KR20200136427A - 무선 주파수 디바이스용 기판을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 절연층을 통해 압전층(3)을 캐리어 기판(1)에 접합하여 무선 주파수 디바이스용 기판(7)을 제조하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 압전층(3)은 전기 절연층과의 계면에서 거친 표면(30)을 가지고, 상기 프로세스는:
- 무선 주파수 파를 반사시키기에 적절한 거친 표면(30)을 갖는 압전 기판(3)을 제공하는 단계,
- 압전 기판(3)의 거친 표면(30) 상에 유전체층(4)을 증착하는 단계,
- 캐리어 기판(1)을 제공하는 단계,
- 캐리어 기판 상에 광-중합성 접착층(2)을 증착하는 단계,
- 조립된 기판(5)을 형성하기 위해, 유전체층(4) 및 접착층(2)을 통해 압전 기판(3)을 캐리어 기판(1)에 본딩하는 단계,
- 접착층(2)을 중합시키기 위해 조립된 기판(5)을 광 플럭스(6)로 조사하는 단계로서, 상기 접착층(2) 및 유전체층(4)은 함께 전기 절연층을 형성하는, 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 주파수 디바이스용 기판을 제조하기 위한 방법
본 발명은 무선 주파수 디바이스용 기판을 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
베이스로부터 그 표면까지 연속하여 일반적으로 실리콘과 같은 반도체 재료로 제조된 캐리어 기판, 전기 절연층 및 압전층을 포함하는, 기판 상에, 공진기 또는 필터와 같은 무선 주파수(RF: radiofrequency) 디바이스를 생산하는 것은 알려진 관례이다.
표면-음향-파(SAW: surface-acoustic-wave) 필터는 통상적으로 두꺼운 압전층(즉, 일반적으로 수십 ㎛의 두께를 가짐) 및 상기 압전층의 표면 상에 증착된 2개의 상호 교차되는 금속 빗(comb) 형태의 2개의 전극을 포함한다. 전극에 인가되는 전기 신호, 통상적으로 전압 변화는 압전층의 표면에서 전파되는 탄성파로 변환된다. 이러한 탄성파의 전파는, 파의 주파수가 필터의 주파수 대역에 대응되면 촉진된다. 이러한 파는 다른 전극에 도달하면 다시 전기 신호로 변환된다.
그러나, 압전층의 두께를 통해 확장되고 그 아래의 캐리어 기판과의 계면에서 반사되기 쉬운 파의 전파의 기생 모드가 있다. 이 효과를 "래틀(rattle)"이라고 칭한다.
이러한 기생 모드를 회피하기 위해, 전기 절연층과의 계면에 위치된 압전층의 표면을 기생 파가 전 방향으로 반사될 수 있게 하고(산란 효과) 기판으로의 전달을 방지하기에 충분히 거칠게 만드는 것은 알려진 관례이다.
문제의 파장을 고려할 때, 압전층 표면의 거칠기는 수 μm 정도로 매우 높다.
기판을 생산하는 것은, 선택적으로 전기 절연층으로 덮이는, 압전층의 거친 표면을 캐리어 기판에 본딩하는 것을 수반한다.
그러나, 이러한 거칠기에도 불구하고 압전층과 캐리어 기판 사이의 우수한 접착을 보장하기 위해, 현재 프로세스는 많은 수의 연속 단계를 필요로 하며, 이는 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 든다.
따라서, 프로세스에는 이하의 단계를 포함할 수 있다:
- 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD: plasma-enhanced chemical vapor deposition)에 의해 압전층의 거친 표면 상에 약 2 μm의 두께로 실리콘 산화물(SiO2)층을 증착하는 단계,
- 거친 표면에 대향하는 압전층의 표면 상에 약 0.5 μm 두께로 제1 SiO2층을 증착하는 단계,
- 거친 표면 상에 증착된 SiO2층의 제1 화학-기계적 연마(CMP: chemical-mechanical polish)를 수행하는 단계; 하지만, 이러한 연마 후에 얻어진 거칠기는 우수한 품질의 본딩을 하기에는 너무 높게 유지되고,
- 거친 표면에 대향하는 압전층의 표면 상에 약 0.5 μm 두께로 제2 SiO2층을 증착하는 단계,
- 캐리어 기판에 대하여 SiO2층으로 덮인 압전층의 우수한 품질의 본딩을 허용하기에 충분한 거칠기가 얻어질 때까지, 거친 표면 상에 증착된 SiO2층의 제2 화학 기계적 연마(CMP)를 수행하는 단계로서, 상기 캐리어 기판 자체는 기계-화학적 연마(CMP)를 필요로 하는 SiO2층으로 덮여 있다.
캐리어 기판 및 압전층에 상술한 단계를 구현함으로써 유발된 비용 외에도, 이러한 프로세스는 기판의 상당한 곡률 또는 구부러짐(bow)을 생성하는 단점을 가지며, 이러한 구부러짐은 압전 기판 상의 SiO2층의 증착이 고온에서 수행된다는 사실에 기인한다. 이러한 구부러짐은 편평한 기판에서 수행되도록 의도되는, 필터를 제조하기 위해 기판에서 후속적으로 수행되는 작업을 방해한다.
본 발명의 하나의 목적은 상술한 단점을 개선하고, 특히 종래-기술의 프로세스에 비해 더 낮은 비용 및/또는 더 적은 구부러짐을 갖는 무선 주파수 디바이스용 기판을 제조하기 위한 프로세스를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 전기 절연층을 통해 압전층을 캐리어 기판에 접합하여 무선 주파수 디바이스용 기판을 제조하기 위한 프로세스를 제공하며, 압전층은 전기 절연층과의 계면에서 거친 표면을 가지고, 상기 프로세스는:
- 무선 주파수 파(radiofrequency wave)를 반사시키기에 적절한 거친 표면을 갖는 압전 기판을 제공하는 단계,
- 압전 기판의 거친 표면 상에 유전체층을 증착하는 단계,
- 캐리어 기판을 제공하는 단계,
- 캐리어 기판 상에 광-중합성 접착층을 증착하는 단계,
- 조립된 기판을 형성하기 위해, 유전체층 및 접착층을 통해 압전 기판을 캐리어 기판에 본딩하는 단계,
- 접착층을 중합시키기 위해 조립된 기판을 광 플럭스(light flux)로 조사하는 단계로서, 상기 접착층 및 유전체층은 함께 전기 절연층을 형성하는, 조사하는 단계를 포함하는 것을 주요 특징으로 한다.
본 명세서에서 "거친 표면"이 의미하는 것은 상기 표면으로부터의 기생 파의 반사를 허용하기 위해, 필터의 압전층을 통해 전파하도록 의도된 RF 파의 파장과 동일한 정도의 크기의 거칠기를 갖는 표면이다. 본 발명의 맥락에서, 이러한 표면의 거칠기는 0.3 μm RMS와 5 μm RMS 사이, 바람직하게는 1.5 μm RMS와 2.2 μm RMS 사이에 포함된다.
무선 주파수 디바이스는 하나 이상의 공진기 또는 필터를 포함할 수 있다. 주어진 사용 주파수 f에 대해, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 압전층의 특성, 특히 압전층이 제조되는 재료를 선택할 수 있을 것이다. 재료와 그것의 절단(cut)에 대한 선택은, 해당 RF 파의 파장 λ에 대해 파의 전파 속도 υ에 영향을 미치며, 여기서 속도 υ는 이하의 관계식 (1)에 의해 주파수 f 및 파장 λ과 관련된다:
Figure pct00001
또한, 주파수 f는, 이하의 관계식 (2)를 관계식 (1)에 도입함으로써 디바이스의 전극의 기하 형태 p와 관련된다(전극은 일반적으로 압전층의 표면 상에 증착된 상호 교차된 금속 빗의 형태를 취하고, p는 빗 사이의 주기적 거리(periodic distance)임):
Figure pct00002
따라서, 해당 작동 주파수에 따라, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 상호 교차된 빗의 기하 형태 p를 통해 디바이스의 전자 기계 커플링의 강도를 조정할 수 있으며, 압전층의 재료의 특성을 통해 파의 전파 속도 υ를 조정할 수 있다.
접착층과 유전체층을 결합하는 본딩의 구현은 거친 표면 상에 충분히 평활한 SiO2층을 형성하는 데 필요한 단계를 생략할 수 있게 하고, 기판의 상당한 구부러짐을 야기하기 쉬운 고온 증착에 대한 필요성을 피할 수 있게 한다. 또한, 압전층과 접촉하는 유전체층은 기판에 우수한 음향 성능을 제공할 수 있게 한다.
다른 양태에 따르면, 제안된 프로세스는 단독으로 또는 기술적으로 가능한 조합으로 구현될 수 있는 다음과 같은 다양한 특징을 갖는다:
- 유전체층은 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층, 실리콘 질화물 및 산화물의 조합을 포함하는 층, 및/또는 플라즈마-강화 화학 기상 증착에 의해 압전 기판 상에 증착되는 적어도 실리콘 산화물층 및 실리콘 질화물층의 중첩을 포함한다;
- 유전체층은 압전 기판 상에 스핀-코팅(spin-coating)에 의해 증착되는 글래스층이다;
- 광-중합성 접착층의 두께는 2 ㎛와 8 ㎛ 사이에 포함된다;
- 광-중합성 접착층은 스핀-코팅에 의해 증착된다;
- 본딩하는 단계는 20 ℃와 50 ℃ 사이, 바람직하게는 20 ℃와 30 ℃ 사이에 포함되는 온도에서 수행된다;
- 광 플럭스(light flux)는 압전 기판을 통해 인가된다;
- 조사는 펄스화(pulsed)된다;
- 광 플럭스는 320 nm와 365 nm 사이에 포함되는 파장을 갖는다;
- 캐리어 기판은 압전 기판이 제조되는 재료의 열팽창 계수보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 제조된다;
- 캐리어 기판은 실리콘, 사파이어, 또는 다결정질 알루미늄 질화물(AlN) 또는 갈륨 비소(GaAs)로 제조된다;
- 프로세스는 접착층의 중합 후, 결정된 두께의 압전층을 캐리어 기판으로 전달(transfer)하기 위해, 압전 기판을 박형화하는 단계를 더 포함한다;
- 박형화하는 단계는 에칭 및/또는 화학-기계적 연마를 포함한다;
- 프로세스는 박형화하는 단계 후, 압전층을 평활화하기 위해 어닐링을 수행하는 단계를 포함한다;
- 본딩하는 단계에 후속하는 각각의 단계는 300 ℃ 이하의 온도에서 수행된다;
본 발명의 다른 주제는 무선 주파수 필터를 제조하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 이는:
- 상술한 제조 프로세스를 사용하여 기판을 제조하는 단계,
- 상기 기판의 압전층의 표면 상에 한 쌍의 상호 교차된 전극들을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 상술한 프로세스를 사용하여 얻을 수 있는 무선 주파수-디바이스 기판에 관한 것으로, 이는 연속하여 캐리어 기판, 전기 절연층 및 전기 절연층과의 계면에서 무선 주파수 파를 반사시키기에 적절한 거친 표면을 갖는 압전층을 포함하고, 전기 절연층은 캐리어 기판으로부터 압전층까지 연속하여 중합성 접착층 및 상기 유전체층을 포함한다.
본 발명의 다른 주제는 상술한 바와 같은 기판 및 압전층의 표면 위로 연장되는 한 쌍의 상호 교차된 전극들을 포함하는 무선 주파수 필터이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 후속하는 상세한 설명으로부터 나타날 것이며, 여기서:
- 도 1은 캐리어 기판 상에 광-중합성 접착층을 증착하는 단계를 개략적으로 나타낸다;
- 도 2는 압전 기판 상에 유전체층을 증착하는 단계를 개략적으로 나타낸다;
- 도 3은 본딩 계면에 위치된 접착층 및 유전체층으로 캐리어 기판을 압전 기판에 본딩함으로써 얻어진 조립된 기판을 개략적으로 나타낸다;
- 도 4는 본 발명에 따른 무선 주파수-디바이스 기판을 형성하기 위해, 압전 기판을 캐리어 기판에 본딩한 후 접착층을 중합시키는 단계를 개략적으로 나타낸다;
도 5는 압전 기판을 박형화한 후의 무선 주파수-디바이스 기판의 단면도이다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면-음향-파 필터의 개략도이다.
도면의 가독성을 위해, 나타낸 요소는 반드시 스케일대로 나타내어지지 않는다. 또한, 다양한 도면에서 동일한 참조 부호에 의해 지정된 요소는 동일하거나 동일한 기능을 수행한다.
본 발명의 제1 주제는 압전층을 캐리어 기판에 본딩함으로써 접합하여 최종 기판이라고 칭하는 무선 주파수-디바이스 기판을 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
캐리어 기판(1)은 압전 기판(3)이 제조되는 재료보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 제조된다. 따라서 캐리어 기판은 압전 기판이 받는 온도 변화 동안 압전 기판의 팽창을 제한하는 보강재의 역할을 하며, 이는 압전 기판의 열 주파수 계수, 즉, 압전 기판을 통해 전파되는 파의 주파수가 온도에 따라 변하는 정도를 감소시킬 수 있다. 적절한 재료는 예를 들어, 실리콘, 사파이어, 다결정질 알루미늄 질화물(AlN) 또는 실제로 갈륨 비소(GaAs)이다. 실리콘은 실리콘에 대해 설정된 마이크로 전자 생산 라인에서 프로세스가 실행될 수 있게 하므로 특히 바람직하다.
본 발명에서, 기판의 주 표면에 평행한 평면에서의 열팽창 계수에 관심이 있다.
도 1에 나타낸 제1 단계에서, 광-중합성 접착층(2)은 캐리어 기판(1)의 노출된 면 상에 증착된다.
광-중합성 접착층은 유리하게는 스핀-코팅에 의해 증착된다. 이 기술은 원심력에 의해 상기 광-중합성층을 기판의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 퍼지게 하도록 광-중합성층이 그 자체에 대해 실질적으로 일정하고 비교적 높은 속도로 증착되는 기판을 회전시키는 것으로 구성된다. 이를 위해 기판은 통상적으로 턴테이블 상의 진공 척(chuck)에 의해 배치되고 유지된다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 기판 표면 상에 증착된 접착제의 부피, 기판의 회전 속도 및 접착층에 대한 원하는 두께에 따른 최소 증착 시간과 같은 동작 조건을 결정할 수 있다.
광-중합성 접착층(2)의 두께는 통상적으로 2 ㎛(마이크론)과 8 ㎛ 사이에 포함된다.
비제한적인 일 예에 따르면, NORLAND PRODUCTS에 의해 레퍼런스 "NOA 61"로 판매되는 광-중합성 접착층이 본 발명에서 사용될 수 있다.
제2 단계에서, 유전체층(4)은 압전 기판(3)의 거친 주면(main face)(30) 상에 형성된다. 도 2는 유전체층(4)이 증착된 압전 기판(3)을 나타낸다. 이러한 제2 단계는 광-중합성 접착층을 증착하는 제1 단계 이전에, 병행하여 또는 그 후에 수행될 수 있음을 이해할 것이다.
일 실시예에 따르면, 유전체층(4)은 실리콘 산화물층, 또는 실리콘 질화물층, 또는 실리콘 질화물과 산화물의 조합을 포함하는 층, 또는 적어도 실리콘 산화물층 및 실리콘 질화물층의 중첩이다. 예를 들어, 실리콘 산화물 SiO2층, 또는 질화물 Si3N4층, 질화물 및 산화물 SiOxNy의 조합을 포함하는 층, 또는 산화물 SiO2층 및 질화물 Si3N4층의 중첩이 가능하게 형성될 것이다. 구체적으로, 이들 재료는 표면 음향파를 안내하기 위해 특히 SiO2/Si3N4 스택의 형태로 무선 주파수 디바이스에 통상적으로 사용된다. 실리콘 산화물층 및/또는 질화물층 중 하나 이상의 층은 바람직하게는 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 증착된다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 유전체층(4)은 압전 기판 상에서 스핀-코팅에 의해 증착된 글래스층(즉, 소위 "스핀-온 글래스"(SOG) 층)이다. 이 기술은 층의 증착이 실온에서 수행되고, 약 250 ℃의 온도에서의 치밀화 어닐링이 후속된다는 점에서 유리하며, 따라서 유전체층이 형성된 기판이 변형되지 않도록 한다.
산화물 또는 SOG로 제조된 유전체층은 압전 기판으로부터 후속적으로 얻어진 무선 주파수 디바이스의 음향 성능을 최적 레벨에서 유지될 수 있게 한다.
평활 효과를 갖는 이러한 산화물 또는 SOG 유전체층, 즉, 자유 표면이 압전 기판의 거친 표면과 일치하지 않지만 실질적으로 평활하게 유지되거나 최소한 압전 기판의 거칠기보다 훨씬 낮은 거칠기를 갖는 층이 바람직하게 선택될 것이다. 따라서, 유전체층의 자유 표면은 캐리어 기판에 우수한 품질의 본딩을 허용하기에 충분히 평활하다.
압전 기판(3)은 그 후 조립된 기판(5)을 형성하기 위해 유전체층(4) 및 접착층(2)을 통해 캐리어 기판(1)에 본딩되며, 그 일 실시예가 도 3에 나타내어진다.
따라서, 조립된 기판(5)은 캐리어 기판(1), 접착층(2), 유전체층(4) 및 압전 기판(3)의 중첩에 의해 형성되며, 접착층(2) 및 유전체층(4)은 캐리어 기판(1)과 압전 기판(3) 사이의 계면에 위치된다. 따라서, 압전층(3)의 거친 표면(30)은 상기 압전층(3)과 유전체층(4) 사이의 계면에 위치되며, 압전층을 통해 진행하는 무선 주파수 파를 반사시키기에 적절하다.
본딩은 바람직하게는 실온에서, 즉, 약 20 ℃에서 수행된다. 그러나, 20 ℃와 50 ℃ 사이, 보다 바람직하게는 20 ℃와 30 ℃ 사이에 포함되는 온도에서 고온 본딩을 수행할 수 있다.
또한, 본딩 단계는 유리하게는 저압, 즉, 5 mTorr 이하의 압력에서 수행되며, 이는 본딩 계면을 형성하는 표면, 즉, 접착층의 표면 및 압전 기판의 거친 표면으로부터 물이 탈리(desorption)될 수 있게 한다. 진공 하에서 본딩 단계를 수행하면 본딩 계면에서의 물의 탈리가 더욱 더 개선될 수 있게 한다.
한편으로 본딩층으로서 중합체층(2)을 사용하면, 특히 압전 기판의 표면(30)이 거칠기 때문에 압전 기판(3)이 캐리어 기판(1)에 효과적으로 본딩될 수 있다(일반적으로 중합체가 약간 거친 표면에 더 쉽게 달라 붙는 것으로 알려져 있음). 다른 한편으로, 접착층(2)의 증착, 기판(1 및 3)의 조립 및 조립된 기판(5)의 조사는 종래 기술의 기술보다 더욱 신속하고 간단하게 수행되며, 종래 기술에서 거친 표면 및 압전층의 거친 표면에 대향하는 표면 상의 SiO2층의 연속 증착은 시간-소모적이고 구현하기 지루하다.
또한, 제안된 프로세스는, 접착층의 증착 및 UV 조사가 SiO2의 연속 증착보다 훨씬 저렴하고, 수행되는 기계-화학적 연마(CMP)를 필요로 하지 않기 때문에 비용이 크게 감소한다.
제안된 바와 같이 중합체층을 사용한 본딩은 SiO2층의 연속 증착 동안 발생하는 또 다른 주요 문제, 즉, 상기 기판으로부터 무선 주파수 디바이스의 제조를 방해하는, 기판에서의 실질적으로 원하지 않는 구부러짐(bow)의 생성이 SiO2의 이러한 증착을 회피함으로써 해결될 수 있게 한다. 따라서, 본 발명의 프로세스는 유전체층 및 접착층의 증착 동안 각각 압전 기판 및 캐리어 기판의 변형 및 본딩 및 조사 후에 얻어진 최종 기판의 변형이 회피되거나 최소한 감소될 수 있게 한다.
조립된 기판(5)은 접착층(2)을 중합시키기 위해 광 플럭스(light flux)(6)로 조사된다. 조립된 기판(5)의 조사는 도 4에 나타내어진다.
광원은 바람직하게는 레이저이다.
광 방사(5) 또는 광 플럭스는 바람직하게는 자외선(UV) 방사이다. 접착층(2)의 조성에 따라, 파장이 320 nm(나노미터) 내지 365 nm의 파장을 갖는 UV 방사선이 바람직하게 선택될 것이다.
조사는 압전 기판의 자유면(31)을 입사 광 방사(6)에 노출시킴으로써 수행된다. 따라서, 광 방사는 압전 기판(3)의 자유면(31)으로부터 조립된 기판(5)으로 침투하여, 압전 기판을 통과하고 유전체층(4)을 통과한 다음 접착층(2)에 도달하여, 상기 접착층의 중합을 일으킨다.
접착층의 중합은 함께 최종 기판(7)을 형성하는 캐리어 기판(1)과 압전 기판(3)을 유지함으로써 조립된 기판의 기계적 응집을 보장하는 중합체층(20)이 본딩되어 함께 형성될 수 있게 한다.
조립된 기판(5)의 조사는 방사선이 통과하는 압전층(3)이 방사선의 에너지를 부분적으로 흡수하고 가열할 수 있는 열 프로세스를 야기한다. 너무 많은 가열은 압전층의 구조를 불안정화시키는 경향이 있으며, 이는 압전층의 물리적 및 화학적 특성의 저하로 이어질 수 있다. 또한, 너무 많은 가열은 열팽창 계수의 차이의 결과로서 압전층과 캐리어 기판의 변형을 유발하여, 조립된 기판과 그에 따른 결과적인 최종 기판의 전체적인 변형(구부러짐)을 초래한다.
압전층(3)의 과도한 가열을 피하기 위해, 조사는 유리하게 펄스화되며, 즉, 조립된 기판이 복수의 광선 펄스에 노출된다. 각각의 펄스는 설정된 조사 시간 동안 지속되며, 이는 펄스 별로 같거나 다를 수 있다. 펄스는 조립된 기판이 광선에 노출되지 않는, 설정된 휴지 시간(rest time)만큼 시간 간격을 두고 있다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 각각의 펄스의 조사 시간, 각각의 펄스 사이의 휴지 시간 및 접착층을 완전히 중합시키기 위해 인가될 펄스 수를 설정할 수 있을 것이다.
따라서, 예를 들어, 각각 10초 동안 지속되는 약 10개의 펄스가 또한 각각 10초 동안 지속되는 휴식 시간만큼 분리되는 것이 구현될 수 있다.
조사 후, 중합된 접착층과 조립된 기판으로 구성된 최종 기판이 얻어진다.
중합된 접착층(20)의 두께는 바람직하게는 2 ㎛(마이크론)과 8 ㎛ 사이에 포함된다. 이러한 두께는 특히 본딩 전에 증착된 광-중합성 접착층이 제조되는 재료, 상기 광-중합성 접착층의 두께 및 실험적인 조사 조건에 따른다.
선택적으로, 접착층의 중합 후, 압전 기판(3)은 노출된 면(31)으로부터 재료를 제거함으로써 박형화된다. 이러한 박형화 단계는 압전층의 두께를 감소시키고, 따라서 캐리어 기판(1) 상에 결정된 두께의 압전층(3)을 얻을 수 있게 한다. 박형화된 압전층(3)을 갖는 최종 기판(7)이 도 5에 나타내어진다. 박형화 단계는 특히 압전층을 에칭 및/또는 화학-기계적 연마로써 수행될 수 있다.
박형화 후, 박형화된 압전층을 평활하게 하기 위해 어닐링이 수행되는 것이 바람직하다. 평활화는 압전층의 노출된 표면을 편평하게 만들고 거칠기를 감소시키는 것을 목적으로 하는 표면 처리로 구성된다.
캐리어 기판(1) 상에 압전 기판(3)을 본딩한 후 프로세스의 단계는 구조, 특히 접착층(2, 20)의 구성을 저하시키지 않도록, 또는 기판의 변형을 유발하지 않도록 300 ℃ 이하의 온도에서 수행된다.
본 발명의 제2 주제는 본 발명의 제1 주제에 따라 상술한 제조 프로세스를 구현함으로써 얻어진 최종 기판으로부터 공진기 또는 필터와 같은 무선 주파수 디바이스를 제조하기 위한 프로세스 및 무선 주파수 디바이스이다. 구체적으로, 이러한 무선 주파수 디바이스의 제조는 300 ℃를 넘지 않는 온도에서 가능하다.
생산 가능한 무선 주파수 디바이스 중에서, 설명된 프로세스는 가장 구체적으로 표면-음향-파 필터의 제조에 자체로 적합하다. 후자의 경우, 무엇보다도 선행 프로세스를 사용하여 최종 기판을 제조한 다음 최종 기판의 압전층 표면 상에 한 쌍의 상호 교차된 전극을 형성하는 것이 문제이다.
도 6은 상술한 바와 같은 최종 기판(7)을 사용하여 제조된, 일 실시예에 따른 표면-음향-파 필터(10)의 개략도이다. 필터는 압전층(3) 및 상기 압전층의 표면(31) 상에 증착된 2개의 상호 교차된 금속 빗의 형태를 취하는 2개의 전극(11, 12)을 포함한다. 전극의 대향측 상에는, 압전층(3)이 거친 표면(30)을 통해 유전체층(4), 중합된 접착층(20) 및 캐리어 기판(1) 위에 놓인다. 압전층(3)은 표면파의 감쇠를 발생시키지 않기 위해서 우수한 결정 품질이 필요하므로 단결정이다.
압전층과 캐리어 기판의 중합된 접착층을 사용한 본딩에 비해 이러한 표면-음향-파 필터의 성능이 향상된다. 왜냐하면 압전층 상의 유전체층은 거칠고 음향 임피던스에서 콘트라스트를 제공하는 계면을 가지기 때문이다. 압전층과 접촉하는 중합된 접착층은 성능에 무시할 수 없는 악영향을 미칠 것이다.

Claims (18)

  1. 전기 절연층을 통해 압전층(3)을 캐리어 기판(1)에 접합하여 무선 주파수 디바이스용 기판(7)을 제조하기 위한 프로세스로서,
    상기 압전층(3)은 상기 전기 절연층과의 계면에서 거친 표면(30)을 가지고, 상기 프로세스는:
    - 무선 주파수 파를 반사시키기에 적절한 상기 거친 표면(30)을 갖는 압전 기판(3)을 제공하는 단계,
    - 상기 압전 기판(3)의 상기 거친 표면(30) 상에 유전체층(4)을 증착하는 단계,
    - 상기 캐리어 기판(1)을 제공하는 단계,
    - 상기 캐리어 기판 상에 광-중합성 접착층(2)을 증착하는 단계,
    - 조립된 기판(5)을 형성하기 위해, 상기 유전체층(4) 및 상기 접착층(2)을 통해 상기 압전 기판(3)을 상기 캐리어 기판(1)에 본딩하는 단계,
    - 상기 접착층(2)을 중합시키기 위해 상기 조립된 기판(5)을 광 플럭스(light flux)(6)로 조사하는 단계로서, 상기 접착층(2) 및 상기 유전체층(4)은 함께 상기 전기 절연층을 형성하는, 조사하는 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층(4)은 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층, 실리콘 질화물 및 산화물의 조합을 포함하는 층, 및/또는 플라즈마-강화 화학 기상 증착에 의해 상기 압전 기판(3) 상에 증착되는 적어도 실리콘 산화물층 및 실리콘 질화물층의 중첩을 포함하는, 프로세스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층(4)은 상기 압전 기판(3) 상에 스핀-코팅(spin-coating)에 의해 증착되는 글래스층인, 프로세스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광-중합성 접착층(2)의 두께는 2 ㎛와 8 ㎛ 사이에 포함되는, 프로세스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광-중합성 접착층(2)은 스핀-코팅에 의해 증착되는, 프로세스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본딩하는 단계는 20 ℃와 50 ℃ 사이, 바람직하게는 20 ℃와 30 ℃ 사이에 포함되는 온도에서 수행되는, 프로세스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 플럭스(6)는 상기 압전 기판(3)을 통해 인가되는, 프로세스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사는 펄스화되는, 프로세스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 플럭스(6)는 320 nm와 365 nm 사이에 포함되는 파장을 갖는, 프로세스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판(1)은 상기 압전 기판(3)이 제조되는 재료의 열팽창 계수보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 제조되는, 프로세스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판(1)은 실리콘, 사파이어, 또는 다결정질 알루미늄 질화물(AlN) 또는 갈륨 비소(GaAs)로 제조되는, 프로세스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착층(2)의 상기 중합 후, 결정된 두께의 압전층(3)을 상기 캐리어 기판(1)으로 전달하기 위해, 상기 압전 기판(3)을 박형화하는 단계를 더 포함하는, 프로세스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 박형화하는 단계는 에칭 및/또는 화학-기계적 연마를 포함하는, 프로세스.
  14. 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박형화하는 단계 후, 상기 압전층을 평활화하기 위해 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본딩하는 단계에 후속하는 각각의 단계는 300 ℃ 이하의 온도에서 수행되는, 프로세스.
  16. 무선 주파수 필터(10)를 제조하기 위한 프로세스로서,
    - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 상기 프로세스를 사용하여 상기 기판(7)을 제조하는 단계,
    - 상기 기판의 상기 압전층의 표면(31) 상에 한 쌍의 상호 교차된 전극들(11, 12)을 형성하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 프로세스를 사용하여 얻을 수 있는 무선 주파수-디바이스 기판(7)으로서,
    연속하여 상기 캐리어 기판(1), 상기 전기 절연층(2, 4) 및 상기 전기 절연층과의 계면에서 상기 무선 주파수 파를 반사시키기에 적절한 상기 거친 표면(30)을 갖는 상기 압전층(3)을 포함하고, 상기 전기 절연층은 상기 캐리어 기판(1)으로부터 상기 압전층(3)까지 연속하여 상기 중합성 접착층(2) 및 상기 유전체층(4)을 포함하는, 무선 주파수-디바이스 기판(7).
  18. 제17항에 따른 상기 기판 및 상기 압전층(3)의 표면(31) 위로 연장되는 한 쌍의 상호 교차된 전극들(11, 12)을 포함하는, 무선 주파수 필터(10).
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