KR100916182B1 - 체적탄성파 공진기의 패키지 및 그 패키징 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 위에 완성된 체적탄성파 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator; 이하, FBAR이라 함)의 상면을 상기 FBAR를 에워싸도록 패터닝된 본딩 패드 및 실링 패드의 상면 접착층에 접착된 캡이 완전히 커버하고, 상기 기판을 관통하는 기판 VIA를 통해 상기 FBAR의 본딩 패드에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인이 직접 접착되는 FBAR의 패키지 및 그 패키징 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기판을 관통하는 기판 VIA를 통해 FBAR의 본딩 패드에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인을 직접 접착하므로, 종래의 본딩 패드 형성 시 외부 회로장치의 신호라인 연결공간 확보를 위한 공정을 제거할 수 있게 되어 전체 작업 공정을 간소화하고 제조 단가를 낮추면서 수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 FBAR의 사이즈를 종래에 비해 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 상기와 같이 외부 회로장치와 연결되는 신호라인을 기판의 저면을 통하여 본딩 패드에 직접 접착하면 상기 신호라인의 길이를 최소화할 수 있으므로 웨이퍼 레벨 패키지(WLP) 공정 중에 야기되는 FBAR의 특성 열화를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
고주파 필터, 체적탄성파 공진기, FBAR, 패키지, 패키징 방법
Description
본 발명은 무선통신용 고주파 필터의 일종인 체적탄성파 공진기(FBAR; Film Bulk Acoustic Resonator)에 관한 것이며, 더욱 상세히는 체적탄성파 공진기의 패키지 및 그 패키징 방법에 관한 것이다.
체적탄성파 공진기(이하, FBAR이라 함)는 대략 9백㎒∼10㎓ 범위의 각종 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 기기에 주로 많이 사용되는 박막형 고주파 필터이며, 도 1에 나타낸 바와 같이 종래의 FBAR(20)은 통상적으로 공동(cavity; 11)과 절연막(12)이 형성되어 있는 기판(10) 위에 증착된 하부전극(21)과 압전층(22), 상부전극(23), 및 상기 전극(21,23)과 연결되는 외부 회로장치의 신호라인이 연결되는 본딩 패드(24)로 구성된다.
상기 기판(10)으로는 실리콘(Si), 고저항 실리콘(HRS), 갈륨-비소(Ge-As), 유리, 또는 세라믹 등이 사용되고, 상기 절연막(12)으로는 LTO(Low Temperature Oxide), 실리콘 산화물,질화실리콘(SiXNY) 등이 사용된다.
상기 전극(21,23)으로는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 알루미늄(Au), 금(Au), 백금(Pt), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 백금-탄탈(Pt-Ta), 티타늄(Ti), 백금-티타늄(Pt-Ti) 등과 같이 전기 전도성이 우수한 금속이 사용된다.
상기 압전층(22)으로는 질화알루미늄(AlN) 또는 산화아연(ZnO) 등이 사용되고, 상기 본딩 패드(24)로는 금(Au)이 가장 많이 사용된다.
도 2를 참조하여 상기 FBAR(20)의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 기판(10)이 마련되면, 사진 식각 공정(photolithography)을 이용하여 기판(10)의 일측 상부를 소정의 깊이로 식각하여 피트(10a)를 형성한다(S10).
이어서, 상기 피트(10a)에 폴리실리콘(poly-silicon), 인-실리케이트 유리(phosphor-silicate glass; PSG), 산화아연, 또는 폴리머 등을 화학 기상 증착(CVD) 방법, 스퍼터링 방법 또는 스핀 코팅(spin coating) 방법 등으로 증착하여 희생층(10b)을 형성한 다음(S12), 화학 기상 증착(CVD) 방법, 플라스마 증대 화학 기상 증착(Plasma Enhanced CVD; PECVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 방법 등으로 상기 희생층(10b)이 형성된 기판(10)의 상면에 절연막(12)을 증착한다(S14).
상기 절연막(12)이 형성되고 나면, 상기 기판(10)의 절연막(12) 위에 상기 하부 전극(21)과, 압전층(22), 상부 전극(23), 및 본딩 패드(24)를 차례로 적층하면서 패터닝한 다음(S16), 상기 희생층(10b)을 제거하여 도 1에 나타낸 바와 같은 FBAR(20)을 완성한다(S18).
이때, 상기 희생층(10b)은 그 재질에 따라서 불화 크세논(XeF2), 불화 브롬(BrF2), BOE(Buffered Oxide Etchant), 불화 수소(HF), 아세톤을 포함하는 유기 용제 등을 사용하여 제거한다.
상기와 같이 FBAR(20)이 완성되고 나면, 마지막으로 상기 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)은 드라이 필름(Dry film) 등과 같은 폴리머를 이용하여 제작한 캡(30)에 의해 상기 FBAR(20)의 상면이 커버되며(S20), 이에 따라서 FBAR(20)에 대한 패키징 처리가 완료된다. 이때, 상기 캡(30)의 하단부는 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)에 접착된다.
하지만, 상기와 같이 폴리머로 제작된 캡(30)을 상기 FBAR(20)의 상면에 접착하여 FBAR(20)을 패키징 처리하는 종래의 방법에 의하면, 상기 캡(30)의 하단부를 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)에 접착할 때, 도 2의 S20단계에서 나타낸 바와 같이, 상기 전극(21,23)과 연결되는 외부 회로장치의 신호라인을 상기 본딩 패드(24)에 안정적으로 연결하기 위한 신호라인 연결공간(A)을 확보해야 하기 때문에, FBAR(20)의 사이즈가 커지는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기판 위에 완성된 FBAR의 상면을 캡이 완전히 커버하고, 상기 기판을 관통하는 기판 VIA를 통해 상기 FBAR의 본딩 패드에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인이 직접 접착되는 FBAR의 패키지 및 그 패키징 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 FBAR의 패키지는, 기판 위에 완성된 FBAR의 상면을 상기 FBAR를 에워싸도록 패터닝된 본딩 패드 및 실링 패드의 상면 접착층에 접착된 캡이 완전히 커버하고, 상기 기판을 관통하는 기판 VIA를 통해 상기 FBAR의 본딩 패드에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인이 직접 접착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 FBAR의 패키징 방법은, 기판 위에 완성된 FBAR를 에워싸는 실링 패드를 패터닝하는 단계와; 상기 기판 위에 완성된 FBAR를 에워싸는 본딩 패드와 실링 패드에 접착층을 형성하고 상기 접착층에 캡을 접착하여 상기 FBAR의 상면을 완전히 커버하는 단계; 상기 기판의 저면에서부터 상기 FBAR의 본딩 패드의 저면까지 통하는 기판 VIA를 형성하는 단계; 및 상기 본딩 패드에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인을 직접 접착하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은 기판을 관통하는 기판 VIA를 통해 FBAR의 본딩 패드에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인을 직접 접착하므로, 종래의 본딩 패드 형성 시 외부 회로장치의 신호라인 연결공간 확보를 위한 공정을 제거할 수 있게 되어 전체 작업 공정을 간소화하고 제조 단가를 낮추면서 수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 FBAR의 사이즈를 종래에 비해 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 상기와 같이 외부 회로장치와 연결되는 신호라인을 기판의 저면을 통하여 본딩 패드에 직접 접착하면 상기 신호라인의 길이를 최소화할 수 있으므로 웨이퍼 레벨 패키지(WLP) 공정 중에 야기되는 FBAR의 특성 열화를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 FBAR은 도 2의 S10단계에서부터 S18단계를 거쳐 제조된 후, 패키징 처리된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FBAR의 패키지는 도 2에 나타낸 FBAR(20) 제조 공정을 거쳐 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)의 상면을 상기 FBAR(20)를 에워싸도록 패터닝된 본딩 패드(24) 및 실링 패드(24a)의 상면 접착층(24b)에 접착된 캡(30)이 완전히 커버하고, 상기 기판(10)과 절연막(12) 및 FBAR(20)의 하부 및 상부전극(21,23)을 관통하는 기판 VIA(10c)가 형성되어 있으며, 상기 기판 VIA(10c)를 통해 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인(40)이 직접 접착된다.
상기 실링 패드(24a)는 본딩 패드(24)와 동일 재질로서 상기 본딩 패드(24)를 패터닝할 때 함께 패터닝된다.
상기 접착층(24b)은 상기 본딩 패드(24)의 상면과 상기 실링 패드(24a)의 상면에 주석(Sn), 인듐(In), 규소(Si) 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 캡(30)은 외벽과 내벽으로 구분되는 이중벽 구조를 가지며, 외벽과 내벽은 각각 상기 실링 패드(24a)와 상기 본딩 패드(24)에 접착된다.
상기 캡(30)으로는 실리콘(Si), 고저항 실리콘(HRS), 유리, 세라믹, 폴리머 등이 사용된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 FBAR의 패키지 방법은 다음과 같이 수행된다.
도 2의 S10단계에서부터 S18단계를 거쳐 FBAR(20)이 제조되고 나면, 가장 먼저 상기 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)를 에워싸는 실링 패드(24a)를 패터닝한다(S30). 바람직하게는, 상기 실링 패드(24a)는 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)를 패터닝할 때 함께 패터닝된다.
상기 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)를 에워싸는 본딩 패드(24)와 함께 상기 실링 패드(24a)가 패터닝되고 나면, 상기 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)를 에워싸는 본딩 패드(24)와 실링 패드(24a)에 접착층(24b)을 형성하고 상기 접착층(24b)에 캡(30)을 접착하여 상기 FBAR(20)의 상면을 완전히 커버한다(S32).
이때, 상기 캡(30)의 외벽과 내벽은 각각 상기 실링 패드(24a)와 상기 본딩 패드(24)에 접착되며, 특히 상기 본딩 패드(24)에 접착되는 내벽은 상기 기판 VIA(10c)를 형성할 때 상기 본딩 패드(24)를 지지하는 역할을 한다. 또한, 상기 본딩 패드(24) 및 실링 패드(24a) 상면의 접착층(24b)과 캡(30)을 접착하는 방법으로는 금(Au)-주석(Sn) 저온 용접(eutectic welding) 방법 등을 활용하는 것이 바람직하다.
상기 캡(30)이 FBAR(20)의 상면에 완전히 접착되고 나면, 이어서 상기 기판(10)의 저면에서부터 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)의 저면까지 통하는 기판 VIA(10c)를 형성한다(S34).
이때, 상기 기판 VIA(10c)를 형성하는 방법으로는 실리콘 딥 에칭(Si deep etching) 방법이나 수산화칼륨(KOH) 및 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)를 이용하는 습식 에칭(wet etching) 방법을 활용하는 것이 바람직하다.
상기 기판 VIA(10c)가 형성되고 나면, 마지막으로 상기 기판 VIA(10c)를 통하여 상기 본딩 패드(24)에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인(40)을 직접 접착함으로써 FBAR(20) 패키징 처리가 완료된다(S36).
상기와 같이 기판(10)을 관통하는 기판 VIA(10c)를 통하여 FBAR(20)의 본딩 패드(24)에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인(40)을 직접 접착하는 구조를 채택하면, 도 1과 도 2를 예로 들어 설명한 바와 같이, 종래의 본딩 패드(24) 형성 시 외부 회로장치의 신호라인 연결공간(A) 확보를 위한 공정을 제거할 수 있게 되어 전체 작업 공정을 간소화하고 제조 단가를 낮추면서 수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 FBAR(20)의 사이즈를 종래에 비해 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 상기와 같이 외부 회로장치와 연결되는 신호라인(40)을 기판(10)의 저면을 통하는 본딩 패드(24)에 직접 접착하면 상기 신호라인(40)의 길이를 최소화할 수 있으므로 웨이퍼 레벨 패키지(WLP) 공정 중에 야기되는 FBAR(20)의 특성 열화를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 체적탄성파 공진기의 패키지 및 그 패키징 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
도 1은 종래의 체적탄성파 공진기의 단면도.
도 2는 종래의 체적탄성파 공진기의 제조 및 패키징 방법을 나타낸 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 체적탄성파 공진기의 패키징 방법을 나타낸 공정도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 10a: 피트
10b: 희생층 10c: 기판 VIA
11: 공동 12: 절연막
20: FBAR 21: 하부전극
22: 압전층 23: 상부전극
24: 본딩 패드 30: 캡
40: 신호라인
Claims (3)
- 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)의 상면을 상기 FBAR(20)를 에워싸도록 패터닝된 본딩 패드(24)의 상면 접착층(24b) 및 실링 패드(24a)의 상면 접착층(24b)에 접착된 캡(30)이 완전히 커버하고, 상기 기판(10)을 관통하는 기판 VIA(10c)를 통해 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인(40)이 직접 접착되며, 상기 접착층(24b)은 인듐(In), 규소(Si) 중 어느 하나로 된 것이고, 상기 캡(30)은 실리콘(Si), 고저항 실리콘(HRS), 유리, 세라믹 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 체적탄성파 공진기의 패키지.
- 삭제
- 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)를 에워싸는 본딩 패드(24)와 실링 패드(24a)를 패터닝하는 단계(S30)와;상기 기판(10) 위에 완성된 FBAR(20)를 에워싸는 본딩 패드(24)와 실링 패드(24a)의 상면에 인듐(In), 규소(Si) 중 어느 하나로 된 접착층(24b)을 형성하고 상기 접착층(24b)에 실리콘(Si), 고저항 실리콘(HRS), 유리, 세라믹 중 어느 하나로 된 캡(30)을 접착하여 상기 FBAR(20)의 상면을 완전히 커버하는 단계(S32);상기 기판(10)의 저면에서부터 상기 FBAR(20)의 본딩 패드(24)의 저면까지 통하는 기판 VIA(10c)를 형성하는 단계(S34); 및상기 본딩 패드(24)에 외부 회로장치와 연결되는 신호라인(40)을 직접 접착하는 단계(S36);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체적탄성파 공진기의 패키징 방법.
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