JP2004235794A - Step bunch single crystal sapphire inclined substrate and its manufacturing method - Google Patents
Step bunch single crystal sapphire inclined substrate and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004235794A JP2004235794A JP2003019859A JP2003019859A JP2004235794A JP 2004235794 A JP2004235794 A JP 2004235794A JP 2003019859 A JP2003019859 A JP 2003019859A JP 2003019859 A JP2003019859 A JP 2003019859A JP 2004235794 A JP2004235794 A JP 2004235794A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal sapphire
- substrate
- bunch
- tilted
- single crystal
- 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.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単結晶サファイヤ傾斜基板及びその製造方法に関し、特に、主面のステップをバンチングさせたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から単結晶サファイヤ傾斜基板の表面上に量子細線を形成できることが知られている（特許文献１参照）。以下、特許文献１の内容を引用して説明する。
サファイア単結晶基板の最表面は、超平坦な原子面（テラス面）となっているので、温度及び雰囲気等の条件を適正に制御した成膜条件下では、テラス面に付着した薄膜構成原子がテラス面上で核形成することなく、テラス上を拡散してステップサイトにトラップされ、結晶化される。その結果、ステップに沿って薄膜構成原子が配列される。このとき、テラス上での薄膜の被覆率を１以下にすると、線幅が数ｎｍ〜数十ｎｍの量子細線がサファイア単結晶基板上に作製される。これにより、絶縁性，放熱性，耐放射線性，耐熱性，耐化学性等に優れたサファイア基板の上に量子構造を組み込んだデバイスの作成が可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−８３８０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱処理方法（特許文献１）により得られる単結晶サファイヤ傾斜基板を用いてＳＡＷフィルタを製作しても、ＳＡＷフィルタは、デバイスとして機能しないという問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、例えばＳＡＷフィルタのように量子構造を組み込んだデバイスに適したステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板を提供することである。
【０００６】
本発明者らは、上記課題の原因を追及した結果、従来の熱処理方法により得られた単結晶サファイヤ傾斜基板は、シングルステップであることから金属細線の膜厚が薄く、シート抵抗が急激に増加してしまい、その結果ＳＡＷフィルタとして機能しないという知見を得た。そこで、本発明者らは、さらに、研究を重ねた結果、単結晶サファイヤ傾斜基板のバンチング現象に着目し、ステップバンチングを制御するという着想に至った。ステップバンチは、シングルステップよりステップ高さが高いため、ステップバンチを制御すれば、ＳＡＷフィルタの櫛形電極を形成する際、シート抵抗が適当になるような金属細線の膜厚を確保することができるためである。
【０００７】
上記着想に基づいたさらなる研究の結果、本発明者らは、所望のステップバンチを備えた単結晶サファイヤ傾斜基板の製造に成功し、請求項１乃至請求項１９の発明を完成した。
【０００８】
請求項１記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板において、前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下であり、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面にステップバンチが形成されていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【０００９】
所定方位は、加工の際、単結晶サファイヤ傾斜基板の主面を傾斜させたい方位、即ち、傾斜させたい目標の方位である。傾斜方位は、単結晶サファイヤ傾斜基板が実際に傾斜している方向である。回転ズレ角度は、単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸として、所定方位に対する傾斜方位の回転方向のズレ角度である。回転ズレ角度は、回転方向に対して±０．１°以下であればよいが、回転方向に対して±０．０５°以下が好ましい。回転ズレ角度が±０．１°を超えると、例えば、所定の結晶軸をｃ軸とし、所定方位をｍ軸とした場合、生成されるステップバンチのステップエッジの直線性が損なわれるためである。
【００１０】
ステップバンチは、平行直線や等間隔平行直線などの直線状のステップバンチを含み、ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の用途に応じて形成される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板において、前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下であり、前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせて形成されたステップバンチを備えたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板において、前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下であり、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面に、直線状に小孔又は小突起を配列し、前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせて形成された直線状のステップバンチを備えたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００１３】
小孔又は小突起は、単結晶サファイヤ傾斜基板の熱処理中に原子の移動をピン止めする働きを有する。このため、直線性に優れたステップバンチが生成される。また、小孔又は小突起の配列間隔を調整することによってステップバンチの高さを制御することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記小孔又は小突起が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の前記所定方位に対して垂直方向に配列されていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００１５】
小孔又は小突起は、熱処理中に原子の移動をピン止めする働きを有するため、小孔又は小突起を所定方位に対して垂直に配列した場合、直線性に優れたステップバンチが生成される。また、小孔又は小突起の配列間隔を調整することによってステップバンチの高さを制御することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の発明の構成に加えて、前記小孔又は小突起が、ストライプ状に配列されていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００１７】
小孔又は小突起がストライプ状に配列されているため、ステップバンチもこの小孔又は小突起の配列に応じてストライプ状に形成される。また、ストライプの間隔を変えることにより所望のストライプ間隔のステップバンチが生成される。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記ステップバンチの高さが、原子層２層分以上原子層５００層分以下であることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００１９】
原子は、アルミニウム原子や酸素原子である。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記ステップバンチの高さが、０．４ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の厚みが０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００２２】
ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の反りを小さくするため、厚みは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面が、ｃ面から所定角度傾斜していることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００２４】
ｃ面基板は、ステップエッジの原子密度が大きいため、直線性に優れたステップバンチが生成されやすい。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明の構成に加えて、前記主面が、ａ軸又ｍ軸方向に向けて０．０５°以上１．０°以下の範囲で傾斜していることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００２６】
ステップバンチの高さをＨ、ステップ間隔（テラス幅）をｗ、単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜角度をθとすると、それぞれの関係は、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／ｗ）で表される。この式は、傾斜角度が大きいほどテラス幅が小さくなることを示しており、傾斜角度が大きい単結晶サファイヤ傾斜基板は、熱処理時において原子の移動距離が短くてすむため、低温でステップバンチを生成しやすい。
【００２７】
傾斜角度が０．０５°より小さいと、ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板をＳＡＷフィルタに使用する場合、テラス幅が広くなりすぎるためである。一方、傾斜角度が１．０°を越えると、ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板をＳＡＷフィルタに使用する場合、テラス幅が狭くなりすぎるためである。また、傾斜角度が１．０°を越えると、生成されるステップバンチが乱れやすくなる。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面が、ａ面又はｍ面又はｒ面から所定角度傾斜していることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００２９】
例えば、ａ面基板は、シングルステップの高さｈが高いため、ｃ面に比べて高いステップバンチが生成される。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のステップエッジに沿って金属細線が形成されていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００３１】
単結晶サファイヤ傾斜基板の主面にＡｌ等の導電膜を成膜すると、線幅が数ｎｍから数十ｎｍの金属細線がステップエッジに沿って形成される。これは、テラス面に付着した薄膜構成原子がテラス面上で核形成することなく、テラス上を拡散してステップサイトにトラップされ、結晶化するためである。この結果、ステップに沿って薄膜構成原子が配列し、量子細線が形成される。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のステップエッジに沿ってＺｎＯ細線を形成し、該ＺｎＯ細線のエッジに沿って金属細線が形成されていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記主面のステップエッジに沿って金属細線が形成され、前記主面がＺｎＯ膜で覆われていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００３４】
請求項１５記載の発明は、請求項１２乃至請求項１４記載のステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板上に櫛形電極を形成したことを特徴とするＳＡＷフィルタである。
【００３５】
請求項１６記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板において、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせて形成されたステップバンチを備えたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板である。
【００３６】
請求項１７記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法において、前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下とし、前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせ、ステップバンチを形成することを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法である。
【００３７】
ステップのバンチングは、シングルステップのテラス上の原子が熱によってステップエッジ方向に拡散すると共に、不安定なステップエッジ部から原子が昇華することによって生じる現象である。
【００３８】
ステップをバンチングさせるためには、シングルステップの得られる加熱温度に対して約１００℃以上約５００℃以下、好ましくは約１００℃以上約３００℃以下、より好ましくは約１５０℃以上約２００℃以下の高い温度で熱処理するとよい。
【００３９】
請求項１８記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法において、前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下とし、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面に、小孔を直線状に配列し、前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせ、ステップバンチを形成することを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法である。
【００４０】
請求項１９記載の発明は、単結晶サファイヤの所定の結晶軸を所定方位に向けて所定角度傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法において、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせ、ステップバンチを形成することを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本実施形態に係るステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板について説明する。図１及び図２に示すように、このステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板１は、ｃ軸が主面の法線に対してｍ軸方向に所定角度θ傾斜しており、ｃ面（０００１）がｍ面（１０−１０）方向に所定角度θ傾斜した面を主面とする基板である。
【００４２】
ステップバンチ５の高さＨとステップ２の高さｈは、式（１）の関係があり、また、ステップバンチの高さＨとステップ間隔（テラス幅）ｗと主面の傾斜角度θ（所定角度θ）は、式（２）の関係がある。
Ｈ＝ｎｈ （ｎ：ステップの数）・・・（１）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／ｗ）・・・・・・・・（２）
【００４３】
ステップバンチ５の高さＨは、用いられる基板の用途や基板の傾斜角度θによって異なるが原子層２層分以上原子層５００層以下の範囲又は０．４ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲が好ましい。また、傾斜角度θは、傾斜方位にもよるが、ｃ軸をｍ軸方向に傾斜させる場合、０．０５°以上１．０°以下の範囲が好ましい。
【００４４】
このステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板１は、図３に示す単結晶サファイヤの所定の結晶軸（ｃ軸）を所定方位（ｍ軸）に向けて所定角度θ傾斜させた単結晶サファイヤ傾斜基板（図４（ｂ）参照）を熱処理することにより得られる基板である。
【００４５】
この図４（ｂ）に示す単結晶サファイヤ傾斜基板は、図３に示す単結晶サファイヤから加工する際、図４（ａ）に示すように、傾斜方位（ｃ軸）と所定方位との回転ズレ角度αが±０．１°以下になるように高精度に加工されている。この傾斜方位（ｃ軸）は、単結晶サファイヤ傾斜基板のｃ軸が実際に傾斜している方向である。
また、所定方位は、単結晶サファイヤからの加工の際、単結晶サファイヤ傾斜基板の主面を傾斜させたい方位、即ち、傾斜させたい目標の方位である。回転ズレ角度αは、単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸として、所定方位に対する傾斜方位の回転方向のズレ角度である。
【００４６】
このように、単結晶サファイヤ傾斜基板を高精度に加工するのは、回転ズレ角度αが０．１°を超えて大きくなると、ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板１のステップバンチ５の直線性が乱れる原因になるためである。特に、ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板１をＳＡＷフィルタの基板として利用する場合、ステップの直線性が要求されるため、回転ズレ角度αを±０．１°以下の高精度に加工することが求められる。
【００４７】
なお、回転ズレ角度αは、±０．１°以下であればよいが、±０．０５°以下が好ましい。
【００４８】
単結晶サファイヤ傾斜基板の厚みは、用いられる基板の用途によって異なるが０．１ｍｍ以上の厚みが好ましい。これは、単結晶サファイヤ傾斜基板の反りをできるだけ小さくするためである。ＳＡＷフィルタ用の基板としては、厚みを０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲にするのが好ましい。
【００４９】
なお、本実施形態では、ｃ面（０００１）がｍ面（１０−１０）方向に所定角度θ傾斜した面を主面とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板１（ｃ→ｍ面オフ基板）について説明したが、本発明に係るステップバンチ単結晶サファイヤ基板は、これに限定されるものではない。したがって、たとえば、ｃ面（０００１）がａ面（１１−２０）方向に所定角度θ傾斜した面を主面とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板（ｃ→ａ面オフ基板）やａ面（１１−２０）がｃ面（０００１）方向に所定角度θ傾斜した面を主面とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板（ａ→ｃ面オフ基板）などであってもよい。
【００５０】
次に、本実施形態に係るステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板１の製造方法について説明する。
【００５１】
上述のように、ｃ面（０００１）がｍ面（１０−１０）方向に所定角度θ傾斜した面を主面とし、回転ズレ角度αが±０．１°以下になるように単結晶サファイヤを高精度で加工する。
【００５２】
次に、加工によって得られた単結晶サファイヤ傾斜基板を研磨・洗浄した後、単結晶サファイヤ傾斜基板をサファイヤ容器内に収容し、焼成炉で熱処理を行う。サファイヤ容器を用いるのは、単結晶サファイヤ傾斜基板の表面への付着物による汚染を防ぐためである。
【００５３】
熱処理は、８００℃〜１，５００℃で１時間〜１００時間、若しくは８００℃〜１，３００℃で１時間〜１０時間、大気雰囲気下で行う。加熱温度と加熱時間は、単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜角度θや形成するステップバンチの高さＨによって異なる。たとえば、傾斜角度θが０．５°以上になると、約１，０００℃でステップバンチが形成される。また、傾斜角度θが１．０°になると、約１，０００℃で原子層５層分のステップバンチが形成される。すなわち、傾斜角度θが大きいほどテラス幅が小さくなり、原子の移動距離が短くてすむため、低温でステップバンチを生成しやすい。なお、ステップをバンチングさせるためには、通常のシングルステップが形成される熱処理温度から約１００℃〜５００℃高い温度で熱処理を行うのが好ましい。
【００５４】
次に、ステップバンチが形成される原理について説明する。ステップバンチは、シングルステップのテラス上の原子が熱によってステップエッジ方向に拡散すると共に、不安定なステップエッジ部から原子が昇華することによって形成される。
【００５５】
なお、上述の説明では、熱処理時間は１時間〜１００時間としたが、傾斜角度０．５°以下の場合、ステップバンチが起こる温度で熱処理すると、ステップエッジ方向だけでなくテラス方向へも原子の拡散が促進される。このため、テラス上を均一な状態にするには、１００時間以上の熱処理を行うことが望ましい。
【００５６】
次に、単結晶サファイヤ傾斜基板に小孔を形成する場合について説明する。
【００５７】
上記のように、ｃ面（０００１）がｍ面（１０−１０）方向に所定角度θ傾斜した面を主面とし、回転ズレ角度αが±０．１°以下に高精度に加工された単結晶サファイヤ傾斜基板を用意し、図５に示すように、直線状に配列した小孔４を形成する。また、この小孔４は、所定方位に対して垂直方向に配列されている。
【００５８】
この小孔４は、集束イオンビームを用いて開けられる。小孔４の径は、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であり、小孔４の深さは、ステップバンチの高さＨによって異なるが、所望のステップバンチの高さＨの１〜１０倍程度が適している。なお、ステップがバンチングした後に、小孔４が周りの原子によって完全に埋められるためには、小孔４の深さをステップバンチの高さＨの３倍までにするとよい。
【００５９】
次に、上記と同様に、単結晶サファイヤ傾斜基板を研磨・洗浄した後、熱処理を行う。熱処理の結果、小孔が原子の移動をピン止めする働きをするため、ステップの直線性・等間隔性・平行性に優れたステップバンチが生成される。
【００６０】
【実施例１】
以下の条件の単結晶サファイヤ傾斜基板、即ち、ｃ軸が主面の法線に対してｍ軸方向に１．０°傾斜し、回転ズレ角度αが±０．０１°以下の高精度に加工された単結晶サファイヤ傾斜基板を用いた。
単結晶サファイヤの所定の結晶軸：ｃ軸
単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位：ｃ軸
所定方位：ｍ軸
所定角度θ：１．０°
回転ズレ角度α：±０．０１°
単結晶サファイヤ基板の厚み：１．０ｍｍ
【００６１】
上記条件の単結晶サファイヤ傾斜基板を研磨・洗浄した後、以下の条件で熱処理を行った。
加熱温度：サファイヤ容器中で１，０００℃
熱処理時間：３時間
加熱雰囲気：大気中
【００６２】
上記条件で熱処理を行った結果、ステップバンチの高さＨが原子層５層分（約１．１０ｎｍ）であるステップバンチが形成された。
【００６３】
【実施例２】
実施例１の条件と同様の条件に加え、集束イオンビームを用いて以下の小孔を形成した単結晶サファイヤ傾斜基板を用いた。
小孔径：数ｎｍ
小孔の深さ：２．２０ｎｍ
小孔の配置：所定方位（ｍ軸）に垂直な直線状に配置
小孔の配置間隔Ｌ１：直線状に３μｍ間隔
小孔のストライプ間隔Ｌ２：１００ｎｍ間隔
【００６４】
実施例１の条件と同様の条件で熱処理を行った結果、ステップバンチの高さＨが原子層８層分（約１．８ｎｍ）であり、直線性・平行性に優れたステップバンチが形成された。
【００６５】
【比較例】
以下の条件の単結晶サファイヤ傾斜基板、即ち、ｃ軸が主面の法線に対してｍ軸方向に１．０°傾斜した単結晶サファイヤ傾斜基板を用いた。
単結晶サファイヤの所定の結晶軸：ｃ軸
単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位：ｃ軸
所定方位：ｍ軸
所定角度θ：１．０°
単結晶サファイヤ基板の厚み：１．０ｍｍ
【００６６】
上記条件の単結晶サファイヤ傾斜基板を研磨・洗浄した後、以下の条件で熱処理を行った。
加熱温度：サファイヤ容器中で８５０℃
熱処理時間：３時間
加熱雰囲気：大気中
【００６７】
上記条件で熱処理を行った結果、ステップバンチは確認されず、図６に示すように、ステップエッジがうねっているシングルステップが確認された。
【００６８】
以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御することにより、所望の均一なステップバンチを形成することができる。また、ステップの直線性・等間隔性・平行性がコントロールされたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板上にＡｌ等の導電膜を成膜すると、ステップに選択的に成長するため成膜時間を制御することにより、直線性・等間隔性・平行性に優れた金属細線を形成するができる。これを用いれば高周波数でかつ周波数特性に優れたＳＡＷフィルタなどのデバイスが実現可能である。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項１９のいずれかに記載の発明は、直線性に優れたステップバンチを形成することができるため、例えば、高周波数でかつ周波数特性に優れたＳＡＷフィルタ用の基板として利用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板のステップバンチを説明する図である。
【図２】本実施形態に係るステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の表面を示す側面図である。
【図３】所定の結晶軸を傾斜させる前の単結晶サファイヤを示す図であり、所定の結晶軸、所定方位、傾斜方位の関係を説明する図である。
【図４】図４（ａ）は、単結晶サファイヤ傾斜基板の上面図であり、回転ズレ角度を説明する概念図である。図４（ｂ）は、単結晶サファイヤ傾斜基板の側面図であり、所定の結晶軸の傾斜方位と傾斜角度を説明する概念図である。
【図５】単結晶サファイヤ傾斜基板の主面に形成した小孔を説明する概念図である。
【図６】ステップエッジにうねりが生じているシングルステップの概念図である。
【符号の説明】
１ ステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板
２ ステップ
３ テラス
４ 小孔
５ ステップバンチ
Ｈ ステップバンチの高さ
ｈ ステップの高さ
ｗ ステップ間隔（テラス幅）
θ 所定角度（傾斜角度）
α 回転ズレ角度
Ｌ１ 小孔間隔
Ｌ２ ストライプ間隔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tilted single-crystal sapphire substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate having a main surface having bunched steps and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
It is conventionally known that quantum wires can be formed on the surface of a single-crystal sapphire inclined substrate (see Patent Document 1). Hereinafter, description will be made with reference to the contents of
Since the outermost surface of the sapphire single crystal substrate has an ultra-flat atomic surface (terrace surface), the thin-film constituent atoms attached to the terrace surface may not be formed under appropriate conditions such as temperature and atmosphere. Without forming nuclei on the terrace surface, it diffuses on the terrace and is trapped at the step sites and crystallized. As a result, atoms constituting the thin film are arranged along the steps. At this time, when the coverage of the thin film on the terrace is 1 or less, a quantum wire having a line width of several nm to several tens nm is formed on the sapphire single crystal substrate. This makes it possible to create a device in which a quantum structure is incorporated on a sapphire substrate having excellent insulating properties, heat dissipation properties, radiation resistance, heat resistance, chemical resistance, and the like.
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-8-83802
[Problems to be solved by the invention]
However, even if a SAW filter is manufactured using a tilted single-crystal sapphire substrate obtained by a conventional heat treatment method (Patent Document 1), there is a problem that the SAW filter does not function as a device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a step-bunch single-crystal sapphire inclined substrate suitable for a device incorporating a quantum structure such as a SAW filter. It is.
[0006]
The present inventors have investigated the cause of the above problem, and as a result, the single crystal sapphire tilted substrate obtained by the conventional heat treatment method has a single step, so the thickness of the thin metal wire is thin, and the sheet resistance sharply increases. As a result, it has been found that the filter does not function as a SAW filter. Then, the present inventors have further studied, and as a result, have paid attention to the bunching phenomenon of the tilted single crystal sapphire substrate, and have come up with the idea of controlling the step bunching. The step height of the step bunch is higher than that of the single step. Therefore, by controlling the step bunch, it is possible to secure a film thickness of the thin metal wire having an appropriate sheet resistance when forming the comb-shaped electrode of the SAW filter. That's why.
[0007]
As a result of further research based on the above idea, the present inventors succeeded in manufacturing a single-crystal sapphire inclined substrate provided with a desired step bunch, and completed the inventions of
[0008]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a tilted single crystal sapphire substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted at a predetermined angle toward a predetermined direction, wherein the rotation of the predetermined direction and the tilt direction of the tilted single crystal sapphire substrate is performed. A deviation angle is ± 0.1 ° or less with respect to a rotation direction about a normal line of the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate as a rotation axis, and a step bunch is formed on the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate. A step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate.
[0009]
The predetermined orientation is an orientation in which the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate is to be inclined during processing, that is, a target orientation in which the inclination is desired. The tilt direction is a direction in which the single crystal sapphire tilt substrate is actually tilted. The rotation shift angle is a shift angle of a rotation direction of a tilt azimuth with respect to a predetermined azimuth, with a normal line of the main surface of the single crystal sapphire tilted substrate as a rotation axis. The rotation deviation angle may be ± 0.1 ° or less with respect to the rotation direction, but is preferably ± 0.05 ° or less with respect to the rotation direction. If the rotation misalignment angle exceeds ± 0.1 °, for example, if the predetermined crystal axis is the c-axis and the predetermined orientation is the m-axis, the linearity of the step edge of the generated step bunch is impaired. .
[0010]
The step bunch includes a linear step bunch such as a parallel straight line or an equidistant parallel straight line, and is formed depending on the use of the step bunch single crystal sapphire inclined substrate.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a tilted single crystal sapphire substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted at a predetermined angle toward a predetermined direction, wherein the rotation of the predetermined direction and the tilt direction of the tilted single crystal sapphire substrate is performed. The deviation angle is ± 0.1 ° or less with respect to the rotation direction about the normal line of the principal surface of the single crystal sapphire inclined substrate as a rotation axis, and the heat treatment time and the heating temperature are set according to the inclination angle of the principal surface. It is a step bunch single crystal sapphire inclined substrate provided with a step bunch formed by controlling and bunching a step.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted at a predetermined angle toward a predetermined direction, rotation of the predetermined direction and the tilt direction of the single crystal sapphire tilted substrate is performed. The deviation angle is ± 0.1 ° or less with respect to the rotation direction about the normal line of the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate as a rotation axis, and the deviation angle is linearly small on the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate. Arrange the holes or small protrusions, control the heat treatment time and heating temperature according to the inclination angle of the main surface, and bunch the steps to form a step bunched single-crystal sapphire inclined substrate with a linear step bunch. is there.
[0013]
The small holes or small protrusions serve to pin the movement of atoms during the heat treatment of the single crystal sapphire tilted substrate. For this reason, a step bunch excellent in linearity is generated. Further, the height of the step bunch can be controlled by adjusting the arrangement interval of the small holes or small projections.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect, the small holes or the small protrusions are arranged in a direction perpendicular to the predetermined orientation of the single crystal sapphire inclined substrate. It is a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate.
[0015]
Since the small holes or small projections have the function of pinning the movement of atoms during heat treatment, a step bunch with excellent linearity is generated when the small holes or small projections are arranged perpendicular to a predetermined direction. . Further, the height of the step bunch can be controlled by adjusting the arrangement interval of the small holes or small projections.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third or fourth aspect, the small holes or the small protrusions are arranged in a stripe pattern. It is a substrate.
[0017]
Since the small holes or small projections are arranged in a stripe shape, the step bunch is also formed in a stripe shape according to the arrangement of the small holes or small protrusions. Further, by changing the interval between stripes, a step bunch having a desired stripe interval is generated.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the height of the step bunch is not less than two atomic layers and not more than 500 atomic layers. It is a step bunch single crystal sapphire inclined substrate characterized by the above-mentioned.
[0019]
The atoms are aluminum atoms and oxygen atoms.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the height of the step bunch is 0.4 nm or more and 100 nm or less. It is a bunch single crystal sapphire inclined substrate.
[0021]
According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the step-bunch single-crystal sapphire inclined substrate has a thickness of 0.3 mm or more and 2.0 mm or less. And a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate.
[0022]
In order to reduce the warpage of the step bunch single crystal sapphire inclined substrate, the thickness is preferably 0.3 mm or more.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the main surface is inclined at a predetermined angle from the c-plane. This is a crystal sapphire inclined substrate.
[0024]
Since the c-plane substrate has a high atomic density at the step edge, a step bunch excellent in linearity is easily generated.
[0025]
According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the ninth aspect, the main surface is inclined in a range of 0.05 ° to 1.0 ° in the a-axis or m-axis direction. A step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate.
[0026]
Assuming that the height of the step bunch is H, the step interval (terrace width) is w, and the inclination angle of the single-crystal sapphire inclined substrate is θ, each relationship is represented by θ = arctan (H / w). This equation indicates that the terrace width becomes smaller as the tilt angle becomes larger, and a single-crystal sapphire tilted substrate with a larger tilt angle requires a shorter moving distance of atoms during heat treatment, so that a step bunch is generated at a lower temperature. It's easy to do.
[0027]
When the inclination angle is smaller than 0.05 °, the terrace width becomes too large when the step bunch single crystal sapphire inclined substrate is used for the SAW filter. On the other hand, if the inclination angle exceeds 1.0 °, the terrace width becomes too narrow when a step bunch single crystal sapphire inclined substrate is used for a SAW filter. If the inclination angle exceeds 1.0 °, the generated step bunch is likely to be disturbed.
[0028]
According to an eleventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the main surface is inclined at a predetermined angle from the a-plane, the m-plane, or the r-plane. It is a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate.
[0029]
For example, since the a-plane substrate has a high single-step height h, a step bunch that is higher than the c-plane is generated.
[0030]
According to a twelfth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a thin metal wire is formed along a step edge of the main surface. It is a bunch single crystal sapphire inclined substrate.
[0031]
When a conductive film such as Al is formed on the main surface of the tilted single-crystal sapphire substrate, a thin metal wire having a line width of several nm to several tens nm is formed along the step edge. This is because the thin film constituent atoms attached to the terrace surface diffuse on the terrace without being nucleated on the terrace surface, are trapped in the step sites, and are crystallized. As a result, atoms constituting the thin film are arranged along the steps, and quantum wires are formed.
[0032]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to eleventh aspects, a ZnO thin line is formed along the step edge of the main surface, and the ZnO thin line is formed along the edge of the ZnO thin line. A step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate, wherein a thin metal wire is formed.
[0033]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to eleventh aspects, a thin metal wire is formed along a step edge of the main surface, and the main surface is formed of a ZnO film. It is a step bunch single crystal sapphire inclined substrate characterized by being covered.
[0034]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a SAW filter comprising a step-bunch single-crystal sapphire inclined substrate having a comb-shaped electrode formed thereon.
[0035]
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a tilted single crystal sapphire substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted at a predetermined angle toward a predetermined direction, wherein the heat treatment is performed in accordance with the tilt angle of the main surface of the tilted single crystal sapphire substrate. 4 is a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate including a step bunch formed by controlling time and heating temperature to bunch steps.
[0036]
The invention according to claim 17 is a method of manufacturing a single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted by a predetermined angle toward a predetermined direction, wherein the predetermined orientation and the tilt orientation of the single crystal sapphire tilted substrate Rotation angle with respect to the rotation direction about the axis of rotation of the main surface of the single-crystal sapphire inclined substrate with respect to the rotation axis, the heat treatment time and heating according to the inclination angle of the main surface A method for manufacturing a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate, comprising forming a step bunch by bunching a step by controlling a temperature.
[0037]
Step bunching is a phenomenon that occurs when atoms on a single-step terrace are diffused in the step edge direction by heat and are sublimated from the unstable step edge portion.
[0038]
In order to bunching the step, the heating temperature of about 100 ° C. to about 500 ° C., preferably about 100 ° C. to about 300 ° C., and more preferably about 150 ° C. to about 200 ° C. for the heating temperature obtained in the single step. Heat treatment at a high temperature is recommended.
[0039]
An invention according to claim 18 is a method of manufacturing a single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted at a predetermined angle toward a predetermined direction, wherein the predetermined orientation and the tilt orientation of the single crystal sapphire tilted substrate Angle of rotation with respect to the rotation direction about the normal line of the main surface of the single-crystal sapphire inclined substrate with respect to the axis of rotation, and a small hole in the main surface of the single-crystal sapphire inclined substrate Wherein the steps are bunched by controlling the heat treatment time and the heating temperature in accordance with the inclination angle of the main surface to form a step bunch, and a step bunch single crystal sapphire inclined substrate manufacturing method. It is.
[0040]
The invention according to claim 19 is a method for manufacturing a single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is tilted at a predetermined angle toward a predetermined direction, wherein the tilt angle of the main surface of the single crystal sapphire tilted substrate is A method for manufacturing a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate, characterized in that a step bunch is formed by controlling a heat treatment time and a heating temperature in accordance therewith to form a step bunch.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The step bunch single crystal sapphire inclined substrate according to the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, in this step-bunch single-crystal sapphire inclined
[0042]
The height H of the
H = nh (n: number of steps) (1)
θ = arctan (H / w) (2)
[0043]
The height H of the
[0044]
This step-bunch single-crystal sapphire tilted
[0045]
When the single-crystal sapphire tilted substrate shown in FIG. 4B is processed from the single-crystal sapphire shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4A, a rotational deviation between the tilt direction (c-axis) and a predetermined direction is obtained. It is machined with high precision so that the angle α is ± 0.1 ° or less. This tilt direction (c-axis) is a direction in which the c-axis of the single-crystal sapphire tilted substrate is actually tilted.
The predetermined orientation is an orientation in which the main surface of the single-crystal sapphire-inclined substrate is to be inclined when processing from a single-crystal sapphire, that is, a target orientation in which the inclination is desired. The rotation deviation angle α is a deviation angle of a rotation direction of a tilt azimuth with respect to a predetermined azimuth, with the normal to the main surface of the single-crystal sapphire inclined substrate as a rotation axis.
[0046]
The reason why the single-crystal sapphire tilted substrate is processed with high precision in this manner is that when the rotational shift angle α exceeds 0.1 °, the linearity of the
[0047]
The rotation deviation angle α may be ± 0.1 ° or less, but is preferably ± 0.05 ° or less.
[0048]
The thickness of the single-crystal sapphire inclined substrate varies depending on the use of the substrate to be used, but is preferably 0.1 mm or more. This is for minimizing the warpage of the tilted single crystal sapphire substrate. The thickness of the substrate for the SAW filter is preferably in the range of 0.3 mm or more and 2.0 mm or less.
[0049]
In this embodiment, the step-bunch single-crystal sapphire-inclined substrate 1 (c → m-plane off-substrate) having a main surface whose c-plane (0001) is inclined at a predetermined angle θ in the m-plane (10-10) direction. Although described, the step bunch single crystal sapphire substrate according to the present invention is not limited to this. Therefore, for example, a step-bunch single-crystal sapphire-inclined substrate (c → a-plane off-substrate) or a-plane (11 -20) may be a step-bunch single-crystal sapphire-inclined substrate (a → c-plane off-substrate) whose principal surface is a surface inclined at a predetermined angle θ in the c-plane (0001) direction.
[0050]
Next, a method for manufacturing the step-bunch single-crystal sapphire inclined
[0051]
As described above, the single crystal sapphire is formed such that the plane in which the c-plane (0001) is inclined at a predetermined angle θ in the m-plane (10-10) direction is the main surface, and the rotation shift angle α is ± 0.1 ° or less. Process with high precision.
[0052]
Next, after polishing and washing the single crystal sapphire inclined substrate obtained by the processing, the single crystal sapphire inclined substrate is accommodated in a sapphire container, and heat treatment is performed in a firing furnace. The reason for using the sapphire container is to prevent contamination of the surface of the single-crystal sapphire inclined substrate by the deposits.
[0053]
The heat treatment is performed at 800 ° C. to 1,500 ° C. for 1 hour to 100 hours, or at 800 ° C. to 1,300 ° C. for 1 hour to 10 hours in an air atmosphere. The heating temperature and the heating time vary depending on the inclination angle θ of the single crystal sapphire inclined substrate and the height H of the step bunch to be formed. For example, when the inclination angle θ is 0.5 ° or more, a step bunch is formed at about 1,000 ° C. When the inclination angle θ becomes 1.0 °, a step bunch for five atomic layers is formed at about 1,000 ° C. In other words, the larger the inclination angle θ, the smaller the terrace width, and the shorter the movement distance of the atoms, so that a step bunch can be easily generated at a low temperature. In order to bunch the steps, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature about 100 ° C. to 500 ° C. higher than the heat treatment temperature at which a normal single step is formed.
[0054]
Next, the principle of forming a step bunch will be described. The step bunch is formed by diffusing atoms on the terrace of the single step in the step edge direction by heat and sublimating atoms from the unstable step edge portion.
[0055]
In the above description, the heat treatment time is set to 1 hour to 100 hours. However, when the inclination angle is 0.5 ° or less, if the heat treatment is performed at a temperature at which a step bunch occurs, the atoms are not only moved in the step edge direction but also in the terrace direction. Diffusion is promoted. Therefore, in order to make the terrace uniform, it is desirable to perform heat treatment for 100 hours or more.
[0056]
Next, a case where a small hole is formed in a single crystal sapphire inclined substrate will be described.
[0057]
As described above, the single surface processed with high precision so that the c-plane (0001) is a surface inclined at a predetermined angle θ in the m-plane (10-10) direction and the rotational deviation angle α is ± 0.1 ° or less. A crystal sapphire inclined substrate is prepared, and small holes 4 arranged in a straight line are formed as shown in FIG. The small holes 4 are arranged in a direction perpendicular to a predetermined direction.
[0058]
This small hole 4 is opened using a focused ion beam. The diameter of the small hole 4 is about several nm to several tens of nm, and the depth of the small hole 4 varies depending on the height H of the step bunch. Are suitable. In order to completely fill the small holes 4 with the surrounding atoms after the step bunching, the depth of the small holes 4 may be set to be three times the height H of the step bunch.
[0059]
Next, similarly to the above, the single-crystal sapphire inclined substrate is polished and washed, and then heat-treated. As a result of the heat treatment, the small holes function to pin the movement of the atoms, so that a step bunch having excellent linearity, uniform spacing and parallelism of the steps is generated.
[0060]
Single-crystal sapphire tilted substrate under the following conditions, ie, c-axis is tilted 1.0 ° in the m-axis direction with respect to the normal to the main surface, and processed with high precision with a rotational shift angle α of ± 0.01 ° or less. A single-crystal sapphire tilted substrate was used.
Predetermined crystal axis of single crystal sapphire: c-axis Single crystal sapphire Inclined orientation of inclined substrate: c-axis predetermined direction: m-axis predetermined angle θ: 1.0 °
Rotational deviation angle α: ± 0.01 °
Single crystal sapphire substrate thickness: 1.0 mm
[0061]
After polishing and washing the single crystal sapphire inclined substrate under the above conditions, a heat treatment was performed under the following conditions.
Heating temperature: 1,000 ° C in a sapphire container
Heat treatment time: 3 hours Heating atmosphere: In the air
As a result of performing the heat treatment under the above conditions, a step bunch having a height H of the step bunch corresponding to five atomic layers (about 1.10 nm) was formed.
[0063]
In addition to the same conditions as in Example 1, an inclined single-crystal sapphire substrate having the following small holes formed using a focused ion beam was used.
Small pore size: several nm
Small hole depth: 2.20 nm
Small hole arrangement: linearly arranged perpendicular to a predetermined direction (m-axis) Small hole arrangement interval L1: linearly spaced 3 μm intervals Small hole stripe interval L2: 100 nm interval
As a result of performing the heat treatment under the same conditions as those in Example 1, the step bunches have a height H of eight atomic layers (approximately 1.8 nm) and are formed with excellent linearity and parallelism. Was.
[0065]
[Comparative example]
A single-crystal sapphire tilted substrate under the following conditions, that is, a single-crystal sapphire tilted substrate whose c-axis was tilted by 1.0 ° in the m-axis direction with respect to the normal to the main surface was used.
Predetermined crystal axis of single crystal sapphire: c-axis Single crystal sapphire Inclined orientation of inclined substrate: c-axis predetermined direction: m-axis predetermined angle θ: 1.0 °
Single crystal sapphire substrate thickness: 1.0 mm
[0066]
After polishing and washing the single crystal sapphire inclined substrate under the above conditions, a heat treatment was performed under the following conditions.
Heating temperature: 850 ° C in sapphire container
Heat treatment time: 3 hours Heating atmosphere: in the air
As a result of performing the heat treatment under the above conditions, no step bunch was confirmed, and as shown in FIG. 6, a single step in which the step edge was wavy was confirmed.
[0068]
As described above, according to the manufacturing method according to the present embodiment, a desired uniform step bunch is formed by controlling the heat treatment time and the heating temperature in accordance with the inclination angle of the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate. be able to. Further, when a conductive film such as Al is formed on a tilted step bunch single crystal sapphire substrate in which the linearity, uniformity, and parallelism of the step are controlled, the film formation time is controlled because the film is selectively grown in steps. This makes it possible to form a thin metal wire having excellent linearity, equal spacing, and parallelism. By using this, a device such as a SAW filter having a high frequency and excellent frequency characteristics can be realized.
[0069]
【The invention's effect】
Since the invention according to any one of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a step bunch of a step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate according to an embodiment.
FIG. 2 is a side view showing a surface of a step-bunch single-crystal sapphire inclined substrate according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a single crystal sapphire before tilting a predetermined crystal axis, and is a diagram illustrating a relationship between a predetermined crystal axis, a predetermined direction, and a tilt direction.
FIG. 4 (a) is a top view of a tilted single-crystal sapphire substrate, and is a conceptual diagram illustrating a rotational shift angle. FIG. 4B is a side view of the single crystal sapphire tilted substrate, and is a conceptual diagram illustrating a tilt direction and a tilt angle of a predetermined crystal axis.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating small holes formed on a main surface of a tilted single-crystal sapphire substrate.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a single step in which undulation occurs in a step edge.
[Explanation of symbols]
1 Step bunch single crystal sapphire inclined
θ Predetermined angle (tilt angle)
α Rotation shift angle L1 Small hole interval L2 Stripe interval
Claims (19)
前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下であり、
前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面にステップバンチが形成されていることを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板。In a single crystal sapphire inclined substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
The rotation deviation angle between the predetermined direction and the tilt direction of the single-crystal sapphire tilted substrate is ± 0.1 ° or less with respect to a rotation direction having a normal to a main surface of the single-crystal sapphire tilted substrate as a rotation axis. ,
A step bunch single crystal sapphire tilted substrate, wherein a step bunch is formed on a main surface of the single crystal sapphire tilted substrate.
前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下であり、
前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせて形成されたステップバンチを備えたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板。In a single crystal sapphire inclined substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
The rotation deviation angle between the predetermined direction and the tilt direction of the single-crystal sapphire tilted substrate is ± 0.1 ° or less with respect to a rotation direction having a normal to a main surface of the single-crystal sapphire tilted substrate as a rotation axis. ,
A step-bunched single-crystal sapphire tilted substrate comprising a step bunch formed by bunching a step by controlling a heat treatment time and a heating temperature according to the tilt angle of the main surface.
前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下であり、
前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面に、直線状に小孔又は小突起を配列し、前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせて形成された直線状のステップバンチを備えたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板。In a single crystal sapphire inclined substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
The rotation deviation angle between the predetermined direction and the tilt direction of the single-crystal sapphire tilted substrate is ± 0.1 ° or less with respect to a rotation direction having a normal to a main surface of the single-crystal sapphire tilted substrate as a rotation axis. ,
A straight line formed by arranging small holes or small protrusions in a straight line on the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate and controlling the heat treatment time and the heating temperature according to the inclination angle of the main surface to bunch the steps. Step-bunch single-crystal sapphire tilted substrate provided with a step-shaped bunch.
前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせて形成されたステップバンチを備えたステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板。In a single crystal sapphire inclined substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
A step-bunched single-crystal sapphire tilted substrate including a step bunch formed by bunching a step by controlling a heat treatment time and a heating temperature according to a tilt angle of a main surface of the single-crystal sapphire tilted substrate.
前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下とし、
前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせ、ステップバンチを形成することを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法。In a method for manufacturing a single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
The rotation deviation angle between the predetermined direction and the tilt direction of the single-crystal sapphire tilt substrate is ± 0.1 ° or less with respect to a rotation direction having a normal to a main surface of the single-crystal sapphire tilt substrate as a rotation axis.
A method of manufacturing a tilted step-bunch single crystal sapphire substrate, wherein a step bunch is formed by controlling a heat treatment time and a heating temperature according to the tilt angle of the main surface to form a step bunch.
前記所定方位と前記単結晶サファイヤ傾斜基板の傾斜方位との回転ズレ角度が、前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の法線を回転軸とする回転方向に対して±０．１°以下とし、
前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面に、小孔を直線状に配列し、
前記主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせ、ステップバンチを形成することを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法。In a method for manufacturing a single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
The rotation deviation angle between the predetermined direction and the tilt direction of the single-crystal sapphire tilt substrate is ± 0.1 ° or less with respect to a rotation direction having a normal to a main surface of the single-crystal sapphire tilt substrate as a rotation axis.
On the main surface of the single crystal sapphire inclined substrate, small holes are linearly arranged,
A method of manufacturing a tilted step-bunch single crystal sapphire substrate, wherein a step bunch is formed by controlling a heat treatment time and a heating temperature according to the tilt angle of the main surface to form a step bunch.
前記単結晶サファイヤ傾斜基板の主面の傾斜角度に応じて熱処理時間及び加熱温度を制御してステップをバンチングさせ、ステップバンチを形成することを特徴とするステップバンチ単結晶サファイヤ傾斜基板の製造方法。In a method for manufacturing a single crystal sapphire tilted substrate in which a predetermined crystal axis of the single crystal sapphire is inclined at a predetermined angle toward a predetermined direction,
A method of manufacturing a tilted step-bunch single-crystal sapphire substrate, wherein a step is bunched by controlling a heat treatment time and a heating temperature according to a tilt angle of a main surface of the tilted single-crystal sapphire substrate to form a step bunch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003019859A JP4278996B2 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Step bunch single crystal sapphire tilted substrate and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003019859A JP4278996B2 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Step bunch single crystal sapphire tilted substrate and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004235794A true JP2004235794A (en) | 2004-08-19 |
| JP4278996B2 JP4278996B2 (en) | 2009-06-17 |
Family
ID=32949639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003019859A Expired - Fee Related JP4278996B2 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Step bunch single crystal sapphire tilted substrate and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4278996B2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005314216A (en) * | 2004-03-03 | 2005-11-10 | Schott Ag | Method for manufacturing substrate wafer for low-defect semiconductor component, component obtained by the same, and its use |
| JP2007181007A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Method of pinning step structure formed on surface of single crystal substrate and single crystal substrate having pinned step structure |
| JP2007329353A (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Rohm Co Ltd | ZnO-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
| EP2094439A2 (en) * | 2006-12-28 | 2009-09-02 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| WO2010010719A1 (en) * | 2008-07-19 | 2010-01-28 | 並木精密宝石株式会社 | Domain-patterned sapphire substrate and chip for screening biomolecule or cell culture substrate using the same |
| US8197303B2 (en) | 2006-12-28 | 2012-06-12 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| US8740670B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-06-03 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| JP2019061280A (en) * | 2013-12-24 | 2019-04-18 | 京セラ株式会社 | Electronic apparatus and translucent cover substrate for electronic apparatus |
| WO2020050396A1 (en) | 2018-09-06 | 2020-03-12 | 京セラ株式会社 | Composite substrate, piezoelectric element, and method for manufacturing composite substrate |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103644869B (en) * | 2013-11-26 | 2017-05-10 | 浙江汇锋新材料股份有限公司 | Measuring method for detecting cut surface deviation angle in sapphire crystal cutting |
-
2003
- 2003-01-29 JP JP2003019859A patent/JP4278996B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005314216A (en) * | 2004-03-03 | 2005-11-10 | Schott Ag | Method for manufacturing substrate wafer for low-defect semiconductor component, component obtained by the same, and its use |
| JP2007181007A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Method of pinning step structure formed on surface of single crystal substrate and single crystal substrate having pinned step structure |
| US7741637B2 (en) | 2006-06-08 | 2010-06-22 | Rohm Co., Ltd. | ZnO-based semiconductor device |
| JP2007329353A (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Rohm Co Ltd | ZnO-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
| WO2008004405A1 (en) * | 2006-06-08 | 2008-01-10 | Rohm Co., Ltd. | ZnO-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
| US8197303B2 (en) | 2006-12-28 | 2012-06-12 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| JP2010515270A (en) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | Sapphire substrate and manufacturing method thereof |
| EP2094439A2 (en) * | 2006-12-28 | 2009-09-02 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| US8455879B2 (en) | 2006-12-28 | 2013-06-04 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| JP2013128147A (en) * | 2006-12-28 | 2013-06-27 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc | Sapphire substrates and methods of making the same |
| US8740670B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-06-03 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| US9464365B2 (en) | 2006-12-28 | 2016-10-11 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrate |
| WO2010010719A1 (en) * | 2008-07-19 | 2010-01-28 | 並木精密宝石株式会社 | Domain-patterned sapphire substrate and chip for screening biomolecule or cell culture substrate using the same |
| JP2019061280A (en) * | 2013-12-24 | 2019-04-18 | 京セラ株式会社 | Electronic apparatus and translucent cover substrate for electronic apparatus |
| WO2020050396A1 (en) | 2018-09-06 | 2020-03-12 | 京セラ株式会社 | Composite substrate, piezoelectric element, and method for manufacturing composite substrate |
| EP3849081A4 (en) * | 2018-09-06 | 2022-06-15 | Kyocera Corporation | Composite substrate, piezoelectric element, and method for manufacturing composite substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4278996B2 (en) | 2009-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3764462B2 (en) | Method for producing silicon carbide single crystal | |
| JP2004235794A (en) | Step bunch single crystal sapphire inclined substrate and its manufacturing method | |
| JP6450675B2 (en) | Method for forming a multilayer substrate structure | |
| US6815244B2 (en) | Methods for producing a thermoelectric layer structure and components with a thermoelectric layer structure | |
| JP2002293692A (en) | Single crystal sapphire substrate and heat treatment method for the same | |
| JP2002201096A (en) | Single crystal sapphire substrate and its heat treatment | |
| JP5274473B2 (en) | RE123 oxide superconductor manufacturing method | |
| JPH05251771A (en) | Artificial grain boundary type josephson junction element and manufacture thereof | |
| US4081293A (en) | Uniform thermomigration utilizing sample movement | |
| JP4822167B2 (en) | Diamond semiconductor manufacturing method and diamond semiconductor | |
| JP2008147214A (en) | Process for producing thin film | |
| KR20020010950A (en) | Method for making a metal film having giant single crystals | |
| JP4732025B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide thin film | |
| JP3808244B2 (en) | Target holder structure | |
| JPH08165188A (en) | Composite substrate and production of single crystal substrate with the same | |
| Grassano et al. | Growth of in-plane textured LuNi2B2C thin films: correlation among structural, morphological and electrical properties | |
| JP4593300B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for oxide superconducting wire | |
| JP3421672B2 (en) | Method for producing crystalline thin film | |
| JPH0693426A (en) | Thin film forming device | |
| JPH0525618A (en) | Thin film forming device and thin film forming method by using this device | |
| JP3522402B2 (en) | Method and apparatus for producing oxide superconducting conductor | |
| JPH06260415A (en) | Epitaxial wafer and manufacture thereof | |
| JP2000269144A (en) | Formation of mask layer on semiconductor base and substrate | |
| JPH04118918A (en) | Surface treatment method of crystal | |
| JPH11233751A (en) | Quantum element and manufacture thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080826 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080905 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081104 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090305 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090311 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140319 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |