KR102636254B1 - 기계적, 전기적 및 열역학적 특성이 향상된 음향 공진기 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판, 제1 전극, 압전층 및 압전층의 일 면에 형성된 제1 평면 영역을 갖는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압전층은, 공통으로 오버랩되는 활성 영역(active area)을 갖도록 형성되고, 제1 전극은, 활성 영역에 인접한 위치에 형성되어 활성 영역에서 발생하는 열전도를 증가시키는 두께 확장 영역을 포함하는 음향 공진기를 개시한다. 본 발명에 의하면, RF 공진기의 기계적, 전기적 및 열역학적 특성이 개선될 수 있다.
Description
본 발명은 RF(Radio Frequency) 통신에 사용되는 공진기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적, 전기적 및 열역학적 특성이 향상된 음향 공진기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
무선이동통신기술은 한정된 주파수 대역에서 효율적으로 정보를 전달할 수 있는 다양한 RF(Radio Frequency) 부품을 요구한다. 특히, RF 부품 중 필터는 이동통신기술에 사용되는 핵심 부품 중 하나로서, 복수의 주파수 대역들 중에 이용자가 필요로 하는 신호를 선택하거나 전송하고자 하는 신호를 필터링함으로써 고품질의 통신을 가능하게 한다.
현재 무선통신용 RF 필터로 가장 많이 사용되고 있는 것이 유전체 필터와 표면탄성파(Surface Acoustic wave, SAW) 필터이다. 유전체 필터는 높은 유전율, 저삽입 손실, 높은 온도에서의 안정성, 내진동, 내충격에 강하다는 장점을 갖는다. 그러나 유전체 필터는 최근의 기술 발전 동향인 소형화 및 마이크로파 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)화에는 한계성을 가지고 있다. 또한, SAW 필터는 유전체 필터에 비해 소형이면서 신호처리가 용이하고 회로가 단순하며, 반도체 공정을 이용함으로써 대량생산이 가능한 이점을 가지고 있다. 또한, SAW 필터는 유전체 필터에 비해 통과 대역 내의 사이드 리젝션(Side Rejection)이 높아 고품위의 정보를 주고받을 수 있는 장점이 있다. 그러나 SAW 필터 공정에는 자외선(UV)을 사용하여 노광을 하는 공정이 포함되므로 인터디지털 트랜스듀서(Interdigital Transducer, IDT)의 선폭이 0.5㎛ 정도가 한계라는 단점이 있다. 따라서 SAW 필터를 이용하여 초고주파(3㎓ 이상) 대역을 커버하기는 불가능하다는 문제점이 있으며, SAW 필터를 이용하여 반도체기판에서 이루어지는 MMIC 구조와 단일칩을 구성하는 데는 근본적인 어려움이 따른다.
위와 같은 한계 및 문제점들을 극복하기 위하여 기존 반도체(Si, GaAs)기판에 다른 능동소자들과 함께 집적된 주파수 제어회로를 완전히 MMIC 화할 수 있는 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR) 필터가 제안되었다.
FBAR는 박막(thin film) 소자로 저가격, 소형이면서 고품질(High Q)계수의 특성이 가능하므로 각종 주파수 대역(9백㎒∼10㎓)의 무선통신기기, 군용 레이더 등에 사용 가능하다. 또한, 유전체 필터 및 집중 정수(LC) 필터보다 수백분의 1 크기로 소형화가 가능하고, SAW 필터보다 삽입손실이 매우 작다는 특성을 가지고 있다. 따라서 FBAR는 안정성이 높고 고품질계수를 요구하는 MMIC에 가장 적합한 소자로 평가된다.
FBAR 필터는 반도체 기판인 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs)에 압전유전체 물질인 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN) 등이 RF 스퍼터링 방법으로 증착되므로, 압전 특성으로 인한 공진을 유발한다. 즉, FBAR는 양 전극 사이의 압전박막의 증착, 및 체적파(Bulk Acoustic Wave) 유발을 통해 공진을 발생시킬 수 있다.
FBAR 구조는 지금까지 다양한 형태로 연구되어 왔다. 멤브레인형 FBAR 구조에서, 기판 위에 실리콘산화막(SiO2)이 증착되고, 이방성 에칭(Isotropic Etching)에 의해 기판 반대면에 형성된 공동부(Cavity)를 통해 멤브레인층이 형성된다. 그리고 실리콘산화막 상부로 하부 전극이 형성되고, 이 하부 전극층 상부로 압전물질을 RF 마그네트론 스퍼터링(Magnetron Sputtering)방법으로 증착하여 압전층을 형성하며, 압전층 상부로 상부전극을 형성하고 있다.
위와 같은 멤브레인형 FBAR는 캐비티(cavity, 空洞)에 의해 기판 유전손실이 적으며, 전력손실이 작은 장점을 가지고 있다. 하지만, 멤브레인형 FBAR는 실리콘 기판의 방향성에 의하여 소자가 차지하는 면적이 크며, 후속 패키징 공정시 구조적 안정성이 낮아 파손에 의한 수율 저하가 문제점이 되고 있었다. 따라서, 최근 멤브레인에 의한 손실을 줄이고 소자 제조공정을 단순화 하기 위해 에어갭(Air Gap)형과 브래그 리플렉터(Bragg Reflector)형 FBAR가 등장했다.
브레그 리플렉터형 FBAR는 기판상에 탄성 임피던스 차가 큰 물질을 격층으로 증착하여 반사층을 구성하고 하부 전극, 압전층 및 상부전극을 차례로 적층한 구조로써, 압전층을 통과한 탄성파에너지가 기판 방향으로 전달되지 못하고 반사층에서 모두 반사되어 효율적인 공진을 발생시킬 수 있게 한 것이다. 이러한 브레그 리플렉터형 FBAR는 구조적으로 견고하며, 휨에 의한 stress가 없지만 전반사를 위한 두께가 4층 이상의 반사층을 정확하게 형성하기가 어려우며, 제작을 위한 시간과 비용이 많이 필요하다는 단점이 있다.
한편, 반사층 대신에 에어갭을 이용하여 기판과 공진부를 격리시키는 구조를 가지는 종래의 박막 벌크 음향 공진기는 실리콘 기판 표면을 이방성 에칭하여 희생층을 구현하고 CMP로 표면연마를 한 후, 절연층, 하부 전극, 압전층, 및 상부전극을 차례로 증착하고 비아홀을 통하여 희생층을 제거, 에어갭을 형성하여 FBAR를 구현한다.
종래 기술의 경우에, FBAR 구조에서 상하부 전극 사이에 압전층이 구성되고 이 압전층의 필요한 영역에만 상하부 전극이 설치됨으로써 피에조 효과가 이용된다. 따라서 종래 기술의 구조는 기계적인 anchor loss가 크고 이로 인해서 기계적 에너지 감소의 원인이 된다.
상부 전극이나 하부 전극의 경우 acoustic impedance를 높이기 위해서 Mo, Ru, W 등이 사용된다. 필터의 주파수에 따라 전극 물질의 skin depth가 결정되며, 일반적으로 skin depth보다 매우 적은 두께의 전극이 사용되기 때문에 압전층의 공진점에서 charge되는 전하가 충분히 lead를 통해서 전달되지 못해서 Quality factor가 감소하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 필터가 처리해야 하는 신호의 주파수 증가에 따라 활성 영역에서 발생하는 열 처리가 취약했던 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 필터가 처리해야 하는 신호의 주파수 증가에 따라 압전층 및 전극의 박막화로 인해 기계적 강성이 취약했던 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 필터가 처리해야 하는 신호의 증가에 따라 전극의 박막화에 따른 저항 증가의 문제점을 해결하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기(acoustic resonator)는, 기판(substrate), 기판의 일 면에 형성된 제1 전극, 제1 전극의 일 면에 형성된 압전층 및 압전층의 일 면에 형성된 제1 평면 영역을 갖는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압전층은, 공통으로 오버랩되는 활성 영역(active area)을 갖도록 형성되고, 제1 전극은, 활성 영역에 인접한 위치에 형성되어 활성 영역에서 발생하는 열전도를 증가시키는 두께 확장 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 기판은, 활성 영역과 오버랩되고, 제1 전극과의 사이에 배치되는 제1 캐비티를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극은, 압전층과의 사이에서 상기 활성 영역의 에지와 오버랩되게 배치되는 제2 캐비티를 포함하도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극은, 제1 평면 영역의 에지를 지나 연장되어 제2 캐비티를 형성하고, 상기 제1 평면과 다른 높이의 제2 평면 영역을 갖는 브리지 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 브리지 영역은, 일단은 상기 제1 평면 영역에서 연장되고, 타단은 상기 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 상에 안착하도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 캐비티는, 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 및 상기 제2 전극의 접합에 의해 폐쇄되게 형성될 수 있다.
또한, 제1 전극은, 두께 확장 영역을 통해 단위 시간당 전하의 흐름을 증가시킬 수 있다.
또한, 압전층은, 제1 전극 상의 노출된 영역에 전도성의 금속 패턴층을 포함하도록 형성될 수 있다.
또한, 압전층은, 제1 전극 상의 상기 압전층이 종단된 영역에 전도성의 금속 패턴층을 포함하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기의 제조방법은, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 압전층을 포함하는 음향 공진기의 제조방법에 있어서, 기판 상에 상기 제1 전극 및 상기 압전층이 형성되는 단계; 및 압전층의 일 면에 형성된 제1 평면 영역을 갖는 상기 제2 전극이 형성되는 단계를 포함하되, 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압전층은, 공통으로 오버랩되는 활성 영역을 갖도록 형성되고, 제1 전극은 상기 활성 영역에 인접한 위치에 형성되어 활성 영역에서 발생하는 열전도를 증가시키는 두께 확장 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 음향 공진기의 제조방법은, 활성 영역과 오버랩되도록, 상기 기판과 제1 전극과의 사이에 제1 캐비티가 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 음향 공진기의 제조방법은, 활성 영역의 에지와 오버랩되도록, 상기 압전층과 상기 제2 전극의 사이에 제2 캐비티가 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 음향 공진기의 제조방법은, 제1 평면 영역의 에지를 지나 연장되어, 상기 제1 평면과 다른 높이의 제2 평면 영역을 갖는 브리지 영역 및 이에 의한 제2 캐비티가 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 음향 공진기의 제조방법은, 일단은 상기 제1 평면 영역에서 연장되고, 타단은 상기 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 상에 안착하는 브리지 영역이 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 음향 공진기의 제조방법은, 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 및 상기 제2 전극의 접합에 의해 제2 캐비티가 폐쇄되게 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극의 구조 개선을 통해 활성 영역에서 발생하는 열전달이 개선될 수 있다.
또한, 압전층 및 전극의 박막화로 인해 발생되기 쉬운 스틱션(stiction)이 개선될 수 있다.
또한, 전극의 박막화에 따른 저항 증가의 문제점을 해결함으로써 품질인자 Q 값이 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기의 탑 뷰이다.
도 2는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 4는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 5는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 전기적 개선에 관한 예시도이다.
도 6은 음향 공진기 기계적 결함인 스틱션의 예시도이다.
도 7은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 8은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기의 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 4는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 5는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 전기적 개선에 관한 예시도이다.
도 6은 음향 공진기 기계적 결함인 스틱션의 예시도이다.
도 7은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 8은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기의 제조방법의 흐름도이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
음향 공진기(100, 200, 300, 400, 500)는 서로 다른 소재의 복수의 층의 적층을 통해 구성될 수 있으며, 적층된 복수의 층은 다각형 구조의 형상을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기의 탑 뷰이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기(100)에 포함된 제2 전극(상부 전극)과 제1 전극(하부 전극)이, 제2 전극 상에서 바라본 모습으로 묘사되어 있다.
도 2는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 2를 참조하면, 음향 공진기(100)에 포함된 기판(111), 제1 전극(하부 전극)(120), 압전층(130), 및 제2 전극(상부 전극)(141)이 묘사되어 있다. 제2 전극(141)과 압전층(130) 사이의 제2 캐비티(145) 및 기판(111)과 제1 전극(120) 간의 일부 영역에 제1 캐비티(112)(cavity)가 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 2에 묘사된 단면은 도 1에서 A-A'을 절단면으로 하는 수직 단면이고, 제1 전극(120)의 일단의 에지(E1), 제2 전극(141)의 일단의 에지(E2), 및 제1 캐비티(112)의 에지(C)의 대략의 위치가 도 1 및 도 2에 묘사되어 있다.
도 2를 다시 참조하면, 음향 공진기(100)는 기판(substrate)(111) 및 기판(111)의 일 표면에 형성된, 양 표면이 제1 전극(120) 및 제2 전극(141)으로 각각 마감된 압전층(130)을 포함하고, 제2 전극(141)은 제1 평면 영역에서 확장하여 서로 다른 높이의 제2 평면 영역을 형성하는 브리지 영역을 포함하고, 브리지 영역은 압전층(130)과의 사이에 제2 캐비티(cavity)(145)를 형성하되, 브리지 영역의 일단에서 오픈된 제2 캐비티(145)는, 압전층(130)이 융기된 영역에 의해 타단에서 닫혀지게 형성될 수 있다.
음향 공진기(100)에 제1 전극(120)과 제2 전극(141)을 통해 전기적 신호가 입력되면, 입력된 전기적 에너지의 일부가 압전 효과에 따른 기계적 에너지로 변환되고, 기계적 에너지가 다시 전기적 에너지로 변환되는 과정에서 압전층(130)의 두께에 따른 고유진동의 주파수에 대하여 공진이 발생한다.
기판(111)은, 다양한 소재 중에서, 반도체 기판을 이용하여 구현될 수 있고, 특히 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 고저항 실리콘기판(High-Resistivity Substrate)이 사용될 수 있다.
기판(111)의 일부 영역에 제1 캐비티(112)가 형성될 수 있다. 즉 제1 캐비티(112)는 기판(111)의 일 면, 도 2에서 상부 표면의 일부 영역에 트렌치(trench) 형태로 형성될 수 있다. 제1 캐비티(112)는 희생층 형성 과정 또는 미리 형성된 제1 전극(120)의 접합을 통해 형성될 수 있다. 제1 캐비티(112)는 공기 또는 SiO2로 충진될 수 있다.
제1 캐비티(112)는 반사 요소로 작용할 수 있으며, 이의 배치 위치는 음향 공진기에서 중요한 의미를 갖는다. 도 2에서 묘사된 제1 캐비티(112)를 참조하면, 제1 캐비티(112)의 폭을 구성하는 좌측의 종단을 제1 단(제1 단은 표시되지 않은 부분까지 확장), 우측의 종단을 제2 단으로 칭하기로 한다. 제1 전극(120), 압전층(130) 및 제2 전극(141)의 변형된 구조는 제1 단 및 제2 단을 폭으로 하는 제1 캐비티(112)와 상관 관계를 가지며 배치될 수 있다.
제1 캐비티(112)는, 기판(111)의 일 면에 트렌치 영역이 형성된 후에, 트렌치 영역에 절연층이 형성되고, 절연층 상부에 희생층(sacrificial layer)이 증착된 후, 식각되어 평면화되고, 이후 희생층이 제거됨으로써 형성될 수 있다.
희생층의 소재로 폴리실리콘이나 TEOS(Tetraethyl orthosilicate), PSG(Phophosilicate glass) 등 표면의 거칠기(roughness)가 우수하고 희생층의 형성과 제거가 용이한 물질이 사용될 수 있다. 일 실시 예로, 희생층으로 폴리실리콘이 채용될 수 있고, 이러한 폴리실리콘은 표면의 거칠기가 우수하고 희생층 형성 및 제거가 용이할 뿐만 아니라, 특히, 후속공정에서 건식 식각이 적용되어 제거될 수 있다.
제1 캐비티(112) 영역의 희생층이 제거되지 않은 상태에서, 희생층 및 기판(111)의 표면을 덮는 제1 보호층이 선택적으로 형성될 수 있다. 제1 보호층의 구현을 위해 기판(111) 상에 용이하게 성장할 수 있는 열산화막이 채용되거나, 화학기상증착 등의 통상의 증착공정을 이용한 산화막 또는 질화막이 선택적으로 채용될 수 있다.
제1 전극(120)은 기판(111)의 일 면에 형성될 수 있다. 즉 제1 전극(120)은, 제1 보호층(113)이 없는 경우 제1 캐비티(112) 상부에 현수되고, 기판(111)에서 제1 캐비티(112)가 존재하지 않는 전체 영역 또는 일부 영역을 덮도록 형성될 수 있다. 도 2에 제1 캐비티(112)를 덮고, 기판(111)의 일부 영역을 덮도록 형성된 제1 전극(120)이 묘사되어 있다. 특히 제1 전극(120)은 제1 캐비티(112)의 제2 단을 넘어서 종단되도록 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면 제1 전극(120)의 종단 영역의 에지는 하향 경사면(downward slope)으로 마감 처리될 수 있다.
제1 전극(120)은, 제1 보호층(113) 또는 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 기판(111)의 제1 캐비티 영역에 희생층이 존재하는 경우 희생층 상에 형성될 수 있다.
제1 전극(120)은 기판(111)의 일 면에 소정 물질이 증착된 후, 패터닝을 통해 형성될 수 있다. 제1 전극(120)의 소재로 금속과 같은 통상의 전도체, 바람직하게는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 루세륨(Ru), 레니움(Rhenium (Re)) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나가 사용될 수 있다. 제1 전극(120)은 두께가 10 ~ 1000 nm 범위에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전극(120)은 확장된 두께를 갖는 영역을 포함하도록 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 음향 공진기(100)의 좌측 단에서 시작한 제1 전극(120)은 일정 두께를 유지하다, 경사면(S1~S2) 영역에서 두께가 확장된다. 이러한 두께 확장은 종래 기술에서 지적되었던, 기계적, 전기적 및 열역학적 문제점을 해결하기 위한 연구에서 비롯된다.
모바일 통신이 발전할수록 사용 주파수 대역이 높아지고, 이에 따라 필터의 크기가 점점 초소형화되고 그 두께도 박막화되고 있다. 박막화의 단점으로 구조 관련 기계적 문제점, 전도 관련 전기적 문제점 및 열전달 관련 열역학적 문제점이 지적되었다.
전극의 두께가 박막화됨에 따라 브리지 영역에서 브리지의 외팔보에 해당하는 전극이 주저 않는 스틱션 현상에 해당하는 기계적 강성 저하 문제점이 나타날 수 있다.
열역학적 문제점은 고주파를 처리하는 필터의 전극이 많은 전력 사용으로 전하량 급증에 따라 발열량이 많아지는 것이다. 그리고 전기적인 문제점은 옴의 법칙을 근거로 필터의 박막화에 따라 전극의 전기 저항이 증가하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기(100)는 이러한 다양한 문제점을 해결하기 위한 구조로서, 제1 전극(120)의 두께가 확장된 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 제1 전극(120)은 일단의 두께(t1)에서 타단의 두께(t2)로 두께(t2-t1)만큼 두께가 확장될 수 있다. 여기서, t1은 제1 전극 중 상대적으로 두께가 얇은 부분의 두께이다. 제1 전극(120)의 두께 확장으로 인해 제1 전극(120) 상에 형성되는 압전층(130)이 융기함으로써 융기된 영역에서 압전층(130)과 제2 전극(141)이 접합이 발생할 수 있다. 이 접합으로 인해, 브리지 영역이 구조상 안정화 될 수 있다.
또한, 제1 전극(120)의 두께가 확장된 영역에서 저항이 감소하므로 단위 시간당 전하의 흐름이 증가할 수 있다.
또한, 활성 영역(active area)에 집중되던 열이 기판(111)을 통해 외부로 전달될 수 있게 된다.
압전층(130)은, 제1 전극(120)의 양 표면 중에서 제1 전극(120)이 기판(111)과 접하는 표면의 반대 표면에 형성될 수 있다. 압전층(130)은, 압전 소자(piezoelectric element)로 구성될 수 있는데, 소자의 이름을 따서 피에조층(piezoelectric layer)으로 불린다. 제1 전극(120)과 제2 전극(141) 사이에 전기적 신호가 인가되면 압전 물질로 인해 압전층(130)은 탄성파를 발생시킨다. 압전층(130)은 제1 전극(120) 전체를 덮거나, 경우에 따라 제1 전극(120)에 상의 일부 영역이 노출되게 형성될 수 있다.
압전층(130)은 도 2에서 상하방향에서 같은 높이로 형성될 필요는 없으며, 제1 전극의 높이에 따라 서로 다른 높이를 갖는 영역, 예를 들어 융기된 영역을 포함할 수 있다. 즉 일부 영역에서 두께가 확장된 제1 전극(120)은 압전층(130)이 융기된 영역을 형성시킬 수 있다. 그리고 압전층(130)의 융기로 인해 브리지 영역의 타단에서 제2 전극(141)의 일 표면, 도 2에서 하부 면과 압전층(130)의 일 표면, 도 2에서 상부 면이 서로 접합되게 형성될 수 있다.
압전층(130)에서 융기된 영역은, 제1 전극의 두께 확장에 의해서 형성될 수 있다. 압전층(130) 자체의 두께가 두꺼워질 수도 있으나, 본 발명에서 제1 전극(120)의 두께 확장이 여러 기술적 특징들 중의 하나이다. 제1 전극(120)의 두께 확장에 따라 제1 전극(120)에 접하는 압전층(130)에 융기된 영역이 형성될 수 있다.
압전층(130)은 제1 전극(120)의 양 표면 중에서 제1 전극(120)이 기판(111)과 접하는 표면의 반대 표면에 압전 물질이 증착된 후에 패터닝을 통해 형성될 수 있다. 압전층(130)을 구성하는 압전 물질로서 질화알루미늄(AIN) 또는 산화아연 (ZnO)이 사용될 수 있다. 증착방법은 RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering) 방법, 에바포레이션(Evaporation) 방법 등이 이용될 수 있다. 압전층(130)은 그 두께가 50~5000 nm 범위에서 형성될 수 있다.
제2 캐비티(145)의 형성을 위해 압전층(130)의 일 표면의 일부 영역에 희생층이 형성된 경우 희생층 일 표면의 일부 영역에 제2 전극(141)이 형성될 수 있다. 제2 전극(141)은, 압전층(130)의 일 표면의 소정 영역에 전극용 금속막의 증착, 및 패터닝을 통해 형성될 수 있다. 제2 전극(141)은 제1 전극(120)에 사용된 물질, 증착 방법 및 패터닝 방법을 통해 형성될 수 있다. 제2 전극(141)은 그 두께가 5~1000nm 범위로 형성될 수 있다.
음향 공진기(100)는, 제2 전극(141)의 일단의 에지(E2)가 전체 폭 내에 위치하도록 형성될 수 있다. 제2 전극의 일단의 에지(E2)는, 다른 영역과 비교하여 더 두꺼운 전극 구조체로 형성될 수 있다. 제2 전극(141)의 일단의 에지(E2)는 제2 전극(141)의 에지 프레임에 해당하는 것으로, 측면부로 빠져나가는 에너지를 차단시키는 기능을 갖는다.
음향 공진기(100)는, 기판(111) 상에서 제1 전극(120), 제2 전극(141) 및 압전층(130)이 공통되는 오버랩되는 영역으로서, 브리지 영역의 일단에 접하나, 브리지 영역을 포함하지 않는 활성 영역을 포함하도록 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 음향 공진기(100)에서 제1 전극(120), 압전층(130) 및 제2 전극(141)이 공통으로 오버랩되는 영역을 활성 영역(Active area)이라 한다. 활성 영역은 음향 공진기(100)의 좌측 단에서 시작해서 브리지가 시작되는 바로 전의 브리지의 일단까지 분포할 수 있다. 활성 영역은 브리지 영역의 일단에 이어지나, 브리지 영역을 포함하지 않도록 형성될 수 있다. 그리고 활성 영역을 벗어난 영역에서 두께가 확장된 제1 전극(120)은 압전층(130)이 융기된 영역을 형성시킬 수 있다.
또한, 활성 영역에서 발생된 열은 기판(111)으로 전달될 수 있다.
음향 공진기(100)의 단면을 기준으로, 하나의 브리지는 적어도 하나의 평면 영역을 포함하도록 형성될 수 있다.
도 3은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 묘사된 제2 전극(141)과 구별되는 제2 전극(241)이 묘사되어 있다. 제2 전극(241)은 하나의 제1 평면 영역 및 제1 평면 영역에 이어지는 브리지 영역을 포함하도록 형성될 수 있다. 도 3에 묘사된 브리지 영역은, 하나의 경사면과 제2 평면을 포함하도록 형성된다.
도 2를 다시 참조하면, 제2 전극(141)은 음향 공진기(100)의 좌측 단을 시작으로 제1 평면 영역, 및 제1 평면 영역에 이어지는 브리지 영역을 포함하도록 형성될 수 있다. 도 2에 묘사된 브리지 영역은 2개의 평면, 즉 제2 평면 및 제3 평면을 포함한다.
브리지 영역은, 제1 평면 영역 및 제2 평면 영역을 연결시키는 수직면 또는 경사면 영역을 더 포함할 수 있다. 경사면 영역은, 제1 평면 영역 및 제2 평면 영역에 곡선 또는 직선으로 연결되게 형성될 수 있다. 예를 들어 도 2를 참조하면, 제1 평면과 제2 평면을 제1 경사면이 연결하고, 제2 평면과 제3 평면을 제2 경사면이 연결한다.
평면과 경사면이 연결되는 부분은 직선 또는 곡선일 수 있다. 예를 들어 도 2에서 연결 부분이 직선으로 묘사되어 있지만 일 평면과 일 경사면은 곡면으로 부드럽게 연결될 수 있다.
브리지는 적어도 하나의 경사면을 포함하도록 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 도 2에서 브리지는 2개의 경사면을 포함하도록 구성되며, 도 3에서 브리지는 하나의 경사면(S2)를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 제1 평면과 제1 경사면이 이루는 사이각이 50도 이하로 묘사되어 있다. 50도의 사이각은 가장 바람직한 실시 예에 불과하므로, 제1 경사면은 경우에 따라 50도 이상 90도 이하의 범위 내에서 형성될 수 있다.
본래 브리지는 90도로 형성된 구조를 의미하므로, 도 2에서 브리지 영역에서의 제2 전극(141)의 제1 평면과 제2 평면 사이의 제1 경사면의 기울어진 각도는, 예를 들어 50도 이하의 범위에서, 또는 50도 이상 90도 직각이 되게 형성될 수도 있다.
제2 전극(141)은, 압전층(130) 간에 일부 영역에서 제2 캐비티(145)를 갖도록 형성될 수 있다. 즉 제2 전극(141)의 브리지 영역으로 인해 압전층(130)과 제2 전극(141) 사이에 제2 캐비티(145)가 형성될 수 있다. 제2 캐비티(145)가 형성되기 위해서는 제2 전극(141)과 압전층(130)이 일부 영역에서 서로 분리된 상태에 있어야 한다. 분리된 상태를 형성하기 알맞은 구조는 일명 브리지(bridge) 구조이다. 본 발명의 변형된 브리지 구조는 일단은 제1 평면 영역의 에지를 지나 연장되고, 타단은 제1 전극(120)의 두께 확장 및 이에 의한 압전층의 융기로 인해, 압전층과 만나는 구조이다.
제2 캐비티(145)는 제2 전극(141)의 일 면의 일부 영역이 노출되고 제1 전극(120)의 일 면이 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 캐비티(145)는 제2 전극의 에지 영역에서 일 면의 일부 영역이 노출된 노출형 상부면과 제1 전극(120)의 일 면이 노출되지 않도록 형성된 폐쇄형 하부면을 통해 형성될 수 있다.
제2 캐비티(145)의 높이는 압전층(130) 두께의 1/2 이하일 수 있다. 제2 캐비티(145)가 형성됨으로써 압전층(130)의 각 영역에서의 두께가 달라질 수 있다. 제2 캐비티(145)의 높이가 압전층(130) 두께의 1/2 이하가 되게 함으로써, 내부에서 발생되는 열이 용이하게 빠져나갈 수 있도록 하는 최소한의 두께가 확보될 수 있다. 또한, 제2 캐비티(145)의 가로방향 폭의 길이는 제2 전극(141)과 제2 보호층(150)의 음향파 주파수에 의한 공진 길이로 한다.
제2 캐비티(145)는, 제1 전극(120)의 두께 변화, 즉 두께 확장에 의해 압전층(130)의 상부의 일부 영역에 공동부가 형성된 후에, 공동부의 일부 영역, 즉 브리지 영역에 희생층(sacrificial layer)이 증착된 후에 평면화되고, 희생층을 포함하는 압전층(130) 상에 제2 전극(141)이 적층되고, 이후 희생층이 제거됨으로써 형성될 수 있다. 여기서, 희생층의 소재로 폴리실리콘이나 TEOS(Tetraethyl orthosilicate), PSG(Phophosilicate glass) 등의 표면의 거칠기(roughness)가 우수하고 희생층의 형성과 제거가 용이한 물질이 사용될 수 있다.
제2 캐비티(145)는 활성 영역의 일단에서 시작되게 형성될 수 있다. 단면을 기준으로 캐비티(145) 영역의 일단은 제2 전극(141)과 압전층(130)의 접합에 의해 막혀 있고, 캐비티(145) 영역의 타단은 오픈되어 있는 것이 일반적이다. 그러나 본 발명의 일 실시 예에서는 캐비티(145) 영역의 타단이 압전층(130)의 융기로 인해 막혀져 있는 것이 특징이다. 여기서 압전층(130)의 두께 변화가 아닌 융기로 표현된 이유는, 캐비티(145) 일단의 막힘이 압전층(130)의 자율적인 두께 변화로 인한 것이라기 보다는 제1 전극(120)의 두께 확장에 종속되어 압전층(130)의 높이 변화에서 비롯됐기 때문이다.
종래의 기술과 비교하여, 음향 공진기(100)에는, 공기 중에 노출된 제2 보호층(150) 및 그 하부의 제2 전극(141)에 의해 형성된, 종래 기술에 따른 일단이 공중에 떠있는 캔틸레버(cantilever)와 구별되는, 브리지 영역의 일단이, 제1 전극의 두께 보상에 따라 융기된 압전층에 의해 받혀지고, 막혀진 형태의 제2 캐비티(145)가 형성될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 음향 공진기(100)는 제2 보호층(150)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 보호층(150)은 제2 전극(141)이 압전층(130)과 접하는 반대 표면에 형성될 수 있다. 제2 보호층(150)의 일부 영역에는 트렌치(trench) 영역이 형성될 수 있다. 트렌치 영역은 제2 전극(141)이 드러나지 않도록 형성될 수 있다.
제2 보호층(150)은 제1 전극(120), 압전층(130) 및 제2 전극(141)을 보호하기 위한 패시베이션(passivation) 기능을 수행할 수 있다. 제2 보호층(150)은 일단의 에지가 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 전극의 일단의 에지와 일치하도록 형성될 수 있다.
도 4는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 4를 참조하면, 브리지 영역의 일 단에서 두께가 확장된 제1 전극(320)이 묘사되어 있다. 확장된 제1 전극의 폭(W)이 묘사되어 있다. 제1 전극(320)의 두께가 확장된 구간(W)의 일단, 즉 제1 전극(320)의 우측 단은 경사지게 마감될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4를 함께 참조하면, 다각형 형상을 갖는 음향 공진기(100)에서, 제1 전극(120)은, 다각형을 이루는 각 변에 대한 수직 단면 상의 캐비티 에지(C)와 제1 전극의 에지(E1)의 간격, 즉 제1 전극의 폭이 각 변에서 서로 상이하게 형성될 수 있다.
도 5는 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 전기적 개선에 관한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 도 1과 유사한 음향 공진기(100)의 탑 뷰가 묘사되어 있다. 두께 확장에 의해 제1 전극(120)의 가장자리 영역의 두께가 증가하고, 두께가 확장된 전극의 저항이 감소함으로써 전류가 전극의 가장자리에 모여서 전극 리드(lead)로 흘러가기 때문에 Q 값이 증가 될 수 있다.
도 6은 음향 공진기 기계적 결함인 스틱션의 예시도이다.
도 6을 참조하면, 하부 층의 상부에 형성된 트렌치 영역 상에 현수된 공진기 stack layers가 묘사되어 있다. 트렌치 영역의 폭 대비 현수된 stack layer의 두께가 얇은 경우, stack layer가 캐비티 영역을 침범하여 주저 않는 기계적 결함, 스틱션(stiction) 현상이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기(100)에서, 제1 전극(120)의 두께 보상을 통해 스틱션 현상이 예방될 수 있다.
그 밖에 제1 전극(120)의 두께 보상을 통해 활성 영역에서 발생하는 열이 기판으로 전달되어 열전달(heat transfer)이 개선될 수 있다.
도 7은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 A-A'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 7을 참조하면, 압전층(430)은, 제1 전극(420) 상의 압전층(430)이 끊어진 영역에 전도성의 금속 패턴층(460)을 포함하도록 형성될 수 있다. 금속 패턴층(460)은, 압전층(430)의 융기된 영역을 끊고, 제1 전극(420)의 일면이 노출된 영역에 형성될 수 있다.
도 8은 도 1에 묘사된 음향 공진기에서 B-B'를 절단면으로 하는 수직 단면도이다.
도 8을 참조하면, 압전층(530)은 제1 전극(520) 상의 압전층(530)의 일단의 에지 영역에 전도성의 금속 패턴층(560)을 포함하도록 형성될 수 있다. 금속 패턴층(560)은, 압전층(539)의 브리지 영역과 수평 방향으로 이어지면서 제1 전극(520)의 일 면 및 기판(511)이 노출된 영역에 형성될 수 있다. 또한, 금속 패턴층(560)의 일단은 압전층(530)의 일단의 모양에 대응되게 균일한 두께를 갖도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 음향 공진기(100)에 포함된 기술적 특징을 제조방법에 의해 묘사될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기의 제조방법(S100)을 구성하는 각 단계에 대한 세부 사항은 음향 공진기(100)에 대한 공정에 관한 설명에 상세히 기술되어 있다. 따라서 각 단계에 대해 요약 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 음향 공진기(100) 제조방법(S100)의 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 음향 공진기의 제조방법(S100)은, 기판 상에 제1 전극(120) 및 압전층(130) 형성(S110) 및 압전층의 일 면에 제1 평면 영역을 포함하는 제2 전극 형성(S120)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 전극(120), 제2 전극(141) 및 압전층(130)은 공통으로 오버랩되는 활성 영역(active area)을 갖도록 형성될 수 있다. 활성 영역에서 전기 공진 및 음향 공진이 발생할 수 있다. 제1 전극(120)은 활성 영역에 입전한 위치에 형성되는 두께 확장 영역을 포함할 수 있다. 두께 확장 영역은 활성 영역에서 발생하는 열전도를 증가시키는 기능을 갖는다.
S110 단계 중에 기판(111)과 제1 전극(120) 간에 희생층 형성을 통해 기판(111)의 일부 영역이 트렌치(trench)되게 제1 캐비티(112)가 형성될 수 있다. 그리고 제1 캐비티(112) 수직 상방에는 활성 영역이, 제1 캐비티(112)의 에지 상방에는 브리지 영역이 형성될 수 있다.
구체적으로 기판(111)과 제1 전극(120) 사이에 제1 캐비티(112)가 형성될 수 있다. 그리고 제1 캐비티(112)는 활성 영역과 오버랩되도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극(120)은 활성 영역의 에지와 오버랩되는 영역에, 압전층과의 사이에 제2 캐비티(145)를 갖도록 형성될 수 있다. 제2 캐비티(145)는 브리지 영역에 의해 형성될 수 있다. 브리지 영역은 제2 전극(141)의 제1 평면 영역의 에지를 지나 연장되어, 제1 평면과 다른 높이의 제2 평면 영역을 갖는다.
제1 전극(120)은 도 2 또는 도 4와 같이 일부 영역에서 두께가 확장되게 형성될 수 있다(S113). 즉 제1 전극(120)은 도 2와 같이 일단의 두께와 타단의 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다. 또는 도 4와 같이 제1 전극(120)은 일부 영역(W)에서 t1에서 t2로 두께가 확장될 수 있다. 결과적으로 브리지 영역 일단의 수직 하부에 배치되는 제1 전극(120)의 일부 영역의 두께가 확장될 수 있다(S113).
제1 전극(120)의 두께 확장을 통해 제1 전극(120)의 높이 차이가 발생하고, 이로 인해 제1 전극(120) 상에 압전층(130)이 균일 높이로 형성되는 경우, 제1 전극(120)에 의해 융기된 영역이 형성될 수 있다(S113).
제2 전극(141)은 브리지 영역의 일단과 압전층(130)의 융기된 영역의 접촉에 이해 폐쇄형 제2 캐비티를 형성할 수 있다(121). 즉 브리지 영역의 시점과 종점 중에서 종점의 제2 전극(141)의 하부 표면과 압전층(130)의 상부 표면이 서로 접하도록 형성될 수 있다. 이로써 브리지는 종점의 타단이 압전층(130) 위에 올려진 형상을 하고, 제2 캐비티(145)는 폐쇄된다. 제1 평면의 에지를 지나 확장된 브리지 영역에 의해 시작된 제2 캐비티(145)가, 제2 전극(120)의 확장된 두께 및 이에 의한 융기된 압전층(130)과 제2 전극(141)의 접합을 통해 제2 캐비티(145)가 형성된다(S123).
본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 공진기(100)는, 제2 전극(141)의 일단이 폐쇄된 브리지 영역에 의한 공진을 이용하여, 활성 영역 안에서 빠져나오는 측면파(lateral wave)를 가두어 품질 인자(Quality factor)를 높일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전극의 구조 개선을 통해 활성 영역에서 발생하는 열전달이 개선될 수 있다.
또한, 압전층 및 전극의 박막화로 인해 발생되기 쉬운 스틱션(stiction)이 개선될 수 있다.
또한, 전극의 박막화에 따른 저항 증가의 문제점을 해결함으로써 품질인자 Q 값이 증가될 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100, 200, 300, 400, 500, 600: 음향 공진기
111, 211, 311, 411, 611: 기판
112, 212, 312, 412, 612: 제1 캐비티
120, 220, 320, 420, 620: 제1 전극
130, 230, 330, 430, 630: 압전층
131, 231, 331, 431: 제3 캐비티
141, 241, 341, 441, 641: 제2 전극
145, 245, 345, 445: 제2 캐비티
150, 250, 350, 450, 650: 제2 보호층
111, 211, 311, 411, 611: 기판
112, 212, 312, 412, 612: 제1 캐비티
120, 220, 320, 420, 620: 제1 전극
130, 230, 330, 430, 630: 압전층
131, 231, 331, 431: 제3 캐비티
141, 241, 341, 441, 641: 제2 전극
145, 245, 345, 445: 제2 캐비티
150, 250, 350, 450, 650: 제2 보호층
Claims (15)
- 기판(substrate);
상기 기판의 일 면에 형성된 제1 전극;
상기 제1 전극의 일 면에 형성된 압전층; 및
상기 압전층의 일 면에 형성된 제1 평면 영역을 갖는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압전층은, 공통으로 오버랩되는 활성 영역(active area)을 갖도록 형성되고,
상기 제1 전극은,
상기 활성 영역에 인접한 위치에 형성되어 활성 영역에서 발생하는 열전도를 증가시키는 두께 확장 영역을 포함하도록 구성되고,
상기 제2 전극은,
상기 제1 평면 영역의 에지를 지나 연장되어 제2 캐비티를 형성하고, 상기 제1 평면과 다른 높이의 제2 평면 영역을 갖는 브리지 영역을 포함하고,
상기 브리지 영역은,
일단은 상기 제1 평면 영역에서 연장되고, 타단은 상기 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 상에 안착하도록 형성되는,
음향 공진기. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은,
상기 활성 영역과 오버랩되고, 상기 제1 전극과의 사이에 배치되는 제1 캐비티를 갖도록 형성되는,
음향 공진기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극은,
상기 압전층과의 사이에서 상기 활성 영역의 에지와 오버랩되게 배치되는 제2 캐비티를 포함하도록 형성되는,
음향 공진기. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2 캐비티는,
상기 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 및 상기 제2 전극의 접합에 의해 폐쇄되게 형성되는,
음향 공진기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극은,
상기 두께 확장 영역을 통해 단위 시간당 전하의 흐름을 증가시키는,
음향 공진기. - 청구항 1에 있어서,
상기 압전층은,
상기 제1 전극 상의 노출된 영역에 전도성의 금속 패턴층을 포함하도록 형성되는,
음향 공진기. - 청구항 1에 있어서,
상기 압전층은,
상기 제1 전극 상의 상기 압전층이 종단된 영역에 전도성의 금속 패턴층을 포함하도록 형성되는,
음향 공진기. - 제1 전극 및 제2 전극 사이에 압전층을 포함하는 음향 공진기의 제조방법에 있어서,
기판 상에 상기 제1 전극 및 상기 압전층이 형성되는 단계; 및
상기 압전층의 일 면에 형성된 제1 평면 영역을 갖는 상기 제2 전극이 형성되는 단계를 포함하되,
상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압전층은, 공통으로 오버랩되는 활성 영역을 갖도록 형성되고,
상기 제1 전극은 상기 활성 영역에 인접한 위치에 형성되어 활성 영역에서 발생하는 열전도를 증가시키는 두께 확장 영역을 포함하도록 구성되고,
일단은 상기 제1 평면 영역에서 연장되고, 타단은 상기 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 상에 안착하는 브리지 영역이 형성되는 단계를 포함하도록 구성되는,
음향 공진기의 제조방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 활성 영역과 오버랩되도록, 상기 기판과 제1 전극과의 사이에 제1 캐비티가 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
음향 공진기의 제조방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 활성 영역의 에지와 오버랩되도록, 상기 압전층과 상기 제2 전극의 사이에 제2 캐비티가 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
음향 공진기의 제조방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 제1 평면 영역의 에지를 지나 연장되어, 상기 제1 평면과 다른 높이의 제2 평면 영역을 갖는 브리지 영역 및 이에 의한 제2 캐비티가 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
음향 공진기의 제조방법. - 삭제
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 전극의 두께 확장 영역에 의해 융기된 상기 압전층 및 상기 제2 전극의 접합에 의해 제2 캐비티가 폐쇄되게 형성되는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
음향 공진기의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210072364A KR102636254B1 (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 기계적, 전기적 및 열역학적 특성이 향상된 음향 공진기 및 이의 제조방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210072364A KR102636254B1 (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 기계적, 전기적 및 열역학적 특성이 향상된 음향 공진기 및 이의 제조방법 |
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| KR20220163777A KR20220163777A (ko) | 2022-12-12 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100470711B1 (ko) | 2003-05-27 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | 폴리 실리콘 희생층 및 에칭 방지 벽을 이용한 에어갭형ｆｂａｒ 제조 방법 및 그 장치 |
| DE102018117248B4 (de) * | 2018-07-17 | 2020-03-19 | RF360 Europe GmbH | BAW-Resonator mit einem hohen Q-Wert und Störmodenunterdrückung |
| KR20200032362A (ko) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 삼성전기주식회사 | 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법 |
| KR102338022B1 (ko) * | 2019-08-19 | 2021-12-10 | (주)와이솔 | 에어갭형 fbar |
-
2021
- 2021-06-03 KR KR1020210072364A patent/KR102636254B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
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| KR20220163777A (ko) | 2022-12-12 |
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