KR20040029247A - Method of producing lithium tantalate substrate for surface acoustic wave element - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of fabricating a LiTaO3 single crystalline substrate for a surface acoustic wave substrate is provided to reduce the lead-time and improve the electric conductivity by performing a reduction process within a short period of time. CONSTITUTION: A reduction process for a LiTaO3 single crystalline ingot or a LiTaO3 single crystalline substrate is performed above the Curie temperature under the reductive atmosphere. A single polarization process for the reduced LiTaO3 single crystalline ingot or the reduced LiTaO3 single crystalline substrate is performed under the reductive atmosphere or the inactive atmosphere. A surface acoustic wave substrate is formed by processing the LiTaO3 single crystalline ingot or the LiTaO3 single crystalline substrate.

Description

표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법{METHOD OF PRODUCING LITHIUM TANTALATE SUBSTRATE FOR SURFACE ACOUSTIC WAVE ELEMENT}METHODS OF PRODUCING LITHIUM TANTALATE SUBSTRATE FOR SURFACE ACOUSTIC WAVE ELEMENT}

본 발명은 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 상기 단결정 기판을 탄탈산 리튬의 큐리온도 이상에서 환원처리함으로써, 단결정 기판의 전기전도도를 증가시켜 기판 표면의 정전기를 제거한 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a lithium tantalate single crystal substrate, and more particularly, to a surface acoustic wave device in which the single crystal substrate is reduced at or above the Curie temperature of lithium tantalate, thereby increasing the electrical conductivity of the single crystal substrate to remove static electricity from the surface of the substrate. A method for producing a lithium tantalate single crystal substrate.

탄탈산 리튬 단결정은 압전성 및 전기광학적 특성이 우수하여 표면탄성파 신호처리소자, 적외선 센서, 광 스위치, 광 메모리 등의 분야에 널리 사용되고 있다.Lithium tantalate single crystal is widely used in the fields of surface acoustic wave signal processing device, infrared sensor, optical switch, and optical memory because of its excellent piezoelectricity and electro-optic properties.

그런데, 상기 탄탈산 리튬 단결정을 표면 탄성파 소자의 기판으로 사용하기 위해 단일분극화 처리를 할 경우에는, 탄탈산 리튬 단결정 기판 양쪽 표면에 부착된 정전 전하의 방전으로 인한 스파크가 발생하게 되어 표면 탄성파 소자 제조공정에 있어서 많은 문제점을 야기하게 된다. 이러한 현상은 탄탈산 리튬의 초전특성으로 인한 것으로, 기본적으로 전기절연체인 탄탈산 리튬의 경우 탄탈산 리튬 표면에 부착된 정전 전하가 이동하여 전기적 중성을 이루기 위해서는 많은 시간이 필요한데 비해서, 표면 탄성파 소자 제조공정과 같이 급격히 온도가 변화하는 조건에서는, 상기 정전 전하가 방전을 일으켜 스파크가 발생하기 쉽게 되는 것이다. 이와 같이, 탄탈산 리튬 기판에 부착된 정전 전하로 인한 정전기는 기판 이송이나 작업 과정에서 표면 탄성파 소자의 제조장치에 작동오류를 일으킬 수 있고, 기판이 상기 제조장치에 강하게 부착되어 기계적인 응력에 의하여 기판이 파손되는 등, 작업안정성이 현저하게 떨어지는 문제가 있다.However, when monopolarization treatment is performed to use the lithium tantalate single crystal as the substrate of the surface acoustic wave device, sparks are generated due to the discharge of the electrostatic charge attached to both surfaces of the lithium tantalate single crystal substrate, thereby producing the surface acoustic wave device. It causes a lot of problems in the process. This phenomenon is due to the pyroelectric properties of lithium tantalate, and in the case of lithium tantalate, which is basically an electrical insulator, it takes a lot of time to move the electrostatic charge attached to the surface of lithium tantalate to achieve electrical neutrality. Under conditions where the temperature changes abruptly as in the step, the electrostatic charge causes discharge and sparks are likely to occur. As such, the static electricity due to the electrostatic charge attached to the lithium tantalate substrate may cause an operation error in the manufacturing apparatus of the surface acoustic wave device during substrate transfer or operation, and the substrate is strongly attached to the manufacturing apparatus, There is a problem that the work stability is remarkably inferior, such as breakage of the substrate.

뿐만 아니라, 탄탈산 리튬 기판에 소자를 부착하는 공정 중 기판의 온도가 급격히 변화될 경우, 기판에 부착된 정전 전하의 방전으로 발생하는 스파크에 의해 기판 또는 기판 위에 제조된 소자회로가 손상되거나, 나아가 소자 제조장치에 전기적 충격을 주어 고장을 야기시킬 수 있다.In addition, when the temperature of the substrate is suddenly changed during the process of attaching the device to the lithium tantalate substrate, the device circuit manufactured on the substrate or the substrate may be damaged by the spark generated by the discharge of the electrostatic charge attached to the substrate, or further, It may cause electric shock to the device manufacturing apparatus and cause failure.

또한, 근래 소자의 사용 주파수 영역이 날로 고주파화됨에 따라, 소자의 신호선의 폭이 수십 마이크로미터에서 수 마이크로미터까지 감소하고 있는 요즈음에는, 기판 표면의 국소적인 정전 전하량 차이로 인하여 발생하는 미소 방전에 의하여 미세한 선폭의 신호선들이 파괴되어 소자의 수명이 단축되는 문제점이 발생하고 있다.In recent years, as the frequency band of the device becomes higher and higher, the width of the signal line of the device decreases from several tens of micrometers to several micrometers. As a result, signal lines having a fine line width are destroyed, thereby shortening the lifespan of the device.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판의 소자 제조면의 이면에 도전성 금속막을 생성시키고 이를 접지하여 정전기를 제거하거나, 기판 양면을 전기적으로 연결하여 장시간 방전한 후 기판 위에 소자를 제조하는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 상기의 방법에 의하면, 도전성 금속막의 생성 및 최종적인 소자 제조 후의 도전성 금속막 제거 등의 추가적인 공정이 요구되거나, 공정 시간의 증가로 인한 비용증가 등의 단점이 있었다. 또한, 상기와 같은 방법들을 사용하더라도 기판 표면의 국소적인 정전 전하량 차이로 인하여 발생하는 미소 방전에 의한 소자 수명 단축현상은 효과적으로 억제할 수 없다는 문제점이 있었다.In order to solve the above problems, a method of manufacturing a device on a substrate after generating a conductive metal film on the back side of the device manufacturing surface of the substrate and grounding it to remove static electricity or by electrically connecting both sides of the substrate for a long time discharge Has been. However, according to the above method, additional processes such as the generation of the conductive metal film and the removal of the conductive metal film after the final device fabrication are required, or the cost increases due to the increase in the processing time. In addition, even if the above methods are used, there is a problem in that the shortening of the device life due to the micro discharge generated due to the local electrostatic charge difference on the surface of the substrate cannot be effectively suppressed.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 단일분극화된 탄탈산 리튬 단결정 기판의 전기전도도를 증가시켜 기판 표면에 부착된 정전 전하가 신속히 이동시킴으로써, 기판의 정전기 특성을 개선하도록 하는 기술이 제시되고 있다. 미국 특허 6319430호가 그 대표적인 것으로서, 상기 특허에서는 니오븀산 리튬이나 탄탈산 리튬 기판을 단일분극이 유지되도록 그 큐리온도 미만의 온도까지 가열하여 환원처리함으로써, 상기 단결정 기판의 전기전도도를 증가시키고 있다. 니오븀산 리튬이나 탄탈산 리튬을 환원성 분위기에서 열처리하면 그 전기전도도가 증가하는 이유는, 산화상태의 변화로 인하여 전자 밀도가 증가하기 때문인 것으로 알려지고 있다.In order to solve this problem, recently, a technique for increasing the electrical conductivity of a monopolarized lithium tantalate single crystal substrate and rapidly moving the electrostatic charge attached to the surface of the substrate has been proposed to improve the electrostatic characteristics of the substrate. U.S. Patent No. 6319430, which is representative of the patent, discloses that the lithium niobate or lithium tantalate substrate is heated to a temperature below its Curie temperature so as to maintain a single polarization to reduce the electrical conductivity of the single crystal substrate. The thermal conductivity of lithium niobate or lithium tantalate in a reducing atmosphere is known to increase the electron density due to the change in the oxidation state.

그러나, 탄탈산 리튬 환원반응은 처리온도가 높을 수록 반응속도가 급격히 증가하므로, 큐리온도가 낮은 탄탈산 리튬 기판의 경우(큐리온도;약 605℃)에는, 상업적으로 적용하기에는 반응속도가 너무 느린 단점이 있다. 즉, 상기 미국 특허에 의하면, 상업적으로 적용하기 어려울 정도의 장시간 처리와 고가의 장비를 사용하는 경우에만, 만족할 만한 탄탈산 리튬 단결정 기판의 정전기 특성을 얻을 수 있다는 문제점이 있다.However, the lithium tantalate reduction reaction increases rapidly as the treatment temperature increases, so in the case of lithium tantalate substrates having a low Curie temperature (Curi temperature; about 605 ° C), the reaction rate is too slow for commercial application. There is this. That is, according to the U.S. patent, there is a problem that satisfactory electrostatic properties of the lithium tantalate single crystal substrate can be obtained only when using a long time treatment and expensive equipment that are difficult to apply commercially.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 탄탈산 리튬 단결정 기판을 탄탈산 리튬의 큐리온도 이상에서 환원처리한 후, 환원성 분위기 또는비활성 분위기 하에서 단일분극화 처리함으로써, 표면 탄성파 소자 제조용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 정전기 특성을 개선하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and after reducing a lithium tantalate single crystal substrate above the Curie temperature of lithium tantalate, and then monopolarizing it in a reducing atmosphere or an inert atmosphere, tantalic acid for surface acoustic wave device manufacturing It aims at improving the electrostatic characteristic of a lithium single crystal substrate.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법은,In order to achieve the above object, the method for producing a lithium tantalate single crystal substrate of the present invention,

환원성 분위기 하에서 탄탈산 리튬 단결정 잉곳(ingot) 또는 기판을 탄탈산 리튬의 큐리온도 (Tc) 이상의 온도로 가열하여 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 환원하는 단계와;Reducing the lithium tantalate single crystal ingot or the substrate by heating the lithium tantalate single crystal ingot or the substrate to a temperature above the Curie temperature (Tc) of lithium tantalate under a reducing atmosphere;

상기 환원된 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 환원성 분위기 또는 비활성 분위기 하에서 단일분극처리하는 단계와;Monopolarizing the reduced lithium tantalate single crystal ingot or substrate under a reducing atmosphere or an inert atmosphere;

상기 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 가공하여 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판으로 제조하는 단계;Processing the lithium tantalate single crystal ingot or substrate to produce a lithium tantalate single crystal substrate for a surface acoustic wave device;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

상기 환원처리된 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 탄탈산 리튬 단결정 기판의 부피 비저항은 108~1011Ωㆍcm 인 것이 바람직하다.The volume resistivity of the reduced tantalum single crystal ingot or lithium tantalate single crystal substrate is preferably 10 8 to 10 11 Ω · cm.

탄탈산 리튬의 환원반응은 반응처리온도가 증가함에 따라 반응속도가 급격히 증가한다. 그런데, 상술한 바와 같이, 종래에는, 탄탈산 리튬 단결정의 단일분극 상태를 유지하기 위하여 환원반응 시의 온도를 큐리온도 미만으로 하고 있었다.In the reduction reaction of lithium tantalate, the reaction rate increases rapidly as the reaction treatment temperature increases. By the way, as mentioned above, in the past, in order to maintain the monopolar state of the lithium tantalate single crystal, the temperature at the time of a reduction reaction was made below curie temperature.

단일분극화(poling) 처리란, 단결정에 형성된 모든 분극을 한 방향으로 배열시키는 것을 말한다. 단일분극화 처리공정은, 분극 방향에 따라 단결정의 양면에 전극을 도포한 후, 큐리온도 이상으로 가열하고 일정시간 유지하여 분극을 제거하고, 전극에 직류전압을 가하여 전계(電界)를 형성한 후, 큐리온도 이하로 냉각하는 단계로 이루어진다. 상기와 같은 공정에 의해 큐리온도 이하로 냉각되면서 생성되는 이른바 자발분극이 단결정에 가해진 직류 전계에 의해 한 방향으로 배열하게 되는 것이다.Monopolarization refers to arranging all the polarizations formed in a single crystal in one direction. In the monopolarization treatment step, electrodes are coated on both sides of a single crystal along the direction of polarization, then heated above the Curie temperature and maintained for a certain time to remove polarization, and a DC voltage is applied to the electrodes to form an electric field. Cooling to below the Curie temperature. The so-called spontaneous polarization generated while cooling below the Curie temperature by the above process is arranged in one direction by the direct current applied to the single crystal.

그러나, 이러한 단일분극 상태는 단결정의 결정구조가 달라지는 큐리온도 이상에서는 유지되지 못하게 되므로, 상술한 바와 같이 종래에는, 환원반응 시의 온도를 큐리온도 미만으로 제한하고 있었던 것이다. 즉, 종래에는, 언제까지나 단일분극화 처리된 것을 전제로 한 상태에서 환원처리를 하였던 것이다. 이로 인하여 큐리온도가 비교적 높아서 단일분극이 유지된 상태에서 환원반응속도가 충분히 빨랐던 니오븀산 리튬 단결정(Tc= 약 1140℃)은 여러 분야에서 상업적으로 활발히 이용되고 있었으나, 큐리온도가 낮아 환원반응속도가 느린 탄탈산 리튬 단결정에 대해서는, 종래와 같은 환원처리방법이 거의 이용되지 못하고 있는 실정이었다. 더욱이, 종래의 방법은 환원반응속도가 느릴 뿐만 아니라, 탄탈산 리튬 기판의 표면 정전기를 제거할 수 있는 수준인 1011Ωㆍcm 이하의 부피 비저항을 달성하기도 매우 어려웠다.However, such a monopolar state cannot be maintained above the Curie temperature at which the crystal structure of the single crystal is changed. As described above, the temperature at the time of the reduction reaction has been limited to below the Curie temperature. In other words, conventionally, reduction treatment has been performed under the premise of monopolarization treatment forever. As a result, the lithium niobate single crystal (Tc = about 1140 ℃), which had a high Curie temperature and had a sufficiently fast reduction reaction in the state of maintaining a single polarization, was actively used in various fields. In the case of the slow lithium tantalate single crystal, the same reduction treatment method has been rarely used. Moreover, the conventional method was not only slow in the reduction reaction rate, but also very difficult to achieve a volume resistivity of 10 11 Ω · cm or less, which is a level capable of removing surface static electricity of the lithium tantalate substrate.

하지만, 본 발명자는 탄탈산 리튬 단결정에 대하여 예의연구한 결과, 단일분극화 상태를 전제로 하는 기존의 상식을 과감히 뒤엎고, 충분한 환원반응속도를 확보할 수 있는 고온의 환원성 분위기에서 환원반응을 하고, 이러한 환원상태를 유지하기 위하여 환원성 분위기나 비활성 분위기에서 단일분극화 처리를 한다면, 탄탈산 리튬 단결정의 환원반응속도를 현저하게 증가시키면서도, 단일분극상태를 유지할 수 있다는 것을 알게 되었다.However, the present inventors have diligently researched the lithium tantalate single crystals, and as a result, they drastically overturn the existing common sense on the premise of a monopolarization state, and perform a reduction reaction in a high-temperature reducing atmosphere capable of securing a sufficient reduction reaction rate. When the monopolarization treatment is carried out in a reducing atmosphere or an inert atmosphere to maintain the reduced state, it has been found that the monopolar state can be maintained while significantly increasing the reduction reaction rate of the lithium tantalate single crystal.

또한, 일반적인 단일분극화 공정은, 공기 분위기에서 큐리온도 이상의 온도까지 승온시키고 결정의 양단에 전계를 가하여 행해지나, 본 발명에서는 환원성 분위기에서 열처리되어 환원된 탄탈산 리튬 단결정을 종래와 같이 공기 분위기에서 단일분극화처리하면 재산화반응에 의하여 환원상태가 제거되므로, 단일분극화 공정도 환원성 분위기 아니면 적어도 비활성 분위기로 하여 환원반응속도의 상승과 환원상태 및 단일분극상태의 유지를 도모하고 있다.In addition, the general monopolarization process is performed by heating up to a temperature above the Curie temperature in an air atmosphere and applying an electric field to both ends of the crystal. However, in the present invention, the lithium tantalate single crystal heat-treated in a reducing atmosphere is reduced in a single air atmosphere. When the polarization treatment removes the reduced state by the reoxidation reaction, the monopolarization process is also made into a reducing atmosphere or at least an inert atmosphere, thereby increasing the reduction reaction rate and maintaining the reduced state and the monopolar state.

환원반응 열처리 시의 온도는 탄탈산 리튬의 큐리온도인 605℃ 이상으로서, 이론적으로는 그 상한선은 탄탈산 리튬의 녹는점인 1650℃ 까지 가능하다.The temperature during the reduction reaction heat treatment is 605 ° C. or more, which is the Curie temperature of lithium tantalate, and the upper limit can theoretically be up to 1650 ° C., the melting point of lithium tantalate.

환원반응 열처리 또는 단일분극 처리 시의 환원성 분위기는, 수소, 일산화탄소, 수증기 등의 일반적인 환원성 기체나, 흑연 등과 같은 환원성 고체 중에서 선택되는 하나 이상의 기체 및/또는 고체를 사용하여 조성할 수 있다.The reducing atmosphere during the reduction reaction heat treatment or monopolarization treatment may be formed using at least one gas and / or solid selected from general reducing gases such as hydrogen, carbon monoxide and water vapor, and reducing solids such as graphite.

또한, 단일분극화 처리 시의 비활성 분위기는, 질소, 아르곤을 포함하는 비활성 기체나 진공에 의하여 조성할 수 있다.In addition, the inert atmosphere at the time of monopolarization process can be comprised by the inert gas containing nitrogen and argon, or vacuum.

환원 열처리된 탄탈산 리튬 단결정의 전기전도도 변화는 고저항 측정기로 그 부피 비저항을 측정함으로써 알 수 있다. 환원처리되지 않은 탄탈산 리튬 단결정의부피 비저항은 1014~1015Ωㆍcm 정도이며, 환원처리정도가 증가할수록 부피 비저항은 감소한다. 탄탈산 리튬 기판 표면에서의 정전기 발생을 억제하기 위해서는 적어도 1011Ωㆍcm 이하의 부피 비저항이 달성되어야 하며, 바람직하게는 1010Ωㆍcm 이하인 것이 좋다. 다만, 부피 비저항이 108Ωㆍcm 미만이 될 경우, 단결정의 기계적 강도가 약해지므로, 부피 비저항의 하한선은 108Ωㆍcm 이상인 것이 좋다.The change in electrical conductivity of the reduced heat treated lithium tantalate single crystal can be known by measuring its volume resistivity with a high resistance measuring instrument. The volume resistivity of the unreduced lithium tantalate single crystal is about 10 14 to 10 15 Ω · cm, and the volume resistivity decreases as the degree of reduction is increased. In order to suppress the generation of static electricity on the surface of the lithium tantalate substrate, a volume resistivity of at least 10 11 Ω · cm or less should be achieved, and preferably 10 10 Ω · cm or less. However, when the volume resistivity is less than 10 8 Ω · cm, the mechanical strength of the single crystal is weakened. Therefore, the lower limit of the volume resistivity is preferably 10 8 Ω · cm or more.

한편, 탄탈산 리튬 단결정의 환원정도가 증가할수록 단결정의 색상이 짙은 회색이나 검은 색으로 변화하며, 환원정도가 클수록 검은 색이 더욱 짙어지게 된다.Meanwhile, as the reduction degree of the lithium tantalate single crystal increases, the color of the single crystal changes to dark gray or black, and the higher the reduction degree, the darker the black color becomes.

비교예 Ⅰ:Comparative Example I:

표 1은 종래 기술과 같이 단일분극화 처리한 후, 큐리온도 이하의 온도에서 환원성 기체인 수소를 사용하여 환원처리한 탄탈산 리튬 기판의 부피 비저항을 고저항 측정기로 측정하여 나타낸 것이다.Table 1 shows the measurement of the volume resistivity of a lithium tantalate substrate subjected to a monopolarization treatment and reduced using hydrogen as a reducing gas at a temperature below the Curie temperature using a high resistance measuring instrument.

시료번호Sample Number 환원처리온도Reduction Treatment Temperature 환원처리시간Reduction Treatment Time 부피 비저항Volume resistivity 단일분극유지 여부Whether to maintain single polarization 1One 550℃550 ℃ 10시간10 hours 3×1013Ωㆍcm3 x 10 13 cm 유지maintain 22 550℃550 ℃ 20시간20 hours 9×1012Ωㆍcm9 × 10 12 cmcm 유지maintain 33 550℃550 ℃ 72시간72 hours 7×1012Ωㆍcm7 × 10 12 cmcm 유지maintain 44 570℃570 ℃ 12시간12 hours 2×1013Ωㆍcm2 x 10 13 cm 유지maintain 55 570℃570 ℃ 27시간27 hours 6×1012Ωㆍcm6 x 10 12 cm 유지maintain 66 570℃570 ℃ 72시간72 hours 4×1012Ωㆍcm4 × 10 12 mm 유지maintain 77 600℃600 ℃ 50시간50 hours 3×1012Ωㆍcm3 x 10 12 cm 일부 유지Keep some 88 600℃600 ℃ 72시간72 hours 9×1011Ωㆍcm9 x 10 11 cm 일부 유지Keep some

표 1에서 알 수 있듯이, 비교예의 경우에는, 72 시간 이상의 장시간 동안 환원열처리를 하여도 탄탈산 리튬 기판의 정전기를 제거할 수 있는 수준인 1011Ωㆍcm 이하의 부피 비저항을 얻기 어렵다. 또한, 550℃ 이하의 온도에서 환원처리한 경우에는 처리시간이 증가하더라도 부피 비저항의 감소정도가 미미하며, 1011Ωㆍcm의 부피 비저항에 근접한 수준의 비교예 8의 경우 단일분극 상태가 일부 제거되는 등의 문제가 있다.As can be seen from Table 1, in the comparative example, it is difficult to obtain a volume resistivity of 10 11 Ω · cm or less, which is a level capable of removing static electricity of the lithium tantalate substrate even after reducing heat treatment for a long time of 72 hours or more. Further, when a reducing treatment at a temperature not higher than 550 ℃ there, and the reduction of volume resistivity about insignificant even increase the processing time, 10 11 Ω and the adjacent levels with the volume specific resistance of cm Comparative Example 8, a single polarization state portion removed for There is a problem such as being.

실시예 Ⅰ:Example I:

단일분극화되지 않은 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 큐리온도 이상의 온도에서 환원성 기체인 수소를 사용하여 환원처리하고, 고저항 측정기를 사용하여 그 부피 비저항을 측정하여 표 2에 나타내었다.The unpolarized lithium tantalate single crystal ingot or substrate was reduced using hydrogen, a reducing gas, at a temperature above the Curie temperature, and its volume resistivity was measured using a high resistance measuring instrument.

실시예 ⅠExample I 형태shape 환원처리온도Reduction Treatment Temperature 환원처리시간Reduction Treatment Time 부피 비저항Volume resistivity 1One 기판Board 700℃700 ℃ 5시간5 hours 9×1010Ωㆍcm9 × 10 10 cm 22 기판Board 700℃700 ℃ 10시간10 hours 5×1010Ωㆍcm5 x 10 10 cm 33 기판Board 700℃700 ℃ 20시간20 hours 3×1010Ωㆍcm3 x 10 10 cm 44 잉곳Ingot 700℃700 ℃ 5시간5 hours 2×1011Ωㆍcm2 x 10 11 cm 55 잉곳Ingot 700℃700 ℃ 10시간10 hours 7×1010Ωㆍcm7 × 10 10 cm 66 잉곳Ingot 700℃700 ℃ 20시간20 hours 3×1010Ωㆍcm3 x 10 10 cm 77 기판Board 800℃800 ℃ 5시간5 hours 4×1010Ωㆍcm4 × 10 10 cm 88 기판Board 800℃800 ℃ 10시간10 hours 2×1010Ωㆍcm2 x 10 10 cm 99 기판Board 800℃800 ℃ 15시간15 hours 2×1010Ωㆍcm2 x 10 10 cm 1010 잉곳Ingot 800℃800 ℃ 5시간5 hours 2×1010Ωㆍcm2 x 10 10 cm 1111 잉곳Ingot 800℃800 ℃ 10시간10 hours 2×1010Ωㆍcm2 x 10 10 cm 1212 잉곳Ingot 800℃800 ℃ 15시간15 hours 2×1010Ωㆍcm2 x 10 10 cm 1313 기판Board 900℃900 ℃ 5시간5 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 1414 기판Board 900℃900 ℃ 10시간10 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 1515 잉곳Ingot 900℃900 ℃ 5시간5 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 1616 잉곳Ingot 900℃900 ℃ 10시간10 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 1717 기판Board 1000℃1000 ℃ 3시간3 hours 6×109Ωㆍcm6 x 10 9 cm 1818 기판Board 1000℃1000 ℃ 5시간5 hours 6×109Ωㆍcm6 x 10 9 cm 1919 잉곳Ingot 1000℃1000 ℃ 3시간3 hours 6×109Ωㆍcm6 x 10 9 cm 2020 잉곳Ingot 1000℃1000 ℃ 5시간5 hours 6×109Ωㆍcm6 x 10 9 cm

표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 Ⅰ의 경우, 비교예보다 훨씬 짧은 시간 내에, 탄탈산 리튬 기판의 표면 정전기를 제거할 수 있는 1011Ωㆍcm 이하의 부피 비저항을 달성할 수 있다. 또한, 환원처리온도가 높아질수록 환원처리시간은 점점 짧아지고, 부피 비저항은 점점 작아지는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 2, in Example I of the present invention, a volume resistivity of 10 11 Ω · cm or less capable of removing surface static electricity of a lithium tantalate substrate can be achieved within a much shorter time than the comparative example. . In addition, it can be seen that as the reduction treatment temperature increases, the reduction treatment time becomes shorter and the volume resistivity becomes smaller.

비교예 Ⅱ 및 실시예 Ⅱ:Comparative Example II and Example II:

상기 환원처리된 잉곳이나 기판을 일반적인 단일분극처리공정에서와 같이 공기 분위기에서 단일분극화하면, 짧은 시간에 재산화반응이 발생하여 부피 비저항이 다시 급격히 증가하게 된다. 표 3에서 알 수 있듯이 비교예 Ⅱ와 같이, 본 발명 조건과 같이 큐리온도 이상에서 환원처리하였다 하더라도, 공기 분위기 하에서 단일분극화한 경우, 부피 비저항이 다시 급격히 증가함을 알 수 있다. 이에 대하여, 본 발명의 실시예 Ⅱ와 같이, 수소와 같은 환원성 분위기 또는 질소와 같은 비활성 기체 분위기에서 단일분극화처리하였을 경우에는, 단일분극화 이전의 부피 비저항이 그대로 유지되고 있음을 알 수 있다.When the reduced ingot or the substrate is monopolarized in an air atmosphere as in a general monopolarization process, reoxidation occurs in a short time, thereby rapidly increasing the volume resistivity again. As can be seen from Table 3, even if the reduction treatment at the Curie temperature or higher as in the present invention conditions, as in Comparative Example II, it can be seen that the volume resistivity increases again when monopolarized in the air atmosphere. On the other hand, as in Example II of the present invention, when the monopolarization treatment in a reducing atmosphere such as hydrogen or an inert gas atmosphere such as nitrogen, it can be seen that the volume resistivity before monopolarization is maintained as it is.

환원 열처리 조건Reduction heat treatment condition 단일분극화 조건Monopolarization conditions 온도Temperature 시간time 부피 비저항Volume resistivity 분위기atmosphere 온도Temperature 시간time 부피 비저항Volume resistivity 비교예 ⅡComparative Example II 800℃800 ℃ 5시간5 hours 5×1010Ωㆍcm5 x 10 10 cm 공기air 650℃650 ℃ 3시간3 hours 4×1014Ωㆍcm4 x 10 14 cm 900℃900 ℃ 5시간5 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 공기air 650℃650 ℃ 3시간3 hours 4×1014Ωㆍcm4 x 10 14 cm 실시예 ⅡExample II 800℃800 ℃ 5시간5 hours 5×1010Ωㆍcm5 x 10 10 cm 수소Hydrogen 650℃650 ℃ 3시간3 hours 5×1010Ωㆍcm5 x 10 10 cm 900℃900 ℃ 5시간5 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 수소Hydrogen 650℃650 ℃ 3시간3 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 800℃800 ℃ 5시간5 hours 5×1010Ωㆍcm5 x 10 10 cm 질소nitrogen 650℃650 ℃ 3시간3 hours 5×1010Ωㆍcm5 x 10 10 cm 900℃900 ℃ 5시간5 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm 질소nitrogen 650℃650 ℃ 3시간3 hours 1×1010Ωㆍcm1 × 10 10 cm

본 발명의 방법에 의하여 제조된 탄탈산 리튬 잉곳 또는 기판을 통상의 방법으로 가공하여 표면 탄성파 소자용 기판을 만들고 여기에 표면 탄성파 소자를 제조하여 상기 소자의 전기적 특성을 검사한 결과 비저항특성이 우수하여, 단일분극화에 의한 정전기로 인한 영향을 받지 않음을 알 수 있었고, 또한 소자의 수명단축현상이 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.The lithium tantalate ingot or substrate manufactured by the method of the present invention is processed by a conventional method to make a substrate for a surface acoustic wave device, and the surface acoustic wave device is manufactured thereon, and the electrical characteristics of the device are examined, and thus the resistivity characteristics are excellent. In addition, it was found that it is not affected by the static electricity due to the monopolarization, and it was also confirmed that the life shortening of the device is significantly reduced.

본 발명방법은 이미 제조된 탄탈산 리튬 단결정이나 기판에 대하여 독립적으로 수행될 수도 있지만, 탄탈산 리튬 단결정의 제조과정 중, 특히 탄탈산 리튬 단결정을 성장시킨 후 상온까지 냉각하는 과정 중에 수행될 수도 있다. 즉, 탄탈산리튬의 녹는 점 온도 부근에서 탄탈산 리튬 단결정을 성장시킨 후, 상온까지 냉각하는 과정 중에 결정성장로 내부에 환원성 분위기를 조성하고 상기 실시예와 같은 온도와 시간을 유지하면 본 발명의 환원된 탄탈산 리튬 단결정 잉곳을 얻을 수 있다.The method of the present invention may be performed independently on the already prepared lithium tantalate single crystal or substrate, but may be performed during the manufacturing process of the lithium tantalate single crystal, in particular, during the growth of the lithium tantalate single crystal and cooling to room temperature. . That is, after growing the lithium tantalate single crystal near the melting point temperature of lithium tantalate, and forming a reducing atmosphere inside the crystal growth furnace during the cooling process to room temperature and maintaining the same temperature and time as in the above embodiment of the present invention A reduced lithium tantalate single crystal ingot can be obtained.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법에 의하면, 종래의 제조방법에 비하여 환원처리시간이 현저히 감소하여 작업시간이 줄어들 뿐 아니라, 더욱 우수한 탄탈산 리튬 단결정의 전기전도도 내지는 부피 비저항을 얻을 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the manufacturing method of the lithium tantalate single crystal substrate for the surface acoustic wave device of the present invention, the reduction treatment time is significantly reduced compared to the conventional manufacturing method, thereby reducing the working time and more excellent lithium tantalate single crystal. There is an effect that the electrical conductivity or volume resistivity of can be obtained.

이로 인하여, 탄탈산 리튬의 초전특성에 의해 생성되는 정전기를 신속히 제거할 수 있으므로, 표면 탄성파 소자 제조공정에서 발생하는 정전기로 인한 작업 불안정성을 현저히 개선할 수 있다는 장점이 있다.As a result, since static electricity generated by the pyroelectric properties of lithium tantalate can be quickly removed, there is an advantage that work instability due to static electricity generated in the surface acoustic wave device manufacturing process can be significantly improved.

Claims (4)

환원성 분위기 하에서 탄탈산 리튬 단결정 잉곳(ingot) 또는 기판을 탄탈산 리튬의 큐리온도 (Tc) 이상의 온도로 가열하여 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 환원하는 단계와;Reducing the lithium tantalate single crystal ingot or the substrate by heating the lithium tantalate single crystal ingot or the substrate to a temperature above the Curie temperature (Tc) of lithium tantalate under a reducing atmosphere; 상기 환원된 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 환원성 분위기 또는 비활성 분위기 하에서 단일분극처리하는 단계와;Monopolarizing the reduced lithium tantalate single crystal ingot or substrate under a reducing atmosphere or an inert atmosphere; 상기 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 기판을 가공하여 표면 탄성파 소자용 기판으로 제조하는 단계;Processing the lithium tantalate single crystal ingot or substrate to produce a surface acoustic wave device substrate; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법.Method for producing a lithium tantalate single crystal substrate for a surface acoustic wave device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원처리된 탄탈산 리튬 단결정 잉곳 또는 탄탈산 리튬 단결정 기판의 부피 비저항이 108~1011Ωㆍcm 인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법.A volume resistivity of the reduced tantalum single crystal ingot or lithium tantalate single crystal substrate is 10 8 to 10 11 Ω · cm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원성 분위기는, 수소, 일산화탄소, 수증기 등의 환원성 기체나, 흑연을 포함하는 환원성 고체 중에서 선택되는 하나 이상의 기체 및/또는 고체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법.The reducing atmosphere is a method for producing a lithium tantalate single crystal substrate for a surface acoustic wave device, characterized in that it comprises a reducing gas such as hydrogen, carbon monoxide, water vapor, or at least one gas and / or a solid selected from a reducing solid containing graphite. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비활성 분위기는 질소, 아르곤을 포함하는 비활성 기체나 진공에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자용 탄탈산 리튬 단결정 기판의 제조방법.The inert atmosphere is a method of manufacturing a lithium tantalate single crystal substrate for a surface acoustic wave device, characterized in that the inert gas containing a nitrogen, argon or vacuum.
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