KR100620236B1 - 탄성 표면파 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 압전 기판(piezoelectric substrate) 및 상기 압전 기판 상에 장착된 적어도 하나의 교차지 전극(interdigital electrode)을 포함한다. 상기 교차지 전극은 α-탄탈륨(α-tantalum)으로 만들어진다.
탄성 표면파 장치, 압전 기판, 교차지 전극, 탄탈륨, 필터, 공진기

Description

탄성 표면파 장치 및 그 제조 방법{Surface acoustic wave device and Method of producing the same}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면 탄성파 장치의 평면 개요도이다.
도 2는 스퍼터링을 위하여 불활성 기체에 삽입된 질소 기체의 부분 압력과 성막된 α-탄탈륨 막의 비저항 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 질소 기체가 서로 다른 비율로 불활성 기체에 삽입되었을 때 얻어진 탄탈륨 막의 결정성에 대한 XRD 스펙트럼의 데이터를 보여주는 그래프이다.
도 4는 α-탄탈륨 막을 사용하는 바람직한 실시예에 따른 표면 탄성파 장치 및 비교예로서 β-탄탈륨 막을 사용하여 형성된 표면 탄성파 장치의 고온 내습성 시험(standing humidity test) 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 바람직한 실시예에 따른 표면 탄성파 장치에 있어서 α-탄탈륨 막의 기판에 대한 접촉강도(adhesion strength) 및 비교예로서 β-탄탈륨 막의 압전 기판에 대한 접촉강도를 보여주는 그래프이다.
도 6은 스퍼터링(sputtering)을 위하여 배치된, 타겟과 압전 기판 사이의 거리와 α-탄탈륨으로 형성된 막 두께 분포와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 오일러 각(Euler angle; 0, 127, 90)을 갖는 석영(quartz) 기판상에 다른 두께를 갖는 α-탄탈륨 막이 형성되었을 때 발생하는 탄성 표면파의 음속의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은, 도 7에 나타난 α-탄탈륨 막의 막 두께와 음속과의 관계에 기초하여 결정된, α-탄탈륨 막의 두께와 전기기계 결합계수 k2와의 관계를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 예를 들어, 대역통과 필터(band-pass filter)나 공진기용의 탄성 표면파 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄탈륨으로 만들어진 교차지(interdigital) 전극을 포함하는 탄성 표면파 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래, 탄성 표면파 장치는 대역통과 필터 및 공진기로서 광범위하게 사용되었다. 그러한 사용을 위하여, 탄성 표면파 장치에 있어서, 원하는 작동을 위하여는 훌륭한 고주파 특성이 불가결하였다.
또한, 다른 전자 부품에서뿐만 아니라, 탄성 표면파 장치에 있어서 비용 절감이 강력히 요구된다.
일본 특공소 61-45892호에 개시된 탄성 표면파 장치에서는 X-회전, Y-컷트된 석영 기판에 X축과 탄성 표면파의 진행 방향이 약 90°의 각도로 한정되는 방식으 로 금으로 된 교차지 전극을 장착하였다.
또한, 일본 특개평 10-247835호(일본 특원평 9-61731호)에는 알루미늄 층을 아래층으로 하고, 탄탈륨 층을 상기 알루미늄 층에 적층한 2층 구조의 교차지 전극이 제공되어 있는 탄성 표면파 장치에 대하여 기재하고 있다,
협대역 통과 필터가 탄성 표면파 장치를 포함하는 경우, 탄성 표면파 장치의 중심 주파수의 불규칙성이 최소화될 것이 요망된다. 따라서, 종래 협대역 통과 필터로 사용되는 탄성 표면파 장치를 생산하기 위하여, 생산 공정이 끝난 다음 탄성 표면파 장치의 주파수를 미세하게 조정하는 것이 필요하였다.
상기 주파수를 미세하게 조정하는 전형적인 방법으로는 CF4 + O2를 이용하는 플라즈마로 교차지 전극을 드라이-에칭(dry-etching)함으로써 주파수의 미세 조정을 실시하는 것이다(Appln. Phys. Lett, 39(1), p.40 (July, 1981)).
예를 들어, 석영 기판을 포함하는 탄성 표면파 장치의 생산에 있어서, 중심 주파수의 변이는 통상 약 300ppm 정도이다. 상기 미세 조정 방법에 따라, 주파수는 최대 500ppm 까지 변할 수 있다. 최종적으로 중심 주파수의 변이는 50ppm 이내에 있도록 억제될 수 있다고 평가된다.
일반적으로, 탄성 표면파 장치의 작동 주파수는 f = v/λ(v = 탄성 표면파의 전파 속도, λ= 탄성 표면파의 파장)에 의하여 결정된다. 파장 λ는 교차지 전극의 구조에 의존한다. 통상, 사진 석판술(photolithography)을 이용하는 미세 공정 기술에 의하여 교차지 전극이 형성된다. 일반적으로, 기상 증착(vapor deposition), CVD 등의 화학 증착법, 스퍼터링(sputtering) 등의 물리적 증착과 같은 박막 형성 기술과 에칭 공정 등의 방법을 조합하고, 필요한 경우 이러한 기술을 반복함으로써 상기 미세 공정을 실행한다.
일본 특공소 61-45892 호에 기재된 탄성 표면파 장치에서처럼 교차지 전극을 형성하는 재료로서 금을 사용할 경우, 금은 일반적인 화학적 증착법에 의하여 막으로 된다. 그러나, 화학적 증착에 의하여 금으로 된 전극을 압전 기판상에 형성하는 경우, 압전 기판에 대하여 상기 금으로 된 전극의 접착성이 불충분하다는 문제점이 있다. 따라서, 교차지 전극과 압전 기판 사이의 접착력을 항상 시키기 위하여, 금 전극의 접촉을 위하여 하부층으로서, 크롬 또는 다른 적당한 재료로 된 전극층을 형성하는 것이 필요하다. 그로 인해, 이는 생산 공정을 아주 복잡하게 한다. 또한 금은 비싸기 때문에 재료의 비용을 증가시키고 따라서 표면 탄성파 장치의 가격을 증가시킨다.
반면, 일본 특개평 8-125485호에 기재된 바와 같이, 교차지 전극의 재료로서 탄탈륨을 사용하는 것이 제안되었다. 탄탈륨은 높은 융점을 갖는 금속이기 때문에, 통상 스퍼터링과 같은 물리적 증착법에 의하여 필름으로 형성된다. 그러나, 그러한 방법에 의하여 형성된 탄탈륨 막의 결정 구조는 β-탄탈륨의 구조로서 비저항(resistivity)이 비교적 높아 180μΩ·cm정도이다. 따라서, 전극의 전기 저항이 증가하기 때문에 탄성 표면파 장치의 특성, 특히 삽입 손실이 악화되는 경향이 있다.
따라서, 일본 특개평 10-247835호에 기재된 바와 같이, 탄탈륨으로 된 전극 층을 위한 하부층으로서 높은 전도성을 갖는 알루미늄 층을 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나, 교차지 전극을 형성하기 위하여는 복수의 금속층을 적층하는 것이 필요하게 된다. 이것은 생산 공정을 복잡하게 하고, 비용이 많이 들게 한다.
상기 설명한 바와 같이, 플라즈마를 사용하는 드라이 에칭에 의하여 탄성 표면파 장치의 주파수를 미세하게 조정하는 방법에 있어서, 500ppm을 초과하는 주파수 변이를 조정하는 것은 곤란하다. 이는 플라즈마가 압전체를 손상시키고 그 결과 탄성 표면파 장치의 삽입 손실을 악화시키기 때문이다.
또한, 상기 주파수의 미세 조정을 실행하기 위하여, 주파수의 미세 조정을 모든 기판에 대하여 실시하는 것이 필요하다. 따라서, 교차지 전극의 막 두께 분포가 일정하지 않을 때는 수율이 감소하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에 의한 바람직한 실시예는, 압전 기판에 대한 교차지 전극의 접착성이 크고, 교차지 전극에 대한 비용이 상당히 감소되며, 교차지 전극을 형성하는 공정이 간단하게 될 뿐 아니라 삽입손실은 상당히 개선된, 탄탈륨으로 된 교차지 전극을 갖는 탄성 표면파 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치에 있어서, 압전 기판상에 형성된 교차지 전극은 바람직하게는 α-탄탈륨을 포함한다. 이러한 구조의 결과, 교차지 전극의 비저항은 상당히 감소하고, 또한 탄성 표면파 장치의 삽입 손실 을 상당히 개선된다.
α-탄탈륨 막은 압전 기판에 대하여 우수한 접착력을 갖는다. 따라서, 고온 및 다습한 환경하에서 탄성 표면파 장치의 특성이 악화되는 것을 최소화한다.
또한, α-탄탈륨 막의 막 두께를 조절함으로써 탄성 표면파 장치의 특성을 쉽게 조정할 수 있다. 따라서, 주파수를 미세 조정하기 위한 종래의 드라이 에칭에 더하여, α-탄탈륨 막의 막두께를 조절함으로써 주파수 조정을 할 수 있기 때문에 주파수 조정의 범위는 더 넓어질 수 있다. 또한 교차지 전극이 단지 α-탄탈륨만으로 구성되도록 할 수 있다. 따라서, 교차지 전극을 위한 전극 형성 공정은 아주 간단화 되고, 비용 및 시간이 훨씬 적게 든다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 쉽게 생산될 수 있는 탄성 표면파 장치는 값이 싸고, 주파수 조정 범위가 넓으며, 그것의 삽입 손실의 감소가 억제되고, 고온 및 다습한 조건에서 특성의 악화가 최소화되며, 안정성이 높아진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 약 25℃에서 교차지 전극의 비저항이 150μΩ·cm 이하일 때, 삽입 손실이 감소될 수 있다. 따라서, 우수한 특성을 갖는 탄성 표면파 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치의 제조 방법에 따라, 질소를 함유하는 불활성 기체 및 탄탈륨 타겟을 사용하여 스퍼터링을 실시하며 여기서 최소한 하나의 탄탈륨 교차지 전극이 기판상에 형성된다. 따라서, 본발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치는 기판으로서 압전 기판을 사용함으로써 쉽게 생산할 수 있다.
스퍼터링을 위하여 기판과 탄탈륨 타겟의 거리가 적어도 약 20cm가 될 때, α-탄탈륨 막의 막 두께는 균일하게 될 수 있다. 따라서, 더욱 향상된 특성을 갖는 탄성 표면파 장치를 얻을 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해 현재로서 바람직하게 제안되는 몇 가지 형태에 대한 도면이 제시되어 있다. 그러나, 본 발명은 거기에 제시된 배치나 장치에만 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
이하, 도면을 참고로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 특징 및 이점은, 하기 도면을 참고로 하는 본 발명의 탄성 표면파 장치에 대한 바람직한 실시예에서의 특정 예들에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치의 평면 개요도를 보여준다.
탄성 표면파 장치 1에서, 교차지 전극(이하 "IDT 전극" 이라고 한다) 3은 압전 기판 2에 배치되어 있다. IDT 전극 3은 서로 엇갈려 있는(interdigitated) 전극의 가지(finger)를 포함하는 한 쌍의 교차지 전극 3a 및 3b를 갖는다. IDT 전극 3의 전극 가지는 탄성 표면파의 진행방향에 대하여 수직으로 늘어서서 배열되어 있다. 또한, 탄성 표면파 진행 방향에서 IDT 전극 3의 양쪽에 반사기 4 및 5가 위치하고 있다. 반사기 4 및 5로서는, 그 양단에서 복수의 가지가 단락회로의 구조를 갖는 그레이팅 타입의 반사기가 바람직하다.
이러한 바람직한 실시예에서, 상기에서 보는 바와 같이 한 쌍의 반사기 4 및 5는 IDT 전극 3의 양쪽에 배치되어 있다. 본 발명의 탄성 표면파 장치의 전극 구조는 상기의 구조로 한정되지 않는다. 즉, 복수의 IDT 전극을 탄성 표면파의 진행 방향에 배열할 수 있다. 또한 반사기 4 및 5를 뺄 수 있다. 예를 들어, SH 타입의 탄성 표면파를 사용하는 단면(end surface) 반사형 탄성 표면파 장치가 형성된 경우, 탄성 표면파는 압전 기판의 대향하는 끝 단면에서 반사되도록 만들어진다. 그러므로, 반사기를 생략할 수 있다.
본 바람직한 실시예에서, 1개의 IDT 전극 3을 갖는 단자쌍(terminal pair) SAW 공진기가 형성된다. 대역 통과 필터를 제공하기 위하여 복수의 IDT 전극이 제공된다.
압전 기판 1은 바람직하게는 본질적으로 직사각형 판 모양을 가지며, 석영, LiTaO3, LiNbO3나 다른 적당한 재료로 된 압전 단결정 기판 또는 티탄산 납 지르코네이트(lead titanate zirconate) 타입의 세라믹이나 다른 적당한 재료로 된 압전 세라믹 기판으로 형성될 수 있다.
그러나, 압전 기판 1 전체가 완전히 압전 재료로 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 압전 기판 1은 절연성을 갖는 기판에 형성된 ZnO 박막과 같은 압전 박막을 포함하거나 또는 압전 재료로 만들어진 압전 기판에 적층된 압전 박막을 포함할 수 있다. 압전 박막이 절연 기판 또는 압전 기판에 적층된 경우, IDT 전극 3과 같은 전극 및 반사기 4 및 5는 압전 박막의 위쪽 또는 아래쪽에 배치될 수 있다.
본 바람직한 실시예의 탄성 표면파 장치 1의 특성 중의 하나는 상기 IDT 전극 3 및 반사기 4와 5 에서 한 부분은 α-탄탈륨으로 만들어진다는 것이다. 그 결과, IDT 전극 3의 비저항의 감소 및 삽입 손실의 개선은 실제로 달성된다. 또한, 압전 기판 1에 대한 IDT 전극 3의 접착력도 크게 향상된다. 이것은 시험예를 통하여 설명할 것이다.
통상, 스퍼터링에 의하여 탄탈륨을 압전 기판상에 형성하는 경우, β-탄탈륨이 형성된다. 반면, 본 발명의 다양한 바람직한 실시예에서와 같이, 스퍼터링 기체로서 질소를 함유하는 불활성 기체를 사용하고, 탄탈륨으로 된 타겟을 사용하여 스퍼터링 함으로써 α-탄탈륨을 형성할 수 있다.
예를 들어, α-탄탈륨 막이 형성되는 스퍼터링 조건은 하기와 같을 수 있다:
(1) 타겟 : 탄탈륨
(2) 스퍼터링 기체 : 질소를 포함하는 아르곤 기체
(3) 스퍼터링 막 형성 챔버(chamber)의 기체 압력 : 0.23 Pa
(4) 스퍼터링 전력 : 4kW
(5) 기판 온도 : 실온에서 250℃ 까지.
또한, 스퍼터링 기체로서 아르곤 대신 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논 또는 다른 적당한 기체를 사용할 수 있다. 이러한 불활성 기체에 질소를 삽입시킴으로써 α-탄탈륨 박막을 형성할 수 있다.
도 2는 기판의 온도 약 100℃, 막 형성 챔버의 기체 압력 약 0.23 Pa, 스퍼터링 전력 약 3kW이고, 스퍼터링 기체 내에서 질소의 부분 압력이 달라지는 경우, 석영 기판에 형성된 탄탈륨 막의 비저항의 변화를 보여준다.
도 2에서 보는 바와 같이, 질소가 스퍼터링 기체로 삽입되어, 질소의 부분 압력이 약 0.001Pa 내지 약 0.007Pa의 범위일 때, 비저항 약 150 μΩ·cm 이하인 탄탈륨 막을 얻을 수 있다.
도 3은 상기의 서로 다른 질소의 부분 압력에서 얻은 탄탈륨 막의 XRD 스펙트럼을 보여준다. 도 3에서 피크 (110)은 α-탄탈륨을 나타내고, (002)로 표시된 피크는 β-탄탈륨을 나타낸다. 도 3에서, 질소기체가 스퍼터링 기체에 삽입되지 않은 경우 β-탄탈륨 막이 형성되며, α-탄탈륨 막은 질소기체를 인가하여야 형성된다는 것을 알 수 있다.
즉, 도 2 및 3에서 보는 바와 같이, 질소 기체가 스퍼터링 기체로 삽입되어, 질소 부분 압력이 약 0.001Pa 내지 약 0.007Pa 인 조건에서 비저항이 약 150μΩ·cm 이하인 탄탈륨 막이 형성된다. 그렇게 낮은 비저항을 갖는 탄탈륨 막은 α-탄탈륨 막이라는 것을 알 수 있다.
상기 바람직한 실시예의 탄성 표면파 장치 1에 있어서, IDT 전극 3은 α-탄탈륨으로 형성되어 있기 때문에, IDT 전극 3의 비저항은 약 150μΩ·cm 이하로 감소한다. 따라서, 삽입 손실이 크게 향상된 것을 알 수 있다.
각각 α-탄탈륨 막을 포함하는 IDT 전극 3 및 반사기 4와 5는, 상기 설명한 바와 같이 압전 기판으로서 석영 기판 상에 형성되어 탄성 표면파 장치 1을 이루게 된다. 탄성 표면파 장치 1과 관련하여, 고온 내습성 시험을 하였으며, IDT 전극 3의 접착 강도를 평가하였다. 이 경우, IDT 전극 3의 두께는 약 380nm 이고, 전극 가지 쌍의 수는 15이며, 전극 가지의 폭은 약 7㎛이며, 전극 가지들 사이의 피치(pitch)는 약 10㎛이다.
고온 내습성 시험과 관련하여, 탄성 표면파 장치 1을 85℃ 및 상대습도 85％의 환경에서 100 시간 동안 방치하였다. 탄성 표면파 장치의 저항은 소정의 시간 간격으로 측정하였으며, 고온 내습성 시험을 하기 전의 값과 비교하여 저항의 변화율을 결정하였다.
접착 강도 시험과 관련하여, 석영 기판에서 형성된 α-탄탈륨 막은 RHESCA에서 만들어진 모델 CSR-02인 박막 스트레칭 시험 기기로 평가하였다.
도 4 및 5에 결과가 나타나 있다.
비교를 위하여, IDT 전극 3이 β-탄탈륨으로 형성되었다는 것만 제외하고는 상기의 방법과 동일한 방법으로, IDT 전극 3을 갖는 탄성 표면파 장치를 제조하였다. 고온 내습성 시험 및 접착력 시험을 수행하였다. 도 4 및 5는 그 결과이다.
도 4 및 5에서 보는 바와 같이 고온 내습성 시험 및 접착력 시험에 있어서, α-탄탈륨 막으로 된 IDT 전극 3을 갖는 본 바람직한 실시예의 탄성 표면파 장치는, 비교를 위하여 제조된 β-탄탈륨 막으로 된 IDT 전극을 갖는 탄성 표면파 장치에서보다 우수한 결과를 나타냈다. 도 5에서 보는 바와 같이, 기판에 대하여 α-탄탈륨 막의 접착력이 더 강하기 때문에, 고온 내습성 시험에서 더 우수한 결과를 얻었다.
따라서, α-탄탈륨 막으로 된 IDT 전극을 형성함으로써, 비저항이 크게 감소하여 삽입 손실에서 향상을 이루었을 뿐 아니라, 압전 기판에 대한 IDT 전극 3의 접착력 또한 효과적으로 증가하였다.
또한, 압전 기판 상에서 상기 α-탄탈륨 막의 형성과 관련하여, 압전 기판에서부터 타겟까지의 거리와 α-탄탈륨 막의 막두께 분포 사이의 관계를 조사하였다. 결과는 도 6에 나타나 있다.
도 6의 결과는, 기판 온도 약 100℃ 이고, 스퍼터링 기체 압력 약 0.10Pa 이며, 인가 전력은 약 3kW이며, 스퍼터링 기체로서 아르곤 및 질소를 사용하며, 질소의 부분 압력은 약 3.6 ×10-3Pa 인 조건에서 얻었다.
도 6에서 보는 바와 같이, 타겟과 압전 기판 사이의 거리가 커질수록, α-탄탈륨으로 형성된 막의 막 두께 분포는 작아진다. 막 두께 분포는 하기 수학식 1로 표현된 값으로 정의한다.
막 두께 분포 = ( α-탄탈륨 막의 최대 두께 - 최소 두께)/(α-탄탈륨 막의 최대 두께 + 최소 두께) ×100 ％
도 6에서 보는 바와 같이, 타겟과 압전 기판 사이의 거리가 커질수록, α-탄탈륨 막의 막 두께 분포는 작아진다. 특히, 타겟과 압전 기판 사이의 거리를 약 20cm 이상으로 조정함으로써 막 두께 분포는 3％ 이하로 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 그러므로, IDT 전극의 막 두께 분포는 상당히 향상되었다는 것은 분명하다. 타겟과 압전 기판 사이의 거리에 대한 상한은 막 두께 분포 향상의 관점에서 볼 때 특별히 한정되는 것은 아니다. 통상 탄성 표면파 장치의 IDT 전극이 모 기판에 형 성될 때, 상한은 200cm 이하로 정해진다.
다음으로, 이러한 바람직한 실시예에서 탄성 표면파 장치의 주파수 조정을 설명한다. 전기 설명된 바와 같이, 탄성 표면파 장치가 형성된 이후에 CF4 + O2를 사용하는 플라즈마로 드라이 에칭하는 것에 의하여 탄성 표면파 장치의 주파수는 미세하게 조정될 수 있다는 것이 종래 알려져 있다. 이러한 바람직한 실시예의 탄성 표면파 장치에 있어서, 그 주파수는 하기의 조건하에서 드라이 에칭에 의하여 미세하게 조정할 수 있다.
(1) 에칭 기체 CF4 + O2 기체
(2) 에칭 기체 압력 2Pa
(3) 에칭 온도 60℃
(4) 에칭 전력 500W
하기의 드라이 에칭 조건은 탄성 표면파 장치 1의 특정한 구조에 따라 적당히 변화될 수 있다. 본 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치 1에서, 주파수는 상기 드라이 에칭에 의하여 미세하게 조정될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예의 탄성 표면파 장치에 있어서, α-탄탈륨 막의 막 두께를 조절함으로써, 탄성 표면파 장치의 음속 및 전기기계 결합계수 k2는 미세하게 조정될 수 있다. 이것은 도 7 및 8을 참고로 설명할 것이다.
도 7은 오일러 각이 (0, 127, 90)인 석영 회전 Y 평면을 사용하고, α-탄탈륨 막이 상기 압전 기판에 서로 다른 막 두께로 형성된 경우 얻은 탄성 표면파의 음속의 변화를 보여준다. 도 7에서, α-탄탈륨 막의 규격화된(normalized) 막 두께 h/λ(h는 탄탈륨 막의 막 두께를 나타내고, λ는 탄성 표면파의 파장을 나타낸다)는 가로축에 도시되어 있고, 탄성 표면파의 음속(m/s)은 세로축에 도시되어 있다.
도 7에서 보는 바와 같이, α-탄탈륨의 막 두께 h/λ가 증가할수록 탄성 표면파의 음속은 감소한다.
또한, 각각의 α-탄탈륨 박막의 막 두께 h/λ와 전기기계 결합계수 k2(％) 사이의 관계는 탄성 표면파의 음속에 기초하여 결정되었다. 결과는 도 8에 나타나 있다. 도 8에서, 전기기계 결합계수 k2는 하기의 수학식 2에 의하여 계산된 값으로 정의된다.
Figure 112002017210119-pat00009
여기서, V0 는 탄탈륨의 유전상수가 1인 경우의 탄성 표면파의 음속이며, Vs는 탄탈륨의 유전상수가 0인 경우의 탄성 표면파의 음속이다.
도 7 및 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치에 있어서, α-탄탈륨 막의 막 두께를 변화시킴으로써 음속 및 전기기계 결합계수 또한 조정할 수 있다. 그러므로, 상기 드라이 에칭에 의한 주파수 조정에 더하여 막 두께를 조정함으로써 주파수 특성은 조정될 수 있다. 따라서, 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 넓은 범위에 걸쳐 조절하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예만 기재되어 있지만, 여기서 기재된 원리를 실행하는 다양한 변형은 하기의 특허청구범위의 사상 내에 포함된다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 특허청구범위에서 설명한 것에 한정되지 않는다.
본 발명의 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 넓은 범위에 걸쳐 조절하는 것이 가능하기 때문에 대역통과 필터나 공진기용으로 폭넓게 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 압전 기판; 및
    상기 압전 기판에 형성된 적어도 하나의 교차지 전극을 포함하는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 교차지 전극은 β-탄탈륨을 포함하는 경우에 비하여 비저항이 낮고, 압전 기판에 대하여 강한 접착력을 갖도록 하기 위하여 상기 압전 기판에 직접 접촉하도록 배치되는 α-탄탈륨만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 교차지 전극은 약 25℃에서 비저항이 약 150μΩ·cm 이하인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 교차지 전극의 양쪽에 제공된 한 쌍의 반사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 한 쌍의 반사기는 α-탄탈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 한 쌍의 반사기는 α-탄탈륨 만으로 만들어진 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 교차지 전극은 서로 엇갈려 있으며(interdigitated) 탄성 표면파의 진행 방향에 대하여 수직으로 늘어서서 배열되어 있는 전극의 가지(finger)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 탄성 표면파 장치는 대역 통과 필터를 한정하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 압전 단 결정 재료 및 압전 세라믹 재료 중 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 절연 기판 및 상기 절연 기판에 배치된 압전 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  11. 압전 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 기판에 적어도 하나의 교차지 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 교차지 전극은 β-탄탈륨을 포함하는 경우에 비하여 비저항이 낮고, 압전 기판에 대하여 강한 접착력을 갖도록 하기 위하여 상기 압전 기판에 직접 접촉하도록 배치되는 α-탄탈륨만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 교차지 전극을 형성하는 단계는 질소를 함유하는 불활성 기체 및 α-탄탈륨으로 만들어진 타겟을 사용하는 스퍼터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 스퍼터링 단계에서 상기 기판과 상기 탄탈륨으로 만들어진 타겟 사이의 거리는 20cm 내지 200cm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 스퍼터링 단계에서 상기 스퍼터링 기체는 아르곤 기체이고, 스퍼터링 막 형성 챔버의 기체 압력은 0.23Pa 이고, 스퍼터링 전력은 4kW 이며, 기판 온도는 약 250℃ 이하인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 스퍼터링 단계에서 상기 스퍼터링 기체는 아르곤 기체, 헬륨, 네온, 크립톤 및 크세논 중 하나인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 스퍼터링 단계에서 상기 스퍼터링 기체는 아르곤 기체, 헬륨, 네온, 크립톤 및 크세논 중 하나 및 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 교차지 전극을 형성하는 단계는 상기 적어도 하나의 교차지 전극의 양쪽에 한 쌍의 반사기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 한 쌍의 반사기를 형성하는 단계는 α-탄탈륨을 포함하는 반사기를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 한 쌍의 반사기를 형성하는 단계는 α-탄탈륨만으로 된 반사기를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3376969B2 (ja) * 1999-09-02 2003-02-17 株式会社村田製作所 弾性表面波装置及びその製造方法
DE10026074B4 (de) * 2000-05-25 2010-02-18 Epcos Ag Rekursives OFW-Filter mit geringer Chiplänge
GB0100151D0 (en) * 2001-01-04 2001-02-14 Trikon Holdings Ltd Methods of sputtering
CN1612471A (zh) * 2003-10-30 2005-05-04 精工爱普生株式会社 弹性表面波元件和电子机器
DE102004058016B4 (de) * 2004-12-01 2014-10-09 Epcos Ag Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit hoher Bandbreite
US7545945B2 (en) * 2005-08-05 2009-06-09 The Research Foundation Of The State University Of New York Comb sense microphone
US7384800B1 (en) * 2006-12-05 2008-06-10 Spansion Llc Method of fabricating metal-insulator-metal (MIM) device with stable data retention
US9181086B1 (en) 2012-10-01 2015-11-10 The Research Foundation For The State University Of New York Hinged MEMS diaphragm and method of manufacture therof
GB2598165B (en) * 2020-08-18 2022-08-24 River Eletec Corp Acoustic wave device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5925525B2 (ja) 1979-08-31 1984-06-19 株式会社東芝 弾性表面波共振子
DE3428876A1 (de) 1984-08-04 1986-02-13 Rotzler GmbH + Co Spezialfabrik für Seilwinden und Hebezeuge, 7853 Steinen Durchlaufwinde
JP2562588B2 (ja) 1987-01-28 1996-12-11 三井金属鉱業株式会社 タンタル金属薄膜回路
JP2795883B2 (ja) * 1989-03-24 1998-09-10 シチズン時計株式会社 液晶表示装置における非線形素子
DE69125323T2 (de) * 1990-07-24 1997-09-25 Semiconductor Energy Lab Verfahren zum Herstellen isolierender Filme, Kapazitäten und Halbleiteranordnungen
JPH0819516B2 (ja) * 1990-10-26 1996-02-28 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン 薄膜状のアルファＴａを形成するための方法および構造
US5221449A (en) * 1990-10-26 1993-06-22 International Business Machines Corporation Method of making Alpha-Ta thin films
JP3081967B2 (ja) * 1990-11-21 2000-08-28 富士通株式会社 シリコンオンインシュレータ基板の製造方法
JPH07283682A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波共振子フィルタ
JP3026721B2 (ja) 1994-07-07 2000-03-27 旭光学工業株式会社 簡易型内視鏡装置
JP3173300B2 (ja) 1994-10-19 2001-06-04 株式会社村田製作所 ラブ波デバイス
EP0766384B1 (en) 1995-04-11 2004-06-16 Kinseki Limited Surface acoustic wave device
JP3339350B2 (ja) * 1997-02-20 2002-10-28 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
JPH10247835A (ja) 1997-03-03 1998-09-14 Kokusai Electric Co Ltd ラブ波型弾性表面波デバイス
JP3301399B2 (ja) * 1998-02-16 2002-07-15 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
JP2000091422A (ja) * 1998-09-16 2000-03-31 Sony Corp 多層配線構造の製造方法

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Publication number Publication date
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KR20000077450A (ko) 2000-12-26

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