The aim of the study is to scrutinize the relationship between the area of resonance and insertion loss by analyzing the characteristics of 2-port resonator. This was done through designing an air-gap type Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) by using CAD model for the application of bandpass filter of high-frequency band with piezoelectric thin film. Moreover, through the design of ladder-type BPF, we were able to observe changes in bandwidth, resonation, out-of-band rejection depending on the number and area of resonator.
Film Bulk Acoustic wave Resonator (FBAR) using thin piezoelectric films can be fabricated as monolithic integrated devices with compatibility to semiconductor process, leading to small size, low cost and high Q RF circuit elements with wide applications in communications area. This paper presents a MMIC compatible Suspended FBAR using surface micromachining. It is possible to make Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si$_3$N$_4$membrane by using surface micromachining and its good effect is to remove the substrate silicon loss. FBAR was made on 2$\mu\textrm{m}$ multi-layered membrane using CVD process. According to our result, Fabricated film bulk acoustic wave resonator has two adventages. First, in the respect of device Process, our Process of the resonator using surface micromachining is very simple better than that of resonator using bull micromachining. Second, because of using the multiple layer, thermal expansion coefficient is compensated, so, the stress of thin film is reduced.
This paper gives characterization of ZnO thin film deposited by RF magnetron sputtering method, which is concerned in deposition process and device fabrication process, to fabricate solidly mounted resonator(SMR)-type film bulk acoustic resonator(FBAR). A piezoelectric layer of 1.1${\mu}{\textrm}{m}$ thick ZnO thin films were grown on thermally oxidized SiO$_2$(3000 $\AA$)/Si substrate layers by RF magnetron sputtering at the room temperature. The highly c-axis oriented ZnO thin film was obtained at the conditions of 265 W of RF power, 10 mtorr of working pressure, and 50/50 of Ar/O$_2$ gas ratio. The piezoelectric-active area was 50 ${\mu}{\textrm}{m}$${\times}$50${\mu}{\textrm}{m}$, and the thickness of ZnO film and Al-3 % Cu electrode were 1.4 ${\mu}{\textrm}{m}$ and 180${\mu}{\textrm}{m}$, respectively. Its series and parallel frequencies appeared at 2.128 and 2.151 GHz, respectively, and the qualify factor of the resonator was as high as 401.8$\pm$8.5.
This study uses ZnO thin film as a piezoelectric material and Pt as bottom electrode for FBAR (film bulk acoustic resonator) device. ZnO thin film and Pt were deposited by RF-magnetron sputtering method. ZnO thin film and Pt were oriented to c-axis. Top electrode Al was deposited by thermal evaporation. The membrane was formed of bulk micromachining. The FBAR was evaluated by XRD, SEM and electrical characterization. The resonant frequency was measured by HP 8753C Network Analyzer. A fabricated FBAR device exhibited a resonant frequency of 700 MHz ~ 1.5 GHz. When bottom electrode and top electrode thickness were fixed, the resonant frequency was increased as decreasing ZnO thin film thickness.
Journal of information and communication convergence engineering
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제4권3호
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pp.111-113
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2006
A new thin film deposition technique of piezoelectric ZnO film and its successful application for film bulk: acoustic resonator (FBAR) devices are presented. The two-step deposition used seems to be able to deposit ZnO film with a highly preferred orientation. The FBAR devices with the ZnO films show an excellent return loss of $35{\sim}50$ dB at $1.5{\sim}2$ GHz.
박막의 흡착특성인 흡착표면적과 세공크기를 수정진동자를 이용하여 측정하는 새로운 방법을 제안하였으며 그 성능을 조사하였다. 수정진동자의 표면에 박막을 직접 제조하여 흡착능을 측정함으로써 박막상태에서 흡착능을 측정하였으며, 이산화탄소를 피흡착 기체로 사용하여 측정이 용이하도록 하였다. 흡착측정 결과로부터 흡착면적은 양호하게 측정이 가능함을 알 수 있었으나, 세공크기의 측정에는 다소 오차가 발생하였다. 간단히 구할 수 있는 이산화탄소를 이용하여 상온에서 박막상태 흡착제의 흡착능 측정이 가능함을 제시하였다.
This paper reports on the air-gap type thin film bulk acoustic wave resonator(FBAR) using ultra thin wafer with thickness of 50$\mu\textrm{m}$. It was fabricated to realize a small size devices and integrated objects using MEMS technology for flexible microsystems. To reduce a error of experiment, MATLAB simulation was executed using material characteristic coefficient. Fabricated thin FBAR consisted of piezoelectric film sandwiched between metal electrodes. Used piezoelectric film was the aluminum nitride(AlN) and electrode was the molybdenum(Mo). Thin wafer was fabricated by wet etching and dry etching, and then handling wafer was used to prevent damage of FBAR. The series resonance frequency and the parallel frequency measured were 2.447㎓ and 2.487㎓, respectively. Active area is 100${\times}$100$\mu\textrm{m}$$^2$.Q-factor was 996.68 and K$^2$$\_$eff/ was 3.91%.
ZnO thin films were deposited on Al and Pt electrodes by an RF reactive sputtering system for the fabrication of FBAR (film bulk acoustic wave resonator), and the effect of thermal treatment temperature on their c-axis preferred orientation was investigated. SEM experiments show that columnar structure of ZnO thin films were grown with c-axis normal to electrode material, and XRD experiments show that both ZnO films were grown with (002) plane preferred orientation, but larger diffraction peak was observed with Pt electrode. The peak intensity increased with higher thermal treatment temperature, but c-axis preferred orientation was diminished. The surface roughness of Al thin film was higher than that of Pt, and these affect the surface roughness of ZnO film deposited on the electrode. Though the preferred orientation with respect to Pt(111) plane was improved with higher thermal treatment temperature, this could not improve the c-axis orientation of ZnO film.
In this work, we discuss simulation of surface acoustic wave device using Comsol Multiphysics. The structure SAW device based on piezoelectric thin film aluminum-nitride (AlN) on silicon was simulated. Some parameters of SAW device such as surface velocity, displacement of piezoelectric thin film were evaluated by software. Many modes and shapes of wave are also discussed in this paper. For evaluation physical parameters of AlN piezoelectric layer, the SAW resonator was modeled and simulation results were also compared with experiment results. we simulated arid evaluated the surface Rayleigh wave of AlN thin film on silicon substrate. Results simulation and experiment showed the surface velocity of AlN thin film was about 5200 m/s and shape of surface wave was also displayed. This paper has also proposed as method to study SAW characteristic of piezoelectric thin film and found out measurement values accurately of film such as stiffness matrix, piezoelectric matrix. These values are very important in calculation and design SAW device or MEMS device based on AlN piezoelectric layer.
In this study, $SiO_2$ thin film was deposited on variable conditions of the RF power and working pressure by RF magnetron sputtering to apply to the Bragg reflector of the SMR type FBAR device. A crystal orientation and microstructure of $SiO_2$ thin film was studied by using the XRD, AFM and SEM. The best condition was obtained through analyzing the structural characteristics of thin film. Finally, FBAR device was fabricated with applying the best condition of $SiO_2$ thin film and the resonant characteristics was investigated by network analyzer to verify application possibility as a efficient device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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