JP2012199762A - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】まず、圧電単結晶基板1の表面12側から水素イオンを注入することで、圧電単結晶基板1にイオン注入部分100を形成する。次に、支持基板50を圧電単結晶基板1に接合する。そして、圧電単結晶基板1と支持基板50との接合体を加熱し、イオン注入部分100を分離面とした分離を行う。ここで、支持基板50に形成された圧電薄膜10をアニールする。そして、圧電薄膜10の分離面における欠陥層13を選択的にエッチングして結晶層11を露出させることで、圧電薄膜10の分離面を平坦化する。
【選択図】 図6
Description
このイオン注入層を分離面として圧電基板から圧電薄膜を分離形成する方法を用いた圧電デバイスの製造方法について、図1、図2を用いて以下説明する。
従って、この圧電デバイスの製造方法によれば、均一な膜厚の圧電薄膜を得ることができる。
従って、この圧電デバイスの製造方法によれば、より均一な膜厚の圧電薄膜を得ることができる。
この製造方法では、メンブレン構造を有する圧電デバイスを製造する。
なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として弾性表面波デバイスの製造方法を例に説明する。
なお、圧電単結晶基板1にタンタル酸リチウム基板以外の素材を用いた場合、それぞれの基板に応じた条件でイオン注入を行う。
なお、この接合には、直接接合と呼ばれる活性化接合や親水化接合や金属層を介した
相互拡散を利用した接合を用いることができる。また、本実施形態では、支持基板50を圧電単結晶基板1に接合しているが、実施の際は、支持基板50を、成膜等により圧電単結晶基板1上に形成しても構わない。
S104の分離形成工程により、図5(C)に示すように、支持基板50上に、単結晶の圧電薄膜10が形成される。
実験によれば、熱処理していない状態、例えばラマンシフトのピーク波数488(cm−1)付近の強度の半値幅が35(cm−1)以上であるような場合、あるいは400℃以下の熱処理では、結晶層11の欠陥層13に対するエッチングレートの選択比が2〜10程度であったが、450℃以上で熱処理した場合では、結晶層11の欠陥層13に対するエッチングレートの選択比が100以上にまで向上することが明らかとなった。
実験では、S104の分離形成工程で分離した圧電薄膜10の表面粗さRaが6〜20nmであるのに対し、上記S105及びS106の工程を行った圧電薄膜10の表面粗さRaが1〜4nmにまで改善することが明らかとなっている。
なお、電極60A〜60Cには、Alのみでなく、デバイスの仕様に応じて、Al,W、Mo、Ta、Hf、Cu、Pt、Ti、Au等を単体もしくは複数積層して用いてもよい。
図10は、第2の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図11、図13は、図10に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図12(A)は、図11(C)に示す圧電薄膜10の分離面の様子を模式的に示す図である。図12(B)は、図10のS207に示すエッチング工程終了後における圧電薄膜10の分離面の様子を模式的に示す図である。
なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として、板波デバイス(図13参照)などのメンブレン構造を持つ圧電デバイスの製造方法を例に説明する。
そして、圧電単結晶基板1におけるイオン注入部分100側の面12に、所定膜厚の犠牲層30を形成する(図10:S202)。犠牲層30は、具体的には、Ni,Cu,Al等の金属や、SiO2、ZnO、PSG(リンケイ酸ガラス)等の絶縁膜や、有機膜等から、条件に応じて適宜設定する。犠牲層30は、蒸着、スパッタリング、CVD、スピン塗布等により、支持基板50の表面上における空隙層80となる空間(即ち、圧電薄膜10が圧電デバイスとして機能する振動領域および孔部81A、81Bの直下の空間)に、成膜される。
3…欠陥層
4…圧電薄膜
5…圧電基板
6…イオン注入層
7…表面
8…結合材
9…支持基板
10…圧電薄膜
100…イオン注入部分
11…結晶層
13…欠陥層
30…犠牲層
40…支持層
50…支持基板
60A,60B…上部電極
60C…IDT電極
61A…バンプパッド
70…絶縁膜
80…空隙層
81A,81B…孔部
82A…開口部
90…中間膜
Claims (9)
- 支持体と、前記支持体上に形成する圧電薄膜とを備える圧電デバイスの製造方法であって、
圧電基板にイオン化した元素を注入することで、前記圧電基板の中に注入された元素の濃度がピークとなる部分を形成するイオン注入工程と、
前記注入された元素の濃度がピークとなる部分を分離面として、前記圧電基板から圧電薄膜を分離する分離工程と、
前記圧電薄膜の前記分離面における、前記イオン注入によって形成された欠陥層を選択的にエッチングして、前記欠陥層に覆われた前記圧電薄膜の結晶層を露出させる平坦化工程と、を有する圧電デバイスの製造方法。 - 前記平坦化工程に先立って、前記圧電薄膜を加熱処理するアニール工程を有する、請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記アニール工程は、エッチングにより平坦化された前記圧電薄膜におけるラマンシフトのピーク波数488(cm−1)付近における強度の半値幅が20(cm−1)以下となる温度で前記圧電薄膜を加熱処理する、請求項2に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記アニール工程は、前記圧電薄膜を450℃以上で加熱処理する、請求項2又は3に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記支持体を前記圧電基板のイオン注入面側に形成する支持体形成工程と、
前記圧電基板から分離した前記圧電薄膜を前記支持体上に形成する薄膜形成工程と、を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記圧電基板の材質は、ニオブ酸リチウムの単結晶、又はタンタル酸リチウムの単結晶からなる、請求項1から5のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記平坦化工程は、前記圧電薄膜の前記分離面の表面粗さが算術平均粗さで4nm以下となるようエッチングする、請求項1から6のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記圧電薄膜にIDT電極を形成する電極形成工程を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記圧電薄膜と前記支持体との間に形成される空隙層となる空間に犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記圧電薄膜をエッチングし、前記犠牲層の一部を前記圧電薄膜の表面側に露出させる孔部を形成する露出工程と、
前記孔部を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の圧電デバイスの製造方法。
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