JP2003073193A - 強誘電体結晶基板の熱処理方法 - Google Patents
強誘電体結晶基板の熱処理方法Info
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- JP2003073193A JP2003073193A JP2001263967A JP2001263967A JP2003073193A JP 2003073193 A JP2003073193 A JP 2003073193A JP 2001263967 A JP2001263967 A JP 2001263967A JP 2001263967 A JP2001263967 A JP 2001263967A JP 2003073193 A JP2003073193 A JP 2003073193A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強誘電体結晶基板の表面粗さを改善すること
により不規則な凹凸を除去する。 【解決手段】 ＬＮ単結晶基板を熱処理することによ
り、結晶構造に応じて原子ステップが形成されることに
着目する。すなわち、ＬＮ単結晶基板を９００℃以上の
温度で加熱することにより、ｃ軸方向に関しては格子定
数に応じて、またａ，ｂ軸に関してはミラー面の間隔に
応じて、原子ステップ高さを制御ことにより、ＬＮ単結
晶基板の表面粗さを改善し不規則な凹凸を除去する。
により不規則な凹凸を除去する。 【解決手段】 ＬＮ単結晶基板を熱処理することによ
り、結晶構造に応じて原子ステップが形成されることに
着目する。すなわち、ＬＮ単結晶基板を９００℃以上の
温度で加熱することにより、ｃ軸方向に関しては格子定
数に応じて、またａ，ｂ軸に関してはミラー面の間隔に
応じて、原子ステップ高さを制御ことにより、ＬＮ単結
晶基板の表面粗さを改善し不規則な凹凸を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、六方晶の結晶構造
を有する強誘電体結晶基板におけるエピタキシャル成長
前の熱処理の方法に関する。
を有する強誘電体結晶基板におけるエピタキシャル成長
前の熱処理の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】六方晶の結晶構造を持つニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ3 ；以下、ＬＮと称する）強誘電体結晶
は、室温において大きく自発分極し、電気光学効果を有
することから、光変調器や光スイッチ用の基板や導波路
材料として広く用いられている。また、ＬＮは、その高
い音響光学良度指数に基づき、光学媒質に音響波（弾性
表面波）を電波させたときに生ずる光弾性効果を通じて
屈折率変調を行う音響光学デバイスとしても実用化され
ている。
ム（ＬｉＮｂＯ3 ；以下、ＬＮと称する）強誘電体結晶
は、室温において大きく自発分極し、電気光学効果を有
することから、光変調器や光スイッチ用の基板や導波路
材料として広く用いられている。また、ＬＮは、その高
い音響光学良度指数に基づき、光学媒質に音響波（弾性
表面波）を電波させたときに生ずる光弾性効果を通じて
屈折率変調を行う音響光学デバイスとしても実用化され
ている。
【０００３】これらのデバイスは、引き上げ法等により
育成したＬＮの単結晶をダイヤモンドカッター等で切り
出してウェハ状にし、その上に導波路層に相当する材料
をエピタキシャル成長させ、最後にトランスジューサ等
を装着することにより作製する。特にデバイスの微細
化、ウェーハの大口径化等が進んでいる現在において、
上述の電気光学効果や音響光学効果を効率よく発揮させ
るためには、クラックやホールがなく、かつ均一なＬＮ
単結晶基板上に薄膜を作製する必要がある。
育成したＬＮの単結晶をダイヤモンドカッター等で切り
出してウェハ状にし、その上に導波路層に相当する材料
をエピタキシャル成長させ、最後にトランスジューサ等
を装着することにより作製する。特にデバイスの微細
化、ウェーハの大口径化等が進んでいる現在において、
上述の電気光学効果や音響光学効果を効率よく発揮させ
るためには、クラックやホールがなく、かつ均一なＬＮ
単結晶基板上に薄膜を作製する必要がある。
【０００４】このエピタキシャル成長前におけるＬＮ単
結晶基板の表面粗さを改善するためには、従来におい
て、切り出した単結晶基板をダイヤモンドスラリーを用
いて鏡面研磨し、場合によっては結晶に残留する加工歪
層を除去するために化学エッチングしていた。
結晶基板の表面粗さを改善するためには、従来におい
て、切り出した単結晶基板をダイヤモンドスラリーを用
いて鏡面研磨し、場合によっては結晶に残留する加工歪
層を除去するために化学エッチングしていた。
【０００５】図５に示す顕微鏡写真は、かかる機械的、
化学的研磨を施したＬＮ基板を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ；Atomic Force Microscope）により撮影した画像で
ある。水平のｘ軸の目盛は、区画当り２μｍで、垂直方
向であるｚ軸方向の目盛りは、区画当り０．５μｍであ
る。
化学的研磨を施したＬＮ基板を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ；Atomic Force Microscope）により撮影した画像で
ある。水平のｘ軸の目盛は、区画当り２μｍで、垂直方
向であるｚ軸方向の目盛りは、区画当り０．５μｍであ
る。
【０００６】この図５において、ＬＮ単結晶基板の表面
には、研磨や調整により生じた引っ掻き傷、損傷、ピッ
ト等、不規則な凹凸が生じている。また、この図５に示
す顕微鏡写真に基づき測定した表面粗さは、１．４０ｎ
ｍである。
には、研磨や調整により生じた引っ掻き傷、損傷、ピッ
ト等、不規則な凹凸が生じている。また、この図５に示
す顕微鏡写真に基づき測定した表面粗さは、１．４０ｎ
ｍである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来における手法では、１．４０ｎｍのオーダーまで表面
粗さを制御できるものの凹凸分布に規則性がなく、かか
る基板上に薄膜をエピタキシャル成長させると、多数の
凹凸部で結晶成長が促進され、欠陥の原因ともなりうる
島状の結晶が生じる。
来における手法では、１．４０ｎｍのオーダーまで表面
粗さを制御できるものの凹凸分布に規則性がなく、かか
る基板上に薄膜をエピタキシャル成長させると、多数の
凹凸部で結晶成長が促進され、欠陥の原因ともなりうる
島状の結晶が生じる。
【０００８】従って、更なるデバイスの高機能化、高密
度化に対応するために、表面粗さを従来より更に改善す
ることにより、基板上の不規則な凹凸を除去する必要が
ある。
度化に対応するために、表面粗さを従来より更に改善す
ることにより、基板上の不規則な凹凸を除去する必要が
ある。
【０００９】一方、表面粗さを改善できても、エピタキ
シャル成長前のＬＮ基板の表面状態を原子サイズのオー
ダーで高精度に制御することができなければ、デバイス
を設計する上で大きな制約となり、市場において要求さ
れる様々なニーズに対応することができない。
シャル成長前のＬＮ基板の表面状態を原子サイズのオー
ダーで高精度に制御することができなければ、デバイス
を設計する上で大きな制約となり、市場において要求さ
れる様々なニーズに対応することができない。
【００１０】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、ＬＮ単結晶基板の表面粗
さを改善することにより不規則な凹凸を除去し、原子サ
イズのオーダーまで表面状態を制御することができる熱
処理方法を提供することを目的とする。
鑑みて提案されたものであり、ＬＮ単結晶基板の表面粗
さを改善することにより不規則な凹凸を除去し、原子サ
イズのオーダーまで表面状態を制御することができる熱
処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、エピタキシ
ャル成長前のＬＮ単結晶基板を一定の温度でアニールす
ることにより、単結晶を構成する原子又はイオンの再配
列が生じ、結晶構造に応じて原子ステップが形成される
ことに着目し、ＬＮ単結晶基板の表面粗さを改善するこ
とにより不規則な凹凸を除去し、ひいては原子サイズの
オーダーまで表面状態を制御することができる熱処理方
法を発明した。
ャル成長前のＬＮ単結晶基板を一定の温度でアニールす
ることにより、単結晶を構成する原子又はイオンの再配
列が生じ、結晶構造に応じて原子ステップが形成される
ことに着目し、ＬＮ単結晶基板の表面粗さを改善するこ
とにより不規則な凹凸を除去し、ひいては原子サイズの
オーダーまで表面状態を制御することができる熱処理方
法を発明した。
【００１２】すなわち、本発明にかかる熱処理方法は、
ＬＮ単結晶基板を９００℃以上の温度で加熱することに
より、上記ＬＮ単結晶を構成する各イオン間の相対的位
置に応じて、各結晶軸（ａ，ｂ，ｃ軸）毎に原子ステッ
プ高さを制御することを特徴とする。
ＬＮ単結晶基板を９００℃以上の温度で加熱することに
より、上記ＬＮ単結晶を構成する各イオン間の相対的位
置に応じて、各結晶軸（ａ，ｂ，ｃ軸）毎に原子ステッ
プ高さを制御することを特徴とする。
【００１３】この熱処理方法は、エピタキシャル成長前
のＬＮ単結晶基板を９００℃以上で加熱し、ｃ軸方向に
関しては格子定数に応じて、またａ，ｂ軸に関してはミ
ラー面の間隔に応じて、原子ステップ高さを制御する。
のＬＮ単結晶基板を９００℃以上で加熱し、ｃ軸方向に
関しては格子定数に応じて、またａ，ｂ軸に関してはミ
ラー面の間隔に応じて、原子ステップ高さを制御する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として以下説
明を行う熱処理方法は、例えば光変調器や光スイッチ用
のＬＮ単結晶基板の熱処理に適用される。ＬＮは、六方
晶の結晶構造を有し、室温において強誘電性を示す。ま
た、このＬＮは、音響光学効果をも奏することから、物
体表面を伝播する弾性表面波のフィルタとしても用いら
れる。
明を行う熱処理方法は、例えば光変調器や光スイッチ用
のＬＮ単結晶基板の熱処理に適用される。ＬＮは、六方
晶の結晶構造を有し、室温において強誘電性を示す。ま
た、このＬＮは、音響光学効果をも奏することから、物
体表面を伝播する弾性表面波のフィルタとしても用いら
れる。
【００１５】ＬＮ単結晶基板は、引き上げ法により育成
された３〜４インチ径の大型結晶をウェハ状に切り出し
たものである。この切り出したＬＮ単結晶基板上に導波
層をエピタキシャル成長させるためには、通常、ＬＮ単
結晶基板を機械研磨し、面取りや、化学研磨、洗浄等の
処理を施す。これらのプロセスを踏むことで、図５に示
すように、ＬＮ単結晶基板の表面粗さを１．４０ｎｍま
で制御することは可能である。この図５に示す機械研磨
又は化学研磨後のＬＮ単結晶基板を本発明を適用した熱
処理方法により熱処理する。
された３〜４インチ径の大型結晶をウェハ状に切り出し
たものである。この切り出したＬＮ単結晶基板上に導波
層をエピタキシャル成長させるためには、通常、ＬＮ単
結晶基板を機械研磨し、面取りや、化学研磨、洗浄等の
処理を施す。これらのプロセスを踏むことで、図５に示
すように、ＬＮ単結晶基板の表面粗さを１．４０ｎｍま
で制御することは可能である。この図５に示す機械研磨
又は化学研磨後のＬＮ単結晶基板を本発明を適用した熱
処理方法により熱処理する。
【００１６】ＬＮ単結晶の熱処理の前提として、ＬＮの
温度に対する状態変化について先ず説明する。ＬＮの単
結晶を５５０℃〜９００℃の間で加熱すると、ＬＮ単結
晶上にＬｉＮｂ３Ｏ８結晶が同時に析出する。このＬｉ
Ｎｂ３Ｏ８結晶は、ＬＮのいわゆる複生成物であり、酸
素雰囲気のみならず、空気中において加熱したときにも
析出する。更には、Ｎ２雰囲気やＡｒ雰囲気において加
熱したときにも析出する。
温度に対する状態変化について先ず説明する。ＬＮの単
結晶を５５０℃〜９００℃の間で加熱すると、ＬＮ単結
晶上にＬｉＮｂ３Ｏ８結晶が同時に析出する。このＬｉ
Ｎｂ３Ｏ８結晶は、ＬＮのいわゆる複生成物であり、酸
素雰囲気のみならず、空気中において加熱したときにも
析出する。更には、Ｎ２雰囲気やＡｒ雰囲気において加
熱したときにも析出する。
【００１７】一方、このＬｉＮｂ３Ｏ８結晶が析出した
単結晶基板をさらに９００℃以上で加熱すると、析出し
たＬｉＮｂ３Ｏ８結晶は、ＬＮへ変化し、単相のＬｉＮ
ｂ３Ｏ８結晶は消失する。すなわち単結晶基板は、単相
のＬＮのみで構成されることとなる。従って、ＬＮ単結
晶基板の熱処理は、かかるＬｉＮｂ３Ｏ８結晶の析出を
防止すべく、約１０００℃で加熱する。
単結晶基板をさらに９００℃以上で加熱すると、析出し
たＬｉＮｂ３Ｏ８結晶は、ＬＮへ変化し、単相のＬｉＮ
ｂ３Ｏ８結晶は消失する。すなわち単結晶基板は、単相
のＬＮのみで構成されることとなる。従って、ＬＮ単結
晶基板の熱処理は、かかるＬｉＮｂ３Ｏ８結晶の析出を
防止すべく、約１０００℃で加熱する。
【００１８】ところで、加熱後の基板を室温まで冷却す
る際においても、上述の単相のＬｉＮｂ３Ｏ８結晶が析
出する温度領域を通過するため、冷却時にＬｉＮｂ３Ｏ
８結晶が析出する場合がある。このＬｉＮｂ３Ｏ８結晶
の析出を防ぐためには、加熱後の単結晶基板を急激に冷
却する必要がある。通常、この冷却速度は、２０℃／ｍ
ｉｎ以上が必要とされる。
る際においても、上述の単相のＬｉＮｂ３Ｏ８結晶が析
出する温度領域を通過するため、冷却時にＬｉＮｂ３Ｏ
８結晶が析出する場合がある。このＬｉＮｂ３Ｏ８結晶
の析出を防ぐためには、加熱後の単結晶基板を急激に冷
却する必要がある。通常、この冷却速度は、２０℃／ｍ
ｉｎ以上が必要とされる。
【００１９】次に、上述のように状態変化するＬＮ単結
晶基板の熱処理の具体例について説明する。
晶基板の熱処理の具体例について説明する。
【００２０】機械的、化学的研磨後、表面を清浄化して
調製したＬＮ単結晶基板を温度制御された高温オーブン
内の空気雰囲気中に置く。次に、ＬＮ単結晶基板を、１
０００℃で一定時間アニールする。このアニール時間
は、例えば５時間程度の場合もある。アニール終了後、
ＬｉＮｂ３Ｏ８結晶の析出を防止すべく、約２５℃／ｍ
ｉｎの速度で室温まで冷却を行う。
調製したＬＮ単結晶基板を温度制御された高温オーブン
内の空気雰囲気中に置く。次に、ＬＮ単結晶基板を、１
０００℃で一定時間アニールする。このアニール時間
は、例えば５時間程度の場合もある。アニール終了後、
ＬｉＮｂ３Ｏ８結晶の析出を防止すべく、約２５℃／ｍ
ｉｎの速度で室温まで冷却を行う。
【００２１】この熱処理方法により熱処理したＬＮ単結
晶基板の原子間力顕微鏡による観察結果について説明す
る。
晶基板の原子間力顕微鏡による観察結果について説明す
る。
【００２２】図１に示す顕微鏡写真は、熱処理後のＬＮ
単結晶基板をｚ軸方向（結晶軸のｃ軸方向）から原子間
力顕微鏡で撮影したものである。この図１(a)によれ
ば、滑らかな直線状の原子ステップが規則的に生成して
いる。この原子ステップは、熱処理により再配列した結
晶面により形成され、滑らかで同一の結晶方位を有す
る。この原子ステップの高さ（以下、原子ステップ高
さ、と称する）を測定した結果、図１(b)に示すとおり
約０．２６ｎｍであった。これは、アニール前の表面粗
さである１．４０ｎｍの約１／５に相当し、アニールに
よりＬＮ単結晶基板の表面粗さを改善できることを意味
する。
単結晶基板をｚ軸方向（結晶軸のｃ軸方向）から原子間
力顕微鏡で撮影したものである。この図１(a)によれ
ば、滑らかな直線状の原子ステップが規則的に生成して
いる。この原子ステップは、熱処理により再配列した結
晶面により形成され、滑らかで同一の結晶方位を有す
る。この原子ステップの高さ（以下、原子ステップ高
さ、と称する）を測定した結果、図１(b)に示すとおり
約０．２６ｎｍであった。これは、アニール前の表面粗
さである１．４０ｎｍの約１／５に相当し、アニールに
よりＬＮ単結晶基板の表面粗さを改善できることを意味
する。
【００２３】この熱処理により形成される原子ステップ
の高さは、ＬＮの結晶構造に依存する。図２に、キュリ
ー温度以下のＬＮの結晶構造１を示す。このＬＮの結晶
構造１は、最上位に３つの酸素原子からなる酸素原子層
１１があり、その下へ規則的に酸素原子層が配列してい
る。この酸素原子層の間には、ＬｉイオンとＮｂイオン
が交互に配列している。
の高さは、ＬＮの結晶構造に依存する。図２に、キュリ
ー温度以下のＬＮの結晶構造１を示す。このＬＮの結晶
構造１は、最上位に３つの酸素原子からなる酸素原子層
１１があり、その下へ規則的に酸素原子層が配列してい
る。この酸素原子層の間には、ＬｉイオンとＮｂイオン
が交互に配列している。
【００２４】このＬＮの結晶構造１において、最上位の
酸素原子層１１とその下位にある酸素原子層１２の間隔
は０．２３１ｎｍであり、上記原子ステップ高さ（約
０．２６ｎｍ）とほぼ一致する。これは酸素原子層が原
子ステップの表面を構成していることを示唆し、等間隔
に並んでいる酸素原子層が熱処理により再配列し、階段
状の原子ステップを構成することを示している。
酸素原子層１１とその下位にある酸素原子層１２の間隔
は０．２３１ｎｍであり、上記原子ステップ高さ（約
０．２６ｎｍ）とほぼ一致する。これは酸素原子層が原
子ステップの表面を構成していることを示唆し、等間隔
に並んでいる酸素原子層が熱処理により再配列し、階段
状の原子ステップを構成することを示している。
【００２５】この現象を利用することにより、本発明に
係る熱処理方法は、酸素原子層のみを再配列により単結
晶表面に露出させることでＬＮ単結晶基板をより平滑に
することができ、表面粗さを改善することができる。ま
たこの熱処理方法により、表面粗さは、最大でも酸素原
子層の間隔である０．２６ｎｍまで抑え込むことができ
ることに加え、酸素原子層の間隔と同一のオーダーで表
面粗さを制御することが可能である。
係る熱処理方法は、酸素原子層のみを再配列により単結
晶表面に露出させることでＬＮ単結晶基板をより平滑に
することができ、表面粗さを改善することができる。ま
たこの熱処理方法により、表面粗さは、最大でも酸素原
子層の間隔である０．２６ｎｍまで抑え込むことができ
ることに加え、酸素原子層の間隔と同一のオーダーで表
面粗さを制御することが可能である。
【００２６】図３に示す顕微鏡写真は、熱処理後のＬＮ
単結晶基板をｘ軸方向（結晶軸のａ軸方向）から原子間
力顕微鏡で撮影したものである。この図３(a)において
も同様に直線状の原子ステップが形成されている。この
原子ステップ高さは、図３(b)に示すように０．４５ｎ
ｍであり、アニール前の表面粗さの約１／３に相当す
る。すなわち、ｘ軸方向においても、同様に表面粗さを
改善できることを意味する。なお、ｙ軸方向の顕微鏡写
真は、六方晶の結晶構造を有するＬＮの特性に鑑み、ｘ
軸方向の顕微鏡写真の説明を引用する。
単結晶基板をｘ軸方向（結晶軸のａ軸方向）から原子間
力顕微鏡で撮影したものである。この図３(a)において
も同様に直線状の原子ステップが形成されている。この
原子ステップ高さは、図３(b)に示すように０．４５ｎ
ｍであり、アニール前の表面粗さの約１／３に相当す
る。すなわち、ｘ軸方向においても、同様に表面粗さを
改善できることを意味する。なお、ｙ軸方向の顕微鏡写
真は、六方晶の結晶構造を有するＬＮの特性に鑑み、ｘ
軸方向の顕微鏡写真の説明を引用する。
【００２７】このｘ軸方向における原子ステップ高さ
も、ＬＮの結晶構造に基づく。図４は、ＬＮ単結晶の単
位格子における（０００１）面を示した図であり、点線
は、ミラー平面を示す。このミラー平面の長さは、０．
４４ｎｍであり、上記原子ステップ高さの０．４５ｎｍ
とほぼ一致する。これはミラー平面を構成する酸素原子
やＬｉイオン、Ｎｂイオンが原子ステップの表面を構成
することを示唆する。
も、ＬＮの結晶構造に基づく。図４は、ＬＮ単結晶の単
位格子における（０００１）面を示した図であり、点線
は、ミラー平面を示す。このミラー平面の長さは、０．
４４ｎｍであり、上記原子ステップ高さの０．４５ｎｍ
とほぼ一致する。これはミラー平面を構成する酸素原子
やＬｉイオン、Ｎｂイオンが原子ステップの表面を構成
することを示唆する。
【００２８】この現象を利用することにより、本発明に
係る熱処理方法は、原子、イオンの熱処理による再配列
によりミラー平面を単結晶表面に露出させることでＬＮ
単結晶基板をより平滑にすることができ、表面粗さを改
善することができる。またこの熱処理方法により、表面
粗さは、最大でもミラー平面の長さである０．４５ｎｍ
まで抑え込むことができることに加え、ミラー平面の長
さと同一のオーダーで表面粗さを制御することが可能で
ある。
係る熱処理方法は、原子、イオンの熱処理による再配列
によりミラー平面を単結晶表面に露出させることでＬＮ
単結晶基板をより平滑にすることができ、表面粗さを改
善することができる。またこの熱処理方法により、表面
粗さは、最大でもミラー平面の長さである０．４５ｎｍ
まで抑え込むことができることに加え、ミラー平面の長
さと同一のオーダーで表面粗さを制御することが可能で
ある。
【００２９】なお、この図１及び図３に示す顕微鏡写真
から、ＬｉＮｂ３Ｏ８結晶は確認できないことから、本
発明に係る熱処理方法は、ＬｉＮｂ３Ｏ８結晶の析出を
も防止することができる。
から、ＬｉＮｂ３Ｏ８結晶は確認できないことから、本
発明に係る熱処理方法は、ＬｉＮｂ３Ｏ８結晶の析出を
も防止することができる。
【００３０】本発明に係る熱処理方法は、研磨後、清浄
化したＬＮ単結晶を１０００℃で一定時間加熱する。こ
れにより、ｚ軸方向に関しては、表面粗さを最大でも酸
素原子層の間隔である０．２６ｎｍまで抑えることがで
き、またｘ軸方向に関しては、表面粗さを、ミラー平面
の長さである０．４５ｎｍまで抑えることができる。す
なわち、この熱処理方法は、ＬＮ単結晶基板の表面粗さ
を原子サイズオーダーまで改善することができ、デバイ
スの高機能化、高密度化に対応することができる。ま
た、不規則な凹凸分布を除去することにより、欠陥の原
因ともなりうる島状の結晶成長を阻止することが可能と
なる。更には、エピタキシャル成長前のＬＮ基板の表面
状態を高精度に制御することができ、デバイスの設計に
制約をもたらすことなく、市場において要求される様々
なニーズに応えることができる。
化したＬＮ単結晶を１０００℃で一定時間加熱する。こ
れにより、ｚ軸方向に関しては、表面粗さを最大でも酸
素原子層の間隔である０．２６ｎｍまで抑えることがで
き、またｘ軸方向に関しては、表面粗さを、ミラー平面
の長さである０．４５ｎｍまで抑えることができる。す
なわち、この熱処理方法は、ＬＮ単結晶基板の表面粗さ
を原子サイズオーダーまで改善することができ、デバイ
スの高機能化、高密度化に対応することができる。ま
た、不規則な凹凸分布を除去することにより、欠陥の原
因ともなりうる島状の結晶成長を阻止することが可能と
なる。更には、エピタキシャル成長前のＬＮ基板の表面
状態を高精度に制御することができ、デバイスの設計に
制約をもたらすことなく、市場において要求される様々
なニーズに応えることができる。
【００３１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではない。アニールの温度は、１０００℃に限
定されるものではなく、アニール温度が、例えば１００
０℃以上であっても、また９００℃〜１０００℃におい
ても、同様の効果を得ることができる場合がある。
れるものではない。アニールの温度は、１０００℃に限
定されるものではなく、アニール温度が、例えば１００
０℃以上であっても、また９００℃〜１０００℃におい
ても、同様の効果を得ることができる場合がある。
【００３２】また本発明を適用した強誘電体結晶基板の
熱処理方法は、同じ六方晶の結晶構造を持つ強誘電体結
晶であるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）にも適用
可能である。このタンタル酸リチウムのアニール温度も
９００℃以上で行う。
熱処理方法は、同じ六方晶の結晶構造を持つ強誘電体結
晶であるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）にも適用
可能である。このタンタル酸リチウムのアニール温度も
９００℃以上で行う。
【００３３】更に、本発明を適用した強誘電体結晶基板
の熱処理方法は、ａ軸、ｂ軸、ｃ軸に限らず、他の結晶
軸方向に対しても上述の制御を行うことが可能である。
の熱処理方法は、ａ軸、ｂ軸、ｃ軸に限らず、他の結晶
軸方向に対しても上述の制御を行うことが可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を適
用した熱処理方法は、エピタキシャル成長前のＬＮ単結
晶基板を９００℃以上で加熱し、ｃ軸方向に関しては格
子定数に応じて、またａ，ｂ軸に関してはミラー面の間
隔に応じて、原子ステップ高さを制御する。
用した熱処理方法は、エピタキシャル成長前のＬＮ単結
晶基板を９００℃以上で加熱し、ｃ軸方向に関しては格
子定数に応じて、またａ，ｂ軸に関してはミラー面の間
隔に応じて、原子ステップ高さを制御する。
【００３５】これにより、本発明を適用した熱処理方法
は、ＬＮ単結晶基板の表面粗さを原子サイズオーダーま
で改善することができ、デバイスの高機能化、高密度化
に対応することができる。また、不規則な凹凸分布を除
去することにより、欠陥の原因ともなりうる島状の結晶
成長を阻止することが可能となる。更には、高精度にエ
ピタキシャル成長前のＬＮ基板の表面状態を高精度に制
御することができ、デバイスの設計に制約をもたらすこ
となく、市場において要求される様々なニーズに応える
ことができる。
は、ＬＮ単結晶基板の表面粗さを原子サイズオーダーま
で改善することができ、デバイスの高機能化、高密度化
に対応することができる。また、不規則な凹凸分布を除
去することにより、欠陥の原因ともなりうる島状の結晶
成長を阻止することが可能となる。更には、高精度にエ
ピタキシャル成長前のＬＮ基板の表面状態を高精度に制
御することができ、デバイスの設計に制約をもたらすこ
となく、市場において要求される様々なニーズに応える
ことができる。
【図１】熱処理後のＬＮ単結晶基板をｚ軸方向（結晶軸
のｃ軸方向）から原子間力顕微鏡で撮影した画像を示し
た図である。
のｃ軸方向）から原子間力顕微鏡で撮影した画像を示し
た図である。
【図２】ＬＮの結晶構造を説明するための図である。
【図３】熱処理後のＬＮ単結晶基板をｘ軸方向（結晶軸
のａ軸方向）から原子間力顕微鏡で撮影した画像を示し
た図である。
のａ軸方向）から原子間力顕微鏡で撮影した画像を示し
た図である。
【図４】ＬＮ単結晶の単位格子における（０００１）面
を示した図である。
を示した図である。
【図５】機械的、化学的研磨を施したＬＮ単結晶基板を
原子間力顕微鏡により撮影した画像を示した図である。
原子間力顕微鏡により撮影した画像を示した図である。
１ ＬＮの結晶構造、１１ 最上位の酸素原子層、１２
下位の酸素原子層
下位の酸素原子層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 李 謹炯
韓国釜山市釜山鎭区開琴３洞455番地 新
開琴Ｌ．Ｇ． ＡＰＴ 208棟 2202号
Ｆターム(参考） 2H047 NA02 QA03 TA11 TA44
4G077 AA02 BC32 BC37 FE03 FE20
FJ01 HA01
Claims (4)
- 【請求項１】 六方晶の結晶構造を有する強誘電体結晶
基板を９００℃以上の温度で加熱し、 上記強誘電体結晶を構成する各イオン間の相対的位置に
応じて、各結晶軸（ａ，ｂ，ｃ軸）毎に原子ステップ高
さを制御することを特徴とする強誘電体結晶基板の熱処
理方法。 - 【請求項２】 上記結晶軸のｃ軸方向における格子定数
に応じて、ｃ軸方向の原子ステップ高さを制御すること
を特徴とする請求項１記載の強誘電体結晶基板の熱処理
方法。 - 【請求項３】 ミラー平面の長さに応じて上記結晶軸の
ａ、ｂ軸方向の原子ステップ高さを制御することを特徴
とする請求項１記載の強誘電体結晶基板の熱処理方法。 - 【請求項４】 上記強誘電体結晶は、ＬｉＮｂＯ３単結
晶、又はＬｉＴａＯ３単結晶であることを特徴とする請
求項１記載の強誘電体結晶基板の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001263967A JP2003073193A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 強誘電体結晶基板の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001263967A JP2003073193A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 強誘電体結晶基板の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003073193A true JP2003073193A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19090643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001263967A Withdrawn JP2003073193A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 強誘電体結晶基板の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003073193A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278363A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | タンタル酸リチウム基板およびその製造方法ならびにタンタル酸リチウム基板の表面処理方法 |
-
2001
- 2001-08-31 JP JP2001263967A patent/JP2003073193A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278363A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | タンタル酸リチウム基板およびその製造方法ならびにタンタル酸リチウム基板の表面処理方法 |
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