KR19990023942A - 탄성표면파 장치 - Google Patents

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무라따 미치히로
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Abstract

본 발명에 따른 탄성표면파 장치는 표면파기판과; 표면파기판 위에 형성되고, 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 된 적층금속막(laminated metal film)을 포함하는 인터디지탈 트랜스듀서(interdigital transducer)를 포함한다.

Description

탄성표면파 장치
본 발명은 표면파기판 위에 형성된 인터디지털 트랜스듀서(interdigital transducer; 이하 IDT라 한다)를 구비한 탄성표면파 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 러브파(Love wave)를 이용하는 탄성표면파 장치에 관한 것이다.
탄성표면파를 이용하는 다양한 탄성표면파 장치들이 제안되어 왔다. 예를 들면, 신학기법{Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE)} US 82-35 (1982), pp. 7-14에는 회전 Y-컷, X-전파(Y-cut, X-propagated)의 LiNbO3기판 위에 음속이 느린 물질로 된 박막층을 형성하여 구성된 탄성표면파 장치가 개시되어 있는데, 이 장치의 내부에 발생된 의사(pseudo) 탄성표면파는 전파감쇠(transmission attenuation)가 없는 러브파형 탄성표면파이다.
신학기법 US 86-37 (1986), pp. 31-38에는 회전 Y-컷, X-전파의 LiNbO3기판에 있어서, 기판 위에 균일하게 형성된 박막이 없고, 그 위에 금속 스트립들을 간헐적으로(intermittently) 형성함으로써 러브파가 여진되는 기판이 개시되어 있다.
또, 일본특허 공개 63-260213호 공보에는, 금, 은 또는 백금 등의 중금속으로 구성된 IDT를 구비한 회전 Y-컷, X-전파의 LiNbO3기판을 포함하며, 러브파를 이용하는 탄성표면파 장치가 개시되어 있다.
일본특허 공개 8-125485호 공보에는 표면파기판 위에, 텅스텐 또는 탄탈(tantalum)로 구성된 IDT가 형성되어 있는, 러브파를 이용하는 탄성표면파 장치가 개시되어 있다.
일본특허 공개 8-250966호 공보에는 표면파기판 위에, Ta/Al의 2층 구조의 IDT가 형성되어 있는, 러브파를 이용하는 탄성표면파 장치가 개시되어 있다.
신학기법 US 82-35 및 US 86-37, 및 일본특허 공개 63-260213호 공보에, 금, 은 또는 백금으로 구성된 IDT를 구비한 탄성표면파 장치가 기재되어 있다하더라도, 실제 실험된 장치는 금으로 구성된 IDT이다. 러브파를 여진하기 위해서 질량이 큰 상술한 중금속을 사용할 필요가 있겠지만, 중금속의 사용은 비용을 상승시키는 문제가 있다.
또, 일본특허 공개 8-125485호 공보에서는 금 보다 저가(低價)인 Ta 또는 W으로 IDT를 형성하고 있지만, Q 인자(Q factor)가 작고, 비저항이 비교적 크기 때문에 공진자(resonator)로서는 사용할 수 있지만 필터를 구성하기에는 곤란하다.
일본특허 공개 8-250966호 공보에서는 Ta/Al의 2층 구조로 IDT를 형성함으로써 비저항이 감소된다. 그러나, Ta/Al의 2층 구조의 IDT에 있어서도, 비저항이 충분히 작지 않으며, 따라서 필터로서 사용하는 경우 만족스런 특성을 얻을 수가 없다.
상기한 문제점들을 해소하기 위하여, 본 발명의 바람직한 구현예들은 고가(高價)인 중금속을 사용하지 않는 저비용의 구성을 가지며, Q 인자가 크고, 비저항이 작으며, 공진자 또는 대역통과 필터로서 구성되는 경우에 양호한 특성을 얻을 수 있는, IDT 전극 및/또는 반사기(reflector)를 구비한 탄성표면파 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성표면파 장치를 보여주는 모식적 평면도이다.
도 2a는 도 1에 나타낸 장치의 A-A선 절개 부분을 보여주는 확대 단면도이다.
도 2b는 도 1에 나타낸 장치의 B-B선 절개 부분을 보여주는 확대 단면도이다.
도 2c는 첫 번째 바람직한 구현예의 변형예에 따른 장치의 도 1의 B-B선 절개 부분을 보여주는 확대 단면도이다.
도 2d는 첫 번째 바람직한 구현예의 다른 변형예에 따른 장치의 도 1의 B-B선 절개 부분을 보여주는 확대 단면도이다.
도 3은 첫 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성표면파 장치의 임피던스-주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도 4는 첫 번째 종래예에 따른 장치의 임피던스-주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도 5는 두 번째 종래예에 따른 장치의 임피던스-주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치의 IDT 전극의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 첫 번째 종래예에 따른 장치의 IDT 전극의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 8은 두 번째 바람직한 구현예에 따른 사다리형(ladder) 필터를 보여주는 등가회로도이다.
도 9는 두 번째 바람직한 구현예에 따른 사다리형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도 10은, 비교를 위한 것으로, 첫 번째 종래예에 따른 탄성표면파 장치로 구성된 사다리형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도 11은, 비교를 위한 것으로, 두 번째 종래예에 따른 탄성표면파 장치로 구성된 사다리형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 탄성표면파 장치 2 : 표면파기판
3 : IDT 전극 4, 5 : 반사기
10 : 알루미늄층 11 : 텅스텐층
12 : 적층금속막 13 : 알루미늄층
3a, 3b : 빗형상의 전극 3c, 3d : 본딩 전극
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 탄성표면파 장치는 표면파기판과 표면파기판 위에 형성된 인터디지탈 트랜스듀서를 포함하고 있으며; 상기한 인터디지탈 트랜스듀서는 텅스텐층과 알루미늄층을 포함하고 있다. 이 바람직한 구현예에서, 적층금속막(laminated metal film)이 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 일체의(integral) 금속막을 형성하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
알루미늄층을 표면파기판 위에 형성하고, 그런 다음 텅스텐층을 알루미늄층 위에 형성할 수도 있다. 혹은, 텅스텐층을 표면파기판 위에 형성하고, 그런 다음 알루미늄층을 텅스텐층 위에 형성할 수도 있다.
탄성표면파 장치는 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 된 적층금속막으로 구성된 한쌍의 반사기를 더 포함할 수 있으며, 한쌍의 반사기들은 인터디지탈 트랜스듀서의 양측에 배치된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에서는, 탄성표면파 장치는 표면파기판과, 표면파기판 위에 형성된 인터디지탈 트랜스듀서, 및 인터디지탈 트랜스듀서의 양측에 배치된 반사기들을 포함하고 있으며; 상기한 반사기들은 텅스텐층과 알루미늄층을 포함하고 있다. 이 바람직한 구현예에서, 반사기들을 구성하는데 사용된 적층금속막은 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 일체의 금속막을 형성하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 바람직한 구현예에서, 인터디지탈 트랜스듀서는 알루미늄 또는 그외의 적당한 재료로 구성하여도 좋다.
본 발명의 바람직한 구현예들에서 표면파기판은 바람직하게는 Y-컷, X-전파의 LiNbO3기판이며, 탄성표면파 장치는 러브파(Love waves)를 이용하도록 구성된다.
탄성표면파 장치는 인터디지탈 트랜스듀서에 접속되고 표면파기판 위에 형성된 본딩 전극(bonding electrode)을 더 포함할 수 있다. 본딩 전극은 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 구성한 적층금속막을 포함할 수 있다.
혹은, 본딩 전극은 알루미늄으로 된 상층(top layer)을 구비할 수도 있다. 이 경우, 본딩 전극은 상층을 구성하는 알루미늄으로 된 단일층을 포함하거나; 알루미늄층과 텅스텐층을 적층하여 구성된 적층금속막 위에 알루미늄으로 상층을 형성하여, 표면파기판 위에 적층금속막의 알루미늄층이 배치되고, 적층금속막의 텅스텐층 위에 상층 알루미늄층이 배치되도록 한다.
도면에 도시된 몇몇 구현예들 및 제시된 실시형태들은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 제시된 배치나 구성에만 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성표면파 장치를 보여주는 모식적 평면도이고, 도 2a는 도 1에 나타낸 탄성표면파 장치의 A-A선 절개 부분을 보여주는 확대 단면도이다.
탄성표면파 장치 1은 바람직하게는 Y-컷 LiNbO3기판으로 된 표면파기판 2를 포함한다.
표면파기판 2의 상면에는 IDT 전극 3이 형성되고, 실질적으로 기판 2의 중앙에 위치되도록 배열될 수 있다. IDT 전극 3은 복수개의 전극지(electrode fingers)를 구비한 빗형상의(comb-shaped) 전극 3a와 복수개의 전극지를 구비한 빗형상의 전극 3b를 포함하고 있으며, 두 빗형상의 전극 3a와 3b는 서로 교차되어 있다. IDT 전극 3은 아포디제이션(apodization)을 실시하는 것이 바람직하다.
IDT 전극 3의 복수개의 전극지들은, 장치 1에서 탄성표면파로서 여진되는 러브파가 LiNbO3기판 2에서 X-축 방향으로 전파되도록, X-축에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장된다.
반사기 4, 5는 탄성표면파의 전파 방향으로 IDT 전극 3의 양측에 배치되는 것이 바람직하다. 반사기 4, 5 각각은 서로 단락된 복수개의 전극지들을 구비하고 있다. 반사기 4, 5도 또한 X-축에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 연장된다.
본 구현예의 탄성표면파 장치 1은, IDT 전극 3과 반사기 4, 5 각각을, 알루미늄층과 텅스텐층을 이 순서대로 적층하여 된 적층금속막을 사용하여 구성한 점에서 바람직하다. 구체적으로, IDT 전극 3은, 도 2a의 IDT 전극 3의 부분 단면도에서 보는 바와 같이, 텅스텐층 11을 알루미늄층 10의 상면에 적층하여 된 적층금속막 12로 구성하는 것이 좋다.
빗형상의 전극들 3a, 3b는 본딩 와이어(도시하지 않았음)가 접속되어 있는 본딩 전극 3c, 3d에 각각 접속될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 본딩 전극 3c, 3d도 또한 적층금속막 12로 구성하는 것이 좋다. 즉, 본딩 전극 3c, 3d를 표면파기판 2 위의 알루미늄층 10과 알루미늄층 10 위의 텅스텐층 11을 포함하도록 구성하는 것이 좋다.
외면에 텅스텐층 11이 배치되어 있기 때문에, 본딩 전극 3c, 3d와 본딩 와이어를 접촉시키거나 결합시키기가 다소 어려울 수 있다. 이 경우, 본딩 전극 3c, 3d 각각이 알루미늄으로 된 상층을 갖도록 구성하는 것이 좋다. 예를 들면, 도 2c에서 보는 바와 같이, 본딩 전극 3c, 3d가 알루미늄층 10 위에 텅스텐층 11을 형성하지 않음으로써 알루미늄층 10만을 가질 수도 있다. 혹은, 도 2d에서 보는 바와 같이, 알루미늄층 10 위에 배치된 텅스텐층 11 위에 다른 알루미늄층 13을 배치하여 두 알루미늄층 10, 13 사이에 텅스텐층 11이 배치되도록 할 수도 있다.
본 발명의 첫 번째 바람직한 구현예에 따르면, 탄성표면파 장치 1에서 IDT 전극 3 및 반사기 4, 5 각각이 상기한 구성을 갖는 적층금속막을 구비하고 있기 때문에, IDT 전극 3에 전압을 인가하여 공진시키는 경우, Q 인자가 크고, 공진저항(resonance resistance)이 작은 탄성표면파 장치가 제공된다. 이에 대하여 구체적으로 실시예를 기초하여 설명한다.
바람직한 구현예들의 실시예에 따른 탄성표면파 장치 1은 다음의 공정에 따라 제조하였다. Y-컷 LiNbO3재료로 된 표면파기판 2의 상면 전체에 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 약 50㎚ 두께의 Al층과 약 300㎚ 두께의 텅스텐층을 이 순서대로 형성하였다. 이렇게 형성된 적층금속막 위에, 스핀 코팅(spin coating)법을 이용하여 포토레지스트(photoresist)를 도포하였고, 그런 다음 포토마스크를 사용하여 노광, 현상하였다.
에칭액(etchant)을 사용하여 IDT 전극 3과 반사기 4, 5가 형성될 부분 이외의 적층금속막 부분을 제거하였다. 에칭공정에서 에칭액으로는 63중량%의 플루오르화수소산과, 질산 및 정제수(pure water)를 1:2:1의 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.
IDT 전극 3에서 각 전극지의 폭과 전극지들간 피치(pitch)는 러브파가 약 λ=12㎛의 파장 λ를 갖도록 구성하였으며, IDT 전극 3에서 전극지의 대수는 50쌍이 되도록 설정하였고, 도 1에 나타낸 바와 같이 가중교차된 동연 구간들(weighted interdigital coextensive lengths)이 일반적으로 능(菱)형(rhomboid)이 되도록 설정하였다. 반사기 4, 5는 IDT 전극 3과 동일한 파장에 대한 전극지 폭 및 전극지간 피치를 갖고 있으며, 각 반사기에 있어서 전극지 수는 10이다.
이렇게 구성된 바람직한 구현예들의 본 실시예의 탄성표면파 장치 1의 임피던스-주파수 특성은 도 3에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 공진주파수에서의 임피던스는 2.73Ω이고, 반면 반(反)공진주파수에서의 임피던스는 2.13㏀이다.
비교를 위하여, 전극재료 및 구성이 탄성표면파 장치 1에 사용했던 전극재료 및 구성과 다른 2종류의 종래의 탄성표면파 장치를, 그외의 물성, 조성 및 조건들은 상술한 바람직한 구현예들의 실시예에서와 동일하게 하여 제조하였다.
첫 번째 종래예의 장치는, 상술한 탄성표면파 장치의 바람직한 구현예들의 실시예에서 텅스텐층 대신에, 본 발명의 바람직한 구현예들의 실시예에서의 텅스텐층과 동일한 두께의 탄탈층을 스퍼터링법으로 형성하는 것을 제외하고는, 본 발명의 바람직한 구현예들의 실시예에 따른 상술한 탄성표면파 장치에서와 동일한 방법으로 제조하였다. 첫 번째 종래예의 장치의 임피던스-주파수 특성은 도 4에 나타내었다.
두 번째 종래예의 장치는 표면파기판 위에 텅스텐을 스퍼터링하여, 350㎚ 두께의 텅스텐층을 형성하여 제조하였다. IDT 전극 3 및 반사기 4, 5는 두 번째 종래예의 장치에서는 텅스텐층으로만 구성하였다. 두 번째 종래예의 장치의 임피던스-주파수 특성은 도 5에 나타내었다.
도 4 및 도 5로부터 명백한 바와 같이, IDT 전극 3 및 반사기 4, 5를 Ta/Al 적층금속막으로 구성한 첫 번째 종래예의 장치에서 공진저항은 5.46Ω이고, 반공진저항은 2.42㏀이며; 두 번째 종래예의 장치에서는 공진저항은 7.73Ω이고, 반공진저항은 1.51㏀이다.
도 3에 나타낸 바람직한 구현예들의 실시예에 따른 탄성표면파 장치의 임피던스-주파수 특성과, 도 4 및 도 5에 나타낸 종래예에 따른 장치들의 임피던스-주파수 특성들을 비교함으로써 명백히 알 수 있는 바와 같이, IDT 전극 3 및 반사기 4, 5를 본 발명의 바람직한 구현예들의 실시예에서와 같이 W/Al의 적층금속막으로 구성함으로써 종래예들에서와 같이 Ta/Al의 적층금속막 구조를 사용한 경우 및 텅스텐만을 사용한 경우 어느 것 보다도 공진저항을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예들에서와 같이 알루미늄층과 텅스텐층을 적층하여 된 적층금속막으로 IDT 전극 3 및 반사기 4, 5를 구성함으로써, 큰 Q 인자 및 현저하게 작은 공진저항을 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치 1은 러브파를 이용하는 공진자나 대역통과 필터 등의 압전공진부품에 바람직하게 사용된다.
일반적으로, 질량이 큰 전극재료로 된 반사기 4, 5는 반사기당 반사계수를 증가시키며, 바람직한 구현예들의 본 실시예에서와 같이 W/Al의 적층금속막으로 된 반사기 4, 5는 각 반사기에서의 전극지의 수를 감소시킨다. 따라서, 이런 구성에 의하면 보다 소형의 반사기를 포함하는 탄성표면파 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 W/Al의 적층금속막으로 구성된 IDT 전극 3은 종래예에 따른 Ta/Al의 적층금속막으로 된 IDT 전극에 비하여, Ta의 비저항이 12.3Ω·m인데 반하여 W의 비저항이 4.9Ω·m로 작기 때문에, 공진저항이 작다. 또, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 구성의 IDT의 경우, 포토리소그래피(photolithography)로 IDT를 형성할 때에, 습식에칭(wet etching) 중에 측면에칭(side etching)이 일어나기 어려울 것으로 생각된다. 이것에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6은 상술한 바람직한 구현예들에 따라 구성된 탄성표면파 장치의 IDT 전극들의 주요부를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 7은 Ta/Al의 적층금속막을 사용한 첫 번째 종래예에 따른 장치의 IDT 전극의 주사전자현미경 사진이다.
도 6 및 도 7을 비교함으로써 명백한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 W/Al의 적층금속막으로 된 IDT 전극에서는, 텅스텐층의 표면, 즉 적층금속막의 표면에 작은 요철(불규칙: irregularity)이 확인된다. 반면에, Ta/Al의 적층금속막으로 된 IDT 전극의 표면에서는 이러한 요철이 거의 확인되지 않는다. 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 W/Al의 적층금속막으로 된 IDT 전극에서는, 표면의 요철들 때문에 포토레지스트의 밀착강도가 증가되고, 이에 의해 습식에칭 중에 측면에칭이 일어나는 것이 억제되고, 각 전극지의 측면이 표면파기판에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 표면파기판에 더 근접하게 된다.
종래예에 따른 Ta/Al의 적층금속막으로 된 IDT 전극에서는, 이러한 요철들이 무시될 정도로 작기 때문에, 포토레지스트의 밀착강도가 작아서 습식에칭중에 측면에칭이 쉽게 일어난다. 이러한 측면에칭 때문에, 전극 측면이 표면파기판에 실질적으로 수직인 방향에 대하여 큰 각도로 경사진다. 결과적으로 전극지의 횡단면이 실질적으로 사다리꼴(trapezoidal)이 된다.
즉, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치에서는, IDT 전극이 W/Al의 적층금속막으로 구성되어 측면에칭이 일어나는 것이 억제되고, 이에 의해 Q 인자가 증가하며 공진저항이 감소된다.
본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치는 탄성표면파 공진자에, 뿐만아니라 대역통과필터 등의 수많은 압전공진부품들에 응용될 수 있다. 두 번째 바람직한 구현예는 도 8에 도시된 사다리형(ladder) 필터에 적용된 구현예이다. 도 8은 사다리형 필터의 회로도이며, 여기에서 입출력단을 연결하는 직렬완(series arm)에, 3개의 직렬 공진자 S1~S3가 서로 직렬로 접속되어 있다. 직렬완과 접지전위 사이에는 6개의 병렬 공진자 P1~P6이 접속되어 있다. 구체적으로, 3개의 π형 필터들이 사다리형 필터로 형성되고, 각 π형 필터는 1개의 직렬 공진자와 직렬 공진자의 양측에 2개의 병렬 공진자를 배치하여 구성된다.
두 번째 바람직한 구현예에서의 사다리형 필터는 직렬 공진자 S1~S3과 병렬 공진자 P1~P6으로서 도 1에 도시된 탄성표면파 장치 1을 사용하여 도 8에 도시된 바와 같은 접속이 되도록 구성한다. 이렇게 하여 구성된 사다리형 필터는 도 9에 나타낸 감쇠량-주파수 특성을 제공한다.
비교를 위하여, 도 10은 첫 번째 종래예의 장치, 즉 Ta/Al의 적층금속막으로 IDT 전극과 반사기를 구성한 탄성표면파 장치를 사용하여 구성한 사다리형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 보여준다. 도 11은 두 번째 종래예의 장치, 즉 텅스텐층만으로 IDT 전극과 반사기를 구성한 탄성표면파 장치를 사용하여 구성한 사다리형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 보여준다.
도 9로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 두 번째 바람직한 구현예에 따른 사다리형 필터의 최소 삽입손실(insertion loss)은 1.17㏈이다. 반면에, 첫 번째 종래예의 장치를 사용한 사다리형 필터의 최소 삽입손실은 2.69㏈이고, 두 번째 종래예의 장치를 사용한 사다리형 필터의 최소 삽입손실은 3.14㏈이다.
본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치 1을 사용하여 사다리형 필터를 구성하는 경우, 첫 번째 및 두 번째 종래예의 탄성표면파 장치를 각각 사용하여 사다리형 필터를 구성하는 경우에 비하여, 삽입손실을 현저하게 감소시킬 수 있다. 이것은 본 발명의 바람직한 구현예들에서 사다리형 필터를 구성하는 각 탄성표면파 장치의 Q 인자가 증가하기 때문이며, 각 탄성표면파 장치의 공진저항이 감소하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따라 구성된 탄성표면파 장치를 복수개 사용하여 대역통과 필터를 구성함으로써 삽입손실을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 반사기 4, 5를 질량이 큰 전극재료로 구성하는 경우, 반사기당 반사계수(reflection coefficient)가 증가하며, 각 반사기에 요구되는 전극지의 수를 감소시킬 수 있다. 상기한 사다리형 필터 등의 공진자형 필터를 전극지의 수가 감소된 반사기로 구성하는 경우, 전체 필터를 종래의 필터들 보다 더 소형으로 제작할 수 있다.
첫 번째 바람직한 구현예의 탄성표면파 장치 1에서, 표면파기판 2 위에 알루미늄층과 텅스텐층을 이 순서대로 적층하여 된 적층금속막을 사용하였지만, 표면파기판 위에 텅스텐층과 알루미늄층을 이 순서대로 적층하여 된 적층금속막으로 IDT 전극을 구성할 수도 있다. 이 경우에도 탄성표면파 장치의 Q 인자가 증가하고, 공진저항이 감소함을 확인할 수 있었다. 이 경우, 적층금속막의 표면에는 알루미늄층이 위치하게 되지만, 텅스텐층 표면이 작은 요철들을 갖고 있기 때문에 텅스텐층의 상면에 적층된 알루미늄층의 표면에도 요철이 형성되며, 이것에 의해 포토레지스트의 밀착강도가 증가하고, 습식에칭시에 측면에칭을 억제할 수 있다.
텅스텐층과 알루미늄층과의 두께비에 있어서, 어떤 층이 상층이 되느냐에 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 텅스텐층의 두께 : 알루미늄층의 두께 = 10:1 ~ 2:1의 범위가 좋다. 알루미늄층의 두께가 상기한 범위보다 두꺼울 경우, 텅스텐층의 적층에 의한 Q 인자의 향상 효과를 충분히 얻을 수 없으며; 반면에, 알루미늄층의 두께가 상기한 범위보다 얇은 경우, 공진저항을 감소시키는 효과를 충분히 얻을 수가 없다.
IDT 전극의 전극지에 의한 탄성표면파의 반사를 이용하여 IDT 전극 3에서의 탄성표면파의 트래핑 효율(trapping efficiency)을 증가시킬 수도 있으며, 이 경우 반사기 4, 5를 생략할 수 있다. 환언하면, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치에서는 반사기 4, 5가 반드시 요구되는 것은 아니다.
이런 구성의 바람직한 구현예에서는, 텅스텐과 알루미늄으로 된 적층막을 포함하는 구조를 갖는 IDT 전극 3을 기판 2 위에 반사기로 둘러싸지 않고 형성한다.
상술한 바람직한 구현예들에서 표면파기판 2를 Y-컷, X-전파의 LiNbO3기판으로 구성하였지만, 표면파기판 2의 재료는 여기에 한정되는 것이 아니며, 다른 컷 각도 및 다른 전파 방향을 갖는 다른 압전 단결정 기판, 예를 들면 회전 Y-컷, X-전파 LiNbO3, 회전 Y-컷, X-전파 LiTaO3및 회전 Y-컷 수정 등을 사용할 수 있다.
또, 첫 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성표면파 장치 1에서는, IDT 전극 3 및 반사기 4, 5 각각을 알루미늄층과 텅스텐층을 이 순서대로 적층하여 된 적층금속막으로 구성하였지만, 탄성표면파 장치 1에서 반사기 4, 5는 상기한 적층금속막으로 구성하고, IDT 전극 3은 텅스텐층과 알루미늄층이 적층된 구성을 갖는 상기한 적층금속막과는 다른 재료로 구성할 수 있다.
IDT 전극을 탄성표면파 장치에서 전극재료로서 통상적으로 사용되는 알루미늄 등의 금속으로 단층으로 구성하고, 반사기 4, 5만을 텅스텐층과 알루미늄층을 포함하는 적층금속막으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 적층금속막으로 구성한 반사기 4, 5의 반사계수가 증가하기 때문에 반사기 4, 5의 소형화, 및 이에 의한 탄성표면파 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
상술한 바와 같이 반사기 4, 5만을 적층금속막으로 구성하는 경우, 표면파기판 위에 텅스텐층과 알루미늄층을 이 순서대로 적층하여도 좋다.
알루미늄층과 텅스텐층을 적층하여 된 적층금속막으로 구성한 반사기는 반사계수가 증가하여 반사기의 소형화, 및 이에 의한 탄성표면파 장치의 소형화를 도모할 수 있기 때문에, 도 1에 도시된 탄성표면파 장치 1 뿐만 아니라 반사기를 구비하는 종래 공지된 탄성표면파 장치들에도 응용할 수 있다. 예를 들면, 레일리파(Rayleigh wave)를 이용하는, 반사기가 구비된 탄성표면파 장치도 반사기를 상술한 적층금속막으로 구성함으로써 더 소형시킬 수 있다.
또다른 바람직한 구현예에서는, IDT 전극 3만을 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 된 적층금속막으로 구성하고, 반사기 4, 5는 통상의 재료, 예를 들면 알루미늄 단독으로 구성할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성표면파 장치에서는 텅스텐층과 알루미늄층을 적층하여 된 적층금속막으로 IDT 전극을 구성하기 때문에, Q 인자가 증가되고 공진저항이 작은 탄성표면파 장치를 제공할 수 있다. 이런 구성은 러브파를 이용하는 압전공진자 및 대역통과 필터를 포함하는 압전공진부품에 최적합한 탄성표면파 장치를 제공한다. 적층금속막의 사용은 전극지의 반사계수를 증가시키기 때문에, Al만으로 된 IDT 전극에 비하여 IDT 전극의 두께를 실질적으로 감소시키며, 전극지의 가공이 용이하다. 금, 은 및 백금과 같은 고가의 중금속을 사용할 필요가 없기 때문에, 탄성표면파 장치의 비용을 낮출 수 있다.
텅스텐층과 알루미늄층으로 된 적층금속막은 반응성 이온 에칭(ion etching)에 의해 형성할 수도 있다. 구체적으로, 탄탈층은 반응성 이온 에칭으로 형성하기가 매우 어려운 반면, 텅스텐층은 불소계 가스의 플라즈마 중에서 반응성 이온 에칭으로 형성할 수 있으며, Al층은 염소계 가스의 플라즈마 중에서 반응성 이온 에칭으로 형성할 수 있다. 따라서, IDT 전극을 텅스텐층과 알루미늄층으로 구성하고자 하는 경우, 동일한 진공 챔버를 사용하여 가스를 대체함으로써 적층금속막을 반응성 이온 에칭으로 용이하게 형성할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예들에 따르면, IDT 전극을 반응성 이온 에칭법으로 효율적으로 형성할 수 있으며, 더불어 전극형성법의 선택 범위를 넓힐 수 있다.
표면파기판 위에 알루미늄층과 텅스텐층을 이 순서대로 적층하여 IDT 전극을 형성하는 경우, 텅스텐층의 표면은 작은 요철들을 갖는다. 이 작은 요철들에 의해 포토리소그래피할 때에 포토레지스트의 밀착강도가 증가하여 습식에칭중의 측면에칭을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서 Q 인자가 증가하고 공진저항이 감소한다.
표면파기판 위에 텅스텐층과 알루미늄층을 이 순서대로 적층하여 IDT 전극을 형성하는 경우, 텅스텐층의 표면에 작은 요철들이 존재하기 때문에 텅스텐층의 상면에 적층된 알루미늄층의 표면에도 요철이 형성된다. 따라서 포토레지스트의 밀착강도가 현저하게 증가하고, 이것에 의해 습식에칭중의 측면에칭을 억제할 수 있다. 결과적으로 Q 인자가 증가하고 공진저항이 감소한다.
텅스텐층과 알루미늄층을 이 순서대로 적층하여 된 적층금속막으로 구성된 반사기를 더 구비하는 경우, 반사계수가 현저하게 증가하고 반사기의 전극지 수를 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서 반사기를 구비하는 탄성표면파 장치를 종래의 탄성표면파 장치에 비하여 소형화시킬 수 있다.
덧붙여, Y-컷, X-전파의 LiNbO3기판으로 표면파기판을 구성하는 경우, 공진저항이 작은 러브파를 이용하는 탄성표면파 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들을 개시하였지만, 개시된 원리를 실시하는 다양한 형태들도 첨부된 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 설정된 범위를 제외하고 그 어떤 범위로도 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 탄성표면파 장치에 있어서,
    표면파기판과;
    상기한 표면파기판 위에 형성되고, 텅스텐층과 알루미늄층을 포함하는 인터디지탈 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기한 텅스텐층과 알루미늄층이 적층되어 일체의 적층금속막을 구성함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기한 알루미늄층은 표면파기판 위에 형성되고, 상기한 텅스텐층은 알루미늄층 위에 형성됨을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기한 텅스텐층은 표면파기판 위에 형성되고, 상기한 알루미늄층은 텅스텐층 위에 형성됨을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기한 인터디지탈 트랜스듀서의 양측에 배치된 한쌍의 반사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기한 반사기들 중 적어도 하나가 텅스텐층과 알루미늄층을 포함함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기한 적어도 하나의 반사기의 상기한 텅스텐층과 알루미늄층이 적층되어 일체의 적층금속막을 구성함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기한 반사기들 각각이 텅스텐층과 알루미늄층을 포함함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기한 반사기들 각각의 상기한 텅스텐층과 알루미늄층이 적층되어 일체의 적층금속막을 구성함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기한 표면파기판이 Y-컷, X-전파의 LiNbO3기판임을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 탄성표면파 장치가 러브파(Love wave)를 이용하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 접속되고 상기한 표면파기판 위에 형성된 본딩 전극(bonding electrode)을 더 포함하며;
    상기한 본딩 전극이 텅스텐층과 알루미늄층을 포함함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기한 본딩 전극의 상기한 텅스텐층과 알루미늄층이 적층되어 일체의 적층금속막을 구성함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 접속되고 상기한 표면파기판 위에 형성된 본딩 전극을 더 포함하며;
    상기한 본딩 전극이 알루미늄으로 된 상층(top layer)을 구비함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 접속되고 상기한 표면파기판 위에 형성된 본딩 전극을 더 포함하며;
    상기한 본딩 전극이 알루미늄으로 된 상층과, 알루미늄층과 텅스텐층이 적층되어 구성된 적층금속막을 포함하며; 상기한 적층금속막의 알루미늄층이 표면파기판 위에 배치되고, 상기한 알루미늄으로 된 상층이 상기한 적층금속막의 텅스텐층 위에 배치되도록 구성됨을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  16. 탄성표면파 장치에 있어서,
    표면파기판과;
    상기한 표면파기판 위에 형성된 인터디지탈 트랜스듀서; 및
    상기한 인터디지탈 트랜스듀서의 양측에 배치된 적어도 두 개의 반사기들을 포함하며,
    상기한 적어도 두 개의 반사기들 중 적어도 하나가 텅스텐층과 알루미늄층을 포함함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기한 텅스텐층과 알루미늄층이 적층되어 일체의 적층금속막을 구성함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  18. 제 16항에 있어서, 상기한 적어도 두 개의 반사기들 각각이 텅스텐층과 알루미늄층을 포함함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기한 적어도 두 개의 반사기들 각각의 상기한 텅스텐층과 알루미늄층이 적층되어 일체의 적층금속막을 구성함을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  20. 제 16항에 있어서, 상기한 인터디지탈 트랜스듀서는 알루미늄으로 구성됨을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
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