AlN-Si Thin Film Bulk Acoustic Over-moded Resonator

Abstract

AIN와 Si을 이용하여 체적 탄성파 over-modes 공진기를 형성하였다. 높은 c-축 배향성을 갖는 AIN 압전박막은 sputtering에 의해 저온에서 증착하였다. AIN 박막의 c-축 배향성은 기판과 타겥의 거리가 가까울수록, 증착 압력이 낮을 수록 (002) 면으로의 성장이 촉진되었다. Si 기판을 이용한 over-moded 공진기로부터 TFR의 임피던스를 산출한 결과 공진영역의 면적에 가장 의존하였다. AI/AIN/AI로 이루어진 TFR의 입력 임피던스는 공진 영역이 크기가 200 μm×200 μm인 경우 가장 50Ω에 근접하였다. Over-moded 공진 특성은 Si 기판의 낮은 Q로 인해 mode 수 294인 2.60976 GHz에서 0.109 %의 유효 전기기계결합 계수 Keff²와 0.3의 keff²·Q값을 보였다.

Film bulk acoustic over-moded resonator were fabricated on Si with AIN piezoelectric film. Highly c-axis oriented AIN thin films reactively sputtered without substrate heating. The degree of c-axis orientation of piezoelectric AIN film increased as the distance between target and substrate and the operation pressure decreased. As the active areas of the over-moded resonator decreased, the input impedance of the TFR increased. In case of the 200 μm×200 μm resonation area, the input impedance of the resonator in nearly 50Ω at 2~3 GHz. AIN-Si over moded resonators have exhibited the effective coupling coefficient of 0.109% and keff²·Q product of 0.3 at 2.0676 GHz in mode number 0f 294.