KR20050034052A - 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법 - Google Patents

박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050034052A
KR20050034052A KR1020030069838A KR20030069838A KR20050034052A KR 20050034052 A KR20050034052 A KR 20050034052A KR 1020030069838 A KR1020030069838 A KR 1020030069838A KR 20030069838 A KR20030069838 A KR 20030069838A KR 20050034052 A KR20050034052 A KR 20050034052A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
substrate
membrane layer
bulk acoustic
acoustic resonator
Prior art date
Application number
KR1020030069838A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100662865B1 (ko
Inventor
하병주
박윤권
송인상
송일종
김종석
김덕환
황준식
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030069838A priority Critical patent/KR100662865B1/ko
Priority to EP04255089.7A priority patent/EP1523096B1/en
Priority to US10/929,569 priority patent/US7205702B2/en
Priority to JP2004294434A priority patent/JP4115439B2/ja
Publication of KR20050034052A publication Critical patent/KR20050034052A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100662865B1 publication Critical patent/KR100662865B1/ko
Priority to US11/687,734 priority patent/US7793395B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • 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
    • 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
    • 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
    • H03H9/02133—Means for compensation or elimination of undesirable effects of stress
    • 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
    • H03H2003/021—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 the resonators or networks being of the air-gap type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49126—Assembling bases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49128—Assembling formed circuit to base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y10T29/49133—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. with component orienting
    • Y10T29/49135—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. with component orienting and shaping, e.g., cutting or bending, etc.
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 박막 벌크 음향 공진기는, 기판과, 기판 상에 증착된 보호층과, 기판 상부 표면과 일정 거리 이격되도록 보호층에 증착된 멤브레인층과, 멤브레인층의 상부에 위치하는 적층공진부를 포함한다. 또한, 개시된 본 발명에 의한 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법은, 기판 상에 멤브레인층을 증착하는 단계와, 멤브레인층의 양측으로 보호층을 형성하는 단계와, 멤브레인층 상부에 적층공진부를 증착하는 단계와, 보호층 사이에 위치하는 기판의 일부를 제거하여 에어갭을 형성하는 단계를 포함한다. 이에 의하면, 스트레스가 없고 단순한 멤브레인층의 형성이 가능하며, 전체적인 제조공정이 간단해지는 효과가 있다.

Description

박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법{FILM BULK ACOUSTIC RESONATOR AND THE METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 무선 통신 장치에 사용되는 음향필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 고주파 성분만 통과시키는 고주파 필터를 구현하기 위한 박막 벌크 음향 공진기(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator: 이하,"FBAR"이라 칭함) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 휴대전화로 대표되는 이동통신기기가 급속하게 보급됨에 따라, 이러한 기기에서 사용되는 소형 경량 필터의 수요도 급격하게 증대하고 있다. 한편, 이러한 소형 경량 필터를 구현하는 수단으로 FBAR이 알려져 있는데, FBAR은 최소한의 비용으로 대량 생산이 가능하며, 최소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 필터의 주요한 특성인 높은 품질계수(Quality Factor) 값을 구현하는 것이 가능하고, 마이크로주파수 대역에서도 사용이 가능하며, 특히 PCS(Personal Communication System)와 DCS(Digital Cordless System) 대역까지도 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.
일반적으로, FBAR소자는 기판상에 제 1 전극, 압전층(Piezoelectric layer) 및 제 2 전극을 차례로 증착하여 구현되는 적층공진부를 포함하는 구조로 이루어진다. FBAR소자의 동작원리는, 전극에 전기적 에너지를 인가하여 압전층 내에 시간적으로 변화하는 전계를 유기하고, 이 전계가 압전층 내에서 상기 적층공진부의 진동방향과 동일한 방향으로 음향파(Bulk Acoustic Wave)를 유발시켜 공진을 발생시키는 것이다.
이러한 FBAR소자의 종류로는 도 1에 도시된 바와 같이, 브레그반사(Bragg Reflector)형 FBAR, 에어갭(Air Gap)형 FBAR이 있다.
도 1a에 도시된 브레그반사형 FBAR은 기판(10) 상에 탄성 임피던스 차가 큰 물질을 격층으로 증착하여 반사층(11)을 구성하고 하부전극(12), 압전층(13) 및 상부 전극(14)을 차례로 증착한 구조로서, 압전층(13)을 통과한 탄성파에너지가 기판 방향으로 전달되지 못하고 반사층에서 모두 반사되어 효율적인 공진을 발생시킬 수 있게 한 것이다. 이러한 브레그반사형 FBAR은 구조적으로 견고하며, 휨에 의한 스트레스(stress)가 없지만 전반사를 위한 두께가 정확한 4층 이상의 반사층을 형성하기가 어려우며, 제작을 위한 시간과 비용이 많이 필요하다는 단점이 있다.
한편, 반사층 대신에 에어갭을 이용하여 기판과 공진부를 격리시키는 에어갭형 FBAR은 그 제조 방법에 따라 다시 몇가지 종류로 구분되는데, 이러한 에어갭형 FBAR의 종류에 대해서는 도 1b 내지 도 1d에 도시되어 있다.
도 1b에 도시된 구조의 FBAR은 벌크 마이크로머시닝(Bulk micro-machining)형 FBAR로서, 기판(20)상에 이산화규소(SiO2) 등의 물질로 멤브레인층(21)을 형성하고 상기 기판의 뒷면을 이방성 에칭하여 공동부(23)를 형성한 후 상기 멤브레인층 위에 음향공진기(22)를 구현하는 방식으로 제조된다. 상기 방식으로 제조된 FBAR은 구조적으로 매우 취약하여 수율이 낮기 때문에 실용화가 어렵다는 단점이 있다.
도 1c에 도시된 구조의 FBAR은 표면 마이크로머시닝(Surface micro-machinng)형 FBAR로서, 기판(30) 상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층 및 기판상에 절연막(32)를 형성한 후 제 1 전극(33), 압전층(34) 및 제 2 전극(35)을 차례로 증착하고, 최종적으로 희생층을 제거함으로써 에어갭(31)을 형성하는 방식으로 제조된다. 즉, 소자 외부에서 소자 내부에 있는 희생층까지 연결되는 비아홀(미도시)을 형성하고, 상기 비아홀을 통해 에칭액을 투여함으로써 희생층을 제거하여 에어갭(31)을 형성하게 된다. 또한, 멤브레인 형성시 희생층의 구조를 경사지게 만들어야 하는데 이 경우 멤브레인 층의 큰 잔류응력 때문에 구조가 취약해지는 문제가 있다.
도 1d에 도시된 구조의 FBAR은 기판(40)을 포토 레지스트 막을 이용하여 식각하여 공동부(45)를 형성하고 상기 공동부(45)에 희생층(미도시)을 증착하고, 상기 희생층 및 기판(40) 상에 멤브레인층(41), 제 1 전극(42), 압전층(43) 및 제 2 전극(44)을 차례로 증착한 후, 상기 희생층을 에칭함으로써 에어갭(45)을 갖는 구조로 제작된다. 상기 제조방식에서는 에어갭(45) 형성시 습식에칭 방법 및 건식에칭 방법을 이용하는데, 습식에칭 방법을 사용할 경우, 에칭액의 제거가 어렵고, 만일 에칭액이 모두 제거되지 못하면 에칭액의 계속적인 작용으로 소자가 취약해지고, 공진주파수의 변화가 유발되는 문제점이 있다. 또한, 건식에칭 방법을 사용할 경우, 플라즈마 상태에서 기체의 작용으로 에칭을 하게 되는데, 이 경우에, 이온, 분자 등에 의한 물리적 충격이 가해질 수 있고, 고열로 인한 열화가 발생할 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 기판의 일부를 LOCOS 공정을 이용하여 산화시켜서 에칭 방지막으로 이용하고, 산화되지 않은 나머지 기판 중의 일부를 에칭시켜 에어갭을 형성함으로써, 소자의 직접도가 향상되고 구조가 단순한 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 박막 벌크 음향 공진기는, 기판과, 상기 기판 상에 증착된 보호층과, 상기 기판 상부 표면과 일정 거리 이격되도록 상기 보호층에 증착된 멤브레인층과, 상기 멤브레인층의 상부에 위치하는 적층공진부를 포함한다.
여기에서, 상기 보호층은 상기 기판 상의 일정부분을 제외하고 양측으로 증착된 것이 좋고, 상기 적층공진부는, 상기 멤브레인층 상부에 증착된 하부전극과, 상기 하부전극 상에 증착된 압전층과, 상기 압전층의 상부에 증착된 상부전극을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 멤브레인층은 단층의 질화막으로 이루어진 것이거나, 질화막, 산화막 및 질화막이 차례로 증착된 복층으로 이루어진 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법은, 기판 상에 멤브레인층을 증착하는 단계와, 상기 멤브레인층의 양측으로 보호층을 형성하는 단계와, 상기 멤브레인층 상부에 적층공진부를 증착하는 단계와, 상기 보호층 사이에 위치하는 상기 기판의 일부를 제거하여 에어갭을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 보호층은 LOCOS 공정에 의해 형성될 수 있으며, 상기 에어갭 형성은 건식에칭 또는, 습식에칭에 의해 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 FBAR 및 그 제조방법에 대하여 설명한다.
도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 본 발명에 의한 FBAR은, 에어갭(100a)을 갖는 기판(100)과, 에어갭(100a) 상부에 기판(100)과 이격되도록 증착된 멤브레인층(150)과, 멤브레인층(150)의 상부에 증착된 적층공진부(200)로 이루어진다.
상기 기판(100) 상부에 일정한 공간을 제외한 부분에는 보호층(110a)(110b)이 증착되어 있다. 보호층(110a)(110b)은 기판(100)을 마스크(Mask)를 사용하여 산화시키는 LOCOS(Locallized Oxidation Isolation Method) 공정에 의해 생성된 층으로, 후술하게 될 에어갭(100a) 형성을 위한 에칭과정에서 에칭 방지막(Etching stop layer)의 역할을 하게 된다. 그리고, 기판(100) 상부의 보호층(110a)(110b)이 증착되지 않은 일정한 공간은 에어갭(100a)을 이루는 부분이다. 여기에서, 에어갭(100a)은 기판(100) 부분과 적층공진부(200)를 격리시키는 역할을 한다. 그리고, 기판(100)은 통상적인 실리콘(Si) 웨이퍼를 사용할 수 있다.
상기 멤브레인층(150)은 기판(100) 상부에 증착되어 있는 보호층(110a)(110b) 사이에 형성된 에어갭(100a) 상부에 증착된다. 멤브레인층(150)은 적층공진부(200)를 지지하며, LOCOS 공정에서 산화 방지막의 역할을 한다. 멤브레인층(150)은 질화막의 단층으로 이루어질 수 있고, 또는, 질화막, 산화막 및 질화막이 차례로 적층된 복층으로 이루어질 수도 있다. 따라서, 단순하고 스트레스가 없는 멤브레인층(150)의 구현이 가능하다.
상기 적층공진부(200)는 하부전극(210)과, 압전층(Piezoelectric layer, 220)과, 상부전극(230)으로 이루어진다. 하부전극(210)은 멤브레인층(150) 및 일측 보호층(110a)의 상부에 증착되고, 압전층(220)은 하부전극(210) 및 타측 보호층(110b)의 상부에 증착되며, 상부전극(230)은 압전층(220) 상부에 증착된다. 여기에서, 하부 및 상부전극(210)(230)은 압전층(220)에 전계를 인가하는 역할을 하는 것으로, 금속과 같은 통상의 도전물질을 사용한다. 하부 및 상부전극(210)(230)의 바람직한 재료로는 알루미늄(Al), 텡스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 등이 있다. 그리고, 압전층(220)은 전계가 인가될 때 압전현상을 일으켜 음향파(Aucoustic wave)를 발생시킨다. 통상의 압전물질로는 질화알루미늄(AIN) 또는 산화아연(ZnO)이 있으며, 그 이외의 것이 이용될 수도 있다. 압전층(220)에서 발생된 음향파는 에어갭(100a)에 의해 반사되어 공진효과가 증대된다.
이하, FBAR의 각 제조 단계별 공정을 나타내고 있는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 FBAR의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 LOCOS공정을 이용하여 기판(100) 상에 멤브레인층(150)과 보호층(110a)(110b)을 증착하는 공정을 나타내고 있다. 여기에서, LOCOS공정이란, 실리콘에 대한 선택적 산화공정으로, 산소나 수증기의 확산에 대하여 큰 저지효과를 갖는 산화방지막(예를 들어, 질화막)이 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역들을 동일 기판 상에 형성하고, 이들 영역에서의 열산화막 성장속도 차이를 이용하여 산화방지막이 존재하지 않은 영역에 두꺼운 산화막을 형성하는 방법이다. 멤브레인층(150)은 상술한 바와 같이, 단층의 질화막 또는, 질화막, 산화막 및 질화막이 차례로 적층된 복층으로 이루어질 수 있다. 도 2b에 도시되어 있는 것과 같이, 멤브레인층(150)이 증착되어 있는 기판(100)이 산화공정을 거치면, 멤브레인층(150) 아래 부분은 그대로 존재하게 되나, 그 외의 부분은 산화되어 실리콘 산화물층인 보호층(110a)(110b)이 형성된다.
다음으로, 도 3d 내지 도 3g는 SAP(Self Alignment Passivation) 공정을 나타낸 것으로, 이 중에서 도 3d 내지 도 3f는 멤브레인층(150)의 상부에 적층공진부(200)를 증착하는 공정을 나타내고 있다. 도 3d는 멤브레인층(150)의 상부 및 일측 보호층(110a) 상부에 하부전극(210)을 증착시키는 단계를 나타내는 것이다. 하부전극(210)의 증착은 스퍼터링(Sputtering)방법 및 증발(Evaporation)법 등을 통해 이루어질 수 있으며, 이들 이외의 다른 증착방법도 가능하다. 그리고, 도 3e는 하부전극(210)의 일정부분 및 하부전극(210)이 증착되지 않은 타측 보호층(110b) 상부에 압전층(220)을 증착시키는 단계를 나타내는 것이다. 압전층(220)을 증착시키는 방법은 스퍼터링방법 및 증발법 등이 이용될 수 있다. 그리고, 도 3f는 압전층(220)의 상부에 상부전극(230)을 증착하는 단계를 나타내는 것이다. 상부전극(230)의 증착은 하부전극(210)과 마찬가지로 스퍼터링법 또는 증발법 등의 증착방법이 이용된다.
마지막으로, 도 3g는 기판(100) 상에 에어갭(100a)을 형성하는 단계를 나타낸 것으로, 멤브레인층(150)의 상부에 적층공진부(200)가 증착되고 나면, 멤브레인층(150)의 하부에 위치하는 실리콘 기판(100)을 에칭하여 에어갭(100a)을 형성한다. 여기에서, 에어갭(100a)을 형성하기 위해서 에칭공정 이전에 비아홀(미도시)을 형성하는 단계가 선행된다. 에칭의 방법으로는 습식에칭(wet eching) 방법이나 건식에칭(dry etching) 방법이 이용될 수 있다. 습식에칭의 경우, 초산수용액, 불화수소산, 인산수용액 등의 화학용액을 비아홀로 주입하여 멤브레인층(150) 하부의 기판(100) 일부를 제거하게 된다. 그리고, 건식에칭의 경우, 가스(gas), 플라즈마(plasma), 이온빔(ion beam) 등을 비아홀로 주입하여 멤브레인층(150) 하부의 기판(100) 일부를 제거하여 에어갭(100a)을 형성한다.
상기 에어갭(100a) 형성 단계가 끝나면, 도 2에 도시되어 있는 것과 같은 구조의 FBAR이 완성된다.
한편, 상기에서는 본 발명을 FBAR에 한정하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 실리콘 기판의 상부에 특정의 층이 증착되어 제조되는 다양한 반도체소자 및 그 제조방법에 이용될 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같은 본 발명에 의하면, 기판의 표면에 소자를 형성함으로써, 소자가 차지하는 면적을 최소화 할 수 있어 소자의 집적도를 향상시킬 수 있고, LOCOS공정을 이용함으로써 스트레스가 없고 단순한 멤브레인층의 형성이 가능하다.
또한, 종래와 같은 별도의 평탄화 공정이 배제되는 등 전체적인 제조공정이 간단해지는 효과가 있고, CMOS공정과 호환성을 가질 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1a 내지 1d는 종래의 각종 박막 벌크 음향 공진기를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 박막 벌크 음향 공진기를 나타낸 단면도, 그리고,
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 박막 벌크 음향 공진기의 제조 단계별 공정도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100;기판 100a;에어갭
110a,110b;보호층 150;멤브레인층
200;적층공진부 210;하부전극
220;압전층 230;상부전극

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 증착된 보호층;
    상기 기판 상부 표면과 일정 거리 이격되도록 상기 보호층에 증착된 멤브레인층; 및
    상기 멤브레인층의 상부에 위치하는 적층공진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 기판 상의 일정부분을 제외하고 양측으로 증착된 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적층공진부는,
    상기 멤브레인층 상부에 증착된 하부전극;
    상기 하부전극 상에 증착된 압전층; 및
    상기 압전층의 상부에 증착된 상부전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부전극은 상기 일측 보호층으로 연장되고, 상기 상부전극은 상기 타측 보호층으로 연장된 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인층은 단층의 질화막인 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인층은 질화막, 산화막 및 질화막이 차례로 증착된 복층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기.
  7. 기판 상에 멤브레인층을 증착하는 단계;
    상기 멤브레인층의 양측으로 보호층을 형성하는 단계;
    상기 멤브레인층 상부에 적층공진부를 증착하는 단계; 및
    상기 보호층 사이에 위치하는 상기 기판의 일부를 제거하여 에어갭을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호층은 LOCOS 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 적층공진부를 증착하는 단계는,
    상기 상기 멤브레인층의 상부에 하부전극을 증착하는 단계;
    상기 하부전극 상부에 압전층을 증착하는 단계; 및
    상기 압전층의 상부에 상부전극을 증착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 에어갭 형성은 건식에칭에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 에어갭 형성은 습식에칭에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법.
KR1020030069838A 2003-10-08 2003-10-08 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법 KR100662865B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030069838A KR100662865B1 (ko) 2003-10-08 2003-10-08 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법
EP04255089.7A EP1523096B1 (en) 2003-10-08 2004-08-24 Method for manufacturing a film bulk acoustic resonator
US10/929,569 US7205702B2 (en) 2003-10-08 2004-08-31 Film bulk acoustic resonator and method for manufacturing the same
JP2004294434A JP4115439B2 (ja) 2003-10-08 2004-10-07 薄膜バルク音響共振器及びその製造方法
US11/687,734 US7793395B2 (en) 2003-10-08 2007-03-19 Method for manufacturing a film bulk acoustic resonator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030069838A KR100662865B1 (ko) 2003-10-08 2003-10-08 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050034052A true KR20050034052A (ko) 2005-04-14
KR100662865B1 KR100662865B1 (ko) 2007-01-02

Family

ID=34309560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030069838A KR100662865B1 (ko) 2003-10-08 2003-10-08 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7205702B2 (ko)
EP (1) EP1523096B1 (ko)
JP (1) JP4115439B2 (ko)
KR (1) KR100662865B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160069377A (ko) * 2014-12-08 2016-06-16 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기 및 필터
KR20220161680A (ko) 2021-05-31 2022-12-07 (주)와이솔 박막 벌크 음향 공진기
KR20230074424A (ko) * 2021-01-25 2023-05-30 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7170668B2 (en) * 2004-04-29 2007-01-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Hybrid light modulator
US7382517B2 (en) * 2004-09-28 2008-06-03 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Hybrid light modulator
US7304412B2 (en) * 2005-01-31 2007-12-04 Avago Technologes Wireless Ip (Singapore) Pte Ltd Apparatus embodying doped substrate portion
JP2007221665A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Toshiba Corp 薄膜圧電共振器及びその製造方法、並びに、これを用いたフィルタ
TWI297173B (en) * 2006-03-23 2008-05-21 Delta Electronics Inc Manufacturing method of suspended microstructure
JP4525623B2 (ja) * 2006-03-23 2010-08-18 エプソントヨコム株式会社 圧電振動片の製造方法
JP5265163B2 (ja) * 2007-09-27 2013-08-14 富士フイルム株式会社 圧電デバイスおよび液体吐出ヘッド
JP5032370B2 (ja) * 2008-02-29 2012-09-26 京セラ株式会社 薄膜共振子の製造方法
US8291559B2 (en) * 2009-02-24 2012-10-23 Epcos Ag Process for adapting resonance frequency of a BAW resonator
US20110012696A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-20 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Switched acoustic wave resonator for tunable filters
KR101945723B1 (ko) * 2011-10-25 2019-02-11 삼성전자주식회사 박막 벌크 음향 공진기 및 박막 벌크 음향 공진기의 제조방법
US8910355B2 (en) 2011-12-12 2014-12-16 International Business Machines Corporation Method of manufacturing a film bulk acoustic resonator with a loading element
JPWO2015190429A1 (ja) * 2014-06-13 2017-04-20 株式会社村田製作所 圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法
WO2016021304A1 (ja) * 2014-08-05 2016-02-11 株式会社村田製作所 圧電共振器の製造方法および圧電共振器
US10069472B2 (en) * 2015-04-10 2018-09-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator and filter including the same
KR20170122539A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기 및 이의 제조 방법
TWI632772B (zh) * 2016-10-17 2018-08-11 穩懋半導體股份有限公司 具有質量調整結構之體聲波共振器及其應用於體聲波濾波器
KR102369434B1 (ko) 2017-04-19 2022-03-03 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법
US10756701B2 (en) 2017-08-17 2020-08-25 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
KR102097322B1 (ko) * 2017-08-17 2020-04-06 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기
US20190260354A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-22 OEpic SEMICONDUCTORS, INC Self-supporting cavity structure of a bulk acoustic resonator and method therefor
CN109302159B (zh) * 2018-08-01 2021-02-26 广州市艾佛光通科技有限公司 一种复合衬底及该复合衬底制作薄膜体声波谐振器的方法
CN111431497A (zh) * 2018-12-20 2020-07-17 中国电子科技集团公司第十三研究所 谐振器和滤波器
EP4027515A4 (en) * 2019-09-05 2023-06-14 Changzhou Chemsemi Co., Ltd. METHOD OF FORMING A BULKY ACOUSTIC WAVE RESONANCE DEVICE
CN111313859B (zh) * 2019-11-29 2023-10-27 天津大学 体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备
CN111082777B (zh) * 2019-12-31 2021-03-12 诺思(天津)微系统有限责任公司 底电极为空隙电极的体声波谐振器、滤波器及电子设备

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58175314A (ja) 1982-03-11 1983-10-14 Nec Corp 薄膜圧電振動子
JPS60189307A (ja) * 1984-03-09 1985-09-26 Toshiba Corp 圧電薄膜共振器およびその製造方法
DE3650562T2 (de) * 1985-04-11 1997-03-20 Toyo Communication Equip Piezoelektrischer resonator zur erzeugung von oberschwingungen
JPS62266906A (ja) 1986-05-15 1987-11-19 Toshiba Corp 圧電薄膜共振子
JPH0618314B2 (ja) 1987-10-09 1994-03-09 株式会社村田製作所 集積型共振子の製造方法
US5160870A (en) * 1990-06-25 1992-11-03 Carson Paul L Ultrasonic image sensing array and method
JPH08148968A (ja) 1994-11-24 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
JPH0983029A (ja) * 1995-09-11 1997-03-28 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子の製造方法
US6051907A (en) * 1996-10-10 2000-04-18 Nokia Mobile Phones Limited Method for performing on-wafer tuning of thin film bulk acoustic wave resonators (FBARS)
US5872493A (en) * 1997-03-13 1999-02-16 Nokia Mobile Phones, Ltd. Bulk acoustic wave (BAW) filter having a top portion that includes a protective acoustic mirror
US5938612A (en) * 1997-05-05 1999-08-17 Creare Inc. Multilayer ultrasonic transducer array including very thin layer of transducer elements
JP3408130B2 (ja) * 1997-12-19 2003-05-19 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法
EP1078453B1 (de) * 1998-05-08 2003-04-16 Infineon Technologies AG Dünnfilm-piezoresonator
JP2000079686A (ja) * 1998-06-18 2000-03-21 Seiko Epson Corp 圧電体薄膜素子、圧電体薄膜素子を製造するための原盤、インクジェット式記録ヘッド及びこれらの製造方法
JP2000035396A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Canon Inc 微小突起を有するプローブ、及びその製造方法
JP2001068564A (ja) * 1999-08-30 2001-03-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP3514222B2 (ja) * 1999-11-17 2004-03-31 株式会社村田製作所 圧電共振子、電子部品及び電子機器
US6569754B2 (en) * 2000-08-24 2003-05-27 The Regents Of The University Of Michigan Method for making a module including a microplatform
KR100398363B1 (ko) * 2000-12-05 2003-09-19 삼성전기주식회사 Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법
US6662419B2 (en) * 2001-12-17 2003-12-16 Intel Corporation Method for fabricating film bulk acoustic resonators to achieve high-Q and low loss
US6635519B2 (en) * 2002-01-10 2003-10-21 Agere Systems, Inc. Structurally supported thin film resonator and method of fabrication
US6816035B2 (en) * 2002-08-08 2004-11-09 Intel Corporation Forming film bulk acoustic resonator filters
KR20040073227A (ko) 2003-02-13 2004-08-19 권상직 실리콘 국부 산화를 이용한 멤브레인 구조 제조 방법 및멤브레인 구조
US7170668B2 (en) * 2004-04-29 2007-01-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Hybrid light modulator
KR100601481B1 (ko) * 2004-12-01 2006-07-18 삼성전기주식회사 회절형 박막 압전 광변조기 및 그 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160069377A (ko) * 2014-12-08 2016-06-16 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기 및 필터
KR20230074424A (ko) * 2021-01-25 2023-05-30 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기
KR20220161680A (ko) 2021-05-31 2022-12-07 (주)와이솔 박막 벌크 음향 공진기

Also Published As

Publication number Publication date
JP4115439B2 (ja) 2008-07-09
JP2005117669A (ja) 2005-04-28
EP1523096B1 (en) 2013-08-14
US7205702B2 (en) 2007-04-17
US7793395B2 (en) 2010-09-14
US20070157442A1 (en) 2007-07-12
US20050077803A1 (en) 2005-04-14
KR100662865B1 (ko) 2007-01-02
EP1523096A2 (en) 2005-04-13
EP1523096A3 (en) 2005-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100662865B1 (ko) 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법
KR100622398B1 (ko) 필름 벌크 음향 공진기 및 그 제조 방법
JP4071213B2 (ja) カンチレバー状の圧電薄膜素子およびその製造方法
US7939356B2 (en) Method of manufacturing film bulk acoustic resonator using internal stress of metallic film and resonator manufactured thereby
US6762471B2 (en) Thin film resonator and method for manufacturing the same
JP6388411B2 (ja) 音響共振器及びその製造方法
JP5319491B2 (ja) 圧電薄膜共振子
US7253705B2 (en) Air-gap type thin-film bulk acoustic resonator and fabrication method therefor
JP5191762B2 (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタ、および通信装置
JP4520415B2 (ja) 圧電薄膜共振器及びその製作方法
KR100470711B1 (ko) 폴리 실리콘 희생층 및 에칭 방지 벽을 이용한 에어갭형ｆｂａｒ 제조 방법 및 그 장치
KR100485701B1 (ko) Ｌｏｃｏｓ 공정을 이용하여 제조된 박막 벌크 음향공진기 및 그 제조 방법
JP5340876B2 (ja) 弾性波デバイス、フィルタ、通信モジュール、通信装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121115

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131122

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141119

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161121

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171121

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181119

Year of fee payment: 13