KR950000646B1 - LiTaO₃단결정의 단일 분역화 방법 - Google Patents
LiTaO₃단결정의 단일 분역화 방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화 처리를 위한 전극의 단면도.
제 2 도는 본 발명의 LiTaO3단결정의 단일 분역화 처리를 실시하는 개략 장치도.
제 3 도는 본 발명 실시예의 단일 분역화 처리시 사용된 가열 및 전기장 인가 특성곡선.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : LiTaO3잉코트(ingot) 2 : 전기로
3 : Ag 전극 4 : 전극 상단
5 : 전극 하단 6 : 단결정 잉고트의 수직 절단면의 중심점
7 : 전류 또는 전압원
본 발명은 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 LiTaO3단결정의 단일분역화시 Ag 전극 면적을 최소화 하여 웨이퍼(wafer)의 제조원가를 감소시키는 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법에 관한 것이다.
강유전체 LiTaO3단결정은 전기적 특성이 우수하고 고품질의 대형 단결정을 비교적 용이하게 성장시킬 수 있으므로 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave) 소자, 적외선 센서등을 제고하기 위한 기판으로 사용되고 있는 물질이다. 일반적으로 LiTaO3단결정은 쵸크랄스키법(Czochralski)에 이해 성장되는데 성정된 결정은 다분역 상태로 존재하기 때문에 전기적 특성을 증가시키기 위하여 단일 분역 상태로 만들어야 한다.
상기 LiTaO3단결정을 단일 분역화하기 위해서는 Z축 방향으로 전기장을 공급해야 하는데 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 Z축은 잉고트 측면에 존재하므로, X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화시 전극은 잉고트 측면에 Z축을 중심으로 형성하여야 한다.
종래 잉고트 측면에 설치하는 전극의 면적은 제 1 도와 같이 X축 방향에 대해 수직되게 절단한 수직 절단면의 중심점과 단결정 좌우 측면(Z면)에 설치된 전극의 상단과 하단 사이의 각 θ가 일본 특허 공고 소59-32438 경우와 같이 제 1 도의 θ가 90°, 일본 특허 공개 소61-137000의 경우와 같이 90∼140°가 되도록 전극을 설치하거나 단결정의 측면에 설치된 전극의 폭 11과 단결정의 직경 12의 비(11/12)가 0.8∼1.2가 되도록 전극을 설치하여 전기장을 인가함으로서 단일 분역화를 실시하였으나 전극면적(전극폭)이 불필요하게 커서 웨이퍼의 제조원가를 상승시키는 문제점이 존재하였으며, 이와 반대로 전극의 폭이 적을 경우 잉고트내의 일부분이 단일 분역화가 완전하게 되지 않는 문제점이 발생하였다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 LiTaO3단결정의 단일 분역화시 전극 면적을 최소화하여 웨이퍼(Wafer)의 제조원가를 감소시키는 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법에 있어서 LiTaO3단결정의 측면에 제 1 도와 같이 X축 방향에 대해 수직되게 절단한 수직 절단면의 중심점(6)과 단결정 좌우 측면(Z면)에 설치된 전극의 상단(4)과 하단(5) 사이의 각 θ가 30°∼90°또는 단결정의 측면에 설치된 전극의 폭 11과 단결정의 직경 12의 비(11/12)가 0.3∼0.8이 되게 Ag 전극(3)을 설치하고 전기장을 인가하여 단일 분역회된 LiTaO3단결정을 제조하였다.
상기에서 바람직한 전기장은 큐리(curie) 온도 근처에서 Z축[001] 방향으로 0.025∼0.03mA/㎠ 또는 4∼6V/cm으로서, 상기 범위 미만일 경우 단일 분역화가 부분적으로 되지 않고 초과할 경우에는 결정에 크랙이 발생한다. 또한, 상기에서 전기장의 총 공급 시간(t1-t2)은 2시간으로 하는 것이 바람직하며, 서냉시간은 70℃/h가 바람직하다.
본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
LiTaO3단결정은 성장 후 소극장(DEPOLARIZATION FIELD)을 최소화하기 위해 다분역 구조를 갖게 된다.
다분역 구조를 갖는 LiTaO3단결정의 전기 기계적 변환 특성을 증가시키기 위해서는 단분역 상태로 변환시켜야 한다.
LiTaO3단결정에서는 이와 같은 공정 즉, 분극 반적(POLARIZATION REVERSAL) 공정은 상유전 상태와 강유전 상태의 전이 온도(Transition Temperature)인 큐리온도 근처에서 결정에 외부에너지 즉, 전기장을 가해서 쌍극자들을 한 방향으로 배열하도록 만들어 주고(단일 분역 상태), 전기장을 가한 상태에서 온도를 서서히 내려주어야 한다. 이때 결정에 전기장을 공급하기 위해서는 전극이 필요하게 된다.
본 발명에서는 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화시 제 1 도의 X축 방향에 대해 수직되게 절단한 수직 절단면의 중심점(6)과 단결정 좌우 측면(Z면)에 설치된 전극의 상단(4)과 하단(5) 사이의 30°∼90°가 되도록 전극을 설치하거나 또는 단결정의 측면에 설치된 전극의 폭 11과 단결정의 직경 12의 비(11/12)가 0.3∼0.8이 되게 Ag 전극(3)을 형성한 후, X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정을 제 2 도와 같이 전기로(2)속에 LiTaO3잉고트(1)를 넣고 70℃/h의 승온 속도로 가열한 후 큐리온도(LiTaO3의 큐리온도 : ≒610℃)보다 20℃ 이상 높은 온도에서 X1에서 t1시간 동안 가열하였다. 그후 제 3 도와 같은 온도 조건하에서 Z축[001]방향으로 전류밀도 0.025∼0.03mA/㎠ 또는 4∼6V/cm의 전기장을 시간 t1에서 t2동안 공급하면서 서서히 냉각하여 전기적 충격에 의한 크랙이 없는 단일 분역화된 LiTaO3단결정을 제조하였다. 상기에서 서냉시간은 70℃/h가 바람직하다.
상기에서 θ가 30°이하가 되면 잉고트내의 일부분이 단일 분역화가 완전하게 되지 않는 문제점이 발생하며, θ가 90°이상으로 커지면 Ag 전극이 많이 소모되어 웨이퍼의 제조원가를 상승시키는 문제점이 존재하였다. 또한 11/12가 0.3 이하일 때와 0.8 이상에서도 상기와 같은 문제점이 발생하였다.
본 발명에 따른 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법을 이용하면 크랙이 발생하지 않아 결정의 손실을 줄일 수 있으며, 전극면적을 최소화하여 LiTaO3웨이퍼의 제조원가를 절감할 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명의 X축으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법의 효능, 효과를 좀 더 상세히 설명하는 것이지 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
쵸크랄스키법에 의해 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정 잉고트(지름 : 80mm, 길이 : 100mm)의 Z축 방향의 양면에 하기 표 1 에서와 같은 전극면적으로 Ag 전극(3)을 도포한 후 건조시켰다. 전극이 형성된 단결정 잉고트를 제 2 도와 같이 전기로(2)속에 장착한 후 70℃/h의 승온 속도로 9기간 가열한 후 큐리온도(LiTaO3의 큐리온도 : ≒610℃)보다 20℃ 이상 높은 온도에서 1시간 동안 가열하고 제 3 도와 같이 Z축 [001] 방향으로 전류밀도 0.027mA/㎠ 또는 4V/cm의 전기장을 시간 t1에서 t2까지 2시간 동안 공급하면서 70℃/h로 서서히 냉각하여 분역화된 LiTaO3단결정을 얻었다. 제 3 도에서 큐리온도(T0)는 약 610℃이며, 최고 가열온도는 630℃이며, X1-X2는 2시간 t1-t2는 2시간이다.
전극 면적 θ 및 11/12에 따른 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화 의존성을 하기 표 1에 기재하였다.
[표 1]
*는 본 발명의 범주를 벗어난 조건을 가한 비교실시예이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법을 이용하면 전극 면적이 최소화되어 웨이퍼의 제조원가를 감소시킬 수 있었다.
Claims (1)
- X축 방향으로 인상한 LiTaO3단결정을 단일 분역화시키는 방법에 있어서, LiTaO3단결정의 단일 분역화시 X축 방향에 대해 수직되게 절단한 수직 절단면의 중심점(6)과 단결정 좌우 측면(Z면)에 설치된 전극의 상단(4)과 하단(5)사이의 각θ가 30°∼90°가 되도록 전극을 설치하거나 또는 단결정의 측면에 설치된 전극의 폭 11과 단결정의 직경 12의 비(11/12)가 0.3∼0.8이 되게 전극(3)을 형성한 후 전기장을 인가하여 단일 분역화시키는 것을 특징으로 하는 LiTaO3단결정의 단일 분역화 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019910025725A KR950000646B1 (ko) | 1991-12-31 | 1991-12-31 | LiTaO₃단결정의 단일 분역화 방법 |
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| KR1019910025725A KR950000646B1 (ko) | 1991-12-31 | 1991-12-31 | LiTaO₃단결정의 단일 분역화 방법 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR930013223A KR930013223A (ko) | 1993-07-21 |
| KR950000646B1 true KR950000646B1 (ko) | 1995-01-26 |
Family
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Family Applications (1)
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| KR1019910025725A KR950000646B1 (ko) | 1991-12-31 | 1991-12-31 | LiTaO₃단결정의 단일 분역화 방법 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR950000646B1 (ko) |
-
1991
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930013223A (ko) | 1993-07-21 |
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