Fabrication of GHz-Band FBAR with AIN Film on Mo/SiO2/Si(100) Using MOCVD

In this paper, it is reported that film-bulk-acoustic resonator with high c-axis oriented AIN film on $Mo/SiO_2/Si(100)$ using metal-organic-chemical-vapor deposition was fabricated. The resonant frequency and anti-resonant frequency of the fabricated resonator were observed with 3.189[GHz] and 3.224[GHz], respectively. The quality factor and the effective electromechanical coupling coefficient(${k_{eff}}^2$) were measured with 24.7 and 2.65[%], respectively. The conditions of AIN deposition were substrate temperature of $950[^{\circ}C]$, pressure of 20Torr, and V-III ratio of 25000. A high c-axis oriented AIN film with $4{\times}10^{-5}[\Omega{cm}]$ resistivity of Mo bottom electrode and $4[^{\circ}]$ of AIN(0002) full-width at half-maximum(FWHM) on $Mo/SiO_2/Si(100)$ was grown successfully. The FWHM value of deposited AIN film is useful for the RF band pass filter specification for GHz-band wireless local area network.

Mo/SiO2/Si(100)기판 위에 MOCVD법으로 성장시킨 AIN박막이용 GHz대역의 FBAR제작에 관한 연구

본 논문에서는 $Mo/SiO_2/Si(100)$ 기판 위에 MOCVD(Metal-Organic-Chemical-Vapor Deposition)법을 이용하여 C축 방향으로 성장시킨 AIN(Aluminum Nitride) 박막을 이용하여 GHz대역 무선 통신에서 사용할 수 있는 FBAR(Film-Bulk-Acoustic Resonator)을 제작하였다. 제작된 공진부의 공진주파수와 반공진주파수는 각각 3.189[GHz]와 3.224[GHz]으로 측정되었으며, Q값(Quality Factor)과 유효한 전기기계 결합계수(${k_{eff}}^2$)는 각각 24.7과 2.65[%]로 평가되었다. AIN의 증착(Deposition) 조건은 $950[^{\circ}C]$의 기판표면(Substrate) 온도, 20Torr의 압력, 25000의 N/Al의 V/III비로 증착하였다. $4{\times}10^{-5}[\Omega{cm}]$의 Mo 하부전극 고유저항과 $Mo/SiO_2/Si(100)$ 기판 위에 AIN(0002) FWHM(Full-Width at Half-Maximum) 4를 갖는 C축 방향성의 AIN 박막을 성공적으로 성장시켰다. 따라서 증착된 AIN박막의 FWHM값은 GHz대역 무선 통신용 RF(Radio Frequency) 밴드 패스 필터 설계에 유용하게 사용될 것이다.