초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ n41, n77, n79 5G 주파수 대역에 필요한 BAW 기반의 High Rejection RF Filter 기술개발
-신규 압전 박막을 활용한 n41 Bandpass Filter 개발
-40dB 이상의 Attenuation 특성을 가지는 n77, n79 Bandpass Filter 개발

◼ 전체 내용
- Sc-AlN 적용된 BAW 공정 기술 개발 및 Library 구축
- Si IPD 설계 및 공정 기술 개발
- 저손실 TSV 및 박막

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ n41, n77, n79 5G 주파수 대역에 필요한 BAW 기반의 High Rejection RF Filter 기술개발
-신규 압전 박막을 활용한 n41 Bandpass Filter 개발
-40dB 이상의 Attenuation 특성을 가지는 n77, n79 Bandpass Filter 개발

◼ 전체 내용
- Sc-AlN 적용된 BAW 공정 기술 개발 및 Library 구축
- Si IPD 설계 및 공정 기술 개발
- 저손실 TSV 및 박막 수동소자 집적 기술 개발
- Glass IPD 설계 및 공정 기술 개발
- BAW 공진기의 크기 특성뿐만 아니라, 위상 특성 개선 및 인덕터라이브러리 구축
- n41 Bandpass Filter 개발
- IPD 기술을 적용한 광대역 filter 개발
- Molding 기반 fanout 기술을 공정 개발
- BAW 공진기의 크기 특성뿐만 아니라, 위상 특성 개선 및 인덕터라이브러리 구축
- n77, n79 Filter 설계 및 제작
- n77, n79 Bandpass Filter 개발
- n41, n77, n79 Bandpass Filter Module 개발
- Molding 기반 fanout 기술을 이용한 이종 IPD/BAW package 개발

◼ 1차년도
❏ 목표
n41 용 BAW 공정기술 및 IPD 공정 기술 개발
❏ 내용
1. Sc-AlN 적용된 BAW 공정기술 개발 및 Library 구축
- ScAlN Sputter 공정 개발
- ScAlN 압전체 Etch 기술 개발
- Acoustic Loss 최소화를 위한 SiO2 증착 공정 및 Etching 공정 개발
- Electric Loss 최소화를 위한 Clean 공정 개발
- ScAlN 기반 공진기 Library 구축 및 측정 System구축
2. IPD 공정 기술 개발
- Si, IPD 설계 및 공정기술 개발
- HRS 기반 R, L, C Library 구조 설계
- IPD 라이브러리 제작 및 측정 DB 구축
- 저손실 TSV 및 박막 수동소자 집적 기술 개발
- Glass IPD 설계 및 공정 기술 개발
- Ring Resonator를 활용한 제조사별 glass 기판의 유전율 및 유전 손실 특성 분석
3. ScAlN 적용 BAW 공진기의 모델링 구현 및 패키지를 위한 인덕터 라이브러리 구축
- 집중 소자 모델링 구현 : fs, fp Fitting
- 외부 Parastic parameter 추가 : 공진기 S-parameter 추출
- 분포 소자 추가로 위상 특성 개선
- PDK용 IND Library 구축

◼ 2차년도
❏ 목표
n41 BAW Filter 개발 및 Si, Glass IPD를 이용한 광대역 Filter 개발
❏ 내용
1. n41 Bandpass Filter 개발
- n41용 공진기 Library 설계 및 특성 추출
- n41용 Topology 설계 및 필터 설계 프로그램 개발
- BAW Filter 설계 : Coupling 계수 및 Q Factor에 따른 주파수 Margin, Attenuation Margin Simulation
- 목표 주파수 구현을 위한 주파수 Trim 공정 기술 개발
- n41 Filter 제작 및 특성 평가
2. IPD기술을 적용한 광대역 Filter 개발
- 광대역 Filter Topology 분석
- n77, n79 Filter 개발을 위한 Si,Glass 라이브러리 특성분석
- 구축된 수동 소자 Library를 적용한 광대역 Filter 설계
- Si, Glass 공정을 이용한 광대역 Filter 제작 및 특성 평가
- On-wafer Probing을 이용한 Filter 특성 분석
3. Molding 기반 fanout 기술 공정 개발
- Fanout package용 molding compound의 전기적 특성분석
- Ring resonator를 이용한 유전율 및 유전 손실 특성 분석
- Dummy IC를 이용한 multi-chip 내장 공정 기술 개발
4. n41 Filter의 특성 성능을 개선하는 회로 구조 및 설계 방법 개발 및 패키지를 위한 커패시터 Library 구축
- 다단 BAW공진기 모델링을 위한 회로 모델링 구축
- n41 Bandpass Filter 설계
- PDK 커패시터 Library 구축
- IPD + BAW 합성 모델링 기술 개발

◼ 3차년도
❏ 목표
n41, n77, n79 Filter 개발
❏ 내용
1. n41 Filter 개발
- n41 filter 성능 개선 및 최적화 설계 Simulation
- Sc(15 / 20 / 30%) 비율별 압전 박막 개발 및 특성 확보
- Passband 내 ripple 개선을 위한 Frame 공정 최적화
- 사업화를 위한 특허 회피 구조 및 원가 절감을 위한 Polymer package 개발 및 적용
- Insertion Loss 개선을 위한 Trap Rich Layer 개발 및 적용
- Insertion Loss : 2.1dB, Attenuation : 46.5dB 구현
2. n77 Filter 개발
- Sc20% 공진기 PDK Library 구축
- 2.5GHz Rejection용 공진기 개발 완료
3. n79 Filter 개발
- 4GHz용 공진기 PDK Library 확보
- Membrane Crack 및 Broken 제거 공정 개발 완료
- 압전 박막 내 Sc 비율 증가에 따른 하부 Layer Damage 최소 Etch 공정 개발
- IPD 적용된 n77 filter 설계
- IPD+BAW 공진기 적용 n79 filter 설계 및 제작
- 3차원 패키지 설계 및 EM 시뮬레이션

□ 연구개발성과
1. Couping 계수 : 11.8%(@목표 : >11%)
2. BAW Q factor : 1,918(@목표 : >1500)
3. IPD Inductor Q Factor : > 40(@목표 : >40)
4. IPD Capacitor Tolerance : 3.1%(@목표 :<5)
5. Min line width : 4.25 (@목표 :<5)
6. TSV loss : 0.02 (@목표 :<0.15)
7. n41 Insertion loss : 2.1dB(@목표 : <2.3)
8. n41 Attenuation :46.5dB(@목표 :>45)
9. n77, n79 Insertion loss : 1.6dB(@목표 : <1.8)
- n77 : 1.59dB
- n79 : 1.60dB
10. n77 Attenuation : 46.6dB(@목표 :>45)
11. n79 Attenuation :42.8dB(@목표 :>4０)

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. 연구개발성과 활용 계획
- n41 Filter 개발을 통해 n77, 79 Rejection 가능 공진기 적용 가능
- IPD 특성 확보를 통해 광대역 필터 구현 가능
- 3차년도에는 BAW 공진기 + IPD 광대역 필터를 적용하여 High Rejection Sub-6GHz Filter 활용 가능
2. 기대 효과
- 이종 IPD/BAW Package 기술 개발로 Package 응용 능력 확대
- Sub-6GHz Filter 개발로 Discrete(n77, n79 filter) 뿐만 아니라 Module 시장 진입 가능 → 사업화시 매출 증대 효과

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 가. 와이솔 연구 개발 수행 내용 ... 11
• 나. 한국전자기술연구원 연구 개발 수행 내용 ... 23
• 다. 순천향대학교 산학협력단 연구 개발 수행 내용 ... 36
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 45
• 1) 연구수행 결과 ... 45
• 2) 목표 달성 수준 ... 54
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 54
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 55
• 가. 국내외 기술 개발 현황에서 차지하는 위치 ... 55
• 나. 우월성 ... 55
• 다. 스마트폰 필터 분야에 기여한 점 ... 55
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 56
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 56
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 58
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 58
• 4) 기타 ... 58
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 59
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 60
• 가. 와이솔 ... 60
• 나. 한국전자기술연구원 ... 62
• 다. 순천향대학교 산학협력단 ... 63
• 끝페이지 ... 64