KR20030073842A - Flim bulk acoustic resonator filter and manufacturing method for the same - Google Patents

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KR20030073842A KR1020020013594A KR20020013594A KR20030073842A KR 20030073842 A KR20030073842 A KR 20030073842A KR 1020020013594 A KR1020020013594 A KR 1020020013594A KR 20020013594 A KR20020013594 A KR 20020013594A KR 20030073842 A KR20030073842 A KR 20030073842A
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Abstract

PURPOSE: A film bulk acoustic resonator(FBAR) filter and a fabrication method thereof are provided to improve band pass characteristics of the FBAR filter and to realize one chip integration by a MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) process without using an external individual device. CONSTITUTION: The first resonant part(61) is formed by connecting a number of film bulk acoustic resonators(FBAR)(61a,61b,61c) having the first resonant frequency serially. The second resonator part(62) is formed with a number of FBARs(62a,62b) connected in parallel with the FBARs of the first resonant part, and has the second resonant frequency. And the third resonant part(63) has the first resonant frequency, and is formed with a number of FBARs(63a,63b) connected in parallel with the FBARs of the first resonant part.

Description

박막용적 탄성공진기 필터 및 그 제조방법{Flim bulk acoustic resonator filter and manufacturing method for the same}Thin film bulk elastic resonator filter and its manufacturing method {Flim bulk acoustic resonator filter and manufacturing method for the same}

본 발명은 원하는 주파수 대역의 신호를 통과시키는 박막용적 탄성공진기(Film Bulk Acoustic Resonator, 이하 FBAR라 함) 필터에 관한 것으로서, 특히 원하지 않는 주파수 대역의 신호가 통과하는 것을 방지하고 필터 특성이 향상되도록 하는 기능을 FBAR 필터 내부에 형성함으로써 필터의 크기가 감소함과 동시에 필터의 특성이 향상되는 FBAR 필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thin film bulk elastic resonator (FBAR) filter for passing a signal in a desired frequency band, and in particular, to prevent passage of a signal in an undesired frequency band and to improve filter characteristics. By forming a function inside the FBAR filter, the size of the filter is reduced and the characteristics of the filter are improved.

일반적으로 대역 통과 필터(Band Pass Filter)는 원하는 주파수 대역의 신호를 통과시키는 역할을 수행하는 RF 부품으로 기지국이나 단말기를 통해 신호를 송수신할 때 필요한 신호만 걸러내고 불필요한 신호는 제거하는 역할을 수행한다.In general, a band pass filter is an RF component that passes a signal of a desired frequency band. The band pass filter filters only signals necessary for transmitting and receiving signals through a base station or a terminal and removes unnecessary signals. .

이러한 필터로 많이 사용되고 있는 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터는 소형이면서 신호 처리가 용이하고 회로가 간략하여 소형화 및 반도체 공정을 이용함으로써 대량 생산이 가능하나, 고주파 대역에서의 파워 핸들링이 어려워 사용되기 어려운 문제점이 있다.SAW (Surface Acoustic Wave) filter, which is widely used as such a filter, can be mass-produced by using miniaturization and semiconductor process due to its small size, easy signal processing, and simple circuit, but it is difficult to use due to difficult power handling in high frequency band There is this.

한편, FBAR 필터는 RF 능동 소자들과 자유로운 결합이 가능하여 초경량 및 초경박이며 반도체 공정을 이용하여 대량생산이 가능하고, 특히 안정성 및 뛰어난 신호대 잡음비를 보이기 때문에 이동 통신 단말기의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.FBAR filters, on the other hand, can be freely combined with RF active elements, making them extremely lightweight and ultra-thin, mass-produced using semiconductor processes, and improving the call quality of mobile communication terminals due to their stability and excellent signal-to-noise ratio. have.

일반적인 FBAR의 구조는 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, Membrane 타입, SMR(Solidly Mounted Resonator)타입 및 Air-Gap 타입이 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, general FBAR structures include a Membrane type, a solidly mounted resonator (SMR) type, and an air-gap type.

먼저, Membrane 타입은 도1 에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(11)에 지지층(12)을 형성한 후 하부 전극(13), 압전층(14) 및 상부 전극(15)을 위치시키고, 기계적 진동을 향상시키기 위해 상기 반도체 기판(11)의 일부분을 백사이드 에칭(Backside Etching)이용하여 제거한 구조이다.First, as shown in FIG. 1, the Membrane type forms the support layer 12 on the semiconductor substrate 11, and then positions the lower electrode 13, the piezoelectric layer 14, and the upper electrode 15, and mechanical vibration. A portion of the semiconductor substrate 11 is removed by backside etching to improve the efficiency.

또한, 상기 SMR(Solidly Mounted Resonator) 타입은 도2 에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(21)상에 어쿠스틱 임피던스(Acoustic Impedance)의 차가 큰 두 물질(22, 23)을 격층으로 형성후 하부 전극(24), 압전층(25) 및 상부 전극(26)을 위치시킴으로써, 브래그반사(Bragg Reflection)을 통해 음파의 손실을 최소화한 구조이다.In addition, as shown in FIG. 2, the solid-mounted resonator (SMR) type is formed by forming two layers 22 and 23 having a large difference in acoustic impedance on the semiconductor substrate 21 as a lower electrode. 24), the piezoelectric layer 25 and the upper electrode 26 are positioned to minimize the loss of sound waves through Bragg reflection.

마지막으로 상기 Air-Gap 타입은 도3 에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(31)과 지지층(32)사이에 Surface Micromachining를 이용하여 희생층(31a)를 형성한 다음 하부 전극(33), 압전층(34) 및 상부 전극(35)를 위치시킨 구조로써,Bulk micro-machining을 이용한 백사이드에칭(Backside etching) 공정이 필요하지 않기 때문에 공정이 간소화될 수 있는 구조이다.Finally, as shown in FIG. 3, the air-gap type forms a sacrificial layer 31a between the semiconductor substrate 31 and the support layer 32 by using surface micromachining, and then the lower electrode 33 and the piezoelectric layer. As the structure in which the 34 and the upper electrode 35 are positioned, the backside etching process using bulk micro-machining is not required, and thus the process can be simplified.

상기와 같은 Membrane타입, SMR(Solidly Mounted Resonator)타입 및 Air-Gap 타입의 FBAR는 상기 압전층(14, 25, 34)이 진동함에 따라 임피던스가 거의 무한대 및 "0" 이 되는 공진 특성이 나타나는 주파수가 발생하게 되는데, 임피던스가 낮은 영역의 주파수가 통과되고 나머지 대역의 주파수는 차단되게 된다.The FBAR of the Membrane type, SMR (Solidly Mounted Resonator) type, and Air-Gap type has a frequency in which resonance characteristics of which impedance is almost infinite and “0” appear as the piezoelectric layers 14, 25, and 34 vibrate. Is generated, the frequency of the low impedance region is passed and the frequency of the remaining bands are cut off.

그리고, 상기와 같은 Membrane타입, SMR(Solidly Mounted Resonator)타입 및 Air-Gap 타입으로 형성된 복수개의 FBAR를 직렬 및 병렬로 연결하여 원하는 통과 주파수 대역의 신호를 통과시킬 수 있는 FBAR 필터가 형성된다.A plurality of FBARs formed of the Membrane type, SMR (Solidly Mounted Resonator) type, and Air-Gap type are connected in series and in parallel to form a FBAR filter capable of passing a signal having a desired pass frequency band.

도4 는 종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터의 구조가 도시된 구성도이다.4 is a block diagram showing the structure of a first FBAR filter according to the prior art.

종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터는 도4 에 도시된 바와 같이, 복수개의 FBAR(41a, 41b, 41c)가 직렬 연결되어 제1 공진 특성을 가지는 직렬 공진부(41)와, 제2 공진 특성을 가지며 상기 직렬 필터부(41)와 병렬 연결되는 복수개의 FBAR(42a, 42b, 42c, 42d)로 이루어지는 병렬 공진부(42)와, 상기 직렬 공진부(41) 및 병렬 공진부(42)를 통해 신호가 전달될 수 있도록 형성된 배선(43)으로 구성된다.As shown in FIG. 4, the first FBAR filter according to the related art includes a series resonator 41 having a first resonance characteristic by connecting a plurality of FBARs 41a, 41b, and 41c in series, and a second resonance characteristic. A parallel resonator 42 comprising a plurality of FBARs 42a, 42b, 42c, and 42d connected in parallel with the series filter unit 41, and the series resonator 41 and the parallel resonator 42. It is composed of a wiring 43 formed to transmit a signal through.

여기서, 상기 배선(43)은 외부로부터 신호가 입력되는 입력단자(43a)와 외부로 신호가 출력되는 출력단자(43b) 그리고 잡음이 제거될 수 있도록 하는 복수개의 접지단자(43c, 43d, 43e, 43f)로 이루어진다.Here, the wiring 43 includes an input terminal 43a through which a signal is input from the outside, an output terminal 43b through which the signal is output to the outside, and a plurality of ground terminals 43c, 43d, 43e, which allow noise to be removed. 43f).

상기와 같이 구성된 종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터의 임피던스 특성은도5 에 도시된 바와 같이, 상기 직렬 공진부(41)과 병렬 공진부(42)에 의해 각각 직렬 및 병렬 임피던스 응답 곡선(44, 45)이 나타나게 되고, 상기 직렬 및 병렬 임피던스 응답 곡선(44, 45)는 각각 f1, f3 및 f2, f4 의 주파수에서 직렬 공진 및 병렬 공진(44a, 45a, 44b, 45b)이 발생하게 된다.Impedance characteristics of the first FBAR filter according to the related art, which are configured as described above, are illustrated in FIG. 5 by the series resonator 41 and the parallel resonator 42, respectively. , 45, and the series and parallel impedance response curves 44 and 45 generate series resonance and parallel resonance 44a, 45a, 44b, and 45b at frequencies f1, f3, f2, and f4, respectively.

이때, 상기 f2 와 f3의 주파수의 일치되도록 하면 도6 에 도시된 바와 같이, 중심주파수가 f2 및 f3 이고 주파수 통과대역이 f1 내지 f4 인 대역 통과 필터 특성이 나타나게 된다.At this time, if the frequencies of f2 and f3 are matched, as shown in FIG. 6, band pass filter characteristics having center frequencies f2 and f3 and frequency passbands f1 to f4 appear.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터는 이상적인 FBAR 필터인 경우 대역 통과 특성이 손실이 없기 때문에 대역 통과 특성이 사각형 형태를 이루지만 실제적인 경우 완만한 경사를 가지는 형태를 이루기 때문에 원하지 않는 주파수 대역의 신호가 통과하게 된다는 문제점이 있다.However, since the first FBAR filter according to the related art has no loss in band pass characteristics in the case of an ideal FBAR filter, the band pass characteristics have a rectangular shape, but in actual cases, have a gentle slope. There is a problem that a signal in a frequency band that does not pass.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술에 따른 제2 FBAR 필터 구조는 도7 에 도시된 바와 같이, 직렬 연결된 복수개의 FBAR(51a, 51b, 51c)로 이루어진 직렬 공진부(51)와, 상기 직렬 공진부(51)와 병렬 연결된 복수개의 FBAR(52a, 52b, 52c, 52d)로 이루어진 병렬 공진부(52)와, 상기 병렬 공진부(52)를 이루는 복수개의 FBAR(52a, 52b, 52c, 52d)에 각각 직렬 연결된 복수개의 인덕터(L1, L2, L3, L4)로 이루어진다.As shown in FIG. 7, the second FBAR filter structure according to the related art for solving the above problems includes a series resonator 51 including a plurality of series connected FBARs 51a, 51b, and 51c. A parallel resonator 52 comprising a plurality of FBARs 52a, 52b, 52c, and 52d connected in parallel with the series resonator 51, and a plurality of FBARs 52a, 52b, 52c, constituting the parallel resonator 52, And a plurality of inductors L1, L2, L3, L4 connected in series to 52d).

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 제2 FBAR 필터는 입력단자(53)를 통해 필터링되어 출력 단자(54)를 통해 출력되는 외부 신호의 대역 통과 특성은 향상되는 반면에 인덕터와 같은 개별소자가 추가되어야 하므로, MMIC(MonolithicMicrowave Integrated Circuit) 공정에 의한 필터의 단일칩화가 용이하지 않다는 문제점이 있다.However, while the second FBAR filter according to the related art is filtered through the input terminal 53, the band pass characteristic of the external signal output through the output terminal 54 is improved, while individual elements such as inductors Since it must be added, there is a problem that the single chip of the filter by the MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) process is not easy.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 FBAR 필터의 대역 통과 특성을 향상시키고 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)공정에 의해 단일칩화가 가능하도록 외부에 개별소자를 사용하지 않고, 필터 내부에 대역 통과 특성을 향상시키기 위한 기능을 추가하여 FBAR 필터의 크기를 줄이고 비용 절감 및 공정을 간소화시키는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the purpose of which is to improve the band pass characteristics of the FBAR filter and to use a separate device to the outside to enable a single chip by the MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) process Instead, it adds features to improve the bandpass characteristics inside the filter, reducing the size of the FBAR filter, reducing costs and simplifying the process.

도1 내지 도3 은 일반적인 FBAR 의 구조가 도시된 단면도,1 to 3 are cross-sectional views showing the structure of a typical FBAR,

도4 는 종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터의 구조가 도시된 구성도,4 is a block diagram showing the structure of a first FBAR filter according to the prior art;

도5 는 종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터의 임피던스 특성이 도시된 그래프,5 is a graph showing the impedance characteristics of the first FBAR filter according to the prior art;

도6 은 종래의 기술에 따른 제1 FBAR 필터의 대역 통과 특성이 도시된 그래프,6 is a graph illustrating bandpass characteristics of a first FBAR filter according to the related art;

도7 은 종래의 기술에 따른 제2 FBAR 필터의 구조가 도시된 회로도,7 is a circuit diagram showing the structure of a second FBAR filter according to the prior art;

도8 은 본 발명에 따른 FBAR 필터의 구조가 도시된 구성도,8 is a block diagram showing the structure of an FBAR filter according to the present invention;

도9 는 본 발명에 따른 FBAR 필터의 구조가 도시된 회로도,9 is a circuit diagram showing the structure of an FBAR filter according to the present invention;

도10 은 본 발명에 따른 FBAR 필터의 임피던스 특성이 도시된 그래프,10 is a graph showing the impedance characteristics of the FBAR filter according to the present invention;

도11a 내지 도11f 는 본 발명에 따른 FBAR 필터의 제1 제조방법이 도시된 도면,11A to 11F show a first manufacturing method of the FBAR filter according to the present invention;

도12a 내지 도12g 는 본 발명에 따른 FBAR 필터의 제2 제조방법이 도시된 도면이다.12A to 12G illustrate a second manufacturing method of the FBAR filter according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

61: 제1 공진부61a, 61b, 61c: FBAR61: first resonator 61a, 61b, 61c: FBAR

62: 제2 공진부62a, 62b: FBAR62: second resonator 62a, 62b: FBAR

63: 제3 공진부63a, 63b: FBAR63: third resonator 63a, 63b: FBAR

64: 배선64a: 입력단64: wiring 64a: input terminal

64b: 출력단64c,64d,64e,64f: 접지단64b: Output terminal 64c, 64d, 64e, 64f: Ground

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 FBAR 필터의 특징에 따르면, 복수개의 FBAR가 직렬 연결되어 제1 공진 특성을 가지는 제1 공진부와, 상기 제1 공진부와 병렬로 연결된 복수개의 FBAR로 이루어지고 제2 공진 특성을 가지는 제2 공진부와, 상기 제1 공진부와 병렬로 연결된 복수개의 FBAR로 이루어지고 제3 공진 특성을 가지는 제3 공진부로 구성된다.According to a feature of the FBAR filter according to the present invention for solving the above problems, a plurality of FBAR is connected in series with a first resonator having a first resonance characteristics, and a plurality of FBARs connected in parallel with the first resonator And a third resonator including a second resonator having a second resonant characteristic, and a plurality of FBARs connected in parallel with the first resonator, and having a third resonant characteristic.

또한, 본 발명에 따른 FBAR 필터의 또 다른 특징에 따르면, 지지층이 형성된 반도체 기판에 하부 전극을 형성하는 1 단계와, 상기 제1 단계에서 형성된 하부 전극에 제1, 제2 및 제3 공진부에 사용될 제1, 제2 및 제3 압전층을 형성하는 2 단계와, 상기 제1, 제2 및 제3 공진부의 공진 주파수에 해당하는 두께와 재질로 이루어진 상부 전극을 상기 제1, 제2 및 제3 압전층에 형성하는 3 단계로 이루어진다.Further, according to another feature of the FBAR filter according to the present invention, the first step of forming a lower electrode on the semiconductor substrate on which the support layer is formed, and the first, second and third resonator in the lower electrode formed in the first step Forming the first, second and third piezoelectric layers to be used; and forming an upper electrode of a thickness and a material corresponding to the resonance frequencies of the first, second and third resonators. It consists of three steps formed in three piezoelectric layers.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도8 은 본 발명에 따른 FBAR 필터의 구조가 도시된 도면이고, 도9 는 본 발명에 따른 FBAR 필터의 구조의 등가회로가 도시된 회로도이다.8 is a diagram showing the structure of an FBAR filter according to the present invention, and FIG. 9 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the structure of the FBAR filter according to the present invention.

본 발명에 의한 FBAR 필터는 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결되는 복수개의 FBAR(61a, 61b, 61c)로 이루어지며 제1 공진 특성을 가지는 제1 공진부(61)와, 상기 제1 공진부(61)와 병렬 연결되는 복수개의 FBAR(62a, 62b)로 이루어지고 제2 공진 특성을 가지는 제2 공진부(62)와, 상기 제1 공진부(61)와 병렬로 연결되는 복수개의 FBAR(63a, 63b)로 이루어지며 제3 공진 특성을 가지는 제3 공진부(63)로 구성된다.As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the FBAR filter according to the present invention includes a plurality of FBARs 61a, 61b, and 61c connected in series, and includes a first resonator 61 having a first resonance characteristic, A second resonator 62 formed of a plurality of FBARs 62a and 62b connected in parallel with the first resonator 61 and having a second resonant characteristic, and connected in parallel with the first resonator 61; It consists of a plurality of FBAR (63a, 63b) is composed of a third resonator (63) having a third resonance characteristic.

이때, 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)는 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)을 이루고 있는 FBAR(61a, 61b, 61c, 62a, 62b, 63a, 63b)는 전극의 재질 및 두께를 상이하게 형성함으로써, 직렬 및 병렬 공진 특성이 나타나는 주파수가 결정된다. 즉, 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)은 상하부에 상부 및 하부 전극이 형성되는 압전층으로 이루어지는데, 상기 상부 전극의 두께와 재질에 따라 직렬 및 병렬 공진 특성이 나타나는 주파수가 결정되게 되는 것이다.In this case, the first to third resonators 61, 62, and 63 may include the FBARs 61a, 61b, 61c, 62a, 62b, 63a, which form the first to third resonators 61, 62, and 63. 63b) forms different materials and thicknesses of the electrodes, whereby frequencies in which series and parallel resonance characteristics appear are determined. That is, the first to third resonators 61, 62, and 63 are formed of piezoelectric layers in which upper and lower electrodes are formed on upper and lower portions, and frequency in which series and parallel resonance characteristics appear depending on the thickness and material of the upper electrode. Will be determined.

또한, 상기 FBAR 필터는 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)간에 신호가 전달될 수 있도록 배선(64)이 형성되며, 상기 배선(64)은 신호가 입출력되는 입출력단(64a, 64b)과 신호의 잡음이 제거될 수 있도록 하는 접지단(64c, 64d, 64e,64f)로 이루어진다.In addition, the FBAR filter has a wire 64 formed to transmit a signal between the first to third resonators 61, 62, and 63, and the wire 64 has an input / output terminal 64a through which the signal is input and output. , 64b) and ground terminals 64c, 64d, 64e, and 64f for removing noise of the signal.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 FBAR 필터의 임피던스 특성 곡선은 도10 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공진부(61)는 f7 의 주파수에서 임피던스가 무한히 감소하는 제1 직렬공진(65a)과 f8 의 주파수에서 임피던스가 무한히 증가하는 제1 병렬공진(65b)이 형성되는 임피던스 특성 곡선(65)이 나타난다.The impedance characteristic curve of the FBAR filter according to the present invention configured as described above is shown in Figure 10, the first resonator 61 is the first series resonance (65a) and f8 infinitely reduced impedance at the frequency of f7 The impedance characteristic curve 65 in which the first parallel resonance 65b is formed in which the impedance increases infinitely at the frequency of is shown.

한편, 제2 및 제3 공진부(62, 63)도 상기 제1 필터부(61)과 마찬가지로 각각 f5 와 f9 의 주파수에서 임피던스가 무한히 감소하는 제2 및 제3 직렬 공진(66a, 67a)과 f6 과 f10 의 주파수에서 임피던스가 무한히 증가하는 제2 및 제3 병렬 공진(66b, 67b)이 형성되는 임피던스 특성 곡선(66, 67)이 나타난다.Similarly to the first filter unit 61, the second and third resonators 62 and 63 may also have second and third series resonances 66a and 67a in which impedances are infinitely reduced at frequencies f5 and f9, respectively. Impedance characteristic curves 66 and 67 are formed in which second and third parallel resonances 66b and 67b are formed in which impedance increases infinitely at frequencies f6 and f10.

여기서, 상기 임피던스 특성 곡선(65, 66, 67)에서 공진 특성이 나타나는 주파수를 조절하여 신호의 주파수 통과 대역 특성을 변화시킬 수 있다.Here, the frequency pass band characteristics of the signal may be changed by adjusting the frequency at which the resonance characteristics appear in the impedance characteristic curves 65, 66, and 67.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 FBAR 필터는 외부에 별도의 소자를 형성하기 않고, 상기 FBAR 필터를 구성하는 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)를 통해 주파수 통과 대역 특성을 조절할 수 있기 때문에 소자의 크기가 감소됨과 동시에 필터의 주파수 통과 대역 특성이 향상되게 된다.Accordingly, the FBAR filter according to the present invention adjusts the frequency passband characteristics through the first to third resonators 61, 62, and 63 constituting the FBAR filter without forming a separate element outside. This reduces the size of the device and improves the frequency passband characteristics of the filter.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 FBAR 필터의 제1 제조 방법은 먼저 1 단계에서 도11a 및 11b 에 도시된 바와 같이, 상하부에 지지층(72, 73)이 형성된 반도체 기판(71)에 하부 전극(74)를 형성한다.In the first manufacturing method of the FBAR filter according to the present invention configured as described above, first, as shown in FIGS. ).

2 단계는 상기1 단계에서 형성된 상기 하부 전극(74)에 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)를 형성하기위해 도11c 에 도시된 바와 같이, 각각 제1, 제2 및제3 압전층(75a, 75b, 75c)을 형성한다.The second step is to form the first to third resonators 61, 62, and 63 on the lower electrode 74 formed in the first step, as shown in FIG. 11C, respectively. Piezoelectric layers 75a, 75b, 75c are formed.

3 단계는 상기2 단계에서 형성된 상기 제1 및 제2 압전층(75a, 75b)에 도11d 및 도11e 에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 압전층(75a, 76b) 각각에 제1 상부전극(76)를 형성한 다음 상기 제1 및 제3 압전층(75b, 75c)에 제2 상부 전극(77)을 형성한다.Step 3 includes a first upper portion on each of the first and second piezoelectric layers 75a and 76b, as shown in FIGS. 11D and 11E on the first and second piezoelectric layers 75a and 75b formed in the second step. After forming the electrode 76, a second upper electrode 77 is formed on the first and third piezoelectric layers 75b and 75c.

이때, 상기 제2 상부 전극(77)는 두께를 조절하여 상기 제1 및 제3 공진부(61, 62)의 공진 주파수를 결정하게 된다.At this time, the second upper electrode 77 determines the resonant frequencies of the first and third resonators 61 and 62 by adjusting the thickness.

따라서, 상기 제1 내지 제3 압전층(75a, 75b, 75c)에 형성된 상부 전극의 재질 및 두께를 상이하게 형성함으로써, 공진 특성이 나타나는 주파수를 모두 다르게 하여 그에 따른 주파수 통과 대역 특성을 결정하게 된다.Accordingly, by forming different materials and thicknesses of the upper electrodes formed on the first to third piezoelectric layers 75a, 75b, and 75c, the frequency passband characteristics are determined by varying frequencies in which resonance characteristics appear. .

마지막으로 , 도11f 에 도시된 바와 같이, 상기 FBAR 필터의 기계적 진동 특성을 향상시키기 위해 상기 반도체 기판(71)의 하면을 에칭(Etching)을 통해 일부분을 제거한다.Finally, as shown in FIG. 11F, a portion of the bottom surface of the semiconductor substrate 71 is removed by etching to improve the mechanical vibration characteristics of the FBAR filter.

한편, 본 발명에 따른 FBAR 필터의 제2 제조 방법은 먼저 1 단계에서 도12a 내지 도12c 에 도시된 바와 같이, 상하부에 지지층(82, 83)이 형성된 반도체 기판(81)에 하부 전극(84)를 형성한 다음, 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)을 형성하기 위해 제1 내지 제3 압전층(85a, 85b, 85c)를 형성한다.Meanwhile, in the second method of manufacturing the FBAR filter according to the present invention, as shown in FIGS. 12A to 12C in the first step, the lower electrode 84 is formed on the semiconductor substrate 81 having the support layers 82 and 83 formed on the upper and lower portions thereof. Next, first to third piezoelectric layers 85a, 85b, and 85c are formed to form the first to third resonators 61, 62, and 63.

2 단계는 도12d 및 도12e 에 도시된 바와 같이, 상기1 단계에서 형성된 제1 및 제2 압전층(85a, 85b)에 제1 상부 전극(86)을 형성한후 상기 제2 압전층(85b)에 공진 주파수 조정층(87)를 형성한다.12D and 12E, after forming the first upper electrode 86 on the first and second piezoelectric layers 85a and 85b formed in the first step, the second piezoelectric layer 85b is formed. ), A resonance frequency adjusting layer 87 is formed.

3 단계는 도12f 에 도시된 바와 같이, 상기 제3 압전층(85c)에 제2 상부 전극(88)을 형성한다.Step 3 forms a second upper electrode 88 on the third piezoelectric layer 85c, as shown in Fig. 12F.

마지막으로, 도12g 에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 기판(81)의 일부분을 에칭하여 제거함으로써, FBAR 필터의 기계적 진동을 향상시키게 된다.Finally, as shown in FIG. 12G, by etching away a portion of the semiconductor substrate 81, the mechanical vibration of the FBAR filter is improved.

따라서, 상기 제1 내지 제3 공진부(61, 62, 63)에서 상부 전극의 두께 및 재질이 모두 다르게 되어 공진 특성이 나타나는 공진 주파수가 다르게 되고 상기 공진 주파수를 조절함으로써, 필터의 대역 통과 특성을 조절하기가 용이할 뿐만 아니라 필터 내부의 형성되는 복수개의 FBAR를 이용하여 필터의 대역 통과 특성을 조절할 수있기 때문에 필터 소자의 크기가 감소되게 된다.Accordingly, the thickness and the material of the upper electrodes are different in the first to third resonators 61, 62, and 63 so that the resonance frequency of the resonance characteristic is different, and the resonance frequency is adjusted to adjust the band pass characteristic of the filter. In addition to being easy to adjust, the band pass characteristic of the filter can be adjusted using a plurality of FBARs formed inside the filter, thereby reducing the size of the filter element.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 FBAR 필터는 복수개의 FBAR 직렬 및 병렬로 이루어지고, 대역 통과 특성 향상을 위해 복수개의 FBAR를 이용하여 필터 내부에 형성하여 반도체 공정에서 동시에 제조가 가능하기 때문에 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)가 가능하여 필터 소자의 크기가 감소되고, 이로 인해 공정이 간소화되어 비용이 절감되는 효과가 있다.The FBAR filter of the present invention configured as described above is composed of a plurality of FBAR series and parallel, and formed in the filter using a plurality of FBAR to improve the band pass characteristics, and can be manufactured at the same time in the semiconductor process MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) enables the reduction of the size of the filter element, which simplifies the process and reduces costs.

Claims (9)

제1 공진 주파수를 가지는 다수개의 박막 용적 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator, 이하 FBAR라 함)가 직렬 연결되어 형성되는 제1 공진부와;A first resonator unit having a plurality of thin film bulk resonators (hereinafter referred to as FBARs) having a first resonant frequency in series; 제2 공진 주파수를 가지며 상기 제1 공진부의 다수개의 FBAR와 병렬 연결되는 다수개의 FBAR로 이루어지는 제2 공진부와;A second resonator having a second resonant frequency and comprising a plurality of FBARs connected in parallel with the plurality of FBARs of the first resonator; 제3 공진 주파수를 가지며 상기 제1 공진부의 다수개의 FBAR와 병렬 연결되는 다수개의 FBAR로 이루어지는 제3 공진부로 구성되는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터.And a third resonator having a third resonant frequency and comprising a plurality of FBARs connected in parallel with a plurality of FBARs of the first resonator. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 FBAR 필터는 상기 제1 내지 제3 공진부간에 신호가 전달될 수 있도록 배선이 형성되며, 상기 배선은 신호가 입출력되는 입출력단과 신호의 잡음이 제거될 수 있도록 하는 접지단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터.The FBAR filter has a wire formed to transmit a signal between the first to third resonators, and the wire includes an input / output terminal through which the signal is input and output and a ground terminal to remove noise of the signal. FBAR filter. FBAR 필터의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the FBAR filter, 반도체 기판상에 하부 전극을 형성하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 형성된 하부 전극에 제1, 제2 및 제3 압전층을 형성하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 형성된 상기 제 1, 제 2 및 제 3 압전층의 공진 주파수가 상이하게 설정되도록 제 1, 제 2 및 제 3 압전층에 상부 전극을 형성하는 제3 단계와; 상기 FBAR 필터의 기계적 진동 특성을 향상시키기 위해 상기 반도체 기판의 하면을 에칭을 통해 일부분 제거하는 제4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.Forming a lower electrode on the semiconductor substrate; A second step of forming first, second and third piezoelectric layers on the lower electrode formed in the first step; A third step of forming an upper electrode in the first, second and third piezoelectric layers so that the resonant frequencies of the first, second and third piezoelectric layers formed in the second step are set differently; And a fourth step of partially removing the bottom surface of the semiconductor substrate through etching to improve mechanical vibration characteristics of the FBAR filter. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제3 단계는 상기 제1 및 제2 압전층에 제1 상부 전극을 형성하는 제1 과정과; 상기 제1 및 제3 압전층에 제2 상부전극을 형성하는 제2 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.The third step may include a first process of forming a first upper electrode on the first and second piezoelectric layers; And a second process of forming a second upper electrode on the first and third piezoelectric layers. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2 상부전극의 두께를 조절하여 상기 제1 및 제3 압전층의 공진주파수를 결정하는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.And controlling the thickness of the second upper electrode to determine resonance frequencies of the first and third piezoelectric layers. FBAR 필터 제조 방법에 있어서,In the FBAR filter manufacturing method, 반도체 기판상에 하부 전극을 형성하는 제1 단계와; 상기1 단계에서 형성되는 상기 하부 전극에 제1, 제2 및 제3 압전층을 형성하는 제2 단계와; 상기 제1 내지 제3 압전층에 상부 전극 및 공진주파수조정층을 형성하는 제3 단계와; 상기 반도체 기판의 기계적 진동을 향상시키기 위하여 상기 반도체 기판의 하면을 에칭을 통해 일부분 제거하는 제4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.Forming a lower electrode on the semiconductor substrate; A second step of forming first, second and third piezoelectric layers on the lower electrode formed in the first step; A third step of forming an upper electrode and a resonance frequency adjusting layer in the first to third piezoelectric layers; And a fourth step of partially removing the bottom surface of the semiconductor substrate through etching to improve mechanical vibration of the semiconductor substrate. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제3 단계는 상기 제1 및 제2 압전층에 제1 상부 전극을 형성하는 제1 과정과; 상기 제2 압전층에 공진주파수조정층을 형성하는 제2 과정과; 상기 제3 압전층에 제2 상부 전극을 형성하는 제3 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.The third step may include a first process of forming a first upper electrode on the first and second piezoelectric layers; Forming a resonant frequency adjusting layer on the second piezoelectric layer; And a third process of forming a second upper electrode on the third piezoelectric layer. 제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제2 압전층은 상기 공진주파수조정층의 두께에 따라 공진주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.The second piezoelectric layer is a FBAR filter manufacturing method characterized in that the resonance frequency is determined according to the thickness of the resonance frequency adjustment layer. 제3 항 또는 제6 항에 있어서,The method according to claim 3 or 6, 상기 반도체 기판과 상기 하부 전극 사이에는 지지층이 개재되는 것을 특징으로 하는 FBAR 필터 제조 방법.And a support layer is interposed between the semiconductor substrate and the lower electrode.
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