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JPS5815446B2 - Method for forming zinc oxide film - Google Patents
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JPS5815446B2 - Method for forming zinc oxide film - Google Patents

Method for forming zinc oxide film

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Publication number
JPS5815446B2
JPS5815446B2 JP54139946A JP13994679A JPS5815446B2 JP S5815446 B2 JPS5815446 B2 JP S5815446B2 JP 54139946 A JP54139946 A JP 54139946A JP 13994679 A JP13994679 A JP 13994679A JP S5815446 B2 JPS5815446 B2 JP S5815446B2
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JP
Japan
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substrate
zinc oxide
oxide film
forming
high frequency
Prior art date
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Expired
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JP54139946A
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Japanese (ja)
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坂倉光男
竹田稔
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Toko Inc
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Toko Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、表面波素子などに用いる酸化亜鉛膜の形成方
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a zinc oxide film used in surface wave devices and the like.

表面波素子として用いられる圧電体としては、圧電体単
結晶、圧電セラミック、圧電薄膜があるが、特性、コス
トの面から圧電薄膜が最適と考えられており、その圧電
薄膜の中でも酸化亜鉛が最も多く使用されている。
Piezoelectric materials used as surface wave elements include piezoelectric single crystals, piezoelectric ceramics, and piezoelectric thin films, but piezoelectric thin films are considered to be the best in terms of characteristics and cost, and among these piezoelectric thin films, zinc oxide is the most suitable. Used a lot.

酸化亜鉛膜を形成する方法としては、スパッタ法、イオ
ンプレイティング法、I、 C,B、 D、法などがあ
るが、結晶軸配向性、比抵抗の面からもっばらスパッタ
法が用いられている。
Methods for forming zinc oxide films include sputtering, ion plating, I, C, B, and D methods, but the sputtering method is most commonly used due to its crystal axis orientation and resistivity. There is.

しかし、このスパッタ法においては、膜の蒸着速度が遅
いという点と膜厚が20μm程度になると白濁したり膜
応力が大きくなって損傷を生じる点に大きな問題があっ
た。
However, this sputtering method has major problems in that the deposition rate of the film is slow and that when the film thickness reaches about 20 μm, it becomes cloudy and the stress on the film becomes large, causing damage.

上記のスパッタ法の欠点を解決するために、発明者はす
でに反応性ビーム蒸着法による酸化亜鉛膜の形成法を提
案し実験を重ねて来た。
In order to solve the above-mentioned drawbacks of the sputtering method, the inventor has already proposed a method for forming a zinc oxide film by reactive beam evaporation and has conducted repeated experiments.

本発明は、この反応性ビーム蒸着法による酸化亜鉛膜の
形成方法に関するものである。
The present invention relates to a method for forming a zinc oxide film using this reactive beam evaporation method.

反応性ビーム蒸着法に用いる装置は、蒸発系、反応系、
膜成長系によって構成されている。
The equipment used for the reactive beam evaporation method includes an evaporation system, a reaction system,
It is composed of a film growth system.

蒸発系はルツボ及び加熱ヒーターから成り、ルツボ内で
亜鉛を加熱し蒸気化してルツボのノズルより噴射ビーム
としてベルジャ内に噴射する。
The evaporation system consists of a crucible and a heating heater, and the zinc is heated and vaporized in the crucible, and then injected into the bell jar as an injection beam from the nozzle of the crucible.

反応系は、雰囲気ガスを活性化して酸素と亜鉛の反応を
高めるために、高周波放電励起用コイルとマグネットを
具えている。
The reaction system includes a high-frequency discharge excitation coil and a magnet to activate the atmospheric gas and enhance the reaction between oxygen and zinc.

膜成長系として基板とこれを加熱するヒータを具えてい
る。
The film growth system includes a substrate and a heater that heats the substrate.

この反応性ビーム蒸着法を用いれば、亜鉛の蒸発量を多
くすることができ、高周波プラズマが高密度化されて反
応性が高まるために、膜の成長速度を著しく速めること
ができる。
If this reactive beam evaporation method is used, the amount of zinc evaporated can be increased, and the high-frequency plasma is densified and reactivity is increased, so that the growth rate of the film can be significantly accelerated.

しかし、この反応性ビーム蒸着法によって基板上に酸化
亜鉛膜を形成した場合、基板が膜面が凹となるように反
りを生じ、膜内にヒビ割れを生じたり、基板から膜が剥
がれる現象を生じることがあった。
However, when a zinc oxide film is formed on a substrate using this reactive beam evaporation method, the substrate may warp so that the film surface becomes concave, causing cracks within the film or peeling of the film from the substrate. Sometimes it happened.

これは、膜内の応力が引張り応力であることを示してい
る。
This indicates that the stress within the film is tensile stress.

本発明は、基板の反りを膜面が凸となるようまたは反り
をな(すように変化させて、上記の問題を解決すること
を目的とする。
The present invention aims to solve the above problem by changing the warpage of the substrate so that the film surface becomes convex or warped.

本発明は、基板の反りが基板に印加されるバイアスに関
係するという実験結果によってなされたものであり、基
板に高周波バイアスを印加することによって前記の目的
を達成するものである。
The present invention was made based on an experimental result that the warpage of a substrate is related to the bias applied to the substrate, and the above object is achieved by applying a high frequency bias to the substrate.

本発明による酸化亜鉛膜の形成方法について、以下図面
を参照して説明する。
A method for forming a zinc oxide film according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図は、本発明によって酸化亜鉛膜を形成するための装置
の一例を示す正面断面図である。
The figure is a front sectional view showing an example of an apparatus for forming a zinc oxide film according to the present invention.

高真空のベルジャ10内に蒸気源としてルツボ11と加
熱用ヒータ12を具え、ルツボ11内の亜鉛を加熱する
A crucible 11 and a heating heater 12 are provided as a steam source in a high-vacuum bell jar 10, and zinc in the crucible 11 is heated.

加熱された亜鉛はルツボ11のノズルからベルジャ10
内に噴射される。
The heated zinc is transferred from the nozzle of crucible 11 to bell jar 10.
Injected inside.

ベルジャ10内には吸気管13から酸素ガスが導入され
る。
Oxygen gas is introduced into the bell jar 10 from an intake pipe 13.

高周波放電励起用コイル14には高周波電源15から高
周波電界が印加されて、高周波放電を行ない、雰囲気中
の酸素を活性化して亜鉛との反応を促進させる。
A high frequency electric field is applied from a high frequency power source 15 to the high frequency discharge excitation coil 14 to generate a high frequency discharge, activating oxygen in the atmosphere and promoting reaction with zinc.

なお、この高周波プラズマをトラップして放電領域にお
ける密度を高めるために、マグネット16をコイル14
の周囲に配置して、コイル14の電界と直角の方向に磁
気が発生するようにする。
Note that in order to trap this high-frequency plasma and increase the density in the discharge region, the magnet 16 is connected to the coil 14.
, so that magnetism is generated in a direction perpendicular to the electric field of the coil 14.

基板11は加熱ヒータ18によって加熱され、その表面
に酸化亜鉛が蒸着して膜を形成する。
The substrate 11 is heated by the heater 18, and zinc oxide is deposited on its surface to form a film.

通常、基板11はイオンの付着によってベルジャに対し
て正の直流的な電位差が生じている。
Normally, the substrate 11 has a positive DC potential difference with respect to the bell jar due to the attachment of ions.

基板17には、高周波バイアスが印加される。A high frequency bias is applied to the substrate 17 .

高周波バイアスを印加するために、高周波放電励起用コ
イル14によってベルジャ10内に生じる高周波プラズ
マによって基板17に励起される高周波電界を高周波バ
イアスとして利用する。
In order to apply the high frequency bias, a high frequency electric field excited in the substrate 17 by high frequency plasma generated in the bell jar 10 by the high frequency discharge excitation coil 14 is used as the high frequency bias.

したがって、直流バイアスと高周波バイアスが重畳して
印加されていることになる。
Therefore, a DC bias and a high frequency bias are applied in a superimposed manner.

そのために、基板17を金属板19によって覆い、この
金属板19にインダクタンス素子20と容量素子21を
接続してマツチング回路を形成し、この場合は容量素子
を可変として印加するバイアスを調整できるようにしで
ある。
To this end, the substrate 17 is covered with a metal plate 19, and an inductance element 20 and a capacitance element 21 are connected to this metal plate 19 to form a matching circuit, and in this case, the bias applied to the capacitance element can be adjusted as variable. It is.

マツチング回路が基板17に生じる高周波電界と共振状
態に調整されると、基板17の電界はマツチング回路を
通して接地されることになり、基板17の直流的な電位
は最低となる。
When the matching circuit is adjusted to resonate with the high frequency electric field generated in the substrate 17, the electric field of the substrate 17 is grounded through the matching circuit, and the DC potential of the substrate 17 becomes the lowest.

共振状態から外れるに従ってマツチング回路がインピー
ダンスとして作用することになるので、基板17の電位
は高くなる。
As the resonance state is removed, the matching circuit acts as an impedance, so the potential of the substrate 17 becomes higher.

上記のようにしてマツチング回路を調整しながら、基板
17の高周波バイアスを調整し、これによって基板17
の電位(電圧)を制御すると、基板17に生じる電圧が
+10〜−70Vの範囲で効果があり、それを超えると
酸化亜鉛膜の結晶性が悪くなって、圧電特性が劣化した
While adjusting the matching circuit as described above, the high frequency bias of the substrate 17 is adjusted.
Controlling the potential (voltage) of the substrate 17 was effective when the voltage generated on the substrate 17 was in the range of +10 to -70V, and when it exceeded this, the crystallinity of the zinc oxide film deteriorated and the piezoelectric properties deteriorated.

本発明による酸化亜鉛膜の形成方法は、上記のように、
高周波プラズマ中に励起される高周波電界によって誘起
される高周波電界を高周波バイアスとして利用し、マツ
チング回路によって高周波バイアスを調整しながら基板
の直流的な電位を調整するものである。
As described above, the method for forming a zinc oxide film according to the present invention includes:
The high-frequency electric field induced by the high-frequency electric field excited in high-frequency plasma is used as a high-frequency bias, and the DC potential of the substrate is adjusted while adjusting the high-frequency bias using a matching circuit.

そして、基板の電位が十10〜−70Vの範囲になるよ
うにマツチング回路を構成するもゆで、マツチング回路
は前記のようなLC直列共振回路に限られるものではな
い。
Although the matching circuit is constructed so that the potential of the substrate is in the range of 110 to -70 V, the matching circuit is not limited to the LC series resonant circuit as described above.

またインダクタンス素子を可変としても良い。Further, the inductance element may be made variable.

基板に高周波バイアスを印加して、基板の電位を調整す
ると、次の表に示す通り基板の反りは凸面に変化し、膜
応力が圧縮応力に変化して前記の問題を解決した。
When a high frequency bias was applied to the substrate and the potential of the substrate was adjusted, the warp of the substrate changed to a convex surface as shown in the following table, and the film stress changed to compressive stress, thus solving the above problem.

但し、基板に生じる電圧は+10〜−70Vの範囲が適
当で、−70V以下となると逆に結晶性が劣化する。
However, the voltage generated on the substrate is suitably in the range of +10 to -70V, and if it is below -70V, the crystallinity will deteriorate.

本発明によれば、基板に高周波バイアスを印加すること
によって、基板の反りの量を調整できるので、20μm
といった比較的厚い酸化亜鉛膜を形成する場合において
も、膜のヒビ割れや剥がれを防止することができる。
According to the present invention, the amount of warpage of the substrate can be adjusted by applying a high frequency bias to the substrate, so that
Even when forming a relatively thick zinc oxide film, cracking and peeling of the film can be prevented.

バイアスの印加のために特殊な装置を用いなくとも良く
、従来の装置を僅かに改良するだけで良い。
There is no need to use special equipment for applying the bias, and only slight modifications to conventional equipment are required.

このように、本発明は、ガラス基板上に酸化亜鉛膜を形
成する表面波素子を効率良く製造できしかも歩留を向上
させることが可能となる。
As described above, the present invention makes it possible to efficiently manufacture a surface acoustic wave device in which a zinc oxide film is formed on a glass substrate, and to improve the yield.

【図面の簡単な説明】 図は、本発明を実施するための装置の一例の正面断面図
を示す。 11・・・・・・ルツボ、14・・・・・・高周波放電
励起用コイル、17・・・・・・基板、19・・・・・
・金属板、20・・・・・・イ、ダクタンス素子、21
・・・・・・容量素子。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure shows a front sectional view of an example of an apparatus for carrying out the invention. 11... Crucible, 14... Coil for high frequency discharge excitation, 17... Substrate, 19...
・Metal plate, 20...A, Ductance element, 21
...Capacitive element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 亜鉛を加熱して蒸気化して高周波放電領域において
雰囲気中の酸素と反応させて基板表面に酸化亜鉛を蒸着
させる酸化亜鉛膜の形成方法において、該高周波放電に
よって該基板に誘起される高周波電界を調節する共振回
路を該基板に接続し、該共振回路の共振状態によって該
基板に生じる電圧を制御することを特徴とする酸化亜鉛
膜の形成方法。 2 該共振回路にインダクタンス素子及び容量素子を用
い、少くとも一方を可変としたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の酸化亜鉛膜の形成方法。
[Scope of Claims] 1. A method for forming a zinc oxide film in which zinc is vaporized by heating and reacted with oxygen in the atmosphere in a high frequency discharge region to deposit zinc oxide on the substrate surface. A method for forming a zinc oxide film, comprising: connecting a resonant circuit for adjusting an induced high-frequency electric field to the substrate; and controlling the voltage generated on the substrate depending on the resonant state of the resonant circuit. 2. The method of forming a zinc oxide film according to claim 1, wherein an inductance element and a capacitance element are used in the resonant circuit, and at least one of them is made variable.
JP54139946A 1979-10-31 1979-10-31 Method for forming zinc oxide film Expired JPS5815446B2 (en)

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