[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102028719B1 - Method for manufacturing FBAR - Google Patents

Method for manufacturing FBAR Download PDF

Info

Publication number
KR102028719B1
KR102028719B1 KR1020180088525A KR20180088525A KR102028719B1 KR 102028719 B1 KR102028719 B1 KR 102028719B1 KR 1020180088525 A KR1020180088525 A KR 1020180088525A KR 20180088525 A KR20180088525 A KR 20180088525A KR 102028719 B1 KR102028719 B1 KR 102028719B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
electrode
piezoelectric layer
bonding
forming
Prior art date
Application number
KR1020180088525A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
고종만
Original Assignee
(주)와이솔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)와이솔 filed Critical (주)와이솔
Priority to KR1020180088525A priority Critical patent/KR102028719B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102028719B1 publication Critical patent/KR102028719B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H2009/02165Tuning
    • H03H2009/02173Tuning of film bulk acoustic resonators [FBAR]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

According to the present invention, a method for manufacturing a FBAR comprises the steps of: forming a cavity on one surface of a first substrate; forming a piezoelectric layer on one surface of a second substrate; forming a first electrode on the piezoelectric layer; disposing the surface of the first substrate and surface of the second substrate to face each other for bonding one surface of the first substrate to the first electrode; removing the second substrate for the piezoelectric layer to be exposed; and forming the second electrode on an exposed surface of the piezoelectric layer.

Description

FBAR 제조 방법{Method for manufacturing FBAR}FBAR manufacturing method {Method for manufacturing FBAR}

본 발명은 RF(Radio Frequency) 대역의 통신을 위한 필터, 듀플렉서 등에 사용 가능한 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FBAR의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film bulk acoustic resonator (FBAR) for use in filters, duplexers, and the like for communication in a radio frequency (RF) band, and more particularly, to a method for manufacturing a FBAR.

무선이동통신기술은 한정된 주파수 대역에서 효율적으로 정보를 전달할 수 있는 다양한 RF(Radio Frequency)부품들이 요구된다. 특히, RF 부품들 중 필터는 이동통신기술에 사용되는 핵심 부품 중 하나로서, 무수히 많은 공중파 중에 이용자가 필요로 하는 신호를 선택하거나 전송하고자 하는 신호를 필터링 하여 줌으로서 고품질의 통신을 가능하게 한다.Wireless mobile communication technology requires a variety of RF (Radio Frequency) components that can efficiently transmit information in a limited frequency band. In particular, the filter among the RF components is one of the core components used in the mobile communication technology, and enables a high quality communication by selecting a signal required by the user or filtering a signal to be transmitted among a myriad of air waves.

현재 무선통신용 RF 필터로 가장 많이 사용되고 있는 것이 유전체 필터와 표면탄성파(Surface Acoustic wave: 이하, SAW라 한다) 필터이다. 유전체 필터는 높은 유전율, 저삽입 손실, 높은 온도에서의 안정성, 내진동, 내충격에 강한 장점을 가지고 있다. 그러나 유전체 필터는 최근의 기술 발전 동향인 소형화 및 MMIC(MMIC: Monolithic Microwave IC)화에는 한계성을 가지고 있다. 또한, SAW 필터는 유전체 필터에 비해 소형이면서 신호처리가 용이하고 회로가 단순하며, 반도체 공정을 이용함으로써 대량생산이 가능한 이점을 가지고 있다. 또한, SAW 필터는 유전체 필터에 비해 통과 대역 내의 사이드 리젝션(Side Rejection)이 높아 고품위의 정보를 주고받을 수 있는 장점이 있다. 그러나 SAW 필터 공정에는 자외선(UV)을 사용하여 노광을 하는 공정이 포함되므로 IDT(InterDigital Transducer) 선폭이 0.5㎛ 정도가 한계라는 단점이 있다. 따라서 SAW필터를 이용하여 초고주파(5㎓ 이상) 대역을 커버하기는 불가능하다는 문제점이 있으며, 근본적으로 반도체기판에서 이루어지는 MMIC구조와 단일칩을 구성하는 데는 어려움이 따른다.The most widely used RF filters for wireless communication are dielectric filters and surface acoustic wave (SAW) filters. Dielectric filters have the advantages of high dielectric constant, low insertion loss, high temperature stability, vibration resistance and impact resistance. However, dielectric filters have limitations in recent technological advances such as miniaturization and monolithic microwave IC (MMIC). In addition, the SAW filter has advantages in that it is smaller in size, easier in signal processing, simpler in circuit, and mass-produced by using a semiconductor process. In addition, the SAW filter has a high side rejection in the passband compared to the dielectric filter, and thus has an advantage of exchanging and receiving high quality information. However, since the SAW filter process involves exposure using ultraviolet (UV) light, the line width of IDT (Inter Digital Transducer) is limited to about 0.5 μm. Therefore, there is a problem that it is impossible to cover the ultra-high frequency band (more than 5 kHz) by using the SAW filter, and there is a difficulty in forming a single chip and an MMIC structure formed in a semiconductor substrate.

위와 같은 한계 및 문제점들을 극복하기 위하여 기존 반도체(Si, GaAs)기판에 다른 능동소자들과 함께 집적되어 주파수 제어회로를 완전히 MMIC화할 수 있는 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터가 제안되었다.In order to overcome the above limitations and problems, a FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) filter has been proposed that can be integrated with other active elements on an existing semiconductor (Si, GaAs) substrate to fully MMIC the frequency control circuit.

FBAR는 박막(Thin Film)소자로 저가격, 소형이면서 고품질(High Q)계수의 특성이 가능하므로 각종 주파수 대역(9백㎒∼10㎓)의 무선통신기기, 군용 레이더 등에 사용 가능하다. 또한, 유전체 필터 및 집중 정수(LC) 필터보다 수백분의 1 크기로 소형화가 가능하고, SAW 필터보다 삽입손실이 매우 작다는 특성을 가지고 있다. 따라서 FBAR는 안정성이 높고 고품질계수를 요구하는 MMIC에 가장 적합한 소자라 할 수 있다.FBAR is a thin film device that can be used for wireless communication devices and military radars in various frequency bands (900MHz ~ 10kHz) because it can be characterized by low cost, small size, and high Q coefficient. In addition, it can be downsized to one hundredth of the size of the dielectric filter and the lumped constant (LC) filter, and has the characteristics that the insertion loss is much smaller than that of the SAW filter. Therefore, FBAR is the most suitable device for MMIC requiring high stability and high quality factor.

FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터는 반도체 기판인 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs)에 압전유전체 물질인 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN) 등을 RF 스퍼터링 방법으로 증착하고, 압전 특성으로 인한 공진을 유발한다. 즉, FBAR는 양 전극 사이에 압전박막을 증착하고, 체적파(Bulk Acoustic Wave)를 유발시켜 공진을 발생시키는 것이다.Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) filter deposits piezoelectric materials zinc oxide (ZnO) and aluminum nitride (AlN) on silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs) semiconductor substrates by RF sputtering method. Cause resonance. That is, the FBAR deposits a piezoelectric thin film between both electrodes, and induces a bulk acoustic wave to generate resonance.

도 1은 전형적인 FBAR의 구조를 나타낸다. FBAR는 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 금속 패드(24)로 구성된다.1 shows the structure of a typical FBAR. The FBAR typically includes a lower electrode 21, a piezoelectric layer 22, an upper electrode 23, and the electrodes 21, deposited on a substrate 10 on which a cavity 11 and an insulating film 12 are formed. And a metal pad 24 to which a signal line of an external circuit device connected to 23 is connected.

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.Silicon (Si), high resistance silicon (HRS), gallium arsenide (Ge-As), glass, or ceramics may be used as the substrate 10, and low temperature oxide (LTO) may be used as the insulating layer 12. Silicon oxide, silicon nitride (SiXNY), etc. are used.

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.The electrodes 21 and 23 include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), aluminum (Au), gold (Au), platinum (Pt), tungsten (W), tantalum (Ta), and platinum-tantalum (Pt- Metals having excellent electrical conductivity such as Ta), titanium (Ti), platinum-titanium (Pt-Ti), and the like are used.

상기 압전층(22)으로는 질화알루미늄(AlN) 또는 산화아연(ZnO) 등이 사용되고, 상기 금속 패드(24)로는 금(Au)이 가장 많이 사용된다.Aluminum piezoelectric layer (AlN) or zinc oxide (ZnO) is used as the piezoelectric layer 22, and gold (Au) is most used as the metal pad 24.

기존의 FBAR 제조 공정에서는, 기판(10)에 공동(11)을 만들기 위하여, 기판(10)의 표면을 에칭하여 피트를 형성한 다음, 피트에 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 희생층을 형성한다. 그리고 기판(10)과 희생층의 표면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해 평탄화한 다음, 그 위에 절연막(12), 하부전극(21), 압전층(22), 상부전극(23) 등을 차례로 증착하고, 이후에 비아홀을 통하여 희생층을 제거함으로써 공동(11)을 형성한다. In a conventional FBAR manufacturing process, in order to make the cavity 11 in the substrate 10, the surface of the substrate 10 is etched to form pits, and then the poly-silicon, in-silicate glass ( A sacrificial layer is formed by depositing phosphor-silicate glass (PSG), zinc oxide, or polymer by chemical vapor deposition (CVD), sputtering, or spin coating. Then, the surface of the substrate 10 and the sacrificial layer are planarized through a chemical mechanical polishing (CMP) process, and then the insulating film 12, the lower electrode 21, the piezoelectric layer 22, and the upper electrode 23 are disposed thereon. Deposited in turn, and then forming a cavity 11 by removing the sacrificial layer through the via hole.

위와 같은 기존의 FBAR 제조 공정에 의하면, 희생층을 포함한 기판의 평탄화를 위한 CMP 공정에서, 희생층과 기판의 재질의 차이로 인해 연마 면에 강도 등 재질 성질의 불연속성이 존재하여, 표면 꺼짐 현상(Dishing), 경계부 돌출 현상(Protrusion) 등이 일어나게 된다. 도 2a, 2b, 2c는 희생층과 기판의 경계부를 확대 촬영한 사진들로, 이러한 현상들이 나타난 모습을 보여준다.According to the conventional FBAR manufacturing process as described above, in the CMP process for planarization of the substrate including the sacrificial layer, there is a discontinuity of the material properties such as strength on the polished surface due to the difference between the material of the sacrificial layer and the substrate, the surface off phenomenon ( Dishing, boundary protrusion, etc. occur. 2A, 2B, and 2C are enlarged photographs of the boundary between the sacrificial layer and the substrate, and show such phenomenon.

이를 해결하기 위해 고온의 어닐링 공정으로 희생층의 기계적 강도를 기판과 동일하게 만드는 것을 고려해 볼 수 있으나, 이 경우 기판과 희생층의 화학적인 에칭 특성도 동일하게 되어, 희생층을 제거하는 공정에서 희생층만을 선택적으로 제거하는 것이 불가능하게 되어 소자의 제작이 불가능해진다.In order to solve this problem, it may be considered that the mechanical strength of the sacrificial layer is the same as that of the substrate by a high temperature annealing process, but in this case, the chemical etching characteristics of the substrate and the sacrificial layer are the same, and thus the sacrificial layer is removed in the process of removing the sacrificial layer. It becomes impossible to selectively remove only the layer, making the device impossible.

또한, 성능이 좋은 압전층을 형성하기 위해서는 800℃ 이상의 고온에서 CVD, MBE 등의 공법으로 압전층을 성장시킬 필요가 있는데, 이 경우 희생층이 열에 의해 변성이 일어나 희생층을 제거하는 공정에서 희생층만을 선택적으로 제거하는 것이 불가능하게 되어 소자의 제작이 불가능해진다. 따라서 압전층을 성장시키는 방법과 후속공정에서 500℃ 이하의 저온에서만 이루어지는 공법을 사용할 수밖에 없어 압전층의 성능 개선에 한계가 있다.In addition, in order to form a piezoelectric layer having good performance, it is necessary to grow the piezoelectric layer by a method such as CVD or MBE at a high temperature of 800 ° C. or higher. In this case, the sacrificial layer is denatured by heat and sacrificial in the process of removing the sacrificial layer. It becomes impossible to selectively remove only the layer, making the device impossible. Therefore, there is a limitation in improving the performance of the piezoelectric layer since the method of growing the piezoelectric layer and a subsequent method using only a low temperature below 500 ° C. can be used.

이처럼 희생층을 통해 공동을 형성하는 기존의 FBAR 제조 방법은 표면 꺼짐 현상, 압전층 성장 공법의 제약 등을 가져와 압전층의 결정성을 저하시켜 공진기나 필터의 저하시키는 문제가 있다. As described above, the conventional FBAR manufacturing method of forming a cavity through the sacrificial layer has a problem of surface off phenomenon, piezoelectric layer growth method, and the like, which lowers the crystallinity of the piezoelectric layer, thereby lowering the resonator or filter.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 희생층을 통해 공동을 형성함으로써 유발되는 표면 꺼짐 현상이나 압전층 성장 공법의 제약 등을 일거에 해소하고 생산성을 보다 향상시킬 수 있는 FBAR 제조 방법을 제공하는 데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a FBAR manufacturing method that can eliminate the surface off phenomenon caused by the formation of a cavity through the sacrificial layer, the constraints of the piezoelectric layer growth method, etc. at once and further improve the productivity.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 FBAR 제조 방법은, 제1 기판의 일면에 공동을 형성하는 단계; 제2 기판의 일면에 압전층을 형성하는 단계; 상기 압전층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 기판의 일면과 상기 제2 기판의 일면을 마주하도록 배치하여, 상기 제1 기판의 일면과 상기 제1 전극을 접합하는 단계; 상기 압전층이 노출되도록 상기 제2 기판을 제거하는 단계; 및 상기 압전층의 노출된 면에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.The FBAR manufacturing method according to the present invention for solving the above technical problem, forming a cavity on one surface of the first substrate; Forming a piezoelectric layer on one surface of the second substrate; Forming a first electrode on the piezoelectric layer; Arranging one surface of the first substrate and one surface of the second substrate to bond one surface of the first substrate to the first electrode; Removing the second substrate to expose the piezoelectric layer; And forming a second electrode on the exposed surface of the piezoelectric layer.

상기 접합하는 단계는, 웨이퍼 본딩 기법을 이용할 수 있다.The bonding may use a wafer bonding technique.

상기 접합하는 단계는, 본딩 메탈을 이용할 수 있다.In the bonding step, a bonding metal may be used.

상기 접합하는 단계는, 에폭시 접착제를 이용할 수 있다.The bonding step may use an epoxy adhesive.

상기 접합하는 단계는, 다이렉트 본딩(direct bonding)을 이용할 수 있다.In the bonding step, direct bonding may be used.

상기 접합하는 단계는, 어노딩 본딩(anodic bonding)을 이용할 수 있다.In the bonding step, anodizing bonding may be used.

상기 제2 기판을 제거하는 단계는, 상기 제2 기판이 소정 두께 남을 때까지 기계적 연마를 통해 제거한 다음, 압전층이 노출될 때까지 화학적 연마를 통해 제거할 수 있다.The removing of the second substrate may be performed by mechanical polishing until the second substrate remains a predetermined thickness and then by chemical polishing until the piezoelectric layer is exposed.

상기 FBAR 제조 방법은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 상에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 일부가 노출되도록 보호층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 노출된 부분에 각각 금속 패드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The FBAR manufacturing method may include forming a protective layer on the first electrode and the second electrode to expose a portion of the first electrode and the second electrode; And forming metal pads on exposed portions of the first electrode and the second electrode, respectively.

상기 압전층을 형성하는 단계는, CVD, MOCVD, 또는 MBE 공법을 이용할 수 있다.The piezoelectric layer may be formed by using a CVD, MOCVD, or MBE method.

본 발명에 의하면, 희생층을 형성하는 공정 없이 FBAR를 제조하므로, 희생층으로 인해 유발되는 표면 꺼짐 현상이나 압전층 성장 공법의 제약 등을 일거에 해소할 수 있고, 희생층을 형성하는 공정과 에칭을 통해 희생층을 제거하는 공정이 생략되므로 생산성이 향상된다. According to the present invention, since the FBAR is manufactured without the process of forming the sacrificial layer, the surface off phenomenon caused by the sacrificial layer, the limitation of the piezoelectric layer growth method, etc. can be eliminated at once, and the process of forming the sacrificial layer and etching Since the process of removing the sacrificial layer is omitted, productivity is improved.

도 1은 전형적인 FBAR의 구조를 나타낸다.
도 2a는 표면 꺼짐 현상(Dishing)이 나타난 모습을 보여준다.
도 2b는 경계부 돌출 현상(Protrusion)이 나타난 모습을 보여준다.
도 2c는 표면 꺼짐 현상(Dishing)과 경계부 돌출 현상(Protrusion)이 함께 나타난 모습을 보여준다.
도 3a는 제1 기판(100′)을 나타낸다.
도 3b는 공동(100a)이 형성된 제1 기판(100)을 나타낸다.
도 3c는 공동(100a)이 형성된 제1 기판(100)의 일면에 제1 본딩 메탈(130)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 4a는 제2 기판(200)을 나타낸다.
도 4b는 제2 기판(200)의 일면에 압전층(210′)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 4c는 압전층(210′) 상에 제1 전극(220′)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 4d는 제1 전극(220′) 상에 제2 본딩 메탈(230)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 5는 도 3c의 구조물과 도 4d의 구조물이 접합된 모습을 나타낸다.
도 6a는 도 5의 구조물에서 제2 기판(200)이 제거된 모습을 나타낸다.
도 6b는 압전층(210)이 패터닝된 모습을 나타낸다.
도 6c는 제1 전극(220)이 패터닝된 모습을 나타낸다.
도 6d는 절연막(240)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 6e는 제2 전극(250′)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 6f는 제2 전극(250)이 패터닝된 모습을 나타낸다.
도 6g는 보호층(260′)이 형성된 모습을 나타낸다.
도 6h는 보호층(260)이 패터닝된 모습을 나타낸다.
도 7은 금속 패드(270_1, 270_2)를 형성함으로써 완성된 FBAR의 모습을 나타낸다.
1 shows the structure of a typical FBAR.
2A shows the appearance of surface off phenomenon.
Figure 2b shows the appearance of the boundary protrusion (Protrusion).
Figure 2c shows the appearance of the surface off (Dishing) and the boundary protrusion (Protrusion) together.
3A shows a first substrate 100 '.
3B shows the first substrate 100 on which the cavities 100a are formed.
3C illustrates a state in which the first bonding metal 130 is formed on one surface of the first substrate 100 on which the cavity 100a is formed.
4A shows a second substrate 200.
4B illustrates a state in which a piezoelectric layer 210 ′ is formed on one surface of the second substrate 200.
4C illustrates the first electrode 220 ′ formed on the piezoelectric layer 210 ′.
4D illustrates a state in which the second bonding metal 230 is formed on the first electrode 220 ′.
FIG. 5 shows the structure of FIG. 3C and the structure of FIG. 4D bonded together.
6A illustrates a state in which the second substrate 200 is removed from the structure of FIG. 5.
6B shows the piezoelectric layer 210 patterned.
FIG. 6C illustrates a pattern in which the first electrode 220 is patterned.
6D illustrates a state in which the insulating film 240 is formed.
6E illustrates a state in which the second electrode 250 ′ is formed.
FIG. 6F illustrates the patterning of the second electrode 250.
6G shows a state in which the protective layer 260 'is formed.
6H shows the protective layer 260 patterned.
7 shows the appearance of the completed FBAR by forming the metal pads 270_1 and 270_2.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, the substantially identical components are represented by the same reference numerals, and thus redundant description will be omitted. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3a 내지 3c, 도 4a 내지 4d, 도 5, 도 6a 내지 6h 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 FBAR 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 아울러 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 FBAR 제조 방법을 통해 완성된 FBAR의 단면도이다.3A to 3C, 4A to 4D, 5, 6A to 6H, and 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing FBAR according to an embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view of the FBAR completed through the FBAR manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 제1 기판(100′)을 준비한다. 제1 기판(100′)으로는 실리콘(Si), 고저항 실리콘(HRS), 갈륨-비소(Ge-As), 유리, 또는 세라믹 등이 사용될 수 있다. 제1 기판(100′)의 일면에는 LTO(Low Temperature Oxide), 실리콘 산화물, 질화실리콘(SiXNY) 등으로 절연막이 형성될 수 있다. 다만 실시예에 따라서는 절연막을 형성하지 않을 수도 있다.Referring to FIG. 3A, a first substrate 100 ′ is prepared. As the first substrate 100 ′, silicon (Si), high resistance silicon (HRS), gallium arsenide (Ge-As), glass, ceramic, or the like may be used. An insulating layer may be formed on one surface of the first substrate 100 ′ using Low Temperature Oxide (LTO), silicon oxide, silicon nitride (SiXNY), or the like. However, in some embodiments, an insulating film may not be formed.

도 3b를 참조하면, 제1 기판(100′)의 일면에 공동(100a)을 형성한다. 공동(100a)은 예컨대 이방성 에칭을 통해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3B, the cavity 100a is formed on one surface of the first substrate 100 ′. The cavity 100a may be formed, for example, via anisotropic etching.

도 3c를 참조하면, 공동(100a)이 형성된 제1 기판(100)의 일면에, 제1 본딩 메탈(130)을 형성한다.Referring to FIG. 3C, a first bonding metal 130 is formed on one surface of the first substrate 100 on which the cavity 100a is formed.

도 4a를 참조하면, 제2 기판(200)을 준비한다. 제2 기판(200)으로는 실리콘(Si), 고저항 실리콘(HRS), 갈륨-비소(Ge-As), 유리, 또는 세라믹 등이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4A, a second substrate 200 is prepared. As the second substrate 200, silicon (Si), high resistance silicon (HRS), gallium arsenide (Ge-As), glass, ceramics, or the like may be used.

도 4b를 참조하면, 제2 기판(200)의 일면에 압전층(210′)을 형성한다. 압전층(210′)은 질화알루미늄(AIN) 또는 산화아연(ZnO)을 증착하여 형성할 수 있다. 여기서 희생층이 없으므로 압전층(210′)의 결정성을 최대화하기 위해 CVD(Chemical vapor deposition), MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapour Deposition), MBE(molecular beam epitaxy)와 같은 고온 공법을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 4B, the piezoelectric layer 210 ′ is formed on one surface of the second substrate 200. The piezoelectric layer 210 'may be formed by depositing aluminum nitride (AIN) or zinc oxide (ZnO). Since there is no sacrificial layer, high temperature methods such as chemical vapor deposition (CVD), metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), and molecular beam epitaxy (MBE) may be used to maximize the crystallinity of the piezoelectric layer 210 '.

도 4c를 참조하면, 압전층(210′) 상에 제1 전극(220′)을 증착하여 형성한다. 제1 전극(220′)으로는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 등이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 4C, the first electrode 220 ′ is deposited on the piezoelectric layer 210 ′. The first electrode 220 'includes aluminum (Al), tungsten (W), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), titanium (Ti), chromium (Cr), palladium (Pd), and molybdenum (Mo) or the like can be used.

도 4d를 참조하면, 제1 전극(220′) 상의, 상기 제1 기판(100)의 제1 본딩 메탈(130)(도 3c 참조)에 대응하는 부분에, 제2 본딩 메탈(230)을 형성한다.Referring to FIG. 4D, a second bonding metal 230 is formed on a portion of the first electrode 220 ′ corresponding to the first bonding metal 130 (see FIG. 3C) of the first substrate 100. do.

도 5를 참조하면, 공동(100a)과 제1 본딩 메탈(130)이 형성된 제1 기판(100′)의 일면과, 압전층(210′), 제1 전극(220′), 제2 본딩 메탈(230)이 형성된 제2 기판(200)의 일면을 마주하도록 배치하여, 제1 본딩 메탈(130)과 제2 본딩 메탈(230)을 서로 본딩함으로써 제1 기판(100)의 일면과 제1 전극(220′)을 접합한다. Referring to FIG. 5, one surface of the first substrate 100 ′ on which the cavity 100a and the first bonding metal 130 are formed, the piezoelectric layer 210 ′, the first electrode 220 ′, and the second bonding metal One surface of the first substrate 100 and the first electrode are disposed by bonding the first bonding metal 130 and the second bonding metal 230 to each other so as to face one surface of the second substrate 200 on which the 230 is formed. Join (220 ').

위와 같은 본 발명의 실시예는 본딩 메탈을 이용한 웨이퍼 본딩 기법으로 도 3c의 구조물과 도 4d의 구조물을 접합하는 것이나, 실시예에 따라서는 다른 웨이퍼 본딩 기법을 사용할 수도 있다. 예컨대 본딩 메탈 대신에 에폭시 등의 접착제를 사용할 수도 있다. 대안적으로, 본딩 메탈이나 접착제 등을 사용하지 않고 도 3b의 구조물과 도 4c의 구조물을 직접 접합할 수도 있다. 예컨대 온도를 가하여 접합시키는 다이렉트 본딩(direct bonding) 또는 전압을 가하여 접합시키는 어노딩 본딩(anodic bonding)을 이용할 수 있다. 이 경우 도 5에서 제1 본딩 메탈(130)과 제2 본딩 메탈(230)이 없이 기판(100)과 제1 전극(220′)이 직접 접합된 구조가 될 것이다.In the above-described embodiment of the present invention, the bonding of the structure of FIG. 3C and the structure of FIG. 4D by the wafer bonding technique using the bonding metal may be used, but other wafer bonding techniques may be used depending on the embodiment. For example, an adhesive such as epoxy may be used instead of the bonding metal. Alternatively, the structure of FIG. 3B and the structure of FIG. 4C may be directly bonded without using a bonding metal or an adhesive. For example, direct bonding (bonding by applying a temperature) or anode bonding (bonding) by applying a voltage may be used. In this case, in FIG. 5, the substrate 100 and the first electrode 220 ′ may be directly bonded without the first bonding metal 130 and the second bonding metal 230.

도 6a를 참조하면, 도 5의 구조물에서 압전층(210′)이 노출되도록 제2 기판(200)을 제거한다. 제2 기판(200)은 기계적 연마와 화학적 연마를 통해 제거될 수 있다. 예컨대 제2 기판(200)의 두께가 소정 두께, 예컨대 50~150㎛ 남을 때까지는 기계적 그라인딩(mechanical grinding) 또는 폴리싱(polishing)으로 제거하고, 이후 압전층(210′)이 노출될 때까지 가스를 이용한 건식 식각(dry etching) 또는 산을 이용한 습식 식각(wet etching)을 이용해 제거할 수 있다. Referring to FIG. 6A, the second substrate 200 is removed to expose the piezoelectric layer 210 ′ in the structure of FIG. 5. The second substrate 200 may be removed through mechanical polishing and chemical polishing. For example, mechanical grinding or polishing is performed until the thickness of the second substrate 200 remains at a predetermined thickness, for example, 50 to 150 µm, and then the gas is removed until the piezoelectric layer 210 'is exposed. It may be removed by using dry etching or wet etching with acid.

도 6b를 참조하면, 압전층(210′)의 일부 영역을 에칭을 통해 패터닝하여, 패터닝된 압전층(210)을 형성한다. Referring to FIG. 6B, a portion of the piezoelectric layer 210 ′ is patterned through etching to form the patterned piezoelectric layer 210.

도 6c를 참조하면, 제1 전극(220′)의 일부 영역을 에칭을 통해 패터닝하여, 패터닝된 제1 전극(220)을 형성한다.Referring to FIG. 6C, a portion of the first electrode 220 ′ is patterned through etching to form the patterned first electrode 220.

도 6d를 참조하면, 제2 본딩 메탈(230)의 노출된 부분과 압전층(210)의 일부에 절연막(240)을 형성한다. Referring to FIG. 6D, an insulating layer 240 is formed on the exposed portion of the second bonding metal 230 and the portion of the piezoelectric layer 210.

도 6e를 참조하면, 절연막(240), 압전층(210)의 노출된 면, 제1 전극(220) 상에 제2 전극(250′)을 증착하여 형성한다. 제2 전극(250′) 역시 제1 전극(220)과 마찬가지로 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 등이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 6E, a second electrode 250 ′ is deposited on the insulating layer 240, the exposed surface of the piezoelectric layer 210, and the first electrode 220. Like the first electrode 220, the second electrode 250 ′ also has aluminum (Al), tungsten (W), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), titanium (Ti), and chromium (Cr). , Palladium (Pd), molybdenum (Mo) and the like can be used.

도 6f를 참조하면, 제2 전극(250′)의 일부 영역을 에칭을 통해 패터닝하여, 패터닝된 제2 전극(250)을 형성한다. Referring to FIG. 6F, a portion of the second electrode 250 ′ is patterned through etching to form the patterned second electrode 250.

도 6g를 참조하면, 제2 전극(250), 압전층(210), 제1 전극(220) 상에 보호층(260′)을 형성한다. Referring to FIG. 6G, a protective layer 260 ′ is formed on the second electrode 250, the piezoelectric layer 210, and the first electrode 220.

도 6h를 참조하면, 제1 전극(220)의 일부와 제2 전극(250)의 일부가 노출되도록 보호층(260′)을 에칭을 통해 패터닝하여, 패터닝된 보호층(260)을 형성한다.Referring to FIG. 6H, the protective layer 260 ′ is patterned through etching so that a portion of the first electrode 220 and a portion of the second electrode 250 are exposed to form a patterned protective layer 260.

도 7을 참조하면, 제1 전극(220)의 노출된 부분과 제2 전극(250)의 노출된 부분에 외부 회로장치의 신호라인과의 연결을 위한 금속 패드(270_1, 270_2)를 형성한다.Referring to FIG. 7, metal pads 270_1 and 270_2 are formed in the exposed portion of the first electrode 220 and the exposed portion of the second electrode 250 to connect the signal lines of the external circuit device.

본 발명의 실시예에 의하면, 희생층을 형성하는 공정 없이 FBAR를 제조하므로, 희생층으로 인해 유발되는 표면 꺼짐 현상이나 압전층 성장 공법의 제약 등을 일거에 해소할 수 있다. 따라서 압전층의 결정성을 향상시켜 FBAR의 성능을 개선할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, since the FBAR is manufactured without the process of forming the sacrificial layer, the surface off phenomenon caused by the sacrificial layer, the limitation of the piezoelectric layer growth method, and the like can be eliminated at once. Therefore, it is possible to improve the performance of the FBAR by improving the crystallinity of the piezoelectric layer.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 희생층을 형성하는 공정과 에칭을 통해 희생층을 제거하는 공정이 생략되고, 희생층 제거를 위해 비아홀 등 에칭 물질의 통로를 제작하는 공정 역시 생략되므로 생산성이 향상된다. 또한 기존에는 상기 비아홀을 통해 이물질이 유입되거나 그로 인해 압전층과 공동의 바닥 부분이 흡착되는 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 공동이 완전히 밀폐되므로 이러한 문제가 발생할 염려가 없다. In addition, according to the exemplary embodiment of the present invention, the process of forming the sacrificial layer and the process of removing the sacrificial layer through etching are omitted, and the process of manufacturing a passage of an etching material such as a via hole for removing the sacrificial layer is also omitted, thereby improving productivity. do. In addition, conventionally, foreign matter may be introduced through the via hole, or the piezoelectric layer and the bottom portion of the cavity may be adsorbed. However, in the embodiment of the present invention, the cavity is completely sealed, so there is no fear of such a problem.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (9)

제1 기판의 일면에 공동을 형성하는 단계;
제2 기판의 일면에 압전층을 형성하는 단계;
상기 압전층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 기판의 일면과 상기 제2 기판의 일면을 마주하도록 배치하여, 상기 제1 기판의 일면과 상기 제1 전극을 접합하는 단계;
상기 압전층이 노출되도록 상기 제2 기판을 제거하는 단계; 및
상기 압전층의 노출된 면에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 FBAR 제조 방법.
Forming a cavity in one surface of the first substrate;
Forming a piezoelectric layer on one surface of the second substrate;
Forming a first electrode on the piezoelectric layer;
Arranging one surface of the first substrate and one surface of the second substrate to bond one surface of the first substrate to the first electrode;
Removing the second substrate to expose the piezoelectric layer; And
Forming a second electrode on the exposed side of the piezoelectric layer.
제1항에 있어서,
상기 접합하는 단계는, 웨이퍼 본딩 기법을 이용하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 1,
The bonding step, FBAR manufacturing method using a wafer bonding technique.
제2항에 있어서,
상기 접합하는 단계는, 본딩 메탈을 이용하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 2,
The bonding step, FBAR manufacturing method using a bonding metal.
제2항에 있어서,
상기 접합하는 단계는, 에폭시 접착제를 이용하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 2,
The bonding step, FBAR manufacturing method using an epoxy adhesive.
제2항에 있어서,
상기 접합하는 단계는, 다이렉트 본딩(direct bonding)을 이용하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 2,
The bonding step, FBAR manufacturing method using direct bonding (direct bonding).
제2항에 있어서,
상기 접합하는 단계는, 어노딩 본딩(anodic bonding)을 이용하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 2,
The bonding step, FBAR manufacturing method using anodizing bonding (anodic bonding).
제1항에 있어서,
상기 제2 기판을 제거하는 단계는, 상기 제2 기판이 소정 두께 남을 때까지 기계적 연마를 통해 제거한 다음, 압전층이 노출될 때까지 화학적 연마를 통해 제거하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 1,
The removing of the second substrate may include removing the second substrate by mechanical polishing until the predetermined thickness remains, and then removing the second substrate by chemical polishing until the piezoelectric layer is exposed.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 상에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 일부가 노출되도록 보호층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 노출된 부분에 각각 금속 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming a protective layer on the first electrode and the second electrode to expose a portion of the first electrode and the second electrode; And
And forming metal pads on exposed portions of the first electrode and the second electrode, respectively.
제1항에 있어서,
상기 압전층을 형성하는 단계는, CVD, MOCVD, 또는 MBE 공법을 이용하는 FBAR 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming the piezoelectric layer, FBAR manufacturing method using a CVD, MOCVD, or MBE method.
KR1020180088525A 2018-07-30 2018-07-30 Method for manufacturing FBAR KR102028719B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180088525A KR102028719B1 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Method for manufacturing FBAR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180088525A KR102028719B1 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Method for manufacturing FBAR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102028719B1 true KR102028719B1 (en) 2019-10-07

Family

ID=68422383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180088525A KR102028719B1 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Method for manufacturing FBAR

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102028719B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230027534A (en) 2021-08-19 2023-02-28 (주)와이솔 Bulk Acoustic Wave Resonator and method for manufacturing Bulk Acoustic Wave Resonator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320784A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Samsung Electronics Co Ltd Air gap type fbar manufactured by using substrate bonding, duplexer, and its manufacturing method
KR20050033701A (en) * 2003-10-07 2005-04-13 삼성전자주식회사 Air-gap type FBAR fabrication method and FBAR fabricated by the same, filter and duPlexer using the FBAR.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320784A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Samsung Electronics Co Ltd Air gap type fbar manufactured by using substrate bonding, duplexer, and its manufacturing method
KR20050033701A (en) * 2003-10-07 2005-04-13 삼성전자주식회사 Air-gap type FBAR fabrication method and FBAR fabricated by the same, filter and duPlexer using the FBAR.
JP2005117665A (en) * 2003-10-07 2005-04-28 Samsung Electronics Co Ltd Air gap type FBAR and method for manufacturing the same, filter and duplexer using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230027534A (en) 2021-08-19 2023-02-28 (주)와이솔 Bulk Acoustic Wave Resonator and method for manufacturing Bulk Acoustic Wave Resonator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100622955B1 (en) Thin film bulk acoustic resonator and its manufacturing method
JP3996379B2 (en) Filter structure and configuration including a piezoelectric resonator
KR102418744B1 (en) Air-gap type fbar and method for fabricating by the same
KR100470708B1 (en) A manufacturing method of Film bulk acoustic resonator using interior stress of metalic film and a resonator thereof
US7310861B2 (en) Method of producing a piezoelectric component
US7417360B2 (en) Piezoelectric resonator and method for producing the same
JP2003347884A (en) Film bulk acoustic resonator element and manufacturing method thereof
CN113572446A (en) Method for manufacturing bulk acoustic wave resonator, bulk acoustic wave resonator and filter
KR100485703B1 (en) Film bulk acoustic resonator having air gap floating from substrate and method for manufacturing the same
JP2001177365A (en) Adjustment method for center frequency of balanced filter and plural balanced filters
KR100555762B1 (en) Air gap type thin film bulk acoustic resonator and its manufacturing method, filter and duplexer using same
KR102028719B1 (en) Method for manufacturing FBAR
US6698073B2 (en) Method of manufacturing a piezoelectric filter with an acoustic resonator situated on an acoustic reflector layer formed by a carrier substrate
CN111654258A (en) Method for manufacturing film bulk acoustic resonator, film bulk acoustic resonator and filter
KR102579165B1 (en) Air-gap type fbar
KR102717995B1 (en) Air-gap type fbar
KR102338022B1 (en) AIR-GAP TYPE Film Bulk Acoustic Resonator
JP2005033775A (en) Electronic component and method for manufacturing the same
KR102311593B1 (en) AIR-GAP TYPE Film Bulk Acoustic Resonator
KR102766930B1 (en) Film Bulk Acoustic Resonator
US12126326B2 (en) Film bulk acoustic resonator
KR20220148456A (en) Film Bulk Acoustic Resonator
KR20220163777A (en) Acoustic resonator with improved mechanical, electrical, and thermodynamic properties and manufacturing method thereof
KR20030058061A (en) fabrication method for mono-die Radio Frequency Band Pass Filter using Film Bulk Acoustic Resonator
KR20230045799A (en) Filter with Bulk Acoustic Wave type resonator

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20180730

PA0201 Request for examination
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20190626

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20190927

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20190930

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220707

Start annual number: 4

End annual number: 4

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20240708