KR100753705B1 - 압전 박막 공진자 및 이를 이용한 필터 - Google Patents

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쯔요시 요꼬야마
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신지 다니구찌
마사후미 이와끼
도끼히로 니시하라
마사노리 우에다
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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

횡방향 누설을 억제하여 저손실화하는 것을 과제로 한다. 기판(10)과, 기판(10) 상에 형성된 하부 전극(20)과, 하부 전극(20) 및 기판(10) 상에 형성된 압전막(30)과, 압전막(30)을 사이에 두고 하부 전극(20)에 대향하는 부분을 갖도록 압전막(30) 상에 형성된 상부 전극(40)을 포함하고, 상기 대향하는 부분에서의 압전막(30)의 외주부의 적어도 일부가, 상부 전극(40)과 하부 전극(20)이 대향하여 형성된 영역(60)의 외주부와 대략 일치하는 압전 박막 공진자가 제공된다.
압전 박막 공진기, 필터, 기판, 하부 전극, 상부 전극, 압전막, 외주부

Description

압전 박막 공진자 및 이를 이용한 필터{PIEZOELECTRIC THIN-FILM RESONATOR AND FILTER USING THE SAME}
도 1은 압전 박막 공진자의 일반적인 기본 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 3은 도 2에 도시하는 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면.
도 4는 압전 박막 공진자의 일반적인 다른 기본 구조를 도시하는 도면.
도 5는 도 2에 도시하는 실시 형태의 또 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 6은 도 2에 도시하는 실시 형태의 또 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 7은 도 2에 도시하는 실시 형태의 또 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 9는 도 8에 도시하는 실시 형태에서 발생할 가능성이 있는 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 10은 도 8에 도시하는 실시 형태에서의 부가막 마진을 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 8에 도시하는 실시 형태에서의 부가막 마진에 대한 실효적인 전기 기계 결합 계수의 변화를 나타내는 그래프.
도 12는 도 8에 도시하는 실시 형태에서의 부가막 마진에 대한 공진 Q값의 변화를 나타내는 그래프.
도 13은 도 8에 도시하는 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면.
도 14는 래더형 필터의 일 구성예를 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 압전 박막 공진자를 이용하여 제작한 래더 필터의 주파수 특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판
20 : 하부 전극
30 : 압전막
40 : 상부 전극
50 : 공극(또는 음향 다층막)
60 : 공진부
70, 80 : 비공진부
90 : 부가막
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2004-120494호
특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2002-372974호
특허 문헌 3 : 미국특허 제6,657,363호
본 발명은 압전 박막 공진자 및 이를 이용한 필터에 관한 것이다.
휴대 전화로 대표되는 무선 기기의 급속한 보급에 따라, 고성능의 필터나 분파기에 대한 수요가 증가하고 있다. 압전 박막 공진자를 이용한 필터 및 분파기는, 특히 고주파에서 저손실이고 고내전력인 특성이 얻어지기 때문에, 탄성 표면파 필터로 바뀌는 차세대 필터, 분파기로서 주목받고 있다. 압전 박막 공진자 필터가 본질적으로 저손실이고 고내전력인 주된 이유는, 공진자의 구조가 단순하고, 고주파화되어도 전극 사이즈를 확보할 수 있기 때문에 전기 저항 증가에 의한 특성 열화를 회피할 수 있기 때문이다. 그러나, 최근에는 탄성 표면파 필터의 성능도 비약적으로 향상되고 있어, 압전 박막 공진자를 이용한 필터의 경쟁력 강화를 위해서도 한층 더한 고성능화, 특히 저손실화가 필수로 되어 오고 있다. 이러한 배경으로부터, 압전 박막 공진자의 한층 더한 저손실화를 위한 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 종류의 압전 박막 공진기는 일반적으로 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)로서 알려져 있고, 예를 들면 특허 문헌 1∼3에 개시되어 있다.
압전 박막 공진자 필터의 손실 원인의 하나로서, 탄성파가 상부 전극과 하부 전극이 대향한 영역(이후, 공진부라고 함)의 외측(이후, 비공진부라고 함), 즉 전기 신호로 재변환될 수 없는 영역으로 누설되어, 손실로 되는 현상이 있다. 여기서는, 이 현상을 "횡방향 누설"이라고 부르기로 한다. 이 횡방향 누설의 원인은, 공진부와 비공진부의 음속의 대소 관계에 기인하는 것이다. 횡방향 누설이 생기지 않기 위한 음속의 소 관계는, 사용되는 압전막의 푸아송비(Poisson's ratio)로 결정되고, 푸아송비가 1/3 이상이면 공진부의 음속이 비공진부보다 느리고, 또한, 푸아송비가 1/3 이하이면 공진부의 음속이 비공진부보다 빠르다는 것이다. 여기서, 푸아송비 1/3 이상의 압전막의 경우, 공진부에 적당한 질량 부가를 줌으로써 음속이 주변부보다 느려져서, 횡방향 누설을 비교적 간단히 억제할 수 있다.
그러나, 반대로, 압전막의 푸아송비가 1/3 이하인 경우, 횡방향 누설이 생기지 않는 음속의 관계가 역으로 되어, 간단하게는 횡방향 누설을 억제할 수 없다. 현상의 실용적인 압전 박막 공진자 필터에서는, 압전막으로서 푸아송비가 1/3 이하인 AlN이 사용되고 있어서, 횡방향 누설의 억제가 어려워 손실이 증대하게 된다고 하는 문제가 일어나 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 최근의 압전 박막 공진자 필터에 대한 요구에 대응하기 위해, 횡방향 누설을 억제하여 저손실화하는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명은, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 하부 전극과, 상기 하부 전극 및 상기 기판 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극에 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극을 포함하고, 상기 대향하는 부분에서의 상기 압전막의 외주부의 적어도 일부가, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하여 형성된 영역의 외주부와 대략 일치하는 압전 박막 공진자이 다.
상기 압전 박막 공진자에서, 상기 압전막의 외주부의 25% 이상이, 상기 영역의 외주부와 대략 일치하고 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 압전막의 외주부의 50% 이상이, 상기 영역의 외주부와 대략 일치하고 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 영역은 타원 형상을 갖는 구성으로 할 수 있다. 상기 압전 박막 공진자에서, 상기 영역은 불규칙한 다각형이고, 상기 다각형을 형성하는 적어도 2변은 평행이 아닌 구성으로 할 수 있다.
본 발명은 또한, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 하부 전극과, 상기 하부 전극 및 상기 기판 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극에 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극을 포함하고, 상기 압전막이 푸아송비 1/3 이하의 재료로 형성되며, 상기 상부 전극의 인출부 상에, 상기 대향하는 부분에 근접하여 부가막을 형성한 압전 박막 공진자이다. 상기 압전 박막 공진자에서, 상기 압전막은 AlN을 주성분으로 하고 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 부가막은 금속막으로 구성하는 것으로 하여도 된다. 또한, 상기 부가막은 알루미늄을 주성분으로 하는 단층막 또는 다층막으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 부가막과 상기 대향하는 부분의 외주부의 최단 거리가 상기 대향하는 부분의 두께의 2배 이하인 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 부가막과 상기 대향하는 부분의 외주부의 최단 거리를 3㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 상기 대향하는 부분에서의 상기 압전막의 외주부의 적어도 일부가, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하여 형성된 영역의 외주부와 대략 일치하는 구성으로 할 수 있다. 또 한, 상기 기판은 상기 영역의 아래에 위치하고, 또한 상기 영역보다 폭이 넓은 공극을 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 압전막의 외주부는 패터닝으로 형성된 엣지를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 영역은, 두께 종진동 모드의 공진자를 형성하고 있는 구성으로 할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 압전 박막 공진자를 적어도 하나 갖는 필터를 포함한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해서, 우선, 도 1을 참조하여 압전 박막 공진자의 기본 구조를 설명한다. 가장 기본적인 구조로서, 공진부의 형상은 정방형으로 하고 있다. 도 1에서, 압전 박막 공진자는, 기판(10)과, 기판(10) 상에 형성된 하부 전극(20)과, 하부 전극(20) 및 기판(10) 상에 형성된 압전막(30)과, 압전막(30)을 사이에 두고 하부 전극(20)에 대향하는 부분을 갖도록 압전막(30) 상에 형성된 상부 전극(40)을 갖는다. 상부 전극(40)과 하부 전극(20)이 대향하여 형성된 영역이 공진부(60)이다. 공진부(60)에서 생기고 있는 진동은 두께 종진동 모드이다. 기판(10)은 이 영역의 아래에 위치하고, 또한 이 영역보다 폭이 넓은 공극(50)을 갖는다. 공극(50)은 음향 다층막이어도 된다. 이하, 공극(50)이라 하여 설명한다. 압전 박막 공진자는 비공진부(70, 80)를 갖는다. 도 1에서는, 하부 전극(20)의 단부가 공극(50)의 내측에 위치하고 있도록 도시되어 있지만, 공극(50)의 단부와 일치하는 배치이어도 된다. 또한, 마찬가지로, 상부 전극(40)의 단부가 공극(50)의 내측에 위치하고 있도록 도시되어 있지만, 공극(50)의 단부와 일치하는 배치이어도 된다. 이 점은, 이하에 설명하는 본 발명의 실시 형태나 실시예에서도 마찬가지이 다.
이 기본 구조에서는, 공진부(60)와 비공진부(70, 80)의 음속의 대소 관계가 횡방향 누설을 야기하는 관계에 있을 때, 도 1 내의 화살표로 나타낸 바와 같이, 탄성파는 압전막(30)을 통하여 공진부(60)로부터 비공진부(70, 80)를 향하여 횡방향으로 누설되어 간다. 본 발명에서는, 이 압전막을 통하여 생기는 횡방향 누설을, 도 2에 도시하는 바와 같이 압전 박막 공진자의 구조를 변경함으로써 저감하는 것이다.
구체적으로는, 비공진부(70)의 압전막(30)을 패터닝함으로써 삭제하고, 참조 부호 100으로 나타낸 바와 같이, 압전막(30)의 패터닝된 외주부와 공진부(60)의 외주부의 적어도 일부가 일치하도록 한다. 이렇게 함으로써, 압전막(30)이 삭제된 영역은, 탄성파가 전파되기 위한 매체가 없어지기 때문에 횡방향 누설이 없게 된다. 또한, 공진부(60)에서는, 전역에 걸쳐 압전막(30)이 존재하기 때문에, 기계 진동을 전기 신호로 재변환할 때의 효율 열화도 없기 때문에, 손실 저감을 기대할 수 있게 된다.
다음으로, 비공진부 내에서, 압전막을 삭제하는 영역에 대하여 설명한다. 원리에서 보면, 비공진부(70)의 압전막(30)을 삭제하면 할수록, 횡방향 누설은 저감된다. 따라서, 비공진부(70)의 압전막(30)은 가능한 한 삭제하는 것이 바람직하다. 도 2에 도시한 구조는, 정방형상의 공진부(60)의 1변만이, 압전막(30)의 외주부와 일치한 가장 단순한 구조이다. 이 때, 압전막(30)의 외주의 25%가 공진부(60)의 외주와 대략 일치하고 있게 된다. 여기서, 압전막(30)을 에칭할 때, 하부 전극(20) 상의 압전막(30)의 에칭 레이트와 기판(10) 상의 압전막(30)의 에칭 레이트는 동일하지 않기 때문에, 양자를 동시에 에칭하는 것은 제조 프로세스 상에 대한 연구가 필요하다. 따라서, 도 2에 도시한 공진부(60)의 1변만이 압전막의 외주와 일치한 구조가 가장 간단하게 된다. 물론, 제조 프로세스를 개량함으로써, 하부 전극(20) 상과 기판(10) 상의 압전막(30)을 동시에 에칭하여, 공진부(60)의 외주의 25% 이상이 압전막(30)의 외주부와 일치하게 하면, 한층 더한 특성 개선이 얻어진다. 예를 들면, 도 3과 같이, 공진부(60)의 2변이 압전막(30)의 외주와 일치하게 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 4에 도시하는 바와 같이, 공진부(60)가 타원 형상을 갖는 압전 박막 공진자에 대하여 설명한다. 공진부(60)가 사각형인 경우와 마찬가지로, 압전막(30)을 통하여 횡방향 누설이 생긴다. 이 때, 압전막(30)을 삭제하였을 때의 단순한 구조는 도 5와 같이 되고, 하부 전극(20)과 상부 전극(40)의 인출부(42)가 거의 동등한 형상인 경우, 압전막(30)의 패턴 외주부와 공진부(60)의 외주부가 대략 일치하는 것은, 전체 외주의 약 50%로 된다. 즉, 50%까지는 용이하게 제작 가능하게 된다. 여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들면 상부 전극(40)의 인출부의 폭(42)을 공진부(60)의 장축 길이보다 짧게 하는 등의 연구를 하고, 또한, 제조 프로세스의 최적화에 따라, 하부 전극(20) 상의 압전막(30)과 기판(10) 상의 압전막(30)을 에칭하면, 압전막(30)의 패턴의 외주부와 공진부(60)의 외주부가 대략 일치하는 영역을 50% 이상으로 할 수 있어, 대부분의 횡방향 누설이 억제되게 되어서, 손실 저감을 더욱 기대할 수 있다.
다음으로, 패터닝된 압전막의 단부로부터 반사되는 탄성파에 대하여 설명한다. 패터닝된 압전막의 단부에서는 탄성파의 대부분이 반사된다. 또한, 이 반사된 탄성파는 횡방향 누설이 없기 때문에 공진부 내에 갇히게 된다. 그리고, 이 반사파가 공진부 내에서 횡방향의 정상파로서 존재한 경우, 통과 대역 내에 리플을 일으켜, 응용상 문제로 되는 경우가 있다. 이 반사의 문제에 대해서는, 상부 전극과 하부 전극이 대향한 공진부(60)의 형상을 타원형(예를 들면, 도 5)으로 하거나, 도 7에 도시하는 바와 같이 공진부(60)의 형상이 불규칙한 다각형으로 하는 것으로 회피할 수 있다. 왜냐하면, 타원이나 불규칙한 다각형에서는 평행한 2변이 존재하지 않기 때문에 횡방향의 공진 조건이 만족되지 않아, 공진부(60) 내에는 횡방향의 정상파가 존재하기에 어렵기 때문이다.
상술한 실시 형태에서는, 하부 전극(20) 상 및 기판(10) 상의 압전막(30)을 삭제함으로써, 하부 전극(20) 상 및 기판(10) 상에 퇴적된 압전막(30)을 통하여 횡방향으로 누설되는 것을 방지하고 있다.
다음으로, 상부 전극의 인출부에의 횡방향 누설을 방지하는 구성을 구비한 본 발명의 압전 박막 공진자에 대하여 설명한다. 압전막의 푸아송비가 1/3 이하인 경우, 공진부 내에서 여진된 탄성파가 공진부 내에 갇히는 조건은, 공진부의 음속이 주변부의 비공진부의 음속보다 빠른 것이다. 따라서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 상부 전극(40)의 인출부(42) 상에, 음속을 느리게 하기 위한 부가막(90)을, 공진부(60)에 근접시켜 퇴적하면 된다. 또한, 도 8에 도시한 압전 박막 공진자의 구조를 이용하여 횡방향 누설을 억제할 수 있는 것은, 압전막(30)의 푸아송비가 1/3 이하일 때이고, 실용적인 재료로서는 AlN(질화알루미늄)이다. 또한, 상부 전극(40)의 인출부(42) 상에 퇴적하는 부가막(90)으로서는 금속막으로 함으로써 횡방향 누설을 억제함과 동시에, 인출부(42)의 전기 저항도 저감할 수 있어, 보다 바람직한 구성으로 된다. 또한, 상부 전극(40)의 인출부(42)에 퇴적하는 금속막으로서 Au를 주성분으로 하는 단층막 혹은 다층막으로 한 경우, 그 금속막을 플립칩 본딩하기 위한 범프 밀착막으로서도 이용할 수 있고, 제조 공정이 간편하게 되어, 보다 바람직한 구성으로 된다. 여기서, 상부 전극(40)의 인출부(42) 상에 퇴적시키는 부가막(90)은, 횡방향 누설을 효율 좋게 억제하기 위해, 도 8과 같이 공진부(60)에 접하고 있는 것이 바람직하다. 그러나, 제조 오차에 의해서 도 9와 같이, 공진부(60) 상에도 부가막(90)이 퇴적되는 경우가 있고, 이 때에는 특성 열화를 초래한다. 따라서, 실제로는 도 10과 같이, 공진부(60)로부터 근소하게 거리(부가막 마진) D를 두고 부가막(90)을 퇴적하게 된다. 본 발명자들이 행한 실험에서는, 부가막 마진 D는 공진부(60)의 두께(탄성파의 2분의 1 파장에 상당)의 2배 정도까지의 거리이면 횡방향 누설 억제의 효과가 얻어졌다. 또한, 제조 장치의 오차의 관점으로부터 부가막 마진 D에 대하여 생각하면, 공진부(60)와 부가막(90)의 최단 거리를 3㎛ 이하로 하면, 부가막(90)이 공진부(60)에 퇴적되지 않고, 저손실의 압전 박막 공진자를 제작할 수 있다.
이상, 횡방향 누설을 억제하는 구성을 구비한 2개의 실시 형태를 설명하였다. 이들 2개의 방법을 조합한 경우, 그 효과도 조합되기 때문에, 더욱 바람직하게 된다.
또한, 공진부(60)의 하측은, 공진부(60)의 면적보다 넓은 면적을 갖는 공극(50)으로 함으로써, 공진부(60) 자체가 자유롭게 진동 가능하게 되어, 양호한 특성을 갖는 압전 박막 공진자가 얻어진다.
또한, 상기 압전 박막 공진자를 적어도 하나를 이용하여 압전 박막 공진자 필터를 제작한 경우, 횡방향 누설이 억제된 분만큼 손실을 개선할 수 있어, 종래보다 저손실인 필터 특성이 얻어진다.
(실시예 1)
기판(10)을 실리콘으로 형성하고, 하부 전극(20) 및 상부 전극(40)에는 Ru(루테늄)을 이용하며, 압전막(30)에는 AlN을 이용하여 압전 박막 공진자를 제작하여, 본 발명의 효과를 검증한 예를 설명한다. 공극부(50)는 Deep RIE를 이용하여 기판(10)의 이면으로부터 에칭함으로써 형성하였다. 또한, 상부 전극(40)과 하부 전극(20)이 대향하고 있는 공진부(60)의 형상은 타원형이다. AlN의 압전막(30)은 도 5에 도시한 바와 같이 하부 전극(20)측의 비공진부(70)가 패터닝되어 있고, 압전막(30)의 패턴 외주부와 공진부(60)의 외주부의 약 50%가 대략 일치하고 있다. 또한, 공진부(60)는 타원 형상이고, 압전막(30)의 패터닝은 웨트 에칭에 의해 행하였다. 비교를 위해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 압전막(30)과 공진부(60)의 외주부가 전혀 일치하지 않는 압전 박막 공진자도 제작하여 특성을 평가하였다. 이 때, 압전 박막 공진자의 실효적인 전기 기계 결합 계수는, 도 4에 도시하는 구조에서는 6.4%인 데 대하여, 도 5에 도시하는 본 발명의 구조를 이용하면 6.5%로 향상되었다. 또한, 공진 Q를 평가한 결과, 도 4에 도시하는 구조에서는 500 정도이었던 것이 약 600까지 증가하였다. 이상의 결과, 도 5에 도시한 본 발명 구조에서, 압전 박막 공진자의 성능이 향상하는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
기판(10)을 실리콘으로 형성하고, 하부 전극(20) 및 상부 전극(40)에는 Ru을 이용하며, 압전막(30)에는 AlN을 이용하여 압전 박막 공진자를 제작하여, 본 발명의 효과를 검증한 제2예를 설명한다. 공극부(50)는 Deep RIE를 이용하여 기판(10)의 이면으로부터의 에칭에 의해 형성하여 있다. 또한, 상부 전극(40)과 하부 전극(20)이 대향하고 있는 공진부(60)의 형상은 타원형이다. 여기서, 도 8에 도시하는 바와 같이 상부 전극(40)의 인출부(42) 상에 부가막(90)을 제작하였다. 부가막(90)에는, Ti(100㎚ 두께)를 기초막으로 한 Au(300㎚)를 이용하였다. 또한, Au/Ti 부가막(90)은 플립칩용의 패드부에도 동시에 형성되어 있고, 범프를 형성할 때의 밀착층의 역할도 하고 있다. 또한, Au/Ti 부가막(90)과 공진부(60)의 마진(부가막 마진) D를 변화시켜 특성을 평가하였다. 실효적인 전기 기계 결합 계수의 변화 및 공진 Q값의 변화를 각각 도 11 및 도 12에 도시한다. 또한, 도 11 및 도 12에 도시한 그래프의 횡축은 공진부의 두께(탄성파의 파장의 1/2)로 규격화한 값이고, 마이너스는 부가막(90)이 도 9에 도시한 바와 같이 공진부(60)도 덮고 있다는 것을 의미하고 있다. 그 결과, 부가막 마진 D가 거의 0일 때에 실효적인 전기 기계 결합 계수 및 공진 Q값도 최대로 된다는 것을 확인하였다. 또한, 부가막 마진 D가 탄성파 파장의 2배 정도보다 작게 되면, 공진 Q값 및 전기 기계 결합 계수도 개선되는 경향을 보였다. 따라서, 부가막(90)과 공진부(60)의 외주부의 최단 거리가 공진부의 두께의 2배 이하이면, 압전 박막 공진자의 성능 향상을 기대할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
압전막(30)의 외주부의 일부와 공진부(60)의 외주부를 일치시키는 발명과, 상부 전극(40)의 인출부(42) 상에 부가막(90)을 퇴적시키는 발명을 조합한 압전 박막 공진자를 이용하여, 도 14에 도시하는 래더형 필터를 구성하여, 본 발명의 효과를 검증한 예를 설명한다. 압전 박막 공진자를 구성하는 전극, 압전막 재료는 상기 두 실시예와 동일하다. 또, 압전 박막 공진자의 구조는 도 14에 도시한 바와 같이 된다. 또한, 도 14에 도시하는 래더형 필터는, 직렬 공진기 S1∼S4, 병렬 공진기 P1∼P3의 4단 구성으로 하고, 인접하는 단의 병렬 공진기는 공용하고 있다. 이 래더형 필터에서, 도 13에 도시한 본 발명의 압전 박막 공진자 구조를 병렬 공진기에 채용하였다. 이 때의 통과 특성을 도 15에 도시한다. 도 15에는, 모든 압전 박막 공진자를 도 1에 도시하는 구조로 한 압전 박막 공진자의 특성도 비교를 위해 도시하고 있다. 본 발명의 압전 박막 공진자를 병렬 공진기에 이용한 래더형 필터에서는, 삽입 손실이 통과 대역 전역에 걸쳐 0.1㏈ 개선되는 것을 확인할 수 있어, 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명을 이용하면, 압전 박막 공진자의 성능 향상을 기대할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 압전 박막 공진자를 이용하여 필터나 분파기를 구성하면, 종래보다 저손실인 특성이 실현 가능하게 된다.
횡방향 누설이 억제되어, 저손실의 압전 박막 공진자 및 저손실의 압전 박막 공진자 필터를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 형성된 하부 전극과,
    상기 하부 전극 및 상기 기판 상에 형성된 압전막과,
    상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극에 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극
    을 포함하고,
    상기 대향하는 부분에서의 상기 압전막의 외주부의 적어도 일부가, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하여 형성된 영역의 외주부와 대략 일치하며,
    상기 압전막의 외주부의 25% 이상이, 상기 영역의 외주부와 대략 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압전막의 외주부의 50% 이상이, 상기 영역의 외주부와 대략 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 영역은 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 영역은 불규칙한 다각형이고, 상기 다각형을 형성하는 적어도 2변은 평행이 아닌 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  6. 기판과,
    상기 기판 상에 형성된 하부 전극과,
    상기 하부 전극 및 상기 기판 상에 형성된 압전막과,
    상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극에 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극
    을 포함하고,
    상기 압전막이 푸아송비 1/3 이하의 재료로 형성되며, 상기 상부 전극의 인출부 상에, 상기 대향하는 부분에 근접하여 부가막을 형성한 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압전막은 AlN을 주성분으로 하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 부가막은 금속막인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 부가막은 알루미늄을 주성분으로 하는 단층막 또는 다층막인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 부가막과 상기 대향하는 부분의 외주부의 최단 거리가 상기 대향하는 부분의 두께의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 부가막과 상기 대향하는 부분의 외주부의 최단 거리가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 대향하는 부분에서의 상기 압전막의 외주부의 적어도 일부가, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하여 형성된 영역의 외주부와 대략 일치하는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  13. 제1항, 제3항, 제6항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 영역의 아래에 위치하고, 또한 그 영역보다 폭이 넓은 공극을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  14. 제1항, 제3항, 제6항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전막의 외주부는 패터닝으로 형성된 엣지를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  15. 제1항, 제3항, 제6항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영역은 두께 종진동 모드의 공진자를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  16. 제1항, 제3항, 제6항, 또는 제7항 중 어느 한 항의 압전 박막 공진자를 적어도 하나 포함하는 필터.
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