KR20030020016A - 다층박막구조의 lbo기판을 이용한 탄성 표면파 필터 및그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 압전성을 갖는 LBO기판과; 상기 LBO기판의 상부에 형성된 실리콘 질화막(SixNx)으로 이루어진 보호막과; 상기 보호막의 상부에 형성된 인터 디지털 트랜스듀서 패턴으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명의 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터 및 그의 제조방법은 실리콘 질화막(SiNx),실리콘 산화막(SiO2), AL2O3,TiO2GaN, 또는 ZnO 등과 같은 유전체 박막 중 선택한 것으로 LBO기판의 보호막으로 적용하여 LBO기판으로 탄성 표면파 필터를 제조할 시, LBO 기판의 식각과 핀홀의 발생을 방지하고, 탄성 표면파 필터의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터 및 그의 제조방법{Surface acoustic wave filter using LBO substrate having multi layer structure and manufacturing mothod thereof}
본 발명은 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), AL2O3,TiO2,ZnO, GaN 와 같은 유전체 박막중 중 어느 하나를 LBO기판의 보호막으로 적용하여 제조공정 중 LBO 기판의 식각 및 핀홀의 형성을 방지하고, 탄성 표면파 필터의 특성을 향상시킬 수 있는 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 탄성 표면파 필터는 압전 특성을 보유하고 있는 퀄츠(Quartz), LiNbO3,LiTaO3, PZT, ZnO등의 물질로 이루어진 압전 기판의 상부에 알루미늄(Al)을 증착하고, 사진식각 공정으로 빗살형태의 인터 디지털 트랜스듀서(IDT, Inter digital transducer)의 패턴을 형성하여 제조된다.
이렇게 형성된 탄성 표면파 필터는 도 1에 도시된 바와 같이, 압전 기판(1)의 상부에 입력 인터 디지털 트랜스듀서(2)와 출력 인터 디지털 트랜스듀서(3)로 구성되어 있다.
상기 입력 인터 디지털 트랜스듀서(2)에 전압이 인가되면, 압전 기판(1)의 압전 효과에 의해 전기적 신호가 기계적 신호로 변환되어, 상기 입력 인터 디지털 트랜스듀서(2)의 빗살형태의 패턴간에는 탄성 표면파가 발생된다. 그리고, 상기 출력 인터 디지털 트랜스듀서(3)는 입력 인터 디지털 트랜스듀서(2)의 탄성 표면파(4)를 전달받아 다시 압전 기판(1)의 압전 효과로 탄성 표면파의 기계적 신호가 전기적 신호로 변환되어 출력된다.
최근 압전성 기판은 퀄츠보다 3배나 큰 반사계수를 갖고, 높은 기계 결합 계수와 온도안정성 및 삽입손실이 감소되는 LBO(Lithium Tetraborate, Li2B4O7)기판을 이용한 탄성 표면파 필터를 제조하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 이 LBO 기판은 산이나 물에 약한 특성을 가지고 있어 공정상 문제점이 도출된다.
상기 산이나 물은 인터 디지털 트랜스듀서 패턴(12)을 형성하기 위한 식각 공정이나 다이싱 공정 같은 탄성 표면파 필터의 제조 공정에서 이용되는데, LBO 기판을 적용하여 탄성 표면파 필터를 제조하면, LBO 기판에는 필터의 특성을 저하시키는 LBO 기판의 식각이나 핀홀(Pin Hole)들이 형성되었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고, 탄성 표면파 필터의 성능을 우수히 하기 위하여 안출된 것으로, LBO 압전 기판의 상부에 이 LBO기판을 산이나 물로부터 보호하기 위한 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), AL2O3TiO2,GaN, ZnO와 같은 유전체 박막 중 선택된 것으로 보호층을 형성하여 특성이 우수한 탄성 표면파 필터를 제작하기 위한 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 탄성 표면파의 기계결합상수와 전달 속도의 증대로 광대역 주파수를 갖는 신호들을 필터링 할 수 있는 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터의 제조방법은 LBO기판의 상부에 상기 LBO기판을 보호하기 위한 보호막으로 실리콘 질화막(SiNx)을 증착하는 단계와;
상기 보호막의 상부에 메탈층을 증착하는 단계와
상기 메탈층의 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
상기 포토레지스트층의 상부에 마스크를 놓고, 노광시킨 후에 상기 노광된 부분의 포토레지스트층을 남겨놓고, 상기 노광된 부분을 제외한 포토레지스트층을 제거하는 단계와;
상기 포토레지스트층이 제거된 영역의 메탈층을 제거하는 단계와;
상기 남아있는 메탈층의 상부의 포토레지스트층을 제거하여 인터 디지털 트랜스듀서 패턴을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터는 압전성을 갖는 LBO기판과;
상기 LBO기판의 상부에 형성된 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 보호막과;
상기 보호막의 상부에 형성된 인터 디지털 트랜스듀서 패턴으로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 통상적인 탄성 표면파 필터의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터의 단면도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터를 제조하기 위한 공정도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 20 : LBO 기판 11 : 보호층
12 : 인터 디지털 트랜스 듀서 21 : 실리콘 질화막
22, 22' : 메탈층 23 : 포토레지스트층
24 : 마스크
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터의 단면도로서, 압전성을 갖는 LBO기판(10)과, 상기 LBO기판(10)의 상부에 형성된 보호막(11)과, 상기 보호막(11)의 상부에 형성된 인터 디지털 트랜스듀서 패턴(12)으로 이루어져 있다.
탄성 표면파 필터를 제조공정에서 노출되는 산이나 물로부터 상기 LBO기판(10)을 보호하기 위한 보호층(11)으로는 실리콘 질화막(SiNx),실리콘 산화막(SiO2), AL2O3 ,TiO2,GaN 또는 ZnO 등과 같은 유전체 박막 중 선택한 것을 적용하여 탄성 표면파 필터를 구성할 수 있다.
표 1. 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 LBO기판의 보호층으로 적용하여 제작된 필터의 기계결합상수 및 탄성 표면파 전달 속도에 대한 비교 시험
실리콘 산화막(SiO2) 실리콘 질화막(SiN)
기계결합 상수(K2) 0.92 0.95
탄성 표면파전달 속도(m/sec) 3432 3452
상기 표 1의 탄성 표면파 전달 속도 시험에서는, 실리콘 산화막을 보호막으로 적용한 것보다는 실리콘 질화막을 적용하는 것이 기계결합상수값과 탄성 표면파전달 속도가 증가하므로, 실리콘 질화막은 실리콘 산화막 보다는 탄성 표면파 필터의 성능을 더욱 우수하게 할 수 있는 보호막임을 알 수 있다.
더욱이, 실리콘 질화막을 적용한 필터는 기계결합상수가 증가되어 광대역밴드(Wideband)패스 필터를 구현할 수 있어 음성, 영상 및 데이터가 포함되는 멀티미디어의 신호들도 필터링 할 수 있게 된다. 또한 속도의 증가에 따른 공정상의 용이성을 가진다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 다층박막구조의 LBO 기판을 이용한 탄성 표면파 필터를 제조하기 위한 공정도로서, 도 3a에서는 LBO 기판(20)의 상부에 플라즈마-인핸스 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 수행하여 후속공정에서 산이나 물로부터 LBO 기판(20)을 보호하기 위한 보호막으로 실리콘 질화막(21)을 형성한다.
상기 실리콘 질화막(21)의 상부에 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 Al 메탈층(22)을 증착한다.(도 3b)
상기 Al 메탈층(22)의 상부에 포토레지스트층(23)을 형성한 다음, 상기 포토레지스트층(23)의 상부에 마스크(24)를 놓고 노광시킨다.(도 3c)
도 3d에서, 상기 노광된 부분의 포토레지스트층(23)을 남겨놓고, 상기 포토레지스트층(23)을 제거한 다음, 상기 포토레지스트층(23)이 제거된 영역의 메탈층(22)을 제거하고, 상기 노광된 부분을 제외한 남아있는 메탈층(22') 상부의 포토레지스트층을 제거하면, 남아있는 메탈층(22')은 탄성 표면파 필터의 인터 디지털 트랜스듀서 패턴이 된다.
이로서, 본 발명의 탄성 표면파 필터는 제조가 완료된다.
따라서, LBO 기판의 상부에 실리콘 질화막(SiNx),실리콘 산화막(SiO2), AL2O3TiO2,ZnO 또는 GaN 와 같은 유전체 박막 중 어느 하나를 보호막으로 형성하여, 제조 공정 중에 산 및 물로 인한 LBO 기판의 식각과 핀홀의 형성을 방지하고, LBO 기판을 이용하여 탄성 표면파 전달 속도와 기계결합 상수값을 증가시킬 수 있고, 실리콘 질화막을 보호막으로 적용하여 더욱 특성이 향상된 탄성 표면파 필터를 제조할 수 있으며, 이 실리콘 질화막이 개재된 탄성 표면파 필터는 넓은 밴드(Wideband) 폭을 갖는 필터의 역할을 할 수 있는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 실리콘 질화막(SiNx),실리콘 산화막(SiO2), AL2O3,TiO2,GaN, ZnO 등과 같은 유전체 박막중 선택한 것으로 LBO기판의 보호막으로 적용하여 LBO기판으로 탄성 표면파 필터를 제조할 시 기판의 식각 및 핀홀의 형성을 방지하고, 탄성 표면파 필터의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

  1. 압전성을 갖는 LBO기판과;
    상기 LBO기판의 상부에 형성된 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 보호막과;
    상기 보호막의 상부에 형성된 인터 디지털 트랜스듀서 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보호막은 AL2O3,TiO2,GaN 와 ZnO 중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터.
  3. LBO기판의 상부에 상기 LBO기판을 보호하기 위한 보호막으로 실리콘 질화막(SiNx)을 증착하는 단계와;
    상기 보호막의 상부에 메탈층을 증착하는 단계와
    상기 메탈층의 상부에 포토레지스터층을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스터층의 상부에 마스크를 놓고, 노광시킨 후에 상기 노광된 부분의 포토레지스터층을 남겨놓고, 상기 노광된 부분을 제외한 포토레지스터층을 제거하는 단계와;
    상기 포토레지스터층이 제거된 영역의 메탈층을 제거하는 단계와;
    상기 남아있는 메탈층의 상부의 포토레지스터층을 제거하여 인터 디지털 트랜스듀서 패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 탄성 표면파 필터 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호막으로 AL2O3,TiO2,GaN 와 ZnO 중 선택된 어느 하나를 증착하는 것을 특징으로 하는 다층박막구조의 LBO기판을 이용한 표면파 탄성파 필터 제조 방법.
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