KR20200011170A - 탄성파 필터 장치 - Google Patents
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Abstract
기판 상에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부분의 상부에 배치되는 압전체층과, 상기 압전체층의 적어도 일부분의 상부에 배치되는 상부전극을 구비하는 복수개의 공진부와, 상기 상부전극 및 상기 하부전극 중 어느 하나에 연결되는 복수개의 제1 금속패드 및 상기 활성영역의 외측에 배치되며 상기 상부전극 및 상기 하부전극 중 나머지 하나에 연결되는 복수개의 제2 금속패드를 포함하며, 상기 제1,2 금속패드 중 어느 하나의 일부에만 상기 하부전극, 상기 압전체층, 상기 상부전극이 모두 겹쳐지는 활성영역의 외측에 배치되는 고리부가 구비되는 탄성파 필터 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 탄성파 필터 장치에 관한 것이다.
이동통신 모듈 시장 추세는 스마트폰 데이터 사용자의 폭발적인 증가에 따라 사용 가능 주파수가 포화 상태가 되어 Carrier Aggregation, 고주파수 대역 사용 등으로 추가 주파수 확보를 노력 중이며 이에 따라 대역 간의 신호를 분리해주는 필터의 중요성이 강조되는 추세이다. 아울러 여러 주파수 대역을 필터링 하기 위해 필터 자체의 소형화 및 박형화 추세는 지속 유지 중이다.
설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 탄성파 필터 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성파 필터 장치는 기판 상에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부분의 상부에 배치되는 압전체층과, 상기 압전체층의 적어도 일부분의 상부에 배치되는 상부전극을 구비하는 복수개의 공진부와, 상기 상부전극 및 상기 하부전극 중 어느 하나에 연결되는 복수개의 제1 금속패드 및 상기 활성영역의 외측에 배치되며 상기 상부전극 및 상기 하부전극 중 나머지 하나에 연결되는 복수개의 제2 금속패드를 포함하며, 상기 제1,2 금속패드 중 어느 하나의 일부에만 상기 하부전극, 상기 압전체층, 상기 상부전극이 모두 겹쳐지는 활성영역의 외측에 배치되는 고리부가 구비될 수 있다.
설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 일부분을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 3은 고리부를 구비하는 제1 금속패드에 연결되는 공진부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 고리부를 구비하지 않는 제1 금속패드에 연결되는 공진부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 공진부에 의한 파형과 도 4에 도시된 공진부에 의한 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 3에 도시된 공진부에 의한 공진점에서의 성능과 도 4에 도시된 공진부에 의한 공진점에서의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 3에 도시된 공진부에 의한 반공진점에서의 성능과 도 4에 도시된 공진부에 의한 반공진점에서의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 8은 공진부의 변형 실시예를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 3은 고리부를 구비하는 제1 금속패드에 연결되는 공진부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 고리부를 구비하지 않는 제1 금속패드에 연결되는 공진부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 공진부에 의한 파형과 도 4에 도시된 공진부에 의한 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 3에 도시된 공진부에 의한 공진점에서의 성능과 도 4에 도시된 공진부에 의한 공진점에서의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 3에 도시된 공진부에 의한 반공진점에서의 성능과 도 4에 도시된 공진부에 의한 반공진점에서의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 8은 공진부의 변형 실시예를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 일부분을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(100)는 일예로서, 기판(120), 공진부(200) 및 제1 금속패드(140) 및 제2 금속패드(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(120)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(120)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
기판(120)의 상면에는 절연층(122)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 기판(120)을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 절연층(122)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 기판(120)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 절연층(122)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
공진부(200)는 기판(120) 상에 형성된다. 일예로서, 공진부(200)는 멤브레인층(210), 하부전극(220), 압전체층(230), 상부전극(240) 및 페시베이션층(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
멤브레인층(210)은 기판(120)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 또한, 멤브레인층(210)은 희생층(미도시)의 제거 시 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 멤브레인층(210)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 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.
한편, 멤브레인층(210) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 멤브레인층(210)과 제1 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다.
하부전극(220)은 멤브레인층(210) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 하부전극(220)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
한편, 하부전극(220)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(250)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전체층(230)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(220)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전체층(230)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. 특히, 압전체층(230)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전체층(230)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. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
상부전극(240)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전체층(230)을 덮도록 형성된다. 상부전극(240)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(220)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(240)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(220)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(240)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(240)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(250)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
페시베이션층(250)은 하부전극(220)과 상부전극(240)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(250)은 공정 중 상부전극(240) 및 하부전극(220)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
나아가, 페시베이션층(250)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 페시베이션층(250)의 두께가 조절될 수 있다. 페시베이션층(250)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 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.
한편, 활성 영역(Active area)이라 함은 하부전극(220), 압전체층(230) 및 상부전극(240)이 모두 겹쳐지는 영역을 말한다.
제1 금속패드(140)는 복수개가 구비된다. 그리고, 제1 금속패드(140)는 활성 영역의 외측에 배치되며 하부전극(220)에 연결된다. 일예로서, 제1 금속패드(140)는 이웃하는 공진부(200)에 구비되는 하부전극(220)을 연결할 수 있다. 한편, 복수개의 제1 금속패드(140) 중 일부에만 활성 영역을 감싸도록 배치되는 고리부(142)가 구비된다. 다시 말해, 복수개의 제1 금속패드(140) 중 일부는 제2 금속패드(160)와 간섭되지 않으면서 활성 영역을 감싸도록 배치되는 고리부(142)를 구비하고, 나머지는 고리부(142)를 구비하지 않는다.
그리고, 고리부(142)를 구비하지 않는 제1 금속패드(140)의 경우 고리부(142)를 연결하는 가상의 띠 형상 만큼 크기가 작게 형성된다. 즉, 고리부(142)를 구비하지 않는 제1 금속패드(140)의 경우 제1 금속패드(140)의 양측에서 연장된 고리부(142)와 더불어 제1 금속패드(140)의 양측에서 연장된 고리부(142)를 연결하는 가상의 띠 형상이 제1 금속패드(140)로부터 제거된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
일예로서, 제1 금속패드(140)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
제2 금속패드(160)는 복수개가 구비된다. 또한, 제2 금속패드(160)는 활성 영역의 외측에 배치되며 상부전극(240)에 연결된다. 일예로서, 제2 금속패드(160)는 이웃하는 공진부(200)에 구비되는 상부전극(240)을 연결할 수 있다. 한편, 복수개의 제2 금속패드(160) 모두가 제1 금속패드(160)의 고리부(142)에 대응되는 구성을 구비하지 않는다. 그리고, 복수개의 제2 금속패드(160) 중 고리부(142)를 구비하는 제1 금속패드(140)에 대향 배치되는 제2 금속패드(160)의 길이가 고리부(142)를 구비하지 않는 제1 금속패드(140)에 대향 배치되는 제2 금속패드(160)의 길이보다 길게 형성된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
일예로서, 제2 금속패드(160)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
이와 같이, 제2 금속패드(160)에는 고리부(142)에 대응되는 구성이 구비되지 않으므로, 제2 금속패드(160)의 크기를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 저항을 감소시킬 수 있으며, 결국 전기적 성능의 향상을 구현할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 고리부를 구비하는 제1 금속패드에 연결되는 공진부와 고리부를 구비하지 않는 제1 금속패드에 연결되는 공진부의 성능 차이에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3은 고리부를 구비하는 제1 금속패드에 연결되는 공진부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 고리부를 구비하지 않는 제1 금속패드에 연결되는 공진부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 금속패드(140)에는 고리부(142)가 구비되며, 제2 금속패드(160)에는 고리부(142)에 대응되는 구성이 구비되지 않는다. 일예로서, 기준위치(상부와 하부에 배치되는 원형 패드의 중심) 간의 거리가 402.7㎛일 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 제1 금속패드(140)에는 고리부(142)가 구비되며, 제2 금속패드(160)에는 고리부(142)에 대응되는 구성이 구비되지 않는다. 일예로서, 기준위치(상부와 하부에 배치되는 원형 패드의 중심) 간의 거리가 336.1㎛일 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 도 4에 도시된 고리부(142)를 구비하지 않는 제1 금속패드(140)의 경우 고리부(142)를 연결하는 가상의 띠 형상 만큼 크기가 작게 형성된다. 즉, 도 3에 도시된 제1 금속패드(140)의 양측에서 연장된 고리부(142)와 더불어 제1 금속패드(140)의 양측에서 연장된 고리부(142)를 연결하는 가상의 띠 형상이 도 3에 도시된 고리부(142)를 구비하는 제1 금속패드(140)의 경우의 제1 금속패드(140)로부터 제거된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 고리부(142)를 구비하지 않는 제1 금속패드(140)의 경우 도 3에 도시된 고리부(142)를 구비하는 제1 금속패드(140)보다 크기가 작게 형성되는 것이다.
그리고, 도 3에 도시된 고리부(142)를 구비하는 제1 금속패드(140)에 대향 배치되는 제2 금속패드(160)의 크기가 도 4에 도시된 고리부(142)를 구비하지 않는 제1 금속패드(140)에 대향 배치되는 제2 금속패드(160)의 크기보다 크게 형성된다.
다시 말해, 도 3에 도시된 고리부(142)를 구비하는 제1 금속패드(140)에 대향 배치되는 제2 금속패드(160) 중 고리부(142)로부터 연장되는 가상의 띠 형상의 부분이 고리부(142)를 구비하는 제1 금속패드(140)에 대향 배치되는 제2 금속패드(160)로부터 제거되어 도 4에 도시된 제2 금속패드(160)가 형성되는 것이다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 공진부에 의한 파형과 도 4에 도시된 공진부에 의한 파형이 거의 유사함을 알 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 공진부에 의한 공진점에서의 성능과 도 4에 도시된 공진부에 의한 공진점에서의 성능이 거의 차이가 없음을 알 수 있다. 즉, 공진 주파수 변동은 0.15 MHz 이내로 미미하고, 공진점에서의 손실(Loss)는 -0.094 dB에서 -0.107 dB로 소폭 열화되는 것을 알 수 있다.
나아가, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 공진부에 의한 반공진점에서의 성능과 도 4에 도시된 공진부에 의한 반공진점에서의 성능이 거의 차이가 없음을 알 수 있다. 즉, 반공진 주파수 변동은 0.05 MHz 이내로 미미하고, 반공진점에서의 손실(Loss)는 -37.228 dB에서 -37.235 dB로 실질적으로 열화가 이루어지지 않는 것을 알 수 있다.
하지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이 아웃(Layout) 상 약 16% 면적 감소를 구현할 수 있는 것을 알 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 공진부의 변형 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 제1,2 금속패드에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호를 사용하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 8은 공진부의 제1 변형 실시예를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 8을 참조하면, 공진부(300)는 일예로서, 희생층(320), 식각방지부(330), 멤브레인층(340), 하부전극(350), 압전체층(360), 상부전극(370), 삽입층(380) 및 페시베이션층(390)을 포함하여 구성될 수 있다.
희생층(320)은 기판(120)의 절연층(122) 상에 형성되며, 희생층(320)의 내측에는 캐비티(C)와 식각 방지부(330)가 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 제조 시 희생층(320)의 일부분을 제거함으로써 형성된다. 이와 같이, 캐비티(C)가 희생층(320)의 내측에 형성됨에 따라, 희생층(320)의 상부에 배치되는 하부전극(350) 등은 평평하게 형성될 수 있다.
식각방지부(330)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각방지부(330)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지한다.
멤브레인층(340)은 기판(120)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 또한, 멤브레인층(340)은 희생층(320)의 제거 시 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 식각방지부(330)는 멤브레인층(340)에 의해 형성된 홈부(342)에 삽입 배치된다. 한편, 멤브레인층(340)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 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.
한편, 멤브레인층(340) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 멤브레인층(340)과 하부전극(350) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다.
하부전극(350)은 멤브레인층(340) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 하부전극(350)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
한편, 하부전극(350)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(250)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전체층(360)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(350)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전체층(360)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. 특히, 압전체층(360)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전체층(360)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. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
한편, 압전체층(360)은 평탄부(S)에 배치되는 압전부(362), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(364)를 포함한다.
압전부(362)는 하부전극(350)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(362)는 하부전극(350)과 상부전극(370) 사이에 개재되어 하부전극(350), 상부 전극(370)과 함께 편평한 형태로 형성된다.
굴곡부(364)는 압전부(362)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.
굴곡부(364)는 후술되는 삽입층(380) 상에 배치되며, 삽입층(380)의 형상을 따라 융기되는 형태로 형성된다. 이에 압전체층(360)은 압전부(362)와 굴곡부(364)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(364)는 삽입층(380)의 두께와 형상에 대응하여 융기된다.
굴곡부(364)는 경사부(364a)와 연장부(364b)로 구분될 수 있다.
경사부(364a)는 후술되는 삽입층(380)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(364b)는 경사부(364a)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다.
경사부(364a)는 삽입층(380) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(364a)의 경사각은 삽입층(380) 경사면(L)의 경사각(도 ?의 θ)과 동일하게 형성될 수 있다.
상부전극(370)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전체층(360)을 덮도록 형성된다. 상부전극(370)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(350)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(370)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(350)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(370)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(370)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(250)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
삽입층(380)은 하부전극(350)과 압전체층(360) 사이에 배치된다. 삽입층(380)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO)등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전체층(360)과는 다른 재질로 형성된다. 또한, 필요에 따라 삽입층(380)이 구비되는 영역을 빈 공간(air)으로 형성하는 것도 가능하다. 이는 제조 과정에서 삽입층(380)을 제거함으로써 구현될 수 있다.
본 실시예에서 삽입층(380)의 두께는 하부전극(350)의 두께와 동일하거나, 유사하게 형성될 수 있다. 또한 압전체층(360)과 유사하거나 압전체층(360) 보다 얇게 형성될 수 있다. 예를 들어 삽입층(380)은 100Å 이상의 두께로 형성되되 압전체층(360)의 두께보다는 얇게 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 삽입층(380)은 멤브레인층(340)과 하부전극(350), 그리고 식각 방지부(330)에 의해 형성되는 표면을 따라 배치된다.
삽입층(380)은 평탄부(S)의 주변에 배치되어 압전체층(360)의 굴곡부(364)를 지지한다. 따라서 압전체층(360)의 굴곡부(364)는 삽입층(380)의 형상을 따라 경사부(364a)와 연장부(364b)로 구분될 수 있다.
삽입층(380)은 평탄부(S)를 제외한 영역에 배치된다. 예를 들어 삽입층(380)은 평탄부(S)를 제외한 영역 전체에 배치되거나, 일부 영역에 배치될 수 있다.
또한 삽입층(380)은 적어도 일부가 압전체층(360)과 하부전극(350) 사이에 배치된다.
평탄부(S)의 경계를 따라 배치되는 삽입층(380)의 측면은 평탄부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태로 형성된다. 이로 인해 삽입층(380)은 평탄부(S)와 인접하게 배치되는 측면이 일정한 경사각(θ)을 갖는 경사면(L)으로 형성된다.
삽입층(380) 측면의 경사각(θ)이 5°보다 작게 형성되면, 이를 제조하기 위해서는 삽입층(380)의 두께를 매우 얇게 형성하거나 경사면(L)의 면적을 과도하게 크게 형성해야 하므로, 실질적으로 구현이 어렵다.
또한 삽입층(380) 측면의 경사각(θ)이 70°보다 크게 형성되면, 삽입층(380) 상에 적층되는 압전체층(360)의 경사부(364a) 경사각도 70°보다 크게 형성된다. 이 경우 압전체층(360)이 과도하게 굴곡되므로, 압전체층(360)의 굴곡 부분에서 크랙(crack)이 발생될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서 상기 경사면(L)의 경사각(θ)은 5°이상, 70°이하의 범위로 형성된다.
페시베이션층(390)은 하부전극(350)과 상부전극(370)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(390)은 공정 중 상부전극(370) 및 하부전극(350)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
나아가, 페시베이션층(390)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 페시베이션층(390)의 두께가 조절될 수 있다. 페시베이션층(390)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 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.
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.
100 : 탄성파 필터 장치
120 : 기판
140 : 제1 금속패드
160 : 제2 금속패드
200 : 공진부
120 : 기판
140 : 제1 금속패드
160 : 제2 금속패드
200 : 공진부
Claims (12)
- 기판 상에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부분의 상부에 배치되는 압전체층과, 상기 압전체층의 적어도 일부분의 상부에 배치되는 상부전극을 구비하는 복수개의 공진부;
상기 상부전극 및 상기 하부전극 중 어느 하나에 연결되는 복수개의 제1 금속패드; 및
활성영역의 외측에 배치되며 상기 상부전극 및 상기 하부전극 중 나머지 하나에 연결되는 복수개의 제2 금속패드;
를 포함하며,
상기 제1,2 금속패드 중 어느 하나의 일부에만 상기 하부전극, 상기 압전체층, 상기 상부전극이 모두 겹쳐지는 상기 활성영역의 외측에 배치되는 고리부가 구비되는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고리부는 상기 활성영역의 일부를 감싸도록 배치되는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 금속패드는 상기 하부전극에 연결되며, 상기 제2 금속패드는 상기 상부전극에 연결되고,
상기 고리부는 복수개의 상기 제1 금속패드 중 일부에만 구비되는 탄성파 필터 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제2 금속패드는 이웃하는 공진부의 상기 상부전극을 연결하는 탄성파 필터 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 고리부가 구비되는 상기 제1 금속패드에 연결되는 이웃하는 공진부 간의 간격이 상기 고리부가 구비되지 않는 상기 제1 금속패드에 연결되는 이웃하는 공진부 간의 간격보다 더 넓은 탄성파 필터 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 고리부가 구비되지 않는 상기 제1 금속패드에 대향 배치되는 상기 제2 금속패드는 상기 고리부가 구비되는 상기 제1 금속패드에 대향 배치되는 상기 제2 금속패드로부터 상기 고리부로부터 연장되는 가상의 띠 형상의 영역이 제거된 크기를 가지는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1,2 금속패드는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 공진부는 상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 공진부는 상기 제1,2 금속패드가 형성된 영역을 제외한 영역에 배치되는 페시베이션층을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 공진부는 상기 기판과 상기 하부전극 사이에 배치되며 캐비티 주위에 배치되는 식각 방지부를 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 공진부는 상기 압전체층의 일부 영역의 하부에 배치되는 삽입층을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 상부전극에는 상기 활성영역의 가장자리에 배치되는 프레임부가 구비되며,
상기 고리부는 상기 프레임부의 외측에 배치되는 탄성파 필터 장치.
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