압전 효과를 이용한 통신용 필터.
FBAR은 실리콘(Si, GaAs Wafer) 기판 위에 압전체인 ZnO (Zinc Oxide)나, AlN(Aluminum Nitride)를 RF Magnetron Sputtering 법으로 증착하여 압전 현상을 발생시켜, 일정한 주파수대역에서 공진을 발생, 필터화 한 것이다.
상부 또는 하부 전극에 입력이 주어지면 압전체 현상에 의해 공진이 발생하고, 이 공진에서 BAW(Bulk Acoustic Wave)를 이용하여, BAW 주파수와 입력된 전기 신호의 주파수가 같아지면 공진 현상이 일어난다.
이 공진 현상을 이용한 공진기를 전기적 커플링을 현상화 하여 FBAR Filter을 구현하고, 더 나아가 FBAR Filter을 이용한 Duplexer가 가능하다.
FBAR을 이용한 RF소자로는 IMT-2000 대역용 Filter 뿐만 아니라 블루투스용 근거리 통신용 Filter (2GHz), GPS통신용 Filter까지 다양한 주파수대역의 필터 제작이 가능하며, 최대 사용 주파수 대역을 15GHz까지 확장 가능하고,기존의 반도체 웨이퍼를 사용함으로 타 능동 소자들과의 통합이 가능해 주파수 제어회로를 완전히 MMIC화 할 수 있다.
FBAR의 특징을 요약하면
1. MMIC화가 용이
2. 초고주파 가능 (15GHz)
3. 초경량, 초소형
4. 저삽입손실 (Low Insertion Loss)
5. 무조정
6. 대량생산 (반도체 공정 이용)
이다.
㈜ANT사의 홈페이지의 자료실 참고
관련 URL : http://www.antechnology.com/html/product_frame.htm
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용어등록 : hanic75 [2001-06-12]
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(t)fbar : (thin) film bulk acoustic wave resonator
sbar : semiconductor bulk acoustic wave resonator
tfr : thin film resonator
위 모든 용어가 모두 체적 탄성파 공진기를 지칭하는 용어이다.
대표적으로 fbar과 tfr을 주로 사용한다.
이 소자는 전자기파를 이용하는 소자가 아니라 음향파(탄성파, acoustic wave)를 이용하는 소자이다. 음향파는 전자기파보다 속도가 만에서 십만배가 느리므로 동일한 주파수에서 공진하는 공진기소자를 만들 경우, 캐비티소자나 유전체공진기 소자보다 훨씬 적은 크기의 소자를 만들 수 있다.
또한 이 소자는 압전재료를 이용한 소자이다.
압전재료란 전기적 신호의 인가시 기계적 신호가 생기거나(역압전효과) 기계적 신호를 인가시 전기적 특성이 변화되는(압전효과) 재료이다.
공진주파수는 압전박막의 두께에 반비례하는데, 대략 2GHz에서 동작하는 공진기의 압전박막의 두께는 1~2um정도이다.(재료의 탄성파 속도에 따라 다르다.) 따라서 이렇게 얇은 박막을 이용하기 때문에 thin film 이란 단어가 사용되었으며, SAW(표면탄성파)소자와 비교하는 의미로서 bulk acoustic wave를 사용하였다. 현재 SAW 소자는 휴대폰 단말기의 IF 필터로 널리 사용되는 부품이다. 압전재료의 특정표면에서 음향파가 발생하였을 때, 그 동일한 표면으로 전달되는 파가 표면탄성파이고, 그 표면에서 압전재료속을 통과하여 맞은편 표면으로 전달되는 파가 벌크탄성파(체적탄성파)이다.
그리고 이러한 박막들을 증착하고 공진기모양을 만들기위해 식각하고 하는 것들이 반도체 기본공정들을 사용한다. 특히 초기 체적탄성파 공진기를 제조하는 연구자들은 반도체 공정에서 주로 사용하는 기판인 Si, GaAs등을 주로 사용하여 그 위에 압전박막을 증착하였으므로 sbar이라고도 한다. (s:semiconductor)
압전박막은 주로 AlN, ZnO등의 박막을 사용하며, 최근에는 PZT박막도 사용하려는 시도는 있다. 또한 증착방법은 알에프 마그네트론 스퍼터링 방법이 가장 널리 사용되고 있다.
cf. smr
--빈--
덧글등록 : jbinlee [2002-02-05]
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