FBAR devices employing the ZnO:N films

질소 주입된 산화아연 박막을 사용한 박막 음향 공진 소자 연구

We present a new method for the fabrication of film bulk acoustic wave resonator (FBAR) devices that exploits the thin piezoelectric ZnO films particularly sputter-deposited in a mixture of N2O and Ar gases as the reactive and sputtering gases, respectively. Some thermal annealing treatments were performed on the as-deposited ZnO films and also their effects on the resonance characteristics of the FBAR devices were investigated. It was found that with an optimized process, the resonance characteristics of the fabricated FBAR devices could be further improved.

박막 벌크 음향 공진 소자 (Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR) 기술은 현 실리콘 공정 기술과 호환되며 차세대 초소형 RF소자 구현을 가능하게 하는 기술로 각광받아 오고 있다. FBAR 소자 제작 시 박막 증착에 RF 스퍼터링 (sputtering) 방식을 이용하는 경우 산소 ($O_2$) 및 아르곤 (Ar)의 혼합가스 분위기에서 증착하는 것이 통상적이다. 본 논문에서는 아산화질소 ($N_2O$) 및 아르곤 (Ar)의 혼합가스 분위기에서 RF 스퍼터링 방식으로 증착된 고품위의 산화아연 (Zinc Oxide, ZnO) 압전(piezoelectric) 박막을 적용하여 FBAR 소자를 제작하는 새로운 방법을 제시한다. 이때 소자 제작과정에 다양한 조건에서의 열처리 과정 (thermal annealing treatments)이 수반되었으며, 이러한 공정조건이 제작된 FBAR 소자의 공진특성 (resonance characteristics)에 미치는 영향을 반사손실 (return loss)의 측면에서 조사하였다. 결과적으로, 공정 조건을 최적화함으로써 ~2.9 MHz 에서 매우 우수한 공진특성을 가지는 FBAR 소자를 제작할 수 있었다.