JP2021511283A - チップの黒化方法、及び黒化後のチップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、チップの黒化方法を提供し、チップはタンタル酸リチウムチップ又はニオブ酸リチウムチップを含み、該方法はチップの導電率を増大させることができ、黒化の程度がより高くてより均一となり、該方法は高温環境で還元材料をチップと直接接触させずに黒化反応を行なわせることで、タンタル酸リチウムチップ又はニオブ酸リチウムチップの黒化の効果がよくなく、黒化の均一性が低いという技術課題を解決し、透過率が低く且つ透過率の分布が均一であることを得る。【選択図】図３
Description
本発明は、チップの製造方法に関し、具体的に、チップの黒化方法に関する。
タンタル酸リチウム(ＬｉＴａＯ３、ＬＴ)の結晶体とニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３、ＬＮ)の結晶体とは、比較的典型的な多機能材料であり、優れた圧電、強誘電、音響光学及び電気光学効果を有するため、表面弾性波(ＳＡＷ)デバイス、光通信、レーザー及び光電子の分野における基本的な機能材料となっており、共振器、濾波器、トランスデューサーなどの電子通信デバイスの製造に広く用いられ、特に優れた電気機械結合や温度係数等の総合性能として高周波弾性表面波装置の製造に用いられるとともに、携帯電話、トランシーバー、衛星通信、航空宇宙などの多くの高度な通信分野に応用されている。現在、２．５Ｇ、３Ｇ規格の高周波ＳＡＷデバイスにとっては、これに替えることができる他のより有利な材料が未だない。
ＳＡＷデバイスの作製には、まず、タンタル酸リチウム(ＬｉＴａＯ３、以下ＬＴと略す) の結晶体とニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３、以下ＬＮと略す)の結晶体を切断、研削、研磨などの多段工程を経てＬＴ、ＬＮチップ基板とし、そして、ＬＴ、ＬＮ基板の上にスパッタリング法、フォトリソグラフィーなどの他の工程により金属の櫛形電極を作製する。しかしながら、周波数の増加に伴い、ＬＴ、ＬＮ基板上の金属櫛形電極をより薄く且つより細くなるように作製する必要があり、このため、ＬＴ、ＬＮ基板及びＳＡＷ濾波器デバイスの製造において２つの主な問題が発生して、デバイスの歩留まりの低下、製造コストの増加を招いてしまう。
第一に、ＬＴ、ＬＮの結晶体は高い焦電係数(２３×１０−５Ｃ／(ｍ２．Ｋ))と極めて高い電気抵抗率( １０１３Ωcm〜１０１５Ωcm )を有するため、ＳＡＷ濾波器デバイスの作製において温度変化の差でＬＴ、ＬＮ基板の表面に大量の静電荷が蓄積されやすく、これらの静電荷が金属の櫛形電極間やチップ間で自発的に放出され、チップ割れや金属の櫛形電極の焼損などの問題が発生し、第二に、ＬＴ、ＬＮ基板は高い光透過率を有するため、ＳＡＷ濾波器デバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィー工程において基板内を通った光が基板の裏面で反射して表面に戻り、形成されたパターンの解像度が低下する問題が発生する。
学者の研究により、ＬＴ、ＬＮの結晶体は還元処理によって電気抵抗率及び色を変えることができることが発見された。この還元処理の過程においてＬＴ、ＬＮ基板における酸素が雰囲気中の還元ガスと反応してＬＴ、ＬＮ基板における酸素空孔濃度を上昇させ、電気抵抗率を低下させると同時に、チップが白色又は淡黄色から有色不透明に変化し、一般的に灰色又は茶黒色に変化するため、この還元処理を「黒化」と呼んでいる。これによって、ＬＴ、ＬＮ基板は、黒化を介して、電気抵抗率を低下させること及び後段パターンの解像度を向上させることに有効であり、ＳＡＷ濾波器デバイスの歩留まりを大幅に向上させ、ひいては製造コストを削減することができる。
現在、ＬＴ、ＬＮ基板の黒化の仕方については、中国特許出願第２００４８０００５１３３．２において、日本の信越化学工業株式会社は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム及び水素吸蔵金属を、先に深い還元処理を行ない、該深い還元処理は、流れる還元ガス又は不活性ガスにおいて処理対象とするタンタル酸リチウムの結晶体の基板に対して高温の還元処理を行なうことで黒化された基板を取得し、次いで、深い還元処理を行った基板と、処理しようとするＬＴ、ＬＮ基板とを交互に積層して還元処理を行なう方法を提案しているが、この工程では、高単価のタンタル酸リチウムの結晶体の基板を先に高温で黒化後のシートに作製する必要があり、且つ基板の平坦度に対する要求が高く、研磨加工を行う必要があり、そうしなければ、２種のチップが密着することを確保しにくく、且つ、２次の還元処理を行う必要があり、工程が複雑でプロセス時間が長くて処理コストが高い。
中国特許２００４１００３３６００において、日本の住友金属鉱山株式会社は、Ｃ、Ｓｉ粉を用い、或いはＣ、Ｓｉ容器に配置して素地形態のタンタル酸リチウムの結晶体に対して埋粉熱処理を行なうことを提案する同時に、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、及びＳｉの金属粉末を用いて、チップ形態のタンタル酸リチウムの結晶体に対して埋粉熱処理を行なうことをさらに提案しているが、金属単体が強い還元性を有するため、結晶体が過酸化しやすく、もしくは、結晶体の圧電特性を損なう。また、同出願人は中国特許出願２００４８００２７６６６．０において、ＡｌとＡｌ２Ｏ３の混合粉末を用いて、流動するＮ２、Ｈ２、ＣＯなどの雰囲気中で還元熱処理を行ってから、黒化されたタンタル酸リチウムの結晶基板を得ることを提案している。このような金属粉末の還元工程は、混合粉末の調整比率及び均一性の制御に一定の困難を有し、且つ混合粉末の調製作業において人体の健康及び作業の安全に一定の影響を与える。
本発明は背景技術における課題の解決手段を提供し、本発明は、チップの製造方法を開示しており、該方法は、圧電性能に影響を与えない状態でＬＴ、ＬＮ基板を製造し、且つＬＴ、ＬＮ基板の電気抵抗率を大幅に低減し、及び焦電特性を低減すると同時に、均一性のある茶黒色を具えて、ＳＡＷ濾波器デバイスの歩留まりを大幅に向上させ、ひいては製造コストを低減する。
本発明は、チップの製造方法を開示しており、チップはタンタル酸リチウムのチップ又はニオブ酸リチウムのチップを含み、該方法はチップの導電率を増大させることができ、該方法はチャンバー内で還元材料によってチップに対して黒化反応を行なわせて、チャンバー内に少なくとも融点が６００℃未満の還元材料を含み、該還元材料はチップと直接接触しない。
本発明によれば、黒化反応は、高温環境で行われ、高温環境の温度がチップのキュリー温度よりも低いことが好ましい。
本発明によれば、高温環境の温度が３５０〜６００℃であることが好ましく、６００℃を超える高温環境下で還元を行なうと材料の圧電特性が損なわれることが知られている。
本発明によれば、黒化反応は、流量が０．５〜３Ｌ／ｍｉｎの還元ガス雰囲気又は不活性雰囲気の中で行われることが好ましい。
本発明のいくつかの実施例において、還元ガス雰囲気は、水素、一酸化炭素、一酸化二窒素のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含む。
本発明のいくつかの実施例において、不活性雰囲気は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、二酸化炭素のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含む。
本発明によれば、黒化反応のプロセスにおいてチップが積み重ねられていることが好ましい。
本発明のいくつかの実施例において、チップと還元処理済みの物質とが重なって接触している。
これらの実施例において、還元処理済みの物質は、結晶体、セラミックス、金属のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含むことが好ましい。
本発明によれば、還元材料は、マグネシウム、木材パルプ、綿パルプ、草パルプ、キチン、デンプン、タンパク質、アルケン、芳香類、糖類、粉末状繊維、シート状繊維、ストライプ状繊維のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含むことが好ましい。
本発明のいくつかの実施例において、シート状繊維の厚さは、１〜１０ｍｍである。
上記した黒化方法だけではなく、上記した黒化方法により得られたチップは、表面波デバイスを作製する際のフォトリソグラフィー工程において、露光波長は３００〜９００ｎｍにあり、光透過率の均一性は１５％未満であり、光透過率の均一性を算出する方式は、((透過率の最大値-透過率の最小値) /(透過率の最大値＋透過率の最小値))*１００％である。
本発明のいくつかの実施例において、露光波長は３００〜９００ｎｍにあり、光透過率は５０％未満である。リソグラフィー工程にとって用いられる露光波長は、短いほどチップの透過率が低くなるが、短い波長を使用した方が設備コストが高くなり、チップの透過率を低くすれば、リソグラフィーの露光波長は、短い波長の光を使用する必要がなくなり、ひいては、リソグラフィコストを低減させることができる。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明において述べられ、且つ、明細書から部分的に明らかとなり、或いは本発明を実施することによって理解される。本発明の目的及び他の利点は、明細書、特許請求の範囲及び図面に具体的に指摘された構造によって実現及び達成することができる。
図面は、本発明のさらなる理解を提供するために提供され、本明細書の一部を構成し、本発明の実施例と共に本発明を説明するために使用されるが、本発明を限定するものではない。なお、図面のデータは概要を述べるためのものであり、比率に従って描かれるものではない。
粉末状の還元材料を用いてチップに対して黒化反応を行なうことが示される模式図である。
板状の還元材料を用いてチップに対して黒化反応を行なうことが示される模式図である。
積み重ねたチップの間に還元処理済みの物質を挿入することが示される模式図である。
以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、本発明を限定することを意図していないことを理解されたい。さらに、本明細書で「含有する」、「包括する」という用語を使用するとき、１つまたは複数の他の特徴の組み合わせの存在または追加を排除することなく、述べられた特徴の存在を示すために使用されることが理解される。
特に定義されない限り、本発明で使用される全ての用語(技術的及び科学的用語を含む)は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書の文脈および関連技術分野におけるそれらの用語の意味と一致する意味を有すると理解されるべきであり、本発明において明示的に定義されているものを除き、理想的または過度に形式的な意味で理解されるべきではないことがさらに理解されるべきである。
本発明は、導電率が良好で黒化の程度が高くて、且つ黒化が均一であるチップを作製するためのチップの黒化方法を提供しており、ウェハーを例として、本発明の黒化方法は、タンタル酸リチウムのウェハーまたはニオブ酸リチウムのウェハーを黒化反応のチャンバ内に設置し、ウェハー１００上に安定機能を有する押しブロック２００を設置し、押しブロック２００は、主に重力の作用によって、積み重ねられたウェハー１００が揺れて位置ずれすることを避けるものである。押しブロック２００上に還元材料３００を設置すると、還元材料３００とウェハー１００との非接触式の還元が実現され、選択され得る還元材料３００は、マグネシウム、木材パルプ、綿パルプ、草パルプ、キチン、デンプン、タンパク質、アルケン、芳香類、糖類、粉末状繊維、シート状繊維、ストライプ状繊維のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含み、還元材料３００の融点が６００℃未満である。反応チャンバーに対して加熱を行ない、チャンバー内の温度はキュリー温度よりも低く、チャンバー内の高温環境の温度は３５０〜６００℃であり、還元材料３００は高温で炭化または気化する。０．５〜３Ｌ／ｍｉｎの還元ガスまたは不活性ガスを導入し、還元ガスは、水素、一酸化炭素、一酸化二窒素などを含み、不活性ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、二酸化炭素などを含む。
本発明は、還元材料３００とウェハー１００との直接接触での黒化の効果をさらに試験しており、還元材料は高温により形状変化が発生することで、還元物質とウェハーとの接触が不均一となって、黒化のむらが生じてしまう。なお、還元材料は不透明であることが多く、チップの位置合わせが不均一となる問題も発生し、チップ上の色差を引き起こしてしまう。本発明は主に該技術課題を解決する。
いくつかの実施例において、押しブロック２００上にシート状繊維が配置され、シート状繊維の厚さは、１〜１０ｎｍである。
本発明はが提供する他の実施例において、該実施例は上記した方式に基づいた上で、ウェハーとウェハーの間に結晶体、セラミックス、金属などを含む還元処理済みの物質４００を挟持して、反応速度を速めることを主たる目的とする。
該実施例において、還元処理済みの物質４００は、サイズがウェハー１００と近い。
本発明は、分光測色計を用いて上記した工程で得られたウェハーに対して色定量化を行ない、そのＬ値で黒化の程度を判断することができる。従来のプロセスでのＬ値は約６６〜７０であり、上記した工程では約５５〜５０であり、黒化の程度が１５％高まった。また、均一性に関しては、チップの露光波長３００〜９００ｎｍにおける光透過率の均一性が１５％未満であり、基本的に肉眼では黒化にむらがあることは確認されず、チップの露光波長３００〜９００ｎｍにおける光のチップに対する透過率が５０％未満であった。
以上の実施方式によれば明らかなように、本発明の核心は、還元材料３００がチップ１００と直接接触せず、空間的な隔離を保つことであり、上記した還元材料３００から見ると、還元材料３００とチップ１００との接触距離は、１ｍ以内に確保すればよい。
上記したのは、本発明の好ましい実施方式にすぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の原理から逸脱しない限り、若干の改良及び修飾を行うことができ、これらの改良及び修飾も本発明の保護範囲とみなされるべきであることに留意されたい。
１００ ウェハー
２００ 押しブロック
３００ 還元材料
４００ 還元処理済みの物質
２００ 押しブロック
３００ 還元材料
４００ 還元処理済みの物質
Claims (13)
- チップの黒化方法であって、チップはタンタル酸リチウムのチップ又はニオブ酸リチウムのチップを含み、該方法はチップの導電率を増大させることができ、該方法はチャンバー内で還元材料によってチップに対して黒化反応を行なわせる方法であって、
チャンバー内に少なくとも融点が６００℃未満の還元材料を含み、該還元材料はチップと直接接触しないことを特徴とする、チップの黒化方法。 - 黒化反応は、高温環境下で行われ、高温環境の温度がチップのキュリー温度よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載のチップの黒化方法。
- 黒化反応は、高温環境下で行われ、高温環境の温度が３５０〜６００℃であることを特徴とする、請求項１に記載のチップの黒化方法。
- 黒化反応は、流量が０．５〜３Ｌ／ｍｉｎの還元ガス雰囲気又は不活性雰囲気中で行われることを特徴とする、請求項１に記載のチップの黒化方法。
- 前記還元ガス雰囲気は、水素、一酸化炭素、一酸化二窒素のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項４に記載のチップの黒化方法。
- 前記不活性雰囲気は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、二酸化炭素のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項４に記載のチップの黒化方法。
- 黒化反応のプロセスにおいてチップが積み重ねられていることを特徴とする請求項１に記載のチップの黒化方法。
- チップと還元処理済みの物質とが重なって接触していることを特徴とする、請求項７に記載のチップの黒化方法。
- 還元処理済みの物質は、結晶体、セラミックス、金属のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項８に記載のチップの黒化方法。
- 還元材料は、マグネシウム、木材パルプ、綿パルプ、草パルプ、キチン、デンプン、タンパク質、アルケン、芳香類、糖類、粉末状繊維、シート状繊維、ストライプ状繊維のうちの１種または多種の任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のチップの黒化方法。
- シート状繊維の厚さが１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１０に記載のチップの黒化方法。
- 黒化後のチップであって、チップ材料はタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを含み、光の波長が３００〜９００ｎｍにある場合の光のチップへの透過率の均一性が１５％未満であることを特徴とする黒化後のチップ。
- 光の波長が３００〜９００ｎｍにある場合の光のチップへの透過率が５０％未満であることを特徴とする、請求項１２に記載の黒化後のチップ。
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