JP6549054B2 - 複合基板および複合基板の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る複合基板を例示する模式断面図である。また、図2は、本実施形態に係る複合基板の断面写真である。図2に示す断面写真はTEM像である。
図3は、本実施形態に係る複合基板の製造方法を例示するフローチャートである。
先ず、ステップS101に示すように、単結晶支持基板10と酸化物単結晶基板とを用意する。単結晶支持基板10には、シリコン単結晶基板およびサファイア単結晶基板よりなる群から選択された1つが用いられる。本実施形態では、単結晶支持基板としてシリコン単結晶基板(例えば、シリコン単結晶ウェーハ)を用いる場合を例とする。また、酸化物単結晶基板には、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウムよりなる群から選択された1つが含まれる。ここで用いる酸化物単結晶層は、単一分極となっているとよい。本実施形態では、タンタル酸リチウム基板(例えば、タンタル酸リチウムウェーハ)を用いる場合を例とする。
第1実施例の条件を以下に示す。直径100mm、厚さ0.35mmのタンタル酸リチウムウェーハ(以下、「LTウェーハ」とも言う。)と支持ウェーハとなるSiウェーハとを用意する。両ウェーハの表面粗さはRMSで1.0nm以下である。これらのウェーハに高真空下においてArビームを照射して、表面活性化を行った後、貼り合わせを行う。貼り合せ後にLTウェーハを5μmまで薄化し、各条件によって熱処理を施す。それぞれの熱処理条件で作成された試料についてピールテストを行う。ピールテストは、ポリイミドのテープを貼り、密着させた後に剥がすという方法である。貼り合わせの結合強度が十分で無い場合、ピールテストを行うと、図4(a)および(b)の光学顕微鏡写真に示したような微少な剥がれが生じる。ピールテストの結果及び貼り合わせウェーハ各層のArを対象元素とするEDX検査の結果を表2に示す。
第2実施例では、上記第1実施例において、LTウェーハの代わりにニオブ酸リチウムウェーハ(以下、「LNウェーハ」とも言う。)を用いて同様な検査を行う。第2実施例の検査結果も第1実施例と同様である。
第3実施例では、上記第1実施例において、Siウェーハの代わりにサファイアウェーハを用いて同様な検査を行う。第3実施例の検査結果も第1実施例と同様である。
第4実施例では、上記第1実施例において、LTウェーハの薄化としてイオン注入剥離法を適用する。すなわち、予めLTウェーハの所定位置に水素イオンを打ち込み、Siウェーハと貼り合わせ後、機械剥離を行う。その後、各条件によって熱処理を施し、第1実施例と同様な検査を行う。第4実施例の検査結果も第1実施例と同様である。
第5実施例では、上記第4実施例において、LTウェーハの代わりにLNウェーハを用いて同様な検査を行う。第5実施例の検査結果も第1実施例と同様である。
第6実施例では、上記第4実施例と同様にLTウェーハの薄化としてイオン注入剥離法を適用する。すなわち、予めLTウェーハの所定位置に水素イオンを打ち込み、支持基板としてサファイアウェーハと貼り合わせ後、機械剥離を行った。
10…単結晶支持基板
20…酸化物単結晶層
30…非晶質層
31…第1非晶質領域
32…第2非晶質領域
Claims (9)
- 第1元素を主成分とする、シリコン単結晶基板およびサファイア単結晶基板よりなる群から選択される単結晶支持基板と、
前記単結晶支持基板の上に設けられ、第2元素(酸素を除く)を主成分とする、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウムよりなる群から選択される酸化物単結晶層と、
前記単結晶支持基板と前記酸化物単結晶層との間に設けられ、前記第1元素、前記第2元素およびArを含む非晶質層と、を備えた複合基板であって、
前記非晶質層は、
前記第1元素の割合が前記第2元素の割合よりも高くなる第1非晶質領域と、
前記第2元素の割合が前記第1元素の割合よりも高くなる第2非晶質領域と、
を有し、
前記第1非晶質領域に含まれるArの濃度は、前記第2非晶質領域に含まれるArの濃度よりも高く、かつ3原子%以上12.5原子%以下であり、
前記第2非晶質領域に含まれるArの濃度は1.4原子%以上3原子%未満であることを特徴とする複合基板。 - 前記酸化物単結晶層の厚さは、1μm以上50μm以下である、請求項1に記載の複合基板。
- 前記酸化物単結晶層は、単一分極であることを特徴とする請求項1または2に記載の複合基板。
- シリコン単結晶基板およびサファイア単結晶基板よりなる群から選択され、第1元素を主成分として含む単結晶支持基板の表面およびタンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウムよりなる群から選択され、第2元素(酸素を除く)を主成分とする酸化物単結晶基板のそれぞれの表面をArにより活性化する工程と、
前記Arにより活性化された前記単結晶支持基板の表面と、前記Arにより活性化された前記酸化物単結晶基板の表面とを貼り合わせ、前記単結晶支持基板と前記酸化物単結晶基板との間に前記第1元素、前記第2元素およびArを含む非晶質層を形成する工程と、
前記酸化物単結晶基板の厚さを薄くして酸化物単結晶層を形成する工程と、
熱処理工程と、
を備え、
前記非晶質層は、
前記第1元素の割合が前記第2元素の割合よりも高くなる第1非晶質領域と、
前記第2元素の割合が前記第1元素の割合よりも高くなる第2非晶質領域と、
を有し、
前記熱処理工程は、前記第1非晶質領域に含まれるArの濃度を、前記第2非晶質領域に含まれるArの濃度よりも高く、かつ3原子%以上12.5原子%以下でとし、
前記第2非晶質領域に含まれるArの濃度は1.4原子%以上3原子%未満にすることを含む、複合基板の製造方法。 - 前記熱処理工程は、前記非晶質層を150℃以上500℃以下に加熱することを含む、請求項4に記載の複合基板の製造方法。
- 前記酸化物単結晶層を形成する工程は、前記酸化物単結晶基板の厚さを1μm以上50μm以下にすることを含む、請求項4または5に記載の複合基板の製造方法。
- 前記単結晶支持基板と前記酸化物単結晶基板とを貼り合わせる前に、前記酸化物単結晶基板の所定深さにイオン注入を施す工程をさらに備え、
前記酸化物単結晶層を形成する工程は、前記イオン注入された位置で前記酸化物単結晶基板の一部を剥離することを含む、請求項4〜6のいずれか1つに記載の複合基板の製造方法。 - 前記酸化物単結晶基板は単一分極であることを特徴とする請求項4〜7のいずれか1つに記載の複合基板の製造方法。
- 前記複合基板の前記酸化物単結晶層を単一分極化する工程を更に備えることを特徴とする請求項4〜8のいずれか1つに記載の複合基板の製造方法。
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