JP2009189036A

JP2009189036A - 弾性表面波フィルタの製造方法

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Publication number: JP2009189036A
Application number: JP2009089769A
Authority: JP
Inventors: Toshishige Murai; 利成村井; Yoshinori Kuwabara; 由則桑原
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】微細な電極形成に対応し、歩留り良くデバイスを作製できる圧電性酸化物単結晶ウエーハを提供する。
【解決手段】圧電性タンタル酸リチウムウェーハを用いて該圧電性タンタル酸リチウムウェーハの表面に電極を形成し、前記電極幅が１μｍ以下である弾性表面波フィルタを製造する方法であって、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下である圧電性タンタル酸リチウムウェーハを用いて弾性表面波フィルタを製造する弾性表面波フィルタの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波フィルタ等の作製に用いられるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウムまたはランガサイトなどの圧電性酸化物単結晶ウエーハに関するものである。

ＰＨＳや携帯電話などの移動体通信分野では、弾性表面波素子の基板としてタンタル酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウムまたはランガサイトなどの圧電性酸化物単結晶ウエーハが利用されている。従来、これらの圧電性酸化物単結晶ウエーハは、次のように製造されている。まず、チョクラルスキー法等により得られた単結晶インゴットを内周刃ブレード用スライサーないしワイヤソー等で切断して板状ウエーハとする。次いで、得られたウエーハの両面を所定の厚さまでラッピングし、さらに研磨装置にて片面のみを鏡面研磨した後、所定の薬液を用いて洗浄することによって圧電性酸化物単結晶ウエーハを得ることができる。

弾性表面波フィルタ用として用いられるこのような圧電性酸化物単結晶ウエーハにおいては、洗浄後、電極形成前の表面の状態が特に重要である。すなわち、上記ウエーハから弾性表面波フィルタを作製するためには、圧電性酸化物単結晶ウエーハにＡｌ等の金属電極を形成する必要があり、例えばウエーハ表面に写真製版などによりパターン形成する際、ウエーハ表面にパーティクルが付着していると、その位置には金属電極が形成され難くなる。したがって、圧電性酸化物単結晶ウエーハは、そのウエーハ表面には、パーティクルができるだけ付着していないことが望ましい。

しかしながら、弾性表面波フィルタ用として従来の方法により製造された圧電性酸化物単結晶ウエーハでは、ウエーハ表面にパーティクルが多く残存し、そのため素子化工程において微細な電極形成が十分されず、ウエーハ１枚から得られる良好なデバイスの個数、つまり歩留りが低下してしまうことがあった。

近年、特に弾性表面波フィルタに関しては、高周波化・小型軽量化が進み、それに伴って上記金属電極幅が小さくなる傾向があり、例えば１．９ＧＨｚクラスのデバイスにおいては、金属電極幅が１μｍ以下となるため、少なくとも１μｍ以上のパーティクルがウエーハ表面に存在したまま電極形成を行うと、パーティクル部分に電極が形成されず、デバイス歩留りの悪化を招いてしまう。

以上のような理由から、電極形成前のウエーハ表面に付着しているパーティクル数は極力少なくすることが望ましいとされながらも、どれくらい大きさのものをどのくらいの範囲内とすれば良いのか不明であった。
そこで、本発明の目的は、微細な電極形成に対応し、歩留り良くデバイスを作製できる圧電性酸化物単結晶ウエーハを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下であることを特徴とする圧電性酸化物単結晶ウエーハが提供される。

この場合、圧電性酸化物単結晶ウエーハとしては、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム、又はランガサイトからなる圧電性酸化物単結晶ウエーハが好ましい。

本発明者らは、洗浄後の圧電性酸化物単結晶ウエーハにおいて、ウエーハ表面に付着しているパーティクル数とそのウエーハを素子化した際に得られる歩留りに相関関係があることを見出した。そして、前記目的を達成するため、さらに鋭意検討を重ねた結果、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下である圧電性酸化物単結晶ウエーハとすれば、素子化工程における微細な加工に十分対応でき、デバイスを歩留り良く作製できることを見出し、本発明を完成するに至った。特に、近年の電極幅が非常に小さい（１μｍ以下）弾性表面波フィルタの作製において、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下の圧電性酸化物単結晶ウエーハを用いれば、少なくとも５０％以上の高い歩留りで弾性表面波フィルタを作製することができる。

本発明にかかる圧電性酸化物単結晶ウエーハは、ウエーハ表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下と少ないため、近年の微細化された電極を好適に形成することができ、弾性表面波フィルタを極めて高い歩留りで作製することができる。

ウエーハ表面に付着したパーティクル数とそれをチップ化した場合の良品率の割合（歩留り）の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の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。

本発明では、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下である圧電性酸化物単結晶ウエーハが提供されるが、圧電性酸化物単結晶ウエーハの材質としては、タンタル酸リチウムのほか、圧電性単結晶として良好な圧電性を有し、ウエーハとした時に優れた弾性表面波特性を示すものであれば全て適用できる。具体的には、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム、又はランガサイト等が挙げられるが、特に、タンタル酸リチウムが好ましい。

これらの圧電性酸化物単結晶ウエーハ、例えばタンタル酸リチウム単結晶ウエーハの製造方法を説明すると、通常、単結晶引上げ法（ＣＺ法）等によりタンタル酸リチウムの単結晶インゴットを育成し、ついでこれを切断して板状のウエーハとする。さらにこのウエーハを両面ラッピングで所望の厚さまで研削した後、一般にポリッシングと呼ばれる鏡面研磨を行う。ポリッシング後は、ウエーハ表面に異物、すなわち研磨剤や切削紛が付着しているので、これらの異物を除去する目的でウエーハを所定の薬液を用いて洗浄し、所望のタンタル酸リチウム単結晶ウエーハを得ることができる。

本発明では、上記方法により単結晶インゴットを育成し、これをスライスして得たウエーハにラッピング、ポリッシング等を施して鏡面研磨ウエーハとした後、洗浄方法を適宜調整することで表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数を８５個／ｍｍ^２以下、好ましくは１５個／ｍｍ^２以下とすることができる。

ウエーハの洗浄方法としては、さまざまな手法・フローが考えられ、その洗浄方法によって仕上がりウエーハ表面に付着しているパーティクル数が増減することが明らかとなっている。本発明では、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下となるように予め試験を行い、洗浄液の清浄度や洗浄時間あるいは超音波洗浄する際の周波数等の洗浄条件を設定すればよい。

ウエーハ表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクルの数は、様々な評価方法により特定することができ、例えば、暗視野顕微鏡による計測、レーザ顕微鏡による計測、光学干渉を利用した計測、ウエーハパーティクルカウンタなどがある。光学手段による計測において光の透過が問題となるような場合は、光が透過しない膜、例えば薄い金属膜を蒸着し、その表面を計測することにより、単位面積あたりのパーティクル数を特定することができる。

表面の１μｍ以上の大きさのパーティクル数が所定の値となるように低く抑えられた本発明の圧電性酸化物単結晶ウエーハは、その後、従来と同様の方法によりその表面にＡｌ等の電極を形成させることで所望の弾性表面波デバイスとすることができ、特に、弾性表面波フィルタ用として好適に用いることができる。例えば、弾性表面波フィルタを作製するには、常法に従い、圧電性単結晶ウエーハの鏡面研磨された電極形成面上に主としてＡｌからなる膜を被覆する。そして、フォトリソグラフィ等を使用した微細加工技術により所望形状、例えば櫛形の電極を形成した後、チップ状に切り出すことによって弾性表面波フィルタを非常に高い歩留りで作製できる。

特に、弾性表面波フィルタに関しては高周波化・小型軽量化が進み、１．９ＧＨｚクラスのデバイスにおいては金属電極幅が１μｍ以下になるため、１μｍ以上の大きさのパーティクルは極力排除しなければならないが、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下の圧電性酸化物単結晶ウエーハを用いることにより、少なくとも５０％以上の高い歩留りで、また、好ましくは１５個／ｍｍ^２以下とすれば９５％以上の極めて高い歩留りで弾性表面波フィルタを作製することができる。すなわち、本発明の圧電性酸化物単結晶ウエーハを用いれば、近年の微細な素子化工程においても金属電極を好適に形成することができ、極めて高い歩留りで高精度のデバイスを作製することができる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより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）
弾性表面波フィルタ用圧電性酸化物単結晶ウエーハとして、直径３インチのタンタル酸リチウムウエーハを複数枚用意し、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。なお、このときの薬液は新液であった。洗浄後のウエーハにおいて、スパッタ法によりウエーハ表面に金属膜を付け、２００倍の暗視野顕微鏡（顕微鏡視野面積：０．５９４ｍｍ^２）を用いて所定の位置３ヶ所にて輝点数をカウントしたところ、２〜８個／視野（３〜１４個／ｍｍ^２）の範囲内であった。

（実施例２）
実施例１で用いたものと同様のタンタル酸リチウムウエーハを複数枚用意し、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。なお、このときの薬液は交換基準１／３程度の比較的新しい薬液であった。洗浄後のウエーハにおいて、スパッタ法によりウエーハ表面に金属膜を付け、実施例１と同じ暗視野顕微鏡を用いて所定の位置３ヶ所にて輝点数をカウントしたところ、１７〜２３個／視野（２８〜３９個／ｍｍ^２）の範囲内であった。

（比較例１）
実施例１で用いたものと同様のタンタル酸リチウムウエーハを複数枚用意し、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。なお、このときの薬液は交換基準２／３程度の比較的古い薬液であった。洗浄後のウエーハにおいて、スパッタ法によりウエーハ表面に金属膜を付け、実施例１と同じ暗視野顕微鏡を用いて所定の位置３ヶ所にて輝点数をカウントしたところ、５３〜６４個／視野（８９〜１０８個／ｍｍ^２）の範囲内であった。

（比較例２）
実施例１で用いたものと同様のタンタル酸リチウムウエーハを複数枚用意し、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。なお、このときの薬液は交換直前の古い薬液であった。洗浄後のウエーハにおいて、スパッタ法によりウエーハ表面に金属膜を付け、実施例１と同じ暗視野顕微鏡を用いて所定の位置３ヶ所にて輝点数をカウントしたところ、９２〜１１１個／視野（１５５〜１８７個／ｍｍ^２）の範囲内であった。

実施例及び比較例で得られたタンタル酸リチウムウエーハについて、カウントした３ヶ所の輝点数の平均値をウエーハ表面に付着しているパーティクル数とする一方、これらのウエーハを、素子化するための通常の大きさまで切断、チップ化し、これらのチップに所望のデバイス機能があるかどうかを判別し、ウエーハ１枚から得られるチップ中の良品チップの割合（歩留り）を算出した。
これら一連の評価結果から、ウエーハ表面に付着しているパーティクル数とそのウエーハを素子化した際に得られる歩留りとの相関関係を図１に示した。

図１から分かるように、各実施例で得られたタンタル酸リチウムウエーハについては、いずれも約８０％以上の良品率となり、特に実施例１（パーティクル数：３〜１４個／ｍｍ^２）のウエーハの場合、９５％以上の非常に高い良品率でチップを作製することができた。一方、比較例で得られたタンタル酸リチウムウエーハについては、良品率はいずれも５０％未満に留まり、特に比較例２（パーティクル数：１５５〜１８７個／ｍｍ^２）に至っては、１５％にも満たなかった。
このように、実施例で得られた本発明にかかるタンタル酸リチウムウエーハは、比較例で得たものよりウエーハ表面に付着しているパーティクル数が少なく、素子化工程において微細な電極形成を施して、極めて高い歩留でデバイスを作製できることがわかる。

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。

例えば、実施例においては、直径３インチのタンタル酸リチウムウエーハを用いて説明したが、本発明は、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウムまたはランガサイトなどの圧電性酸化物単結晶ウエーハに関しては同様の効果を得ることができ、また、ウエーハの直径に関しては一切不問である。

Claims

圧電性タンタル酸リチウムウェーハを用いて該圧電性タンタル酸リチウムウェーハの表面に電極を形成し、前記電極幅が１μｍ以下である弾性表面波フィルタを製造する方法であって、表面に付着している１μｍ以上の大きさのパーティクル数が８５個／ｍｍ^２以下である圧電性タンタル酸リチウムウェーハを用いて弾性表面波フィルタを製造することを特徴とする弾性表面波フィルタの製造方法。