JP2006321682A - Method for producing lithium tantalate crystal - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and securely produce uniform lithium tantalate crystals having satisfactory reproducibility and having high electric conductivity to some extent of 1×10<SP>-13</SP>Ω<SP>-1</SP>×cm<SP>-1</SP>to <1×10<SP>-12</SP>Ω<SP>-1</SP>×cm<SP>-1</SP>. <P>SOLUTION: In the method for producing lithium tantalate crystals having increased electric conductivity, lithium tantalate crystals are exposed to a reducing atmosphere together with titanium at a temperature T lower than the Curie temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、弾性表面波素子などのウェ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等に使用される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 lithium tantalate crystal used for applications such as forming a pattern with a metal electrode on a wafer such as a surface acoustic wave element and processing an electrical signal.

タンタル酸リチウムは、弾性表面波(SAW)の信号処理といった電気的特性を利用する用途に使用されている。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する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 surface acoustic wave (SAW) signal processing. Lithium tantalate crystals suitable for this application show the piezoelectric response (piezoelectricity) required for SAW devices due to their crystal structure, but the lithium tantalate crystals available in the usual way add to the piezoelectricity. A pyroelectric response (pyroelectricity).

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が、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ェ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 gives a temperature change to the lithium tantalate crystal to change the outer surface of the crystal. It is observed as a surface charge generated in the substrate 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 charges, a device that releases generated surface charges, or a device that widens the interval between metal electrodes is required. In order to adopt this, 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、レジスト層の除去といった工程でタンタル酸リチウム結晶に熱が加わる工程があり、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。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となるため、SAWデバイスの製造工程ではでき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 in which heat is applied to the lithium tantalate crystal in a process such as deposition of a metal film and removal of a resist layer. When applied to the lithium tantalate crystal, a charge is generated on the outer surface due to the pyroelectric property of the lithium tantalate crystal. This surface charge causes a spark discharge between the metal electrodes, resulting in destruction of the electrode pattern. Therefore, in the manufacturing process of the SAW device, devise not to change the temperature as much as possible, or to make the temperature change moderate. However, due to these contrivances, there is 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、時間の経過と共に消失するが、この消失時間は数時間以上と長く、SAWデバイスの製造工程では、この自発的な焦電性の消失を期待できない。   In the lithium tantalate crystal produced by the usual method, the charge on the outer surface generated by pyroelectricity is neutralized by free charge from the surrounding environment and disappears over time, but this disappearance time is several hours or more In the SAW device manufacturing process, this spontaneous pyroelectric loss cannot be expected.

弾性表面波(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、上記背景により、結晶外側表面に電荷の発生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タンタル酸リチウム結晶が必要とされている。この課題を達成するための解決策の1つとしてタンタル酸リチウム結晶の導電率を向上させて、発生した表面電荷を蓄積させることなく消失させる方法がある。   For applications such as surface acoustic wave (SAW) devices, there is no generation of charge on the outer surface of the crystal due to the above background while maintaining the piezoelectricity required to exhibit device characteristics. There is an increasing demand for piezoelectric crystals, and there is a need for lithium tantalate crystals that do not show surface charge accumulation for such applications. One solution for achieving this problem is to improve the conductivity of the lithium tantalate crystal and eliminate the generated surface charge without accumulating it.

この導電率を向上させたタンタル酸リチウム結晶の製造方法としては、特開平11−92147号公報(特許文献1)があるが、ここでは、タンタル酸リチウム結晶を500℃以上の還元雰囲気にさらすという方法が開示されている。しかし、特許文献1で開示された方法でタンタル酸リチウム結晶を還元処理すると、還元雰囲気での処理温度がキュリー点である610℃以上ではSAWデバイス用途で必要とされる単分域化構造が失われ、また、キュリー点である610℃以下の温度では還元処理の速度が極めて遅くなり、結果として特許文献1で開示された方法では工業的にタンタル酸リチウム結晶の導電率の向上はできないことがわかった。   As a method for producing a lithium tantalate crystal with improved conductivity, there is JP-A-11-92147 (Patent Document 1). Here, the lithium tantalate crystal is exposed to a reducing atmosphere at 500 ° C. or higher. A method is disclosed. However, when the lithium tantalate crystal is reduced by the method disclosed in Patent Document 1, the single-domain structure required for SAW device use is lost when the processing temperature in the reducing atmosphere is 610 ° C. or more, which is the Curie point. In addition, at a temperature of 610 ° C. or lower, which is the Curie point, the speed of the reduction treatment becomes extremely slow, and as a result, the method disclosed in Patent Document 1 cannot industrially improve the conductivity of the lithium tantalate crystal. all right.

このような点から、本発明者は、先に、温度T1で還元処理した物質を、温度T1より低い温度で、かつ還元雰囲気中でタンタル酸リチウム結晶に接触することにより、タンタル酸リチウムの導電性を向上させてタンタル酸リチウム結晶に発生した表面電荷を蓄積させることなく消失させる方法を提案した(特許文献2,3:特開2004−269300号公報、国際公開第2004/079061号パンフレット参照)。   In view of the above, the present inventor makes contact with the lithium tantalate crystal at a temperature lower than the temperature T1 and the lithium tantalate crystal at a temperature lower than the temperature T1. Proposed a method for improving surface properties and eliminating the surface charge generated in the lithium tantalate crystal without accumulating it (Patent Documents 2, 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2004-269300, International Publication No. 2004/079061 pamphlet) .

表面電荷の蓄積防止のためには導電率は高いほどよいが、SAWデバイスをはじめとする各種デバイスに使われるタンタル酸リチウム結晶は一定以上の絶縁性を有していなければならない。その場合は表面電荷の蓄積防止効果と絶縁性を考慮する必要がある。その場合のタンタル酸リチウム結晶に必要とされる絶縁性はデバイスに要求される性能やデバイスの構造、設計方法などにより異なる。必要とされる絶縁性の1つの指針として1×10-12Ω-1・cm-1未満がある。先に提案した方法(特許文献2,3参照)では、均一で高い導電率、1×10-11Ω-1・cm-1以上のものを再現性よく得ることができるが、絶縁性を考慮した場合、均一である程度高い導電性、1×10-13Ω-1・cm-1以上1×10-11Ω-1・cm-1未満のものを再現性よく得る方法が望まれた。 In order to prevent the accumulation of surface charges, the higher the conductivity, the better. However, the lithium tantalate crystal used in various devices including SAW devices must have a certain level of insulation. In that case, it is necessary to consider the effect of preventing the accumulation of surface charges and the insulation. Insulation required for the lithium tantalate crystal in that case varies depending on performance required for the device, device structure, design method, and the like. One guideline for the required insulation is less than 1 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 . With the previously proposed method (see Patent Documents 2 and 3), it is possible to obtain a material with a uniform and high conductivity of 1 × 10 −11 Ω −1 · cm −1 or more with good reproducibility. In this case, there has been a demand for a method of obtaining a uniform, somewhat high conductivity, 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and less than 1 × 10 −11 Ω −1 · cm −1 with good reproducibility.

導電率を向上させたタンタル酸リチウム結晶の他の製造方法としては、特開2004−35396号公報(特許文献4)があるが、ここでは、金属蒸気を含む環境内でキュリー温度未満の温度で加熱するという方法が開示されている。更に、金属蒸気が亜鉛からなるという方法が開示されている。しかし、特許文献4で開示された方法でタンタル酸リチウム結晶を処理すると、1×10-12Ω-1・cm-1以上1×10-11Ω-1・cm-1未満のものは均一で再現性よく得ることができるが、1×10-12Ω-1・cm-1未満のものは均一で再現性よく得ることができなかった。 As another method for producing a lithium tantalate crystal with improved conductivity, there is JP-A-2004-35396 (Patent Document 4). Here, the temperature is lower than the Curie temperature in an environment containing metal vapor. A method of heating is disclosed. Furthermore, a method is disclosed in which the metal vapor consists of zinc. However, when the lithium tantalate crystal is treated by the method disclosed in Patent Document 4, those having a density of 1 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 to 1 × 10 −11 Ω −1 · cm −1 are uniform. Although it can be obtained with good reproducibility, those having a density of less than 1 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 are uniform and cannot be obtained with good reproducibility.

特開平11−92147号公報JP-A-11-92147 特開2004−269300号公報JP 2004-269300 A 国際公開第2004/079061号パンフレットInternational Publication No. 2004/079061 Pamphlet 特開2004−35396号公報JP 2004-35396 A

本発明は上記要望に応えたもので、SAWデバイスなど、デバイスとして必要な絶縁性を損なわず、均一で再現性よく、導電性向上処理を行うことができ、表面電荷の蓄積が防止されたタンタル酸リチウム結晶の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in response to the above-mentioned demands. Tantalum that can perform uniform and reproducible conductivity improvement processing, such as SAW devices, without impairing the insulation required as a device, and prevents accumulation of surface charges. It aims at providing the manufacturing method of a lithium acid crystal.

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、タンタル酸リチウム結晶をチタン及び/又は水素化チタンと共にキュリー温度より低い温度Tで還元処理を行うことで、均一で再現性よく、ある程度高い導電性、1×10-13Ω-1・cm-1以上1×10-12Ω-1・cm-1未満を有し、表面電荷の蓄積が確実に防止され、かつ絶縁性を損なわないタンタル酸リチウム結晶が得られることを知見し、本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has performed reduction treatment of lithium tantalate crystals together with titanium and / or titanium hydride at a temperature T lower than the Curie temperature, thereby achieving uniform and reproducibility. Highly conductive, 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and less than 1 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 , accumulation of surface charge is reliably prevented, and insulation is achieved The inventors have found that lithium tantalate crystals that are not impaired can be obtained, and have made the present invention.

従って、本発明は、タンタル酸リチウム結晶をチタンあるいは水素化チタンと共にキュリー温度より低い温度Tで還元雰囲気中にさらすことを特徴とする導電率が増加したタンタル酸リチウム結晶の製造方法を提供する。   Accordingly, the present invention provides a method for producing a lithium tantalate crystal with increased conductivity, characterized in that the lithium tantalate crystal is exposed to a reducing atmosphere at a temperature T lower than the Curie temperature together with titanium or titanium hydride.

なお、還元処理は、水素、一酸化炭素、一酸化二窒素から選ばれる1種又は2種以上の混合ガスを含む還元性ガス中で行うことが好ましく、この場合、この還元ガスは、更に希ガス、窒素、二酸化炭素から選ばれる1種又は2種以上の混合ガスを含んだものであってもよい。   The reduction treatment is preferably performed in a reducing gas containing one or more mixed gases selected from hydrogen, carbon monoxide, and dinitrogen monoxide. In this case, the reducing gas is further diluted with a rare gas. It may contain one or more mixed gases selected from gas, nitrogen and carbon dioxide.

また、処理すべきタンタル酸リチウム結晶としては、単一分極化された結晶、特に単一分極化された結晶としてスライス処理及び/又はラップ処理が行われたウェハを用いることができるが、スライス前段階の結晶を用いることもできる。更に、温度Tは400〜600℃の範囲であることが好ましく、温度Tで処理した後に、温度が250℃以下で大気を導入することが好ましい。   As the lithium tantalate crystal to be processed, a single-polarized crystal, particularly a wafer that has been sliced and / or lapped as a single-polarized crystal can be used. Staged crystals can also be used. Furthermore, it is preferable that the temperature T is in the range of 400 to 600 ° C. After the treatment at the temperature T, it is preferable to introduce air at a temperature of 250 ° C. or less.

本発明によれば、均一で再現性よく、ある程度高い導電性、1×10-13Ω-1・cm-1以上1×10-12Ω-1・cm-1未満のタンタル酸リチウム結晶を簡単かつ確実に製造することができる。 According to the present invention, a lithium tantalate crystal having a uniform, reproducible, and high conductivity to some extent and having a resistance of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 to 1 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 is easily obtained. And it can manufacture reliably.

本発明の導電率が増加したタンタル酸リチウム結晶の製造方法は、タンタル酸リチウム結晶をチタン及び/又は水素化チタンと共にキュリー温度より低い温度Tで還元雰囲気中にさらすもので、これにより該タンタル酸リチウム結晶の導電率を高くでき、この結果、タンタル酸リチウム結晶に温度変化を与えた時に発生する焦電気を抑えることができる。   The method for producing a lithium tantalate crystal with increased conductivity according to the present invention comprises subjecting a lithium tantalate crystal together with titanium and / or titanium hydride to a reducing atmosphere at a temperature T lower than the Curie temperature. The conductivity of the lithium crystal can be increased. As a result, pyroelectricity generated when a temperature change is applied to the lithium tantalate crystal can be suppressed.

このように、タンタル酸リチウム結晶に温度変化を与えることで発生する表面電荷を、タンタル酸リチウム結晶の導電性を向上することにより、上記発生した表面電荷を蓄積させることなく消失させることができるものである。   Thus, the surface charge generated by changing the temperature of the lithium tantalate crystal can be eliminated without accumulating the generated surface charge by improving the conductivity of the lithium tantalate crystal. It is.

ここで、温度Tで処理されるべきタンタル酸リチウム結晶としては、単一分極化された結晶を用いることができ、このように単一分極化されたタンタル酸リチウム結晶を用いる場合、本発明で得られるタンタル酸リチウム結晶は、温度Tでの還元処理の後、単分域化処理を必要としない。この場合、単一分極化された結晶の形態としては、スライス前段階の結晶、あるいはスライス処理が行われたウェハもしくはラップ処理が行われたウェハを用いることができる。   Here, as the lithium tantalate crystal to be treated at the temperature T, a single-polarized crystal can be used. When using a single-polarized lithium tantalate crystal as described above, The obtained lithium tantalate crystal does not require a single domain treatment after the reduction treatment at the temperature T. In this case, as a form of a single polarized crystal, a crystal before slicing, a wafer subjected to slicing processing, or a wafer subjected to lapping processing can be used.

なお、通常の単分域化処理は、タンタル酸リチウム結晶のキュリー点(約610℃)以上の高温でかつ大気中で行う。一方、本発明で得られた導電率を向上させたタンタル酸リチウム結晶は、大気中で400℃以上の温度にすることで、向上した導電率が失われてしまい、この結果、本発明による処理を行ったタンタル酸リチウム結晶は、その後に単分域化処理を行うと、還元熱処理前の状態に戻るという性質がある。しかし、本発明では、タンタル酸リチウムを還元熱処理する温度Tをタンタル酸リチウム結晶のキュリー点(610℃)より低い温度とすることにより、また処理雰囲気が還元雰囲気中であるため、導電率が失われるといった問題は生じない。   Note that the normal monodomain treatment is performed in the atmosphere at a high temperature above the Curie point (about 610 ° C.) of the lithium tantalate crystal. On the other hand, in the lithium tantalate crystal with improved conductivity obtained in the present invention, the improved conductivity is lost when the temperature is set to 400 ° C. or higher in the atmosphere. As a result, the treatment according to the present invention is performed. The lithium tantalate crystal subjected to the above has a property of returning to the state before the reduction heat treatment when the single domain treatment is performed thereafter. However, in the present invention, the conductivity T is lost because the temperature T for reducing heat treatment of lithium tantalate is set to a temperature lower than the Curie point (610 ° C.) of the lithium tantalate crystal and the treatment atmosphere is a reducing atmosphere. There will be no problem.

本発明において、上記タンタル酸リチウム結晶を温度Tで還元熱処理する場合の雰囲気としては、通常知られている還元性のガス雰囲気とすればよく、例えば、水素、一酸化炭素、一酸化二窒素あるいはこれらの混合ガスからなる還元性のガス中で行うことで還元処理された物質を得ることができる。この場合、還元性ガス中に、He,Ne,Arなどの希ガス、窒素、二酸化炭素、あるいはこれらの混合ガスからなる不活性ガスを添加した雰囲気中で還元処理を行うことができる。なお、これら不活性ガスは、上記物質を還元処理する還元性ガス中、0〜90容量%、特に0〜80容量%の含有量とすることが好ましい。   In the present invention, the reductive heat treatment of the lithium tantalate crystal at a temperature T may be a commonly known reducing gas atmosphere, such as hydrogen, carbon monoxide, dinitrogen monoxide, A reduction-treated substance can be obtained by performing in a reducing gas composed of these mixed gases. In this case, the reduction treatment can be performed in an atmosphere in which a rare gas such as He, Ne, Ar, nitrogen, carbon dioxide, or an inert gas composed of a mixed gas thereof is added to the reducing gas. In addition, it is preferable to make these inert gas content 0-90 volume% in the reducing gas which carries out the reduction process of the said substance, especially 0-80 volume%.

上記タンタル酸リチウム結晶を処理する温度は上述した通り400〜600℃が好ましく、還元処理する時間は、適宜選定されるが、通常0.5〜20時間、より好ましくは0.5〜10時間であり、処理されるタンタル酸リチウム結晶が面内均一に薄黒色を示す状態になった場合、還元処理を終了することができる。   The temperature for treating the lithium tantalate crystal is preferably 400 to 600 ° C. as described above, and the time for the reduction treatment is appropriately selected, but is usually 0.5 to 20 hours, more preferably 0.5 to 10 hours. Yes, when the lithium tantalate crystal to be treated is in a state of being uniformly light black in the surface, the reduction treatment can be terminated.

このように、還元熱処理した後は、降温すればよいが、この場合、温度が250℃以下に下った場合に大気を導入することが、取り出し時の熱収縮等による割れを予防、又は大気中の成分との反応を防ぐという点から推奨される。   As described above, after the reduction heat treatment, the temperature may be lowered. In this case, when the temperature falls to 250 ° C. or lower, introduction of air prevents cracking due to heat shrinkage or the like at the time of removal, or in the air Recommended in view of preventing reaction with other ingredients.

本発明で目的とする単分域化構造をもち、かつ、導電率を向上させたタンタル酸リチウム結晶を得る好適な方法としては、例えば、本発明の温度Tで還元熱処理すべき単分域化処理が行われたタンタル酸リチウム結晶のラップウェハと、チタン又は水素化チタン又はこの混合物を炉中に設置し、水素ガス等の還元性ガスを毎分0.1〜50リットル、特に1〜30リットルの速度で流し、炉の温度を室温から毎分1〜20℃、特に1〜10℃の速度で昇温させ、所用の温度Tに0.5〜20時間、特に0.5〜10時間保持後、炉を毎分1〜20℃、特に1〜10℃の速度で降温し、250℃以下で炉内に大気を導入し、30℃以下となったところでウェハを炉から取り出すことが好ましい。   As a preferred method for obtaining a lithium tantalate crystal having a single-domain structure intended in the present invention and having improved conductivity, for example, single-domain conversion to be subjected to reduction heat treatment at the temperature T of the present invention is possible. The treated lithium tantalate crystal wrap wafer and titanium or titanium hydride or a mixture thereof are placed in a furnace, and reducing gas such as hydrogen gas is 0.1 to 50 liters per minute, especially 1 to 30 liters per minute. The temperature of the furnace is raised from room temperature at a rate of 1 to 20 ° C. per minute, particularly 1 to 10 ° C., and kept at the required temperature T for 0.5 to 20 hours, particularly 0.5 to 10 hours. Thereafter, it is preferable that the furnace is cooled at a rate of 1 to 20 ° C. per minute, particularly 1 to 10 ° C., the atmosphere is introduced into the furnace at 250 ° C. or less, and the wafer is taken out of the furnace when it becomes 30 ° C. or less.

本発明で得ら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ことにより、温度変化で生じる表面電荷の蓄積が実質的に見られないという特徴を持っている。このことにより、本発明で得られるタンタル酸リチウム結晶は圧電性を維持した上で結晶外表面に電荷の蓄積が見られないものとなっており、同時にデバイスとして必要な絶縁性を損なわず、SAWデバイス製造上極めて有利な材料である。また、本発明の方法では上記したタンタル酸リチウム結晶は極めて短時間の処理で得ることができ、均一で再現性よく、導電性向上処理を行うことができ、工業的に有利な製造方法となっている。   The lithium tantalate crystal obtained in the present invention has a characteristic that accumulation of surface charges caused by a temperature change is substantially not observed due to an improvement in crystal conductivity. As a result, the lithium tantalate crystal obtained in the present invention maintains the piezoelectricity, and no charge is accumulated on the outer surface of the crystal. At the same time, the insulating properties necessary for the device are not impaired, and the SAW It is an extremely advantageous material for device manufacturing. Further, in the method of the present invention, the above-described lithium tantalate crystal can be obtained in a very short time, and the conductivity can be improved uniformly and reproducibly, which is an industrially advantageous production method. ing.

ここで、タンタル酸リチウム結晶に対する導電率の測定は、実施例に記載の通りであるが、本発明による還元熱処理前のタンタル酸リチウム結晶の導電率が通常10-14〜10-15Ω-1・cm-1であるのに対し、本発明の還元熱処理を行った後のタンタル酸リチウム結晶の導電率は1×10-12〜1×10-13Ω-1・cm-1となる。 Here, although the measurement of the electrical conductivity with respect to the lithium tantalate crystal is as described in the Examples, the electrical conductivity of the lithium tantalate crystal before the reduction heat treatment according to the present invention is usually 10 −14 to 10 −15 Ω −1. In contrast to cm −1 , the conductivity of the lithium tantalate crystal after the reduction heat treatment of the present invention is 1 × 10 −12 to 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 .

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例でタンタル酸リチウムをLTと略す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. In the following examples, lithium tantalate is abbreviated as LT.

[LTウェハの作製例]
LTウェハ作製を次の通り行った。表面法線に対してy方向に36゜回転して配向された直径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及び常用の二次加工法を使用することにより得た(以後、LT結晶と記す)。このLT結晶を切断し、ラップ加工を行い、厚さ0.4mmの両面ラップウェハを得た(以後、このウェハをLTラップウェハと記す)。LTラップウェハの片面を研磨し、厚さ0.35mmのウェハを得た(以後、このウェハをLTポリッシュウェハと記す)。このウェハは、無色で半透明であった。
[Example of LT wafer production]
LT wafer fabrication was performed as follows. A lithium tantalate crystal having a diameter of 100 mm and a length of 50 mm oriented by rotating 36 ° in the y direction with respect to the surface normal was obtained by using the Czochralski method and a conventional secondary processing method (hereinafter referred to as the “secondary processing method”). , Written as LT crystal). The LT crystal was cut and lapped to obtain a double-sided lapped wafer having a thickness of 0.4 mm (hereinafter, this wafer is referred to as a LT lapped wafer). One side of the LT wrap wafer was polished to obtain a wafer having a thickness of 0.35 mm (hereinafter, this wafer will be referred to as an LT polished wafer). This wafer was colorless and translucent.

[実施例、比較例]
上記LTラップウェハを、表1の各ガスが毎分約10リットルの速度で流通する封止された炉中に置いた。炉の概要を図1に示す。
[Examples and Comparative Examples]
The LT wrap wafer was placed in a sealed furnace in which each gas in Table 1 circulated at a rate of about 10 liters per minute. The outline of the furnace is shown in FIG.

この炉10には、直径200mmのアルミナ処理管11が水平方向に沿って配置され、この処理管11内に3つの帯域A,B,Cが形成されていると共に、処理管11には、これら帯域A,B,Cに対応して熱電対a,b,cが設けられている。上記アルミナ処理管11の両端部はそれぞれ炉10から外部に延出されており、一方の延出端面は気密に閉塞されていると共に、この閉塞面にガス供給口12が形成され、他方の延出端面にはキャップ14が着脱可能に取り付けられていると共に、この他方の延出端面近傍には、ガス排出口13が形成されている。なお、図示していないが、上記アルミナ処理管11のウェハ取り出し口となる片側両延出基端部はOリングにより気密にシールされている。また炉内を加熱する手段は、抵抗加熱によるものとされている。   In the furnace 10, an alumina treatment tube 11 having a diameter of 200 mm is disposed along the horizontal direction, and three zones A, B, and C are formed in the treatment tube 11. Thermocouples a, b, and c are provided corresponding to the bands A, B, and C. Both ends of the alumina treatment tube 11 are extended from the furnace 10 to the outside, and one of the extended end faces is hermetically closed, and a gas supply port 12 is formed in the closed face, and the other extension A cap 14 is detachably attached to the extended end face, and a gas discharge port 13 is formed in the vicinity of the other extended end face. Although not shown in the drawing, both extended base ends of the alumina processing tube 11 serving as a wafer outlet are hermetically sealed by O-rings. The means for heating the inside of the furnace is based on resistance heating.

まず、キャップ14を取り外し、アルミナ担体15に上記LTラップウェハ16を支持させたものと容器17に入れた30gのチタン又は水素化チタン18をアルミナ処理管11内に置き、表1のガスをガス供給口12からガス流をアルミナ処理管11内に導入すると共に、ガス排出口13から排出させた状態で炉の加熱を開始した。炉の温度を室温から毎分約6.7℃の速度で表1の温度Tまで昇温した。温度Tにて1時間保持後、炉を毎分約6.7℃の速度で降温した。250℃以下で炉内に大気を導入し、30℃以下となったところでウェハを炉から取り出した。   First, the cap 14 is removed, and the alumina carrier 15 supporting the LT wrap wafer 16 and 30 g of titanium or titanium hydride 18 placed in a container 17 are placed in the alumina processing tube 11, and the gases shown in Table 1 are supplied. While the gas flow was introduced into the alumina treatment tube 11 from the port 12, heating of the furnace was started in a state where the gas flow was discharged from the gas discharge port 13. The furnace temperature was raised from room temperature to the temperature T in Table 1 at a rate of about 6.7 ° C. per minute. After holding at temperature T for 1 hour, the furnace was cooled at a rate of about 6.7 ° C. per minute. Atmosphere was introduced into the furnace at 250 ° C. or lower, and the wafer was taken out of the furnace when it became 30 ° C. or lower.

導電率は次のように測定した。導電率は体積抵抗率の逆数であり、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。体積抵抗率は下記式により得ることができる。
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:LTウェハ厚さ(cm)
R:抵抗値(Ω)
抵抗値は、試料に500ボルトの電圧を印加し、電圧を印加してから1分後の抵抗値を測定した。
The conductivity was measured as follows. The conductivity is the reciprocal of the volume resistivity, and the volume resistivity was measured using 4329A High Resistance Meter and 16008A Resistivity Cell manufactured by Hewlett Packard. The volume resistivity can be obtained by the following formula.
ρ = (πd 2 / 4t) · R
ρ: Volume resistivity (Ω · cm)
π: Circumference d: Center electrode diameter (cm)
t: LT wafer thickness (cm)
R: Resistance value (Ω)
The resistance value was measured by applying a voltage of 500 volts to the sample and measuring the resistance value one minute after the voltage was applied.

表面電位は次のように測定した。焦電気は温度差が発生したときに表面に蓄積される電荷量である。これは静電気と同様であり、定量的な測定として表面電位測定が知られている。還元処理を行ったLTウェハを100℃のホットプレート上に1分間載せ、キーエンス社製、SK−030、SK−200を使用することにより、1分間に変化する表面電位の最大又は最小値の絶対値を最大値とし、ホットプレートに載せて1分後の最大又は最小値の絶対値を1分値とした。   The surface potential was measured as follows. Pyroelectricity is the amount of charge that accumulates on the surface when a temperature difference occurs. This is the same as static electricity, and surface potential measurement is known as a quantitative measurement. The LT wafer subjected to the reduction treatment is placed on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and the absolute maximum or minimum value of the surface potential that changes in 1 minute is obtained by using SK-030, SK-200 manufactured by Keyence Corporation. The value was set to the maximum value, and the absolute value of the maximum or minimum value after 1 minute on the hot plate was set to 1 minute value.

導電率、表面電位を表1に示す。なお、表において、導電率の、例えば「9.3E−14」というような記載は、「9.3×10-14」という意味である。 Table 1 shows the conductivity and surface potential. In the table, the description of conductivity, for example, “9.3E-14” means “9.3 × 10 −14 ”.

Figure 2006321682
Figure 2006321682

表面電荷の消失能力は表面電位の最大値及び1分値が指標であり、それぞれ2500V以下及び50V以下が必要となる。また、必要な絶縁性は1×10-12Ω-1・cm-1未満とした。本実施例では上記基準を満たしていることがわかる。不活性ガスについてはその割合が0〜90%では良好であるが、それ以上の場合は表面電荷の消失能力が十分ではないことがわかる。本実施例で得られたウェハを目視検査したところ、いずれも、ウェハ面内均一に変色していることが確認できた。 The surface charge disappearance ability is indicated by the maximum value of the surface potential and the value of 1 minute, and requires 2500 V or less and 50 V or less, respectively. In addition, the necessary insulating property is less than 1 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 . In this embodiment, it can be seen that the above criteria are satisfied. As for the inert gas, the ratio is good when the ratio is 0 to 90%. When the wafer obtained in this example was visually inspected, it was confirmed that all of the wafers were discolored uniformly in the wafer surface.

実施例で用いた炉の概略図である。It is the schematic of the furnace used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

11 アルミナ処理管
12 ガス供給口
13 ガス排出口
14 キャップ
15 アルミナ担体
16 LTラップウェハ
17 容器
18 チタン又は水素化チタン
11 Alumina treatment tube 12 Gas supply port 13 Gas discharge port 14 Cap 15 Alumina carrier 16 LT wrap wafer 17 Container 18 Titanium or titanium hydride

Claims (9)

タンタル酸リチウム結晶をチタンと共にキュリー温度より低い温度Tで還元雰囲気中にさらすことを特徴とする導電率が増加したタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   A method for producing a lithium tantalate crystal with increased conductivity, characterized by exposing the lithium tantalate crystal together with titanium to a reducing atmosphere at a temperature T lower than the Curie temperature. タンタル酸リチウム結晶を水素化チタンと共にキュリー温度より低い温度Tで還元雰囲気中にさらすことを特徴とする導電率が増加したタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   A method for producing a lithium tantalate crystal with increased conductivity, characterized in that the lithium tantalate crystal is exposed to a reducing atmosphere at a temperature T lower than the Curie temperature together with titanium hydride. 還元処理を、水素、一酸化炭素、一酸化二窒素から選ばれる1種又は2種以上の混合ガスを含む還元性ガス中で行うことを特徴とする請求項1又は2記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   3. The lithium tantalate crystal according to claim 1, wherein the reduction treatment is performed in a reducing gas containing one or more mixed gases selected from hydrogen, carbon monoxide, and dinitrogen monoxide. Manufacturing method. 前記還元性ガスが、更に希ガス、窒素、二酸化炭素から選ばれる1種又は2種以上の混合ガスを含む請求項3記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   4. The method for producing a lithium tantalate crystal according to claim 3, wherein the reducing gas further contains one or more mixed gases selected from a rare gas, nitrogen, and carbon dioxide. 処理すべきタンタル酸リチウム結晶として、単一分極化された結晶を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The method for producing a lithium tantalate crystal according to any one of claims 1 to 4, wherein a single-polarized crystal is used as the lithium tantalate crystal to be treated. 前記単一分極化された結晶として、スライス処理及び/又はラップ処理が行われたウェハを用いることを特徴とする請求項5記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   6. The method for producing a lithium tantalate crystal according to claim 5, wherein a wafer subjected to slicing and / or lapping is used as the single polarized crystal. 前記単一分極化された結晶として、スライス前段階の結晶を用いることを特徴とする請求項5記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   6. The method for producing a lithium tantalate crystal according to claim 5, wherein a crystal before slicing is used as the single polarized crystal. 温度Tが400〜600℃の範囲であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。   The method for producing a lithium tantalate crystal according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature T is in a range of 400 to 600 ° C. 温度Tで処理した後に、温度が250℃以下で大気を導入することを特徴とする請求項8記載のタンタル酸リチウム結晶の製造方法。
9. The method for producing a lithium tantalate crystal according to claim 8, wherein after treatment at temperature T, air is introduced at a temperature of 250 ° C. or lower.
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