KR20210029644A - Bulk-acoustic wave resonator - Google Patents

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KR20210029644A
KR20210029644A KR1020200000401A KR20200000401A KR20210029644A KR 20210029644 A KR20210029644 A KR 20210029644A KR 1020200000401 A KR1020200000401 A KR 1020200000401A KR 20200000401 A KR20200000401 A KR 20200000401A KR 20210029644 A KR20210029644 A KR 20210029644A
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KR
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electrode
inclined surface
layer
disposed
acoustic resonator
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KR1020200000401A
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이태훈
임창현
윤상기
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삼성전기주식회사
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Abstract

A bulk-acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention comprises: a resonant unit including a central unit in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, and an extended unit disposed along the periphery of the central unit; and an insertion layer disposed under the piezoelectric layer in the extended unit to elevate the piezoelectric layer. The insertion layer has a first inclined surface formed along a side facing the central unit. The first electrode may include a second inclined surface extending from a lower end of the first inclined surface of the insertion layer.

Description

체적 음향 공진기{Bulk-acoustic wave resonator}Volume acoustic resonator {Bulk-acoustic wave resonator}

본 발명은 체적 음향 공진기에 관한 것이다.The present invention relates to a volumetric acoustic resonator.

무선 통신 기기의 소형화 추세에 따라 고주파 부품기술의 소형화가 적극적으로 요구되고 있으며, 일례로 반도체 박막 웨이퍼 제조기술을 이용하는 체적 음향 공진기(BAW, Bulk Acoustic Wave) 형태의 필터를 들 수 있다. In accordance with the trend of miniaturization of wireless communication devices, miniaturization of high frequency component technology is actively required, and an example is a filter in the form of a bulk acoustic wave (BAW) using a semiconductor thin film wafer manufacturing technology.

체적 음향 공진기(BAW)란 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 상에 압전 유전체 물질을 증착하여 그 압전특성을 이용함으로써 공진을 유발시키는 박막형태의 소자를 필터로 구현한 것이다.The volume acoustic resonator (BAW) is a thin film type device that induces resonance by depositing a piezoelectric dielectric material on a silicon wafer, which is a semiconductor substrate, and using its piezoelectric properties as a filter.

최근 5G 통신에 기술 관심도가 증가하고 있으며, 후보 대역 대에서의 구현 가능한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. Recently, the interest in technology has increased in 5G communication, and the development of technologies that can be implemented in the candidate band is being actively conducted.

그런데 Sub 6GHz (4~6GHz) 주파수 대역을 이용하는 5G 통신의 경우, 대역폭(band width)이 증가하며 통신 거리는 짧아지므로, 신호의 세기나 파워(power)가 증가될 수 있다. 또한 주파수가 높아짐에 따라 압전층이나 공진부에서 발생하는 손실이 증가될 수 있다. However, in the case of 5G communication using the Sub 6GHz (4~6GHz) frequency band, the bandwidth (band width) increases and the communication distance is shortened, so signal strength or power may increase. In addition, as the frequency increases, losses occurring in the piezoelectric layer or the resonator may increase.

따라서 공진부에서 에너지의 누설을 최소화할 수 있는 체적 음향 공진기가 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a volume acoustic resonator capable of minimizing the leakage of energy from the resonator.

일본 등록특허 제6556173호Japanese Patent No. 6556173

본 발명의 목적은 에너지의 누설을 줄일 수 있는 체적 음향 공진기를 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to provide a volume acoustic resonator capable of reducing energy leakage.

본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층된 중앙부와, 상기 중앙부의 둘레를 따라 배치되는 확장부로 구성되는 공진부 및 상기 확장부에서 상기 압전층의 하부에 배치되어 상기 압전층을 융기시키는 삽입층을 포함하며, 상기 삽입층은 상기 중앙부와 마주보는 측면을 따라 제1 경사면이 형성되고, 상기 제1 전극은 상기 삽입층의 제1 경사면 하단에서 연장되는 제2 경사면을 구비할 수 있다. The volumetric acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes a resonant portion including a central portion in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, and an extension portion disposed along the circumference of the central portion, and the expansion. And an insertion layer disposed under the piezoelectric layer at a portion to elevate the piezoelectric layer, wherein the insertion layer has a first inclined surface formed along a side facing the central portion, and the first electrode is formed of the insertion layer. A second inclined surface extending from a lower end of the first inclined surface may be provided.

본 발명에 따른 체적 음향 공진기는 제1 전극에 구비되는 경사면을 통해 추가적인 반사계면을 제공하므로 공진부 내의 에너지가 공진부 외부로 누설되는 것을 최대한 억제할 수 있어 체적 음향 공진기의 성능을 향상시킬 수 있다. The volumetric acoustic resonator according to the present invention provides an additional reflective interface through an inclined surface provided in the first electrode, so that leakage of energy in the resonator to the outside of the resonator can be minimized, thereby improving the performance of the volumetric acoustic resonator. .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 평면도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 도 1의 II-II′에 따른 단면도.
도 4 는 도 1의 III-III′에 따른 단면도.
도 5는 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 도면.
도 6은 도 4의 B부분을 확대하여 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도. 1 is a plan view of an acoustic resonator according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view taken along III-III′ of FIG. 1.
5 is an enlarged view of part A of FIG. 2.
6 is an enlarged view of part B of FIG. 4.
7 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.
9 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add, change, or delete other elements within the scope of the same idea, Other embodiments included within the scope of the inventive concept may be easily proposed, but this will also be said to be included within the scope of the inventive concept of the present application.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, that a certain configuration is'connected' to another configuration includes not only the case where these configurations are'directly connected', but also the case where the other configurations are'indirectly connected'. Means that. In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II′에 따른 단면도이고, 도 4 는 도 1의 III-III′에 따른 단면도이며, 도 5는 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.1 is a plan view of an acoustic resonator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III' of FIG. 1, and FIG. 5 is a view showing an enlarged portion A of FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기(100)는 체적 음향 공진기(BAW, Bulk Acoustic Wave Resonator) 일 수 있으며, 기판(110), 희생층(140), 공진부(120), 및 삽입층(170)을 포함할 수 있다. 1 to 5, the acoustic resonator 100 according to an embodiment of the present invention may be a bulk acoustic wave resonator (BAW), and a substrate 110, a sacrificial layer 140, and a resonance part 120, and an insertion layer 170 may be included.

기판(110)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. The substrate 110 may be a silicon substrate. For example, a silicon wafer may be used as the substrate 110 or a silicon on insulator (SOI) type substrate may be used.

기판(110)의 상면에는 절연층(115)이 마련되어 기판(110)과 공진부(120)를 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한 절연층(115)은 음향 공진기 제조 과정에서 캐비티(C)를 형성할 때, 에칭가스에 의해 기판(110)이 식각되는 것을 방지한다.An insulating layer 115 is provided on the upper surface of the substrate 110 to electrically isolate the substrate 110 and the resonator 120. In addition, the insulating layer 115 prevents the substrate 110 from being etched by the etching gas when the cavity C is formed during the manufacturing process of the acoustic resonator.

이 경우, 절연층(115)은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O3), 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.In this case, the insulating layer 115 may be formed of at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and aluminum nitride (AlN), and chemical vapor deposition It may be formed through any one of (Chemical vapor deposition), RF Magnetron Sputtering, and Evaporation.

희생층(140)은 절연층(115) 상에 형성되며, 희생층(140)의 내부에는 캐비티(C)와 식각 방지부(145)가 배치된다.The sacrificial layer 140 is formed on the insulating layer 115, and a cavity C and an etch stop part 145 are disposed inside the sacrificial layer 140.

캐비티(C)는 빈 공간으로 형성되며, 희생층(140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.The cavity C is formed as an empty space, and may be formed by removing a part of the sacrificial layer 140.

캐비티(C)가 희생층(140)에 내에 형성됨에 따라, 희생층(140)의 상부에 형성되는 공진부(120)는 전체적으로 편평하게 형성될 수 있다.As the cavity C is formed in the sacrificial layer 140, the resonance part 120 formed on the sacrificial layer 140 may be formed as a whole flat.

식각 방지부(145)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각 방지부(145)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지하기 위해 구비된다. The etch prevention part 145 is disposed along the boundary of the cavity C. The etch prevention part 145 is provided to prevent etching beyond the cavity area during the formation of the cavity C.

멤브레인층(150)은 희생층(140) 상에 형성되며 캐비티(C)의 상부면을 형성한다. 따라서 멤브레인층(150)도 캐비티(C)를 형성하는 과정에서 쉽게 제거되지 않는 재질로 형성된다.The membrane layer 150 is formed on the sacrificial layer 140 and forms an upper surface of the cavity C. Therefore, the membrane layer 150 is also formed of a material that is not easily removed in the process of forming the cavity C.

예를 들어, 희생층(140)의 일부(예컨대, 캐비티 영역)을 제거하기 위해 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계 에칭가스를 이용하는 경우, 멤브레인층(150)은 상기한 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 멤브레인층(150)은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, when a halide-based etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) is used to remove a part of the sacrificial layer 140 (eg, a cavity region), the membrane layer 150 is the above-described etching gas. It may be made of a material having low reactivity with. In this case, the membrane layer 150 may include at least one of silicon dioxide (SiO 2 ) and silicon nitride (Si 3 N 4 ).

또한 멤브레인층(150)은 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)으로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the membrane layer 150 includes magnesium 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 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO) consisting of a dielectric layer containing at least one material, aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), It may be made of a metal layer containing at least one of platinum (Pt), gallium (Ga), and hafnium (Hf). However, the configuration of the present invention is not limited thereto.

공진부(120)는 제1 전극(121), 압전층(123), 및 제2 전극(125)을 포함한다. 공진부(120)는 아래에서부터 제1 전극(121), 압전층(123), 및 제2 전극(125)이 순서대로 적층된다. 따라서 공진부(120)에서 압전층(123)은 제1 전극(121)과 제2 전극(125) 사이에 배치된다.The resonator 120 includes a first electrode 121, a piezoelectric layer 123, and a second electrode 125. In the resonator 120, the first electrode 121, the piezoelectric layer 123, and the second electrode 125 are sequentially stacked from below. Accordingly, the piezoelectric layer 123 in the resonator 120 is disposed between the first electrode 121 and the second electrode 125.

공진부(120)는 멤브레인층(150) 상에 형성되므로, 결국 기판(110)의 상부에는 멤브레인층(150), 제1 전극(121), 압전층(123) 및 제2 전극(125)이 순차적으로 적층되어 공진부(120)를 형성한다.Since the resonance part 120 is formed on the membrane layer 150, in the end, the membrane layer 150, the first electrode 121, the piezoelectric layer 123, and the second electrode 125 are formed on the substrate 110. It is sequentially stacked to form the resonance part 120.

공진부(120)는 제1 전극(121)과 제2 전극(125)에 인가되는 신호에 따라 압전층(123)을 공진시켜 공진 주파수 및 반공진 주파수를 발생시킬 수 있다.The resonator 120 may generate a resonance frequency and an anti-resonance frequency by resonating the piezoelectric layer 123 according to signals applied to the first electrode 121 and the second electrode 125.

공진부(120)는 제1 전극(121), 압전층(123), 및 제2 전극(125)이 대략 편평하게 적층된 중앙부(S), 그리고 제1 전극(121)과 압전층(123) 사이에 삽입층(170)이 개재되는 확장부(E)로 구분될 수 있다.The resonator 120 includes a central portion S in which the first electrode 121, the piezoelectric layer 123, and the second electrode 125 are substantially flatly stacked, and the first electrode 121 and the piezoelectric layer 123 The insertion layer 170 may be divided into an extended portion E interposed therebetween.

중앙부(S)는 공진부(120)의 중심에 배치되는 영역이고 확장부(E)는 중앙부(S)의 둘레를 따라 배치되는 영역이다. 따라서 확장부(E)는 중앙부(S)에서 외측으로 연장되는 영역으로, 중앙부(S)의 둘레를 따라 연속적인 고리 형상으로 형성되는 영역을 의미한다. 그러나 필요에 따라 일부 영역이 단절된 불연속적인 고리 형상으로 구성될 수도 있다. The central portion S is an area disposed at the center of the resonator 120 and the extended portion E is an area disposed along the circumference of the central portion S. Accordingly, the extended portion E is a region extending outward from the central portion S, and refers to a region formed in a continuous ring shape along the circumference of the central portion S. However, if necessary, it may be configured in a discontinuous ring shape in which some regions are disconnected.

이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 중앙부(S)의 양단에는 각각 확장부(E)가 배치된다. 그리고, 중앙부(S)의 양단에 배치되는 확장부(E) 양쪽에 모두 삽입층(170)이 배치된다.Accordingly, as shown in FIG. 2, in the cross section of the resonator 120 cut across the central portion S, the extension portions E are disposed at both ends of the central portion S, respectively. In addition, the insertion layer 170 is disposed on both sides of the expansion portion E disposed at both ends of the central portion S.

삽입층(170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 경사면(L)을 구비한다. The insertion layer 170 has an inclined surface L whose thickness increases as the distance from the central portion S increases.

확장부(E)에서 압전층(123)과 제2 전극(125)은 삽입층(170) 상에 배치된다. 따라서 확장부(E)에 위치한 압전층(123)과 제2 전극(125)은 삽입층(170)의 형상을 따라 경사면을 구비한다.In the expansion part E, the piezoelectric layer 123 and the second electrode 125 are disposed on the insertion layer 170. Accordingly, the piezoelectric layer 123 and the second electrode 125 positioned in the extended portion E have inclined surfaces along the shape of the insertion layer 170.

한편, 본 실시예에서는 확장부(E)가 공진부(120)에 포함되는 것으로 정의하고 있으며, 이에 따라 확장부(E)에서도 공진이 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 확장부(E)의 구조에 따라 확장부(E)에서는 공진이 이루어지지 않고 중앙부(S)에서만 공진이 이루어질 수도 있다.Meanwhile, in the present embodiment, it is defined that the extended part E is included in the resonant part 120, and accordingly, resonance may be achieved in the extended part E as well. However, the present invention is not limited thereto, and according to the structure of the extended portion E, resonance may not occur in the extended portion E, but only in the central portion S.

제1 전극(121) 및 제2 전극(125)은 도전체로 형성될 수 있으며, 예를 들어 금, 몰리브덴, 루테늄, 이리듐, 알루미늄, 백금, 티타늄, 텅스텐, 팔라듐, 탄탈륨, 크롬, 니켈 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first electrode 121 and the second electrode 125 may be formed of a conductor, and for example, gold, molybdenum, ruthenium, iridium, aluminum, platinum, titanium, tungsten, palladium, tantalum, chromium, nickel, or among these It may be formed of a metal including at least one, but is not limited thereto.

공진부(120)에서 제1 전극(121)은 제2 전극(125)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 전극(121) 상에는 제1 전극(121)의 외곽을 따라 제1 금속층(180)이 배치된다. 따라서 제1 금속층(180)은 제2 전극(125)과 일정 거리 이격 배치되며, 공진부(120)를 둘러 싸는 형태로 배치될 수 있다. In the resonator 120, the first electrode 121 is formed to have a larger area than the second electrode 125, and on the first electrode 121, the first metal layer 180 is formed along the outer periphery of the first electrode 121. Is placed. Accordingly, the first metal layer 180 may be disposed to be spaced apart from the second electrode 125 by a predetermined distance, and may be disposed to surround the resonator 120.

제1 전극(121)은 멤브레인층(150) 상에 배치되므로 전체적으로 편평하게 형성된다. 반면에 제2 전극(125)은 압전층(123) 상에 배치되므로, 압전층(123)의 형상에 대응하여 굴곡이 형성될 수 있다.Since the first electrode 121 is disposed on the membrane layer 150, it is formed flat as a whole. On the other hand, since the second electrode 125 is disposed on the piezoelectric layer 123, a curvature may be formed corresponding to the shape of the piezoelectric layer 123.

제1 전극(121)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.The first electrode 121 may be used as one of an input electrode and an output electrode for inputting and outputting electrical signals such as a radio frequency (RF) signal.

제2 전극(125)은 중앙부(S) 내에 전체적으로 배치되며, 확장부(E)에 부분적으로 배치된다. 이에, 제2 전극(125)은 후술되는 압전층(123)의 압전부(123a) 상에 배치되는 부분과, 압전층(123)의 굴곡부(123b) 상에 배치되는 부분으로 구분될 수 있다. The second electrode 125 is entirely disposed in the central portion S, and is partially disposed in the extended portion E. Accordingly, the second electrode 125 may be divided into a portion disposed on the piezoelectric portion 123a of the piezoelectric layer 123 to be described later, and a portion disposed on the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123.

보다 구체적으로, 본 실시예에서 제2 전극(125)은 압전부(123a) 전체와, 압전층(123)의 경사부(1231) 중 일부분을 덮는 형태로 배치된다. 따라서 확장부(E) 내에 배치되는 제2 전극(도 4의 125a)은, 경사부(1231)의 경사면보다 작은 면적으로 형성되며, 공진부(120) 내에서 제2 전극(125)은 압전층(123)보다 작은 면적으로 형성된다.More specifically, in this embodiment, the second electrode 125 is disposed to cover the entire piezoelectric part 123a and a part of the inclined part 1231 of the piezoelectric layer 123. Therefore, the second electrode (125a in FIG. 4) disposed in the expansion portion E is formed to have a smaller area than the inclined surface of the inclined portion 1231, and the second electrode 125 in the resonance portion 120 is a piezoelectric layer. It is formed in an area smaller than (123).

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 제2 전극(125)의 끝단은 확장부(E) 내에 배치된다. 또한, 확장부(E) 내에 배치되는 제2 전극(125)의 끝단은 적어도 일부가 삽입층(170)과 겹치도록 배치된다. 여기서 겹친다는 의미는 삽입층(170)이 배치된 평면에 제2 전극(125)을 투영했을 때, 상기 평면에 투영된 제2 전극(125)의 형상이 삽입층(170)과 겹치는 것을 의미한다. Accordingly, as shown in FIG. 2, in a cross section of the resonator 120 cut across the central portion S, the end of the second electrode 125 is disposed in the expansion portion E. In addition, at least a portion of the end of the second electrode 125 disposed in the extended portion E is disposed so as to overlap the insertion layer 170. Here, overlapping means that when the second electrode 125 is projected on the plane on which the insertion layer 170 is disposed, the shape of the second electrode 125 projected on the plane overlaps the insertion layer 170. .

제2 전극(125)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 제1 전극(121)이 입력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(125)은 출력 전극으로 이용되며, 제1 전극(121)이 출력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(125)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.The second electrode 125 may be used as one of an input electrode and an output electrode for inputting and outputting electrical signals such as a radio frequency (RF) signal. That is, when the first electrode 121 is used as an input electrode, the second electrode 125 is used as an output electrode, and when the first electrode 121 is used as an output electrode, the second electrode 125 is an input electrode. Can be used as.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 전극(125)의 끝단이 후술되는 압전층(123)의 경사부(1231) 상에 위치할 경우 공진부(120)의 음향 임피던스(acoustic impedance)는 국부적인 구조가 중앙부(S)로부터 소/밀/소/밀 구조로 형성되므로 수평파를 공진부(120) 안쪽으로 반사시키는 반사 계면이 증가된다. 따라서 대부분의 수평파(lateral wave)가 공진부(120)의 외부로 빠져나가지 못하고 공진부(120) 내부로 반사되어 들어오므로, 음향 공진기의 성능이 향상될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, when the end of the second electrode 125 is positioned on the inclined portion 1231 of the piezoelectric layer 123 to be described later, the acoustic impedance of the resonator 120 is Since the local structure is formed in a small/mild/small/mild structure from the central part S, a reflection interface for reflecting the horizontal wave into the resonator 120 is increased. Accordingly, since most of the lateral waves cannot escape to the outside of the resonator 120 and are reflected inside the resonator 120, the performance of the acoustic resonator can be improved.

압전층(123)은 압전 효과를 통해 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 부분으로, 제1 전극(121)과 후술되는 삽입층(170) 상에 형성된다. The piezoelectric layer 123 is a portion that converts electrical energy into mechanical energy in the form of an acoustic wave through a piezoelectric effect, and is formed on the first electrode 121 and the insertion layer 170 to be described later.

압전층(123)의 재료로는 산화 아연(ZnO), 질화 알루미늄(AlN), 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride), 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate), 쿼츠(Quartz) 등이 선택적으로 이용될 수 있다. 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride) 경우 희토류 금속(Rare earth metal), 전이 금속, 또는 알칼리 토금속(alkaline earth metal)을 더 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전이 금속은 하프늄(Hf), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta), 및 니오븀(Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 알칼리 토금속은 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.As the material of the piezoelectric layer 123, zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), doped aluminum nitride, lead zirconate titanate, quartz, etc. can be selectively used. have. In the case of doped aluminum nitride, a rare earth metal, a transition metal, or an alkaline earth metal may be further included. The rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). The transition metal may include at least one of hafnium (Hf), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), and niobium (Nb). In addition, the alkaline earth metal may include magnesium (Mg).

압전 특성을 향상시키기 위해 질화 알루미늄(AlN)에 도핑되는 원소들의 함량이 0.1at%보다 적을 경우 질화 알루미늄(AlN) 보다 높은 압전 특성을 구현할 수 없으며, 원소들의 함량이 30at%를 넘을 경우 증착을 위한 제작 및 조성 조절(control)이 어려워 불균일 하거나 및 원하지 않는 결정상이 형성될 수 있다.In order to improve piezoelectric properties, if the content of elements doped in aluminum nitride (AlN) is less than 0.1 at%, piezoelectric properties higher than that of aluminum nitride (AlN) cannot be achieved. It is difficult to manufacture and control the composition, so that non-uniform and undesired crystal phases may be formed.

따라서 본 실시예에서 질화알루미늄(AlN)에 도핑되는 원소들의 함량은 0.1 ~ 30at%의 범위로 구성된다.Therefore, in this embodiment, the content of elements doped in aluminum nitride (AlN) is in the range of 0.1 to 30 at%.

본 실시예에서 압전층은 질화 알루미늄(AlN)에 스칸듐(Sc)을 도핑하여 이용한다. 이 경우, 압전 상수가 증가되어 음향 공진기의 Kt 2를 증가시킬 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. In this embodiment, the piezoelectric layer is used by doping aluminum nitride (AlN) with scandium (Sc). In this case, the piezoelectric constant is increased to increase the K t 2 of the acoustic resonator. However, the configuration of the present invention is not limited thereto.

본 실시예에 따른 압전층(123)은 중앙부(S)에 배치되는 압전부(123a), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(123b)를 포함한다. The piezoelectric layer 123 according to the present exemplary embodiment includes a piezoelectric part 123a disposed in the central part S, and a bent part 123b disposed in the extended part E.

압전부(123a)는 제1 전극(121)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(123a)는 제1 전극(121)과 제2 전극(125) 사이에 개재되어 제1 전극(121), 제2 전극(125)과 함께 편평한 형태로 형성된다. The piezoelectric part 123a is a part directly stacked on the upper surface of the first electrode 121. Accordingly, the piezoelectric part 123a is interposed between the first electrode 121 and the second electrode 125 and formed in a flat shape together with the first electrode 121 and the second electrode 125.

굴곡부(123b)는 압전부(123a)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.The bent portion 123b may be defined as a region extending outward from the piezoelectric portion 123a and positioned within the extended portion E.

굴곡부(123b)는 후술되는 삽입층(170) 상에 배치되며, 삽입층(170)의 형상을 따라 상부면이 융기되는 형태로 형성된다. 이에 압전층(123)은 압전부(123a)와 굴곡부(123b)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(123b)는 삽입층(170)의 두께와 형상에 대응하여 융기된다.The bent portion 123b is disposed on the insertion layer 170 to be described later, and is formed in a shape in which an upper surface is raised along the shape of the insertion layer 170. Accordingly, the piezoelectric layer 123 is bent at the boundary between the piezoelectric part 123a and the bent part 123b, and the bent part 123b is raised corresponding to the thickness and shape of the insertion layer 170.

굴곡부(123b)는 경사부(1231)와 연장부(1232)로 구분될 수 있다.The bent portion 123b may be divided into an inclined portion 1231 and an extended portion 1232.

경사부(1231)는 후술되는 삽입층(170)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(1232)는 경사부(1231)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다. The inclined portion 1231 refers to a portion formed to be inclined along the inclined surface L of the insertion layer 170 to be described later. In addition, the extension part 1232 means a part extending outward from the inclined part 1231.

경사부(1231)는 삽입층(170) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(1231)의 경사각은 삽입층(170) 경사면(L)의 경사각과 동일하게 형성될 수 있다. The inclined portion 1231 is formed parallel to the inclined surface L of the insertion layer 170, and the inclined angle of the inclined portion 1231 may be formed equal to the inclined angle of the inclined surface L of the insertion layer 170.

삽입층(170)은 멤브레인층(150)과 제1 전극(121), 그리고 식각 방지부(145)에 의해 형성되는 표면을 따라 배치된다. 따라서 삽입층(170)은 공진부(120) 내에 부분적으로 배치되며, 제1 전극(121)과 압전층(123) 사이에 배치된다.The insertion layer 170 is disposed along a surface formed by the membrane layer 150, the first electrode 121, and the etch stop portion 145. Accordingly, the insertion layer 170 is partially disposed in the resonance part 120 and is disposed between the first electrode 121 and the piezoelectric layer 123.

삽입층(170)은 중앙부(S)의 주변에 배치되어 압전층(123)의 굴곡부(123b)를 지지한다. 따라서 압전층(123)의 굴곡부(123b)는 삽입층(170)의 형상을 따라 경사부(1231)와 연장부(1232)로 구분될 수 있다.The insertion layer 170 is disposed around the central portion S to support the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123. Accordingly, the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123 may be divided into an inclined portion 1231 and an extended portion 1232 according to the shape of the insertion layer 170.

삽입층(170)은 중앙부(S)를 제외한 영역에 배치된다. 예를 들어 삽입층(170)은 기판(110) 상에서 중앙부(S)를 제외한 영역 전체에 배치되거나, 일부 영역에 배치될 수 있다. The insertion layer 170 is disposed in an area excluding the central portion S. For example, the insertion layer 170 may be disposed over the entire area of the substrate 110 except for the central portion S, or may be disposed in a partial area of the substrate 110.

삽입층(170)은 중앙부(S)와 마주보는 측면이 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태로 형성된다. 이로 인해 삽입층(170)은 중앙부(S)와 마주보는 측면이 일정한 경사각(θ)을 갖는 경사면(L)으로 형성된다.The insertion layer 170 is formed in a form in which the side facing the central portion S becomes thicker as the side facing the central portion S is further away from the central portion S. Accordingly, the insertion layer 170 is formed as an inclined surface L having a constant inclination angle θ on the side facing the central portion S.

삽입층(170) 측면의 경사각(θ)이 5°보다 작게 형성되면, 이를 제조하기 위해서는 삽입층(170)의 두께를 매우 얇게 형성하거나 경사면(L)의 면적을 과도하게 크게 형성해야 하므로, 실질적으로 구현이 어렵다. When the inclination angle θ of the side of the insertion layer 170 is formed to be less than 5°, in order to manufacture it, the thickness of the insertion layer 170 must be formed very thin or the area of the inclined surface L must be formed excessively. It is difficult to implement.

또한 삽입층(170) 측면의 경사각(θ)이 70°보다 크게 형성되면, 삽입층(170) 상에 적층되는 압전층(123)이나 제2 전극(125)의 경사각도 70°보다 크게 형성된다. 이 경우 경사면(L)에 적층되는 압전층(123)이나 제2 전극(125)이 과도하게 굴곡되므로, 굴곡 부분에서 크랙(crack)이 발생될 수 있다. In addition, when the inclination angle θ of the side of the insertion layer 170 is larger than 70°, the inclination angle of the piezoelectric layer 123 or the second electrode 125 stacked on the insertion layer 170 is formed larger than 70°. . In this case, since the piezoelectric layer 123 or the second electrode 125 stacked on the inclined surface L is excessively bent, a crack may occur in the bent portion.

따라서, 본 실시예에서 상기 경사면(L)의 경사각(θ)은 5°이상, 70°이하의 범위로 형성된다.Accordingly, in this embodiment, the inclination angle θ of the inclined surface L is formed in a range of 5° or more and 70° or less.

한편, 본 실시예에서 압전층(123)의 경사부(1231)는 삽입층(170)의 경사면(L)을 따라 형성되며 이에 삽입층(170)의 경사면(L)과 동일한 경사각으로 형성된다. 따라서 경사부(1231)의 경사각도 삽입층(170)의 경사면(L)과 마찬가지로 5°이상, 70°이하의 범위로 형성된다. 이러한 구성은 삽입층(170)의 경사면(L)에 적층되는 제2 전극(125)에도 동일하게 적용됨은 물론이다.On the other hand, in the present embodiment, the inclined portion 1231 of the piezoelectric layer 123 is formed along the inclined surface L of the insertion layer 170 and is thus formed at the same inclination angle as the inclined surface L of the insertion layer 170. Accordingly, the inclination angle of the inclined portion 1231 is formed in a range of 5° or more and 70° or less, similar to the inclined surface L of the insertion layer 170. Needless to say, this configuration is equally applied to the second electrode 125 stacked on the inclined surface L of the insertion layer 170.

삽입층(170)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전층(123)과는 다른 재질로 형성된다.Insertion layer 170 is silicon oxide (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), magnesium oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanic acid May be formed of a dielectric material such as lead zirconate (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), but a material different from the piezoelectric layer 123 Is formed by

또한 삽입층(170)은 금속 재료로 구현 가능하다. 본 실시예의 체적 음향 공진기가 5G 통신에 이용되는 경우, 공진부에서 열이 많이 발생하므로 공진부(120)에서 발생되는 열이 원활하게 방출할 필요가 있다. 이를 위해 본 실시예의 삽입층(170)은 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the insertion layer 170 may be implemented with a metal material. When the volume acoustic resonator of the present embodiment is used for 5G communication, since a lot of heat is generated in the resonator, it is necessary to smoothly dissipate the heat generated by the resonator 120. To this end, the insertion layer 170 of the present embodiment may be made of an aluminum alloy material containing scandium (Sc).

공진부(120)는 멤브레인층(150)의 하부에 배치되는 캐비티(C)를 통해 기판(110)과 이격 배치된다. 이에, 멤브레인층(150)은 제1 전극(121)과 삽입층(170)의 하부에 배치되어 공진부(120)를 지지한다.The resonator 120 is disposed to be spaced apart from the substrate 110 through a cavity C disposed under the membrane layer 150. Accordingly, the membrane layer 150 is disposed under the first electrode 121 and the insertion layer 170 to support the resonance part 120.

캐비티(C)는 빈 공간으로 형성되며, 음향 공진기 제조 과정에서 에칭 가스(또는 에칭 용액)을 유입 홀(도 1의 H)로 공급하여 희생층(140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.The cavity C is formed as an empty space, and may be formed by removing a part of the sacrificial layer 140 by supplying an etching gas (or an etching solution) to an inlet hole (H in FIG. 1) during the manufacturing process of the acoustic resonator.

보호층(127)은 음향 공진기(100)의 표면을 따라 배치되어 음향 공진기(100)를 외부로부터 보호한다. 보호층(127)은 제2 전극(125), 압전층(123)의 굴곡부(123b)가 형성하는 표면을 따라 배치될 수 있다. The protective layer 127 is disposed along the surface of the acoustic resonator 100 to protect the acoustic resonator 100 from the outside. The protective layer 127 may be disposed along a surface formed by the second electrode 125 and the bent portion 123b of the piezoelectric layer 123.

보호층(127)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화마그네슘(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 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The protective layer 127 is silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead lithium titanate (PZT), gallium A dielectric layer containing any one of arsenic (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO) may be used. It is not limited thereto.

보호층(127)은 하나의 층으로 형성될 수 있으나, 필요에 따라 재질이 다른 2개의 층을 적층하여 형성하는 것도 가능하다. 또한 보호층(127)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 부분적으로 제거될 수 있다. 예컨대, 보호층(127)은 주파수 트리밍(trimming) 공정에서 두께가 조절될 수 있다.The protective layer 127 may be formed as a single layer, but it may be formed by stacking two layers of different materials if necessary. In addition, the protective layer 127 may be partially removed for frequency control in a final process. For example, the thickness of the protective layer 127 may be adjusted in a frequency trimming process.

한편, 제1 전극(121)과 제2 전극(125)은 공진부(120)의 외측으로 연장될 수 있다. 그리고 연장 형성된 부분의 상부면에는 각각 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)이 배치될 수 있다.Meanwhile, the first electrode 121 and the second electrode 125 may extend outside the resonator 120. In addition, the first metal layer 180 and the second metal layer 190 may be disposed on the upper surface of the extended portion, respectively.

제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)은 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금, 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금 또는 알루미늄-스칸듐(Al-Sc) 합금일 수 있다.The first metal layer 180 and the second metal layer 190 are gold (Au), gold-tin (Au-Sn) alloy, copper (Cu), copper-tin (Cu-Sn) alloy, and aluminum (Al), It may be made of a material such as aluminum alloy. Here, the aluminum alloy may be an aluminum-germanium (Al-Ge) alloy or an aluminum-scandium (Al-Sc) alloy.

제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)은 기판(110) 상에서 본 실시예에 따른 음향 공진기의 전극(121, 125)과, 인접하게 배치된 다른 음향 공진기의 전극을 전기적으로 연결하는 연결 배선으로 기능하거나, 외부 접속용 단자로 기능할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. The first metal layer 180 and the second metal layer 190 electrically connect the electrodes 121 and 125 of the acoustic resonator according to the present embodiment on the substrate 110 and the electrodes of other acoustic resonators disposed adjacent to each other. It can function as a wiring or as a terminal for external connection. However, it is not limited thereto.

제1 금속층(180)은 보호층(127)을 관통하여 제1 전극(121)에 접합된다.The first metal layer 180 passes through the protective layer 127 and is bonded to the first electrode 121.

또한 공진부(120)에서 제1 전극(121)은 제2 전극(125)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 전극(121)의 둘레 부분에는 제1 금속층(180)이 형성된다. In addition, in the resonator 120, the first electrode 121 is formed to have a larger area than the second electrode 125, and a first metal layer 180 is formed on the circumferential portion of the first electrode 121.

따라서, 제1 금속층(180)은 공진부(120)의 둘레를 따라 배치되며, 이에 제2 전극(125)을 둘러싸는 형태로 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the first metal layer 180 is disposed along the circumference of the resonator 120 and is disposed to surround the second electrode 125. However, it is not limited thereto.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는, 도 4 내지 도6에 도시된 바와 같이, 제1 전극(121)의 상부면에 제2 경사면(L2)이 형성된다.The volume acoustic resonator 100 according to the present embodiment configured as described above has a second inclined surface L2 formed on the upper surface of the first electrode 121 as shown in FIGS. 4 to 6.

제2 경사면(L2)은 전술한 삽입층(170)의 경사면(L, 이하 제1 경사면)을 연장하는 형태로 형성되며, 제1 경사면(L)의 경사각(θ)보다 낮은 경사각(θ2)을 갖도록 형성된다. The second inclined surface L2 is formed in a shape extending the inclined surface L (hereinafter, the first inclined surface) of the insertion layer 170 described above, and an inclination angle θ 2 that is lower than the inclination angle θ of the first inclined surface L It is formed to have.

중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 삽입층(170)은 중앙부(S)의 양측에 위치하는 확장부(E)에 각각 배치될 수 있다. 그리고 제2 경사면(L2)은 제1 경사면(L)을 연장하는 형태로 중앙부(S)의 양측에 각각 배치된다. 이처럼 제2 경사면(L2)은 삽입층(170)에 형성된 제1 경사면(L) 전체를 따라 형성될 수 있다. In a cross section of the resonator 120 cut across the central portion S, the insertion layer 170 may be disposed on the extension portions E positioned on both sides of the central portion S, respectively. In addition, the second inclined surface L2 is disposed on both sides of the central portion S in a form extending the first inclined surface L. As such, the second inclined surface L2 may be formed along the entire first inclined surface L formed on the insertion layer 170.

삽입층(170)이 확장부(E) 내에서 중앙부(S)의 경계를 따라 배치되므로, 제2 경사면(L2)은 중앙부(S) 내에서 중앙부(S)의 경계를 따라 배치된다. 또한 제2 경사면(L2)의 하단에서 연장되는 제1 전극(121)의 상부면은 편평한 면으로 형성된다. 따라서, 제1 전극(121)은 중앙부(S)에서의 상부면과 확장부(E)에서의 상부면이 서로 다른 평면 상에 배치된다. 또한 제2 경사면(L2)에 의해, 제2 경사면(L2)의 하단 부분인 중앙부(S)에 배치되는 제1 전극(121)의 두께(t1)는 제2 경사면(L2)의 상단 부분인 확장부(E)에 배치되는 제1 전극(121)의 두께(t2)보다 얇게 형성된다. Since the insertion layer 170 is disposed along the boundary of the central portion S in the expanded portion E, the second inclined surface L2 is disposed along the boundary of the central portion S in the central portion S. In addition, the upper surface of the first electrode 121 extending from the lower end of the second inclined surface L2 is formed as a flat surface. Accordingly, the first electrode 121 is disposed on a plane in which the upper surface of the central portion S and the upper surface of the extended portion E are different from each other. In addition, by the second inclined surface L2, the thickness t1 of the first electrode 121 disposed in the central portion S, which is the lower portion of the second inclined surface L2, is an enlarged upper portion of the second inclined surface L2. It is formed to be thinner than the thickness t2 of the first electrode 121 disposed on the portion E.

제2 경사면(L2)은 제1 전극(121)의 상부면 중 중앙부(S)에 위치하는 부분을 식각하여 형성할 수 있다. 이 과정에서 삽입층(170)은 마스크(mask)로 이용될 수 있다. 이에 제2 경사면(L2)은 제1 경사면(L)에서 연장되는 형태로 형성된다.The second inclined surface L2 may be formed by etching a portion of the upper surface of the first electrode 121 located in the central portion S. In this process, the insertion layer 170 may be used as a mask. Accordingly, the second inclined surface L2 is formed to extend from the first inclined surface L.

이와 같이 제1 전극(121)에 제2 경사면(L2)이 구비되는 경우, 제1 전극(121)의 편평한 면과 제2 경사면(L2)의 경계를 따라 반사 계면(Q1)이 형성될 수 있다. 따라서 도 4에 도시된 소/밀/소/밀 구조에 더하여, 추가적인 반사 계면(Q1)을 제공하므로 공진부(120) 내의 에너지가 공진부(120) 외부로 누설되는 것을 최대한 억제할 수 있으며 이에 체적 음향 공진기의 성능을 향상시킬 수 있다. When the second inclined surface L2 is provided on the first electrode 121 as described above, the reflective interface Q1 may be formed along the boundary between the flat surface of the first electrode 121 and the second inclined surface L2. . Therefore, in addition to the small/mild/small/mild structure shown in FIG. 4, since an additional reflection interface Q1 is provided, it is possible to suppress leakage of energy in the resonator 120 to the outside of the resonator 120 as much as possible. It is possible to improve the performance of the volumetric acoustic resonator.

또한 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인층(150)에 형성되는 제4 경사면(L4)을 구비할 수 있다. In addition, the volume acoustic resonator according to the present embodiment may have a fourth inclined surface L4 formed on the membrane layer 150 as shown in FIG. 5.

제4 경사면(L4)은 제1 전극(121)의 끝단에 형성된 경사면(L3, 이하 제3 경사면)을 연장하는 형태로 형성된다. The fourth inclined surface L4 is formed to extend the inclined surface L3 (hereinafter, referred to as the third inclined surface) formed at the end of the first electrode 121.

제2 경사면(L2)과 유사하게, 제4 경사면(L4)은 제3 경사면(L3)의 경사각(θ3)보다 낮은 경사각(θ4)으로 형성된다. Similar to the second inclined surface L2, the fourth inclined surface L4 is formed with a lower inclination angle θ 4 than the inclined angle θ 3 of the third inclined surface L3.

제4 경사면(L4)에 의해, 제4 경사면(L4)의 하단 부분에서 멤브레인층(150)의 두께(t3)는 제4 경사면(L4)의 상단 부분에서 멤브레인층(150)의 두께(t4)보다 얇게 형성된다. By the fourth inclined surface L4, the thickness t3 of the membrane layer 150 at the lower end of the fourth inclined surface L4 is the thickness t4 of the membrane layer 150 at the upper end of the fourth inclined surface L4 It is formed thinner.

제4 경사면(L4)은 제1 전극(121)에 형성된 제3 경사면(L3) 전체를 따라 형성될 수 있다. The fourth inclined surface L4 may be formed along the entire third inclined surface L3 formed on the first electrode 121.

제4 경사면(L4)은 멤브레인층(150)의 상부면을 부분적으로 식각하여 형성할 수 있다. 이 과정에서 제1 전극(121)은 마스크로 이용될 수 있다. 이에 제4 경사면(L4)은 제3 경사면(L3)에서 연장되는 형태로 형성된다. The fourth inclined surface L4 may be formed by partially etching the upper surface of the membrane layer 150. In this process, the first electrode 121 may be used as a mask. Accordingly, the fourth inclined surface L4 is formed to extend from the third inclined surface L3.

이와 같이 멤브레인층(150)에 제4 경사면(L4)이 구비되는 경우, 제4 경사면(L4)의 경계를 따라 반사 계면(Q2)이 형성될 수 있다. 따라서 추가적인 반사 계면(Q2)을 제공하므로 공진부(120) 내의 에너지가 공진부(120) 외부로 누설되는 것을 더욱 억제할 수 있다. When the fourth inclined surface L4 is provided on the membrane layer 150 as described above, the reflective interface Q2 may be formed along the boundary of the fourth inclined surface L4. Accordingly, since an additional reflection interface Q2 is provided, leakage of energy in the resonator 120 to the outside of the resonator 120 can be further suppressed.

한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다. Meanwhile, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다. 7 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 도시된 체적 음향 공진기(200)는 도 3에 도시된 체적 음향 공진기와 유사하게 구성되며 제1 전극(121)의 끝단 측에 배치되는 삽입층(170)의 형상에 있어서 가장 큰 차이를 갖는다. 따라서 전술한 실시예와 동일한 구성들에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 차이가 있는 구성에 대해 집중적으로 설명한다. Referring to FIG. 7, the volume acoustic resonator 200 shown in this embodiment is configured similar to the volume acoustic resonator shown in FIG. 3, and the insertion layer 170 is disposed on the end side of the first electrode 121. It has the biggest difference in shape. Accordingly, detailed descriptions of the same configurations as those of the above-described embodiment are omitted, and different configurations will be intensively described.

도 7에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 삽입층(170)은 중앙부(S)의 양측에 위치하는 확장부(E)에 각각 배치되며, 이 중 제1 전극(121)의 끝단에 접촉하는 우측의 삽입층(170)은 제1 전극(121)의 상부면을 덮지 않고 제1 전극(121) 끝단의 경사면인 제3 경사면(L3)에만 접촉하도록 구성된다. 예컨대, 제3 경사면(L3)이 형성된 부분에서, 삽입층(17)은 제1 전극(121)의 상부면과는 접하지 않고 제3 경사면(L3)에만 접하도록 형성된다.As shown in FIG. 7, in the cross-section of the resonant part 120 cut across the central part S, the insertion layer 170 is disposed on the extension part E located on both sides of the central part S, respectively. Among them, the insertion layer 170 on the right side in contact with the end of the first electrode 121 does not cover the upper surface of the first electrode 121 and is a third inclined surface L3 that is an inclined surface at the end of the first electrode 121. ) Only. For example, in the portion where the third inclined surface L3 is formed, the insertion layer 17 is formed so as to contact only the third inclined surface L3 without contacting the upper surface of the first electrode 121.

이를 위해, 본 실시예의 삽입층(170)은 제1 전극(121)보다 두껍게 형성될 수 있다. To this end, the insertion layer 170 of the present embodiment may be formed thicker than the first electrode 121.

전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 체적 음향 공진기(200)의 제1 전극(121)은, 삽입층(170)의 경사면(L)에서 연장되는 제2 경사면(L2)과, 끝단에 형성되는 제3 경사면(L3)을 구비하며, 멤브레인층(150)은 제3 경사면(L3)에서 연장되는 제4 경사면(L4)을 구비한다. 또한 제2 경사면(L2)은 제1 경사면(L)의 경사각보다 낮은 경사각을 갖도록 형성되고, 제4 경사면(L4)은 제3 경사면(L3)의 경사각보다 낮은 경사각으로 형성된다. As in the above-described embodiment, the first electrode 121 of the volume acoustic resonator 200 of the present embodiment has a second inclined surface L2 extending from the inclined surface L of the insertion layer 170 and formed at the end. A third inclined surface L3 is provided, and the membrane layer 150 has a fourth inclined surface L4 extending from the third inclined surface L3. In addition, the second inclined surface L2 is formed to have an inclination angle lower than that of the first inclined surface L, and the fourth inclined surface L4 is formed to have an inclination angle lower than that of the third inclined surface L3.

또한, 상기한 우측의 삽입층(170)은 끝단이 제1 전극(121)의 제3 경사면(L3) 및 멤브레인층(150)의 제4 경사면(L4)과 접하도록 배치된다. 이에 따라 제1 전극(121)의 끝단에 접하도록 배치되는 우측의 삽입층(170)은 끝단에 경사각이 다른 3개의 경사면이 구비된다. 이처럼 본 발명의 삽입층(170)은 다양한 형태로 변형될 수 있다. In addition, the insertion layer 170 on the right side is disposed so that its end is in contact with the third inclined surface L3 of the first electrode 121 and the fourth inclined surface L4 of the membrane layer 150. Accordingly, the insertion layer 170 on the right side disposed to be in contact with the end of the first electrode 121 has three inclined surfaces having different inclination angles at the ends. As such, the insertion layer 170 of the present invention may be modified in various forms.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예에 도시된 체적 음향 공진기(300)는 도 2에 도시된 체적 음향 공진기와 캡(50)을 포함한다. 8 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the volume acoustic resonator 300 shown in this embodiment includes a volume acoustic resonator and a cap 50 shown in FIG. 2.

캡(50)은 공진부(120)를 외부 환경으로부터 보호하기 구비된다.The cap 50 is provided to protect the resonance part 120 from an external environment.

캡(50)은 공진부(120)가 수용되는 내부 공간을 구비하는 커버 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 캡(50)은 측벽(51)이 공진부(120)의 주변을 둘러싸는 형태로 기판(110)에 접합된다. The cap 50 may be formed in a cover shape having an inner space in which the resonance part 120 is accommodated. Accordingly, the cap 50 is bonded to the substrate 110 in a form in which the sidewall 51 surrounds the resonator 120.

캡(50)은 접합부재를 통해 기판(110)에 접합될 수 있다. 따라서 측벽(51)의 하부면은 기판(110)과의 접합면으로 이용된다.The cap 50 may be bonded to the substrate 110 through a bonding member. Therefore, the lower surface of the sidewall 51 is used as a bonding surface with the substrate 110.

캡(50)은 웨이퍼 레벨에서 웨이퍼 본딩을 통해 형성할 수 있다. 즉, 단위 기판(110)이 다수 개 배치된 기판 웨이퍼와, 캡(50)이 다수 개 배치된 캡 웨이퍼를 상호 접합함으로써 일체로 형성할 수 있다. 캡의 재료로는 실리콘(Si)이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The cap 50 may be formed through wafer bonding at the wafer level. That is, a substrate wafer having a plurality of unit substrates 110 disposed thereon and a cap wafer having a plurality of caps 50 disposed thereon may be integrally formed by bonding to each other. Silicon (Si) may be used as a material of the cap, but is not limited thereto.

본 실시예의 기판(110)은 하부면에 기판(110)을 관통하는 비아 홀(112)이 다수 개 형성된다. 그리고 각 비아 홀(112)의 내부에는 접속 도체(113a, 113b)가 형성된다.The substrate 110 of the present embodiment has a plurality of via holes 112 penetrating the substrate 110 on the lower surface thereof. In addition, connection conductors 113a and 113b are formed inside each via hole 112.

접속 도체(113a, 113b)는 비아 홀(112)의 내부면 전체에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 부분적으로 형성되거나 비아 홀(112)의 내부 공간을 완전히 메우는 형태로 형성될 수도 있다. The connection conductors 113a and 113b may be formed on the entire inner surface of the via hole 112, but are not limited thereto, and may be partially formed or may be formed to completely fill the inner space of the via hole 112.

또한 접속 도체(113a, 113b)는 일단이 기판(110)의 하부면에 형성된 외부 전극(117)에 연결되고, 타단은 제1 전극(121) 또는 제2 전극(125)에 연결된다. In addition, the connection conductors 113a and 113b have one end connected to the external electrode 117 formed on the lower surface of the substrate 110 and the other end connected to the first electrode 121 or the second electrode 125.

예를 들어, 본 실시예에 따른 제1 접속 도체(113a)는 제1 전극(121)과 외부 전극(117)을 전기적으로 연결하고, 제2 접속 도체(113b)는 제2 전극(125)과 외부 전극(117)을 전기적으로 연결한다.For example, the first connection conductor 113a according to the present embodiment electrically connects the first electrode 121 and the external electrode 117, and the second connection conductor 113b is the second electrode 125 and The external electrode 117 is electrically connected.

따라서, 제1 접속 도체(113a)는 기판(110)과 멤브레인층(150)을 관통하여 제1 전극(121)에 전기적으로 연결되고, 제2 접속 도체(113b)는 기판(110)과 멤브레인층(150)을 관통하여 제2 전극(125)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제2 접속 도체(113b)는 제2 금속층(190)을 매개로 하여 제2 전극(125)에 전기적으로 연결될 수 있다. Accordingly, the first connection conductor 113a passes through the substrate 110 and the membrane layer 150 and is electrically connected to the first electrode 121, and the second connection conductor 113b is formed between the substrate 110 and the membrane layer. It may pass through 150 and be electrically connected to the second electrode 125. In this case, the second connection conductor 113b may be electrically connected to the second electrode 125 through the second metal layer 190.

한편 본 실시예에서는 2개의 비아 홀(112)과, 2개의 접속 도체(113a, 113b)만을 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 더 많은 수의 비아 홀(112)과 접속 도체(113a, 113b)를 구비할 수 있다. Meanwhile, in the present embodiment, only two via holes 112 and two connection conductors 113a and 113b are illustrated and described, but the present invention is not limited thereto, and a larger number of via holes 112 and connection conductors as necessary (113a, 113b) may be provided.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다. 9 is a schematic cross-sectional view of a volume acoustic resonator according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 도시된 체적 음향 공진기(400)는 도 8에 도시된 체적 음향 공진기와 유사하게 구성되며, 비아 홀들(112)과 접속 도체들(113a, 113b)이 기판(110)이 아닌 캡(50)을 관통하도록 배치된다는 점에서 차이를 갖는다. Referring to FIG. 9, the volume acoustic resonator 400 shown in this embodiment is configured similarly to the volume acoustic resonator shown in FIG. 8, and via holes 112 and connection conductors 113a and 113b are provided on a substrate ( It has a difference in that it is disposed so as to penetrate through the cap 50 rather than 110).

이에 따라 본 실시예에서 비아 홀들(112)과 접속 도체들(113a, 113b)은 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)의 상부에 위치하며, 접속 도체들(113a, 113b)은 비아 홀들(112)을 통해 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)에 각각 연결된다. Accordingly, in this embodiment, the via holes 112 and the connection conductors 113a and 113b are located on the first metal layer 180 and the second metal layer 190, and the connection conductors 113a and 113b are They are connected to the first metal layer 180 and the second metal layer 190 through holes 112, respectively.

따라서 접속 도체들(113a, 113b)은 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)을 매개로 제1 전극(121)과 제2 전극(125)에 각각 전기적으로 연결된다.Accordingly, the connection conductors 113a and 113b are electrically connected to the first electrode 121 and the second electrode 125 via the first metal layer 180 and the second metal layer 190, respectively.

이 경우, 캡(50)이 제1 금속층(180) 및 제2 금속층(190)에 견고하게 접합될 수 있도록, 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)의 상부면(또는 접합면)은 동일한 평면상에 배치될 수 있다. In this case, the upper surface (or bonding surface) of the first metal layer 180 and the second metal layer 190 so that the cap 50 can be firmly bonded to the first metal layer 180 and the second metal layer 190 Can be placed on the same plane.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기(400)는 캡(50)의 외부면 중 상부면(도 9 기준)에 외부 전극(117)이 배치될 수 있다. 이 경우 캡(50)의 상부면이 실장면으로 이용될 수 있다. In the volume acoustic resonator 400 according to the present embodiment configured as described above, the external electrode 117 may be disposed on an upper surface (refer to FIG. 9) of the outer surface of the cap 50. In this case, the upper surface of the cap 50 may be used as a mounting surface.

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. 또한 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those of ordinary skill in the field. In addition, each of the embodiments may be implemented in combination with each other.

100, 200, 300, 400: 음향 공진기
110: 기판
120: 공진부
121: 제1 전극
123: 압전층
125: 제2 전극
127: 보호층
150: 멤브레인층
170: 삽입층100, 200, 300, 400: acoustic resonator
110: substrate
120: resonance part
121: first electrode
123: piezoelectric layer
125: second electrode
127: protective layer
150: membrane layer
170: insert layer

Claims (16)

기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층된 중앙부와, 상기 중앙부의 둘레를 따라 배치되는 확장부로 구성되는 공진부; 및
상기 확장부에서 상기 압전층의 하부에 배치되어 상기 압전층을 융기시키는 삽입층;
을 포함하며,
상기 삽입층은 상기 중앙부와 마주보는 측면을 따라 제1 경사면이 형성되고, 상기 제1 전극은 상기 삽입층의 제1 경사면 하단에서 연장되는 제2 경사면을 구비하는 체적 음향 공진기.
A resonator comprising a central portion in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, and an extension portion disposed along the periphery of the central portion; And
An insertion layer disposed under the piezoelectric layer in the expansion portion to raise the piezoelectric layer;
Including,
The insertion layer has a first inclined surface along a side facing the central portion, and the first electrode has a second inclined surface extending from a lower end of the first inclined surface of the insertion layer.
 제1항에 있어서,
상기 제2 경사면은 상기 제1 경사면보다 낮은 경사각으로 형성되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1,
The second inclined surface is a volume acoustic resonator formed at a lower inclination angle than the first inclined surface.
 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은,
상기 제2 경사면의 하단 부분의 두께가 제1 경사면 상단 부분의 두께보다 얇게형성되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1, wherein the first electrode,
A volume acoustic resonator in which a thickness of a lower portion of the second inclined surface is thinner than a thickness of an upper portion of the first inclined surface.
 제1항에 있어서, 상기 제2 경사면은,
중앙부 내에 배치되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1, wherein the second inclined surface,
Volumetric acoustic resonator disposed in the central part.
 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은,
상기 중앙부에서의 상부면과 상기 확장부에서의 상부면이 서로 다른 평면상에 배치되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1, wherein the first electrode,
A volume acoustic resonator in which an upper surface at the center portion and an upper surface at the extension portion are disposed on different planes.
 제1항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 삽입층의 하부에 배치되어 상기 공진부를 지지하는 멤브레인층; 및
상기 공진부를 상기 기판으로부터 이격시키는 캐비티;
를 더 포함하는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1,
A membrane layer disposed under the first electrode and the insertion layer to support the resonance part; And
A cavity separating the resonance part from the substrate;
Volumetric acoustic resonator further comprising a.
 제6항에 있어서,
상기 제1 전극은 끝단을 따라 제3 경사면이 형성되고,
상기 멤브레인층은 상기 제3 경사면 하단에서 연장되는 제4 경사면을 구비하는 체적 음향 공진기.
The method of claim 6,
The first electrode has a third inclined surface formed along the end,
The membrane layer is a volume acoustic resonator having a fourth inclined surface extending from a lower end of the third inclined surface.
 제7항에 있어서,
상기 제4 경사면은 상기 제3 경사면보다 낮은 경사각으로 형성되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 7,
The fourth inclined surface is a volume acoustic resonator formed at a lower inclination angle than the third inclined surface.
 제7항에 있어서, 상기 제3 경사면이 형성된 부분에서,
상기 삽입층은 상기 제1 전극 중 상기 제3 경사면에만 접하도록 형성되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 7, wherein in the portion where the third inclined surface is formed,
The insertion layer is a volume acoustic resonator formed so as to contact only the third inclined surface of the first electrode.
 제9항에 있어서, 상기 삽입층은,
상기 제1 전극보다 두껍게 형성되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 9, wherein the insertion layer,
A volume acoustic resonator formed thicker than the first electrode.
 제1항에 있어서,
상기 공진부를 내부에 수용하며 상기 기판에 접합되는 캡을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1,
The volume acoustic resonator further comprises a cap that accommodates the resonance part therein and is bonded to the substrate.
 제11항에 있어서,
상기 캡을 관통하도록 형성되는 다수의 비아 홀; 및
다수의 상기 비아 홀 내에 배치되어 상기 제1 전극와 상기 제2 전극을 외부와전기적으로 연결하는 다수의 접속 도체;
를 더 포함하는 체적 음향 공진기.
The method of claim 11,
A plurality of via holes formed through the cap; And
A plurality of connection conductors disposed in the plurality of via holes to electrically connect the first electrode and the second electrode to the outside;
Volumetric acoustic resonator further comprising a.
 제12항에 있어서,
상기 캡의 외부면으로 노출된 상기 다수의 접속 도체에 접합되는 외부 전극들을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
The method of claim 12,
A volume acoustic resonator further comprising external electrodes bonded to the plurality of connection conductors exposed to the outer surface of the cap.
 제12항에 있어서,
상기 공진부의 외측에 배치되며 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 접합되는 제1 금속층 및 제2 금속층을 더 포함하며,
상기 다수의 접속 도체는 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층을 매개로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 12,
Further comprising a first metal layer and a second metal layer disposed outside the resonance part and bonded to the first electrode and the second electrode, respectively,
The plurality of connection conductors are electrically connected to the first electrode and the second electrode via the first metal layer and the second metal layer, respectively.
 제1항 에 있어서,
상기 압전층은 상기 제1 경사면 상에 배치되는 경사부를 포함하며,
상기 제2 전극은 끝단이 상기 압전층의 상기 경사부 상에 배치되는 체적 음향 공진기.
The method of claim 1,
The piezoelectric layer includes an inclined portion disposed on the first inclined surface,
The second electrode is a volume acoustic resonator whose end is disposed on the inclined portion of the piezoelectric layer.
 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층된 중앙부와, 상기 중앙부의 둘레를 따라 배치되는 확장부로 구성되는 공진부; 및
상기 확장부에서 상기 압전층의 하부에 배치되어 상기 압전층을 융기시키는 삽입층;
을 포함하며,
상기 제1 전극은 상기 중앙부에 배치되는 부분의 두께가 상기 확장부에 배치되는 부분의 두께보다 얇게 형성되는 체적 음향 공진기.A resonator comprising a central portion in which a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, and an extension portion disposed along the periphery of the central portion; And
An insertion layer disposed under the piezoelectric layer in the expansion portion to raise the piezoelectric layer;
Including,
The first electrode is a volume acoustic resonator in which a thickness of a portion disposed in the central portion is thinner than a thickness of a portion disposed in the expansion portion.
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