탄탈산리튬(LiTaO₃) 기판
SAW 등급 LiTaO₃ 웨이퍼를 <strong>4″ (100mm)</strong>와 <strong>6″ (150mm)</strong>로 제공하며, 음향파 성능에 최적화된 결정 컷으로 구성합니다. <strong>42° Y-X</strong> 컷은 <strong>k² ≈ 5.5%</strong> 결합과 낮은 TCF를 바탕으로 5G SAW/BAW 필터에 널리 사용됩니다. 또한 LiTaO₃는 강력한 열전 계수를 활용해 <strong>열전(pyroelectric) 센서</strong>에도 적합합니다.
제품 개요
GINECHIP은 탄탈산 리튬(LiTaO₃) 웨이퍼를 congruent 및 stoichiometric 그레이드로 제공하며, 고성능 전자기계 소자를 위한 single-domain poled 구조로 제공됩니다. 기판은 4″ (100mm) 및 6″ (150mm) 직경으로 제공되고, 설계 요구에 맞추어 CLT/SLT 및 MgO-doped 재료 옵션을 선택할 수 있습니다.
코팅된 웨이퍼 공정을 위해 설계된 LiTaO₃ 기판은 SSP 및 DSP 표면 품질을 제공하며 Ra < 0.5nm를 만족합니다. 두께는 250μm–500μm로 정밀 제어하고, 각 웨이퍼는 진공 밀봉된 Class 100 포장으로 출하되어 취급 및 증착 과정에서 오염을 최소화하고 표면 무결성을 보호합니다.
5G RF 프런트엔드용 42° Y-X SAW-grade 컷: <strong>k² ≈ 5.5%</strong> 결합 효율과 TCF ~ <strong>-35 ppm/°C</strong>로 안정적인 필터 성능을 제공합니다.
크리스탈 컷 & SAW 성능
42° Y-X 컷은 SAW 필터의 업계 표준입니다. k² ≈ 5.5%의 높은 결합 효율을 제공하며, SAW 속도 3,900–4,200 m/s로 견고한 음향 성능을 보장합니다. 또한 낮은 온도 민감도(TCF 42° Y-X ~ -35 ppm/°C)로 RF 주파수 안정성을 신뢰성 있게 유지합니다.
X/Y/Z 및 36° Y-X, 48° Y-X를 포함한 다른 SAW 지향 컷도 제공하여 다양한 소자 요구에 대응합니다. 온도 보상형 TC-SAW 솔루션의 경우 SiO₂ 오버코트를 적용해 기지국 필터 및 멀티플렉서의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
재료 그레이드 & 파이로전기 특성
LiTaO₃ 웨이퍼는 congruent 및 stoichiometric 그레이드로 제공되며, 재료 거동을 맞춤화할 수 있는 MgO-doped 옵션도 있습니다. 모든 웨이퍼는 single-domain poling으로 제공되어 웨이퍼 전면에서 일관된 소자 성능을 지원합니다.
LiTaO₃의 파이로전기 계수 2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K와 낮은 유전율 ε = 41–43은 실온 IR 검출기, PIR 모션 감지, NDIR 가스 분석에 매우 적합합니다. 또한 633nm에서의 광학 굴절률(nₒ = 2.176, nₑ = 2.180)과 넓은 투과 범위 350nm–5,500nm는 PPLT와 같은 비선형 광학 응용을 지원합니다.
TC-SAW 및 온도 보상 솔루션
온도에 민감한 5G 기지국용 필터의 경우, TC-SAW 구조는 SiO₂ 오버코트를 추가해 TCF를 거의 0으로 낮춥니다(±5 ppm/°C). 이로써 능동 보상 없이도 -40°C~+85°C에서 필터를 안정적으로 유지합니다. 또한 42° Y-X 컷의 높은 결합력을 함께 적용하여, 당사의 탄탈산 리튬(LiTaO₃) 기판은 고선형성·고출력 RF 프런트엔드 설계를 지원합니다.
탄탈산 리튬 (LiTaO₃)
LiTaO₃는 5G SAW 필터용 온도 안정형 42° Y-X 커팅으로 우수합니다. TCF ~ -35 ppm/°C가 온도 전반에서 필터 성능을 유지해 줍니다. 또한 IR 감지용 강한 열전 반응(2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K)을 제공합니다. 온도에 민감한 SAW 및 열전 센서에 가장 적합합니다.
니오브산 리튬 (LiNbO₃)
LiNbO₃는 최고 전기-광학 계수 r₃₃ = 30.8 pm/V를 제공하여 변조기에 이상적이며, 강한 비선형성으로 효율적인 PPLN 주파수 변환이 가능합니다. 또한 128° Y-X에서 높은 SAW 결합 k² = 5.5%를 제공합니다. 전기-광학, 비선형 광학, 그리고 고성능 SAW에 가장 적합합니다.
커스터마이징 및 주문 옵션
커스터마이징에는 재료 등급(CLT/SLT/MgO-doped), 결정 컷 및 오리엔테이션(X/Y/Z, 36° Y-X, 42° Y-X, 48° Y-X), 기판 두께(250μm–500μm), 직경(4″ (100mm), 6″ (150mm))이 포함되어 고객의 소자 설계에 맞출 수 있습니다. 단일 도메인 폴링(poled) 기판도 제공하여 일관된 열전 및 음향 성능을 보장합니다.
품질과 납기는 로트별 검증으로 보장됩니다. X-ray rocking curve(XRC), SAW 속도 및 결합 측정, -40°C~+85°C 범위에서의 TCF 특성화, 열전 계수 측정, AFM 표면 거칠기(Ra < 0.5nm), 큐리 온도에서의 유전 이상, 도메인 에칭 검사, 광학 분광광도계 측정(350nm–5,500nm). 웨이퍼는 Class 100 조건에서 진공 실링하여 출하합니다.
LiNbO₃ vs LiTaO₃: 핵심 차이
LiNbO₃와 LiTaO₃ 중 무엇을 선택할지는 목표 애플리케이션에 따라 달라집니다. LiNbO₃는 전기-광학(electro-optics), 비선형 주파수 변환(PPLN), 그리고 결합력이 높은 SAW 소자에 더 적합합니다. 반면 LiTaO₃는 온도 안정성이 가장 중요한 경우, 예를 들어 5G SAW/BAW 필터 및 열전 센싱에 선호됩니다. 두 소재 모두 GINECHIP에서 제공됩니다.
LiTaO₃는 더 낮은 복굴절을 제공합니다(nₑ - nₒ ≈ 0.004, LiNbO₃의 경우 0.08). 이로 인해 LiNbO₃에서는 불가능한 위상 정합(phase-matching) 기하를 구현할 수 있으며, SHG를 통한 UV 생성(예: 710nm에서 355nm)과 차이 주파수 혼합(difference-frequency mixing)에 의한 THz 파 생성이 포함됩니다. 또한 더 높은 음향 속도와 더 낮은 TCF 덕분에 온도 보상형 RF 필터의 기판으로 선택되는 소재입니다.
기술 사양
| 매개변수 | 사양 / 값 |
|---|---|
| 재료 | Congruent LiTaO₃ (CLT), Stoichiometric LiTaO₃ (SLT), MgO-doped |
| 직경 | 4″ (100mm), 6″ (150mm) |
| 결정 방향 | X-cut, Y-cut, Z-cut, 36° Y-X, 42° Y-X (SAW), 48° Y-X |
| 두께 | 250μm–500μm standard |
| 표면 폴리시 | SSP, DSP, Ra < 0.5nm |
| SAW 속도 | 3,900–4,200 m/s (varies with cut) |
| TCF(주파수 온도 계수) | 42° Y-X: ~ -35 ppm/°C |
| 초전 계수 | 2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K |
| 퀴리 온도 | 610°C |
| 굴절률 | nₒ = 2.176, nₑ = 2.180 @ 633nm |
| 광학 투과율 | 350nm–5,500nm |
| 유전율 | ε = 41–43 |
| 도메인 구조 | Single-domain poled |
| 밀도 | 7.46 g/cm³ |
| 포장 | Conductive or standard, vacuum-sealed, Class 100 |
응용 분야
5G SAW/BAW 필터
LiTaO₃는 5G 스마트폰 RF 프런트엔드에서 표면 및 체적 음향파 필터의 지배적인 기판입니다. 42° Y-X 컷은 높은 전기기계 결합(k² ≈ 5.5%), 적당한 SAW 속도(~4,000 m/s), 낮은 TCF(LiNbO₃의 -75 ppm/°C 대비 -35 ppm/°C)의 최적 조합을 제공합니다. 각 5G 단말기에는 600 MHz에서 2.7 GHz에 이르는 대역을 포괄하는 15~30개의 LiTaO₃ 기반 필터가 탑재됩니다.
초전 센서
LiTaO₃'s high pyroelectric coefficient (2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K) and low dielectric constant (ε = 41–43) make it the material of choice for room-temperature infrared detectors. Pyroelectric LiTaO₃ sensors are used in non-contact thermometry, flame detection, gas analysis (NDIR), motion sensing (PIR), and FTIR spectroscopy detectors — all operating without cryogenic cooling unlike semiconductor IR detectors.
비선형 광학 소자
LiTaO₃'s lower birefringence (nₑ - nₒ ≈ 0.004 vs 0.08 for LiNbO₃) enables phase-matching geometries not possible in LiNbO₃. Periodically poled LiTaO₃ (PPLT) is used for UV generation via SHG (e.g., 355nm from 710nm) where LiNbO₃'s photorefractive damage threshold is insufficient, and for THz-wave generation via difference frequency mixing.
BAW 멀티플렉서
고체 실장 공진기(SMR)와 박막 체적 음향 공진기(FBAR) BAW 소자는 3 GHz 이상의 고주파 멀티플렉서에 LiTaO₃ 박막을 점점 더 많이 사용합니다. AlN 대비 높은 음향 속도는 주어진 주파수에서 더 얇은 압전층을 가능하게 하며, 온도 안정형 42° Y-X 컷은 고전력 듀플렉서 응용에서 TCF로 인한 주파수 드리프트를 최소화합니다.
5G 기지국 필터
고전력 LiTaO₃ SAW 및 TC-SAW(온도 보상 SAW) 필터는 5G NR 기지국 송수신기의 까다로운 선형성과 전력 요구 사항을 충족합니다. SiO₂ 오버코트를 갖춘 TC-SAW 구조는 TCF를 거의 0(±5 ppm/°C)으로 낮추어 능동 열 보상 없이 -40°C~+85°C의 옥외 기지국 온도 범위에서 필터 작동을 가능하게 합니다.
SAW 센서 및 랩온어칩
LiTaO₃ SAW 소자의 높은 질량 감도는 무표지 바이오센싱, 화학 증기 검출 및 미세먼지 모니터링을 가능하게 합니다. 36° Y-X LiTaO₃의 SAW 지연선 및 공진기 구성은 서브피코그램 질량 분해능을 달성하며, 가스 크로마토그래피 검출기, 습도 센서 및 현장 진단 플랫폼에 사용됩니다.
계측 및 품질 관리
모든 로트는 X-ray rocking curve (FWHM < 30 arcsec), SAW 속도 및 결합 측정 (3,900–4,200 m/s), TCF 특성화 (~ -35 ppm/°C), 열전 계수 측정 (2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K), AFM 표면 거칠기 (Ra < 0.5nm), Curie 온도 유전 이상 (610°C), 도메인 에칭 검사, 광학 분광광도 측정 (> 65% 투과, 350nm–5,500nm)으로 검증됩니다. 이를 통해 SAW, 열전, 비선형 광학 응용에 대해 일관된 기판 성능을 보장합니다.