KR20190029492A - 표면 탄성파 장치 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

표면 탄성파(SAW) 장치의 공진 주파수에서의 불균일성을 감소시키는 방법으로서, 상기 SAW 장치는 반응성 스퍼터링에 의해 압전 기판 상의 인터디지털 트랜스듀서 상에 증착된 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물층을 포함한다. 상기 방법은 기판 지지체 상에 인터디지털 트랜스듀서를 갖는 압전 기판을 위치시킨 후 압전 기판 및 인터디지털 트랜스듀서 상에 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물층을 증착시켜 SAW 장치를 형성시키는 단계를 포함한다. 상기 기판 지지체는 SAW 장치의 실리콘 산화물층이 11 옹스트롬 이하의 산술평균 표면 거칠기(Ra)를 가지도록 스퍼터링 타겟에 대해 위치시킨다.

Description

표면 탄성파 장치 및 제조 방법{SAW DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE}
본 발명은 표면 탄성파(SAW) 장치, 예를 들어 온도-보상 SAW 장치(TC-SAW) 및 SAW 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
표면 탄성파(SAW) 장치, 예를 들어 필터는 스마트폰 및 태블릿과 같은 장치의 RF 전단부에서 중요한 구성 요소이다. SAW 장치는 저렴하고 높은 선택도로 신뢰할 수 있는 RF 필터링 기능이 가능하며 저전력 및 소형 풋프린트(footprint)를 제공된다. 현대 다중-밴드 스마트폰에는 10개 이상의 SAW 장치가 포함될 수 있으며, 이러한 숫자는 새로운 스마트폰이 출시될 때마다 증가할 것으로 보인다. SAW 장치에 대한 수요가 증가함에 따라, 구성 막(film)의 생산 측면은 필터 성능을 향상시키고 수율을 극대화하며 장치 비용을 감소시키기 위해 더욱 엄격한 제어가 요구된다.
일반적인 SAW 장치는 연마된 압전 결정 기판(polished piezoelectric crystal substrate), 보통 리튬 니오베이트(LiNbO3) 또는 리튬 탄탈레이트(LiTaO3)를 포함하며, 상에 인터디지털 트랜스듀서(IDT)의 장치가 증착된다. IDT는 연동(interlocking) 빗살형 어레이(comb-shaped array)의 금속 전극을 포함한다. IDT에 인가된 전기 신호는 압전 효과의 결과로서 압전 기판에서 기계적 표면 탄성파로 변환된다. 일단 생성되면, 표면 탄성파는 기판을 가로질러 이동할 수 있고, 전극의 기하 구조를 변화시켜 형성되는 상이한 유형의 신호 처리 장치를 통해 조작될 수 있다. 압전 기판에서의 최종 SAW는 다른 세트의 IDT를 통해 전기 신호로 다시 변환될 수 있다.
기본 SAW 장치의 효율을 향상시키기 위해, 실리콘 산화물(예를 들어, 실리콘 이산화물)을 포함하는 층(오버코트)이 압전 기판 및 IDT 위에 증착된다. 실리콘 산화물 층은 IDT의 기계적 강성(stiffness)을 증가시키고, 이는 아래의 압전 기판으로 SAW 파의 전기기계적 결합을 향상시킨다. 실리콘 산화물 층은 또한 온도에 따른 장치의 주파수 드리프트(frequency drift)를 감소시키는 중요한 역할을 한다. 이러한 장치는 온도-보상 SAW 장치로 알려져 있을 수 있다.
실리콘 산화물 박막을 증착시키는 공지된 기술은 반응성 스퍼터링 증착이며, 이에 의해 실리콘 입자는 타겟으로부터 기판을 향하여 스퍼터링되고 산소와 반응하여 기판 상에 실리콘 산화물 층을 형성한다. 이러한 기술의 공지된 형태는 RF(라디오 주파수) 스퍼터링, DC (직류) 스퍼터링, 펄스 DC 스퍼터링 및 펄스 DC 마그네트론 스퍼터링을 포함한다.
본 발명의 목적은 SAW 장치의 주파수 응답(frequency response)을 향상시킴으로써 스퍼터링 증착에 의해 증착된 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 갖는 SAW 장치의 수율 및 성능을 향상시키는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 표면 탄성파(SAW) 장치의 공진 주파수(resonance frequency)의 불균일성을 감소시키는 방법을 제공하고, 상기 SAW 장치는 반응성 스퍼터링(reactive sputtering,)에 의해 인터디지털 트랜스듀서(interdigital transducer)를 갖는 압전 기판 상에 증착된 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 포함하며, 상기 방법은:
(i) 기판 지지체(substrate support) 상에 인터디지털 트랜스듀서를 갖는 압전 기판을 위치시키고 상기 압전 기판 및 상기 인터디지털 트랜스듀서 위에 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 증착시켜 제1 SAW 장치를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기판 지지체는 상기 제1 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 11 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)를 갖도록 스퍼터링 타겟에 대해 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은 압전 기판 상에 증착된 실리콘 산화물 층(예를 들어, 실리콘 이산화물 층)을 갖는 SAW 장치에 있어서, 상기 장치의 주파수 응답이 상기 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기에 의해 영향을 받는다는 것을 발견했다. 특히, 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기가 상기 장치 내의 주파수 분포의 불균일성(즉, 웨이퍼 내(WIW) 주파수 불균일성)과 직접적으로 관련이 있음을 알아내었다. 임의의 특정 이론에 의해 제한되기를 바라지 않고, 상기 표면 거칠기는 상기 장치의 음향 응답(acoustic response)에 중요한 벌크 막 특성(예를 들어, 밀도, 탄성 계수)과 직접 관련되는 것으로 간주된다.
또한, 본 발명자들은 스퍼터링 장치에 의해 증착된 실리콘 산화막의 거칠기가 타겟과 압전 기판이 놓이는 기판 지지체 사이의 거리를 조절함으로써 제어될 수 있음을 발견하였다.
제1 양태의 방법에 의해 제조된 SAW 장치는 산술 평균 표면 거칠기가 11 옹스트롬 이하인 실리콘 산화물 층을 갖는다. 그 결과 상기 장치에 걸친 주파수 응답의 불균일성이 낮아져, 성능과 수율이 향상된다.
발명의 상세한 설명 및 청구항에 걸쳐 사용된 "실리콘 산화물 층(silicon oxide layer)"이라는 용어는 화학량론적 SiO 층보다 적어도 하나의 실리콘 산화물을 포함하는 층을 지칭한다(그러나 상기 용어는 이러한 가능성을 또한 포함한다). 상기 실리콘 산화물 층은 실리콘 이산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산화물 층은 실리콘 이산화물 층일 수 있다(실제로, 상기 층은 순수한 SiO2는 아니다).
"산술 평균 표면 거칠기(arithmetic mean surface roughness")"라는 용어는 일반적으로 "Ra"로 표시되는 표면 거칠기 파라미터를 의미하며, 평균 중심선으로부터 산술 평균 편차를 측정한 것이다. 상기 실리콘 산화물 층의 산술 평균 표면 거칠기는 당업계의 공지된 기술, 예를 들어 X-선 반사측정(X-ray reflectometry) 또는 원자력 현미경을 이용하여 측정되고, 실리콘 산화물 층의 전체 표면에 걸쳐 측정된다.
상기 실리콘 산화물 층은 상기 SAW 장치의 마지막(맨 위) 층이 아닐 수도 있다. 다른 층 또는 복수의 층이 상기 실리콘 산화물 층 위에 존재할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치는 10 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치는 9 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치는 8 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치는 7 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다.
상기 타겟에 대한 상기 기판 지지체의 위치는 시행 착오에 의해 선택될 수 있고, 스퍼터링 증착을 수행하는데 사용되는 장치의 구성에 좌우될 수 있다.
상기 제1 양태의 방법은,
(ii) 상기 기판 지지체의 위치를 조절하는 단계; 및
(iii) 상기 기판 지지체 상에 후속 압전 기판을 위치시키고, 동일한 타겟을 사용하여 상기 후속 압전 기판 상에 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 증착시켜 제2 SAW 장치를 형성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 단계 (ii)에서의 상기 기판 지지체의 위치는 상기 제2 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 또한 11 옹스트롬 이하의 평균 표면 거칠기를 갖도록 선택되는 것을 특징으로 한다.
필터 장치의 대용량 생산의 중요한 양태는 상기 타겟의 수명 동안 장치 수율 및 성능을 유지하는 것이다. 스퍼터링 장치에서, 상기 타겟과 상기 기판 사이의 유효 거리(effective distance)는 타겟이 고갈됨에 따라 증가할 수 있다. 또한, 상기 타겟의 고갈은 상기 타겟의 표면을 걸쳐 불균일할 수 있다. 이는 타겟 수명 동안 공통 타겟을 사용하여 형성된 SAW 장치의 실리콘 산화막 특성에서 드리프트를 야기할 수 있으며, 이는 장치 수율 손실을 초래할 수 있다.
상기 기판 지지체의 위치를 조절함으로써, 상기 타겟과 상기 기판 지지체 사이의 유효 거리가 유지되어, 상기 제1 SAW 장치 후속의 SAW 장치가 또한 상기 타겟의 수명 동안 11 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기로 형성될 수 있도록 유지될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 10 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 가지며, 상기 기판 지지체의 위치는 상기 제2 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 10 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖도록 선택된다. 일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 9 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 가지며, 상기 기판 지지체의 위치는 상기 제2 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 산술 평균 표면 거칠기가 9 옹스트롬 이하가 되도록 선택된다. 일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 8 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 가지며, 상기 기판 지지체의 위치는 상기 제2 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 8 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖도록 선택된다. 일부 실시 형태에서, 상기 제1 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 7 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 가지며, 상기 기판 지지체의 위치는 상기 제2 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 7 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖도록 선택된다.
상기 단계 (i) 및 (ii)는 연속적으로 수행될 필요가 없다. 예를 들어, 다른 또는 복수의 실리콘 산화물 증착이 수행될 수 있어, 상기 제1 SAW 장치 이후와 상기 기판 지지체의 위치가 조절되기 전에 다른 또는 복수의 SAW 장치를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 SAW 장치와 상기 기판 지지체의 위치를 조절하는 것 사이에 형성된 SAW 장치는 바람직한 범위를 벗어나는 표면 거칠기를 갖는 실리콘 산화물 층을 가질 수 있다. 이러한 SAW 장치의 감지는 상기 기판 지지체의 위치가 조절되어야 한다는 표시를 제공할 수 있다.
제1 양태의 상기 단계 (ⅱ) 및 (ⅲ)은 타겟의 수명 동안 적어도 한번 반복될 수 있다. 따라서, 상기 기판 지지체의 위치는 타겟의 수명 전체에 걸쳐 바람직한 실리콘 산화물 층 표면 거칠기를 유지하기 위해 필요할 때 조절될 수 있다.
이러한 실시 형태에서, 상기 단계 (ii) 및 (iii)의 반복은 연속적으로 수행될 필요가 없다. 예를 들어, 각각의 기판 지지체 조절 사이에서 복수의 SAW 장치를 형성하기 위해 복수의 실리콘 산화물 증착이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 SAW 장치가 형성된 후, 상기 기판 지지체의 위치를 다시 조절하기 전에 또 다른 또는 복수의 SAW 장치가 형성될 수 있다. 또한, 제2 SAW 장치와 상기 기판 지지체의 위치를 다시 조절하는 것 사이에 형성된 SAW 장치는 바람직한 범위를 벗어나는 표면 거칠기를 갖는 실리콘 산화물 층을 가질 수 있다. 이러한 SAW 장치의 감지는 상기 기판 지지체의 위치가 조절되어야 하는 표시를 제공할 수 있다.
상기 기판 지지체의 위치는 상기 타겟과 상기 기판 지지체 사이의 이격 거리를 변경함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 지지체의 위치는 상기 기판 지지체를 상기 타겟을 향해 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 전술한 바와 같이, 더 많은 스퍼터링 작업이 수행될 때 상기 타겟이 고갈될 수 있다. 따라서, 상기 기판 지지체를 상기 타겟을 향해 이동시킴으로써, 상기 기판 지지체와 상기 타겟 사이의 유효 거리가 바람직한 표면 거칠기를 유지하도록 유지될 수 있다.
상기 기판 지지체는 플래튼(platen)일 수 있다.
상기 기판 지지체는 상기 기판과 상기 타겟 간의 거리가 조절되도록 (타겟에 대해) 수직으로 이동할 수 있다.
상기 기판 지지체의 위치의 조절 또는 각각의 조절은 이전에 형성된 SAW 장치의 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기 측정(예를 들어, X-선 반사측정 또는 원자력 현미경에 의함)에 기초할 수 있다. 예를 들어, 복수의 SAW 장치의 생산 작업 동안, SAW 장치는 이의 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기를 테스트하도록 선택될 수 있다. 상기 표면 거칠기가 바람직한 (청구된) 범위 밖에 있거나 이러한 범위를 벗어나는 것에 근접한 것이 발견되면, 상기 기판 지지체의 위치는 다음에 형성된 SAW 장치가 원하는 바람직한 (청구된) 범위 내에 있는 표면 거칠기를 갖도록 조절될 수 있다.
상기 기판 지지체의 위치는 상기 기판 지지체의 위치가 바람직한 (청구된) 범위 내의 실리콘 산화물 층 표면 거칠기를 갖는 제2 SAW 장치로 나타날 때까지 시행 착오(trial and error)에 의해 조절될 수 있다.
상기 기판 지지체의 위치 조절 또는 각각의 조절은 룩업 테이블(look-up table)에 기초할 수 있다. 예를 들어, 상기 룩업 테이블은 상기 타겟의 경과 수명의 값(예를 들어, 수행된 스퍼터링 작업의 시간 단위 또는 수)에 대응하는 기판 지지체 위치 값(예를 들어, 상기 기판 지지체와 상기 타겟 사이의 거리, 또는 상기 기판 지지체가 이동되어야 하는 거리)을 제공할 수 있다.
상기 또는 각각의 실리콘 산화물 층은 마그네트론을 이용하여 증착될 수 있다.
상기 또는 각각의 실리콘 산화물 층은 공지된 스퍼터링 증착 기술, 예를 들면, RF 스퍼터링 증착 또는 펄스 DC 스퍼터링 증착에 의해 증착될 수 있다.
상기 제1 및/또는 제2 SAW 장치 또는 각각의 SAW 장치는 온도-보상 SAW(TC-SAW) 장치일 수 있다.
상기 제1 및/또는 제2 SAW 장치 또는 각각의 SAW 장치는 SAW 필터일 수 있다.
상기 압전 기판은 리튬 니오베이트 또는 리튬 탄탈레이트와 같은 합성 결정체일 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 표면 탄성파(SAW) 장치를 제공하고, 상기 장치는:
압전 기판 위에 증착된 인터디지털 트랜스듀서를 갖는 압전 기판; 및
상기 압전 기판과 상기 인터디지털 트랜스듀서의 표면 위에 증착된 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층;을 포함하고,
상기 실리콘 산화물 층은 11 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 한다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명자들은 압전 기판 상에 증착된 실리콘 산화물 층을 갖는 SAW 장치에 있어서, 상기 장치의 주파수 특성이 상기 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기에 의해 영향을 받는다는 것을 발견하였다. 특히, 상기 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기는 상기 장치 내의 주파수 분포(즉, 웨이퍼 내(WIW) 주파수)의 불균일성과 직접적으로 관련된다는 것이 밝혀졌다. 평균 표면 거칠기가 11 옹스트롬 이하인 실리콘 산화물 층을 갖는 SAW 장치를 제공함으로써, 상기 장치 내의 주파수 분포의 균일성이 향상되어, 성능 및 수율이 증가된다.
상기 실리콘 산화물 층은 SAW 장치의 마지막 (최후) 층이 아닐 수도 있다. 다른 층 또는 복수의 층이 상기 실리콘 산화물 층 위에 존재할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 상기 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 10 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 상기 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 9 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 상기 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 8 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 상기 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 7 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기를 갖는다.
상기 제2 양태의 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 예를 들어 RF 스퍼터링 증착 또는 펄스 DC 스퍼터링 증착의 스퍼터링 증착에 의해 압전 기판 및 인터디지털 트랜스듀서 위에 증착될 수 있다. 상기 스퍼터링 증착은 마그네트론을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 SAW 장치는 온도-보상 SAW(TC-SAW) 장치일 수 있다.
상기 SAW 장치는 SAW 필터일 수 있다.
상기 압전 기판은 리튬 니오베이트 또는 리튬 탄탈레이트와 같은 합성 결정체일 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제2 양태에 따른 적어도 하나의 SAW 장치를 포함하는 전자 회로(electronic circuit)를 제공한다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 제3 양태에 따른 적어도 하나의 전자 회로 또는 상기 제2 양태에 따른 적어도 하나의 SAW 장치를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 발명은 위에서 설명되었지만, 위에서 설명된 특징 또는 하기의 설명, 도면 또는 청구항의 임의의 발명적 조합으로 확장된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 기술될 것이다:
도 1은 본 발명을 수행하는데 사용될 수 있는 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 SAW 장치의 개략도이다.
도 3은 SAW 장치의 주파수 불균일성과 이의 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 웨이퍼의 중심 및 가장자리에서의 RMS 표면 거칠기가 사용된 타겟-대-플래튼(target-to-platen) 거리에 따라 어떻게 변하는지를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실리콘 산화물 층을 증착할 때 다른 타겟-대-플래튼(TTP) 거리가 사용되는 웨이퍼의 중심 및 가장자리 영역에 대한 원자력 현미경으로 얻어진 지형(tomography) 사진을 나타낸다.
도 6은 최적의 거리(도면의 좌측, A로 표시됨)로부터 타겟-대-플래튼 거리를 이용하여 증착된 실리콘 산화물 막 및 최소 실리콘 산화물 거칠기(도면의 우측, B로 표시됨)를 위해 최적화된 표적-대-플래튼 거리를 이용하여 증착된 실리콘 산화물 막에 대한 X-선 반사측정(XRR)에 의해 얻어진 표면 거칠기 분포를 나타낸다.
도 7은 도 6의 장치에 대응하는 SAW 장치에 대한 주파수 분포도를 나타낸다.
도 1은 펄스 DC 마그네트론 반응 스퍼터링 장치의 형태로 본 발명을 수행하기 위한 일반적인 장치(10)를 나타낸다. 장치는 내부에 웨이퍼 플래튼(13)이 구비되는 진공 챔버(12)를 포함한다. 챔버(12)의 상부는 실리콘 또는 실리콘 이산화물로부터 형성될 수 있는 원형 타겟(14)을 포함한다. 펄스 DC 전력 공급기(11)는 캐소드로 작용하는 타겟(14)에 펄스 DC 전력을 인가하기 위해 제공된다. 장치(10)는 타겟(14)의 주변을 둘러싸는 금속(일반적으로 알루미늄 또는 스테인레스 강)으로 제조된 환형 링 형태의 애노드(17)를 더 포함한다. 애노드(17)는 절연 부(18)(예를 들어, 세라믹 절연체(12))에 의해 지지되어, 접지된 챔버(12)와 접촉하는 것을 방지하고 상부에 위치된 타켓(14)으로부터 분리되게 한다. 공지된 유형의 마그네트론(15)은 타겟(14)의 뒤쪽(위)에 위치한다.
사용시, 플래튼(13)은 타겟(14)과 대향되게 기판, 일반적으로 웨이퍼를 지지한다. 플래튼(13)은 용량성 결합 회로(capacitive coupling circuit)를 통해 RF 전력에 의해 제공되는 RF 신호로 바이어스된 도전성 물질로부터 형성되어, 플래튼(13)은 전극으로서 작용할 수 있다. 플라즈마의 존재시 RF 바이어스는 플래튼 상에서 전개되는 음의 DC 바이어스를 생성하여, 스퍼터링된 이온이 기판을 향해 가속된다.
또한, 플래튼(13)은 수직으로 이동할 수 있어, 타겟(14)과 플래튼(13) 사이의 거리가 조절될 수 있다. 타겟-대-플래튼 거리(TTP)는 증착된 막 특성에 영향을 주는 기판 상에 착지(landing)되는 타겟 이온의 각도 분포를 변화시킨다.
산소와 아르곤의 공급원이 제공된다. 산소(O2) 및 아르곤(Ar)은 적합한 가스 매니폴드(gas manifold)의 일부로서 질량 흐름 제어기(mass flow controller)를 이용하여 가스 입구(16)를 통해 챔버(12) 내로 선택적으로 도입된다. 산소 가스는 타겟(14)으로부터 스퍼터링된 실리콘과 반응하여 플래튼(13) 상에 구비된 기판의 표면 상에 실리콘 산화물을 포함하는 층을 형성한다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있거나 본 발명과 관련하여 사용을 위해 쉽게 적용될 수 있는 PVD 시스템은 상업적으로 이용 가능하다. 예를 들어, 출원인의 소유의 Sigma® fxPTM PVD 시스템을 바람직한 마그네트론과 함께 사용할 수 있다.
실리콘 산화물 스퍼터링 증착 공정을 위한 예시적인 작동 조건은: 2 kW의 타겟 전력, 10 sccm Ar 및 50 sccm O2의 스퍼터링 가스 흐름 혼합물, 50 ℃의 플래튼 온도 및 대략 100V 이상의 플래튼 DC 바이어스이다.
도 2는 장치(10)에 의해 제조된 SAW 장치(20)의 개략도를 도시한다. 장치(20)는 압전 기판(21), 예를 들어 리튬 니오베이트(LiNbO3) 또는 리튬 탄탈레이트(LiTaO3)를 포함한다. 인터디지털 트랜스듀서를 형성하는 금속 전극(22)이 기판(21) 상에 증착된다. 실리콘 산화물 층(23)은 기판(21) 및 전극(22) 위에 증착된다.
실리콘 산화물 거칠기 및 SAW 주파수 응답
실리콘 산화물 층의 평균 (산술 평균) 표면 거칠기와 SAW 장치의 중심 주파수의 웨이퍼 내(WIW) 표준 편차(주파수 응답의 불균일성의 측정임) 사이의 상관 관계를 조사하기 위해 실험이 수행되었다. 실험에 사용된 SAW 장치는 전술한 장치(10)를 이용하여 증착된 200 nm 실리콘 산화물 층을 갖는 LiNbO3 기판을 포함한다. 산술 평균 표면 거칠기는 상업적으로 이용 가능한 시스템을 이용하여 X-선 반사측정(XRR)에 의해 옹스트롱 단위로 측정되었다.
도 3의 그래프에서 나타낸 결과는 평균 실리콘 산화막 거칠기와 중심 주파수의 WIW 표준 편차 사이에 강한 상관 관계를 나타낸다. 이 그래프는 하드웨어 구성(예를 들어 마그네트론 기하 구조)과 공정 파라미터 모두를 변화시키는 11가지 실험으로부터의 데이터와 관련된다. 막 두께, 밀도 및 굴절률은 주파수 불균일성과 강한 일치성을 나타내지 않았다. 표면 거칠기는 광범위하게 변하는 조건 전반에 걸쳐 WIW 주파수 불균일성에 직접적으로 관련될 수 있는 유일하게 측정된 블랭킷 막 파라미터(blanket film parameter)인 것으로 밝혀졌다. 그래프는 약 11 옹스트롬 이하의 평균 표면 거칠기가 주파수 응답에서 양호한 균일성을 제공함을 나타낸다.
타겟-대-플래튼 거리를 이용한 거칠기 최적화
또한, 본 발명자들은 스퍼터링 증착에 의해 형성된 실리콘 산화막의 표면 거칠기가 타겟(14)과 플래튼(13) 사이의 거리를 조절함으로써 최적화될 수 있다는 것을 발견했다. 도 4는 다른 타겟-대-플래튼 거리를 이용하여 200 nm 실리콘 산화막의 중심 및 가장자리에서의 RMS 표면 거칠기(Rq)의 그래프를 나타낸다. 표면 거칠기 값은 비접촉 모드에서 고해상도 원자력 현미경(AFM)을 사용하여 1000 nm × 1000 nm 영역에서 측정되었다. 표준 D-타입 마그네트론 디자인으로, 이러한 실시예에서는 약 40 ㎜의 타겟-대-플래튼 거리(TTP)에서 최적의 거리가 관찰된다. 이러한 거리는 웨이퍼의 중심와 가장자리 모두에서 약 1.0 옹스트롬의 RMS 표면 거칠기로 나타났다.
대응하는 AFM 지형 사진이 도 5에 도시된다. 최적의 타겟-대-플래튼 거리로부터 이격되어, 선명한 차이가 웨이퍼의 중심과 가장자리에서의 지형 사이에 관찰될 수 있고, 막은 일반적으로 가장자리보다 중심에서 더 거칠며, 일부 미세 그레인 구조가 관찰될 수 있다. 40 mm의 최적의 TTP에서, 웨이퍼의 중심과 가장자리 사이에 거칠기에서의 눈에 띄는 차이가 관찰되지 않으며, 관찰 가능한 구조가 거의 없다.
최적의 타겟-대-플래튼 높이는 개별 장치 구성, 예를 들어 마그네트론 디자인(전계 세기, 기하 구조)에 의존하는 것으로 밝혀졌지만, 두께 불-균일성에 직접적으로 해당하지는 않으며, 이는 타겟-대-플래튼 거리에 따라 달라진다. 이를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
표 1: 마그네트론(A)를 갖는 SPTS Sigma® fxPTM PVD 시스템을 이용하여 증착된 실리콘 산화막에 대한 RMS 거칠기(Rq)(AFM으로 측정)와 두께 불균일성(%1σ) 대 타겟-대-플래튼 거리(TTP).
TTP Rq(Å) Rq(Å) 두께
mm 중심 가장자리 %1σ
36 2.08 1.13 1.44
40 0.97 0.96 1.4
47 1.5 1.28 1.32
60 2.01 1.68 3.72
78 2.57 1.51 3.96
표 2: 다른 마그네트론(B)를 이용하여 증착된 실리콘 산화막에 대한 RMS 거칠기(Rq)(AFM으로 측정)와 두께 불균일성 대 타겟-대-플래튼 거리(TTP).
TTP Rq(ÅA) Rq(ÅA) Thickness
mm 중심 가장자리 %1σ
47 68.63 6.1 12.92
60 7.55 2.1 6.1
78 3.52 1.49 4.64
용어 '마그네트론 A'와 '마그네트론 B'는 단지 다른 마그네트론이 사용되었음을 나타내기 위한 설명어일 뿐이다. 본 발명은 사용된 마그네트론의 유형에 대해 제한되지 않는다.
실리콘 산화막의 표면 거칠기를 특성화하여, SAW 장치를 제작하고 실험하였다. 실리콘 산화물 층 표면 거칠기와 SAW 장치의 주파수 분포 사이에서 선명한 관계가 관찰되었다. 도 6은 47 ㎜의 차선 TTP 거리(도 6의 좌측)에서와 40 mm의 최적 TTP 거리(도 6의 우측)에서 150 mm 웨이퍼 상에 증착된 200 nm 실리콘 산화물 층에 대한 XRR 거칠기도를 도시한다. 도 7은 장치의 해당 주파수 분포도를 나타낸다. 최적의 TTP 거리에서 멀어지면 XRR 거칠기도와 주파수 분포 모두가 SAW 장치의 낮은 중심 주파수에 해당하는 더 높은 거칠기를 가진 뚜렷한 불스-아이 패턴(bulls-eye pattern)을 나타냄을 알 수 있다. 이러한 주파수 불균일성은 제품 수율의 감소로 이어질 수 있다. 그러나 TTP 거리가 실리콘 산화물 표면 거칠기에 대해 최적화된 경우, SAW 장치의 주파수 분포는 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일하여 불합격된 장치가 적고 제품 수율이 증가한다.
타겟 수명을 통한 보정(correction)
RF 필터 장치의 대용량 생산의 중요한 측면은 전체 타겟 수명에 걸쳐 장치 수율 및 성능을 유지하는 것이다. 전술한 장치(10)에서, 유효 타겟-대-플래튼 거리는 타겟(14)이 소모됨에 따라 증가한다. 이는 타겟의 수명 기간 동안 실리콘 산화막 특성에서 드리프트를 야기하여 상당한 장치 수율 손실을 초래할 수 있다. 최적의 타겟-대-플래튼 거리는 거칠기 측정을 수행하고 주파수 성능 및 수율을 유지하기 위해 그에 따라 타겟-대-웨이퍼 거리를 조절함으로써 타겟의 수명을 통해 간격을 두고 다시 설정될 수 있다.

Claims (18)

  1. 반응 스퍼터링에 의해 압전 기판 상의 인터디지털 트랜스듀서 위에 증착된 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 포함하는 표면 탄성파(SAW) 장치의 공진 주파수에서의 불균일성을 감소시키는 방법으로, 상기 방법은
    (i) 기판 지지체 상에 인터디지털 트랜스듀서를 갖는 압전 기판을 위치시키는 단계 및 상기 압전 기판과 상기 인터디지털 트랜스듀서 위에 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 증착시켜 제1 SAW 장치를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기판 지지체는 스퍼터링 타겟에 대해 위치하여 상기 제1 SAW 장치의 실리콘 산화물 층은 11 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (ii) 상기 기판 지지체의 위치를 조절하는 단계; 및
    (iii) 상기 기판 지지체 상에 인터디지털 트랜스듀서를 갖는 후속 압전 기판을 위치시키고, 동일한 타겟을 사용하여 상기 후속 압전 기판과 인터디지털 트랜스듀서 위에 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층을 증착시켜 제2 SAW 장치를 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 단계 (ii)에서 상기 기판 지지체의 위치는 상기 제2 SAW 장치의 실리콘 산화물 층이 11 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)를 갖도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단계 (ii) 및 (iii)은 상기 타겟의 수명 동안 적어도 한번 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 기판 지지체의 위치는 상기 기판 지지체와 상기 타겟 사이의 이격 거리를 변경함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 또는 각각의 조절은 이전에 형성된 SAW 장치의 실리콘 산화물 층의 표면 거칠기 측정에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 지지체의 위치는 룩업 테이블에 기초하여 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 상기 타겟의 경과된 수명의 값에 대응하는 위치 조절 값을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 지지체는 수직으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 산화물 층 또는 각각의 실리콘 산화물 층은 마그네트론을 이용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 실리콘 산화물 층은 DC 스퍼터링 증착, 예를 들어 펄스 DC 스퍼터링 증착, 바람직하게 펄스 DC 마그네트론 스퍼터링 증착에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 SAW 장치 또는 각각의 SAW 장치는 온도-보상 SAW 장치인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 SAW 장치 또는 각각의 SAW 장치는 SAW 필터인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 압전 기판 위에 증착된 인터디지털 트랜스듀서를 갖는 압전 기판; 및
    상기 압전 기판과 상기 인터디지털 트랜스듀서의 표면 위에 증착된 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물 층;을 포함하고,
    상기 실리콘 산화물 층은 11 옹스트롬 이하의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파(SAW) 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 실리콘 산화물 층은 스퍼터링 증착에 의해 상기 압전 기판과 상기 인터디지털 트랜스듀서 위에 증착되는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 표면 탄성파 장치는 온도-보상 SAW 장치인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 장치.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 탄성파 장치는 표면 탄성파 필터인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 장치.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 SAW 장치를 포함하는 전자 회로.
  18. 제17항에 따른 적어도 하나의 전자 회로 또는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 SAW 장치를 포함하는 전자 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114731150A (zh) 2019-11-29 2022-07-08 日本碍子株式会社 压电性材料基板与支撑基板的接合体
CN112803911B (zh) * 2021-01-05 2023-05-26 无锡市好达电子股份有限公司 一种具有温度补偿功能的声表面波换能器的制备方法
CN116288208A (zh) * 2023-03-13 2023-06-23 深圳市矩阵多元科技有限公司 一种提高溅射镀膜稳定性的方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1242989A (en) * 1983-07-19 1988-10-11 Donald R. Boys Apparatus for and method of controlling sputter coating
JP3749383B2 (ja) 1998-08-25 2006-02-22 株式会社昭和真空 スパッタ装置における膜厚分布制御方法とその装置
US6132575A (en) * 1998-09-28 2000-10-17 Alcatel Magnetron reactor for providing a high density, inductively coupled plasma source for sputtering metal and dielectric films
US6342134B1 (en) 2000-02-11 2002-01-29 Agere Systems Guardian Corp. Method for producing piezoelectric films with rotating magnetron sputtering system
JP2004048639A (ja) 2002-05-17 2004-02-12 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子及びその製造方法等
DE102004045181B4 (de) 2004-09-17 2016-02-04 Epcos Ag SAW-Bauelement mit reduziertem Temperaturgang und Verfahren zur Herstellung
JP4693407B2 (ja) 2004-12-28 2011-06-01 京セラキンセキ株式会社 圧電薄膜デバイス及びその製造方法
JP4721878B2 (ja) 2005-11-22 2011-07-13 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置
US8372697B2 (en) * 2006-05-08 2013-02-12 University Of South Carolina Digital oxide deposition of SiO2 layers on wafers
JP5047087B2 (ja) 2008-07-31 2012-10-10 富士フイルム株式会社 成膜装置、成膜方法、圧電膜、および、液体吐出装置
US8044553B2 (en) 2010-02-22 2011-10-25 Triquint Semiconductor, Inc. Temperature compensated surface acoustic wave device and method having buried interdigital transducers for providing an improved insertion loss and quality factor
US8709551B2 (en) * 2010-03-25 2014-04-29 Novellus Systems, Inc. Smooth silicon-containing films
CN105934667B (zh) * 2014-09-30 2019-09-24 京瓷株式会社 传感器装置
CN106435503B (zh) * 2016-11-02 2019-02-05 清华大学 一种大的正温度系数的氧化硅薄膜及其沉积方法

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