JP2005119950A - 単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法及び単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タンタル酸リチウム結晶の製造方法であって、少なくとも、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下の単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶を、250℃以上且つキュリー温度以下の温度で還元雰囲気下で熱処理することを特徴とするタンタル酸リチウム結晶の製造方法及び単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶であって、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下であり、導電率が1×10-12Ω-1・cm-1以上であることを特徴とする単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶。
【選択図】なし
Description
本発明の方法は、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下の単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶であればその形態にかからわず適用できるので、例えばスライス処理前の結晶に行なってもよいが、このように、少なくともスライス処理されたウェハ、あるいはラップ処理されたウェハ、もしくは片面が鏡面処理されたウェハに前記熱処理を行なうことで、デバイスが形成されるウェハ表面をより速やかに熱処理することができる。
このような還元性ガスあるいはこれらの混合ガスを適宜選択して還元雰囲気として用いることにより、前記の還元雰囲気下の熱処理を容易に行なうことができる。
このように、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下であれば、還元処理により黒灰色状に着色した時のウェハ面内の色ムラが少なく、ウェハ面内の導電率がより均一なタンタル酸リチウム結晶とできるし、導電率が1×10-12Ω-1・cm-1以上であれば、焦電性により発生した表面電荷が迅速に消失するタンタル酸リチウム結晶とできる。
また、本発明の単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶は、ウェハ面内の導電率がより均一であり、焦電性により発生した表面電荷が迅速に消失するタンタル酸リチウム結晶とできる。
前述のように、タンタル酸リチウム結晶は圧電性とともに焦電性も有するので、これを用いたSAWデバイスの製造工程等で温度変化を受けると表面電荷が生じ、SAWデバイスの金属電極間で火花放電等が生じてデバイスの特性劣化や破損を招く可能性がある。これを避けるため、SAWデバイスの設計や製造工程が制約を受ける場合があり、デバイスの性能や生産性を制限する要因となっていた。
本発明で用いる波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下のタンタル酸リチウム結晶は、例えば、以下の方法により得ることができる。まず、炭酸リチウムと五酸化タンタルとを秤量、混合し、電気炉で1000℃以上に加熱することで得られたタンタル酸リチウム多結晶を、イリジウムなどの貴金属製のルツボに入れる。そして、これを高純度の窒素にわずかの高純度の酸素を混合した、水蒸気を含まず露点がマイナス35℃以下の雰囲気ガスの下で、加熱、溶融後に種結晶を用いて回転引上げ(いわゆるチョクラルスキー法)にて育成することで、たとえば直径が4インチ(100mm)の多分域状態(結晶が、任意の方向に分極した多数の分極ドメインからなる状態)のタンタル酸リチウム結晶として得られる。
α= A/t
A: 吸光度
t: タンタル酸リチウムウエハの厚さ(cm)
A= Log10(I0/I)
I0 : 試験光がタンタル酸リチウムウエハを通過しない時の光量
I : 試験光がタンタル酸リチウムウエハを通過した時の光量
なお、波数3480cm-1での光吸収はタンタル酸リチウム結晶中のOH基の光吸収に対応していると考えられる。
さらに、ウエハの面状態により、受光器に入らない反射光、散乱光が発生するために、光吸収のない波数にてベースラインを設け、次のように算出する。
A=A3480−Abase
A3480: 波数3480cm−1の吸光度
Abase: ベースラインの吸光度
Abase=(A3380+A3580)/2
A3380: 波数3380cm−1の吸光度
A3580: 波数3580cm−1の吸光度
前述のように、貴金属製るつぼを用いて実質水蒸気を含まない雰囲気下でチョクラルスキー法により育成されたタンタル酸リチウム結晶とすることで、波数3480cm-1での光の吸収係数は0.3cm−1以下、さらに好ましくは0.15cm−1以下のウエハを得ることができる。
ρ=(πd2/4t)・R
ρ:体積抵抗率(Ω・cm)
π:円周率
d:中心電極直径(cm)
t:タンタル酸リチウムウエハ厚さ(cm)
R:抵抗値(Ω)
この場合、例えば500ボルトの電圧をウエハに印加し、安定した測定値を得るため電圧を印加してから1分後の抵抗値を測定すればよい。
そして、例えば上記のような方法で得られる単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶は、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下であり、導電率が1×10-12Ω-1・cm-1以上であるので、還元処理により黒灰色状に着色した時のウェハ面内の色ムラが少なく、ウェハ面内の導電率がより均一であり、焦電性により発生した表面電荷が迅速に消失するタンタル酸リチウム結晶とできる。
(実施例1〜11)
炭酸リチウムと五酸化タンタルとを秤量、混合し、電気炉で1000℃以上に加熱することで得られたタンタル酸リチウム多結晶を、イリジウムのルツボに投入した。そして雰囲気ガスとして酸素を1%含む窒素からなり露点がマイナス35度以下の高純度ガスを用い、y方向40°回転の直径4インチ(100mm)、長さ50mmのタンタル酸リチウム結晶をチョクラルスキー法で育成し、その後育成した結晶を適当に加工して白金電極を設置し、650℃で単一分極化処理をおこなった。この単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶をワイヤソーにてスライス切断処理した後、ラップ加工を行い、厚さ0.4mmの両面ラップウエハを得た。
表1に示したように、各実施例について、所定の還元雰囲気、熱処理温度、熱処理時間で異なる結晶ロットから作製されたウエハを同様な方法で処理することで5バッチ、計50枚の黒灰色状の還元処理された両面ラップウェハを得た。
この製品ウエハについて、体積抵抗率を算出し、その逆数から導電率を求めた。体積抵抗率はHewlett Packard社製、4329A High Resistance Meter及び16008A Resistivity Cellを用いて測定した抵抗値から前述のように算出した。なお、抵抗値の測定は、500ボルトの電圧を印加し、電圧を印加してから1分後の安定した状態でおこなった。
実施例と同様な方法でタンタル酸リチウムの多結晶原料を用意し、チョクラルスキー法で結晶を育成する時に、露点を考慮しない通常の条件で育成した結晶、あるいは、得られた単一分域化処理前のタンタル酸リチウム結晶を通常の条件と同じく水蒸気を含む大気中で熱処理し、結晶をワイヤソーで切断し、ラップ加工を行なった。なお、比較例1は露点を考慮しない条件で育成した結晶、比較例2は1000℃にて10時間、比較例3は1400℃にて20時間水蒸気を含む大気中にて熱処理することで得た。その後は実施例と同様な方法で加工を行った。
また、実施例1〜11では、還元処理後の両面ラップウェハの波数3480cm-1の光の吸収係数は全て0.3cm-1以下であり、ウェハ面内の黒灰色状の色ムラは非常に少なかった。また、比較例1では還元処理後の両面ラップウェハの波数3480cm-1の光の吸収係数は0.40cm-1であり、ウェハ面内の黒灰色状の色ムラは顕著であった。
Claims (5)
- タンタル酸リチウム結晶の製造方法であって、少なくとも、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下の単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶を、250℃以上且つキュリー温度以下の温度で還元雰囲気下で熱処理することを特徴とするタンタル酸リチウム結晶の製造方法。
- 前記単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶として、少なくともスライス処理されたウェハ、あるいはラップ処理されたウェハ、もしくは片面が鏡面処理されたウェハを用いることを特徴とする請求項1に記載されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。
- 前記還元雰囲気を、水素、重水素、一酸化炭素およびNOX(X<2.5)のいずれか、あるいはこれらのうち2以上からなる混合ガスとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。
- 前記還元雰囲気にさらに、希ガス、窒素および二酸化炭素のうち1以上のガスを添加することを特徴とする請求項3に記載されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。
- 単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶であって、波数3480cm-1の光の吸収係数が0.3cm-1以下であり、導電率が1×10-12Ω-1・cm-1以上であることを特徴とする単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶。
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