[发明专利]具有氧化物单晶薄膜的复合晶片的制造方法

说明书

本发明涉及一种复合晶片，其包括转移至支承晶片整个表面的钽酸锂或铌酸锂氧化物单晶薄膜，且在支承晶片与氧化物单晶薄膜之间的接合界面上不发生开裂或剥落。一种复合晶片的制造方法，其至少包括：在氧化单晶片中形成离子注入层的步骤，对所述氧化物单晶片的所述离子注入表面和支承晶片表面中的至少一者进行表面活化处理的步骤，将所述氧化物单晶片的所述离子注入表面接合至所述支承晶片表面形成层合体的步骤，在90℃以上且不致使开裂发生的温度下对所述层合体进行第一热处理的步骤，对所述离子注入层施加机械冲击的步骤，以及在250℃～600℃的温度下对带有转移的所述氧化物单晶薄膜的所述支承晶片进行第二热处理以获得复合晶片的步骤。

技术领域

本发明涉及一种复合晶片的制造。更具体而言，本发明涉及一种在支承晶片上具有氧化物单晶薄膜的复合晶片的制造方法。

背景技术

在以智能手机为代表的紧凑型通信设备领域，通信量急剧增加，设备具有更多的功能。为了应对通信量的增加，带数增加了；而另一方面，紧凑型通信设备需要在不增大尺寸的情况下具有更多的功能。因此，对于应用于紧凑型通信设备的各种部件而言，进一步减小尺寸和提高性能是必不可少的。

氧化物单晶如钽酸锂(LT)和铌酸锂(LN)是有代表性的压电材料，被广泛用作表面声波(SAW)设备的材料。当被用作压电材料时，氧化物单晶的显示从电磁能至机械能的转换效率的机电耦合系数较大，可以获得更宽的带宽。然而，氧化物单晶的温度稳定性低，温度的变化会改变其可操作的频率。这种温度稳定性低的起因在于氧化物单晶的热膨胀系数。

作为用作电压材料的氧化物单晶的温度稳定性的提高方法，现有技术公开了以下方法，例如：将氧化物单晶片与具有比其热膨胀系数小的材料、具体而言与蓝宝石晶片进行接合；将层合体从氧化物单晶片侧面削薄成几微米至几十微米，从而抑制氧化物单晶热膨胀的影响(非专利文献1)。在该方法中，对于层合体被削薄后的氧化物单晶片而言，大部分氧化物单晶片被可惜地丢弃，导致材料利用率低。用作氧化物单晶的钽酸锂或铌酸锂是一类昂贵的材料，因此，为降低生产成本，需要材料利用率高以实现少量废弃的技术。

SOI晶片的制造技术、例如智能剥离(Smart-Cut)法，简而言之是一种将包括氢离子层的硅片接合在支承晶片上并将层合体在约500℃下进行加热以使离子注入层发生热剥离(专利文献1)。为了提高氧化物单晶片在产品中的利用效率，尝试了在智能剥离法中使用氧化物单晶片代替硅晶片以在支承晶片上形成氧化物单晶薄膜的方法(非专利文献2和3)。

非专利文献2公开了以下技术：在包含离子注入层的钽酸锂晶片表面，形成了厚度为121nm的Cr金属层；具有几百纳米厚度的二氧化硅基板通过该金属层进行接合；将层合体在200℃～500℃下加热以沿着离子注入层剥离层合体，由此使钽酸锂薄膜通过金属层转移至二氧化硅基板上；然后，将钽酸锂晶片接合至二氧化硅基板的与转移有钽酸锂薄膜的表面相对的另一表面上，从而制造出一种钽酸锂-金属-绝缘体(lithium-tantalate-metal-on-insulator：LTMOI)结构。非专利文献3公开了以下技术：硅片与包括离子注入层的钽酸锂晶片接合；将层合体在200℃下加热以沿着离子注入层剥离层合体，由此使钽酸锂薄膜热转移至硅片上。

参考文献目录

专利文献

专利文献1：JP 3048201 B

非专利文献

非专利文献1：Taiyo Yuden株式会社，“用于智能手机射频前端的SAW-Duplexer(表面声波双工器)的温度补偿技术”，[online(在线)]，2012年11月8日，电波新闻高科技(Dempa Shimbun High Technology)，[2015年3月20日检索]；互联网(网址：http://www.yuden.co.jp/jp/product/tech/column/20121108.html)