KR100669594B1 - 필름 벌크 음향 공진기와, 필터링 장치와, 기판에 장치를형성하는 방법 및 필름 벌크 공진기 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
필름 벌크 음향 공진기는 주 표면을 가진 기판상에 형성된다. 필름 벌크 음향 공진기는 연장형 스택을 포함한다. 연장형 스택은 압전 물질층을 포함하며, 압전 물질층은 그의 제 1 표면상에 증착된 제 1 도전층과, 그의 제 2 표면상에 증착된 제 2 도전층 사이에 배치된다. 연장형 스택은 기판의 주 표면에 대해 실질적으로 수직하게 배치된다. 제 1 도전층 및 제 2 도전층은 압전 물질층상에 실질적으로 동시에 배치되고, 한번의 공정 단계로 배치된다. 기판의 주 표면은 수평 평면 상태이며, 필름 벌크 음향 공진기의 스택은 실질적으로 수직 평면 상태이다. 형성된 공진기 구조는 공진기나 필터로 사용될 수 있다.
Description
본 출원은 2001년 12월 17일자 출원된 미국특허출원번호 10/023,591호의 부분 계속 출원이다.
본 발명은 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)구조를 형성한 것에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판상에 다수의 FBS(Film Bulk Resonator) 구조를 형성하는 방법과, 그 FBR의 구조에 관한 것이다.
무선 주파수 전단 필터(radio frequency front-end filter)를 제공하는 것이 바람직한 경우가 있다. 세라믹 필터(ceramic filter) 및 소우 필터(saw filter)는 전단 무선 주파수 필터로서 이용되며, 세라믹 필터와 소우 필터가 여전히 지배적이지만, 거기에는 문제점이 있다. 소우 필터는 2.4기가헤르쯔(GHz) 이상에서 과도한 삽입 손실이 시작된다. 세라믹 필터는 크기가 크고, 또한 주파수가 증가할수록 제조상의 어려움이 증가된다.
FBAR들은 제한된 경우에 한해 세라믹 필터와 소우 필터를 대신하였다. FBAR은 세라믹 필터 및 소우 필터보다 성능이 우수하다. 기본적인 FBAR 장치(100)가 도 1에 개략적으로 도시된다. FBAR 장치(100)는 기판(109)의 수평 평면상에 형성된다. 제 1 금속층(120)은 기판(109)상에 배치되고, 압전층(piezoelectric layer : AIN)(130)은 금속층(120)상에 배치된다. 제 2 금속층(122)은 압전층(130)위에 배치된다. 제 1 금속층(120)은 제 1 전극(120)으로 작용하고, 제 2 금속층(122)은 제 2 전극(122)으로 작용한다. 제 1 금속층(120)과, 압전층(130) 및 제 2 전극(122)은 스택(140)을 형성한다. 스택(140)의 뒤쪽과 아래쪽의 기판(109)의 일부는 이면 벌크 실리콘 에칭(backside bulk silicon etching)에 의해 제거된다. 이면 벌크 실리콘 에칭은 디프 트렌치 반응성 이온 에칭(deep trench reactive ion etching)을 이용하여 실행되거나, KOH, TMAH 및 EDP와 같은 결정학적 지향성 의존 에칭(crystallographic orientation dependent etch)을 사용하여 실행된다. 이면 벌크 실리콘 에칭은 기판(109)에 개구부(150)를 형성한다. 결과적으로, 수평 배치된 압전층(130)이, 기판의 개구부(150)위에서 제 1 전극(120)과 제 2 전극(122) 사이에 샌드위치되는 구조가 형성된다. FBAR은 수평 기판의 개구부 위에 서스펜드(suspend)된 멤브레인 장치이다.
도 2는 FBAR(100)을 포함하는 전기 회로(200)의 개략적인 도면이다. 전기 회로(200)는 무선 주파수 "RF" 전압 소스(210)이다. RF 전압 소스(210)는 제 1 전기 경로(220)를 통해 제 1 전극(120)에 부착되고, 제 2 전기 도전체(222)에 의해 제 2 전극(122)에 부착된다. 전체 스택(140)은, 공진 주파수의 RF 전압이 인가되면, Z 방향("D" 모드)으로 자유 공진할 수 있다. 공진 주파수는 멤브레인의 두께, 또는 도 2의 문자 d 또는 크기 d에 의해 표시된 압전층(130)의 두께에 의해 결정된다. 공진 주파수는 다음의 수학식에 의해 결정된다.
f0~V/2d
여기에서, f0는 공진 주파수,
V는 Z 방향의 음향 속도(전압이 아님),
d는 압전층의 두께를 나타낸다.
도 1 및 도 2 에 도시된 구조는 공진기 또는 필터로서 이용될 수 있음을 알아야 한다. 그러나, 그러한 구조는 많은 문제점을 안고 있다. 예를들어, 그 층들의 두께가 줄어들면, 그 장치의 공진 주파수는 증가하게 될 것이다. 고주파 응용에 이용될 필터는 얇은 멤브레인을 필요로 한다. 얇은 멤브레인 장치는 손상되기가 매우 쉽다.
이면 벌크 실리콘 에칭은 큰 개구부를 가진 웨이퍼를 생성한다. 큰 개구부를 가진 웨이퍼는 개구부가 없는 웨이퍼보다 훨씬 약하다. 큰 개구부를 가진 웨이퍼는 손상(breaking)없이 다루기가 매우 어렵다.
또한, 결과하는 멤브레인 장치는 웨이퍼의 양측면에 대해 보호받아야 한다. 결과적으로, FBAR 멤브레인 장치와 연관된 패키징 원가는, 단지 한 측면에 대해서만 보호받아야 하는 장치보다 높아진다.
또 다른 단점은, 실리콘의 이면 벌크 에칭 공정이 느려서, 수율에 큰 문제점 이 있다는 것이다. 또한, 실리콘의 이면 벌크 에칭을 실행하는데 필요한 장비 및 공정은 표준 집적 회로 공정에 이용되는 장비 및 공정과 다르며, 따라서, 생산 비용이 추가되고, 표준 집적 회로 생산과의 호환성이 떨어진다.
따라서, 표준 집적 회로 공정 기법과 관련된 표준 공정과 보다 호환되는, 하나 이상의 FBAR 장치를 생성하는 방법 및 FBAR 장치가 필요하다. 또한, 보다 내구성있는 FBAR 장치가 필요하다. 현재의 FBAR 장치와 같이 웨이퍼의 많은 영역을 이용하지 않아도 되며 고주파 응용을 위해 형성될 수 있는 FBAR 장치가 또한 필요하다. 양측면에 대해 보호할 필요가 없어서 그 장치와 연관된 패키징 원가를 줄여주는 FBAR 장치가 필요하다. 생산 동안에 웨이퍼를 보다 튼튼하게 유지시켜 줌으로서 생산동안에 웨이퍼를 다루기가 훨씬 쉬운 공정이 필요하다.
본 발명은 첨부된 청구범위의 특징에 나타나 있다. 그러나, 본 발명에 대한 보다 완전한 이해는 첨부된 도면과 관련한 상세한 설명을 참조함으로서 도출될 것이며, 도면에서는 동일한 아이템에 대해 동일한 참조 번호가 부여될 것이다.
도 1은 종래 기술의 FBAR의 단면도,
도 2는 FBAR의 전기 회로의 개략도,
도 3은 본 발명이 구현되는 기판 또는 웨이퍼를 나타낸 도면,
도 4는 포토리소그래피(photolithographic) 물질층이 상부에 마련된 기판 또는 웨이퍼를 나타낸 도면,
도 5는 포토리소그래피 물질의 일부가 제거된 후의 기판 또는 웨이퍼를 나타낸 도면,
도 6은 트렌치가 형성되는 제조 단계 동안, 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 7은 트렌치가 형성된 후 및 포토리소그래피 물질이 제거된 후, 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 8은 압전 물질이 트렌치의 측면, 및 기판의 수평 표면상에서 성장할 때, 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 9는 압전 물질이 기판의 상부 수평 표면으로부터 제거되는 제조 단계 동안, 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 10은 트렌치들 사이의 기판 물질이 제거된 후, 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 11은 도 10에 도시된 본 발명의 구현에 따른 기판의 일부에 대한 평면도,
도 12는 절연 또는 유전층이 구조체위에 배치되는 제조 단계 후, 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 13은 유전 또는 절연 물질의 일부가 제거되는 제조 단계 후, 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 14는 도 13에 도시된 본 발명의 구현에 따른 기판의 평면도,
도 15는 독자적인 압전 부분 위에 금속이 증착되는 제조 단계 후, 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 16은 압전 소자의 상부 또는 유리 단부에 증착된 금속이 제거되는 제조 단계후, 기판의 절단면 부분을 나타낸 도면,
도 17은 독자적인 압전 부분 위에 금속이 증착되고, 전기 콘택트가 유전 물질 또는 절연 물질위에 배치되는 제조 단계 후, 장치의 평면도를 나타낸 도면,
도 18은 장치의 FBAR들 중 하나의 절단면 부분을 나타낸 도면.
본 명세서에서는 본 발명의 여러 구현을 설명하고 있으며, 그러한 설명이 볼 발명을 임의 방식으로 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 3-17은 신규한 FBAR를 제조하는데 이용되는 여러 공정 단계를 나타낸 것이다. 도 3에는 본 발명이 형성되는 기판 또는 웨이퍼(300)가 도시된다. 전형적으로, 제공된 기판은 〈110〉의 밀러 지수(Miller index)를 가진 기판이다. 그 기판은 수평 표면(310)과, 수평 표면(320) 및 수직 표면(322)을 포함한다. 수평 및 수직은, 수평 표면들이 실질적으로 수평적이며 서로간에 평행하고, 수직 표면(320,322)이 수평 표면(310,312)에 대해 실질적으로 수직하다는 것을 나타낸다. 또한, 수직 표면(320,322)은 기판(300)의 수평 표면(310,312)에 실질적으로 수직하다 할 수 있다. 도 3에 도시된 도면은 기판 또는 웨이퍼(300)의 절단 측면도이다.
도 4에는 수평 표면(310)상에 배치된 포토리소그래피 물질층을 가진 기판 또는 웨이퍼(300)가 도시된다. 포토레지스트(photoresist) 층(400)은 웨이퍼(300)상에 스핀(spin)된다. UV 광 소스와 기판(300) 사이에 마스크가 배치된다. 마스크는 개구부를 가지며, 기판을 선택적으로 노출시키는데 이용되며, 보다 구체적으로는, 포토레지스트층을 UV광에 노출시키는데 이용된다. 노출 부분은 포토레지스트를 현상함에 의해 제거될 수 있다. 본 명세서에서는 포지티브(positive) 포토레지스트 공정이 설명된다. 그러나, 네가티브(negative) 포토레지스트 공정도 이용될 수 있다.
도 5에는 포토리소그래피 물질(400)의 일부가 제거된 후의 기판(300)이 도시된다. 다시 말해, 포토레지스트는 현상되어 일 부분이 제거되며, 이후 그의 일부는 기판(300)의 수평 표면(310)과 접촉한 채로 잔류한다. 포토레지스트 층(400)의 현상후에 잔류하는 포토레지스트 부분은 부분(500,502,504,506, 및 508)을 포함한다.
도 6에는 다음 제조 단계동안의 본 발명의 구현에 따른 기판의 절단면도가 도시된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 기판(300)에 에칭 공정이 수행되어 포토레지스트의 부분(500,502,504,506 및 508)들 사이의 기판(300) 부분이 제거된다. 그 에칭 공정은 도 6에 일련의 화살표(600)로 표시된다. 그 에칭 공정은 반응성 이온 에칭, 이온 밀링(ion milling), 건식 또는 플라즈마 에칭, 습식 화학 액체/증기 에칭 또는, 기판의 일부를 제거하기 위한 임의의 다른 적당한 공정일 수 있다. 기판의 일부를 제거하면, 일련의 트렌치(610,612,614,616)가 형성된다. 각 트렌치는 제 1 측벽(620) 및 제 2 측벽(622)을 포함한다. 트렌치(610,612,614,616) 각각의 측벽(620,622)은 실질적으로 기판(320)의 수평 평면(310,320)에 대해 수직하다. 그 기판은 실리콘 또는 실리콘 카본, 즉 "Si 또는 SiC"로 형성되며, 수평 표면(310)은 〈110〉의 밀러 지수를 가진다. 트렌치는 〈111〉의 밀러 지수를 가진 방향에 수직하게 지향된다. 결과적으로, 트렌치(610,612,614,616) 각각의 두 측벽(620,622)들은 〈111〉의 밀러 지수를 가진 표면을 제공한다.
도 7 에 도시된 다음 단계는 포토리소그래피 물질(500,502,504,506,508)을 제거하기 위한 것이다. 이 단계에서는 기판(300)과 트렌치(610,612,614,616)가 남게된다. 각 트렌치(610,612,614,616)의 측벽은 〈110〉의 밀러 지수를 가진다.
도 8에 있어서, 다음 단계는 기판의 수평 표면(310)과, 각 트렌치(610,612,614,616)의 하부 표면 및 측벽(620,622)상에 압전층(800)을 성형(drawing)하는 것을 포함한다. 본 특정의 구현에 있어서 성장한 압전 물질은 알루미늄 질산염(AIN)이다. 각 트렌치(610,612,614 및 616)의 두 측벽(620,622)은 〈111〉에 수직하게 지향된다. 단일 결정질 AIN 필름이 측벽상에 성장한다. 측벽상의 각 단일 결정질 필름은 측벽 표면(620,622)에 수직한 축 c를 가진다. c축은 참조 번호 810으로 표시된다. 트렌치(610,612,614,616) 각각의 측벽(620,622)상에 성장한 단일 결정질의 압전 물질(800) 부분 중, 각 트렌치의 측벽(622)상에 성장한 단일 결정질 층은 참조 번호 822로 표시되고, 각 트렌치(610,612,614,616)의 측벽(620)상에 성장한 단일 결정질 압정 물질에 대해서는 참조 번호 820으로 표시된다. 각 트렌치의 측면 표면 또는 하부면에 성장하는 압전 필름은 단일 결정질 구조가 필요치 않음을 알아야 한다.
도 9 도시된, 다음 단계는 기판 표면(310)상의 압전 층 부분을 제거하기 위한 것이다. 일 실시에 있어서, 화학적/기계적 연마(CMP)를 이용하여 기판(300) 표 면(310)상의 압전 물질(AIN)을 제거한다. 직접 에칭을 이용하여 트렌치(610,612,614,616)의 측벽(620,622)위 부분 이외의 압전 물질을 제거할 수 있음을 알아야 한다.
각 트렌치(610,612,614,616)들 사이에는 기판 물질(910,912,914)의 일부가 있음을 알아야 한다.
도 10에 도시된, 다음 공정 단계에서는 트렌치들 사이의 기판 물질을 제거한다. 다시 말해, 도 9에 도시된 트렌치들 사이의 기판 물질(910,912,914)을 제거하여, 일련의 독자적인 단일 결정질 압전 구조를 생성한다. 트렌치(610,612,614,616)들 사이의 도 10에 도시된 부분(910,912,914)을 제거함으로써, 트렌치의 측벽이 필연적으로 제거되고, 독자적인 단일 결정질 압전 구조(1000,1002,1004,1006,1008,1010)가 남게된다.
도 11에는 도 10에 도시된 기판의 평면도가 도시된다. 기판 부분(910,912,914)이 제거되면, 기판(300)내에 리세스(recess) 영역(1020)이 생성된다. 리세스 영역(1020)은 기판(300)의 주변부 둘레의 표면(310)에 의해 구획화된다. 독자적인 단일 결정질 구조는 리세스 영역의 길이 방향으로 연장되는 구조이다. 또한, 단일 결정질 압전 구조(1000,1002,1004,1006,1008,1010)는 기판 표면(310)과, 리세스(1020)를 정의하는 표면에 대해 실질적으로 수직하다. 기판 부분(910,912,914)은 리소그래피 및 에칭을 이용하여 제거된다. 포토리소그래피 물질은 트렌치(610,612,614,616)들 사이에 배치된 영역(910,912,914)을 제외한 기판의 대부분을 보호한다.
도 12에 도시된 다음 단계는 표면(310)을 포함하는 기판의 전체 표면, 리세스(1020)의 표면 및 각각의 독자적인 압전 소자(100,1002,1004,1006,1008,1010)의 위에 유전 물질(SiO2)을 증착하기 위한 것이다. 이것은, 기판이 도전형이거나 금속과 반응하는 경우에 필요하다.
도 13 및 도 14에 도시된 다음 단계는, 독자적인 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)의 측벽상의 유전 물질을 제거하기 위한 것이다. 또한, 이것은, 유전 물질이 리세스(1020)내의 기판 부분으로부터 실질적으로 제거된다는 점에서 다른 방식이라고 여겨질 수 있다. 리세스 또는 독자적인 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)로부터 모든 유전 물질을 제거할 필요는 없음을 알아야 한다. 표면상의 유전 물질은 남는다. 다시 말해, 유전 물질이 기판(300)의 표면(310)을 상당히 덮는다. 리세스 영역(1020)내에 약간의 불순 유전 물질(uncleared dielectric material)이 포함되는 것도 허용될 수 있다. 불순 유전 물질은, 전형적으로, 표면(310) 근처의 리세스(1020) 에지상에 마련된다. 다시 말해, 불순 물질은 대략 칩(300)내의 리세스(1020) 주변에 있다. 유전 물질은 포토리소그래피 및 습식 에칭을 이용하여 제거된다. 도 14의 소자 번호 1400에 의해 표시된 불순 유전 물질은 리세스(1020)의 깊이로 인한 포토리소그래피/레지스트 단계의 정밀도 결여 때문에 불순하게 된 것이다.
표면(310)은 기판의 주 표면이다.
도 15에 도시된 다음 단계는 기판상에 금속을 증착하기 위한 것이다. 금속은 표면(310)의 위, 특히 표면(310)상의 유전 물질(1200)의 위, 리세스(1020)의 표면 위, 및 독자적인 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010) 위에 증착된다. 금속이 증착된 금속층은 참조 번호 1500으로 표시된다.
도 16 및 도 17에 도시된 다음 단계는 포토리소그래피 및 에칭을 이용하여 각각의 독자적인 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)의 측벽상에 금속과, 신호 연결부 패턴을 생성하기 위한 것이다. 포토리소그래피 및 에칭은 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)의 상부로부터 금속 물질을 제거하며, 그 에칭은 또한 각각의 독자적인 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)들 사이의 금속층(1500)을 제거한다. 리세스 영역(1020)의 측벽(1620,1622)과 압전 소자(1000,1010) 각각의 사이에 금속층이 남는다. 그 결과, 각 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)는 그의 각 측벽상에 금속층을 가진다. 예를들어, 단일 결정질 압전 소자(1000)를 주목하면, 압전 물질(100)의 제 1 표면상에 제 1 도전층이 증착되고, 압전 물질(1000)의 제 2 표면상에 제 2 도전층이 증착된다. 각각의 독자적인 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)의 표면상에는 제 1 도전층 및 제 2 도전층이 증착된다. 제 1 도전층(1610)은 제 1 전극이 되며, 제 2 도전층(1612)은 제 2 전극이 된다. 결과적으로, 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)는 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1612) 사이에 샌드위치된다. 간략화를 위해, 제 1 압전 소자(1000)에만 참조 번호를 부여하였다.
각 압전 소자(1000,1002,1004,1006,1008,1010)가 제 1 및 제 2 전극에 의해 구획화된 것으로 도시되었음을 알아야 한다. 제 1 전극(1610)과, 연장형 단일 결정질 압전 소자(1000) 및 제 2 전극(1612)은 스택(1630)을 형성한다. 따라서, 그 스택(1630)은 기판 표면(310)에 대해, 그리고 리세스(1020)의 하부면을 형성하는 표면에 대해 실질적으로 수직하게 지향된다. 금속의 리소그래피 및 에칭 제거는, 형성된 각 스택을 상호 접속시키는 패턴을 형성하기 위한 것이다. 그 스택은, 또한, 개별적인 필름 벌크 음향 공진기(1700,1702,1704,1706,1708,1710)로서 간주될 수 있다. 형성된 패턴은 FBAR(1700,1704,1708)상의 전극(1610)과 FBAR(1702,1706)상의 전극(1612)을 접속시키는 전기적 콘택트를 포함한다. 이러한 전기적 콘택트는 1720으로 표시되며, 기판(300) 표면(310)상에 형성된다. 여러 FBAR 공진기에 신호를 접속시키는데 이용되는 제 2 금속 패턴은 공진기의 반대 단부상에 형성된다. 전기적 콘택트(1722)는 공진기(1700,1704,1708)의 전극(1612)과, 공진기(1702,1706,1710)의 전극(1610)을 접속시킨다. 전기적 콘택트(1720,1722)는 도 17의 참조 번호 1730으로 표시된 RF 신호 생성 장치에 전기적으로 접속된다.
도 3 내지 도 17에 도시된 공정 결과는 도 16 및 도 17에 도시된 구조이다. 결과적으로, 양 측면상에 전극을 구비한 독자적 압전 필름이 수직하게 형성됨으로서, 수직형의 FBAR 장치가 기판상에 형성될 수 있게 된다. 단일 결정질 기판 압전 물질을 형성하기 위해 트렌치의 측벽상에 형성될 수 있는 균일한 단일 압전 필름이 도시된다. 필름 벌크 음향 공진기는 기판의 주 표면 또는 수평 표면(310)에 대해 수직하게 형성될 수 있다. FBAR은 특정 기판상에서 보다 좁은 영역을 필요로 하고 수직하게 지향된다. 비록 상기에서는 병렬 구조로 형성된 다수의 공진 FBAR 장치를 설명하였지만, 직렬 구조의 FBAR을 포함하는 유사한 FBAR에 대한 다른 구조가 쉽게 형성될 수 있다. 보다 많거나 적은 FBAR이 상술한 기법을 이용하여 형성될 수 있다.
이 구조는 많은 장점을 가진다. FBAR을 형성하는데 단일 결정질 구조가 이용될 수 있기 때문에, 이러한 공진기 또는 필터는 고주파 장치가 형성될 수 있는, 줄어든 두께를 가진다. 또한, FBAR의 수직 지향성 때문에, 웨이퍼당 필요한 영역이 줄어든다. 다른 장점으로는, 에칭으로 인해 장치 또는 기판이 약화되어 처리시에 손상이나 파손을 유발하는 경향이 있는 이면 벌크 에칭이 필요치 않게 된다. 이면 에칭이 필요치 않아서, 본 발명에 의해 형성된 FBAR을 패키징하는데 있어서 기판의 한 측면에 대해서만 필요하기 때문에 패키징 비용이 절감되고, 그에 따라 동일한 것을 형성하기 위한 신규한 FBAR 장치 및 방법과 관련된 패키징 비용이 절감된다. 또한, 이러한 공정을 이용하여 형성한 FBAR은 표준 집적 회로 생산과 호환되는 집적 회로 공정 기법으로 형성된다. 이에 따라, 특화된 장비에 대한 필요성이 줄어들게 되고, 표준적인 공정이 이용될 수 있게 되어, 생산 비용이 저감되고 생산 시간도 단축된다. 이러한 공정 및 그에 따른 구조에 의해, 표준 IC 공정과 보다 호환성 있는 기법과 공정을 이용하는 보다 신뢰성 있는 부품을 생산하고 보다 적은 영역을 이용하여 단일 기판상에 FBAR을 생성할 수 있게 된다.
도 18을 참조하여, 각 스택(1700,1702,1704,1706,1708,1710)의 종횡비를 설명한다. 도 18에는 도 17에 도시된 장치중 필름 벌크 음향 공진기(1700)의 절단면 부분이 도시된다. 스택 또는 FBAR은 T로 표시된 두께와 높이 H를 가진다. 공정 및 기계적인 무결점 관점에서 볼 때, FBAR의 높이 대 두께가 너무 커서는 안 된다. 일반적으로, MIMS 장치에서는 대략 50의 종횡비(높이를 두께로 나눈값)가 달성하기 쉽고 기계적으로 사운드(sound)하기가 용이하다. 성능적 관점 및 FBAR을 형성하는데 필요한 기판 공간량을 최소화하기 위한 영역적 관점에서 보면, 종횡비가 클수록 좋다. FBAR(1700)의 하부면 또는 FBAR의 리세스 하부 표면에 부착된 부분에 근접하면 기판 또는 접속 포인트에 의해 영향을 받는다. 피 영향권 영역은 도 18에서 영역(1800)으로 표시된 바와 같이 그 두께의 대략 1 내지 2배이다. 영역(1800)은 대략 2T의 크기 또는 두께의 2배의 크기를 가진다. 일반적으로, 기판-피 영향권 영역이 전체 FBAR의 작은 부분으로서 전체 성능에 거의 영향을 미치지 않도록, 종횡비가 10 내지 50 범주내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 50 미만의 종횡비는 FBAR의 기계적 무결성을 훼손하거나 공정상의 어려움을 부가할 정도로 큰 값은 아니다.
상술한 특정의 실시예는 본 발명의 포괄적인 특징을 충분히 개시한 것으로, 당업자라면, 포괄적인 개념을 벗어나지 않고도 여러 응용에 본 발명을 쉽게 정정 및/또는 적용할 수 있을 것이며, 그러한 정정 및 적용은 개시된 실시예에 상당하는 의미 및 범주내에 있음을 알 수 있을 것이다.
본 명세서에서 채용된 표현 또는 용어는 설명을 위한 것일 뿐 제한을 목적으로 한 것은 아님을 알아야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 광범위한 범주내의 모든 그러한 대안, 정정, 등가 및 변형을 포함한다.
Claims (30)
- 주 표면을 가진 기판상에 형성되는 필름 벌크 음향 공진기(film bulk acoustic resonator)로서,연장형 스택(elongated stack)을 포함하고,상기 연장형 스택은,상기 기판 상에 형성되는 압전 물질층과,상기 압전 물질층의 제 1 표면상에 증착된 제 1 도전층, 및상기 압전 물질층의 제 2 표면상에 증착된 제 2 도전층을 더 포함하며,상기 연장형 스택은 상기 기판의 주 표면에 대해 실질적으로 수직하게 배치되는,필름 벌크 음향 공진기.
- 제 1 항에 있어서,상기 스택은 실질적으로 직사각형으로서, 소정 길이와 너비를 가지며, 길이 치수와 연관된 제 1 에지와 너비 치수와 연관된 제 2 에지를 가지며, 상기 제 1 에지와 제 2 에지중 어느 하나는 상기 기판의 제 2 표면에 부착된,필름 벌크 음향 공진기.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 에지와 제 2 에지 중 다른 하나는 상기 기판에 대해 유리(free)된,필름 벌크 음향 공진기.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판의 주 표면상에 배치된 유전층과,상기 제 1 도전층과 전기적 통신하는 제 1 전기적 콘택트, 및상기 제 2 도전층과 전기적 통신하는 제 2 전기적 콘택트를 더 포함하는필름 벌크 음향 공진기.
- 제 2 항에 있어서,제 3 주 표면을 더 포함하고,상기 제 1 주 표면은 개구부를 가지며, 상기 개구부는 제 2 주 표면을 포함하며, 상기 기판의 제 3 주 표면은 고형(solid)인,필름 벌크 음향 공진기.
- 제 1 수평 주 표면과 제 2 수평 주 표면을 포함하는 기판과,상기 기판 상에 형성되는 제 1 압전 물질층과, 상기 제 1 압전 물질층의 제 1 표면상에 증착된 제 1 도전층, 및 상기 제 1 압전 물질층의 제 2 표면상에 증착된 제 2 도전층을 포함하는 제 1 스택과,상기 기판 상에 형성되는 제 2 압전 물질층과, 상기 제 2 압전 물질층의 제 1 표면상에 증착된 제 3 도전층과, 상기 제 2 압전 물질층의 제 2 표면상에 증착된 제 4 도전층을 포함하는 제 2 스택을 포함하고,상기 제 1 스택과 제 2 스택은 상기 제 1 수평 표면과 상기 제 2 수평 표면에 대해 수직하게 배치되는,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 스택과 제 2 스택은 상기 제 1 수평 표면과 상기 제 2 수평 표면중 어느 하나에 접속되는,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 압전 물질층은 단일 결정질 압전 필름인,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 압전 물질층과 제 2 압전 물질층은 각각 단일 결정질 압전 필름인,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 스택과 제 2 스택은 한 에지를 따라 상기 제 1 수평 표면과 상기 제 2 수평 표면중 어느 하나에 접속되는,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 스택과 제 2 스택은, 각각, 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며,상기 제 1 스택의 제 1 단부와 상기 제 2 스택의 제 2 단부는 상기 제 1 수평 표면과 상기 제 2 수평 표면 중 어느 하나에 접속되고, 상기 제 1 스택의 제 2 단부와 상기 제 2 스택의 제 2 단부는 유리(free)된,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판의 제 1 주 표면상에 배치된 유전층을 더 포함하는,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판의 제 1 주 표면상에 배치된 유전층과,상기 제 1 도전층에 접착된 제 1 전기적 콘택트와,상기 제 2 도전층에 접착된 제 2 전기적 콘택트를 더 포함하는,필터링 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판의 제 1 주 표면상에 배치된 유전층과,상기 제 1 도전층과 제 4 도전층에 접착된 제 1 전기적 콘택트와,상기 제 2 도전층과 제 3 도전층에 접착된 제 2 전기적 콘택트를 더 포함하 는,필터링 장치.
- 기판에 장치를 형성하는 방법으로서,상기 기판내에 복수의 트렌치 - 상기 복수의 트렌치 각각은 측벽을 가짐 -를 형성하는 단계와,상기 복수의 트렌치 중 적어도 두 개의 트렌치의 적어도 하나의 측벽상에 압전층을 성장시키는 단계와,상기 복수의 트렌치 중 적어도 두 개의 트렌치 사이의 기판 물질을 제거하여, 제 1 유리 단부 및 제 2 접착 단부를 가진 적어도 하나의 독자적 압전층을 생성하는 단계, 및상기 독자적 압전층위에 도전층을 배치하는 단계를 포함하는방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 독자적 압전층의 유리 단부로부터 도전층의 일부를 제거하여, 상기 독자적 압전층의 일 측면상에 제 1 도전층 부분을 형성하고, 상기 독자적 압전층의 다른 측면상에 제 2 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하는,방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 도전층과 전기적 통신하는 제 1 전기적 콘택트를 형성하는 단계와,상기 독자적 압전층의 상기 다른 측면상에 상기 제 2 도전층과 통신하는 제 2 전기적 콘택트를 형성하는 단계를 더 포함하는,방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제 1 전기적 콘택트와 상기 기판 사이, 및 상기 제 2 전기적 콘택트와 상기 기판 사이에 절연층을 배치하는 단계를 더 포함하는,방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 제공된 기판은 〈110〉의 밀러 지수를 가진,방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 기판내에 복수의 트렌치 - 상기 복수의 트렌치 각각은 측벽을 가짐 -를 형성하는 단계는, 상기 복수의 트렌치 각각의 측벽이 〈111〉표면을 제공하도록 상기 복수의 트렌치 각각을 지향시키는 단계를 더 포함하는,방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 복수의 트렌치 중 적어도 두 개의 트렌치의 적어도 하나의 측벽상에 압전층을 성장시키는 단계는, AIN으로 이루어진 결정질을 성장시키는 단계를 포함하는,방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 복수의 트렌치 중 적어도 두 개의 트렌치의 적어도 하나의 측벽상에 압전층을 성장시키는 단계는, SiC로 이루어진 결정질을 성장시키는 단계를 포함하는,방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제 1 전기적 콘택트와 상기 제 2 전기적 콘택트 사이에 무선 주파수 신호를 배치하는 단계를 더 포함하는,방법.
- 필름 벌크 공진기를 형성하는 방법으로서,수평 표면을 가진 기판 위에 수직 지향되는 압전층 - 상기 수직 지향된 압전층은 제 1 측면과 제 2 측면을 가짐 -을 형성하는 단계와,상기 압전층의 제 1 측면과 상기 압전층의 제 2 측면상에 실질적으로 동시에 도전층을 배치하는 단계를 포함하는,방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 도전층을 배치하는 단계는, 단일 공정 단계로 실행되는,방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 도전층을 배치하는 단계는, 단일 단계로 실행되는,방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 수직하게 지향되는 압전층의 유리 단부로부터 도전층의 일부를 제거하여, 상기 수직하게 지향되는 압전층의 일 측면상에 제 1 도전층 부분을 형성하고, 상기 수직하게 지향되는 압전층의 다른 측면상에 제 2 도전층 부분을 형성하는 단계를 더 포함하는,방법.
- 기판에 장치를 형성하는 방법으로서,상기 기판내에 측벽을 가진 트렌치를 형성하는 단계와,상기 트렌치의 측벽상에 압전층을 성장시키는 단계와,상기 트렌치의 측벽의 기판 물질을 제거하여, 제 1 유리 단부 및 제 2 접착 단부를 가진 독자적 압전층을 생성하는 단계, 및상기 독자적 압전층의 각 측면상에 도전층을 형성하는 단계를 포함하는,방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 독자적인 압전층의 유리 단부로부터 도전층의 일부를 제거하여, 상기 독자적인 압전층의 일 측면상에 제 1 도전층을 형성하고, 상기 독자적인 압전층의 다른 측면상에 제 2 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하는,방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 제 1 도전층 부분과 상기 제 2 도전층 부분 사이에 무선 주파수 신호를 배치하는 단계를 더 포함하는,방법.
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