초록
5.2GHz 중심 주파수를 갖는 Bragg reflector형 FBAR를 제작하여 주파수 응답 특성을 측정하고, 공진기 구조에서 각 층의 탄성 손실(acoustic loss)을 고려한 주파수 응답의 수치적 계산을 통해서 그 특성을 분석하였다. W과 $SiO_2$쌍을 선택하여 RF sputtering법으로 총 9층의 Bragg reflector를 제작하였고, 공진기의 압전층으로 pulsed dc 전원에 의한 sputtering법으로 AlN과 Al 전극을 증착하여 제작하였다. 제작된 공진기의 반사손실( $S_{11}$)은 중심주파수 5.38GHz에서 12dB이었고 직렬 공진 주파수( $f_{s}$)는 5.376GHz, 병렬 공진 주파수 ( $f_{p}$)는 5.3865GHz로 관찰되었다. 공진기의 성능지수인 유효 전기기계결합계수( $K_{ef{f^2}}$)값이 약 0.48%, 품질계수 ( $Q_{s}$) 값이 411이었다. 수치적으로 계산된 주파수 응답 특성으로부터 AlN 박막의 acoustic 상수들과 Bragg reflector의 반사계수를 도출한 결과 AlN 박막의 material acoustic impedance와 wave velocity는 AlN 고유의 값보다 감소되었으며, AlN 박막의 전기기계 결합계수( $K^2$)값은 c축 배향성 저하에 의해 매우 작은 값(0.49%)을 가졌다. 주파수 대역에서 Bragg reflector의 반사계수는 약 0.99966으로 계산되었으며 약 2.5 GHz에서 9.5 GHz까지의 넓은 반사대역을 나타내었다.다.었다.
Bragg reflector type FBAR was fabricated on the Si(100) substrate. We measured a frequency response of the resonator at 5.2 GHz and analyzed it by numerical calculation considering actual acoustic losses of each layer in the structure. We fabricated nine layer Bragg reflector of W-SiO$_2$pairs using r.f. sputtering method and fabricated AlN piezoelectric and Al electrodes using pulsed dc sputtering. The return loss(S$_{11}$) of the fabricated Bragg reflector type FBAR was 12 dB at 5.38 GHz and the series resonance frequency(f$_{s}$) was 5.376 GHz and the parallel resonance frequency(f$_{p}$) was 5.3865 GHz. Effective electro-mechanical coupling constant (K$_{eff{^2}}$) and Quality factors(Q$_{s}$), the Figures of Merit of the resonator, were about 0.48% and 411, respectively. We extracted acoustic parameters of AlN piezoelectric and reflection coefficient of the Bragg reflector by numerical calculation. We could know that material acoustic impedance and wave velocity of AlN piezoelectric decreased for intrinsic value and the electromechanical coupling constant(K$_2$) value was very low owing to the poor quality of the AlN piezoelectric. Reflection coefficient of Bragg reflector was 0.99966 and reflection band was very wide from 2.5 to 9.5 GHz.
