微波器件的制造方法技術(shù)

一種用磁性柘榴石單晶膜微波器件的制造方法，將柘榴石單晶襯底切成小片，然后用液晶外延生長法在每塊柘榴石單晶襯底小片表面上生長磁性柘榴石單晶膜。該方法的優(yōu)點在于，單晶襯底在磁性柘榴石單晶膜生長期間不斷裂，不出現(xiàn)碎片，而且襯底之間膜的厚度變化很小。（*該技術(shù)在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種，所述微波器使用用液相外延生長法(下稱LPE法)制造磁性柘榴石單晶膜(magnetic granet single crystal film)。磁性柘榴石單晶膜被廣泛用作光隔離器、靜磁波器件與微波器件等各種器件的材料，應(yīng)用于此類器件的磁性柘榴石單晶膜通常用LPE法生長。就是說，源溶料(souce melt)是將磁性柘榴石單晶膜某一成分的溶質(zhì)溶解為溶劑而制成的。把該源溶料置于一貴金屬坩堝，并讓磁性柘榴石單晶膜接觸超飽和態(tài)源溶料，以在襯底表面生長單晶膜。為此，將(111)表面磁性柘榴石單晶膜用作柘榴石單晶襯底(gvanet single crystal substrate)，因為其(111)表面具有高生長率。附圖說明圖1～3示意圖表示以往用磁性柘榴石單晶膜生產(chǎn)微波器件的方法。在以往用磁性柘榴石單晶膜生產(chǎn)微波器器件的該方法中，首先如圖1的側(cè)視圖所示，將襯底夾持器3夾持的柘榴石單晶襯底4浸在坩堝1的源溶料2中，用LPE法生長磁性柘榴石單晶膜。之后，如圖2所示，例如沿圖2虛線表示的線，將其上形成了磁性柘榴石單晶膜的襯底5切成多塊磁性柘榴石單晶膜小片(chips)6。這樣，如圖3平面圖所示，可得到具有期望尺寸的磁性柘榴石單晶膜小片6，這些小片7可用作微波器件。為滿足縮小微波器件尺寸的要求，近年來一直在努力提高生產(chǎn)率并降低生產(chǎn)成本，以在更大尺寸的柘榴石單晶襯底上生長磁性柘榴石單晶膜，或在多塊單晶襯底上同時生長磁性柘榴石單晶膜(如日本已審專利申請公報NO.7-48442揭示的那樣)。然而，當(dāng)在大尺寸柘榴石單晶襯底上生長磁性柘榴石單晶膜時，會因單晶襯底與襯底表面與生長的單晶膜之間的晶格失配而產(chǎn)生大應(yīng)力，有時在生長單晶膜時，該大應(yīng)力會使單晶襯底斷裂。使用大尺寸襯底的另一個問題是，在襯底上生長磁性柘榴石單晶膜后，大應(yīng)力仍保持在襯底中，當(dāng)把襯底切成預(yù)期形狀的小片時，常會出現(xiàn)碎片(切面處斷裂)，在微波器件制造中造成成品率進一步降低。隨著微波器件尺寸的縮小，上述諸問題越發(fā)嚴(yán)重，如在0.5mm厚的Gd3Ga5O12(下稱GGG襯底)表面上生長0.1mm厚的Y3Fe5O12單晶膜(下稱YIG單晶膜)之后，把該襯底切成0.5mm3大小的小片，成品率低于68％。在多塊柘榴石單晶襯底上同時生長磁性柘榴石單晶膜的場合中，問題在于生長在襯底上的單晶膜的厚度有很大變化。因此，本專利技術(shù)的目的是提供一種，其優(yōu)點在于，生長磁性柘榴石單晶膜時不會發(fā)生柘榴石單晶襯底的斷裂，生長的單晶膜的厚度變化很小，且可減少碎片。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提出了一種用磁性柘榴石單晶膜，所述磁性柘榴石單晶膜用液晶外延生長法生長，該方法包括步驟把柘榴石單晶襯底切成多塊柘榴石單晶襯底小片；在多塊得到的柘榴石單晶襯底小片的表面上，用液晶外延生長法生長磁性柘榴石單晶膜。通過切割得到的多塊小片，數(shù)量可以超過500或1000塊，或甚至超過10000塊。通過精心操作，因碎裂而不能用的小片可以減到最少，通常至少有85％、90％或更多的小片適用于下一步驟，即經(jīng)歷液晶外延生長。較佳地，在這種中，把(111)表面柘榴石單晶襯底用作柘榴石單晶襯底，該柘榴石單晶襯底經(jīng)切割，使(110)表面成為一對相對的切面，而(211)表面成為另一對相對的切面。另外，在這種中，最佳地生長磁性柘榴石單晶膜，使多塊柘榴石單晶襯底小片放在網(wǎng)狀容器中，而該網(wǎng)狀容器浸入單晶源溶注，同時轉(zhuǎn)動網(wǎng)狀容器，由此在每塊柘榴石單晶襯底小片表面上生長磁性柘榴石單晶膜。在本專利技術(shù)的中，由于磁性柘榴石單晶膜是在把柘榴石單晶襯底切成小片之后在每塊柘榴石單晶襯底小片表面上生成的，因而減小了因單晶襯底與生長的單晶膜之間的晶格失配而產(chǎn)生的應(yīng)力，由此可防止單晶襯底在生長單晶膜時發(fā)生斷裂。再者，由于先將單晶襯底切成小片再在單晶襯底表面上形成單晶膜，所以能消除在襯底上生長單晶膜之后，應(yīng)力仍保留在襯底中的問題，這樣就能減少切割過程造成的碎片。此外，由于柘榴石單晶襯底被切成使出現(xiàn)在切面的(110)與(211)表面的生長度低于(111)表面，因而可在高生長率的(111)表面上有效地生長晶體。由于將柘榴石單晶襯底小片裝在網(wǎng)狀容器里，而該網(wǎng)狀容器又浸在單晶源溶料中，同時轉(zhuǎn)動該容器，由此在每塊單晶襯底小片表面上生長磁性柘榴石單晶膜，所以能高度可靠地在大量單晶襯底小片的每塊表面上同時生長磁性柘榴石單晶膜。圖1～圖3表示以往的磁性柘榴石單晶膜小片的制造方法的示意圖，其中圖1是側(cè)視圖，示出由襯底夾持器夾持的柘榴石單晶襯底，還示出包括置于里面的源溶料的坩堝，圖2是平面圖，示出得到的襯底，其上已形成磁性柘榴石單晶膜，圖3是平面圖，示出通過切割該襯底而得到的磁性柘榴石單晶膜小片；圖4～圖6表示本專利技術(shù)實施例1 YIG單晶膜小片的制造方法的示意圖，其中圖4是GGG襯底的平面圖，圖5是側(cè)視圖，示出由夾持器夾持的網(wǎng)狀小片，還示出其中置有源溶料的坩堝，圖6是得到的YIG單晶膜小片的平面圖；圖7是YIG單晶膜小片的剖視圖，該小片按本專利技術(shù)實施例1制造并沿(211)平面切割；圖8是YIG單晶膜小片的剖視圖，該小片按本專利技術(shù)實施例1制造并沿(110)平面切割；和圖9～圖11表示本專利技術(shù)實施例2YIG單晶膜小片的制造方法的示意圖，其中圖9是GGG襯底的平面圖，圖10是側(cè)視圖，示出兩種垂直堆放和用夾持器夾持的網(wǎng)狀小片容器，還示出里面置有源溶料的坩堝，而圖11是得到的YIG單晶膜小片的平面圖。下面參照具體實施例詳細描述本專利技術(shù)。實施例1圖4～圖6示意表示按實施例1用作微波隔離器的磁性柘榴石單晶膜小片的制造方法。首先，如圖4平面圖所示，制造一塊圓形(111)表面GGG襯底11，例如厚約0.5mm，直徑為76.2mm。然后用切割鋸以2mm/s的速度切割GGG襯底11，在一對相對的切面顯現(xiàn)出(110)表面，并在另一對相對的切面顯現(xiàn)出(211)表面，結(jié)果得到17000塊尺寸為0.5mm×0.5mm×0.5mm的GGG襯底小片12。盡管在上述切割過程中出現(xiàn)碎片，但是成品率仍在95％以上。注意，穿過GGG襯底11的虛線只是表示切割方向，切割寬度未在圖中示出。之后，制備諸如圖2那樣的網(wǎng)狀鉑小片容器15，小片容器15由夾持器13的多根桿14夾持，夾持器13的直徑為80mm，接至旋轉(zhuǎn)設(shè)備(未圖示)。把用上述方法得到的17000塊GGG襯底小片12裝入網(wǎng)狀鉑小片容器15里。把其中裝有GGG襯底小片的網(wǎng)狀鉑小片容器15浸入坩堝中的超飽和源溶料17里6小時，同時轉(zhuǎn)動小片容器15(109rpm)，由此在裝入網(wǎng)狀鉑小片容器15的每塊GGG襯底小片的整個表面上生長YIG單晶膜，這樣就得到了YIG單晶膜小片。在上述加工中，通過將Y2O3與Fe2O3(即YIG成分)溶入以PbO為主要成分的溶劑里，制成源溶料。源溶料量約10kg。直徑為150mm、深度為150mm的鉑坩堝用作坩堝16。在將得到的YIG單晶小片冷卻至室溫后，小片用HNO3作酸處理，除去留在小片上的源溶料。如果如圖3所示，得到了尺寸為0.8mm×0.7mm×0.6mm的YIG單晶膜小片18。對通過上述處理的YIG單晶膜小片作檢查，GGG襯底小片均未發(fā)現(xiàn)有斷裂。圖7是得到的一塊小片的YIG單晶膜小片18沿(211)平面截取的剖視圖，圖8是一塊小片的另一本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種微波器件的制造方法，所述微波器使用用液晶外延生長法制作磁性柘榴石單晶膜，其特征在于，包括：將柘榴石單晶襯底切成多塊柘榴石單晶襯底小片；和用液晶外延長生法在多塊得到的柘榴石單晶襯底小片的表面上同時生長磁性柘榴石單晶膜。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高木隆，藤野優(yōu)，
申請(專利權(quán))人：株式會社村田制作所，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]