KR20180048238A - Filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 필터에 관한 것이다. The present invention relates to a filter.
최근 이동통신기기, 화학 및 바이오기기 등의 급속한 발달에 따라, 이러한 기기에서 사용되는 소형 경량필터, 오실레이터(Oscillator), 공진소자(Resonant element), 음향공진 질량센서(Acoustic Resonant Mass Sensor) 등의 수요도 증대하고 있다.2. Description of the Related Art Demand for small and lightweight filters, oscillators, resonant elements, and acoustic resonant mass sensors used in such devices has been rapidly increasing due to recent rapid development of mobile communication devices, Is also increasing.
이러한 소형 경량필터, 오실레이터, 공진소자, 음향공진 질량센서 등을 구현하는 수단으로는 박막 체적 음향 공진기(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator)가 알려져 있다. 박막 체적 음향 공진기는 최소한의 비용으로 대량 생산이 가능하며, 초소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 필터의 주요한 특성인 높은 품질 계수(Quality Factor: Q)값을 구현하는 것이 가능하고, 마이크로주파수 대역에서도 사용이 가능하며, 특히 PCS(Personal Communication System)와 DCS(Digital Cordless System) 대역까지도 구현할 수 있다는 장점이 있다.A thin film bulk acoustic resonator (FBAR) is known as a means for implementing 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 minimum cost and can be implemented in a very small size. In addition, it is possible to implement a high quality factor (Q) value, which is a major characteristic of a filter, and can be used in a microwave frequency band. Particularly, a PCS (Personal Communication System) and a DCS (Digital Cordless System) There is an advantage that it can be.
일반적으로, 박막 체적 음향 공진기는 기판상에 제1 전극, 압전층(Piezoelectric layer) 및 제2 전극을 차례로 적층하여 구현되는 공진부를 포함하는 구조로 이루어진다. 박막 체적 음향 공진기의 동작원리를 살펴보면, 먼저 제1 및 2 전극에 인가되는 전기에너지에 의해 압전층 내에 전계가 유기되고, 유기된 전계에 의해 압전층에서 압전 현상이 발생하여 공진부가 소정 방향으로 진동한다. 그 결과, 진동방향과 동일한 방향으로 음향파(Bulk Acoustic Wave)가 발생하여 공진을 일으키게 된다.2. Description of the Related Art Generally, a thin film bulk acoustic resonator has a structure including a resonator unit formed by sequentially laminating a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode on a substrate. The principle of operation of the thin film bulk acoustic resonator is as follows. First, an electric field is induced in the piezoelectric layer by the electric energy applied to the first and second electrodes, a piezoelectric phenomenon occurs in the piezoelectric layer by the induced electric field, do. As a result, a bulk acoustic wave is generated in the same direction as the vibration direction, causing resonance.
본 발명의 과제는 캡과 적층 구조체가 접합시 형성되는 본딩 라인을 제거하고, 외부 기판과의 사이에서 발생할 수 있는 정전용량 커플링을 효과적으로 차단할 수 있는 필터를 제공하는 것이다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a filter that removes a bonding line formed when a cap and a laminated structure are bonded together, and effectively blocks capacitive coupling that may occur with an external substrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 복수의 체적 음향 공진기를 구성하는 복수의 막을 포함하는 적층 구조체, 및 상기 복수의 체적 음향 공진기를 수용하고, 상기 적층 구조체와 접합되는 캡을 포함하고, 상기 캡은 글라스 및 폴리머 중 하나로 형성될 수 있다. A filter according to an embodiment of the present invention includes a laminated structure including a plurality of membranes constituting a plurality of volume acoustic resonators and a cap accommodating the plurality of volume acoustic resonators and being bonded to the laminated structure, May be formed of one of a glass and a polymer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강한 접합 특성을 가지는 양극 접합을 통하여 캡을 접합함으로써, 장기적으로 신뢰성을 확보할 수 있는 밀봉 접합을 구현할 수 있다. 또한, 기판의 하부면에 형성되는 쉴드층을 통하여, 웨이퍼 레벨 테스트를 위한 안정적이고 균일한 기준 전위를 제공할 수 있다. 나아가, 외부 기판과 다수의 체적 음향 공진기로 구성되는 필터 사이에서 발생할 수 있는 정전용량 커플링을 효과적으로 차단할 수 있고, 이로써, 외부 기판과 필터를 개별적으로 설계할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, sealing bonding can be realized by securing reliability over a long period of time by bonding the caps through anodic bonding having strong bonding properties. Further, through the shield layer formed on the lower surface of the substrate, a stable and uniform reference potential for wafer level testing can be provided. Furthermore, the capacitive coupling that may occur between the external substrate and the filter constituted by a plurality of volume acoustic resonators can be effectively blocked, whereby the external substrate and the filter can be individually designed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 접합을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 하면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예들에 따른 필터의 개략적인 회로도이다.1 is a cross-sectional view of a filter according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining an anodic bonding according to an embodiment of the present invention.
3 is a bottom view of a substrate according to an embodiment of the present invention.
4 shows a simulation result according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are schematic circuit diagrams of a filter according to one embodiment of the present invention.
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.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a filter according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(10)는 복수의 체적 음향 공진기(100) 및 캡(200)을 포함할 수 있다. 체적 음향 공진기(100)는 박막 체적 음향파 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)일 수 있다. Referring to FIG. 1, a
체적 음향 공진기(100)는 복수의 막으로 구성되는 적층 구조체에 의해 구성될 수 있다. 체적 음향 공진기(100)는 기판(110), 절연층(120), 에어 캐비티(112), 및 공진부(135)를 포함할 수 있다. The volume
기판(110)은 실리콘(Si)으로 형성될 수 있고, 기판(110)의 상면에는 기판(110)에 대해 공진부(135)를 전기적으로 격리시키는 절연층(120)이 마련될 수 있다. 절연층(120)은 이산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O2) 중 하나를 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 또는 에바포레이션(Evaporation)하여 기판(110) 상에 형성될 수 있다. The
절연층(120) 상에는 에어 캐비티(112)가 배치될 수 있다. 에어 캐비티(112)는 공진부(135)가 소정 방향으로 진동할 수 있도록 공진부(135)의 하부에 위치할 수 있다. 에어 캐비티(112)는 절연층(120) 상에 에어 캐비티 희생층 패턴을 형성한 다음, 에어 캐비티 희생층 패턴 상에 멤브레인(130)을 형성한 후 에어 캐비티 희생층 패턴을 에칭하여 제거하는 공정에 의해 형성된다. 멤브레인(130)은 산화 보호막으로 기능하거나, 기판(110)을 보호하는 보호층으로 기능할 수 있다.The
절연층(120)과 에어 캐비티(112) 사이에는 식각 저지층(125)이 추가적으로 형성될 수 있다. 식각 저지층(125)은 식각 공정으로부터 기판(110) 및 절연층(120)을 보호하는 역할을 하고, 식각 저지층(125) 상에 다른 여러 층이 증착되는데 필요한 기단 역할을 할 수 있다. An
공진부(135)는 멤브레인(130) 상에 차례로 적층된 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)을 포함할 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. 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)은 금(Au), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 이리듐(Ir) 및 니켈(Ni) 중 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. The
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. 압전층(150)은 1~20at%의 희토류 금속을 포함할 수 있다.The
제1 전극(140) 하부에는 압전층(150)의 결정 배향성을 향상시키기 위한 시드(Seed)층이 추가적으로 배치될 수 있다. 시드층은 압전층(150)과 동일한 결정성을 갖는 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다.A seed layer for improving the crystal orientation of the
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. The
공진부(135)는 압전 현상을 이용하여 특정 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 출력한다. 구체적으로 공진부(135)는 압전층(150)의 압전 현상에 따른 진동에 대응하는 공진 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 출력할 수 있다. The
보호층(170)은 공진부(135)의 제2 전극(160)상에 배치되어, 제2 전극(160)이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(170)은 실리콘 옥사이드 계열, 실리콘 나이트라이드 계열 및 알루미늄 나이트라이드 계열 중의 하나의 절연 물질로 형성될 수 있다. The
기판(110)의 하부면에는 기판(110)을 두께 방향으로 관통하는 비아 홀(113)이 적어도 하나 형성될 수 있다. 비아 홀(113)은 기판(110) 외에도, 절연층(120), 식각 저지층(125), 및 멤브레인(130) 중 일부를 두께 방향으로 관통할 수 있다. 비아 홀(113)의 내부에는 접속 패턴(114)이 형성될 수 있고, 접속 패턴(114)은 비아 홀(113)의 내부면, 즉 내벽 전체에 형성될 수 있다. At least one via
접속 패턴(114)은 비아 홀(113)의 내부면에 도전층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 접속 패턴(114)은 비아 홀(113)의 내벽을 따라 금(Au), 구리(Cu), 티타늄(Ti)-구리(Cu) 합금 중 적어도 하나의 도전성 금속을 증착하거나 도포, 또는 충전하여 형성할 수 있다.The
접속 패턴(114)은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 일 예로, 접속 패턴(114)은 기판(110), 멤브레인(130) 및 제1 전극(140) 및 압전층(150) 중 적어도 일부를 관통하여 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 비아 홀(113)의 내부면에 형성된 접속 패턴(114)은 기판(110)의 하부 면 측으로 연장되어, 기판(110)의 하부 면에 마련되는 기판용 접속 패드(115)와 연결될 수 있다. 이로써, 접속 패턴(114)은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)을 기판용 접속 패드(115)와 전기적으로 연결할 수 있다. The
기판용 접속 패드(115)는 범프를 통하여 필터(10)의 하부에 배치될 수 있는 외부 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 기판용 접속 패드(115)를 통해 제1, 2 전극(110, 120)에 인가되는 신호에 의해 체적 음향 공진기(100)는 무선 주파수 신호의 필터링 동작을 수행할 수 있다. The
캡(200)은 복수의 체적 음향 공진기(100)를 형성하는 적층 구조체와 접합되어, 복수의 체적 음향 공진기(100)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 캡(200)은 복수의 체적 음향 공진기(100)가 수용되는 내부 공간을 구비하는 커버 형태로 형성될 수 있다. 캡(200)은 하면이 개방된 육면체 형상으로 형성될 수 있고, 따라서, 상면 및 상면과 연결되는 복수의 측면을 포함할 수 있다. The
캡(200)은 복수의 체적 음향 공진기(100)의 공진부(135)를 수용할 수 있도록 중앙에 수용부가 형성될 수 있으며, 적층 구조체의 접합 영역과 접합될 수 있도록 테두리가 수용부에 비해 단차지게 형성될 수 있다. 적층 구조체의 접합 영역은 적층 구조체의 가장자리에 해당할 수 있다. The
캡(200)은 기판(110) 상에 적층되는 기판(110)과 접합될 수 있다. 또한, 이외에도, 캡(200)은 보호층(170), 멤브레인(130), 식각 저지층(125), 및 절연층(120) 중 적어도 하나와 접합될 수 있다. The
종래, 캡(200)을 실리콘(Si)으로 형성하고, 실리콘(Si)으로 형성되는 캡(200)을 공융 접합(eutectic bonding)을 통해 적층 구조체와 접합하였다. 공융 접합시, 실리콘(Si)으로 형성되는 캡과 기판(110)과의 접합 영역에서 형성되는 본딩 라인은 그라운드 전위와 같은 기준 전위를 제공한다. 다만, 기준 전위를 제공하는 본딩 라인은 체적 음향 공진기 내에 기생 인덕턴스 및 불필요한 커플링 경로(Coupling path)를 유발하여, 필터의 전체 성능을 저하시키므로 이를 개선할 필요가 있다. Conventionally, the
본 발명의 일 실시예에 따른 캡(200)은 글라스(glass)로 형성되어, 본딩 라인에 의해 발생하는 기생 인덕턴스 및 불필요한 커플링 경로(Coupling path)를 제거할 수 있다. 이 때, 캡(200)과 적층 구조체는 양극 접합(Anodic Bonding)을 통해 접합될 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 접합을 설명하기 위하여 제공되는 도이다. 양극 접합 공정은 열을 가한 상태에서 전압을 인가하여, 중간 매질의 개입 없이, 접합 대상에 해당하는 캡(200)과 적층 구조체가 직접 접합될 수 있다. 따라서, 공융 접합(Eutectic Bonding)시 형성되는 본딩 라인이 제거될 수 있다. 2 is a view for explaining an anodic bonding according to an embodiment of the present invention. In the anodic bonding step, a voltage is applied in a state in which heat is applied, and the
구체적으로, 도 2를 참조하면, 접합 대상에 해당하는 글라스(Glass)와 실리콘(Silicon)을 열판(Hot plate) 상에 배치한 후, 음극(Cathode)을 통해 전압(Vs)을 가하여, 접합 대상을 접합할 수 있다. 이 때, 약 180 ~ 500℃의 온도의 범위, 약 200 ~ 1000V의 전압의 범위에서, 소정의 시간 동안 전압 및 열을 가하여 접합 대상을 접합할 수 있다. 상기 소정의 시간은 약 5 ~ 10분에 해당할 수 있고, 양극 접합은 진공 중에서 수행될 수 있다. Specifically, referring to FIG. 2, glass and silicon corresponding to the object to be bonded are arranged on a hot plate, and a voltage Vs is applied through a cathode, Can be bonded. At this time, the object to be bonded can be bonded by applying voltage and heat for a predetermined time in a range of a temperature of about 180 to 500 ° C and a voltage of about 200 to 1000V. The predetermined time may correspond to about 5 to 10 minutes, and the anodic bonding may be performed in a vacuum.
접합 대상 간의 접합 성능을 높이기 위하여는 접합 대상의 표면 상태가 조절될 필요가 있다. 또한, 이종 재료 간에 직접적인 접합이 이루어지므로 접합 대상 간의 열팽창계수가 유사할 필요가 있다. 접합의 작업 온도가 증가하는 경우, 접합 대상 간의 열팽창계수 차이에 의해 열응력이 발생하므로, 일반적으로 450℃ 이내의 온도에서 접합 공정이 수행된다. 즉, 양극 접합은 공융 접합의 공융 온도 363℃와 유사한 영역에서 공정 수행이 가능할 수 있다. In order to improve the bonding performance between the objects to be bonded, the surface condition of the object to be bonded needs to be adjusted. Further, since the direct bonding is made between the dissimilar materials, the coefficients of thermal expansion between the objects to be bonded must be similar. When the working temperature of the bonding increases, a thermal stress is generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the bonding targets, so that the bonding process is generally performed at a temperature within 450 ° C. That is, the anodic bonding can be performed in a region similar to the eutectic bonding temperature of eutectic bonding of 363 ° C.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 하면도이다. 3 is a bottom view of a substrate according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)의 기판(110)의 하부면에는, 필터(10)가 외부 기판에 실장시 발생할 수 있는 전자기(Electromagnetic) 간섭을 차단하는 쉴드층(123)이 마련될 수 있다. 쉴드층(123)은 기판(110)의 하부면에 마련되어 그라운드 전위와 같은 기준 전위를 제공함으로써, 체적 음향 공진기(100)와 외부 기판의 커플링을 방지할 수 있다. 일 예로, 쉴드층(123)은 메쉬 형태의 전극으로 구성될 수 있고, 쉴드층(123)은 접속 패턴(114) 및 기판용 접속 패드(115)가 형성되는 영역을 제외한 기판(110)의 하부 전면에 형성될 수 있다. 1 and 3, on the lower surface of a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공융 접합 보다 더 강한 접합 특성을 가지는 양극 접합을 통하여, 체적 음향 공진기(100)의 기판(110)과 글라스로 형성되는 캡(200)을 접합함으로써, 장기적으로 신뢰성을 확보할 수 있는 밀봉 접합을 구현할 수 있다. 또한, 기판(110)의 하부면에 형성되는 쉴드층(123)을 통하여, 웨이퍼 레벨 테스트를 위한 안정적이고 균일한 기준 전위(Reference GND)를 유지할 수 있다. 나아가, 외부 기판과 다수의 체적 음향 공진기로 구성되는 필터 사이에서 발생할 수 있는 정전용량 커플링(Capacitive Coupling)을 효과적으로 차단하여, 외부 기판과 필터를 개별적으로 설계할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by bonding the
상술한 설명에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡(200)이 글라스로 형성됨을 중점적으로 설명하였으나, 이 외에도 캡(200)은 폴리머로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 설명에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉴드층(123)이 메쉬 형태의 전극으로 구성됨을 중점적으로 설명하였으나, 이 외에도 쉴드층(123)은 솔리드 형태의 전극으로 구성될 수 있다. 한편, 글라스 및 폴리머로 구성되는 캡 및 메쉬 형태 및 솔리드 형태로 구성되는 전극은 본 발명의 다양한 실시예에 적용될 수 있다. In the above description, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 4 shows a simulation result according to an embodiment of the present invention.
도 4에서 제1 그래프(Graph 1)은 비교예에 따른 mBVD(modified Butterworth-Van-Dyke) 모델의 시뮬레이션 그래프, 제2 그래프(Graph 2)는 비교예에 따른 실제 제작된 필터의 측정 결과에 따른 그래프, 제3 그래프(Graph 3)은 비교예에 따른 EM 시뮬레이션 결과에 따른 그래프, 제4 그래프(Graph 4)는 실시예에 따른 EM 시뮬레이션 결과에 따른 그래프를 나타낸다. 이 때, 비교예란, 실리콘으로 구성되는 캡이 기판과 공융 접착을 통해 접착되고, 기판 하부면에 쉴드층이 마련되지 않는 필터로 이해될 수 있다. In FIG. 4, the first graph (Graph 1) is the simulation graph of the mBVD (modified Butterworth-Van-Dyke) model according to the comparative example, and the second graph (Graph 2) A third graph (Graph 3) is a graph according to the EM simulation result according to the comparative example, and a fourth graph (Graph 4) is a graph according to the EM simulation result according to the embodiment. In this case, the comparative example can be understood as a filter in which a cap made of silicon is bonded to the substrate through eutectic bonding, and a shield layer is not provided on the lower surface of the substrate.
EM 시뮬레이션(Electromagnetic Simulation) 결과는 웨이퍼 레벨 테스트(WLT: Wafer Level Test) 조건에서 수행되었다. 여기서, 웨이퍼 레벨 테스트(WLT)는 필터에 솔더 범프 볼(Solder Bump Ball)가 구성되기 전에, 웨이퍼 레벨(Wafer Level)에서 저면에 드러난 웨이퍼 레벨 패키지(WLP) 용 패드(Pad)를 이용하여 직접 GSG(Ground-Signal-Ground) 프로브(Probe) 등으로 필터 특성을 측정하는 것을 말한다. 따라서, 필터 회로 모델에서 보면, 필터의 션트(Shunt)단을 바로 그라운드(GND)에 연결한 상태에서 매칭 인덕터(Matching Inductor) 없이 필터의 입출력 단을 50 옴(Ohm) 종결(Termination)하여 특성을 확인하는 것이다. Electromagnetism simulation results were performed under Wafer Level Test (WLT) conditions. Here, the wafer level test (WLT) is performed directly by using a pad for a wafer level package (WLP) exposed at the wafer level at a wafer level before a solder bump ball is formed in the filter, (Ground-Signal-Ground) probe. Therefore, in the filter circuit model, when the shunt end of the filter is connected directly to the ground (GND), the input and output ends of the filter are terminated by 50 ohms without a matching inductor, To confirm.
먼저, 제2 그래프(Graph 2)를 기준으로 제1 그래프(Graph 1)과 제3 그래프(Graph 3)를 비교하면, 제3 그래프(Graph 3)가 제1 그래프(Graph 1) 보다 제2 그래프(Graph 2)와 유사함을 알 수 있다. 이는 제1 그래프(Graph 1)의 mBVD 모델에서, 반영되지 못하는 체적 음향 공진기의 레이 아웃(Layout)이나 연결 구조(Interconnection)에 따른 기생 인덕턴스와 기생 커패시턴스 등이 EM 시뮬레이션에서는 반영되기 때문이다. 즉 mBVD 모델은 실제 제작된 필터의 측정 결과와 일정한 차이가 존재함을 알 수 있다.First, comparing the first graph (Graph 1) and the third graph (Graph 3) based on the second graph (Graph 2), the third graph (Graph 3) is compared with the first graph (Graph 1) (Graph 2). This is because, in the mBVD model of the first graph (Graph 1), parasitic inductance and parasitic capacitance due to the layout or connection of the volume acoustic resonator that can not be reflected are reflected in the EM simulation. In other words, the mBVD model has a certain difference from the measured result of the actually fabricated filter.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 EM 시뮬레이션 결과에 해당하는 제4 그래프(Graph 4)는 제1 그래프(Graph 1)와 매우 유사함을 알 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시예가 mBVD 모델에서 반영할 수 없는 기생 인덕턴스와 기생 커패시턴스를 효과적으로 차단한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 결과로부터 외부 기판과 필터를 개별적으로 설계한 경우에도, 통합적으로 설계한 경우와 유사한 결과를 획득할 수 있음을 예측할 수 있다.Meanwhile, the fourth graph (Graph 4) corresponding to the EM simulation result according to the embodiment of the present invention is very similar to the first graph (Graph 1). Thus, it can be seen that the embodiment of the present invention effectively blocks parasitic inductance and parasitic capacitance that can not be reflected in the mBVD model. Therefore, even when the external substrate and the filter are individually designed from the above results, it can be expected that similar results can be obtained as in the case of the integrated design.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예들에 따른 필터의 개략적인 회로도이다. 도 5 및 도 6의 필터에 채용되는 복수의 체적 음향 공진기 각각은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 체적 음향 공진기가 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.5 and 6 are schematic circuit diagrams of a filter according to one embodiment of the present invention. Each of the plurality of volume acoustic resonators employed in the filters of Figs. 5 and 6 may be formed by electrically connecting the volume acoustic resonators according to various embodiments of the present invention.
도 5을 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 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, a
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 6을 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. The first volume
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.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, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
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.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.
110: 기판
112: 에어 캐비티
113: 비아홀
114: 접속 패턴
115: 기판용 접속 패드
123: 쉴드층
125: 식각 저지층
130: 멤브레인
135: 공진부
140: 제1 전극
150: 압전층
160: 제2 전극
170: 보호층
200: 캡
1000, 2000: 필터
10, 20, 1100, 1200, 2100, 2200, 2300, 2400: 체적 음향 공진기110: substrate
112: air cavity
113: Via hole
114: connection pattern
115: connection pad for substrate
123: Shield layer
125: etch stop layer
130: Membrane
135:
140: first electrode
150: piezoelectric layer
160: Second electrode
170: protective layer
200: cap
1000, 2000: filter
10, 20, 1100, 1200, 2100, 2200, 2300, 2400: volume acoustic resonator
Claims (16)
상기 복수의 체적 음향 공진기를 수용하고, 상기 적층 구조체와 접합되는 캡; 을 포함하고, 상기 캡은 글라스 및 폴리머 중 하나로 형성되는 필터.
A laminated structure including a plurality of films constituting a plurality of volume acoustic resonators; And
A cap which receives the plurality of volume acoustic resonators and is bonded to the laminated structure; Wherein the cap is formed of one of a glass and a polymer.
상기 복수의 막은 기판, 상기 기판 상에 적층되는 제1 전극, 압전층, 및 제2 전극을 포함하는 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of films comprise a substrate, a first electrode stacked on the substrate, a piezoelectric layer, and a second electrode.
상기 기판은 실리콘으로 형성되는 필터.
3. The method of claim 2,
Wherein the substrate is formed of silicon.
상기 캡은 상기 기판과 직접 접합되는 필터.
The method of claim 3,
Wherein the cap is directly bonded to the substrate.
상기 캡과 상기 기판은 양극 접합(Anodic Bonding)을 통해 접합되는 필터.
The method of claim 3,
Wherein the cap and the substrate are bonded through anodic bonding.
상기 기판의 하부면에 마련되는 쉴드층; 을 더 포함하는 필터.
3. The method of claim 2,
A shield layer provided on a lower surface of the substrate; ≪ / RTI >
상기 쉴드층은 메쉬 형태의 전극으로 형성되는 필터.
The method according to claim 6,
Wherein the shield layer is formed of a mesh-shaped electrode.
상기 쉴드층은 기준 전위를 제공하는 필터.
The method according to claim 6,
Wherein the shield layer provides a reference potential.
상기 복수의 체적 음향 공진기를 수용하고, 상기 적층 구조체와 접합되는 캡; 및
상기 기판의 하부면에 마련되는 쉴드층; 을 포함하는 필터.
A laminated structure constituting a plurality of volume acoustic resonators each including a substrate, a first electrode stacked on the substrate, a piezoelectric layer, and a second electrode;
A cap which receives the plurality of volume acoustic resonators and is bonded to the laminated structure; And
A shield layer provided on a lower surface of the substrate; / RTI >
상기 쉴드층은 메쉬 형태의 전극으로 형성되는 필터.
10. The method of claim 9,
Wherein the shield layer is formed of a mesh-shaped electrode.
상기 쉴드층은 솔리드 형상의 전극으로 형성되는 필터.
10. The method of claim 9,
Wherein the shield layer is formed of a solid-shaped electrode.
상기 쉴드층은 기준 전위를 제공하는 필터.
10. The method of claim 9,
Wherein the shield layer provides a reference potential.
상기 기준 전위는 그라운드 전위에 해당하는 필터.
13. The method of claim 12,
Wherein the reference potential corresponds to a ground potential.
상기 캡은 상기 기판과 양극 접합(Anodic Bonding)을 통해 직접 접합되는 필터.
10. The method of claim 9,
Wherein the cap is directly bonded to the substrate through anodic bonding.
상기 캡은 글라스 및 폴리머 중 하나로 형성되는 필터.
14. The method of claim 13,
Wherein the cap is formed of one of a glass and a polymer.
상기 기판은 실리콘으로 형성되는 필터. 14. The method of claim 13,
Wherein the substrate is formed of silicon.
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