KR20160086552A

KR20160086552A - 음향 공진기 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160086552A
Application number: KR1020150003986A
Authority: KR
Inventors: 이문철; 김덕환; 이영규; 김철수; 유지에; 손상욱
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-07-20
Also published as: US20160204761A1; US9929716B2; KR102117471B1

Abstract

본 발명은 음향 공진기 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기는, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 압전층을 포함하는 공진부 및 상기 공진부의 하부에 구비되는 기판을 포함하며, 상기 기판은 상기 기판을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 비아 홀과, 상기 비아 홀 내에 형성되어 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 적어도 하나와 연결되는 접속 도체를 포함할 수 있다.

Description

음향 공진기 및 그 제조 방법{ACOUSTIC RESONATOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 음향 공진기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

오늘날 통신기술이 급속도로 발전함에 따라 그에 상응하는 신호처리기술과 고주파(RF) 부품기술의 발전이 요구되고 있다.

특히 무선 통신 기기의 소형화 추세에 따라 고주파 부품기술의 소형화가 적극적으로 요구되고 있으며, 일례로 반도체 박막 웨이퍼 제조기술을 이용하는 벌크 음향 공진기(BAW, Bulk Acoustic Wave) 형태의 필터를 들 수 있다.

벌크 음향 공진기(BAW)란 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 상에 압전 유전체 물질을 증착하여 그 압전특성을 이용함으로써 공진을 유발시키는 박막형태의 소자를 필터로 구현한 것이다.

이용분야로는 이동통신기기, 화학 및 바이오기기 등의 소형 경량필터, 오실레이터, 공진소자, 음향공진 질량센서 등이 있다.

한편, 벌크 음향 공진기의 특성을 높이기 위한 여러 가지 구조적 형상 및 기능에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 또한 압전체를 외부와 전기적으로 연결하는 외부 전극의 다양한 구조나 제조 방법에 대해서도 연구가 요구되고 있다.

미국공개특허공보 제2008-0081398호

본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 내부 전극과 외부 전극을 용이하게 형성할 수 있는 음향 공진기 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 높은 신뢰성을 갖는 접속 도체를 구비하는 음향 공진기 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기는, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 압전층을 포함하는 공진부 및 상기 공진부의 하부에 구비되는 기판을 포함하며, 상기 기판은 상기 기판을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 비아 홀과, 상기 비아 홀 내에 형성되어 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 적어도 하나와 연결되는 접속 도체를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기 제조 방법은, 기판 상에 공진부를 형성하는 단계 습식 에칭을 통해 상기 기판에 비아 홀의 일부를 형성하는 단계, 건식 에칭을 통해 상기 기판에 상기 비아 홀을 완성하는 단계, 및 상기 비아 홀 내에 접속 도체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 음향 공진기 및 그 제조 방법은 기판 내에 형성되는 접속 도체의 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한 두꺼운 기판을 이용할 수 있어 음향 공진기의 강성을 확보할 수 있으며, 기판에 형성되는 비아 홀의 내부면이 전체적인 부드러운 곡면으로 형성되므로, 비아 홀 내에 도전층이 균일한 두께로 증착될 수 있다.　

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 단면도.
도 2 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

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. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 공진기(100)는 기판(110), 공진부(120)를 포함할 수 있다.

기판(110)과 공진부(120) 사이에는 에어 갭(130)이 형성되며, 공진부(120)는 멤브레인층(150) 상에 형성되어 에어 갭(130)을 통해 기판(110)과 이격되도록 형성된다

기판(110)은 실리콘 기판 또는 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

공진부(120)는 제1 전극(121), 압전층(123) 및 제2 전극(125)을 포함한다. 공진부(120)는 아래에서부터 제1 전극(121), 압전층(123) 및 제2 전극(125)이 순서대로 적층되어 형성될 수 있다. 따라서 제1 전극(121)과 제2 전극(125) 사이에 압전층(123)이 배치될 수 있다.

공진부(120)는 멤브레인층(150) 상에 형성되므로, 결국 기판(110)의 상부에는 멤브레인층(150), 제1 전극(121), 압전층(123) 및 제2 전극(125)이 순서대로 형성된다.

공진부(120)는 제1 전극(121)과 제2 전극(125)에 인가되는 신호에 따라 압전층(123)을 공진시켜 공진 주파수 및 반공진 주파수를 발생시킬 수 있다.

제1 전극(121) 및 제2 전극(125)은 금, 몰리브덴, 루테늄, 알루미늄, 백금, 티타늄, 텅스텐, 팔라듐, 크롬, 니켈 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

공진부(120)는 압전층(123)의 음향파를 이용한다. 예를 들어, 제1 전극(121)과 제2 전극(125)에 신호가 인가되면, 압전층(123)의 두께 방향으로 기계적 진동이 발생되어 음향파가 생성된다.

여기서, 압전층(123)에는 산화 아연(ZnO), 질화 알루미늄(AlN) 및 쿼츠(Quartz) 등이 포함될 수 있다.

압전층(123)의 공진 현상은 인가된 신호 파장의 1/2이 압전층(123)의 두께와 일치할 때 발생한다. 공진 현상이 발생할 때, 전기적 임피던스가 급격하게 변하므로 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 공진기는 주파수를 선택할 수 있는 필터로 사용될 수 있다.

공진 주파수는 압전층(123)의 두께, 압전층(123)을 감싸고 있는 제1 전극(121)과 제2 전극(125) 및 압전층(123)의 고유 탄성파 속도 등에 의해 결정된다.

일 예로 압전층(123)의 두께가 얇으면 얇을수록 공진 주파수는 커지게 된다.

공진부(120)는 보호층(127)을 더 포함할 수 있다. 보호층(127)은 제2 전극(125)의 상부에 형성되어 제2 전극(125)이 외부 환경에 노출되는 것을 방지한다.

제1 전극(121)과 제2 전극(125)은 압전층(123)의 외측에 형성되고, 각각 제1 접속 전극(180)와 제2 접속 전극(190)이 연결된다.

제1 접속 전극(180)와 제2 접속 전극(190)는 공진기와 필터 특성을 확인하고 필요한 주파수 트리밍을 수행하기 위해 구비될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

공진부(120)는 품질 계수(Quality Factor)를 향상시키기 위하여 에어 갭(130)을 통해 기판(110)과 이격 배치될 수 있다.

예를 들어, 공진부(120)와 기판(110) 사이에는 에어 갭(130)이 형성되어 압전층(123)에서 발생되는 음향파(Acoustic Wave)가 기판(110)의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

또한, 에어 갭(130)을 통하여 공진부(120)에서 발생하는 음향파의 반사특성이 향상될 수 있다. 에어 갭(130)은 빈 공간으로서 임피던스가 무한대에 가까우므로, 음향파는 에어 갭(130)으로 손실되지 않고, 공진부(120) 내에 잔존할 수 있다.

따라서, 에어 갭(130)을 통해 종 방향의 음향파의 손실을 감소시킴으로써 공진부(120)의 품질 계수(High Quality Factor) 값을 개선시킬 수 있다.

기판(110)의 하부면에는 기판(110)을 관통하는 비아 홀(112)이 다수 개 형성된다. 그리고 각 비아 홀(112)의 내부에는 접속 도체(115a, 115b)가 형성된다.

접속 도체(115a, 115b)는 비아 홀(112)의 내부면 즉 내벽(112a, 112b) 전체에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한 접속 도체(115a, 115b)는 일단이 기판(110)의 하부면에 형성된 외부 전극(117)에 연결되고, 타단은 제1 전극(121) 또는 제2 전극(125)에 연결된다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 제1 접속 도체(115a)는 제1 전극(121)과 외부 전극(117)을 전기적으로 연결하고, 제2 접속 도체(115b)는 제2 전극(125)과 외부 전극(117)을 전기적으로 연결한다.

따라서, 제1 접속 도체(115a)는 기판(110)과 멤브레인층(150)을 관통하여 제1 전극(121)에 전기적으로 연결되고, 제2 접속 도체(115a, 115b)는 기판(110)과 멤브레인층(150), 그리고 압전층(123)을 관통하여 제2 전극(125)에 전기적으로 연결될 수 있다.

한편 본 실시예에서는 2개의 비아 홀(112)과, 2개의 접속 도체(115a, 115b)만을 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 더 많은 수의 비아 홀(112)과 접속 도체(115a, 115b)를 구비할 수 있다.

본 실시예에 따른 비아 홀(112)은 기판(110)의 하부면 측으로 갈수록 단면적이 커지는 형태로 형성된다. 또한 본 실시예에 비아 홀(112)의 내부면은 경사각이 다른 적어도 두 개의 경사면을 포함할 수 있다. 여기서 경사각은 기판(110)의 하부면이 형성하는 평면과 비아 홀(112)의 내부면 사이의 예각을 의미할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 기판(110)의 비아 홀(112)은 도 1 및 도 14에 도시된 바와 같이 공진기(120) 측에 형성되는 제1 경사부(P1)와, 기판(110)의 하부면 측에 형성되는 제3 경사부(P3), 그리고 제1 경사부(P1)와 제3 경사부(P3)를 연결하는 제2 경사부(P2)로 구분될 수 있다.

여기서, 제2 경사부(P2)는 기판(110)의 하부면에 대해 수직 또는 수직에 가까운 경사면으로 형성될 수 있다. 제1, 제3 경사부(P3)는 제2 경사부(P2)에 비해 비교적 완만한 경사면으로 형성될 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 비아 홀(112)은 경사각이 서로 다른 3개의 경사면을 포함한다. 또한 제2 경사부(P2)가 대략 수직에 가까운 경사면으로 형성됨에 따라, 제2 경사부(P2)에서는 비아 홀(112)의 단면적이 크게 증가하지 않고 대략 일정하게 유지된다.

따라서 비아 홀(112)의 단면적 증가(또는 감소)는 대부분 제1 경사부(P1)와 제3 경사부(P3)에서 이루어진다.

또한 본 실시예에 따른 비아 홀(112)은 제2 경사부(P2)가 가장 길게 형성되며, 제3 경사부(P3)는 제1 경사부(P1)보다 짧게 형성될 수 있다.

이어서 본 실시예에 따른 음향 공진기의 제조 방법을 설명한다.

도 2 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 2를 참조하면, 희생층(131)을 기판(110)의 상부에 형성한다.

여기서 기판(110)은 웨이퍼가 이용될 수 있다. 또한 하나의 기판(110) 웨이퍼는 다수의 소자 영역이 구분되고, 각 영역별로 후술되는 공정이 일괄적으로 수행될 수 있다.

희생층(131)은 추후의 식각 공정을 통해 제거되어 에어 갭(도 1의 130)을 형성한다. 희생층(131)은 폴리실리콘 또는 폴리머 등의 재질이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 희생층(131)의 상부에 멤브레인층(150) 및 제1 전극(121)을 순서대로 형성한다.

멤브레인층(150)은 에어 갭(130)의 상부에 위치하여 에어 갭(130)의 형상을 유지시키고, 공진부(120)의 구조를 지지하는 역할을 한다.

제1 전극(121)은 멤브레인층(150)의 상부에 도전층을 형성한 다음, 도전층의 상부에 포토레지스트를 증착하며, 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝을 수행한 후, 패터닝 된 포토레지스트를 마스크로 하여 필요한 패턴으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 제1 전극(121)은 몰리브덴(Mo) 재질로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 금, 루테늄, 알루미늄, 백금, 티타늄, 텅스텐, 팔라듐, 크롬, 니켈 등 다양한 금속이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전극(121)의 상부에 압전층(123)을 형성한다.

본 실시예에 있어서 압전층(123)은 질화 알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 산화 아연(ZnO)이나 쿼츠(Quartz) 등 다양한 압전 재질이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 압전층(123)의 상부에 제2 전극(125)을 형성한다.

제2 전극(125)은 압전층(123) 상에 도전층을 형성한 다음, 도전층의 상에 포토레지스트를 증착하고 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝을 수행한 후, 패터닝 된 포토레지스트를 마스크로 하여 필요한 패턴으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 제2 전극(125)은 루테늄(Ru)으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 금, 몰리브덴, 알루미늄, 백금, 티타늄, 텅스텐, 팔라듐, 크롬, 니켈 등 다양한 금속이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 전극(125)과 압전층(123)의 상부에 보호층(127)을 형성한다.

보호층(127)은 절연 물질로 형성될 수 있다. 여기서 절연 물질로는 실리콘 옥사이드 계열, 실리콘 나이트라이드 계열 및 알루미늄 나이트라이드 계열의 물질이 포함될 수 있다.

이어서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 전극(121)과 제2 전극(125)에 주파수 트리밍을 위한 접속 전극(이하 상부 전극)을 형성한다. 접속 전극(180, 190)은 제1, 제2 전극(121, 125)의 상부에 형성되며, 보호층(127)이나 압전층(123)을 관통하여 전극에 접합된다.

제1 접속 전극(190)은 식각을 통해 보호층(127)과 압전층(123)을 부분적으로 제거하여 구멍(129)을 형성함으로써 제1 전극(121)을 외부로 노출시킨 후, 금(Au) 또는 구리(Cu) 등을 제1 전극(121) 상에 증착하여 형성할 수 있다.

마찬가지로, 제2 접속 전극(190)은 식각을 통해 보호층(127)을 부분적으로 제거하여 구멍(129)을 형성하고 제2 전극(125)을 외부로 노출시킨 후, 금(Au) 또는 구리(Cu) 등을 제2 전극(125) 상에 증착하여 형성할 수 있다.

이후, 접속 전극들(180, 190)들을 이용하여 공진부(120)와 필터 특성을 확인하고 필요한 주파수 트리밍을 수행한 후, 도 10에 도시된 바와 같이 에어 갭(130)을 형성한다.

에어 갭(130)은 희생층(도 9의 131)을 제거함에 따라 형성되며, 이에 본 실시예에 따른 공진부(도 1의 120)가 완성된다. 여기서 희생층(131)은 건식 식각을 통해 제거될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 공진부(120)를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 캡(140)을 형성한다. 캡(140)은 웨이퍼 레벨에서 웨이퍼 본딩을 통해 형성할 수 있다. 즉, 단위 기판(110)이 다수개 배치된 기판 웨이퍼와 캡(140)이 다수개 배치된 캡 웨이퍼를 상호 접합함으로써 일체로 형성할 수 있다.

또한 상호 접합된 기판 웨이퍼와 캡 웨이퍼는 추후에 절단 공정을 통해 절단되어 다수의 개별 음향 공진기로 분리될 수 있다.

캡(140)은 공진부(120)가 수용되는 내부 공간을 구비하는 커버 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 캡(140)은 공융 본딩(eutectic bonding)에 의해 기판(110)에 접합될 수 있다. 이 경우, 기판(110)과 공융 본딩이 가능한 금속(160)을 기판(110) 상에 증착한 후, 기판 웨이퍼와 캡 웨이퍼를 가압, 가열해서 접합할 수 있다.

이어서, 접속 도체(도 1의 115a, 115b)와 외부 전극(117)을 형성하는 단계가 수행된다. 이에 앞서, 필요에 따라 기판(110)의 두께를 줄이기 위해 기판(110)의 일면(예컨대 하부면)을 가공하는 공정이 수행될 수 있다.

접속 도체(115a, 115b)를 형성하는 단계는 먼저 비아 홀(도 14의 112)을 형성하는 단계가 수행된다.

본 실시예에 따른 비아 홀(112)은 습식 에칭과 건식 에칭을 모두 이용하여 형성한다. 예를 들어, 습식 에칭과 건식 에칭을 순차적으로 진행하여 비아 홀(112)을 형성할 수 있다.

먼저 도 12에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 하부면에 마스크층을 형성한 후, 패터닝하여 에칭 마스크(170)를 형성한다. 여기서 마스크층은 증착에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어 SiO₂, Oxide 재질로 형성될 수 있다. 또한 에칭 마스크(170)는 비아 홀(112)이 형성될 부분에만 구멍(171)이 형성될 수 있다.

이어서 도 13에 도시된 바와 같이, 에칭액을 이용하여 습식 에칭을 진행한다. 이에 기판(110)에는 상기한 구멍(171)을 통해 에칭이 진행되며, 이에 점진적으로 비아 홀이 형성된다.

여기서, 본 실시예에 따른 습식 에칭 단계에서는 기판(110)을 부분적으로 식각하여 비아 홀의 일부(112a)를 형성한다. 예를 들어, 습식 에칭을 통해 형성되는 초기의 비아 홀(112a)의 깊이는 기판(110) 두께의 대략 절반 정도로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 습식 에칭이 완료되면 도 13에 도시된 바와 같이 비아 홀(112a)은 기판(110)을 관통하는 구멍의 형태가 아닌, 홈의 형태로 기판(110)에 형성된다.

또한 습식 에칭의 특성으로 인해, 습식 에칭을 통해 형성된 초기의 비아 홀(112a)은 기판(100)의 내부로 갈수록 수평 단면적(또는 직경)이 감소하는 형태의 내벽을 갖는다. 여기서 내벽은 전체적으로 동일한 경사도를 갖는 하나의 경사면으로 형성될 수 있다.

이어서 도 14에 도시된 바와 같이, 건식 에칭을 통해 비아 홀(112)을 완성한다. 건식 에칭은 예를 들어 보쉬 공정(BOSCH process)을 통해 수행될 수 있다.

이 과정에서 비아 홀(112)은 기판(110)뿐만 아니라 멤브레인층(150)도 함께 관통하며 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(121)의 일부가 비아 홀(112)을 통해 노출된다.

또한 제2 전극(125)을 노출시키기 위해, 제2 전극(125)에 대응하는 비아 홀(112)은 멤브레인층(150) 상에 배치된 압전층(123)도 제거한다.

이에 따라, 제2 전극(125)도 비아 홀(112)을 통해 노출된다.

건식 에칭을 통해 형성된 비아 홀(112)은 습식 에칭을 통해 형성된 초기의 비아 홀(도 13의 112a)이 제1, 제2 전극(121, 125) 측으로 전진한 형상을 갖는다. 따라서 초기 비아 홀(112a)의 최대 단면적과 동일하거나 유사한 단면적을 유지하며 깊이만 깊어지는 형태로 비아 홀(112)이 형성된다.

이는 보쉬 공정을 통해 직진성 형태의 식각을 수행함에 따라 가능하며, 이에 전술한 제1 경사부(P1)와 제2 경사부(P2)가 형성된다.

제2 경사부(P2)는 제1 경사부(P1) 측으로 갈수록 수평 단면적(또는 직경)이 동일하거나 미미하게 감소하는 형태로 내벽이 형성된다. 따라서 기판(110)의 하부면에 대해 대략 수직을 이루는 형태로 형성될 수 있다.

이에, 제2 경사부(P2)는 제1 경사부(P1)에 비해 단위 길이당 수평 단면적이 증가(또는 감소)하는 비율이 작게 형성될 수 있다. 또한 필요에 따라 제2 경사부(P2)는 전체적으로 동일한 수평 단면적을 갖도록 구성할 수도 있다.

한편, 도 14에서는 제1 경사부(P1)는 내벽의 경사도가 일정하지 않은 곡면으로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 경사도가 일정한 선형으로 경사면으로 형성될 수도 있다. 이는 제3 경사부(P3)에도 동일하게 적용될 수 있다.

기판(110)의 하부면에 형성되는 비아 홀(112)의 입구 부분에는 제3 경사부(P3)가 형성된다. 제3 경사부(P3)는 제2 경사부(P2)의 하단에서 제2 경사부(P2)의 단면적이 확장하는 형태로 형성되며, 곡면으로 형성될 수 있다.

따라서 제3 경사부(P3)는 기판(110)의 하부면과 제2 경사부(P2)가 만나는 모서리를 부드럽게 곡면으로 면취 가공한 형태로 형성될 수 있다.

이어서, 도 15에 도시된 바와 같이, 비아 홀(112) 내에 접속 도체(115a, 115b)를 형성한다.

접속 도체(115a, 115b)는 비아 홀(112)의 내부면에 도전층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 접속 도체(115a, 115b)는 비아 홀(112)의 내벽(112a, 112b)을 따라 도전성 금속(예컨대 금이나 구리 등)을 증착하거나 도포, 또는 충전하여 형성할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 공진기 제조 방법은, 습식 에칭과 건식 에칭을 순차적으로 수행하며 접속 도체(115)가 형성되는 비아 홀(112)을 완성한다.

습식 에칭만을 이용하여 비아 홀(112)을 형성하는 경우, 제1 경사부(P1)와 같이 비아 홀(112)의 수평 단면적이 급격하게 확장되므로 기판(110)의 두께를 두껍게 하는 데에 한계가 있다.

또한 건식 에칭만으로 비아 홀(112)을 형성하는 경우, 상기한 습식 에칭에 비해 기판(110)의 두께를 상대적으로 두껍게 형성할 수 있다. 그러나 경우에 따라 비아 홀(112)의 입구가 좁아지는 형상이 발생하며, 이로 인해 비아 홀(112)의 내벽에 도전층을 형성하는 과정에서 도전층 간에 접속 불량이 발생되는 문제가 있다.

예를 들어, 비아 홀(112)과 기판(110)의 하부면을 연결하는 모서리 부분에 도전층이 제대로 증착되지 않아 접속 도체(115) 내에 단선이 발생될 수 있다.

반면에, 본 실시예에 따른 음향 공진기(100)는 습식 에칭과 건식 에칭의 문제들을 해결하고 두 방식의 장점을 적절히 받아들여 개선된 비아 홀(112) 형태를 제공한다.

전체적인 비아 홀(112)의 폭(또는 직경)은 습식 에칭만으로 형성되는 비아 홀(112)의 크기보다 작게 가져가면서 습식 에칭의 장점인 비아 구조상의 부드러운 경사를 구현하여 접속 도체(115) 형성 시 단락 불량문제를 해결하였다. 또한 건식 에칭에서 기판(110)의 두께를 두껍게 형성할 수 있는 장점을 이용하여 최종적으로 기판(110)의 두께도 두껍게 형성할 수 있어 음향 공진기의 전체적인 강성도 확보할 수 있다.

예를 들어 본 실시예에 따른 비아 홀(112)은, 전극이 노출되는 부분의 폭을 30um ~ 40um로 형성하고, 비아 홀(112) 입구 측(기판 하부면 측)의 폭은 80um 이하를 유지하면서 기판(110)의 두께(또는 비아 홀의 깊이)는 100um 이상으로 구현이 가능하다.

따라서 본 실시예에 따른 비아 홀(112)은 최대 직경보다 깊이가 더 크게 형성될 수 있다. 또한 도 14에 도시된 바와 같이 비아 홀(112)의 직경과 깊이의 비는 8/10 이하, 3/10 이상의 범위로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

이처럼 두꺼운 기판(110)을 이용함에 따라, 본 실시예에 따른 음향 공진기는 강성을 확보할 수 있으며, 기판(110)과 커버의 두께를 대칭형태로도 구현하는 등 설계의 다양성을 확보할 수 있다. 더하여, 비아 홀(112)의 내부면이 전체적인 부드러운 곡면으로 형성되므로, 비아 홀(112) 내에 도전층이 균일한 두께로 증착될 수 있다.

이어서, 기판(110)의 하부면에서 외부 전극(117)을 형성하여 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 음향 공진기(100)를 완성한다.

외부 전극(117)은 기판의 하부면에서 비아 홀(112)의 둘레를 따라 형성될 수 있으며, 비아 홀(112)내에 형성된 접속 도체(115a, 115b)와 전기적으로 연결된다.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 공진기 및 그 제조 방법은 기판 내에 형성되는 접속 도체의 신뢰성을 확보할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 음향 공진기와 그 제조 방법은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.

예를 들어 전술한 실시예에서는 캡을 기판에 부착한 후, 접속 도체를 형성하는 경우를 예로 들었다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 먼저 접속 도체를 형성한 후, 캡을 기판에 부착하는 등 다양한 변형이 가능하다.

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: 음향 공진기
110: 기판
112: 비아 홀 115a, 115b: 접속 도체
117: 외부 전극 120: 공진부
121: 제1 전극 123: 압전층
125: 제2 전극 127: 보호층
130: 에어 갭 131: 희생층
140: 캡 150: 멤브레인층
180: 제1 접속 전극
190: 제2 접속 전극

Claims

제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 압전층을 포함하는 공진부; 및
상기 공진부의 하부에 구비되는 기판;
을 포함하며,
상기 기판은,
상기 기판을 관통하여 형성되는 적어도 하나의 비아 홀과, 상기 비아 홀 내에 형성되어 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 적어도 하나와 연결되는 접속 도체를 포함하는 음향 공진기.
제1항에 있어서, 상기 비아 홀은,
내벽의 경사도가 상이한 다수의 경사면을 포함하는 음향 공진기.
제2항에 있어서, 상기 비아 홀은,
상기 공진부 측에 형성되는 제1 경사부, 상기 기판의 하부면 측에 형성되는 제3 경사부, 및 상기 제1 경사부와 상기 제3 경사부 사이에 형성되는 제2 경사부를 포함하는 음향 공진기.
제3항에 있어서, 상기 제1, 제3 경사부는,
상기 기판의 하부면과 상기 비아 홀의 내벽 사이의 경사각이 상기 제2 경사부보다 작게 형성되는 음향 공진기.
제3항에 있어서, 상기 제2 경사부는,
내벽이 상기 기판의 하부면에 대해 수직으로 형성되는 음향 공진기.
제2항에 있어서, 상기 비아 홀은,
상기 기판의 하부면 측으로 갈수록 직경이 증가하는 형태로 형성되는 음향 공진기.
제4항에 있어서, 상기 제3 경사부는,
내벽이 곡면으로 형성되는 음향 공진기.
제4항에 있어서, 상기 제3 경사부는,
내벽이 선형의 경사면으로 형성되는 음향 공진기.
제2항에 있어서, 상기 비아 홀은,
최대 직경보다 깊이가 더 크게 형성되는 음향 공진기.
제9항에 있어서, 상기 비아 홀은,
직경과 깊이와 비가 8/10 이하, 3/10 이상으로 형성되는 음향 공진기.
제1항에 있어서,
상기 공진부를 내부 공간에 수용하며 상기 기판에 결합되는 캡을 더 포함하는 음향 공진기.
기판; 및
상기 기판 상에 제1 전극과 제2 전극이 적층되어 형성되는 공진부;
을 포함하며,
상기 기판은,
내벽의 경사도가 상이한 적어도 세 개의 경사면을 포함하는 비아 홀을 적어도 하나 구비하는 음향 공진기.
기판 상에 공진부를 형성하는 단계;
습식 에칭을 통해 상기 기판에 비아 홀의 일부를 형성하는 단계;
건식 에칭을 통해 상기 기판에 상기 비아 홀을 완성하는 단계; 및
상기 비아 홀 내에 접속 도체를 형성하는 단계;
를 포함하는 음향 공진기 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 비아 홀의 일부를 형성하는 단계는,
상기 기판 두께의 절반에 대응하는 깊이로 상기 비아 홀의 일부를 형성하는 단계인 음향 공진기 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 비아 홀을 완성하는 단계는,
상기 비아 홀의 내벽에 경사도가 상이한 다수의 경사면을 형성하는 단계인 음향 공진기 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 비아 홀을 완성하는 단계는,
상기 공진부 측에 제1 경사부를 형성하고, 상기 기판의 하부면 측에 제3 경사부를 형성하며, 상기 제1 경사부와 상기 제3 경사부 사이에 제2 경사부를 형성하는 단계를 포함하는 음향 공진기 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 비아 홀을 완성하는 단계는,
상기 기판의 하부면과 상기 제2 경사부의 내벽 사이의 경사각을 상기 제1, 제3경사부와의 경사각보다 크게 형성하는 단계를 포함하는 음향 공진기 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 비아 홀을 완성하는 단계는,
상기 제2 경사부의 내벽을 상기 기판의 하부면에 대해 수직으로 형성하는 단계를 포함하는 음향 공진기 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 공진부를 형성하는 단계는,
상기 기판 상부에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극의 상부에 압전층을 형성하는 단계; 및
상기 압전층의 상부에 제2 전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 음향 공진기 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 접속 도체를 형성하는 단계는,
상기 비아 홀을 통해 일단이 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 접합되도록 상기 접속 도체를 형성하는 단계인 음향 공진기 제조 방법.