KR20180023787A - Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same - Google Patents

Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same Download PDF

Info

Publication number
KR20180023787A
KR20180023787A KR1020170036660A KR20170036660A KR20180023787A KR 20180023787 A KR20180023787 A KR 20180023787A KR 1020170036660 A KR1020170036660 A KR 1020170036660A KR 20170036660 A KR20170036660 A KR 20170036660A KR 20180023787 A KR20180023787 A KR 20180023787A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
oxide
substrate
aluminum
hafnium
Prior art date
Application number
KR1020170036660A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102154650B1 (en
Inventor
이태경
김태윤
김대호
임창현
이태훈
윤상기
김종운
한원
이문철
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to US15/647,660 priority Critical patent/US10734968B2/en
Priority to CN201710740128.5A priority patent/CN107786182B/en
Priority to CN202111060953.3A priority patent/CN113746447A/en
Publication of KR20180023787A publication Critical patent/KR20180023787A/en
Priority to US16/983,209 priority patent/US11251767B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102154650B1 publication Critical patent/KR102154650B1/en

Links

Images

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
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
    • 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
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • 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
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02614—Treatment of substrates, e.g. curved, spherical, cylindrical substrates ensuring closed round-about circuits for the acoustical waves
    • 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
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02984—Protection measures against damaging

Abstract

Disclosed is a bulk sound resonator which comprises a substrate having a substrate protecting layer formed on the top surface thereof, and a membrane layer for forming a cavity with the substrate. At least one of the substrate protecting layer and the membrane layer is composed of: a dielectric layer containing at least one material among manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO_2), aluminium nitride (AlN), lead zirconate titanate (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (hfO_2), aluminium oxide (Al_2O_3), titanium oxide (TiO_2), and zinc oxide (ZnO); or a metal layer containing at least one material among aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf). Damage to the membrane layer and/or the substrate protecting layer caused when removing a sacrificial layer can be reduced.

Description

체적 음향 공진기 및 이를 구비하는 필터{Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same}[0001] The present invention relates to a bulk acoustic wave resonator and a filter having the same,

본 발명은 체적 음향 공진기 및 이를 구비하는 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a volume acoustic resonator and a filter having the same.

최근 이동통신기기, 화학 및 바이오기기 등의 급속한 발달에 따라, 이러한 기기에서 사용되는 소형 경량필터, 오실레이터(Oxcilator), 공진소자(Resonant element) 음향공진 질량센서(Acoustic Resonant Mass Sensor)등의 수요도 증대하고 있다.Recently, with the rapid development of mobile communication devices, chemical and bio-devices, demand for small lightweight filters, oscillators, resonant element acoustic resonant mass sensors, .

이러한 소형 경량필터, 오실레이터, 공진소자, 음향공진 질량센서 등을 구현하는 수단으로는 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR)가 알려져 있다. 박막 벌크 음향 공진기는 낮은의 비용으로 대량 생산이 가능하며, 초소형으로 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 필터의 주요한 특성이 높은 품질 계수(Quality Factor: Q)값을 구현하는 것이 가능하고, 마이크로주파수 대역에서도 사용이 가능하며, 특히 개인통신시스템(Personal Communication System) 대역과, 디지털 코드리스 시스템(Digital Cordless System) 대역까지도 구현할 수 있는 장점이 있다.A thin film bulk acoustic resonator (FBAR) is known as a means for realizing such a compact lightweight filter, an oscillator, a resonant element, and an acoustic resonance mass sensor. Thin-film bulk acoustic resonators can be mass-produced at a low cost and can be miniaturized. In addition, it is possible to realize a high quality factor (Q) value in the main characteristics of the filter, and it can be used in a microwave frequency band. In particular, it can be used in a personal communication system band and a digital cordless system Cordless System) band can be realized.

한편, 상기한 박막 벌크 음향 공진기의 크기가 커짐에 따라 성능이 떨어지는 문제가 있다.On the other hand, as the size of the thin film bulk acoustic resonator increases, there is a problem that the performance is lowered.

국내 특허공개공보 제2005-66104호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-66104

희생층의 제거 시 멤브레인층 또는/및 기판보호층의 손상을 저감시킬 수 있는 체적 음향 공진기 및 이를 구비하는 필터가 제공된다.There is provided a volume acoustic resonator capable of reducing the damage of the membrane layer and / or the substrate protective layer when the sacrificial layer is removed, and a filter having the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 기판 보호층이 상면에 형성되는 기판 및 상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층을 포함하며, 상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나는 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다.The volume acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes a substrate having a substrate protection layer formed on an upper surface thereof and a membrane layer forming a cavity together with the substrate and at least one of the substrate protection layer and the membrane layer is made of manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead zirconate titanate (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) TiO 2), a dielectric layer (dielectric layer) containing at least any one of materials of zinc oxide (ZnO) or aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), platinum (Pt), gallium (Ga), hafnium And a metal layer containing at least one of Hf and Hf.

희생층의 제거 시 멤브레인층 또는/및 기판보호층의 손상을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.It is possible to reduce damage to the membrane layer and / or the substrate protective layer when the sacrificial layer is removed.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4 내지 도 8은 도 3의 시료 1 내지 5에 의한 공진 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9 내지 도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터를 나타내는 개략적인 회로도이다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 필터를 나타내는 개략적인 회로도이다.1 is a schematic sectional view showing a volume acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view showing part A of Fig.
3 is a graph for explaining the effect of the volume acoustic wave resonator according to the first embodiment of the present invention.
Figs. 4 to 8 are graphs for explaining the resonance performance of Samples 1 to 5 of Fig. 3. Fig.
9 to 18 are process flow diagrams illustrating a method of manufacturing a bulk acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention.
19 is a schematic sectional view showing a volume acoustic resonator according to a second embodiment of the present invention.
20 is a schematic sectional view showing a volume acoustic resonator according to a third embodiment of the present invention.
21 is a schematic circuit diagram showing a filter according to the first embodiment of the present invention.
22 is a schematic circuit diagram showing a filter according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.FIG. 1 is a schematic sectional view showing a volume acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing part A of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는 기판(110), 멤브레인층(120), 하부전극(130), 압전체층(140), 상부전극(150), 페시베이션층(160) 및 금속패드(170)를 포함하여 구성될 수 있다.1 and 2, a bulk acoustic resonator 100 according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 110, a membrane layer 120, a lower electrode 130, a piezoelectric layer 140, (150), a passivation layer (160), and a metal pad (170).

기판(110)은 실리콘이 적층된 기판일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)가 기판으로 이용될 수 있다. 한편, 기판(110)에는 캐비티(Cavity, C)에 대향 배치되는 기판 보호층(112)이 구비될 수 있다.The substrate 110 may be a substrate on which silicon is stacked. For example, a silicon wafer (Silicon Wafer) can be used as a substrate. Meanwhile, the substrate 110 may be provided with a substrate protective layer 112 disposed opposite to the cavity C, for example.

기판 보호층(112)은 캐비티(C)의 형성 시 손상을 방지하는 역할을 수행한다.The substrate protective layer 112 serves to prevent damage in the formation of the cavity C.

일예로서, 기판 보호층(112)은 질화실리콘(SiN) 또는 산화실리콘(SiO2)을 함유하는 재질로 이루어질 수 있다.As an example, the substrate protecting layer 112 may be made of a material containing silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2 ).

한편, 기판 보호층(112)은 후술할 희생층(180, 도 4 내지 도 9 참조)의 제거 공정 시 일정 정도 식각이 이루어질 수 있다. 즉, 기판 보호층(112)의 두께 편차는 170Å 초과일 수 있다.On the other hand, the substrate protecting layer 112 may be etched to a certain extent in the process of removing the sacrificial layer 180 (see FIGS. 4 to 9) to be described later. That is, the thickness variation of the substrate protective layer 112 may be more than 170 ANGSTROM.

이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 희생층(180)은 할라이드계 에칭가스에 의해 제거된다. 이때, 에칭가스에 의한 식각은 에칭가스의 유입구(미도시) 주위에서의 기판 보호층(112)에서가 활성 영역(S)의 중앙부에서의 기판 보호층(112)에서 보다 더 많이 이루어질 수 있다.In more detail, the sacrifice layer 180 is removed by a halide-based etching gas. At this time, the etching by the etching gas can be performed more in the substrate protection layer 112 around the inlet (not shown) of the etching gas than in the substrate protection layer 112 in the central portion of the active region S.

한편, 도 2에 도시된 제1 길이의 비(즉, c/d)는 제2 길이의 비(즉, a/b)보다 클 수 있다. 다시 말해, 희생층(180)의 제거 시 발생되는 식각률은 기판 보호층(112)에서보다 멤브레인층(120)에서가 더 낮다.On the other hand, the ratio of the first length shown in Fig. 2 (i.e., c / d) may be larger than the ratio of the second length (i.e., a / b). In other words, the etch rate generated upon removal of the sacrificial layer 180 is lower in the membrane layer 120 than in the substrate protective layer 112.

여기서, 활성 영역(S)이라 함은, 하부전극(130), 압전체층(140), 상부전극(150)의 세 개의 층 모두가 적층된 영역을 말한다.Here, the active region S refers to a region in which all three layers of the lower electrode 130, the piezoelectric layer 140, and the upper electrode 150 are stacked.

멤브레인층(120)은 기판(110)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 멤브레인층(120)은 후술할 희생층(180, 도 5 내지 도 10 참조)의 상부에 형성되며, 희생층(180)의 제거에 의해 멤브레인층(120)은 기판 보호층(112)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 한편, 멤브레인층(120)은 실리콘 계열의 희생층(180)을 제거하기 위한 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다.The membrane layer 120 forms the cavity C together with the substrate 110. The membrane layer 120 is formed on top of a sacrificial layer 180 (see FIGS. 5 to 10) to be described later. By removing the sacrificial layer 180, the membrane layer 120, together with the substrate protective layer 112, (C). Meanwhile, the membrane layer 120 may be made of a material having low reactivity with a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) for removing the silicon-based sacrificial layer 180.

일예로서, 멤브레인층(120)은 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다.As one example, the membrane layer 120 is manganese oxide (MgO), zirconium (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2) oxide, A dielectric layer containing any one of aluminum (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), or a dielectric layer containing aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr) (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

즉, 일예로서, 희생층(180)의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되더라도 멤브레인층(120)이 불소(F)와의 반응성이 낮은 상기한 재질 중의 어느 하나의 재질로 이루어짐으로써 멤브레인층(120)의 손상에 따른 두께 감소를 방지할 수 있다.For example, even if xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer 180, the membrane layer 120 is made of any one of the above materials having low reactivity with fluorine (F) It is possible to prevent the thickness of the membrane layer 120 from being reduced due to the damage.

보다 자세하게 살펴보면, 종래에는 일예로서, 희생층(180)의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되는 경우 멤브레인층에 대응되는 구성과 할라이드계의 에칭가스와 반응하여 멤브레인층에 대응되는 구성에 경사를 가지는 경사면이 형성되고, 이에 따라 성능 저하가 발생되는 문제가 있었다.More specifically, conventionally, for example, when xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer 180, the composition corresponding to the membrane layer and the halide-based etching gas are reacted with the etching gas corresponding to the membrane layer There is a problem that a sloped surface having a slope is formed in the structure, thereby deteriorating performance.

하지만, 멤브레인층(120)이 상기한 바와 같이, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어짐으로써 에칭가스에 의한 멤브레인층(120)의 손상을 억제하여 멤브레인층(120)의 손상에 따른 두께 감소를 억제할 수 있는 것이다.However, since the membrane layer 120 is made of a material having low reactivity with a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) as described above, the membrane layer 120 is prevented from being damaged by the etching gas So that it is possible to suppress the thickness reduction caused by the damage of the membrane layer 120.

한편, 상기한 바와 같이, 멤브레인층(120)이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지므로, 도 3에 도시된 바와 같이 희생층(180)의 제거 공정 후 멤브레인층(120)의 두께편차는 170Å 이하일 수 있다.On the other hand, as described above, when the membrane layer 120 is formed of manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead zirconate titanate (PZT), gallium arsenide (GaAs) 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO) dielectric layer (dielectric layer) containing any of the material of the or aluminum oxide (Al), nickel (Ni), chromium ( 3, the sacrificial layer 180 is removed, and the sacrificial layer 180 is removed. As shown in FIG. 3, the sacrificial layer 180 is removed from the membrane layer 120 ) May be 170 Å or less.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 두께편차가 170Å 초과인 경우 공진 성능(Resonance quality, dB)이 급속하게 증가되는 것을 알 수 있다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 두께 편차가 증가되는 경우 공진 성능 값이 높아져 체적 음향 공진기(100)의 성능이 저하되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, when the thickness deviation exceeds 170 ANGSTROM, the resonance quality (dB) rapidly increases. That is, as shown in FIG. 3, when the thickness deviation is increased, the resonance performance value is increased and the performance of the volume acoustic resonator 100 is lowered.

한편, 시료 1,2는 멤브레인층이 종래 재질(일예로서, 질화실리콘(SiN) 또는 산화실리콘(SiO2)을 함유하는 재질)인 경우이며, 시료 4,5는 멤브레인층이 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3)인 경우이며, 시료 3은 열처리가 된 산화실리콘(SiO2) 재질인 경우를 나타낸다.In the samples 1 and 2, the membrane layer was made of a conventional material (for example, a material containing silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2 ) , Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and sample 3 is a heat-treated silicon oxide (SiO 2 ) material.

또한, 도 4 내지 도 8은 도 3의 시료 1 내지 5에 의한 공진 성능을 설명하기 위한 그래프이며, 도 4에 도시된 바와 같이 시료 1에 따른 공진 성능이 대략 16.57 dB임을 알 수 있다.4 to 8 are graphs for explaining the resonance performance of the samples 1 to 5 of FIG. 3, and it is understood that the resonance performance according to the sample 1 is approximately 16.57 dB as shown in FIG.

여기서, 공진 성능(Resonace quality, dB)은 적어도 하나 이상의 변곡점의 최소값과 최대값의 차이를 말한다.Here, the resonance quality (dB) refers to the difference between the minimum value and the maximum value of at least one inflection point.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 시료 2에 따른 공진 성능은 대략 1.85 dB임을 알 수 있다.As shown in Fig. 5, it can be seen that the resonance performance according to sample 2 is approximately 1.85 dB.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 시료 3에 따른 공진 성능은 대략 0.243 dB임을 알 수 있다.Also, as shown in Fig. 6, it can be seen that the resonance performance according to sample 3 is approximately 0.243 dB.

나아가, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 시료 4,5에 따른 공진 성능은 0.070 dB과 0 dB 임을 알 수 있다.Further, as shown in FIGS. 7 and 8, it can be seen that the resonance performance according to samples 4 and 5 is 0.070 dB and 0 dB.

이와 같이, 멤브레인층(120)이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지므로 공진 성능 값이 대략 0을 나타내는 것을 알 수 있다.In this way, a membrane layer 120, the manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), oxide A dielectric layer containing any one of aluminum (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), or a dielectric layer containing aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr) , And a metal layer containing any one of platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

이와 같이, 두께 편차와 같이 공진 성능 값이 0에 가까워지므로, 희생층의 제거 시 발생되는 성능 저하를 방지할 수 있는 것이다.As described above, since the resonance performance value approaches zero as in the case of the thickness deviation, it is possible to prevent the performance deterioration caused when the sacrifice layer is removed.

한편, 도 2에 도시된 제2 길이의 비(a/b)는 대략 0.0150보다 크고 0.0200보다 작을 수 있다. 여기서, a는 활성영역의 폭의 1/2이고, b는 식각에 의한 두께편차이다.On the other hand, the ratio (a / b) of the second length shown in FIG. 2 may be larger than approximately 0.0150 and smaller than 0.0200. Where a is 1/2 of the width of the active region and b is the thickness variation due to etching.

일예로서, 도 2에 도시된 제2 길이의 비(a/b)는 0.0176일 수 있다.As an example, the ratio a / b of the second length shown in Fig. 2 may be 0.0176.

하부전극(130)은 멤브레인층(120) 상에 형성된다. 보다 상세하게는 하부전극(130)은 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치되도록 멤브레인층(120)에 형성된다.A lower electrode 130 is formed on the membrane layer 120. More specifically, the lower electrode 130 is formed on the membrane layer 120 such that a portion of the lower electrode 130 is disposed on the upper portion of the cavity C.

일예로서, 하부전극(130)은 몰리브덴(molybdenum : Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. As an example, the lower electrode 130 may be formed of a conductive material such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir), platinum Alloy. ≪ / RTI >

또한, 하부전극(130)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 예를 들어, 하부전극(130)이 입력 전극인 경우 상부전극(150)은 출력 전극일 수 있으며, 하부전극(130)이 출력 전극인 경우 상부전극(150)은 입력 전극일 수 있다.In addition, the lower electrode 130 may be used as either an input electrode or an output electrode for injecting an electrical signal such as an RF (Radio Frequency) signal. For example, when the lower electrode 130 is an input electrode, the upper electrode 150 may be an output electrode, and when the lower electrode 130 is an output electrode, the upper electrode 150 may be an input electrode.

압전체층(140)은 하부전극(130)의 적어도 일부를 덮도록 형성된다. 그리고, 압전체층(140)은 하부전극(130) 또는 상부전극(150)을 통해 입력되는 신호를 탄성파로 변환하는 역할을 수행한다. 즉, 압전체층(140)은 전기적 신호를 물리적 진동에 의한 탄성파로 변환하는 역할을 수행한다.The piezoelectric layer 140 is formed so as to cover at least a part of the lower electrode 130. The piezoelectric layer 140 converts a signal input through the lower electrode 130 or the upper electrode 150 into an acoustic wave. That is, the piezoelectric layer 140 serves to convert electrical signals into elastic waves by physical vibration.

일예로서, 압전체층(140)은 알루미늄 질화물(Aluminum Nitride), 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride), 산화아연(Zinc Oxide) 또는 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate)을 증착함에 따라 형성될 수 있다.For example, the piezoelectric layer 140 may be formed by depositing aluminum nitride, doped aluminum nitride, zinc oxide, or lead zirconate titanate.

또한, 질화알루미늄 (AlN) 압전층(140)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. 그리고 질화알루미늄 (AlN) 압전층 (140)은 전이 금속(transition metal)을 더 포함할 수도 있다. 일 예로, 전이 금속은 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 140 may further include a rare earth metal. As an example, the rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). And the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 140 may further comprise a transition metal. In one example, the transition metal may include at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), magnesium (Mg), and hafnium (Hf).

상부전극(150)은 압전체층(140)을 덮도록 형성되며, 하부전극(130)과 같이 몰리브덴(molybdenum : Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.The upper electrode 150 is formed to cover the piezoelectric layer 140 and may be formed of molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir) ), Platinum (Pt), or the like, or an alloy thereof.

한편, 상부전극(150)에는 프레임부(152)가 구비될 수 있다. 프레임부(152)는 상부전극(150)의 나머지 부분보다 두꺼운 두께를 가지는 상부전극(150)의 일부분을 말한다. 또한, 프레임부(152)는 활성 영역(S)의 중앙부를 제외한 영역에 배치되도록 상부전극(150)에 구비될 수 있다. The upper electrode 150 may be provided with a frame 152. The frame portion 152 refers to a portion of the upper electrode 150 having a thickness greater than that of the remaining portion of the upper electrode 150. The frame portion 152 may be provided on the upper electrode 150 so as to be disposed in a region other than a central portion of the active region S.

그리고, 프레임부(152)는 공진 시 발생되는 측면파(Lateral Wave)를 활성 영역(S) 내부로 반사시켜 공진 에너지를 활성 영역(S)에 가두어 두는 역할을 수행한다. 다시 말해, 프레임부(152)는 활성 영역(S)의 가장자리에 배치되도록 형성되어 활성 영역(S)으로부터 진동이 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 수행한다.The frame part 152 reflects a lateral wave generated during resonance into the active area S to confine the resonance energy in the active area S. In other words, the frame portion 152 is formed to be disposed at the edge of the active region S, and serves to prevent the vibration from escaping from the active region S to the outside.

페시베이션층(160)은 하부전극(130)과 상부전극(150)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(160)은 공정 중 상부전극(150) 및 하부전극(130)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.The passivation layer 160 is formed in a region except for a portion of the lower electrode 130 and the upper electrode 150. Meanwhile, the passivation layer 160 prevents the upper electrode 150 and the lower electrode 130 from being damaged during the process.

나아가, 페시베이션층(160)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 페시베이션층(160)의 두께가 조절될 수 있다. 패시베이션층(160)은 멤브레인층(120)에 사용되는 물질과 동일 물질을 사용할 수있다. 일 예로, 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.Further, the passivation layer 160 can be adjusted in thickness in the final process by etching to adjust the frequency of the passivation layer 160. The passivation layer 160 may be formed of the same material as that used for the membrane layer 120. For example, manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), Titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO) may be used as the dielectric layer.

금속패드(170)는 하부전극(130)과 상부전극(150)의 상기한 페시베이션층(160)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(170)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다.The metal pad 170 is formed on a portion of the lower electrode 130 and the upper electrode 150 where the passivation layer 160 is not formed. As an example, the metal pad 170 may be made of gold (Au), gold-tin (Au-Sn) alloy, copper (Cu), copper-tin (Cu-Sn)

상기한 바와 같이, 멤브레인층(120)이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어짐으로써, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응을 억제하여 에칭가스에 의한 멤브레인층(120)의 손상을 방지할 수 있다. 결국, 멤브레인층(120)의 손상에 따른 두께 감소를 최대한 억제할 수 있으며, 종국적으로 체적 음향 공진기(100)의 성능 저하를 방지할 수 있는 것이다.As described above, the membrane layer 120, the manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2) (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), or the like containing a material selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (F), chlorine (Cl) or the like by suppressing the reaction with the etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) by using a metal layer containing any one of platinum (Pt), gallium It is possible to prevent the membrane layer 120 from being damaged by the gas. As a result, thickness reduction due to damage to the membrane layer 120 can be suppressed to the utmost, and performance degradation of the bulk acoustic resonator 100 can be prevented eventually.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a bulk acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 9 내지 도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 제조방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.9 to 18 are process flow diagrams illustrating a method of manufacturing a bulk acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention.

먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 기판 보호층(112)을 형성한다.기판 보호층(112)은 일예로서, 질화실리콘(SiN) 또는 산화실리콘(SiO2)을 함유하는 재질로 이루어질 수 있다.First, to form a substrate protective layer 112 on the substrate 110, as shown in Figure 9. The substrate protective layer 112 as an example, containing a silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2) . ≪ / RTI >

이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 기판 보호층(112) 상에 희생층(180)을 형성하고, 이후, 희생층(180)을 덮도록 멤브레인층(120)을 형성한다. 희생층(180)은 실리콘 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스에 제거된다.10, a sacrificial layer 180 is formed on the substrate protective layer 112 and then a membrane layer 120 is formed to cover the sacrificial layer 180. [ The sacrificial layer 180 may be made of a silicon-based material and is removed by a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl).

최종적으로, 희생층(180)의 제거 시 멤브레인층(120)은 기판(110)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 한편, 멤브레인층(120)은 실리콘 계열의 희생층(180)을 제거하기 위한 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다.Finally, upon removal of the sacrificial layer 180, the membrane layer 120 forms the cavity C together with the substrate 110. Meanwhile, the membrane layer 120 may be made of a material having low reactivity with a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) for removing the silicon-based sacrificial layer 180.

일예로서, 멤브레인층(120)은 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다.As one example, the membrane layer 120 is manganese oxide (MgO), zirconium (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2) oxide, A dielectric layer containing any one of aluminum (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), or a dielectric layer containing aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr) (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

이후, 도 11에 도시된 바와 같이, 멤브레인층(120) 상에 하부전극(130)이 형성된다, 하부전극(130)의 일부는 희생층(180)의 상부에 배치되고, 일부는 희생층(180)의 외측으로 돌출되도록 형성된다.11, a lower electrode 130 is formed on the membrane layer 120. A part of the lower electrode 130 is disposed on top of the sacrifice layer 180, and a part of the lower electrode 130 is formed on the sacrifice layer 180 180, respectively.

일예로서, 하부전극층(130)은 몰리브덴(molybdenum : Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성할 수 있다. For example, the lower electrode layer 130 may be formed of a conductive material such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir), platinum Alloy. ≪ / RTI >

이후, 도 12에 도시된 바와 같이, 하부전극(130)을 덮도록 압전체층(140)이 형성된다. 압전체층(140)은 알루미늄 질화물(Aluminum Nitride), 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride), 산화아연(Zinc Oxide) 또는 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate)을 증착함에 따라 형성할 수 있다. 또한, 질화알루미늄 (AlN) 압전층(140)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. 그리고 질화알루미늄 (AlN) 압전층 (140)은 전이 금속(transition metal)을 더 포함할 수도 있다. 일 예로, 전이 금속은 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Then, as shown in FIG. 12, a piezoelectric layer 140 is formed to cover the lower electrode 130. The piezoelectric layer 140 may be formed by depositing aluminum nitride, doped aluminum nitride, zinc oxide, or lead zirconate titanate. In addition, the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 140 may further include a rare earth metal. As an example, the rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). And the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 140 may further comprise a transition metal. In one example, the transition metal may include at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), magnesium (Mg), and hafnium (Hf).

일예로서, 압전체층(140)은 멤브레인층(120)과 하부전극(130) 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 압전체층(140)은 캐비티(C)의 상부 및 캐비티(C)의 주위 일측에 배치되도록 형성될 수 있다.For example, the piezoelectric layer 140 may be formed to cover the entire membrane layer 120 and the lower electrode 130. However, the present invention is not limited thereto, and the piezoelectric layer 140 may be formed on the upper portion of the cavity C and on one side of the periphery of the cavity C.

이후, 도 13에 도시된 바와 같이, 압전체층(140) 상에 상부전극(150)을 형성한다. 상부전극(150)은 하부전극(130)과 같이 몰리브덴(molybdenum : Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 상부전극(150)에는 프레임부(152)가 구비될 수 있다. 프레임부(152)는 상부전극(150)의 나머지 부분보다 두꺼운 두께를 가지는 상부전극(150)의 일부분을 말한다. 또한, 프레임부(152)는 활성 영역(S)의 중앙부를 제외한 영역에 배치되도록 상부전극(150)에 구비될 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 13, an upper electrode 150 is formed on the piezoelectric layer 140. The upper electrode 150 may be formed of a conductive material such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir), or platinum A material, or an alloy thereof. The upper electrode 150 may be provided with a frame 152. The frame portion 152 refers to a portion of the upper electrode 150 having a thickness greater than that of the remaining portion of the upper electrode 150. The frame portion 152 may be provided on the upper electrode 150 so as to be disposed in a region other than a central portion of the active region S.

그리고, 프레임부(152)는 공진 시 발생되는 측면파(Lateral Wave)를 활성 영역(S) 내부로 반사시켜 공진 에너지를 활성 영역(S)에 가두어 두는 역할을 수행한다. 다시 말해, 프레임부(152)는 활성 영역(S)의 가장자리에 배치되도록 형성되어 활성 영역(S)으로부터 진동이 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 수행한다.The frame part 152 reflects a lateral wave generated during resonance into the active area S to confine the resonance energy in the active area S. In other words, the frame portion 152 is formed to be disposed at the edge of the active region S, and serves to prevent the vibration from escaping from the active region S to the outside.

이후, 도 14에 도시된 바와 같이, 상부전극(150)의 일부를 건식 식각에 의해 제거한다. 건식 식각에 의해 제거된 상부전극(150)은 일부가 캐비티(C)의 상부에 배치되며 나머지가 캐비티(C)의 외측으로 연장 형성된다.Then, as shown in FIG. 14, a part of the upper electrode 150 is removed by dry etching. The upper electrode 150 removed by dry etching is partly disposed on the upper portion of the cavity C and the remaining portion extends to the outside of the cavity C.

이후, 도 15에 도시된 바와 같이, 압전체층(140)의 가장자리 부분을 식각에 의해 제거한다. 이에 따라, 압전체층(140)의 하부에 배치되는 하부전극(130)의 일부가 외부로 노출된다.Then, as shown in Fig. 15, the edge portion of the piezoelectric layer 140 is removed by etching. Accordingly, a part of the lower electrode 130 disposed under the piezoelectric layer 140 is exposed to the outside.

이후, 도 16에 도시된 바와 같이, 페시베이션층(160)을 상부전극(150)과 하부전극(130)의 일부분을 노출시키도록 형성한다.16, the passivation layer 160 is formed so as to expose a portion of the upper electrode 150 and the lower electrode 130.

이후, 도 17에 도시된 바와 같이, 금속패드(170)가 외부로 노출된 상부전극(150)과 하부전극(130) 상에 형성된다. 금속패드(170)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 등의 금속 재질 등으로 이루어질 수 있다.Then, as shown in FIG. 17, a metal pad 170 is formed on the upper electrode 150 and the lower electrode 130 exposed to the outside. The metal pad 170 may be made of metal such as gold (Au), gold-tin (Au-Sn) alloy, copper (Cu), copper-tin (Cu-Sn)

이후, 도 118에 도시된 바와 같이, 희생층(180)을 제거하여 멤브레인층(120)의 하부에 캐비티(C)를 형성한다.118, the sacrifice layer 180 is removed to form a cavity C in a lower portion of the membrane layer 120.

이때, 희생층(180)은 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와의 반응에 의해 제거된다. 즉, 희생층(180)과 할라이드계의 에칭가스가 접촉되도록 할라이드계의 에칭가스를 공급하여 희생층(180)을 제거하여 캐비티(C)를 형성한다.At this time, the sacrifice layer 180 is removed by reaction with a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl). That is, a halide-based etching gas is supplied to the sacrificial layer 180 to contact with a halide-based etching gas to remove the sacrificial layer 180 to form the cavity C.

한편, 상기한 바와 같이, 캐비티(C)를 형성하는 멤브레인층(120)이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어므로, 에칭가스에 의한 손상을 방지할 수 있는 것이다.As described above, when the membrane layer 120 forming the cavity C is made of MgO, ZrO 2 , AlN, PZT, GaAs, A dielectric layer or aluminum (Al) layer containing any one of GaAs, hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO) Is made of a metal layer containing any one of nickel (Ni), chrome (Cr), platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

일예로서, 희생층(180)의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되더라도 멤브레인층(120)이 불소(F)와의 반응성이 낮은 상기한 재질 중의 어느 하나의 재질로 이루어짐으로써 멤브레인층(120)의 손상에 따른 두께 감소를 방지할 수 있다.For example, even if xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer 180, the membrane layer 120 may be made of any one of the above materials having low reactivity with fluorine (F) It is possible to prevent a reduction in thickness due to damage to the substrate 120.

도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.19 is a schematic sectional view showing a volume acoustic resonator according to a second embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기(200)는 일예로서, 기판(210), 멤브레인층(120), 하부전극(130), 압전체층(140), 상부전극(150), 페시베이션층(160) 및 금속패드(170)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 19, a volume acoustic resonator 200 according to a second embodiment of the present invention includes a substrate 210, a membrane layer 120, a lower electrode 130, a piezoelectric layer 140, (150), a passivation layer (160), and a metal pad (170).

한편, 멤브레인층(120), 하부전극(130), 압전체층(140), 상부전극(150), 페시베이션층(160) 및 금속패드(170)은 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소로서 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.The membrane layer 120, the lower electrode 130, the piezoelectric layer 140, the upper electrode 150, the passivation layer 160, and the metal pad 170 are the same components as those described above, A detailed description will be omitted.

기판(210)은 실리콘이 적층된 기판일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)가 기판으로 이용될 수 있다. 한편, 기판(210)에는 캐비티(Cavity, C)에 대향 배치되는 기판 보호층(212)이 구비될 수 있다.The substrate 210 may be a silicon-laminated substrate. For example, a silicon wafer (Silicon Wafer) can be used as a substrate. Meanwhile, the substrate 210 may be provided with a substrate protection layer 212 disposed opposite to the cavity C, for example.

기판 보호층(212)은 캐비티(C)의 형성 시 손상을 방지하는 역할을 수행한다.The substrate protective layer 212 serves to prevent damage in the formation of the cavity C.

기판 보호층(212)은 일예로서, 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다.A substrate protective layer 212 as an example, manganese (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), A dielectric layer containing any one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), or a dielectric layer containing aluminum (Al), nickel (Ni) And a metal layer containing any one of platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

즉, 일예로서, 희생층(180)의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되더라도 기판 보호층(212)이 불소(F)와의 반응성이 낮은 상기한 재질 중의 어느 하나의 재질로 이루어짐으로써 기판 보호층(212)의 손상에 따른 두께 감소를 방지할 수 있다.That is, for example, even if xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer 180, the substrate protective layer 212 is made of any one of the above materials having a low reactivity with fluorine (F) It is possible to prevent the thickness of the substrate protection layer 212 from being reduced due to the damage.

기판 보호층(212)은 후술할 희생층(180, 도 4 내지 도 9 참조)의 제거 공정 시 일정 정도 식각이 이루어질 수 있다. 즉, 기판 보호층(212)의 두께 편차는 170Å 이하일 수 있다.The substrate protective layer 212 may be etched to a certain extent during the removal process of a sacrificial layer 180 (see FIGS. 4 to 9), which will be described later. That is, the thickness variation of the substrate protective layer 212 may be 170 Å or less.

이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 희생층(180)은 할라이드계 에칭가스에 의해 제거된다. 이때, 에칭가스에 의한 식각은 에칭가스의 유입구(미도시) 주위에서의 기판 보호층(212)에서가 활성 영역(S)의 중앙부에서의 기판 보호층(212)에서 보다 더 많이 이루어질 수 있다.In more detail, the sacrifice layer 180 is removed by a halide-based etching gas. At this time, the etching by the etching gas can be performed more in the substrate protection layer 212 around the inlet (not shown) of the etching gas than in the substrate protection layer 212 in the central portion of the active region S.

여기서, 활성 영역(S)이라 함은, 하부전극(130), 압전체층(140), 상부전극(150)의 세 개의 층 모두가 적층된 영역을 말한다.Here, the active region S refers to a region in which all three layers of the lower electrode 130, the piezoelectric layer 140, and the upper electrode 150 are stacked.

하지만, 기판 보호층(212)이 상기한 바와 같이 불소(F)와의 반응성이 낮은 상기한 재질 중의 어느 하나의 재질로 이루어짐으로써 상기한 식각에 의한 두께 편차가 감소될 수 있는 것이다.However, since the substrate protective layer 212 is made of any one of the above materials having low reactivity with fluorine (F) as described above, the thickness variation due to the etching can be reduced.

한편, 상기한 바와 같이, 캐비티(C)를 형성하는 기판보호층(212)과 멤브레인층(120)이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어므로, 에칭가스에 의한 손상을 방지할 수 있는 것이다.The substrate protective layer 212 and the membrane layer 120 forming the cavity C are formed of MgO, ZrO 2 , AlN, A dielectric layer containing a material selected from the group consisting of PZT, gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO) Or a metal layer containing any one of aluminum (Al), nickel (Ni), chrome (Cr), platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf) .

일예로서, 희생층(180)의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되더라도 기판보호층(212)과 멤브레인층(120)이 불소(F)와의 반응성이 낮은 상기한 재질 중의 어느 하나의 재질로 이루어짐으로써 기판보호층(212)과 멤브레인층(120)의 손상에 따른 두께 감소를 방지할 수 있다.As an example, even if xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer 180, the substrate protective layer 212 and the membrane layer 120 may be formed of any one of the above materials having low reactivity with fluorine (F) The thickness of the substrate protective layer 212 and the membrane layer 120 can be prevented from being reduced due to the damage.

한편, 도 19에 도시된 제2 길이의 비(a/b)는 대략 0.0150보다 크고 0.0200보다 작을 수 있다. 여기서, a는 활성영역의 폭의 1/2이고, b는 기판보호층(212)과 멤브레인층(120)의 식각에 의한 두께편차이다.On the other hand, the ratio (a / b) of the second length shown in FIG. 19 may be larger than approximately 0.0150 and smaller than 0.0200. Here, a is 1/2 of the width of the active region, and b is the thickness variation due to etching of the substrate protective layer 212 and the membrane layer 120.

일예로서, 도 19에 도시된 제2 길이의 비(a/b)는 0.0176 일 수 있다.As an example, the ratio (a / b) of the second length shown in Fig. 19 may be 0.0176.

도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.20 is a schematic sectional view showing a volume acoustic resonator according to a third embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기(300)는 일예로서, 기판(310), 캐비티 형성층(320), 멤브레인층(330), 하부전극(340), 압전체층(350), 상부전극(360), 페시베이션층(370), 금속패드(380)를 포함하여 구성될 수 있다.20, a bulk acoustic resonator 300 according to a third embodiment of the present invention includes a substrate 310, a cavity forming layer 320, a membrane layer 330, a lower electrode 340, An upper electrode 360, a passivation layer 370, and a metal pad 380. The upper electrode 360, the passivation layer 370,

기판(310)은 실리콘이 적층된 기판일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)가 기판으로 이용될 수 있다. 한편, 기판(310)의 상면에는 실리콘의 보호를 위한 기판 보호층(312)이 형성될 수 있다. The substrate 310 may be a silicon-laminated substrate. For example, a silicon wafer (Silicon Wafer) can be used as a substrate. Meanwhile, a substrate protecting layer 312 for protecting silicon may be formed on the upper surface of the substrate 310.

기판 보호층(312)은 캐비티(C)의 형성 시 손상을 방지하는 역할을 수행한다.The substrate protective layer 312 serves to prevent damage in the formation of the cavity C.

일예로서, 기판 보호층(312)은 질화실리콘(SiN) 또는 산화실리콘(SiO2)을 함유하는 재질로 이루어질 수 있다.As one example, the substrate protective layer 312 may be formed of a material containing silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2).

한편, 기판 보호층(312)은 후술할 희생층(미도시)의 제거 공정 시 일정 정도 식각이 이루어질 수 있다. 즉, 기판 보호층(312)의 두께 편차는 170Å 초과일 수 있다.On the other hand, the substrate protection layer 312 may be etched to a certain extent during the removal process of a sacrificial layer (not shown) to be described later. That is, the thickness variation of the substrate protective layer 312 may be more than 170 ANGSTROM.

이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 희생층은 할라이드계 에칭가스에 의해 제거된다. 이때, 에칭가스에 의한 식각은 에칭가스의 유입구(미도시) 주위에서의 기판 보호층(312)에서가 활성 영역(S)의 중앙부에서의 기판 보호층(312)에서 보다 더 많이 이루어질 수 있다.In more detail, the sacrificial layer is removed by a halide-based etching gas. At this time, the etching by the etching gas can be performed more in the substrate protection layer 312 around the inlet (not shown) of the etching gas than in the substrate protection layer 312 in the central portion of the active region S.

여기서, 활성 영역(S)이라 함은, 하부전극(340), 압전체층(350), 상부전극(360)의 세 개의 층 모두가 적층된 영역을 말한다.Here, the active region S refers to a region in which all three layers of the lower electrode 340, the piezoelectric layer 350, and the upper electrode 360 are laminated.

캐비티 형성층(320)은 기판(310) 상에 형성되고, 캐비티 형성층(320)의 홈부(322)와 멤브레인층(330)에 의해 캐비티(Cavity,C)가 형성된다. 즉, 캐배티 형성층(320)의 홈부(322) 내에 희생층이 형성된 후 희생층이 제거됨으로써 캐비티(C)가 형성되는 것이다.The cavity forming layer 320 is formed on the substrate 310 and a cavity C is formed by the groove 322 and the membrane layer 330 of the cavity forming layer 320. That is, after the sacrificial layer is formed in the groove portion 322 of the capping layer 320, the sacrificial layer is removed to form the cavity C.

이와 같이, 캐비티 형성층(320)에 캐비티(C)가 형성되므로, 캐비티 형성층(320)의 상부에 형성되는 다른 구성들, 예를 들어, 하부전극(340), 압전체층(350) 등이 플랫한 형상으로 형성될 수 있다.Since the cavities C are formed in the cavity forming layer 320 as described above, other structures formed on the cavity forming layer 320, for example, the lower electrode 340, the piezoelectric layer 350, Or the like.

한편, 캐비티 형성홈(322)의 가장자리에는 희생층의 제거 시 식각을 방지하기 위한 식각방지층(324)을 구비할 수 있다.On the other hand, the edge of the cavity-forming groove 322 may be provided with an etching prevention layer 324 for preventing etching when the sacrificial layer is removed.

멤브레인층(330)은 기판(310)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 멤브레인층(330)은 캐비티 형성층(320) 및 캐비티(C) 상에 형성되며, 희생층(미도시)의 제거에 의해 멤브레인층(330)은 기판 보호층(312)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 한편, 멤브레인층(330)은 실리콘 계열의 희생층을 제거하기 위한 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다.The membrane layer 330 forms the cavity C together with the substrate 310. The membrane layer 330 is formed on the cavity forming layer 320 and the cavity C and the membrane layer 330 is formed by removing the sacrificial layer (not shown), together with the substrate protecting layer 312, . On the other hand, the membrane layer 330 may be made of a material having low reactivity with a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) for removing the sacrificial layer of silicon type.

일예로서, 멤브레인층(330)은 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다.As one example, the membrane layer 330 is manganese oxide (MgO), zirconium (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2) oxide, A dielectric layer containing any one of aluminum (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), or a dielectric layer containing aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr) (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf).

즉, 일예로서, 희생층의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되더라도 멤브레인층(330)이 불소(F)와의 반응성이 낮은 상기한 재질 중의 어느 하나의 재질로 이루어짐으로써 멤브레인층(330)의 손상에 따른 두께 감소를 방지할 수 있다.That is, for example, even if xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer, the membrane layer 330 is made of any one of the above materials having low reactivity with fluorine (F) 330 can be prevented from being reduced.

보다 자세하게 살펴보면, 종래에는 일예로서, 희생층의 제거를 위해 2플루오르화 크세논(XeF2)이 사용되는 경우 멤브레인층에 대응되는 구성과 할라이드계의 에칭가스와 반응하여 멤브레인층에 대응되는 구성에 경사를 가지는 경사면이 형성되고, 이에 따라 성능 저하가 발생되는 문제가 있었다.More specifically, in the prior art, when xenon difluoride (XeF 2 ) is used to remove the sacrificial layer, the composition corresponding to the membrane layer and the halide-based etching gas are reacted to form a slope There is a problem that performance is deteriorated.

하지만, 멤브레인층(330)이 상기한 바와 같이, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어짐으로써 에칭가스에 의한 멤브레인층(330)의 손상을 억제하여 멤브레인층(330)의 손상에 따른 두께 감소를 억제할 수 있는 것이다.However, since the membrane layer 330 is made of a material having low reactivity with a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) as described above, the membrane layer 330 is prevented from being damaged by the etching gas So that the thickness reduction due to the damage of the membrane layer 330 can be suppressed.

하부전극(340)은 멤브레인층(330) 상에 형성된다. 보다 상세하게는 하부전극(340)은 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치되도록 멤브레인층(330)에 형성된다.A lower electrode 340 is formed on the membrane layer 330. More specifically, the lower electrode 340 is formed on the membrane layer 330 such that a portion of the lower electrode 340 is disposed on the upper portion of the cavity C.

일예로서, 하부전극(340)은 몰리브덴(molybdenum : Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. As an example, the lower electrode 340 may be formed of a conductive material such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir), platinum Alloy. ≪ / RTI >

또한, 하부전극(340)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 예를 들어, 하부전극(340)이 입력 전극인 경우 상부전극(360)은 출력 전극일 수 있으며, 하부전극(340)이 출력 전극인 경우 상부전극(360)은 입력 전극일 수 있다.In addition, the lower electrode 340 may be used as either an input electrode or an output electrode for injecting an electrical signal such as an RF (Radio Frequency) signal. For example, when the lower electrode 340 is an input electrode, the upper electrode 360 may be an output electrode, and when the lower electrode 340 is an output electrode, the upper electrode 360 may be an input electrode.

압전체층(350)은 하부전극(340)의 적어도 일부를 덮도록 형성된다. 그리고, 압전체층(350)은 하부전극(340) 또는 상부전극(360)을 통해 입력되는 신호를 탄성파로 변환하는 역할을 수행한다. 즉, 압전체층(350)은 전기적 신호를 물리적 진동에 의한 탄성파로 변환하는 역할을 수행한다.The piezoelectric layer 350 is formed to cover at least a part of the lower electrode 340. The piezoelectric layer 350 converts a signal inputted through the lower electrode 340 or the upper electrode 360 into an acoustic wave. That is, the piezoelectric layer 350 serves to convert electrical signals into elastic waves by physical vibration.

일예로서, 압전체층(350)은 알루미늄 질화물(Aluminum Nitride), 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride), 산화아연(Zinc Oxide) 또는 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate)을 증착함에 따라 형성될 수 있다. 또한, 질화알루미늄 (AlN) 압전층(140)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. 그리고 질화알루미늄 (AlN) 압전층 (140)은 전이 금속(transition metal)을 더 포함할 수도 있다. 일 예로, 전이 금속은 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the piezoelectric layer 350 may be formed by depositing aluminum nitride, doped aluminum nitride, zinc oxide, or lead zirconate titanate. In addition, the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 140 may further include a rare earth metal. As an example, the rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). And the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 140 may further comprise a transition metal. In one example, the transition metal may include at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), magnesium (Mg), and hafnium (Hf).

상부전극(360)은 압전체층(350)을 덮도록 형성되며, 하부전극(340)과 같이 몰리브덴(molybdenum : Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.The upper electrode 360 is formed to cover the piezoelectric layer 350 and may be formed of a material such as molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir) ), Platinum (Pt), or the like, or an alloy thereof.

한편, 상부전극(360)에는 프레임부(362)가 구비될 수 있다. 프레임부(362)는 상부전극(360)의 나머지 부분보다 두꺼운 두께를 가지는 상부전극(360)의 일부분을 말한다. 또한, 프레임부(362)는 활성 영역(S)의 중앙부를 제외한 영역에 배치되도록 상부전극(360)에 구비될 수 있다. Meanwhile, the upper electrode 360 may be provided with a frame portion 362. The frame portion 362 refers to a portion of the upper electrode 360 having a thickness greater than that of the remaining portion of the upper electrode 360. In addition, the frame portion 362 may be provided on the upper electrode 360 so as to be disposed in a region other than the central portion of the active region S.

그리고, 프레임부(362)는 공진 시 발생되는 측면파(Lateral Wave)를 활성 영역(S) 내부로 반사시켜 공진 에너지를 활성 영역(S)에 가두어 두는 역할을 수행한다. 다시 말해, 프레임부(362)는 활성 영역(S)의 가장자리에 배치되도록 형성되어 활성 영역(S)으로부터 진동이 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 수행한다.The frame portion 362 reflects a lateral wave generated in resonance to the inside of the active region S to confine the resonance energy in the active region S. [ In other words, the frame portion 362 is formed to be disposed at the edge of the active region S, and serves to prevent the vibration from escaping from the active region S to the outside.

페시베이션층(370)은 하부전극(340)과 상부전극(360)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(370)은 공정 중 상부전극(360) 및 하부전극(340)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.The passivation layer 370 is formed in a region except for a part of the lower electrode 340 and the upper electrode 360. Meanwhile, the passivation layer 370 prevents the upper electrode 360 and the lower electrode 340 from being damaged during the process.

나아가, 페시베이션층(370)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 페시베이션층(370)의 두께가 조절될 수 있다.Further, the passivation layer 370 can be adjusted in thickness by the etching to adjust the frequency in the final process.

금속패드(380)는 하부전극(340)과 상부전극(360)의 상기한 페시베이션층(370)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(380)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 등의 금속 재질 등으로 이루어질 수 있다.The metal pad 380 is formed in a portion of the lower electrode 340 and the upper electrode 360 where the passivation layer 370 is not formed. As an example, the metal pad 380 may be made of a metal such as gold (Au), gold-tin (Au-Sn) alloy, copper (Cu), copper-tin (Cu-Sn)

상기한 바와 같이, 멤브레인층(330)이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어짐으로써, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계의 에칭가스와 반응을 억제하여 에칭가스에 의한 멤브레인층(330)의 손상을 방지할 수 있다. 결국, 멤브레인층(330)의 손상에 따른 두께 감소를 최대한 억제할 수 있으며, 종국적으로 성능 저하를 방지할 수 있는 것이다.As described above, the membrane layer 330, the manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2) (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), or the like containing a material selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (F), chlorine (Cl) or the like by suppressing the reaction with the etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) by using a metal layer containing any one of platinum (Pt), gallium It is possible to prevent the membrane layer 330 from being damaged by the gas. As a result, the thickness reduction due to the damage of the membrane layer 330 can be suppressed as much as possible, and ultimately the performance deterioration can be prevented.

이하에서는 도면을 참조하여 상기한 체적 음향 공진기가 구비되는 필터에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a filter including the above-described bulk acoustic resonator will be described with reference to the drawings.

도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터를 나타내는 개략적인 회로도이다.21 is a schematic circuit diagram showing a filter according to the first embodiment of the present invention.

한편, 도 21에 개시되는 필터에 채용되는 복수의 체적 음향 공진기 각각은 도 1에 도시된 체적 음향 공진기일 수 있다.On the other hand, each of the plurality of volume acoustic resonators employed in the filter disclosed in Fig. 21 may be the volume acoustic resonator shown in Fig.

도 21을 참조하면, 본 발명의 제1 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.Referring to FIG. 21, the filter 1000 according to the first embodiment of the present invention may be formed of a filter structure of a ladder type. Specifically, the filter 1000 includes a plurality of volume acoustic resonators 1100, 1200. The first volume acoustic resonator 1100 may be connected in series between a signal input terminal to which the input signal RFin is input and a signal output terminal to which the output signal RFout is output and the second volume acoustic resonator 1200 may be connected to the signal output terminal It is connected between ground.

도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 필터를 나타내는 개략적인 회로도이다. 한편, 도 22에 개시되는 필터에 채용되는 복수의 체적 음향 공진기 각각은 도 1에 도시된 체적 음향 공진기일 수 있다.22 is a schematic circuit diagram showing a filter according to a second embodiment of the present invention. On the other hand, each of the plurality of volume acoustic resonators employed in the filter disclosed in Fig. 22 may be the volume acoustic resonator shown in Fig.

도 22를 참조하면, 본 발명의 제2 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.Referring to FIG. 22, the filter 2000 according to the second embodiment of the present invention may be formed of a lattice type filter structure. Specifically, the filter 2000 includes a plurality of volume acoustic resonators 2100, 2200, 2300, 2400 to filter the balanced input signals RFin +, RFin- to produce balanced output signals RFout +, RFout- Can be output.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

100, 200, 300 : 체적 음향 공진기
110, 210, 310 : 기판
120, 220, 330 : 멤브레인층
130, 340 : 하부전극
140, 350 : 압전체층
150, 360 : 상부전극
160, 370 : 페시베이션층
170, 380 : 금속패드
180 : 희생층100, 200, 300: volume acoustic resonator
110, 210 and 310:
120, 220, 330: Membrane layer
130, 340: lower electrode
140, 350: piezoelectric layer
150, 360: upper electrode
160, 370: passivation layer
170, 380: metal pad
180: sacrificial layer

Claims (19)

기판 보호층이 상면에 형성되는 기판; 및
상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층;
을 포함하며,
상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나는 두께 편차가 170Å 이하인 체적 음향 공진기.
A substrate on which a substrate protective layer is formed; And
A membrane layer forming a cavity with the substrate;
/ RTI >
Wherein at least one of the substrate protection layer and the membrane layer has a thickness variation of 170 ANGSTROM or less.
제1항에 있어서,
상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나는 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지는 체적 음향 공진기.
The method according to claim 1,
At least one of the substrate protective layer and the membrane layer are manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 A dielectric layer containing at least one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), aluminum (Al), nickel (Ni) Cr, Cr, Pt, Ga, and Hf. The volume acoustic wave resonator according to claim 1,
제2항에 있어서,
상기 멤브레인층이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지는 경우, 상기 기판 보호층은 질화실리콘 또는 산화실리콘을 함유하는 재질로 이루어지는 체적 음향 공진기.
3. The method of claim 2,
The membrane layer is a manganese (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO at least one of the dielectric layer (dielectric layer) or aluminum (Al containing material) in), nickel (Ni), chromium (Cr), platinum (Pt), Wherein the substrate protection layer is made of a material containing silicon nitride or silicon oxide when the substrate protection layer is made of a metal layer containing at least one of gallium (Ga) and hafnium (Hf).
제2항에 있어서,
상기 기판 보호층이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지는 경우 상기 멤브레인층은 질화실리콘 또는 산화실리콘을 함유하는 재질로 이루어지는 체적 음향 공진기.
3. The method of claim 2,
The substrate protective layer is a manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO at least one of the dielectric layer (dielectric layer) or aluminum (Al containing material) in), nickel (Ni), chromium (Cr), platinum (Pt) , Gallium (Ga), and hafnium (Hf), the membrane layer is made of a material containing silicon nitride or silicon oxide.
제1항에 있어서,
상기 멤브레인층 상에 형성되는 하부전극;
상기 하부전극의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 압전체층; 및
상기 압전체층 상부에 배치되도록 형성되는 상부전극;
을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
The method according to claim 1,
A lower electrode formed on the membrane layer;
A piezoelectric layer formed to cover at least a part of the lower electrode; And
An upper electrode formed to be disposed on the piezoelectric layer;
Further comprising: a volume acoustic resonator.
제5항에 있어서,
상기 상부전극과 상기 하부전극의 일부분을 제외한 영역에 형성되는 페시베이션층; 및
상기 페시베이션층이 형성되지 않은 상기 상부전극과 상기 하부전극 상에 형성되는 금속패드;
를 더 포함하는 체적 음향 공진기.
6. The method of claim 5,
A passivation layer formed in a region excluding a portion of the upper electrode and the lower electrode; And
A metal pad formed on the upper electrode and the lower electrode on which the passivation layer is not formed;
And a resonator.
제5항에 있어서,
상기 상부전극에는 활성영역의 가장자리에 배치되는 프레임부를 구비하는 체적 음향 공진기.
6. The method of claim 5,
And a frame portion disposed on an edge of the active region on the upper electrode.
제7항에 있어서,
상기 활성영역의 폭 길이의 1/2과, 상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나의 두께 편차의 비는 0.0150보다 크고 0.0200보다 작은 체적 음향 공진기.
8. The method of claim 7,
Wherein the ratio of the thickness deviation of at least one of the substrate protective layer and the membrane layer is greater than 0.0150 and less than 0.0200.
제1항에 있어서,
상기 캐비티는 상기 기판 상에 형성되는 희생층의 제거에 의해 형성되는 체적 음향 공진기.
The method according to claim 1,
Wherein the cavity is formed by removal of a sacrificial layer formed on the substrate.
제8항에 있어서,
상기 희생층은 실리콘 계열의 재질로 이루어지며,
상기 희생층은 할라이드계의 에칭 가스에 의해 제거되는 체적 음향 공진기.
9. The method of claim 8,
The sacrificial layer is made of a silicon-based material,
Wherein the sacrificial layer is removed by a halide-based etching gas.
기판 보호층이 상면에 형성되는 기판; 및
상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층;
을 포함하며,
상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나는 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지는 체적 음향 공진기.
A substrate on which a substrate protective layer is formed; And
A membrane layer forming a cavity with the substrate;
/ RTI >
At least one of the substrate protective layer and the membrane layer are manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 A dielectric layer containing at least one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), aluminum (Al), nickel (Ni) Cr, Cr, Pt, Ga, and Hf. The volume acoustic wave resonator according to claim 1,
제11항에 있어서,
상기 멤브레인층 상에 형성되는 하부전극;
상기 하부전극의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 압전체층; 및
상기 압전체층 상부에 배치되도록 형성되는 상부전극;
을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
12. The method of claim 11,
A lower electrode formed on the membrane layer;
A piezoelectric layer formed to cover at least a part of the lower electrode; And
An upper electrode formed to be disposed on the piezoelectric layer;
Further comprising: a volume acoustic resonator.
제12항에 있어서,
상기 상부전극과 상기 하부전극의 일부분을 제외한 영역에 형성되는 페시베이션층; 및
상기 페시베이션층이 형성되지 않은 상기 상부전극과 상기 하부전극 상에 형성되는 금속패드;
를 더 포함하는 체적 음향 공진기.
13. The method of claim 12,
A passivation layer formed in a region excluding a portion of the upper electrode and the lower electrode; And
A metal pad formed on the upper electrode and the lower electrode on which the passivation layer is not formed;
And a resonator.
제13항에 있어서,
상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나는 두께 편차가 170Å 이하인 체적 음향 공진기.
14. The method of claim 13,
Wherein at least one of the substrate protection layer and the membrane layer has a thickness variation of 170 ANGSTROM or less.
제10항에 있어서,
상기 멤브레인층이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지는 경우, 상기 기판 보호층은 질화실리콘 또는 산화실리콘을 함유하는 재질로 이루어지는 체적 음향 공진기.
11. The method of claim 10,
The membrane layer is a manganese (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO at least one of the dielectric layer (dielectric layer) or aluminum (Al containing material) in), nickel (Ni), chromium (Cr), platinum (Pt), Wherein the substrate protection layer is made of a material containing silicon nitride or silicon oxide when the substrate protection layer is made of a metal layer containing at least one of gallium (Ga) and hafnium (Hf).
제10항에 있어서,
상기 기판 보호층이 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer) 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 어느 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어지는 경우 상기 멤브레인층은 질화실리콘 또는 산화실리콘을 함유하는 재질로 이루어지는 체적 음향 공진기.
11. The method of claim 10,
The substrate protective layer is a manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2), aluminum nitride (AlN), titanate rireu acid year (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO at least one of the dielectric layer (dielectric layer) or aluminum (Al containing material) in), nickel (Ni), chromium (Cr), platinum (Pt) , Gallium (Ga), and hafnium (Hf), the membrane layer is made of a material containing silicon nitride or silicon oxide.
제10항에 있어서,
상기 캐비티는 상기 기판 상에 형성되는 희생층의 제거에 의해 형성되며,
상기 희생층은 실리콘 계열의 재질로 이루어지며,
상기 희생층은 할라이드계의 에칭 가스에 의해 제거되는 체적 음향 공진기.
11. The method of claim 10,
Wherein the cavity is formed by removal of a sacrificial layer formed on the substrate,
The sacrificial layer is made of a silicon-based material,
Wherein the sacrificial layer is removed by a halide-based etching gas.
제18항에 있어서,
상기 활성영역의 폭 길이의 1/2과, 상기 기판 보호층과 상기 멤브레인층 중 적어도 하나의 두께 편차의 비는 0.0150보다 크고 0.0200보다 작은 체적 음향 공진기.
19. The method of claim 18,
Wherein the ratio of the thickness deviation of at least one of the substrate protective layer and the membrane layer is greater than 0.0150 and less than 0.0200.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재되며, 복수개의 체적 음향 공진기가 구비되는 필터에 있어서,
복수개의 상기 체적 음향 공진기는 직렬 또는 병렬로 연결되어 입력 신호로부터 출력신호를 출력하는 필터.
18. A filter according to any one of claims 1 to 17, comprising a plurality of volume acoustic resonators,
The plurality of volume acoustic resonators are connected in series or in parallel to output an output signal from an input signal.
KR1020170036660A 2016-08-26 2017-03-23 Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same KR102154650B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/647,660 US10734968B2 (en) 2016-08-26 2017-07-12 Bulk acoustic resonator and filter including the same
CN201710740128.5A CN107786182B (en) 2016-08-26 2017-08-25 Bulk acoustic wave resonator and filter including the same
CN202111060953.3A CN113746447A (en) 2016-08-26 2017-08-25 Bulk acoustic wave resonator and filter including the same
US16/983,209 US11251767B2 (en) 2016-08-26 2020-08-03 Bulk acoustic resonator and filter including the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160109377 2016-08-26
KR20160109377 2016-08-26

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200112430A Division KR102248524B1 (en) 2016-08-26 2020-09-03 Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180023787A true KR20180023787A (en) 2018-03-07
KR102154650B1 KR102154650B1 (en) 2020-09-10

Family

ID=61689211

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170036660A KR102154650B1 (en) 2016-08-26 2017-03-23 Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same
KR1020200112430A KR102248524B1 (en) 2016-08-26 2020-09-03 Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200112430A KR102248524B1 (en) 2016-08-26 2020-09-03 Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102154650B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190131818A (en) * 2018-05-17 2019-11-27 삼성전기주식회사 Bulk-acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
KR20200051558A (en) * 2018-05-17 2020-05-13 삼성전기주식회사 Bulk-acoustic wave resonator
US10812037B2 (en) 2018-12-19 2020-10-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk-acoustic wave resonator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080015632A (en) * 2006-08-16 2008-02-20 삼성전자주식회사 Resonator and the method thereof
US20110121915A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Passivation layers in acoustic resonators

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080015632A (en) * 2006-08-16 2008-02-20 삼성전자주식회사 Resonator and the method thereof
US20110121915A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Passivation layers in acoustic resonators

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190131818A (en) * 2018-05-17 2019-11-27 삼성전기주식회사 Bulk-acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
KR20200051558A (en) * 2018-05-17 2020-05-13 삼성전기주식회사 Bulk-acoustic wave resonator
US10903817B2 (en) 2018-05-17 2021-01-26 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator and method of manufacturing the same
US10812037B2 (en) 2018-12-19 2020-10-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk-acoustic wave resonator

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200106143A (en) 2020-09-11
KR102248524B1 (en) 2021-05-06
KR102154650B1 (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200366265A1 (en) Bulk acoustic resonator and filter including the same
KR102007443B1 (en) Acoustic resonator and method of manufacturing thereof
US11595015B2 (en) Acoustic wave resonator
KR20180117465A (en) Bulk-acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
CN107317561B (en) Bulk acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
KR102248524B1 (en) Bulk-acoustic wave resonator and filter having the same
US20180138888A1 (en) Bulk acoustic wave resonator and method of manufacturing the same
US20210297063A1 (en) Filter with volume acoustic resonators
KR102449355B1 (en) Acoustic resonator and method for fabricating the same
US20200321940A1 (en) Acoustic resonator filter package
KR20210004161A (en) Bulk-acoustic wave resonator
KR101952868B1 (en) Bulk-acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
KR102100125B1 (en) Filter
US20200350892A1 (en) Front end module
KR102105386B1 (en) Bulk-acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
JP2019201305A (en) Acoustic resonator
KR20200078084A (en) Front end module
KR102066959B1 (en) Filter
KR20230158332A (en) Bulk-acoustic wave resonator
KR20210029644A (en) Bulk-acoustic wave resonator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right