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TWI718279B - 具備氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法 - Google Patents

具備氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法 Download PDF

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TWI718279B
TWI718279B TW106110875A TW106110875A TWI718279B TW I718279 B TWI718279 B TW I718279B TW 106110875 A TW106110875 A TW 106110875A TW 106110875 A TW106110875 A TW 106110875A TW I718279 B TWI718279 B TW I718279B
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秋山昌次
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日商信越化學工業股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種複合晶圓，其係在支持晶圓與氧化物單結晶薄膜之貼合界面沒有破裂或剝落，在支持晶圓上之全面上轉印有作為鉭酸鋰或鈮酸鋰的氧化物單結晶之薄膜。

本發明之解決手段為一種複合晶圓之製造方法，其至少包含：在氧化物單結晶晶圓之內部形成離子注入層之步驟，及對於氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與支持晶圓的表面之至少一者，施予表面活性化處理之步驟，及貼合氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與支持晶圓的表面而得到接合體之步驟，及於90℃以上之不發生破裂的溫度，第1熱處理接合體之步驟，及對於前述離子注入層，給予機械衝擊之步驟，與將轉印有氧化物單結晶薄膜的支持晶圓在250℃~600℃進行第2熱處理，得到複合晶圓之步驟。

Description

具備氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法
本發明關於複合晶圓之製造。更詳細而言，關於在支持晶圓上具備氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法。
近年來，於以智慧型手機為代表的小型通訊機器之領域中，通訊量的急劇增大或多機能化係進行著。對應於通訊量的增大，進行使波段數增加者，另一方面，小型通訊機器係要求在不擴大其形狀下多機能化。因此，小型通訊機器所用的各種零件必須更小型化、高性能化。
鉭酸鋰(Lithium Tantalate：LT)或鈮酸鋰(Lithium Niobate：LN)等的氧化物單結晶係一般的壓電材料，廣泛使用作為表面彈性波(surface acoustic wave：SAW)裝置的材料。使用氧化物單結晶於壓電材料時，由於表示將電磁能量轉換成力學能量的效率之電機械結合係數的值大，而可寬頻帶化，但溫度安定性低，因溫度變化而能對應的頻率會位移。對於溫度的低安定性係起因於氧化物單結晶的熱膨脹係數。
作為提高使用氧化物單結晶於電壓材料時的 溫度安定性之方法，例如，有提案於氧化物單結晶晶圓上，貼合具有熱膨脹係數比氧化物單結晶小的材料，具體而言為藍寶石晶圓，研削氧化物單結晶晶圓側而薄化到數μm~數十μm，而抑制氧化物單結晶的熱膨脹之影響(非專利文獻1)。然而，此方法由於在貼合後，削入氧化物單結晶晶圓，會捨去氧化物單結晶晶圓的大部分，材料的使用效率差。又，由於作為氧化物單結晶使用的鉭酸鋰或鈮酸鋰為高價之材料，為了抑制生產成本，亦希望對於製品的利用效率高，廢棄量少之手法。
SOI晶圓之製造手法，例如Smart-Cut法，直截了當地說，為在形成有氫離子層的矽晶圓貼合支持晶圓之後，施加500℃左右的熱處理，使離子注入層熱地剝離之方法(專利文獻1)。為了提高對於氧化物單結晶晶圓的製品之利用效率，嘗試採用氧化物單結晶晶圓代替Smart-Cut法的矽晶圓，於支持晶圓上形成氧化物單結晶的薄膜(非專利文獻2、3)。
非專利文獻2報告在形成有離子注入層的鉭酸鋰晶圓之表面上，形成厚度121nm的Cr之金屬層，隔著金屬層與厚度數百nm的SiO2基板貼合，在200~500℃熱處理而在離子注入層剝離，隔著金屬層，於SiO2基板上轉印鉭酸鋰薄膜後，在SiO2基板之轉印有鉭酸鋰薄膜的面之相反側，貼合鉭酸鋰晶圓，製作LTMOI(lithium-tantalate-metal-on-insulator)構造。又，非專利文獻3報告在形成有離子注入層的鉭酸鋰晶圓上貼合矽晶圓，在200℃熱處理 而在離子注入層剝離，於矽晶圓上熱地轉印鉭酸鋰薄膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本發明專利第3048201號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1] 太陽誘電股份有限公司，「智慧型手機的RF前端所用的SAW-Duplexer之溫度補償技術」，[online]，2012年11月8日，電波新聞高科技，[日本平成27年3月20日檢索]，網際網路(URL：http://www.yuden.co.jp/jp/product/tech/column/20121108.html)
[非專利文獻2] A Tauzin等人，"3-inch single-crystal LiTaO3 films onto metallic electrode using Smart CutTM technology", Electronics Letters, 19th June 2008, Vol.44, No.13, p.822
[非專利文獻3] Weill Liu等人，"Fabrication of single-crystalline LiTaO3 film on silicon substrate using thin film transfer technology", J. Vac. Sci. Technol. B26(1), Jan/Feb 2008, p.206
鉭酸鋰(LT)或鈮酸鋰(LN)等之氧化物單結晶係硬且非常脆的，而且如圖4中所示，與矽、玻璃及藍寶石相比，熱膨脹係數極大。因此，氧化物單結晶係在與矽、玻璃及藍寶石等的異種晶圓貼合後，若在高溫下熱處理，則由於兩晶圓的熱膨脹係數之差，有在所貼合的晶圓之間發生剝落或破裂之問題。例如，鉭酸鋰與一般作為支持晶圓使用的尤其熱膨脹係數大的藍寶石之差，係如由圖4可確認，亦有7×10-6/K(=7ppm/K)以上。
非專利文獻2報告藉由成為在鉭酸鋰晶圓與薄膜之間，夾持金屬層與SiO2基板之構造，而抑制在熱處理時因熱膨脹之差所造成的晶圓之剝落或破裂，使鉭酸鋰薄膜的轉印成為可能。然而，於此方法中，由於基底的基板為與薄膜相同的鉭酸鋰，無法解決上述作為壓電材料的問題之溫度安定性。又，由於為夾入金屬層之構造，能適用的用途係被限制。還有，為了抑制晶圓的破裂，必須超出需要地使用高價的鉭酸鋰，製造成本變高。
非專利文獻3記載嘗試200~800℃熱處理，但具體地作為使用Smart-Cut法在矽晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜之例，僅為200℃，而且於此例中，關於是否能在矽晶圓之全面上轉印鉭酸鋰薄膜，並沒有記載。本發明者們使用與非專利文獻3同樣之手法，進行在200℃的熱處理所致的剝離之驗證實驗，結果鉭酸鋰薄膜係不轉印到矽晶圓之全面，僅在極小的一部分中看到轉印。特別地，於矽晶圓的外周部分，鉭酸鋰薄膜完全不轉印。此係因為在熱處理中 起因於兩晶圓的熱膨脹之差，所貼合的晶圓發生翹曲，於矽晶圓的外周部分，自與鉭酸鋰晶圓貼合之界面剝落。又，即使熱處理溫度為200℃以上時，也如上述，也無法抑制起因於兩晶圓的熱膨脹之差所造成的貼合晶圓之翹曲，推測無法在矽晶圓之全面上安定地轉印鉭酸鋰薄膜。
又，藉由上述非專利文獻2、3之方法所剝離轉印的氧化物單結晶薄膜，係與支持晶圓的接合強度會變不充分。為了增大支持晶圓與氧化物單結晶薄膜之接合力，若在剝離轉印後施予熱處理(例如300℃以上)，則可增大接合力，但同時地因支持晶圓與氧化物單結晶薄膜的膨脹係數之差而發生應力，於使接合力增大之前，氧化物單結晶薄膜的一部分會剝落。
即，本發明係依照一態樣，可提供一種複合晶圓之製造方法，其係在支持晶圓上具備有氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法，至少包含：從作為鉭酸鋰晶圓或鈮酸鋰晶圓的氧化物單結晶晶圓的表面，注入氫原子離子或氫分子離子，在前述氧化物單結晶晶圓之內部形成離子注入層之步驟，及對於前述氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與就要與前述氧化物單結晶晶圓貼合的支持晶圓的表面之至少一者，施予表面活性化處理之步驟，及於施予前述表面活性化處理後，貼合前述氧化物單結 晶晶圓之經離子注入的表面與前述支持晶圓的表面而得到接合體之步驟，及於90℃以上之不發生破裂的溫度，第1熱處理前述接合體之步驟，及對於已進行前述第1熱處理的接合體之前述離子注入層，給予機械衝擊之步驟，為沿著前述離子注入層剝離，得到經轉印至前述支持晶圓上的氧化物單結晶薄膜之步驟，與將前述轉印有氧化物單結晶薄膜的支持晶圓在250℃~600℃進行第2熱處理，得到複合晶圓之步驟；及前述氫原子離子的注入量為5.0×1016原子/cm2~2.75×1017原子/cm2，前述氫分子離子的注入量為2.5×1016分子/cm2~1.37×1017分子/cm2。
又，本發明係係依照另一態樣，可提供一種複合晶圓，其係在支持晶圓上具備有鉭酸鋰或鈮酸鋰的氧化物單結晶薄膜。
藉由本發明之製造方法，可得到一種複合晶圓，其係在支持晶圓與氧化物單結晶薄膜之貼合界面的密著性高，且不易發生剝落或破裂，在支持晶圓上之全面上轉印有均勻厚度的氧化物單結晶薄膜。再者，在支持晶圓上轉印氧化物單結晶薄膜，分離後的氧化物單結晶晶圓係可再度使用於複合晶圓之製造，低成本化成為可能。
11‧‧‧氧化物單結晶晶圓
11s‧‧‧氧化物單結晶晶圓的表面
11a‧‧‧氧化物單結晶晶圓薄膜
11b‧‧‧剝離後的氧化物單結晶晶圓
12‧‧‧氫離子
13‧‧‧離子注入層
14‧‧‧支持晶圓
14s‧‧‧支持晶圓的表面
15‧‧‧離子束照射
16‧‧‧接合體
17‧‧‧楔狀的刀刃
18‧‧‧複合晶圓
A‧‧‧氧化物單結晶薄膜的表面
B‧‧‧氧化物單結晶薄膜
C‧‧‧氧化物單結晶薄膜與支持晶圓之接合界面
D‧‧‧支持晶圓
圖1係本發明之一態樣的複合晶圓之製造方法的模型圖。
圖2顯示在剝離後的熱處理之前後，對於自複合晶圓的氧化物單結晶薄膜表面起的厚度(深度)方向，複合晶圓中的氫離子濃度之關係的圖。
圖3顯示在剝離後的熱處理前及在剝離後於400~500℃熱處理後，對於自複合晶圓的氧化物單結晶薄膜表面起的厚度(深度)方向，複合晶圓中的氫離子濃度之關係的圖。
圖4係比較各種材料之熱膨脹係數的圖。
實施發明的形態
以下，詳細說明實施本發明用的形態，惟本發明之範圍不受此形態所限定。
本發明係依照一態樣，關於一種在支持晶圓上具備有氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法。
支持晶圓例如可為由比所貼合的氧化物單結晶晶圓之熱膨脹係數更小7ppm/K以上的材料所構成之晶圓。支持晶圓可舉出藍寶石晶圓、矽晶圓、附氧化膜的矽晶圓及玻璃晶圓等。支持晶圓之大小係沒有特別的限定， 但例如可為直徑75~150mm、厚度0.2~0.8mm之晶圓。支持晶圓係可使用市售者，但沒有特別的限定。例如，附氧化膜的矽晶圓係至少在所貼合的表面上具有氧化膜之矽晶圓，可藉由在大氣環境下於700~1200℃熱處理矽晶圓，而在矽晶圓的表面上製作氧化膜。附氧化膜的矽晶圓之氧化膜的厚度係沒有特別的限定，但較佳為10~500nm。
氧化物單結晶係由鋰、與鉭或鈮等的金屬元素、與氧所構成之化合物，例如可舉出鉭酸鋰(LiTaO3)或鈮酸鋰(LiNbO3)。氧化物單結晶係特別地在雷射元件或壓電元件、表面彈性波元件等之用途中，較佳為鉭酸鋰單結晶或鈮酸鋰單結晶。氧化物單結晶通常以晶圓之形狀使用。氧化物單結晶晶圓之大小係沒有特別的限定，但例如可為直徑75~150mm、厚度0.2~0.8mm之晶圓。氧化物單結晶晶圓係可使用市售者，但也可直接使用採用紫氏長晶法等的已經報告之製造方法(例如日本特開2003-165795號、日本再公表2004-079061號)，或組合彼等中記載的步驟而製作。
支持晶圓及氧化物單結晶晶圓係在所貼合的表面中，表面粗糙度RMS較佳為1.0nm以下。若表面粗糙度RMS大於1.0nm，則在所貼合的界面中發生空隙，有成為剝落之原因的情況。因此，當表面粗糙度RMS大於1.0nm時，可藉由化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing：CMP)而成為所欲的表面粗糙度。還有，表面粗糙度RMS例如可藉由原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy：AFM)評價。
氧化物單結晶晶圓係從其表面注入氫離子，在氧化物單結晶晶圓之內部形成離子注入層。離子注入層係藉由以在自氧化物單結晶晶圓的表面起所欲的深度處能形成離子注入層之方式的注入能量，注入指定線量的氫原子離子(H+)或氫分子離子(H2 +)而形成。作為此時的條件，例如注入能量可設為50~200keV。氫原子離子(H+)之情況，注入量為5.0×1016原子/cm2~2.75×1017原子/cm2。若未達為5.0×1016原子/cm2，則在以後的步驟中不發生離子注入層的脆化。若超過2.75×1017原子/cm2，則在離子注入時於經離子注入的面中產生微腔，得不到在晶圓表面上形成有凹凸的所欲之表面粗糙度。又，於氫分子離子(H2 +)之情況，注入量為2.5×1016分子/cm2~1.37×1017分子/cm2。若未達2.5×1016分子/cm2，則在以後的步驟中不發生離子注入層的脆化。若超過1.37×1017分子/cm2，則在離子注入時於經離子注入的面中產生微腔，得不到在晶圓表面上形成有凹凸的所欲之表面粗糙度。氫原子離子的注入量亦可為氫分子離子的注入量之2倍。
接著，對於氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與就要與氧化物單結晶晶圓貼合的支持晶圓的表面之至少一者，施予表面活性化處理。施予表面活性化處理的表面，係可為氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與就要與氧化物單結晶晶圓貼合的支持晶圓的表面之兩者，也可為至少一者。藉由施予表面活性化處理，由於在貼合 後不使用用於提高接合強度的高溫之熱處理也行，可在比較低溫亦得到所欲的接合強度。特別地，使用鉭酸鋰或鈮酸鋰等硬且脆之氧化物單結晶晶圓與熱膨脹係數比氧化物單結晶晶圓非常地小之支持晶圓，如上述地施予表面活性化處理而貼合時，藉由以後的比較低溫之熱處理，由於氧化物單結晶晶圓與支持晶圓的熱膨脹係數之差，在與所貼合的界面平行的方向中發生大的剪切應力，係不是在因表面活性化處理而能對抗剪切應力之賦有充分的接合強度之貼合界面，而是可在離子注入層中以不剝離之程度來促進破壞。
作為表面活性化處理之方法，可舉出臭氧水處理、UV臭氧處理、離子束處理及電漿處理等。以臭氧處理時，例如可於純水中導入臭氧氣體而成為臭氧水，將晶圓浸漬於臭氧水中，以活性的臭氧將表面予以活性化。又，進行UV臭氧處理時，例如可對於大氣或氧氣照射短波長的UV光(例如波長195nm左右)，於產生有活性臭氧的環境中保持晶圓，而將表面予以活性化。進行離子束處理時，例如可在高真空中(例如未達1×10-5Pa)將Ar等的離子束打到晶圓表面，使用活性度高的懸空鍵露出而進行。以電漿進行處理時，例如於真空室中載置晶圓，將電漿用氣體在減壓(例如0.2~1.0mTorr)下暴露5~60秒左右，而電漿處理表面。作為電漿用氣體，將表面予以氧化時，可使用氧氣，不氧化時，可使用氫氣、氮氣、氬氣或此等的混合氣體。藉由電漿處理，而氧化去除晶圓表面的有機物， 再者表面的OH基增加及活性化。
接著，於施予表面活性化處理後，貼合氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與支持晶圓的表面而得到接合體。貼合氧化物單結晶晶圓與支持晶圓時之溫度較佳為在室溫附近(包含室溫)之溫度進行，例如在10~50℃進行。最終製品的複合晶圓多在室溫左右使用，在貼合時亦宜依據此溫度範圍。還有，貼合時之溫度係可為進行貼合之場所的溫度，即周圍或裝置內的環境溫度。貼合時之溫度例如可藉由設定貼合裝置內的環境溫度而控制。再者，室溫係對於對象物不進行加熱也不冷卻之周圍溫度，並沒有特別的限定，例如10~30℃，較佳為25℃左右。
隨後，於90℃以上，例如於貼合界面不發生破裂之溫度，對於接合體進行第1熱處理。若未達90℃，則氧化物單結晶晶圓與支持晶圓之貼合界面的接合強度變不充分，有在貼合界面發生剝落之情況。第1熱處理之溫度係可配合所用的支持晶圓而變化。第1熱處理步驟的溫度，例如當支持晶圓為藍寶石晶圓時，較佳為90~225℃，更佳為90~200℃。當支持晶圓為矽晶圓或附氧化膜的矽晶圓時，較佳為90~200℃，更佳為90~175℃。又，當支持晶圓為玻璃晶圓時，較佳為90~110℃，更佳為90~100℃。藉由於90℃以上之不發生破裂的溫度，熱處理接合體，不僅提高支持晶圓與氧化物單結晶晶圓之貼合界面的接合力，而且在以後的步驟中亦可將離子注入層容易地脆化。作為熱處理手段，例如可舉出熱處理爐或烘 箱等，但沒有特別的限定。還有，接合體之溫度例如可為藉由使用熱處理裝置內所附帶的熱電偶等，測定爐或烘箱內的環境溫度而得之溫度。在上述溫度的熱處理時間，只要是不發生破裂或剝離，則沒有特別的限定，可設為10分鐘~數十小時，例如到100小時為止。例如，當熱處理溫度為90℃以上且未達110℃時，較佳設為10分鐘~100小時，當熱處理溫度為110℃以上且未達175℃時，較佳設為10分鐘~60小時，當熱處理溫度為175℃以上且未達200℃時，較佳設為10分鐘~24小時，當熱處理溫度為200℃以上且未達225℃時，較佳設為10分鐘~12小時。依照本發明，由於可在接合體上不具備保護晶圓，而進行熱處理，故可使步驟更簡易化。
已進行第1熱處理的接合體，較佳為冷卻到室溫附近(包含室溫)之溫度，例如10~50℃。例如，可將已熱處理的接合體靜置在經調節至25℃的房間內，而成為所欲的溫度。藉由設在與貼合接合體時同樣之室溫附近的溫度，可減低接合體的應力，於以後的給予機械衝擊的步驟中，可不易發生接合體的破裂或缺陷。
接著，對於第1熱處理後的接合體之離子注入層，給予機械衝擊，沿著離子注入層剝離，在支持晶圓上轉印氧化物單結晶薄膜。給予機械衝擊的手段係沒有特別的限定，但可使用銳角的道具或楔狀銳角的刀刃等之剝離器具，也可使用氣體或液體等流體之噴射。銳角的道具或楔狀銳角的刀刃等之剝離器具係沒有特別的限定，但可由 塑膠(例如聚醚醚酮)或金屬、氧化鋯、矽、鑽石等來製作。又，作為銳角的道具，亦可使用楔子或剪刀等之刀刃。氣體或液體等流體之噴射係沒有特別的限定，但例如可使用流速10~1000L/min左右的高壓空氣或高壓水的噴射。流體之噴射例如可從接合體的離子注入層之端部，連續或斷續地噴吹。
例如可藉由楔狀的刀刃接觸或插入接合體的側面，例如離子注入層的端部，而給予機械衝擊，沿著離子注入層剝離。又，例如可藉由從接合體的離子注入層之端部，連續或斷續地噴吹氣體或液體之流體，例如高壓空氣或高壓水的噴射，而給予機械衝擊，沿著離子注入層剝離。再者，例如於使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層之端部的狀態下，從接觸刀刃的相同側面來連續或斷續地噴吹氣體或液體之流體，例如高壓空氣或高壓水的噴射，沿著離子注入層剝離。剝離較佳為從一端部朝向另一端部裂開。
於將機械衝擊給予接合體的離子注入層之前，較佳為視情況而定，在接合體的單側或兩側之表面上固定補強材。例如，可於接合體的支持晶圓側之側面、或接合體的氧化物單結晶晶圓側之側面、或接合體的支持晶圓側與氧化物單結晶晶圓側之兩者的側面之表面上，安裝補強材。作為補強材，較佳為真空吸盤、靜電吸盤、補強板或保護膠帶。真空吸盤係沒有特別的限定，可舉出多孔質聚乙烯、氧化鋁等之真空吸盤。靜電吸盤係沒有特別的 限定，可舉出碳化矽或氮化鋁等之陶瓷製的靜電吸盤。真空吸盤及靜電吸盤之形狀係沒有特別的限定，但較佳為比接合體的直徑更大。補強板係沒有特別的限定，但可由塑膠或金屬、陶瓷等來製作。補強板之形狀係沒有特別的限定，但較佳為比接合體的直徑更大。補強板例如亦可藉由雙面膠帶固定於接合體。保護膠帶尤其不受材質、厚度等所限定，可使用半導體製程中所用的切割膠帶或BG膠帶等。藉由使用補強材，於將機械衝擊給予接合體時，可進一步防止離子注入層以外的剝離或接合體的破裂，可確實地進行剝離。
於本發明中，機械衝擊係可包含超音波振動。例如，可對於已熱處理的接合體，給予超音波振動，沿著離子注入層剝離，而得到在支持晶圓上轉印的氧化物單結晶薄膜。超音波係具有高振動數的彈性振動波(音波)。作為對於接合體給予超音波振動之方法，並沒有特別的限定，可藉由使振動子，例如像超音波切割機之施加超音波的楔形狀之刀刃，接觸接合體的側面，例如離子注入層的端部而給予。作為超音波的頻率，只要是不對貼合界面造成影響，可將離子注入層脆化，則沒有特別的限定，但較佳為20~40kHz。作為對於接合體給予振動的其他方法，例如可使用如超音波洗淨機之具備振動子的水槽，於施加有超音波的水槽中浸漬接合體，通過液體而給予。通過液體而給予接合體超音波振動時，藉由於施加有超音波振動的水槽中浸漬1~60分鐘，可更確實地剝離離 子注入層。作為此時的頻率，較佳為26kHz~1.6MHz。上述2個方法亦可併用而進行。
給予超音波時，較佳為視情況而定，在接合體的單側或兩側之表面上，固定真空吸盤或靜電吸盤等的補強材。例如，可於接合體的支持晶圓側之側面、或接合體的氧化物單結晶晶圓側之側面、或接合體的支持晶圓側與氧化物單結晶晶圓側之兩者的側面之表面上，安裝補強材。真空吸盤係沒有特別的限定，可舉出多孔質聚乙烯、氧化鋁等之真空吸盤。靜電吸盤係沒有特別的限定，可舉出碳化矽或氮化鋁等之陶瓷製的靜電吸盤。真空吸盤及靜電吸盤之形狀係沒有特別的限定，但較佳為比接合體的直徑更大。藉由使用補強材，於將超音波振動給予接合體時，可進一步防止離子注入層以外的剝離或接合體的破裂，可確實地進行剝離。
於給予機械衝擊的步驟中，對於接合體給予機械衝擊時的接合體之溫度係不進行加熱或冷卻，或進行加熱或冷卻，較佳為設在室溫附近(包含室溫)之溫度，例如10~50℃，更佳為設在25~30℃。給予機械衝擊時的接合體之溫度，係可為周圍的環境溫度，例如使用熱處理裝置內所附帶的熱電偶等，測定爐或烘箱內的環境溫度而得之溫度，也可為作業場所的室內之溫度。對於接合體給予機械衝擊時的接合體之溫度，係在與得到上述接合體的步驟中之貼合時的溫度之間，有特定較佳的溫度範圍。例如，得到接合體用的貼合時之溫度與給予機械衝擊時的接 合體之溫度的差較佳為0~40℃，差愈接近0℃愈佳。若超過特定較佳的溫度範圍，則有在接合體之貼合界面發生剝落或破裂之情況。由於將貼合時與給予機械衝擊時的接合體之溫度的差設在特定的範圍，於給予機械衝擊的步驟中，可使起因於熱膨脹所造成的翹曲之應力成為最小限度，可儘量抑制缺陷等的發生。還有，得到接合體之步驟一般為在無塵室等之環境下(25~30℃)進行，此時關於給予機械衝擊的步驟，亦宜在同樣的環境溫度，即在25~30℃左右進行。
接著，將如上述所得之轉印有氧化物單結晶薄膜的支持晶圓，在250~600℃之溫度進行第2熱處理而得到複合晶圓。若未達250℃，則有氫離子的分布在氧化物單結晶薄膜的表面附近變高且在接合界面變低之傾向，無法實現強固的接合。若超過600℃，則由於氧化物單結晶薄膜與支持晶圓的熱膨脹係數之差，而在接合界面發生裂痕等的缺陷。到上述溫度為止的升溫速度係沒有特別的限定，可為未達10.0℃/分鐘，也可為10.0℃/分鐘以上之不發生膜剝落的速度，例如150.0℃/分鐘以下。例如，可為1.0~5.0℃/分鐘，也可為10.0℃/分鐘以上100.0℃/分鐘以下，亦可為50.0℃/分鐘以下。又，例如亦可將轉印有氧化物單結晶薄膜的支持晶圓導入至經設定在上述溫度的環境(例如烘箱)中。作為熱處理時的環境，較佳為惰性氣體環境，例如較佳為在氮氣環境中進行。施予熱處理之時間係沒有特別的限定，但宜設為所需最小限度而謀求成本減 低，例如可設為1小時以上96小時以下。
第2熱處理之溫度，從得到薄膜中的氫離子濃度為在薄膜中之全體中均勻的複合晶圓之觀點來看，較佳為250℃~400℃。本發明者們發現於支持晶圓上轉印氧化物單結晶薄膜後，藉由在250~400℃施予熱處理，可使在離子注入時所打入的氫離子廣泛均勻地分布於薄膜中，達成強固的結合。熱處理時間係沒有特別的限定，但較佳為24小時以上96小時以下。例如於250℃時，較佳為48小時以上96小時以下，於400℃時，較佳為24小時以上48小時以下。藉由此加熱，可得到不易發生剝落或裂痕之複合晶圓。
從接合性向上之觀點來看，第2熱處理之溫度較佳為超過400℃且為600℃以下，更佳為450℃~600℃。上述轉印有氧化物單結晶薄膜的支持晶圓，係有取決於用途而接合強度變不充分，或若施予貼上撕開膠帶等之檢查方法(剝離試驗法)則薄膜的一部分剝落。本發明者們發現於支持晶圓上轉印氧化物單結晶薄膜後，藉由在超過400℃且為600℃以下施予第2熱處理，於離子注入時所打入的以過飽和狀態殘存在氧化物單結晶薄膜內的氫係往薄膜外放出(外側擴散)，且一部分的氫聚集於不安定的接合界面，藉由與在支持晶圓的接合界面之無終端的結合鍵(懸空鍵)連結，可增大結合力，可同時達成壓電性能的提高與接合力的增大。即，藉由此加熱，可減低薄膜中的離子濃度且提高接合界面的氫離子濃度。
於超過400℃且為600℃以下施予第2熱處理時，在1個態樣中，將氫在薄膜中開始運動的溫度，即自250℃附近到上述溫度為止的升溫速度，較佳設為未達10.0℃/分鐘。例如，於擴散爐等中可設為一般的1.0~5.0℃/分鐘之升溫速度。藉由此升溫條件，不使薄膜中的氫往外側擴散，可使集中於接合界面的附近。熱處理時間較佳為1小時以上48小時以下。例如，於600℃時，較佳為1小時以上6小時以下。藉由此加熱，可去除氧化物單結晶薄膜內的過剩之(過飽和之)氫，所得之複合晶圓可具有接合力高且壓電性能亦優異之特性。
又，於超過400℃且為600℃以下施予第2熱處理時，在另一態樣中，將從250℃附近起到上述溫度為止的升溫速度，較佳設為10.0℃/分鐘以上之不發生膜剝落的速度以下，更佳設為20.0℃/分鐘以上100.0℃/分鐘以下。第2熱處理係能改善接合界面的貼合強度，同時可抑制因熱膨脹係數之差所造成的在接合界面之剝落(亦稱膜剝落)的發生。茲認為此係因為接合強度的增大係對於溫度敏感且具有快速反應性，在接合界面的膜剝落係當某程度的膜應力蓄積於膜內或接合界面且耐不住時發生，有某程度的時間延遲。本發明者們發生藉由設定上述的升溫條件，於接合界面的膜剝落發生之前，確保接合強度，提高對於膜剝落的耐性，可提高可靠度。熱處理時間係沒有特別的限定，但較佳為1小時以上48小時以下。藉由此熱處理，在接合界面的膜剝落係不易發生，且由於升溫速度比以往更 快，可提高生產效率。
熱處理時，支持晶圓上的氧化物單結晶薄膜較佳為0.1~1.5μm，更佳為0.2~1.0μm之厚度。由於將薄膜之厚度設為上述範圍，不發生因與支持晶圓的熱膨脹之差異所造成的氧化物單結晶薄膜之剝落或破裂，可改善接合強度。薄膜之厚度係可按照離子注入時形成離子注入層的深度而調整。或者，也可在支持晶圓上轉印氧化物單結晶薄膜後，調整厚度。作為後者之方法，可在給予機械衝擊的步驟之後，於得到複合晶圓的步驟之前，進行研磨氧化物單結晶薄膜的表面之步驟及/或測定氧化物單結晶薄膜的厚度之步驟。薄膜表面之研磨係可用化學機械研磨法(CMP)等進行。薄膜之厚度係可用光干涉膜厚測定裝置等進行評價。
藉由使用以上之手法，可得到具備支持晶圓與作為支持晶圓上的鉭酸鋰薄膜或鈮酸鋰薄膜之氧化物單結晶薄膜的複合晶圓。所得之複合晶圓的氧化物單結晶薄膜之厚度係可對應於氫離子注入時的氫離子之注入深度，較佳為0.1~1.5μm。
從接合界面的安定性之點來看，所得之複合晶圓的接合界面之氫離子濃度較佳為5.0×1020~1.0×1022原子/cm3。此時，薄膜中的氫係在接合界面及其附近，有其濃度變高之傾向。
或者，從達成強固結合性之點來看，不包括表面及與支持晶圓的接合界面，所得之複合晶圓的氧化物單結晶薄 膜之該氧化物單結晶薄膜中的氫離子濃度較佳為4.0×1020~8.0×1020原子/cm3。此時，薄膜中之氫係在薄膜表面或與支持晶圓的接合界面，其濃度不會成為峰值，以上述範圍之濃度在薄膜中比較均勻地分布，對於自薄膜表面往接合界面的深度方向，增減之傾向不顯著。
還有，上述之氫離子濃度係氫原子離子濃度。再者，氫離子濃度係可使用二次離子質量分析法(Secondary Ion Mass pectrometry：SIMS)，測定自氧化物單結晶薄膜的表面起經過接合界面而到達支持晶圓的深度方向之各地點的濃度。
本發明中該複合晶圓之製造步驟係沒有特別的限定，圖1中顯示其一態樣。從氧化物單結晶晶圓11的表面注入氫離子12，在氧化物單結晶晶圓11之內部形成離子注入層13(步驟a)。對於氧化物單結晶晶圓11之經離子注入的表面11s及與氧化物單結晶晶圓貼合的支持晶圓14的表面14s之兩者，照射離子束15而施予表面活性化處理(步驟b)。施予表面活性化處理後，貼合氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面11s及與氧化物單結晶晶圓貼合的支持晶圓的表面14s，得到接合體16(步驟c)。將所得之接合體16在90℃以上之溫度進行熱處理(步驟d)。使楔狀的刀刃17接觸經熱處理的接合體16之側面，即離子注入層13之端部，沿著離子注入層13剝離氧化物單結晶晶圓的一部分11b，在支持晶圓14上轉印氧化物單結晶薄膜11a(步驟e)。藉由將轉印有氧化物單結晶薄膜11a的支持晶圓14在250℃ ~600℃熱處理，可得到複合晶圓18(步驟f)。
[實施例] <實驗1>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的藍寶石晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。以原子力顯微鏡評價藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS，結果為1.0nm以下。
首先，對於藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面，於氮氣環境下，使用電漿活性化裝置來施予電漿處理，而進行表面活性化。其次，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為70、80、90、100、110、125、150、175、200、225、250或275℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理。於加熱手段中，使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。表1中顯示所得之接合體的外觀檢查之結果。再者，外觀檢查係以目視進行，將無破裂或缺損者當作「優」，將有微小的裂痕者當作「不良」，將晶圓破損者當作「不行」。如果支持晶圓為藍寶石，則對於熱處理溫度設為70~225℃之樣品，不發生破裂或缺損，可確認已接合。
<實驗2>
除了作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的矽晶圓，接合體係以成為70、80、90、100、110、125、150、175、200或225℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理以外，與實驗1同樣地進行。再者，矽晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。表1中顯示所得之接合體的外觀檢查之結果。如果支持晶圓為矽，則對於熱處理溫度設為70~200℃之樣品，不發生破裂或缺損，可確認已接合。
<實驗3>
除了作為支持晶圓，使用在直徑100mm、厚度0.35mm的矽晶圓上附有100nm的氧化膜之矽晶圓，接合體係以成為70、80、90、100、110、125、150、175、200或225℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理以外，與實驗1同樣地進行。再者，附氧化膜的矽晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。表1中顯示所得之接合體的外觀檢查之結果。還有，附氧化膜的矽晶圓係藉由預先將矽晶圓在1100℃加熱1小時左右，而成為在矽晶圓上成長有100nm的熱氧化膜之矽晶圓。如果支持晶圓為附氧化膜的矽，則對於熱處理溫度設為70~200℃之樣品，不發生破裂或缺損，可確認已接合。
<實驗4>
除了作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的玻璃晶圓，接合體係以成為70、80、90、100、110或125℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理以外，與實驗1同樣地進行。再者，玻璃晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。表1中顯示所得之接合體的外觀檢查之結果。如果支持晶圓為玻璃，則對於熱處理溫度設為70~110℃，不發生破裂或缺損，可確認已接合。
Figure 106110875-A0202-12-0023-1
實驗1~4使用鉭酸鋰晶圓，但即使使用鈮酸鋰晶圓作為氧化物單結晶晶圓，進行與實驗1~4同樣之實驗，也可得到與表1相同的結果。又，即使將表面活性化 處理從電漿處理換成臭氧水處理、UV臭氧處理、真空離子束處理時，也得到完全相同的結果。由此等之結果可明白，上述的活性化方法之情況皆有效，而且在鉭酸鋰與鈮酸鋰之間無差異。
<實驗5>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的藍寶石晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。
首先，從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量7.0×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部(深度680nm)形成離子注入層。其次，對於經離子注入的鉭酸鋰晶圓的表面與就要與鉭酸鋰晶圓貼合的藍寶石晶圓的表面，於7×10-6Pa下使用真空離子束裝置，將Ar當作離子源，施予真空離子束處理，進行表面活性化。接著，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓的表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為70、80、90、100、110、125、150、175、200或225℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理。再者，作為加熱手段，使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。靜置經熱處理的接合體直到下降到室溫為止，然後，在室溫(25℃)，使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層，沿著離 子注入層剝離，在藍寶石晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜。表2中顯示所得之轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓之外觀檢查的評價結果。再者，外觀檢查係以目視進行，將薄膜的轉印可在晶圓全面者當作「優」，將薄膜的轉印為一部分不良者當作「不良」，將薄膜無法轉印者當作「不行」。
<實驗6>
除了作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的矽晶圓，接合體係以成為70、80、90、100、110、125、150、175或200℃之方式各自加熱，在各溫度進行24小時加熱處理以外，與實驗5同樣地進行。再者，矽晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。表2中顯示評價結果。
<實驗7>
除了作為支持晶圓，使用在直徑100mm、厚度0.35mm的矽晶圓上附有100nm的氧化膜之矽晶圓，接合體係以成為70、80、90、100、110、125、150、175或200℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理以外，與實驗5同樣地進行。再者，附氧化膜的矽晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。表2中顯示評價結果。再者，附氧化膜的矽晶圓係藉由預先將矽晶圓以1100℃加熱1小時，而成為在矽晶圓上成長有100nm的熱氧化膜之矽晶圓。
<實驗8>
除了作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的玻璃晶圓，接合體係以成為70、80、90、100或110℃之方式各自加熱，於各溫度進行24小時加熱處理以外，與實驗5同樣地進行。再者，玻璃晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。表2中顯示評價結果。
Figure 106110875-A0202-12-0026-2
如表2中所示，對於支持晶圓為藍寶石且熱處理溫度為90~225℃的樣品、支持晶圓為矽且熱處理溫度為90~200℃的樣品、支持晶圓為附氧化膜的矽且熱處理溫度為90~200℃的樣品、及支持晶圓為玻璃且熱處理溫度為90~110℃的樣品，確認在支持晶圓上之全面上轉印 有鉭酸鋰薄膜。
於任一支持晶圓中，皆當熱處理溫度為70℃時，不發生在離子注入層的剝離，在所貼合的兩晶圓之界面發生剝落。又，當熱處理溫度為80℃時，在支持晶圓上發生鉭酸鋰薄膜能轉印之部分與一部分未轉印之部分。於70℃及80℃，在離子注入界面之脆化不充分，而且兩晶圓的貼合之接合力為不足，被認為無法達成全面轉印。
又，使用鈮酸鋰晶圓作為氧化物單結晶晶圓，亦進行與實驗5~8同樣的實驗，得到與表2相同的結果。又，即使將表面活性化處理從真空離子束處理換成臭氧水處理、UV臭氧處理、電漿處理時，結果也完全相同。
<實驗9>
除了從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量為4.0×1016、5.0×1016、7.5×1016、10×1016、12.5×1016、15×1016、17.5×1016、20×1016、22.5×1016、25×1016或27.5×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下各自進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部形成離子注入層，及將接合體在90℃進行24小時加熱處理以外，與實驗5同樣地實施。
<實驗10>
作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度 0.35mm的鉭酸鋰晶圓。鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量30×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部形成離子注入層。結果，由於在貼合前的鉭酸鋰晶圓之表面上觀察到凹凸，不成為貼合時的適宜表面粗糙度，而不進行貼合。鉭酸鋰晶圓之表面上的凹凸，茲認為係因為所注入的氫不完全地固溶而在內部發泡者。
<實驗11>
除了從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量為4.0×1016、5.0×1016、7.5×1016、10×1016、12.5×1016、15×1016、17.5×1016、20×1016、22.5×1016、25×1016或27.5×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下各自進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部形成離子注入層，及將接合體在90℃進行24小時加熱處理以外，與實驗6同樣地實施。
<實驗12>
除了從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量為4.0×1016、5.0×1016、7.5×1016、10×1016、12.5×1016、15×1016、17.5×1016、20×1016、22.5×1016、25×1016或27.5×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下各自進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部形成離子注入層，及將 接合體在90℃進行24小時加熱處理以外，與實驗7同樣地實施。
<實驗13>
除了從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量為4.0×1016、5.0×1016、7.5×1016、10×1016、12.5×1016、15×1016、17.5×1016、20×1016、22.5×1016、25×1016或27.5×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下各自進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部形成離子注入層，及將接合體在90℃進行24小時加熱處理以外，與實驗8同樣地實施。
當氫原子離子注入量為5.0×1016~27.5×1016原子/cm2時，於使用任一支持晶圓的情況中，皆確認在支持晶圓上之全面上轉印有鉭酸鋰薄膜。另一方面，當氫原子離子注入量為4.0×1016原子/cm2時，於使用任一支持晶圓的情況中，皆在鉭酸鋰晶圓之離子注入層不發生剝離。茲認為此係因為離子注入量不充分，於以後的步驟中無法達到脆化。
再者，於實驗9~13中使用氫原子離子，但使用氫分子離子，將其注入量設為氫原子離子的注入量之一半，亦能得到同樣的結果。又，使用鈮酸鋰晶圓作為氧化物單結晶晶圓，亦能得到與上述相同的結果。
實施例1~16係將第2熱處理之溫度設為250~400℃，製作複合晶圓而評價。
<實施例1>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的藍寶石晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。
首先，從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量9.5×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部(自表面起680nm的深度)形成離子注入層。其次，對於經離子注入的鉭酸鋰晶圓的表面與就要與鉭酸鋰晶圓貼合的藍寶石晶圓的表面，於7×10-6Pa下使用真空離子束裝置，將Ar當作離子源，施予真空離子束處理，進行表面活性化。接著，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓的表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為115℃之方式加熱，於此溫度進行48小時加熱處理。再者，作為加熱手段，使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。靜置經熱處理的接合體直到下降到室溫為止，然後，在室溫(25℃)，使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層，沿著離子注入層剝離，在藍寶石晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜。使用化學機械研磨裝置，研磨藍寶石晶圓上的鉭酸鋰薄膜，進行表面的鏡面化，使薄膜成為325nm之厚度。然後，將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓，在氮氣環境下於250℃進行24小時熱處理，得到複合晶圓。再者，此時的加熱手段亦使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內 的環境溫度，以環境溫度成為250℃之方式設定。又，薄膜之厚度係使用光干涉膜厚測定裝置進行評價。
以剝離試驗及裂痕檢查，評價所得之複合晶圓，表3中顯示結果。剝離試驗係使用被稱為卡卜通(Kapton)膠帶的聚醯亞胺系膠帶，貼於複合晶圓之薄膜側的表面上，使其充分密著後撕開而評價。再者，剝離試驗後之外觀檢查係以目視進行，將無剝落者當作「優」，將有一部分剝落者當作「不良」。裂痕檢查係以目視觀察複合晶圓全面，將無裂痕者當作「優」，將裂痕發生1~3條者當作「不良」，將裂痕為4條以上者當作「不行」。
<實施例2~4>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下分別於300℃(實施例2)、350℃(實施例3)、400℃(實施例4)進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例1同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<比較例1>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下於200℃進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例1同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例5>
除了將在藍寶石晶圓上所轉印的鉭酸鋰薄膜予以研磨，成為350nm的厚度以外，與實施例1同樣地進行，得到複合晶圓。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例6~8>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下分別於300℃(實施例6)、350℃(實施例7)、400℃(實施例8)進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例5地同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<比較例2>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下於200℃進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例5同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例9>
除了將在藍寶石晶圓上所轉印的鉭酸鋰薄膜予以研磨，成為1.0μm的厚度以外，與實施例1同樣地進行，得到複合晶圓。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例10~12>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下分別於300℃(實施例10)、350℃(實施例11)、400℃(實施 例12)進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例9同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<比較例3>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下於200℃進行24小時熱處理，而成為複合晶圓外，與實施例9同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例13>
除了將在藍寶石晶圓上所轉印的鉭酸鋰薄膜予以研磨，成為1.5μm的厚度以外，與實施例1同樣地進行，得到複合晶圓。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例14~16>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下分別於300℃(實施例14)、350℃(實施例15)、400℃(實施例16)進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例13同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<比較例4>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下於200℃進行24小時熱處理，而成為複合晶圓以外，與實施例13同樣地進行。表3中顯示所得之複合晶圓的評價結 果。
Figure 106110875-A0202-12-0034-3
如表3中所示，當氧化物單結晶薄膜的膜厚為325nm以上1.5μm以下時，藉由在剝離後的熱處理溫度為250~400℃處理，氫係不外側擴散而逃脫，可製作氫均勻分散的良質氧化物單結晶薄膜。再者，於上述中，氧化物單結晶薄膜之膜厚顯示到1.5μm為止之結果，但此係因為目前的氫離子注入技術中到此程度的厚度為止係極限。將來亦可能有超過此的厚度之離子注入技術改良。又，將表面活性化處理從真空離子束處理換成臭氧水處理、UV臭氧處理、電漿活性化處理時，將鉭酸鋰換成鈮酸鋰時，亦 得到完全相同的結果。
於實施例17及實施例18~21中，對於因第2熱處理所發生的複合晶圓中之氫離子濃度之變化，進行調查。
<實施例17>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的藍寶石晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。
首先，從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量7.0×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部(自表面起680nm之深度)形成離子注入層。其次，對於經離子注入的鉭酸鋰晶圓的表面與就要與鉭酸鋰晶圓貼合的藍寶石晶圓的表面，於7×10-6Pa下使用真空離子束裝置，將Ar當作離子源，施予真空離子束處理，進行表面活性化。接著，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓的表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為130℃之方式加熱，於此溫度進行24小時加熱處理。再者，作為加熱手段，使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。靜置經熱處理的接合體直到下降到室溫為止，然後，在室溫(25℃)，使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層，沿著離子注入層剝離，在藍寶石晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜。使用化學機械研磨裝置，研磨藍寶石晶圓上的 鉭酸鋰薄膜，進行表面的鏡面化，使薄膜成為500nm的厚度。然後，將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓在氮氣環境下於450℃進行6小時熱處理，得到複合晶圓。再者，此時的加熱手段亦使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，將從250℃到加熱溫度為止的升溫速度設為20.0℃/分鐘，以環境溫度成為450℃之方式設定。又，薄膜之厚度係使用光干涉膜厚測定裝置進行評價。
於熱處理之前，評價在藍寶石晶圓上轉印有鉭酸鋰薄膜者之氫離子濃度，而且於熱處理後亦評價氫離子濃度。圖2中顯示結果。氫離子濃度具體而言，係從鉭酸鋰薄膜表面(A)到膜中(B)，更且到與藍寶石晶圓的接合界面附近(C)及藍寶石晶圓的一部分(D)為止，在深度方向中測定氫離子濃度的分布而繪圖者。由圖2可知，於剝離之後不久大量的氫殘留於膜中，藉由在指定的條件下熱處理，過剩的氫往膜外放出，且一部分聚集於界面。
<實施例18>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的藍寶石晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。
首先，從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量9.5×1016原子/cm2、加速電壓130KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部(自表面起850nm之深度) 形成離子注入層。其次，對於經離子注入的鉭酸鋰晶圓的表面與就要與鉭酸鋰晶圓貼合的藍寶石晶圓的表面，於7×10-6Pa下使用真空離子束裝置，將Ar當作離子源，施予真空離子束處理，進行表面活性化。接著，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓的表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為110℃之方式加熱，於此溫度進行48小時加熱處理。再者，作為加熱手段，使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。靜置經熱處理的接合體直到下降到室溫為止，然後，在室溫(25℃)，使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層，沿著離子注入層剝離，在藍寶石晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜。使用化學機械研磨裝置，研磨藍寶石晶圓上的鉭酸鋰薄膜，進行表面的鏡面化，使薄膜成為500nm之厚度。然後，將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓，在氮氣環境下於400℃進行6小時熱處理，得到複合晶圓。再者，此時的加熱手段亦使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，將從250℃到加熱溫度為止的升溫速度設為5.0℃/分鐘，以環境溫度成為400℃之方式設定。又，薄膜之厚度係使用光干涉膜厚測定裝置進行評價。
於熱處理之前，評價在藍寶石晶圓上轉印有鉭酸鋰薄膜者之氫離子濃度，而且於熱處理後亦評價氫離子濃度。圖3中顯示結果。再者，氫離子濃度係以二次離子質量分析法(SIMS)測定。具體而言，從鉭酸鋰薄膜表面(A)到膜中(B)，更且到與藍寶石晶圓的界面附近(C)及藍寶 石晶圓的一部分(D)為止，在深度方向中測定氫離子濃度的分布而繪圖者。
<實施例19~21>
除了將在藍寶石晶圓上所轉印的鉭酸鋰薄膜予以研磨而成為500nm，於氮氣環境下，在415℃(實施例19)、435℃(實施例20)、500℃(實施例21)進行6小時熱處理以外，與實施例18同樣地進行，得到複合晶圓。評價所得之複合晶圓的氫離子濃度，圖3中顯示結果。
根據圖3，於熱處理之前在藍寶石晶圓上轉印有鉭酸鋰薄膜者，係其薄膜表面的氫離子濃度最高，隨著接近與支持晶圓的接合界面而變低。另一方面，於415℃、435℃或500℃熱處理而得之複合晶圓，係在薄膜中下降到氫離子的檢測極限以下的濃度為止。於400℃熱處理而得之複合晶圓，係在深度方向中氫離子以均勻的濃度分布。根據以上，茲認為僅在指定的溫度範圍中，得到在深度方向中氫離子以均勻的濃度分布之薄膜。於400℃熱處理而得之複合晶圓的薄膜中之氫離子濃度為4.0×1020~8.0×1020原子/cm3之範圍。於400℃熱處理而得之複合晶圓中，薄膜中的氫離子在膜的深度方向中形成勻的分布之理由，茲認為係因為在離子注入時所打入的離子係隨著加溫而變容易在氧化物單結晶薄膜內運動，當時朝向安定結晶內之地點局部地存在。又，一部分的氫離子朝向薄膜與支持晶圓之接合界面移動，以氫離子終結不安定的化學鍵 之地方者亦為應注視的事項。茲認氫離子局部存在於氧化物單結晶薄膜內的特定地點者係造成壓電性的升高，而且朝向接合界面移動的氫離子係有助於使界面間的化學鍵安定化。另一方面，茲認為經比400℃高溫所熱處理的複合晶圓，由於局部存在的氫得到脫逃的熱能，而氫自薄膜中消失。
實施例22~25係將第2熱處理之溫度設為超過400℃且為600℃以下，將升溫速度設為未達10.0℃/分鐘，製作複合晶圓。
<實施例22>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的藍寶石晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。
首先，從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量7.0×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部(自表面起680nm之深度)形成離子注入層。其次，對於經離子注入的鉭酸鋰晶圓的表面與就要與鉭酸鋰晶圓貼合的藍寶石晶圓的表面，於7×10-6Pa下使用真空離子束裝置，將Ar當作離子源，施予真空離子束處理，進行表面活性化。接著，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的藍寶石晶圓及鉭酸鋰晶圓的表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為130℃之方式加熱，於此溫度進行24小時加熱處理。再者，作為加熱手段，使 用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。靜置經熱處理的接合體直到下降到室溫為止，然後，在室溫(25℃)，使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層，沿著離子注入層剝離，在藍寶石晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜。使用化學機械研磨裝置，研磨藍寶石晶圓上的鉭酸鋰薄膜，進行表面的鏡面化，使薄膜成為500nm之厚度。然後，將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓，在氮氣環境下於450℃進行24小時熱處理，得到複合晶圓。再者，此時的加熱手段亦使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，將從250℃到加熱溫度為止的升溫速度設為9.5℃/分鐘，以環境溫度成為450℃之方式設定。又，薄膜之厚度係使用光干涉膜厚測定裝置進行評價。
表4中顯示以氫離子(原子)的尖峰濃度、剝離試驗及壓電性評價所得之複合晶圓的結果。氫離子的尖峰濃度係以二次離子質量分析法(SIMS)測定，將最高點當作尖峰濃度。氫離子的尖峰濃度若成為5.0×1020原子/cm3以上，則判斷氫離子充分地選擇集中於接合界面。剝離試驗係使用被稱為卡卜通膠帶的聚醯亞胺系膠帶，貼於複合晶圓之薄膜側的表面上，使其充分密著後撕開而評價。再者，剝離試驗後之外觀檢查係以目視進行，將無剝落或裂痕者當作「優」，將有剝落或裂痕者當作「不行」。壓電性係使用D33測定，使用中國科學院聲學研究所製的Piezoelectric d33/d15 Meter Model ZJ-3BN裝置。具體而言，拍打複合晶圓的薄膜側之表面，觀察所感應的電壓之 方法，所得之D33常數比檢測下限的極限值之2.0大時為良好。再者，鉭酸鋰晶圓(塊)的D33常數為13.2pC/N。
<實施例23~25>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓，在氮氣環境下，從250℃起以9.8℃/分鐘的升溫速度升溫，分別於500℃(實施例2)、550℃(實施例3)、600℃(實施例4)進行24小時熱處理以外，與實施例22同樣地進行，得到複合晶圓。表4中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<比較例5>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓，在氮氣環境下，於650℃進行24小時熱處理以外，與實施例22同樣地進行，得到複合晶圓。表4中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
Figure 106110875-A0202-12-0041-4
如表4中所示，將轉印有鉭酸鋰薄膜的藍寶石晶圓以650℃熱處理時，氫離子的尖峰濃度高，但在剝離試驗中發生裂痕。茲認為此係在得到充分的結合力之前，因應力而在膜內導入裂痕者，因此，茲認為D33常數之值亦變低。
實施例26~40係將第2熱處理之溫度設為超過400℃且為600℃以下，將升溫速渡設為10.0℃/分鐘以上，製作複合晶圓。
<實施例26>
作為支持晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的矽晶圓。作為氧化物單結晶晶圓，使用直徑100mm、厚度0.35mm的鉭酸鋰晶圓。矽晶圓及鉭酸鋰晶圓之互相貼合時所用的面之表面粗糙度RMS為1.0nm以下。
首先，從鉭酸鋰晶圓的表面，使用氫原子離子，於注入量8.0×1016原子/cm2、加速電壓100KeV之條件下進行離子注入，而在鉭酸鋰晶圓之內部(自表面起680nm之深度)形成離子注入層。其次，對於經離子注入的鉭酸鋰晶圓的表面與就要與鉭酸鋰晶圓貼合的矽晶圓的表面，於氮氣環境下，使用電漿活性化裝置來施予電漿處理，進行表面活性化。接著，在室溫(25℃)貼合經表面活性化的矽晶圓及鉭酸鋰晶圓的表面，而得到接合體。接著，接合體係以成為120℃之方式加熱，於此溫度進行6小時加熱處理。再者，作為加熱手段，使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，當作接合體之溫度。靜置經熱處理的接合 體直到下降到室溫為止，然後，在室溫(25℃)，使楔狀的刀刃接觸接合體的離子注入層，沿著離子注入層剝離，在矽晶圓上轉印鉭酸鋰薄膜。使用化學機械研磨裝置，研磨矽晶圓上的鉭酸鋰薄膜，進行表面的鏡面化，使薄膜成為500nm之厚度。然後，將轉印有鉭酸鋰薄膜的矽晶圓，在氮氣環境下從室溫(25℃)起以升溫速度10.0℃/分鐘升溫到400℃為止，進行6小時熱處理，而得到複合晶圓。再者，此時的加熱手段亦使用熱處理烘箱，以熱電偶測定烘箱內的環境溫度，以環境溫度成為400℃之方式設定。又，薄膜的厚度係使用光干涉膜厚測定裝置進行評價。
表5中顯示使用複合晶圓，實施剝離試驗之結果。剝離試驗係使聚醯亞胺的膠帶密著於薄膜後，藉由撕開而檢查氧化物單結晶薄膜與支持晶圓之接合強度。於剝離試驗後以目視進行外觀檢查，將在薄膜表面上無剝落者當作「優」，將有剝落者當作「不行」。
<實施例27、28>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的矽晶圓，從室溫起分別以15.0℃/分鐘(實施例27)、20.0℃/分鐘(實施例28)之升溫速度升溫到熱處理溫度為止，進行熱處理以外，與實施例26同樣地進行，得到複合晶圓。表5中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例29~31>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的矽晶圓，從室溫起分別以10.0℃/分鐘(實施例29)、15.0℃/分鐘(實施例30)、20.0℃/分鐘(實施例31)之升溫速度升溫到400℃為止，進行熱處理以外，與實施例26同樣地進行，得到複合晶圓。表5中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例32~34>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的矽晶圓，從室溫起分別以10.0℃/分鐘(實施例32)、15.0℃/分鐘(實施例33)、20.0℃/分鐘(實施例34)之升溫速度升溫到450℃為止，進行熱處理以外，與實施例26同樣地進行，得到複合晶圓。表5中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例35~37>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的矽晶圓，從室溫起分別以10.0℃/分鐘(實施例35)、15.0℃/分鐘(實施例36)、20.0℃/分鐘(實施例37)之升溫速度升溫到500℃為止，進行熱處理以外，與實施例26同樣地進行，得到複合晶圓。表5中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
<實施例38~40>
除了將轉印有鉭酸鋰薄膜的矽晶圓，從室溫起分別以10.0℃/分鐘(實施例38)、15.0℃/分鐘(實施例39)、20.0℃/分鐘(實施例40)之升溫速度升溫到550℃為止，進行熱處 理以外，與實施例1同樣地進行，得到複合晶圓。表5中顯示所得之複合晶圓的評價結果。
Figure 106110875-A0202-12-0045-5
由表5可知，當350℃以上時，升溫速度若成為10.0℃/分鐘以上，則不引起微小膜剝落，可確保強固的接合強度。如此地，可知於550℃之前的溫度範圍中，以10.0℃/分鐘以上20.0℃/分鐘以下之升溫速度，係不引起膜剝落，可確保充分的接合強度。
又，即使將表面活性化處理從電漿處理換成臭氧水處理、UV臭氧處理時，也得到相同的結果。再者，可知於鉭酸鋰與鈮酸鋰之間無差異。
11‧‧‧氧化物單結晶晶圓
11s‧‧‧氧化物單結晶晶圓的表面
11a‧‧‧氧化物單結晶晶圓薄膜
11b‧‧‧剝離後的氧化物單結晶晶圓
12‧‧‧氫離子
13‧‧‧離子注入層
14‧‧‧支持晶圓
14s‧‧‧支持晶圓的表面
15‧‧‧離子束照射
16‧‧‧接合體
17‧‧‧楔狀的刀刃
18‧‧‧複合晶圓

Claims (14)

  1. 一種複合晶圓之製造方法，其係在支持晶圓上具備有氧化物單結晶薄膜的複合晶圓之製造方法，至少包含：從作為鉭酸鋰晶圓或鈮酸鋰晶圓的氧化物單結晶晶圓的表面，注入氫原子離子或氫分子離子，在前述氧化物單結晶晶圓之內部形成離子注入層之步驟；對於前述氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與就要與前述氧化物單結晶晶圓貼合的支持晶圓的表面之至少一者，施予表面活性化處理之步驟；於施予前述表面活性化處理後，貼合前述氧化物單結晶晶圓之經離子注入的表面與前述支持晶圓的表面而得到接合體之步驟；於90℃以上之不發生破裂的溫度，第1熱處理前述接合體之步驟；對於已進行前述第1熱處理的接合體之前述離子注入層，給予機械衝擊之步驟，為沿著前述離子注入層剝離，得到經轉印至前述支持晶圓上的氧化物單結晶薄膜之步驟；以及，將前述轉印有氧化物單結晶薄膜的支持晶圓在250℃~600℃進行第2熱處理，得到複合晶圓之步驟；其中，前述氫原子離子的注入量為5.0×1016原子/cm2~2.75×1017原子/cm2，前述氫分子離子的注入量為2.5×1016分子/cm2~1.37×1017分子/cm2，且 前述支持晶圓係選自由藍寶石、矽、附氧化膜的矽及玻璃所成之群組的晶圓。
  2. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述第2熱處理之溫度為250℃~400℃。
  3. 如請求項2之複合晶圓之製造方法，其中前述複合晶圓的前述氧化物單結晶薄膜之除了表面及與前述支持晶圓的接合界面以外之該氧化物單結晶薄膜中的氫離子濃度為4.0×1020~8.0×1020原子/cm3。
  4. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述第2熱處理之溫度係超過400℃且為600℃以下，自250℃起到前述溫度為止的升溫速度為未達10.0℃/分鐘。
  5. 如請求項4之複合晶圓之製造方法，其中前述複合晶圓之支持晶圓與氧化物單結晶薄膜的接合界面之氫離子濃度為5.0×1020~1.0×1022原子/cm3。
  6. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述第2熱處理之溫度係超過400℃且為600℃以下，自250℃起到前述溫度為止的升溫速度為10.0℃/分鐘以上。
  7. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述表面活 性化處理係選自臭氧水處理、UV臭氧處理、離子束處理及電漿處理。
  8. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述支持晶圓係玻璃晶圓，前述第1熱處理步驟中的前述溫度為90~110℃。
  9. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述支持晶圓係矽晶圓或附氧化膜的矽晶圓，前述第1熱處理步驟中的前述溫度為90~200℃。
  10. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中前述支持晶圓係藍寶石晶圓，前述第1熱處理步驟中的前述溫度為90~225℃。
  11. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中於前述給予機械衝擊之步驟之後，在前述得到複合晶圓之步驟之前，包含研磨該氧化物單結晶薄膜的表面之步驟。
  12. 如請求項1之複合晶圓之製造方法，其中於前述給予機械衝擊之步驟之後，在前述得到複合晶圓之步驟之前，包含測定該氧化物單結晶薄膜的厚度之步驟。
  13. 一種複合晶圓，其係在支持晶圓上具備有鉭酸鋰或鈮 酸鋰的氧化物單結晶薄膜，且前述複合晶圓之支持晶圓與氧化物單結晶薄膜的接合界面之氫離子濃度為5.0×1020~1.0×1022原子/cm3。
  14. 如請求項13之複合晶圓，其中前述複合晶圓的前述氧化物單結晶薄膜之除了表面及前述支持晶圓的接合界面以外之該氧化物單結晶薄膜中的氫離子濃度為4.0×1020~8.0×1020原子/cm3。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI877454B (zh) * 2021-02-19 2025-03-21 日商信越化學工業股份有限公司 複合晶圓及其製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019065218A1 (ja) 2017-09-28 2019-04-04 株式会社小糸製作所 センサシステム
US20210210673A1 (en) * 2017-10-13 2021-07-08 Jinan Jingzheng Electronics Co., Ltd. Nano-scale single crystal thin film
WO2020029069A1 (zh) 2018-08-07 2020-02-13 济南晶正电子科技有限公司 微米级单晶薄膜
CN108707970B (zh) * 2018-08-07 2023-09-26 济南晶正电子科技有限公司 微米级单晶薄膜
FR3093859B1 (fr) * 2019-03-15 2021-02-12 Soitec Silicon On Insulator Procédé de transfert d’une couche utile sur une substrat support
CN110246757A (zh) * 2019-05-25 2019-09-17 上海浦睿信息科技有限公司 一种基于cmos电路衬底的单晶薄膜的制备方法
CN110634861B (zh) * 2019-09-11 2021-10-29 西安电子科技大学 基于智能剥离技术的单片异质集成Cascode氮化镓高迁移率晶体管及制作方法
CN111174951A (zh) * 2020-01-06 2020-05-19 武汉大学 一种压电式传感器及其制备方法
JP7271458B2 (ja) * 2020-02-03 2023-05-11 信越化学工業株式会社 複合基板の製造方法
JP7402112B2 (ja) * 2020-05-08 2023-12-20 信越化学工業株式会社 圧電性単結晶膜を備えた複合基板の製造方法
GB2599107B (en) * 2020-09-23 2025-11-19 Attana Ab A piezoelectric resonator, a piezoelectric material for a piezoelectric resonator, and a method for manufacturing a piezoelectric resonator
JP2023121090A (ja) * 2022-02-18 2023-08-30 三安ジャパンテクノロジー株式会社 接合ウエハ
CN114665006B (zh) * 2022-03-21 2025-04-18 中北大学 一种d15模式铁电单晶薄膜压电振动传感器及其制备方法
JP2024136170A (ja) * 2023-03-23 2024-10-04 住友化学株式会社 圧電積層体、圧電積層ウエハ、及び圧電積層体の製造方法
FR3148352B1 (fr) * 2023-04-26 2025-03-21 Soitec Silicon On Insulator Procede de preparation d’une couche mince en materiau ferroelectrique
JP2025161651A (ja) * 2024-04-12 2025-10-24 信越化学工業株式会社 酸化物単結晶複合基板およびその製造方法
CN119626973B (zh) * 2025-02-11 2025-05-27 天津中科晶禾电子科技有限责任公司 一种临时键合及解键合的方法、复合衬底的制备方法及晶圆的制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1294780A (zh) * 1998-12-30 2001-05-09 汤姆森-无线电报总公司 在由一分子连结器连结到一承载基体上的压电材料薄层中导向的表面声波器件及其制造的方法
JP2003017967A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Corp 弾性表面波素子及びその製造方法
JP2010109949A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Murata Mfg Co Ltd 電子デバイスの製造方法および圧電デバイスの製造方法
CN102361061A (zh) * 2010-05-17 2012-02-22 株式会社村田制作所 复合压电基板的制造方法及压电器件
CN104078407A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 济南晶正电子科技有限公司 薄膜和制造薄膜的方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2681472B1 (fr) 1991-09-18 1993-10-29 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de films minces de materiau semiconducteur.
JP3048201U (ja) 1997-10-17 1998-05-06 株式会社えねい建設 建築材料の支持台
US6540827B1 (en) * 1998-02-17 2003-04-01 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Slicing of single-crystal films using ion implantation
FR2789518B1 (fr) 1999-02-10 2003-06-20 Commissariat Energie Atomique Structure multicouche a contraintes internes controlees et procede de realisation d'une telle structure
JP4170617B2 (ja) 2001-11-29 2008-10-22 信越化学工業株式会社 酸化物単結晶ウエーハ及びその製造方法並びに評価方法
JP2004079061A (ja) 2002-08-15 2004-03-11 Hidetoyo Tonuma メディアプレーヤー装置、メディアプレーヤープログラム、ユーザーインターフェイス、トラック再生停止方法。
FR2847076B1 (fr) 2002-11-07 2005-02-18 Soitec Silicon On Insulator Procede de detachement d'une couche mince a temperature moderee apres co-implantation
FR2861497B1 (fr) * 2003-10-28 2006-02-10 Soitec Silicon On Insulator Procede de transfert catastrophique d'une couche fine apres co-implantation
FR2926674B1 (fr) 2008-01-21 2010-03-26 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'une structure composite avec couche d'oxyde de collage stable
FR2926672B1 (fr) * 2008-01-21 2010-03-26 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication de couches de materiau epitaxie
JP5643509B2 (ja) * 2009-12-28 2014-12-17 信越化学工業株式会社 応力を低減したｓｏｓ基板の製造方法
FR2961515B1 (fr) * 2010-06-22 2012-08-24 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une couche mince de silicium monocristallin sur une couche de polymere
JP2013149853A (ja) * 2012-01-20 2013-08-01 Shin Etsu Chem Co Ltd 薄膜付き基板の製造方法
US9837301B2 (en) 2012-07-25 2017-12-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for producing hybrid substrates, and hybrid substrate
JP6049571B2 (ja) * 2013-08-28 2016-12-21 信越化学工業株式会社 窒化物半導体薄膜を備えた複合基板の製造方法
FR3020175B1 (fr) * 2014-04-16 2016-05-13 Soitec Silicon On Insulator Procede de transfert d'une couche utile
JP6396852B2 (ja) * 2015-06-02 2018-09-26 信越化学工業株式会社 酸化物単結晶薄膜を備えた複合ウェーハの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1294780A (zh) * 1998-12-30 2001-05-09 汤姆森-无线电报总公司 在由一分子连结器连结到一承载基体上的压电材料薄层中导向的表面声波器件及其制造的方法
JP2003017967A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Corp 弾性表面波素子及びその製造方法
JP2010109949A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Murata Mfg Co Ltd 電子デバイスの製造方法および圧電デバイスの製造方法
CN102361061A (zh) * 2010-05-17 2012-02-22 株式会社村田制作所 复合压电基板的制造方法及压电器件
CN104078407A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 济南晶正电子科技有限公司 薄膜和制造薄膜的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI877454B (zh) * 2021-02-19 2025-03-21 日商信越化學工業股份有限公司 複合晶圓及其製造方法

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Publication number Publication date
KR102371887B1 (ko) 2022-03-07
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