KR20220059778A - 체적 음향 공진기 - Google Patents

체적 음향 공진기 Download PDF

Info

Publication number
KR20220059778A
KR20220059778A KR1020200145365A KR20200145365A KR20220059778A KR 20220059778 A KR20220059778 A KR 20220059778A KR 1020200145365 A KR1020200145365 A KR 1020200145365A KR 20200145365 A KR20200145365 A KR 20200145365A KR 20220059778 A KR20220059778 A KR 20220059778A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrode
temperature compensation
disposed
acoustic resonator
Prior art date
Application number
KR1020200145365A
Other languages
English (en)
Inventor
이태경
정대훈
신란희
손진숙
이화선
엄재군
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020200145365A priority Critical patent/KR20220059778A/ko
Priority to US17/220,119 priority patent/US20220140811A1/en
Priority to CN202110768025.6A priority patent/CN114448378A/zh
Publication of KR20220059778A publication Critical patent/KR20220059778A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174—Membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02047—Treatment of substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02102—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/0211—Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02118—Means for compensation or elimination of undesirable effects of lateral leakage between adjacent resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173—Air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/178—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of a laminated structure of multiple piezoelectric layers with inner electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 기판, 상기 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부, 및 상기 압전층의 상부나 하부에 배치되는 온도 보상층을 포함하며, 상기 온도 보상층은 상기 압전층과 반대되는 부호의 열팽창계수를 가지며, 상기 온도 보상층과 상기 압전층의 두께와 관련하여 다음의 식1을 만족할 수 있다.
(식1) 0.25 < 온도 보상층의 두께/압전층의 두께 < 0.33

Description

체적 음향 공진기{BULK-ACOUSTIC WAVE RESONATOR}
본 발명은 체적 음향 공진기에 관한 것이다.
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.
체적 음향 공진기(BAW)란 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 상에 압전 유전체 물질을 증착하여 그 압전특성을 이용함으로써 공진을 유발시키는 박막형태의 소자를 필터로 구현한 것이다.
최근 5G 통신에 기술 관심도가 증가하고 있으며, 후보 대역 대에서의 구현 가능한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
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 파워의 증가에 따라 압전층이나 공진부의 온도가 증가될 수 있으며, 이 경우 높은 온도로 인하여 공진부의 주파수가 변동하여 체적 음향 공진기 안정성이 저하되고 있다.
본 발명의 목적은 공진부의 주파수가 안정성을 높일 수 있는 체적 음향 공진기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 기판, 상기 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부, 및 상기 압전층의 상부나 하부에 배치되는 온도 보상층을 포함하며, 상기 온도 보상층은 상기 압전층과 반대되는 부호의 열팽창계수를 가지며, 상기 온도 보상층과 상기 압전층의 두께와 관련하여 다음의 식을 만족할 수 있다.
(식) 0.25 < 온도 보상층의 두께/압전층의 두께 < 0.33
또한 본 발명의 실시예에 따른 체적 음향 공진기는, 기판, 상기 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부, 및 상기 압전층의 상부나 하부에 배치되는 온도 보상층을 포함하며, 상기 온도 보상층은 음의 열팽창계수를 갖는 재료로 형성되며, Kt 2(전기 기계 결합 상수)와 TCF(Temperature Coefficient of resonant Frequency)에 관련하여, 다음의 식을 만족할 수 있다.
(식) 0.65 < |Kt 2/TCF|
본 발명에 따른 체적 음향 공진기는 온도 보상층을 구비하므로, 열팽창으로 인해 공진부의 주파수가 변화하는 것을 억제할 수 있으며, 이에 높은 파워가 인가되는 환경에서도 체적 음향 공진기의 주파수 안정성을 확보할 수 있다.
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 음의 열팽창계수를 갖는 재질의 동작 온도를 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 온도 보상층의 두께와 압전층의 두께의 비에 따른 체적 음향 공진기의 특성을 측정한 표.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도.
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.
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.
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 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음향 공진기(100)는 체적 음향 공진기(BAW, Bulk Acoustic Wave Resonator) 일 수 있으며, 기판(110), 지지층(140), 공진부(120), 및 삽입층(170)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
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.
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.
지지층(140)은 절연층(115) 상에 형성되며, 캐비티(C)와 식각 방지부(145)를 둘러싸는 형태로 캐비티(C)와 식각 방지부(145)의 주변에 배치될 수 있다.
캐비티(C)는 빈 공간으로 형성되며, 지지층(140)을 마련하는 과정에서 형성한 희생층의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.
식각 방지부(145)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치될 수 있다. 식각 방지부(145)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지하기 위해 구비된다.
멤브레인층(150)은 지지층(140) 상에 형성되며 캐비티(C)의 상부면을 형성할 수 있다. 따라서 멤브레인층(150)도 캐비티(C)를 형성하는 과정에서 쉽게 제거되지 않는 재질로 형성된다.
예를 들어, 지지층(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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
삽입층(170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 경사면(L)을 구비한다.
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.
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.
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.
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.
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.
제1 전극(121)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
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.
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 형성될 수 있다.
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 배치될 수 있다. 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. 따라서 제2 전극(125)의 끝단은 경사부 상에 배치될 수 있다.
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.
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.
압전층(123)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 제1 전극(121)과 후술되는 삽입층(170) 상에 형성될 수 있다.
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.
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 상이 형성될 수 있다.
따라서 본 실시예에서 질화알루미늄(AlN)에 도핑되는 원소들의 함량은 0.1 ~ 30at%의 범위로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 압전층은 질화 알루미늄(AlN)에 스칸듐(Sc)을 도핑하여 이용한다. 이 경우, 압전 상수가 증가되어 음향 공진기의 Kt 2를 증가시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 압전층(123)은 중앙부(S)에 배치되는 압전부(123a), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(123b)를 포함한다.
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.
굴곡부(123b)는 압전부(123a)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.
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.
굴곡부(123b)는 경사부(1231)와 연장부(1232)로 구분될 수 있다.
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.
경사부(1231)는 삽입층(170) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(1231)의 경사각은 삽입층(170) 경사면(L)의 경사각과 동일하게 형성될 수 있다.
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.
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.
본 실시예에서 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.
삽입층(170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태로 형성된다. 이로 인해 삽입층(170)은 중앙부(S)와 인접하게 배치되는 측면이 일정한 경사각(θ)을 갖는 경사면(L)으로 형성된다.
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.
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.
따라서, 본 실시예에서 상기 경사면(L)의 경사각(θ)은 5°이상, 70°이하의 범위로 형성된다.
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.
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.
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.
더하여 삽입층(170)은 질소(N)나 불소(F)를 주입한 SiO2 박막으로 형성될 수 있다.
공진부(120)는 빈 공간으로 형성되는 캐비티(C)를 통해 기판(110)과 이격 배치된다.
캐비티(C)는 음향 공진기 제조 과정에서 에칭 가스(또는 에칭 용액)을 유입 홀(도 1의 H)로 공급하여 지지층(140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.
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.
보호층(127)은 하나의 층으로 형성될 수 있으나, 필요에 따라 재질이 다른 2개 이상의 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.
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.
또한 보호층(127)이 후술되는 온도 보상층으로 형성되는 경우, 보호층(127)은 ZrW2O8, ZrV2O7, ZrMo2O8, HfMo2O8, HfW2O8, HfV2O7, Sc(WO4)3, LiAlSiO4, BiFeO3 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
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.
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 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금 또는 알루미늄-스칸듐(Al-Sc) 합금일 수 있다.
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 기능을 할 수 있다.
제1 금속층(180)은 보호층(160)을 관통하여 제1 전극(121)에 접합된다.
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.
따라서, 제1 금속층(180)은 공진부(120)의 둘레를 따라 배치되며, 이에 제2 전극(125)을 둘러싸는 형태로 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 실시예에서 공진부(120) 상에 위치하는 보호층(160)은 적어도 일부가 제1 금속층(180), 제2 금속층(190)과 접촉하도록 배치된다. 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)은 열전도도가 높은 금속 재료로 형성되며 부피가 크므로 열방출 효과가 크다.
따라서 압전층(123)에서 발생된 열이 보호층(160)을 경유하여 제1 금속층(180)과 제2 금속층(190)으로 신속하게 전달될 수 있도록, 보호층(160)은 제1 금속층(180), 제2 금속층(190)과 연결된다.
본 실시예에서 보호층(160)은 적어도 일부가 제1 금속층(180) 및 제2 금속층(190)의 하부에 배치된다. 구체적으로, 보호층(160)은 제1 금속층(180)과 압전층(123) 사이, 그리고 제2 금속층(190)과 제2 전극(125), 압전층(123) 사이에 각각 삽입 배치된다.
이와 같이 구성되는 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.
캐비티(C)는 빈 공간으로 형성되며, 음향 공진기 제조 과정에서 에칭 가스(또는 에칭 용액)을 유입 홀(도 1의 H)로 공급하여 지지층(140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.
본 실시예의 체적 음향 공진기(100)는 적어도 하나의 온도 보상층을 포함할 수 있다. 본 실시예의 공진부(120)를 구성하는 재료들은 대부분 양의 열팽창계수를 가진다. 따라서 공진부(120)의 온도가 증가할수록 공진부(120)의 부피가 증가되며, 이 경우 공진부(120)의 주파수에 영향을 미칠 수 있다.
이에 본 실시예의 체적 음향 공진기(100)는 온도 보상층을 통해 양의 열팽창계수를 가진 재료들로 인한 열팽창 특성을 상쇄 보상하여 주파수 변동을 최소화한다. 따라서 본 실시예의 온도 보상층은 음의 열팽창계수를 가진 재질로 형성될 수 있다.
공진부(120)의 경우 압전층(123)의 가장 큰 부피를 차지한다. 따라서 본 실시예의 온도 보상층은 압전층(123)과 반대되는 부호의 열팽창계수를 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 압전층(123)의 상부나 하부에 배치될 수 있다.
따라서 압전층(123)이 양의 열팽창계수를 갖는 재질로 형성되면, 온도 보상층은 음의 열팽창계수를 갖는 재질로 형성될 수 있다.
온도 보상층이 음의 열팽창계수를 가진 재료로 형성되는 경우, 온도가 높아짐에 따라 부피가 수축(예컨대 열수축, thermal contraction)하게 되므로, 압전층의 열팽창 특성을 상쇄 보상할 수 있다. 이에 공진부의 탄성 계수가 증가되므로, 공진 주파수의 변동을 억제할 수 있다.
도 5는 음의 열팽창계수를 갖는 재질의 동작 온도를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 열팽창계수의 절대값이 큰 재료는 BiLaNiO3, BiNdNiO3이지만 이들은 동작 온도 범위(최대 동작 온도와 최저 동작 온도의 차, ΔK)가 100K 이하이므로, 다른 재료들에 비해 매우 협소하다.
또한 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기 경우, 인가되는 전력의 크기에 따라 온도의 변동 범위가 500K 이상이므로, 동작 온도의 범위가 500K 이상인 재료를 사용하는 것이 유리하다.
따라서 본 실시예의 온도 보상층은 도 5에 개시된 재료들 중 동작 온도의 범위(ΔK)가 500K 이상인 ZrW2O8, ZrV2O7, ZrMo2O8, HfMo2O8, HfW2O8, HfV2O7, Sc(WO4)3, LiAlSiO4, 및 BiFeO3 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예의 체적 음향 공진기는 전술한 보호층(127)이 온도 보상층으로 형성될 수 있다. 그러나 필요에 따라 제1 전극(121)의 하부에 배치되는 멤브레인층(150)이나 삽입층(170), 식각 방지부(145) 중 적어도 하나를 온도 보상층으로 형성하는 것도 가능하다.
도 6 및 도 7은 온도 보상층의 두께와 압전층의 두께의 비에 따른 체적 음향 공진기의 특성을 측정한 표로, 보호층을 온도 보상층으로 형성하여 측정하였다. 여기서 도 6은 온도 보상층의 두께를 2000
Figure pat00001
으로 형성하고 압전층의 두께를 다르게 하여 특성을 측정한 표이고, 도 7은 온도 보상층의 두께를 1500
Figure pat00002
으로 형성하고 압전층의 두께를 다르게 하여 특성을 측정한 표이다.
또한 도 8은 도 6 및 도 7에 나타난 공진기 특성을 도시한 그래프이다.
이를 참조하면, 전체적으로 Kt 2(전기 기계 결합 상수)는 상기한 비의 값이 작을수록 증가하는 걸 알 수 있다. Kt 2는 절대값이 클수록 좋은 특성을 나타내는 망대 특성을 가지므로, Kt 2의 특성을 높이기 위해서는 상기한 비의 값을 최소화하는 것이 유리하다.
또한 일반적으로 체적 음향 공진기는 온도가 증가할수록 공진 주파수가 낮아지는 경향을 보인다. TCF(Temperature Coefficient of resonant Frequency)는 이러한 온도에 따른 공진 주파수의 점진적인 변화를 나타내는 특성으로, 0에 가깝게 유지되는 것이 유리하다.
TCF 특성이 나쁜 경우(예컨대, 절대값이 증가하는 경우), 온도 변화에 따라서 공진 주파수의 변동이 커지게 되며 이는 체적 음향 공진기를 손상시키는 치명적인 요인으로 작용될 수 있다.
TCF는 절대값이 작을수록 좋은 특성을 나타내는 망소 특성을 가지므로, 도 6 및 도 7을 참조하면, TCF는 상기한 비가 0.25 ~ 0.33인 구간에서 특성이 가장 좋은 것을 알 수 있다.
한편, Kt 2 특성만을 고려하는 경우, TCF 특성이 과도하게 저하될 수 있으며, 반대로 TCF 특성만을 고려하는 경우, Kt 2 특성이 과도하게 저하될 수 있다.
따라서 Kt 2 특성과 TCF 특성을 동시에 고려하기 위해, 본 실시예에서는 Kt 2 값을 TCF 값으로 제한 값(Kt 2/TCF, 이하 공진기 특성)을 주요 인자로 규정할 수 있다. 이 경우, 망대 특성을 망소 특성으로 나누게 되므로, 상기 공진기 특성의 절대값이 클수록 전체적인 공진기 특성이 향상되는 것으로 이해될 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 공진기 특성(Kt 2/TCF)은 상기한 비가 0.25 ~ 0.33인 구간에서 절대값이 가장 크게 나타난다. 상기 구간에서 공진기 특성(Kt 2/TCF)의 절대값은 0.65 이상인 것으로 측정되었으며, 이는 온도 보상층의 두께를 2000
Figure pat00003
으로 하여 측정한 경우와, 1500
Figure pat00004
으로 하여 측정한 경우 모두 동일한 경향을 보이는 것으로 확인되었다.
따라서 본 실시예의 체적 음향 공진기는 상기한 온도 보상층과 압전층의 두께의 비가 0.25 ~ 0.33인 구간에서 Kt 2의 감소를 최소화하며 TCF 특성을 최대화할 수 있음을 알 수 있다.
이에, 온도 보상층을 구비하는 본 실시예의 체적 음향 공진기는 온도 보상층과 압전층의 두께와 관련하여 다음의 식1을 만족할 수 있다.
식1) 0.25 < 온도 보상층의 두께/압전층의 두께 < 0.33
또한 온도 보상층을 구비하는 본 실시예의 체적 음향 공진기는 Kt 2(전기 기계 결합 상수)와 TCF(Temperature Coefficient of resonant Frequency)에 관련하여, 다음의 식2를 만족할 수 있다.
(식2) 0.65 < |Kt 2/TCF|
온도 보상층과 압전층(123)의 두께의 비가 상기 식1의 범위를 벗어나는 경우, Kt 2가 과도하게 감소하거나, TCF 특성이 과도하게 감소하므로, 체적 음향 공진기의 안정성을 확보하기 어렵다. 이에 본 실시예의 체적 음향 공진기는 상기한 식1을 만족하는 범위에서 온도 보상층과 압전층(123)의 두께가 규정될 수 있다.
한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 실시예에 도시된 체적 음향 공진기는 공진부(120) 내에서 제2 전극(125)이 압전층(123)의 상면 전체에 배치되며, 이에 따라, 제2 전극(125)은 압전층(123)의 경사부(1231)뿐만 아니라 연장부(1232) 상에도 형성된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 음향 공진기는 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(120)를 절단한 단면에서, 제2 전극(125)의 끝단 부분이 압전층(123)의 압전부(123a) 상면에만 형성되고, 굴곡부(123b) 상에는 형성되지 않는다. 이에 따라 제2 전극(125)의 끝단은 압전부(123a)와 경사부(1231)를 구획하는 중앙부(S)와 확장부(E)의 경계를 따라 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 도 2 및 도 3에 도시된 음향 공진기와 유사하게 형성되며, 캐비티(도 2의 C)를 구비하지 않고, 브래그 반사층(Bragg reflector layer, 117)을 포함한다.
브래그 반사층(117)은 기판(110)의 내부에 배치될 수 있으며, 공진부(120)의 하부에 음향 임피던스(acoustic impedance)가 높은 제1 반사층(B1)과, 음향 임피던스가 낮은 제2 반사층(B2)이 번갈아 적층되어 형성될 수 있다.
이때 제1 반사층(B1)과 제2 반사층(B2)의 두께는 특정 파장에 맞게 규정되어 수직 방향으로 음향파를 공진부(120) 측으로 반사시켜 음향파가 기판(110) 하부 측로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
이를 위해, 제1 반사층(B1)은 제2 반사층(B2)보다 높은 밀도를 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 반사층(B1)의 재질은 W, Mo, Ru, Ir, Ta, Pt, Cu 중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있다. 또한 제2 반사층(B2)은 제1 반사층(B1)보다 낮은 밀도를 갖는 재료로 이루어지며, 예컨대 SiO2, Si3N4, AlN 중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 도 2 및 도 3에 도시된 음향 공진기와 유사하게 형성되며, 기판(110)의 상부에 캐비티(C)를 형성하지 않고, 기판(110)을 부분적으로 제거하여 캐비티(C)를 형성한다.
본 실시예의 캐비티(C)는 기판(110)의 상부면을 부분적으로 식각하여 형성할 수 있다. 기판(110)의 식각은 건식 식각이나 습식 식각이 모두 이용될 수 있다.
캐비티(C)의 내부면에는 배리어층(113)이 형성될 수 있다. 배리어층은 공진부(120)를 형성하는 과정에서 이용되는 식각 용액으로부터 기판(110)을 보호할 수 있다.
배리어층(113)은 AlN, SiO2 등의 유전층으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 식각 용액으로부터 기판(110)을 보호할 수만 있다면 다양한 재료가 이용될 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 체적 음향 공진기는 필요에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 체적 음향 공진기는, 온도 보상층을 구비하므로, 공진부가 열팽창하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 열팽창으로 인해 공진부의 주파수가 변화하는 것을 억제할 수 있으며, 이에 체적 음향 공진기에 높은 파워가 인가되는 환경에서도 체적 음향 공진기의 주파수 안정성을 확보할 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. 또한 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.
100: 체적 음향 공진기
110: 기판
120: 공진부
121: 제1 전극
123: 압전층
125: 제2 전극
127: 보호층
150: 멤브레인층
170: 삽입층

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부; 및
    상기 압전층의 상부나 하부에 배치되는 온도 보상층;
    을 포함하며,
    상기 온도 보상층은 상기 압전층과 반대되는 부호의 열팽창계수를 가지며,
    상기 온도 보상층과 상기 압전층의 두께와 관련하여 다음의 식1을 만족하는 체적 음향 공진기.
    (식1) 0.25 < 온도 보상층의 두께/압전층의 두께 < 0.33
  2. 제2항에 있어서,
    Kt 2(전기 기계 결합 상수)와 TCF(Temperature Coefficient of resonant Frequency)에 관련하여, 다음의 식2를 만족하는 체적 음향 공진기.
    (식2) 0.65 < |Kt 2/TCF|
  3. 제1항에 있어서, 상기 온도 보상층은,
    ZrW2O8, ZrV2O7, ZrMo2O8, HfMo2O8, HfW2O8, HfV2O7, Sc(WO4)3, LiAlSiO4, 및 BiFeO3 중 어느 하나를 포함하는 체적 음향 공진기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 온도 보상층은
    상기 제2 전극 상에 적층되는 체적 음향 공진기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 온도 보상층은,
    열수축되는 동작 온도의 범위가 500K 이상인 재질로 형성되는 체적 음향 공진기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공진부 내에 부분적으로 배치되고 상기 압전층의 하부에 배치되는 삽입층을 더 포함하며,
    상기 압전층과 상기 제2 전극은 상기 삽입층에 의해 적어도 일부가 융기되는 체적 음향 공진기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공진부는 중심 영역에 배치되는 중앙부와, 상기 중앙부의 둘레를 따라 배치되는 확장부를 포함하고,
    상기 삽입층은 상기 공진부 중 상기 확장부에만 배치되며,
    상기 삽입층은 상기 중앙부에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 경사면을 구비하고,
    상기 압전층은 상기 경사면 상에 배치되는 경사부를 포함하는 체적 음향 공진기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공진부를 가로지르도록 절단한 단면에서, 상기 제2 전극의 끝단은 상기 중앙부와 상기 확장부의 경계를 따라 배치되거나, 상기 경사부 상에 배치되는 체적 음향 공진기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 압전층은, 상기 중앙부 내에 배치되는 압전부와 상기 경사부의 외측으로 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 제2 전극은, 적어도 일부가 상기 압전층의 상기 연장부 상에 배치되는 체적 음향 공진기.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 제1 전극, 압전층, 제2 전극이 순차적으로 적층되는 공진부; 및
    상기 압전층의 상부나 하부에 배치되는 온도 보상층;
    을 포함하며,
    상기 온도 보상층은 음의 열팽창계수를 갖는 재료로 형성되며,
    Kt 2(전기 기계 결합 상수)와 TCF(Temperature Coefficient of resonant Frequency)에 관련하여, 다음의 식을 만족하는 체적 음향 공진기.
    (식) 0.65 < |Kt 2/TCF|
  11. 제10항에 있어서, 상기 온도 보상층은,
    ZrW2O8, ZrV2O7, ZrMo2O8, HfMo2O8, HfW2O8, HfV2O7, Sc(WO4)3, LiAlSiO4, 및 BiFeO3 중 어느 하나를 포함하는 체적 음향 공진기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 온도 보상층은
    상기 제2 전극 상에 적층되는 체적 음향 공진기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 온도 보상층은,
    열수축되는 동작 온도의 범위가 500K 이상인 재질로 형성되는 체적 음향 공진기.
  14. 제10항에 있어서, 상기 온도 보상층은,
    상기 제1 전극의 하부에 배치되는 체적 음향 공진기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 하부에 배치되는 브래그 반사층을 더 포함하며,
    상기 브래그 반사층은 음향 임피던스(acoustic impedance)가 높은 제1 반사층과, 음향 임피던스가 낮은 제2 반사층이 번갈아 적층되는 체적 음향 공진기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 상부면에는 홈 형태의 캐비티가 형성되고,
    상기 공진부는 상기 캐비티에 의해 상기 기판에서 일정 거리 이격 배치되는 체적 음향 공진기.
KR1020200145365A 2020-11-03 2020-11-03 체적 음향 공진기 KR20220059778A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200145365A KR20220059778A (ko) 2020-11-03 2020-11-03 체적 음향 공진기
US17/220,119 US20220140811A1 (en) 2020-11-03 2021-04-01 Bulk acoustic wave resonator
CN202110768025.6A CN114448378A (zh) 2020-11-03 2021-07-07 体声波谐振器及声波谐振器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200145365A KR20220059778A (ko) 2020-11-03 2020-11-03 체적 음향 공진기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220059778A true KR20220059778A (ko) 2022-05-10

Family

ID=81362604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200145365A KR20220059778A (ko) 2020-11-03 2020-11-03 체적 음향 공진기

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220140811A1 (ko)
KR (1) KR20220059778A (ko)
CN (1) CN114448378A (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236338A (ja) * 2001-05-11 2005-09-02 Ube Ind Ltd 圧電薄膜共振子
US7391285B2 (en) * 2003-10-30 2008-06-24 Avago Technologies Wireless Ip Pte Ltd Film acoustically-coupled transformer
CN101960717B (zh) * 2008-03-04 2014-04-23 太阳诱电株式会社 压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块及通信装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114448378A (zh) 2022-05-06
US20220140811A1 (en) 2022-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11323093B2 (en) Bulk-acoustic wave resonator
KR102276515B1 (ko) 체적 음향 공진기
KR102172638B1 (ko) 음향 공진기 및 그 제조 방법
KR20210004161A (ko) 체적 음향 공진기
US20220123714A1 (en) Bulk acoustic wave resonator
US20220149806A1 (en) Bulk acoustic wave resonator
US11558026B2 (en) Bulk-acoustic wave resonator
KR20220059778A (ko) 체적 음향 공진기
KR20210029644A (ko) 체적 음향 공진기
KR20210023944A (ko) 음향 공진기
KR102450602B1 (ko) 체적 음향 공진기
KR102589839B1 (ko) 체적 음향 공진기 및 그 제조 방법
KR102551248B1 (ko) 체적 음향 공진기 및 그 제조 방법
KR20230079955A (ko) 체적 음향 공진기
KR102222071B1 (ko) 음향 공진기
US20230072487A1 (en) Bulk-acoustic wave resonator
KR20230103494A (ko) 체적 음향 공진기
KR20220014194A (ko) 체적 음향 공진기 및 그 제조 방법
KR20210139109A (ko) 체적 음향 공진기 및 그 제조 방법
JP2021166374A (ja) バルク音響共振器
KR20200143027A (ko) 체적 음향 공진기

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
WITB Written withdrawal of application