KR102479251B1 - 표면 탄성파 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 표면 탄성파 소자는, 기판; 상기 기판 상에 제1 방향을 따라 길게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극으로서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 제2 방향을 따라 교대로 배치되고, 상기 제1 전극은 상기 제1 방향 일측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되고 상기 제2 전극은 상기 제1 방향 타측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 온도 보상막; 상기 온도 보상막 상에 상기 제1 전극의 상기 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제1 부가막; 및 상기 온도 보상막 상에 상기 제2 전극의 상기 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제2 부가막을 포함한다.
Description
본 발명은 표면 탄성파 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 표면 탄성파 소자에 관한 것이다.
표면 탄성파(Surface Acoustic Wave)는 탄성체 기판의 표면을 따라 전파되는 음향파이다. 이러한 음향파는 압전 효과의 결과물로서 전기 신호로부터 생성되고, 음향파의 전계가 기판 표면 부근에 집중되면 그 표면 바로 위에 놓인 다른 반도체의 전도 전자와 상호 작용할 수 있다. 음향파가 전파되는 매질은 전자기계 결합 계수가 높고 음향파 에너지 손실이 낮은 압전 물질이며, 반도체는 전도 전자의 이동도가 높고 최적의 저항률을 가진 물체로서 직류 전원 요소가 낮아 최적의 효율을 확보할 수 있다. 이러한 표면 탄성파와 반도체 전도 전자의 상호 작용을 이용하여 전자 회로를 전자 기계적 소자로 대체한 것이 표면 탄성파 소자 (SAW device)이다.
이러한 표면 탄성파 소자(이하, SAW 소자)는 다양한 통신 응용으로 사용될 뿐만 아니라, 이동통신 휴대폰, 기지국용의 중요한 부품으로 사용되고 있다. 가장 흔히 사용되는 SAW 소자 형태는 통과대역 필터(passband filter) 및 공진기(resonator)이다. 낮은 가격뿐만 아니라 작은 사이즈와 우수한 기술적 파라미터(저손실, 선택성 등등)로 인해, SAW 소자는 다른 물리적 원리에 기반한 소자에 비하여 실질적으로 더 높은 경쟁력을 점유하고 있다.
특히 최근에 요구되는 SAW 소자 응용 분야에서는 낮은 삽입 손실(insertion loss)과 함께 높은 필터링 성능이 되는 바, 그에 따라 삽입 손실을 감소시키기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 종래의 삽입 손실을 감소시키는 방법은 전극간의 간격을 조정하거나, 복수 개의 SAW 소자를 사용하는 방식으로, 이러한 방식은 SAW 소자를 이용한 모듈 전체 크기가 증가되기 때문에 소형화가 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, SAW 소자의 크기를 증가시키지 않고, 삽입 손실 및 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 삽입 손실 및 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 표면 탄성파 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 표면 탄성파 소자는, 기판; 상기 기판 상에 제1 방향을 따라 길게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극으로서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 제2 방향을 따라 교대로 배치되고, 상기 제1 전극은 상기 제1 방향 일측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되고 상기 제2 전극은 상기 제1 방향 타측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 온도 보상막; 상기 온도 보상막 상에 상기 제1 전극의 상기 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제1 부가막; 및 상기 온도 보상막 상에 상기 제2 전극의 상기 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제2 부가막을 포함한다.
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 제2 방향을 따라 일체형으로 길게 형성될 수 있다.
상기 표면 탄성파 소자는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 상기 제2 방향 양측에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 평행하게 배치되는 리플렉터를 더 포함하고, 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 리플렉터의 일부 영역과도 수직 방향으로 오버랩되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 부가막 및 제2 부가막은 복수 개의 상기 제1 전극 및 복수 개의 상기 제2 전극마다 개별적으로 배열 형성될 수 있다.
상기 표면 탄성파 소자는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 상기 제2 방향 양측에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 평행하게 배치되는 리플렉터를 더 포함하고, 상기 제1 부가막의 배열 및 상기 제2 부가막의 배열로부터 각각 제2 방향 양측으로 더 연장되어 상기 리플렉터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 배열 형성되는 제3 부가막 및 제4 부가막을 더 포함할 수 있다.
상기 온도 보상막의 표면에 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막의 형상에 각각 상응하는 제1 및 제2 홈이 형성되어, 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 제1 및 제2 홈에 형성될 수 있다.
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 상기 온도 보상막과 일체로 형성될 수 있다.
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 알루미늄 산화물(Al2O3) 티타늄 산화물(TiO2), 탄탈 산화물(Ta2O5), 하프늄 산화물(HfO2), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 표면 탄성파 소자는, 기판; 상기 기판 상에 제1 방향을 따라 길게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극으로서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 제2 방향을 따라 교대로 배치되고, 상기 제1 전극은 상기 제1 방향 일측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되고 상기 제2 전극은 상기 제1 방향 타측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 온도 보상막; 상기 온도 보상막을 덮는 보호막; 상기 보호막 상에 상기 제1 전극의 상기 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제1 부가막; 및 상기 보호막 상에 상기 제2 전극의 상기 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제2 부가막을 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 표면 탄성파 소자는, 기판; 상기 기판 상에 제1 방향을 따라 길게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극으로서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 제2 방향을 따라 교대로 배치되고, 상기 제1 전극은 상기 제1 방향 일측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되고 상기 제2 전극은 상기 제1 방향 타측 끝단이 상기 제2 방향을 따라 정렬되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 온도 보상막; 상기 온도 보상막 상에 상기 제1 전극의 상기 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 상기 제2 방향을 따라 길게 형성되는 적어도 한 층의 제1 버퍼 레이어; 상기 온도 보상막 상에 상기 제2 전극의 상기 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 상기 제2 방향을 따라 길게 형성되는 적어도 한 층의 제2 버퍼 레이어; 및 상기 제1 버퍼 레이어 상에 상기 제1 전극의 상기 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제1 부가막; 및 상기 제2 버퍼 레이어 상에 상기 제2 전극의 상기 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 제2 부가막을 포함한다.
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 제2 방향을 따라 일체형으로 길게 형성될 수 있다.
상기 표면 탄성파 소자는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 상기 제2 방향 양측에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 평행하게 배치되는 리플렉터를 더 포함하고, 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 리플렉터의 일부 영역과도 수직 방향으로 오버랩되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 부가막 및 제2 부가막은 복수 개의 상기 제1 전극 및 복수 개의 상기 제2 전극마다 개별적으로 배열 형성될 수 있다.
상기 표면 탄성파 소자는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 상기 제2 방향 양측에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 평행하게 배치되는 리플렉터를 더 포함하고, 상기 제1 부가막의 배열 및 상기 제2 부가막의 배열로부터 각각 제2 방향 양측으로 더 연장되어 상기 리플렉터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 배열 형성되는 제3 부가막 및 제4 부가막을 더 포함할 수 있다.
상기 온도 보상막의 표면에 상기 제1 버퍼 레이어 및 상기 제2 버퍼 레이어의 형상에 각각 상응하는 제1 및 제2 홈이 형성되어, 상기 제1 버퍼 레이어 및 상기 제2 버퍼 레이어는 각각 상기 제1 및 제2 홈에 형성될 수 있다.
상기 제1 버퍼 레이어 및 상기 제2 버퍼 레이어는 각각 적어도 2개의 층을 포함하고, 상기 2개의 층은 저음속막 및 고음속막을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 온도 보상막 상에 전극의 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 부가막을 형성하여 표면 탄성파 소자의 삽입 손실과 에너지 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 제13 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 제14 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 제13 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 제14 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다.
본 발명의 실시예들에서는 도면의 이해를 돕기 위해 제1 방향은 가로 방향, 제2 방향은 세로 방향인 것을 전제로 설명하며, 각각의 도면은 표면 탄성파 소자의 상면, 제1 방향 단면, 제2 방향 단면을 도시한다.
도 1을 참조하면, 표면 탄성파 소자는 기판(10), 기판(10) 상에 제1 방향을 따라 길게 형성되는 제1 전극(20a), 제2 전극(20b) 및 리플렉터(30), 기판(10)과 제1, 2 전극(20a, 20b) 및 리플렉터(30)를 덮는 온도 보상막(40), 온도 보상막(40) 상에 형성되는 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b), 온도 보상막(40)과 제1, 2 부가막(50a, 50b)을 덮는 보호막(60)을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 이해를 돕기 위해, 상면 도면은 온도 보상막(40)과 보호막(60)을 도시하지 않았으며, 상면 도면 하측의 제1 방향 단면 도면은 제1 전극(20a)을 가로지르는 단면 도면이고, 상면 도면 좌측의 제2 방향 단면 도면은 제1 부가막(50a) 또는 제2 부가막(50b)을 가로지르는 단면이다. 단면 부분은 도 2 내지 14에도 동일하게 적용된다.
기판(10)은 압전 효과(Piezoelectric effect)를 제공할 수 있는 소재로 이루어지며, 예를 들어, 기판(10)은 실리콘 기판, 다이아몬드 기판, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, LiNbO3 기판, LiTaO3 기판 중 하나일 수 있다.
제1 전극(20a)과 제2 전극(20b)은 제2 방향을 따라 복수 개가 일정한 간격을 이루며 교대로 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)은 제1 방향 일측(도면에서 좌측) 끝단이 제2 방향을 따라 정렬되고, 제2 전극(20b)은 제1 방향 타측(도면에서 우측) 끝단이 제2 방향을 따라 정렬된다.
제1 전극(20a)의 일단 및 제2 전극(20b)의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)가 배치될 수 있다. 즉 제2 방향에서 바라봤을 때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 양 전극이 서로 포개져 보이는 중앙의 중첩(overlap) 영역과, 제1 전극(20a) 또는 제2 전극(20b)이 단독으로 보이는 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치될 수 있다. 일명 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 양 단이 들쭉날쭉하게 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)과 제2 전극(20b)은 둘 중 하나가 입력 전극, 다른 하나가 출력 전극이 될 수 있다.
제1 전극(20a)의 일단 및 제2 전극(20b)의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)가 배치될 수 있다. 즉 제2 방향에서 바라봤을 때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 양 전극이 서로 포개져 보이는 중앙의 중첩(overlap) 영역과, 제1 전극(20a) 또는 제2 전극(20b)이 단독으로 보이는 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치될 수 있다. 일명 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 양 단이 들쭉날쭉하게 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)과 제2 전극(20b)은 둘 중 하나가 입력 전극, 다른 하나가 출력 전극이 될 수 있다.
제1 방향과 제2 방향은 수직한 방향일 수 있으며, 제2 방향은 표면 탄성파 소자의 압전 효과로 발생되는 표면 탄성파, 즉 음향파의 진행 방향과 동일한 방향일 수 있다.
리플렉터(30)는 제1, 2 전극(20a, 20b)의 제2 방향 양측에 제1, 2 전극(20a, 20b)과 평행하게 배치되는 복수 개의 바(bar) 형태의 전극일 수 있다. 리플렉터(30)는 제1, 2 전극(20a, 20b)을 따라 제2 방향으로 진행하는 표면 탄성파를 반사시켜 삽입 손실을 개선할 수 있다.
온도 보상막(40)은 표면 탄성파 소자의 온도 특성을 안정화하기 위한 막으로, 예를 들어, 온도 보상막(40)은 실리콘 산화물(SiO2) 재질로 이루어질 수 있다.
제1 부가막(50a)은 온도 보상막(40) 상에 제1 전극(20a)의 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 제2 방향을 따라 길게 형성된다. 제2 부가막(50b)은 온도 보상막(40) 상에 제2 전극(20b)의 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 제2 방향을 따라 길게 형성된다. 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)의 위치는 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 위치와 관련되어 있다. 즉 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)은 제1 방향에서 중첩 영역과 비중첩 영역의 경계에서 중첩 영역의 일부에만 존재하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 부가막(50a)은 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치되고, 제2 부가막(50b)도 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치될 수 있다.
보호막(60)은 표면 탄성파 소자를 보호하기 위한 막으로, 예를 들어, 보호막(60)은 SiN 재질로 이루어질 수 있다. 도 1에서는 보호막(60)을 부가막(50a,b)의 굴곡을 따라 굴곡지게 도시하였으나, 보호막(60)은 부가막(50a,b)의 형상과 상관없이 평탄하게 형성될 수도 있다.
종래 표면 탄성파 소자의 경우, 기판(10) 상에 형성된 제1, 2 전극(20a, 20b)의 끝단 부분에서 표면 탄성파의 진행 방향과 수직한 횡파(transverse wave)가 발생하여 표면 탄성파 에너지의 손실이 발생하였다. 본 발명에서는 제1, 2 전극(20a, 20b)의 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 제1, 2 부가막(50a, 50b)을 형성함으로써 제1, 2 전극(20a, 20b)의 끝단 부분에서 에너지 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로, 에너지 손실은 횡파 발생에 따른 표면 탄성파의 탄성 손실(leaky wave)을 의미하는데, 제1, 2 부가막(50a, 50b)이 제1, 2 전극(20a, 20b)의 끝단에서 표면 탄성파의 진행 속도를 감소시키고, 그에 따라 제1, 2 전극(20a, 20b)의 끝단에서 소모되는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다.
실시예에 따라, 이러한 제1, 2 부가막(50a, 50b)은 실리콘 산화물(SiO2), 알루미늄 산화물(Al2O3) 티타늄 산화물(TiO2), 탄탈 산화물(Ta2O5), 하프늄 산화물(HfO2), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 표면 탄성파의 속도를 감소시킬 수 있는 다양한 유전 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 부가막을 전극 상에 직접 형성할 수도 있겠으나, 전극과 정확히 정렬시키는 것이 쉽지 않고 포토레지스트 등의 공정이 쉽지 않은 문제가 있다. 본 발명에 따르면 제1, 2 부가막(50a, 50b)을 온도 보상막(40) 상에 형성함으로써 전극과의 정렬이 용이하고 간단한 공정을 통해 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 제1, 2 부가막(50a, 50b)은 제2 방향을 따라 길게 제1, 2 전극(20a, 20b)의 일부 영역과 오버랩되도록 형성되는데, 제2 실시예에 따른 제1, 2 부가막(51a, 51b)은 제1 실시예에 따른 제1, 2 부가막(50a, 50b)보다 제2 방향 양측으로 더 연장되어 리플렉터(30)의 일부 영역과도 수직 방향으로 오버랩되도록 형성될 수 있다.
제1, 2 부가막(51a, 51b)이 리플렉터(30)의 일부 영역과도 오버랩되도록 형성됨에 따라, 표면 탄성파 소자의 진동 변환 효율인 전기기계 결합 계수(electromechanical coupling factor, K2) 값이 커져, 통과 대역이 넓어지는 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 제1, 2 부가막(50a, 50b)은 온도 보상막(40)의 평평한 표면 상에 돌출되도록 형성되는데, 제3 실시예에 따르면, 온도 보상막(41)의 표면의 일부 영역에 형성하고자 하는 부가막의 형상에 상응하도록 에칭 등의 방법으로 제1, 2 홈(72a, 72b)을 형성하고, 제1, 2 홈(72a, 72b)에 부가막을 위한 물질을 채움으로써 제1, 2 부가막(52a, 52b)을 형성할 수 있다. 그에 따라, 보호막(61)은 평평한 형상으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제3 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제3 실시예에 따른 제1, 2 홈(72a, 72b)과 제1, 2 부가막(52a, 52b)은 제2 방향을 따라 길게 제1, 2 전극(20a, 20b)의 일부 영역과 오버랩되도록 형성되는데, 제4 실시예에 따른 제1, 2 홈(73a, 73b)과 제1, 2 부가막(53a, 53b)은 제3 실시예에 따른 제1, 2 홈(72a, 72b)과 제1, 2 부가막(52a, 52b)보다 제2 방향 양측으로 더 연장되어 리플렉터(30)의 일부 영역과도 오버랩되도록 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 제1, 2 부가막(50a, 50b)은 각각 제2 방향을 따라 일체형으로 길게 형성되는데, 제5 실시예에 따른 제1, 2 부가막(54a, 54b)은 각각의 제1, 2 전극(20a, 20b)과 오버랩되도록 각각의 제1, 2 전극(20a, 20b)마다 개별적으로(즉, 도트 형태로) 형성된다. 그에 따라, 보호막(63)은 제1, 2 부가막(54a, 54b)의 배열에 따라 굴곡지게 형성된다. 도 5에서는 보호막(63)을 부가막(54a,b)의 굴곡을 따라 굴곡지게 도시하였으나, 보호막(63)은 부가막(54a,b)의 형상과 상관없이 평탄하게 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제5 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제6 실시예에 따르면, 온도 보상막(40) 상에 제1, 2 부가막(54a, 54b)의 배열로부터 제2 방향 양측으로 더 연장되어 제3, 4 부가막(55a, 55b)이 리플렉터(30)의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 배열 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제5 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제5 실시예에 따른 제1, 2 부가막(54a, 54b)은 온도 보상막(40)의 평평한 표면 상에 돌출되도록 형성되는데, 제7 실시예에 따르면, 온도 보상막(43)의 표면의 일부 영역에 형성하고자 하는 부가막의 형상에 상응하도록 에칭 등의 방법으로 제1, 2 홈(76a, 76b)을 형성하고, 제1, 2 홈(76a, 76b)에 부가막을 위한 물질을 채움으로써 제1, 2 부가막(56a, 56b)을 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제7 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제8 실시예에 따르면, 온도 보상막(44)에 제1, 2 홈(76a, 76b)의 배열로부터 제2 방향 양측으로 더 연장되어 제3, 4 홈(77a, 77b)이 리플렉터(30)의 일부 영역과 오버랩되도록 형성되고, 제3, 4 홈(77a, 77b)에 부가막을 위한 물질을 채움으로써 제3, 4 부가막(57a, 57b)을 형성할 수 있다. 따라서, 제1, 2 부가막(56a, 56b)의 배열로부터 제2 방향 양측으로 더 연장되어 제3, 4 부가막(57a, 57b)이 리플렉터(30)의 일부 영역과 오버랩되도록 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제2 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제2 실시예에서 만일 온도 보상막(40)과 제1, 2 부가막(51a, 51b)의 재질이 동일한 경우(예컨대, 실리콘 산화물(SiO2)로 동일), 온도 보상막(40) 상에 제1, 2 부가막(51a, 51b)을 형상할 수도 있으나, 제9 실시예에 따르면, 온도 보상막(45)에서 제1, 2 부가막(51a, 51b)의 모양만 남기고 나머지 부분을 에칭 등의 방법으로 제거함으로써 온도 보상막(45)과 일체로 제1, 2 부가막(58a, 58b)을 형성할 수도 있다.
이처럼 온도 보상막과 일체로 온도 보상막과 동일 재질의 제1, 2 부가막을 형성하는 것은 제2 실시예에 따른 형태의 제1, 2 부가막 뿐만 아니라 제1, 5, 6 실시예에 따른 형태의 제1, 2 부가막에도 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제2 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제10 실시예에서 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 제1 실시예와 마찬가지로 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)의 일단 및 제2 전극(20b)의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)가 배치될 수 있다. 즉 제2 방향에서 바라봤을 때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 양 전극이 서로 포개져 보이는 중앙의 중첩(overlap) 영역과, 제1 전극(20a) 또는 제2 전극(20b)이 단독으로 보이는 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치될 수 있다. 일명 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 양 단이 들쭉날쭉하게 배치될 수 있다.
제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)의 위치는 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 위치와 관련되어 있다. 즉 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)은 제1 방향에서 중첩 영역과 비중첩 영역의 경계에서 중첩 영역의 일부에만 존재하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 부가막(50a)은 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치되고, 제2 부가막(50b)도 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치될 수 있다.
제10 실시예에서 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 제1 실시예와 마찬가지로 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)의 일단 및 제2 전극(20b)의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)가 배치될 수 있다. 즉 제2 방향에서 바라봤을 때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 양 전극이 서로 포개져 보이는 중앙의 중첩(overlap) 영역과, 제1 전극(20a) 또는 제2 전극(20b)이 단독으로 보이는 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치될 수 있다. 일명 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 양 단이 들쭉날쭉하게 배치될 수 있다.
제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)의 위치는 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 위치와 관련되어 있다. 즉 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)은 제1 방향에서 중첩 영역과 비중첩 영역의 경계에서 중첩 영역의 일부에만 존재하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 부가막(50a)은 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치되고, 제2 부가막(50b)도 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치될 수 있다.
제2 실시예는 온도 보상막(40) 상에 제1, 2 부가막(51a, 51b)이 형성되고 보호막(60)이 온도 보상막(40)과 제1, 2 부가막(51a, 51b)을 덮는 구조인데, 제10 실시예에 따르면, 온도 보상막(40)을 덮도록 온도 보상막(40) 상에 보호막(65)이 형성되고 보호막(65) 상에 제1, 2 부가막(59a, 59b)이 형성될 수 있다.
이처럼 보호막 상에 제1, 2 부가막이 형성되는 것은 제2 실시예에 따른 형태의 제1, 2 부가막 뿐만 아니라 제1, 5, 6 실시예에 따른 형태의 제1, 2 부가막에도 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제2 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제11 실시예에서 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 제1 실시예와 마찬가지로 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)의 일단 및 제2 전극(20b)의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)가 배치될 수 있다. 즉 제2 방향에서 바라봤을 때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 양 전극이 서로 포개져 보이는 중앙의 중첩(overlap) 영역과, 제1 전극(20a) 또는 제2 전극(20b)이 단독으로 보이는 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치될 수 있다. 일명 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 양 단이 들쭉날쭉하게 배치될 수 있다.
제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)의 위치는 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 위치와 관련되어 있다. 즉 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)은 제1 방향에서 중첩 영역과 비중첩 영역의 경계에서 중첩 영역의 일부에만 존재하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 부가막(50a)은 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치되고, 제2 부가막(50b)도 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치될 수 있다.
제11 실시예에서 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 제1 실시예와 마찬가지로 배치될 수 있다. 제1 전극(20a)의 일단 및 제2 전극(20b)의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)가 배치될 수 있다. 즉 제2 방향에서 바라봤을 때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은, 양 전극이 서로 포개져 보이는 중앙의 중첩(overlap) 영역과, 제1 전극(20a) 또는 제2 전극(20b)이 단독으로 보이는 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치될 수 있다. 일명 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 양 단이 들쭉날쭉하게 배치될 수 있다.
제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)의 위치는 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 위치와 관련되어 있다. 즉 제1 부가막(50a) 및 제2 부가막(50b)은 제1 방향에서 중첩 영역과 비중첩 영역의 경계에서 중첩 영역의 일부에만 존재하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 부가막(50a)은 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치되고, 제2 부가막(50b)도 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 모두에 대해 오버랩되는 영역이 생기게 배치될 수 있다.
제2 실시예는 온도 보상막(40) 상에 직접 제1, 2 부가막(51a, 51b)이 형성되는 구조인데, 제11 실시예에 따르면, 온도 보상막(40) 상에 제1 부가막(51a)과 동일한 영역을 포함하도록 제1 버퍼 레이어(81a, 82a)가 제2 방향을 따라 길게 형성되고, 제2 부가막(51b)과 동일한 영역을 포함하도록 제2 버퍼 레이어(81b, 82b)가 제2 방향을 따라 길게 형성된다. 그리고 제1 버퍼 레이어(81a, 82a) 상에 제1 부가막(90a)이 형성되고, 제2 버퍼 레이어(81b, 82b) 상에 제2 부가막(90b)이 형성되며, 온도 보상막(40), 제1 버퍼 레이어(81a, 82a), 제2 버퍼 레이어(81b, 82b) 및 제1, 2 부가막(90a, 90b)를 덮는 보호막(66)이 형성될 수 있다.
제1 버퍼 레이어(81a, 82a)와 제2 버퍼 레이어(81b, 82b)는 횡파 억제 효과의 증가와 공정 편의성 개선을 위한 것으로, 유전막 혹은 금속막으로 이루어질 수 있다. 유전막은 HfO2, Ta2O5, TiO2, SiO2, Si3N4, Al2O3, AIN 등을 포함할 수 있고, 금속막은 Cr, Al, Ti 등을 포함할 수 있다. 버퍼 레이어가 유전막으로 이루어지는 경우, 아래 층(81a, 81b)과 위 층(82a, 82b)은 각각 고음속막과 저음속막으로 이루어지거나 저음속막과 고음속막으로 이루어질 수 있다. 가령 LiNbO3를 기준으로, 저음속막은 SiO2, Ta2O5, HfO2 등을 포함하고, 고음속막은 Si3N4, Al2O3, AIN 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제1 버퍼 레이어(81a, 82a)와 제2 버퍼 레이어(81b, 82b)는 아래 층(81a, 81b)과 위 층(82a, 82b)의 2개의 층으로 형성되는 것을 예로 들었으나, 버퍼 레이어는 1개 층으로 형성될 수도 있고, 3개 이상의 층으로 형성될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제11 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제11 실시예에 따르면 제1, 2 부가막(90a, 90b)이 제2 방향을 따라 일체형으로 길게 형성되는데, 제12 실시예에 따르면, 제1, 2 부가막(91a, 91b)이 각각의 제1, 2 전극(20a, 20b)과 오버랩되도록 각각의 제1, 2 전극(20a, 20b)마다 개별적으로(즉, 도트 형태로) 형성되고, 제1, 2 부가막(91a, 91b)의 배열로부터 제2 방향 양측으로 더 연장되어 제3, 4 부가막(92a, 92b)이 리플렉터(30)의 일부 영역과 오버랩되도록 배열 형성될 수 있다. 그에 따라, 보호막(67)은 제1, 2 부가막(91a, 91b) 및 제3, 4 부가막(92a, 92b)의 배열에 따라 굴곡지게 형성된다.
도 13는 본 발명의 제13 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제11 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제11 실시예에 따른 제1 내지 4 버퍼 레이어(81a, 81b, 82a, 82b)는 온도 보상막(40)의 평평한 표면 상에 돌출되도록 형성되는데, 제13 실시예에 따르면, 온도 보상막(46)의 표면의 일부 영역에 형성하고자 하는 버퍼 레이어의 형상에 상응하도록 에칭 등의 방법으로 제1, 2 홈(78a, 78b)을 형성하고 제1, 2 홈(78a, 78b)에 버퍼 레이어를 위한 물질을 채움으로써 제1 내지 4 버퍼 레이어(81a, 81b, 82a, 82b)를 형성한 다음, 제3, 4 버퍼 레이어(82a, 82b) 상에 제1, 2 부가막(93a, 93b)를 형성할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제14 실시예에 따른 표면 탄성파 소자의 구조를 나타낸다. 이하에서는 편의상 제13 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
제13 실시예에 따르면 제1, 2 부가막(93a, 93b)이 제2 방향을 따라 일체형으로 길게 형성되는데, 제14 실시예에 따르면, 제1, 2 부가막(94a, 94b)이 각각의 제1, 2 전극(20a, 20b)과 오버랩되도록 각각의 제1, 2 전극(20a, 20b)마다 개별적으로(즉, 도트 형태로) 형성되고, 제1, 2 부가막(94a, 94b)의 배열로부터 제2 방향 양측으로 더 연장되어 제3, 4 부가막(95a, 95b)이 리플렉터(30)의 일부 영역과 오버랩되도록 배열 형성될 수 있다. 그에 따라, 보호막(63)은 제1, 2 부가막(94a, 94b) 및 제3, 4 부가막(95a, 95b)의 배열에 따라 굴곡지게 형성된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (16)
- 기판;
상기 기판 상에 탄성파 전파 방향과 직각의 제1 방향을 따라 길게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극으로서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 탄성파 전파 방향인 제2 방향을 따라 교대로 배치되고, 상기 제1 전극과 제2 전극은, 상기 제1 전극의 일단 및 상기 제2 전극의 일단을 순차적으로 잇는 직선이 지그재그가 되도록 하여, 상기 제2 방향에서 제1 전극과 제2 전극 간에 중앙의 중첩 영역과 양 사이드의 비중첩 영역이 생기도록 배치되는 제1 전극 및 제2 전극;
상기 기판, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 온도 보상막;
상기 제1 전극의 상기 제1 방향 일측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 상기 제2 방향으로 형성되는 제1 부가막; 및
상기 제2 전극의 상기 제1 방향 타측 끝단으로부터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 상기 제2 방향으로 형성되는 제2 부가막을 포함하고,
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은,
상기 온도 보상막 표면에 상기 제1 부가막의 형상에 상응하는 제1홈이 형성되고, 상기 제1홈에 상기 제1 부가막이 형성되고,
상기 온도 보상막 표면에 상기 제2 부가막의 형상에 상응하는 제2홈이 형성되고, 상기 제2홈에 상기 제2 부가막이 형성되고,
상기 온도 보상막, 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막을 덮는 평평한 표면의 보호막이 더 형성되거나; 또는
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 상기 온도 보상막과 일체로 형성되고,
상기 온도 보상막, 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막을 덮는 보호막이 더 형성되거나; 또는
상기 온도 보상막을 덮는 평평한 표면의 보호막이 더 형성되고, 상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 상기 보호막의 평평한 표면 상에 형성되되,
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 상기 중첩 영역의 일부에만 존재하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 제2 방향을 따라 일체형으로 길게 형성되는 표면 탄성파 소자. - 제2항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 상기 제2 방향 양측에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 평행하게 배치되는 리플렉터를 더 포함하고,
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은 각각 상기 리플렉터의 일부 영역과도 수직 방향으로 오버랩되도록 형성되는 표면 탄성파 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 부가막 및 제2 부가막은 복수 개의 상기 제1 전극 및 복수 개의 상기 제2 전극마다 개별적으로 배열 형성되는 표면 탄성파 소자. - 제4항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 상기 제2 방향 양측에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 평행하게 배치되는 리플렉터를 더 포함하고,
상기 제1 부가막의 배열 및 상기 제2 부가막의 배열로부터 각각 제2 방향 양측으로 더 연장되어 상기 리플렉터의 일부 영역과 수직 방향으로 오버랩되도록 배열 형성되는 제3 부가막 및 제4 부가막을 더 포함하는 표면 탄성파 소자. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 부가막 및 상기 제2 부가막은, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 알루미늄 산화물(Al2O3) 티타늄 산화물(TiO2), 탄탈 산화물(Ta2O5), 하프늄 산화물(HfO2), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 이루어지는, 표면 탄성파 소자. - 삭제
- 삭제
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- 삭제
- 삭제
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