KR20110005232A - Bulk acoustic wave resonator - Google Patents
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Abstract
예시적인 실시예에 따르면, 벌크 음향 파형(bulk acoustic wave : BAW) 공진기는 상측 및 하측 전극 사이에 위치하는 압전 층을 포함하고, 상측 및 하측 전극의 각각은 고 밀도 금속이다. 일례에서, BAW 공진기는 저 밀도 금속 세그먼트 및 유전체 세그먼트 중 하나인 재료 세그먼트를 포함하는 제어된 두께 영역을 더 포함하며, 재료 세그먼트는 압전 층에 인접하여 위치하고, 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는다. 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 압전 층은 교란 텍스쳐 영역을 갖고, 교란 텍스쳐 영역은 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치하고, 교란 텍스쳐 영역은 BAW 공진기의 에지에 위치할 수 있고, BAW 공진기의 둘레를 따라 연장될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the bulk acoustic wave (BAW) resonator includes a piezoelectric layer located between the upper and lower electrodes, each of the upper and lower electrodes being a high density metal. In one example, the BAW resonator further comprises a controlled thickness region comprising a material segment that is one of a low density metal segment and a dielectric segment, the material segment located adjacent to the piezoelectric layer, wherein the controlled thickness region is controlled electromechanical coupling. Has The controlled thickness area can provide reduced electromechanical coupling to the side mode. In another example, the piezoelectric layer has a disturbing texture area, the disturbing texture area can be located in the controlled thickness area of the BAW resonator, the disturbing texture area can be located at the edge of the BAW resonator, and can extend along the perimeter of the BAW resonator. have.
Description
본 발명은 전자 장치의 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 벌크 음향 파형(bulk acoustic wave : BAW) 공진기에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of electronic devices, and more particularly to a bulk acoustic wave (BAW) resonator.
작은 풋프린트(footprint), 저 프로파일 및 고 성능으로 인해, 셀룰라 폰과 같은 이동 전자 디바이스 뿐만 아니라 다른 유형의 전자 디바이스에서 무선 주파수(RF) 필터링을 제공하기 위해 벌크 음향 파형(BAW) 필터의 이용이 증가되고 있다. BAW 필터는 다수의 BAW 공진기를 포함할 수 있고, 각각의 BAW 공진기는 전형적으로 상측 및 하측 전극 사이에 샌드위치된 알루미늄 질화물과 같은 압전 재료 층을 포함한다. BAW 공진기의 상측 및 하측 전극에 전계가 인가되는 경우, 전계는 압전 재료 층이 진동하도록 할 수 있다. 따라서, 압전 재료는 원하는 종축 모드를 포함하는 음향 웨이브 전파의 다수의 허용된 모드를 생성할 수 있다. 그러나, 측면 모드와 같은 고 에너지 손실을 갖는 웨이브 전파의 모드에서 바람직하지 않은 에너지의 여기는 BAW 공진기에서 현저한 에너지 손실을 초래할 수 있어, BAW 공진기의 품질 인자(Q)를 바람직하지 않게 낮춘다.
Due to the small footprint, low profile and high performance, the use of bulk acoustic wave (BAW) filters to provide radio frequency (RF) filtering in mobile electronic devices such as cellular phones as well as other types of electronic devices. It is increasing. The BAW filter may comprise a number of BAW resonators, each BAW resonator typically comprising a layer of piezoelectric material such as aluminum nitride sandwiched between the upper and lower electrodes. When an electric field is applied to the upper and lower electrodes of the BAW resonator, the electric field may cause the piezoelectric material layer to vibrate. Thus, the piezoelectric material can create a number of allowed modes of acoustic wave propagation, including the desired longitudinal mode. However, the excitation of undesirable energy in the mode of wave propagation with high energy loss, such as the side mode, can lead to significant energy loss in the BAW resonator, which undesirably lowers the quality factor Q of the BAW resonator.
BAW 공진기에서 에너지 손실을 감소시키는 통상적인 접근법은 원하는 종축 모드에서 에너지가 가장 잘 포함되고 제어되도록 공진기의 프로파일을 성형하는 것을 포함한다. 통상적인 하나의 프로파일 성형 접근법에서, BAW 공진기에서의 웨이브 전파 모드의 손실에서 여기되는 에너지의 양을 감소시키기 위해, 고 에너지 손실의 영역인 BAW 공진기의 에지에 근접하여 성형된 영역이 제공될 수 있다. 그러나, 이 통상적인 접근법에서 제공된 성형된 영역은 BAW 공진기에서와 같이 에너지 손실을 초래할 수 있는 성형된 영역 내에 포함된 측면 모드와 같은 추가적인 원치 않는 모드를 또한 도입할 수 있다.
Conventional approaches to reducing energy loss in BAW resonators include shaping the profile of the resonator so that energy is best contained and controlled in the desired longitudinal mode. In one typical profile shaping approach, in order to reduce the amount of energy excited at the loss of the wave propagation mode in the BAW resonator, a region shaped near the edge of the BAW resonator, which is a region of high energy loss, may be provided. . However, the shaped regions provided in this conventional approach may also introduce additional unwanted modes, such as side modes contained within the shaped regions that may result in energy loss, such as in a BAW resonator.
측면 및 실시예는 축소된 에너지 손실 및/또는 제어된 전기 기계 결합을 갖는 제어된 두께 영역을 갖는 벌크 음향 파형(BAW) 공진기에 관한 것이다.Aspects and embodiments relate to bulk acoustic wave (BAW) resonators having controlled thickness regions with reduced energy loss and / or controlled electromechanical coupling.
일 실시예에 따르면, BAW 공진기는 상측 및 하측 전극 사이에 위치하는 압전 층-상측 및 하측 전극의 각각은 고 밀도 금속을 포함함-과, 압전 층에 인접하여 위치하는 재료 세그먼트를 포함하는 제어된 두께 영역을 포함하며, 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖고, 재료 세그먼트는 저 밀도 금속 세그먼트 및 유전체 세그먼트 중 하나를 포함한다.According to one embodiment, a BAW resonator includes a piezoelectric layer positioned between an upper and lower electrode, each of the upper and lower electrodes comprising a high density metal, and a controlled segment comprising a material segment located adjacent to the piezoelectric layer. A thickness region, wherein the controlled thickness region has a controlled electromechanical coupling, and the material segment comprises one of a low density metal segment and a dielectric segment.
BAW 공진기의 일례에서, 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공한다. 다른 예에서, 재료 세그먼트는 상측 전극과 압전 층 사이에 위치한다. 재료 세그먼트는 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 일례에서, 상측 전극의 에지는 재료 세그먼트의 외측 에지와 자체 정렬된다. 다른 예에서, 상측 전극의 에지는 재료 세그먼트의 외측 에지와 중첩된다. 저 밀도 금속 세그먼트는 알루미늄 및 티타늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 유전체 세그먼트는 저 k 유전체 재료를 포함할 수 있다. 저 k 유전체 재료는 다공성 실리카, 플루오리네이티드 비정질 카본, 플루오로 폴리머, 파릴렌, 폴리아릴렌, 에테르, 수소 실세스퀴옥산(HSQ), 플루오리네이티드 실리콘 다이옥사이드, 및 다이아몬드 형상 카본으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 일례에서, 재료 세그먼트는 유전체 세그먼트를 포함하고, 유전체 세그먼트는 압전 층과 접촉하여 위치하며, 유전체 세그먼트는 압전 층의 둘레 내에서 제한된다. 다른 예에서, 유전체 세그먼트는 BAW 공진기의 에지에 위치한다.In one example of a BAW resonator, the controlled thickness region provides a reduced electromechanical coupling to the side mode. In another example, the material segment is located between the upper electrode and the piezoelectric layer. The material segment may extend along the circumference of the BAW resonator. In one example, the edge of the upper electrode is self aligned with the outer edge of the material segment. In another example, the edge of the upper electrode overlaps the outer edge of the material segment. The low density metal segment may comprise a metal selected from the group consisting of aluminum and titanium. The dielectric segment may comprise a low k dielectric material. Low k dielectric material is a group consisting of porous silica, fluorinated amorphous carbon, fluoropolymer, parylene, polyarylene, ether, hydrogen silsesquioxane (HSQ), fluorinated silicon dioxide, and diamond shaped carbon Is selected from. In one example, the material segment comprises a dielectric segment, the dielectric segment is located in contact with the piezoelectric layer, and the dielectric segment is confined within the perimeter of the piezoelectric layer. In another example, the dielectric segment is located at the edge of the BAW resonator.
다른 실시예는 BAW 공진기를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 방법은 BAW 공진기의 하측 전극 위에 압전 층을 형성하는 단계와, BAW 공진기의 제어된 두께 영역에서 압전 층 위에 재료 세그먼트를 형성하는 단계-제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 가짐-와, 재료 세그먼트 위에 BAW 공진기의 상측 전극을 형성하는 단계-상측 전극은 고 밀도 금속을 포함함-를 포함하며, 재료 세그먼트를 형성하는 단계는 저 밀도 금속 세그먼트를 형성하는 단계 및 유전체 세그먼트를 형성하는 단계 중 하나를 포함한다. 방법의 일례에서, 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공한다. 다른 예에서, 상측 전극을 형성하는 단계는 재료 세그먼트의 외측 에지와 동시에 상측 전극의 에지를 형성하는 단계를 포함한다.Another embodiment relates to a method of forming a BAW resonator, the method comprising forming a piezoelectric layer over a bottom electrode of a BAW resonator, and forming a material segment over the piezoelectric layer in a controlled thickness region of the BAW resonator The thickness region includes controlled electromechanical coupling, and forming an upper electrode of the BAW resonator over the material segment, the upper electrode comprising a high density metal, wherein forming the material segment comprises a low density metal. Forming a segment and forming a dielectric segment. In one example of the method, the controlled thickness region provides reduced electromechanical coupling to the side mode. In another example, forming the upper electrode includes forming an edge of the upper electrode simultaneously with the outer edge of the material segment.
다른 실시예에 따르면, 벌크 음향 파형(BAW) 공진기는 교란 텍스쳐(disrupted texture) 영역을 갖는 압전 층-교란 텍스쳐 영역은 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치함-과, 압전 층의 대향 표면 상에 위치하는 하측 및 상측 전극을 포함하며, 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는다.According to another embodiment, a bulk acoustic wave (BAW) resonator has a piezoelectric layer having a disturbed texture area, the disturbing texture area being located in a controlled thickness area of the BAW resonator, and on the opposite surface of the piezoelectric layer. A lower and upper electrode positioned, the controlled thickness region having a controlled electromechanical coupling.
BAW 공진기의 일례에서, 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공한다. 다른 예에서, 제어된 두께 영역은 BAW 공진기의 에지에 위치하고 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장된다. 제어된 두께 영역은 상측 전극 위에 위치하는 재료 세그먼트를 포함할 수 있다. 일례에서, 재료 세그먼트는 금속 및 유전체 재료로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 재료 세그먼트의 외측 에지는 상측 전극의 에지와 자체 정렬될 수 있다. 다른 예에서, BAW 공진기는 교란 텍스쳐 영역 아래에 놓이고 하측 전극과 압전 층 사이에 위치하는 실리콘 산화물의 얇은 층을 더 포함할 수 있다. 교란 텍스쳐 영역은 BAW 공진기의 에지에 위치하고 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장된다.In one example of a BAW resonator, the controlled thickness region provides a reduced electromechanical coupling to the side mode. In another example, the controlled thickness region is located at the edge of the BAW resonator and extends along the perimeter of the BAW resonator. The controlled thickness region may comprise a material segment located over the upper electrode. In one example, the material segment is selected from the group consisting of metal and dielectric material. The outer edge of the material segment may self align with the edge of the upper electrode. In another example, the BAW resonator may further comprise a thin layer of silicon oxide that lies below the disturbing texture region and is positioned between the lower electrode and the piezoelectric layer. The disturbing texture region is located at the edge of the BAW resonator and extends along the perimeter of the BAW resonator.
다른 실시예에 따르면, BAW 공진기를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 방법은 BAW 공진기의 하측 전극을 형성하는 단계와, 하측 전극 위에 압전 측을 형성하는 단계-압전 층은 교란 텍스쳐 영역을 포함하고, 교란 텍스쳐 영역은 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치함-와, 압전 층 위에 BAW 공진기의 상측 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는다.According to another embodiment, a method of forming a BAW resonator, the method comprising forming a bottom electrode of a BAW resonator, and forming a piezoelectric side over the bottom electrode—the piezoelectric layer comprises a disturbing texture region; The texture region is located in a controlled thickness region of the BAW resonator, and forming an upper electrode of the BAW resonator over the piezoelectric layer, the controlled thickness region having a controlled electromechanical coupling.
일례에서, 방법은 상측 전극 위에 재료 세그먼트를 형성하는 단계를 더 포함한다. 재료 세그먼트를 형성하는 단계는 금속 및 유전체 재료로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료 세그먼트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 압전 층을 형성하기 이전에 교란 텍스쳐 영역이 형성될 하측 전극의 영역 위에 실리콘 산화물의 얇은 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 예에서, 방법은 압전 층을 형성하기 이전에 교란 텍스쳐 영역이 형성될 하측 전극의 영역을 거칠게 하는(roughen) 단계를 더 포함할 수 있다.In one example, the method further includes forming a material segment over the upper electrode. Forming the material segment may include forming a material segment selected from the group consisting of metal and dielectric material. The method may further comprise forming a thin layer of silicon oxide over the region of the lower electrode where the disturbing texture region is to be formed prior to forming the piezoelectric layer. In another example, the method may further comprise roughening the region of the lower electrode where the disturbing texture region is to be formed prior to forming the piezoelectric layer.
다른 실시예에 따르면, 반도체 다이는 적어도 하나의 BAW 공진기를 포함하고, 적어도 하나의 BAW 공진기는, BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치하는 교란 텍스쳐(disrupted texture) 영역을 갖는 압전 층과, 압전 층의 대향 표면 상에 위치하는 하측 및 상측 전극을 포함하며, 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는다. 반도체 다이의 일례에서, 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공한다. 다른 예에서, 제어된 두께 영역은 BAW 공진기의 에지에 위치하고 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장된다. 다른 예에서, 제어된 두께 영역은 상측 전극 위에 위치하는 재료 세그먼트를 포함한다. 반도체 다이는 전자 시스템의 일부분으로서 회로 기판 내에서 이용되고, 전자 시스템은 유선 또는 무선 통신 디바이스, 셀폰, 스위칭 디바이스, 라우터, 리피터, 코덱, 유선 또는 무선 LAN, WLAN, 블루투스 인에이블 디바이스, GPS(Global Positioning System) 디바이스, 컴퓨터, 모니터, 텔레비전 세트, 위성 셋 탑 박스, 케이블 모뎀, 프린터, 복사기, RF 송신기 및 PDA(Personal Digital Assistant)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.According to another embodiment, the semiconductor die includes at least one BAW resonator, wherein the at least one BAW resonator comprises a piezoelectric layer and a piezoelectric layer having a disturbed texture region located in a controlled thickness region of the BAW resonator. And a lower and upper electrode located on opposite surfaces of said controlled thickness region with controlled electromechanical coupling. In one example of a semiconductor die, the controlled thickness region provides reduced electromechanical coupling to the side mode. In another example, the controlled thickness region is located at the edge of the BAW resonator and extends along the perimeter of the BAW resonator. In another example, the controlled thickness region includes a material segment located over the upper electrode. Semiconductor dies are used within circuit boards as part of electronic systems, where electronic systems are wired or wireless communication devices, cell phones, switching devices, routers, repeaters, codecs, wired or wireless LANs, WLAN, Bluetooth enabled devices, GPS (Global) Positioning System) devices, computers, monitors, television sets, satellite set top boxes, cable modems, printers, copiers, RF transmitters, and PDAs (Personal Digital Assistants).
또한, 이들 예시적인 측면 및 실시예의 다른 특징, 장점 및 특성이 이하 상세하게 기술된다. 또한, 전술한 정보 및 후술하는 상세한 설명은 각종 측면 및 실시예의 단지 예시적인 것이며, 청구된 측면 및 실시예의 속성 및 특성을 이해하기 위한 개요 및 기본을 제공하기 위한 것이다. 본 명세서에서 기술된 임의의 실시예는 본 명세서에서 기술된 목적, 목표 및 필요성과 일치하는 임의의 방식으로 임의의 다른 실시예와 함께 결합될 수 있으며, "실시예", "몇몇 실시예", "다른 실시예", "각종 실시예", "일 실시예" 등에 대한 참조는 반드시 상호 배타적인 것은 아니며, 실시예와 결합하여 기술된 특정의 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 나타내기 위한 것이다. 본 명세서에서 이러한 용어의 출현은 반드시 동일한 실시예를 모두 지칭하는 것은 아니다.
In addition, other features, advantages, and characteristics of these exemplary aspects and embodiments are described in detail below. In addition, the foregoing information and the following detailed description are exemplary only of various aspects and embodiments, and are intended to provide an overview and basis for understanding the nature and characteristics of the claimed aspects and embodiments. Any of the embodiments described herein can be combined with any other embodiment in any manner consistent with the objects, goals, and needs described herein, including "embodiments", "some embodiments", Reference to "another embodiment", "various embodiments", "one embodiment", etc., is not necessarily mutually exclusive, and particular features, structures, or characteristics described in connection with the embodiments are included in at least one embodiment. It is to show that it becomes. The appearances of such term herein are not necessarily all referring to the same embodiment.
적어도 일 실시예의 각종 측면은 이하 첨부 도면을 참조하여 기술되며 이 도면은 축적대로 도시되어 있지 않다. 도면, 상세한 설명 또는 임의의 특허 청구 범위 내의 기술적 특징부는 참조 부호가 뒤따르며, 참조 부호는 도면, 상세한 설명 또는 특허 청구 범위의 식별을 증대시키기 위한 목적으로만 포함된다. 따라서, 참조 부호 또는 이들의 생략은 임의의 특허 청구 범위 요소의 범위에 제한적인 영향을 부여하기 위한 것은 아니다. 도면에서, 각종 도면에 예시되어 있는 각각의 동일한 또는 거의 동일한 구성요소는 유사한 참조 번호로 표시된다. 명확성을 위해, 모든 도면에 모든 구성요소가 표시되어 있지 않다. 도면은 예시 및 설명을 위해 제공되며 본 발명의 한정으로서 의도되어 있지는 않다. 도면에서,
도 1(a)는 본 발명의 측면에 따른 벌크 음향 파형(BAW) 공진기의 일례의 단면도이고,
도 1(b)는 도 1(a)의 예시적인 BAW 공진기의 평면도이며,
도 2는 본 발명의 측면에 따른 BAW 공진기를 제조하는 방법의 일례를 도시하는 플로우차트이고,
도 3(a)는 본 발명의 측면에 따른 벌크 음향 파형(BAW) 공진기의 다른 예의 단면도이고,
도 3(b)는 도 3(a)의 예시적인 BAW 공진기의 평면도이며,
도 4(a)는 본 발명의 측면에 따른 벌크 음향 파형(BAW) 공진기의 다른 예의 단면도이고,
도 4(b)는 도 3(a)의 예시적인 BAW 공진기의 평면도이며,
도 5는 본 발명의 측면에 따른 BAW 공진기를 제조하는 다른 예시적인 방법을 도시하는 플로우차트이고
도 6은 본 발명의 측면에 따른 벌크 음향 파형(BAW) 공진기를 이용하는 예시적인 칩 또는 다이를 포함하는 예시적인 전자 시스템의 도면이다.Various aspects of at least one embodiment are described below with reference to the accompanying drawings, which are not drawn to scale. Technical features in the drawings, the description, or any claims are followed by reference signs, which are included solely for the purpose of enhancing identification of the drawings, detailed description, or claims. Accordingly, reference signs or omissions thereof are not intended to limit the scope of any claims element. In the drawings, each identical or nearly identical component that is illustrated in various figures is represented by a like reference numeral. For clarity, not all components are shown in all the figures. The drawings are provided for purposes of illustration and description and are not intended as a limitation of the invention. In the drawing,
1A is a cross-sectional view of an example of a bulk acoustic wave (BAW) resonator in accordance with aspects of the present invention;
FIG. 1B is a plan view of the exemplary BAW resonator of FIG.
2 is a flowchart illustrating an example of a method of manufacturing a BAW resonator in accordance with an aspect of the present invention;
3A is a cross-sectional view of another example of a bulk acoustic wave (BAW) resonator in accordance with aspects of the present invention;
3 (b) is a plan view of the exemplary BAW resonator of FIG. 3 (a),
4A is a cross-sectional view of another example of a bulk acoustic wave (BAW) resonator in accordance with aspects of the present invention;
4 (b) is a top view of the exemplary BAW resonator of FIG. 3 (a),
5 is a flowchart illustrating another exemplary method of manufacturing a BAW resonator in accordance with an aspect of the present invention.
6 is a diagram of an exemplary electronic system including an example chip or die utilizing a bulk acoustic wave (BAW) resonator in accordance with aspects of the present invention.
본 발명의 측면 및 실시예는 벌크 음향 파형(BAW) 공진기에 관한 것이다. 예를 들어, 측면 및 실시예는 제어된 전기 기계 결합을 갖는 제어된 두께 영역을 갖는 BAW 공진기에 관한 것이다. 다른 측면 및 실시예는 이하 더 기술된 바와 같이, 감소된 에너지 손실을 갖는 BAW 공진기에 관한 것이다Aspects and embodiments of the present invention relate to bulk acoustic wave (BAW) resonators. For example, aspects and embodiments relate to BAW resonators having controlled thickness regions with controlled electromechanical coupling. Other aspects and embodiments relate to BAW resonators with reduced energy losses, as further described below.
본 명세서에서 기술된 방법 및 장치의 실시예는 후술하는 상세한 설명에 개시되거나 또는 첨부 도면에 도시된 구조의 세부 사항 및 구성요소의 배치에 대한 적용으로 제한되지 않는다. 방법 및 장치는 다른 실시예에서 구현할 수 있고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 특정의 구현의 예는 본 명세서에서 단지 예시를 위해 제공되며 제한하기 위한 것이 아니다. 특히, 임의의 하나 이상의 실시예와 결합하여 기술된 작용, 요소 및 특징은 임의의 다른 실시예에서 유사한 역할로부터 배제되도록 의도된 것은 아니다.Embodiments of the methods and apparatus described herein are not limited to the application of details of arrangement and arrangement of components disclosed in the following detailed description or shown in the accompanying drawings. The method and apparatus may be implemented in other embodiments and may be practiced or carried out in various ways. Examples of specific implementations are provided herein for purposes of illustration only and not limitation. In particular, the actions, elements, and features described in combination with any one or more embodiments are not intended to be excluded from similar roles in any other embodiments.
또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 기술을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 명세서에서의 단일로서 참조되는 시스템 및 방법의 실시예 또는 요소 또는 작용에 대한 임의의 참조는 복수의 이들 요소를 포함하는 실시예를 또한 포함할 수 있고, 본 명세서에서의 복수의 실시예 또는 요소 또는 작용에 대한 임의의 참조는 단지 하나의 요소를 포함하는 실시예를 또한 포함할 수 있다. 단일 또는 복수이 형태에 대한 참조는 현재 개시된 시스템, 방법, 그들의 구성요소, 작용 또는 요소를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 "포함하는", "구비하는", "갖는", "수반하는"의 용어 및 그 변형의 사용은 이후 열거되는 항목 및 그 균등물 뿐만 아니라 추가적인 항목을 포함하는 것을 의미한다. "또는"에 대한 참조는 "또는"을 이용하여 기술된 임의의 용어가 하나의, 둘 이상의 및 기술된 용어의 전부 중 임의의 것을 포함하도록 내포적인 것으로서 구성될 수 있다. 전방과 후방, 좌측과 우측, 상부와 하부, 및 상측과 하측에 대한 임의의 참조는 기술의 편의를 위한 것이며, 본 발명의 시스템과 방법 또는 그 구성요소를 임의의 하나의 위치 또는 공간 배향으로 제한하기 위한 것은 아니다.Also, the phraseology and terminology used herein is for the purpose of description and should not be regarded as limiting. Any reference to embodiments or elements or acts of systems and methods that are referred to herein as a single can also include embodiments that include a plurality of these elements, and a plurality of embodiments or elements herein Or any reference to an action may also include embodiments that include only one element. Reference to single or plural forms is not intended to limit the presently disclosed systems, methods, components, acts or elements thereof. The use of the terms "comprising", "comprising", "having", "having" and variations thereof herein is meant to include additional items as well as the items listed thereafter and equivalents thereof. Reference to "or" may be constructed as inclusive, such that any term described using "or" includes any of one, more than one, and all of the terms described. Any reference to front and rear, left and right, top and bottom, and top and bottom is for convenience of description and limits the system and method or components thereof of the present invention to any one position or spatial orientation. It is not intended to.
도 1(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BAW 공진기(100)의 일례의 단면도가 도시된다. BAW 공진기(100)는 하측 전극(102), 압전 층(104), 상측 전극(106) 및 재료 세그먼트(108)를 포함한다. BAW 공진기(100)는 기본 기판으로부터 음향 분리를 제공하는 음향 미러를 더 포함할 수 있다. BAW 공진기(100)가 제조되는 기판 및 음향 미러는 본 발명을 모호하게 하지 않도록 도 1(a)에 도시되어 있지 않다. 일 실시예에서, BAW 공진기(100)는 필름 벌크 음향 공진기(film bulk acoustic Resonator : FBAR)일 수 있고 에어 캐비티(air cavity)에 의해 기본 기판으로부터 음향적으로 분리될 수 있다. BAW 공진기(100)는 셀룰라 폰 또는 다른 유형의 반도체 디바이스에서 RF 필터링을 제공하도록 BAW 필터에서 사용될 수 있고 반도체 다이로 제조될 수 있다.Referring to FIG. 1A, a cross-sectional view of an example of a
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 하측 전극(102)은, 예를 들어, 도 1(a)에 도시되지 않은 음향 미러 위에 위치할 수 있고, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 고 밀도를 갖는 다른 적절한 금속(즉, 고 밀도 금속)을 포함할 수 있다. 하측 전극(102)은, 예를 들어, 500.0Å과 5000.0Å 사이일 수 있는 두께(110)를 갖는다. 하측 전극(102)은 물리적 기상 증착(PVD 또는 스퍼터링 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 기본 재료 층(도 1(a)에 도시되지 않음) 위에 텅스텐, 몰리브덴과 같은 고 밀도 금속의 층을 증착하고 고 밀도 재료 층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다.As shown in FIG. 1 (a), the
또한, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 압전 층(104)은 하측 전극(102) 위에 위치하고, 교란 텍스쳐 영역(109)과 비(non)교란 텍스쳐 영역(111)을 포함하고 상부 표면(126)을 갖는다. 시드 층(도 1(a)에 도시되지 않음)은 압전 층(104)과 하측 전극(102) 사이에 위치할 수 있다. 압전 층(104)은 알루미늄 산화물(AlN)과 다른 적절한 압전 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어, 0.5미크론과 3.0미크론 사이일 수 있는 두께(112)를 갖는다. 교란 텍스쳐 영역(109)은 BAW 공진기(100)의 에지에서 제어된 두께 영역(114)에 위치하고 BAW 공진기(100)의 전체 둘레를 따라 연장된다. 교란 텍스쳐 영역(109)은, 예를 들어, 1.0미크론과 5.0미크론 사이일 수 있는 두께(116)를 갖는다. 교란 텍스쳐 영역(109)에서, 압전 재료의 결정도는 크게 감소된 내부의 전기 기계 결합을 초래하기 위해 교란된다. 비교란 텍스쳐 영역(111)은 교란 텍스쳐 영역(109)에 인접하여 위치하고 교란 텍스쳐 영역(109)에 의해 둘러싸이며 통상적인 결정도, 즉, 의도적으로 교란되지 않은 결정도를 갖는 압전 재료를 포함한다. 압전 층(104)은, 예를 들어, PVD 또는 스퍼터링 처리, CVD 처리, 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여, 하측 전극(102) 위에 알루미늄 질화물 층을 증착함으로써 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1A, the
압전 층(104)의 형성 이전에, 교란 텍스쳐 영역(109) 아래에 놓일 표면 영역은 압전 층(104)이 형성될 때 압전 재료의 텍스쳐가 교란될 것을 보장하기 위해 충분히 교란될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 교란 텍스쳐에 대해 알려진 얇은 재료 층은 교란 텍스쳐 영역(109)이 형성될 하측 전극(102)의 표면 영역에서 얇은 시드 층(도 1(a)에 도시되지 않음) 위에 증착될 수 있다. 다른 예로서, 교란 텍스쳐 영역(109)이 형성될 하측 전극(102)의 표면 영역을 거칠게 하도록 에칭 처리 또는 다른 적절한 처리가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 재료 세그먼트(108)가 형성될 하측 전극(102)의 영역 아래에 놓이는 층의 표면 영역(도 1(a)에 도시되지 않음)은 하측 전극(102)을 형성하기 이전에 거칠게 될 수 있다. 기본 층의 표면 영역을 거칠게 함으로써 야기된 하측 전극(102)의 텍스처 내의 결과적인 교란은 압전 층(104)이 형성될 때 압전 재료의 텍스처가 교란 텍스쳐 영역(109)에서 교란되도록 한다.Prior to the formation of the
또한, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 상측 전극(106)은 압전 층(104) 위에 위치하며, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 다른 적절한 조밀한 금속을 포함할 수 있다. 상측 전극(106)은, 예를 들어, 500.0Å과 5000.0Å 사이일 수 있는 두께(120)를 갖는다. 상측 전극(106)은 하측 전극(102)의 폭보다 적을 수 있고 BAW 공진기(100)의 "활성 부분"의 폭을 정의하는 폭(122)을 갖는다. BAW 공진기(100)의 "활성 부분"은 공진기를 활성화하도록 전계가 인가되는 압전 층(104)의 부분을 지칭한다. 일 실시예에서, 상측 전극(106)과 하측 전극(102)은 대략 폭이 동등할 수 있다. 상측 전극(106)은 PVD 또는 스퍼터링 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 압전 층(104) 위에 텅스텐, 몰리브덴과 같은 조밀한 금속 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 조밀한 금속 층은 적절한 에칭 처리를 이용함으로써 적절하게 패터닝될 수 있다. 본 실시예에서, 상측 전극(106)의 에지는 이하 기술된 바와 같이 재료 세그먼트(108)의 외측 에지와 자체 정렬될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1A, the
또한, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 재료 세그먼트(108)는 BAW 공진기(100)의 에지에서 상측 전극(106) 위에 위치한다. 재료 세그먼트(108)는 제어된 두께 영역(114)에 또한 위치하고 BAW 공진기(100)의 전체 둘레를 따라 연장된다. 재료 세그먼트(108)는, 예를 들어, 저 또는 고 밀도 금속과 같은 금속, 유전체 재료, 또는 반도체 재료를 포함할 수 있고, 두께(124)와 폭(130)을 갖는다. 예를 들어, 재료 세그먼트(108)의 두께(124)는 100.0Å과 3000.0Å 사이일 수 있다. 재료 세그먼트(108)의 폭은, 예를 들어, 1.0미크론과 5.0미크론 사이일 수 있다. 도 1(a)의 실시예에서, 재료 세그먼트(108)는 균일한 단면 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 재료 세그먼트(108)는 균일하지 않은 단면 두께를 가질 수 있고, 웨지 형상, 눈물 방울 형상, 또는 다른 적절한 형상을 가질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1A, the
재료 세그먼트(108)는 PVD 또는 스퍼터링 처리 또는 CDV 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 상측 전극(106) 위에 재료 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 재료 층은 재료 세그먼트(108)의 내측 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용함으로써 적절하게 패터닝될 수 있다. 도 1(a)의 실시예에서, 재료 세그먼트(108)의 외측 에지는 BAW 공진기(100)의 에지를 정확하게 정의하기 위해 동일한 에칭 처리에서 상측 전극(106)의 에지와 동시에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 재료 층은 재료 세그먼트(108)의 내측 및 외측 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용함으로써 적절하게 패터닝될 수 있다. 해당 실시예에서, 재료 세그먼트(108)는 상측 전극(106)의 에지와 중첩하거나 전체적으로 그 영역 내에 위치할 수 있다.
또한, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(100)의 에지에 위치하고, 재료 세그먼트(108), 압전 층(104)의 교란 텍스쳐 영역(109), 및 재료 세그먼트(108)와 교란 텍스쳐 영역(109) 사이에 위치하는 상측 전극(106)의 부분을 포함한다. 다른 실시예에서, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(100)의 에지 이외의 위치에서 형성될 수 있다. 또한, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 고 밀도 금속 영역(128)은 제어된 두께 영역(114)에 인접하여 위치하고 제어된 두께 영역(114)에 의해 둘러싸이며 상측 전극(106)이 압전 층(104)의 비교란(non-disrupted) 텍스쳐 영역(111) 위에 위치하는 BAW 공진기(100)의 영역을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 1A, the controlled
도 1(b)는 BAW 공진기(100)의 평면도이며, 여기서 도 1(a)의 BAW 공진기(100)의 단면은 도 1(b)의 라인(1A-1A) 상에 있다. 특히, 압전 층(104), 상측 전극(106), 재료 세그먼트(108), 교란 텍스쳐 영역(109), 제어된 두께 영역(114), 폭(116, 122 및 130) 및 고 밀도 금속 영역(128)은 도 1(a) 및 도 1(b)의 동일한 요소에 대응한다. 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상측 전극(106)은 BAW 공진기(100)의 활성 영역의 적절한 깊이를 정의하는 깊이(132)를 갖는다. 도 1(a) 및 도 1(b)의 실시예에서, BAW 공진기(100)는 정방형 형상을 갖는다. 일 실시예에서, BAW 공진기(100)는 정방형 형상을 가질 수 있고, 여기서 폭(122)은 깊이(132)와 대략 동등할 수 있다. BAW 공진기(100)의 대향 측면이 평행하지 않도록 BAW 공진기(100)의 코너를 라운딩하고/하거나 BAW 공진기(100)를 형성하는데 장점이 또한 제공될 수 있다. FIG. 1B is a plan view of the
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(100)의 에지에 위치하고, 공진기의 둘레를 따라 연장되며, 교란 텍스쳐 영역(109)의 폭(116)에 의해 정의되는 폭을 갖는다. 또한, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 재료 세그먼트(108)는 상측 전극(106)과 교란 텍스쳐 영역(109) 위에 위치하며 BAW 공진기(100)의 에지에 또한 위치한다. 재료 세그먼트(108)는 제어된 두께 영역(114)에 또한 위치하고 BAW 공진기(100)의 둘레를 따라 연장된다.As shown in FIG. 1B, the controlled
BAW 공진기(100)의 동작이 기술될 것이다. 상측 전극(106)과 하측 전극(102)을 통해 압전 층(104) 양단에 전계가 인가될 때, 압전 층(104)에서 전기 기계 결합을 통해 전기 에너지가 음향 에너지로 변환되어, 압전 층(104)이 진동하도록 한다. 따라서, 압전 층(104)은 종축 모드에서, 즉, 원하는 모드인 압전 층(104)의 상부 표면(126)에 수직하는 방향으로 전파할 수 있는 음향 파형을 생성할 수 있다. 그러나, 압전 층(104)의 결정 구조, BAW 공진기(100)의 에지 영역, 및 다른 인자에 따라서, 다수의 다른 원치 않는 파형 전파 모드가 압전 층(104)에서 또한 생성될 수 있다. 예를 들어, 측면 모드와 같은 원치 않는 모드, 즉, 압전 층(104)의 상부 표면(126)에 평행한 방향으로 발생하는 음향 파형 전파 모드가 압전 층(104)에서 발생될 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, BAW 공진기의 큰 손실은 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 에너지 결합에 따라 발생할 수 있다. 특히, BAW 공진기(100)와 같은 BAW 공진기의 에지는 공진기의 손실 영역이며, 여기서 측면 모드와 같은 원치 않는 손실 모드로의 결합은 바람직하지 않게 BAW 공진기(100)에서 에너지 손실을 증가시킬 수 있다.The operation of the
BAW 공진기(100)에서, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(100)의 에지에서 두께 성형을 제공하도록 상측 전극(106) 위에 위치하는 재료 세그먼트(108)와, 교란된 결정도를 갖는 압전 재료를 포함하는 교란 텍스쳐 영역(109)을 포함한다. 따라서, 전기 기계 결합이 제어될 수 있어, 제어된 두께 영역(114)에서 크게 감소될 수 있다. 따라서, 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합 뿐만 아니라 원하는 종축 모드로의 결합은 제어된 두께 영역(114)에서 크게 감소될 수 있다. 그러나, 제어된 두께 영역(114)에서의 결합 손실에 따라서 BAW 공진기(100)에서 종축 모드로의 전체 결합 손실은 제어된 두께 영역(114)에서 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합을 감소시킴으로써 BAW 공진기(100)에서 달성된 에너지 손실의 전체 감소보다 현저하게 적다. 또한, 폭(130), 두께(124), 및 재료 세그먼트(108)의 조성, 및 압전 층(104)의 교란 텍스쳐 영역(109)의 폭(116)은 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 결합의 감소를 최적화하도록 적절하게 선택될 수 있다. In the
따라서, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합을 감소시키도록 압전 층(104)의 교란 텍스쳐 영역(109)을 이용함으로써, BAW 공진기(100)의 실시예는 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합의 현저한 감소를 달성하여, BAW 공진기(100)에서 전체 에너지 손실을 현저하게 감소시킨다. 전체 에너지 손실을 감소시킴으로써, 본 발명은 증가된 Q를 갖는 BAW 공진기를 유용하게 달성한다.Thus, by using the
도 1(a) 및 도 1(b)의 상기 설명으로부터, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 앞서 기술된 바와 같은 유사한 정점을 달성하기 위해 압전 층(104)의 교란 텍스쳐 영역(109) 하에서 및 심지어 BAW 공진기(100)의 하측 전극(102) 하에서 재료 세그먼트(108)가 다른 방식으로 형성될 수 있음이 명백해질 것이다.From the above description of FIGS. 1 (a) and 1 (b), one of ordinary skill in the art can see that under the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 방법을 도시하는 플로우차트를 도시한다. 특정의 세부 사항 및 특징은 본 개시 내용의 장점이 주어지는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 플로우차트(200)에 제시된다. 예를 들어, 당 분야에서 알려진 바와 같이, 단계는 하나 이상의 부속 단계로 구성될 수 있거나, 또는 특수화된 장치 또는 재료를 수반할 수 있다. 플로우차트(200)에 도시된 처리 단계는 플로우차트(200)의 단계(202) 이전에, 임의의 도면에 도시되지 않은 기판 위에 놓이는, 특히, 음향 미러 또는 에어 캐비티를 포함하는 처리된 웨이퍼의 부분에 대해 수행되는 것으로 또한 이해된다.2 shows a flowchart illustrating an exemplary method according to an embodiment of the present invention. Specific details and features are set forth in
플로우차트(200)의 단계(202)에서, 도 1(a)의 BAW 공진기(100)의 하측 전극(102)은 기판(임의의 도면에 도시되지 않음) 위에 형성된다. 일 실시예에서, 하측 전극(102)은 기판 위에 형성될 수 있는 음향 미러(임의의 도면에 도시되지 않음) 위에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 하측 전극(102)은 기판 위에 형성될 수 있는 에어 캐비티(임의의 도면에 도시되지 않음) 위에 형성될 수 있다. 하측 전극(102)은 텅스텐, 몰리브덴과 같은 고 밀도 금속을 포함할 수 있고, PVD 또는 스퍼터링 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 고 밀도 금속 층을 증착하고 고 밀도 재료 층을 적절하게 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 단계(204)에서, 압전 층(104)이 하측 전극(102) 위에 형성되고, 여기서 압전 층(104)은 교란 텍스쳐 영역(109)을 포함한다. 교란 텍스쳐 영역(109)에서, 압전 재료의 결정도는, 앞서 기술된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합을 현저하게 감소시키도록 교란된다. In
압전 층(104)의 형성 이전에, 교란 텍스쳐 영역(109) 아래에 놓일 표면 영역은 압전 층(104)이 형성될 때 압전 재료의 텍스쳐가 교란될 것을 보장하기 위해 충분하게 교란될 수 있다. 예를 들어, 교란 텍스쳐 영역(109)이 형성될 하측 전극(102)의 표면 영역을 거칠게 하도록 에칭 처리 또는 다른 적절한 처리가 이용될 수 있다. 몇몇 경우에 후속적으로 하측 전극의 텍스쳐의 교란이 압전 재료의 텍스쳐를 교란할 것이므로 이 교란은 하측 전극이 증착되기 이전에 다른 방식으로 행해질 수 있다. 일 구현에서, 압전 층(104)은 알루미늄 질화물을 포함할 수 있고 PVD 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 하측 전극(102) 위에 알루미늄 질화물 층을 증착하고 알루미늄 질화물 층을 적절하게 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 단계(206)에서, BAW 공진기(100)의 상측 전극(106)은 압전 층(104) 위에 형성된다. 예를 들어, 상측 전극(106)은 텅스텐, 몰리브덴과 같은 고 밀도 금속을 포함할 수 있고, PVD 또는 스퍼터링 처리를 이용하여 압전 층(104) 위에 고 밀도 금속 층을 증착하고 고 밀도 재료 층을 적절하게 패터닝함으로써 형성될 수 있다. Prior to the formation of the
단계(208)에서, 재료 세그먼트(108)는 BAW 공진기(100)의 제어된 두께 영역(114)에서 상측 전극(106) 위에 형성된다. 예를 들어, 재료 세그먼트(108)는 금속, 유전체 재료, 또는 반도체 재료를 포함할 수 있고, CVD 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 제어된 두께 영역(114)에서 상측 전극(106) 위에 재료 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 증착 이후에, 재료 층은 적절한 에칭 처리를 이용함으로써 적절하게 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 재료 층은 재료 세그먼트(108)의 외측 에지가 상측 전극(206)이 에지와 자체 정렬되도록 패터닝되지 않은 고 밀도 금속의 기본 층으로 동시에 에칭될 수 있다. In
따라서, 앞서 기술된 바와 같이, 도 1(a) 및 도 1(b)의 예에서, 본 발명의 실시예는 두께 성형을 제공하기 위한 재료 세그먼트 및 제어된 전기 기계 결합을 제공하기 위한 압전 층의 교란된 텍스쳐 영역을 포함하는 제어된 두께 영역을 갖는 BAW 공진기를 포함한다. BAW 공진기에서 전기 기계 결합을 감소시키도록 제어된 두께 영역을 이용함으로써, BAW 공진기는 에너지 손실을 감소시키기 위한 프로파일 성형을 단지 이용하는 통상적인 BAW 공진기에 비해 원치 않는 손실 모드로의 전기 기계 결합을 현저하게 감소시킴으로써 에너지 손실의 현저한 감소를 유용하게 달성한다. 따라서, BAW 공진기는 통상적인 BAW 공진기에 비해 보다 높은 Q를 유용하게 달성할 수 있다.Thus, as described above, in the examples of FIGS. 1 (a) and 1 (b), an embodiment of the present invention is directed to a material segment for providing thickness forming and a piezoelectric layer for providing controlled electromechanical coupling. And a BAW resonator having a controlled thickness region comprising a disturbed texture region. By using a controlled thickness region in the BAW resonator to reduce the electromechanical coupling, the BAW resonator significantly reduces the electromechanical coupling into an unwanted loss mode compared to a conventional BAW resonator using only profile shaping to reduce energy loss. By reducing, a significant reduction in energy loss is usefully achieved. Thus, the BAW resonator can advantageously achieve higher Q compared to conventional BAW resonators.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 측면에 따른 BAW 공진기의 다른 실시예가 도시된다. 도 3(a)는 하측 전극(102), 압전 층(104) 및 상측 전극(106)을 포함하는 BAW 공진기(300)의 단면도를 도시한다. BAW 공진기(100)는 이하 기술된 바와 같이, 저 밀도 금속 세그먼트(302)를 또한 포함한다. BAW 공진기(100)에 대해 앞서 기술된 바와 같이, BAW 공진기(300)는 기본 기판으로부터 음향 분리를 제공하는 음향 미러를 더 포함할 수 있다. BAW 공진기(100)가 제조되는 기판 및 음향 미러는 도 3(a)에 도시되지 않는다. 일 실시예에서, BAW 공진기(100)는 FBAR일 수 있고 에어 캐비티에 의해 기본 기판으로부터 음향적으로 분리될 수 있다. BAW 공진기(100)와 마찬가지로, BAW 공진기(300)는 셀룰라 폰 또는 다른 유형의 반도체 디바이스에서 RF 필터링을 제공하도록 BAW 필터에서 사용될 수 있고 반도체 다이로 제조될 수 있다.3 (a) and 3 (b), another embodiment of a BAW resonator in accordance with aspects of the present invention is shown. 3 (a) shows a cross-sectional view of a
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 BAW 공진기(300)의 제어된 두께 영역(114)에서 압전 층(104) 위에 위치한다. 저 밀도 금속 세그먼트(302)는, 예를 들어, 알루미늄, 타타늄, 또는 다른 적절한 저 밀도 금속을 포함할 수 있고, 폭(304)과 두께(306)를 갖는다. 도 3(a)에 도시된 예에서, 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 BAW 공진기(300)의 에지에 위치하고, BAW 공진기(300)의 전체 둘레를 따라 연장되며, 장방형 단면 형상을 갖는다. 다른 예에서, 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 BAW 공진기(300)의 에지 이외의 위치에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 장방형이 아닌 단면 형상을 갖는다. 저 밀도 금속 세그먼트(302)는, 예를 들어, 1.0미크론과 5.0미크론 사이일 수 있는 폭(304)(즉, 단면 폭)을 갖는다. 저 밀도 금속 세그먼트(302)는, 예를 들어, 100.0Å과 3000.0Å 사이일 수 있는 두께(306)를 갖는다. 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 예시의 간략화를 위해 상측 전극(106)보다 두꺼운 것으로서 도시되어 있으나, 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 또한 상측 전극(106)보다 두께가 두껍거나 대략 동등할 수 있음에 주목해야 한다.As shown in FIG. 3A, a low
저 밀도 금속 세그먼트(302)는, 예를 들어, PVD 또는 스퍼터링 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 압전 층극(104) 위에 알루미늄 또는 티타늄과 같은 저 밀도 금속 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 저 밀도 금속 층은 저 밀도 금속 층의 중앙 부분을 제거함으로써 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 내측 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용하여 적절하게 패터닝될 수 있다. 일 실시예에서, 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 외측 에지는 이하 기술된 바와 같이 상측 전극(106)의 에지와 동시에 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 외측 에지를 형성함으로써 상측 전극(106)의 에지와 자체 정렬될 수 있다. 일 실시예에서, 저 밀도 금속 층은 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 내측 및 외측 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용함으로써 적절하게 패터닝될 수 있다. 해당 실시예에서, 상측 전극(106)은 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 외측 에지와 중첩되거나 또는 그 영역 내에서 전체적으로 포함될 수 있다.The low
도 3(a)에 도시된 실시예에서, 상측 전극(106)을 형성하는 고 밀도 금속 층은 동일한 에칭 처리에서 (저 밀도 금속 세그먼트(302)를 형성하도록 이용된) 저 밀도 금속의 기본 층과 동시에 고 밀도 금속 층을 형성함으로써 적절하게 패터닝될 수 있어, BAW 공진기(300)의 정확하게 정의된 에지를 제공한다. 따라서, 일 실시예에서, 상측 전극(106)의 에지는 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 외측 에지와 자체 정렬될 수 있다. 일례에서, 고 밀도 금속 층은 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 이전에 형성된 외측 에지와 중첩할 수 있고 적절한 에칭 처리를 이용하여 적절하게 패터닝될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 3 (a), the high density metal layer forming the
앞서 기술된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(300)의 에지에 위치하고 BAW 공진기(300)의 에지를 따라 연장된다. 도 3(a)에 도시된 예에서, 제어된 두께 영역(114)은 저 밀도 금속 세그먼트(302)와, 저 밀도 금속 세그먼트(302) 아래에 놓이는 상측 전극(106)의 부분(308)을 포함한다. 다른 실시예에서, 제어된 두께 영역(114)은 공진기의 에지 이외의 BAW 공진기(300)의 위치에서 형성될 수 있다. 또한, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, BAW 공진기(300)의 고 밀도 금속 영역(310)은 제어된 두께 영역(114)에 인접하여 위치하고 제어된 두께 영역(114)에 의해 둘러싸인다. 고 밀도 금속 영역(310)에서, 상측 전극(106)은 압전 층(104) 상에 위치한다. 따라서, 고 밀도 금속 영역(310)에서, 저 밀도 금속 세그먼트(302)와 같은 저 밀도 금속 세그먼트는 상측 전극(106)과 압전 층(104) 사이에 위치하지 않는다.As described above, the controlled
도 3(b)는 구조(300)의 평면도를 도시하며, 여기서 도 3(a)의 BAW 공진기(300)의 단면은 도 3(b)의 라인(3A-3A) 상에 있다. 특히, 압전 층(104), 상측 전극(106), 제어된 두께 영역(114), 폭(304와 122) 및 고 밀도 금속 영역(310)은 도 3(a) 및 도 3(b)의 동일한 요소에 대응한다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상측 전극(106)은 BAW 공진기(300)의 활성 영역의 적절한 깊이를 정의하는 폭(312)을 갖는다. 도 3(a) 및 도 3(b)의 실시예에서, BAW 공진기(300)는 정방형 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, BAW 공진기(300)는 정방형 형상을 가질 수 있고, 여기서 폭(122)은 깊이(312)와 대략 동등하다. 앞서 기술된 바와 같이, 공진기의 대향 측면이 평행하지 않도록 BAW 공진기의 코너를 라운딩하고/하거나 공진기를 형성하는데 장점이 또한 제공될 수 있다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(300)의 에지에 위치하고, 공진기의 둘레를 따라 연장되며, 저 밀도 금속 세그먼트(302)(도 3(b)에 도시됨)의 폭(304)에 의해 정의되는 폭을 갖는다. 또한, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, BAW 공진기(300)의 고 밀도 금속 영역(310)은 제어된 두께 영역(114)에 인접하여 위치하고 제어된 두께 영역(114)에 의해 둘러싸인다.FIG. 3 (b) shows a top view of the
BAW 공진기(300)의 동작이 기술될 것이다. 앞서 기술된 바와 같이, 원치 않는 측면 모드는 BAW 공진기(300)의 동작 동안 압전 층(104)에서 생성될 수 있어, BAW 공진기(300)에서 현저한 에너지 손실을 초래한다. BAW 공진기(300)의 일 실시예에서, 제어된 두께 영역(114)은 상측 전극(106)과 압전 층(104) 사이에 저 밀도 금속 세그먼트(302)를 추가함으로써 BAW 공진기(300)의 에지에서 두께 형상을 제공한다. 이것은 공진기의 에지에서 두께를 증가시켜, 원치 않는 모드를 억제함으로써 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 에너지 손실을 감소시킨다. 저 밀도 금속이 상측 전극(106)을 형성하도록 이용된 고 밀도 금속보다 낮은 밀도를 갖는 저 밀도 금속 세그먼트(302)를 형성하기 위해, 알루미늄 또는 티타늄과 같은 저 밀도 금속을 이용함으로써, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합이 현저하게 감소될 수 있다. 따라서, 제어된 두께 영역(114)에서 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합이 현저하게 감소될 수 있다. 원하는 종축 모드로의 결합이 또한 감소되지만, BAW 공진기(300)에서 종축 모드로의 결합의 적절한 전체 손실은 제어된 두께 영역(114)에서의 결합 손실에 따라 제어된 두께 영역(114)에서 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합을 감소시킴으로써 BAW 공진기(300)에서 달성된 전체 에너지 손실의 감소에 의해 보장된다.The operation of
따라서, 제어된 두께 영역(114)에서 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합을 감소시킴으로써, BAW 공진기(300)에서의 현저한 에너지 손실의 감소는 BAW 공진기(300)에서 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 제어된 두께 영역(114)에서, 저 밀도 금속 세그먼트(302)의 폭(304)과 두께(306), 및 상측 전극(106)의 두께(120)는 BAW 공진기(300)에서의 최적의 에너지 손실의 감소를 달성하도록 적절하게 선택될 수 있다.Thus, by reducing the electromechanical coupling to the unwanted mode in the controlled
따라서, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합을 제어함으로써, 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 예는 손실을 감소시키도록 프로파일 성형을 이용하는 통상적인 BAW 공진기에 비해, 측면 모드와 같은 손실이 있는 원치 않는 모드에 결합되는 에너지의 양의 현저한 감소를 달성할 수 있다. 따라서, 에너지 손실을 감소시킴으로써, BAW 공진기(300)의 실시예는 통상적인 BAW 공진기에 비해 증가된 Q(품질 인자)를 유용하게 제공할 수 있다.Thus, by controlling the electromechanical coupling in the controlled
도 3(a) 및 도 3(b)의 발명의 실시예의 상기 설명으로부터, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 제어된 두께 영역(114)와 같은 제어된 두께 영역은 앞서 기술된 바와 같은 유사한 장점을 달성하도록 BAW 공진기(300)에서 하측 전극(102)과 압전 층(104) 사이에서 유용하게 형성될 수 있음이 명백할 것이다.From the above description of the embodiment of the invention of Figures 3 (a) and 3 (b), a controlled thickness region, such as controlled
도 4(a)는 일 실시예에 따른 BAW 공진기(400)의 다른 예의 단면을 도시한다. BAW 공진기(400)는, 예를 들어, FBAR일 수 있고 에어 캐비티에 의해 기본 기판으로부터 음향적으로 분리될 수 있다. BAW 공진기(400)는 셀룰라 폰 또는 다른 유형의 반도체 디바이스에서 RF 필터링을 제공하도록 BAW 필터에서 사용될 수 있고 반도체 다이로 제조될 수 있다.4 (a) shows a cross section of another example of a
도 4(a)에 도시된 예에서, BAW 공진기(400)는 BAW 공진기(400)의 제어된 두께 영역(114)에서 압전 층(104)의 상부 표면(126) 상에 위치하는 유전체 세그먼트(402)를 포함한다. 유전체 세그먼트(402)는 압전 층(104)의 둘레 내에서 또한 제한된다. 즉, 압전 층(104)의 에지 넘어서 연장되지 않는다. 그러나, 이하 기술되는 바와 같이, (일 실시예에서) 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합의 효과적인 제어를 위해 유전체 세그먼트(402)가 압전 층(104)의 상부 표면(126) 상에 위치하거나(즉, 직접 접촉하여) 또는 압전 층(104)의 하부 표면 상에 위치하는 것이 중요하다.In the example shown in FIG. 4A, the
유전체 세그먼트(402)는, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 다른 적절한 유전체 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 세그먼트(402)는 다공성 실리카, 플루오리네이티드 비정질 카본, 플루오로 폴리머, 파릴렌, 폴리아릴렌, 에테르, 수소 실세스퀴옥산(HSQ), 플루오리네이티드 실리콘 다이옥사이드, 및 다이아몬드 형상 카본과 같은 "저 유전 상수(저 k) 유전체 재료"를 포함할 수 있다. 일 적용에서, "저 k 유전체 재료"는 실리콘 산화물의 유전 상수보다 낮은 유전 상수를 갖는 유전체 재료로서 정의된다.
도 4(a)에 도시된 예에서, 유전체 세그먼트(402)는 BAW 공진기(400)의 에지에 위치하고 BAW 공진기(400)의 전체 둘레를 따라 연장되며, 장방형 단면 형상을 갖는다. 일 실시예에서, 유전체 세그먼트(402)는 BAW 공진기(400)에 매우 근접하여 위치할 수 있다. 다른 예에서, 유전체 세그먼트(402)는 장방형이 아닌 단면 형상을 가질 수 있다. 유전체 세그먼트(402)는, 예를 들어, 1.0미크론과 5.0미크론 사이일 수 있는 폭(404)을 갖는다. 유전체 세그먼트(402)는, 예를 들어, 100.0Å과 3000.0Å 사이일 수 있는 두께(406)를 갖는다. 유전체 세그먼트(402)는 예시의 간략화를 위해 상측 전극(106)보다 두꺼운 것으로서 도시되어 있으나, 유전체 세그먼트(402)는 또한 상측 전극(106)보다 두께가 두껍거나 대략 동등할 수 있음에 주목해야 한다.In the example shown in FIG. 4A, the
유전체 세그먼트(402)는, 예를 들어, CVD 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 압전 층(104) 위에 실리콘 산화물과 같은 유전체 재료 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 유전체 재료 층은 유전체 재료의 중앙 부분을 제거함으로써 유전체 세그먼트(402)의 내측 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용하여 적절하게 패터닝될 수 있다. 도 4(a)의 실시예에서, 유전체 세그먼트(402)의 외측 에지는 상측 전극(106)의 에지와 자체 정렬될 수 있다. 예를 들어, 상측 전극(106)은 PVD 또는 스퍼터링 처리 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 압전 층(104)과 유전체 세그먼트(402) 위에 텅스텐 또는 몰리브덴과 같은 고 밀도 금속 층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 고 밀도 금속 층은 BAW 공진기(400)의 에지를 정확하게 정의하기 위해, 유전체 세그먼트(402)를 형성하도록 이용된 유전체 재료의 기본 층과 동시에 고 밀도 금속 층을 에칭함으로써 유용하게 패터닝될 수 있다. 따라서, 도 4(a)의 실시예에서, 상측 전극(106)의 에지는 유전체 세그먼트(402)의 외측 에지와 자체 정렬될 수 있다. 다른 실시예에서, 고 밀도 금속 층은 유전체 세그먼트(402)의 외측 에지와 중첩할 수 있고 상측 전극(106)의 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용하여 적절하게 패터닝될 수 있다. 다른 실시예에서, 유전 재료 층은 유전체 세그먼트(402)의 내측 및 외측 에지를 형성하도록 적절한 에칭 처리를 이용함으로써 적절하게 패터닝될 수 있다. 해당 실시예에서, 상측 전극(106)은 유전체 세그먼트(402)의 외측 에지와 중첩되거나 또는 그 영역 내에서 전체적으로 포함될 수 있다.
또한 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(400)의 에지 위에 위치하고, BAW 공진기(400)의 에지를 따라 연장되며, 유전체 세그먼트(402)와, 유전체 세그먼트(402) 위에 놓이는 상측 전극(106)의 부분(308)을 포함한다. 다른 실시예에서, 제어된 두께 영역(114)은 공진기의 에지 이외의 BAW 공진기(400)의 다른 위치에서 형성될 수 있다. 도 4(a)의 실시예에서, 제어된 두께 영역(114)은 균일한 단면 두께를 갖는다. 앞서 기술된 바와 같이, 다른 실시예에서, 제어된 두께 영역(114)은, 예를 들어, 웨지 형상, 눈물 방울 형상과 같은 균일하지 않은 단면 두께를 가질 수 있다. 또한 도 4(a)에 도시된 바와 같이, BAW 공진기(300)의 고 밀도 금속 영역(408)은 제어된 두께 영역(114)에 인접하여 위치하고 제어된 두께 영역(114)에 의해 둘러싸인다. 고 밀도 금속 영역(408)에서, 상측 전극(106)은 압전 층(104) 상에 위치한다. 따라서, 고 밀도 금속 영역(408)에서, 유전체 세그먼트(402)와 같은 유전체 세그먼트는 상측 전극(106)과 압전 층(104) 사이에 위치하지 않는다.As also shown in FIG. 4A, the controlled
도 4(b)는 구조(400)의 평면도를 도시하며, 여기서 도 4(a)의 BAW 공진기(400)의 단면은 도 4(b)의 라인(4A-4A) 상에 있다. 특히, 압전 층(104), 상측 전극(106), 제어된 두께 영역(114), 폭(404와 122) 및 고 밀도 금속 영역(4080)은 도 4(a) 및 도 4(b)의 동일한 요소에 대응한다. 앞서 기술된 바와 같이, 도 4(a) 및 도 4(b)에서, BAW 공진기(400)는 정방형 형상을 갖지만, 이와 달리, BAW 공진기(400)는 정방형 형상을 가질 수 있고, 여기서 폭(122)은 깊이(312)와 대략 동등할 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 공진기의 대향 측면이 평행하지 않도록 BAW 공진기의 코너를 라운딩하고/하거나 공진기를 형성하는데 장점이 또한 제공될 수 있다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제어된 두께 영역(114)은 BAW 공진기(400)의 에지에 위치하고, 공진기의 둘레를 따라 연장되며, 유전체 세그먼트(402)의 폭(404)에 의해 정의되는 폭을 갖는다. 또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, BAW 공진기(400)의 고 밀도 금속 영역(408)은 제어된 두께 영역(114)에 인접하여 위치하고 제어된 두께 영역(114)에 의해 둘러싸인다.4 (b) shows a top view of the
BAW 공진기(400)의 동작이 기술될 것이다. 앞서 기술된 바와 같이, 원치 않는 측면 모드는 BAW 공진기(400)의 동작 동안 압전 층(104)에서 생성될 수 있어, BAW 공진기에서 현저한 에너지 손실을 초래한다. BAW 공진기(400)서, 제어된 두께 영역(114)은 상측 전극(106)과 압전 층(104) 사이에 유전체 세그먼트(402)를 추가함으로써 BAW 공진기(400)의 에지에서 두께 성형을 제공한다. 전기 기계 결합의 제어는 제어된 두께 영역(114)에서 전계를 감소시키기 위한 직렬 캐패시터로서 전기적으로 동작하는 유전체 세그먼트(402)를 제공함으로써 또한 제공된다. 제어된 두께 영역(114)에서 전계를 감소시킴으로써, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합이 상응하여 감소될 수 있다. The operation of
제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합을 감소시킴으로써, 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합이 감소된다. 원하는 종축 모드로의 결합이 또한 감소되지만, BAW 공진기(400)에서 종축 모드로의 결합의 적절한 전체 손실은 제어된 두께 영역(114)에서의 결합 손실에 따라 제어된 두께 영역(114)에서 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합을 감소시킴으로써 BAW 공진기(400)에서 달성된 전체 에너지 손실의 감소에 의해 보장된다.By reducing the electromechanical coupling in the controlled
따라서, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합을 감소시킴으로써, BAW 공진기(400)에서의 현저한 에너지 손실의 감소는 BAW 공진기(400)에서 측면 모드와 같은 원치 않는 모드로의 전기 기계 결합을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 제어된 두께 영역(114)에서, 유전체 세그먼트(402)의 폭(404)과 두께(346), 및 상측 전극(106)의 두께(120)는 BAW 공진기(400)에서의 최적의 에너지 손실의 감소를 달성하도록 적절하게 선택될 수 있다.Thus, by reducing the electromechanical coupling in the controlled
따라서, 제어된 두께 영역(114)에서 전기 기계 결합을 제어함으로써, 도 4(a) 및 도 4(b)의 실시예는 손실을 감소시키도록 프로파일 성형을 이용하는 통상적인 BAW 공진기에 비해, 측면 모드와 같은 손실이 있는 원치 않는 모드에 결합되는 에너지의 양의 현저한 감소를 달성할 수 있다. 따라서, 에너지 손실을 감소시킴으로써, BAW 공진기(400)의 실시예는 통상적인 BAW 공진기에 비해 증가된 Q(품질 인자)를 유용하게 제공할 수 있다. Thus, by controlling the electromechanical coupling in the controlled
도 4(a) 및 도 4(b))의 발명의 실시예의 상기 설명으로부터, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 제어된 두께 영역(114과와 같은 제어된 두께 영역이 다른 방식으로 앞서 기술된 바와 같은 유사한 장점을 달성하도록 BAW 공진기(400)에서 하측 전극(102)과 압전 층(104) 사이에 유전체 세그먼트(402)와 같은 유전체 세그먼트가 위치하도록 형성될 수 있음이 명백할 것이다.From the above description of the embodiment of the invention of FIGS. 4 (a) and 4 (b), those skilled in the art have previously described controlled thickness regions, such as controlled
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 예시적인 방법을 도시하는 플로우차트가 도시된다. 특정의 세부 사항 및 특징은 본 개시 내용의 장점이 주어지는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 플로우차트(500)에 제시된다. 예를 들어, 당 분야에서 알려진 바와 같이, 단계는 하나 이상의 부속 단계로 구성될 수 있거나, 또는 특수화된 장치 또는 재료를 수반할 수 있다. 플로우차트(500)에 도시된 처리 단계는 플로우차트(500)의 단계(202) 이전에, 임의의 도면에 도시되지 않은 기판 위에 놓이는, 특히 음향 미러 또는 에어 캐비티를 포함하는 처리된 웨이퍼의 부분에 대해 수행되는 것에 주목해야 한다. 앞서 기술된 바와 같이, 단계(202)에서, BAW 공진기의 하측 전극(102)은 기판 위에 형성된다. 단계(204)에서, 압전 층(104)은 하측 전극(102) 위에 형성된다.Referring to FIG. 5, a flowchart illustrating an example method according to one embodiment is shown. Specific details and features are set forth in
단계(506)에서, 도 3(a)의 저 밀도 금속 세그먼트(302) 또는 도 4(a)의 유전체 세그먼트(402)와 같은 재료 세그먼트는 제어된 두께 영역(114)와 같은 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에서 압전 층(104) 위에 형성된다. 예를 들어, 알루미늄 또는 티타늄과 같은 저 밀도 금속을 포함할 수 있는 저 밀도 금속 세그먼트(302)는 PVD 또는 스퍼터링 처리를 이용하여 BAW 공진기(300)의 제어된 두께 영역(114)에서 압전 층(104) 위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 저 k 유전체 재료와 같은 유전체 재료를 포함할 수 있는 유전체 세그먼트(402)는 CVD 또는 다른 적절한 증착 처리를 이용하여 BAW 공진기(400)의 제어된 두께 영역(114)에서 압전 층(104) 위에 형성될 수 있다.In
단계(508)에서, 상측 전극은 저 밀도 금속 세그먼트(302) 또는 유전체 세그먼트(402)와 같은 재료 세그먼트 위에, 및 압전 층(104) 위에 형성된다. 예를 들어, 상측 전극(106)은 텅스텐 또는 몰리브덴과 같은 고 밀도 금속을 포함할 수 있고, 스퍼터링 처리를 이용하여 저 밀도 금속 세그먼트(302) 또는 유전체 세그먼트(402) 위에, 및 압전 층(104) 위에 고 밀도 금속 층을 증착하고 고 밀도 금속 층을 적절하게 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 고 밀도 금속 층은 상측 전극(106)과 같은 상측 전극의 에지가 저 밀도 금속 세그먼트(302) 또는 유전체 세그먼트(402)의 외측 에지와 같은 재료의 기본 세그먼트의 외측 에지와 자체 정렬되도록 재료의 기본 층과 동시에 에칭될 수 있다.In
따라서, 도 3(a) 및 도 3(b)과 도 4(a) 및 도 4(b)와 관련하여 앞서 기술된 바와 같이, 측면 및 실시예는 제어된 두께 영역을 포함하는 BAW 공진기를 제공하며, 제어된 두께 영역은 성형된 두께 및 제어된 전기 기계 결합을 제공한다. BAW 공진기의 에지에서 전기 기계 결합을 감소시키도록 제어된 두께 영역을 이용함으로써, BAW 공진기는 에너지 손실을 감소시키기 위한 프로파일 성형을 단지 이용하는 통상적인 BAW 공진기에 비해 원치 않는 손실 모드로의 전기 기계 결합을 현저하게 감소시킴으로써 에너지 손실의 현저한 감소를 유용하게 달성할 수 있다. 따라서, BAW 공진기는 통상적인 BAW 공진기에 비해 보다 높은 Q를 유용하게 달성할 수 있다.Thus, as described above in connection with FIGS. 3 (a) and 3 (b) and 4 (a) and 4 (b), the side and embodiment provide a BAW resonator comprising a controlled thickness region. And the controlled thickness area provides the molded thickness and the controlled electromechanical coupling. By using a controlled thickness region to reduce electromechanical coupling at the edge of the BAW resonator, the BAW resonator avoids electromechanical coupling into an unwanted loss mode compared to conventional BAW resonators that only use profile shaping to reduce energy loss. Significant reduction in energy loss can be usefully achieved by significantly reducing energy consumption. Thus, the BAW resonator can advantageously achieve higher Q compared to conventional BAW resonators.
도 6은 일 실시예에 따른 예시적인 칩을 포함하거나 하나 이상의 BAW 공진기를 이용하는 예시적인 전자 시스템의 도면이다. 전자 시스템(600)은 회로 기판(614)을 통해 상호 접속되어 상주하는 예시적인 모듈(602, 604 및 606), IC 칩 또는 반도체 다이(608), 이산 구성요소(610, 612)를 포함한다. 일 실시예에서, 전자 시스템(600)은 2 이상의 PCB를 포함할 수 있다. IC 칩(608)은 참조번호(618)로 표시되는 하나 이상의 BAW 공진기를 포함하는 BAW 필터를 포함할 수 있는 회로(616)를 포함한다.6 is a diagram of an example electronic system including an example chip or using one or more BAW resonators in accordance with one embodiment.
도 6에 도시된 바와 같이, 모듈(602, 604 및 606)은 회로 기판(614) 상에 탑재되고, 예를 들어, CPU(central processing unit), 그래픽 제어기, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), 비디오 처리 모듈, 오디오 처리 모듈, RF 수신기, RF 송신기, 이미지 센서 모듈, 전력 제어 모듈, 전기 기계 모터 제어 모듈, FPGA(field programmable gate array), 또는 현재의 전자 회로 기판에서 이용된 임의의 다른 종류의 모듈일 수 있다. 회로 기판(614)은 상호 접속 모듈(602, 604 및 606), 이상 구성요소(610, 612), 및 IC 칩(608)을 위한 다수의 상호 접속 트레이스(도 6에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6,
또한 도 6에 도시된 바와 같이, IC 칩(608)은 회로 기판(614) 상에 탑재되며, 예를 들어, 임의의 BAW 공진기(100, 300 및 400)와 같은 앞서 기술된 BAW 공진기의 하나 이상의 실시예를 이용하는 임의의 칩일 수 있다. 일 실시예에서, IC 칩(608)은 회로 기판(614) 상에 탑재되지 않을 수도 있으며, 상이한 회로 기판 상에서 다른 모듈과 상호 접속될 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 회로(616)는 IC 칩(608) 내에 위치하며 참조 번호(618)로 표시된 바와 같은 하나 이상의 BAW 공진기를 포함하는 BAW 필터를 포함할 수 있다. 또한 도 6에 도시된 바와 같이, 이상 구성요소(610, 612)는 회로 기판(614) 상에 탑재되며, 각각, 예를 들어, SAW 필터 등을 포함하는 이산 필터, 전력 증폭기 또는 연산 증폭기, 트랜지스터 또는 다이오드 등과 같은 반도체 디바이스, 안테나 요소, 인덕터, 캐패시터, 또는 저항기일 수 있다.As also shown in FIG. 6,
전자 시스템(600)은, 예를 들어, 유선 또는 무선 통신 디바이스, 셀폰, 스위칭 디바이스, 라우터, 리피터, 코덱, 유선 또는 무선 LAN, WLAN, 블루투스 인에이블 디바이스, GPS(Global Positioning System) 디바이스, 컴퓨터, 모니터, 텔레비전 세트, 위성 셋 탑 박스, 케이블 모뎀, 프린터, 복사기, RF 송신기 및 PDA(Personal Digital Assistant), 또는 현재의 전자 애플리케이션에서 이용된 임의의 다른 종류의 시스템, 디바이스, 구성요소 또는 모듈로 이용될 수 있다.The
이와 같이 적어도 일 실시예의 몇몇 측면을 기술하였으나, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 각종 대안, 변경 및 개선이 용이하게 발생할 것임이 명백할 것이다. 이러한 대안, 변경 및 개션은 본 개시 내용의 일부분이며 본 발명의 사상 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 기술된 예는 본 명세서에서 기술된 용어의 몇몇의 신규한 특성, 측면 및 예를 예시하기 위한 것이며 첨부된 특허 청구 범위의 범위를 제한하도록 간주되어서는 안 된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구 범위 및 그 균등물의 적절한 구성으로부터 결정되어야 한다.While at least some aspects of one embodiment have been described, it will be apparent to those skilled in the art that various alternatives, modifications, and improvements will readily occur. Such alternatives, modifications, and sections are intended to be part of this disclosure and are within the spirit of the invention. The examples described herein are intended to illustrate some novel features, aspects, and examples of the terms described herein and should not be considered as limiting the scope of the appended claims. Accordingly, the foregoing description and drawings are by way of example only, and the scope of the present invention should be determined from the proper configuration of the appended claims and their equivalents.
Claims (32)
상측 및 하측 전극 사이에 위치하는 압전 층-상기 상측 및 하측 전극의 각각은 고 밀도 금속을 포함함-과,
상기 압전 층에 인접하여 위치하는 재료 세그먼트를 포함하는 제어된 두께 영역을 포함하며,
상기 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖고,
상기 재료 세그먼트는 저 밀도 금속 세그먼트 및 유전체 세그먼트 중 하나를 포함하는
BAW 공진기.
Bulk acoustic wave (BAW) resonator,
A piezoelectric layer located between the upper and lower electrodes, each of the upper and lower electrodes comprising a high density metal;
A region of controlled thickness comprising a material segment located adjacent to the piezoelectric layer,
The controlled thickness region has a controlled electromechanical coupling,
The material segment includes one of a low density metal segment and a dielectric segment
BAW resonator.
상기 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공하는
BAW 공진기.
The method of claim 1,
The controlled thickness area provides for reduced electromechanical coupling to the side mode.
BAW resonator.
상기 재료 세그먼트는 상기 상측 전극과 상기 압전 층 사이에 위치하는
BAW 공진기.
The method of claim 1,
The material segment is located between the upper electrode and the piezoelectric layer.
BAW resonator.
상기 재료 세그먼트는 상기 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장되는
BAW 공진기.
The method of claim 1,
The material segment extends along the circumference of the BAW resonator
BAW resonator.
상기 상측 전극의 에지는 상기 재료 세그먼트의 외측 에지와 자체 정렬되는
BAW 공진기.
The method of claim 3, wherein
The edge of the upper electrode is self aligned with the outer edge of the material segment
BAW resonator.
상기 상측 전극의 에지는 상기 재료 세그먼트의 외측 에지와 중첩되는
BAW 공진기.
The method of claim 3, wherein
An edge of the upper electrode overlaps an outer edge of the material segment
BAW resonator.
상기 저 밀도 금속 세그먼트는 알루미늄 및 티타늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는
BAW 공진기.
The method of claim 1,
The low density metal segment comprises a metal selected from the group consisting of aluminum and titanium.
BAW resonator.
상기 유전체 세그먼트는 저 k 유전체 재료를 포함하는
BAW 공진기.
The method of claim 1,
The dielectric segment comprises a low k dielectric material
BAW resonator.
상기 저 k 유전체 재료는 다공성 실리카, 플루오리네이티드 비정질 카본, 플루오로 폴리머, 파릴렌, 폴리아릴렌, 에테르, 수소 실세스퀴옥산(HSQ), 플루오리네이티드 실리콘 다이옥사이드, 및 다이아몬드 형상 카본으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
BAW 공진기.
The method of claim 8,
The low k dielectric material consists of porous silica, fluorinated amorphous carbon, fluoropolymer, parylene, polyarylene, ether, hydrogen silsesquioxane (HSQ), fluorinated silicon dioxide, and diamond shaped carbon Selected from the group
BAW resonator.
상기 재료 세그먼트는 상기 유전체 세그먼트를 포함하고, 상기 유전체 세그먼트는 상기 압전 층과 접촉하여 위치하며, 상기 유전체 세그먼트는 상기 압전 층의 둘레 내에서 제한되는
BAW 공진기.
The method of claim 1,
The material segment comprises the dielectric segment, the dielectric segment is located in contact with the piezoelectric layer, the dielectric segment being confined within the perimeter of the piezoelectric layer.
BAW resonator.
상기 유전체 세그먼트는 BAW 공진기의 에지에 위치하는
BAW 공진기.
The method of claim 10,
The dielectric segment is located at the edge of the BAW resonator
BAW resonator.
상기 BAW 공진기의 하측 전극 위에 압전 층을 형성하는 단계와,
상기 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에서 상기 압전 층 위에 재료 세그먼트를 형성하는 단계-상기 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 가짐,-와,
상기 재료 세그먼트 위에 상기 BAW 공진기의 상측 전극을 형성하는 단계-상기 상측 전극은 고 밀도 금속을 포함함-를 포함하며,
상기 재료 세그먼트를 형성하는 단계는 저 밀도 금속 세그먼트를 형성하는 단계 및 유전체 세그먼트를 형성하는 단계 중 하나를 포함하는
BAW 공진기 형성 방법
As a method of forming a BAW resonator,
Forming a piezoelectric layer on the lower electrode of the BAW resonator;
Forming a material segment over said piezoelectric layer in a controlled thickness region of said BAW resonator, said controlled thickness region having controlled electromechanical coupling;
Forming an upper electrode of the BAW resonator over the material segment, wherein the upper electrode comprises a high density metal;
Forming the material segment comprises one of forming a low density metal segment and forming a dielectric segment
How to form a BAW resonator
상기 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공하는
BAW 공진기 형성 방법.
The method of claim 12,
The controlled thickness area provides for reduced electromechanical coupling to the side mode.
How to form a BAW resonator.
상기 상측 전극을 형성하는 단계는 상기 재료 세그먼트의 외측 에지와 동시에 상기 상측 전극의 에지를 형성하는 단계를 포함하는
BAW 공진기 형성 방법.
The method of claim 12,
Forming the upper electrode includes forming an edge of the upper electrode simultaneously with an outer edge of the material segment.
How to form a BAW resonator.
교란 텍스쳐(disrupted texture) 영역을 갖는 압전 층-상기 교란 텍스쳐 영역은 상기 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치함-과,
상기 압전 층의 대향 표면 상에 위치하는 하측 및 상측 전극을 포함하며,
상기 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는
BAW 공진기.
Bulk acoustic waveform (BAW) resonator,
A piezoelectric layer having a disrupted texture region, wherein the disturbing texture region is located in a controlled thickness region of the BAW resonator;
Lower and upper electrodes located on opposite surfaces of the piezoelectric layer,
The controlled thickness region has a controlled electromechanical coupling
BAW resonator.
상기 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공하는
BAW 공진기.
The method of claim 15,
The controlled thickness area provides for reduced electromechanical coupling to the side mode.
BAW resonator.
상기 제어된 두께 영역은 상기 BAW 공진기의 에지에 위치하고 상기 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장되는
BAW 공진기.
The method of claim 15,
The controlled thickness region is located at the edge of the BAW resonator and extends along the circumference of the BAW resonator
BAW resonator.
상기 제어된 두께 영역은 상기 상측 전극 위에 위치하는 재료 세그먼트를 포함하는
BAW 공진기.
The method of claim 15,
The controlled thickness region includes a material segment located over the upper electrode.
BAW resonator.
상기 재료 세그먼트는 금속 및 유전체 재료로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
BAW 공진기.
The method of claim 18,
The material segment is selected from the group consisting of metal and dielectric material
BAW resonator.
상기 재료 세그먼트의 외측 에지는 상기 상측 전극의 에지와 자체 정렬되는
BAW 공진기.
The method of claim 18,
The outer edge of the material segment is self aligned with the edge of the upper electrode
BAW resonator.
상기 교란 텍스쳐 영역 아래에 놓이고 상기 하측 전극과 상기 압전 층 사이에 위치하는 실리콘 산화물의 얇은 층을 더 포함하는
BAW 공진기.
The method of claim 15,
And a thin layer of silicon oxide under the disturbing texture region and positioned between the lower electrode and the piezoelectric layer.
BAW resonator.
상기 교란 텍스쳐 영역은 상기 BAW 공진기의 에지에 위치하고 상기 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장되는
BAW 공진기.
The method of claim 15,
The disturbing texture region is located at the edge of the BAW resonator and extends along the circumference of the BAW resonator
BAW resonator.
상기 BAW 공진기의 하측 전극을 형성하는 단계와,
상기 하측 전극 위에 압전 층을 형성하는 단계-상기 압전 층은 교란 텍스쳐 영역을 포함하고, 상기 교란 텍스쳐 영역은 상기 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치함-와,
상기 압전 층 위에 상기 BAW 공진기의 상측 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는
BAW 공진기 형성 방법
As a method of forming a BAW resonator,
Forming a lower electrode of the BAW resonator;
Forming a piezoelectric layer over the lower electrode, the piezoelectric layer comprising a disturbing texture region, the disturbing texture region being located in a controlled thickness region of the BAW resonator;
Forming an upper electrode of the BAW resonator on the piezoelectric layer,
The controlled thickness region has a controlled electromechanical coupling
How to form a BAW resonator
상기 상측 전극 위에 재료 세그먼트를 형성하는 단계를 더 포함하는
BAW 공진기 형성 방법.
The method of claim 23,
Forming a material segment over the upper electrode;
How to form a BAW resonator.
상기 재료 세그먼트를 형성하는 단계는 금속 및 유전체 재료로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료 세그먼트를 형성하는 단계를 포함하는
BAW 공진기 형성 방법.
The method of claim 24,
Forming the material segment includes forming a material segment selected from the group consisting of metal and dielectric material.
How to form a BAW resonator.
상기 압전 층을 형성하기 이전에 상기 교란 텍스쳐 영역이 형성될 상기 하측 전극의 영역 위에 실리콘 산화물의 얇은 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
BAW 공진기 형성 방법.
The method of claim 23,
Before forming the piezoelectric layer, further comprising forming a thin layer of silicon oxide over the region of the lower electrode where the disturbing texture region is to be formed.
How to form a BAW resonator.
상기 압전 층을 형성하기 이전에 상기 교란 텍스쳐 영역이 형성될 상기 하측 전극의 영역을 거칠게 하는(roughen) 단계를 더 포함하는
BAW 공진기 형성 방법.
The method of claim 23,
Roughening a region of the lower electrode on which the disturbing texture region is to be formed before forming the piezoelectric layer.
How to form a BAW resonator.
상기 적어도 하나의 BAW 공진기는,
상기 BAW 공진기의 제어된 두께 영역에 위치하는 교란 텍스쳐(disrupted texture) 영역을 갖는 압전 층과,
상기 압전 층의 대향 표면 상에 위치하는 하측 및 상측 전극을 포함하며,
상기 제어된 두께 영역은 제어된 전기 기계 결합을 갖는
반도체 다이.
A semiconductor die comprising at least one BAW resonator,
The at least one BAW resonator,
A piezoelectric layer having a disturbed texture region located in a controlled thickness region of the BAW resonator;
Lower and upper electrodes located on opposite surfaces of the piezoelectric layer,
The controlled thickness region has a controlled electromechanical coupling
Semiconductor die.
상기 제어된 두께 영역은 측면 모드로의 축소된 전기 기계 결합을 제공하는
반도체 다이.
29. The method of claim 28,
The controlled thickness area provides for reduced electromechanical coupling to the side mode.
Semiconductor die.
상기 제어된 두께 영역은 상기 BAW 공진기의 에지에 위치하고 상기 BAW 공진기의 둘레를 따라 연장되는
반도체 다이.
29. The method of claim 28,
The controlled thickness region is located at the edge of the BAW resonator and extends along the circumference of the BAW resonator
Semiconductor die.
상기 제어된 두께 영역은 상기 상측 전극 위에 위치하는 재료 세그먼트를 포함하는
반도체 다이.
29. The method of claim 28,
The controlled thickness region includes a material segment located over the upper electrode.
Semiconductor die.
상기 반도체 다이는 전자 시스템의 일부분으로서 회로 기판 내에서 이용되고, 상기 전자 시스템은 유선 또는 무선 통신 디바이스, 셀폰, 스위칭 디바이스, 라우터, 리피터, 코덱, 유선 또는 무선 LAN, WLAN, 블루투스 인에이블 디바이스, GPS(Global Positioning System) 디바이스, 컴퓨터, 모니터, 텔레비전 세트, 위성 셋 탑 박스, 케이블 모뎀, 프린터, 복사기, RF 송신기 및 PDA(Personal Digital Assistant)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
반도체 다이.29. The method of claim 28,
The semiconductor die is used within a circuit board as part of an electronic system, the electronic system being a wired or wireless communication device, cell phone, switching device, router, repeater, codec, wired or wireless LAN, WLAN, Bluetooth enabled device, GPS (Global Positioning System) selected from the group consisting of devices, computers, monitors, television sets, satellite set top boxes, cable modems, printers, copiers, RF transmitters, and personal digital assistants (PDAs).
Semiconductor die.
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