DE2803040A1 - Verfahren zur herstellung von elektronischen mikrowellenvorrichtungen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von elektronischen mikrowellenvorrichtungenInfo
- Publication number
- DE2803040A1 DE2803040A1 DE19782803040 DE2803040A DE2803040A1 DE 2803040 A1 DE2803040 A1 DE 2803040A1 DE 19782803040 DE19782803040 DE 19782803040 DE 2803040 A DE2803040 A DE 2803040A DE 2803040 A1 DE2803040 A1 DE 2803040A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- sio
- etchant
- yig
- yttrium iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 53
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 25
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 11
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N gallium;gadolinium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Gd+3] ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 7
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 lanthanum ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 49
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical group [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical group [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical group [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical group [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/32—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
- H01F41/34—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film in patterns, e.g. by lithography
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
Verfahren zur Herstellung von elektronischen Mikrowellenvorrichtungen
Die Erfindung betrifft elektronische Mikrowellenvorrichtungen, die Yttriumeisengranat verwenden, und speziell ein Verfahren
zur Gewinnung von lanthandotierten Yttriumeisengranatscheiben, die in solchen Vorrichtungen geeignet sind.
Yttriumeisengranat (Y-Fe^O1_, YIG) ist ein wichtiges Material
für elektronische Mikrowellenvorrichtungen, da er bei Mikrowellenfrequenzen einen hohen Q-Wert hat. Bisher wurden weitgehend
Kugeln von YIG als Schmalbandfilter, Mikrowellenresonatoren und dergleichen verwendet. Die Kugeln werden einzeln aus YIG-Einkristallen,
die aus der Schmelze nach einem Kristallwachstumsverfahren, das gewöhnlich mehrere Wochen benötigt, gezüchtet
werden, hergestellt. Die Herstellung von Kristallen unter Bildung kleiner Kugeln ist zeitraubend und erfordert komplizierte
und aufwendige Poliermethoden.
Das Flüssigphasenepitaxiewachstum (LPE) von YIG-Filmen auf
Gadoliniumgalliumgranat (Gd^Ga5O1„, GGG) als Substrat mit anschließender
Verarbeitung zu photogeätzten Scheiben wurde in Band MAG-9, IEEE Transactions on Magnetics, Seiten 535 bis
537 (1973) beschrieben. Da YIG einen kleineren Raumgitterpara-
2+
meter als GGG hat, wurden Pb -Ionen in das YIG-Gitter eingearbeitet,
um Raumgitterparameterkonstanten besser passend zu
machen und so Spannungen zu vermindern, die sonst infolge des schlechten Zusammenpassens in dem Raumgitter auftreten würden.
Der Bleigehalt führte jedoch offensichtlich zu einer Verbreite-
809831/075*
rung der Linienbreite der ferromagnetischen Resonanz, was zu YIG-Scheiben führte, die weniger geeignet für Mikrowellenresonanzanwendungen
waren. Außerdem wurde während der Verarbeitung des YIG-Filmes zu YIG-Photoätzscheiben zerstäubtes SiO2 verwendet,
um den YIG-FiIm zu maskieren. Das zerstäubte SiO2 führte
offensichtlich zu einer Oberflächenverschlechterung des YIG-Filmes
und als Folge hiervon zu einer weiteren Verbreiterung der Linienbreite der ferromagnetischen Resonanz.
Eine Untersuchung der Abhängigkeit des Raumgitterparameters von der Zusammensetzung in ersetzten Yttriumeisengranatepitaxialschichten,
die auf GGG-Substraten gewachsen waren, wurde
veröffentlicht. Siehe beispielsweise Band 17 und 26, Journal of Crystal Growth, Seite 322 bis 328 (1972) und 122 bis 126 (1974).
In dieser Untersuchung wird Yttrium durch Gadolinium, Samarium und Lanthan ersetzt, während Eisen durch Gallium ersetzt wird.
Es werden jedoch keine brauchbaren Methoden zur Herstellung von Mikrowellenvorrichtungen angegeben.
Gemäß der Erfindung bekommt man ein Massenproduktionsverfahren
zur Herstellung von Gruppen dicker, fehlerfreier Yttriumeisengranatscheiben (YIG). Dieses Verfahren besteht darin, daß
man
a) einen dünnen Film von Yttriumeisengranat, der mit etwa 0,5
3+ bis 1,5 Atom-% dreiwertiger Lanthanionen (La ) dotiert ist,
auf einem Gadoliniumgalliumgranatsubstrat bildet,
b) eine dünne Schicht von SiO- auf der lanthandotierten Yttriumeisengranatschicht
bildet,
c) eine Photoätzgrundmaskenschicht bzw. Photoätzschutzschicht auf der SiO2-Schicht bildet,
809831/075*
d) Teile der Photoätzgrundmaskenschicht entfernt und so Teile der darunterliegenden SiO„-Schicht freilegt,
e) die freigelegten Teile der SiO2-Schicht entfernt und so
Teile der darunterliegenden YIG-Schicht freilegt und
f) die freigelegten Teile der YIG-Schicht entfernt und so eine Gruppe isolierter La : YIG-Scheiben auf dem GGG-Substrat
bildet.
Die Methode, die das bekannte isotherme LPE (Flüssigphasenepitaxie)
-Eintauchverfahren benutzt, ergibt YIG-Filme mit schmaler
Linienbreite. Das schlechte Zusammenpassen innerhalb des Raumgitters zwischen YIG und GGG wird auf ein Minimum herabgesetzt,
indem etwa 0,5 bis 1,5 Atom-% La -Ionen auf den Dodecaederseiten des YIG-Gitters eingearbeitet werden.
La : YIG-Filme werden bei einer Temperatur von 950 bis 960 C
gezüchtet, was etwa 100° C höher als bei Pb, Pt : YIG-Filmen
ist. Schmelzen höherer Temperatur sind weniger viskos und hinterlassen somit kleinere und weniger Flußmittelflecken auf der
Oberfläche des Filmes während des Abschleuderns von Flußmittel nach dem Filmwachstum.
In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 6 Querschnittdarstellungen der Aufeinanderfolge der verschiedenen Verfahrensstufen
bei der Herstellung einer Mikrowellenvorrichtung nach der Erfindung.
Dicke YIG-Filme, die für die Verwendung in Mikrowellenvorrichtungen
geeignet sind, können auf GGG-Substraten nur dann gezüchtet
werden, wenn die schlechte Zusammenstellung oder Anpassung des Filmsubstratgitters klein ist. Undotierte YIG-Filme
mit einer Dicke größer als 10,Um brechen gewöhnlich infolge
809831/0751
der Spannung an der Filmsubstratgrenzfläche. Die Gitterkonstante
von undotiertem YIG ist 0,008 Ä kleiner als die von deckungsgleich
gewachsenem oder gezüchtetem GGG. Die hier beschriebene
3+ Methode verwendet nichtmagnetisches La , um das YIG-Gitter
auszudehnen, so daß es mit dem von GGG im wesentlichen zusammenpaßt. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik der Mikro-
2+
wellenvorrichtungen, die aus Pb zur Aufweitung des YIG-Git-
wellenvorrichtungen, die aus Pb zur Aufweitung des YIG-Git-
4+
ters in die Schmelze sowie Pt aus dem Wachsturnsschmelztiegel als ein ladungskompensierendes Ion einarbeiteten.
ters in die Schmelze sowie Pt aus dem Wachsturnsschmelztiegel als ein ladungskompensierendes Ion einarbeiteten.
Das Verfahren nach der Erfindung bildet einen dünnen Epitaxialfilm
von lanthandotiertem Yttriumeisengranatfilm auf einem Substrat aus Gadoliniumgalliumgranat. Nach der Ablagerung des
La : YIG-Filmes werden die Filme dann zu einer Gruppe von
Scheiben verarbeitet, indem man zuerst eine dünne Schicht von SiO„ aufbringt, eine Photoätzgrundmaske aufspinnt und den Photoätzgrund
durch eine Lochmustermaske belichtet. Das resultierende Scheibenmuster wird durch eine SiO2~Ätzung unter Verwendung
eines HF-Ätzmittels und sodann durch eine Granatätzung unter Verwendung eines heißen H-PO.-ÄtzmitteIs beibehalten.
Die SiO2-Schicht ist undurchlässig für das hochtemperierte
Phosphorsäureätzmittel und ist ein notwendiger Teil des Verfahrens, es sei denn daß ein Photoätzgrund verwendet wird, der
auch für heiße Phosphorsäure undurchlässig ist. Die SiO„-Schicht
kann, wenn erwünscht, entfernt oder intakt gelassen werden. Wenn sie intakt gelassen wird, kann sie als eine passivierende
Schicht für die La : YIG-Scheiben dienen, da die SiO2-Schicht die ferromagnetische Resonanzlinienbreite nicht
nachteilig beeinflußt.
809831/0751
Das Verfahren wird bequemer unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben. In Fig. 1 trägt ein Substrat 10 aus Gadoliniumgalliumgranat
(Gd-Ga1-O12, GGG) einen dünnen Film 11 aus
Yttriumeisengranat (Y-jFeoO.. „r YIG). Gemäß der Erfindung wird
jedoch der dünne Film nach einem Verfahren gebildet, das etwa 0,5 bis 1,5 Atom-% dreiwertige Lanthanionen (La ) auf den
Dodecaederseiten des YIG-Kristallgitters einarbeitet. Die Zusammensetzung
des Filmes kann somit als (Y., La ) Fe1-O10 repräsentiert
werden, worin χ im Bereich von etwa O,O15 bis O,O45
liegt.
Der Wert von χ wird durch Betrachtungen bezüglich des schlechten
Zusammenpassens des Raumgitterparameters erzwungen. Der Raumgxtterparameter von undotiertem YIG ist etwa 0,008 A
kleiner als der von GGG. Als Folge dieses schlechten Raumgitter zusammenpassens entstehen Spannungen in dem Film, die, wenn
sie genügend stark sind, zu einem Brechen des YIG-Filmes führen.
Ein Wert von χ von etwa 0,015 bis 0,045 vermindert die schlechte Anpassung des Raumgitters um wenigstens einen Faktor
von 2 und gestattet das Züchten oder Wachstum von Filmen mit einem Dickenbereich von bis zu etwa 20 bis 30 ,um. Für das
Wachstum dickerer Filme bis in die Nähe von 100 ,um muß der Wert von χ im Bereich von etwa 0,02 bis 0,03 liegen, d.h. etwa 0,67
bis 1,0 Atom-% der Yttriumionen auf den Dodecaederseiten müssen durch La ersetzt werden.
Das Wachstum der La : YIG-Filme erfolgt unter Verwendung eines
isothermischen Flüssigphasenepitaxieverfahrens (LPE) unter Anwendung
eines Wachstums des Filmes auf dem Substrat aus einer geschmolzenen Lösung der Oxidbestandteile plus Flußmittel bei
809831/0751
O _
einer konstanten Temperatur, die auf einem überkühlten Zustand gehalten wird. Das Substrat wird bequemerweise nach der
Czochralski-Methode angefertigt. Da jene Verfahren bekannt sind und nicht Teil der Erfindung bilden, werden Einzelheiten hiervon
weggelassen. Die Verwendung des Verfahrens gestattet ein Wachstum oder Züchten von La : YIG-Filmen bei etwa 950 bis
960° C unter Bedingungen von etwa 10° C Überkühlung. Eine solch hohe Temperatur vermeidet viskose Schmelzen. Weniger viskose
Schmelzen fördern eine größere Wachstumsgeschwindigkeit der
Filme, was eine bessere Steuerung der Dickengleichmäßigkeit ermöglicht. Weniger viskose Schmelzen machen auch die anschließende
Verarbeitung wirksamer, da die Flußmittelentfernung nach der Ausbildung der Filme leichter ist. Außerdem ist bei solche hohen
Temperaturen die Pb-Einarbeitung aus dem Flußmittel sehr gering.
Das Wachstum des La : YIG-Filmes erfolgt unter solchen Bedingungen,
daß eine Wachstumsgeschwindigkeit von wenigstens etwa 1 ,um/Min, aufrechterhalten wird. Eine solche Wachsturnsgeschwindigkeit
ist erforderlich, um die Bildung einer Trübung und von Kristallflächen zu vermeiden.
Nach der Ausbildung des La : YIG-Filmes wird eine dünne
Schicht 12 von SiO2 über dem Film ausgebildet, wie in Fig. 2
gezeig* iit. Obwohl viele Verfahren zur Ausbildung von SiO2"
Schichten verfügbar sind, ist ein Verfahren, das eine mögliche Oberflächenzerstörung auf dem La : YIG-FiIm vermeidet, bevorzugt,
da angegriffene Filme gewöhnlich weniger geeignet für Mikrowellenanwendungen sind. SiQ„-Schichten, die im wesentlichen
keine Zerstörung äe.s La : YIG-Filmes hervorrufen, werden
80S831/07B1
- to -
bequemerweise durch chemische Dampfablagerung (CVD) von SiO~
durch Zersetzung von Silan in Sauerstoff bei etwa 450° C erzeugt. Solche CVD-Verfahren sind in der Technik bekannt. Alternativ
werden SiO2-Schichten bequemerweise durch Verwendung
dotiermittelfreier Aufspinnlösungen einer SiO2-Quelle gebildet/
die typischerweise siliciumorganische Zusammensetzungen enthalten.
Ein Beispiel einer solchen Lösung wird unter der Handels-
(R)
bezeichnung Accuspin ^^-Lösungen von der Allied Chemical Corporation,
Morristown, N.J. vertrieben.
Die Aufspinnlösungen einer SiO„-Quelle werden bequemerweise
auf den La : YIG-FiIm durch Spinnen der Lösung auf den Film unter Verwendung einer herkömmlichen Photoätzgrundspinneinrichtung
aufgebracht. Die Lösung der SiO3-QUeIIe wird durch Zersetzung
bei etwa 200 C in SiO1, umgewandelt.
Die SiO2-Schicht, die gebildet wird, ist geeignet, den La : YIG-FiIm
während des anschließenden Ätzens von Teilen des Filmes zu schützen. Für verbesserte Anhaftung und Verdichtung der
SiO2-Schicht auf dem La : YIG-FiIm jedoch ist es bevorzugt,
daß die SiO2~Schicht bei etwa 400 bis 900° C geglüht wird. Die
verbesserte. Anhaftung führt zu weniger Hinterschneidungen der
SiO2-Schicht während des Ätzens und damit zu einer besseren
Begrenzung der La : YIG-Scheiben. Die verbesserte Verdichtung
führt zu geringerer Möglichkeit eines Durchdringens des Ätzmittels durch die SiO^-Schicht.
Obwohl nicht kritisch, wird eine Temperatur von etwa 400° C als die Mindesttemperatur angesehen, bei der die verbesserte
Anhpftung und Verdichtung erhalten wird. Bei jener Temperatur
ist eine Zeit von etwa 30 Minuten ausreichend, um die vorteil-
809831/0751
haften Wirkungen zu realisieren, und dies ist. die bevorzugte
Mindestzeit, während eine Zeit von etwa 60 Minuten keine weiteren Verbesserungen ergibt, so daß dies aus wirtschaftlichen
Erwägungen auch die bevorzugte Maximalzeit ist.
Obwohl nicht kritisch, wird eine Temperatur von etwa 900 C als die Maximaltemperatur angesehen, bei der die verbesserte
Anhaftung und Verdichtung erhalten werden. Bei 900° C ist eine Zeit von etwa 10 Minuten ausreichend, um die vorteilhaften
Wirkungen zu realisieren, und ist die bevorzugte Mindestzeit, während eine Zeit von etwa 20 Minuten keine weiteren Verbesserungen
ergibt, so daß nach wirtschaftlichen Überlegungen dies auch die bevorzugte Maximalzeit ist.
Die Atmosphäre, in welcher das Erhitzen oder Glühen durchgeführt wird, ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß sie chemisch
nicht mit dem La : YIG-FiIm reagiert. Vorzugsweise wird eine inerte Atmosphäre, wie Stickstoff, verwendet.
Die Dicke der SiO»-Schicht ist nicht kritisch, vorausgesetzt,
daß sie dick genug ist, um eine zusammenhängende Schicht zu bilden und dünn genug ist, um in annehmbarer Zeit durch Ätzen
entfernt zu werden. Eine Dicke von etwa 0,5 ,um ist allgemein ausreichend.
Nunmehr wird eine Photoätzgrundmaskenschicht 13 über der SiO„-Schicht
gebildet, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Das Photoätzgrundmaterial ist nicht kritisch und wird nach bekannten Methoden
aufgebracht.
Anteile der Photoätzgrundschicht werden dann durch eine Lochmustermaske
unter Verwendung bekannter Methoden belichtet. Irgend-
809831/0751
eine Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung, die gewöhnlich benutzt wird, wie sichtbares Licht, UV-Licht, weiche Röntgenstrahlung
oder Elektronenstrahlen, können zur Belichtung der Anteile der Photoätzgrundschicht verwendet werden. Obwohl irgendein
Muster verwendet werden kann, ist doch eine geometrische Lochgruppe, die die Zahl von La : YIG-Vorrichtungen auf
der GGG-Scheibe maximiert, bevorzugt. Die Abmessungen der Löcher werden so ausgewählt, daß man letztlich La : YIG-Scheiben
von etwa 1 bis 2 mm Durchmesser bildet. Die unerwünschten Teile der Photoätzgrundschicht werden dann nach bekannten Methoden
entfernt, um Teile der darunterliegenden SiO^-Schicht freizulegen,
wie inFig. 4 gezeigt ist.
Die freigelegten Teile der SiO2-Schicht werden dann mit einem
HP-Ätzmittel entfernt, um Teile des darunterliegenden La : YIG-Pilmes
freizulegen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Obwohl viele gepufferte Oxidätzmittel geeignet sind, umfassen zwei Ätzmittel,
die sich als besonders brauchbar erwiesen, entweder eine Lösung von 40 %-igem NH4F und 49 %-igem HF in einem Verhältnis von etwa
4:1, was als ein schnelles Ätzmittel angesehen wird, oder eine Lösung von 40 %-igem NH4F und 49 %-igem HF in einem Verhältnis
von etwa 10:1, was als ein langsames Ätzmittel angesehen wird. Andere Ätzmittelzusammensetzungen liegen in der Mitte
zwischen beiden Ätzmitteln und sind ebenfalls geeignet. Ähnliche gepufferte Oxidätzmittel sind unter den Handelsbezeichnungen
BOE 1235 (mit etwa 1200 S/Min, schnell ätzend) und BOE 500 (mit etwa 500 δ/Min. langsam ätzend) bei der Allied Chemical
Corporation, Morristown, N.J. erhältlich. Diese Ätzmittel wurden
bequemerweise bei Raumtemperatur verwendet.
809831/0751
Die freigelegten Anteile des La : YIG-Filmes werden dann mit
einem heißen EUPO.-Ätzmittel entfernt, wobei sich isolierte Scheiben von La : YIG bilden, die sich auf dem GGG-Substrat abstützen.
Die Photoätzgrundschicht wird auch entfernt, gewöhnlich vor der Entfernung der Teile des La : YIG-Filmes. Es wird
ein herkömmliches Lösungsmittel zur Entfernung der Photoätzgrundschicht bzw. Schutzschicht verwendet. Die resultierende
Struktur ist in Fig. 6 gezeigt. Die SiO„-Schicht kann entweder
entfernt oder an ihrer Stelle gelassen werden. Es ist jedoch bevorzugt, die SiO2-Schicht intakt zu lassen, da die Schicht
den La : YIG-FiIm während der anschließenden Verarbeitung zu Vorrichtungen schützen kann.
Die Η-,ΡΟ. wird bequemerweise als eine wäßrige Lösung von 85 %-iger
H^PO4 verwendet. Erhöhte Temperatur wird benutzt. Eine Temperatur
von etwa 160° C führt zu einer schnellen Ätzung und kann
in Verbindung mit dem schnellen HF-Ätzmittel benutzt werden. Eine Temperatur von etwa 140 C führt zu einer langsamen Ätzung
und wird vorzugsweise in Verbindung mit dem langsamen HF-Ätzmittel aus den nachfolgend beschriebenen Gründen benutzt.
Für La : YIG-Scheiben mit 5,Um Dicke? die mit 9,45 GHz angeregt
werden, bekommt man eina Linienbreite von etwa 0,85 Oe für
die Kombination von schnellem SiQp1-litzen mit schnellem Granatätzen,
während eine Linienbreite von etwa 0,45 Oe für die Kombination von langesamem SiO^-S-tzen mit. langsamem Granatätzen
erhalten wird. Folglich ist die langsame Jltzkombinatiozi bevorzugt,
da schmalere Linienbreiten erhalten werden. Außerdem führt die langsame Ätzkombination zu einer besseren Begrenzung
der La : YIG-Scheiben.
809831/07St
Nach den oben beschriebenen Verarbeitungsstufen wird das GGG-Plättchen,
das die Scheiben von La : YIG enthält, nach bekannten Methoden zerschnitten und zersägt, um Einzelabschnitte
von GGG-Substrat zu erzeugen, die jeweils wenigstens eine Scheibe von La : YIG darauf tragen. Die Scheiben werden dann, wenn
erforderlich, weiter bearbeitet, um Mikrowellenvorrichtungen daraus zu fabrizieren, wie Mikrowellenfilter, Oszillatoren,
Multipliziereinheiten usw.
Das Verfahren nach der Erfindung gestattet somit die Massenproduktion
von La : YIG-Scheiben für die Anwendung in Mikrowellenvorrichtungen.
Angenommen, daß die mittleren 80 % des La : YIG-Filmes brauchbar sind und daß zwischen den Scheiben
Abstände von 0,25 mm erzeugt werden, dann können aus einem Plättchen von 5 cm Durchmesser etwa 800 Scheiben mit einem
Durchmesser von 1 mm oder 30 Scheiben mit einem Durchmesser von 5 mm hergestellt werden.
PbO, P2°3 und Fe2°3 von Jonnson Matthey-Qualität I wurden zusammen
mit 99,999 %-igem Y2°3 von Molycorp und 99,999 %-igem
La2O-J von Johnson Matthey für das Filmwachstum von La : YIG
verwendet. Polierte ζΐΐΐ) GGG-Substrate von 2,5 cm wurden verwendet,
worauf La : YIG-Epitaxialfilme mit Geschwindigkeiten
von wenigstens etwa 1 ,um/Min, bei einer Temperatur von etwa
950° C unter Bedingungen von etwa 10° C Überkühlung gezüchtet
wurden. Röntgenstrahlendiffraktometerabtastungen zeigten, daß
die schlechte Anpassung des Filmsubstrates geringer als OrOO2 A
war. Die Zusammensetzung einer Schmelze, die sum Züchten der
31/0751 oBtG^ »NsP0=TED
La : YIG-Filme mit einer schlechten Gitteranpassung von nahezu
Null auf GGG verwendet wurde, war folgende:
Oxid Mol
PbO 2,24
B3O3 0,152
Fe2O3 0,199
Y2O3 0,0211
La3O3 0,0015
Ungebrochene La : YIG-Filme wurden bis zu einer Dicke von 18,um gezüchtet. Wesentlich dickere Filme, deren schlechte Anpassung
nahezu Null ist, können ebenfalls gezüchtet werden.
Die La : YIG-Filme wurden dann zu Scheibengruppen verarbeitet, indem zunächst eine 0,5 ,um dicke Schicht von SiO2 aufgebracht
wurde, indem eine dotiermittelfreie Aufspinnlösung einer SiO2-Quelle
bei Raumtemperatur verwendet wurde. Die Schicht wurde dann 15 Minuten in N2 unter Bildung und Verdichtung des SiO2
auf 900 C erhitzt. Eine Schicht des negativen Photoätzgrundes wurde dann über der SiO^-Schicht ausgebildet und durch eine Lochmustermaske
von 1 mm belichtet. Das resultierende Scheibenmuster wurde während des SiO„-Ätzens und dann während des Granatätzens
beibehalten. Die SiO2~Schicht war undurchlässig für die Phosphor
säureätzung bei hoher Temperatur. Zwei Ätzmittel wurden verwendet,
ein schnelles Ätzmittel und ein langsames Ätzmittel. Das schnelle Ätzmittel umfaßte eine Lösung von 40 %-igem NH.F
und 49 %-igem HF in einem Verhältnis von 4 : 1 bei 25° C für die SiO2~Schicht und eine 85 %-ige H3PO4 bei 160° C für die
La : YIG-Schicht. Das langsame Ätzmittel umfaßte eine Lösung von 40 %-igem NH4F und 49 %-igem HF in einem Verhältnis von
809831 /0751
10 : 1 für die SiC^-Schicht und 85 %-iger H3PO4 bei 140° C
für La : YIG-Schicht. Die schnelle SiO„-Ätzgeschwindigkeit
lag bei etwa 0,1 ,um/Min., die langsame SiO^-Ätzgeschwindigkeit lag bei etwa 0,05 ,um/Min. Die schnelle Granatätzgeschwindigkeit lag bei etwa 0,5 ,um/Min., die langsame Granatätzgeschwindigkeit lag bei etwa 0,3 ,um/Min.
für La : YIG-Schicht. Die schnelle SiO„-Ätzgeschwindigkeit
lag bei etwa 0,1 ,um/Min., die langsame SiO^-Ätzgeschwindigkeit lag bei etwa 0,05 ,um/Min. Die schnelle Granatätzgeschwindigkeit lag bei etwa 0,5 ,um/Min., die langsame Granatätzgeschwindigkeit lag bei etwa 0,3 ,um/Min.
Nach dem Ätzen der La : YIG-Schicht wurde ein Satz von La : YIG-Scheiben
auf dem GGG-Substrat verteilt erhalten. Das GGG-Substrat wurde dann mit einer Drahtsäge unter Bildung einzelner
Quadrate von GGG, die einzelne La : YIG-Scheiben trugen, zerteilt.
Die Linienbreiten der La : YIG-Scheiben wurden auf
einem Varian E-12-X-Bandspektrometer unter Verwendung von Abtastungen von 200 Oe und 20 Oe gemessen, und zwar
einem Varian E-12-X-Bandspektrometer unter Verwendung von Abtastungen von 200 Oe und 20 Oe gemessen, und zwar
a) für eine rauh geschnittene schnell geätzte La : YIG-Platte
(200 Oe) mit 5,um Dicke, 1 mm χ 2 mm,
b) für eine schnell geätzte La : YIG-Scheibe (200 Oe) von
5 ,um Dicke und 1 mm Durchmesser und
5 ,um Dicke und 1 mm Durchmesser und
c) für eine langsam geätzte La : YIG-Scheibe (20 Oe) von
5 ,um Dicke und 5 mm Durchmesser.
5 ,um Dicke und 5 mm Durchmesser.
Die La : YIG-Scheibe (c) ergab die schmälste Linienbreite von
0,45 Oe.
809831/0751 Ε_-
ORIGINAL INSPECTED
Claims (1)
- 280304QDr. Hans-Heinrich Willrath tDr. Dieter Weber DipL-Phys. Klaus SeiffertPATENTANWÄLTED — 62 WIESBADEN 23. Jan. 1978 Postfach 6145
Gustav-Freytag-Strafii 25 Dr . W«■ (04121) 37 87 20 Tclearamma.ir.-sse: WILLPATENT Telex: 4-186247Allied Chemical Corporation, Morristown, New Jersey 07960, USAVerfahren zur Herstellung von elektronischen MikrowellenvorrichtungenPriorität: Serial No. 763 964 vom28. Januar 1977 in USAPatentansprüche5400-1430^1.) Verfahren zur Herstellung von elektronischen Mikrowellenvorrichtungen mit Yttriumeisengranatscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) einen dünnen Film von Yttriumeisengranat, der mit etwa 0,5 bis 1,5 Atom-% dreiwertigen Lanthanionen dotiert ist, auf einem Gadoliniumgalliumgranatsubstrat bildet,809831/075tINSPECTED-O-b) eine dünne Schicht von SiO2 auf der lanthandotierten Yttriumeisengranatschicht bildet,c) eine Photoätzgrundmaskierungsschicht auf der SiO„-Schicht bildet,d) Teile der Photoätzgrundmaskierungsschicht unter Freilegung von Teilen der darunterliegenden SiC^-Schicht entfernt,e) die freiliegenden Teile der SiO„-Schicht unter Freilegung von Teilen des darunterliegenden lanthandotierten Yttriumeisengranatfilmes entfernt undf) die freiliegenden Teile des Yttriumeisengranatfilmes unter Bildung eines Satzes von lanthandotierten Yttriumeisengranatscheiben, die von dem Gadoliniumgalliumgranatsubstrat getragen werden, entfernt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Satz von Scheiben unter Bildung einzelner Abschnitte von Gadoliniumgalliumgranat, die jeweils wenigstens eine lanthandotierte Yttriumeisengranatscheibe tragen, aufspaltet.3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die dünne Schicht von SiO2 durch Aufbringung einer dotiermittelfreien Aufspinnlösung einer SiO2-Quelle ablagert, die dann unter Bildung von SiO2 zersetzt wird, wobei die Verdichtung und Anhaftung der SiO2~Schicht auf dem lanthandotierten Yttriumeisengranatfilm verbessert wird, indem man die SiO2-Schicht nach der Aufbringung der Lösung der SiO2~Quelle auf dem Film auf etwa 400 bis 900° C erhitzt.4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die freigelegten Teile der SiO^-Schicht mit einer gepufferten HF-Lösung entfernt.809831/07SfORIGINAL INSPECTED5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die freigelegten Teile der SiO„-Schicht mit einem Ätzmittel im wesentlichen entfernt, das eine Lösung einer 40 %-igen NH-F und einer 49 %-igen HF in einem Verhältnis von etwa 4 : 1 umfaßt, wobei das Ätzmittel auf etwa 25° C gehalten wird.6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die freigelegten Teile der SiO2-Schicht mit einem Ätzmittel im wesentlichen entfernt, das eine Lösung von 40 %-iger NH.F und 49 %-iger HF in einem Verhältnis von etwa 10 : 1 umfaßt, wobei das Ätzmittel auf etwa 25 C gehalten wird.7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß man die freigelegten Teile der lanthandotierten Yttriumeisengranatschicht mit einem Ätzmittel, das 85 %-ige H3PO4 umfaßt, bei etwa 160 C im wesentlichen entfernt.8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die freigelegten Teile der SiO2-Schicht mit einem Ätzmittel im wesentlichen entfernt, das eine Lösung von 40 %-iger NH4F und 49 %-iger HF in einem Verhältnis von etwa 10 : 1 umfaßt, wobei das Ätzmittel auf etwa 25° C gehalten wird, und daß man die freigelegten Teile der lanthandotierten Yttriumeisengranatschicht mit einem Ätzmittel, das 85 %-ige H15PO4 umfaßt, bei etwa 140° C im wesentlichen entfernt.8098 3 1/075t
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/763,964 US4060448A (en) | 1977-01-28 | 1977-01-28 | Yttrium iron garnet disks on gadolinium gallium substrates for microwave applications |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2803040A1 true DE2803040A1 (de) | 1978-08-03 |
Family
ID=25069316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782803040 Ceased DE2803040A1 (de) | 1977-01-28 | 1978-01-25 | Verfahren zur herstellung von elektronischen mikrowellenvorrichtungen |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4060448A (de) |
JP (1) | JPS6026284B2 (de) |
CA (1) | CA1078971A (de) |
DE (1) | DE2803040A1 (de) |
FR (1) | FR2379164A1 (de) |
GB (1) | GB1585737A (de) |
IT (1) | IT1116332B (de) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7608002A (nl) * | 1976-07-20 | 1978-01-24 | Philips Nv | Werkwijze ter vervaardiging van een magnetische inrichting. |
JPS5933244B2 (ja) * | 1977-03-02 | 1984-08-14 | 株式会社日立製作所 | 磁気バブル記憶素子 |
US4101707A (en) * | 1977-04-04 | 1978-07-18 | Rockwell International Corporation | Homogeneous multilayer dielectric mirror and method of making same |
DE2732282C3 (de) * | 1977-07-16 | 1982-03-25 | Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH, 6100 Darmstadt | Verfahren zum Herstellen einer magnetischen Speicherschicht |
US4983936A (en) * | 1986-07-02 | 1991-01-08 | Sony Corporation | Ferromagnetic resonance device |
CA1271237A (en) * | 1986-07-02 | 1990-07-03 | Yoshikazu Murakami | Ferromagnetic resonator device |
JPH0788578B2 (ja) * | 1991-07-10 | 1995-09-27 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | 酸化物薄膜の製造方法および装置 |
US6114188A (en) * | 1996-04-12 | 2000-09-05 | Northeastern University | Method of fabricating an integrated complex-transition metal oxide device |
WO1998052202A1 (fr) * | 1997-05-15 | 1998-11-19 | Tdk Corporation | Dispositif a ondes magnetostatiques et son procede de fabrication |
CN112216507B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-03-15 | 电子科技大学 | 无支撑铁氧体磁性薄膜的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3753814A (en) * | 1970-12-28 | 1973-08-21 | North American Rockwell | Confinement of bubble domains in film-substrate structures |
NL7406382A (nl) * | 1974-05-13 | 1975-11-17 | Philips Nv | Werkwijze ter vervaardiging van een magnetiseer- bare laag voor een magnetische inrichting met domeinen. |
-
1977
- 1977-01-28 US US05/763,964 patent/US4060448A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-08-26 CA CA285,561A patent/CA1078971A/en not_active Expired
- 1977-09-30 IT IT69158/77A patent/IT1116332B/it active
- 1977-10-24 JP JP52127477A patent/JPS6026284B2/ja not_active Expired
- 1977-10-26 FR FR7732306A patent/FR2379164A1/fr active Granted
-
1978
- 1978-01-25 DE DE19782803040 patent/DE2803040A1/de not_active Ceased
- 1978-01-27 GB GB3409/78A patent/GB1585737A/en not_active Expired
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Harry E. Thomas, "Handbook of Integrated Circuits", Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs (N.J.), (1971), Chapter 7 * |
IEEE Trans Magnetics, MAG-9 (1973), S. 535-537 * |
J. Crystal Growth 17 (1972), S. 322-328 * |
J. Crystal Growth 34 (1976), S. 285-288 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5396493A (en) | 1978-08-23 |
CA1078971A (en) | 1980-06-03 |
FR2379164A1 (fr) | 1978-08-25 |
JPS6026284B2 (ja) | 1985-06-22 |
GB1585737A (en) | 1981-03-11 |
IT1116332B (it) | 1986-02-10 |
FR2379164B3 (de) | 1980-08-08 |
US4060448A (en) | 1977-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69213792T2 (de) | Wärmebehandlung von Silizium-Einkristall | |
DE3883594T2 (de) | Verfahren zur Herstellung supraleitender Artikel auf der Basis von Kupferoxidkeramik. | |
DE69525922T2 (de) | Herstellung eines elektrischen Bauteils | |
DE68924630T2 (de) | Hochfrequenz-Substrat-Material für Dünnschichtlagen perovskitischer Supraleiter. | |
DE19751294B4 (de) | Halbleiter-Einrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE10254611B4 (de) | Kristalloszillator und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE69312307T2 (de) | Verfahren zum herstellen von dünnschichten durch gepulste excimerlaser-verdampfung | |
DE2744601A1 (de) | Verfahren zur erzeugung einer epitaxialschicht aus einem material auf einer substratoberflaeche | |
DE1929093B2 (de) | Halbleiterflächendiode | |
DE2803040A1 (de) | Verfahren zur herstellung von elektronischen mikrowellenvorrichtungen | |
DE3013563C2 (de) | ||
DE3317222A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer halbleiterstruktur | |
DE69403104T2 (de) | Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten oxydsupraleitenden Dünnschicht | |
DE3827496C2 (de) | ||
DE69505617T2 (de) | Oberflächenbehandlung eines Einkristalls aus LnBa2Cu3O7-x-Oxid | |
DE2227883C2 (de) | Flüssigphasenepitaxieverfahren | |
DE1917995B2 (de) | Verfahren zur bildung eines isolierfilmes und danach hergestelltes halbleiterelement | |
DE1814747C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Feldefekttransistoren | |
DE2316520A1 (de) | Verfahren zum dotieren von halbleiterplaettchen durch diffusion aus einer auf das halbleitermaterial aufgebrachten schicht | |
DE60105228T2 (de) | Material für mit Wismut substituierte Granat-Dickschicht und zugehöriges Herstellungsverfahren | |
DE2658304A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE10034263B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Quasisubstrats | |
DE69019053T2 (de) | Herstellungsverfahren eines supraleitenden oxydischen Bands. | |
DE2165299C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer für Blase ndomänenanwendungsgebiete brauchbaren magnetischen Schicht | |
DE69608342T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands, welcher aus einem eine Spinellstruktur aufweisenden auf ein Substrat angeordneten Material besteht |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ALLIED CORP., MORRIS TOWNSHIP, N.J., US |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |