JPH0338238B2 - - Google Patents
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- JPH0338238B2 JPH0338238B2 JP24625784A JP24625784A JPH0338238B2 JP H0338238 B2 JPH0338238 B2 JP H0338238B2 JP 24625784 A JP24625784 A JP 24625784A JP 24625784 A JP24625784 A JP 24625784A JP H0338238 B2 JPH0338238 B2 JP H0338238B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
Description
〔発明の技術分野〕
本発明はクラツクや双晶および気泡のような包
含物がなく、SAW用基板材料として優れた四硼
酸リチウム単結晶の製造方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 四硼酸リチウム単結晶はSAW用基板材料とし
て、零温度係数を有し、かつ電気・機械結合係数
が大きい方位をもつことから最近注目されている
新材料である。四硼酸リチウム単結晶の他は
SAW用基板材料、例えばLiTaO3，LiNbO3等と
同様回転引上げ法により製造される。しかし四硼
酸リチウム単結晶は引上げに際し、クラツク、双
晶、気泡等の問題があり、作成が困難である。ク
ラツクには多くの場合引上げ終了後液面から結晶
を切り離すときに発生する大きいクラツクと引上
げ中に成長稜が曲りや分岐により乱れて、その後
冷却中にその部分にマイクロクラツクが発生する
ような状態がある。マイクロクラツク自体はほと
んど結晶の表面の浅い部分だけであるが、マイク
ロクラツクを起点として大きなクラツクが生じて
しまう。クラツク発生には顕著な方位依存性があ
り、同一環境では＜001＞方向に引上げた場合最
もクラツクが発生し難く、引上げやすい。しか
し、その反面＜001＞引上げでは双晶が発生しや
すく、SAW特性にも悪影響を及ぼすため従来か
ら双晶をなくすことが大きな課題となつていた。
一方、表面波デバイスはウエハー以後の加工工程
は半導体の場合と同様な技術が適用され、Siと同
様円形ウエハーであることが要求される。しかし
四硼酸リチウム単結晶ではＺ軸すなわち＜001＞
方向に平行な40゜回転Ｘ板Ｚ伝搬近傍で室温零温
度特性を有しその方位のウエハーを＜001＞引上
げの単結晶インゴツトから切り出すと縦方向に切
断することになり、ほぼ四角いウエハーになり、
これから円形ウエハーを形成するので生産性性が
良くないという問題があつた。 また、40゜回転Ｘ板Ｚ伝搬の円形ウエハーを効
率良く切断加工するためには＜110＞方向に引上
げ成長した単結晶が好都合であるが＜110＞引上
げでは非常にクラツクが生じやすく、クラツクを
防ぐために温度勾配をゆるくするとマイクロクラ
ツクや気泡が発生しやすくなる問題があつた。 〔発明の目的〕 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところはSAW特性の優れた双晶
やクラツクがなくかつ気泡のない四硼酸リチウム
単結晶の回転Ｘ板Ｚ伝搬基板を効率良く得られる
引上げ方位の結晶が歩留り良く得られる方法を提
供することにある。 〔発明の概要〕 Li2B4O7単結晶は結晶性、SAW特性共結晶方
位依存性がある。SAW特性に関しては本発明者
等は先に40゜回転Ｘ板Ｚ伝搬近傍方位のSAW基板
が室温で零温度特性を有し、かつ電気・機械結係
数が大きく、SAWデバイス用基板としてもつと
も有用であることを見出した。（牛沢等：SAW
Li2B4O7単結晶基板、電気通信学会US84−13
（1984.6.21）この方位基板は＜110＞方向あるい
は＜110＞方向から若干傾けた方向で引上げるこ
とにより、円形に近いウエハーが効率良く切断加
工できる。 結晶性に関してもクラツクや双晶の発生に対し
て強い引上げ方位依存性がある。クラツクに関し
ては上述の如く、同一熱環境では＜001＞引上げ
が最もクラツク発生しにくい。 本発明者等は実験により融液表面直上20mmの雰
囲気の平均温度勾配を30〜60℃／cmに設定するこ
とにより＜110＞引上げても＜001＞引上げと同等
の歩留りでクラツクのない結晶が作成できること
を見出し、本発明を完成した。同条件で＜110＞
方向より±5゜を超えて傾けた方向に引上げるとマ
イクロクラツクが発生しやすくなり、好ましくな
かつた。 さらに同条件で＜001＞，＜100＞，＜110＞の３
種類の方位の種子結晶を用いて各方位方向に
Li2B4O7単結晶を引上げ成長させ、気泡、双晶の
発生率を調べたところ、従来の＜001＞引上げで
は非常に多く発生した双晶が＜110＞ではほとん
ど発生しないことが判つた。 一方気泡に関しては上述の低温度勾配条件では
比較的発生しやすいが結晶回転数および成長速度
を最適化し、高周波コイルを下降させながら引上
げ中の成長界面の形状をフラツトもしくは融液側
に５mm以下に凸になるように制御することにより
気泡のない単結晶を得ることが実現できた。 〔発明の効果〕 この発明により、ほとんど双晶が発生せず、ク
ラツク発生率が著しく低下する。その結果80％以
上の高歩留りで単結晶製造が可能になつた。従つ
て結晶の強度も増し、その後の加工工程例えば基
板切断、研磨等においても歩留りを向上させるだ
けでなくSAWデバイスとしての信頼性にも寄与
する。 〔発明の実施例〕 実施例 直径80mm、高さ80mmの白金るつぼに約700ｇの
Li2B4O7原料を充填し、高周波加熱により約920
℃で融解させる。融解後融液温度を種子付け適温
に調整し、種子付け後10r／ｍで回転させながら
0.7mm／Ｈで引上げる。融液表面直上20mmの平均
温度勾配を45℃／cmに設定し、引上げ開始後結晶
が所定径になつた時点で高周波コイルを約２mm／
Ｈで下降させることにより引上げ結晶の成長界面
が引上げ全長にわたり常にフラツトないしは融液
側に５mmに凸になつているように制御した。この
方法により種子結晶として＜001＞，＜100＞，＜
110＞の各方位のものを用い、同一成長条件でそ
れぞれの方位に引上げた結果第１表に示したよう
に＜001＞引上げては20本の引上げ結晶のうち８
本に双晶が発生し、双晶発生率は40％に達し、＜
100＞でも33％発生したが＜110＞では全く双晶は
発生しなかつた。
含物がなく、SAW用基板材料として優れた四硼
酸リチウム単結晶の製造方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 四硼酸リチウム単結晶はSAW用基板材料とし
て、零温度係数を有し、かつ電気・機械結合係数
が大きい方位をもつことから最近注目されている
新材料である。四硼酸リチウム単結晶の他は
SAW用基板材料、例えばLiTaO3，LiNbO3等と
同様回転引上げ法により製造される。しかし四硼
酸リチウム単結晶は引上げに際し、クラツク、双
晶、気泡等の問題があり、作成が困難である。ク
ラツクには多くの場合引上げ終了後液面から結晶
を切り離すときに発生する大きいクラツクと引上
げ中に成長稜が曲りや分岐により乱れて、その後
冷却中にその部分にマイクロクラツクが発生する
ような状態がある。マイクロクラツク自体はほと
んど結晶の表面の浅い部分だけであるが、マイク
ロクラツクを起点として大きなクラツクが生じて
しまう。クラツク発生には顕著な方位依存性があ
り、同一環境では＜001＞方向に引上げた場合最
もクラツクが発生し難く、引上げやすい。しか
し、その反面＜001＞引上げでは双晶が発生しや
すく、SAW特性にも悪影響を及ぼすため従来か
ら双晶をなくすことが大きな課題となつていた。
一方、表面波デバイスはウエハー以後の加工工程
は半導体の場合と同様な技術が適用され、Siと同
様円形ウエハーであることが要求される。しかし
四硼酸リチウム単結晶ではＺ軸すなわち＜001＞
方向に平行な40゜回転Ｘ板Ｚ伝搬近傍で室温零温
度特性を有しその方位のウエハーを＜001＞引上
げの単結晶インゴツトから切り出すと縦方向に切
断することになり、ほぼ四角いウエハーになり、
これから円形ウエハーを形成するので生産性性が
良くないという問題があつた。 また、40゜回転Ｘ板Ｚ伝搬の円形ウエハーを効
率良く切断加工するためには＜110＞方向に引上
げ成長した単結晶が好都合であるが＜110＞引上
げでは非常にクラツクが生じやすく、クラツクを
防ぐために温度勾配をゆるくするとマイクロクラ
ツクや気泡が発生しやすくなる問題があつた。 〔発明の目的〕 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところはSAW特性の優れた双晶
やクラツクがなくかつ気泡のない四硼酸リチウム
単結晶の回転Ｘ板Ｚ伝搬基板を効率良く得られる
引上げ方位の結晶が歩留り良く得られる方法を提
供することにある。 〔発明の概要〕 Li2B4O7単結晶は結晶性、SAW特性共結晶方
位依存性がある。SAW特性に関しては本発明者
等は先に40゜回転Ｘ板Ｚ伝搬近傍方位のSAW基板
が室温で零温度特性を有し、かつ電気・機械結係
数が大きく、SAWデバイス用基板としてもつと
も有用であることを見出した。（牛沢等：SAW
Li2B4O7単結晶基板、電気通信学会US84−13
（1984.6.21）この方位基板は＜110＞方向あるい
は＜110＞方向から若干傾けた方向で引上げるこ
とにより、円形に近いウエハーが効率良く切断加
工できる。 結晶性に関してもクラツクや双晶の発生に対し
て強い引上げ方位依存性がある。クラツクに関し
ては上述の如く、同一熱環境では＜001＞引上げ
が最もクラツク発生しにくい。 本発明者等は実験により融液表面直上20mmの雰
囲気の平均温度勾配を30〜60℃／cmに設定するこ
とにより＜110＞引上げても＜001＞引上げと同等
の歩留りでクラツクのない結晶が作成できること
を見出し、本発明を完成した。同条件で＜110＞
方向より±5゜を超えて傾けた方向に引上げるとマ
イクロクラツクが発生しやすくなり、好ましくな
かつた。 さらに同条件で＜001＞，＜100＞，＜110＞の３
種類の方位の種子結晶を用いて各方位方向に
Li2B4O7単結晶を引上げ成長させ、気泡、双晶の
発生率を調べたところ、従来の＜001＞引上げで
は非常に多く発生した双晶が＜110＞ではほとん
ど発生しないことが判つた。 一方気泡に関しては上述の低温度勾配条件では
比較的発生しやすいが結晶回転数および成長速度
を最適化し、高周波コイルを下降させながら引上
げ中の成長界面の形状をフラツトもしくは融液側
に５mm以下に凸になるように制御することにより
気泡のない単結晶を得ることが実現できた。 〔発明の効果〕 この発明により、ほとんど双晶が発生せず、ク
ラツク発生率が著しく低下する。その結果80％以
上の高歩留りで単結晶製造が可能になつた。従つ
て結晶の強度も増し、その後の加工工程例えば基
板切断、研磨等においても歩留りを向上させるだ
けでなくSAWデバイスとしての信頼性にも寄与
する。 〔発明の実施例〕 実施例 直径80mm、高さ80mmの白金るつぼに約700ｇの
Li2B4O7原料を充填し、高周波加熱により約920
℃で融解させる。融解後融液温度を種子付け適温
に調整し、種子付け後10r／ｍで回転させながら
0.7mm／Ｈで引上げる。融液表面直上20mmの平均
温度勾配を45℃／cmに設定し、引上げ開始後結晶
が所定径になつた時点で高周波コイルを約２mm／
Ｈで下降させることにより引上げ結晶の成長界面
が引上げ全長にわたり常にフラツトないしは融液
側に５mmに凸になつているように制御した。この
方法により種子結晶として＜001＞，＜100＞，＜
110＞の各方位のものを用い、同一成長条件でそ
れぞれの方位に引上げた結果第１表に示したよう
に＜001＞引上げては20本の引上げ結晶のうち８
本に双晶が発生し、双晶発生率は40％に達し、＜
100＞でも33％発生したが＜110＞では全く双晶は
発生しなかつた。
【表】
実施例
種子結晶として第１図に示したように＜110＞
方向(1)から任意の方向へ傾いた方位(2)のものを用
いて引上げ成長させた場合のクラツクの発生状況
を調べ、第２図のように横軸に傾き角度（θ）、
縦軸にクラツク発生率をとつて示した。θは0゜，
2゜，4゜，6゜，8゜とし各10本ずつ引上げた。但し、
融液表面直上方向20mmの雰囲気の平均温度勾配は
45゜／cmに設定した。第２図からわかるようにθ
が約5゜以上では急激にクラツク発生率が増加する
ことが確認できた。その際のクラツクはほとんど
成長稜の乱れから生ずるマイクロクラツクで、方
位ずれによる成長稜のアンバランスが原因と思わ
れる。特に＜110＞方向の引上げ結晶では極性を
もつ＜001＞が直径方向になるため、その方向の
成長稜が非対称になりやすいと考えられる。尚0゜
および2゜のときのクラツクは表面層のマイクロク
ラツクのみであつた。 実施例 ＜110＞引上げでワークコイル及びアフターヒ
ータのるつぼに対する相対位置を調整して融液直
上の温度勾配を第２表のように変化させてクラツ
ク及び気泡の発生状況を調べた。その結果25℃／
cmでは大きなクラツクは発生しないが成長稜の乱
れによるマイクロクラツクが発生しやすくなり、
気泡の混入が増加する。30゜および45℃／cmでは
クラツクは発生せず、気泡もほとんどなくすこと
ができた。60℃／cmではクラツクがわずかに発生
しはじめ、８本中１本にクラツクが入つた。70
℃／cmでは気泡はほとんど生じないがクラツク発
生率が86％と急激に増加することが判つた。
方向(1)から任意の方向へ傾いた方位(2)のものを用
いて引上げ成長させた場合のクラツクの発生状況
を調べ、第２図のように横軸に傾き角度（θ）、
縦軸にクラツク発生率をとつて示した。θは0゜，
2゜，4゜，6゜，8゜とし各10本ずつ引上げた。但し、
融液表面直上方向20mmの雰囲気の平均温度勾配は
45゜／cmに設定した。第２図からわかるようにθ
が約5゜以上では急激にクラツク発生率が増加する
ことが確認できた。その際のクラツクはほとんど
成長稜の乱れから生ずるマイクロクラツクで、方
位ずれによる成長稜のアンバランスが原因と思わ
れる。特に＜110＞方向の引上げ結晶では極性を
もつ＜001＞が直径方向になるため、その方向の
成長稜が非対称になりやすいと考えられる。尚0゜
および2゜のときのクラツクは表面層のマイクロク
ラツクのみであつた。 実施例 ＜110＞引上げでワークコイル及びアフターヒ
ータのるつぼに対する相対位置を調整して融液直
上の温度勾配を第２表のように変化させてクラツ
ク及び気泡の発生状況を調べた。その結果25℃／
cmでは大きなクラツクは発生しないが成長稜の乱
れによるマイクロクラツクが発生しやすくなり、
気泡の混入が増加する。30゜および45℃／cmでは
クラツクは発生せず、気泡もほとんどなくすこと
ができた。60℃／cmではクラツクがわずかに発生
しはじめ、８本中１本にクラツクが入つた。70
℃／cmでは気泡はほとんど生じないがクラツク発
生率が86％と急激に増加することが判つた。
第１図は四硼酸リチウム種子結晶の結晶学的方
位を示す図、第２図は＜110＞方向から任意の方
向へ傾いた種子結晶を用いた場合の傾き角θとク
ラツク発生率の関係を示した図である。
位を示す図、第２図は＜110＞方向から任意の方
向へ傾いた種子結晶を用いた場合の傾き角θとク
ラツク発生率の関係を示した図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ るつぼ内の単結晶材料融液表面に種子結晶を
接触させ、回転引上げ法により四硼酸リチウム単
結晶を引上げる方法において、 前記融液表面直上方向20mmの雰囲気の平均温度
勾配を30〜60℃／cmに設定し、 ＜110＞方向±５度以内の方向に長い種子結晶
を用いて、前記方向に単結晶を引上げることを特
徴とする四硼酸リチウム単結晶の引上げ方法。 ２ 引上げ中の単結晶成長界面の形状がフラツト
もしくは融液側に５mm以下に凸になつていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の四硼酸
リチウム単結晶の引上げ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24625784A JPS61127698A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 四硼酸リチウム単結晶の引上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24625784A JPS61127698A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 四硼酸リチウム単結晶の引上げ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61127698A JPS61127698A (ja) | 1986-06-14 |
| JPH0338238B2 true JPH0338238B2 (ja) | 1991-06-10 |
Family
ID=17145829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24625784A Granted JPS61127698A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 四硼酸リチウム単結晶の引上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61127698A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01203287A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-16 | Nec Corp | 単結晶引き上げ方法 |
-
1984
- 1984-11-22 JP JP24625784A patent/JPS61127698A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61127698A (ja) | 1986-06-14 |
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