KR102449366B1 - Bulk-acoustic wave resonator and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부 및 상기 압전층의 하부에 배치되어 상기 압전층과 상기 제2 전극을 부분적으로 융기시키는 삽입층을 포함하며, 상기 삽입층은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성될 수 있다.The volume acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes a resonator in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, and is disposed below the piezoelectric layer to form the piezoelectric layer and the second electrode. It includes an insertion layer partially raised, wherein the insertion layer may be formed of a material containing silicon (Si), oxygen (O), and nitrogen (N).

Figure R1020200089825
Figure R1020200089825

Description

체적 음향 공진기 및 그 제조 방법{BULK-ACOUSTIC WAVE RESONATOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}Volumetric acoustic resonator and manufacturing method thereof

본 발명은 체적 음향 공진기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a volumetric acoustic resonator and a method for manufacturing the same.

무선 통신 기기의 소형화 추세에 따라 고주파 부품기술의 소형화가 적극적으로 요구되고 있으며, 일례로 반도체 박막 웨이퍼 제조기술을 이용하는 체적 음향 공진기(BAW, Bulk Acoustic Wave) 형태의 필터를 들 수 있다. According to the trend of miniaturization of wireless communication devices, miniaturization of high-frequency component technology is actively required. For example, a bulk acoustic wave (BAW) type filter using semiconductor thin film wafer manufacturing technology is mentioned.

체적 음향 공진기(BAW)란 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 상에 압전 유전체 물질을 증착하여 그 압전특성을 이용함으로써 공진을 유발시키는 박막형태의 소자를 필터로 구현한 것이다.A volume acoustic resonator (BAW) is a thin film type device that induces resonance by depositing a piezoelectric dielectric material on a silicon wafer, which is a semiconductor substrate, and using the piezoelectric properties as a filter.

최근 5G 통신에 기술 관심도가 증가하고 있으며, 후보 대역대에서의 구현 가능한 체적 음향 공진기 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. Recently, the interest in technology in 5G communication is increasing, and the development of a volumetric acoustic resonator technology that can be implemented in a candidate band is being actively carried out.

그런데 Sub 6GHz (4~6GHz) 주파수 대역을 이용하는 5G 통신의 경우, 대역폭(band width)이 증가하며 통신 거리는 짧아지므로, 신호의 세기나 파워(power)가 증가될 수 있다. 또한 주파수가 높아짐에 따라 압전층이나 공진부에서 발생하는 손실이 증가될 수 있다. However, in the case of 5G communication using the Sub 6 GHz (4 to 6 GHz) frequency band, since the bandwidth increases and the communication distance decreases, the strength or power of a signal may be increased. In addition, as the frequency increases, losses occurring in the piezoelectric layer or the resonator may increase.

따라서 공진부에서 에너지의 누설을 최소화할 수 있는 체적 음향 공진기가 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a volume acoustic resonator capable of minimizing leakage of energy from the resonator.

본 발명의 목적은 에너지 누설을 최소화할 수 있는 체적 음향 공진기 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to provide a volumetric acoustic resonator capable of minimizing energy leakage and a method for manufacturing the same.

본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부 및 상기 압전층의 하부에 배치되어 상기 압전층과 상기 제2 전극을 부분적으로 융기시키는 삽입층을 포함하며, 상기 삽입층은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성될 수 있다.The volume acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes a resonator in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, and is disposed below the piezoelectric layer to form the piezoelectric layer and the second electrode. It includes an insertion layer partially raised, wherein the insertion layer may be formed of a material containing silicon (Si), oxygen (O), and nitrogen (N).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기 제조 방법은, 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극을 순차적으로 적층하여 공진부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 공진부를 형성하는 단계는, 상기 제1 전극의 하부 또는 상기 제1 전극과 상기 압전층 사이에 배치되어 상기 압전층과 상기 제2 전극을 부분적으로 융기시키는 삽입층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 삽입층은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성될 수 있다.In addition, the method for manufacturing a volume acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes the step of sequentially stacking a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode on a substrate to form a resonance part, and the step of forming the resonance part includes: , forming an insertion layer disposed under the first electrode or between the first electrode and the piezoelectric layer to partially elevate the piezoelectric layer and the second electrode, wherein the insertion layer is formed of silicon (Si ), oxygen (O), and nitrogen (N) may be formed of a containing material.

본 발명에 따른 체적 음향 공진기는 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성하므로, 삽입층의 패터닝하기 위해 삽입층 상에 형성되는 포토 레지스트를 반복적으로 재 도포하더라도 삽입층을 정교하고 안정적으로 형성할 수 있다. 따라서 제조가 용이하며 체적 음향 공진기의 에너지 누설을 최소화할 수 있다.Since the volume acoustic resonator according to the present invention forms the insertion layer of SiOxNy material, even if the photoresist formed on the insertion layer is repeatedly re-applied for patterning the insertion layer, the insertion layer can be formed precisely and stably. Therefore, it is easy to manufacture and the energy leakage of the volumetric acoustic resonator can be minimized.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 평면도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 도 1의 II-II′에 따른 단면도.
도 4 는 도 1의 III-III′에 따른 단면도.
도 5 및 도 6은 이산화규소 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면.
도 7 및 도 8은 이산화규소 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면.
도 9 및 도 10은 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면.
도 11 및 도 12은 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면.
도 13 및 도 14는 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면.
도 15 및 도 16는 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수와 각 원소의 함량을 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a plan view of an acoustic resonator according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II′ of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view taken along II-II′ of FIG. 1 .
4 is a cross-sectional view taken along III-III′ of FIG. 1;
5 and 6 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of a silicon dioxide material.
7 and 8 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of a silicon dioxide material.
9 and 10 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of a SiOxNy material.
11 and 12 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of a SiOxNy material.
13 and 14 are views illustrating critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of SiOxNy material;
15 and 16 are views showing critical dimensions and content of each element of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of SiOxNy material;
17 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention;
18 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention;

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiment, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, or delete other components within the scope of the same spirit, through addition, change, or deletion, etc. Other embodiments included within the scope of the inventive concept may be easily proposed, but this will also be included within the scope of the inventive concept.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, that a component is 'connected' to another component includes not only a case in which these components are 'directly connected', but also a case in which the component is 'indirectly connected' through another component. means that In addition, 'including' a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 II-II′에 따른 단면도이고, 도 4 는 도 1의 III-III′에 따른 단면도이다.1 is a plan view of an acoustic resonator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-I' of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along II-II' of FIG. 1, and FIG. It is a cross-sectional view along III-III'.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기(100)는 체적 음향 공진기(BAW, Bulk Acoustic Wave Resonator) 일 수 있으며, 기판(110), 희생층(140), 공진부(120), 및 삽입층(170)을 포함할 수 있다. 1 to 4 , the acoustic resonator 100 according to an embodiment of the present invention may be a bulk acoustic wave resonator (BAW), and includes a substrate 110 , a sacrificial layer 140 , and a resonator unit. 120 , and an insertion layer 170 .

기판(110)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. The substrate 110 may be a silicon substrate. For example, a silicon wafer or a silicon on insulator (SOI) type substrate may be used as the substrate 110 .

기판(110)의 상면에는 절연층(115)이 마련되어 기판(110)과 공진부(120)를 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한 절연층(115)은 음향 공진기 제조 과정에서 캐비티(C)를 형성할 때, 에칭가스에 의해 기판(110)이 식각되는 것을 방지한다.An insulating layer 115 may be provided on the upper surface of the substrate 110 to electrically isolate the substrate 110 from the resonator 120 . In addition, the insulating layer 115 prevents the substrate 110 from being etched by the etching gas when the cavity C is formed during the manufacturing process of the acoustic resonator.

이 경우, 절연층(115)은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O3), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.In this case, the insulating layer 115 may be formed of at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and aluminum nitride (AlN), and chemical vapor deposition. (Chemical vapor deposition), RF magnetron sputtering (RF Magnetron Sputtering), and may be formed through any one of the evaporation (Evaporation) process.

희생층(140)은 절연층(115) 상에 형성되며, 희생층(140)의 내부에는 캐비티(C)와 식각 방지부(145)가 배치된다.The sacrificial layer 140 is formed on the insulating layer 115 , and a cavity C and an etch stopper 145 are disposed inside the sacrificial layer 140 .

캐비티(C)는 빈 공간으로 형성되며, 희생층(140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.The cavity C is formed as an empty space and may be formed by removing a portion of the sacrificial layer 140 .

캐비티(C)가 희생층(140)에 내에 형성됨에 따라, 희생층(140)의 상부에 형성되는 공진부(120)는 전체적으로 편평하게 형성될 수 있다.As the cavity C is formed in the sacrificial layer 140 , the resonator 120 formed on the sacrificial layer 140 may be formed to be flat as a whole.

식각 방지부(145)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각 방지부(145)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지하기 위해 구비된다. The etch stopper 145 is disposed along the boundary of the cavity C. The etch stop part 145 is provided to prevent etching from proceeding beyond the cavity region during the cavity C formation process.

멤브레인층(150)은 희생층(140) 상에 형성되며 캐비티(C)의 상부면을 형성한다. 따라서 멤브레인층(150)도 캐비티(C)를 형성하는 과정에서 쉽게 제거되지 않는 재질로 형성된다.The membrane layer 150 is formed on the sacrificial layer 140 and forms the upper surface of the cavity (C). Therefore, the membrane layer 150 is also formed of a material that is not easily removed in the process of forming the cavity (C).

예를 들어, 희생층(140)의 일부(예컨대, 캐비티 영역)을 제거하기 위해 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계 에칭가스를 이용하는 경우, 멤브레인층(150)은 상기한 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 멤브레인층(150)은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, when a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) is used to remove a portion (eg, a cavity region) of the sacrificial layer 140 , the membrane layer 150 is formed with the above-described etching gas. and may be made of a material with low reactivity. In this case, the membrane layer 150 may include at least one of silicon dioxide (SiO 2 ) and silicon nitride (Si 3 N 4 ).

또한 멤브레인층(150)은 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)으로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다. In addition, the membrane layer 150 is magnesium oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead zirconate titanate (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide ( Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), or a dielectric layer containing at least one of zinc oxide (ZnO), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), It may be formed of a metal layer containing at least one of platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

공진부(120)는 제1 전극(121), 압전층(123), 및 제2 전극(125)을 포함한다. 공진부(120)는 아래에서부터 제1 전극(121), 압전층(123), 및 제2 전극(125)이 순서대로 적층된다. 따라서 공진부(120)에서 압전층(123)은 제1 전극(121)과 제2 전극(125) 사이에 배치된다.The resonator 120 includes a first electrode 121 , a piezoelectric layer 123 , and a second electrode 125 . In the resonance part 120 , a first electrode 121 , a piezoelectric layer 123 , and a second electrode 125 are sequentially stacked from the bottom. Accordingly, in the resonator 120 , the piezoelectric layer 123 is disposed between the first electrode 121 and the second electrode 125 .

공진부(120)는 멤브레인층(150) 상에 형성되므로, 결국 기판(110)의 상부에는 멤브레인층(150), 제1 전극(121), 압전층(123) 및 제2 전극(125)이 순차적으로 적층되어 공진부(120)를 형성한다.Since the resonator 120 is formed on the membrane layer 150 , the membrane layer 150 , the first electrode 121 , the piezoelectric layer 123 , and the second electrode 125 are eventually formed on the substrate 110 . They are sequentially stacked to form the resonator 120 .

공진부(120)는 제1 전극(121)과 제2 전극(125)에 인가되는 신호에 따라 압전층(123)을 공진시켜 공진 주파수 및 반공진 주파수를 발생시킬 수 있다.The resonator 120 may generate a resonant frequency and an anti-resonant frequency by resonating the piezoelectric layer 123 according to a signal applied to the first electrode 121 and the second electrode 125 .

공진부(120)는 제1 전극(121), 압전층(123), 및 제2 전극(125)이 대략 편평하게 적층된 중앙부(S), 그리고 제1 전극(121)과 압전층(123) 사이에 삽입층(170)이 개재되는 확장부(E)로 구분될 수 있다.The resonance part 120 includes a central part S in which the first electrode 121 , the piezoelectric layer 123 , and the second electrode 125 are stacked approximately flat, and the first electrode 121 and the piezoelectric layer 123 . The insertion layer 170 may be divided into an extended portion (E) interposed therebetween.

중앙부(S)는 공진부(120)의 중심에 배치되는 영역이고 확장부(E)는 중앙부(S)의 둘레를 따라 배치되는 영역이다. 따라서 확장부(E)는 중앙부(S)에서 외측으로 연장되는 영역으로, 중앙부(S)의 둘레를 따라 연속적인 고리 형상으로 형성되는 영역을 의미한다. 그러나 필요에 따라 일부 영역이 단절된 불연속적인 고리 형상으로 구성될 수도 있다. The central portion S is a region disposed at the center of the resonator 120 , and the extended portion E is a region disposed along the periphery of the central portion S. Therefore, the extension (E) is a region extending outward from the central part (S), and means a region formed in a continuous annular shape along the circumference of the central part (S). However, if necessary, some regions may be formed in a discontinuous ring shape.

이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 중앙부(S)의 양단에는 각각 확장부(E)가 배치된다. 그리고, 중앙부(S)의 양단에 배치되는 확장부(E) 양쪽에 모두 삽입층(170)이 배치된다.Accordingly, as shown in FIG. 2 , in the cross-section of the resonance part 120 cut across the central part S, the extension parts E are disposed at both ends of the central part S, respectively. In addition, the insertion layer 170 is disposed on both sides of the extended portion E disposed at both ends of the central portion S.

삽입층(170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 경사면(L)을 구비한다. The insertion layer 170 has an inclined surface L whose thickness increases as the distance from the central portion S increases.

확장부(E)에서 압전층(123)과 제2 전극(125)은 삽입층(170) 상에 배치된다. 따라서 확장부(E)에 위치한 압전층(123)과 제2 전극(125)은 삽입층(170)의 형상을 따라 경사면을 구비한다.In the extended portion E, the piezoelectric layer 123 and the second electrode 125 are disposed on the insertion layer 170 . Accordingly, the piezoelectric layer 123 and the second electrode 125 positioned in the extension portion E have inclined surfaces along the shape of the insertion layer 170 .

한편, 본 실시예에서는 확장부(E)가 공진부(120)에 포함되는 것으로 정의하고 있으며, 이에 따라 확장부(E)에서도 공진이 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 확장부(E)의 구조에 따라 확장부(E)에서는 공진이 이루어지지 않고 중앙부(S)에서만 공진이 이루어질 수도 있다.On the other hand, in the present embodiment, it is defined that the extension part (E) is included in the resonator part 120, and accordingly, resonance may be made in the extension part (E) as well. However, the present invention is not limited thereto, and, depending on the structure of the extension part E, resonance may not occur in the extension part E, but resonance may be made only in the central part S.

제1 전극(121) 및 제2 전극(125)은 도전체로 형성될 수 있으며, 예를 들어 금, 몰리브덴, 루테늄, 이리듐, 알루미늄, 백금, 티타늄, 텅스텐, 팔라듐, 탄탈륨, 크롬, 니켈 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first electrode 121 and the second electrode 125 may be formed of a conductor, for example, gold, molybdenum, ruthenium, iridium, aluminum, platinum, titanium, tungsten, palladium, tantalum, chromium, nickel, or any of these. It may be formed of a metal including at least one, but is not limited thereto.

공진부(120)에서 제1 전극(121)은 제2 전극(125)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 전극(121) 상에는 제1 전극(121)의 외곽을 따라 제1 금속층(180)이 배치된다. 따라서 제1 금속층(180)은 제2 전극(125)과 일정 거리 이격 배치되며, 공진부(120)를 둘러 싸는 형태로 배치될 수 있다. In the resonator 120 , the first electrode 121 has a larger area than the second electrode 125 , and the first metal layer 180 is formed on the first electrode 121 along the periphery of the first electrode 121 . are placed Accordingly, the first metal layer 180 may be disposed to be spaced apart from the second electrode 125 by a predetermined distance, and may be disposed to surround the resonator 120 .

제1 전극(121)은 멤브레인층(150) 상에 배치되므로 전체적으로 편평하게 형성된다. 반면에 제2 전극(125)은 압전층(123) 상에 배치되므로, 압전층(123)의 형상에 대응하여 굴곡이 형성될 수 있다.Since the first electrode 121 is disposed on the membrane layer 150 , the first electrode 121 is formed to be flat as a whole. On the other hand, since the second electrode 125 is disposed on the piezoelectric layer 123 , a curve may be formed corresponding to the shape of the piezoelectric layer 123 .

제1 전극(121)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.The first electrode 121 may be used as any one of an input electrode and an output electrode for inputting and outputting an electrical signal such as a radio frequency (RF) signal.

제2 전극(125)은 중앙부(S) 내에 전체적으로 배치되며, 확장부(E)에 부분적으로 배치된다. 이에, 제2 전극(125)은 후술되는 압전층(123)의 압전부(123a) 상에 배치되는 부분과, 압전층(123)의 굴곡부(123b) 상에 배치되는 부분으로 구분될 수 있다. The second electrode 125 is entirely disposed in the central portion S, and is partially disposed in the extended portion E. Accordingly, the second electrode 125 may be divided into a portion disposed on the piezoelectric portion 123a of the piezoelectric layer 123 to be described later and a portion disposed on the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123 .

보다 구체적으로, 본 실시예에서 제2 전극(125)은 압전부(123a) 전체와, 압전층(123)의 경사부(1231) 중 일부분을 덮는 형태로 배치된다. 따라서 확장부(E) 내에 배치되는 제2 전극(도 4의 125a)은, 경사부(1231)의 경사면보다 작은 면적으로 형성되며, 공진부(120) 내에서 제2 전극(125)은 압전층(123)보다 작은 면적으로 형성된다.More specifically, in the present embodiment, the second electrode 125 is disposed to cover the entire piezoelectric portion 123a and a portion of the inclined portion 1231 of the piezoelectric layer 123 . Accordingly, the second electrode (125a in FIG. 4 ) disposed in the extension part E has a smaller area than the inclined surface of the inclined part 1231 , and in the resonance part 120 , the second electrode 125 is a piezoelectric layer. (123) is formed with a smaller area.

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 제2 전극(125)의 끝단은 확장부(E) 내에 배치된다. 또한, 확장부(E) 내에 배치되는 제2 전극(125)의 끝단은 적어도 일부가 삽입층(170)과 겹치도록 배치된다. 여기서 겹친다는 의미는 삽입층(170)이 배치된 평면에 제2 전극(125)을 투영했을 때, 상기 평면에 투영된 제2 전극(125)의 형상이 삽입층(170)과 겹치는 것을 의미한다. Accordingly, as shown in FIG. 2 , in the cross-section in which the resonance part 120 is cut to cross the central part S, the end of the second electrode 125 is disposed in the extension part E. As shown in FIG. In addition, an end of the second electrode 125 disposed in the extension portion E is disposed such that at least a part thereof overlaps the insertion layer 170 . Here, overlap means that when the second electrode 125 is projected on the plane on which the insertion layer 170 is disposed, the shape of the second electrode 125 projected on the plane overlaps the insertion layer 170 . .

제2 전극(125)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 제1 전극(121)이 입력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(125)은 출력 전극으로 이용되며, 제1 전극(121)이 출력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(125)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.The second electrode 125 may be used as any one of an input electrode and an output electrode for inputting and outputting an electrical signal such as a radio frequency (RF) signal. That is, when the first electrode 121 is used as an input electrode, the second electrode 125 is used as an output electrode, and when the first electrode 121 is used as an output electrode, the second electrode 125 is an input electrode. can be used as

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 전극(125)의 끝단이 후술되는 압전층(123)의 경사부(1231) 상에 위치할 경우 공진부(120)의 음향 임피던스(acoustic impedance)은 국부적인 구조가 중앙부(S)로부터 소/밀/소/밀 구조로 형성되므로 수평파를 공진부(120) 안쪽으로 반사시키는 반사 계면이 증가된다. 따라서 대부분의 수평파(lateral wave)가 공진부(120)의 외부로 빠져나가지 못하고 공진부(120) 내부로 반사되어 들어오므로, 음향 공진기의 성능이 향상될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4 , when the end of the second electrode 125 is positioned on the inclined portion 1231 of the piezoelectric layer 123 to be described later, the acoustic impedance of the resonator 120 is Since the local structure is formed as a small/mil/small/mild structure from the central portion S, a reflection interface that reflects the horizontal wave toward the inside of the resonator 120 is increased. Accordingly, since most of the lateral waves cannot escape to the outside of the resonator 120 and are reflected into the resonator 120 , the performance of the acoustic resonator may be improved.

압전층(123)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 제1 전극(121)과 후술되는 삽입층(170) 상에 형성된다. The piezoelectric layer 123 is a part that produces a piezoelectric effect that converts electrical energy into mechanical energy in the form of acoustic waves, and is formed on the first electrode 121 and the insertion layer 170 to be described later.

압전층(123)의 재료로는 산화 아연(ZnO), 질화 알루미늄(AlN), 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride), 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate), 쿼츠(Quartz) 등이 선택적으로 이용될 수 있다. 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride) 경우 희토류 금속(Rare earth metal), 전이 금속, 또는 알칼리 토금속(alkaline earth metal)을 더 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전이 금속은 하프늄(Hf), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta), 및 니오븀(Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 알칼리 토금속은 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.As a material of the piezoelectric layer 123, zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), doped aluminum nitride, lead zirconate titanate, quartz, etc. may be selectively used. have. The doped aluminum nitride may further include a rare earth metal, a transition metal, or an alkaline earth metal. The rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). The transition metal may include at least one of hafnium (Hf), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), and niobium (Nb). The alkaline earth metal may also include magnesium (Mg).

압전 특성을 향상시키기 위해 질화 알루미늄(AlN)에 도핑되는 원소들의 함량이 0.1at%보다 적을 경우 질화 알루미늄(AlN) 보다 높은 압전 특성을 구현할 수 없으며, 원소들의 함량이 30at%를 넘을 경우 증착을 위한 제작 및 조성 조절(control)이 어려워 불균일 상이 형성될 수 있다.When the content of elements doped into aluminum nitride (AlN) to improve piezoelectric properties is less than 0.1 at%, higher piezoelectric properties than aluminum nitride (AlN) cannot be realized, and when the content of elements exceeds 30 at%, for deposition A non-uniform phase may be formed because it is difficult to fabricate and control the composition.

따라서 본 실시예에서 질화알루미늄(AlN)에 도핑되는 원소들의 함량은 0.1 ~ 30at%의 범위로 구성될 수 있다.Accordingly, in the present embodiment, the content of elements doped into aluminum nitride (AlN) may be in the range of 0.1 to 30 at%.

본 실시예에서 압전층은 질화 알루미늄(AlN)에 스칸듐(Sc)을 도핑하여 이용한다. 이 경우, 압전 상수가 증가되어 음향 공진기의 Kt 2를 증가시킬 수 있다. In this embodiment, the piezoelectric layer is used by doping aluminum nitride (AlN) with scandium (Sc). In this case, the piezoelectric constant may be increased to increase the K t 2 of the acoustic resonator.

본 실시예에 따른 압전층(123)은 중앙부(S)에 배치되는 압전부(123a), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(123b)를 포함한다. The piezoelectric layer 123 according to the present embodiment includes a piezoelectric part 123a disposed in the central portion S, and a bent portion 123b disposed in the expanded portion E. As shown in FIG.

압전부(123a)는 제1 전극(121)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(123a)는 제1 전극(121)과 제2 전극(125) 사이에 개재되어 제1 전극(121), 제2 전극(125)과 함께 편평한 형태로 형성된다. The piezoelectric part 123a is a part directly stacked on the upper surface of the first electrode 121 . Accordingly, the piezoelectric part 123a is interposed between the first electrode 121 and the second electrode 125 to form a flat shape together with the first electrode 121 and the second electrode 125 .

굴곡부(123b)는 압전부(123a)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.The bent portion 123b may be defined as a region extending outwardly from the piezoelectric portion 123a and positioned within the extended portion E.

굴곡부(123b)는 후술되는 삽입층(170) 상에 배치되며, 삽입층(170)의 형상을 따라 상부면이 융기되는 형태로 형성된다. 이에 압전층(123)은 압전부(123a)와 굴곡부(123b)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(123b)는 삽입층(170)의 두께와 형상에 대응하여 융기된다.The bent portion 123b is disposed on the insertion layer 170 to be described later, and is formed in a shape in which an upper surface of the insertion layer 170 is raised along the shape of the insertion layer 170 . Accordingly, the piezoelectric layer 123 is bent at the boundary between the piezoelectric part 123a and the bent part 123b , and the bent part 123b is raised to correspond to the thickness and shape of the insertion layer 170 .

굴곡부(123b)는 경사부(1231)와 연장부(1232)로 구분될 수 있다.The bent portion 123b may be divided into an inclined portion 1231 and an extended portion 1232 .

경사부(1231)는 후술되는 삽입층(170)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(1232)는 경사부(1231)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다. The inclined portion 1231 means a portion formed to be inclined along the inclined surface L of the insertion layer 170 to be described later. And the extension 1232 means a portion extending outwardly from the inclined portion 1231 .

경사부(1231)는 삽입층(170) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(1231)의 경사각은 삽입층(170) 경사면(L)의 경사각과 동일하게 형성될 수 있다. The inclined portion 1231 may be formed parallel to the inclined surface L of the insertion layer 170 , and the inclined angle of the inclined portion 1231 may be formed to be the same as the inclined angle of the inclined surface L of the insertion layer 170 .

삽입층(170)은 멤브레인층(150)과 제1 전극(121), 그리고 식각 방지부(145)에 의해 형성되는 표면을 따라 배치된다. 따라서 삽입층(170)은 공진부(120) 내에 부분적으로 배치되며, 제1 전극(121)과 압전층(123) 사이에 배치된다.The insertion layer 170 is disposed along the surface formed by the membrane layer 150 , the first electrode 121 , and the etch stopper 145 . Accordingly, the insertion layer 170 is partially disposed in the resonance part 120 , and disposed between the first electrode 121 and the piezoelectric layer 123 .

삽입층(170)은 중앙부(S)의 주변에 배치되어 압전층(123)의 굴곡부(123b)를 지지한다. 따라서 압전층(123)의 굴곡부(123b)는 삽입층(170)의 형상을 따라 경사부(1231)와 연장부(1232)로 구분될 수 있다.The insertion layer 170 is disposed around the central portion S to support the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123 . Accordingly, the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123 may be divided into an inclined portion 1231 and an extended portion 1232 according to the shape of the insertion layer 170 .

본 실시예에서 삽입층(170)은 중앙부(S)를 제외한 영역에 배치된다. 예를 들어 삽입층(170)은 기판(110) 상에서 중앙부(S)를 제외한 영역 전체에 배치되거나, 일부 영역에 배치될 수 있다. In this embodiment, the insertion layer 170 is disposed in an area except for the central portion (S). For example, the insertion layer 170 may be disposed on the entire region except for the central portion S on the substrate 110 or may be disposed on a partial region.

삽입층(170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태로 형성된다. 이로 인해 삽입층(170)은 중앙부(S)와 인접하게 배치되는 측면이 일정한 경사각(θ)을 갖는 경사면(L)으로 형성된다.The insertion layer 170 is formed in such a way that the thickness increases as the distance from the central portion S increases. For this reason, the insertion layer 170 is formed as an inclined surface L having a side surface disposed adjacent to the central portion S having a constant inclination angle θ.

삽입층(170) 측면의 경사각(θ)이 5°보다 작게 형성되면, 이를 제조하기 위해서는 삽입층(170)의 두께를 매우 얇게 형성하거나 경사면(L)의 면적을 과도하게 크게 형성해야 하므로, 실질적으로 구현이 어렵다. When the inclination angle θ of the side surface of the insertion layer 170 is formed to be smaller than 5°, in order to manufacture it, the thickness of the insertion layer 170 must be formed very thin or the area of the slope L must be formed excessively large, so that substantially is difficult to implement.

또한 삽입층(170) 측면의 경사각(θ)이 70°보다 크게 형성되면, 삽입층(170) 상에 적층되는 압전층(123)이나 제2 전극(125)의 경사각도 70°보다 크게 형성된다. 이 경우 경사면(L)에 적층되는 압전층(123)이나 제2 전극(125)이 과도하게 굴곡되므로, 굴곡 부분에서 크랙(crack)이 발생될 수 있다. In addition, when the inclination angle θ of the side surface of the insertion layer 170 is greater than 70°, the inclination angle of the piezoelectric layer 123 or the second electrode 125 stacked on the insertion layer 170 is formed to be greater than 70°. . In this case, since the piezoelectric layer 123 or the second electrode 125 stacked on the inclined surface L is excessively bent, cracks may occur in the bent portion.

따라서, 본 실시예에서 상기 경사면(L)의 경사각(θ)은 5°이상, 70°이하의 범위로 형성된다.Accordingly, in the present embodiment, the inclination angle θ of the inclined surface L is formed in a range of 5° or more and 70° or less.

한편, 본 실시예에서 압전층(123)의 경사부(1231)는 삽입층(170)의 경사면(L)을 따라 형성되며 이에 삽입층(170)의 경사면(L)과 동일한 경사각으로 형성된다. 따라서 경사부(1231)의 경사각도 삽입층(170)의 경사면(L)과 마찬가지로 5°이상, 70°이하의 범위로 형성된다. 이러한 구성은 삽입층(170)의 경사면(L)에 적층되는 제2 전극(125)에도 동일하게 적용됨은 물론이다.Meanwhile, in the present embodiment, the inclined portion 1231 of the piezoelectric layer 123 is formed along the inclined surface L of the insertion layer 170 and is formed at the same inclination angle as the inclined surface L of the insertion layer 170 . Accordingly, the inclination angle of the inclined portion 1231 is formed in the range of 5° or more and 70° or less, similarly to the inclined surface L of the insertion layer 170 . Of course, this configuration is equally applied to the second electrode 125 stacked on the inclined surface L of the insertion layer 170 .

삽입층(170)은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 삽입층(170)은 SiO2 박막 내에 질소(N)를 주입한 SiOxNy 박막으로 형성될 수 있다. The insertion layer 170 may be formed of a material containing silicon (Si), oxygen (O), and nitrogen (N). For example, the insertion layer 170 may be formed of a SiOxNy thin film in which nitrogen (N) is injected into the SiO 2 thin film.

SiOxNy 박막은 삽입층(170)을 이산화규소(SiO2)로 형성할 때, N2 가스 또는 N2O 가스를 사용하여 SiO2 박막 내에 소량의 질소를 삽입함으로써 형성할 수 있다.The SiOxNy thin film may be formed by inserting a small amount of nitrogen into the SiO 2 thin film using N 2 gas or N 2 O gas when the insertion layer 170 is formed of silicon dioxide (SiO 2 ).

공진부(120)는 빈 공간으로 형성되는 캐비티(C)를 통해 기판(110)과 이격 배치된다. The resonator 120 is spaced apart from the substrate 110 through a cavity C formed as an empty space.

캐비티(C)는 음향 공진기 제조 과정에서 에칭 가스(또는 에칭 용액)을 유입 홀(도 1의 H)로 공급하여 희생층(140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.The cavity C may be formed by removing a portion of the sacrificial layer 140 by supplying an etching gas (or an etching solution) to the inlet hole (H of FIG. 1 ) during the manufacturing process of the acoustic resonator.

보호층(160)은 음향 공진기(100)의 표면을 따라 배치되어 음향 공진기(100)를 외부로부터 보호한다. 보호층(160)은 제2 전극(125), 압전층(123)의 굴곡부(123b)가 형성하는 표면을 따라 배치될 수 있다. The protective layer 160 is disposed along the surface of the acoustic resonator 100 to protect the acoustic resonator 100 from the outside. The protective layer 160 may be disposed along a surface formed by the second electrode 125 and the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123 .

한편, 제1 전극(121)과 제2 전극(125)은 공진부(120)의 외측으로 연장될 수 있다. 그리고 연장 형성된 부분의 상부면에는 각각 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)이 배치될 수 있다.Meanwhile, the first electrode 121 and the second electrode 125 may extend outside the resonator 120 . In addition, the first metal layer 180 and the second metal layer 190 may be disposed on the upper surface of the extended portion, respectively.

제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)은 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금, 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금 또는 알루미늄-스칸듐(Al-Sc) 합금일 수 있다.The first metal layer 180 and the second metal layer 190 may include gold (Au), a gold-tin (Au-Sn) alloy, copper (Cu), a copper-tin (Cu-Sn) alloy, and aluminum (Al); It may be made of any one material of aluminum alloy. Here, the aluminum alloy may be an aluminum-germanium (Al-Ge) alloy or an aluminum-scandium (Al-Sc) alloy.

제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)은 기판(110) 상에서 본 실시예에 따른 음향 공진기의 전극(121, 125)과, 인접하게 배치된 다른 음향 공진기의 전극을 전기적으로 연결하는 연결 배선으로 기능을 할 수 있다. The first metal layer 180 and the second metal layer 190 electrically connect the electrodes 121 and 125 of the acoustic resonator according to the present embodiment to the electrodes of another acoustic resonator disposed adjacent to each other on the substrate 110 . It can function as a wiring.

제1 금속층(180)은 보호층(160)을 관통하여 제1 전극(121)에 접합된다.The first metal layer 180 passes through the passivation layer 160 and is bonded to the first electrode 121 .

또한 공진부(120)에서 제1 전극(121)은 제2 전극(125)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 전극(121)의 둘레 부분에는 제1 금속층(180)이 형성된다. In addition, in the resonator 120 , the first electrode 121 has a larger area than the second electrode 125 , and the first metal layer 180 is formed around the first electrode 121 .

따라서, 제1 금속층(180)은 공진부(120)의 둘레를 따라 배치되며, 이에 제2 전극(125)을 둘러싸는 형태로 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the first metal layer 180 is disposed along the circumference of the resonator 120 , and is disposed to surround the second electrode 125 . However, the present invention is not limited thereto.

또한 본 실시예에서 공진부(120) 상에 위치하는 보호층(160)은 적어도 일부가 제1 금속층(180), 제2 금속층(190)과 접촉하도록 배치된다. 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)은 열전도도가 높은 금속 재료로 형성되며 부피가 크므로 열방출 효과가 크다.In addition, in the present embodiment, at least a portion of the protective layer 160 positioned on the resonator 120 is disposed to contact the first metal layer 180 and the second metal layer 190 . The first metal layer 180 and the second metal layer 190 are formed of a metal material having high thermal conductivity and have a large volume, so that the heat dissipation effect is large.

따라서 압전층(123)에서 발생된 열이 보호층(160)을 경유하여 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)으로 신속하게 전달될 수 있도록, 보호층(160)은 제1 금속층(180), 제2 금속층(190)과 연결된다. Therefore, so that the heat generated in the piezoelectric layer 123 can be quickly transferred to the first metal layer 180 and the second metal layer 190 via the protective layer 160, the protective layer 160 is 180 ) and the second metal layer 190 .

본 실시예에서 보호층(160)은 적어도 일부가 제1 금속층(180) 및 제2 금속층(190)의 하부에 배치된다. 구체적으로, 보호층(160)은 제1 금속층(180)과 압전층(123) 사이, 그리고 제2 금속층(190)과 제2 전극(125), 압전층(123) 사이에 각각 삽입 배치된다. In this embodiment, at least a portion of the passivation layer 160 is disposed under the first metal layer 180 and the second metal layer 190 . Specifically, the protective layer 160 is disposed between the first metal layer 180 and the piezoelectric layer 123 and between the second metal layer 190 and the second electrode 125 and the piezoelectric layer 123 , respectively.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는 기판(110) 상에 제1 전극(121), 압전층(123), 제2 전극(125)을 순차적으로 적층하여 공진부(120)를 형성할 수 있다. 또한 공진부(120)를 형성하는 단계는, 제1 전극(121)의 하부나 제1 전극(121)과 압전층(123) 사이에 삽입층(170)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.The volume acoustic resonator 100 according to the present exemplary embodiment configured as described above includes sequentially stacking a first electrode 121 , a piezoelectric layer 123 , and a second electrode 125 on a substrate 110 to form a resonator unit 120 . ) can be formed. Also, the forming of the resonator 120 may include disposing the insertion layer 170 under the first electrode 121 or between the first electrode 121 and the piezoelectric layer 123 .

따라서 삽입층(170)이 제1 전극(121) 상에 적층 배치되거나, 제1 전극(121)이 삽입층(170) 상에 적층 배치될 수 있다.Accordingly, the insertion layer 170 may be stacked on the first electrode 121 , or the first electrode 121 may be stacked on the insertion layer 170 .

이때, 압전층(123)과 제2 전극(125)은 삽입층(170)의 형상을 따라 부분적으로 융기될 수 있으며, 삽입층(180)은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성될 수 있다. At this time, the piezoelectric layer 123 and the second electrode 125 may be partially raised along the shape of the insertion layer 170 , and the insertion layer 180 may include silicon (Si), oxygen (O), and nitrogen ( It may be formed of a material containing N).

본 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는, 삽입층(170)을 SiOxNy 박막으로 형성할 수 있다. 이 경우, 제조 과정에서 삽입층(170)을 패터닝하기 위해 삽입층(170) 상에 형성하는 포토 마스크 패턴을 보다 정교하게 형성할 수 있으므로, 삽입층(170)의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. In the volume acoustic resonator 100 according to the present embodiment, the insertion layer 170 may be formed of a SiOxNy thin film. In this case, since a photomask pattern formed on the insertion layer 170 to pattern the insertion layer 170 may be more precisely formed during the manufacturing process, the precision of the insertion layer 170 may be improved. This will be described in more detail as follows.

본 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)의 삽입층(170)은, 멤브레인층(150)과 제1 전극(121), 그리고 식각 방지부(145)가 형성하는 표면 전체를 덮도록 삽입층(170)을 형성한 후, 중앙부(S)에 해당하는 영역에 배치된 불필요한 부분을 제거함으로써 완성될 수 있다.The insertion layer 170 of the volume acoustic resonator 100 according to the present embodiment includes an insertion layer ( After forming 170 , it may be completed by removing unnecessary portions disposed in the region corresponding to the central portion S.

이때, 상기한 불필요한 부분을 제거하는 방법으로는, 포토 레지스트(Photoresist)를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 방식이 이용될 수 있다. 이 경우, 마스크(mask) 역할을 하는 포토 레지스트가 정교하게 형성되어야 삽입층(170)도 정교하게 형성될 수 있다. In this case, as a method of removing the unnecessary portion, a photolithography method using a photoresist may be used. In this case, the insertion layer 170 may also be precisely formed only when a photoresist serving as a mask is precisely formed.

이산화규소(SiO2)로 삽입층(170)을 형성하는 경우, 삽입층(170)의 표면이나 내부에 수산기(hydroxyl)가 쉽게 흡착될 수 있다. 따라서 최초 도포된 포토 레지스트를 제거하고 포토 레지스트를 재 도포하는 등의 공정(이하, 재 작업)이 수행되면 SiO2 삽입층에 흡착된 수산기로 인해 재 도포된 포토 레지스트가 정교하게 형성되지 않을 수 있다. When the insertion layer 170 is formed of silicon dioxide (SiO 2 ), a hydroxyl group may be easily adsorbed on the surface or inside of the insertion layer 170 . Therefore, if a process such as removing the first applied photoresist and re-applying the photoresist (hereinafter, rework) is performed, the re-applied photoresist may not be formed precisely due to the hydroxyl group adsorbed on the SiO 2 insertion layer. .

본 출원인은 실험을 통해, 이산화규소(SiO2) 재질의 삽입층(170)을 형성한 후, 그 위에 포토 레지스트를 도포하고 노광/현상 공정을 거쳐 필요한 패턴(pattern)을 반복적으로 형성한 경우, 최초 형성한 포토 레지스트의 임계 치수(Critical Dimension)와 재 작업된 포토 레지스트의 임계 치수 사이에 변동이 있음을 확인하였다. 또한 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성하고 그 위에 포토 레지스트를 형성한 경우, 최초 형성한 포토 레지스트의 임계 치수(Critical Dimension)와 재 작업된 포토 레지스트의 임계 치수 사이에 변동이 최소화되는 것을 확인하였다.The applicant, through an experiment, forms the insertion layer 170 of silicon dioxide (SiO 2 ) material, then applies a photoresist thereon and repeatedly forms a necessary pattern through an exposure/development process, It was confirmed that there was a variation between the critical dimension of the initially formed photoresist and the critical dimension of the reworked photoresist. In addition, it was confirmed that when an insertion layer was formed of a SiOxNy material and a photoresist was formed thereon, the variation between the critical dimension of the initially formed photoresist and the critical dimension of the reworked photoresist was minimized.

한편, 본 실시예에서 삽입층은 PECVD(Plasma-enhanced CVD) 방식을 통해 증착을 진행하였으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 아니며, LPCVD(Low-pressure CVD), APCVD (Atmosphere Pressure CVD) 등 다양한 CVD(chemical vapor deposition) 방식이 이용될 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the insertion layer was deposited through a plasma-enhanced CVD (PECVD) method, but the configuration of the present invention is not limited thereto. A chemical vapor deposition (CVD) method may be used.

도 5 및 도 6은 이산화규소 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면으로, 도 5는 웨이퍼 상의 9개 지점(1 ~ 9 지점)에서 각각 임계 치수를 측정한 값을 나타내는 테이블이고, 도 6은 도 5의 임계 치수를 그래프로 도시한 도면이다. 5 and 6 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of a silicon dioxide material. It is a table, and FIG. 6 is a diagram showing the critical dimension of FIG. 5 as a graph.

여기서, 1 ~ 9 지점은 웨이퍼 상에서 격자 형태로 이격된 9개의 지점을 의미한다.Here, points 1 to 9 mean nine points spaced apart in a grid form on the wafer.

여기서 도 5의 측정 값은 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 방식으로 300℃의 증착 온도에서 3000Å의 두께로 이산화규소(SiO2)를 증착하여 삽입층을 형성하고, 그 위에 포토 레지스트를 형성하여 포토 레지스트의 임계 치수 (CD: Critical Dimension)를 측정한 값이다. 여기서 포토 레지스트의 임계 치수는 임계치수 측정 주사현미경(CD-SEM) 장비를 통해 측정하였다.Here, the measured value of FIG. 5 is a PECVD (Plasma Enhanced CVD) method by depositing silicon dioxide (SiO 2 ) to a thickness of 3000 Å at a deposition temperature of 300° C. to form an insertion layer, and forming a photoresist thereon to Critical Dimension (CD) is a measured value. Here, the critical dimension of the photoresist was measured using a critical dimension measuring scanning microscope (CD-SEM) equipment.

본 실시예에서 이산화규소(SiO2) 재질의 삽입층은 다음의 식 1을 통해 형성될 수 있다. In the present embodiment, the insertion layer made of silicon dioxide (SiO 2 ) may be formed through Equation 1 below.

(식1) SiH4 + O2 → SiO2 + 2H2 (Formula 1) SiH 4 + O 2 → SiO 2 + 2H 2

도 5 및 도 6을 참조하면, 초기(Initial)에 도포된 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.29um 이며 산포 범위는 0.06um로 양호하였으나 재 작업(Rework)을 진행한 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 2.78um, 산포 범위는 0.43um로 측정되었다.Referring to FIGS. 5 and 6 , the average critical dimension of the photoresist initially applied was 3.29um and the dispersion range was good as 0.06um, but when rework was performed, the average critical dimension of the photoresist was 2.78um, the dispersion range was measured to be 0.43um.

이에, 이산화규소(SiO2)로 삽입층을 형성한 경우, 최초 도포된 포토 레지스트의 임계 치수 산포에 비해 재 도포된 포토 레지스트의 임계 치수의 산포가 크게 증가하는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that when the insertion layer is formed of silicon dioxide (SiO 2 ), the distribution of the critical dimension of the re-applied photoresist is significantly increased compared to the distribution of the critical dimension of the initially applied photoresist.

도 7 및 도 8은 도 5 및 도 6과 동일한 환경에서 증착 온도만 높여 진행한 실시예로, 도 7은 웨이퍼 상의 9개 지점에서 각각 임계 치수를 측정한 값을 나타내는 테이블이고, 도 8은 도 7의 임계 치수를 그래프로 도시한 도면이다. 7 and 8 are examples in which only the deposition temperature was increased in the same environment as in FIGS. 5 and 6, and FIG. 7 is a table showing the values of critical dimensions measured at 9 points on the wafer, and FIG. It is a figure showing the critical dimension of 7 graphically.

여기서 도 7의 측정 값은 PECVD 방식으로 400℃에서 3000Å의 두께로 증착하여 이산화규소(SiO2) 재질의 삽입층을 형성하고, 그 위에 포토 레지스트를 형성하여 임계 치수(Critical Dimension)를 측정한 값이다. 본 실시예의 삽입층은 전술한 식1을 통해 형성될 수 있다.Here, the measured value of FIG. 7 is a value obtained by depositing a silicon dioxide (SiO 2 ) material by depositing at a thickness of 3000 Å at 400° C. in a PECVD method, and forming a photoresist thereon to measure the critical dimension. to be. The insertion layer of this embodiment may be formed through Equation 1 described above.

도 7 및 도 8을 참조하면, 초기(Initial)에 도포된 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.43um 이며 산포 범위는 0.08um로 양호하였으나 첫번째 재 작업(Rework 1st)을 진행할 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.28um, 산포 범위는 0.14um 로 증가하였다. 그리고 두번째 재 작업(Rework 2nd)을 진행한 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 2.76um, 산포 범위는 0.32um 로 첫번째 재 작업보다 더욱 증가하는 것을 확인하였다.Referring to FIGS. 7 and 8 , the average critical dimension of the photoresist initially applied was 3.43um and the dispersion range was good as 0.08um, but when the first rework (Rework 1st) was performed, the average critical dimension of the photoresist was Silver increased to 3.28um and the dispersion range to 0.14um. And when the second rework (Rework 2nd) was performed, the average critical dimension of the photoresist was 2.76um, and the dispersion range was 0.32um, which was confirmed to increase further than the first rework.

이에, 삽입층의 재질 변화 없이, 증착 온도를 300℃에서 400℃로 증가시키는 경우, 첫번째 재 작업에서는 산포가 크게 증가하지 않았으나, 두번째 재 작업에서는 산포가 크게 증가하는 것을 알 수 있다. Accordingly, when the deposition temperature is increased from 300° C. to 400° C. without changing the material of the insert layer, it can be seen that the dispersion does not increase significantly in the first rework, but increases significantly in the second rework.

도 9 및 도 10은 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면으로, 도 9는 웨이퍼 상의 9개 지점에서 각각 임계 치수를 측정한 값을 나타내는 테이블이고, 도 10은 도 9의 임계 치수를 그래프로 도시한 도면이다. 9 and 10 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of SiOxNy material. It is a figure showing the critical dimension of 9 graphically.

여기서, 도 9의 측정 값은 PECVD 방식으로 300℃에서 3000Å의 두께로 삽입층의 증착을 진행하되, SiH4와 N2O를 적정 비율로 혼합하여 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성하고, 그 위에 포토 레지스트를 형성하여 임계 치수(Critical Dimension)를 측정한 값이다. Here, the measured value of FIG. 9 is a PECVD method, but deposition of the insertion layer is performed at 300° C. to a thickness of 3000 Å, SiH 4 and N 2 O are mixed in an appropriate ratio to form an insertion layer made of SiOxNy material, and a photo A value obtained by measuring a critical dimension by forming a resist.

SiOxNy 재질의 삽입층은 다음의 식 2을 통해 형성될 수 있다. The SiOxNy insertion layer may be formed through Equation 2 below.

(식2) SiH4 + N2O → SiOxNy + H2 (Formula 2) SiH 4 + N 2 O → SiOxNy + H 2

도 9 및 도 10을 참조하면, 초기(Initial)에 도포된 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.33um 이며 산포 범위는 0.04um 로 양호하였으며, 첫번째 재 작업(Rework 1st)을 진행한 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.32um, 산포 범위는 0.03um 로 초기에 비해 큰 변화가 없는 것으로 측정되었다. 또한 두번째 재 작업(Rework 2nd)을 진행한 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.31um, 산포 범위는 0.04um 로 여전히 초기에 비해 큰 변화가 없는 것을 확인하였다.9 and 10 , the average critical dimension of the initially applied photoresist was 3.33um and the dispersion range was good as 0.04um, and when the first rework (Rework 1st) was performed, the critical dimension of the photoresist was The average dimension was 3.32um and the dispersion range was 0.03um, indicating no significant change compared to the initial period. In addition, when the second rework (Rework 2nd) was performed, the average critical dimension of the photoresist was 3.31 μm, and the dispersion range was 0.04 μm, confirming that there was still no significant change compared to the initial stage.

도 11 및 도 12은 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면으로, 도 11은 웨이퍼 상의 9개 지점에서 각각 임계 치수를 측정한 값을 나타내는 테이블이고, 도 12는 도 11의 임계 치수를 그래프로 도시한 도면이다. 11 and 12 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of SiOxNy material. It is a diagram showing the critical dimension of 11 as a graph.

여기서, 도 11의 측정 값은 PECVD 방식으로 400℃에서 3000Å의 두께로 삽입층의 증착을 진행하되, SiH4와 N2O를 적정 비율로 혼합하여 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성하고, 그 위에 포토 레지스트를 형성하여 임계 치수(Critical Dimension)를 측정한 값이다. 따라서 삽입층은 전술한 식2를 통해 형성될 수 있다.Here, the measured value of FIG. 11 is a PECVD method, but deposition of the insertion layer at 400° C. to a thickness of 3000 Å, SiH 4 and N 2 O are mixed in an appropriate ratio to form an insertion layer made of SiOxNy material, and a photo A value obtained by measuring a critical dimension by forming a resist. Accordingly, the insertion layer may be formed through Equation 2 described above.

도 11 및 도 12을 참조하면, 초기(Initial)에 도포된 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 는 3.32um 이며 산포 범위는 0.03um 로 양호하였으며, 첫번째 재 작업(Rework 1st)을 진행할 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.32um, 산포 범위는 0.03um 로 초기에 비해 큰 변화가 없는 것으로 측정되었다. 또한 두번째 재 작업(Rework 2nd)을 진행할 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.31um, 산포 범위는 0.02um 로 여전히 초기에 비해 큰 변화가 없는 것을 확인하였다.11 and 12 , the average critical dimension of the initially applied photoresist was 3.32um and the dispersion range was good as 0.03um, and when the first rework (Rework 1st) was performed, the critical dimension of the photoresist was The average dimension was 3.32um and the dispersion range was 0.03um, indicating no significant change compared to the initial period. In addition, in the case of the second rework (Rework 2nd), the average critical dimension of the photoresist was 3.31 μm, and the dispersion range was 0.02 μm, confirming that there was still no significant change compared to the initial stage.

도 13 및 도 14는 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수를 나타내는 도면으로, 도 13은 웨이퍼 상의 9개 지점에서 각각 임계 치수를 측정한 값을 나타내는 테이블이고, 도 14는 도 13의 임계 치수를 그래프로 도시한 도면이다. 13 and 14 are views showing critical dimensions of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of SiOxNy material. It is a figure showing the critical dimension of 13 graphically.

여기서, 도 13의 측정 값은 PECVD 방식으로 300℃에서 3000Å의 두께로 삽입층의 증착을 진행하되, SiH4와 O2, N2 gas를 적정 비율로 혼합하여 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성하고, 그 위에 포토 레지스트를 형성하여 임계 치수(Critical Dimension)를 측정하였다. Here, the measured value of Figure 13 proceeds with the deposition of the insertion layer to a thickness of 3000 Å at 300 ° C in the PECVD method, SiH 4 and O 2 , N 2 gas is mixed in an appropriate ratio to form an insertion layer made of SiOxNy material, A photoresist was formed thereon to measure a critical dimension.

SiOxNy 재질의 삽입층은 다음의 식3을 통해 형성될 수 있다. The SiOxNy insertion layer may be formed through Equation 3 below.

(식3) SiH4 + O2 + N2 → SiOxNy + H2 (Formula 3) SiH 4 + O 2 + N 2 → SiOxNy + H 2

초기(Initial) 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 는 3.29um 이며 산포 범위는 0.04um 로 양호하였으며, 첫번째 재 작업(Rework 1st)을 진행할 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.35um, 산포 범위는 0.05um 로 초기에 비해 큰 변화가 없는 것으로 측정되었다. 또한 두번째 재 작업(Rework 2nd)을 진행한 경우 포토 레지스트의 임계 치수 평균은 3.34um, 산포 범위는 0.03um 로 여전히 초기에 비해 큰 변화가 없는 것을 확인하였다.The average critical dimension of the initial photoresist was 3.29um and the dispersion range was 0.04um, which was good. It was measured that there was no significant change compared to the initial period. In addition, when the second rework (Rework 2nd) was performed, the average critical dimension of the photoresist was 3.34um and the dispersion range was 0.03um, confirming that there was still no significant change compared to the initial stage.

한편, SiOxNy 재질의 삽입층(170)은 질소(N)의 함량에 따라 산포 범위가 다르게 나타날 수 있다.Meanwhile, the SiOxNy insertion layer 170 may have a different dispersion range depending on the nitrogen (N) content.

도 15 및 도 16는 SiOxNy 재질로 삽입층을 형성한 체적 음향 공진기의 임계 치수와 각 원소의 함량을 나타내는 도면으로, 도 15은 웨이퍼 상의 9개 지점에서 각각 임계 치수를 측정한 값을 나타내는 테이블이고, 도 16는 도 15의 임계 치수를 그래프로 도시한 도면이다.15 and 16 are diagrams showing the critical dimension and content of each element of a volume acoustic resonator in which an insertion layer is formed of SiOxNy material. , FIG. 16 is a graph showing the critical dimension of FIG. 15 .

도 15 및 도 16을 참조하면, 본 실시예에서 SiOxNy 박막은 질소(N)의 함량에 따라 산포 범위가 변하는 것을 알 수 있다.15 and 16 , it can be seen that the dispersion range of the SiOxNy thin film according to the content of nitrogen (N) in the present embodiment is changed.

본 실시예에서 SiOxNy 박막에 대한 질소(N)의 함량비는 다음의 식4를 통해 규정될 수 있다. In the present embodiment, the content ratio of nitrogen (N) to the SiOxNy thin film may be defined through the following Equation 4.

(식4) 질소(N)의 함량비 = (질소(N)의 at%) / (규소(Si)의 at% + 산소(O)의 at% + 질소(N)의 at%)(Formula 4) Content ratio of nitrogen (N) = (at% of nitrogen (N)) / (at% of silicon (Si) + at% of oxygen (O) + at% of nitrogen (N))

도 15에 도시된 바와 같이 질소(N)의 함량비를 변화 산포 범위를 측정한 결과, 질소(N)의 함량비가 0.86% 이상인 경우 포토 레지스트를 반복하여 형성하더라도 산포 범위가 0.03um로 유지되어 포토 레지스트의 패턴이 안정적으로 구현되는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 15 , as a result of measuring the dispersion range by changing the content ratio of nitrogen (N), when the content ratio of nitrogen (N) is 0.86% or more, the dispersion range is maintained at 0.03um even if the photoresist is repeatedly formed. It was confirmed that the resist pattern was stably implemented.

따라서, 본 실시예의 삽입층은, SiOxNy 박막 내에서 질소(N)의 at% 함량이 삽입층(170) 전체의 at% 함량 중 0.86% 이상일 수 있다.Accordingly, in the insertion layer of this embodiment, the at% content of nitrogen (N) in the SiOxNy thin film may be 0.86% or more of the at% content of the entire insertion layer 170 .

또한 삽입층(170)은 체적 음향 공진기의 수평파의 반사 구조에 이용되므로 작은 음향 임피던스(acoustic impedance)를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 따라서 종래에 삽입층(170) 재질로 사용되던 SiO2와 유사한 특성을 갖는 재질로 구성하는 것이 유리하다. In addition, since the insertion layer 170 is used for the reflection structure of the horizontal wave of the volume acoustic resonator, it may be formed of a material having a small acoustic impedance. Therefore, it is advantageous to use a material having properties similar to that of SiO 2 , which has been conventionally used as a material for the insertion layer 170 .

SiOxNy 박막 내에 질소 함량이 산소(Oxygen) 보다 많을 경우 삽입층(170)의 특성은 SiO2의 특성보다는 Si3N4의 특성에 가까워지므로, 이 경우 체적 음향 공진기의 수평파 반사 특성은 저하될 수 있다.When the nitrogen content in the SiOxNy thin film is greater than that of oxygen, the characteristics of the insertion layer 170 are closer to those of Si 3 N 4 than those of SiO 2 . In this case, the horizontal wave reflection characteristics of the volume acoustic resonator may be reduced have.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.In more detail, this is as follows.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 경우, 공진부(120)의 음향 임피던스(acoustic impedance)는 국부적인 구조가 중앙부(S)로부터 소/밀/소/밀 구조로 형성되므로 수평파를 공진부(120) 안쪽으로 반사시키는 다수의 반사 계면이 구비된다. Referring to FIG. 4 , in the case of the volume acoustic resonator according to the present embodiment, the acoustic impedance of the resonator 120 is formed in a small/mil/small/mil structure from the central part S in the local structure. A plurality of reflection interfaces for reflecting the horizontal wave into the resonator 120 are provided.

음향 임피던스(acoustic impedance)는 재료의 고유 특성으로 벌크(bulk) 상태에서의 재료의 밀도(kg/m3)와 재료 내에서의 음파 속도(m/s)의 곱으로 나타낸다. 또한 본 실시예에서 음향 공진기의 반사 특성이 크다는 의미는 수평파(lateral wave)가 공진부(120) 외곽으로 빠져나감에 따라 발생하는 손실(loss)이 적다는 것을 의미하며, 결론적으로 음향 공진기의 성능이 향상됨을 의미한다.Acoustic impedance is an intrinsic property of a material and is expressed as the product of the density (kg/m 3 ) of the material in the bulk state and the speed of sound waves in the material (m/s). In addition, in this embodiment, the high reflection characteristic of the acoustic resonator means that the loss generated as a lateral wave escapes to the outside of the resonator 120 is small. It means performance is improved.

각 반사 계면에서 수평파 반사 특성을 증가시키기 위해서는 압전층(123) 및 전극(121, 125)과 음향 임피던스 차이가 큰 재료로 삽입층(170)을 구성하는 것이 유리하다. SiO2의 음향 임피던스는 12.96kg/m2·s이며 Si3N4의 음향 임피던스는 35.20kg/m2·s이다. 그리고 압전층(123) 재질로 이용되는 AlN 는 음향 임피던스가 35.86kg/m2·s, 제1 전극의 재질로 이용되는 몰리브덴(Mo)의 경우 55.51kg/m2·s이다. In order to increase the horizontal wave reflection characteristics at each reflection interface, it is advantageous to configure the insertion layer 170 using a material having a large difference in acoustic impedance from the piezoelectric layer 123 and the electrodes 121 and 125 . The acoustic impedance of SiO 2 is 12.96 kg/m 2· s and that of Si 3 N 4 is 35.20 kg/m 2· s. And AlN used as a material of the piezoelectric layer 123 has an acoustic impedance of 35.86 kg/m 2· s, and in the case of molybdenum (Mo) used as a material of the first electrode, 55.51 kg/m 2· s.

SiOxNy 박막 내에 질소 함량이 산소 보다 많은 경우, Si3N4 반응이 급격하게 일어나 삽입층(170)이 Si3N4 재료에 가까운 특성을 보인다. 이 경우, 삽입층(170)의 음향 임피던스는 압전층(123)의 음향 임피던스와 유사하게 되므로 반사 특성이 저하된다. 반대로, SiOxNy 박막 내에 산소 함량이 질소 보다 많아 삽입층(170)의 특성이 SiO2 특성에 가까워지게 되면, 삽입층(170)의 음향 임피던스는 압전층(123)의 음향 임피던스와 차이가 커지므로, 반사 특성이 향상된다.When the nitrogen content in the SiOxNy thin film is greater than that of oxygen, the Si 3 N 4 reaction occurs rapidly and the insertion layer 170 exhibits properties close to that of the Si 3 N 4 material. In this case, since the acoustic impedance of the insertion layer 170 becomes similar to the acoustic impedance of the piezoelectric layer 123 , the reflection characteristic is deteriorated. Conversely, when the oxygen content in the SiOxNy thin film is higher than that of nitrogen so that the characteristics of the insertion layer 170 are close to the characteristics of SiO 2 , the acoustic impedance of the insertion layer 170 has a large difference from the acoustic impedance of the piezoelectric layer 123, Reflective properties are improved.

따라서 압전층(123)이나 제1 전극과 음향 임피던스의 차가 큰 재료로 삽입층(170)을 형성하기 위해서는 Si3N4 보다 SiOxNy로 삽입층(170)을 형성하는 것이 유리하다.Therefore, in order to form the insertion layer 170 using a material having a large difference in acoustic impedance from the piezoelectric layer 123 or the first electrode, it is advantageous to form the insertion layer 170 using SiOxNy rather than Si 3 N 4 .

이에 따라, 본 실시예에서 삽입층(170)은 SiOxNy 박막으로 형성되며, 질소가 산소 보다 적은 at%로 SiOxNy 박막 내에 함유된다. 이러한 구성을 통해 체적 음향 공진기의 수평파 반사 특성도 확보함과 동시에 삽입층(170)의 정밀도도 향상시킬 수 있다.Accordingly, in the present embodiment, the insertion layer 170 is formed of a SiOxNy thin film, and nitrogen is contained in the SiOxNy thin film at at% less than oxygen. Through this configuration, horizontal wave reflection characteristics of the volume acoustic resonator can be secured, and the precision of the insertion layer 170 can be improved.

한편, SiOxNy 박막 내 각 원소의 함량 분석은 SEM(Scanning electron microscopy), TEM(Transmission Electron Microscope)의 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석으로 확인 가능하나 이에 한정되는 것은 아니며, XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석 등을 이용하는 것도 가능하다.On the other hand, the content analysis of each element in the SiOxNy thin film can be confirmed by SEM (Scanning electron microscopy), TEM (Transmission Electron Microscope) EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis, but is not limited thereto, and XPS (X-ray It is also possible to use photoelectron spectroscopy) analysis or the like.

이처럼 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, SiOxNy 재질로 삽입층(170)을 형성한다. 이에 삽입층(170)의 패터닝하기 위해 삽입층(170) 상에 형성되는 포토 레지스트를 반복적으로 재 도포하더라도 임계 치수의 산포가 증가하지 않는다. As such, in the volume acoustic resonator according to the present embodiment, the insertion layer 170 is formed of a SiOxNy material. Accordingly, even if the photoresist formed on the insertion layer 170 is repeatedly re-applied to pattern the insertion layer 170 , the dispersion of the critical dimension does not increase.

따라서 삽입층(170) 제조 공정에서 포토 레지스트를 반복적으로 재 도포하더라도 포토 레지스트와 삽입층(170)을 정교하고 안정적으로 형성할 수 있으므로, 제조가 용이하며 체적 음향 공진기의 에너지 누설을 최소화할 수 있다.Therefore, even if the photoresist is repeatedly re-applied in the manufacturing process of the insertion layer 170, the photoresist and the insertion layer 170 can be formed precisely and stably. .

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.17 is a cross-sectional view schematically illustrating a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 도시된 체적 음향 공진기는 공진부(120) 내에서 제2 전극(125)이 압전층(123)의 상면 전체에 배치되며, 이에 따라, 제2 전극(125)은 압전층(123)의 경사부(1231)뿐만 아니라 연장부(1232) 상에도 형성된다. In the volume acoustic resonator shown in this embodiment, the second electrode 125 is disposed on the entire upper surface of the piezoelectric layer 123 in the resonator 120 , and accordingly, the second electrode 125 is formed on the piezoelectric layer 123 . ) is formed on the inclined portion 1231 as well as the extended portion 1232 .

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.18 is a cross-sectional view schematically illustrating a volumetric acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 음향 공진기는 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 제2 전극(125)의 끝단 부분이 압전층(123)의 압전부(123a) 상면에만 형성되고, 굴곡부(123b) 상에는 형성되지 않는다. 이에 따라 제2 전극(125)의 끝단은 압전부(123a)와 경사부(1231)의 경계를 따라 배치된다. Referring to FIG. 18 , in the acoustic resonator according to the present embodiment, in a cross-section in which the resonator 120 is cut to cross the central portion S, the end portion of the second electrode 125 is the piezoelectric layer 123 . It is formed only on the upper surface of the front portion 123a, and is not formed on the bent portion 123b. Accordingly, the end of the second electrode 125 is disposed along the boundary between the piezoelectric part 123a and the inclined part 1231 .

이처럼 본 발명에 따른 체적 음향 공진기는 필요에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.As such, the volume acoustic resonator according to the present invention may be modified into various shapes as needed.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 또한 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art. Also, each of the embodiments may be implemented in combination with each other.

100: 음향 공진기
110: 기판
120: 공진부
121: 제1 전극
123: 압전층
125: 제2 전극
140: 희생층
150: 멤브레인층
160: 보호층
170: 삽입층100: acoustic resonator
110: substrate
120: resonance unit
121: first electrode
123: piezoelectric layer
125: second electrode
140: sacrificial layer
150: membrane layer
160: protective layer
170: insert layer

Claims (16)

기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부; 및
상기 압전층의 하부에 배치되어 상기 압전층과 상기 제2 전극을 부분적으로 융기시키는 삽입층을 포함하며,
상기 삽입층은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성되고,
상기 삽입층에 함유되는 질소(N)의 at% 함량은, 상기 삽입층 전체의 at% 함량 중 0.86% 이상이고 산소(O)의 at% 함량보다는 작은 체적 음향 공진기.
a resonance unit in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate; and
and an insertion layer disposed under the piezoelectric layer to partially protrude the piezoelectric layer and the second electrode,
The insertion layer is formed of a material containing silicon (Si), oxygen (O), and nitrogen (N),
The at% content of nitrogen (N) contained in the insertion layer is 0.86% or more of the at% content of the entire insertion layer and is smaller than the at% content of oxygen (O).
 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 압전층은,
질화 알루미늄(AlN) 또는 스칸듐(Sc)이 도핑된 질화 알루미늄으로 형성되는 체적 음향 공진기.
According to claim 1, wherein the piezoelectric layer,
A volumetric acoustic resonator formed of aluminum nitride doped with aluminum nitride (AlN) or scandium (Sc).
 제1항에 있어서,
상기 제1 전극은 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The first electrode is a volume acoustic resonator formed of molybdenum (Mo).
 제1항에 있어서, 상기 삽입층은,
상기 제1 전극 및 상기 압전층보다 음향 임피던스가 작은 재질로 형성되는 체적 음향 공진기.
According to claim 1, wherein the insertion layer,
A volume acoustic resonator formed of a material having a lower acoustic impedance than that of the first electrode and the piezoelectric layer.
 제1항에 있어서,
상기 공진부는 중심 영역에 배치되는 중앙부와, 상기 중앙부의 둘레를 따라 배치되는 확장부를 포함하고,
상기 삽입층은 상기 공진부 중 상기 확장부에만 배치되며,
상기 삽입층은 상기 중앙부에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 경사면을 구비하고,
상기 압전층은 상기 경사면 상에 배치되는 경사부를 포함하는 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The resonance part includes a central part disposed in the central region, and an extension part disposed along the periphery of the central part,
The insertion layer is disposed only in the extension part of the resonance part,
The insertion layer has an inclined surface that becomes thicker as it goes away from the central portion,
The piezoelectric layer includes an inclined portion disposed on the inclined surface.
 제6항에 있어서,
상기 공진부를 가로지르도록 절단한 단면에서, 상기 제2 전극의 끝단은 상기 중앙부와 상기 확장부의 경계에 배치되거나, 상기 경사부 상에 배치되는 체적 음향 공진기.
7. The method of claim 6,
In a cross-section cut to cross the resonator, an end of the second electrode is disposed at a boundary between the central portion and the extended portion or is disposed on the inclined portion.
 제6항에 있어서,
상기 압전층은, 상기 중앙부 내에 배치되는 압전부와 상기 경사부의 외측으로 연장되는 연장부를 포함하고,
상기 제2 전극은, 적어도 일부가 상기 압전층의 상기 연장부 상에 배치되는 체적 음향 공진기.
7. The method of claim 6,
The piezoelectric layer includes a piezoelectric part disposed in the central part and an extension part extending to the outside of the inclined part,
The second electrode is a volume acoustic resonator, at least a portion of which is disposed on the extension portion of the piezoelectric layer.
 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극을 순차적으로 적층하여 공진부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 공진부를 형성하는 단계는,
상기 제1 전극의 하부 또는 상기 제1 전극과 상기 압전층 사이에 배치되어 상기 압전층과 상기 제2 전극을 부분적으로 융기시키는 삽입층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 삽입층은 규소(Si), 산소(O), 및 질소(N)가 함유된 재질로 형성되고,
상기 삽입층에 함유되는 질소(N)의 at% 함량은, 상기 삽입층 전체의 at% 함량 중 0.86% 이상이고 산소(O)의 at% 함량보다는 작은 체적 음향 공진기 제조 방법.
and sequentially stacking a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode on a substrate to form a resonance part;
The step of forming the resonance part,
and forming an insertion layer disposed under the first electrode or between the first electrode and the piezoelectric layer to partially elevate the piezoelectric layer and the second electrode,
The insertion layer is formed of a material containing silicon (Si), oxygen (O), and nitrogen (N),
The at% content of nitrogen (N) contained in the insertion layer is 0.86% or more of the at% content of the entire insertion layer and is smaller than the at% content of oxygen (O).
 삭제delete 제9항에 있어서, 상기 삽입층은,
SiH4, N2O 가스를 적정 비율로 혼합하여 형성하는 체적음향 공진기 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the insert layer,
A method of manufacturing a volumetric acoustic resonator formed by mixing SiH 4 , N 2 O gas in an appropriate ratio.
 제11항에 있어서, 상기 삽입층은,
CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식과, 다음의 식1을 통해 형성되는 체적음향 공진기 제조 방법.
(식1) SiH4 + N2O → SiOxNy + H2

The method of claim 11, wherein the insert layer,
A CVD (Chemical Vapor Deposition) method and a method for manufacturing a volumetric acoustic resonator formed through Equation 1 below.
(Formula 1) SiH 4 + N 2 O → SiOxNy + H 2

제9항에 있어서, 상기 삽입층은,
SiH4, O2, N2 가스를 적정 비율로 혼합하여 형성하는 체적음향 공진기 제조 방법.The method of claim 9, wherein the insert layer,
A method of manufacturing a volumetric acoustic resonator by mixing SiH 4 , O 2 , and N 2 gases in an appropriate ratio. 제13항에 있어서, 상기 삽입층은,
CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식과, 다음의 식2를 통해 형성되는 체적 음향 공진기 제조 방법.
(식2) SiH4 + O2 + N2 → SiOxNy + H2
The method of claim 13, wherein the insert layer,
A CVD (Chemical Vapor Deposition) method and a volumetric acoustic resonator manufacturing method formed through Equation 2 below.
(Formula 2) SiH 4 + O 2 + N 2 → SiOxNy + H 2
제9항에 있어서, 상기 압전층은,
질화 알루미늄(AlN) 또는 스칸듐(Sc)이 도핑된 질화 알루미늄으로 형성되는 체적 음향 공진기 제조 방법.
10. The method of claim 9, wherein the piezoelectric layer,
A method of manufacturing a volumetric acoustic resonator formed of aluminum nitride (AlN) or scandium (Sc) doped aluminum nitride.
 제9항에 있어서, 상기 삽입층은,
상기 제1 전극 및 상기 압전층보다 음향 임피던스가 작은 재질로 형성되는 체적 음향 공진기 제조 방법.The method of claim 9, wherein the insert layer,
A method for manufacturing a volume acoustic resonator, wherein the first electrode and the piezoelectric layer are formed of a material having a lower acoustic impedance than that of the piezoelectric layer.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020083897A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Applied Materials, Inc. Full glass substrate deposition in plasma enhanced chemical vapor deposition
JP2005252069A (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Tdk Corp Electronic device and its manufacturing method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136114B2 (en) * 2010-11-04 2015-09-15 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, computer-readable medium with program for executing a substrate processing method, and substrate processing apparatus
KR102007443B1 (en) * 2017-03-02 2019-08-05 삼성전기주식회사 Acoustic resonator and method of manufacturing thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020083897A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Applied Materials, Inc. Full glass substrate deposition in plasma enhanced chemical vapor deposition
JP2005252069A (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Tdk Corp Electronic device and its manufacturing method

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