JP2016204174A - タンタル酸リチウム単結晶基板及びこれを接合した接合基板とこれら基板を用いた弾性表面波デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結晶方位が回転36°Y〜49°Yカットである回転Yカットタンタル酸リチウム基板の表面から内部へLiを拡散させることにより、基板表面と基板内部とのLi濃度が異なる濃度プロファイルが形成され、基板表面から、基板表面を伝搬する弾性表面波または漏洩弾性表面波の波長の5〜15倍の深さまで、概略一様なLi濃度を有する単一分極処理されたタンタル酸リチウム単結晶基板。
【選択図】なし
Description
なお、ここで、「濃度プロファイル」とは、連続的な濃度の変化を指す。
Li/(Li+Ta)=(53.15−0.5FWHM1)/100
なお、ここで、「FWHM1」とは、600cm-1付近のラマンシフトピークの半値幅であり、測定条件の詳細については、関連の文献を参照されたい。
実施例1では、最初に、単一分極処理を施した概略コングルーエント組成のLi:Taの比が48.5:51.5の割合の4インチ径タンタル酸リチウム単結晶インゴットをスライスして、42°回転Yカットのタンタル酸リチウム基板を370μm厚に切り出した。その後、必要に応じて、各スライスウエハの面粗さをラップ工程により算術平均粗さRa値で0.15μmに調整し、その仕上がり厚みを350μmとした。
なお、このパタニングした1段ラダーフィルタ電極の一波長は、直列共振子の場合2.33μm、並列共振子の一波長は、2.47μmとした。また、評価用共振子単体は、1波長を2.50μmとした。
そして、図4のグラフ曲線A及びBの結果から、実施例1で測定した入力インピーダンスの値とBVDモデルによる計算値とは、よく一致していることが確認された。
なお、Qサークルには、入力インピーダンス(Zin)の実部を横軸に、入力インピーダンス(Zin)の虚部を縦軸に示している。
実施例2でも、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板表面を2μm研磨して、基板表面より16μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
実施例3でも、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板表面を4μm研磨して、基板表面より14μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
実施例4でも、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板表面を5.5μm研磨して、基板表面より12.5μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
実施例5では、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板と200μm厚のSi基板を非特許文献の「Takagi H. et al、“Room-temperature wafer bonding using argonbeam activation”From Proceedings-Electrochemical Society (2001),99-35(Semiconductor Wafer Bonding: Science, Technology, and Applications V), 265-274.」に記載の常温接合法により接合して接合基板を作製した。具体的には、高真空のチャンバー内に洗浄した基板をセットし、イオンビームを中性化したアルゴンの高速原子ビームを基板表面に照射して活性化処理を行った後、タンタル酸リチウム単結晶基板とSi基板とを接合した。
実施例6では、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板と200μm厚のSi基板を上記非特許文献に記載の常温接合法により接合して接合基板を作製した。
<比較例1>
比較例1では、Li拡散処理を施した後の降温過程において、770℃〜500℃の間に概略+Z軸方向に電界を印可しなかった(単一分極処理を施さなかった)が、それ以外は、実施例1と同様な方法によってタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
比較例2では、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板表面を8μm研磨して、基板表面より10μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
比較例3では、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板表面を12μm研磨して、基板表面より8μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
比較例4では、先ず、実施例1と同様の方法によって、基板表面より18μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を用意した。次に、この基板表面を14μm研磨して、基板表面より6μmの深さまで概ね一様なLi濃度を有しているタンタル酸リチウム単結晶基板を作製した。
(実線と点線)
B 図4中のRe(Zin)測定値とBVDモデルによる計算値を示すグラフ曲線
(実線と点線)
C 図5中の実施例1の入力インピーダンス(Zin)の測定値(実線)とBVD
モデルによる計算値(点線)を示すQサークル曲線
D 図5中のLi拡散処理無しの場合の入力インピーダンス(Zin)の測定値
(実線)とBVDモデルによる計算値(点線)を示すQサークル曲線
E 図5中の比較例2(基板表面から一様なLi濃度の深さが10μmの場合)
の入力インピーダンス(Zin)の測定値(実線)とBVDモデルによる計算値(点線)を示すQサークル曲線
F 図5中の比較例4(基板表面から一様なLi濃度の深さが6μmの場合)入力
インピーダンス(Zin)の測定値(実線)とBVDモデルによる計算値(点線)を示すQサークル曲線
Claims (8)
- 結晶方位が回転36°Y〜49°Yカットである回転YカットLiTaO3基板の表面から内部へLiを拡散させて、基板表面と基板内部とのLi濃度が異なる濃度プロファイルを有するLiTaO3単結晶基板であって、該LiTaO3単結晶基板は、単一分極処理が施されており、前記基板表面から該LiTaO3基板表面を伝搬する弾性表面波または漏洩弾性表面波の波長の5〜15倍の深さまで、概略一様なLi濃度を有することを特徴とするタンタル酸リチウム単結晶基板。
- 前記Li濃度プロファイルは、前記回転YカットLiTaO3基板の基板表面に近いほどLi濃度が高く、基板中心部に近いほどLi濃度が減少する濃度プロファイルであることを特徴とする請求項1に記載のタンタル酸リチウム単結晶基板。
- 前記基板表面のLiとTaの比率がLi:Ta=50-α:50+αであり、αは-0.5<α<0.5の範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載のタンタル酸リチウム単結晶基板。
- 基板中に25ppm〜150ppmの濃度でFeがドープされていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のタンタル酸リチウム単結晶基板。
- 請求項1から4の何れかに記載のタンタル酸リチウム単結晶基板をベース基板に接合して構成されていることを特徴とする接合基板。
- Li濃度が概略一様になっている部分の少なくとも一部を残すように、接合面の反対側のLiTaO3表層を除去したことを特徴とする請求項5に記載の接合基板。
- 前記ベース基板は、Si、SiC、スピネルの何れかであることを特徴とする請求項5または6に記載の接合基板。
- 請求項1から4の何れかに記載のタンタル酸リチウム単結晶基板または請求項5から7の何れかに記載の接合基板を用いて構成されていることを特徴とする弾性表面波デバイス。
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