KR100400745B1 - Bandpass Filter using the Thin Film Bulk Acoustic Resonator and Fabrication Method the same - Google Patents
Bandpass Filter using the Thin Film Bulk Acoustic Resonator and Fabrication Method the sameInfo
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Abstract
본 발명은 TFBAR(Thin Film Bulk Acoustic Resonator)를 이용한 대역통과 필터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 상기 대역통과 필터는 반도체 웨이퍼로 형성된 지지층; 상기 지지층 상에 소정형상으로 패터닝되어 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극과 중첩영역을 갖고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 소정두께로 패터닝하여 형성된 제1 압전층; 상기 제1 전극 및 제1 압전층과 중첩영역을 갖고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 소정두께로 패터닝하여 형성된 제2 압전층; 상기 제1 전극, 제1 및 제2 압전층과 중첩영역을 갖고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 소정두께로 패터닝하여 형성된 제3 압전층; 상기 제1 전극과 절연되고, 상기 제1, 제2 및 제3 압전층과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상부에 형성된 제2 전극을 포함하여 구성되며, 다른 크기를 갖는 마스크를 이용하여 연속적으로 다수의 압전층을 형성하여 상기 압전층이 두께에 따라 다른 중심 주파수를 갖는 공진기가 병렬로 형성되어 정합 회로가 필요치 않고, 튜닝을 간단히 하는 효과가 있다.The present invention provides a bandpass filter using a thin film bulk acoustic resonator (TFBAR) and a method for manufacturing the bandpass filter, the bandpass filter comprising: a support layer formed of a semiconductor wafer; A first electrode patterned on the support layer in a predetermined shape; A first piezoelectric layer having an overlapping region with the first electrode and formed by patterning the support layer to a predetermined thickness so as to be electrically connected to the first electrode; A second piezoelectric layer having an overlapping region with the first electrode and the first piezoelectric layer, and formed by patterning a predetermined thickness on the support layer to be electrically connected to the first electrode; A third piezoelectric layer having an overlapping region with the first electrode, the first and second piezoelectric layers, and formed by patterning a predetermined thickness on the support layer to be electrically connected to the first electrode; A second electrode formed on the support layer to be insulated from the first electrode and to be electrically connected to the first, second and third piezoelectric layers, and is continuously formed by using a mask having a different size. The piezoelectric layer is formed so that the piezoelectric layer has resonators having different center frequencies depending on the thickness thereof in parallel, thus eliminating the need for a matching circuit and simplifying tuning.
Description
본 발명은 대역통과 필터 제조 방법에 관한 것으로, 특히 TFBAR(Thin Film Bulk Acoustic Resonator)와 정합(matching)에 필요한 인턱터 한 개와 캐패시터 두 개만을 사용하여 대역통과 필터를 제작하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a bandpass filter, and more particularly, to a method for manufacturing a bandpass filter using only one inductor and two capacitors required for matching with a thin film bulk acoustic resonator (TFBAR).
급속도로 발전하고 있는 무선통신에서 사용되는 대역통과 필터로는 SAW(surface acoustic wave) 필터가 널리 사용되고 있고, 초고주파 통신에서는 에어 캐비티 공진기나 유전체 공진기가 사용되고 있다.SAW (surface acoustic wave) filters are widely used as band pass filters used in rapidly developing wireless communication, and air cavity resonators and dielectric resonators are used in microwave communication.
그 중 SAW필터는 특성이 우수하고 공정이 간단한 장점이 있으나, 사용 기판의 가격이 비싸고, 공정의 한계상 수십~수백 MHz대역의 IF(Intermediate Frequency)필터와 주파수가 낮은 RF(Radio Frequency) 통과대역의 필터로만 사용이 제한적이며, 단가가 비싼 단점을 내포하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 연구가 활발히 진행되고 있다.Among them, SAW filter has superior characteristics and simple process, but the cost of using board is high, and IF (Intermediate Frequency) filter of several tens to hundreds of MHz band and low frequency RF passband It is limited to use as a filter and has the disadvantage of being expensive. In order to solve this problem, the research of the bandpass filter using TFBAR is actively conducted.
도1a 내지 도1e는 종래 기술에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 제조 공정 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views of a manufacturing process of a bandpass filter using TFBAR according to the prior art.
도1a에 도시한 바와 같이 실리콘 웨이퍼(1) 위에 공진기 소자를 지탱해 주는 지지층(2)으로 저압 기상 증착법에 의한 저응력 질화막이나, ONO 구조(SiO2, SiNx, SiO2)를 실리콘 웨이퍼(1)의 적어도 한면에 증착하는데, 실리콘 웨이퍼(1)의 상부면에 증착(evaporation)한 예를 도시하였다.As shown in FIG. 1A, a low-stress nitride film or an ONO structure (SiO 2 , SiN x , SiO 2 ) by a low pressure vapor deposition method is used as a support layer 2 supporting a resonator element on a silicon wafer 1. The deposition on at least one side of 1) is illustrated by evaporation on the upper surface of the silicon wafer 1.
이어 도1b에 도시한 바와 같이 증착한 지지층(2) 위에 공진기의 하부전극(3)을 스퍼터링이나 증착방법에 의해 증착하고 패터닝한다.Subsequently, the lower electrode 3 of the resonator is deposited and patterned on the supporting layer 2 deposited as shown in FIG. 1B by sputtering or vapor deposition.
이어 도1c에 도시한 바와 같이 하부전극(3)을 포함한 지지층(2)위에 ZnO2나 AlN등의 압전층(4, piezo electric layer)을 원하는 두께만큼 스퍼터링(sputtering)이나 다른 증착 방법에 의하여 증착하고 패터닝한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, a piezo electric layer 4 such as ZnO 2 or AlN is deposited on the support layer 2 including the lower electrode 3 by sputtering or another deposition method. And patterning.
이어 도1d에 도시한 바와 같이 공진기의 상부전극(5)을 스퍼터링이나 증발방법에 의해 증착하고 패터닝한다.이때, 상기 원하는 두께는 통과대역의 주파수에 따라 정의된다.Then, as shown in Fig. 1D, the upper electrode 5 of the resonator is deposited and patterned by sputtering or evaporation. In this case, the desired thickness is defined according to the frequency of the pass band.
이어 도1e에 도시한 바와 같이 제작한 공진기를 기판에서 분리시키기 위하여 실리콘 웨이퍼(1)의 하부면을 KOH등의 실리콘 습식 식각 용액을 이용하여 지지층(2)까지 선택적으로 식각 및 제거하여 TFBAR(10)를 제작한다.Subsequently, in order to separate the resonator manufactured as shown in FIG. 1E from the substrate, the lower surface of the silicon wafer 1 is selectively etched and removed to the support layer 2 using a silicon wet etching solution such as KOH. ).
제작한 TFBAR(10)는 여러 개의 TFBAR(10)와 수동소자(인덕터, 캐패시터)를 레더타입(ladder type) 또는 파이타입(πtype)으로 결합하여 대역통과 필터를 형성한다.The fabricated TFBAR 10 combines a plurality of TFBAR 10 and passive elements (inductor, capacitor) in a ladder type or pi type to form a bandpass filter.
도2는 상기 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a bandpass filter using the TFBAR.
도2에 도시한 바와 같이 제작한 TFBAR(10)와 6개씩의 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 결합하여 제작되고 있는 대역통과 필터는 다수의 TFBAR, 인덕터(L) 및 캐패시터(C)를 이용하여 제작함으로써 단가가 비싸고 튜닝이 어려운 단점을 안고 있다.The bandpass filter manufactured by combining the TFBAR 10 and the six inductors L and the capacitors C, which are manufactured as shown in FIG. 2, includes a plurality of TFBARs, inductors L, and capacitors C. By using them, they are expensive and difficult to tune.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 대역통과 필터를 구현하는데 필요한 소자(TFBAR, 인덕터, 캐패시터)의 개수를 최소한으로 줄이고, 대역통과 필터 소자의 특성을 최적화하기 위한 튜닝을 간단하게 함으로써 수율을 높이고 단가가 낮으며, 대역통과 필터 외의 다른 소자의 집적에 유리한 TFBAR를 이용한 대역통과 필터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and to reduce the number of elements (TFBAR, inductor, capacitor) required to implement the bandpass filter to a minimum, tuning to optimize the characteristics of the bandpass filter element The purpose of the present invention is to provide a bandpass filter using TFBAR and a method of manufacturing the same, which increase yield, low cost, and are advantageous for integration of other devices besides the bandpass filter.
즉, 중심 주파수가 다른 TFBAR를 마스크를 달리하여 연속적으로 병렬 제작함으로써 중심 주파수를 조절하기 위한 루프 인덕터(TFBAR와 병렬로 연결하는 인덕터) 및 TFBAR간의 정합 회로가 필요치 않고, 대역통과 필터 소자 특성을 맞추기 위한 튜닝을 간단화하는데 있다.In other words, TFBARs with different center frequencies are manufactured in parallel in different masks, eliminating the need for matching circuits between loop inductors (inductors connected in parallel to TFBARs) and TFBARs to adjust the center frequencies. To simplify the tuning.
TFBAR를 병렬로 하나로 제작함으로써 기존의 3개 이상에서 1개로 줄이고, 정합 회로의 불필요에 따른 인덕터와 캐패시터 등 수동소자의 개수를 줄여 수율을 높이고 공정단가를 최소로 줄이는데 있다.By manufacturing one TFBAR in parallel, the number is reduced from three or more, and the number of passive elements such as inductors and capacitors is eliminated due to the need for a matching circuit, thereby increasing yield and minimizing process cost.
도1a 내지 도1e는 종래 기술에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 제조 공정 단면도.1A to 1E are cross-sectional views of a manufacturing process of a bandpass filter using TFBAR according to the prior art.
도2는 상기 도1의 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 등가 회로도.2 is an equivalent circuit diagram of a bandpass filter using the TFBAR of FIG.
도3은 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 평면도.3 is a plan view of a bandpass filter using TFBAR according to the present invention.
도4a 내지 도4g는 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 상기 도3의 Ⅰ-Ⅰ'방향의 제조 공정 단면도.4A to 4G are cross-sectional views of the manufacturing process of the bandpass filter using TFBAR in the I-I 'direction of FIG.
도5는 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 등가 회로도.5 is an equivalent circuit diagram of a bandpass filter using TFBAR according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
200 : 대역통과 필터 100 : 실리콘 웨이퍼200: bandpass filter 100: silicon wafer
110 : 지지층 120 : 하부전극110: support layer 120: lower electrode
130 : 제1 압전층 140 : 제2 압전층130: first piezoelectric layer 140: second piezoelectric layer
150 : 제3 압전층 160 : 상부전극150: third piezoelectric layer 160: upper electrode
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 특징은 반도체 웨이퍼로 형성된 지지층; 상기 지지층 상에 소정형상으로 패터닝되어 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극과 중첩영역을 갖고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 패터닝하여 형성된 제1 압전층; 상기 제1 압전층을 덮고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 형성된 제2 압전층; 상기 제1 및 제2 압전층을 덮고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 형성된 제3 압전층; 상기 제1 전극과 절연되고, 상기 제1, 제2 및 제3 압전층과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상부에 형성된 제2 전극을 포함하여 구성되는데 있다.Features of the bandpass filter using a TFBAR according to the present invention for achieving the above object is a support layer formed of a semiconductor wafer; A first electrode patterned on the support layer in a predetermined shape; A first piezoelectric layer having an overlapping area with the first electrode and formed on the support layer to be electrically connected to the first electrode; A second piezoelectric layer formed on the support layer to cover the first piezoelectric layer and to be electrically connected to the first electrode; A third piezoelectric layer covering the first and second piezoelectric layers and formed on the support layer to be electrically connected to the first electrode; And a second electrode formed on the support layer to be insulated from the first electrode and electrically connected to the first, second and third piezoelectric layers.
상기 제2 압전층은 상기 제1 압전층 전면을 포함한 제1 압전층 상부에 형성되고, 상기 제3 압전층은 상기 제2 압전층 전면을 포함한 제2 압전층 상부에 형성되며, 상기 제1 , 제2 및 제 3 압전층은 동일한 두께로 형성된다.The second piezoelectric layer is formed on an upper portion of the first piezoelectric layer including the entire surface of the first piezoelectric layer, and the third piezoelectric layer is formed on the second piezoelectric layer including the entire surface of the second piezoelectric layer. The second and third piezoelectric layers are formed to the same thickness.
상기 제2 전극과 직렬로 연결되는 하나의 인덕터와 캐패시터를 더 포함하여 외부로부터 입력되는 입력신호의 반사를 방지하고 상기 TFBAR에 대부분의 신호를 반사없이 통과시킨다.Further comprising one inductor and a capacitor connected in series with the second electrode to prevent reflection of the input signal input from the outside and passes most of the signal through the TFBAR without reflection.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터 제조방법의 특징은 반도체 웨이퍼의 상부에 지지층을 형성하는 단계; 상기 지지층 상에 제1 전극을 소정형상으로 패터닝하여 형성하는 단계; 상기 제1 전극과 중첩영역을 갖고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 제1 압전층을 패터닝하여 형성하는 단계; 상기 제1 압전층을 덮고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 상기 제1 압전층과 동일한 물질로 제2 압전층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 압전층을 덮고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상에 상기 제1 압전층과 동일한 물질로 제3 압전층을 형성하는 단계; 상기 제1 전극과 절연되고, 상기 제1, 제2 및 제3 압전층과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층 상부에 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 지지층이 노출되도록 상기 반도체 웨이퍼의 하부면을 선택적으로 식각하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.상기 제 1, 2, 3 압전층은 ZnO2또는 AlN 중 어느 하나로 형성된다.Features of the bandpass filter manufacturing method using a TFBAR according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a support layer on top of the semiconductor wafer; Forming a first electrode in a predetermined shape on the support layer; Patterning a first piezoelectric layer on the support layer to have an overlapping region with the first electrode and to be electrically connected to the first electrode; Forming a second piezoelectric layer on the support layer to cover the first piezoelectric layer and to be electrically connected to the first electrode; Forming a third piezoelectric layer on the support layer to cover the first and second piezoelectric layers and to be electrically connected to the first electrode; Forming a second electrode on the support layer to be insulated from the first electrode and electrically connected to the first, second and third piezoelectric layers; And selectively etching the lower surface of the semiconductor wafer to expose the support layer. The first, second and third piezoelectric layers are formed of any one of ZnO 2 and AlN.
본 발명의 특징에 따른 작용은 상기 제1, 제2, 제3 압전층을 중첩영역이 존재하도록 형성하고, 상기 압전층 상하부에 제1 및 제2 전극을 각각 한번에 형성하여 압전층이 각각 두께가 다른 3개의 층으로 분류됨에 따라, 상기 각 압전층의 두께에 따라 각 압전층은 다른 공진 주파수 통과대역을 가지게 되고, 이 공진 주파수 대역들이 중첩되어 소정 대역의 대역통과 필터를 이루게 된다.According to an aspect of the present invention, the first, second, and third piezoelectric layers are formed such that an overlapping region exists, and the first and second electrodes are formed on the upper and lower portions of the piezoelectric layer, respectively, so that the piezoelectric layers are each thick. According to the other three layers, each piezoelectric layer has a different resonant frequency pass band according to the thickness of each piezoelectric layer, and these resonant frequency bands overlap to form a band pass filter of a predetermined band.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 TFBAR(Thin Film Bulk Acoustic Resonator)를 이용한 대역통과 필터 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다Referring to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a bandpass filter using the thin film bulk acoustic resonator (TFBAR) according to the present invention and a manufacturing method thereof are as follows.
도3은 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 평면도이며, 도4a 내지 도4g는 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 제조 공정 단면도로, 상기 도3의 Ⅰ-Ⅰ'방향의 제조 공정을 도시한 것이다.Figure 3 is a plan view of a bandpass filter using a TFBAR according to the present invention, Figures 4a to 4g is a cross-sectional view of the manufacturing process of the bandpass filter using a TFBAR according to the present invention, the manufacturing of the I-I 'direction of Figure 3 The process is shown.
도3에 도시한 바와 같이 TFBAR를 이용한 대역통과 필터(200)는 웨이퍼로 형성된 지지층(110), 지지층(110) 상에 소정형상으로 패터닝되어 형성된 하부전극(120), 상기 하부전극(120)과 중첩영역을 갖고, 상기 하부전극(120)과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층(110) 상에 소정두께로 패터닝하여 형성된 제1 압전층(130), 상기 하부전극(120) 및 제1 압전층(130, piezo electric layer)과 중첩영역을 갖고, 상기 하부전극(120)과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층(110) 상에 소정두께로 패터닝하여 형성된 제2 압전층(140), 상기 하부전극(120), 제1 및 제2 압전층(130, 140)과 중첩영역을 갖고, 상기 하부전극(120)과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층(110) 상에 소정두께로 패터닝하여 형성된 제3 압전층(150) 및 상기 하부전극(120)과 절연되고, 상기 제1, 제2 및 제3 압전층(130, 140, 150)과 전기적으로 연결되도록 상기 지지층(110) 상부에 형성된 상부전극(160)으로 구성된다.As shown in FIG. 3, the bandpass filter 200 using TFBAR includes a support layer 110 formed of a wafer, a lower electrode 120 formed by patterning a predetermined shape on the support layer 110, and the lower electrode 120. The first piezoelectric layer 130, the lower electrode 120, and the first piezoelectric layer 130 having an overlapping region and formed by patterning a predetermined thickness on the support layer 110 so as to be electrically connected to the lower electrode 120. a second piezoelectric layer 140, the lower electrode 120, having a region overlapping with the piezo electric layer, and patterned to a predetermined thickness on the support layer 110 to be electrically connected to the lower electrode 120. A third piezoelectric layer 150 having an overlapping region with the first and second piezoelectric layers 130 and 140 and formed on the support layer 110 by a predetermined thickness so as to be electrically connected to the lower electrode 120; It is insulated from the lower electrode 120, and the first, second and third piezoelectric layers 130, 140, and 150 are separated from each other. It is composed of an upper electrode 160 formed on the support layer 110 to be miraculously connected.
제1, 제2, 제3 압전층(130, 140, 150)은 서로 중첩영역을 가지도록 형성되거나, 도3 에서와 같이 상기 제2 압전층(140)은 상기 제1 압전층(130) 전면을 포함한 제1 압전층(130) 상부에 형성되고, 상기 제3 압전층(150)은 상기 제2 압전층(140) 전면을 포함한 제2 압전층(140) 상부에 형성되고, 각 압전층의 두께는 통과 대역의 주파수에 따라 적당히 형성한다.The first, second, and third piezoelectric layers 130, 140, and 150 are formed to have overlapping regions with each other, or as shown in FIG. 3, the second piezoelectric layer 140 has an entire surface of the first piezoelectric layer 130. It is formed on the first piezoelectric layer 130, the third piezoelectric layer 150 is formed on the second piezoelectric layer 140 including the entire surface of the second piezoelectric layer 140, each of the piezoelectric layer The thickness is appropriately formed according to the frequency of the pass band.
압전층은 두께를 적당히 조절하여 특정 파장의 반 파장 또는 반 파장의 홀수배에 해당하는 파장을 갖는 신호가 전극을 통해 입력되면 상기 파장에 해당하는 주파수 대역을 통과시킨다.The piezoelectric layer is appropriately adjusted in thickness so that when a signal having a wavelength corresponding to half wavelength of a specific wavelength or an odd multiple of half wavelength is input through an electrode, the piezoelectric layer passes a frequency band corresponding to the wavelength.
따라서 압전층(130, 140, 150)이 중첩되어 형성되어 3개의 두께를 가진 압전층이 형성되므로, 두께에 따라 상기 압전층은 각각 다른 주파수 대역을 통과시키고 이를 중첩하게 되면 소정 대역의 주파수 대역을 통과시키는 대역통과 필터가 형성되며, 상기 압전층은 3층 정도로 형성하고 어느 정도의 마진을 가진다.Therefore, the piezoelectric layers 130, 140, and 150 are formed to overlap each other, thereby forming a piezoelectric layer having three thicknesses. The piezoelectric layers pass through different frequency bands depending on the thickness, and overlap the frequency bands of the predetermined bands. A band pass filter for passing is formed, and the piezoelectric layer is formed in about three layers and has a certain margin.
상기와 같은 TFBAR를 이용한 대역통과 필터의 제조 공정은 다음과 같다.The manufacturing process of the bandpass filter using the TFBAR as described above is as follows.
먼저 도4a에 도시한 바와 같이 실리콘 웨이퍼(100) 위에 지지층(110)으로 저압 기상 증착법에 의한 저응력 질화막이나, ONO 구조(SiO2, SiNx, SiO2)를 실리콘 웨이퍼(100)의 적어도 어느 한면에 증착하는데, 실리콘 웨이퍼(100)의 상부면에증착(evaporation)한 예를 도시하였다.First, as shown in FIG. 4A, a low stress nitride film or an ONO structure (SiO 2 , SiN x , SiO 2 ) formed by a low pressure vapor deposition method as a support layer 110 on a silicon wafer 100 is formed on at least one of the silicon wafer 100. To deposit on one surface, an example of evaporation on the upper surface of the silicon wafer 100 is illustrated.
이어, 도4b에 도시한 바와 같이 증착한 지지층(110) 위에 공진기의 하부전극(120)을 스퍼터링이나 증착 방법에 의해 증착하고 패터닝한다.Subsequently, the lower electrode 120 of the resonator is deposited and patterned on the support layer 110 deposited as shown in FIG. 4B by sputtering or a deposition method.
이어, 도4c에 도시한 바와 같이 하부전극(120)을 포함한 지지층(110)위에 ZnO2나 AlN등의 제1 압전층(130)을 원하는 두께만큼 스퍼터링이나 다른 증착 방법에 의하여 증착하고 패터닝한다.Next, as illustrated in FIG. 4C, the first piezoelectric layer 130, such as ZnO 2 or AlN, is deposited and patterned on the support layer 110 including the lower electrode 120 by a desired thickness.
이어 도4d에 도시한 바와 같이 제1 압전층(130), 하부전극(120)을 포함한 지지층(110)위에 ZnO2나 AlN등의 제2 압전층(140)을 원하는 두께만큼 스퍼터링이나 다른 증착 방법에 의하여 상기 제1 압전층(130)을 포함하도록 증착하고 패터닝한다.Next, as shown in FIG. 4D, a second piezoelectric layer 140 such as ZnO 2 or AlN is sputtered or deposited on the support layer 110 including the first piezoelectric layer 130 and the lower electrode 120 to a desired thickness. By depositing and patterning to include the first piezoelectric layer 130.
이어 도4e에 도시한 바와 같이 제1 압전층(130), 제2 압전층(140), 하부전극(120)을 포함한 지지층(110)위에 ZnO2나 AlN등의 제3 압전층(150)을 원하는 두께만큼 스퍼터링이나 다른 증착 방법에 의하여 상기 제1 압전층(130), 제2 압전층(140) 전체가 덮이도록 증착하고 패터닝한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4E, a third piezoelectric layer 150 such as ZnO 2 or AlN is disposed on the support layer 110 including the first piezoelectric layer 130, the second piezoelectric layer 140, and the lower electrode 120. Deposition and patterning is performed to cover the entirety of the first piezoelectric layer 130 and the second piezoelectric layer 140 by sputtering or another deposition method to a desired thickness.
이어 도4f에 도시한 바와 같이 상부전극(160)을 상기 제3 압전층(150) 상부에 스퍼터링이나 증착방법에 의해 증착하고 패터닝한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4F, the upper electrode 160 is deposited and patterned on the third piezoelectric layer 150 by sputtering or deposition.
이어 도4g에 도시한 바와 같이 제작한 공진기를 기판에서 분리시키기 위하여 공진기가 형성된 실리콘 웨이퍼(100)의 하부면을 KOH등의 실리콘 습식 식각 용액을 이용하여 지지층(110)까지 선택적으로 식각하여 제거하여 TFBAR(200)을 제작한다.Subsequently, in order to separate the resonator fabricated as shown in FIG. 4G from the substrate, the lower surface of the silicon wafer 100 on which the resonator is formed is selectively etched and removed to the support layer 110 using a silicon wet etching solution such as KOH. TFBAR 200 is manufactured.
제작한 TFBAR(200)에서, 두께가 다른 3가지 영역으로 구성되는데 도4g의 'A'영역은 압전층의 두께가 가장 두꺼우므로 대역통과 영역 주파수의 낮은 주파수 부분의 교류 신호를 통과하고, 'B'영역은 중간 주파수 부분의 교류 신호를 통과하고, 'C'영역은 압전층의 두께가 얇으므로 높은 주파수대의 교류 신호를 통과하게 된다.In the fabricated TFBAR 200, it is composed of three regions having different thicknesses, and the 'A' region of FIG. 4G has the thickest piezoelectric layer, so it passes through the AC signal in the low frequency portion of the bandpass region frequency and 'B'. The 'region' passes the AC signal in the middle frequency part, and the 'C' region passes the AC signal in the high frequency band because the piezoelectric layer is thin.
도5는 본 발명에 따른 TFBAR(200)를 이용한 대역통과 필터의 등가 회로도로 TFBAR, 인덕터(L) 1개와 캐패시터(C) 2개로 구성하였다.FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a bandpass filter using the TFBAR 200 according to the present invention, which is composed of a TFBAR, one inductor (L), and two capacitors (C).
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 TFBAR를 이용한 대역통과 필터 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The bandpass filter using the TFBAR according to the present invention as described above and a method of manufacturing the same have the following effects.
다른 크기를 갖는 마스크를 이용하여 연속적으로 다수의 압전층을 형성하여 상기 압전층이 두께에 따라 다른 중심 주파수를 갖는 공진기가 병렬로 형성되어 정합 회로가 필요치 않고, 튜닝을 간단히 하는 효과가 있다.A plurality of piezoelectric layers are continuously formed by using masks having different sizes, so that the piezoelectric layers are formed in parallel with resonators having different center frequencies depending on the thickness, so that a matching circuit is not necessary and the tuning is simplified.
TFBAR가 기존의 3개 이상에서 1개로 줄어들고, 정합 회로가 필요치 않으므로 인덕터와 캐패시터 등 수동소자의 개수를 줄여 수율이 향상되고 공정단가가 줄어들며 반도체 웨이퍼에 다른 소자와의 집적이 용이하다.Since the TFBAR is reduced from one to three or more, and no matching circuit is required, the number of passive devices such as inductors and capacitors is reduced, so that the yield is improved, the process cost is reduced, and the integration with other devices on the semiconductor wafer is easy.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
Claims (8)
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