JPS584920Y2 - 酸化亜鉛薄膜の製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、弾性表面波素子等に用いるのに適した酸化亜
鉛薄膜を製造する装置の構造に関するものである。

弾性表面波素子に用いる酸化亜鉛の圧電薄膜は、圧電材
料のうちでも価格、特性の面で最も優れたものとされて
いる。

これは、絶縁性の基板の上に薄膜を形成したものである
。

従来、酸化亜鉛薄膜の製造はスパッタリング法によって
行なわれている。

酸素とアルゴンの雰囲気中で陽極と陰極の二つの電極を
設け、陰極には亜鉛を、陽極には基板を取り付ける。

電極に電界をかげると、アルゴンガスはイオン化してＡ
ｒ＋となり陰極の亜鉛に衝突する。

このために亜鉛の分子が飛び出して雰囲気中の酸素と化
合するとともに基板に付着する。

これによって、酸化亜鉛薄膜を形成するものである。

しかし、このスパッタリング法においては、蒸着物質の
堆積速度が遅く、酸化亜鉛薄膜の製造時間が長くなり、
製造コストも高くなる。

例えば、５８ＭＨｚのテレビ用フィルタの場合、酸化亜
鉛の膜厚を約２０μにしなげればならず、スパッタリン
グ法で形成すると３０時間以上必要となる。

また基板への密着強度の上でも問題がある。

そこで、イオン工学的手法で酸化亜鉛薄膜を形成する方
法が考えられている。

イオン工学的手法とは、蒸発させた亜鉛の蒸気をイオン
化し、基板に向けて加速するとともに酸素と反応させて
酸化亜鉛薄膜を形成するものである。

スパッタリング法に較べて二桁以上大きな運動エネルギ
ーを利用するものである。

以下、このイオン工学的手法を第１図に従って説明する
。

ベルジャ１１内の密閉型ルツボ１２に亜鉛１３を入れて
これを加熱する。

ルツボ１２内の亜鉛は溶融し気化する。

この気化した亜鉛蒸気はルツボ内で高圧蒸気となるが、
これを噴射用ノズルからベルジャ１１内に噴射すると断
熱膨張による過冷却現象によって塊状原子集団（クラス
タ）となる。

このクラスタとなった亜鉛蒸気は電気的には中性である
が、これに電極１４から電子を放射することによって、
このクラスタを構成する１０２〜ｌＯ３個の原子のうち
の１個ないし数個をイオン化する。

このクラスタイオンは基板１５と加速電極１６との間の
電圧によって加速されて基板に射突蒸着する。

同時に、管１７から酸素を供給してベルジャ内で亜鉛と
反応させ、酸化亜鉛を得る。

上記のイオン工学的手法においては、蒸気を効率良くク
ラスタ化すること、亜鉛と酸素を効率良く反応させるこ
とが重要となる。

噴射ノズルから噴射された亜鉛蒸気をクラスタ化するた
めには、ベルジャ内の蒸気圧を低くしなげればならない
。

イオン化しない酸素分子がベルジャ内に存在スるト、ベ
ルジャ内の気圧が高くなるため亜鉛蒸気のクラスタ化す
る効率が悪くなる。

同時に、電極の酸ｆとも生じてイオン化の効率も悪くな
る。

また、クラスタの電気的エネルギーと酸素の電気的エネ
ルギーが異なるために、基板に射突するエネルギーに差
が生じてくる。

そのために、基板上で反応するときの結晶性が悪くなる
。

亜鉛を蒸気化し噴射する量を多くして行くと、基板上に
できる酸化亜鉛薄膜の抵抗率が低、くなり圧電性が劣化
シてくる。

これは、亜鉛の分子が過剰となるためど考えられる。

。本考案は、上記のような欠点を改善し
、効率良く酸化亜鉛薄膜を形成する装置り得ることを目
的とする。

本考案による装置は、基板にイオン化した酸素を噴射し
て、基板表面において亜鉛、と酸素を反応させ、反応の
効率を高めるとともに、亜鉛蒸気のクラスタ化の効率を
上げるものである。

以下、第２図に従って本考案の一実施例Ｇつき説明する
。

ベルジャ２１内の密閉型ルツボ、２２に入れた亜鉛２３
を加熱、蒸気化して噴射ノズルよりベルジャ内に噴射す
る。

クラスタ化した亜鉛を電極２４から放出した電子によっ
てイオン化し、基板２５と加速用電極２６との間の電圧
によってイオン化したクラスタを基板に射突させる。

一方酸素は管２７よりベルジャ２１内に供給されるが、
管２１の先端、に電極２８を設け、この電極２８から放
出される電子によって酸素をイオン化して、このイオン
化された酸素を直接基板２５に向けて放射する。

基板２５上で亜鉛と酸素が反応して酸化亜鉛となり薄膜
を形成する。

本考案によれば、酸素は効率良くイオン化されて基板２
５に放射され、無駄になる分子が少なくなる。

基板に射突された亜鉛が無駄なく酸素と反応し酸化亜鉛
となるため、亜鉛が過剰となって抵抗率が下がり圧電性
が劣化することもなくなる。

筐た、ベルジャ内の雰囲気中の酸素の量も少なくできる
ので、気圧を下げて亜鉛蒸気のクラスタ化の効率も高く
なることができ、したがって、酸化亜鉛薄膜の形成に要
する時間も短縮できる。

同時□電極の酸化も少くなる。

基板２５筐たはこれを支持する装置と電極２８との間に
は、酸素イオンが基板２５に射突するエネルギーを与え
るために、バイアス電圧を加える。

１０３個の亜鉛原子から成るクラスタのうちの１個の原
子をイオン化し、加速電源によってＩＫｅＶのエネルギ
ーが与えられると、原子１個当りでは１ｅＶとなるが、
酸素イオンも１ｅＶのエネルギーが与えられるようにバ
イアス電圧を定める。

これによって、亜鉛と酸素の射突エネルギーがほぼ等し
くなるので、結晶性も良くなる。

すなわち、結晶軸の配向性が乱されずに酸化亜鉛薄膜が
形成される。

本考案によれば、亜鉛と酸素の反応の効率が良くなるの
で、酸化亜鈴薄膜の製造時間を短縮でき、しかも品質の
良いものが得られる。

しかも、装置も酸素のイオン化電極１を設けるのみであ
るので大型化する必要もなく、高価となるものではない
。

なお、酸素をイオンイリするためＩｌＣ＆ま勢電子放出
電極だけでなく、放電によるプラズマを利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第、１図は従来の酸化図、鉛薄膜の製造装置の説明図、
第２図は本考案の実施例の説明図を示す。 １１．２１・・・・・・ベル□ヤ、１２．２２・・・・
・・ルツボ、１４．２４・・・・・・熱電子放出用電極
、１５．２５・・・・・・基板、１６．２６−・・・・
・加速用電極、２８・・・・・・熱電子放出用電極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 亜鉛を密閉形ルツボにお（・七加熱して蒸気化し、該ル
   ツボの噴射ノズルからベルジャ内に噴射し、噴射ビーム
   の一部をイオン化じぐ加速電圧によって加速して基板に
   射突蒸着さ寝るとともに酸素と化合させる酸化亜鉛薄膜
   のｍ＝＝置において、酸素をイオン化して基板に向けて
   噴射する装置を具え、該装置と該基板の間に加速電界を
   印加する手段を具えたことを特徴とする酸化亜鉛薄膜の
   製造装置。 ′、゛