KR20230055786A - 체적 음향파 필터 - Google Patents
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Abstract
직렬팔에 연결되는 복수개의 직렬 공진기 및 상기 직렬팔에 연결되는 병렬팔에 연결되는 복수개의 병렬 공진기를 포함하며, 상기 복수개의 직렬 공진기 중 적어도 2개의 직렬 공진기는 상기 직렬팔에 병렬로 배치되며, 상기 병렬로 배치된 2개의 직렬 공진기는 기판과, 상기 기판의 상부에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부를 덮는 압전층 및 상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 상부전극을 포함하며, 상기 하부전극, 상기 압전층 및 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역을 상부에서 바라볼 때 상기 활성영역의 도심과 상기 활성영역의 종횡비를 정의하는 직사각형의 중심이 일치하고, 상기 활성영역은 상기 종횡비를 정의하는 상기 직사각형의 중심을 통과하는 적어도 하나의 축에 대하여 대칭인 다각형 형상을 가지는 체적 음향파 필터가 개시된다.
Description
본 발명은 체적 음향파 필터에 관한 것이다.
모바일 통신 시장에 있어 핵심 소자 중의 하나인 RF 체적 음향파 필터(RF bulk acoustic wave filter)는 MEMS 기술을 적용한 압전 소자 박막을 기반으로 제작되고 있다.
그리고, 통신 시장의 발전에 따라 이들 소자에 대한 성능 향상 요구가 날로 엄격해짐으로써 매우 낮은 삽입 손실(Insertion loss)과 급격한 기울기의 cutoff 특성은 물론 매우 낮은 수준의 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion)를 갖는 체적 음향파 필터에 대한 수요가 증가하고 있다.
본 발명은 2nd Harmonic Peak를 저감시킬 수 있는 체적 음향파 필터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터는 직렬팔에 연결되는 복수개의 직렬 공진기 및 상기 직렬팔에 연결되는 병렬팔에 연결되는 복수개의 병렬 공진기를 포함하며, 상기 복수개의 직렬 공진기 중 적어도 2개의 직렬 공진기는 상기 직렬팔에 병렬로 배치되며, 상기 병렬로 배치된 2개의 직렬 공진기는 기판과, 상기 기판의 상부에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 적어도 일부를 덮는 압전층 및 상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 상부전극을 포함하며, 상기 하부전극, 상기 압전층 및 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역을 상부에서 바라볼 때 상기 활성영역의 도심과 상기 활성영역의 종횡비를 정의하는 직사각형의 중심이 일치하고, 상기 활성영역은 상기 종횡비를 정의하는 상기 직사각형의 중심을 통과하는 적어도 하나의 축에 대하여 대칭인 다각형 형상을 가질 수 있다.
본 발명은 2nd Harmonic Peak를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 축대칭 다각형의 종횡비와 도심을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 도심 측정 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 사각형의 도심을 나타내는 표이다.
도 6은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 8은 종래기술에 따른 활성영역이 비대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 온도 변화를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터에 구비되는 Anti-Parallel 구조에 채용되는 축대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 온도 변화를 나타내는 설명도이다.
도 10은 종래기술에 따른 활성영역이 비대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기와 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터에 구비되는 Anti-Parallel 구조에 채용되는 축대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 노치(fs) 특성을 나타내는 설명도이다.
도 11은 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 변형 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 12는 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 변형 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 축대칭 다각형의 종횡비와 도심을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 도심 측정 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 사각형의 도심을 나타내는 표이다.
도 6은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 8은 종래기술에 따른 활성영역이 비대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 온도 변화를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터에 구비되는 Anti-Parallel 구조에 채용되는 축대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 온도 변화를 나타내는 설명도이다.
도 10은 종래기술에 따른 활성영역이 비대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기와 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터에 구비되는 Anti-Parallel 구조에 채용되는 축대칭 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 노치(fs) 특성을 나타내는 설명도이다.
도 11은 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 변형 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 12는 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 변형 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향파 필터(10)는 복수의 체적 음향 공진기[직렬 공진기 S1~S5, 병렬 공진기 P1~P5]를 직렬팔과 병렬팔에 래더형으로 배치해 서로 접속함으로써 소정의 통과 대역을 가지는 밴드패스 필터를 구성할 수 있다. 이 타입의 필터는 일반적으로 「래더형 필터」라고 한다.
도 1에 나타내는 필터에 있어서 다양한 주파수성분으로 구성되는 RF신호를 입력 단자 In에 입력하면, 원하는 주파수 성분만큼을 출력 단자 Out에서 출력시킬 수 있다. 도 1에 나타내는 구성에서는 체적 음향 공진기는 직렬팔에 5개(S1~S5), 병렬팔에 5개(P1~P6) 각각 배치되어 있다. 또한, 요구 사양에 따른 필터 설계에 따라 직렬팔, 병렬팔의 체적 음향 공진기의 수는 적의 변경할 수 있다. 병렬팔의 체적 음향 공진기(P1~P5)에 대해서는 상부 전극의 막상에 티타늄(Ti) 등의 주파수 조정막이 형성되어 있고 병렬팔의 체적 음향 공진기(P1~P5)의 공진 주파수는 직렬팔의 체적 음향 공진기(S1~S5)의 공진 주파수보다 낮아지도록 설정되어 있다.
한편, 직렬팔의 체적 음향 공진기(S1~S5) 중 두 개의 체적 음향 공진기(S1, S2)는 2개의 체적 음향 공진기(S1, S2)의 극성(Polarity)이 서로 반전되게 연결한다. 이러한 구조를 이하에서는 Anti-Parallel 구조라 한다. 그리고, 직렬팔의 체적 음향 공진기(S1~S5) 중 또 다른 두 개의 체적 음향 공진기(S4, S5)도 Anti-Parallel 구조를 가진다.
그리고, Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기(S1, S2 및 S4, S5)는 축대칭 구조를 가질 수 있다.
한편, 이하에서는 직렬팔의 체적 음향 공진기(S1~S5)를 직렬 공진기라 하고, 병렬팔의 체적 음향 공진기(P1~P5)를 병렬 공진기라 한다. 즉, 직렬 공진기(S1~S5) 중 2 쌍의 직렬 공진기(S1, S2 및 S4, S5)는 직렬팔에 병렬로 연결되며 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 축 대칭 다각형 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 축 대칭 육각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 동일한 종횡비(Aspect Ratio, AR)를 가지는 축 대칭 다각형 형상을 가질 수 있다.
한편, 활성영역이라 함은 후술할 하부전극(150), 압전층(160), 상부전극(170)이 모두 겹쳐져서 배치되는 영역을 말한다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 활성영역은 상부에서 바라볼 때 활성영역의 도심과 활성영역의 종횡비를 정의하는 직사각형의 중심이 일치하고, 활성영역은 종횡비를 정의하는 직사각형의 중심을 통과하는 적어도 하나의 축에 대하여 대칭인 다각형 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 활성영역의 종횡비(Aspect Ratio, AR)는 5 이하의 값을 가질 수 있다.
여기서, 종횡비 및 종횡비를 정의하는 직사각형의 정의에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 축대칭 다각형의 종횡비와 도심을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3을 참조하면, 다각형에서의 종횡비는 다각형의 3개 이상의 꼭지점에 접하는 직사각형의 단축과 장축의 비로 정의한다.
즉, 종횡비(Aspect Ratio, AR) = h/b 라 한다.
다시 말해, 축대칭 다각형의 경우 도 3에 도시된 바와 같이 꼭지점에 접하는 직사각형을 그릴 수 있다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 축대칭 다각형에 접하는 직사각형의 중심(x, y)과, 다각형 형상의 도심(x',y')은 일치한다.
도 4는 도심 측정 방법을 설명하기 위한 설명도이고, 도 5는 사각형의 도심을 나타내는 표이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저 도심(centroid)이란 어떤 임의 단면에서 직교 좌표축에 대한 단면 1차 모멘트가 0이 되는 점을 말한다. 직교 좌표축에서 도심까지의 거리를 구하는 방법은 단면 1차 모멘트를 도형의 면저으로 나누면 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 임의 형상의 단면에 대해서, 미소 면적 dA를 생각하고, 직교 좌표축으로부터 미소면적 도심까지 거리를 곱한 다음 전체 면적에 대해 적분을 하면 단면 1차 모멘트(G)다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 축대칭 다각형 중 직사각형의 도심은 직사각형의 중심이 된다. 그리고, 도 3 및 도 5를 종합해 보면, 축대칭 다각형은 직사각형의 도심과 같이 축대칭 다각형의 중심이 축대칭 다각형의 도심이 되는 것을 알 수 있다.
여기서, 체적 음향 공진기에 대하여 살펴보면, 도 6은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이고, 도 7은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 일예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 하부전극(150), 압전층(160), 상부전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190) 및 금속패드(195)를 포함하여 구성될 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(112)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 기판(110)을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 절연층(112)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 기판(110)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 절연층(112)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
희생층(120)은 절연층(112) 상에 형성되며, 희생층(120)의 내측에는 캐비티(C)와 식각 방지부(130)가 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 제조 시 희생층(120)의 일부분을 제거함으로써 형성된다. 이와 같이, 캐비티(C)가 희생층(120)의 내측에 형성됨에 따라, 희생층(120)의 상부에 배치되는 하부전극(150) 등은 편평하게 형성될 수 있다.
식각방지부(130)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각방지부(130)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
하부전극(150)은 멤브레인층(140) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 하부전극(150)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
하부전극(150)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(150)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
압전층(160)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 하부전극(150)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(160)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 특히, 압전층(160)이 질화 알루미늄(AlN)로 구성되는 경우 압전층(160)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
한편, 압전층(160)은 평탄부(S)에 배치되는 압전부(162), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(164)를 포함한다.
압전부(162)는 하부전극(150)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(162)는 하부전극(150)과 상부전극(170) 사이에 개재되어 하부전극(150), 상부전극(170)과 함께 편평한 형태로 형성된다.
굴곡부(164)는 압전부(162)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.
굴곡부(164)는 후술되는 삽입층(180) 상에 배치되며, 삽입층(180)의 형상을 따라 융기되는 형태로 형성된다. 이에 압전층(160)은 압전부(162)와 굴곡부(164)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(164)는 삽입층(180)의 두께와 형상에 대응하여 융기된다.
굴곡부(164)는 경사부(164a)와 연장부(164b)로 구분될 수 있다.
경사부(164a)는 후술되는 삽입층(180)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(164b)는 경사부(164a)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다.
경사부(164a)는 삽입층(180) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(164a)의 경사각은 삽입층(180) 경사면(L)의 경사각(θ)과 동일하게 형성될 수 있다.
상부전극(170)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(160)을 덮도록 형성된다. 상부전극(170)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(150)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(170)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(150)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(170)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상부전극(170)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 하부전극(150)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
한편, 활성영역이라 함은 하부전극(150), 압전층(160), 상부전극(170)이 모두 겹쳐져서 배치되는 영역을 말한다.
삽입층(180)은 하부전극(150)과 압전층(160) 사이에 배치된다. 삽입층(180)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO)등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전층(160)과는 다른 재질로 형성된다.
또한, 삽입층(180)은 적어도 일부가 압전층(160)과 하부전극(150) 사이에 배치된다. 일예로서, 삽입층(180)은 고리 형상을 가질 수 있다.
페시베이션층(190)은 하부전극(150)과 상부전극(170)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(190)은 공정 중 상부전극(170) 및 하부전극(150)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 페시베이션층(190)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
금속패드(195)는 하부전극(150)과 상부전극(170)의 상기한 페시베이션층(190)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(195)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 동일한 종횡비(Aspect Ratio, AR)를 가지는 축 대칭 육각형 형상을 가진다. 이에 따라, 방열효과 개선으로 전원에 의한 노치(Notch, fs) 이동량을 억제하여 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) 피크(Peak)를 감소시킬 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, Anti-Parallel 구조로 2개의 공진기의 극성(Polarity)이 서로 반전되게 공진기를 연결함으로써 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion)를 상쇄 시킬 수 있다. 즉, 압전층(160)의 극성(Polarity)이 서로 반대인 경우, f0의 입력 신호는 그대로 통과되지만, 2f0의 신호는 서로 상쇄되어 제거되는 원리이다. 이러한 이유로 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion)를 저감 목적으로 체적 음향파 필터의 마지막 단에 보통 Anti-Parallel 구조를 사용한다. 다만, 공진 주파수(resonance frequency) 에서 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) Peak가 발생한다. 그 원인으로 2개의 공진기의 공진 주파수(resonance frequency)가 불일치하게 되어 서로 상쇄시키지 못하고 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) Peak가 발생한다. 공진기 공진 주파수(resonance frequency) 불일치의 원인으로 공진기간의 산포 및 전원(Power) 인가 시, 전력 불균형으로 인한 공진기 주파수 이동(Shift)이 있다. 특히, 전원(Power) 인가 시 2개 공진기에 동일한 전원(Power)이 인가되지 않아 2개 공진기간 전력 불균형이 발생한다. 이로 인하여, 2개 중 1개 공진기에 전원(Power)이 많이 인가되고 이로 인하여 1개 공진기만 온도가 급 상승하게 된다. 따라서 온도가 많이 상승한 공진기의 주파수가 더 많이 이동하게 되어 공진 주파수(resonance frequency) 에서의 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) Peak가 더 크게 발생하게 된다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 동일한 종횡비(Aspect Ratio, AR)를 가지는 축 대칭 육각형 형상을 가진다. 이에 따라, 방열효과 개선으로 전원에 의한 노치(Notch, fs) 이동량을 억제하여 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) 피크(Peak)를 감소시킬 수 있다.
즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 종래기술과 비교하여 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 동일한 전원(Power)가 인가되는 경우 온도가 18% 감소함을 알 수 있다. 다시 말해, 종래기술과 같은 비대칭 체적 음향 공진기의 온도 변화율을 100%라고 할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 동일한 전원(Power)가 인가되는 경우 온도 변화율은 82%임을 알 수 있다. 이에 따라 전원에 의한 노치(Notch, fs) 이동량을 억제하여 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) 피크(Peak)를 감소시킬 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 종횡비(AR)가 5이하의 값을 가지므로, 도 10에 도시된 바와 같이, 종래기술과 비교하여 전원에 의한 노치(Notch, fs) 이동량을 억제할 수 있다. 나아가, 종횡비(AR)이 증가하는 경우 방열 경로가 증가되며 삽입손실(IL) 특성 개선으로 인하여 전원에 의한 노치(Notch, fs) 이동량을 보다 억제할 수 있다. 이에 따라, 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) 피크(Peak)를 감소시킬 수 있다.
도 11은 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 변형 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 축 대칭 다각형 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 축 대칭 육각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 동일한 종횡비(Aspect Ratio, AR)를 가지는 축 대칭 다각형 형상을 가질 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 종횡비(AR)가 5 내지 10 사이의 값을 가질 수 있다.
이와 같이, 체적 음향 공진기(S1, S2)는 종횡비(AR)가 5 내지 10 사이의 값을 가지므로 삽입 손실(IL) 성능을 개선할 수 있으며, 방열 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 전원(Power)에 의한 온도 증가 현상을 개선할 수 있다. 그리고, 삽입 손실(IL) 성능 개선 시 체적 음향 공진기(S1, S2)에서 소모하는 전력 손실이 감소하여 Self-Heating량이 감소할 수 있다.
도 12는 도 1의 A와 B부에 배치되는 Anti-Parallel 구조를 가지는 체적 음향 공진기의 변형 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 축 대칭 다각형 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 축 대칭 육각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 상부에서 바라볼 때 활성 영역이 동일한 종횡비(Aspect Ratio, AR)를 가지는 축 대칭 다각형 형상을 가질 수 있다. 한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체적 음향 공진기(S1, S2)는 종횡비(AR)가 10 이상의 값을 가질 수 있다.
이에 따라, 스퓨리어스 노이즈(Spurious Nois, S/N) 구간에서도 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) 특성 개선이 가능할 수 있다. 나아가, 전원에 의한 노치(Notch, fs) 이동량을 억제하여 2nd Harmonic 및 IMD(Intermodulation distortion) 피크(Peak)를 감소시킬 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.
S1 ~ S5 : 직렬 공진기
P1 ~ P5 : 병렬 공진기
110 : 기판
120 : 희생층
130 : 식각방지부
150 : 하부전극
160 : 압전층
170 : 상부전극
180 : 삽입층
190 : 페시베이션층
195 : 금속패드
P1 ~ P5 : 병렬 공진기
110 : 기판
120 : 희생층
130 : 식각방지부
150 : 하부전극
160 : 압전층
170 : 상부전극
180 : 삽입층
190 : 페시베이션층
195 : 금속패드
Claims (14)
- 직렬팔에 연결되는 복수개의 직렬 공진기; 및
상기 직렬팔에 연결되는 병렬팔에 연결되는 복수개의 병렬 공진기;
를 포함하며,
상기 복수개의 직렬 공진기 중 적어도 2개의 직렬 공진기는 상기 직렬팔에 병렬로 배치되며,
상기 병렬로 배치된 2개의 직렬 공진기는
기판;
상기 기판의 상부에 배치되는 하부전극;
상기 하부전극의 적어도 일부를 덮는 압전층; 및
상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 상부전극;
을 포함하며,
상기 하부전극, 상기 압전층 및 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역을 상부에서 바라볼 때 상기 활성영역의 도심과 상기 활성영역의 종횡비를 정의하는 직사각형의 중심이 일치하고,
상기 활성영역은 상부에서 바라볼 때 상기 종횡비를 정의하는 상기 직사각형의 중심을 통과하는 적어도 하나의 축에 대하여 대칭인 다각형 형상을 가지는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 종횡비를 정의하는 직사각형은 종횡비가 가장 큰 값을 가지는 직사각형인 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 다각형은 N각형(N≥4, N은 짝수)인 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 활성영역의 종횡비는 5 이하의 값을 가지는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 직렬 공진기는 동일한 활성영역의 종횡비를 가지는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 활성영역의 종횡비는 5 내지 10 사이의 값을 가지는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 활성영역의 종횡비는 10 이상의 값을 가지는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층을 더 포함하는 체적 음향파 필터.
- 제8항에 있어서,
상기 캐비티를 감싸도록 배치되는 식각방지부를 더 포함하는 체적 음향파 필터.
- 제9항에 있어서,
상기 식각방지부의 외측에 배치되는 희생층을 더 포함하는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
적어도 일부가 상기 하부전극과 상기 압전층의 사이에 배치되는 삽입층을 더 포함하는 체적 음향파 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 하부전극과 상기 상부전극의 일부분을 노출하도록 배치되는 페시베이션층을 더 포함하는 체적 음향파 필터.
- 제12항에 있어서,
상기 페시베이션층으로부터 노출된 상기 하부전극과 상기 상부전극에 접촉되는 금속패드를 더 포함하는 체적 음향파 필터.
- 직렬팔에 연결되는 복수개의 직렬 공진기; 및
상기 직렬팔에 연결되는 병렬팔에 연결되는 복수개의 병렬 공진기;
를 포함하며,
상기 복수개의 직렬 공진기 중 적어도 2개의 직렬 공진기는 서로 평행하게 배치되어 상호 이격되며,
상기 평행하게 배치되는 상기 2개의 직렬 공진기는
기판;
상기 기판의 상부에 배치되는 하부전극;
상기 하부전극의 적어도 일부를 덮는 압전층; 및
상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 상부전극;
을 포함하며,
상기 하부전극, 상기 압전층 및 상기 상부전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성영역을 상부에서 바라볼 때 상기 활성영역의 도심과 상기 활성영역의 종횡비를 정의하는 직사각형의 중심이 일치하고,
상기 활성영역은 상부에서 바라볼 때 상기 종횡비를 정의하는 상기 직사각형의 중심을 통과하는 적어도 하나의 축에 대하여 대칭인 다각형 형상을 가지는 체적 음향파 필터.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210139581A KR20230055786A (ko) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | 체적 음향파 필터 |
| US17/675,058 US20230125049A1 (en) | 2021-10-19 | 2022-02-18 | Bulk acoustic wave filter |
| TW111106953A TW202318799A (zh) | 2021-10-19 | 2022-02-25 | 體聲波濾波器 |
| CN202210473021.XA CN115996037A (zh) | 2021-10-19 | 2022-04-29 | 体声波滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210139581A KR20230055786A (ko) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | 체적 음향파 필터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230055786A true KR20230055786A (ko) | 2023-04-26 |
Family
ID=85981408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210139581A KR20230055786A (ko) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | 체적 음향파 필터 |
Country Status (4)
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Also Published As
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| WITB | Written withdrawal of application |