KR20230025068A - Fbar형 필터 - Google Patents

Fbar형 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR20230025068A
KR20230025068A KR1020210107083A KR20210107083A KR20230025068A KR 20230025068 A KR20230025068 A KR 20230025068A KR 1020210107083 A KR1020210107083 A KR 1020210107083A KR 20210107083 A KR20210107083 A KR 20210107083A KR 20230025068 A KR20230025068 A KR 20230025068A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
cavities
lower electrode
substrate
type filter
Prior art date
Application number
KR1020210107083A
Other languages
English (en)
Inventor
이철화
한정훈
문아영
Original Assignee
(주)와이솔
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 (주)와이솔 filed Critical (주)와이솔
Priority to KR1020210107083A priority Critical patent/KR20230025068A/ko
Priority to US17/876,898 priority patent/US20230047232A1/en
Publication of KR20230025068A publication Critical patent/KR20230025068A/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
    • H03H9/02—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
    • H03H9/15—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
    • 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
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/105—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a cover cap mounted on an element forming part of the BAW device
    • 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
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • 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
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/1042—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a housing formed by a cavity in a resin
    • 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
    • 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
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56—Monolithic crystal filters
    • H03H9/564—Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques
    • 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 piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58—Multiple crystal filters
    • H03H9/582—Multiple crystal filters implemented with thin-film techniques
    • H03H9/586—Means for mounting to a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/587—Air-gaps

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 FBAR형 필터는 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들을 포함하는 기판; 상기 기판의 상부에 형성된 하부 전극; 상기 하부 전극의 상부에 형성된 압전층; 상기 압전층의 상부에 형성된 적어도 2개 이상의 상부전극들; 및 상기 캐비티들과 상기 하부전극이 형성된 일정 영역의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 월(wall) 및 상기 상부 전극들에서 이격된 상태로 상기 월의 상부에 배치되어 상기 일정 영역을 밀봉하는 루프(roof)를 구비한 패키지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

FBAR형 필터{FBAR TYPE FILTER}
본 발명은 RF(Radio Frequency) 대역의 통신을 위한 필터, 듀플렉서 등에 사용 가능한 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FBAR형 필터에 관한 것이다.
무선이동통신기술은 한정된 주파수 대역에서 효율적으로 정보를 전달할 수 있는 다양한 RF(Radio Frequency) 부품들이 요구된다. 특히, RF 부품들 중 필터는 이동통신기술에 사용되는 핵심 부품 중 하나로서, 무수히 많은 공중파 중에 이용자가 필요로 하는 신호를 선택하거나 전송하고자 하는 신호를 필터링 하여 줌으로서 고품질의 통신을 가능하게 한다.
현재 무선통신용 RF 필터로 가장 많이 사용되고 있는 것이 유전체 필터와 표면탄성파(Surface Acoustic wave: 이하, SAW라 한다) 필터이다. 유전체 필터는 높은 유전율, 저삽입 손실, 높은 온도에서의 안정성, 내진동, 내충격에 강한 장점을 가지고 있다. 그러나 유전체 필터는 최근의 기술 발전 동향인 소형화 및 MMIC(MMIC: Monolithic Microwave IC)화에는 한계성을 가지고 있다. 또한, SAW 필터는 유전체 필터에 비해 소형이면서 신호처리가 용이하고 회로가 단순하며, 반도체 공정을 이용함으로써 대량생산이 가능한 이점을 가지고 있다. 또한, SAW 필터는 유전체 필터에 비해 통과 대역 내의 사이드 리젝션(Side Rejection)이 높아 고품위의 정보를 주고받을 수 있는 장점이 있다. 그러나 SAW 필터 공정에는 자외선(UV)을 사용하여 노광을 하는 공정이 포함되므로 IDT(InterDigital Transducer) 선폭이 0.5㎛ 정도가 한계라는 단점이 있다. 따라서 SAW필터를 이용하여 초고주파(5㎓ 이상) 대역을 커버하기는 불가능하다는 문제점이 있으며, 근본적으로 반도체기판에서 이루어지는 MMIC구조와 단일칩을 구성하는 데는 어려움이 따른다.
위와 같은 한계 및 문제점들을 극복하기 위하여 기존 반도체(Si, GaAs)기판에 다른 능동소자들과 함께 집적되어 주파수 제어회로를 완전히 MMIC화할 수 있는 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터가 제안되었다.
FBAR는 박막(Thin Film)소자로 저가격, 소형이면서 고품질(High Q)계수의 특성이 가능하므로 각종 주파수 대역(9백㎒∼10㎓)의 무선통신기기, 군용 레이더 등에 사용 가능하다. 또한, 유전체 필터 및 집중 정수(LC) 필터보다 수백분의 1 크기로 소형화가 가능하고, SAW 필터보다 삽입손실이 매우 작다는 특성을 가지고 있다. 따라서 FBAR는 안정성이 높고 고품질계수를 요구하는 MMIC에 가장 적합한 소자라 할 수 있다.
FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터는 반도체 기판인 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs)에 압전유전체 물질인 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN) 등을 RF 스퍼터링 방법으로 증착하고, 압전 특성으로 인한 공진을 유발한다. 즉, FBAR는 양 전극 사이에 압전박막을 증착하고, 체적파(Bulk Acoustic Wave)를 유발시켜 공진을 발생시키는 것이다.
종래에는 이러한 FBAR를 구성요소로 하는 FBAR형 필터를 외부 환경으로부터 보호하기 위해서, 필터 웨이퍼(소자)와 보호 웨이퍼(Cap)의 접합 부위에 금속재료를 이용하여 웨이퍼 본딩으로 패키징하였다.
이러한 패키지 구조는 두 장의 웨이퍼 사용에 의한 높은 두께, 재배선층을 형성하기 위해서 보호 웨이퍼에 형성되는 실리콘 홀, 소자 웨이퍼와 접합을 형성하기 위한 넓은 접합층 면적을 필요로 하며, 이러한 구조로 인해서 소자의 크기와 두께가 증가한다. 또한 접합을 위한 메탈 형성 공정과 재배선층을 형성하기 위한 실리콘 비아층의 형성이 필요하므로 공정 단계가 많아지며 복잡해 지는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2004-0102390호(공개일 2004년 12월 8일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 FBAR형 필터의 패키지 공정을 단순화하고, 패키지 사이즈를 작게 형성할 수 있도록 하는 FBAR형 필터에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 FBAR형 필터는 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들을 포함하는 기판; 상기 기판의 상부에 형성된 하부 전극; 상기 하부 전극의 상부에 형성된 압전층; 상기 압전층의 상부에 형성된 적어도 2개 이상의 상부전극들; 및 상기 캐비티들과 상기 하부전극이 형성된 일정 영역의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 월(wall) 및 상기 상부 전극들에서 이격된 상태로 상기 월의 상부에 배치되어 상기 일정 영역을 밀봉하는 루프(roof)를 구비한 패키지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패키지층은, 감광성 폴리머로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 압전층은, 상기 캐비티들 중 어느 하나의 캐비티 위에 접하여 형성되되, 상기 어느 하나의 캐비티와 연통될 수 있는 개방 홀을 포함하고, 상기 월은 상기 개방 홀의 주변을 에워싸는 것을 특징으로 한다.
상기 루프의 테두리는 상기 월의 테두리 내측에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 패키지층의 일측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 하부전극과 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제1 배선층; 및 상기 패키지층의 타측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 상부전극들 중 어느 하나와 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제2 배선층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 FBAR형 필터는 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들을 포함하는 기판; 상기 기판의 상부에 형성된 하부전극; 상기 하부 전극의 상부에 형성된 압전층; 상기 압전층의 상부에 형성된 적어도 2개 이상의 상부전극들; 및 상기 캐비티들과 상기 하부전극이 형성된 일정 영역의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 월(wall) 및 상기 상부 전극들에서 이격된 상태로 상기 월의 상부에 배치되어 상기 일정 영역을 밀봉하는 루프(roof)를 구비한 패키지층을 포함하고, 상기 압전층은, 상기 캐비티들 중 어느 하나의 캐비티 위에 접하여 형성되되, 상기 어느 하나의 캐비티와 연통될 수 있는 개방 홀을 포함하고, 상기 월은 상기 개방 홀을 밀폐시키는 것을 특징으로 한다.
상기 패키지층은, 감광성 폴리머로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 루프의 테두리는 상기 월의 테두리 내측에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 패키지층의 일측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 하부전극과 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제1 배선층; 및 상기 패키지층의 타측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 상부전극들 중 어느 하나와 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제2 배선층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, FBAR형 필터에서 상기 캐비티들과 상기 하부전극이 형성된 일정 영역의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 월(wall) 및 상기 상부 전극들에서 이격된 상태로 상기 월의 상부에 배치되어 상기 일정 영역을 밀봉하는 루프(roof)를 구비한 패키지층을 포함함으로써, FBAR형 필터의 패키지 구조와 공정을 단순화하고, 기존 패키지에 비교하여 사이즈를 작게 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 FBAR형 필터를 설명하기 위한 일 실시예의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 FBAR형 필터의 AA' 단면에 대한 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 FBAR형 필터의 BB' 단면에 대한 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 FBAR형 필터를 설명하기 위한 다른 실시예의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 FBAR형 필터의 AA' 단면에 대한 수직 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 FBAR형 필터의 BB' 단면에 대한 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　또한, 이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 FBAR형 필터를 설명하기 위한 일 실시예의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 FBAR형 필터의 AA' 단면에 대한 수직 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 FBAR형 필터의 BB' 단면에 대한 수직 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, FBAR형 필터(100)는 기판(110), 하부 전극(120), 압전층(130), 상부 전극(140), 패키지층(150) 및 제1 배선층(160) 및 제2 배선층(170)을 포함한다.
FBAR형 필터(100)는 하부 전극(120)과 상부 전극(140) 사이에 외부에서 신호가 인가되면 두 전극 사이에 입력 전달된 전기적 에너지의 일부가 압전효과에 따른 기계적 에너지로 변환된고, 이를 다시 전기적 에너지로 변환하는 과정에서 압전층(130)의 두께에 따른 고유진동의 주파수에 대하여 공진을 하게 된다.
기판(110)은 반도체 기판으로서, 통상의 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 고저항 실리콘기판(HRS)이 사용될 수 있다. 기판(110)의 상면에는 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 절연층은 기판(110) 상에 용이하게 성장시킬 수 있는 열산화막을 채용하거나, 화학기상증착 등의 통상의 증착공정을 이용한 산화막 또는 질화막을 선택적으로 채용할 수 있다.
또한, 기판(110)은 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들(110-1, 110-2)을 포함하고 있다. 캐비티들(110-1, 110-2)은 기판(110)에 공간부를 형성한 후에, 공간부에 절연층을 형성하고, 절연층 상부에 희생층(sacrificial layer)을 증착시킨 후, 식각하여 평면화하고, 이후 희생층을 제거함으로써 형성된다. 여기서, 희생층은 폴리실리콘이나 SiO2 등의 표면의 거칠기(roughness)가 우수하고 희생층의 형성과 제거가 용이한 물질을 사용한다. 일 예로, 희생층으로 SiO2, PSG, BPST, BSG 또는 폴리실리콘을 채용할 수 있고, 이러한 SiO2, PSG, BPST, BSG 또는 폴리실리콘은 표면의 거칠기가 우수하고 희생층 형성 및 제거가 용이할 뿐만 아니라, 특히, 후속공정에서 건식 식각을 적용하여 제거할 수 있다.
하부 전극(120)은 기판(110)의 상부에 형성된다. 하부 전극(120)은 기판(110)에서 캐비티들(110-1, 110-2)의 상부에 형성되며, 캐비티들(110-1, 110-2)의 상부 전체 또는 상부 일부를 에워싸는 형태일 수 있다. 하부 전극(120)은 기판(110)의 상부에 소정 물질을 증착시킨 후, 패터닝하여 형성한다. 하부전극(120)으로 사용되는 물질은 금속과 같은 통상의 도전물질을 사용하는데, 바람직하게는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 사용할 수 있다. 하부 전극(120)의 두께는 10 ~ 1000 nm일 수 있다.
압전층(130)은 하부 전극(120)의 상부에 형성된다. 압전층(130)은 하부전극(120)의 상부에 압전물질을 증착시킨 후에 패터닝하여 형성할 수 있다.
압전층(130)의 일측 부분은 캐비티(110-2) 위에 직접 접하여 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압전층(130)의 일측 부분에는 캐비티(110-2)와 연통될 수 있는 개방 홀(130-1)이 형성되어 있다. 개방 홀(130-1)은 압전층(130)을 수직으로 관통하는 구멍으로, 캐비티(110-2)와 압전층(130)의 상부에 형성되는 에어 공간과 연통될 수 있도록 한다.
압전물질로는 질화알루미늄(AIN) 또는 산화아연 (ZnO)을 사용할 수 있다. 증착방법은 RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering) 방법, 에바포레이션(Evaporation) 방법 등이 이용된다. 압전층(130)의 두께는 5~500 nm일 수 있다.
상부 전극(140)은 압전층(130)의 상부에 형성된다. 상부 전극(140)은 압전층(130) 상부에 상부전극용 금속막을 증착 및 패터닝하여 형성할 수 있다. 상부전극(140)은 하부전극(120)과 동일한 물질, 동일한 증착방법 및 패터닝 방법을 사용할 수 있다. 상부전극(140)의 두께는 5~1000nm일 수 있다.
상부 전극(140)은 적어도 2개 이상일 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 전극(140)은 제1 상부전극(140-1) 및 제2 상부전극(140-2)을 포함할 수 있다. 이러한 제1 상부전극(140-1)은 압전층(130)의 일측 상부에 형성될 수 있고, 제2 상부전극(140-2)은 압전층(130)의 타측 상부에 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 상부전극(140-1) 및 제2 상부전극(140-2)은 다각형의 평면으로 형성된 것일 수 있다. 이때, 제2 상부전극(140-2)은 압전층(130) 위에 형성되되, 다각형의 평면 중 일측이 압전층(130)의 경사면을 따라 연장되어 기판(110) 위에 형성된 것일 수 있다.
패키지층(150)은 월(wall)(150-1)과 루프(roof)(150-2)를 포함하고 있다. 이때, 패키지층(150)은 감광성 폴리머로 형성된 것일 수 있다.
월(150-1)은 기판(110)의 캐비티들(110-1, 110-2)과 하부전극(120)이 형성된 일정 영역들(PA1, PA2)의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 형태이다. 월(150-1)의 최소한의 높이는 압전층의 진동에 따라 움직이는 상부 전극들(140-1, 140-2)이 루프(roof)(150-2)에 접촉되지 않는 정도의 높이를 갖을 수 있다.
월(150-1)은 압전층(130)을 구성하는 개방 홀(130-1)의 주변을 에워싸는 것일 수 있다. 즉, 월(150-1)은 압전층(130)을 구성하는 개방 홀(130-1)을 밀봉하는 것이 아니라, 그 주변을 에워싸는 것일 수 있다.
루프(150-2)는 상부 전극들(140-1, 140-2)에서 이격된 상태로 월(150-1)의 상부에 배치되어 일정 영역들(PA1, PA2)을 밀봉하고 있다. 이때, 루프(150-2)의 테두리는 월(150-1)의 테두리 내측에 형성된 것일 수 있다.
제1 배선층(160)은 패키지층(150)의 일측 측면부를 따라 형성되어 있다. 도 2를 참조하면, 제1 배선층(160)의 일단(160-1)은 하부전극(120)의 끝단(120-1)과 연결되고 제1 배선층(160)의 타단(160-2)은 루프(150-2)의 상부와 연결되어 있다. 제1 배선층(160)은 전도성이 있는 금속 물질로 형성된 것일 수 있다.
제2 배선층(170)은 패키지층(150)의 타측 측면부를 따라 형성되어 있다. 도 3을 참조하면, 제2 배선층(170)의 일단(170-1)은 제2 상부전극(140-2)의 끝단(140-21)과 연결되고, 제2 배선층(170)의 타단(170-2)은 루프(150-2)의 상부와 연결되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 상부전극(140-2)은 다각형의 평면 중 일측이 압전층(130)의 경사면을 따라 연장되어 있으며, 제2 상부전극(140-2)의 끝단(140-21)이 기판(110) 위에 형성되어 있다. 이때, 제2 상부전극(140-2)의 끝단(140-21)은 패키지층(150)의 월(150-1)의 테두리보다 더 바깥으로 연장되어 외부에 노출되는 형태를 갖는다. 이에 따라, 제2 배선층(170)의 일단(170-1)은 외부로 노출된 제2 상부전극(140-2)의 끝단(140-21)과 연결될 수 있다. 제2 배선층(170)은 전도성이 있는 금속 물질로 형성된 것일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 FBAR형 필터를 설명하기 위한 다른 실시예의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 FBAR형 필터의 AA' 단면에 대한 수직 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 FBAR형 필터의 BB' 단면에 대한 수직 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, FBAR형 필터(200)는 기판(210), 하부 전극(220), 압전층(230), 상부 전극(240), 패키지층(250) 및 제1 배선층(260) 및 제2 배선층(270)을 포함한다.
기판(210)은 전술한 바와 같이, 통상의 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 고저항 실리콘기판(HRS)이 사용될 수 있다. 기판(210)의 상면에는 절연층(미도시)이 형성될 수 있다.
기판(210)은 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들(210-1, 210-2)을 포함하고 있다. 캐비티들(210-1, 210-2)은 기판(210)에 공간부를 형성한 후에, 공간부에 절연층을 형성하고, 절연층 상부에 희생층(sacrificial layer)을 증착시킨 후, 식각하여 평면화하고, 이후 희생층을 제거함으로써 형성된다.
하부 전극(220)은 기판(210)의 상부에 형성된다. 하부 전극(220)은 기판(210)에서 캐비티들(210-1, 210-2)의 상부에 형성되며, 캐비티들(210-1, 210-2)의 상부 전체 또는 상부 일부를 에워싸는 형태일 수 있다. 하부 전극(220)은 기판(210)의 상부에 소정 물질을 증착시킨 후, 패터닝하여 형성한다. 하부전극(220)으로 사용되는 물질은 금속과 같은 통상의 도전물질을 사용하는데, 바람직하게는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 사용할 수 있다.
압전층(230)은 하부 전극(220)의 상부에 형성된다. 압전층(230)은 하부전극(220)의 상부에 압전물질을 증착시킨 후에 패터닝하여 형성할 수 있다.
압전층(230)의 일측 부분은 캐비티(210-2) 위에 직접 접하여 형성될 수 있다. 압전층(230)의 일측 부분에는 캐비티(210-2)와 연통될 수 있는 개방 홀(230-1)이 형성되어 있다. 개방 홀(230-1)은 압전층(230)을 수직으로 관통하는 구멍으로, 캐비티(210-2)와 압전층(230)의 상부에 형성되는 에어 공간과 연통할 수 있도록 한다. 압전물질로는 질화알루미늄(AIN) 또는 산화아연 (ZnO)을 사용할 수 있다.
상부 전극(240)은 압전층(230)의 상부에 형성된다. 상부 전극(240)은 압전층(230) 상부에 상부전극용 금속막을 증착 및 패터닝하여 형성할 수 있다. 상부전극(240)은 하부전극(220)과 동일한 물질, 동일한 증착방법 및 패터닝 방법을 사용할 수 있다.
상부 전극(240)은 적어도 2개 이상일 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 전극(240)은 제1 상부전극(240-1) 및 제2 상부전극(240-2)을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 상부전극(240-1) 및 제2 상부전극(240-2)은 압전층(230) 위에 다각형의 평면으로 형성된 것일 수 있다. 이때, 제2 상부전극(240-2)은 압전층(230) 위에 형성되되, 다각형의 평면 중 일측이 압전층(230)의 경사면을 따라 연장되어 기판(210) 위에 형성된 것일 수 있다.
패키지층(250)은 월(wall)(250-1)과 루프(roof)(250-2)를 포함하고 있다. 패키지층(250)은 감광성 폴리머로 형성된 것일 수 있다.
월(250-1)은 기판(210)의 캐비티들(210-1, 210-2)과 하부전극(220)이 형성된 일정 영역들(PA1, PA2)의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 형태이다. 이때, 월(250-1)은 압전층(230)을 구성하는 개방 홀(230-1)을 밀폐시키는 것일 수 있다. 즉, 기판(210)의 캐비티(210-2)와 압전층(230)의 상부에 형성된 에어 공간을 연통시키는 개방 홀(230-1)에 월(250-1)이 배치된 것일 수 있다.
루프(250-2)는 상부 전극들(240-1, 240-2)에서 이격된 상태로 월(250-1)의 상부에 배치되어 일정 영역들(PA1, PA2)을 밀봉하고 있다. 이때, 루프(250-2)의 테두리는 월(250-1)의 테두리 내측에 형성된 것일 수 있다.
제1 배선층(260)은 패키지층(250)의 일측 측면부를 따라 형성되어 있다. 도 5를 참조하면, 제1 배선층(260)의 일단(260-1)은 하부전극(220)의 끝단(220-1)과 연결되고 제1 배선층(260)의 타단(260-2)은 루프(250-2)의 상부와 연결되어 있다. 제1 배선층(260)은 전도성이 있는 금속 물질로 형성된 것일 수 있다.
제2 배선층(270)은 패키지층(250)의 타측 측면부를 따라 형성되어 있다. 도 6을 참조하면, 제2 배선층(270)의 일단(270-1)은 제2 상부전극(240-2)의 끝단(240-21)과 연결되고, 제2 배선층(270)의 타단(270-2)은 루프(250-2)의 상부와 연결되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2 상부전극(240-2)은 다각형의 평면 중 일측이 압전층(230)의 경사면을 따라 연장되어 있으며, 제2 상부전극(240-2)의 끝단(240-21)이 기판(210) 위에 형성되어 있다. 이때, 제2 상부전극(240-2)의 끝단(240-21)은 패키지층(250)의 월(250-1)의 테두리보다 더 바깥으로 연장되어 외부에 노출되는 형태를 갖는다. 이에 따라, 제2 배선층(270)의 일단(270-1)은 외부로 노출된 제2 상부전극(240-2)의 끝단(240-21)과 연결될 수 있다. 제2 배선층(270)은 전도성이 있는 금속 물질로 형성된 것일 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: FBAR형 필터
110, 210: 기판
120, 220: 하부 전극
130, 230: 압전층
140, 240: 상부 전극
150, 250: 패키지층
160, 260: 제1 배선층
170, 270: 제2 배선층

Claims (9)

  1. 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들을 포함하는 기판;
    상기 기판의 상부에 형성된 하부 전극;
    상기 하부 전극의 상부에 형성된 압전층;
    상기 압전층의 상부에 형성된 적어도 2개 이상의 상부전극들; 및
    상기 캐비티들과 상기 하부전극이 형성된 일정 영역의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 월(wall) 및 상기 상부 전극들에서 이격된 상태로 상기 월의 상부에 배치되어 상기 일정 영역을 밀봉하는 루프(roof)를 구비한 패키지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)형 필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패키지층은,
    감광성 폴리머로 형성된 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전층은,
    상기 캐비티들 중 어느 하나의 캐비티 위에 접하여 형성되되, 상기 어느 하나의 캐비티와 연통될 수 있는 개방 홀을 포함하고,
    상기 월은 상기 개방 홀의 주변을 에워싸는 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 루프의 테두리는 상기 월의 테두리 내측에 형성된 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 패키지층의 일측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 하부전극과 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제1 배선층; 및
    상기 패키지층의 타측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 상부전극들 중 어느 하나와 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제2 배선층을 포함하는 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  6. 상면에 적어도 2개 이상의 캐비티들을 포함하는 기판;
    상기 기판의 상부에 형성된 하부전극;
    상기 하부 전극의 상부에 형성된 압전층;
    상기 압전층의 상부에 형성된 적어도 2개 이상의 상부전극들; 및
    상기 캐비티들과 상기 하부전극이 형성된 일정 영역의 주변을 에워싸며 수직으로 연장된 월(wall) 및 상기 상부 전극들에서 이격된 상태로 상기 월의 상부에 배치되어 상기 일정 영역을 밀봉하는 루프(roof)를 구비한 패키지층을 포함하고,
    상기 압전층은,
    상기 캐비티들 중 어느 하나의 캐비티 위에 접하여 형성되되, 상기 어느 하나의 캐비티와 연통될 수 있는 개방 홀을 포함하고,
    상기 월은 상기 개방 홀을 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 패키지층은,
    감광성 폴리머로 형성된 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 루프의 테두리는 상기 월의 테두리 내측에 형성된 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 패키지층의 일측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 하부전극과 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제1 배선층; 및
    상기 패키지층의 타측 측면부를 따라 형성되되, 일단이 상기 상부전극들 중 어느 하나와 연결되고 타단이 상기 루프의 상부와 연결된 제2 배선층을 포함하는 것을 특징으로 하는 FBAR형 필터.
KR1020210107083A 2021-08-13 2021-08-13 Fbar형 필터 KR20230025068A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210107083A KR20230025068A (ko) 2021-08-13 2021-08-13 Fbar형 필터
US17/876,898 US20230047232A1 (en) 2021-08-13 2022-07-29 Fbar Type Filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210107083A KR20230025068A (ko) 2021-08-13 2021-08-13 Fbar형 필터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230025068A true KR20230025068A (ko) 2023-02-21

Family

ID=85177236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210107083A KR20230025068A (ko) 2021-08-13 2021-08-13 Fbar형 필터

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230047232A1 (ko)
KR (1) KR20230025068A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040102390A (ko) 2003-05-27 2004-12-08 삼성전자주식회사 폴리 실리콘 희생층 및 에칭 방지 벽을 이용한 에어갭형ｆｂａｒ 제조 방법 및 그 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040102390A (ko) 2003-05-27 2004-12-08 삼성전자주식회사 폴리 실리콘 희생층 및 에칭 방지 벽을 이용한 에어갭형ｆｂａｒ 제조 방법 및 그 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20230047232A1 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100622955B1 (ko) 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법
US10784838B2 (en) Air-gap type film bulk acoustic resonator and method of manufacturing the same
KR100825108B1 (ko) 캡슐화된 전자 요소들에서 열 소산을 개선하기 위한 방법
US7939356B2 (en) Method of manufacturing film bulk acoustic resonator using internal stress of metallic film and resonator manufactured thereby
KR20060136429A (ko) 캡슐화된 전자 요소들에서 열 소산을 개선하기 위한 방법
KR20030090142A (ko) 박막 벌크 어코스틱 공진기（ＦＢＡＲｓ）소자 및 그제조방법
US11075614B2 (en) Piezoelectric thin film resonator, filter, and multiplexer
KR20230025068A (ko) Fbar형 필터
US11606076B2 (en) Air-gap type film bulk acoustic resonator
KR102311593B1 (ko) 에어갭형 fbar
KR20220161680A (ko) 박막 벌크 음향 공진기
KR102579165B1 (ko) 에어갭형 fbar
KR20230045799A (ko) Baw형 공진기를 포함하는 필터
KR102636254B1 (ko) 기계적, 전기적 및 열역학적 특성이 향상된 음향 공진기 및 이의 제조방법
KR100528882B1 (ko) 에어갭 인덕터를 이용한 듀플렉서 및 그 제조 방법
KR102345121B1 (ko) 체적 음향 공진기 및 탄성파 필터 장치
US20220038076A1 (en) Air-gap type film bulk acoustic resonator
KR20220127125A (ko) 에어갭형 fbar
KR20220148456A (ko) 박막 벌크 음향 공진기
KR20230094437A (ko) 체적 음향 공진기 패키지
KR100402066B1 (ko) 필름 벌크 오코스틱 공진기를 이용한 스택형 필터
KR20200011170A (ko) 탄성파 필터 장치
KR20040037906A (ko) 압전체를 이용한 공진기 및 그 제조 방법