KR20020036547A - 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특정 주파수 대역에서 공진을 유발하는 박막 형태의 소자를 필터로 구현하는 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법에 관한 것으로서,
메탈 두께에 따라 주파수가 결정됨을 이용하여 희망 주파수에 따라 기판 상에 서로 다른 두께의 메탈을 적정한 위치에 차례로 도포함으로써 공정이 다순해질 뿐만 아니라 설계 변경이 매우 용이하며, 입출력단 신호의 분리와 안테나와의 정합을 용이하게 하여 제품의 전기적 특성을 개선하고 그 크기를 줄일 수 있는 효과를 제공하게 된다.
Description
본 발명은 특정 주파수 대역에서 공진을 유발하는 박막 형태의 소자를 필터로 구현하는 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 입출력단 신호의 분리와 안테나와의 정합을 용이하게 하여 제품의 전기적 특성을 개선하고 그 크기를 줄이기 위한 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법에 관한 것이다.
탄성파 필터는 희망 주파수는 통과시키고 불필요한 주파수는 제거시키는 소자이다. 이러한 탄성파 필터는 압전 기판 상에 입력전극, 출력전극이 각각 형성되어 있다.
따라서, 탄성파 필터의 입력전극에 전기신호를 가하면 압전 기판의 표면에 탄성파가 발생하게 되고, 이 탄성파가 출력전극에 전달되면 이것이 다시 전기신호로 변환되어 출력되게 된다.
이렇게, 상기 탄성파 필터의 출력전극을 통해 전달되는 출력 신호는 희망 주파수대 성분만으로 불필요한 성분은 도중에 차단되게 된다.
일반적인 표면탄성파 필터보다 1/6 크기의 필름 벌크 오코스틱 공진기(FBAR)는 반도체 기판인 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs)에 압전유전체 물질은 ZnO, AlN을 RF 스퍼터링으로 증착하여 압전 특성으로 유발하는 박막 형태의 소자를 필터로 구현한 것이다.
이러한, FBAR는 저가격, 초소형, 고품질, 고주파 대응, 유전체/표면탄성파필터보다 우수한 특성을 구현하고, MMIC 단일칩화가 가능하여 RF 전단부의 원칩화를 이루어 박막 기술을 응용한 초고주파 대역의 부품에 적용되어 소형, 경량, 경박, 저전력화 요구 대응에 적합한 것이다.
종래 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 먼저, 미리 희망 주파수 대역(f1, f2, f3)을 설정하고 그에 따라 듀플렉서를 설계한다. 그 다음에, 희망 주파수 대역에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 Al을 적정 두께로 도포하여 전극을 형성하고, Al의 하부에 압전 유전체 물질을 RF 스퍼터링으로 증착한 후에 고/저의 오코스틱 임피던스 물질을 이용해 홀수층의 브래그 반사기(Bragg reflector; 10)를 형성하게 된다.
이렇게, 상기 반사기(10)가 형성이 완료되면 반사기(10) 하부에 초소형 정밀 기계 시스템으로 에어 캐비티를 형성함으로써 FBAR을 완성하게 된다.
그런데, 종래 경우에는 이미 설계되어진 바에 의해 f1, f2, f3의 희망 주파수의 메탈 두께를 서로 다르게 도포하게 되므로 설계 변경이 매우 어려울 뿐만 아니라 공정 또한 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 메탈 두께에 따라 주파수가 결정됨을 이용하여 희망 주파수에 따라 기판 상에 서로 다른 두께의 메탈을 적정한 위치에 차례로 도포함으로써 공정이 다순해질 뿐만 아니라 설계 변경이 매우 용이하며, 입출력단 신호의 분리와 안테나와의정합을 용이하게 하여 제품의 전기적 특성을 개선하고 그 크기를 줄일 수 있는 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 박막 벌크 오코스틱 공진기의 설계 상태가 도시된 도면이고,
도 2는 종래 기술에 따른 박막 벌크 오코스틱 공진기의 구조가 도시된 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 박막 벌크 오코스틱 공진기의 설계 상태가 도시된 도면이고,
도 4는 도 3에 의해 기판 상에 도포된 메탈 상태가 도시된 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
f1, f2, f3 : 희망 주파수 M0, M1, M2, M3 : 전극메탈
11, 13 : 알루미늄 전극막
12 : ZnO, ZnS, Al2O3, AlN 등의 압전박막
10 : 브래그 반사기(Bragg reflector, 홀수개층)
20 : 에어 캐비티
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법의 특징에 따르면, 표면탄성파 내에 희망 주파수 대역만 공진되도록 고/저의 탄성 임피던스 재질을 홀수층으로 압전 유전체 물질 하부에 적층하여 반사기를 형성하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 형성된 반사기에 압전 유전체 물질을 스퍼터링(Sputtering)으로 증착하는 제2 단계와, 상기 제2 단계가 완료되면 희망 주파수 대역별 공진을 위해 서로 다른 두께의 메탈 재질을 주파수 대역에 따라 기판 상에 차례로 도포하여 전극을 형성하는 제3 단계를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4를 참고하면 본 발명은 먼저, 제1 단계에서는 표면탄성파 내에 희망 주파수 대역만 공진되도록 고/저의 탄성 임피던스 재질을 홀수층으로 압전 유전체 물질 하부에 적층하여 반사기를 형성하게 된다.
그 후, 제2 단계에서는 상기 제1 단계에서 형성된 반사기에 압전 유전체 물질을 스퍼터링(Sputtering)으로 증착하게 되고, 제3 단계에서 상기 제2 단계가 완료되면 희망 주파수 대역별 공진을 위해 서로 다른 두께의 메탈 재질을 주파수 대역에 따라 기판 상에 차례로 도포하여 전극을 형성하게 된다.
이때, 상기 제3 단계에서는 도 3에 도시된 설계에 따라희망 주파수(f1, f2, f3)별 공진을 위해 서로 다른 두께의 메탈(M1, M2, M3)을 주파수 대역에 따라 기판 상에 차례로 도포하여 전극을 형성하게 된다.
즉, f×λ=VBAW(여기서, f는 희망 주파수, VBAW는 탄성파 속도를 각각 나타낸다.)에 의해 전극이 두꺼우면 무게에 의해 진동이 약화되어 VBAW가 줄어들고 f는 낮아지며, 반대로 전극이 얇으면 VBAW가 늘어나고 f는 높아진다는 것을 알 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 f1은 M1, f2는 M1+M2, f3는 M1+M2+M3의 두께가 되도록 기판 상에 M1, M2, M3를 차례로 도포하되, 도 3의 설계에 따라 f1, f2, f3의 위치에 따라 적정 위치에 도포하게 된다.
그러므로, 주파수 결정을 위한 메탈 두께를 간단히 조절할 수 있어 공진기의 설계 변경이 매우 용이해지게 된다.
마지막으로 제4 단계에서 상기 제1 내지 제3 단계에 의해 형성된 반사기 대신에 반사기와 동일한 기능을 수행하도록 상기 제2 단계에서 형성된 압전 유전체 물질 하부에 초소형 정밀기계 시스템이나 반도체 공정 기술을 이용하여 에어 캐비티를 형성함으로써 박막 벌크 오코스틱 공진기를 완성하게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법은메탈 두께에 따라 주파수가 결정됨을 이용하여 희망 주파수에 따라 기판 상에 서로 다른 두께의 메탈을 적정한 위치에 차례로 도포함으로써 공정이 다순해질 뿐만 아니라 설계 변경이 매우 용이하며, 입출력단 신호의 분리와 안테나와의 정합을 용이하게 하여 제품의 전기적 특성을 개선하고 그 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 표면탄성파 내에 희망 주파수 대역만 공진되도록 고/저의 탄성 임피던스 재질을 홀수층으로 압전 유전체 물질 하부에 적층하여 반사기를 형성하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 형성된 반사기에 압전 유전체 물질을 스퍼터링(Sputtering)으로 증착하는 제2 단계와, 상기 제2 단계가 완료되면 희망 주파수 대역별 공진을 위해 서로 다른 두께의 메탈 재질을 주파수 대역에 따라 기판 상에 차례로 도포하여 전극을 형성하는 제3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제3 단계에서 형성된 반사기 대신에 제2 단계의 압전 유전체 물질 하부에 초소형 정밀기계 시스템이나 반도체 공정 기법을 이용하여 에어 캐비티를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 단계에서는 표면탄성파 듀플렉서의 설계에 따라 메탈 재질의 도포 순서나 위치가 달라지는 것을 특징으로 하는 박막 벌크 오코스틱 공진기의 제조방법.
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