KR102474555B1 - 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법 - Google Patents

압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102474555B1
KR102474555B1 KR1020200081561A KR20200081561A KR102474555B1 KR 102474555 B1 KR102474555 B1 KR 102474555B1 KR 1020200081561 A KR1020200081561 A KR 1020200081561A KR 20200081561 A KR20200081561 A KR 20200081561A KR 102474555 B1 KR102474555 B1 KR 102474555B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
piezoelectric single
thin film
crystal element
piezoelectric
Prior art date
Application number
KR1020200081561A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220003835A (ko
Inventor
이상구
김상길
Original Assignee
(주)아이블포토닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)아이블포토닉스 filed Critical (주)아이블포토닉스
Priority to KR1020200081561A priority Critical patent/KR102474555B1/ko
Priority to EP21833900.0A priority patent/EP4156312A1/en
Priority to PCT/KR2021/006803 priority patent/WO2022005030A1/ko
Publication of KR20220003835A publication Critical patent/KR20220003835A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102474555B1 publication Critical patent/KR102474555B1/ko
Priority to US18/082,580 priority patent/US20230120240A1/en

Links

Images

Classifications

    • H01L41/1875—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/072—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/073—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies by fusion of metals or by adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • H01L41/314—
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02118—Means for compensation or elimination of undesirable effects of lateral leakage between adjacent resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173—Air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56—Monolithic crystal filters
    • H03H9/564—Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
    • H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/304—Beam type
    • H10N30/306—Cantilevers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/308—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0285—Vibration sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0118—Cantilevers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0353—Holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/04—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/0181—Physical Vapour Deposition [PVD], i.e. evaporation, sputtering, ion plating or plasma assisted deposition, ion cluster beam technology
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H03H2003/0414—Resonance frequency
    • H03H2003/0421—Modification of the thickness of an element
    • H03H2003/0442—Modification of the thickness of an element of a non-piezoelectric layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 웨이퍼, 상기 웨이퍼 상에 적층되는 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 적층되는 압전 단결정 박막, 및 상기 압전 단결정 박막 상에 적층되는 상부 전극을 포함하고, 상기 압전 단결정 박막은 PMN-PT, PIN-PMN-PT 또는 Mn:PIN-PMN-PT로 이루어지고, 상기 압전 단결정 박막의 분극방향이 <001>, <011> 또는 <111> 축으로 설정되는, 압전 단결정 소자 및 이를 이용한 멤스 디바이스가 제공될 수 있다.

Description

압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법{PIEZOELECTRIC SINGLECRYSTAL ELEMENT, MICRO-ELECTROMECHANICAL DEVICE INCLUDING SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것이다.
1950 년대 PZT (lead zirconate titanate) 압전 세라믹이 개발된 후 현재까지 압전 소재로서 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 지난 70여 년 동안 소재 자체의 물성 개선이 더 이상 이루어지지 않고 있음에 반해, 압전 소재를 응용하는 분야에서는 센서, 변환기 등의 성능을 개선하기 위해 새로운 소재를 요구하고 있었다.
1980 년대부터 일본 동경공대 Kuwata 교수 그룹을 시작으로 미국 DARPA에서는 바다 속의 잠수함을 감지하는 소나(SONAR)를 개선하기 위한 신소재 개발을 지원했으며 Tom Shrout 교수 그룹에서 개발된 PZN-PT [Pb(Zn2/3Nb1/3)O3-PbTiO3]와 PMN-PT [Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3] 단결정을 처음으로 제시하여 새로운 압전소재 출현에 대한 기대를 받았다. 하지만 주요 연구개발이 PZN-PT를 중심으로 이루어졌고 그 성장방법 또한 Flux법으로 크기가 작고 단결정 양산에 문제가 많았다.
이후 많은 연구결과들이 발표되었으나 이상구 등이 1997 년 최초로 브리지만 방법을 이용하여 PMN의 1 cm 급 단결정을 성장시키는데 성공하였고 [Appl. Phys. Letts. Vol. 74, No. 7, 1030(1999)], 이를 계기로 납계열 (Pb를 포함하는 산화물) 대형 압전 단결정 성장이 가능해짐에 따라 전 세계적으로 PMN-PT로 연구방향이 전환되면서 본격적으로 연구가 시작되었으며 상용화되기 시작하였다.
기존의 PZT 세라믹스에 비하여 월등히 우수한 압전특성을 보이는 PMN-PT 및 PIN-PMN-PT 압전 단결정들은 '차세대 압전 재료'로 불리게 되었다. 현재 다양한 조성을 가지는 압전 단결정 소재가 개발되고 있으나, 특히 의료기 초음파 탐촉자용으로는 1 세대 단결정인 2 상 단결정(PMN-PT)이, 그리고 고출력/내환경 성능이 요구되는 군사용 소나 센서용으로는 2 세대 단결정인 3 상 단결정(PIN-PMN-PT) 소재가 널리 사용되고 있다.
최근에는 기존 1,2 세대 압전 단결정의 압전상수는 유지하면서 기계적 품질계수를 증가시키기 위하여 Mn 등의 dopant를 첨가한 3 세대 압전 단결정 소재(Mn:PIN-PMN-PT)를 개발하고, 이를 고출력 군사용 소나시스템의 송신센서로 사용하거나 산업용 초음파 모터에 적용하려는 연구가 계속되고 있다 (표 1 참조).
[표 1]
기존 세대별 압전단결정의 압전 특성 비교
Figure 112020068888318-pat00001
Ref: J. Luo, W. Hackenberger, S.. Zhang and T.R. Shrout, The Progress Update of Relaxor Piezoelectric Single Crystals, 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings.
상기 표 1과 같이 3 세대 압전 단결정의 경우 기존 1 세대와 2 세대 압전 단결정보다 항전계와 기계적 품질계수가 향상된 연구가 보고되고 있으나 센서의 감도성능을 좌우하는 유전율과 압전상수가 오히려 감소하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 도메인 엔지니어링 방법이 연구되었고 도시바에서는 1 세대와 2 세대 압전 단결정 변환기에 교류(AC) 폴링방법을 적용하여 압전상수와 유전율을 향상시켰다는 특허를 발표하였으나 (특허 US9966524B2) 공정중 재분극의 어려움이 있어, 현실적으로 폭넓게 적용하는데 어려움이 많은 실정이다.
또한, 3 세대 압전 단결정을 이용하여 멤스(MEMS) 디바이스를 구성하기 위한 공정은 아직 전무한 상태이며, 이러한 공정을 통해 제조되는 신개념 멤스 디바이스를 상용화하기 위한 연구가 요구되는 실정이다. 특히, 압전 단결정 재료를 이용하여 의료용 초음파 소자나 센서소자로 활용하기 위해서는 일정한 크기의 단위 소자를 제작하여야 한다. 의료용 초음파 소자나 센서 소자에서 요구하는 단위 소자의 크기는 일반 기계가공을 통해서 제작할 수 있는 mm 수준의 정밀도를 넘어 um 수준으로 정밀도가 점차 높아지고 있다.
미국등록특허 제9966524호 공보 (2014.05.06) 한국등록특허 제10-0852536호 공보 (2008.08.08) 한국등록특허 제10-1688113호 공보 (2016.12.14)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극이 형성된 압전 단결정 양단에 교류와 직류를 교대로 적용함으로써, 유전상수 및 압전상수을 획기적으로 증가시키고, 압전 단결정에 특정의 첨가물을 첨가함으로써 압전 단결정의 항전계 (Ec, coercive field)와 기계적 품질계수 (Qm, mechanical quality factor) 역시 월등히 향상시킨 새로운 납-금속 화합물을 적용한 압전 단결정 소자, 이를 이용한 압전 멤스 센서, 진동 디바이스 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 웨이퍼; 상기 웨이퍼 상에 적층되는 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 적층되는 압전 단결정 박막; 및 상기 압전 단결정 박막 상에 적층되는 상부 전극을 포함하고, 상기 압전 단결정 박막은 PMN-PT, PIN-PMN-PT 또는 Mn:PIN-PMN-PT로 이루어지고, 상기 압전 단결정 박막의 분극방향이 <001>, <011> 또는 <111> 축으로 설정되는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상기 상부 전극은 동작부측 상부 단자부를 포함하고, 상기 하부 전극은 동작부측 하부 단자부를 포함하며, 상기 압전 단결정 박막은 중앙 부분의 주변부에 걸쳐서 동작부 형성홀이 형성되고, 상기 동작부측 상부 단자부, 상기 동작부측 하부 단자부 및 상기 압전 단결정 박막에 있어서 상기 동작부 형성홀에 의해 둘라싸인 중앙 부분으로 정의되는 진동 가능한 동작부를 더 포함하고, 상기 웨이퍼 상에 있어서 상기 동작부의 하측에는 상기 동작부의 동작 성능을 규정하기 위한 하부 동작 공간이 형성되는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상기 압전 단결정 박막에는 비아홀이 상하 방향으로 관통 형성되며, 상기 하부 전극은, 상기 동작부측 하부 단자부로부터 일 방향으로 연장 형성되는 하부 연장부; 상기 하부 연장부의 단부에 연결되고, 상기 비아홀의 하측에 배치되는 하부 연결부; 상기 하부 연결부로부터 상방으로 연장 형성되고, 상기 비아홀의 내부에 형성되는 수직 연장부; 및 상기 수직 연장부의 단부에 연결되는 하부 전극 단자부를 더 포함하는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상기 상부 전극은, 상기 동작부측 상부 단자부로부터 타 방향으로 연장 형성되는 상부 연장부; 및 상기 상부 연장부의 단부에 연결되는 상부 전극 단자부를 더 포함하고, 상기 상부 전극 단자부와 상기 하부 전극 단자부는 동일한 레벨에 위치하는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상기 동작부를 구성하는 상기 동작부측 상부 단자부와 상기 동작부측 하부 단자부 및 상기 압전 단결정 박막의 중앙 부분과 상기 하부 동작 공간은 다각형 또는 원형 형상으로 형성되는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상기 하부 전극, 상기 압전 단결정 박막 및 상기 상부 전극이 상기 웨이퍼의 일 단으로부터 더욱 외측으로 연장되어 돌출되도록 형성되어 상기 웨이퍼에 의해 지지되지 않는 돌출 영역이 상기 하부 전극, 상기 압전 단결정 박막 및 상기 상부 전극에 형성되고, 상기 돌출 영역은 진동 가능한 동작부로서 정의되는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상기 동작부측 상부 단자부의 상부에 적층되고, 외부로부터 가해지는 진동 신호의 주파수에 공진하도록 동작 주파수를 조절하기 위한 동작 주파수 조절부를 더 포함하는, 압전 단결정 소자가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 압전 단결정 소자를 포함하고, 외부로부터 전자기력 또는 물리적인 진동 신호가 가해지면 상기 압전 단결정 소자에 의해 전기 신호가 발생되는 신호를 입력으로 하도록 구성되는, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스가 제공될 수 있다.
또한, 외부로부터 전기 신호가 가해지면 상기 압전 단결정 소자에 의해 물리적인 진동 신호가 발생되어 출력되도록 구성되는, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스가 제공될 수 있다
또한, 전기 신호를 가해서 상기 압전 단결정 소자의 진동 신호가 발생하도록 출력함과 동시에 출력된 신호가 반사되어 돌아오는 외부 신호로부터 상기 압전 단결정 소자에서 발생되는 신호를 입력으로 하도록 구성되는, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스가 제공될 수 있다.
또한, 초음파를 발생시켜서 환자의 피부로 가하고, 피부로부터 반사되는 신호를 다시 입력으로 받아서 심박이나 근육의 움직임에 의해서 변화된 신호를 획득하도록 구성되는, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스가 제공될 수 있다.
또한, 초음파를 발생시켜서 환자의 피부로 가하고, 피부로부터 반사되는 신호를 다시 입력으로 받아서 초음파 이미지를 획득하도록 구성되는, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스가 제공될 수 있다.
또한, 상기 압전 단결정 소자가 체적탄성파(Bulk Acoustic Wave)를 이용한 6GHz 대역 이하의 무선이동통신용 체적탄성 여과기(BAW Filter) 소자, 박막 체적탄성 여과기(Film Bulk Acoustic Wave Filter: FBAR Filter) 소자, 200 Hz이하의 기계적 진동을 전기적 신호로 변환하는 가속도계(Accelerometer)를 겸한 전자 마이크 소자, 기계-전기 신호 변환기(Mechanical-to-Electrical Signal Transducer) 및 단결정 캔틸레버를 열십자 형태로 배열한 단결정 자이로스코프 (Gyroscope) 소자 중 어느 하나로서 이용되는, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 압전 단결정 박막을 마련하는 압전 단결정 박막 준비 단계; 준비된 상기 압전 단결정 박막의 하면에 하부 전극이 증착되어 형성되는 하부 전극 형성 단계; 증착된 상기 하부 전극에 소정 패턴이 형성되도록 하는 하부 전극 패터닝 단계; 상기 하부 전극이 형성된 상기 압전 단결정 박막의 하면에 웨이퍼가 접합되는 웨이퍼 접합 단계; 상기 압전 단결정 박막의 두께를 얇게 깎아내는 박막 트리밍 단계; 상기 압전 단결정 박막을 식각하여 비아홀 및 동작부 형성홀을 형성시키는 압전 단결정 식각 단계; 식각된 상기 압전 단결정 박막에 상부 전극이 증착 형성되는 상부 전극 증착 단계; 증착된 상기 상부 전극에 소정 패턴이 형성되도록 하는 상부 전극 패터닝 단계; 및 동작부 형성을 위해 상기 웨이퍼의 상면을 식각하여 하부 동작 공간을 형성시키는 웨이퍼 식각 단계를 포함하고, 상기 압전 단결정 박막은 PMN-PT, PIN-PMN-PT 또는 Mn:PIN-PMN-PT로 이루어지고, 상기 압전 단결정 박막의 분극방향이 <001>, <011> 또는 <111> 축으로 설정되는, 압전 단결정 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 납-금속 화합물 단결정 개질 단계를 더 포함하고, 상기 납-금속 화합물 단결정 개질 단계는, 상기 압전 단결정 소자의 전극에 교류전기를 적용하는 교류적용단계; 및 상기 교류적용단계를 거친 상기 압전 단결정 소자의 전극에 직류전기를 적용하는 직류적용단계를 포함하는, 압전 단결정 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법에 따르면, 압전 계수가 개선된 압전 단결정을 이용하여 멤스(MEMS) 디바이스를 구성함으로써, 종래에 비하여 우수한 응답 특성을 보여 미세한 기계적인 모션 또는 음파도 전기 신호로 변환되는 것이 가능하고, 이로써 인체의 허파, 심장 또는 기타 가슴 부위에서 발생되는 미세한 모션이나 음파가 용이하게 감지될 수 있는 멤스 디바이스의 상용화가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 별도의 배터리가 필요하지 않으며, 자체적으로 발생되는 전류만으로도 진동 감지가 가능하고, 기존의 정전용량방식과 달리 바이어스(bias)가 불필요한 멤스 센서 디바이스의 제공이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 전극이 형성된 압전 단결정 양단에 교류와 직류를 교대로 적용함으로써, 유전상수 및 압전상수을 획기적으로 증가시키고, 압전 단결정에 특정의 첨가물을 첨가함으로써 압전 단결정의 항전계 (Ec, coercive field)와 기계적 품질계수 (Qm, mechanical quality factor) 역시 월등히 향상될 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자의 분극방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 X-X 단면도이다.
도 4는 도 3의 일 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 변형예들을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 3의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2의 압전 단결정 소자를 제조하는 방법을 설명하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 디바이스를 헬스 케어 장치에 적용한 적용예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 2의 압전 단결정 소자를 이용한 멤스 디바이스를 적용한 시스템을 도시한 신호 처리 플로우차트이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자의 응답 특성을 나타내는 실험 결과 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '결합', '고정', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 결합, 고정, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 일 측, 타 측 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자에 적용되는 압전 단결정 박막의 재료는 PMN-PT(납 마그네슘 니오베이트-납 티타네이트), PIN-PMN-PT(납 인듐 니오베이트-납 마그네슘 니오베이트-납 티타네이트) 또는 Mn:PIN-PMN-PT(망간이 도핑된 납 인듐 니오베이트-납 마그네슘 니오베이트-납 티타네이트)일 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 일 예로 압전 단결정 박막의 분극방향이 <001>, <011> 또는 <111> 축으로 설정될 수 있다.
본 실시예에 따른 압전 단결정의 소재 특성은 우수하나 이를 단위소자로서 이용하는 공정 기술에 대해서는 지금까지 알려진 바가 없다. 특히, 압전 세라믹의 경우 일부 공정 방법들이 개발되어 공개되고는 있으나, 화학적 조성 차이가 있어 본딩, 에칭 등의 단위 공정별로 압전 단결정 공정에 바로 적용되기는 어렵다. 또한, 압전 단결정 소재의 성능이 우수하더라도, 소자화 공정 및 단위 소자 구조가 적합치 않은 경우, 의료용 소자나 센서 소자에서 요구하는 압전 단결정의 항전계 (Ec, coercive field)와 기계적 품질계수 (Qm, mechanical quality factor)을 가지는 소자를 제작하는 것이 매우 어렵다. 본 실시예에 따르면, 이러한 우수한 특성을 갖는 압전 단결정을 이용하여 고밀도/초소형의 소자를 효과적으로 제작할 수 있는 MEMS 가공 공정이 제시될 수 있다.
세라믹 분말을 결정성장 방향 (<001>, <011> 또는 <111> 축)의 시드가 장입된 백금 도가니에 넣고 밀봉한 다음 고온 결정성장로에 장시간 동안 두어 완전히 용융시킨 후, 소정 시간 동안에 걸쳐 온도를 유지한 다음 서서히 냉각시켜, 균질한 조성의 압전 단결정 박막을 제조하기 위한 잉곳을 수득할 수 있다.
이렇게 수득한 잉곳을 이용하여 압전 단결정 박막이 제조될 수 있다. 압전 단결정 박막은 박막의 형태로 제공될 수 있으며, 박막 두께는 5 nm 내지 80 μm, 6 nm 내지 65 μm, 7 nm 내지 70 μm, 또는 10 nm 내지 10 μm일 수 있다.
이하에서는, 압전 단결정 박막을 이용하여 제조된 압전 단결정 소자의 구체적인 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자(1)는 복수의 레이어로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 웨이퍼(10), 압전 단결정 박막(20), 하부 전극(30) 및 상부 전극(40)을 포함할 수 있다. 이러한 압전 단결정 소자(1)는 웨이퍼(10)-하부 전극(30)-압전 단결정 박막(20)-상부 전극(40)의 순서로 적층되어 형성될 수 있다.
웨이퍼(10)는 압전 단결정 소자(1)의 기저가 되는 기판으로서 제공될 수 있으며, Si, SiO2, Al2O3, ZnO 등으로 이루어질 수 있다. 웨이퍼(10)에는 하부 동작 공간(12)가 형성될 수 있으며, 이러한 하부 동작 공간(12)에 의해 후술할 동작부(50)의 진동이 가능하도록 하는 공간이 제공될 수 있다.
압전 단결정 박막(20)은 PMN-PT 또는 PIN-PMN-PT를 재료로 하여 제조될 수 있다. 또한, 웨이퍼(10) 상에 하부 동작 공간(12)와 함께 형성되는 동작부 형성홀(22)이 후술할 동작부(50)의 주변부에 대하여 동작부(50)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 또한, 압전 단결정 박막(20)에는 하부 전극(30)의 일부가 통과되기 위한 비아홀(24)이 형성될 수 있다. 또한, 동작부 형성홀(22)은 상부 전극(40)의 후술할 상부 연장부(44) 및 하부 전극(30)의 후술할 하부 연장부(34)와 상하 방향으로 간섭되지 않도록 형성될 수 있다.
하부 전극(30)은 웨이퍼(10) 상에 적층되어 일부가 압전 단결정 박막(20)에 형성된 비아홀(24)을 통과하여 상부 전극(40)과 동일한 레벨까지 연장 형성될 수 있다. 이러한 하부 전극(30)을 이루는 물질로는 알루미늄, 금, 은, 백금, 티타늄, 크롬, 구리 등이 가능하다. 하부 전극(30)은 동작부측 하부 단자부(32), 하부 연장부(34), 하부 연결부(36), 수직 연장부(38) 및 하부 전극 단자부(39)를 포함할 수 있다.
동작부측 하부 단자부(32)는 동작부(50)의 하면을 구성하며, 압전 단결정 박막(20)의 중앙부 하측에 위치될 수 있다. 또한, 동작부측 하부 단자부(32)는 하부 동작 공간(12) 상에 구비될 수 있다. 하부 연장부(34)는 동작부측 하부 단자부(32)로부터 일 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 단부에 하부 연결부(36)가 연결될 수 있다. 하부 연결부(36)는 비아홀(24)의 하측에 배치되도록 형성될 수 있다. 수직 연장부(38)는 하부 연결부(36)로부터 상방으로 연장 형성되며, 비아홀(24)의 내부에 형성될 수 있다. 이러한 비아홀(24)의 내부가 수직 연장부(38)에 의해 가득찰 수 있다. 하부 전극 단자부(39)는 수직 연장부(38)의 단부와 연결되며, 압전 단결정 박막(20)의 상면 일부를 커버하도록 형성될 수 있다. 또한, 하부 전극 단자부(39)는 압전 단결정 박막(20)의 상면의 네 개 모서리 부분에 대응하여 수평한 방향으로 연장 형성될 수 있다. 이러한 동작부측 하부 단자부(32), 하부 연장부(34), 하부 연결부(36), 수직 연장부(38) 및 하부 전극 단자부(39)는 모두 전기적으로 연결될 수 있으며, 증착 및 식각에 의한 패터닝 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다.
상부 전극(40)은 압전 단결정 박막(20) 상에 적층 형성될 수 있다. 이러한 상부 전극(40)을 이루는 물질로는 알루미늄, 금, 은, 백금, 티타늄, 크롬, 구리 등이 가능하다. 또한, 상부 전극(40)은 하부 전극(30)과 전기적으로 단속된 상태로 형성될 수 있다. 이러한 상부 전극(40)과 하부 전극(30)은 멤스 디바이스 구성을 위한 회로 구성시 각각 양극과 음극으로서 연결될 수 있다.
동작부측 상부 단자부(42)는 동작부(50)의 상면을 구성하며, 압전 단결정 박막(20)의 중앙부 상측에 위치될 수 있다. 상부 연장부(44)는 동작부측 상부 단자부(42)로부터 일 방향으로 연장 형성될 수 있다. 이때, 상부 연장부(44)가 연장되는 방향은 하부 연장부(34)가 연장되는 방향과 반대 방향일 수 있다. 또한, 상부 연장부(44)의 단부에는 상부 전극 단자부(46)가 연결될 수 있다. 상부 전극 단자부(46)는 압전 단결정 박막(20)의 상면 일부를 커버하도록 형성될 수 있다. 이때, 상부 전극 단자부(46)는 하부 전극 단자부(39)와 동일 평면상에 형성되되, 서로 접속되지는 않도록 이격 형성될 수 있다. 이러한 동작부측 상부 단자부(42), 상부 연장부(44) 및 상부 전극 단자부(46)는 모두 전기적으로 연결될 수 있으며, 증착 및 식각에 의한 패터닝 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다.
동작부(50)는 상부 전극(40)의 동작부측 상부 단자부(42), 하부 전극(30)의 동작부측 하부 단자부(32) 및 압전 단결정 박막(20)의 동작부 형성홀(22)에 의해 둘라싸인 중앙 부분으로 정의될 수 있으며, 하측에 하부 동작 공간(12)가 형성되어 소자가 진동할 수 있는 공간이 구비될 수 있다. 이로써, 외부로부터 음파 등의 진동이 가해졌을 때, 동작부(50)가 이에 반응하여 진동을 일으킴으로써, 압전 단결정 박막(20) 내에 전류가 생성될 수 있게 된다.
또한, 이러한 동작부(50)는 위에서 보았을 때 직사각형 형상으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 동작부측 상부 단자부(42) 및 동작부측 하부 단자부(32)도 이에 대응되게 직사각형 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 이로써 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 압전 단결정 소자(1a)의 동작부측 하부 단자부(32a) 및 동작부측 상부 단자부(42a)가 삼각형 또는 그 이상의 다각형으로 구비될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 동작부 형성홀(22a) 또한 삼각형 또는 그 이상의 다각형으로 구비될 수도 있다. 또한, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 압전 단결정 소자(1b)의 동작부측 하부 단자부(32b) 및 동작부측 상부 단자부(42b)가 원형으로 구비될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 동작부 형성홀(22b) 또한 원형으로 구비될 수도 있다.
도 4에는 본 실시예의 일 변형예가 도시된다. 도 4를 참조하면, 동작부측 상부 단자부(46)의 상부에 적층되고, 외부로부터 가해지는 진동 신호의 주파수에 공진하도록 동작 주파수를 조절하기 위한 동작 주파수 조절부(48)가 추가로 포함될 수 있다.
한편, 도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 단결정 소자의 구성이 도시된다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 압전 단결정 소자의 구체적인 구성을 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 압전 단결정 소자(1')는 웨이퍼(10) 상에 하부 전극(30), 압전 단결정 박막(20) 및 상부 전극(40)이 차례로 적층되는 것은 상술한 실시예와 동일하나, 하부 전극(30)이 웨이퍼(10)의 일 단으로부터 더욱 외측으로 연장되어 돌출되도록 형성되고, 압전 단결정 박막(20) 및 상부 전극(40)은 웨이퍼(10)의 외측으로 돌출된 하부 전극(30) 상에 적층된 구조를 가질 수 있다. 다시 말해서, 압전 단결정 소자(1')는 웨이퍼(10)에 의해 지지되지 않는 돌출 영역이 하부 전극(30), 압전 단결정 박막(20) 및 상부 전극(40)에 형성됨으로써 소위 캔틸레버 타입으로 구성될 수 있다. 동작부(50)는 이와 같이 하부 전극(30), 압전 단결정 박막(20) 및 상부 전극(40)에 있어서 웨이퍼(10)에 의해 지지되지 않는 부분으로 구성될 수 있다.
이 외에도, 상부 전극과 하부 전극이 압전 단결정 박막의 상면에 모두 형성되도록 하는 구성도 실시 가능하다.
이하에서는, 도 7을 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 갖는 압전 단결정 소자의 제조 방법을 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자의 제조 방법은, 압전 단결정 박막(20)을 마련하는 압전 단결정 박막 준비 단계(도 7(a))를 포함할 수 있다. 이때, 압전 단결정 박막(20)의 하부면은 광학면(폴리싱) 처리될 수 있다.
준비된 압전 단결정 박막(20)의 하면에 하부 전극(30)이 형성되는 하부 전극 형성 단계(도 7(b))를 포함할 수 있다. 하부 전극(30)은 증착 장비를 이용하여 크롬 또는 니켈-크롬, 티타늄 등의 금속이 전극의 접착면으로서 증착되고, 금 또는 백금이 하부 전극(30)으로서 사용될 수 있다. 증착 형성된 하부 전극(30)에 소정 패턴이 형성되도록 하는 하부 전극 패터닝 단계(도 7(c))를 포함할 수 있다. 하부 전극 패터닝 단계는 마스크 얼라이너(노광장비)를 이용하여 실시될 수 있다. 이러한 하부 전극 패터닝 단계를 거쳐서 하부 전극(30)의 형상이 마련될 수 있으며, 구체적으로 동작부측 하부 단자부(32), 하부 연장부(34) 및 하부 연결부(36)가 형성될 수 있다.
다음으로, 하부 전극(30)이 형성된 압전 단결정 박막(20)의 하면에 웨이퍼(10)가 접합되는 웨이퍼 접착 단계(도 7(d))를 포함할 수 있다. 이러한 웨이퍼(10)는 수 마이크로 미터 내지 수 밀리 미터 두께로 형성될 수 있으며, Si, SiO2, Al2O3, ZnO 등으로 이루어질 수 있다. 하부 전극(30)이 형성된 압전 단결정 박막(20)과 웨이퍼(10)는 에폭시(epoxy) 본딩, 유테틱(eutectic) 본딩, 아노딕(anodic) 본딩 등의 방법에 의해 접합될 수 있다. 이때, 웨이퍼(10)와 압전 단결정 박막(20)의 사이에는, 하부 전극 패터닝 단계에서 제거된 부분에 의해 이격 공간이 일부 형성될 수 있으나. 이러한 공간은 대략 200 나노미터 정도로서 미세하여 에폭시 등의 접착 물질이 충진되거나, 유테틱 또는 아노딕 본딩에 의해 웨이퍼(10)의 상면과 압전 단결정 박막(20)이 서로 가까워짐에 따라 공간이 대부분 메꿔질 수 있다.
다음으로, 압전 단결정 박막(20)의 두께를 얇게 깎아내는 박막 트리밍 단계(도 7(e))를 포함할 수 있다. 압전 단결정 박막(20)의 두께를 깎기 위해서 CMP 공정이 진행될 수 있다. 이때, CMP 공정이 진행된 압전 단결정 박막(20)의 두께는 멤스 디바이스의 설계 주파수와 압전 단결정 소자의 동작 모드에 따라 정해질 수 있으며, 일반적으로 수 kHz 부터 수 GHz까지 적용 가능 하다.
박막 트리밍 단계 이후에 압전 단결정 박막(20)을 식각(etching)하는 압전 단결정 식각 단계(도 7(f))를 포함할 수 있다. 이를 위해, 시드 레이어(seed layer)를 압전 단결정 박막(20) 상에 증착하고, PR 패터닝 후 니켈(Ni) 도금이 5um 이상 두께로 진행될 수 있다. 이렇게 시드 레이어 중 니켈 패터닝된 부분을 제외한 나머지 부분은 제거됨으로써 식각 마스크(etch mask)가 형성될 수 있다. 이렇게 식각 마스크가 형성된 압전 단결정 박막(20) 및 웨이퍼(10)가 NRD 장비에 장착된 상태에서 압전 단결정 박막(20)을 웨이퍼(10)의 표면까지 식각할 수 있다. 이러한 압전 단결정 식각 단계를 통해 압전 단결정 박막(20)에 동작부 형성홀(22)과 비아홀(24)이 형성될 수 있다.
식각된 압전 단결정 박막(20)에 상부 전극(40)이 증착 형성되는 상부 전극 증착 단계(도 7(g))를 포함할 수 있다. 압전 단결정 박막(20) 상에 하부 전극(30)과 마찬가지로 증착 장비를 이용하여 크롬 또는 니켈-크롬, 티타늄 등의 금속이 전극의 접착면으로서 증착되고, 금 또는 백금이 상부 전극(40)으로서 사용될 수 있다. 이러한 상부 전극 증착 단계가 진행되면서 비아홀(24)의 내부 또한 상부 전극을 이루는 금속 물질이 충진될 수 있으며, 이를 통해 수직 연장부(38)가 형성될 수 있다.
상부 전극(40)이 증착된 후에 증착 형성된 상부 전극(40)에 소정 패턴이 형성되도록 하는 상부 전극 패터닝 단계(도 7(h))를 포함할 수 있다. 상부 전극 패터닝 단계는 마스크 얼라이너(노광장비)를 이용하여 실시될 수 있다. 이러한 상부 전극 패터닝 단계를 거쳐서 상부 전극(40)의 형상이 마련될 수 있으며, 구체적으로 동작부측 상부 단자부(42), 상부 연장부(44), 상부 전극 단자부(46) 및 하부 전극 단자부(39)가 형성될 수 있다.
마지막으로, 동작부(50)를 형성하기 위해, 웨이퍼(10)의 상면을 식각하는 웨이퍼 식각 단계(도 7(i))를 포함할 수 있다. 웨이퍼 식각 단계는 XeF2 식각장비를 이용하여 실행될 수 있으며, 압전 단결정 박막(20)에 형성된 동작부 형성홀(22)을 통해 이루어질 수 있다. 이로써, 웨이퍼(10)에 하부 동작 공간(12)가 형성될 수 있으며, 동작부(50)의 진동 동작이 가능해질 수 있다.
또한, 압전 단결정 소자의 제조 방법은 납-금속 화합물 단결정 개질 단계를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, "납-금속 화합물"은 납 산화물을 포함한 납 화합물과 금속 산화물을 포함한 금속 화합물의 혼합물을 의미할 수 있다.
납-금속 화합물 단결정 개질단계는 압전 단결정 소자의 전극에 교류전기를 적용하는 교류적용단계 및 교류적용단계를 거친 압전 단결정 소자의 전극에 직류전기를 적용하는 직류적용단계를 포함할 수 있다.
또한, 납-금속 화합물 단결정 개질단계는 교류적용단계 이전에, 압전 단결정 소자의 전극에 직류전기를 적용하는 전극직류적용단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 납-금속 화합물 단결정 개질단계는 전극직류적용단계 이후 교류적용단계 이전에, 전극직류적용단계를 거친 압전 단결정 소자를 퀴리온도 이상으로 가열하는 분극제거단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 분극제거단계는 2 내지 5 시간 동안 이루어질 수 있다.
이러한 과정을 거쳐서 압전 단결정 소자가 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 압전 단결정 소자는 패키징(packaging) 공정을 거쳐서 멤스 디바이스로서 제공될 수 있다. 이렇게 압전 단결정 소자를 포함하는 멤스 디바이스는 외부로부터 전자기력 또는 물리적인 진동 신호가 가해지면 압전 단결정 소자에 의해 전기 신호가 발생되어 출력되도록 구성되는 소위 패시브(passive) 소자 디바이스로서 제공되거나, 외부로부터 전기 신호가 가해지면 상기 압전 단결정 소자에 의해 물리적인 진동 신호가 발생되어 출력되도록 구성되는 소위 액티브(active) 소자 디바이스로서 제공될 수 있다. 또한, 전기 신호를 가해서 압전 단결정 소자의 진동 신호가 발생하도록 출력함과 동시에 출력된 신호가 반사되어 돌아오는 외부 신호로부터 압전 단결정 소자에서 발생되는 신호를 입력으로 하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 압전 단결정 소자를 이용한 멤스 디바이스는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 사용자의 신체에 착용되어 심장 박동수 등의 생체 신호를 감지할 수 있는 웨어러블 헬스 케어 장비로서 응용될 수 있다. 구체적으로, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 단결정 소자를 이용한 멤스 디바이스(2)는 진동 센서로서 제공되며, 케이싱(3)의 내부에 실장되어 사용될 수 있다. 이때, 멤스 디바이스(2)는 하나 이상의 압전 단결정 소자(1)가 패키징 공정에 의해 패키징되어 제공될 수 있으며, 신체에 밀착될 수 있도록 케이싱(3) 내에 구비될 수 있다. 또한, 케이싱(3)에는 밴드 부재(4)가 연결될 수 있으며, 밴드 부재(4)는 일 예로, 사용자의 어깨와 양 쪽 겨드랑이 아래 부분에서 몸통을 감쌀 수 있도록 구비될 수 있다.
이러한 멤스 디바이스(2)는 사용자의 신체를 통해 감지되는 각종 진동들, 즉 심장 박동, 혈액 및 허파 등으로부터 발생되는 음파 등의 진동 신호들을 감지하여 이를 전기 신호로 변환할 수 있다. 이때, 진동 신호를 전기 신호로 변환하는 동작은 압전 단결정 소자(1) 특성에 의해 가능하며, 구체적으로 외부로부터 전달되는 진동 신호가 압전 단결정 소자(1)의 동작부(50)에 가해지면서 동작부(50)가 진동을 일으키게 되고, 이를 통해 압전 단결정 박막(20)에 미세 전류가 발생되어 상부 전극(40)과 하부 전극(30) 사이가 일시적으로 통전될 수 있다. 이러한 매커니즘을 통해 진동 신호가 전류 신호로 변환될 수 있다.
변환된 전류 신호는 증폭 회로를 거쳐서 증폭되어 주파수에 따라 모션, 사운드 또는 공진기로 분류될 수 있으며, 분류 결과에 따라 디스플레이되어 사용자가 생체 신호 감지 결과를 확인할 수 있도록 신호 감지 결과가 제시될 수 있다. 예를 들어, 진동 주파수가 20Hz 미만인 경우에는 모션으로, 진동 주파수가 20Hz 이상, 2000Hz 미만인 경우 음파로, 진동 주파수가 2000Hz 이상인 경우 공진기로서 분류하도록 설정될 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 이로써 한정되는 것은 아니다.
다만, 이러한 멤스 디바이스의 활용예는 일 예에 불과하며, 진동 감지를 위한 센서가 사용될 수 있는 분야라면 어떠한 분야라도 적용 가능하며, 의료용, 산업용, 군사용 시스템으로서 광범위한 활용이 가능하다.
예를 들어, 멤스 디바이스는 전기 신호를 가해서 압전 단결정 소자의 진동 신호가 발생하도록 출력함과 동시에 출력된 신호가 반사되어 돌아오는 외부 신호로부터 압전 단결정 소자에서 발생되는 신호를 입력으로 하도록 구성될 수 있다. 또는, 초음파를 발생시켜서 환자의 피부로 가하고, 피부로부터 반사되는 신호를 다시 입력으로 받아서 심박이나 근육의 움직임에 의해서 변화된 신호를 획득하거나, 초음파 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다. 또는, 압전 단결정 소자가 체적탄성파(Bulk Acoustic Wave)를 이용한 6GHz 대역 이하의 무선이동통신용 체적탄성 여과기(BAW Filter) 소자, 박막 체적탄성 여과기(Film Bulk Acoustic Wave Filter: FBAR Filter) 소자, 200 Hz이하의 기계적 진동을 전기적 신호로 변환하는 가속도계(Accelerometer)를 겸한 전자 마이크 소자, 기계-전기 신호 변환기(Mechanical-to-Electrical Signal Transducer) 및 단결정 캔틸레버를 열십자 형태로 배열한 단결정 자이로스코프 (Gyroscope) 소자 중 어느 하나로서 이용되도록 구성될 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예들에 따른 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법에 따르면, 전극이 형성된 압전 단결정 양단에 교류와 직류를 교대로 적용함으로써, 유전상수 및 압전상수을 획기적으로 증가시키고, 압전 단결정에 특정의 첨가물을 첨가함으로써 압전 단결정의 항전계 (Ec, coercive field)와 기계적 품질계수 (Qm, mechanical quality factor) 역시 월등히 향상될 수 있다는 효과가 있다.
또한, 상술한 바와 같은 제조 방법에 의해 제조되는 압전 단결정 소자의 응답 특성을 실험한 결과, 도 10에 도시된 결과 그래프를 통해 확인되는 바와 같이, 우수한 응답 특성을 보임이 확인된 바, 미세한 기계적인 모션 또는 음파도 전기 신호로 변환되는 것이 가능하고, 이로써 인체의 허파, 심장 또는 기타 가슴 부위에서 발생되는 모션이나 음파가 용이하게 감지될 수 있다. 또한, 별도의 배터리가 필요하지 않으며, 자체적으로 발생되는 전류만으로도 진동 감지가 가능해진다. 또한, 바이어스(bias)가 불필요해진다는 효과가 달성된다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 압전 단결정 소자 10: 웨이퍼
12: 하부 동작 공간 20: 압전 단결정 박막
22: 동작부 형성홀 24: 비아홀
30: 하부 전극 32: 동작부측 하부 단자부
34: 하부 연장부 36: 하부 연결부
38: 수직 연장부 39: 하부 전극 단자부
40: 상부 전극 42: 동작부측 상부 단자부
44: 상부 연장부 46: 상부 전극 단자부
50: 동작부

Claims (15)

  1. 웨이퍼;
    상기 웨이퍼 상에 적층되는 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 적층되는 압전 단결정 박막; 및
    상기 압전 단결정 박막 상에 적층되는 상부 전극을 포함하고,
    상기 압전 단결정 박막은 PMN-PT, PIN-PMN-PT 또는 Mn:PIN-PMN-PT로 이루어지고,
    상기 압전 단결정 박막의 분극방향이 <001>, <011> 또는 <111> 축으로 설정되고,
    상기 상부 전극은 동작부측 상부 단자부를 포함하고,
    상기 하부 전극은 동작부측 하부 단자부를 포함하며,
    상기 압전 단결정 박막은 중앙 부분의 주변부에 걸쳐서 동작부 형성홀이 형성되고,
    상기 동작부측 상부 단자부, 상기 동작부측 하부 단자부 및 상기 압전 단결정 박막에 있어서 상기 동작부 형성홀에 의해 둘라싸인 중앙 부분으로 정의되는 진동 가능한 동작부를 더 포함하고,
    상기 웨이퍼 상에 있어서 상기 동작부의 하측에는 상기 동작부의 동작 성능을 규정하기 위한 하부 동작 공간이 형성되는,
    압전 단결정 소자.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 압전 단결정 박막에는 비아홀이 상하 방향으로 관통 형성되며,
    상기 하부 전극은,
    상기 동작부측 하부 단자부로부터 일 방향으로 연장 형성되는 하부 연장부;
    상기 하부 연장부의 단부에 연결되고, 상기 비아홀의 하측에 배치되는 하부 연결부;
    상기 하부 연결부로부터 상방으로 연장 형성되고, 상기 비아홀의 내부에 형성되는 수직 연장부; 및
    상기 수직 연장부의 단부에 연결되는 하부 전극 단자부를 더 포함하는,
    압전 단결정 소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 상부 전극은,
    상기 동작부측 상부 단자부로부터 타 방향으로 연장 형성되는 상부 연장부; 및
    상기 상부 연장부의 단부에 연결되는 상부 전극 단자부를 더 포함하고,
    상기 상부 전극 단자부와 상기 하부 전극 단자부는 동일한 레벨에 위치하는,
    압전 단결정 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 동작부를 구성하는 상기 동작부측 상부 단자부와 상기 동작부측 하부 단자부 및 상기 압전 단결정 박막의 중앙 부분과 상기 하부 동작 공간은 다각형 또는 원형 형상으로 형성되는,
    압전 단결정 소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 전극, 상기 압전 단결정 박막 및 상기 상부 전극이 상기 웨이퍼의 일 단으로부터 더욱 외측으로 연장되어 돌출되도록 형성되어 상기 웨이퍼에 의해 지지되지 않는 돌출 영역이 상기 하부 전극, 상기 압전 단결정 박막 및 상기 상부 전극에 형성되고,
    상기 돌출 영역은 진동 가능한 동작부로서 정의되는,
    압전 단결정 소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 동작부측 상부 단자부의 상부에 적층되고, 외부로부터 가해지는 진동 신호의 주파수에 공진하도록 동작 주파수를 조절하기 위한 동작 주파수 조절부를 더 포함하는,
    압전 단결정 소자.
  8. 제1 항, 제3 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 압전 단결정 소자를 포함하고,
    외부로부터 전자기력 또는 물리적인 진동 신호가 가해지면 상기 압전 단결정 소자에 의해 전기 신호가 발생되는 신호를 입력으로 하도록 구성되는,
    압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스.
  9. 제1 항, 제3 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 압전 단결정 소자를 포함하고,
    외부로부터 전기 신호가 가해지면 상기 압전 단결정 소자에 의해 물리적인 진동 신호가 발생되어 출력되도록 구성되는,
    압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스.
  10. 제1 항, 제3 항 내지 제7 항 중 어느 항에 따른 압전 단결정 소자를 포함하고,
    전기 신호를 가해서 상기 압전 단결정 소자의 진동 신호가 발생하도록 출력함과 동시에 출력된 신호가 반사되어 돌아오는 외부 신호로부터 상기 압전 단결정 소자에서 발생되는 신호를 입력으로 하도록 구성되는,
    압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스.
  11. 제1 항, 제3 항 내지 제7 항 중 어느 항에 따른 압전 단결정 소자를 포함하고,
    초음파를 발생시켜서 환자의 피부로 가하고, 피부로부터 반사되는 신호를 다시 입력으로 받아서 심박이나 근육의 움직임에 의해서 변화된 신호를 획득하도록 구성되는,
    압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스.
  12. 제1 항, 제3 항 내지 제7 항 중 어느 항에 따른 압전 단결정 소자를 포함하고,
    초음파를 발생시켜서 환자의 피부로 가하고, 피부로부터 반사되는 신호를 다시 입력으로 받아서 초음파 이미지를 획득하도록 구성되는,
    압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스.
  13. 제1 항, 제3 항 내지 제7 항 중 어느 항에 따른 압전 단결정 소자를 포함하고,
    상기 압전 단결정 소자가 체적탄성파(Bulk Acoustic Wave)를 이용한 6GHz 대역 이하의 무선이동통신용 체적탄성 여과기(BAW Filter) 소자, 박막 체적탄성 여과기(Film Bulk Acoustic Wave Filter: FBAR Filter) 소자, 200 Hz이하의 기계적 진동을 전기적 신호로 변환하는 가속도계(Accelerometer)를 겸한 전자 마이크 소자, 기계-전기 신호 변환기(Mechanical-to-Electrical Signal Transducer) 및 단결정 캔틸레버를 열십자 형태로 배열한 단결정 자이로스코프 (Gyroscope) 소자 중 어느 하나로서 이용되는,
    압전 단결정 소자를 이용한 멤스(MEMS) 디바이스.
  14. 압전 단결정 박막을 마련하는 압전 단결정 박막 준비 단계;
    준비된 상기 압전 단결정 박막의 하면에 하부 전극이 증착되어 형성되는 하부 전극 형성 단계;
    증착된 상기 하부 전극에 소정 패턴이 형성되도록 하는 하부 전극 패터닝 단계;
    상기 하부 전극이 형성된 상기 압전 단결정 박막의 하면에 웨이퍼가 접합되는 웨이퍼 접합 단계;
    상기 압전 단결정 박막의 두께를 얇게 깎아내는 박막 트리밍 단계;
    상기 압전 단결정 박막을 식각하여 비아홀 및 동작부 형성홀을 형성시키는 압전 단결정 식각 단계;
    식각된 상기 압전 단결정 박막에 상부 전극이 증착 형성되는 상부 전극 증착 단계;
    증착된 상기 상부 전극에 소정 패턴이 형성되도록 하는 상부 전극 패터닝 단계; 및
    동작부 형성을 위해 상기 웨이퍼의 상면을 식각하여 하부 동작 공간을 형성시키는 웨이퍼 식각 단계를 포함하고,
    상기 압전 단결정 박막은 PMN-PT, PIN-PMN-PT 또는 Mn:PIN-PMN-PT로 이루어지고,
    상기 압전 단결정 박막의 분극방향이 <001>, <011> 또는 <111> 축으로 설정되는,
    압전 단결정 소자의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    납-금속 화합물 단결정 개질 단계를 더 포함하고,
    상기 납-금속 화합물 단결정 개질 단계는,
    상기 압전 단결정 소자의 전극에 교류전기를 적용하는 교류적용단계; 및
    상기 교류적용단계를 거친 상기 압전 단결정 소자의 전극에 직류전기를 적용하는 직류적용단계를 포함하는,
    압전 단결정 소자의 제조 방법.
KR1020200081561A 2020-07-02 2020-07-02 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법 KR102474555B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200081561A KR102474555B1 (ko) 2020-07-02 2020-07-02 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법
EP21833900.0A EP4156312A1 (en) 2020-07-02 2021-06-01 Piezoelectric single-crystal element, mems device using same, and method for manufacturing same
PCT/KR2021/006803 WO2022005030A1 (ko) 2020-07-02 2021-06-01 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법
US18/082,580 US20230120240A1 (en) 2020-07-02 2022-12-16 Piezoelectric single-crystal element, mems device using same, and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200081561A KR102474555B1 (ko) 2020-07-02 2020-07-02 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220003835A KR20220003835A (ko) 2022-01-11
KR102474555B1 true KR102474555B1 (ko) 2022-12-06

Family

ID=79316443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200081561A KR102474555B1 (ko) 2020-07-02 2020-07-02 압전 단결정 소자, 이를 이용한 멤스 디바이스 및 그 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230120240A1 (ko)
EP (1) EP4156312A1 (ko)
KR (1) KR102474555B1 (ko)
WO (1) WO2022005030A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114944829A (zh) * 2022-03-15 2022-08-26 电子科技大学 具有高机电耦合系数的薄膜体声波谐振器及制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016203955A1 (ja) * 2015-06-18 2016-12-22 コニカミノルタ株式会社 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100570586B1 (ko) * 2002-12-17 2006-04-13 (주)아이블포토닉스 강유전성 단결정 막 구조물 제조 방법
WO2005035840A1 (ja) 2003-10-14 2005-04-21 Jfe Mineral Company, Ltd. 圧電単結晶、圧電単結晶素子およびその製造方法
JP4717344B2 (ja) * 2003-12-10 2011-07-06 キヤノン株式会社 誘電体薄膜素子、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッド
US9280006B2 (en) 2012-04-04 2016-03-08 Pengdi Han Electro-optical single crystal element, method for the preparation thereof, and systems employing the same
JP6073600B2 (ja) 2012-08-28 2017-02-01 東芝メディカルシステムズ株式会社 超音波プローブおよび圧電振動子
WO2017212774A1 (ja) * 2016-06-07 2017-12-14 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
KR102011804B1 (ko) * 2016-12-20 2019-08-19 상명건설 주식회사 멤스 압전센서, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치, 그리고 그 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016203955A1 (ja) * 2015-06-18 2016-12-22 コニカミノルタ株式会社 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4156312A1 (en) 2023-03-29
WO2022005030A1 (ko) 2022-01-06
US20230120240A1 (en) 2023-04-20
KR20220003835A (ko) 2022-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shung et al. Piezoelectric materials for high frequency medical imaging applications: A review
JP4043790B2 (ja) 超音波変換器のアレイ
CN103684335B (zh) 超声波探头及其制造方法、以及压电振动子及其制造方法
EP4050910A1 (en) Bone conduction microphone
EP2562837A1 (en) Ferroelectric device
US20230120240A1 (en) Piezoelectric single-crystal element, mems device using same, and method for manufacturing same
US20230247352A1 (en) Bone conduction microphones
EP1503872B1 (en) Array of membrane ultrasound transducers
CN112350679A (zh) 基于硅上压电薄膜结构的体声波谐振器及制备方法
JP5452115B2 (ja) 発電デバイス
Wang et al. Progress on the applications of piezoelectric materials in sensors
JP3419327B2 (ja) 磁器材料及び超音波探触子及び圧電振動子及びそれらの製造方法
JPH0294579A (ja) 超音波振動子用電歪磁器組成物
KR20180071872A (ko) 멤스 압전센서, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치, 그리고 그 제조 방법
Mescher et al. Novel MEMS microshell transducer arrays for high-resolution underwater acoustic imaging applications
JP3679957B2 (ja) 超音波プローブとその製造方法
RU2809760C1 (ru) Микрофоны с костной проводимостью
KR100872164B1 (ko) 압전성 단결정을 이용한 압전형 전기 음향 변환기
CN213879775U (zh) 硅基压电薄膜体声波谐振器
JP7415425B2 (ja) 積層薄膜および電子デバイス
JP2022040834A (ja) 発電素子、電源装置、および電子機器
JP6421828B2 (ja) 圧電デバイスの製造方法
KR20230057235A (ko) 반도체 공정을 이용하여 단결정 유전체 디바이스를 제조하는 방법
CN114866059A (zh) 一种具有耦合结构的微机械谐振器及其制备方法
Saitoh et al. A 3.7 MHz phased array probe using 0.91 Pb (Zn/sub 1/3/Nb/sub 2/3/) O/sub 3/-0.09 PbTiO/sub 3

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right