JP2003313094A - METHOD FOR DEPOSITING LiNbO3 THIN FILM - Google Patents

METHOD FOR DEPOSITING LiNbO3 THIN FILM

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JP2003313094A
JP2003313094A JP2002118713A JP2002118713A JP2003313094A JP 2003313094 A JP2003313094 A JP 2003313094A JP 2002118713 A JP2002118713 A JP 2002118713A JP 2002118713 A JP2002118713 A JP 2002118713A JP 2003313094 A JP2003313094 A JP 2003313094A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for depositing a LiNbO<SB>3</SB>thin film, by which the sufficiently crystallized and highly oriented LiNbO<SB>3</SB>thin film having a large surface can be deposited on a single crystal substrate without subjecting the deposited thin film to recrystallization by heat treatment. <P>SOLUTION: In a LiNbO<SB>3</SB>thin film deposition method by an electron cyclotron resonance sputtering process using a LiNbO<SB>3</SB>target having a constant composition, the LiNbO<SB>3</SB>thin film is deposited on the single crystal substrate 101 by using a thin film deposition system constituted of a microwave output section 1, a plasma source section 2, a film deposition chamber 3, an RF bias section 4, and a turbo-molecular pump 5 and supplying oxygen under a condition that the temperature of the single crystal substrate 101 is ≥450 and ≤600°C. Thereby, the LiNbO<SB>3</SB>thin film free from deficits in Li atoms or oxygen atoms and having high crystallinity and orientation can be formed on the single crystal substrate 101. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路や機能性
光学部品に用いられるLiNbO光学薄膜を形成するため
のLiNbO薄膜形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a LiNbO 3 thin film forming method for forming a LiNbO 3 optical thin film used in optical waveguides and functional optical parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】LiNbO(ニオブ酸リチウム)は、透明で
あり、しかも、非線形効果、電気光学効果、光変調効果
など数々の有用な特性を示すため、広く使われている光
学材料である。その応用的利用のほとんどにおいて、組
成の安定性、結晶の完全さ、結晶の大きさなどの観点か
ら、バルクの単結晶が用いられている。一方で、異種基
板上にLiNbO薄膜を堆積して、バルク結晶の代用とし
たり、光導波路として用いる試みも旧来から行われてい
る。
2. Description of the Related Art LiNbO 3 (lithium niobate) is a widely used optical material because it is transparent and exhibits various useful properties such as nonlinear effect, electro-optical effect, and optical modulation effect. In most of its applications, bulk single crystals are used from the viewpoint of composition stability, crystal perfection, crystal size, and the like. On the other hand, attempts to deposit a LiNbO 3 thin film on a heterogeneous substrate to substitute for a bulk crystal or to use it as an optical waveguide have been made for a long time.

【0003】LiNbO薄膜の作製方法としては、RFス
パッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ゾル
-ゲル法、有機金属気相成長法、レーザースパッタリン
グ法などが挙げられる。しかし、膜質がバルク結晶に及
ばないことから、LiNbO薄膜は実質的に研究レベルに
留まっていた。
As a method for producing a LiNbO 3 thin film, an RF sputtering method, a magnetron sputtering method, a sol
-Gel method, metalorganic vapor phase epitaxy method, laser sputtering method and the like can be mentioned. However, since the quality of the film does not reach that of the bulk crystal, the LiNbO 3 thin film was substantially at the research level.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】LiNbO薄膜の先に述
べた作製方法には、次のような問題点がある。つまり、
RFスパッタリング法やマグネトロンスパッタリング法
などの方法では、多くの場合、堆積したLiNbO膜中に
Li原子の欠損が生じる。このため、装置の成膜条件に合
わせて、LiOとLiNbOが混合したターゲットを用い
る必要性があった。この場合、最適な組成のターゲット
を準備しないと、Li不足な薄膜(LiNbOとLiNb
の混合体)やLi過剰な薄膜(LiNbOとLiNbOの混
合体)が得られ、定組成のLiNbOだけから成る薄膜を
得るのが困難であった。
The above-described method for producing a LiNbO 3 thin film has the following problems. That is,
In many cases, such as RF sputtering method and magnetron sputtering method, in the deposited LiNbO 3 film,
Li atom loss occurs. For this reason, it was necessary to use a target in which Li 2 O and LiNbO 3 were mixed according to the film forming conditions of the apparatus. In this case, unless a target with the optimum composition is prepared, a Li-deficient thin film (LiNbO 3 and LiNb 3 O 8
Mixture) and a Li-excessive thin film (a mixture of LiNbO 3 and Li 3 NbO 8 ) were obtained, and it was difficult to obtain a thin film composed only of constant composition LiNbO 3 .

【0005】また、RFスパッタリング法やマグネトロ
ンスパッタリング法では、エネルギーの高いOイオン
による薄膜の再スパッタリングによる組成の崩れを防ぐ
ために、イオンソースの中心からはずれた位置に基板を
置く必要があった。このため、イオンフラックスの低い
位置での堆積を余儀無くされ、薄膜の高い堆積速度を得
られないといった問題点があった。
Further, in the RF sputtering method and the magnetron sputtering method, it is necessary to place the substrate at a position deviated from the center of the ion source in order to prevent the collapse of the composition due to the resputtering of the thin film by the high energy O ions. For this reason, there is a problem in that deposition is forced at a position where the ion flux is low, and a high deposition rate of the thin film cannot be obtained.

【0006】ゾル-ゲル法では、ある一定膜厚のLiNbO
アモルファス膜を溶液反応により基板上に付着させた
後、熱処理を施しての再結晶化過程が不可欠なため、結
晶性に問題があった。有機金属気相成長法にあっては、
再結晶化過程の必要性に加え、有機分子の膜中への混入
の問題があった。レーザースパッタリング法において
は、成膜可能な領域の面積が小さいことに加え、異物が
基板上に付着するといった問題点があった。
In the sol-gel method, LiNbO having a certain thickness is used.
3 After depositing the amorphous film on the substrate by solution reaction, the recrystallization process by heat treatment is indispensable, so that there is a problem in crystallinity. In the metal-organic vapor phase epitaxy method,
In addition to the necessity of the recrystallization process, there is a problem that organic molecules are mixed in the film. In the laser sputtering method, there are problems that the area of a film-forming region is small and foreign matter adheres to the substrate.

【0007】さらに、それらの方法においては、基本的
に薄膜と基板材料との間の格子整合をとる必要性から、
唯一サファイア基板を用いないと、良好な配向の薄膜を
得ることが困難であった。そのため、実用上有用であっ
たとしても、格子定数および格子の形状が一致しないSi
基板に対しては、アモルファス膜が堆積してしまい、配
向性薄膜を得ることが困難であった。
Further, in those methods, it is basically necessary to make a lattice match between the thin film and the substrate material.
Without a sapphire substrate, it was difficult to obtain a thin film with good orientation. Therefore, even if it is practically useful, Si whose lattice constant and lattice shape do not match
Since an amorphous film was deposited on the substrate, it was difficult to obtain an oriented thin film.

【0008】本発明は、前記の課題を解決し、熱処理に
よる再結晶化を施さなくても、十分な結晶性の高配向Li
NbO薄膜を単結晶基板上に大面積で形成することを可
能にするLiNbO薄膜形成方法を提供することを目的と
する。
The present invention has solved the above-mentioned problems and has a sufficiently crystalline highly oriented Li without the need for recrystallization by heat treatment.
An object of the present invention is to provide a method for forming a LiNbO 3 thin film, which makes it possible to form an NbO 3 thin film on a single crystal substrate in a large area.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、定組成のLiNbOターゲットを
用いた電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法による
LiNbO薄膜形成方法において、単結晶基板の温度が4
50℃以上600℃以下の状態で酸素を供給して、前記
単結晶基板上にLiNbO薄膜を形成することを特徴とす
るLiNbO薄膜形成方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 uses an electron cyclotron resonance sputtering method using a LiNbO 3 target having a constant composition.
In the LiNbO 3 thin film forming method, the temperature of the single crystal substrate is 4
In the method of forming a LiNbO 3 thin film, oxygen is supplied at a temperature of 50 ° C. or higher and 600 ° C. or lower to form a LiNbO 3 thin film on the single crystal substrate.

【0010】請求項2の発明は、請求項1に記載のLiNb
薄膜形成方法において、前記酸素の供給は、LiNb
相が生じるよりも低く、かつ、ターゲット表面を一
定量の酸素原子が覆った状態を保つのに十分な流量にす
ることを特徴とする。
The invention of claim 2 is the LiNb according to claim 1.
In the method of forming an O 3 thin film, the supply of oxygen is LiNb 3
It is characterized in that the flow rate is lower than that in which the O 8 phase is generated, and that the flow rate is sufficient to keep the target surface covered with a certain amount of oxygen atoms.

【0011】電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッ
タリング法は、イオン流のエネルギーが10−30eV
程度と低いにも関わらず、電子密度が高いので、高密度
プラズマが得られる。そのため、RFスパッタリングに
おいて顕著に見られるような、高エネルギーイオン衝撃
による軽元素の再スパッタリングで組成が著しく崩れる
問題は生じない。むしろ、10−30eV程度のイオン
流照射がもたらす基板表面へのエネルギー移動の効果に
より、密度の高い緻密な薄膜が形成される。
The electron cyclotron resonance (ECR) sputtering method has an ion flow energy of 10-30 eV.
Despite its low level, it has a high electron density, so a high-density plasma can be obtained. Therefore, the problem that the composition is remarkably collapsed by the re-sputtering of the light element due to the high energy ion bombardment, which is remarkable in the RF sputtering, does not occur. Rather, a dense and dense thin film is formed by the effect of energy transfer to the substrate surface brought about by ion flow irradiation of about 10-30 eV.

【0012】ターゲットとしては、高純度のLiNbO
ルク材を用いるので、ゾル-ゲル法やMOCVD法の場
合に問題となるような、膜中への有機分子の混入も基本
的にあり得ない。適切な成膜条件を選ぶことにより、Li
NbO薄膜の組成を精密に制御できる。
Since a high-purity LiNbO 3 bulk material is used as the target, mixing of organic molecules into the film, which is a problem in the sol-gel method or MOCVD method, is basically impossible. By selecting appropriate film formation conditions, Li
The composition of the NbO 3 thin film can be precisely controlled.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳しく説明する。本実施の形態に
よるLiNbO薄膜形成方法は、ECRスパッタリング法
によって、図1に示す薄膜形成装置で行われる。図1の
薄膜形成装置は、マイクロ波出力部1、プラズマ源部
2、成膜室3、RFバイアス部4、およびターボ分子ポ
ンプ5を備えている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The LiNbO 3 thin film forming method according to the present embodiment is performed by the ECR sputtering method in the thin film forming apparatus shown in FIG. The thin film forming apparatus shown in FIG. 1 includes a microwave output unit 1, a plasma source unit 2, a film forming chamber 3, an RF bias unit 4, and a turbo molecular pump 5.

【0014】マイクロ波出力部1は、導波部分11、コ
イル12、接続部分13、および石英窓14を備えてい
る。マイクロ波出力部1は、導波部分11に加えられた
2.45GHzのマイクロ波を、石英窓14を経てプラ
ズマ源部2に出力する。
The microwave output section 1 includes a waveguide section 11, a coil 12, a connecting section 13, and a quartz window 14. The microwave output section 1 outputs the 2.45 GHz microwave applied to the waveguide section 11 to the plasma source section 2 through the quartz window 14.

【0015】プラズマ源部2は、容器部分21とコイル
22とを備えている。プラズマ源部2には、接続部分1
3によってマイクロ波出力部1に接続されている。ま
た、プラズマ源部2には、ArガスやXeガスが供給され
る。プラズマ源部2は、プラズマを生成し、このプラズ
マを成膜室3に加える。
The plasma source section 2 includes a container portion 21 and a coil 22. The plasma source unit 2 includes a connecting portion 1
It is connected to the microwave output section 1 by 3. Moreover, Ar gas or Xe gas is supplied to the plasma source unit 2. The plasma source unit 2 generates plasma and adds the plasma to the film forming chamber 3.

【0016】成膜室3は、容器部分31、LiNbOター
ゲット32、およびテーブル33を備えている。成膜室
3の容器部分31は、プラズマ源部2の容器部分21に
接続されている。成膜室3には、Oガスが供給され
る。成膜室3は、プラズマ源部2からのプラズマによっ
て発生する、LiNbOターゲット32からのLi、Nb、O
原子によって、テーブル33の基板101に、LiNbO
薄膜を形成する。なお、テーブル33は、容器部分31
の中心軸111に対して傾斜した軸112を中心にして
回転する。これによって、基板101にLiNbO薄膜を
形成する際に、この薄膜の厚さを均一にする。
The film forming chamber 3 is provided with a container portion 31, a LiNbO 3 target 32, and a table 33. The container portion 31 of the film forming chamber 3 is connected to the container portion 21 of the plasma source unit 2. O 2 gas is supplied to the film forming chamber 3. The film forming chamber 3 includes Li, Nb, and O from the LiNbO 3 target 32 generated by the plasma from the plasma source unit 2.
Depending on the atoms, LiNbO 3 can be added to the substrate 101 of the table 33.
Form a thin film. In addition, the table 33 is a container portion 31.
It rotates about an axis 112 that is inclined with respect to the central axis 111. As a result, when a LiNbO 3 thin film is formed on the substrate 101, the thin film has a uniform thickness.

【0017】RFバイアス部4は、高周波のバイアスを
成膜室3のLiNbOターゲット32に加える。ターボ分
子ポンプ5は、マイクロ波出力部1の接続部分13およ
び石英窓14と、プラズマ源部2の容器部分21と、成
膜室3の容器部分31とで形成されるチャンバを真空排
気する。
The RF bias unit 4 applies a high frequency bias to the LiNbO 3 target 32 in the film forming chamber 3. The turbo molecular pump 5 evacuates a chamber formed by the connecting portion 13 of the microwave output unit 1 and the quartz window 14, the container portion 21 of the plasma source portion 2 and the container portion 31 of the film forming chamber 3.

【0018】この薄膜形成装置によって、ECRプラズ
マ源であるプラズマ源部2へ導入されたArあるいはXeな
どのスパッタリングガスは、マイクロ波出力部1からの
2.45GHzのマイクロ波による放電でイオン化し、
ECR領域201に高密度のプラズマが発生する。成膜
室3のLiNbOターゲット32に、RFバイアス部4か
らRF電圧を印加すると、生成したArやXeイオンがLiNb
ターゲット32に衝突し、Li、Nb、O原子がスパッ
タされる。成膜室3に酸素ガスを導入すると、これらも
高励起状態やイオンになり、スパッタされた粒子ととも
に酸素原子も基板101に付着し、テーブル33上の単
結晶基板である基板101に薄膜が形成される。
With this thin film forming apparatus, the sputtering gas such as Ar or Xe introduced into the plasma source section 2 which is the ECR plasma source is ionized by the discharge of the microwave of 2.45 GHz from the microwave output section 1,
High-density plasma is generated in the ECR region 201. When an RF voltage is applied from the RF bias unit 4 to the LiNbO 3 target 32 in the film forming chamber 3, the generated Ar and Xe ions are LiNb.
It collides with the O 3 target 32, and Li, Nb, and O atoms are sputtered. When oxygen gas is introduced into the film forming chamber 3, these also become a highly excited state or ions, and oxygen atoms also adhere to the substrate 101 together with the sputtered particles, and a thin film is formed on the substrate 101 which is a single crystal substrate on the table 33. To be done.

【0019】本実施の形態では、基板101の背後から
ヒーターにより基板101を加熱する。薄膜中にアモル
ファス成分が含まれないためには、基板温度として45
0℃以上が必要である。逆に、基板温度が高すぎると配
向性が悪化して多結晶に成りやすくなるので、600℃
以下に保たなければならない。特に、基板温度を500
〜550℃とすることにより、結晶性が高く高配向の膜
をより安定して形成することができる。
In this embodiment, the substrate 101 is heated from behind the substrate 101 by a heater. The substrate temperature must be 45 because the amorphous component is not contained in the thin film.
0 ° C or higher is required. On the other hand, if the substrate temperature is too high, the orientation deteriorates and polycrystals are likely to occur.
Must be kept below. Especially, if the substrate temperature is 500
By setting the temperature to 550 ° C., it is possible to more stably form a highly oriented film having high crystallinity.

【0020】図2にアルゴンガス流量8sccm、酸素ガス
流量1sccm、RFパワー500W、マイクロ波パワー5
00WでSi(100)基板上へ成膜したLiNbO薄膜の
CuKα線によるX線回折スペクトルを示す。成膜時の基
板温度は530℃である。Si(100)基板からの<0
04>反射(69°)、分光器で除き切れなかったCuK
β線による<004>反射(61.7°)以外に、<0
01>配向したLiNbO 薄膜からの<006>反射(3
8.9°)、<0012>反射(83.5°)だけが観測
されている。
FIG. 2 shows an argon gas flow rate of 8 sccm and oxygen gas.
Flow rate 1 sccm, RF power 500W, microwave power 5
LiNbO deposited on Si (100) substrate at 00WThreeThin film
The X-ray-diffraction spectrum by CuK (alpha) ray is shown. Base during film formation
The plate temperature is 530 ° C. <0 from Si (100) substrate
04> Reflection (69 °), CuK not removed by spectroscope
Other than <004> reflection (61.7 °) due to β rays, <0
01> Oriented LiNbO Three<006> reflection from thin film (3
8.9 °), <0012> Only reflection (83.5 °) is observed
Has been done.

【0021】このことは、得られた薄膜は、LiNbO
単一相であって、しかも<001>方向へ強く配向して
いることを示している。このように、半導体基板上への
高配向のLiNbO薄膜の形成は、本発明により初めて可
能となった。同様の成膜条件でSi(111)基板上へ成
長したときも、LiNbO薄膜からの<006>反射(3
8.9°)と<0012>反射(83.5°)だけが観測
される。他の単結晶基板を用いた場合でも、同様に<0
01>方向へ配向したLiNbO薄膜が得られる。
This indicates that the obtained thin film has a single phase of LiNbO 3 and is strongly oriented in the <001> direction. Thus, the formation of a highly oriented LiNbO 3 thin film on a semiconductor substrate was made possible for the first time by the present invention. Even when grown on a Si (111) substrate under the same film forming conditions, <006> reflection (3) from the LiNbO 3 thin film was observed.
Only 8.9 °) and <00 12 > reflection (83.5 °) are observed. Even if another single crystal substrate is used, <0 similarly.
A LiNbO 3 thin film oriented in the 01> direction is obtained.

【0022】成膜速度は、図3の酸素ガス圧依存性が示
すように、酸素ガス流量が低いほど大きくなる。これ
は、酸素ガス圧が高いと、解離・イオン化した酸素が、
LiNbO ターゲット32のターゲット表面上を強く被覆
し、Li、Nb原子のスパッタが抑制されるためである。酸
素ガス圧の影響は、堆積した薄膜の組成にも影響を与え
る。図4のX線回折スペクトルは、酸素ガス流量だけを
3sccmに変え、その他は図2の試料作製と同一の条件で
成膜した試料からのものである。LiNbO相を示す3
8.9°のピークに付随して、<602>配向したLiNb
相からのピークが38°に出現している。このこ
とは過剰な酸素分圧により、基板に付着したLi原子がLi
Oとして一部脱離し、Li欠損のLiNb相が結晶化
していることを意味している。また、他にもいくつかの
回折ピークが観測されており、図1の試料に比べて配向
性が劣っていることを示している。
The film formation rate is shown to depend on the oxygen gas pressure in FIG.
As described above, the lower the oxygen gas flow rate, the larger the flow rate. this
When the oxygen gas pressure is high, the dissociated and ionized oxygen
LiNbO ThreeStrongly covers the target surface of the target 32
However, the sputtering of Li and Nb atoms is suppressed. acid
The effect of elementary gas pressure also affects the composition of the deposited thin film.
It The X-ray diffraction spectrum of Fig. 4 shows only the oxygen gas flow rate.
Change to 3sccm, otherwise under the same conditions as the sample preparation in Figure 2.
It is from the film-formed sample. LiNbOThreePhase 3
LiNb with <602> orientation accompanied by a peak at 8.9 °
ThreeO8A peak from the phase appears at 38 °. this child
Means that Li atoms attached to the substrate become Li due to excess oxygen partial pressure.
TwoLiNb that is partially desorbed as O and lacks LiThreeO8Phase crystallizes
It means that you are doing. Also, some other
Diffraction peaks are observed, and the orientation is better than that of the sample in Figure 1.
It shows that the sex is inferior.

【0023】したがって、所望のLiNbO相だけからな
る薄膜を形成するには、酸素流量はある一定値以下でな
ければならない。
Therefore, in order to form a thin film composed of only the desired LiNbO 3 phase, the oxygen flow rate must be below a certain value.

【0024】他方、酸素ガスを全く導入しないで堆積し
た薄膜のX線回折スペクトル(酸素流量:0sccm)を図
5に示す。この場合、ターゲットヘは酸素原子が全く供
給されないため、ターゲットの表面近傍は酸素不足にな
る。その結果として、基板に堆積する薄膜が酸素欠損の
組成になる。実際、38.9°の回折強度が図1に比べ
約1/5に減少していることから、LiNbO結晶相の体
積も同程度に減少していると考えられる。また、a、
b、c、d、e、fなどの余分なピークが出現してお
り、基板上にLi、Nb原子が過剰に含まれたアモルファス
状の化合物が堆積しているものと思われる。
On the other hand, FIG. 5 shows the X-ray diffraction spectrum (oxygen flow rate: 0 sccm) of the thin film deposited without introducing any oxygen gas. In this case, since oxygen atoms are not supplied to the target at all, oxygen is insufficient in the vicinity of the surface of the target. As a result, the thin film deposited on the substrate has an oxygen-deficient composition. In fact, since the diffraction intensity at 38.9 ° is reduced to about 1/5 of that of FIG. 1, it is considered that the volume of the LiNbO 3 crystal phase is also reduced to the same degree. Also, a,
Extra peaks such as b, c, d, e, and f appear, and it is considered that an amorphous compound containing Li and Nb atoms in excess is deposited on the substrate.

【0025】このことから、ターゲット表面の酸素量を
一定値に保ちながらスパッタを行うためには、酸素流量
の最低値が存在することが分かる。
From this, it is understood that there is a minimum oxygen flow rate in order to carry out sputtering while keeping the amount of oxygen on the target surface at a constant value.

【0026】さらに、もし酸素分圧が低すぎると、薄膜
の光学的吸収が大きくなり、光導波路への応用に問題が
生じる。また、酸素不足の薄膜がチャンバ内壁に付着し
てしまい、これらがダスト源となる可能性がある。
Further, if the oxygen partial pressure is too low, the optical absorption of the thin film becomes large, which causes a problem in application to an optical waveguide. Further, the oxygen-deficient thin film may adhere to the inner wall of the chamber, and these may serve as a dust source.

【0027】以上のように、高配向したLiNbO結晶相
だけの薄膜を得るには、酸素流量の最適値が存在する。
つまり、LiNb相が生じるよりも低く、かつ、ター
ゲット表面を一定量の酸素原子が覆った状態を保つのに
十分な流量にする。図2、4、5の試料を作製した装置
においては、0.5〜1sccmが最適値であったが、その
値は、成膜室の大きさ、ポンプの排気速度、プラズマ源
と成膜室のコンダクタンス、マイクロ波パワー、RFパ
ワーなどによって決まり、その装置に固有の値となる。
As described above, in order to obtain a thin film having only highly oriented LiNbO 3 crystal phase, there is an optimum value of oxygen flow rate.
That is, the flow rate is lower than that in which the LiNb 3 O 8 phase is generated, and the flow rate is sufficient to keep the target surface covered with a certain amount of oxygen atoms. In the apparatus in which the samples shown in FIGS. 2, 4, and 5 were produced, the optimum value was 0.5 to 1 sccm, which was determined by the size of the film forming chamber, the pumping speed of the pump, the plasma source and the film forming chamber. It is determined by the conductance, microwave power, RF power, etc., and is a value peculiar to the device.

【0028】以上、本発明の実施の形態を詳述してきた
が、具体的な構成は本実施の形態に限られるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があ
っても、本発明に含まれる。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within the scope not departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、定組
成のLiNbOターゲットを用いたECRスパッタリング
法によって、LiNbO薄膜を形成する際に、単結晶基板
の温度が450℃以上600℃以下の状態で酸素を供給
して、単結晶基板上にLiNbO薄膜を形成する。また、
酸素の供給は、LiNb相が生じるよりも低く、か
つ、ターゲット表面を一定量の酸素原子が覆った状態を
保つのに十分な流量にする。これによって、Li原子や酸
素原子の欠損がなく、結晶性が高く高配向のLiNbO
膜を単結晶基板上に形成できる。
As described above, according to the present invention,
LiNbO of successThreeECR sputtering using a target
By law, LiNbOThreeSingle crystal substrate when forming a thin film
Oxygen is supplied at a temperature of 450 ° C to 600 ° C
Then, on the single crystal substrate, LiNbOThreeForm a thin film. Also,
The oxygen supply is LiNbThreeO8Lower than the phase occurs, or
The target surface covered with a certain amount of oxygen atoms.
Make sure the flow rate is sufficient to maintain. This allows Li atoms and acids
Highly oriented LiNbO with high crystallinity without defects of elementary atoms ThreeThin
The film can be formed on a single crystal substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態を行うための薄膜形成装置
の構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a thin film forming apparatus for carrying out an embodiment of the present invention.

【図2】Si(100)基板上へ<001>配向したLiNb
薄膜のX線回折スペクトルを示す図である。
[Fig. 2] <001> oriented LiNb on Si (100) substrate
O 3 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum of the thin film.

【図3】成膜速度の酸素流量依存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the oxygen flow rate dependency of a film formation rate.

【図4】Si(100)基板上へ<001>配向したLiNb
相と<602>配向したLiNb相が混合した薄
膜のX線回折スペクトルを示す図である。
[Fig. 4] <001> -oriented LiNb on Si (100) substrate
O 3 phase and <602> is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum of the oriented LiNb 3 thin O 8 phase are mixed.

【図5】酸素ガスを導入しないで成膜した時のX繰回折
スペクトルを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum when a film is formed without introducing oxygen gas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロ波出力部 11 導波部分 12 コイル 13 接続部分 14 石英窓 2 プラズマ源部 21 容器部分 22 コイル 3 成膜室 31 容器部分 32 LiNbOターゲット 33 テーブル 4 RFバイアス部 5 ターボ分子ポンプ1 Microwave Output Part 11 Waveguide Part 12 Coil 13 Connection Part 14 Quartz Window 2 Plasma Source Part 21 Container Part 22 Coil 3 Film Forming Chamber 31 Container Part 32 LiNbO 3 Target 33 Table 4 RF Bias Part 5 Turbo Molecular Pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H047 PA04 QA03 TA44 4G077 AA03 BC32 DA12 EA02 EA07 SB03 4K029 BA02 BA43 BA50 BB09 BC07 CA05 DC05 DC27    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H047 PA04 QA03 TA44                 4G077 AA03 BC32 DA12 EA02 EA07                       SB03                 4K029 BA02 BA43 BA50 BB09 BC07                       CA05 DC05 DC27

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 定組成のLiNbOターゲットを用いた電
子サイクロトロン共鳴スパッタリング法によるLiNbO
薄膜形成方法において、 単結晶基板の温度が450℃以上600℃以下の状態で
酸素を供給して、前記単結晶基板上にLiNbO薄膜を形
成することを特徴とするLiNbO薄膜形成方法。
1. LiNbO 3 by electron cyclotron resonance sputtering using a LiNbO 3 target of constant composition
In the thin film forming method, the temperature of the single crystal substrate by supplying oxygen in the following state 600 ° C. 450 ° C. or higher, LiNbO 3 thin film forming method and forming a LiNbO 3 thin film on the single crystal substrate.
【請求項2】 前記酸素の供給は、LiNb相が生じ
るよりも低く、かつ、ターゲット表面を一定量の酸素原
子が覆った状態を保つのに十分な流量にすることを特徴
とする請求項1に記載のLiNbO薄膜形成方法。
2. The supply of oxygen is lower than that in which a LiNb 3 O 8 phase is generated, and at a flow rate sufficient to keep the target surface covered with a certain amount of oxygen atoms. The method for forming a LiNbO 3 thin film according to claim 1.
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