JP2787995B2 - 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 - Google Patents
四ほう酸リチウム単結晶の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は四ほう酸リチウム単結晶
の製造方法、特にはＳＡＷデバイスの作製に有用とされ
る四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に関するものであ
る。
の製造方法、特にはＳＡＷデバイスの作製に有用とされ
る四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳＡＷデバイス用の単結晶材料と
してはタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、
四ほう酸リチウムなどが実用化されており、これらの単
結晶のなかでは四ほう酸リチウムが電気機械結合係数が
比較的大きく、かつデバイスの周辺温度の変動に伴なう
特性変化が非常に小さいことから、コードレス電話器、
自動車電話器に用いられるフィルターに有用な材料とさ
れている。
してはタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、
四ほう酸リチウムなどが実用化されており、これらの単
結晶のなかでは四ほう酸リチウムが電気機械結合係数が
比較的大きく、かつデバイスの周辺温度の変動に伴なう
特性変化が非常に小さいことから、コードレス電話器、
自動車電話器に用いられるフィルターに有用な材料とさ
れている。
【０００３】そして、この四ほう酸リチウム単結晶は、
一般にチョコラルスキー法もしくはブリッジマン法によ
って融液から成長させ、この単結晶を円柱状に加工し、
さらに一定の結晶面方位を有するウエーハ状に切断し、
研磨した基板の形で各種デバイス用に提供されており、
例えばＳＡＷデバイスはこのようにして製作されたウエ
ーハ基板上に主としてＡｌからなる電極を形成したの
ち、四角形のチップを切り出すことによって作られてい
る。
一般にチョコラルスキー法もしくはブリッジマン法によ
って融液から成長させ、この単結晶を円柱状に加工し、
さらに一定の結晶面方位を有するウエーハ状に切断し、
研磨した基板の形で各種デバイス用に提供されており、
例えばＳＡＷデバイスはこのようにして製作されたウエ
ーハ基板上に主としてＡｌからなる電極を形成したの
ち、四角形のチップを切り出すことによって作られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、四ほう酸リチ
ウム単結晶を得る目的において四ほう酸リチウム多結晶
などからなる融液からチョコラルスキー法またはブリッ
ジマン法で四ほう酸リチウム単結晶を成長させると、セ
ル成長が容易におきて気泡状の介在物が単結晶に混入し
て結晶欠陥が生じ易いという問題点があるので、この気
泡状介在物の発生を抑制するためにこの原料を灼熱減量
が0.01重量％以下のものを用いるという方法が提案され
ている（特開昭58-55398号公報参照）が、この方法だけ
ではセル成長の抑制が不十分であった。
ウム単結晶を得る目的において四ほう酸リチウム多結晶
などからなる融液からチョコラルスキー法またはブリッ
ジマン法で四ほう酸リチウム単結晶を成長させると、セ
ル成長が容易におきて気泡状の介在物が単結晶に混入し
て結晶欠陥が生じ易いという問題点があるので、この気
泡状介在物の発生を抑制するためにこの原料を灼熱減量
が0.01重量％以下のものを用いるという方法が提案され
ている（特開昭58-55398号公報参照）が、この方法だけ
ではセル成長の抑制が不十分であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決できる四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に関す
るものであり、これは融液から四ほう酸リチウム単結晶
を成長させる方法において、融液原料として四ほう酸リ
チウム結晶のほう素元素と置換することができる元素の
総量が５ppm 以下であるものを原料を用いることを特徴
とするものである。
を解決できる四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に関す
るものであり、これは融液から四ほう酸リチウム単結晶
を成長させる方法において、融液原料として四ほう酸リ
チウム結晶のほう素元素と置換することができる元素の
総量が５ppm 以下であるものを原料を用いることを特徴
とするものである。
【０００６】すなわち、本発明者らはＳＡＷデバイス用
の四ほう酸リチウム単結晶の成長方法について種々検討
し、四ほう酸リチウム結晶を成長させるための融液原料
中の不純物濃度を変化させてこの不純物濃度をＩＣＰ法
で分析し、その値と結晶のテイル部にみられるセル成長
との関係をしらべた結果、融液原料として四ほう酸リチ
ウム結晶のほう素元素と置換することができる元素の総
量が５ppm 以下のものを使用すればセル成長が起き難く
なることを見出して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。
の四ほう酸リチウム単結晶の成長方法について種々検討
し、四ほう酸リチウム結晶を成長させるための融液原料
中の不純物濃度を変化させてこの不純物濃度をＩＣＰ法
で分析し、その値と結晶のテイル部にみられるセル成長
との関係をしらべた結果、融液原料として四ほう酸リチ
ウム結晶のほう素元素と置換することができる元素の総
量が５ppm 以下のものを使用すればセル成長が起き難く
なることを見出して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。
【０００７】
【作用】本発明は四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に
関するものであり、これは融液から四ほう酸リチウム単
結晶を成長させる方法において、融液原料として四ほう
酸リチウム結晶のほう素元素と置換することができる元
素の総量が５ppm 以下であるものを原料とすることを特
徴とするものであるが、これによれば四ほう酸リチウム
単結晶に混入して結晶欠陥を生じさせるセル成長の発生
を防止することができるので、目的とする四ほう酸リチ
ウム単結晶を結晶欠陥のないものとして容易に得ること
ができるという有利性が与えられる。
関するものであり、これは融液から四ほう酸リチウム単
結晶を成長させる方法において、融液原料として四ほう
酸リチウム結晶のほう素元素と置換することができる元
素の総量が５ppm 以下であるものを原料とすることを特
徴とするものであるが、これによれば四ほう酸リチウム
単結晶に混入して結晶欠陥を生じさせるセル成長の発生
を防止することができるので、目的とする四ほう酸リチ
ウム単結晶を結晶欠陥のないものとして容易に得ること
ができるという有利性が与えられる。
【０００８】本発明による四ほう酸リチウム単結晶の製
造は公知のチョコラルスキー法またはブリッジマン法で
行なわれる。このチョコラルスキー法、ブリッジマン法
ではいずれの場合も原料物質としての四ほう酸リチウム
多結晶体の所定量を白金ルツボに仕込み、これを加熱溶
融して溶融するのであるが、この四ほう酸リチウム多結
晶体はできるだけ高純度のものとすることがよいので、
通常は純度が 99.95％以上のものとされるが、これは予
じめ育成した単結晶を原料としてもよい。
造は公知のチョコラルスキー法またはブリッジマン法で
行なわれる。このチョコラルスキー法、ブリッジマン法
ではいずれの場合も原料物質としての四ほう酸リチウム
多結晶体の所定量を白金ルツボに仕込み、これを加熱溶
融して溶融するのであるが、この四ほう酸リチウム多結
晶体はできるだけ高純度のものとすることがよいので、
通常は純度が 99.95％以上のものとされるが、これは予
じめ育成した単結晶を原料としてもよい。
【０００９】このチョコラルスキー法では白金ルツボに
仕込まれた原料物質が高周波誘導加熱炉内で 950℃で溶
融され、この溶融原料に方位 <110>の種結晶が浸漬さ
れ、この種結晶の引上げで四ほう酸リチウム単結晶が成
長され、ブリッジマン法では白金ルツボ中に仕込まれた
原料物質がヒーターで 920〜 980℃に加熱されて溶融さ
れ、この溶融原料に種結晶が接触され、この白金ルツボ
を低温部に引き下げるという方法で白金ルツボ中に四ほ
う酸リチウム単結晶が成長される。
仕込まれた原料物質が高周波誘導加熱炉内で 950℃で溶
融され、この溶融原料に方位 <110>の種結晶が浸漬さ
れ、この種結晶の引上げで四ほう酸リチウム単結晶が成
長され、ブリッジマン法では白金ルツボ中に仕込まれた
原料物質がヒーターで 920〜 980℃に加熱されて溶融さ
れ、この溶融原料に種結晶が接触され、この白金ルツボ
を低温部に引き下げるという方法で白金ルツボ中に四ほ
う酸リチウム単結晶が成長される。
【００１０】しかし、この場合、通常はこの四ほう酸リ
チウム単結晶の成長時にセル生長が発生して気泡状の介
在物が単結晶に混入し、結晶欠陥が生じ易くなるという
ことから、本発明者らはこの融原料中の不純物を変化さ
せ、このときの不純度濃度をＩＣＰ法で分析し、その値
と結晶ののテイル部にみられるセル成長との関係を詳細
にしらべたところ、融液原料としての四ほう酸リチウム
多結晶中にほう素元素と置換し得る元素、例えばアルミ
ニウム、けい素が存在すると、四ほう酸リチウム結晶の
ほう素と酸素とで構成される３次元的な結晶の編目構造
にこの不純物原子が取り込まれる結果、その編目構造が
壊われ、これがセル成長の原因になるということを見出
し、このほう素元素と置換し得る元素の総量を５ppm 以
下とすればこのセル生長の発生が抑制できるということ
を確認した。
チウム単結晶の成長時にセル生長が発生して気泡状の介
在物が単結晶に混入し、結晶欠陥が生じ易くなるという
ことから、本発明者らはこの融原料中の不純物を変化さ
せ、このときの不純度濃度をＩＣＰ法で分析し、その値
と結晶ののテイル部にみられるセル成長との関係を詳細
にしらべたところ、融液原料としての四ほう酸リチウム
多結晶中にほう素元素と置換し得る元素、例えばアルミ
ニウム、けい素が存在すると、四ほう酸リチウム結晶の
ほう素と酸素とで構成される３次元的な結晶の編目構造
にこの不純物原子が取り込まれる結果、その編目構造が
壊われ、これがセル成長の原因になるということを見出
し、このほう素元素と置換し得る元素の総量を５ppm 以
下とすればこのセル生長の発生が抑制できるということ
を確認した。
【００１１】したがって、本発明では四ほう酸リチウム
単結晶製造時における原料としての四ほう酸リチウム多
結晶中のほう素と置換し得る元素、例えばアルミニウ
ム、けい素の量を５ppm 以下とすることを特徴とするも
のであるが、この四ほう酸リチウム結晶のリチウムと置
換し得る元素、例えばナトリウム、マグネシウム、チタ
ン、バナジウム、ニオブ、タンタルといった不純物は 1
0ppmと比較的多く含まれていても、セル成長に関係がな
いものと考えられるので、この不純物については何も規
制する必要はない。
単結晶製造時における原料としての四ほう酸リチウム多
結晶中のほう素と置換し得る元素、例えばアルミニウ
ム、けい素の量を５ppm 以下とすることを特徴とするも
のであるが、この四ほう酸リチウム結晶のリチウムと置
換し得る元素、例えばナトリウム、マグネシウム、チタ
ン、バナジウム、ニオブ、タンタルといった不純物は 1
0ppmと比較的多く含まれていても、セル成長に関係がな
いものと考えられるので、この不純物については何も規
制する必要はない。
【００１２】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１ 特別に用意した高純度の原料、すなわち純度５Ｎの炭酸
リチウムとほう酸とを所定のモル比となるように秤量
し、混合したのち 500℃で仮焼し、これを直径 100mm、
高さ 100mmの白金ルツボに 1,200ｇ入れ、高周波誘導炉
内で 950℃で溶融させ、この融液原料から白金製の治具
でその一部をすくいとってＩＣＰ分析用の試料とした。
リチウムとほう酸とを所定のモル比となるように秤量
し、混合したのち 500℃で仮焼し、これを直径 100mm、
高さ 100mmの白金ルツボに 1,200ｇ入れ、高周波誘導炉
内で 950℃で溶融させ、この融液原料から白金製の治具
でその一部をすくいとってＩＣＰ分析用の試料とした。
【００１３】ついで、この融液に方位 <110>の5mm角の
種結晶としての四ほう酸リチウム単結晶を浸漬し、結晶
回転数５rpm 、引上げ速度 1.0mm／時で種結晶を引上げ
て直径60mm、直胴長さ 100mmの四ほう酸リチウム単結晶
を育成し、そのテイル部を観察したところ、これにはセ
ル成長は認められなかった。なお、この場合における融
液中の不純物量は後記する表１に示したようにＡｌ、Ｓ
ｉが２ppm であった。
種結晶としての四ほう酸リチウム単結晶を浸漬し、結晶
回転数５rpm 、引上げ速度 1.0mm／時で種結晶を引上げ
て直径60mm、直胴長さ 100mmの四ほう酸リチウム単結晶
を育成し、そのテイル部を観察したところ、これにはセ
ル成長は認められなかった。なお、この場合における融
液中の不純物量は後記する表１に示したようにＡｌ、Ｓ
ｉが２ppm であった。
【００１４】実施例２ 特別に用意した高純度の原料、すなわち純度５Ｎの炭酸
リチウムとほう酸とを所定のモル比となるように秤量
し、混合したのち 500℃で仮焼し、この一部をＩＣＰ分
析用の試料とした。この仮焼した原料をブリッジマン用
の直径50mm、長さ 100mmの白金ルツボに 500ｇ入れ、直
径５mm、長さ50mmの <110>方位の四ほう酸リチウム単結
晶を種管に挿入し、種を溶かなように 920℃で原料を溶
解した。
リチウムとほう酸とを所定のモル比となるように秤量
し、混合したのち 500℃で仮焼し、この一部をＩＣＰ分
析用の試料とした。この仮焼した原料をブリッジマン用
の直径50mm、長さ 100mmの白金ルツボに 500ｇ入れ、直
径５mm、長さ50mmの <110>方位の四ほう酸リチウム単結
晶を種管に挿入し、種を溶かなように 920℃で原料を溶
解した。
【００１５】ついで、単結晶育成炉の育成方向の温度勾
配を10℃／cmに設定し、降下速度を0.5mm／時として 10
0mm移動させて単結晶を育成させ、降温後白金ルツボを
破いて単結晶を取り出し、育成終端を観察したところ、
これに気泡状の介在物の存在は認められなかった。な
お、この場合における融液中の不純物量は後記する表２
に示したようにＡｌ、Ｓｉが２ppm であった。
配を10℃／cmに設定し、降下速度を0.5mm／時として 10
0mm移動させて単結晶を育成させ、降温後白金ルツボを
破いて単結晶を取り出し、育成終端を観察したところ、
これに気泡状の介在物の存在は認められなかった。な
お、この場合における融液中の不純物量は後記する表２
に示したようにＡｌ、Ｓｉが２ppm であった。
【００１６】実施例３〜６、比較例１〜８ 上記した実施例１、２における高純度原料に表１、２に
示される不純物量となるように不純物を添加してこれを
ＩＣＰ分析法で分析し、これから実施例１、２によるチ
ョコラルスキー法またはブリッジマン法で四ほう酸リチ
ウム単結晶の育成を行ない、得られた単結晶のセル成長
を観察したところ、つぎの表１、表２に示したとおりの
結果が得られた。
示される不純物量となるように不純物を添加してこれを
ＩＣＰ分析法で分析し、これから実施例１、２によるチ
ョコラルスキー法またはブリッジマン法で四ほう酸リチ
ウム単結晶の育成を行ない、得られた単結晶のセル成長
を観察したところ、つぎの表１、表２に示したとおりの
結果が得られた。
【００１７】
【表１】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明は四ほう酸リチウム単結晶の製造
方法に関するものであり、これは前記したように融液か
ら四ほう酸リチウム単結晶を成長させる方法において、
融液原料として四ほう酸リチウム結晶のほう素元素と置
換することができる元素の総量を５ppm 以下としたもの
を原料とすることを特徴とするものであり、これによれ
ば四ほう酸リチウム単結晶に混合して結晶欠陥を生じさ
せるセル成長の発生を防止することができるので、目的
とする四ほう酸リチウム単結晶を結晶欠陥のないものと
して容易に得ることができるという有利性が与えられ
る。
方法に関するものであり、これは前記したように融液か
ら四ほう酸リチウム単結晶を成長させる方法において、
融液原料として四ほう酸リチウム結晶のほう素元素と置
換することができる元素の総量を５ppm 以下としたもの
を原料とすることを特徴とするものであり、これによれ
ば四ほう酸リチウム単結晶に混合して結晶欠陥を生じさ
せるセル成長の発生を防止することができるので、目的
とする四ほう酸リチウム単結晶を結晶欠陥のないものと
して容易に得ることができるという有利性が与えられ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 H03H 1/00 - 9/76
Claims (2)
- 【請求項１】融液から四ほう酸リチウム単結晶を成長さ
せる方法において、融液原料として四ほう酸リチウム結
晶のほう素元素と置換することができる元素の総量が５
ppm以下であるものを原料とすることを特徴とする四ほ
う酸リチウム単結晶の製造方法。 - 【請求項２】四ほう酸リチウム結晶のほう素元素と置換
することができる元素がアルミニウムまたはけい素であ
る請求項１に記載した四ほう酸リチウム単結晶の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8042692A JP2787995B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8042692A JP2787995B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05246796A JPH05246796A (ja) | 1993-09-24 |
| JP2787995B2 true JP2787995B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=13717957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8042692A Expired - Fee Related JP2787995B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2787995B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013035702A (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Ulvac Japan Ltd | ホウ酸リチウム粉末の製造方法 |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP8042692A patent/JP2787995B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05246796A (ja) | 1993-09-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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