JP2005317822A - Manufacturing method of singly polarized lithium tantalate - Google Patents

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Yoshiyuki Shiono
嘉幸 塩野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of effectively manufacturing a lithium tantalate crystal in a short time, the crystal having high conductivity and being singly polarized. <P>SOLUTION: The method is to manufacture a singly polarized lithium tantalate crystal, and performs at least a heat treatment of raising conductivity to a lithium tantalate crystal under a reducing atmosphere, and thereafter performs a singly polarizing treatment to the lithium tantalate crystal at a temperature above a Curie temperature under a reducing atmosphere or under a non-oxidizing atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、弾性表面波素子などのウエハ上に金属電極でパターンを形成して電気信号を処理する用途に使用する単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a unipolarized lithium tantalate crystal used for an application in which an electric signal is processed by forming a pattern with a metal electrode on a wafer such as a surface acoustic wave device.

タンタル酸リチウムは、弾性表面波(Surface Acoustic Wave:SAW)を用いて信号処理を行うSAWデバイス等、電気的特性を利用する用途に使用され、この用途ではタンタル酸リチウム結晶は単一分極化されたものが使われる。この用途に適したタンタル酸リチウム結晶は、その結晶構造に起因し、SAWデバイスに必要とされる圧電気応答(圧電性)を示すが、通常の方法で入手できるタンタル酸リチウム結晶は圧電性に加えて焦電気応答(焦電性)を生じる。   Lithium tantalate is used for applications that utilize electrical characteristics, such as SAW devices that perform signal processing using surface acoustic waves (SAW). In this application, lithium tantalate crystals are monopolarized. Is used. Lithium tantalate crystals suitable for this application show the piezoelectric response (piezoelectricity) required for SAW devices due to their crystal structure, but lithium tantalate crystals that are available by conventional methods are piezoelectric. In addition, pyroelectric response (pyroelectricity) occurs.

タンタル酸リチウム結晶の圧電性は、タンタル酸リチウム結晶をSAWデバイスとして利用する時に不可欠となる特性である。一方、焦電性はタンタル酸リチウム結晶に温度変化を与えることで結晶の外側表面に発生する表面電荷として観察され、結晶を帯電させるものである。この表面電荷は、タンタル酸リチウム結晶をSAWデバイスとして使用するときに、タンタル酸リチウム結晶からなるウエハ上に形成された金属電極間で火花放電を起こし、SAWデバイスの著しい性能の欠陥を引き起こすとされている。このため、タンタル酸リチウム結晶を用いるSAWデバイスの設計では、表面電荷を発生させない工夫、発生した表面電荷を逃がす工夫、あるいは金属電極同士の間隔を広くするなどの工夫等が必要とされ、これら工夫を取り入れるために、SAWデバイス自体の設計に制約が加わるといった不利益があった。   The piezoelectricity of the lithium tantalate crystal is an indispensable characteristic when the lithium tantalate crystal is used as a SAW device. On the other hand, pyroelectricity is observed as a surface charge generated on the outer surface of the crystal by applying a temperature change to the lithium tantalate crystal, and charges the crystal. This surface charge is considered to cause a spark discharge between metal electrodes formed on a wafer made of lithium tantalate crystals when using the lithium tantalate crystals as a SAW device, causing a significant performance defect of the SAW device. ing. For this reason, in designing a SAW device using a lithium tantalate crystal, a device that does not generate surface charge, a device that releases the generated surface charge, or a device that widens the interval between metal electrodes is required. Therefore, there is a disadvantage that the design of the SAW device itself is restricted.

また、タンタル酸リチウム結晶を用いたSAWデバイスの製造工程では、金属膜の蒸着、レジストの除去といった工程でタンタル酸リチウム結晶に熱を加える工程があり、これら工程で加熱あるいは降温といった温度変化がタンタル酸リチウム結晶に与えられると、タンタル酸リチウム結晶の焦電性により外側表面に電荷が発生する。前述のように、この表面電荷により、金属電極間に火花放電が生じ、電極パターンの破壊を引き起こすため、SAWデバイスの製造工程では出来るだけ温度変化を与えないように工夫をしたり、温度変化を緩やかにするといった工夫をしており、これら工夫のために製造工程のスループットが低下したり、あるいはSAWデバイスの性能を保証するマージンが狭くなるといった不利益が生じている。   In the manufacturing process of a SAW device using a lithium tantalate crystal, there is a process of applying heat to the lithium tantalate crystal in processes such as deposition of a metal film and removal of a resist. When given to lithium acid crystals, charge is generated on the outer surface due to the pyroelectric nature of the lithium tantalate crystals. As described above, this surface charge causes a spark discharge between the metal electrodes, which causes destruction of the electrode pattern. Therefore, the SAW device manufacturing process is devised so as not to change the temperature as much as possible. These measures have been devised, and this contrivance has a disadvantage that the throughput of the manufacturing process is reduced or the margin for guaranteeing the performance of the SAW device is narrowed.

通常の方法で製造された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶では、焦電性により発生した外側表面の電荷は周囲環境からの遊離電荷により中和され、時間の経過とともに消失するが、この消失時間は数時間以上と長いので、SAWデバイスの製造工程において、生じた表面電荷をこのような自然の中和により消失させることは工業的ではない。   In unipolarized lithium tantalate crystals produced by conventional methods, the external surface charge generated by pyroelectricity is neutralized by free charge from the surrounding environment and disappears over time. Since the disappearance time is as long as several hours or more, it is not industrial to eliminate the generated surface charges by such natural neutralization in the SAW device manufacturing process.

上記背景から、SAWデバイスのような用途に対しては、デバイス特性を発揮するために必要とされる圧電性を維持した上で、結晶外側表面に電荷の発生あるいは蓄積が見られない圧電性結晶の要求が増大しており、このような用途に対して表面電荷の蓄積が見られない単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶が必要とされている。   From the above background, for applications such as SAW devices, a piezoelectric crystal in which no charge generation or accumulation is observed on the outer surface of the crystal while maintaining the piezoelectricity required to exhibit device characteristics. Therefore, there is a need for unipolarized lithium tantalate crystals with no surface charge accumulation for such applications.

表面電荷を減少させたタンタル酸リチウム結晶の製造方法としては、タンタル酸リチウム結晶を500℃以上の還元性雰囲気にさらして導電率を高め、焦電性により生じた表面電荷を迅速に中和又は消滅させるという方法が開示されている(特許文献1参照)。   As a method for producing a lithium tantalate crystal with reduced surface charge, the lithium tantalate crystal is exposed to a reducing atmosphere of 500 ° C. or higher to increase the conductivity, and the surface charge generated by pyroelectricity can be quickly neutralized or A method of extinction is disclosed (see Patent Document 1).

特開平11−92147号公報JP-A-11-92147

しかし、上記のような方法でタンタル酸リチウム結晶を還元処理すると、還元性雰囲気温度がタンタル酸リチウムのキュリー温度である610℃以上の場合には、SAWデバイス用途で必要とされる単一分極化構造が失われ、また、610℃以下の場合には、反応速度が速いとされているニオブ酸リチウム結晶でも、例えば500℃で加熱しても表面抵抗は1.2E+14Ωとまだ大きな値のままであるように、還元処理の速度が極めて遅く、結果として工業的に単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の導電率は向上できない。   However, when the lithium tantalate crystal is reduced by the above-described method, the unipolarization required for the SAW device application is required when the reducing atmosphere temperature is 610 ° C. or more, which is the Curie temperature of lithium tantalate. When the structure is lost and the temperature is 610 ° C. or lower, the surface resistance is still as high as 1.2E + 14Ω even when heated at 500 ° C. As is apparent, the rate of reduction treatment is extremely slow, and as a result, the electrical conductivity of industrially unipolarized lithium tantalate crystals cannot be improved.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、導電率が高い単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶を短時間で効率的に製造する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a single-polarized lithium tantalate crystal having high conductivity in a short time. It is in.

上記課題を解決するために、本発明は、単一分極化された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、タンタル酸リチウム結晶に、還元性雰囲気下において導電率を高める熱処理を行い、その後還元性雰囲気下または非酸化性雰囲気下においてキュリー温度以上の温度で単一分極化処理を行なう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の製造方法を提供する(請求項1)。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method for producing a unipolarized lithium tantalate crystal, and at least a lithium tantalate crystal is subjected to a heat treatment for increasing conductivity in a reducing atmosphere, A method for producing a single-polarized lithium tantalate crystal is then provided, wherein the single-polarization treatment is performed at a temperature equal to or higher than the Curie temperature in a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere (claim 1). ).

このように、タンタル酸リチウム結晶に、還元性雰囲気下において導電率を高める熱処理を行い、その後還元性雰囲気下または非酸化性雰囲気下においてキュリー温度以上の温度で単一分極化処理(単一分域化処理)を行なえば、導電率が高く、かつ単一分域構造を有する単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶を短時間で効果的に製造することができる。   In this way, the lithium tantalate crystal is subjected to a heat treatment for increasing the conductivity in a reducing atmosphere, and then subjected to a single polarization treatment (single component) at a temperature equal to or higher than the Curie temperature in a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. If domain treatment is performed, a single-polarized lithium tantalate crystal having a high conductivity and a single domain structure can be effectively produced in a short time.

この場合、前記導電率を高める熱処理と前記単一分極化処理とを連続して行なうかまたは個別に行なうことが好ましい(請求項2)。
このように、導電率を高める熱処理と単一分極化処理とを連続して行なえば、工程をより簡略して且つ時間を短縮して行なうことができるし、また個別に行なえば、各々の処理をより最適な条件で行なうことができる。
In this case, it is preferable that the heat treatment for increasing the conductivity and the single polarization treatment are performed continuously or separately (claim 2).
As described above, if the heat treatment for increasing the conductivity and the single polarization treatment are continuously performed, the process can be further simplified and the time can be shortened. Can be performed under more optimal conditions.

また、前記導電率を高める熱処理温度を750℃以上、1400℃未満とすることが好ましい(請求項3)。
このように、導電率を高める熱処理温度を750℃以上とすれば、熱処理をより速やかに短時間で効果的に行なうことができるし、1400℃未満であれば、確実にタンタル酸リチウムの結晶構造を維持し、それにより圧電性を維持できる。
Moreover, it is preferable that the heat processing temperature which raises the said electrical conductivity shall be 750 degreeC or more and less than 1400 degreeC (Claim 3).
Thus, if the heat treatment temperature for increasing the conductivity is 750 ° C. or higher, the heat treatment can be carried out more quickly and effectively, and if it is less than 1400 ° C., the crystal structure of lithium tantalate is surely obtained. Thus maintaining the piezoelectricity.

また、前記単一分極化処理を、前記導電率を高める熱処理温度より低い温度で行なうことができる(請求項4)。
このように、単一分極化処理を行う際には、キュリー温度以上の温度であれば、導電率を高める熱処理温度より低い温度で十分且つ効果的に単一分極化処理を行なうことができる。
Further, the single polarization treatment can be performed at a temperature lower than the heat treatment temperature for increasing the conductivity.
As described above, when the single polarization treatment is performed, the single polarization treatment can be performed sufficiently and effectively at a temperature lower than the heat treatment temperature for increasing the electrical conductivity if the temperature is equal to or higher than the Curie temperature.

また、前記単一分極化処理を行なう際に、前記タンタル酸リチウム結晶に対してキュリー温度以上の温度で電圧印加を開始し、キュリー温度以下の温度で電圧印加を終了することが好ましい(請求項5)。
このように、単一分極化処理を行なう際に、タンタル酸リチウム結晶に対してキュリー温度以上の温度で電圧印加を開始し、キュリー温度以下の温度で電圧印加を終了すれば、より確実かつ効果的に単一分極化処理を行なうことができる。
Further, when performing the single polarization treatment, it is preferable that voltage application is started at a temperature equal to or higher than the Curie temperature with respect to the lithium tantalate crystal and voltage application is ended at a temperature equal to or lower than the Curie temperature. 5).
Thus, when performing single polarization treatment, it is more reliable and effective if voltage application is started at a temperature equal to or higher than the Curie temperature with respect to the lithium tantalate crystal and voltage application is terminated at a temperature equal to or lower than the Curie temperature. Thus, a single polarization process can be performed.

また、前記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エハ、あるいはラップ処理されたウエハ、もしくは少なくとも片面が鏡面処理されたウエハを用いることが好ましい(請求項6)。
本発明の方法は、タンタル酸リチウム結晶の形態にかかわらず適用できるので、例えばスライス処理前の結晶を用いてもよいが、このように、少なくともスライス処理されたウエハ、あるいはラップ処理されたウエハ、もしくは少なくとも片面が鏡面処理されたウエハを用いれば、速やかに導電率を高める還元熱処理や単一分極化処理を行なうことができる。
Further, it is preferable to use, as the lithium tantalate crystal, a wafer subjected to at least slice processing, a wafer subjected to lapping processing, or a wafer subjected to mirror processing on at least one side.
Since the method of the present invention can be applied regardless of the form of the lithium tantalate crystal, for example, a crystal before slicing may be used. Thus, at least a sliced wafer, or a lapped wafer, Alternatively, if a wafer having at least one side mirror-finished is used, a reduction heat treatment or a single polarization process can be quickly performed to increase the conductivity.

また、前記還元性雰囲気を、水素、重水素、一酸化炭素およびNO(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が好ましい(請求項7)。
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性雰囲気として用いれば、還元性雰囲気下における熱処理および単一分極化処理を容易且つ効果的に行なうことができる。
Further, the reducing atmosphere of hydrogen, deuterium, or carbon monoxide and NO X (X <2.5), or be a mixed gas of two or more of these preferred (claim 7) .
If such a reducing gas or a mixed gas thereof is appropriately selected and used as a reducing atmosphere, heat treatment and unipolarization treatment in the reducing atmosphere can be easily and effectively performed.

このとき、前記還元性雰囲気にさらに、希ガス、窒素および二酸化炭素のうち1以上のガスを添加してもよい(請求項8)。
このように、前記の還元性雰囲気にこれらの非酸化性ガスを添加することにより、還元性雰囲気による処理の反応速度を制御することにより、処理時間やその効果を制御することができる。
At this time, one or more gases of rare gas, nitrogen, and carbon dioxide may be further added to the reducing atmosphere.
Thus, by adding these non-oxidizing gases to the reducing atmosphere, it is possible to control the treatment time and the effect by controlling the reaction rate of the treatment in the reducing atmosphere.

また、前記非酸化性雰囲気を、希ガス、窒素および二酸化炭素のいずれか、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が好ましい(請求項9)。
このように、これの非酸化性ガスを適宜選択して非酸化性雰囲気として用いることにより、還元熱処理によって得た高い導電率を低下させずに単一分域構造とすることができる。また、単一分極化処理に必要な電極、容器材質を幅広く選択できる。
The non-oxidizing atmosphere is preferably a rare gas, nitrogen, carbon dioxide, or a mixed gas composed of two or more of these.
As described above, by appropriately selecting the non-oxidizing gas and using it as a non-oxidizing atmosphere, a single domain structure can be obtained without reducing the high conductivity obtained by the reduction heat treatment. In addition, a wide range of electrode and container materials necessary for the single polarization process can be selected.

本発明に従い、タンタル酸リチウム結晶に、還元性雰囲気下において導電率を高める熱処理を行い、その後還元性雰囲気下または非酸化性雰囲気下においてキュリー温度以上の温度で単一分極化処理を行なえば、導電率が高く、かつ単一分域構造を有する単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶を短時間で効果的に製造することができる。このようにして得られた単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶は、結晶の導電率が向上しているので、圧電性を維持した上で結晶表面に電荷の蓄積がみられないものとなっており、SAWデバイス製造上極めて有利な材料である。さらに、本発明の方法は前記のようなタンタル酸リチウム結晶を極めて短時間の処理で得ることができ工業的に有利である。   In accordance with the present invention, the lithium tantalate crystal is subjected to a heat treatment for increasing the conductivity in a reducing atmosphere, and then subjected to a single polarization treatment at a temperature equal to or higher than the Curie temperature in a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. A single-polarized lithium tantalate crystal having high conductivity and a single domain structure can be produced effectively in a short time. The unipolarized lithium tantalate crystal thus obtained has improved crystal conductivity, so that no charge is accumulated on the crystal surface while maintaining the piezoelectricity. Therefore, it is a material that is extremely advantageous for the manufacture of SAW devices. Furthermore, the method of the present invention is industrially advantageous because the above-described lithium tantalate crystal can be obtained in a very short time.

以下、本発明について詳述する。
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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As described above, since the lithium tantalate crystal has both piezoelectricity and pyroelectricity, surface charge is generated when the temperature is changed in the manufacturing process of the SAW device using the crystal, and spark discharge is generated between the metal electrodes of the SAW device. Or the like may occur, leading to deterioration or damage of device characteristics. In order to avoid this, the design and manufacturing process of the SAW device may be restricted, which is a factor that limits the performance and productivity of the device.

また、前述したように、タンタル酸リチウム結晶を500℃以上の還元雰囲気にさらして導電率を高め、焦電性により生じた表面電荷を迅速に中和又は消滅させるという方法が開示されているが、タンタル酸リチウムのキュリー温度である610℃以上で熱処理する場合では、それによりSAWデバイス用途で必要とされる単一分域構造が失われ、また、610℃以下の温度、例えば500℃で加熱しても、還元処理の速度が極めて遅いので、表面抵抗は例えば1.2E+14Ωと大きいままであり、結果として工業的に単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の導電率は向上できないことが分かった。   In addition, as described above, a method is disclosed in which lithium tantalate crystals are exposed to a reducing atmosphere at 500 ° C. or higher to increase the conductivity and to quickly neutralize or eliminate the surface charges generated by pyroelectricity. In the case of heat treatment at 610 ° C. or higher, which is the Curie temperature of lithium tantalate, the single domain structure required for SAW device application is lost, and heating at a temperature of 610 ° C. or lower, for example, 500 ° C. Even so, the speed of the reduction treatment is very slow, so the surface resistance remains as high as, for example, 1.2E + 14Ω, and as a result, it is found that the conductivity of industrially unipolarized lithium tantalate crystals cannot be improved. It was.

そこで本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、まずタンタル酸リチウム結晶を還元雰囲気下で熱処理して導電率を高め、その後単一分極化処理を行うことで、単一分域構造を持ち、かつ導電率が高いタンタル酸リチウム結晶を短時間で効果的に製造することができることを見出し、本発明を完成させた。   Therefore, as a result of extensive research, the inventor first heat-treated the lithium tantalate crystal in a reducing atmosphere to increase the conductivity, and then perform a single polarization treatment to have a single domain structure, In addition, the inventors have found that lithium tantalate crystals having high conductivity can be effectively produced in a short time, and have completed the present invention.

以下では、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明で用いる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、窒素にわずかの酸素を混合した雰囲気ガスの下で、前記多結晶を加熱、溶融し、その後に種結晶を融液に浸漬して回転引上げ(いわゆるチョクラルスキー法)して結晶の育成を行なうことで、例えば直径が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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
The lithium tantalate crystal used in the present invention can be obtained, for example, by the following method. First, lithium carbonate and tantalum pentoxide are weighed and mixed, and the lithium tantalate polycrystal obtained by heating to 1000 ° C. or higher in an electric furnace is put into a crucible made of noble metal such as iridium. The polycrystal is heated and melted under an atmospheric gas in which a slight amount of oxygen is mixed with nitrogen, and then the seed crystal is immersed in the melt and pulled up (so-called Czochralski method) to grow the crystal. By performing the above, for example, a lithium tantalate crystal in a multi-domain state (a state in which the crystal is composed of a large number of polarization domains polarized in an arbitrary direction) having a diameter of 4 inches (100 mm) is obtained.

このようにして得られた多分域状態の直径4インチ(100mm)のタンタル酸リチウム結晶を、例えばワイヤソーを用いてスライスすることで直径4インチ(100mm)、厚さが例えば0.5mmのスライス処理がおこなわれたウエハが得られ、さらにこのウエハの両面をラップ機で処理することで直径4インチ(100mm)、厚さ0.4mmラップウエハが得られる。   The thus obtained multi-domain lithium tantalate crystal having a diameter of 4 inches (100 mm) is sliced by using, for example, a wire saw, so that the slice processing has a diameter of 4 inches (100 mm) and a thickness of, for example, 0.5 mm. Then, a wafer with a diameter of 4 inches (100 mm) and a thickness of 0.4 mm is obtained by processing both surfaces of the wafer with a lapping machine.

なお、以下ではタンタル酸リチウム結晶をラップ処理してラップウエハとしたものを用いる場合を例に説明するが、本発明はこれに限られず、スライス処理を行なったスライスウエハを用いてもよいし、あるいはラップウエハの片面または両面をさらに鏡面処理した鏡面処理ウエハを用いてもよい。但し、少なくともスライス処理されたウエハに熱処理を行う方が、育成された単結晶のスライス前の状態で熱処理を行うよりも、速やかに還元反応させることができるので好ましい。   In the following description, a case where a wrap wafer obtained by lapping a lithium tantalate crystal is used as an example, but the present invention is not limited to this, and a slice wafer subjected to a slicing process may be used, or You may use the mirror surface processing wafer which further mirror-processed the single side | surface or both surfaces of the lapping wafer. However, it is preferable to perform heat treatment on at least the sliced wafer because a reduction reaction can be performed more quickly than heat treatment in a state before the grown single crystal is sliced.

次に、このタンタル酸リチウム結晶のラップウエハに還元性雰囲気下において導電率を高める熱処理(以下、高導電率化熱処理と記載する場合がある)を行い、その後還元性雰囲気下または非酸化性雰囲気下においてキュリー温度以上の温度で単一分極化処理を行なうわけであるが、まずこれらの高導電率化熱処理と単一分極化処理とを連続して行う場合について説明する。   Next, the tantalum tantalate crystal lapped wafer is subjected to a heat treatment for increasing the conductivity in a reducing atmosphere (hereinafter sometimes referred to as a high conductivity heat treatment), and then in a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. The single polarization treatment is performed at a temperature equal to or higher than the Curie temperature. First, the case where the high conductivity heat treatment and the single polarization treatment are successively performed will be described.

この場合、例えばタンタル酸リチウム多結晶(粉末)を敷いたアルミナ製の容器内に、上記のようにして得られたラップウエハを重ねて入れ、その両側にカーボン電極を設置し、単一分極化処理を効果的にするために、容器内の隙間にタンタル酸リチウム多結晶を充填する。このタンタル酸リチウム結晶の入ったアルミナ容器をステンレススチール製の容器に入れ、このステンレススチール容器を電気炉内に置き、容器内に毎分1.5リットルの速度で還元性ガスである水素ガスを流し、炉の温度を室温から毎分約6.7℃の速度で昇温させ、例えば1000℃に24時間保持して高導電率化熱処理する。そしてその後炉を毎分約6.7℃の速度で700℃まで降温し、そのまま700℃に保持しながら電極間に200ボルトの電圧を印加しながら5時間保持して多分域状態のウエハを単一分域構造とし、その後に毎分6.7℃の速度で降温する。500℃となったところで電圧印加を終え、降温を続けて30℃以下となったところでアルミナ容器をステンレススチール容器から取り出し、アルミナ容器からラップウエハを取り出す。   In this case, for example, the wrap wafer obtained as described above is placed in an alumina container laid with lithium tantalate polycrystal (powder), and carbon electrodes are installed on both sides of the wrap wafer, and a single polarization treatment is performed. In order to make this effective, lithium tantalate polycrystals are filled in the gaps in the container. The alumina container containing the lithium tantalate crystal is placed in a stainless steel container, and the stainless steel container is placed in an electric furnace, and hydrogen gas as a reducing gas is introduced into the container at a rate of 1.5 liters per minute. The temperature of the furnace is raised from room temperature at a rate of about 6.7 ° C. per minute, for example, maintained at 1000 ° C. for 24 hours, and heat treatment for increasing conductivity is performed. Thereafter, the furnace is cooled to 700 ° C. at a rate of about 6.7 ° C. per minute, and held at 700 ° C. for 5 hours while applying a voltage of 200 volts between the electrodes. A one-domain structure is formed, and then the temperature is lowered at a rate of 6.7 ° C. per minute. When the temperature reaches 500 ° C., the voltage application is finished, and when the temperature falls to 30 ° C. or less, the alumina container is taken out from the stainless steel container, and the lap wafer is taken out from the alumina container.

この場合、高導電率化熱処理の温度については還元処理が行なえれば上記のように1000℃に限らないが、キュリー温度以上の温度とすることが好ましく、特に750℃以上とすれば導電率を高くする効果が速やかに現れるし、1400℃未満とすればタンタル酸リチウムの結晶構造を確実に保持したまま導電率を高くすることができる。特に、900℃以上とすれば、熱処理時間が短縮され高導電率化熱処理をより速やかに行うことができる。熱処理時間については、所望の導電率になるように適宜調整すればよい。最適な熱処理時間は結晶の製造バッチ間で異なる場合があるが、熱処理温度を1150℃以下とすれば、最終的に得られる導電率の製造バッチ間のバラツキ等を小さくするように熱処理時間を調整するのに好適である。熱処理時間については、例えば1〜100時間とすればよく、好ましくは1〜50時間である。   In this case, the temperature of the heat treatment for increasing the conductivity is not limited to 1000 ° C. as described above as long as the reduction treatment can be performed. However, the temperature is preferably set to a temperature equal to or higher than the Curie temperature. The effect of increasing it appears quickly, and if it is lower than 1400 ° C., the conductivity can be increased while the crystal structure of lithium tantalate is reliably maintained. In particular, when the temperature is set to 900 ° C. or higher, the heat treatment time is shortened and the high conductivity heat treatment can be performed more quickly. What is necessary is just to adjust suitably about heat processing time so that it may become desired electrical conductivity. The optimum heat treatment time may differ between crystal production batches, but if the heat treatment temperature is 1150 ° C or less, the heat treatment time is adjusted so as to reduce the variation of the final conductivity obtained between production batches. It is suitable for doing. About heat processing time, what is necessary is just to be 1 to 100 hours, for example, Preferably it is 1 to 50 hours.

また、還元性雰囲気としては上記のように水素に限らず、重水素、一酸化炭素およびNO(X<2.5)等の還元性ガスのいずれか、あるいはこれらの混合ガスであってもよいし、これにさらに希ガス、窒素および二酸化炭素などの非酸化性ガスあるいはこれらの混合ガスを添加したものであってもよい。これらの雰囲気ガスの組成については、熱処理するタンタル酸リチウムの特性や熱処理温度等に応じて最適なものを適宜選択することができる。また、これらの組成を調整することにより、熱処理時間や熱処理の効果を調整することもできる。 Further, the reducing atmosphere is not limited to hydrogen as described above, and any of reducing gases such as deuterium, carbon monoxide and NO x (X <2.5), or a mixed gas thereof may be used. Alternatively, a non-oxidizing gas such as a rare gas, nitrogen and carbon dioxide, or a mixed gas thereof may be added thereto. The composition of these atmospheric gases can be appropriately selected according to the characteristics of the heat-treated lithium tantalate, the heat treatment temperature, and the like. Moreover, the heat treatment time and the effect of heat treatment can be adjusted by adjusting these compositions.

単一分極化処理を行う際の雰囲気は、上記のような還元性ガスを用いた還元性雰囲気であってもよいし、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素及び二酸化炭素のいずれか、またはこれらの混合ガスを用いた非酸化性雰囲気としても、高導電率化熱処理で高められたラップウエハの導電率が低下せずに単一分極化処理が行なえるので好ましい。単一分極化処理を非酸化性雰囲気下で行なう場合は、還元性雰囲気下での高導電率化熱処理後で単一分極化処理前に、容器内に流すガスを上記のような非酸化性ガスに切り換えればよい。   The atmosphere at the time of performing the single polarization treatment may be a reducing atmosphere using a reducing gas as described above, or any of rare gases such as helium, argon, neon, nitrogen, and carbon dioxide, Alternatively, a non-oxidizing atmosphere using such a mixed gas is preferable because the unipolarization process can be performed without reducing the conductivity of the lap wafer that has been increased by the high conductivity heat treatment. When the single polarization treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere, the gas flowing in the container after the heat treatment for increasing conductivity in the reducing atmosphere and before the single polarization treatment is performed as described above. Switch to gas.

また、単一分極化処理を行なう温度は、タンタル酸リチウムのキュリー温度である610℃以上であれば、上記のような700℃に限られないが、上記のように十分高温で高導電率化熱処理を行なった後、それより低い温度に降温してから単一分極化処理を行なっても、十分且つ効果的な単一分極化処理が行なえるので好ましい。このときの処理時間は、例えば1〜10時間とすることができる。   Further, the temperature at which the single polarization treatment is performed is not limited to 700 ° C. as described above as long as it is 610 ° C. which is the Curie temperature of lithium tantalate. Even if the single polarization treatment is performed after the heat treatment and then the temperature is lowered to a lower temperature, a sufficient and effective single polarization treatment can be performed. The processing time at this time can be 1 to 10 hours, for example.

また、上記のように、単一分極化処理を行なう際に、ラップウエハに対してキュリー温度以上の所定温度で電圧印加を開始し、電圧を印加しながら所定時間だけ単一分極化処理を行い、その後キュリー温度以下の温度に降温してから電圧印加を終了すれば、電圧印加が効果的となり、電圧印加終了後も単一分域構造が確実に維持できるので好ましい。   Further, as described above, when performing a single polarization process, voltage application is started at a predetermined temperature equal to or higher than the Curie temperature for the lapping wafer, and the single polarization process is performed for a predetermined time while applying the voltage, If the voltage application is then terminated after the temperature is lowered to a temperature equal to or lower than the Curie temperature, the voltage application becomes effective, and the single domain structure can be reliably maintained even after the voltage application is completed.

なお、上記実施形態のように、高導電率化熱処理と単一分極化処理を連続して行なえば、工程の簡略化、短縮化ができるが、本発明はこれに限らず、これらの処理を個別に行なってもよい。
特に、これらの処理を個別に行なう場合において、非酸化性雰囲気下で単一分極化処理を行なう場合には、電圧印加のための電極として上記のようなカーボン電極だけでなく、白金、金、銀、タンタル、タングステン、モリブデン等の金属も用いることができる。白金等の電極は還元性雰囲気下では脆化により連続使用できないが、非酸化性雰囲気であれば、上記のものをはじめとする様々な材質の電極、容器を使用することができる。
Note that if the high conductivity heat treatment and the single polarization treatment are continuously performed as in the above embodiment, the process can be simplified and shortened, but the present invention is not limited to this, and these treatments are performed. It may be done individually.
In particular, when performing these treatments individually, when performing a single polarization treatment in a non-oxidizing atmosphere, not only the carbon electrode as described above but also platinum, gold, Metals such as silver, tantalum, tungsten, and molybdenum can also be used. Electrodes such as platinum cannot be used continuously due to embrittlement in a reducing atmosphere, but electrodes and containers of various materials including those described above can be used in a non-oxidizing atmosphere.

上記のようにして本発明に従い製造された高導電率の単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶のウエハの導電率は次のように測定することができる。すなわち、導電率は体積抵抗率の逆数であるが、体積抵抗率は例えばHewlett Packard社製、4329A High Resistance Meter及び16008A Resistivity Cell等の測定器を用いて測定した抵抗値等から、次式により得ることができる。
ρ=(πd/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。
The conductivity of a high conductivity, single-polarized lithium tantalate crystal wafer manufactured in accordance with the present invention as described above can be measured as follows. That is, the conductivity is the reciprocal of the volume resistivity, but the volume resistivity is obtained by the following equation from the resistance value measured using a measuring instrument such as Hewlett Packard, 4329A High Resistance Meter, 16008A Resistivity Cell, etc. be able to.
ρ = (πd 2 / 4t) · R
ρ: Volume resistivity (Ω · cm)
π: Pi ratio
d: Center electrode diameter (cm)
t: Lithium tantalate wafer thickness (cm)
R: Resistance value (Ω)
In this case, for example, a voltage of 500 volts is applied to the wafer, and in order to obtain a stable measurement value, the resistance value one minute after applying the voltage may be measured.

上記の測定により得られたウエハの導電率は十分に高いものであり、焦電性等により生じる表面電荷は速やかに消滅する。従って、この単一分極化されたウエハは、圧電性を維持した上でウエハ表面に電荷の蓄積がみられないものとなり、SAWデバイス製造上極めて有利な材料である。   The conductivity of the wafer obtained by the above measurement is sufficiently high, and the surface charge caused by pyroelectricity disappears quickly. Therefore, this single-polarized wafer does not accumulate charges on the wafer surface while maintaining piezoelectricity, and is a very advantageous material for SAW device manufacturing.

以下に本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜8)
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た。その後育成し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。
Examples of the present invention will be described in more detail below, but the present invention is not limited thereto.
(Examples 1-8)
Lithium carbonate and tantalum pentoxide were weighed and mixed, and the lithium tantalate polycrystal obtained by heating to 1000 ° C. or higher in an electric furnace was put into an iridium crucible. A nitrogen tantalate crystal having a diameter of 4 inches (100 mm) rotated by 40 ° in the y direction and a length of 50 mm was grown by the Czochralski method using nitrogen containing 1% oxygen as an atmospheric gas. Thereafter, the grown lithium tantalate crystal was sliced with a wire saw and then lapped to obtain a double-sided lapped wafer having a thickness of 0.4 mm.

次に、図1に示すように、この両面ラップウエハ11を、アルミナ容器12にカーボン電極13と共に設置した。具体的には、まず外寸150mm、厚さ10mmの中空のアルミナ容器12の底部に粉末のタンタル酸リチウム多結晶14を敷き詰め、その上に両面ラップウエハ11を10枚重ねて置いた。次に外寸120mm×120mmで5mm厚の2枚のカーボン電極13を両面ラップウエハ11を挟んで対抗するように設置した。その後に隙間にタンタル酸リチウム多結晶14を充填した。そして、このように両面ラップウエハ11を設置したアルミナ容器12を、ガス配管付きの外径260mm且つ内径240mmのステンレススチール製容器(図示せず)の中に置き、フタをして密閉空間とした。図示していないが、カーボン電極13は単一分極化処理用の外部電源へ結線がなされている。   Next, as shown in FIG. 1, the double-sided wrap wafer 11 was placed in an alumina container 12 together with a carbon electrode 13. Specifically, first, a powdered lithium tantalate polycrystal 14 was spread on the bottom of a hollow alumina container 12 having an outer dimension of 150 mm and a thickness of 10 mm, and 10 double-sided lapping wafers 11 were stacked thereon. Next, two carbon electrodes 13 having an outer dimension of 120 mm × 120 mm and a thickness of 5 mm were placed so as to face each other with the double-sided wrap wafer 11 in between. Thereafter, lithium tantalate polycrystal 14 was filled in the gap. Then, the alumina container 12 with the double-sided wrap wafer 11 installed in this manner was placed in a stainless steel container (not shown) having an outer diameter of 260 mm and an inner diameter of 240 mm with a gas pipe, and the lid was capped to form a sealed space. Although not shown, the carbon electrode 13 is connected to an external power source for single polarization processing.

そしてこのステンレススチール容器を管状炉に挿入し、100%の水素ガス(または50%の水素ガスと50%の窒素ガスとの混合ガス)を毎分1.5リットルでステンレススチール容器内に供給しながら、炉の温度を室温から毎分約6.7℃の速度で昇温した。そして表1に示した所定の温度まで昇温した後所定の時間保持して熱処理した後、炉を毎分約6.7℃の速度で700℃まで降温し、電極間に200ボルトの電圧印加を開始し、電圧印加しながら700℃で5時間保持した後、毎分6.7℃の速度で降温した。途中、500℃となったところで電圧印加を終了した。そして30℃以下となったところでステンレススチール容器およびアルミナ容器、そして両面ラップウエハを取り出し、熱処理及び単一分極化処理がされたタンタル酸リチウム結晶の両面ラップウエハを得た。   Then, this stainless steel container is inserted into a tubular furnace, and 100% hydrogen gas (or a mixed gas of 50% hydrogen gas and 50% nitrogen gas) is supplied into the stainless steel container at 1.5 liters per minute. However, the temperature of the furnace was increased from room temperature at a rate of about 6.7 ° C. per minute. Then, after heating up to the predetermined temperature shown in Table 1 and holding for a predetermined time and heat-treating, the furnace was cooled to 700 ° C. at a rate of about 6.7 ° C. per minute, and a voltage of 200 volts was applied between the electrodes. Was started and maintained at 700 ° C. for 5 hours while applying a voltage, and then the temperature was lowered at a rate of 6.7 ° C. per minute. On the way, the voltage application was terminated when the temperature reached 500 ° C. When the temperature became 30 ° C. or lower, the stainless steel container, the alumina container, and the double-sided lapped wafer were taken out to obtain a double-sided lapped wafer of lithium tantalate crystal that had been subjected to heat treatment and single polarization treatment.

このウエハをさらにラップ機で両面をラップした後、SAWデバイス用基板として標準的な仕様である片面鏡面とするため研磨機で片面を鏡面研磨し、単一分極化されたタンタル酸リチウム製品ウエハを得た。
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。
This wafer is further lapped on both sides with a lapping machine, and then a single-sided lithium tantalate product wafer is obtained by mirror-polishing one side with a polishing machine in order to obtain a standard single-sided mirror surface as a substrate for a SAW device. Obtained.
For this product wafer, the volume resistivity was calculated, and the conductivity was obtained from the reciprocal thereof. The volume resistivity was calculated as described above from the resistance values measured using Hewlett Packard's 4329A High Resistance Meter and 16008A Resistivity Cell. The resistance value was measured in a stable state 1 minute after applying a voltage of 500 volts.

(実施例9〜11)
ステンレススチール製容器をアルミナ製のものに変え、所定の温度を高くした以外は実施例1〜8と同じようにタンタル酸リチウム結晶の両面ラップウエハに熱処理、単一分極化処理を行い、片面を鏡面研磨して製品ウエハを作製し、その導電率を求めた。
(Examples 9 to 11)
Except for changing the stainless steel container to one made of alumina and raising the predetermined temperature, the double-sided lapped wafer of lithium tantalate crystal was heat-treated and subjected to a single polarization treatment as in Examples 1 to 8, and one side was mirror-finished A product wafer was prepared by polishing, and its conductivity was determined.

実施例1〜11について、熱処理温度、熱処理時間、雰囲気ガス組成、そして片面鏡面に仕上げた製品ウエハの導電率の値を表1に示す。なお、表1において、導電率の「1.1E−11」というような記載は、「1.1×10−11」という意味である。また、表1の導電率は5バッチ、計50枚の平均値である。 Tables 1 to 11 show the heat treatment temperature, heat treatment time, atmospheric gas composition, and conductivity values of product wafers finished to a single-sided mirror surface for Examples 1 to 11. In Table 1, a description such as “1.1E-11” of conductivity means “1.1 × 10 −11 ”. Moreover, the electrical conductivity of Table 1 is an average value of a total of 50 batches of 5 batches.

Figure 2005317822
Figure 2005317822

表1に示すとおり、本発明に従う実施例1〜7、9、10では、製品ウエハには黒い着色があり、導電率が9.4E−13〜7.8E−11Ω−1・cm−1と高い値が得られた。また、いずれも単一分域構造を持つものとなった。但し、実施例8のように熱処理温度が700℃の場合は、処理バッチ中に着色が見られず導電率があまり高くない値となったもの、つまり処理前と比べそれ程導電率が高くならないものがあったので導電率の平均値は低いものとなった。また、実施例11のように1400℃の場合は黒い着色はあるものの、ウエハにクラックが生じたものがあった。このクラックが生じたサンプルを回収し、X線回折分析したところ、結晶構造がタンタル酸リチウム(LiTaO)以外のものとなっていた部分があり、圧電性を有するのに必要な所望の結晶構造を維持できないものとなっていた。すなわち、高導電率化熱処理を短時間で効果的に行い、且つ確実にタンタル酸リチウムの結晶構造を維持するためには、熱処理温度は750℃以上、1400℃未満とすることが好ましい。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 7, 9, and 10 according to the present invention, the product wafer has a black coloration, and the conductivity is 9.4E-13 to 7.8E-11Ω− 1 · cm −1 . A high value was obtained. Moreover, all became a single domain structure. However, when the heat treatment temperature is 700 ° C. as in Example 8, the color is not seen in the treatment batch and the conductivity is not so high, that is, the conductivity is not so high compared to before the treatment. Therefore, the average value of the conductivity was low. Further, as in Example 11, when the temperature was 1400 ° C., although there was a black coloration, there was a wafer that had cracks. The cracked sample was collected and analyzed by X-ray diffraction. As a result, there was a portion where the crystal structure was other than lithium tantalate (LiTaO 3 ), and the desired crystal structure required to have piezoelectricity Could not be maintained. That is, the heat treatment temperature is preferably 750 ° C. or more and less than 1400 ° C. in order to effectively perform the heat treatment for increasing the conductivity in a short time and to reliably maintain the crystal structure of lithium tantalate.

(実施例12、比較例1)
高導電率化熱処理と単一分域処理とを個別に実施し、単一分極化処理を非酸化性雰囲気下で行い、電極に白金を用いた以外は実施例1〜8と同様に熱処理、単一分極化処理を行なった。具体的には、タンタル酸リチウムの両面ラップウエハを用意し、アルミナ容器底部に粉末のタンタル酸リチウム多結晶を敷き詰め、その上に両面ラップウエハ10枚を重ねて置いた。このアルミナ容器をステンレススチール容器中に置き、フタをして密閉空間とした。そしてこのステンレススチール容器を管状炉に挿入し、水素ガスを毎分1.5リットルでステンレススチール容器内に供給しながら、炉の温度を室温から毎分約6.7℃の速度で1000℃まで昇温した。そして24時間保持した後、炉を毎分約6.7℃の速度で降温し、30℃以下となったところでステンレススチール容器およびアルミナ容器、そして両面ラップウエハを取り出し、黒く着色した多分域状態のタンタル酸リチウム結晶の両面ラップウエハを得た。
(Example 12, Comparative Example 1)
The high conductivity heat treatment and the single domain treatment are performed separately, the single polarization treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere, and heat treatment is performed in the same manner as in Examples 1 to 8 except that platinum is used for the electrodes. A single polarization treatment was performed. Specifically, a lithium tantalate double-sided wrap wafer was prepared, and a powdered lithium tantalate polycrystal was spread on the bottom of an alumina container, and 10 double-sided lap wafers were placed thereon. This alumina container was placed in a stainless steel container and covered with a lid to form a sealed space. The stainless steel container was inserted into a tubular furnace, and while supplying hydrogen gas into the stainless steel container at 1.5 liters per minute, the furnace temperature was increased from room temperature to 1000 ° C. at a rate of about 6.7 ° C. per minute. The temperature rose. After holding for 24 hours, the furnace was cooled down at a rate of about 6.7 ° C. per minute. When the temperature dropped below 30 ° C., the stainless steel container and the alumina container and the double-sided wrap wafer were taken out and black-colored multi-domain tantalum. A double-sided lapped wafer of lithium acid crystal was obtained.

この黒く着色した多分域状態の両面ラップウエハを、再度アルミナ容器に白金電極と共に設置した。具体的には、アルミナ容器底部に粉末のタンタル酸リチウム多結晶を敷き詰め、その上に多分域状態の両面ラップウエハ10枚を重ねて置いた。次に外寸120mm×120mmで0.5mm厚の2枚の白金電極を多分域状態の両面ラップウエハを挟んで対抗するように設置した。その後に隙間に粉末のタンタル酸リチウム多結晶を充填した。このアルミナ容器をステンレススチール容器中に置き、フタをして密閉空間とした。白金電極は単一分極化処理用の外部電源へ結線がなされている。そしてこのステンレススチール容器を管状炉に挿入し、実施例12では窒素ガスを毎分1.5リットルでステンレススチール容器内に供給しながら、比較例1では供給ガスなしで(すなわち空気を雰囲気として)、炉の温度を室温から毎分約6.7℃の速度で昇温した。そして700℃になったところで200ボルトの電圧を印加し、5時間保持した後、毎分6.7℃の速度で降温した。途中、500℃となったところで電圧印加を終えた。30℃以下となったところでステンレススチール容器およびアルミナ容器、そしてウエハを取り出し単一分極化された両面ラップウエハを得た。   This black colored double-sided double-sided wrap wafer was again placed in an alumina container together with a platinum electrode. Specifically, a powdered lithium tantalate polycrystal was spread on the bottom of an alumina container, and 10 double-sided lap wafers in a multi-domain state were placed thereon. Next, two platinum electrodes having an outer dimension of 120 mm × 120 mm and a thickness of 0.5 mm were placed so as to face each other with a double-sided wrap wafer in a possibly divided state. Thereafter, the gap was filled with powdered lithium tantalate polycrystal. This alumina container was placed in a stainless steel container, and the lid was capped to form a sealed space. The platinum electrode is connected to an external power source for single polarization processing. Then, this stainless steel container was inserted into a tubular furnace, and in Example 12, nitrogen gas was supplied into the stainless steel container at 1.5 liters per minute, while in Comparative Example 1, there was no supply gas (that is, air as the atmosphere). The furnace temperature was increased from room temperature at a rate of about 6.7 ° C. per minute. When the temperature reached 700 ° C., a voltage of 200 volts was applied and held for 5 hours, and then the temperature was lowered at a rate of 6.7 ° C. per minute. On the way, the voltage application was finished at 500 ° C. When the temperature became 30 ° C. or lower, the stainless steel container and the alumina container and the wafer were taken out to obtain a single-polarized double-sided lapped wafer.

窒素ガスを用いた非酸化性雰囲気下での単一分極化処理を行なった実施例12の場合は、高導電率化による黒い着色が維持されており、導電率は1.1E−11Ω−1・cm−1と高い値が得られた。また、白金電極の脆化は発生しなかった。一方、比較例1のように空気雰囲気下で単一分極化処理を行なった場合は黒い着色は消失しており、導電率は9.1E−15Ω−1・cm−1と非常に小さな値であり、熱処理前と変わらない値となった。 In Example 12 in which the single polarization treatment was performed in a non-oxidizing atmosphere using nitrogen gas, the black coloration due to the increase in conductivity was maintained, and the conductivity was 1.1E-11Ω −1. A high value of cm −1 was obtained. Moreover, embrittlement of the platinum electrode did not occur. On the other hand, when the single polarization treatment is performed in the air atmosphere as in Comparative Example 1, the black color disappears and the conductivity is a very small value of 9.1E-15Ω −1 · cm −1. Yes, the value was the same as before heat treatment.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

本発明の実施例に係るタンタル酸リチウムウエハの熱処理及び単一分極化処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the heat processing and unipolarization process of the lithium tantalate wafer which concern on the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…両面ラップウエハ、 12…アルミナ容器、 13…カーボン電極、
14…タンタル酸リチウム多結晶。
11 ... Double-sided wrap wafer, 12 ... Alumina container, 13 ... Carbon electrode,
14: Lithium tantalate polycrystal.

Claims (9)

単一分極化された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、タンタル酸リチウム結晶に、還元性雰囲気下において導電率を高める熱処理を行い、その後還元性雰囲気下または非酸化性雰囲気下においてキュリー温度以上の温度で単一分極化処理を行なう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の製造方法。   A method for producing a unipolarized lithium tantalate crystal, wherein at least the lithium tantalate crystal is subjected to a heat treatment for increasing conductivity in a reducing atmosphere, and then in a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere A method for producing a single-polarized lithium tantalate crystal, wherein the single-polarization treatment is performed at a temperature equal to or higher than the Curie temperature. 前記導電率を高める熱処理と前記単一分極化処理とを連続して行なうかまたは個別に行なうことを特徴とする請求項1に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The method for producing a single-polarized lithium tantalate crystal according to claim 1, wherein the heat treatment for increasing the conductivity and the single-polarization treatment are performed continuously or individually. 前記導電率を高める熱処理温度を750℃以上、1400℃未満とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The method for producing a single-polarized lithium tantalate crystal according to claim 1 or 2, wherein a heat treatment temperature for increasing the conductivity is set to 750 ° C or higher and lower than 1400 ° C. 前記単一分極化処理を、前記導電率を高める熱処理温度より低い温度で行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The unipolarized lithium tantalate according to any one of claims 1 to 3, wherein the unipolarization treatment is performed at a temperature lower than a heat treatment temperature for increasing the conductivity. Crystal production method. 前記単一分極化処理を行なう際に、前記タンタル酸リチウム結晶に対してキュリー温度以上の温度で電圧印加を開始し、キュリー温度以下の温度で電圧印加を終了することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   2. The voltage application to the lithium tantalate crystal is started at a temperature equal to or higher than the Curie temperature and the voltage application is terminated at a temperature equal to or lower than the Curie temperature when the single polarization treatment is performed. The method for producing a unipolarized lithium tantalate crystal according to any one of claims 4 to 5. 前記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エハ、あるいはラップ処理されたウエハ、もしくは少なくとも片面が鏡面処理されたウエハを用いることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   6. The lithium tantalate crystal according to claim 1, wherein at least a sliced wafer, a lapped wafer, or a wafer having at least one side mirror-finished is used. Process for the preparation of the described single polarized lithium tantalate crystals. 前記還元性雰囲気を、水素、重水素、一酸化炭素およびNO(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乃至請求項6のいずれか一項に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。 The reducing atmosphere is any one of hydrogen, deuterium, carbon monoxide and NO x (X <2.5), or a mixed gas composed of two or more thereof. Item 7. A method for producing a unipolarized lithium tantalate crystal according to any one of Items 6 to 6. 前記還元性雰囲気にさらに、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1乃至請求項7のいずれか一項に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The single-polarized structure according to any one of claims 1 to 7, wherein one or more gases selected from a rare gas, nitrogen, and carbon dioxide are added to the reducing atmosphere. A method for producing a lithium tantalate crystal. 前記非酸化性雰囲気を、希ガス、窒素および二酸化炭素のいずれか、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乃至請求項8のいずれか一項に記載された単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The non-oxidizing atmosphere is any one of a rare gas, nitrogen, and carbon dioxide, or a mixed gas composed of two or more of these, and is described in any one of claims 1 to 8. A method for producing a single-polarized lithium tantalate crystal.
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