KR20160148480A - 체적 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되는 압전층을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 몰리브덴과 탄탈의 합금을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 체적 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다.
최근 이동 통신기기, 화학 및 바이오 기기 등의 급속한 발달에 따라, 이러한 기기에서 사용되는 소형 경량필터, 오실레이터(Oscillator), 공진소자(Resonant element), 음향공진 질량센서(Acoustic Resonant Mass Sensor) 등의 수요도 증대하고 있다.
이러한 소형 경량필터, 오실레이터, 공진소자, 음향공진 질량센서 등을 구현하는 수단으로 체적 음향 공진기(Bulk Acoustic Resonator)가 알려져 있다. 체적 음향 공진기는 최소한의 비용으로 대량 생산이 가능하며, 초소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 필터의 주요한 특성인 높은 품질 계수(Quality Factor)값을 구현하는 것이 가능하고, 마이크로 주파수 대역에서도 사용이 가능하며, 특히 PCS(Personal Communication System)와 DCS(Digital Cordless System) 대역까지도 구현할 수 있다는 장점이 있다.
체적 음향 공진기는 기판 상부에 하부 전극, 압전층 및 상부 전극을 차례로 적층하여 구현되는 공진부를 형성하는 구조로 이루어진다. 제1 전극 및 제2 전극에 전기 에너지를 인가하여 압전층 내에 전계를 유기시키면, 이 전계는 압전층의 압전 현상을 유발시켜 공진부가 소정 방향으로 진동하도록 한다. 그 결과, 진동 방향과 동일한 방향으로 음향파(Acoustic Wave)가 발생하여 공진을 일으키게 된다.
본 발명의 과제는 전극의 산화를 방지하여 신뢰성을 확보할 수 있고, 전극 상에 형성되는 압전층의 결정 배향성을 향상시킬 수 있는 체적 음향 공진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 복수의 전극 중 적어도 하나는 몰리브덴과 탄탈의 합금으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 전극의 산화를 방지하여 신뢰성을 확보할 수 있고, 전극 상에 형성되는 압전층의 결정 배향성을 향상시킬 수 있다.
또한, 체적 음향 공진기를 제조하는 공정에서 이용되는 에칭 물질로부터 강건한 특성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 공진기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 몰리브덴(Mo)의 풀베이 다이어그램(pourbaix diagram)을 나타낸 도이다.
도 3은 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 상평형 다이어그램(phase diagram)을 나타낸다.
도 4는 몰리브덴(Mo)의 합금(alloy)의 종류별 라만 변이(Raman shift) 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 면 저항 변화를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy) 상에서의 질화 알루미늄(AlN)의 결정 배향성을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예들에 따른 필터의 개략적인 회로도이다.
도 2는 몰리브덴(Mo)의 풀베이 다이어그램(pourbaix diagram)을 나타낸 도이다.
도 3은 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 상평형 다이어그램(phase diagram)을 나타낸다.
도 4는 몰리브덴(Mo)의 합금(alloy)의 종류별 라만 변이(Raman shift) 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 면 저항 변화를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy) 상에서의 질화 알루미늄(AlN)의 결정 배향성을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예들에 따른 필터의 개략적인 회로도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 공진기를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 음향 공진기(100)는 박막 체적 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: 이하 "FBAR"이라 함)일 수 있으며, 기판(110), 절연층(120), 에어 캐비티(112), 및 공진부(135)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 실리콘 기판으로 구성될 수 있고, 기판(110)의 상면에는 절연층(120)이 마련되어, 기판(110)과 공진부(135)를 전기적으로 격리시킬 수 있다.
절연층(120)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나를 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 하나의 공정을 이용하여 기판(110)에 형성하여 제작될 수 있다.
에어 캐비티(112)는 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 에어 캐비티(112)는 공진부(135)가 소정 방향으로 진동할 수 있도록 공진부(135)의 하부에 위치한다. 에어 캐비티(112)는 절연층(120) 상에 에어 캐비티 희생층 패턴을 형성한 다음 에어 캐비티 희생층 패턴상에 멤브레인(130)을 형성한 후 에어 캐비티 희생층 패턴을 에칭하여 제거하는 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 멤브레인(130)은 산화 보호막으로 기능하거나, 기판(110)을 보호하는 보호층으로 기능할 수 있다. 도 1에 도시되어 있지 않으나, 멤브레인(130) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 제조되는 시드층이 형성될 수 있다. 구체적으로 시드층은 멤브레인(130)과 제1 전극(140) 사이에 배치될 수 있다.
도 1에 도시되어 있지 않으나, 절연층(120) 상에는 식각 저지층이 추가적으로 형성될 수 있다. 식각 저지층은 희생층 패턴을 제거하기 위한 식각 공정으로부터 기판(110) 및 절연층(120)을 보호하고, 식각 저지층 상에 다른 여러 층이 증착되는데 필요한 기단 역할을 할 수 있다.
공진부(135)는 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)을 포함할 수 있다. 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)은 순차적으로 적층될 수 있다.
제1 전극(140)은 절연층(120)의 일 영역의 상부로부터 에어 캐비티(112) 상부의 멤브레인(130)으로 연장되어 형성되고, 압전층(150)은 에어 캐비티(112) 상부의 제1 전극(140) 상에 형성되고, 제2 전극(160)은 절연층(120)의 타 영역의 상부로부터 에어 캐비티(112) 상부의 압전층(150) 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)의 수직 방향으로 중첩된 공통 영역은 에어 캐비티(112)의 상부에 위치할 수 있다.
압전층(150)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 또한, 압전층(150)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
공진부(135)는 활성 영역과 비활성 영역으로 구획될 수 있다. 공진부(135)의 활성 영역은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)에 무선 주파수 신호와 같은 전기 에너지가 인가되는 경우 압전층(150)에서 발생하는 압전 현상에 의해 소정 방향으로 진동하여 공진하는 영역으로, 에어 캐비티(112) 상부에서 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)이 수직 방향으로 중첩된 영역에 해당한다. 공진부(135)의 비활성 영역은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)에 전기 에너지가 인가되더라도 압전 현상에 의해 공진하지 않는 영역으로, 활성 영역 외측의 영역에 해당한다.
공진부(135)는 압전 현상을 이용하여 특정 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 출력하는데, 구체적으로 공진부(135)는 압전층(150)의 압전 현상에 따른 진동에 대응하는 공진 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 출력할 수 있다.
보호층(170)은 공진부(135)의 제2 전극(160)상에 배치되어, 제2 전극(160)이 외부에 노출되어 산화되는 것을 방지할 수 있으며, 외부로 노출된 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)에는 전기적 신호를 인가하기 위한 전극 패드(180)가 형성될 수 있다.
도 2는 몰리브덴(Mo)의 풀베이 다이어그램(pourbaix diagram)을 나타낸 도이다.
통상적으로, 제1 전극(140), 및 제2 전극(160)은 금(Au), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 이리디듐(Ir) 및 니켈(Ni) 중 하나로 구성되는데, 특히, 제1 전극(140) 상에서 형성되는 압전층(150)의 결정 배향성을 높이기 위하여 몰리브덴(Mo)이 이용된다.
다만, 도 2를 참조하면, 몰리브덴(Mo)은 PH 4~7에서 용해(dissolution)되기 쉽고 다른 pH 영역에서도 산화(oxide)되기 쉬운 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해서 몰리브덴(Mo)을 밀폐되도록 밀봉(hermetic sealing)하여, 패시베이션(passivation) 처리한다.
다만, 이와 같이 몰리브덴(Mo)을 패시베이션 할 시에도, 수분 처리 공정시에 몰리브덴(Mo)이 수분에 노출되는 경우 산화될 우려가 있는데, 산화된 몰리브덴(Mo) 또한 용해도(Solubility)가 높아 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. 특히, 제1 전극(140)을 외부 회로와 연결하기 위하여, 트렌치(trench)로 특정 영역을 오픈(open)한 후, 도 1의 전극 패드(180)와 연결하는 경우, 접속 및 접촉 불량을 야기할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 몰리브덴(Mo) 외의 다른 금속 물질로 제1 전극(140), 및 제2 전극(160)을 제조하는 경우, 높은 비저항이 수반되고, 압전층(150)의 증착시 배향성이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)은 몰리브덴(Mo)을 포함하는 합금(alloy)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 하나는 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 하나는 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 제조하여, 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)의 낮은 비저항성 특성을 구현할 수 있고, 에칭 공정을 용이하게 수행할 수 있다. 나아가, 압전층(150)의 높은 결정 배향성을 달성할 수 있다.
이 때, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)에서 탄탈(Ta)의 함량은 0.1~50 원자%일 수 있고, 바람직하게는 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)에서 탄탈(Ta)의 함량은 0.1~30 원자%일 수 있다.
도 3은 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 상평형 다이어그램(phase diagram)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta) 의 합금(alloy)은 액상(liquid phase)에서 온도가 낮아질 경우 하나의 상(phase)으로 형성되는 전율 고용체로써, 모두 BCC(body-centered cubic)으로 원자구조가 동일하다. 따라서, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 제1 전극(140)을 구성하는 경우, 제1 전극(140) 상에 형성되는 압전층의 결정 배향성을 개선할 수 있다.
도 3을 참조하면, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)에서 탄탈(Ta)의 함량이 30 원자% 이하일 경우에는 녹는 온도가 대략 일정한 것을 알 수 있으나, 30 원자%를 초과하는 경우에는 녹는 온도가 급격하게 높아져서 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)을 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 제조하는 데에 문제가 따를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 0.1~30 원자%의 탄탈(Ta)의 함량을 포함하는 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)을 이용하여, 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)을 용이하게 제조할 수 있다.
도 4는 몰리브덴(Mo)의 합금(alloy)의 종류별 라만 변이(Raman shift) 나타낸다. 구체적으로, 몰리브덴(Mo)의 합금(alloy) 샘플에 대하여 8585 신뢰성 실험(85℃의 온도 및 85%의 습도 하에서의 실험)을 진행한 후의 라만 변이(Raman shift) 결과이다. 도 4에서 몰리브덴(Mo)-나이오븀(Nb)의 합금(alloy)에서 나이오븀(Nb)의 함량은 4.2~6.2 원자%일 수 있고, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)에서 탄탈(Ta)의 함량은 3.3~3.8 원자%일 수 있다.
도 4에서 산화 몰리브덴(MoO2, MoO3)의 라만 변위(Raman shift)는 기준 피크(Peak)로 참조될 수 있다. 8585 신뢰성 실험을 진행하지 않은 몰리브덴(Mo_1)의 라만 변위에서는 산화 몰리브덴(MoO2, MoO3)의 그래프와 유사한 피크(Peak)가 검출되지 않으나, 8585 신뢰성 실험을 진행한 몰리브덴(Mo_2)의 라만 변위에서는 산화 몰리브덴(MoO2, MoO3)의 그래프와 유사한 피크(Peak)가 검출되어 산화된 것을 확인할 수 있으며, 이는 몰리브덴(Mo)-나이오븀(Nb)의 합금(alloy)에서도 유사한 결과가 도출됨을 확인할 수 있다.
다만, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 라만 변위를 살펴보면, 대략 평탄한 수치가 유지되는데, 이로써 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 경우 거의 산화되지 않는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1, 2 전극(140, 160) 중 적어도 하나의 전극을 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 제조하여, 순수한 몰리브덴(Mo)을 사용할 경우 발생할 수 있는 산화(oxidation) 문제를 해결해 환경 신뢰성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 면 저항 변화를 나타낸다. 구체적으로, 몰리브덴(Mo) 합금(alloy) 샘플에 대하여 8585 신뢰성 실험(85℃의 온도 및 85%의 습도 하에서의 실험)을 진행한 후의 면 저항 변화 결과이다.
순수한 몰리브덴(Mo)은 증착(deposition)한 후 8585 신뢰성 실험의 진행이 2일이 경과하면, 면저항이 급격이 증가하여 측정 범위를 벗어났으나, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 경우, 면저항 변화율(%)이 8585 신뢰성 실험의 진행이 3일이 경과한 경우에도 50% 미만으로 고온다습한 환경하에서도 면저항이 크게 변화하지 않는 것을 확인할 수 있다.
하기의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)의 합금(alloy)의 에칭 특성을 설명하기 위하여 제공되는 표이다.
전술한 바와 같이 에어 캐비티(112)는 에어 캐비티 희생층 패턴을 에칭하여 형성되는데, 에어 캐비티 희생층 패턴의 에칭 공정은 플루오르화크세논(XeF2)을 이용하여 수행될 수 있다. 이 때, 에칭 공정은 도 1의 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 하나가 형성된 이후에 수행될 수 있는데, 에칭 공정에 의해 불필요하게 전극이 식각되거나 부식되는 경우 음향 공진자의 신뢰성 있는 공진 특성을 확보할 수 없게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 전극을 제조하여 에칭 물질에 대한 강건한 특성을 확보할 수 있다.
표 1은 플루오르화크세논(XeF2)에 대한 순수한 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 에칭 특성을 나타낸 표이다. 표 1의 실험을 위하여, 순수한 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)을 증착한 후, 증착층의 일부를 일정한 증착 두께를 가지는 지름 30um의 원으로 제거하고, 플루오르화크세논(XeF2)으로 원의 내부를 에칭하였다.
| 증착 두께 | 원의 지름 | 에칭양 | |
| 몰리브덴(Mo) | 224nm | 68.99um | 38.99um |
| 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy) | 136nm | 51.13um | 21.13um |
표 1에서 살펴볼 수 있는 바와 같이, 순수한 몰리브덴(Mo)의 원의 사이즈는 30um에서 68.99um로 증가하여, 38.99um가 에칭된 반면, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)의 원의 사이즈는 30um에서 51.13um로 증가하여, 21.13um가 에칭된 것을 알 수 있다. 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)이 몰리브덴(Mo)에 비하여 약 50%이상 덜 에칭되는 것을 알 수 있으며, 증착 두께를 고려하면, 약 25% 정도 에칭이 덜 되는 것을 알 수 있다.
즉, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)이 에어 캐비티 희생층 패턴의 에칭 환경하에서 불가피하게 외부로 노출된 경우에도, 플루오르화크세논(XeF2)에 대한 강건한 특성으로 인하여 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy) 상에서의 질화 알루미늄(AlN)의 결정 배향성을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 6(a)는 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 상에 질화 알루미늄(AlN)을 증착하는 경우의 요동 곡선(rocking curve)을 나타내고, 도 6(b)는 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 상에 질화 알루미늄(AlN)을 증착하는 경우의 반가폭(FWHM)을 나타낸다. 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 상에 질화 알루미늄(AlN)을 증착시, 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 각각은 0.23㎛의 두께로 제조되었고, 질화 알루미늄(AlN)은 0.9㎛의 두께로 제조되었다.
도 6(a)를 참조하면, 질화 알루미늄(AlN)은 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy) 및 순수한 몰리브덴(Mo) 상에서 모두 c축 배향 ([0002] 방향)으로 성장하는 것을 알 수 있다. 다만, 도 6(b)의 를 참조하면, 질화 알루미늄(AlN)의 반가폭(FWHM)은 순수한 몰리브덴(Mo)에서 1.6308°인 반면에, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)에서 1.5986°로써, 순수한 몰리브덴(Mo) 상에서 보다 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 상에서 더 적은 값을 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 순수한 몰리브덴(Mo) 상에 질화 알루미늄(AlN)으로 제조되는 압전층을 형성하는 경우보다, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 상에 질화 알루미늄(AlN)으로 제조되는 압전층(150)을 형성하는 경우에 높은 결정 배향성을 달성할 수 있다.
표 2는 본 발명의 실시예인 전극이 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)이 제조된 공진기와 비교예인 전극이 몰리브덴(Mo)으로 제조된 공진기를 제조하여 측정한 값을 나타내는 표이다. 실시예는 도 1의 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 각각이 0.23㎛ 및 0.24㎛의 두께를 가지는 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 제조되었으며, 비교예는 도 1의 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 각각이 0.23㎛ 및 0.24㎛의 두께를 가지는 몰리브덴(Mo)으로 제조되었다.
| 누설 전류(nA) | 누설 밀도(A/cm2) | Fs(MHz) | Fp(MHz) | Kt2 | |
| 실시예 | 0.000 | 0 | 2615.92 | 2687.95 | 6.44 |
| 비교예 | 0.168 | 1.675*10-6 | 2621.19 | 2687.39 | 5.93 |
상기의 표 2에서 누설 전류(Leakage current)는 공진기에 20V의 전압을 인가하여 측정되었다. 실시예의 경우, 누설 전류가 검출되지 않는 반면에, 비교예의 경우, 누설 전류가 0.168nA 검출되었으며, 공진기의 면적당 검출되는 누설 전류에 해당하는 누설 밀도는 1.675*10- 6 로 산출되었다. 이는 앞서 살펴본 순수한 몰리브덴(Mo) 상에 질화 알루미늄(AlN)으로 제조되는 압전층을 형성하는 경우보다, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금 상에 질화 알루미늄(AlN)으로 제조되는 압전층(150)을 형성하는 경우에 높은 결정 배향성을 달성할 수 있는 것에 기인한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 전극을 제조하여 공진기의 누설 전류를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기의 표 2에서 실시예의 경우, 유효 전기기계 결합 계수(effective electromechanical coupling coefficient)의 제곱 값(Kt2)이 6.44로 측정되었고, 비교예의 경우, 유효 전기기계 결합 계수(effective electromechanical coupling coefficient)의 제곱 값(Kt2)이 5.93로 측정되었다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 몰리브덴(Mo)-탄탈(Ta)의 합금(alloy)으로 전극을 제조하여 유효 전기기계 결합 계수(effective electromechanical coupling coefficient)의 제곱 값(Kt2)을 향상시킬 수 있다.
도 7 및 도 8는 본 발명의 일 실시예들에 따른 필터의 개략적인 회로도이다.
도 7 및 도 8의 필터에 채용되는 복수의 체적 음향 공진기 각각은 도 1에 도시된 체적 음향 공진기에 대응한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(1000)는 래더 타입(ladder type)의 필터 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 필터(1000)는 복수의 체적 음향 공진기(1100,1200)를 포함한다.
제1 체적 음향 공진기(1100)는 입력 신호(RFin)가 입력되는 신호 입력단과 출력 신호(RFout)가 출력되는 신호 출력단 사이에 직렬 연결될 수 있고, 제2 체적 음향 공진기(1200)는 상기 신호 출력단과 접지 사이에 연결된다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(2000)는 래티스 타입(lattice type)의 필터 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 필터(2000)는 복수의 체적 음향 공진기(2100,2200,2300,2400)를 포함하여, 밸런스드(balanced) 입력 신호(RFin+,RFin-)를 필터링하여 밸런스드 출력 신호(RFout+,RFout-)를 출력할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 기판
112: 에어 캐비티
120: 절연층
130: 멤브레인
135: 공진부
140: 제1 전극
150: 압전층
160: 제2 전극
170: 보호층
180: 전극 패드
1000, 2000: 필터
1100, 1200, 2100, 2200, 2300, 2400: 체적 음향 공진기
112: 에어 캐비티
120: 절연층
130: 멤브레인
135: 공진부
140: 제1 전극
150: 압전층
160: 제2 전극
170: 보호층
180: 전극 패드
1000, 2000: 필터
1100, 1200, 2100, 2200, 2300, 2400: 체적 음향 공진기
Claims (13)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되는 압전층을 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 몰리브덴과 탄탈의 합금을 포함하는 체적 음향 공진기.
- 제1 항에 있어서,
상기 압전층은 질화 알루미늄을 포함하는 체적 음향 공진기.
- 제1 항에 있어서,
상기 탄탈(Ta)의 함량은 0.1~50 원자%로 구성된 체적 음향 공진기.
- 제1 항에 있어서,
상기 탄탈(Ta)의 함량은 0.1~30 원자%로 구성된 체적 음향 공진기.
- 제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 형성되는 에어 캐비티; 를 더 포함하고,
상기 에어 캐비티를 형성하기 위한 에어 캐비티 희생층 패턴은 플루오르화크세논에 의해 에칭되는 체적 음향 공진기.
- 제5항에 있어서,
상기 에어 캐비티 희생층 패턴은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나가 형성된 후에 에칭되는 체적 음향 공진기.
- 복수의 체적 음향 공진기를 포함하는 필터에 있어서,
상기 복수의 체적 음향 공진기 각각은,
기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되는 압전층; 을 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 몰리브덴과 탄탈의 합금을 포함하는 필터.
- 제7 항에 있어서,
상기 압전층은 질화 알루미늄을 포함하는 체적 음향 공진기.
- 제7 항에 있어서,
상기 탄탈(Ta)의 함량은 0.1~50 원자%로 구성된 필터.
- 제7항에 있어서,
상기 탄탈(Ta)의 함량은 0.1~30 원자%로 구성된 필터.
- 제7항에 있어서,
상기 복수의 체적 음향 공진기 각각은,
상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 형성되는 에어 캐비티; 를 더 포함하고,
상기 에어 캐비티를 형성하기 위한 에어 캐비티 희생층 패턴은 플루오르화크세논에 의해 에칭되는 체적 음향 공진기.
- 제11항에 있어서,
상기 에어 캐비티 희생층 패턴은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나가 형성된 후에 에칭되는 체적 음향 공진기.
- 제7항에 있어서,
상기 복수의 체적 음향 공진기는 래더 타입(ladder type) 및 래티스 타입(lattice type)중 적어도 하나로 구성되는 필터.
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|---|---|---|---|
| US15/184,230 US10009007B2 (en) | 2015-06-16 | 2016-06-16 | Bulk acoustic wave resonator with a molybdenum tantalum alloy electrode and filter including the same |
| CN201610428988.0A CN106257831B (zh) | 2015-06-16 | 2016-06-16 | 体声波谐振器及包括该体声波谐振器的滤波器 |
| US15/992,606 US10637436B2 (en) | 2015-06-16 | 2018-05-30 | Bulk acoustic wave resonator and filter including the same |
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| KR1020160074741A KR20160148480A (ko) | 2015-06-16 | 2016-06-15 | 체적 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180117465A (ko) * | 2017-04-19 | 2018-10-29 | 삼성전기주식회사 | 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080081398A (ko) | 2007-03-05 | 2008-09-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법 |
-
2016
- 2016-06-15 KR KR1020160074741A patent/KR20160148480A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20080081398A (ko) | 2007-03-05 | 2008-09-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법 |
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| KR20180117465A (ko) * | 2017-04-19 | 2018-10-29 | 삼성전기주식회사 | 체적 음향 공진기 및 이의 제조방법 |
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|---|---|---|---|
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