계와, 제2기판모듈(70)을 마련하는 단계를 포함하며, 각각 별도의 공정에서 제조된 제1기판모듈(60) 및 제2기판모듈(70)을 접합하여 하나의 고주파용 압전 스위치(50)를 제조하는 단계를 포함한다.

먼저, 제1기판모듈(60)을 마련하는 단계는 기저층인 제1기판(62)에 제1절연막(63)을 형성한다.

제1절연막(63)은 실리콘 질화물층(SiNx)을 저압 화학 기상 증착법 등을 통해 제1기판(62)의 표면에 증착할 수 있다. 또한, 실리콘 질화물층의 표면에는 실리콘 산화물을 더 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이 제1기판(62)에 제1절연막(63)이 형성되면, 그 위에 Pt/Au 전극층(64a)을 형성한다.

다음으로 전극층(64a)의 상부에 압전 세라믹(PZT)이나 산화 지르코늄(ZrO2) 등과 같이 유전(dielectric)상수가 큰 물질로 이루어진 유전막(68a)을 형성한다.

전극층(64a) 상부에 유전층(68a)이 형성되면, 이 유전막(68a) 중 미리 설정된 전극부(64)의 패턴에 대응하는 영역 이외에 형성된 유전막(68a)을 에칭(etching)하여 제거한다. 이에 따라 전극층(64a)의 상부에는 전극부(64)의 패턴 영역 상부에 유전층(68)이 남게 된다.

그리고, 유전막(68a)이 제거된 전극층(64a)을 에칭하게 되면, 전극부(64) 패턴 이외에 형성된 전극층을 제거할 수 있으며, 이에 따라 전극부(64)만이 남게 된다.

이와 같이 전극부(64)가 형성되면, 전극부(64)의 양측으로 한 쌍의 가이드부(66)를 형성한다. 이 가이드부(66)는 전극부(64)를 통해 이동하는 고주파 신호를 안내한다.

이 때 제1기판(62)의 둘레에 가이드부(66)의 높이와 대응하는 제1씰링부(69)도 동시에 형성된다.

다시 도 4를 참고하면, 제2기판모듈(70)을 마련하는 단계는 기저층인 제2기판(72)에 제2절연막(73)을 형성한다. 제2절연막(73)은 실리콘 질화물(SiNx)이 증착되어 형성될 수 있으며, 그 표면에 실리콘 산화물이 더 형성될 수 있다.

다음으로 제2절연막(73)의 표면에 희생층(74)을 형성한다.

그리고, 희생층(74)이 형성되면, 그 위에 내부 회로를 연결하기 위한 바이어스 라인(76) 및 멤브레인(78)이 형성된다. 이 때 제2기판(72)의 둘레에 가이드부(66)에 대응하는 제2씰링부(79)가 동시에 형성된다.

다음으로 멤브레인(78)이 변형될 수 있도록 멤브레인(78)의 하부 공간에 형성된 일부의 희생층(74)을 제거한다.

이를 위해 멤브레인(78)에는 다수의 미세홀이 형성될 수 있으며, 이 미세홀을 통해 희생층(74) 제거액이 유입되어 변경공간에 형성된 희생층(74)을 제거하게 된다.

이와 같이 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)이 완성되면, 이들을 서로 접합시킨다.

이때, 제2기판모듈(70)의 멤브레인(78)이 제1기판모듈(60)의 전극부(64) 위를 가로질러 한 쌍의 가이드부(66) 상부에 결합되게 접합한다.

그리고, 제1기판모듈(60)과 제2기판모듈(70)은 둘레에 형성된 제1씰링부(69) 및 제2씰링부(79)가 접합되며 내부를 밀봉하게 된다.

한편, 제1기판(62)의 하부에는 전극부(64) 및 바이어스 라인(76)을 포함하는 내부회로에 전기적으로 연결되는 비아(via) 연결부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 정전형 스위치에 비아 연결부를 형성하는 공정을 도시한 단면도인 도 5를 참고하여, 비아 연결부(65)를 형성하는 단계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1기판(62) 하부에 형성된 제1절연막(63)을 제거한다.

그리고, 제1기판(62) 하부에 비아 연결부(65)를 형성하기 위한 하드마스크(165) 증착 및 비아 연결부분만 하드마스크를 제거하는 패턴을 형성한다. 제1기판(62) 하부에 비아 연결부(65)의 패턴으로 내부회로를 노출시키는 홀(via)(65a)을 형성한다. 이때, 홀(65a)은 KOH 또는 TMAH의 습식 공정을 이용하여 형성할 수 있으며, Si deep etching 공정을 이용하여 형성하는 것도 가능하다. 또한, 이 홀(65a)은 레이저 등의 가공공정에 의해 형성되는 것도 가능하다.

다음으로 제1기판(62)에 증착되었던 하드마스크(165)를 제거한다. 이때 via 홀(65a) 바닥에 있는 제1기판(62)에 증착된 절연층(63)도 동시에 제거한다.

그리고, 제1기판(62)의 하부에 패드형성을 위한 마스크(167)를 형성한 후, 제1기판(62)의 하부 및 홀(65a)에 전도성 물질을 형성하여 비아 연결부(65)를 형성한다.

이와 같이 비아 연결부(65)가 형성되면, 패드형성을 위한 마스크(167)를 제거한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 고주파용 압전 스위치의 단면도.

도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 고주파용 압전 스위치의 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 압전 스위치의 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 압전 스위치의 제조공정을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 압전 스위치에 비아 연결부를 형성하는 공정을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 고주파용 압전 스위치 60 : 제1기판모듈

62 : 제1기판 63 : 제1절연막

64 : 전극부 65 : 비아 연결부

66 : 가이드부 68 : 유전층

69 : 제1씰링부 70 : 제2기판모듈

72 : 제2기판 73 : 제2절연막

74 : 희생층 76 : 바이어스 라인

78 : 멤브레인 79 : 제2씰링부

Claims

제1기판과, 상기 제1기판에 설치된 전극부 및 상기 전극부의 양측에 형성되어 고주파 신호의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드부(CPW: CoPlanar Waveguide)를 갖는 제1기판모듈과,

상기 제1기판모듈에 접합되고, 제2기판에 설치되어 상기 전극부로 인가되는 전압(bias voltage)에 의해 휘어지며 상기 전극에 단락되기 위해 상기 전극부 위를 가로질러 상기 한 쌍의 가이드부에 결합된 멤브레인 및 상기 전극부와 연결되는 바이어스 라인을 갖는 제2기판모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1기판모듈 또는 상기 제2기판모듈 중 적어도 어느 하나에 설치되어 높이를 일정하게 유지하며 주변부를 씰링하는 씰링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치.
청구항 1에 있어서,

상기 멤브레인과 단락되는 전극부의 상부에는 유전층이 적층된 것을 특징으 로 하는 고주파용 정전형 스위치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1기판모듈의 후면에서 상기 전극부 및 상기 바이어스 라인을 포함하는 내부회로와 전기적으로 연결하는 비아(via) 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 멤브레인은 메탈(metal), poly-Si, SiC를 포함하는 전도성 물질인 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1기판모듈과 상기 제2기판모듈은 Au-Au 용접, Au-Sn, Au-In, Cu-Sn 을 포함하는 공융 용접(eutectic bonding) 및 폴리머 용접(polymer bonding) 중 적어도 어느 하나에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치.
제1기판과, 상기 제1기판에 설치된 전극부 및 상기 전극부의 양측으로 형성되어 고주파 신호의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드부를 갖는 제1기판모듈을 마련하는 단계와,

제2기판과, 상기 제2기판에 설치되어 상기 전극부로 인가되는 전압(bias voltage)에 의해 휘어지며 상기 전극에 단락되는 멤브레인을 갖는 제2기판모듈을 마련하는 단계와,

상기 멤브레인이 상기 전극부 위를 가로질러 상기 한 쌍의 가이드부에 결합되도록 상기 제1기판모듈과 상기 제2기판모듈을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법.
청구항 7에 있어서, 상기 제1기판모듈을 마련하는 단계는

제1기판에 제1절연막을 형성하는 단계와,

상기 제1절연막의 상부에 전극층을 형성하는 단계와,

상기 전극층의 상부에 유전층을 형성하는 단계와,

상기 유전층 중 전극부와 대응되는 패턴 이외에 형성된 유전층을 제거하는 단계와,

상기 유전층이 제거되어 노출된 전극층을 제거하여 전극부를 형성하는 단계와,

상기 전극부의 양측에 한 쌍의 가이드부(CoPlanar Waveguide)를 형성하는 단 계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 제2기판모듈을 마련하는 단계는

제2기판에 제2절연막을 형성하는 단계와,

상기 제2절연막이 형성된 상기 제2기판의 상부에 희생층을 형성하는 단계와,

상기 희생층의 상부에 멤브레인 및 바이어스 라인을 형성하는 단계와,

상기 멤브레인의 변형공간에 형성된 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,

상기 제1기판모듈과 상기 제2기판모듈을 접합하는 단계는 Au-Au 용접, Au-Sn, Au-In, Cu-Sn 을 포함하는 공융 용접(eutectic bonding) 및 폴리머 용접(polymer bonding) 중 어느 적어도 어느 하나에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법.
기판과, 상기 기판에 설치된 전극부와, 상기 전극부의 양측으로 설치된 한 쌍의 가이드부와, 상기 가이드부에 결합된 멤브레인 및 상기 전극부와 연결되는 바 이어스 라인을 포함하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법으로,

상기 기판의 하부에서 상기 전극부 및 상기 바이어스 라인을 포함하는 내부회로에 전기적으로 연결되는 비아(via) 연결부를 형성하는 단계를 포함하고,

상기 비아(via) 연결부를 형성하는 단계는

상기 기판 하부의 제1절연막을 제거하는 단계와,

상기 기판 하부에 상기 비아 연결부의 패턴으로 상기 내부회로를 노출시키는 홀을 형성하는 단계와,

상기 비아 연결부의 패턴으로 상기 기판 및 상기 홀에 전도성 물질을 형성하여 상기 내부회로를 외부와 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 정전형 스위치의 제조방법.