压电基板以及表面声波器件制造技术

本发明专利技术提供一种压电基板，其由钽酸锂(LT)晶体等含锂的金属化合物晶体构成，该压电基板在基板内含有钾，且钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。另外，提供一种压电基板，在从截面方向测定的拉曼光谱中，在380cm

Piezoelectric Substrate and Surface Acoustic Wave Devices

The invention provides a piezoelectric substrate, which is composed of lithium-containing metal compound crystals such as Lithium Tantalum (LT) crystal. The piezoelectric substrate contains potassium in the substrate, and the distribution of potassium in the thickness direction of the substrate is roughly uniform. In addition, a piezoelectric substrate is provided, in the Raman spectrum measured from the cross section direction, at 380 cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电基板以及表面声波器件
本专利技术涉及使用表面声波(SurfaceAcounticWave：SAW)进行信号处理的SAW器件等的用途中使用的、包含含锂的金属化合物晶体的压电基板以及使用其的SAW器件。
技术介绍
包含含锂的金属化合物晶体的压电基板作为利用SAW的电学特性进行信号处理的SAW器件被广泛利用。作为含锂的金属化合物晶体，使用例如钽酸锂LiTaO3(以下称为LT)晶体。另外，关于含锂的金属化合物晶体，还可以使用铌酸锂LiNbO3晶体。SAW器件成为例如：在由LT晶体构成的压电基板的基板上设有由通过光刻法形成的金属图案构成的电极的结构。例如LT基板等压电基板具有热电系数大、电阻高的特性。因此，通过略微的温度变化而容易在表面产生电荷，而且，一旦产生的电荷被蓄积，则只要不从外部实施除电处理，带电状态就持续下去。因此，存在如下问题：在由这些单晶制作基板(晶片)的过程中，由于静电放电(火花)而容易在基板表面、基板边缘发生缺损、碎裂，生产率变低。另外，在表面声波器件的制造工序中，有电极薄膜的形成、光刻中的前烘、后烘等几个伴随温度变化的工序。因此，在将上述LT单晶等用作压电基板的情况下，在表面声波器件的制造过程中，压电基板的静电的发生成为问题。若压电基板带电，则在压电基板内发生静电放电，成为裂纹或破裂的原因。另外，形成的电极还有可能由于静电而短路。作为解决压电基板的放电造成的问题的方法，提出了各种提高压电基板表面的电导率的方法。通过提高压电基板表面的电导率，从而在压电基板的表面产生的电荷在基板表面移动，能够缓和基板表面的电位差并抑制局部的电荷的蓄积导致的放电现象。一直以来作为提高压电基板的表面的电导率的方法，提出了通过热处理对压电基板进行还原处理的方法(例如参照专利文献1～5)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-92147号公报专利文献2：日本专利3816903号公报专利文献3：日本特开2010-173864号公报专利文献4：日本专利4937178号公报专利文献5：日本专利4789281号公报
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及的压电基板由含锂的金属化合物晶体构成，该压电基板在基板内含有钾，且钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。另外，本专利技术的实施方式涉及的压电基板由含锂的金属化合物晶体构成，在从截面方向测定的拉曼光谱中，在380cm-1附近存在的起因于Li-O晶格振动的峰与电导率为1×10-15S/cm以上的压电基板的同一峰相比，向高波数侧位移。或者，在从截面方向测定的拉曼光谱中，起因于Li-O晶格振动的峰位于比381cm-1更高波数侧。本专利技术的实施方式涉及的表面声波器件具备上述的压电基板、和在该压电基板的表面形成的电极。附图说明图1A是表示对于实施例1的压电基板用TOF-SIMS测定的基板内的钾均匀性的图像。图1B是表示对于实施例2的压电基板用TOF-SIMS测定的基板内的钾均匀性的图像。图1C是表示对于实施例3的压电基板用TOF-SIMS测定的基板内的钾均匀性的图像。图2A是表示对于比较例1的压电基板用TOF-SIMS测定的基板内的钾均匀性的图像。图2B是表示对于比较例2的压电基板用TOF-SIMS测定的基板内的钾均匀性的图像。图3是表示压电基板的拉曼光谱的测定结果的一例的图表。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式涉及的压电基板进行详细说明。以下的说明中，作为含锂的金属化合物晶体，以LT晶体为代表进行说明。即，本实施方式的压电基板由LT的单晶构成，在基板内含有钾，且钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。以下，有时将包含LT晶体的单晶的基板仅记载为LT基板。压电基板可以通过例如利用切克劳斯基法培育LT的单晶棒，并将其切片而得到。压电基板的厚度为0.3mm以上且1mm以下左右为宜，但不限于此。通常，LT晶体的电导率根据晶体内存在的氧空位浓度而变化。若在LT晶体中产生氧空位，则一部分Ta离子的价数从5+变成4+，产生导电性。因此，以往的方法(专利文献1～5等)中，尝试了通过在还原气氛下进行热处理从而使氧空位浓度增加，使压电基板的电导率提高。另一方面，LT晶体中，锂空位较多地存在。若钾离子进入该锂空位，则空位浓度减少，Li-O的晶格振动向高波数(高频)侧位移，由此载流子浓度增加，能够使电导率增加。本实施方式的压电基板在基板内含有钾，且钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。需要说明的是，在基板内分布的钾不限于全部以钾离子的状态存在。为了使钾在基板的厚度方向上大致均匀地分布，例如，使碳酸氢钾KHCO3等钾盐与基板一起优选位于基板的附近，在氮气氛中以500℃以上且居里温度以下的温度对基板进行热处理。通过该热处理，在基板表面产生由焦电荷(日文：焦電荷)导致的电压，在基板表面生成的Li、K碳酸熔融盐成为电解质，发生因碳酸氢钾的热分解而产生的CO2与H2O的电池反应。例如通过该电池反应，从而促进钾向基板的扩散、固溶。使用的钾盐可以是糊状、溶液状、固体状中的任意的形态。本实施方式中，固溶的钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。大致均匀是指，将压电基板的截面用TOF-SIMS(飞行时间型二次离子质谱分析法)分析钾时，对钾元素映射(日文：マツピング)数据进行图像解析而得的钾分布的厚度方向的CV值为0.7以下、优选为0.5以下。CV值是指，由图像解析求出的钾检测部的面积率的变异系数(标准偏差σ/平均值)，CV值为0.7以下意味着钾分布的变动小。CV值的求法在实施例中详述。需要说明的是，钾分布在基板的厚度方向上与面方向上都大致均匀，即以CV值为0.7以下、优选为0.5以下为宜。本实施方式中，通过使钾离子在LT晶体内固溶，从而在LT晶体内的锂空位内配置钾。由此，基板内的空位浓度减少，Li-O晶格振动向高波数(高频)侧位移。即，关于本实施方式的压电基板，在从截面方向测定的拉曼光谱中，在380cm-1附近存在的起因于Li-O晶格振动的峰与电导率为1×10-15S/cm以上的压电基板的峰相比，向高波数侧位移。截面方向是指，正交于与基板的主面交叉的基板截面的方向。本实施方式中，从截面方向测定的拉曼光谱是指，对于将基板劈开而出现的截面(劈开面)，从与该截面垂直的方向照射测定用激光而得到的拉曼光谱。使用了LT晶体的本实施方式中，在基板截面(劈开面)出现LT晶体的例如(10-12)面。向高波数侧的位移通常为1.0cm-1以上，优选为2cm-1以上，位移的上限为6cm-1、优选为5cm-1左右。在此，电导率为1×10-15S/cm以上的压电基板是指：例如，钾浓度低、且钾的分布不均匀、即CV值超过0.7的压电基板。在380cm-1附近存在的峰与锂Li-氧O的晶格振动对应。本实施方式中，钾在Li空位固溶，从而Li空位浓度减少，起因于Li-O的晶格振动的峰、即在380cm-1附近存在的峰向高波数侧位移，位于比381cm-1更高波数侧。这样，在拉曼光谱中，在380cm-1附近存在的峰向高波数侧位移而位于高波数侧，由此载流子浓度增加，电导率提高。本实施方式的压电基板的电导率控制为1×10-9S/cm以下、优选为1×10-10S/cm以下，且为1×10-13S/cm以上、优选为1×10-12S/cm以上。如上所述，为了使钾在基板的厚度方向上大致均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电基板，其特征在于，是包含含锂的金属化合物晶体的压电基板，所述压电基板在基板内含有钾，且钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.29 JP 2017-1278591.一种压电基板，其特征在于，是包含含锂的金属化合物晶体的压电基板，所述压电基板在基板内含有钾，且钾的分布在基板的厚度方向上大致均匀。2.根据权利要求1所述的压电基板，其特征在于，所述厚度方向上的钾的分布的CV值为0.7以下。3.一种压电基板，其特征在于，是包含含锂的金属化合物晶体的压电基板，在从截面方向测定的拉曼光谱中，在380cm-1附近存在的起因于Li-O晶格振动的峰与电导率为1×10-15S/cm以上的压电基板的同一峰相比，向高波数侧位移。4.一种压电基板，其特征在于，是包含含锂的金属化合物晶体的压电基板，在从截面方向测定的拉曼光谱中，起因于Li-O晶格振动的峰位于比38...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩下修三，井上真司，山路浩之，近藤久雄，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP