KR100563264B1 - 내구성이 향상된 탄성표면파 필터의 전극제조방법 - Google Patents

내구성이 향상된 탄성표면파 필터의 전극제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판과의 밀착성을 향상시키고 내열성을 향상시킨 이동통신용 기기의 내구성이 향상된 탄성표면파(Surface Acoustic Wave:SAW) 필터의 전극 제조방법에 관한 것으로, 초음파 세척한 압전기판을 575-675℃로 유지하고 그 위에 저온화학기상증착(LPCVD)에 의해 다결정 실리콘을 증착시킨후, 기판 온도를 50-100℃로 유지하면서 다결정 실리콘 위에 Ti 박막 1000-1050Å을 형성한후, 800-900℃ 온도에서 15-60초간 급속열처리(RTP)를 실시하여 타이타늄 실리사이드층을 형성하고, 이어서 형성된 타이타늄 실리사이드층 위에 알루미늄층을 1000-2000Å 두께로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제조된 전극을 구비한 탄성표면파 필터는, 전극의 기판과의 밀착성이 향상되고 내열성이 향상되어 장시간 사용할 때에도 전력 손실 및 노이즈 발생이 경감되는 등 품질의 열화를 방지할 수 있다.

Description

내구성이 향상된 탄성표면파 필터의 전극 제조방법
본 발명은 탄성표면파(Surface Acoustic Wave:SAW) 필터(Filter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판과의 밀착성을 향상시키고 내열성을 향상시킨 이동통신용 기기의 내구성이 향상된 탄성표면파(SAW) 필터의 전극 제조방법에 관한 것이다.
탄성표면파 필터는 종래 TV 나 VCR 등 A/V 기기에 중간 주파수 필터 및 RF 필터로 많이 사용되어 왔다.
또한, 광통신 및 이동 통신기기의 급속한 발달에 따라 초소형 휴대용 전화기가 등장함에 따라 전화기 내의 부품의 소형화, 고성능화가 요구되나 탄성표면파 필터는 삽입 손실이 크고 고주파 대역에서의 특성이 불안정한 점 때문에 이동통신기기 분야에서의 사용이 제한되었다.
지금까지 GHz 대의 고주파 이동통신용 기기에 사용되는 탄성표면파 필터의 저삽입 손실화의 연구는 주로 IDT(Interdigital Transducer)의 구조를 적절히 설계하는 것과 압전기판의 적절한 선택으로 삽입 손실을 최소화하는 방향으로 진행되고 있는데, 주로 탄성표면파 필터의 저삽입손실화의 방법으로는 새로운 형태의 IDT 구조 설계에 대한 것이다.
그러나, 새로운 형태의 IDT 구조 설계는 입력 전극과 출력 전극을 교대로 배치해야 하므로 칩 사이즈가 커지는등 여러 문제점이 있다.
또한, 이동통신용 기기의 탄성표면파 필터는 통과 대역 내의 리플(Ripple)이 심할 경우 통화 품질이 좋지 않고 알루미늄 전극의 전자 이동(Electromigration)에 의해 내전력성이 약화하여 이동통신 기기의 송출부의 파워를 제한함으로써 전지 소모를 크게 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기 설명한 종래의 탄성표면파 필터의 단점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로, 통과 대역내 리플을 감소시키고 장시간 전압 인가시 내전력성의 약화를 방지할 수 있는 내구성이 개선된 탄성표면파 필터의 전극 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성표면파 필터의 전극 제조방법은, 초음파 세척한 압전기판을 575-675℃로 유지하고 그 위에 저온화학기상증착에 의해 다결정 실리콘을 증착시킨후, 기판 온도를 50-100℃로 유지하면서 다결정 실리콘 위에 Ti 박막 1000-1050Å을 형성한후, 800-900℃ 온도에서 15-60초간 급속열처리를 실시하여 타이타늄 실리사이드층을 형성하고, 이어서 형성된 타이타늄 실리사이드층 위에 알루미늄층을 1000-2000Å 두께로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성이다.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 의해 제조된 내구성이 개선된 탄성표면파 필터의 전극은 도 1 도시와 같이,압전기판(1) 위에 타이타늄 실리사이드(Titanium Silicide)층(2)을 500∼2000Å 정도 형성하고, 그 위에 알루미늄(3)이 1000∼2000Å 두께로 형성되어 이루어진다.
타이타늄 실리사이드층(2)의 두께는 2000Å가 가장 바람직하며, 알루미늄 전극 두께는 1500Å이 가장 바람직하다.
본 발명의 탄성표면파(SAW) 필터 전극의 제조 공정을 설명하면, 도 1 도시와 같이, 우선 압전 기판(LN 64˚,LN128˚, Quartz ST-Cut)(1)을 데코닉스(Deconex) 용액과 DI 워터로 이루어진 40℃ 정도의 세척액중에서 30 분가량 초음파 세척하여 준비한다.
상기 세척액은 데코닉스 용액5%, DI 워터95%로 이루어지는 것이 바람직하다.
이어서, 압전 기판(1) 온도를 625℃로 유지후 저압화학기상증착법(LPCVD)에 의해 다결정실리콘(4)을 2000Å 정도 증착시킨다.
이때, 다결정 실리콘을 증착하기 위한 기판 온도는 575-675℃로서 결정 성장을 위한 최소한의 표면 온도 조건인 575℃ 이상에서 안정적인 온도 구간 설정을 위하여 실시한 것이다.
다음에 다결정실리콘(4) 위에 Ti 박막(5)을 DC 마그네트론 스퍼터링(Magnetron Sputtering) 방식에 의해 1000Å 정도 증착시킨다.
이때, 스퍼터링 조건은 전력(Power)이 1 ㎾, 초기 진공이 3×10-7 Torr 정도이며, 챔버내 Ar 압력은 5 mTorr로 유지한다. 초기 진공은 챔버 내부의 불순물 오염과 직접적으로 관련있는 항목으로서, 이 보다 높은 압력을 가질 경우, 챔버 내부에 잔존하는 불순물, 가스 입자 등이 형성되는 박막에 침투하여 이상 현상을 유발할 수 있기 때문이다.
또한, 다결정 실리콘(4)과 Ti박막(5)은 2:1의 두께비로 반응하기 때문에 다결정 실리콘 2000Å에 Ti박막 두께 1000Å을 맞추어야 하며, 완전한 반응이 이루어지지 못하여 다결정 실리콘이 남아 저항값을 올리는 현상을 방지하기 위하여 Ti 박막의 두께를 1000-1050Å으로 조절한다.
이때, Ti 박막을 형성할 때의 기판온도는 LiNbO3 128˚, 64˚, Y-X 웨이퍼의 경우 균열을 방지하기 위하여 50-100℃ 정도로 한다.
이어서, 안정적인 타이타늄 실리사이드 박막(2)을 형성하기 위하여 질소 분위기에서 800-900℃에서 15-60초간 급속열처리(RTP)한다.
급속열처리 시간은 약 15-60초 정도인데, 이 보다 짧은 시간인 경우 다결정 실리콘(4)과 Ti박막(5)이 충분히 반응하지 못하고, 이 보다 긴 경우 과도한 열충격으로 인하여 박막 및 기판에 손상을 가져올 수 있다.
급속열처리 온도를 800-900℃로 하는 것은, 이 보다 낮은 경우 안정된 타이타늄 실리사이드 형성이 불가능하며, 이 보다 높은 온도에서는 불필요한 에너지를 공급하는 효과를 줄 뿐이며, 장비 및 박막에 열손상을 가져올 수 있기 때문이다.
이후, 형성된 타이타늄 실리사이드(2) 위에 알루미늄(3)을 DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 1000∼2000Å 증착시켜 전극을 형성한다. 알루미늄의 증착 두께는 1500Å이 가장 바람직하다.
이와 같이 탄성표면파 필터의 전극을 제조시 전극의 전체 두께를 약 1500-4000Å 정도로 형성하는 것을 목표로 하는데, 이 보다 두께가 작을 경우 탄성표면파 필터의 장시간 사용으로 인한 전극 열화 현상으로 인하여 전력 손실 및 노이즈 발생 등의 장애를 유발할 수 있고, 이 보다 두꺼울 경우 전극의 무게로 인한 매스 로딩 효과(Mass Loading Effect)가 심하여 탄성표면파 필터의 동작 주파수에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
이하에서는 실시예와 관련하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
실시예
우선, 압전 기판(LN 64,LN128, Quartz ST-Cut)을 데코닉스(Deconex) 용액 5%와 DI 워터 95%로 이루어진 40℃ 정도의 세척액중에서 30 분가량 세척하여 준비한다.
이어서, 압전 기판을 625℃로 유지후 저압화학기상증착법(LPCVD)에 의해 다결정실리콘을 2000Å 정도 증착시킨다.
다음에 다결정실리콘 위에 Ti 박막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 1000Å 정도 증착시킨다.
이때, 스퍼터링 조건은 전력(Power)이 1 ㎾, 초기 진공이 3×10-7 Torr 정도이며, 챔버내 Ar 압력은 5 mTorr로 유지한다. 기판온도는 LiNbO3 128˚, 64˚, Y-X 웨이퍼의 경우 균열을 방지하기 위하여 50℃ 정도에서 실시한다.
이어서, 안정적인 타이타늄 실리사이드 박막을 형성하기 위하여 800℃에서 20초간 급속열처리한다.
이후, 타이타늄 실리사이드 위에 알루미늄을 DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 1500Å 증착시킨다.
제조된 본 발명의 전극을 구비한 탄성표면파(SAW) 필터(발명예)와 종래 구조의 압전기판 상에 Al 전극을 형성시킨 필터(종래예1) 및 압전기판 위에 Ti 피막을 형성하고 그 위에 Al 전극을 형성한 필터(종래예2)의 삽입 손실과 내전압 특성을 조사하여 도 2 및 도 3 에 나타내었다.
삽입 손실은 종래예의 경우 , 각각 12.7 dB, 12.1 dB 임에 반해 발명예의 경우 11.8dB 로 대폭 저하하였으며, 내전압은 종래예의 경우 각각 35, 37dBm 임에 반해 발명예의 경우 45dBm으로 크게 향상됨을 알 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전극의 기판과의 밀착성이 향상되고 내열성이 향상되어 장시간 사용할 때에도 전력 손실 및 노이즈 발생이 경감되는 등 품질의 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 전극 제조공정을 도시한 도면,
도 2는 발명예와 비교예의 삽입손실 특성을 비교하여 나타낸 도면,
도 3은 발명예와 비교예의 내전압 특성을 비교하여 나타낸 도면이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1:압전기판 2:타이타늄 실리사이드층 3:알루미늄층
4:다결정실리콘 5:Ti박막

Claims (1)

  1. 이동통신기기용 탄성표면파(SAW) 필터의 전극 제조방법에 있어서, 초음파 세척한 압전기판을 575-675℃로 유지하고 그 위에 저온화학기상증착에 의해 다결정 실리콘을 증착시킨후, 기판 온도를 50-100℃로 유지하면서 다결정 실리콘 위에 Ti 박막 1000-1050Å을 형성한후, 800-900℃ 온도에서 15-60초간 급속열처리를 실시하여 타이타늄 실리사이드층을 형성하고, 이어서 형성된 타이타늄 실리사이드층 위에 알루미늄층을 1000-2000Å 두께로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 필터의 전극 제조방법.
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