JP2010173865A - Method for producing lithium tantalate crystal and wafer formed from the lithium tantalate crystal - Google Patents
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Abstract
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に使用するタンタル酸リチウム結晶の製造方法、及びタンタル酸リチウム結晶からなるウェハに関する。 The present invention relates to a method for producing a lithium tantalate crystal used for the purpose of processing an electrical signal by forming a pattern with a metal electrode on a wafer such as a surface acoustic wave device, and a wafer comprising a lithium tantalate crystal.
タンタル酸リチウムは、弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｎｔｉｃ Ｗａｖｅ：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 by conventional methods are in addition to piezoelectricity. Cause 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。 Piezoelectricity of lithium tantalate crystals is an indispensable characteristic when using lithium tantalate crystals as SAW devices. On the other hand, pyroelectricity is applied to the outer surface of the crystal by changing the temperature of the lithium tantalate crystal. It is observed as a surface charge that is generated 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.
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。 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、これらの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が生じるため、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 SAW devices using lithium tantalate crystals, there are processes in which heat is applied to the lithium tantalate crystals in processes such as metal film deposition and resist removal. When applied to the lithium acid crystal, 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, the SAW device manufacturing process is devised so as not to change the temperature as much as possible, or the temperature change is moderated. As a result of these measures, there are disadvantages such as a reduction in the throughput of the manufacturing process or a narrow margin for guaranteeing the performance of the SAW device.
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、時間の経過とともに消失するが、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に期待できない。 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 pyroelectricity cannot be expected.
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。 For applications such as SAW devices, there is a need for a piezoelectric crystal that maintains the piezoelectricity required to exhibit device characteristics and that does not generate charge on the outer surface of the crystal due to the above background. There is a need for lithium tantalate crystals that do not show surface charge accumulation for such applications.
表面電荷を減少させるには圧電性結晶であるタンタル酸リチウム結晶の導電率を高めればよく、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す方法がある。 In order to reduce the surface charge, the conductivity of the lithium tantalate crystal, which is a piezoelectric crystal, may be increased. As a manufacturing method, there is a method in which the lithium tantalate crystal is exposed to a reducing atmosphere at 500 ° C. or higher.
最近、一部のＳＡＷデバイスでは、デバイス特性の関係からタンタル酸リチウム結晶の好適な導電率として１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１と従来の目標とされていた導電率より小さな値が求められており、さらに、この範囲に導電性を高めるだけでなく、ウェハ面内でほぼ均一な導電率を示すウェハを製造することが重要になってきた。 Recently, in some SAW devices, the preferred conductivity of the lithium tantalate crystal is 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more, 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm, because of device characteristics. -1 and a value smaller than the conventional target conductivity are required, and furthermore, not only the conductivity is increased within this range, but also a wafer exhibiting a substantially uniform conductivity within the wafer surface is manufactured. Has become important.
上記の目的物を、例えば、高温（７００℃以上）で還元処理を加えて黒く変色したタンタル酸リチウム結晶等を原料であるタンタル酸リチウム結晶に接触、もしくは近接させ、還元熱処理を３００〜６００℃で行う方法（特許文献１参照）で実施すると、その方法の内、接触させることで製造したタンタル酸リチウム結晶の導電率はその面内で大きなバラツキが生じ、また、その近接させる方法では面内のバラツキが生じ、かつ、１回の仕込み量が少なくなり、生産性が劣るという欠点があった。 For example, the target product is brought into contact with or in close proximity to the lithium tantalate crystal, which has been changed to black by applying a reduction treatment at a high temperature (700 ° C. or higher), and the reduction heat treatment is performed at 300 to 600 ° C. In the method (see Patent Document 1), the electric conductivity of the lithium tantalate crystal produced by contact is greatly varied in the plane. There is a disadvantage that the variation of the above is generated, the charged amount per time is reduced, and the productivity is inferior.
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、導電性を１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下の範囲に向上し、かつ向上した導電性を結晶面内で均一とすることにより、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焦電性を抑制しつつ、さらにＳＡＷデバイスの特性が良く、かつ、ウェハ面内の導電率のバラツキを抑えることでＳＡＷデバイスの歩留まりが向上するタンタル酸リチウム結晶の製造方法、及びその製造方法によって製造されたタンタル酸リチウム結晶からなるウェハを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a conductivity in the range of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less. In addition, by making the improved conductivity uniform in the crystal plane, the pyroelectric property generated by changing the temperature of the lithium tantalate crystal is suppressed, and the characteristics of the SAW device are further improved. An object of the present invention is to provide a method for producing a lithium tantalate crystal in which the yield of SAW devices is improved by suppressing variation in conductivity within the wafer surface, and a wafer comprising a lithium tantalate crystal produced by the method. To do.
上記目的を達成するために、本発明によれば、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下のタンタル酸リチウム結晶の製造方法において、少なくとも、タンタル酸リチウム結晶素材と還元剤を準備し、前記素材を金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬後、キュリー温度以下の温度でかつ還元雰囲気下で、前記還元剤と前記タンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理し、該熱処理による反応が平衡状態になるまで熱処理を行う製造方法であって、前記準備する還元剤の還元力を調整して前記熱処理後に得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を制御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を提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a lithium tantalate having a conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less is provided. In the crystal production method, at least a lithium tantalate crystal material and a reducing agent are prepared, and after the material is immersed in a solution containing a metal halide, the reducing agent is at a temperature equal to or lower than the Curie temperature and in a reducing atmosphere. And the lithium tantalate crystal material are superposed and heat treated, and the heat treatment is performed until the reaction by the heat treatment reaches an equilibrium state, which is obtained after the heat treatment by adjusting the reducing power of the reducing agent to be prepared Provided is a method for producing a lithium tantalate crystal, wherein the conductivity of the lithium tantalate crystal is controlled.
このように、少なくとも、タンタル酸リチウム結晶素材と還元剤を準備し、前記素材を金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬後、キュリー温度以下の温度でかつ還元雰囲気下で、前記還元剤と前記タンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理し、該熱処理による反応が平衡状態になるまで熱処理を行う製造方法であって、前記準備する還元剤の還元力を調整して前記熱処理後に得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を制御する製造方法であれば、導電率が向上され、色むらが抑制され導電率が結晶面内で均一である焦電性を抑制することができるタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。特に、その導電率を効果的に制御でき、所望の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。 Thus, at least a lithium tantalate crystal material and a reducing agent are prepared, and after the material is immersed in a solution containing a metal halide, the reducing agent and the reducing agent are at a temperature equal to or lower than the Curie temperature and in a reducing atmosphere. A manufacturing method in which a lithium tantalate crystal material is overlaid and heat-treated, and heat treatment is performed until the reaction by the heat treatment reaches an equilibrium state, wherein the tantalate obtained after the heat treatment by adjusting the reducing power of the reducing agent to be prepared If the manufacturing method is to control the conductivity of the lithium crystal, the lithium tantalate crystal can be manufactured which can improve the conductivity, suppress the color unevenness and suppress the pyroelectricity where the conductivity is uniform in the crystal plane. can do. In particular, the conductivity can be effectively controlled, and a lithium tantalate crystal having a desired conductivity can be manufactured.
このとき、前記還元剤として、タンタル酸リチウム結晶をキュリー温度以上、９５０℃以下の温度で、かつ還元雰囲気下で熱処理することによって得られた多分極タンタル酸リチウムを用いることことができる。
このように、前記還元剤として、タンタル酸リチウム結晶をキュリー温度以上、９５０℃以下の温度で、かつ還元雰囲気下で熱処理することによって得られた多分極タンタル酸リチウムを用いれば、製品となるタンタル酸リチウム結晶の導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下の範囲で製造装置を汚染することなく製造することができる。
At this time, multipolar lithium tantalate obtained by heat-treating a lithium tantalate crystal at a temperature not lower than the Curie temperature and not higher than 950 ° C. in a reducing atmosphere can be used as the reducing agent.
As described above, when the polypolarized lithium tantalate obtained by heat-treating a lithium tantalate crystal at a temperature not lower than the Curie temperature and not higher than 950 ° C. in a reducing atmosphere is used as the reducing agent, the tantalum as a product is obtained. The lithium acid crystal has a conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less and can be manufactured without contaminating the manufacturing apparatus. it can.
またこのとき、前記金属のハロゲン化物として塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを用いることができる。
このように、前記金属のハロゲン化物として塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを用いれば、製造するタンタル酸リチウム結晶の反応性を向上させる効果により、熱反応による反応を速やかに平衡状態にすることができ、タンタル酸リチウム結晶の結晶面内にわたって導電率を均一にする効果を発揮することができる。また、これらのものは高純度で安価なものを容易に入手できる利点もある。
At this time, sodium chloride or potassium chloride can be used as the metal halide.
Thus, if sodium chloride or potassium chloride is used as the metal halide, the reaction by the thermal reaction can be quickly brought into an equilibrium state by the effect of improving the reactivity of the produced lithium tantalate crystal. The effect of making the conductivity uniform over the crystal plane of the lithium acid crystal can be exhibited. In addition, these have an advantage that high-purity and inexpensive products can be easily obtained.
またこのとき、前記還元剤と前記タンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理する際、及び前記還元剤に対して行う熱処理の前記還元雰囲気として、水素ガスを含む雰囲気ガスを使用することができる。
このように、前記還元剤と前記タンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理する際、及び前記還元剤に対して行う熱処理の前記還元雰囲気として、水素ガスを含む雰囲気ガスを使用すれば、タンタル酸リチウム結晶の還元処理を速やかに実施できる。
At this time, an atmosphere gas containing hydrogen gas can be used when the reducing agent and the lithium tantalate crystal material are heat-treated by overlapping and as the reducing atmosphere of the heat treatment performed on the reducing agent.
As described above, when the reducing agent and the lithium tantalate crystal material are heat-treated by superimposing, and the reducing atmosphere of the heat treatment performed on the reducing agent is an atmosphere gas containing hydrogen gas, tantalum acid is used. Reduction treatment of lithium crystals can be carried out promptly.
またこのとき、前記還元剤の還元力の調整方法として、前記還元剤の厚みを調整するようにすることができる。
このように、前記還元剤の還元力の調整方法として、前記還元剤の厚みを調整するようにすれば、具体的に還元剤の還元力を調整することができ、簡単な方法で導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下のタンタル酸リチウム結晶を効果的に製造することができる。
At this time, the thickness of the reducing agent can be adjusted as a method for adjusting the reducing power of the reducing agent.
As described above, if the thickness of the reducing agent is adjusted as a method for adjusting the reducing power of the reducing agent, the reducing power of the reducing agent can be specifically adjusted. 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less of lithium tantalate crystal can be produced effectively.
またこのとき、前記還元剤の還元力の調整方法として、前記還元剤を作製する時の処理温度を調整するようにすることができる。
このように、前記還元剤の還元力の調整方法として、前記還元剤を作製する時の処理温度をキュリー温度以上、９５０℃以下の温度の範囲で調整するようにすれば、具体的に還元剤の還元力を調整することができ、簡単な方法で導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下の範囲内の所望の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を効果的に製造することができる。
At this time, as a method of adjusting the reducing power of the reducing agent, the processing temperature when the reducing agent is produced can be adjusted.
As described above, as a method for adjusting the reducing power of the reducing agent, if the treatment temperature when producing the reducing agent is adjusted in the range of the Curie temperature to 950 ° C., specifically, the reducing agent. The reducing power can be adjusted, and the conductivity is within a range of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less by a simple method. A lithium tantalate crystal having a desired conductivity can be produced effectively.
また、本発明によれば、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下であり、導電率のウェハ面内の分布が０．３以下であることを特徴とするタンタル酸リチウム結晶からなるウェハが提供される。 Further, according to the present invention, the conductivity is 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less, and the conductivity is within the wafer surface. A wafer comprising lithium tantalate crystals characterized in that the distribution is 0.3 or less is provided.
特に、タンタル酸リチウムウェハの口径が直径９５ｍｍ以上である大口径のウェハに対しても導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下であり、導電率のウェハ面内の分布が０．３以下であることを特徴とするタンタル酸リチウム結晶からなるウェハが提供される。
このように、導電性が向上され、かつ導電性が結晶面内で均一であるタンタル酸リチウム結晶からなるウェハであれば、導電率が十分に向上し、かつその導電率は結晶面内で均一であるので、温度変化によって生じる結晶表面の電荷の蓄積が実質的に見られないという特性を持ち、ＳＡＷデバイス製造上歩留まりが向上するという極めて有利な材料である。特に、本発明では所望の導電率に制御されたタンタル酸リチウム結晶からなるウェハとできるので、デバイス特性上の関係等から所定の導電率特性が求められるＳＡＷデバイスに好適に用いることができる。
In particular, the conductivity is 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more, and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · 1 for a large diameter wafer whose diameter is 95 mm or more. There is provided a wafer comprising a lithium tantalate crystal having a cm −1 or less and a conductivity distribution in the wafer plane of 0.3 or less.
Thus, if the wafer is made of a lithium tantalate crystal with improved conductivity and uniformity in the crystal plane, the conductivity is sufficiently improved and the conductivity is uniform in the crystal plane. Therefore, it is a very advantageous material that has the characteristic that the charge accumulation on the crystal surface caused by the temperature change is substantially not seen and the yield is improved in the manufacture of the SAW device. In particular, in the present invention, a wafer made of a lithium tantalate crystal controlled to have a desired conductivity can be used, so that the present invention can be suitably used for a SAW device that requires predetermined conductivity characteristics from the relationship on device characteristics.
本発明では、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下のタンタル酸リチウム結晶の製造方法において、少なくとも、タンタル酸リチウム結晶素材と還元剤を準備し、前記素材を金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬後、キュリー温度以下の温度でかつ還元雰囲気下で、前記還元剤と前記タンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理し、該熱処理による反応が平衡状態になるまで熱処理を行い、前記準備する還元剤の還元力を調整して前記熱処理後に得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を制御するので、導電率が結晶面内で均一に向上された焦電性を抑制することができるタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。さらに、その導電率を効果的に制御でき、所望の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。その結果、ウェハ全体にわたってＳＡＷデバイスの歩留まりを向上することができる。 In the present invention, in the method for producing a lithium tantalate crystal having an electrical conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less, at least tantalate Prepare a lithium crystal material and a reducing agent, immerse the material in a solution containing a metal halide, and then superimpose the reducing agent and the lithium tantalate crystal material at a temperature below the Curie temperature and in a reducing atmosphere. The heat treatment is performed until the reaction by the heat treatment reaches an equilibrium state, and the conductivity of the lithium tantalate crystal obtained after the heat treatment is controlled by adjusting the reducing power of the reducing agent to be prepared. A lithium tantalate crystal capable of suppressing pyroelectricity uniformly improved in the crystal plane can be produced. Further, the conductivity can be effectively controlled, and a lithium tantalate crystal having a desired conductivity can be manufactured. As a result, the yield of SAW devices can be improved over the entire wafer.
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来から、ＳＡＷデバイスの素材としてタンタル酸リチウム結晶が使用されている。そして、このタンタル酸リチウム結晶は、ＳＡＷ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（焦電性）が見られないような特性を有するものが求められる。
Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.
Conventionally, lithium tantalate crystals have been used as a material for SAW devices. And this lithium tantalate crystal has the characteristic that the generation | occurrence | production (pyroelectricity) of an electric charge is not seen in the crystal outer surface, maintaining the piezoelectricity required in order to exhibit a SAW device characteristic. Things are required.
このようなタンタル酸リチウム結晶を製造するために、タンタル酸リチウム結晶の導電性を向上することで焦電性を抑制するという原理に基づいた方法が開示されている。
しかし、このような従来の方法を用いてタンタル酸リチウム結晶を製造しても、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下となる範囲ではウェハ面内で導電率が不均一となってしまい、ＳＡＷデバイス特性がばらつくという問題があった。
このため、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下となる範囲のタンタル酸リチウム結晶の製造において、導電性を高めるだけでなく、所望の範囲内で導電率の分布を均一にするものを製造することが求められていた。
In order to manufacture such a lithium tantalate crystal, a method based on the principle of suppressing pyroelectricity by improving the conductivity of the lithium tantalate crystal is disclosed.
However, even if the lithium tantalate crystal is manufactured using such a conventional method, the conductivity is 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more, 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm In the range of −1 or less, there is a problem in that the conductivity becomes non-uniform in the wafer surface and the SAW device characteristics vary.
Therefore, in the production of a lithium tantalate crystal having a conductivity in the range of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less, the conductivity is reduced. There has been a need to produce not only an increase but also a uniform conductivity distribution within a desired range.
そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、タンタル酸リチウム結晶の製造において使用する還元剤の還元力を調整し、還元熱処理における反応を平衡状態になるまで熱処理すれば、得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を効果的に制御することができることに想到した。そして、還元剤の厚みや、還元剤を製造するときの処理温度を調整すれば、具体的に還元剤の還元力を調整できることを見出した。また、タンタル酸リチウム結晶素材の還元処理を行う前に、その素材を導電率が高い溶液に浸漬し、タンタル酸リチウム結晶素材の表面に塩を付着させて表面を活性化させれば、還元処理後の導電率の向上の反応速度を高め、速やかに平衡状態に達するために、結晶面内の導電率のバラツキを抑えることができることに想到し、本発明を完成させた。 Therefore, the present inventors have made extensive studies to solve such problems. As a result, the conductivity of the resulting lithium tantalate crystal can be effectively controlled by adjusting the reducing power of the reducing agent used in the production of the lithium tantalate crystal and heat-treating the reaction in the reduction heat treatment until it reaches an equilibrium state. I came up with the idea that I could do it. And it has been found that the reducing power of the reducing agent can be specifically adjusted by adjusting the thickness of the reducing agent and the processing temperature when the reducing agent is produced. In addition, before the reduction treatment of the lithium tantalate crystal material, if the material is immersed in a solution with high conductivity, and the surface is activated by attaching salt to the surface of the lithium tantalate crystal material, the reduction treatment In order to increase the reaction rate of the subsequent increase in conductivity and quickly reach an equilibrium state, the inventors have conceived that variation in conductivity within the crystal plane can be suppressed, and the present invention has been completed.
図１に本発明のタンタル酸リチウム結晶の製造方法のフロー図を示す。
本発明のタンタル酸リチウム結晶の製造方法では、まず、元材であるタンタル酸リチウム結晶素材を準備する（図１（Ａ））。これは、例えば以下のようにして行うことができる。
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性のルツボに入れる。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雰囲気ガス下で、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うことで、タンタル酸リチウム結晶棒が得られる。
FIG. 1 shows a flow chart of the method for producing a lithium tantalate crystal of the present invention.
In the method for producing a lithium tantalate crystal of the present invention, first, a lithium tantalate crystal material that is a base material is prepared (FIG. 1A). This can be done, for example, as follows.
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 noble metal crucible such as iridium. Then, the polycrystal is heated and melted in an atmosphere gas in which a slight amount of high-purity oxygen is mixed with high-purity nitrogen, and then the seed crystal is dipped in the melt, so that rotation is pulled up (so-called Czochralski). Method) to grow a crystal to obtain a lithium tantalate crystal rod.
このようにして得られたタンタル酸リチウム結晶棒を切断装置を用いてスライス状に切断し、ラップ加工を行うことで、本発明のタンタル酸リチウム結晶素材である両面ラップウェハを得ることができる。 The thus obtained lithium tantalate crystal rod is cut into slices using a cutting device, and lapping is performed, whereby a double-sided wrap wafer which is the lithium tantalate crystal material of the present invention can be obtained.
次に、上記のようにして得られたタンタル酸リチウム結晶素材を、金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬する（図１（Ｂ））。
このように、タンタル酸リチウム結晶素材を、金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬すれば、金属のハロゲン化物を含有する溶液は導電率が高く、各種陽イオン、陰イオンを含むため、タンタル酸リチウム結晶素材の表面の電荷がプラスの時には陰イオンが、またマイナスの時には陽イオンが表面に付着し、結果としてタンタル酸リチウム結晶素材の表面が安定化され、還元処理後のタンタル酸リチウム結晶の導電率を向上でき、かつ結晶面内の導電率を均一にすることができる。
Next, the lithium tantalate crystal material obtained as described above is immersed in a solution containing a metal halide (FIG. 1B).
Thus, if the lithium tantalate crystal material is immersed in a solution containing a metal halide, the solution containing the metal halide has high conductivity and contains various cations and anions. When the surface charge of the lithium crystal material is positive, an anion is attached to the surface, and when it is negative, a cation is attached to the surface. As a result, the surface of the lithium tantalate crystal material is stabilized, and the lithium tantalate crystal after the reduction treatment is stabilized. The conductivity can be improved and the conductivity in the crystal plane can be made uniform.
このとき、金属のハロゲン化物として、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを用いることができる。
このように、金属のハロゲン化物として塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを用いれば、製造するタンタル酸リチウム結晶の反応性を向上させる効果により、熱反応による反応を速やかに平衡状態にすることができ、タンタル酸リチウム結晶の結晶面内にわたって導電率を均一にする効果を発揮することができる。しかも、これらは安価で高純度のものを容易に得ることができる。
At this time, sodium chloride or potassium chloride can be used as the metal halide.
Thus, if sodium chloride or potassium chloride is used as the metal halide, the reaction by the thermal reaction can be quickly brought into an equilibrium state by the effect of improving the reactivity of the lithium tantalate crystal to be produced. The effect of making the conductivity uniform over the crystal plane of the lithium crystal can be exhibited. Moreover, these can be easily obtained at low cost and with high purity.
また、他に含有物として考えられるものは、例えば塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化亜鉛等のような溶液の導電率を上げる物質が挙げられ、このような物質であれば、同様の効果を期待することができる。 Other possible inclusions include substances that increase the conductivity of the solution, such as magnesium chloride, aluminum chloride, zinc chloride, etc., and if such substances are used, similar effects are expected. be able to.
ここで、特に限定されることはないが、金属のハロゲン化物を含む溶液の濃度を、例えば０．００１〜１．０ｍｏｌ／ｌとすることができる。
このように、金属のハロゲン化物を含む溶液の濃度を０．００１〜１．０ｍｏｌ／ｌとすれば、溶液によってタンタル酸リチウム結晶素材がべた付いて炉内を汚染することもなく、また、水分が蒸発した後に前記素材表面に析出物が出るのを防ぐことができる。
Here, although not particularly limited, the concentration of the solution containing the metal halide can be set to, for example, 0.001 to 1.0 mol / l.
Thus, when the concentration of the solution containing the metal halide is 0.001 to 1.0 mol / l, the lithium tantalate crystal material is not sticky by the solution and the inside of the furnace is not contaminated. It is possible to prevent deposits from appearing on the surface of the material after evaporating.
次に、タンタル酸リチウム結晶素材を還元処理する際に使用する還元剤を用意する（図１（Ｃ））。
本発明では、還元剤として、タンタル酸リチウム結晶をキュリー温度以上、９５０℃以下の温度で、かつ還元雰囲気下で熱処理することによって得られた多分極タンタル酸リチウムを用いることができる。
Next, a reducing agent used for reducing the lithium tantalate crystal material is prepared (FIG. 1C).
In the present invention, multipolar lithium tantalate obtained by heat-treating lithium tantalate crystals at a temperature not lower than the Curie temperature and not higher than 950 ° C. in a reducing atmosphere can be used as the reducing agent.
このように、還元剤として、タンタル酸リチウム結晶をキュリー温度以上、９５０℃以下の温度で、かつ還元雰囲気下で熱処理することによって得られた多分極タンタル酸リチウムを用いれば、後工程である還元熱処理で製品となる導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下のタンタル酸リチウム結晶を汚染することなく熱処理することができる。また十分な還元性を有する還元剤とすることができ好ましい。
このような多分極タンタル酸リチウム結晶は、例えば以下のようにして得ることができる。
As described above, if the polypolarized lithium tantalate obtained by heat-treating lithium tantalate crystals at a temperature not lower than the Curie temperature and not higher than 950 ° C. in a reducing atmosphere as the reducing agent is used, reduction is performed as a subsequent step. Heat treatment without contaminating lithium tantalate crystals having a conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less as a product by heat treatment Can do. Moreover, it can be set as the reducing agent which has sufficient reducibility, and is preferable.
Such a multipolar lithium tantalate crystal can be obtained, for example, as follows.
まず、例えば前記と同様にして得られたタンタル酸リチウム結晶素材（両面ラップウェハ）の片面を研磨し、無色半透明のポリッシュウェハを得る。そして、そのポリッシュウェハを、金属性チャンバーより成る炉内に配設し、キュリー温度以上、９５０℃以下の温度で、かつ還元雰囲気下で熱処理する。ここで、この還元剤を得るための熱処理の還元雰囲気は、水素ガスを含む雰囲気ガスを使用することができ、例えば水素１００％とすることができる。 First, for example, one side of a lithium tantalate crystal material (double-sided lapped wafer) obtained in the same manner as described above is polished to obtain a colorless translucent polished wafer. Then, the polished wafer is placed in a furnace composed of a metallic chamber, and is heat-treated at a temperature not lower than the Curie temperature and not higher than 950 ° C. in a reducing atmosphere. Here, an atmosphere gas containing hydrogen gas can be used as the reducing atmosphere of the heat treatment for obtaining the reducing agent. For example, hydrogen can be 100%.
本発明では、準備する還元剤の還元力を調整することによって、この還元力が調整された還元剤を用いて行う後工程の熱処理で得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を所望の値となるように制御する。
このとき、還元剤の還元力の調整は、還元剤の厚みを調整することによって行うことができる。あるいは、還元剤を作製する時の処理温度を調整することによって行うこともできる。もちろん、これら両方によって行うこともできる。
In the present invention, by adjusting the reducing power of the reducing agent to be prepared, the electric conductivity of the lithium tantalate crystal obtained by the heat treatment in the subsequent step performed using the reducing agent having the reduced power adjusted becomes a desired value. To control.
At this time, the reducing power of the reducing agent can be adjusted by adjusting the thickness of the reducing agent. Or it can also carry out by adjusting the processing temperature at the time of producing a reducing agent. Of course, it can also be performed by both of them.
このようすれば、簡単な方法で還元剤の還元能力を効果的に調整することができる。
ここで、還元剤の厚みを厚くする、または還元剤を作製する時の処理温度を高くするほど還元剤の還元能力は高くなり、得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率は大きくなる傾向がある。
In this way, the reducing ability of the reducing agent can be effectively adjusted by a simple method.
Here, as the thickness of the reducing agent is increased or the treatment temperature at the time of producing the reducing agent is increased, the reducing agent has a higher reducing ability, and the resulting lithium tantalate crystal tends to have higher conductivity.
次に、図２に示すように、上記のようにして得られた還元剤２とタンタル酸リチウム結晶素材１を重ね合わせて、炉内に配設する。
そして、配設したタンタル酸リチウム結晶素材１を還元剤２と共に、キュリー温度以下の温度でかつ還元雰囲気下で熱処理する（図１（Ｄ））。
Next, as shown in FIG. 2, the reducing agent 2 and the lithium
Then, the disposed lithium
この際の熱処理（以下、重ね合わせ熱処理と記載する）によるタンタル酸リチウム結晶素材１の反応が平衡状態になるまで、すなわち還元剤２の還元力が反応により飽和した状態となるまで重ね合わせ熱処理を行う。これにより、還元剤の還元力を調整することで得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を正確に制御することができる。
The superposition heat treatment is performed until the reaction of the lithium
ここで、重ね合わせ熱処理の温度を例えば５７０℃とし、熱処理の時間を例えば２４時間とすることができる。しかし、これらの条件は特に限定されず、本発明では上記したように得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を還元剤の還元力によって制御するので、重ね合わせ熱処理の温度はなるべく反応が進み易い条件とすれば良く、反応が飽和状態になるまでの温度と時間の条件で熱処理を行うようにすれば良い。 Here, the temperature of the superposition heat treatment can be set to, for example, 570 ° C., and the heat treatment time can be set to, for example, 24 hours. However, these conditions are not particularly limited, and in the present invention, the conductivity of the lithium tantalate crystal obtained as described above is controlled by the reducing power of the reducing agent. The heat treatment may be performed under conditions of temperature and time until the reaction becomes saturated.
このように、本発明のタンタル酸リチウム結晶の製造方法は、少なくとも、タンタル酸リチウム結晶素材と還元剤を準備し、素材を金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬後、キュリー温度以下の温度でかつ還元雰囲気下で、還元剤とタンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理し、該熱処理による反応が平衡状態になるまで重ね合わせ熱処理を行う製造方法であって、準備する還元剤の還元力を調整して重ね合わせ熱処理後に得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を制御するので、キュリー温度以下という比較的低温度でも所望の範囲の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を製造することができ、かつ、色むらを抑制して、その導電率が結晶面内で均一とすることができる。 Thus, the method for producing a lithium tantalate crystal of the present invention comprises at least a lithium tantalate crystal material and a reducing agent, and after the material is immersed in a solution containing a metal halide, at a temperature equal to or lower than the Curie temperature. In a reducing atmosphere, the reducing agent and the lithium tantalate crystal material are superposed and heat-treated, and the superposition heat treatment is performed until the reaction by the heat treatment reaches an equilibrium state. Since the electrical conductivity of the lithium tantalate crystal obtained after adjustment and heat treatment is controlled, a lithium tantalate crystal having a desired range of electrical conductivity can be produced even at a relatively low temperature below the Curie temperature, and The color unevenness can be suppressed and the conductivity can be made uniform in the crystal plane.
特に、還元剤の還元力を調整することによってその導電率を効果的に制御することができ、所望の範囲の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。その結果ＳＡＷデバイスの歩留まりを向上することができる。
すなわち、ＳＡＷデバイスのようなデバイス特性を発揮するために好適とされる所定の圧電性を有した上で、焦電性を抑えることができるタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。
In particular, by adjusting the reducing power of the reducing agent, the conductivity can be effectively controlled, and a lithium tantalate crystal having a desired range of conductivity can be produced. As a result, the yield of SAW devices can be improved.
That is, it is possible to produce a lithium tantalate crystal that has a predetermined piezoelectric property that is suitable for exhibiting device characteristics such as a SAW device and that can suppress pyroelectricity.
このとき、還元剤とタンタル酸リチウム結晶素材とを重ね合わせ熱処理する際の還元雰囲気として、水素ガスを含む雰囲気ガスを使用することができる。
このように、還元雰囲気として、水素ガスを含む雰囲気ガスを使用すれば、タンタル酸リチウム結晶の還元処理を速やかに実施できる。
At this time, an atmosphere gas containing hydrogen gas can be used as the reducing atmosphere when the reducing agent and the lithium tantalate crystal material are heat-treated in an overlapping manner.
Thus, if an atmosphere gas containing hydrogen gas is used as the reducing atmosphere, the reduction treatment of the lithium tantalate crystal can be performed quickly.
こうして、本発明に係わる製造方法を用いて製造したタンタル酸リチウム結晶は、導電率が所望の範囲に向上され、その導電率は面内で均一であるので、圧電性を維持しつつ、温度変化によって生じる結晶表面の電荷の蓄積が実質的に見られないという特性を持ち、ＳＡＷデバイス製造上極めて有利な材料である。特に、本発明では所望の導電率に制御されたタンタル酸リチウム結晶とできるので、デバイス特性上の関係等から所定の導電率特性が求められるＳＡＷデバイスに好適に用いることができる。 Thus, the lithium tantalate crystal manufactured using the manufacturing method according to the present invention has an improved conductivity within a desired range, and the conductivity is uniform in the plane, so that the temperature change is maintained while maintaining the piezoelectricity. It is a material that is extremely advantageous in the manufacture of SAW devices, with the property that substantially no charge accumulation on the crystal surface is observed. In particular, in the present invention, since the lithium tantalate crystal can be controlled to have a desired conductivity, it can be suitably used for a SAW device that requires a predetermined conductivity characteristic from the relationship on the device characteristics.
ここで、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等の計測器を用いて測定した抵抗値から、次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）
この場合、例えば５００ボルトの電圧を印加し、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良い。
Here, the conductivity can be measured as follows. That is, the conductivity is the reciprocal of the volume resistivity, but the volume resistivity can be obtained from the resistance value measured using a measuring instrument such as Hewlett Packard, 4329A High Resistance Meter, 16008A Resistivity, by the following equation: it can.
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)
In this case, for example, a voltage of 500 volts is applied, and in order to obtain a stable measurement value, the resistance value one minute after applying the voltage may be measured.
また、導電率の測定は、試作した４インチウェハを２０ｍｍ角のサイズになるように切断し、各々のチップの導電率を測定し、最大と最小の導電率を抽出し、本発明での導電率の分布を次のように定義した。
（導電率分布）＝｛Ｍａｘ導電率−Ｍｉｎ導電率｝／Ｍａｘ導電率
In addition, the conductivity is measured by cutting a prototype 4-inch wafer so as to have a size of 20 mm square, measuring the conductivity of each chip, and extracting the maximum and minimum conductivity. The rate distribution was defined as follows:
(Conductivity distribution) = {Max conductivity−Min conductivity} / Max conductivity
ＳＡＷデバイスの特性は単に導電率が所望の値に位置するだけでなく、この導電率分布が小さいことが求められ、具体的な数字としては０．３０以下とすることが必要とされる。 The characteristics of the SAW device are not only that the electrical conductivity is positioned at a desired value, but also that this electrical conductivity distribution is required to be small, and it is necessary that the specific number be 0.30 or less.
本発明のタンタル酸リチウム結晶からなるウェハは、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下であり、導電率のウェハ面内の分布が０．３以下であるタンタル酸リチウム結晶からなるウェハである。
このように、本発明のタンタル酸リチウム結晶からなるウェハは、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下であり、導電率のウェハ面内の分布が０．３以下であるタンタル酸リチウム結晶からなるウェハであるので、導電率が十分に向上し、かつその導電率は結晶面内で均一であり、温度変化によって生じる結晶表面の電荷の蓄積が実質的に見られないという特性を持ち、ＳＡＷデバイス製造上歩留まりが向上するという極めて有利な材料である。特に、本発明では所望の導電率に制御されたタンタル酸リチウム結晶からなるウェハとできるので、デバイス特性上の関係等から所定の導電率特性が求められるＳＡＷデバイスに好適に用いることができる。
The wafer made of the lithium tantalate crystal of the present invention has a conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less, The wafer is made of a lithium tantalate crystal having a distribution in the wafer plane of 0.3 or less.
Thus, the wafer made of the lithium tantalate crystal of the present invention has a conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less. Since the wafer is made of a lithium tantalate crystal whose conductivity distribution in the wafer plane is 0.3 or less, the conductivity is sufficiently improved, and the conductivity is uniform in the crystal plane, and the temperature change It is a very advantageous material that has the property that the accumulation of charges on the crystal surface caused by the above is substantially not seen and the yield is improved in the manufacture of SAW devices. In particular, in the present invention, a wafer made of a lithium tantalate crystal controlled to have a desired conductivity can be used, so that the present invention can be suitably used for a SAW device that requires predetermined conductivity characteristics from the relationship on device characteristics.
以上説明したように、本発明では、導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下のタンタル酸リチウム結晶の製造方法において、少なくとも、タンタル酸リチウム結晶素材と還元剤を準備し、前記素材を金属のハロゲン化物を含有する溶液に浸漬後、キュリー温度以下の温度でかつ還元雰囲気下で、前記還元剤と前記タンタル酸リチウム結晶素材を重ね合わせて熱処理し、該熱処理による反応が平衡状態になるまで熱処理を行い、前記準備する還元剤の還元力を調整して前記熱処理後に得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率を制御するので、導電率が向上され、色むらが抑制され導電率が結晶面内で均一である焦電性を抑制することができるタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。特に、その導電率を効果的に制御でき、所望の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を製造することができる。 As described above, in the present invention, a method for producing a lithium tantalate crystal having an electrical conductivity of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less. At least a lithium tantalate crystal material and a reducing agent, and after immersing the material in a solution containing a metal halide, the reducing agent and the tantalum acid at a temperature below the Curie temperature and in a reducing atmosphere The lithium crystal material is superposed and heat-treated, and heat treatment is performed until the reaction by the heat treatment reaches an equilibrium state, and the reducing power of the prepared reducing agent is adjusted to control the conductivity of the lithium tantalate crystal obtained after the heat treatment. Therefore, it is possible to produce a lithium tantalate crystal that improves conductivity, suppresses color unevenness, and suppresses pyroelectricity that is uniform in the crystal plane. wear. In particular, the conductivity can be effectively controlled, and a lithium tantalate crystal having a desired conductivity can be manufactured.
以下、本発明の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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
（実施例１〜４）
本発明の製造方法を用い以下のようにしてタンタル酸リチウム結晶を製造し、得られたタンタル酸リチウム結晶面内の目視による色むらの有無と、導電率、焦電性の測定を行いこれらを評価した。
まず、以下のようにしてタンタル酸リチウム結晶素材を準備した。
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棒をチョクラルスキー法により引き上げ、加工装置によって、結晶を切断、スライス加工後、ラップ加工を行い、厚さ０．３ｍｍの両面ラップウェハを得てタンタル酸リチウム結晶素材とした。
(Examples 1-4)
Using the production method of the present invention, lithium tantalate crystals were produced as follows, and the resulting lithium tantalate crystal surface was visually checked for uneven color, conductivity, and pyroelectricity. evaluated.
First, a lithium tantalate crystal material was prepared as follows.
A lithium tantalate crystal rod with 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 is pulled up by the Czochralski method, and the crystal is cut by a processing device, sliced, and wrapped Processing was performed to obtain a double-sided lapped wafer having a thickness of 0.3 mm as a lithium tantalate crystal material.
次に、還元剤として多分極タンタル酸リチウム結晶を以下のようにして準備した。
上記と同様にして得た両面ラップウェハの片面を研磨し、厚さ０．２５ｍｍのポリッシュウェハを得て、該ポリッシュウェハを金属製チャンバーよりなる炉内に配設し、水素１００％の雰囲気下で１２時間処理して多分極タンタル酸リチウム結晶を得た。この際、熱処理の温度を９２０℃（実施例１）、９００℃（実施例２）、８５０℃（実施例３）、８００℃（実施例４）に調整し還元力を調整した還元剤を４つ準備した。
Next, a multipolar lithium tantalate crystal was prepared as a reducing agent as follows.
One side of the double-sided lapped wafer obtained in the same manner as above was polished to obtain a polished wafer having a thickness of 0.25 mm. The polished wafer was placed in a furnace made of a metal chamber, and the atmosphere was 100% hydrogen. Treatment was performed for 12 hours to obtain a multipolar lithium tantalate crystal. At this time, the heat treatment temperature was adjusted to 920 ° C. (Example 1), 900 ° C. (Example 2), 850 ° C. (Example 3), and 800 ° C. (Example 4), and the reducing agent having a reduced reducing power was adjusted to 4 Prepared.
一方、濃度０．１ｍｏｌ／ｌの塩化カリウム溶液を準備し、該塩化カリウム水溶液に１５分間、原料となるタンタル酸リチウム結晶素材を浸漬し、その後、乾燥を行った。
次に、図２に示すように、タンタル酸リチウム結晶素材と上記で準備した還元剤である多分極タンタル酸リチウム結晶の内の１つとを重ね合わせて炉内に配設した。
On the other hand, a potassium chloride solution having a concentration of 0.1 mol / l was prepared, and the lithium tantalate crystal material as a raw material was immersed in the aqueous potassium chloride solution for 15 minutes, followed by drying.
Next, as shown in FIG. 2, the lithium tantalate crystal material and one of the multipolar lithium tantalate crystals, which are the reducing agents prepared above, were superposed and placed in the furnace.
そして、常圧下、毎分約１．５リットルの速度で水素を流通しながら、室温から毎分約６．７℃の速度で５７０℃に昇温して２４時間保持した後、すなわち熱処理による反応が平衡状態になるまで重ね合わせ熱処理を行った後、毎分約６．７℃の速度で降温し、炉内の温度が２５０℃以下になったところで大気を導入し、さらに３０℃以下になったところでタンタル酸リチウム結晶を炉から取り出した。
そして、準備した４つの還元剤全てに対して上記を行い、得られたタンタル酸リチウム結晶の色むら、導電率、焦電性について評価した。
Then, while flowing hydrogen at a rate of about 1.5 liters per minute under normal pressure, the temperature was raised from room temperature to 570 ° C. at a rate of about 6.7 ° C. per minute and held for 24 hours, that is, reaction by heat treatment After carrying out the overlay heat treatment until it reaches an equilibrium state, the temperature is lowered at a rate of about 6.7 ° C. per minute, and when the temperature in the furnace becomes 250 ° C. or less, air is introduced, and further 30 ° C. or less. The lithium tantalate crystal was taken out of the furnace.
And the above was performed with respect to all four prepared reducing agents, and the uneven color of the obtained lithium tantalate crystal, electrical conductivity, and pyroelectricity were evaluated.
結果を表１に示す。表１に示すように、重ね合わせ熱処理は同一条件下で、還元剤を作製する際の温度を調整して還元剤の還元力を調整することによって得られるタンタル酸リチウム結晶の導電率が変化していることが分かった。そして、還元剤を作製する際の温度が高いほどその導電率が高くなっていることが分かった。
また、後述する比較例１〜３の結果に比べ導電率の分布が改善されていることが分かった。また、色むらに関して良好な結果となっており、結晶面内で均一化されていことが分かった。
The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the electrical conductivity of the lithium tantalate crystal obtained by adjusting the reducing power of the reducing agent by adjusting the temperature at the time of producing the reducing agent under the same conditions changes in the superposition heat treatment. I found out. And it turned out that the electrical conductivity is so high that the temperature at the time of producing a reducing agent is high.
Moreover, it turned out that electrical conductivity distribution is improved compared with the result of Comparative Examples 1-3 mentioned later. In addition, it was found that the color unevenness was good and it was found to be uniform in the crystal plane.
このことにより、本発明のタンタル酸リチウム結晶の製造方法は、導電率が向上され、色むらが抑制され導電率が結晶面内で均一である焦電性を抑制することができるタンタル酸リチウム結晶を製造することができることが確認できた。また、還元剤の還元力を調整することによって導電率を効果的に制御でき、所望の導電率を有するタンタル酸リチウム結晶を製造することができることが確認できた。 As a result, the lithium tantalate crystal production method of the present invention has improved conductivity, suppressed color unevenness, and suppressed pyroelectricity in which the conductivity is uniform in the crystal plane. It was confirmed that can be manufactured. Further, it was confirmed that the conductivity can be effectively controlled by adjusting the reducing power of the reducing agent, and a lithium tantalate crystal having a desired conductivity can be produced.
（実施例５）
重ね合わせ熱処理の処理温度を５００℃とし、処理時間を３６時間とし、還元剤の作製条件の温度を７５０℃とした以外、実施例１−４と同様にしてタンタル酸リチウム結晶を製造し、同様に評価した。
結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１−４と同様の結果が得られた。すなわち、重ね合わせ熱処理の温度を低くしても、還元剤の反応が飽和して重ね合わせ熱処理による反応が平衡状態になるまでその熱処理を行えば、導電率が向上され、色むらが抑制され導電率が結晶面内で均一である焦電性を抑制することができるタンタル酸リチウム結晶を製造することができることが確認できた。
(Example 5)
A lithium tantalate crystal was produced in the same manner as in Example 1-4, except that the heat treatment temperature of the superposition heat treatment was 500 ° C., the treatment time was 36 hours, and the temperature of the reducing agent preparation conditions was 750 ° C. Evaluated.
The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the same results as in Example 1-4 were obtained. That is, even if the temperature of the superposition heat treatment is lowered, if the heat treatment is performed until the reaction of the reducing agent is saturated and the reaction by the superposition heat treatment is in an equilibrium state, the conductivity is improved, the color unevenness is suppressed, and the conductivity is suppressed. It was confirmed that a lithium tantalate crystal capable of suppressing pyroelectricity having a uniform rate in the crystal plane can be produced.
（実施例６）
還元剤の厚みを０．３５ｍｍと少し厚くし、還元剤の作製条件の温度を７５０℃とした以外、実施例１−４と同様にしてタンタル酸リチウム結晶を製造し、同様に評価した。
結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１−４と比べ導電率の分布が改善されていることが分かった。
(Example 6)
Lithium tantalate crystals were produced in the same manner as in Example 1-4, except that the thickness of the reducing agent was slightly increased to 0.35 mm, and the temperature of the reducing agent production conditions was 750 ° C., and evaluated in the same manner.
The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was found that the conductivity distribution was improved as compared with Example 1-4.
（比較例１〜４）
実施例１〜４に対し、重ね合わせ熱処理の時間を６時間とし、還元剤の作製条件の温度を９２０℃（比較例１）、９５０℃（比較例２）、９８０℃（比較例３）、１０５０℃（比較例４）とした以外、実施例１〜４と同様にしてタンタル酸リチウム結晶の製造し、同様に評価した。
結果を表１に示す。表１に示すように、比較例４では導電率が１×１０−１３Ω−１・ｃｍ−１以上、９．９９×１０−１２Ω−１・ｃｍ−１以下の範囲を超えてしまった。また、比較例１−３では、色むら、導電率分布の結果が実施例１〜４と比べ悪化していることが分かった。このことは、重ね合わせ熱処理の時間が短く反応が平衡状態まで達していないためと考えられる。
(Comparative Examples 1-4)
For Examples 1 to 4, the heat treatment time for superposition was 6 hours, and the temperature of the reducing agent preparation conditions was 920 ° C. (Comparative Example 1), 950 ° C. (Comparative Example 2), 980 ° C. (Comparative Example 3), A lithium tantalate crystal was produced and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 4 except that the temperature was 1050 ° C. (Comparative Example 4).
The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, in Comparative Example 4, the conductivity exceeded the range of 1 × 10 −13 Ω −1 · cm −1 or more and 9.99 × 10 −12 Ω −1 · cm −1 or less. . Moreover, in Comparative Example 1-3, it turned out that the result of a color nonuniformity and electrical conductivity distribution is getting worse compared with Examples 1-4. This is presumably because the superposition heat treatment time is short and the reaction does not reach the equilibrium state.
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-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
１…タンタル酸リチウム結晶素材、２…還元剤。 1 ... lithium tantalate crystal material, 2 ... reducing agent.
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