WO2018159596A1 - 弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子 - Google Patents

弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2018159596A1
WO2018159596A1 PCT/JP2018/007205 JP2018007205W WO2018159596A1 WO 2018159596 A1 WO2018159596 A1 WO 2018159596A1 JP 2018007205 W JP2018007205 W JP 2018007205W WO 2018159596 A1 WO2018159596 A1 WO 2018159596A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acoustic wave
surface acoustic
rmax
wave device
relationship
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/007205
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆司 宇都
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to KR1020197024580A priority Critical patent/KR102299066B1/ko
Priority to CN201880012405.3A priority patent/CN110383684B/zh
Priority to US16/486,696 priority patent/US11476829B2/en
Priority to JP2019503011A priority patent/JP6721202B2/ja
Publication of WO2018159596A1 publication Critical patent/WO2018159596A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/30Niobates; Vanadates; Tantalates
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02559Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02157Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02614Treatment of substrates, e.g. curved, spherical, cylindrical substrates ensuring closed round-about circuits for the acoustical waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02614Treatment of substrates, e.g. curved, spherical, cylindrical substrates ensuring closed round-about circuits for the acoustical waves
    • H03H9/02622Treatment of substrates, e.g. curved, spherical, cylindrical substrates ensuring closed round-about circuits for the acoustical waves of the surface, including back surface
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02842Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02866Means for compensation or elimination of undesirable effects of bulk wave excitation and reflections
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/64Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6489Compensation of undesirable effects

Definitions

  • the present disclosure relates to a surface acoustic wave device substrate and a pseudo surface acoustic wave element.
  • Surface acoustic wave devices are devices that perform signal processing by converting electrical signals into surface acoustic waves.
  • the surface acoustic wave device substrate single crystal substrates such as lithium tantalate and lithium niobate having piezoelectric characteristics are used.
  • the surface acoustic wave device substrate of the present disclosure is made of a piezoelectric material, and includes a first surface on which a surface acoustic wave propagates and a second surface positioned opposite to the first surface. ) Satisfies at least one of the following.
  • the second surface has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average distance (S) between local peaks is Ra / S ⁇ 11.
  • the second surface has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average interval of unevenness (Sm) is Ra / Sm ⁇ 6.7.
  • the second surface has a maximum height (Rmax) of 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and the relationship between the maximum height (Rmax) and the average distance (S) between the local peaks is Rmax / S ⁇ 130. It is.
  • the second surface has a maximum height (Rmax) of 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and a relationship between the maximum height (Rmax) and the average interval of unevenness (Sm) is Rmax / Sm ⁇ 80. is there.
  • the surface acoustic wave device substrate is made of a piezoelectric material substrate having piezoelectric characteristics such as lithium tantalate and lithium niobate.
  • a lithium tantalate single crystal is used as the piezoelectric material.
  • the lithium tantalate single crystal the 36 ° Y to 46 ° Y lithium tantalate single crystal is suitably used for the pseudo surface acoustic wave device among the surface acoustic wave devices.
  • a pseudo surface acoustic wave device substrate made of a 42 ° Y lithium tantalate single crystal is described as the substrate.
  • the substrate for a surface acoustic wave device of the present embodiment includes a first surface that is a surface on which surface acoustic waves propagate and a second surface that is positioned opposite to the first surface. Since the surface acoustic wave device substrate is a plate-like body having two main surfaces, the first surface can also be referred to as the first main surface and the second surface as the second main surface.
  • the surface acoustic wave device substrate of this embodiment satisfies at least one of the following (1) to (4).
  • the second surface has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average distance (S) between local peaks is Ra / S ⁇ 11.
  • the second surface has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average interval of unevenness (Sm) is Ra / Sm ⁇ 6.7.
  • the second surface has a maximum height (Rmax) of 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and the relationship between the maximum height (Rmax) and the average distance (S) between local peaks is Rmax / S ⁇ 130 It is.
  • the second surface has a maximum height (Rmax) of 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and the relationship between the maximum height (Rmax) and the average interval of unevenness (Sm) is Rmax / Sm ⁇ 80. is there.
  • the substrate for the surface acoustic wave device of the present embodiment is a parameter in the width direction of the second surface (direction parallel to the surface), which is an average interval between local peaks (S), an average interval between irregularities (Sm ),
  • the arithmetic average roughness (Ra) and the maximum height (Rmax), which are parameters in the height direction (direction perpendicular to the surface) of the second surface, are relatively large.
  • the surface acoustic wave device substrate of the present embodiment is used for a surface acoustic wave filter.
  • the surface acoustic wave filter an input electrode for excitation and an output electrode for reception are formed on the surface of the substrate for the surface acoustic wave device.
  • the output electrode receives the reflected wave that causes spurious (frequency component that is not designed in design). Since the surface acoustic wave filter cannot obtain desired characteristics, the second surface of the surface acoustic wave device substrate is roughened. When the second surface is roughened, the bulk wave is scattered and the reflected wave received by the output electrode is reduced, so that spurious due to the reflected wave is reduced.
  • a substrate for a surface acoustic wave device in recent years is required to have few reflected waves from the second surface and few defects and residual stress due to roughening.
  • the surface acoustic wave device substrate of the present embodiment has a relatively large arithmetic average roughness (Ra) and maximum height (Rmax), bulk waves are scattered on the second surface and reflected waves received by the output electrode. Is reduced. Therefore, spurious due to the reflected wave is reduced.
  • the average distance (S) between the local peaks and the average distance (Sm) between the irregularities are relatively small, there are few defects and residual stresses in the roughening process. Therefore, there are few warpages and cracks due to defects and residual stress due to roughening.
  • the average interval (S) between the local peaks may be 0.0015 ⁇ m to 0.025 ⁇ m. Further, the average interval (Sm) of the unevenness may be 0.03 ⁇ m to 0.05 ⁇ m.
  • the maximum height (Rmax) is based on JIS B 0601-1982.
  • the arithmetic average roughness (Ra), the average interval of unevenness (Sm), and the local peak top average interval (S) are based on JIS B 0601: 1994.
  • the pseudo surface acoustic wave element configured to include the surface acoustic wave device substrate of the present disclosure has few reflected waves from the second surface and few defects and residual stress due to roughening.
  • a method for manufacturing a pseudo surface acoustic wave device substrate made of a 42 ° Y lithium tantalate single crystal will be described.
  • an ingot made of a lithium tantalate single crystal is grown by the Czochralski (CZ) method.
  • the pulling orientation of the ingot growth is the same as the crystal orientation of the first surface and the second surface (both surfaces) of the final pseudo surface acoustic wave device substrate.
  • the crystal orientation may be close to the crystal orientation on both sides of the pseudo surface acoustic wave device substrate, such as 38 ° Y.
  • the ingot is subjected to end surface grinding so that both surfaces have a predetermined crystal orientation, if necessary, and then cylindrical grinding is performed so as to have a diameter similar to the diameter of the substrate for the pseudo surface acoustic wave device. Thereafter, slicing is performed using a multi-wire saw or the like so as to have a predetermined crystal orientation and have a predetermined thickness.
  • the second surface after the lapping process has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.15 ⁇ m to 0.35 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average distance (S) between the local peaks is Ra / S. ⁇ 11, or the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average interval of unevenness (Sm) is Ra / Sm ⁇ 6.7.
  • the maximum height (Rmax) is 2.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m
  • the relationship between the maximum height (Rmax) and the average distance (S) between the local peaks is Rmax / S ⁇ 130
  • the maximum height ( Rmax) and the average interval (Sm) of the irregularities are Rmax / Sm ⁇ 80.
  • the processing conditions are not limited to the above conditions and can be appropriately changed as long as a desired rough surface shape can be obtained.
  • the processing pressure may be changed during the processing, or the first surface and the second surface may be processed one by one.
  • an etching process is performed.
  • hydrofluoric acid, nitric acid, or a mixed acid thereof is used as an etchant.
  • the second surface has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and there is a relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average distance (S) between the local peaks.
  • Etching is performed so that Ra / S ⁇ 11 or the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average interval (Sm) of the unevenness is Ra / Sm ⁇ 6.7.
  • the maximum height (Rmax) is 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and the relationship between the maximum height (Rmax) and the average distance (S) between the local peaks is Rmax / S ⁇ 130, or the maximum height ( Etching is performed so that the relationship between (Rmax) and the average interval (Sm) of the unevenness is Rmax / Sm ⁇ 80. It is particularly preferable to perform etching so that the arithmetic average roughness (Ra) is 0.25 ⁇ m to 0.35 ⁇ m and the maximum height (Rmax) is 3.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m.
  • Etching conditions are, for example, 75 to 85 ° C. for 50 to 120 minutes using a mixed acid in which the mixing ratio of hydrofluoric acid and nitric acid is 1: 1 by volume.
  • the substrate made of lithium tantalate single crystal is etched by about 1 ⁇ m on both sides.
  • the average distance (S) between the local peaks is 0.0015 ⁇ m to 0.025 ⁇ m
  • the average distance (Sm) between the irregularities is 0.03 ⁇ m to 0.05 ⁇ m.
  • the first surface is subjected to CMP polishing by chemical mechanical polishing (CMP).
  • CMP polishing conditions are such that a slurry using colloidal silica as an abrasive is used and the surface pressure load is 30 g / cm 2 or more, and the first surface and the polishing cloth are brought into contact with each other to advance the polishing. According to such CMP polishing conditions, the shape of the second surface is maintained after the etching.
  • a cylindrical lithium tantalate single crystal having a diameter of 108 mm and a length of 100 mm was grown using a high frequency heating CZ method single crystal growth furnace. This was subjected to cylindrical grinding to a diameter of 100 mm with a cylindrical grinding machine, and further sliced using a multi-wire saw to obtain about 150 substrates having a crystal orientation of 42 ° Y and a thickness of 400 ⁇ m.
  • the obtained substrate was lapped with a lapping apparatus using # 1000, # 1500, and # 2000 abrasive grains so that the thickness was about 250 ⁇ m at a processing pressure of 4.9 kPa.
  • the lapped substrate was etched at 75 ° C. to 85 ° C. for 60 minutes to 90 minutes using a mixed acid in which the mixing ratio of hydrofluoric acid and nitric acid was 1: 1 by volume.
  • the first surface of the substrates of Examples and Comparative Examples was subjected to CMP polishing.
  • the CMP polishing was performed by using a slurry having colloidal silica having a particle size of 30 to 120 nm as an abrasive, a surface pressure load of 80 to 500 g / cm 2, and contacting the first surface with a polishing cloth for polishing.
  • the surface roughness Ra of the obtained first surface was a mirror surface state of 0.1 to 0.2 nm.
  • the arithmetic average roughness (Ra), the maximum height (Rmax), the average interval between local peaks (S), and the average interval between irregularities (Sm) on the second surface of each sample obtained were measured by Kosaka Laboratory. This was carried out with a surface roughness measuring machine SE1700 ⁇ made by the manufacturer.
  • Sample No. No. 2 had an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average interval of unevenness (Sm) was Ra / Sm ⁇ 6.7. .
  • Sample No. Sample No. 1 which is a comparative example corresponding to FIG. No. 5 had an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average distance (S) between local peaks was Ra / S ⁇ 11.
  • Sample No. Sample No. 2 which is a comparative example corresponding to FIG. No. 6 had an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, and the relationship between the arithmetic average roughness (Ra) and the average interval of irregularities (Sm) was Ra / Sm ⁇ 6.7. .
  • Sample No. Sample No. 3 which is a comparative example corresponding to FIG. In No. 7, the maximum height (Rmax) was 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and the relationship between the maximum height (Rmax) and the average distance (S) between the local peaks was Rmax / S ⁇ 130.
  • Sample No. Sample No. 4 which is a comparative example corresponding to FIG. In No. 8, the maximum height (Rmax) was 2.5 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, and the relationship between the maximum height (Rmax) and the average interval (Sm) of irregularities was Rmax / Sm ⁇ 80.
  • Sample No. Samples Nos. 1 to 4 correspond to sample Nos. In contrast to 5-8, the number of reflected waves from the second surface was small, and there were few warpages and cracks thought to be caused by defects and residual stress due to roughening.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

圧電性材料からなり、弾性表面波が伝搬する第1面と、第1面の反対に位置する第2面とを備える。第2面は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S≧11、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm≧6.7のいずれかを満たす。また、第2面は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S≧130、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm≧80のいずれかを満たす。

Description

弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子
 本開示は、弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子に関する。
 弾性表面波デバイスは電気信号を弾性表面波に変換して信号処理を行うデバイスである。弾性表面波デバイス用基板として、圧電特性を有するタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの単結晶基板が用いられている。
特開平11-88107号公報 特開2003-110390号公報 特開昭58-176802号公報
 本開示の弾性表面波デバイス用基板は、圧電性材料からなり、弾性表面波が伝搬する第1面と、第1面の反対に位置する第2面とを備え、下記(1)から(4)の少なくともいずれかを満足する。
(1)第2面は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S≧11である。
(2)第2面は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm≧6.7である。
(3)第2面は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S≧130である。
(4)第2面は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm≧80である。
 <弾性表面波デバイス用基板>
 以下、本開示の弾性表面波デバイス用基板について説明する。弾性表面波デバイス用基板は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電特性を有する、圧電性材料基板からなる。本実施形態では、圧電性材料として、タンタル酸リチウム単結晶を用いた例について説明する。タンタル酸リチウム単結晶として、36°Y~46°Yタンタル酸リチウム単結晶は、弾性表面波デバイスの中でも、擬似弾性表面波デバイスに好適に用いられる。本実施形態では、基板として、42°Yタンタル酸リチウム単結晶からなる擬似弾性表面波デバイス用基板について記載する。
 本実施形態の弾性表面波デバイス用基板は、弾性表面波が伝搬する面である第1面と、この第1面の反対に位置する第2面とを備える。なお、弾性表面波デバイス用基板は、2つの主面を有する板状体であることから、第1面を第1主面、第2面を第2主面とも言い換えることができる。そして、本実施形態の弾性表面波デバイス用基板は、下記(1)~(4)の少なくともいずれかを満足する。
 (1)第2面が、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S≧11である。
 (2)第2面が、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm≧6.7である。
 (3)第2面が、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S≧130である。
 (4)第2面が、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm≧80である。
 本実施形態の弾性表面波デバイス用基板は、上述したように、第2面の幅方向(面に平行な方向)のパラメータである、局部山頂の平均間隔(S)、凹凸の平均間隔(Sm)に対して、第2面の高さ方向(面に垂直な方向)のパラメータである、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Rmax)が比較的大きい。
 本実施形態の弾性表面波デバイス用基板は、弾性表面波フィルタに用いられる。弾性表面波フィルタでは、弾性表面波デバイス用基板の表面に励振用の入力電極および受信用の出力電極が形成される。そして、入力電極で表面弾性波を励振する際に発生したバルク波が第2面で反射されると、出力電極がスプリアス(設計上意図されない周波数成分)の原因となる反射波を受信してしまい、弾性表面波フィルタは所望の特性が得られなくなることから、弾性表面波デバイス用基板の第2面は、粗面化が行われている。第2面が粗面化されていると、バルク波は散乱され、出力電極で受信される反射波が低減されるため、反射波に起因するスプリアスが低減される。今般における弾性表面波デバイス用基板には、第2面からの反射波が少ないとともに、粗面化加工による欠陥や残留応力が少ないことが求められている。
 本実施形態の弾性表面波デバイス用基板は、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Rmax)が比較的大きいため、第2面においてバルク波は散乱され、出力電極で受信される反射波が低減される。それゆえ、反射波に起因するスプリアスが低減される。また、局部山頂の平均間隔(S)、凹凸の平均間隔(Sm)が相対的に小さいため、粗面化加工における欠陥や残留応力が少ない。それゆえ、粗面化加工による欠陥や残留応力に起因する反りや割れが少ない。
 また、局部山頂の平均間隔(S)が0.0015μm~0.025μmであってもよい。また、凹凸の平均間隔(Sm)が0.03μm~0.05μmであってもよい。このような構成を満たすときには、さらに、第2面からの反射波が少なくなるとともに、粗面化加工による欠陥や残留応力が少なくなる。
 本明細書において、最大高さ(Rmax)は、JIS B 0601-1982に準拠したものである。算術平均粗さ(Ra)、凹凸の平均間隔(Sm)、局部山頂平均間隔(S)は、JIS B 0601:1994に準拠したものである。
 本開示の弾性表面波デバイス用基板を備えて構成した疑似弾性表面波素子は、第2面からの反射波が少ないとともに、粗面化加工による欠陥や残留応力が少ない。
 <弾性表面波デバイス用基板の製造方法>
 弾性表面波デバイス用基板の製造方法の一例として、42°Yタンタル酸リチウム単結晶からなる擬似弾性表面波デバイス用基板の製造方法について記載する。まず、チョクラルスキー(CZ)法により、タンタル酸リチウム単結晶からなるインゴットを育成する。インゴットの育成の引き上げ方位は、最終的な擬似弾性表面波デバイス用基板の第1面および第2面(両面)の結晶方位と同じとする。なお、38°Yなど、擬似弾性表面波デバイス用基板の両面の結晶方位と近い結晶方位であってもよい。
 インゴットは、必要に応じて両面が所定の結晶方位となるように端面研削された後、擬似弾性表面波デバイス用基板の径と同様の径となるように円筒研削される。その後、所定の結晶方位の両面を有し、所定の厚みとなるように、マルチワイヤーソー等を用いてスライス加工を行う。
 次に、スライス加工によって生じた反りを低減するとともに、第2面を所望の表面性状とするために、ラッピング加工を行う(ラッピング工程)。ラッピング工程後の第2面は、算術平均粗さ(Ra)が0.15μm~0.35μmであり、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S<11、または、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm<6.7である。若しくは、最大高さ(Rmax)が2.0μm~4.0μmであり、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S<130、または、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm<80である。
 ラッピング加工には、両面ラッピング装置を用いるとよく、例えば、鋳鉄定盤と、#1000~#2000のGC砥粒を含むスラリーを用いて、加工圧4.9kPa(=50gf/cm)で加工する。加工条件は、所望の粗面形状が得られるものであれば、上記条件に限らず、適宜変更可能である。例えば、加工途中で加工圧を変更してもよいし、第1面と第2面を片面ずつ加工してもよい。
 次に、エッチング工程を実施する。エッチング工程は、フッ化水素酸、硝酸、またはこれらの混酸をエッチャントとして行う。なお、このエッチング工程では、第2面が、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであり、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S≧11、または、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm≧6.7となるようにエッチングを行う。若しくは、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであり、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S≧130、または、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm≧80となるようにエッチングを行う。なお、算術平均粗さ(Ra)が0.25μm~0.35μm、最大高さ(Rmax)が3.0μm~4.0μmとなるようにエッチングすることが特に好ましい。
 エッチング条件は、例えば、フッ化水素酸と硝酸の混合比が体積比で1:1の混酸を用いて、75℃~85℃で50分から120分である。このようなエッチング条件では、タンタル酸リチウム単結晶からなる基板は、両面がそれぞれ約1μmずつエッチングされる。上記エッチング条件によれば、局部山頂の平均間隔(S)は0.0015μm~0.025μm、凹凸の平均間隔(Sm)は0.03μm~0.05μmである。
 次いで、ケミカルメカニカルポリッシング(CMP)により、第1面をCMP研磨する。CMP研磨の条件は、コロイダルシリカを研磨材とするスラリーを用いて、面圧荷重 30g/cm以上とし、第1面と研磨布を接触させ研磨を進める。このようなCMP研磨条件によれば、第2面の形状は、エッチング後の形状が維持される。
 以下、本開示の弾性表面波デバイス用基板の実施例について説明する。高周波加熱式CZ法単結晶育成炉を用い、直径108mm、長さ100mmの円筒型のタンタル酸リチウム単結晶を育成した。これを円筒研削装置で直径100mmに円筒研削し、さらにマルチワイヤーソーを用いてスライスし、結晶方位42°Y、厚さ400μmの基板を約150枚得た。ここで、得られた基板をラッピング装置により、#1000、#1500、#2000の砥粒を用いて、加工圧4.9kPaで厚みが約250μmとなるようにラッピングした。ラッピングされた基板は、フッ化水素酸と硝酸の混合比が体積比で1:1の混酸を用いて、75℃~85℃で60分~90分、エッチングを行った。
 比較例として、実施例と同様な方法でスライス、ラッピングして得られた基板を、フッ化水素酸と硝酸の混合比が体積比で1:1の混酸を用いて、80℃で30分、エッチングした。
 さらに、実施例および比較例の基板の第1面をCMP研磨した。CMP研磨の条件は、粒径30~120nmのコロイダルシリカを研磨材とするスラリーを用いて、面圧荷重80~500g/cmとし、第1面と研磨布を接触させ研磨した。この際、得られた第1面の表面粗さRaは、0.1~0.2nmの鏡面状態であった。上述した方法により、本実施例である試料No.1~4と、比較例である試料No.5~8とを得た。
 得られた各試料の第2面における算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Rmax)、局部山頂の平均間隔(S)、凹凸の平均間隔(Sm)の測定を、株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定機SE1700αで行った。
 試料No.1は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであり、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S≧11であった。
 試料No.2は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであり、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm≧6.7であった。
 試料No.3は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであり、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S≧130であった。
 試料No.4は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであり、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm≧80であった。
 試料No.1に対応する比較例である試料No.5は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであり、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S<11であった。
 試料No.2に対応する比較例である試料No.6は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであり、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm<6.7であった。
 試料No.3に対応する比較例である試料No.7は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであり、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S<130であった。
 試料No.4に対応する比較例である試料No.8は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであり、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm<80であった。
 試料No.1~4は、それぞれに対応する試料No.5~8に対し、第2面からの反射波が少ないとともに、粗面化加工による欠陥や残留応力に起因すると思われる反りや割れが少なかった。

Claims (9)

  1.  圧電性材料からなり、弾性表面波が伝搬する第1面と、該第1面の反対に位置する第2面とを備え、
     該第2面は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRa/S≧11である、弾性表面波デバイス用基板。
  2.  圧電性材料からなり、弾性表面波が伝搬する第1面と、該第1面の反対に位置する第2面とを備え、
     該第2面は、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm~0.4μmであるとともに、算術平均粗さ(Ra)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRa/Sm≧6.7である、弾性表面波デバイス用基板。
  3.  圧電性材料からなり、弾性表面波が伝搬する第1面と、該第1面の反対に位置する第2面とを備え、
     該第2面は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と局部山頂の平均間隔(S)との関係がRmax/S≧130である、弾性表面波デバイス用基板。
  4.  圧電性材料からなり、弾性表面波が伝搬する第1面と、該第1面の反対に位置する第2面とを備え、
     該第2面は、最大高さ(Rmax)が2.5μm~4.5μmであるとともに、最大高さ(Rmax)と凹凸の平均間隔(Sm)との関係がRmax/Sm≧80である、弾性表面波デバイス用基板。
  5.  前記局部山頂の平均間隔(S)が0.0015μm~0.025μmである、請求項1または請求項3に記載の弾性表面波デバイス用基板。
  6.  前記凹凸の平均間隔(Sm)が0.03μm~0.05μmである、請求項2または請求項4に記載の弾性表面波デバイス用基板。
  7.  前記圧電性材料はタンタル酸リチウム単結晶である、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の弾性表面波デバイス用基板。
  8.  36°Y~46°Yタンタル酸リチウム単結晶である、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の弾性表面波デバイス用基板。
  9.  請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の弾性表面波デバイス用基板を基体として備える、疑似弾性表面波素子。
PCT/JP2018/007205 2017-02-28 2018-02-27 弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子 WO2018159596A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020197024580A KR102299066B1 (ko) 2017-02-28 2018-02-27 탄성 표면파 디바이스용 기판 및 의사 탄성 표면파 소자
CN201880012405.3A CN110383684B (zh) 2017-02-28 2018-02-27 声表面波器件用基板以及伪声表面波元件
US16/486,696 US11476829B2 (en) 2017-02-28 2018-02-27 Substrate for surface acoustic wave device, and pseudo surface acoustic wave element
JP2019503011A JP6721202B2 (ja) 2017-02-28 2018-02-27 弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-035771 2017-02-28
JP2017035771 2017-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018159596A1 true WO2018159596A1 (ja) 2018-09-07

Family

ID=63370845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/007205 WO2018159596A1 (ja) 2017-02-28 2018-02-27 弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11476829B2 (ja)
JP (1) JP6721202B2 (ja)
KR (1) KR102299066B1 (ja)
CN (1) CN110383684B (ja)
WO (1) WO2018159596A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002330047A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Kyocera Corp 弾性表面波素子
JP2003165795A (ja) * 2001-11-29 2003-06-10 Shin Etsu Chem Co Ltd 酸化物単結晶ウエーハ及びその製造方法並びに評価方法
WO2009093376A1 (ja) * 2008-01-24 2009-07-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性波素子の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58176802A (ja) 1982-04-08 1983-10-17 信越化学工業株式会社 強誘電体基板の製造方法
JPH1188107A (ja) 1997-09-02 1999-03-30 Nec Corp 弾性表面波デバイス
KR100277027B1 (ko) * 1997-12-30 2001-01-15 구자홍 표면 탄성파 소자
JP2003110390A (ja) 2001-09-27 2003-04-11 Kyocera Corp 弾性表面波素子用基板
US20120231218A1 (en) * 2009-09-18 2012-09-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrate, manufacturing method of substrate, saw device and device
JP5539602B1 (ja) * 2012-08-17 2014-07-02 日本碍子株式会社 複合基板,弾性表面波デバイス及び複合基板の製造方法
JP2014147054A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 圧電基板及び弾性表面波素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002330047A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Kyocera Corp 弾性表面波素子
JP2003165795A (ja) * 2001-11-29 2003-06-10 Shin Etsu Chem Co Ltd 酸化物単結晶ウエーハ及びその製造方法並びに評価方法
WO2009093376A1 (ja) * 2008-01-24 2009-07-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性波素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018159596A1 (ja) 2019-12-19
JP6721202B2 (ja) 2020-07-08
US20190372550A1 (en) 2019-12-05
US11476829B2 (en) 2022-10-18
KR20190108604A (ko) 2019-09-24
CN110383684A (zh) 2019-10-25
CN110383684B (zh) 2023-04-04
KR102299066B1 (ko) 2021-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11239405B2 (en) Method of producing a composite substrate
KR102133336B1 (ko) 복합 기판, 그 제법 및 탄성파 디바이스
TWI603582B (zh) A lithium tantalate single crystal substrate for a surface acoustic wave device and the use thereof Device of the substrate and its manufacturing method and inspection method
WO2014188842A1 (ja) 圧電デバイスの製造方法,圧電デバイス,及び圧電自立基板
JP2024056101A (ja) 表面弾性波素子用の複合基板およびその製造方法
JP2007260793A (ja) ウェーハ基板の研磨方法及び圧電性単結晶からなるウェーハ
JP5871282B2 (ja) 圧電性酸化物単結晶ウェーハの製造方法。
WO2018159596A1 (ja) 弾性表面波デバイス用基板および疑似弾性表面波素子
JP2014040339A (ja) 圧電性酸化物単結晶ウエハの製造方法
JP2003165795A (ja) 酸化物単結晶ウエーハ及びその製造方法並びに評価方法
JP2000269779A (ja) 弾性表面波又は疑似弾性表面波デバイス用圧電性単結晶ウェーハ及びその製造方法
JP7019052B2 (ja) 弾性表面波素子用基板及びその製造方法
JP2022068748A (ja) 酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法
JP3384546B2 (ja) 擬似弾性表面波デバイス用圧電性単結晶ウエーハ及びその製造方法
JP2022068747A (ja) 酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法
JP2003017983A (ja) 弾性波装置用ウエハ及びそれを用いた弾性波装置
CN117792327A (zh) 支撑层衬底、复合基板及其制备方法和电子器件
JPH1160388A (ja) 弾性表面波デバイス用圧電性単結晶ウェーハ及びその選択方法
JPH11298291A (ja) 疑似弾性表面波デバイス用圧電性単結晶ウェーハおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18761542

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019503011

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197024580

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18761542

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1