KR20030064530A - 박막 용적 공진기 - Google Patents

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KR20030064530A
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문선희
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 박막 용적 공진기에 관한 것으로서, 전계가 가해지면 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환되어 진동하는 압전체 기판과, 상기 압전체 기판의 상부 및 하부에 위치되어 상기 전계가 상기 압전체 기판으로 공급될 수 있도록 하는 상부 및 하부 전극과, 상기 하부 전극과 상기 압전체 기판사이에 형성되어 상기 압전체 기판이 상기 상부 및 하부 전극과 수직 방향을 가지며 배향될 수 있도록 하는 배향층을 포함하여 구성되어,
압전체 기판이 상부 및 하부 전극과 수직 방향으로 성장될 수 있도록 압전체 기판과 하부 전극사이에 배향층을 형성함으로써 주파수 통과 특성이 향상되어 필터 특성이 향상되는 효과가 있다.

Description

박막 용적 공진기{Film bulk acoustic resonator}
본 발명은 박막 용적 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator, 이하 FBAR라 함)에 관한 것으로서, 특히 공진 특성을 이용하여 원하는 주파수 대역의 신호를 통과시키는 박막 용적 공진기에 관한 것이다.
최근 들어, 무선 통신 시스템에 대한 수요가 급속히 증가함에 따라 사용자의 욕구를 충족시키기 위한 경쟁도 그만큼 치열해지고 있으며 이러한 경쟁이 제품의고성능, 저가격화 및 소형화를 더욱 가속화시키고 있다.
특히 RF 무선 이동 통신 부품 중 필터는 무수히 많은 공중파중 사용자가 필요로 하는 신호를 선택하거나 전송하고자하는 신호를 걸러주는 역할을 하기 때문에 핵심 수동 부품중의 하나이다.
이러한, RF 필터로 가장 많이 사용되고 있는 것에는 유전체 공진기(Dielectric Resonator) 필터 및 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터가 사용되고 있는데 유전체 필터는 높은 유전율, 저삽입 손실, 높은 온도에서의 안정성, 내진도, 내충격등에 장점이 있으나 기술적 발전 동향인 소형화 및 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)화에는 기술적 한계성을 나타내고 있으며, SAW 필터는 초고주파 대역에의 적용이 어렵고 반도체 기판에서 이루어지는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)구조와 단일칩상으로 구성되기 어렵다.
이와 달리, FBAR 필터는 RF 능동 소자들과의 자유로운 결합이 가능하고 초경량 및 초경박이며 반도체 공정을 이용한 대량 생산이 가능하기 때문에 모든 면에서 차세대 무선 이동 통신 필터에 가장 이상적이라고 할 수 있다.
상기와 같은 FBAR 필터에 사용되는 종래의 기술에 따른 FBAR 는 도1 에 도시된 바와 같이, 외부로부터 전계(2)가 가해지면 진동하는 압전체 기판(10)과, 상기 압전체 기판(10)의 상부 및 하부에 위치되어 상기 전계(2)가 상기 압전체 기판(10)으로 공급될 수 있도록 하는 상부 및 하부 전극(20, 30)으로 구성된다.
이러한 FBAR 는 상기 압전체 기판(10)이 진동함에 따라 임피던스가 "0" 및 무한대인 공진 및 반공진이 발생하게 되고 공진이 발생한 주파수에 동조되는 신호만이 통과되게 되는 것이다.
이러한 FBAR는 상기 하부 전극(30), 압전체 기판(10) 및 상부 전극(20)을 순차적으로 형성하게 되는데, 상기 압전체 기판(10)의 특성에 따라 상기 FBAR 의 성능이 크게 좌우된다.
특히, 상기 압전체 기판(10)이 상기 상부 및 하부 전극(20, 30)과 수직 방향, 즉 z축 방향으로 우수한 배향성을 보이며 성장되는 것이 FBAR 특성에 바람직하다.
본 발명은 상기한 종래 기술을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 그 주요한 목적은 압전체 기판이 상부 및 하부 전극과 수직방향으로 우수한 배향성을 보이며 성장된 FBAR를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 압전체 기판에 대한 하부 전극의 영향을 감소시켜 전극 물질의 선정에 다양성을 부가할 수 있는 FBAR를 제공하는데 있다.
도1 은 종래의 기술에 따른 FBAR 의 구조가 도시된 단면도,
도2 는 본 발명에 따른 FBAR 의 구조가 도시된 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 압전체 기판20: 상부 전극
30: 하부 전극40: 배향층
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 FBAR는 전계가 가해지면 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환되어 진동하는 압전체 기판과, 상기 압전체 기판의 상부 및 하부에 위치되어 상기 전계가 상기 압전체 기판으로 공급될 수 있도록 하는 상부 및 하부 전극과, 상기 하부 전극과 상기 압전체 기판사이에형성되어 상기 압전체 기판이 상기 상부 및 하부 전극과 수직 방향을 가지며 배향될 수 있도록 하는 배향층을 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2 는 본 발명에 따른 FBAR의 구조가 도시된 단면도이다.
본 발명에 따른 박막 용적 공진기는 도2 에 도시된 바와 같이, 전계(2)가 가해지면 진동하는 압전체 기판(10)과, 상기 압전체 기판(10)의 상부 및 하부에 위치되어 상기 전계(2)가 상기 압전체 기판(10)으로 공급될 수 있도록 하는 상부 및 하부 전극(20, 30)과, 상기 압전체 기판(10)과 상기 하부 전극(30)사이에 형성되어 상기 압전체 기판(10)이 상기 상부 및 하부 전극(20, 30)과 수직 방향으로 성장되도록 하는 배향층(40)으로 구성된다.
상기 배향층(40)은 상기 압전체 기판(10)이 상기 상부 및 하부 전극(20, 30)과 수직 방향으로 성장될 수 있도록 하며, 상기 배향층(40)으로는 SiO2, SiN 과 같은 절연 물질 및 상기 압전체 기판(10)의 재질로 사용되는 ZnO 등이 사용된다.
이때, 상기 배향층(40)이 압전체 기판(10)과 동일한 물질로 이루어진 경우에는 상기 배향층(40)과 상기 압전체 기판(10)을 증착할 때의 온도 및 시간등의 외부 환경을 상이하게 함으로써 성장시키게 된다.
또한, 상기 배향층(40)은 상기 압전체 기판(10)의 두께 비율은 1:10을 가지도록 형성되며, 이러한 상기 배향층(40)와 상기 압전체 기판(10)의 두께 비율은 통과되는 주파수대역에 따라 변화가 가능하다.
여기서, 상기 상부 전극(20), 압전층(10) 및 하부 전극(30)은 화학증착법(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD라 함) 및 스퍼터링(Sputtring)등과 같은 방법을 이용하여 증착시킴으로써 성장시키게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 박막 용적 공진기의 제조 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 하부 전극(30)에 SiO2, SiN 및 ZnO와 같은 물질로 이루어진 상기 배향층(40)을 형성한 다음 상기 압전체 기판(10)을 CVD 및 스퍼터링(Sputtering)과 같은 방법을 사용하여 증착을 통해 성장시킨다.
상기 배향층(40)에 형성되는 상기 압전체 기판(10)은 상기 하부 전극(30)과 수직 방향, 즉 z축 방향으로 성장된다.
상기 압전체 기판(10)의 증착후 상기 상부 전극(20)을 형성한다.
결국, 본 발명에 따른 FBAR 는 상기 하부 전극(30)에 직접 상기 압전체 기판(10)을 성장시키지 않고 상기 배향층(40)을 형성하여 상기 압전체 기판(10)을 성장시킴으로써 상기 압전체 기판(10)의 Z축 배향성을 향상시키게 되어 박막 용적 공진기의 특성을 향상시키게 되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 박막 용적 공진기는 압전체 기판이 상부 및 하부 전극과 수직 방향으로 성장될 수 있도록 압전체 기판과 하부 전극사이에 배향층을 형성함으로써 주파수 통과특성이 향상되기 때문에 필터 특성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 전계가 가해지면 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환되어 진동하는 압전체 기판과; 상기 압전체 기판의 상부 및 하부에 위치되어 상기 전계가 상기 압전체 기판으로 공급될 수 있도록 하는 상부 및 하부 전극과; 상기 하부 전극과 상기 압전체 기판사이에 형성되어 상기 압전체 기판이 상기 상부 및 하부 전극과 수직 방향을 가지며 배향될 수 있도록 하는 배향층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 용적 공진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향층은 SiO2, SiN 또는 ZnO 가 사용되는 것을 특징으로 하는 박막 용적 공진기.
  3. 제 1 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배향층과 압전체 기판의 두께 비율은 1:10 인 것을 특징으로 하는 박막 용적 공진기.
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