JP2005213080A

JP2005213080A - 水晶薄膜の製造方法

Info

Publication number: JP2005213080A
Application number: JP2004020483A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Goto; 正彦後藤; Manabu Ishikawa; 学石川
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】
本発明の目的は、大気圧下での水晶エピタキシャル薄膜の育成において、電気炉内に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板上に、マスクのパターン形状の水晶エピタキシャル薄膜が育成された水晶薄膜、及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】
上記目的を達成する為に本発明は、気相成長法で基板上に成長させてなる水晶薄膜においてマスクが載置された基板上に、マスクのパターン形状で育成された水晶薄膜であることを特徴とし、また気相成長法で基板上に成長させてなる水晶薄膜の製造方法において、基板上にマスクを載置して基板上にマスクのパターン形状の水晶エピタキシャル薄膜を育成させて複数個の水晶素板を作ることを特徴とし、またマスクの厚みが所望する薄膜の厚みの１１０％以上でかつ１５０％以下であることを特徴として目的を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発振子、振動子、高周波フィルター用表面弾性波素子、光導波路、半導体基板等に用いる水晶薄膜、及びその製造方法に関する。

従来、発振子、振動子、高周波フィルター用表面弾性波素子、光導波路、半導体基板等には、水晶板と呼ばれる水晶から成る薄い板が用いられることが一般的であった。この水晶から成る水晶板と呼ばれる薄い板について、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、その搭載部品についての非常に急激な市場からのその小型化や更なる薄片化、加えて軽量化や低価格化の要求があるのが実際である。

一方、先の水晶板は、従来においてはオートクレーブと呼ばれる耐圧容器を炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液で充填した容器内で、先のオートクレーブ内の状態を高温高圧状態とした水熱育成法と呼ばれる育成法により育成された人工水晶を板状に切り出して、更に所望の厚みとなるように研磨加工をして最終的に小さな薄い水晶板とすることが一般的であった。

しかしながら、前記の水熱育成法では、その人工水晶の育成に少なくとも２−３ヶ月の期間を必要とし、またその人工水晶から薄い水晶板を作り出すまでの研磨加工工程の経過においては、もとの人工水晶の大きさのおよそ９０％以上に至る量の水晶を結果的に廃棄することに成っていた。

そこで、大気圧下において珪素源として一種または複数種の珪素のアルコキシドを気化して、反応促進剤である塩化水素とともに、窒素ガス等のキャリアガスでサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等から成る基板上に先述のキャリアガスを用いて輸送し、先の基板上で酸素ガスと反応させることにより、水晶エピタキシャル薄膜を基板上に育成する水晶薄膜の製造方法と、その水晶薄膜そのものの応用が考えられた。

特開２００２−８０２９６号公報特開２００３−２８９２３６号公報

なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、前記した一種または複数種の珪素アルコキシドを大気圧下で基板上に育成させてなる水晶薄膜の製造方法では、先のサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等から成る基板全体の大きさの水晶薄膜が育成され、発振子、振動子、高周波フィルター用表面弾性波素子、光導波路、半導体基板等に使用するには、それぞれの電子部品に収容するのに適した大きさの水晶板に小さく切る必要があるという問題があった。

また、最近の電子部品においては、水晶振動子を例に挙げればその水晶振動子の容器の外形サイズで３．２ｍｍ×２．５ｍｍ×１．０ｍｍというように非常に小型と成ってきており、そのような外形サイズの水晶振動子に収容する水晶板を先の基板上に育成された薄膜から切り出すのは、その生産効率が良くないと言った問題があった。

本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従ってその目的は、図６に示される大気圧下での水晶エピタキシャル薄膜の育成において、電気炉内に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板上に載置されたマスクのパターン形状の水晶エピタキシャル薄膜を育成させて、複数個の水晶素板をつくる水晶薄膜、及びその製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、気相成長法で基板上に成長させてなる水晶薄膜において、マスクが載置された先の基板上にマスクのパターン形状で育成された水晶薄膜であることを特徴とする。

また、気相成長法で基板上に成長させてなる水晶薄膜の製造方法において、先の基板上にマスクを載置して、その基板上にマスクのパターン形状の水晶エピタキシャル薄膜を育成させて複数個の水晶素板をつくることを特徴とする。

また、先の基板上に載置されるマスクの厚みが所望する薄膜の厚みの１１０％以上で、かつ１５０％以下の厚みであることを特徴とする。

本発明の水晶薄膜では基板からはがした水晶薄膜を切削や研磨などさらに加工すること無しに、使用する電子部品にそのまま水晶板として収容することが出来、水晶板の生産効率が著しく高まる。

また、本発明の水晶薄膜の製造方法によれば、多数の同一形状の水晶薄膜を非常に効率的に、かつ歩留まり良く製造することが出来る。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。
なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の、水晶薄膜２の製造方法を示す概略の模式図である。即ち図１は基板ロッドで支えられた基板台の上に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板１上に密着してマスク３を装着した様子を示した斜め上方からみた概略の模式図である。

図２は基板台の上に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板１上に密着して装着するマスク３の一例を示すマスク３の上面方向からみた概略の図である。電気炉のなかは高温となるため、マスク３はガラスや石英といった耐熱性材料で出来ている。また、マスク３のパターン４は所望する電子部品に収容される水晶板の形状をしており、勿論ここにあげた複数の正方形のパターン４以外にも、円形や長方形、また楕円、多角形、櫛形であっても構わず、またそれぞれのパターンの形状が小さく多数ひとつのマスク上に形成されている場合でも、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。また、マスク３の厚さは、所望する薄膜の厚みの１１０％以上で、かつ１５０％以下の厚みである。基板１上に育成される水晶薄膜２の形状ににじみが生じないように基板１へマスク３が確実に密着していることが必要である。

図３は本発明の水晶薄膜２の製造方法を示す概略の図であり、電気炉のなかに基板ロッドで支えられた基板台の上に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板１上に密着してマスク３を装着した様子を示した側面方向からみた概略の側面模式図である。この状態で一種または複数種の珪素アルコキシドを大気圧下で基板１上に成長させると、マスク３のパターンの形状４の水晶エピタキシャル薄膜２が育成する。
なお、図１、及び図３において電気炉内の気流の向きは鉛直方向としているが、電気炉を横置きとして気流の向きを水平方向としても本発明の効果を奏するものである。

図４は一種または複数種の珪素アルコキシドの大気圧下での基板１上の成長を終え、電気炉を開蓋して基板１からマスク３を外し、マスク３のパターン形状４に育成した水晶薄膜２を個々に取り出す様子を示した概略の斜め上方からみた模式図である。水晶薄膜は基板から容易に取り外すことが出来、
水晶板として使用することが出来る。

なお、先の実施例１では先述の耐熱性材料で出来たマスク３を使用しているが、マスク３は基板１の上に耐熱性のあるフォトリソ等によりパターンを形成しても構わず、この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。

図５は水晶薄膜２のエピタキシャル成長を内部に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板１上に行うための装置の概略の模式図である。

図６は、図５の一種または複数種の珪素アルコキシドの大気圧下でサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板１上に水晶薄膜２のエピタキシャル成長をする様子を示す図の、基板１部分を拡大した概略の模式図である。

本発明の基板ロッドで支えられた基板台の上に載置された基板上に密着してマスクを装着した状態を示した斜め上方からみた模式図である。装着するマスクの一例を示すマスクの上面方向からみた概略の図である。本発明の水晶薄膜の製造方法を示す概略の図であり、電気炉のなかに基板ロッドで支えられた基板台の上に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板上に密着してマスクを装着した様子を示した側面方向からみた側面模式図である。一種または複数種の珪素アルコキシドの大気圧下での基板上の成長を終え、電気炉を開蓋して基板からマスクを外し、マスクのパターン形状に育成した水晶薄膜を個々に取り出す様子を示した概略の斜め上方からみた模式図である。従来の水晶薄膜のエピタキシャル成長を内部に載置されたサファイヤ、シリコン、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の基板上に行うための装置の概略の模式図である。従来の一種または複数種の珪素アルコキシドの大気圧下で基板上に水晶薄膜のエピタキシャル成長をする様子を示す図の基板部分を拡大した概略の模式図である。

符号の説明

１基板
２水晶薄膜
３マスク
４マスクのパターン形状

Claims

気相成長法で基板上に成長させてなる水晶薄膜において、
マスクが載置された該基板上に、該マスクのパターン形状で育成された水晶薄膜。
気相成長法で基板上に成長させてなる水晶薄膜の製造方法において、
該基板上にマスクを載置して、該基板上に該マスクのパターン形状の水晶エピタキシャル薄膜を育成させて複数個の水晶素板をつくる水晶薄膜の製造方法。
マスクの厚みが所望する薄膜の厚みの１１０％以上で、かつ１５０％以下であることを特徴とした請求項２に記載の水晶薄膜の製造方法。