KR100198241B1 - Method for deciding crystal orientation flat for litao3 single crystal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초크랄스키법을 이용하여 X축 방향으로 성장시킨 LiTaO3단결정 잉고트의 웨이퍼를 가공하는 경우 탄성표면파를 갖는 특정방위의 기준면을 결정하기 위해 기준면의 웨이퍼의 전면에 가해지는 충격에 따라 일정하게 발생되는 주 벽개면의 방향을 기준으로 X,Y,Z축 방향을 결정할 수 있도록 한 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법에 관한 것으로, 엣칭공정을 거치는 종래기술에 비해서 웨이퍼를 가공하는 작업공정수를 단축시켜 제품의 작업성을 향상시키고 X,Y,Z축 방향을 결정하는데 일정하게 발생되는 주벽개면 방향을 이용함으로서 제품의 회수율이 뛰어나게 되는 것이다.In the present invention, when processing a wafer of LiTaO 3 single crystal ingot grown in the X-axis direction using the Czochralski method, it is constant according to the impact applied to the front surface of the wafer of the reference plane to determine the reference plane of the specific orientation with surface acoustic waves. The crystal orientation method of the LiTaO 3 single crystal that allows the X, Y, Z axis direction to be determined based on the direction of the main cleaved surface. By shortening to improve the workability of the product and by using the circumferential wall surface direction that is constantly generated to determine the X, Y, Z axis direction, the recovery rate of the product is excellent.
Description
제1도는 종래 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법을 설명하기 위한 공정도.1 is a process chart for explaining a crystal orientation determination method of a conventional LiTaO 3 single crystal.
제2도는 본 발명에 의한 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법을 설명하기 위한 공정도.2 is a process chart for explaining the crystal orientation determination method of LiTaO 3 single crystal according to the present invention.
제3도는 (a),(b)의 본 발명에 의해 제조되는 웨이퍼의 벽개면을 나타내는 도면이다.3 is a view showing cleaved surfaces of wafers produced by the present invention of (a) and (b).
본 발명은 초크랄스키(Czochralski)법을 이용하여 X축 방향으로 성장시킨 LiTaO3단결정 잉고트의 웨이퍼를 가공하는 경우 탄성표면파(Surface Acoustic Wave ; SAW)전달의 특정방위의 기준이 되는 결정방위(Orientation Flat)의 결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 결정방위를 결정하기 위해 기준면의 설정시 웨이퍼의 전면에 가해지는 충격에 따라 일정하게 발생되는 주 벽개면의 방향을 기준으로 X,Y,Z축 방향을 결정할 수 있도록 한 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법에 관한 것이다.In the present invention, when processing a wafer of LiTaO 3 single crystal ingot grown in the X-axis direction using the Czochralski method, the crystal orientation which is a standard of specific orientation of surface acoustic wave (SAW) transmission Flat) method, and more specifically, X, Y, Z-axis direction based on the direction of the main cleavage surface that is generated constantly according to the impact applied to the front surface of the wafer when setting the reference plane to determine the crystal orientation It relates to a crystal orientation determination method of LiTaO 3 single crystal that can be determined.
초크랄스기법을 이용하여 X축 방향으로 성장시킨 LiTaO3단결정은 탄성표면파를 이용한 탄성표면파 필터에 응용되는 대표적인 압전물질로서, 압전 및 전기적 광학특성이 우수하므로 텔레비젼, 비디오테이프레코더, 자동차전화기, 인공위성등의 부품으로서 폭넓게 사용되고 있다.LiTaO 3 single crystal grown in the X-axis direction using the Czochrals technique is a representative piezoelectric material applied to surface acoustic wave filters using surface acoustic waves, and has excellent piezoelectric and electrical and optical properties, so it is suitable for television, video tape recorder, automobile telephone, artificial satellite It is widely used as a part of.
상기와 같은 X축 방향으로 성장시킨 LiTaO3단결정을 웨이퍼 가공하기 위해 종래에는, 단일분역화공정(Poling)을 거치고, 외주연 연삭가공을 하며 상기 웨이퍼에 플러스(+) 112°Y방향의 결정방위를 결정하기 위해서는 단결정의 X,Y,Z축 방위를 정해야 되는 것으로, 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 제1도에 도시된 바와같이 X축 방향으로 성장된 단결정 잉고트를 상부/하부 공정에 의해 X축 양단을 절단하고, X-ray 회절 및 단일분역화 공정을 이용하여 Z축 방향을 표시하고, 단결정의 엣칭에 의해 플러스(+) 및 마이너스(-)방향의 Y,Z축을 결정하여 결정방위를 결정할 수 있도록 한 것으로, 상기와 같이 웨이퍼가공을 하는 것은 엣칭판정을 위한 시편준비 및 이의 판정에 많은 작업시간이 소요되어 제품의 작업성이 떨어지는 결점을 갖는 것이었다.In order to wafer-process LiTaO 3 single crystals grown in the X-axis direction as described above, the wafer is subjected to a single-division process (Poling), subjected to outer peripheral grinding, and crystal orientation of the positive (112) Y direction on the wafer. In order to determine the X, Y, Z-axis orientation of the single crystal to be determined, and in more detail with reference to the accompanying drawings, as shown in Figure 1, the single crystal ingot grown in the X-axis direction as shown in Figure 1 Cut both ends of the X-axis, mark the Z-axis direction using X-ray diffraction and monodivision process, and determine the Y and Z axes in the positive (+) and negative (-) directions by etching the single crystal. In order to determine the crystal orientation, the wafer processing as described above had a drawback in that workability of the product was reduced because a lot of work time was required for specimen preparation and determination thereof for etching determination.
한편, 일본특허 소52-149300의 강유전체 결정의 결정방위 결정방법은 LiTaO3의 X축 인상결정을 성장시켜 X축 양단을 절단시킨 후, 편광장치를 이용하며 Z축 방향을 결정하고 단일분역화 공정에 의해 Y축 방향을 결정하며, X축 인상결정의 성장이방성에 의해 나타나는 릿지(ridge)를 이용하여 Y축 또는 Z축을 기준점으로 하여 일정한 각도에 평행한 방위면을 결정할 수 있도록 한 릿지형태에 따른 방위결정법으로서, 웨이퍼를 가공하는 공정단계가 축소되므로 종래의 문제점을 해소시켜 제품의 작업성을 향상시킬 수 있었으나, 웨이퍼의 가공시 결정방위를 결정하기 위해 기준면을 설정하는 경우 성장단계에서 발생되는 릿지의 대칭성이 항상 일정치 않아 이를 결정방위면의 기준으로 결정할 수 없으므로 제품의 불량요인은 여전히 남아있게 되는 것이었다.On the other hand, the crystal orientation determination method of ferroelectric crystals of Japanese Patent No. 52-149300 is to grow the X-axis pulling crystal of LiTaO 3 to cut both ends of the X-axis, and then determine the Z-axis direction using a polarizer, The direction of the Y-axis is determined by the ridge type, and the ridge type that allows to determine the azimuth plane parallel to a certain angle using the ridge represented by the growth anisotropy of the X-axis pulling crystal as a reference point. As the orientation determination method, the process steps for processing wafers are reduced, so that the conventional problems can be solved and the workability of the product can be improved.However, when the reference plane is set to determine the crystal orientation during processing of the wafer, the ridges generated in the growth stage are produced. Since the symmetry of is not always constant, it cannot be determined by the reference of the crystal orientation plane, so the defects of the product remain.
본 발명의 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 축방향으로 성장된 LiTaO3단결정의 웨이퍼가공시 탄성표면파 전달의 결정방위의 기준면을 결정하는 경우 웨이퍼 전면에 일정한 충격을 가함으로서 일정하게 발생되는 주 벽개면의 방향을 기준면으로하여 X,Y,Z축 방향을 결정할 수 있도록 한 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법을 제공하는데 있는 것이다.The crystal orientation method of the LiTaO 3 single crystal of the present invention has been devised in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to determine the crystal orientation of surface acoustic wave transfer during wafer processing of an axially grown LiTaO 3 single crystal. It is to provide a crystal orientation determination method of LiTaO 3 single crystal that can determine the X, Y, Z axis direction by using the standard cleaved surface direction as a reference plane when applying the standard impact surface when determining the reference plane. .
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법의 특징은 X축 방향으로 성장된 LiTaO3단결정 잉고트의웨이퍼를 가공함에 있어서, 플러스(+) 112° Y방향의 탄성표면파를 갖는 특정방위의 기준면을 결정하는 경우 전면에 가해지는 충격에 따라 일정하게 발생되는 주벽개면의 방향을 기준면으로 하여 플러스(+) 및 마이너스(-) X,Y,Z축 방향을 결정할 수 있도록 한 것이다.The characteristics of the crystal orientation determination method of the LiTaO 3 single crystal of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, in processing the wafer of LiTaO 3 single crystal ingot grown in the X-axis direction, plus (+) 112 ° Y direction In the case of determining the reference plane of a specific direction with surface acoustic wave, the positive and negative X, Y, and Z directions are determined based on the direction of the main wall opening surface which is generated regularly according to the impact applied to the front surface. I would have to.
이하, 본 발명의 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the crystal orientation determination method of the LiTaO 3 single crystal of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의해 탄성표면파 소자의 제조시 플러스(+) 112° Y방향에 대해 수직한 방향으로 SAW용 전극을 형성시키기 때문에 X축면상에 플러스(+) 112° Y방향에 평행한 면을 기준으로 형성시켜야 하며, 상기와 같은 결정방위를 결정하기 위해서는 단결정의 X,Y,Z축 방위를 정해야 되는 것으로 이를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면, 제2도는 본 발명에 의한 LiTaO3단결정 잉고트의 결정방위 결정방법을 설명하기 위한 공정도로서, 초크랄스키법을 이용하여 X축 방향으로 성장시킨 LiTaO3단결정 잉고트를 상부/하부공정에 의해 X축 양단을 절단시키고, X-ray 회절을 이용하여 Z축 방향을 표시하고 단일분역화 공정으로서 플러스(+) 및 마이너스(-) Z 방향을 설정하며, 상기 잉고트의 상부를 웨이퍼 각오하여 플러스(+) 및 마이너스(-) X축 판정용 시편을 제작하되 상기 시편의 두께는 약 350 내지 500㎛를 갖도록 한다.According to the present invention, the SAW electrode is formed in a direction perpendicular to the positive (+) 112 ° Y direction when the surface acoustic wave device is manufactured, based on a plane parallel to the positive (+) 112 ° Y direction on the X axis plane. In order to determine the crystal orientation as described above, the X, Y, and Z-axis orientations of the single crystals must be determined. Referring to the accompanying drawings, FIG. 2 shows the LiTaO 3 single crystal ingot of the present invention. As a process chart for explaining the crystal orientation method, the LiTaO 3 single crystal ingot grown in the X-axis direction using the Czochralski method is cut at both ends of the X-axis by an upper / lower process, and Z-based by X-ray diffraction. Display the axial direction and set the positive (+) and negative (-) Z directions as the monosequence process, and prepare the specimens for the positive (+) and negative (-) X-axis determination by preparing the wafer on the top of the ingot. Being the thickness of the specimen is to have about 350 to 500㎛.
한편, 상기 시편인 웨이퍼의 전면에 충격을 가함으로서 웨이퍼의 주 벽개방향의플러스(+) X 및 마이너스(-) X 면에 따라 제3도에서와 같이 일정하게 발생되며 즉, 플러스(+) Z축을 기준으로 하여 웨이퍼의 윗면이 플러스(+) X 면인 경우에 주 벽개면과 플러스(+) Z축이 이루는 각이 31° 내지 32°이고, 마이너스(-) X 면인 경우에는 7°내지 8°의 각도를 갖게된다. 상기와 같이 플러스(+) X 및 마이너스(-) X 판정에 따라 X,Y,Z축의 플러스(+) 및 마이너스(-) 방향이 결정된 후 웨이퍼의 외주연각 가공을 실시하고 플러스(+) 112°Y 방향에 대해 평행하게 결정방위를 가공하게 되는 것이다.On the other hand, by applying an impact to the front surface of the wafer, which is the specimen, it is constantly generated as shown in FIG. 3 according to the plus (+) and negative (-) X planes of the main cleavage direction of the wafer, that is, plus (+) Z The angle between the major cleavage plane and the positive Z axis is 31 ° to 32 ° when the top surface of the wafer is the positive X plane, and 7 ° to 8 ° when the negative X plane is the axis. Will have an angle. As described above, after the positive (+) and negative (-) directions of the X, Y, and Z axes are determined according to the positive (+) and negative (-) X determinations, the outer peripheral edge processing of the wafer is performed and the positive (+) 112 ° is performed. The crystal orientation is processed parallel to the Y direction.
상기와 같은 본 발명에 의한 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법의 실시예는 다음과 같으며 이는 본 발명의 범주를 한정시키고자 함이 결코 아니며 본 발명의 이해를 돕기위하여 더욱 구체적으로 예시한 것이다.Examples of the crystal orientation determination method of the LiTaO 3 single crystal according to the present invention as described above are as follows, which is not intended to limit the scope of the present invention but is more specifically illustrated to help the understanding of the present invention.
초크랄스키법에 의해 X축 방향으로 성장된 LiTaO3단결정 잉고트(ø : 80mm, 1 : 100mm)를 X-ray 고니어미터(goniometer)를 이용하여 X축 방위에 맞추어 단결정 잉고트의 X축 양단을 절단하고, X-ray를 이용하여 Z축 방위를 찾아 다이아몬드 스크라이버로써 단결정 잉고트에 표시하며, 상기 단결정 잉고트에 단일분역화 공정을 거쳐 플러스(+) 및 마이너스(-) Z축을 설정한 후 절단기로써 350 내지 500㎛ 정도의 두께를 갖는 웨이퍼를 가공한다. 플러스(+) 및 마이너스(-) Z축 방향을 상기 웨이퍼상에 정확하게 표시하고 평탄한 곳에 위치시켜 웨이퍼면에 일정한 충격을 가하여 인위적으로 크랙을 유발시켜 플러스(+) Z축과 주벽개면과의 각도를 측정하며, 상기 측정각이 31°내지 32°이면 플러스(+) X면, 측정각이 7°내지 8°이면 마이너스(-) X 면으로 판정하며 이 판정에 따라 웨이퍼의 외주연삭 가공을 하여 웨이퍼를 제조할 수 있는 것이다.LiTaO 3 single crystal ingots (ø: 80mm, 1: 100mm) grown in the X-axis direction by the Czochralski method are used to adjust the X-axis both ends of the single-crystal ingots by X-ray orientation using an X-ray goniometer. After cutting, find the Z-axis direction by using X-ray and mark it on the single crystal ingot as a diamond scriber, and set the positive (+) and negative (-) Z axis through the monosequence process on the single crystal ingot, A wafer having a thickness of about 350 to 500 µm is processed. The positive (+) and negative (-) Z-axis directions are accurately marked on the wafer and placed on a flat surface to apply a constant impact to the wafer surface to artificially cause cracks, thereby reducing the angle between the positive (+) Z axis and the major cleavage surface. If the measurement angle is 31 ° to 32 °, it is determined as positive (+) X surface, and if the measurement angle is 7 ° to 8 °, it is determined as negative (-) X surface. It can be prepared.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 실시예에 의하면 플러스(+) 및 마이너스(-) Y축 판정과 엣칭에 의한 판정을 비교함으로서 동일한 결과를 얻었으며 제작된 웨이퍼의 탄성표면파 특성평가로서 웨이퍼의 결정방위가 정확히 가공된 것을 확인할 수 있었다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the same result was obtained by comparing the positive and negative Y-axis determination and the etching determination, and the crystal orientation of the wafer as the surface acoustic wave characteristics evaluation of the fabricated wafer. Was confirmed to be processed correctly.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 LiTaO3단결정의 결정방위 결정방법은 X축 방향으로 성장된 LiTaO3단결정 잉고트의 웨이퍼를 가공하는 경우 결정방위를 결정하기 위해 기준면의 설정시 외부에서의 일정한 충격에 따라 일정하게 발생되는 주벽개면 방향을 기준으로 X,Y,Z 방향을 결정할 수 있도록 한 것으로, 엣칭공정을 거치는 종래기술에 비해서 웨이퍼를 가공하는 작업공정수를 단축시켜 제품의 작업성을 향상시키고 X,Y,Z축 방향을 결정하는데 일정하게 발생되는 주벽개면 방향을 이용함으로서 제품의 회수율이 뛰어나게 되는 것이다.As described above, the crystal orientation determination method of the LiTaO 3 single crystal according to the present invention is subjected to a constant impact from the outside when setting the reference plane to determine the crystal orientation when processing a wafer of LiTaO 3 single crystal ingot grown in the X-axis direction. X, Y, and Z directions can be determined based on the direction of the main wall opening surface, which is consistently generated, and the workability of the product is improved by shortening the number of work processes for processing wafers compared to the prior art through etching. By using the circumferential wall opening direction that is constantly generated to determine the Y, Z axis direction, the product recovery rate is excellent.
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