KR100631838B1 - 무정전기 표면탄성파 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면탄성파(SAW) 필터에 관한 것으로서, 전기적인 신호를 기계적인 표면 탄성파로 변환시키며, 표면 탄성파를 전기적인 신호로 변환시키기 위한 압전 기판과, 상기 압전기판 상에 형성되며, 약 10⁷Ω∼ 약 10¹⁴Ω의 저항값을 가지며 두께가 약 30Å∼ 약 500Å인 정전기방지막과, 상기 정전기방지막 상에 형성되며, IDT를 구성하는 전극층을 포함하는 표면탄성파 필터를 제공한다.

본 발명에 따르면, SAW필터 제조공정 또는 사용시에 발생될 수 있는 정전기로 인한 불량문제를 효과적으로 해결하여, 제조수율과 소자의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

표면탄성파 필터(surface acoustic wave filter), 초전 정전기방전(pyroelectric sparking), 확산방지(diffusion barrier)

Description

무정전기 표면탄성파 필터{STATIC ELECTRICITY FREE SAW FILTER}

도1은 종래의 표면탄성파 필터를 나타내는 측단면도이다.

도2는 정전기에 의해 일부전극지가 파손된 표면탄성파 필터에 대한 필터특성을 나타내는 그래프이다.

도3은 본 발명의 일실시형태에 따른 표면탄성파 필터를 나타내는 측단면도이다.

도4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 표면탄성파 필터를 나타내는 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

11,31,41: LTO 또는 LNO 압전기판 32,42: 정전기방지막

44: 확산방지막 15,35,45; ITO 전극층

본 발명은 표면 탄성파 필터(surface acoustic wave filter: SAW 필터)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조공정 또는 완제품의 사용시에 발생되는 정전기 로 인한 문제를 방지할 수 있는 SAW 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 표면 탄성파 필터는 이동용 통신 단말기에서 고주파신호를 필터링하기 위한 수동소자로서, 압전효과에 의해 소정의 주파수에 해당하는 전기적 신호를 탄성표면파로 변환시키는 원리를 이용한다.

도1은 종래의 표면탄성파 필터를 나타내는 측단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 상기 표면 탄성파 필터는 압전기판(11) 상에 IDT(interdigial transducer)구조를 갖는 전극(15)이 형성된 구조를 갖는다.

주로 상기 전극으로는 Al박막이 사용되며, 상기 표면탄성파를 발생시키기 위한 압전기판으로는 LTO(LiTaO₃) 또는 LNO(LiNbO₃) 웨이퍼가 사용될 수 있다. 이러한 LTO 또는 LNO 웨이퍼는 SAW 필터에서 요구되는 압전성을 갖는 동시에, 원하지 않는 물성인 "초전성"도 갖는다는 문제가 있다. 이러한 초전성으로 인해, 제조공정 중에 초전 정전기 방전(pyroelectric sparking)을 발생시킬 수 있다. 특히, 이러한 정전기방전은 특히 100∼300℃의 온도가 적용되는 패키지 제조공정에서 쉽게 발생되며, 결과적으로 도1에 도시된 바와 같이 완성된 일부 전극지(15a)를 파손시킬 수 있다.

도2는 정전기로 인해 전극지가 파손된 필터특성을 나타내는 그래프이다.

도2를 참조하면, 목표설계에 따라 제조된 SAW필터의 파형(a)에 비해, 도1과 같이 부분적으로 전극지가 파손된 SAW필터의 파형(b)은 필터링영역에서 감쇄특성이 저하되는 등의 파형불량을 초래한 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 정전기로 인한 전극지의 부분적인 파손은 소자의 신뢰성을 크게 저하시키게 되며, 결과적으로 제품수율의 저하를 초래한다. 또한, 상술된 LTO 또는 LNO 압전기판의 정전기 취약성은 SAW필터의 사용시에도 문제가 될 수 있다.

따라서, 당 기술분야에서는 압전기판이 갖는 정전기취약성을 해소하여 제품수율을 향상시키고 소자의 신뢰성을 높히기 위해서 새로운 SAW 필터가 요구되어 왔다.

본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 제조공정 또는 사용중에 발생되는 정전기를 방전시킬 수 있는 정전기방지구조를 갖는 새로운 SAW 필터를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,

전기적인 신호를 기계적인 표면 탄성파로 변환시키며, 표면 탄성파를 전기적인 신호로 변환시키기 위한 압전 기판과, 상기 압전기판 상에 형성되며, 약 10⁷Ω∼ 약 10¹⁴Ω의 저항값을 가지며 두께가 약 30Å∼ 약 500Å인 정전기방지막과, 상기 정전기방지막 상에 형성되며, IDT(interdigital tranducer)를 구성하는 전극층을 포함하는 표면탄성파 필터를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 압전기판은 LTO 또는 LNO기판일 수 있으며, 상기 전극층은 Al일 수 있다. 상기 정전기방지막의 보다 바람직한 저항값은 약 10⁹Ω∼ 약 10¹²Ω일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 정전기방지막은 Si막일 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 전극층은 상기 정전기방지막과 접하는 부분에 Ti 또는 TiN로 이루어진 확산방지막을 포함할 수 있으며, 바람직하게, 상기 확산방지막은 약 100Å∼약 500Å의 두께일 수 있다.

본 발명의 특징은 압전기판의 상면에 소정의 저항을 갖는 정전기방지막을 추가로 형성하는 방안을 제공하는데 있다. 본 발명에서 채용되는 정전기방지막는 상온에서는 높은 저항을 가지만, 정전기를 유발하는 고온에서는 방전을 위한 전도도를 가질 수 있는 물질로 제조된다. 즉, 저항의 온도의존성을 이용하여, 100℃미만에서는 SAW 필터의 전기적 특성에 영향을 주지 않으면서도, 정전기가 쉽게 유발되는 고온(예를 들어, 300℃이상)에서는 충분한 전도도를 가질 수 있는 물질로 정전 기방지막을 형성함으로써, SAW필터의 특성을 저해하지 않으면서도 고온에서 발생되는 정전기를 방전시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도3은 본 발명의 일실시형태에 따른 표면탄성파 필터를 나타내는 측단면도이다.

도3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 표면탄성파 필터는 압전기판(31)과, 그 상면에 형성된 정전기방지막(32)과, 상기 정전기방지막(32) 상에 형성된 ITO 전극층(35)을 포함한다.

상기 압전기판(31)은 전기적인 신호를 기계적인 표면 탄성파로 변환시키며, 표면 탄성파를 전기적인 신호로 변환시키기 위한 기판으로서, LTO(LiTaO₃) 또는 LNO(LiNbO₃)기판일 수 있다. 또한, 상기 ITO 전극층(35)은 서로 맞물린 빗살구조(interdigited comb)로 패턴화된 Al과 같은 금속층일 수 있으며, 전기적 신호를 기계적 표면탄성파로 변환하는 입력변환기와 압전기판을 따라 전파된 표면탄성파를 전기적 신호로 변환하는 출력 변환기를 구성할 수 있다.

또한, 도3에 도시된 표면탄성파 필터는 압전기판(31)과 ITO 전극층(35) 사이에 형성된 정전기방지막(32)을 포함한다. 본 발명에서 채용된 정전기방지막(32)은 제한된 전기적 특성을 갖는다. 상기 정전기방지막(32)에서 요구되는 전기적 특성은 반도체 고유특성과 같이 일반 상온의 수준에서는 SAW 필터에 전기적 영향을 주지 않는 부도체의 성질을 가지며, 정전기가 유발되기 쉬운 고온에서는 정전기가 방전될 수 있는 충분한 전도도를 가져야 한다.

본 발명에서 채용되는 정전기방지막(32)은 약 10⁷Ω∼ 약 10¹⁴Ω의 저항을 갖는다. 상기 정전기방지막(32)의 저항이 10⁷Ω미만일 경우에는 상온에서 전도도가 크므로, SAW필터의 전기적 특성을 저해할 수 있으며, 10¹⁴Ω을 초과하는 경우에는 고온에서라도 방전효과를 위한 충분한 전도성을 확보하기 어렵다. 보다 바람직한 상기 정전기방지막(32)의 저항값은 약 10⁹Ω∼ 약 10¹²Ω일 수 있다. 또한, 상기 정전기방지막의 두께는 약 30Å∼ 약 500Å로 제조하는것이 바람직하다. 상기 정전기방지막의 두께를 약 500Å보다 크게 제조하는 경우에는 그로 인한 중량으로 인해 SAW필터특성을 저해할 수 있다.

이와 같이, 상기 저항과 두께범위를 만조하는 정전기방지막(32)은 100℃미만에서는 SAW필터의 전기적 특성에 변화를 주지 않으면서 정전기현상이 쉽게 유발되는 300℃의 고온에서는 전기전도도가 증가하여 정전기를 쉽게 분산시킬 수 있다. 따라서, 제조공정, 특히 정전기문제가 고온의 심각한 패키지제조공정에서 압전기판의 표면에 따라 발생되는 정전기를 효과적으로 분산시킴으로써, 그로 인한 전극지 의 파손문제를 방지할 수 있다.

본 발명에서 정전기방지막으로 사용될 수 있는 적절한 물질로는, 요구되는 저항값을 만족하면서 SAW필터에 적용될 수 있는 박막으로 제조가능한 물질을 사용하여야 한다. 바람직한 정전기방지막 물질로는 통상의 반도체 제조공정에서 사용되는 Si와 같은 반도체물질이 있을 수 있다.

도4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 표면탄성파 필터를 나타내는 측단면도이다.

도4을 참조하면, 본 실시형태에 따른 표면탄성파 필터는 도3과 유사하게 압전기판(41)과, 그 상면에 형성된 정전기방지막(42)과, 상기 정전기방지막(42) 상에 형성된 ITO 전극층(45)을 포함하지만, 본 실시형태에 따른 ITO 전극층(45)은 상기 정전기방지막(42)과 접하는 계면에 확산방지막(44)을 더 포함하는 구조를 갖는다.

본 실시형태에서는, 상기 압전기판(41)은 LTO 또는 LNO기판이 사용되며, 상기 ITO 전극층(45)은 Al이 사용될 수 있다. 또한, 상기 정전기 방지막으로서는 대표적인 반도체물질인 Si이 사용될 수 있다. Si물질은 4 ×10¹¹μΩㆍ㎝의 비교적 높은 비저항을 갖는다. 상기 Si 전기방지막(42)의 두께(t₁)는 앞서 설명한 바와 같이 SAW필터의 특성을 저해하지 않기 위해서, 약 30Å∼ 약 500Å를 갖도록 한다.

예를 들어, Si 정전기방지막(42)은 100Å의 두께를 가질 때에, 상온에서는 약 4 ×10¹¹Ω이상의 높은 박막저항을 가지므로, SAW의 전기적 특성에 영향을 주지 않지만, 고온에서는 소정의 전도도를 갖게 되어, 압전기판(41)표면을 따라 발생되는 정전기를 제거할 수 있다.

본 실시형태에서는, 상기 전극층(45)의 구성물질인 Al원소가 상기 Si 정전기방지막(42)으로 확산되는 현상을 방지하기 위해, 상기 전극층(45) 중 Si 정전기방지막(42)에 접하는 부분에 확산방지막(44)을 형성한다. 본 발명에서 채용될 수 있는 확산방지막(44)은 전극층(45)의 일부로서 작용하면서도, Si물질과 확산이 잘 이루어지지 않는 물질을 사용한다. 바람직하게는, Ti 또는 TiN과 같은 물질을 사용할 수 있다.

또한, 상기 확산방지막(44)의 두께(t₂)는 약 100Å∼약 500Å으로 하는 것이 바람직하다. 상기 확산방지막(44)의 두께(t₂)가 100Å미만일 경우에는 충분한 확산장벽(diffusion barrier)으로서 효과를 얻을 수 없으며, 500Å을 초과하는 경우에는 Ti 또는 TiN이 Al에 비해 SAW필터에서 요구되는 전극특성이 좋지 않으므로, 손실특성을 악화시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 SAW필터는, 압전기판과 전극층 사이에 정전기 발생되는 고온에서 소정의 전도도를 가질 수 있는 정전기방지막을 포함함으로써, 제조공정 또는 사용시에 발생될 수 있는 정전기로 인한 불량문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 따라서, SAW 필터의 제조수율과, 전기적 특성에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 전기적인 신호를 기계적인 표면 탄성파로 변환시키며, 표면 탄성파를 전기적인 신호로 변환시키기 위한 압전 기판;

   상기 압전기판 상에 형성되며, 약 10⁷Ω∼ 약 10¹⁴Ω의 저항값을 가지며 두께가 약 30Å∼ 약 500Å인 Si 정전기방지막; 및,

   상기 정전기방지막 상에 형성되며, Ti 또는 TiN으로 이루어진 확산방지막; 및

   상기 확산 방지막 상에 형성되며, IDT(interdigital tranducer)를 구성하는 전극층을 포함하는 표면탄성파 필터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정전기방지막의 저항값은 약 10⁹Ω∼ 약 10¹²Ω인 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압전기판은 LTO 또는 LNO기판인 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 전극층은 Al인 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 확산방지막은 약 100Å∼약 500Å의 두께인 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.

Images