KR101973435B1 - 체적 음향 공진기 - Google Patents

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Abstract

기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층과, 상기 멤브레인층 상에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 평탄면 상에 배치되는 압전체층 및 상기 압전체층의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상부전극을 포함하며, 상기 압전체층의 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 형성되며, 상기 압전체층의 측면은 상기 하부전극의 상면에 대하여 65°~ 90°기울기를 가지는 체적 음향 공진기가 개시된다.

Description

체적 음향 공진기{Bulk-acoustic wave resonator}
본 발명은 체적 음향 공진기에 관한 것이다.
일반적으로 BAW(Bulk Acoustic Wave) 필터는 스마트폰 및 테블릿(Tablet) 등의 Front End Module에서 RF 신호 중 원하는 주파수 대역은 통과시키고 원치 않는 주파수 대역은 차단하는 핵심 소자이며, 모바일(Mobile) 시장이 커지며 그 수요가 증가하고 있는 상황이다.
한편, BAW 필터는 복수개의 체적 음향(BAW) 공진기들로 구성되며, 체적 음향 공진기의 품질 계수(Q 성능)가l 좋으면, BAW 필터에서 원하는 대역(Band)만 선택할 수 있는 특성이 좋아지고, 삽입 손실(Insertion Loss) 및 감쇠(Attenuation) 성능이 개선된다.
그리고, 체적 음향 공진기의 품질 계수를 향상시키기 위해서는 공진기 둘레에 프레임(Frame)을 형성해서 공진 시 발생하는 수평파(Lateral Wave)를 공진기 내부로 반사시켜 공진 에너지를 활성 영역(Active Area)에 가두어야 한다.
일반적으로 프레임(Frame)은 상부 전극과 동일 재질을 이용하여 활성 영역보다 두껍게 형성하여 구성한다. 하지만, 프레임을 형성하는 경우 프레임이 차지하는 활성 영역으로 인해 다른 성능들의 저하가 초래되는 문제가 있다. 더하여 광대역 영역에서 프레임 공진으로 인한 노이즈가 발생하는 문제가 있다.
대한민국 특허공개공보 제2016-69263호
수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있는 체적 음향 공진기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층과, 상기 멤브레인층 상에 배치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 평탄면 상에 배치되는 압전체층 및 상기 압전체층의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상부전극을 포함하며, 상기 압전체층의 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 형성되며, 상기 압전체층의 측면은 상기 하부전극의 상면에 대하여 65°~ 90°기울기를 가질 수 있다.
수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있는 체적 음향 공진기가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6는 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시에에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 13는 본 발명의 제12 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
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 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기(1)는 일예로서, 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30), 압전체층(40) 및 상부전극(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(10)은 실리콘이 적층된 기판일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)가 기판으로 이용될 수 있다. 한편, 기판(10)에는 보호층(미도시)이 구비될 수 있다.
또한, 기판(10)은 멤브레인층(120)과의 캐비티(Cavity, 12)를 형성한다.
멤브레인층(20)은 기판(10)의 상면에 형성되며, 기판(10)과 함께 캐비티(12)를 형성한다. 한편, 멤브레인층(20)은 제조 시 희생층(미도시)의 제거 시 에칭가스에 의한 하부전극(30)의 손상을 방지하는 역할을 수행한다. 일예로서, 멤브레인층(20)은 할라이드계의 에칭가스에 대하여 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 멤브레인층(20)은 질화실리콘(SiN), 산화실리콘(SiO2) 재질로 이루어질 수 있다.
하부전극(30)은 멤브레인층(120) 상에 배치된다. 하부전극(30)은 일부분이 캐비티(112)의 상부에 배치되도록 멤브레인층(120) 상에 형성된다. 일예로서, 하부전극(110)은 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 하부전극(30)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
압전체층(40)은 캐비티(12)의 상부에 배치되도록 하부전극(30)의 평탄면 상에 형성된다. 한편, 압전체층(40)은 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 배치된다. 더하여, 압전체층(40)의 측면은 하부전극(30)의 상면에 대하여 65°~ 90°기울기를 가진다.
이에 따라, 압전체층(40)에서 진행되는 수평파(Lateral Wave)는 압전체층(140)의 측면에서 공기(Air)를 만나게 되어 반사 계수를 증가시킬 수 있다.
또한, 체적 음향 공진기(1)의 공진 구동 시 수평파(Lateral Wave)는 여러 개의 모드가 발생되며, 반공진 주파수에서는 다양한 모드(S1, A1, S0, A0 모드 등)의 형태로 수평(Lateral) 방향으로 진행하여 에너지의 소실을 유발한다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기(1)는 압전체층(40)의 측면을 외기에 노출시켜 이러한 모드를 순차적으로 반사시키려는 것이다.
한편, 압전체층(40)의 측면이 65°~ 90°기울기(θ)를 가지므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 감쇠 성능(Attenuation)이 향상되어 성능 계수(Q)가 향상될 수 있는 것이다.
상부전극(50)은 압전체층(40)의 적어도 일부분을 덮도록 형성되며, 압전체층(40)의 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(50)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(50)은 하부전극(30)과 이격되도록 멤브레인층(20)에 형성되는 지지부(52)와, 지지부(52)로부터 연장 형성되며 압전체층(40)과 이격되는 연장부(54) 및 연장부(54)로부터 연장 형성되며 압전체층(40)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(56)를 구비한다.
또한, 상부전극(50)은 하부전극(30)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(50)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(30)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(50)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(30)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(50)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
그리고, 여기서 용어에 대하여 정의하면, 활성 영역(Active area)이라 함은 하부전극(30), 압전체층(40) 및 상부전극(50) 전부가 겹쳐지는 영역을 말한다.
상기한 바와 같이, 압전체층(40)의 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 배치되고 압전체층(40)의 측면 하부전극(30)의 상면에 대하여 65°~ 90°기울기를 가지므로, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 체적 음향 공진기의 변형 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는 일예로서, 기판(110), 멤브레인층(120), 하부전극(110), 압전체층(140) 및 상부전극(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(110), 멤브레인(120), 하부전극(110)은 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기(1)에 구비되는 기판(10), 멤브레인층(20) 및 하부전극(30)과 실질적으로 동일한 구성이므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
압전체층(140)은 캐비티(112)의 상부에 배치되도록 하부전극(110)의 평탄면 상에 형성된다. 한편, 압전체층(140)은 측면이 외기로 노출되도록 배치된다.
이에 따라, 압전체층(140)에서 진행되는 수평파(Lateral Wave)는 압전체층(140)의 측면에서 공기(Air)를 만나게 되어 반사 계수를 증가시킬 수 있다.
또한, 체적 음향 공진기(100)의 공진 구동 시 수평파(Lateral Wave)는 여러 개의 모드가 발생되며, 반공진 주파수에서는 다양한 모드(S1, A1, S0, A0 모드 등)의 형태로 수평(Lateral) 방향으로 진행하여 에너지의 소실을 유발한다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는 압전체층(140)의 측면을 외기에 노출시켜 이러한 모드를 순차적으로 반사시키려는 것이다.
상부전극(150)은 압전체층(140)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 압전체층(140)의 측면이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(150)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(150)은 하부전극(110)과 이격되도록 멤브레인층(120)에 형성되는 지지부(152)와, 지지부(152)로부터 연장 형성되며 압전체층(140)과 이격되는 연장부(154) 및 연장부(154)로부터 연장 형성되며 압전체층(140)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(156)를 구비한다.
한편, 전극층부(156)가 단차지게 형성되어 반사손실 개선부(160)를 형성한다. 일예로서, 전극층부(156)의 연장부(154)에 연결되는 부분이 나머지 부분보다 상부에 배치되도록 형성되어 반사손실 개선부(160)를 형성한다. 즉, 단차지게 형성되는 전극층부(156)를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 상부전극(150)은 하부전극(110)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(150)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(110)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(150)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(110)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(150)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 반사손실 개선부(160)를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 체적 음향 공진기(200)는 일예로서, 기판(210), 멤브레인층(220), 하부전극(230), 압전체층(240) 및 상부전극(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(210), 멤브레인층(220), 하부전극(230) 및 압전체층(240)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30) 및 압전체층(140)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
상부전극(250)은 압전체층(240)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 압전체층(240)의 측면이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(250)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(250)은 하부전극(230)과 이격되도록 멤브레인층(220)에 형성되는 지지부(252)와, 지지부(252)로부터 연장 형성되며 압전체층(240)과 이격되는 연장부(254) 및 연장부(254)로부터 연장 형성되며 압전체층(240)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(256)를 구비한다.
한편, 전극층부(256)가 단차지게 형성되어 반사손실 개선부(260)를 형성한다. 일예로서, 전극층부(256)의 연장부(254)에 연결되는 부분이 나머지 부분보다 하부에 배치되도록 형성되어 반사손실 개선부(260)를 형성한다. 즉, 단차지게 형성되는 전극층부(256)를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 상부전극(250)은 하부전극(230)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(250)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(230)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(250)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(230)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(250)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 반사손실 개선부(260)를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 체적 음향 공진기(300)는 기판(310), 멤브레인층(320), 하부전극(330), 압전체층(340) 및 상부전극(350)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(310), 멤브레인층(320), 하부전극(330) 및 압전체층(340)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30) 및 압전체층(140)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
상부전극(350)은 압전체층(340)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 압전체층(340)의 측면이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(350)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(350)은 하부전극(330)과 이격되도록 멤브레인층(320)에 형성되는 지지부(352)와, 지지부(352)로부터 연장 형성되며 압전체층(340)과 이격되는 연장부(354) 및 연장부(354)로부터 연장 형성되며 압전체층(340)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(356)를 구비한다.
한편, 전극층부(356)는 끝단이 압전체층(340)의 측면과 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부(360)를 형성한다. 일예로서, 전극층부(356)의 끝단이 압전체층(340)의 측면으로부터 내측에 배치되되도록 형성되어 반사손실 개선부(360)를 형성한다. 즉, 압전체층(340)의 측면으로부터 내측에 배치되는 전극층부(356)를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 이와 같은 반사손실 개선부(360)를 통해 압전체층(340)의 측면과 전극층부(356) 끝단의 경계 차이를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 상부전극(350)은 하부전극(330)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(350)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(330)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(350)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(330)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(350)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 6는 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기(400)는 기판(410), 멤브레인층(420), 하부전극(430), 압전체층(440) 및 상부전극(450)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(410), 멤브레인층(420) 및 하부전극(430)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20) 및 하부전극(30)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
압전체층(440)은 캐비티(412)의 상부에 배치되도록 하부전극(430)의 평탄면 상에 형성된다. 한편, 압전체층(440)은 측면이 외기로 노출되도록 배치된다.
이에 따라, 압전체층(440)에서 진행되는 수평파(Lateral Wave)는 압전체층(440)의 측면에서 공기(Air)를 만나게 되어 반사 계수를 증가시킬 수 있다.
또한, 체적 음향 공진기(400)의 공진 구동 시 수평파(Lateral Wave)는 여러 개의 모드가 발생되며, 반공진 주파수에서는 다양한 모드(S1, A1, S0, A0 모드 등)의 형태로 수평(Lateral) 방향으로 진행하여 에너지의 소실을 유발한다. 이에 따라, 본 발명의 제5 실시예에 따른 체적 음향 공진기(400)는 압전체층(440)의 측면을 외기에 노출시켜 이러한 모드를 순차적으로 반사시키려는 것이다.
나아가, 압전체층(440)의 측면에는 경사면이 형성된다. 경사면의 경사각(θ1)은 대략 60 ~ 90°의 각도를 가질 수 있다. 이에 따라, 수평파(Lateral Wave)의 반사계수를 상대적으로 높일 수 있다.
상부전극(450)은 압전체층(440)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 압전체층(440)의 측면이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(450)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(450)은 하부전극(430)과 이격되도록 멤브레인층(420)에 형성되는 지지부(452)와, 지지부(452)로부터 연장 형성되며 압전체층(440)과 이격되는 연장부(454) 및 연장부(454)로부터 연장 형성되며 압전체층(440)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(456)를 구비한다.
한편, 전극층부(456)는 끝단이 압전체층(440)의 측면과 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부(460)를 형성한다. 일예로서, 전극층부(456)의 끝단이 압전체층(440)의 측면으로부터 내측에 배치되는 동시에 전극층부(456)의 끝단이 경사지게 형성되어 반사손실 개선부(460)를 형성한다. 즉, 압전체층(440)의 측면으로부터 내측에 배치되도록 경사면이 형성되는 전극층부(456)를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 이와 같은 반사손실 개선부(460)를 통해 압전체층(440)의 측면과 전극층부(456) 끝단의 경계 차이를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 성능을 개선시킬 수 있다.
나아가, 전극층부(456)의 끝단에 형성되는 경사면의 경사각(θ2)은 대략 60 ~ 90°의 각도를 가질 수 있다.
또한, 상부전극(450)은 하부전극(430)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 4루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(450)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(430)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(450)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(430)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(450)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 체적 음향 공진기(500)는 기판(510), 멤브레인층(520), 하부전극(530), 압전체층(540) 및 상부전극(550)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(510), 멤브레인층(520) 및 하부전극(530) 및 압전체층(540)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30) 및 압전체층(140)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
상부전극(550)은 압전체층(540)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 압전체층(540)의 측면이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(550)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(550)은 하부전극(530)과 이격되도록 멤브레인층(520)에 형성되는 지지부(552)와, 지지부(552)로부터 연장 형성되며 압전체층(540)과 이격되는 연장부(554) 및 연장부(554)로부터 연장 형성되며 압전체층(540)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(556)를 구비한다.
한편, 전극층부(556)는 끝단이 압전체층(540)의 측면과 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부(560)를 형성한다. 일예로서, 전극층부(556)의 끝단이 압전체층(540)의 측면으로부터 돌출 배치되는 동시에 전극층부(556)의 끝단이 경사지게 형성되어 반사손실 개선부(560)를 형성한다. 즉, 압전체층(540)의 측면으로부터 돌출 배치되도록 경사면이 형성되는 전극층부(556)를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 이와 같은 반사손실 개선부(560)를 통해 압전체층(540)의 측면과 전극층부(556) 끝단의 경계 차이를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 상부전극(550)은 하부전극(530)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(550)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(530)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(550)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(530)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(550)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 체적 음향 공진기(600)는 기판(610), 멤브레인층(620), 하부전극(630), 압전체층(640) 및 상부전극(650)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(610), 멤브레인층(620) 및 하부전극(630), 압전체층(640) 및 상부전극(650)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30), 압전체층(140) 및 상부전극(50)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
하부전극(630)은 멤브레인층(620) 상에 배치된다. 하부전극(630)은 일부분이 캐비티(612)의 상부에 배치되도록 멤브레인층(620) 상에 형성된다. 하부전극(630)의 일부분 끝단이 압전체층(640)의 측면과 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부(660)를 형성한다. 일예로서, 하부전극(630)의 끝단이 압전체층(640)의 내측에 배치되어 반사손실 개선부(660)를 형성한다. 즉, 압전체층(640)의 측면으로부터 내측에 배치되는 하부전극(630)의 끝단부를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 이와 같은 반사손실 개선부(660)를 통해 압전체층(640)의 측면과 하부전극(630) 끝단의 경계 차이를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 성능을 개선시킬 수 있다.
일예로서, 하부전극(630)은 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 하부전극(630)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 체적 음향 공진기(700)는 기판(710), 멤브레인층(720), 하부전극(730), 압전체층(740) 및 상부전극(750)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(710), 멤브레인층(720), 압전체층(740) 및 상부전극(750)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 압전체층(140) 및 상부전극(50)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
하부전극(730)은 멤브레인층(720) 상에 배치된다. 하부전극(730)은 일부분이 캐비티(712)의 상부에 배치되도록 멤브레인층(720) 상에 형성된다. 하부전극(730)의 일부분 끝단이 압전체층(740)의 측면과 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부(760)를 형성한다. 일예로서, 하부전극(730)의 끝단이 압전체층(740)의 측면으로부터 돌출 배치되는 동시에 하부전극(730)의 끝단이 경사지게 형성되어 반사손실 개선부(760)를 형성한다. 즉, 압전체층(740)의 측면으로부터 돌출 배치되는 동시에 경사지게 형성되는 하부전극(730)의 끝단부를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 이와 같은 반사손실 개선부(760)를 통해 압전체층(740)의 측면과 하부전극(730) 끝단의 경계 차이를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 성능을 개선시킬 수 있다.
일예로서, 하부전극(730)은 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 하부전극(730)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 체적 음향 공진기(800)는 기판(810), 멤브레인층(820), 하부전극(830), 압전체층(840) 및 상부전극(850)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(810), 멤브레인층(820), 압전체층(840) 및 상부전극(850)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 압전체층(140) 및 상부전극(50)과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
하부전극(830)은 멤브레인층(820) 상에 배치된다. 하부전극(830)은 일부분이 캐비티(812)의 상부에 배치되도록 멤브레인층(820) 상에 형성된다. 하부전극(830)의 일부분 끝단이 압전체층(840)의 측면과 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부(860)를 형성한다. 일예로서, 하부전극(830)의 끝단이 압전체층(840)의 내측에 배치되는 동시에 하부전극(830)의 끝단이 경사지게 형성되어 반사손실 개선부(860)를 형성한다. 즉, 압전체층(840)의 내측에 배치되는 동시에 경사지게 형성되는 하부전극(830)의 끝단부를 통해 반사 손실을 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 이와 같은 반사손실 개선부(860)를 통해 압전체층(840)의 측면과 하부전극(830) 끝단의 경계 차이를 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 성능을 개선시킬 수 있다.
일예로서, 하부전극(830)은 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 하부전극(830)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 구성을 나타내는 개략 구성도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제10 실시예에 따른 체적 음향 공진기(900)는 일예로서, 기판(910), 멤브레인층(920), 하부전극(930), 압전체층(940), 상부전극(950) 및 잔류 희생층(960)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(910), 멤브레인층(920), 하부전극(930), 압전체층(940) 및 상부전극(950)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30), 압전체층(140) 및 상부전극(50)과 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
잔류 희생층(960)은 멤브레인층(920), 압전체층(940) 및 상부전극(950)에 의해 형성되는 공간에 형성된다. 즉, 잔류 희생층(960)은 압전체층(940)의 일영역을 둘러싸도록 형성되어 공진부의 음향 임피던스(Acoustic Impedance) 값과 차이가 큰 매질이 압전체층(940)의 외측에 배치되도록 한다.
이러한 경계에서 수평파(Lateral Wave)의 반사 계수는 매질에 의해서 뿐만 아니라 경계면의 형상에 의해서도 영향을 받는다.
그런데, 잔류 희생층(960)에 의해 매질 뿐만 아니라, 경계면이 형상에 있어서도 변경이 가능하므로 수평파(Lateral Wave)에 대한 반사 성능을 높일 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 잔류 희생층(960)을 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 구성을 나타내는 개략 구성도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제11 실시예에 따른 체적 음향 공진기(1000)는 일예로서, 기판(1010), 멤브레인층(1020), 하부전극(1030), 압전체층(1040), 상부전극(1050) 및 잔류 희생층(1060)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(1010), 멤브레인층(1020), 하부전극(1030), 압전체층(1040) 및 상부전극(1050)은 상기에서 설명한 기판(10), 멤브레인층(20), 하부전극(30), 압전체층(140) 및 상부전극(50)과 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
잔류 희생층(1060)은 압전체층(1040)의 주위을 감싸도록 배치될 수 있다. 일예로서, 잔류 희생층(1060)의 일부는 멤브레인층(1020), 압전체층(1040) 및 상부전극(1050)에 의해 형성되는 공간에 형성되고, 잔류 희생층(1060)의 나머지 부분은 외부로 노출될 수 있다.
상기한 바와 같이, 잔류 희생층(1060)을 통해 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 감소시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 제12 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제12 실시예에 따른 체적 음향 공진기(1100)는 기판(1110), 멤브레인층(1120), 하부전극(1110), 압전체층(1140) 및 상부전극(1150)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(1110)은 실리콘이 적층된 기판일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)가 기판으로 이용될 수 있다. 한편, 기판(1110)에는 기판 보호층(1112)이 구비될 수 있다.
또한, 기판(1110)은 멤브레인층(1120)과의 캐비티(Cavity, 1114)를 형성한다.
멤브레인층(1120)은 기판(1110)의 상면에 형성되며, 기판(1110)과 함께 캐비티(1114)를 형성한다. 한편, 멤브레인층(1120)은 제조 시 희생층(미도시)의 제거 시 에칭가스에 의한 하부전극(1130)의 손상을 방지하는 역할을 수행한다. 일예로서, 멤브레인층(1120)은 할라이드계의 에칭가스에 대하여 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 멤브레인층(1120)은 질화실리콘(SiN), 산화실리콘(SiO2) 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 멤브레인층(1120)에는 대략 중앙부에는 기판(1110)과 함께 캐비티(1114)를 형성하기 위한 볼록부(1122)를 구비한다. 그리고, 볼록부(1122)의 가장자리에는 경사면이 형성되고, 볼록부(1122)의 중앙부에는 평탄면이 형성된다.
하부전극(1130)은 멤브레인층(1120) 상에 배치되며, 하부전극(1130)의 일부분은 볼록부(112)의 평탄면을 덮도록 형성된다. 일예로서, 하부전극(1130)은 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 하부전극(1130)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
압전체층(1140)은 하부전극(1130)의 평탄면 상에 배치된다. 한편, 압전체층(1140)은 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 배치된다. 더하여, 압전체층(1140)의 측면은 하부전극(1130)의 상면에 대하여 65°~ 90°기울기를 가진다.
이에 따라, 압전체층(1140)에서 진행되는 수평파(Lateral Wave)는 압전체층(140)의 측면에서 공기(Air)를 만나게 되어 반사 계수를 증가시킬 수 있다.
또한, 체적 음향 공진기(1100)의 공진 구동 시 수평파(Lateral Wave)는 여러 개의 모드가 발생되며, 반공진 주파수에서는 다양한 모드(S1, A1, S0, A0 모드 등)의 형태로 수평(Lateral) 방향으로 진행하여 에너지의 소실을 유발한다. 이에 따라, 본 발명의 제12 실시예에 따른 체적 음향 공진기(1100)는 압전체층(1140)의 측면을 외기에 노출시켜 이러한 모드를 순차적으로 반사시키려는 것이다.
한편, 압전체층(1140)의 측면이 65°~ 90°기울기를 가지므로 감쇠 성능(Attenuation)이 향상되어 성능 계수(Q)가 향상될 수 있는 것이다.
상부전극(1150)은 압전체층(1140)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 압전체층(1140)의 측면이 외기로 노출되도록 형성된다. 한편, 상부전극(1150)은 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일예로서, 상부전극(1150)은 하부전극(1130)과 이격되도록 멤브레인층(1120)에 형성되는 지지부(1152)와, 지지부(1152)로부터 연장 형성되며 압전체층(1140)과 이격되는 연장부(1154) 및 연장부(1154)로부터 연장 형성되며 압전체층(1140)의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부(1156)를 구비한다.
한편, 연장부(1154)는 상기한 볼록부(1122)의 가장자리에 형성된 경사면에 대응되는 경사를 가지도록 형성될 수 있다.
상부전극(1150)은 하부전극(110)과 같이, 몰리브덴(molybdenum: Mo), 루테늄(ruthenium: Ru), 텅스텐(tungsten: W), 이리듐 (Iridiym: Ir), 플래티늄 (Platinium: Pt) 등과 같이 전도성 재질, 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상부전극(1150)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 주입하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 하부전극(1130)이 입력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(1150)은 출력 전극으로 이용되며, 하부전극(1130)이 출력 전극으로 이용되는 경우 상부전극(1150)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평파(Lateral Wave)의 반사 손실을 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.
1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 : 체적 음향 공진기
10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010, 1110 : 기판
20, 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920, 1020, 1120 : 멤브레인층
30, 130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030, 1110 : 하부전극
40, 140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840, 940, 1040, 1140 : 압전체층
50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1150 : 상부전극
160, 260, 360, 460, 560, 660, 760, 860 : 반사손실 개선부
960, 1060 : 잔류 희생층

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층;
    상기 멤브레인층 상에 배치되는 하부전극;
    상기 하부전극의 평탄면 상에 배치되는 압전체층; 및
    상기 압전체층의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상부전극;
    을 포함하며,
    상기 압전체층의 측면 전체 영역이 외기로 노출되도록 형성되며,
    상기 압전체층의 측면은 상기 하부전극의 상면에 대하여 65°~ 90°기울기를 가지고,
    상기 하부전극의 일부분의 끝단과 상기 압전체층의 측면이 일치되지 않도록 형성되어 반사손실 개선부를 구성하며,
    상기 하부전극의 일부분의 끝단은 상기 압전체층의 내측에 배치되며,
    상기 하부전극의 일부분의 끝단에 경사면이 형성되는 체적 음향 공진기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부전극은
    상기 하부전극과 이격되도록 상기 멤브레인층에 형성되는 지지부;
    상기 지지부로부터 연장 형성되며 상기 압전체층과 이격되는 연장부; 및
    상기 연장부로부터 연장 형성되며 상기 압전체층의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부;
    를 구비하는 체적 음향 공진기.
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  11. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인층에는 상기 캐비티를 형성하기 위한 볼록부가 형성되는 체적 음향 공진기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압전체층은 상기 볼록부의 평탄면 상에 배치되도록 상기 하부전극 상에 형성되는 체적 음향 공진기.
  13. 기판;
    상기 기판과 함께 캐비티를 형성하는 멤브레인층;
    상기 멤브레인층 상에 배치되는 하부전극;
    상기 하부전극의 평탄면 상에 배치되는 압전체층;
    상기 압전체층의 적어도 일부를 덮도록 형성되며 상기 압전체층의 측면으로부터 이격 배치되는 상부전극; 및
    상기 압전체층의 측면 중 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 잔류희생층;
    을 포함하는 체적 음향 공진기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상부전극은
    상기 하부전극과 이격되도록 상기 멤브레인층에 형성되는 지지부;
    상기 지지부로부터 연장 형성되며 상기 압전체층과 이격되는 연장부; 및
    상기 연장부로부터 연장 형성되며 상기 압전체층의 상면을 덮도록 형성되는 전극층부;
    를 구비하는 체적 음향 공진기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 잔류희생층은 상기 압전체층, 상기 지지부, 상기 연장부 및 상기 멤브레인층에 의해 형성되는 공간에 형성되는 체적 음향 공진기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 잔류희생층은 상기 압전체층의 측면을 감싸도록 형성되는 체적 음향 공진기.
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