JPH03501379A - コングルエント組成を有するニオブ酸リチウム単結晶及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特に表面波装置用のコングルエンド組成を有するニオブ酸リチウム単結晶、及び その製法 本発明は請求の範囲第１項の上位概念部に記載したコングＪレエントニオブ酸リ チウム単結晶に関する。

表面波装置、例えば表面波フィルタに対しては基板チップとして単結晶、特にニ オブ酸リチウムからなる単結晶が使用される。

表面波装置に関する詳細及びニオブ酸リチウム単結晶の使用は例えば印刷物「化 学量論の非破壊光検出及びそのＬｉＮｂ０．のＳＡＷ伝搬速度に対する影響Ｊ　 ＩＥＥＥ　ＵＳ−Ｓｙｍｐ、　Ｐｒｏｃ、　（１９８４）、第２６８〜２７０頁 及びそこで指摘された他の文献に記載されている。ニオブ酸リチウムの物理的性 質については特にロイバーの論文「ニオブ酸リチウムの化学及び物理ｊ　“カレ ント・トピックス・オブ・マテリアルズ・サイエンス”、第１巻、１９７８年、 第４８１頁を照会することができる。

この種の表面波装置には、結晶ウェハから切断される単結晶チ。

ツブが必要とされる。このウェハは例えば直径３〜５インチ及び厚さ約０．３〜 １鵬を有する。このウェハはチョクラルスキー成長法で製造されるバルク結晶体 から得られる。チョクラルスキー法は、製造すべきバルク結晶体の各成分からな る融液をるつぼ内に製造することにある。この融液はるつぼ内でできる限り厳密 にその融点温度に保たれる０種子結晶が融液の表面に接触するように、上方から この種子結晶を融液に浸漬させる。種子結晶としては予め与えられた結晶方位を 有する、例えば切断することによって製造された単結晶を使用する。融液に浸漬 する種子結晶の表面には融点を僅かに下回る温度で融液の材料が単結晶として種 子結晶に癒着する。種子結晶を徐々に融液から引き上げるが、その際連続して単 結晶として成長する融液材料は融液の表面との接触が正確に維持されるように成 長結晶を引続き延ばす。

表面波装置に対しては、基板チップとして基板チップの表面に垂直な完全に規定 され結晶方位を有するニオブ酸リチウムの単結晶が必要である。すなわち表面波 装置の表面（基板チップの表面上に存在する電極及び／又はレフレクタ構造間） を流れる表面波の伝搬方向はこの予め与えられた結晶方位と並行である。

それぞれの表面波装置に対して使用することのできる基板チップはこの予め与え られた方位を有するようにするには最終的に基板チップが分割されるウェハも同 じ方位を有する必要がある。従って実際的な要求は、その都度チョクラルスキー 法により引上げられたバルク結晶体も引上げ方向としてこの方位を有することで ある。このバルク結晶体から多数のウェハが製造されることから、各バルク結晶 体は実際に一層正確に同一の組成を有することが必要である。さもないと、バル ク結晶体のどの箇所でそれぞれウェハを切断したかによって、各ウェハは異なる 組成を有し、またそれに伴い種々異なる物理特性を有するおそれがある。その結 果個々の基板チップ並びにこれから製造された表面波装置も相応する差％を有す るおそれが生じる。このことから表面波装置が基板チップ材灯の物理特性に著し く影響されることは明らかである。従って予め与えられた結晶方位で全長にわた って極めて正確に同じ組成を有するバルク結晶体（この場合ニオブ酸リチウムか らなる）を製造することは極めて重要である。これは融液のコングルエンド組成 により達成される。

本発明の課題は、ニオブ酸リチウムに関してここで予め与えられた結晶方位ｒｏ ｔ−ｙに対するコングルエンド組成、およびその都度のバルク結晶体を引上げる ことのできる融液のこれに付随する組成を提供することにある。

この課題は請求項１に記載された技術手段で達成される。

コングルエンド組成を有するニオブ酸リチウム結晶、すなわちコングルエンドな バルク結晶体が正確にはＬｉ５０モル％及びＮｂｏ、５０モル％の化学量論的組 成を有さないことは公知である。

むしろこのコングルエンド組成はＬｉ４８．４５モル％及び相応してＮｂ０，５ １．５５モル％を有することが指摘されている。

本発明者は、ニオブ酸リチウムに関して唯一のコングルエンド組成が存在するの ではなく、そのコングルエンド組成は種々の結晶方位に関しチョクラルスキー法 での成長方向と異なることを確認した。この差異はモル％では極く僅かであるに すぎないが、この僅少な差異は表面波装置にとっては著しく（マイナスに）作用 し、従ってこのコングルエンド組成を結晶成長の結晶方向との関連において極め て正確に識別し、維持することの要求が設定された。

ところで結晶方向ｒｏｔ−ｙの単結晶に関し、そのコングルエンド組成はＬｉに 間し４８．２５±０．１モル％であることが判明した。この事実は、この方位を 有するニオブ酸リチウム単結晶を製造するためにはこの前記の組成Ｌ　ｉ　＝　 ４８．２５±０．１モル％及びＮ　ｂｏ＊　＝５１．７５竿０．１モル％（合計 １００％）を有する融液を使用すべきであることを意味する。

チョクラルスキー法によりこの種の融液から方向ｒｏｔ−ｙに引上げられた単結 晶バルク結晶体はコングルエンド組成を有する。

すなわちバルク結晶体の成長開始時から終わりまで、この結晶はコングルエンド な単一組成を有する。このバルク結晶体から製造されたウェハでは、表面波装置 にとって決定的な物理的特性に関して、後に基板チップに加工されるウェハがチ ョクラルスキー法でバルク結晶体を引上げる初期に又は中期に又は終期に生じた バルク結晶体のどの部分に由来するものであるのかは、実際には本質的な問題で はない。

大発明により高価な結晶材灯を最良の方法で、すなわちできる限り損失すること なく有用な表面波装置に利用するという著しい技術的進歩性を十分に達成するこ とができた。

第】図はバルク結晶体１を成長又は引上げるための装置を示゛すものである。種 子結晶は２で示されている。種子結晶は、詳細には開示されていない引上げ装置 ４の一部である取り付は具３に張りわたされている０例えばこの引上げ装置４は 軸方向５への移動以外に更に回転運動を行う。

白金層のるつぼは１１でまたこのるつぼ用の電熱体は１２で示されている。るつ ぼ内には要求に応じたコングルエン）ＬＥ成を有する融！１３が存在する。出発 物質としては特に炭酸リチウム及び五酸化ニオブを使用し、これらをるつぼ中で 融液にする。１４で融液の表面を示すが、これにはバルク結晶体がそのメニスカ ス６で接触する。このメニスカス６で、方向５にゆっくり引上げた際融液から連 続する以後の結、晶材料が単結晶として成長する。引上げ速度は例えば毎時２ｍ ｍである。

第２図はチョクラルスキー法でまた第り図によって引上げたバルク結晶体１を示 すものである。第２図は３つのウェハ２１．２２及び２３を示す、この種のウェ ハではバルク結晶体はウェハ２１と２３との間の範囲で引上げ方向５に対して直 角に寸断される・ウェハ２１〜２３の垂線はバルク結晶体１の引上げ方向ｒｏｔ 　−ｙと一致する。この方向は引上げ方向に対して１２７．８６’である。未発 明に応じて選択）れた融液の場合、ウェハ２１並びにウェハ２３及びウェハ２２ （及びこの間にあるすべてのウェハ）は同一の要求に応じたコングルエンド組成 を有する。

未発明による単結晶のウェハ、チップ、板及び同様のものは電気光学素子及び／ 又は非直線性光学素子用としてもめられる。

これらの素子の場合にも光学的値、特に屈折圭は極めて正確に保持される。この 種の電気光学素子は例えば電気的に制御可能の複屈折素子、方向性結合器、光学 的交差スイッチ、マツハーツエンダー変調器及び同様のものである。非直線性光 学素子は例えば光線の周波数増倍器として使用される。

国際調査報告 国際調査報告 ＯＥ　８９００３４１ Ｓ＾　２８７４６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．結晶方位ｒｏｔ−ｙを有するニオブ酸リチウム単結晶において、これがコン グルエント単結晶（１）として次の組成：Ｌｉ：４８．２５±０．１モル及び ＮｂＯ３：５１．７５モル＋０．１モル％（合計１００％）を有することを特徴 とするニオブ酸リチウム単結晶。
2. ２．表面波装置に使用する基板チップを得るためのウエハ（２１〜２３）用バル ク結晶体（１）としての請求項１記載の単結晶の使用。
3. ３．電気光学素子としての請求項１記載の単結晶の使用。
4. ４．光導波体用基板としての請求項３記載の単結晶の使用。
5. ５．非直線性光学素子としての請求項１記載の単結晶の使用。
6. ６．Ｌｉ：４８．２５±０．１モル％及びＮｂＯ３：５１．７５＋０．１モル％ （合計１００％）を有する、コングルエント融液からチョクラルスキー法により 引上げることを特徴とする請求項１記載の単結晶の製法。