JP2021175165A - 複合基板の製造方法および複合基板 - Google Patents
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Abstract
Description
アズスライス(インゴットからウェーハ状に切りだしたもの)のウェーハを用意し、GC(緑色炭化珪素)3000番(#3000)の砥粒でラップ処理を施した。その後、化学的なエッチングを施し、表層のダメージ部分を取り除いた。エッチングに用いた溶液は、応用物理学会春季学術講演会講演予稿集11p-D5-7(2015)に記載のあるHF:HNO3=2:3の溶液を用いた。図5に示すエッチング後の断面TEM像を観察すると、表面近傍に存在していた微小なクラックが消えていることが判明した。
アズスライス(インゴットからウェーハ状に切りだしたもの)のウェーハを用意し、GC(緑色炭化珪素)3000番の砥粒でラップ処理を施した。その後、ドライエッチングを施し、表層のダメージ部分を取り除いた。ドライエッチングにはサムコ社製のドライエッチング装置RIE−10NRを用い、エッチングガスにはCF4とO2の混合ガスを用いた。エッチング後の断面を観察すると実施例1と同様、表面近傍に存在していた微小なクラックが消えていることが判明した。このことから、ダメージ層の除去は化学的手法であれば方法を問わないことがわかる。
各種の荒らし処理(アズスライス、研削ホイール#1700、研削ホイール#4000、GC#1000ラップ、GC#2500ラップ、GC#4000ラップ)をLTウェーハに施した。それぞれの水準のウェーハに、実施例1のエッチングを、0時間、2時間、4時間、または6時間施したものを作製した。そして、各ウェーハを洗浄した後、化学気相成長法(CVD)でSiO2を6μm程度成膜した。続いて300℃の熱処理の後に表面を3〜4μm程度研磨し、鏡面化した。このようにして得たウェーハと支持ウェーハであるシリコンウェーハとをプラズマ活性化の後に貼り合せた。そして、120℃の熱処理を施した後、LTウェーハ側を研削・研磨し、LTを10μmまで薄化した。このようにして得た各ウェーハに−50度〜135度の熱衝撃試験を300回施した。熱衝撃試験では、それぞれの温度での滞留時間は10分とした。また各温度の遷移時間は15秒程度とした。然る後に、集光灯下でLT側から目視して欠陥の数を数えた。なお、クラックが伸長し、表層まで達しているものは集光灯の下で輝点となるので目視での評価が可能となる。各ウェーハの評価結果を図7に示す。
この結果より、エッチングを施すことでクラック起因の欠陥を低減できることが分かる。また、エッチング前の粗さが大きいものほど、欠陥を無くすために必要なエッチング処理の時間が長くなることが分かる。
各種の荒らし処理(アズスライス、研削ホイール#1500、研削ホイール#4000、GC#1000ラップ、GC#3000ラップ、GC#4000ラップ)をLTウェーハに施した。それぞれの水準のウェーハに、実施例2のエッチングを、0分、10分、20分、または40分施したものを作製し、洗浄の後に化学気相成長法(CVD)でSiO2を6μm程度成膜した。続いて300℃の熱処理の後に表面を3〜4μm程度研磨し、鏡面化した。このようにして得たウェーハと支持ウェーハであるシリコンウェーハとをプラズマ活性化の後に貼り合せた。そして、120℃の熱処理の後、LTウェーハ側を研削・研磨し、LTを10μmまで薄化した。このようにして得た各ウェーハに−50度〜135度の熱衝撃試験を300回施した。熱衝撃試験では、それぞれの温度での滞留時間は10分とした。また各温度の遷移時間は15秒程度とした。然る後に、集光灯下でLT側から目視して欠陥の数を数えた。なお、クラックが伸長し、表層まで達しているものは集光灯の下で輝点となるので目視での評価が可能となる。結果は図7とほぼ同等であり、ダメージ層を化学的手法で取り除くことで、特性を向上させることができることが判明した。
各種の荒らし処理(研削ホイール#1500、研削ホイール#4000、GC#1000ラップ、GC#3000ラップ、GC#4000ラップ)をLTウェーハに施した。それぞれの水準のウェーハに、実施例1のエッチングを、0時間、2時間、4時間、または6時間施したものを作製し、洗浄の後にSiO2、SiON、SiN、SiC、AlN、Al2O3、Y2O3、TiO2、Ta2O5、およびZrO2の何れかを物理的化学蒸着法(PVD)で6μm程度成膜した。続いて300℃の熱処理の後に表面を3〜4μm程度研磨し、鏡面化した。このようにして得たウェーハと支持ウェーハであるシリコンウェーハとをプラズマ活性化の後に貼り合せた。そして、120℃の熱処理の後にLTウェーハ側を研削・研磨し、LTを10μmまで薄化した。このようにして得た各ウェーハに−50度〜135度の熱衝撃試験を300回施した。熱衝撃試験では、それぞれの温度での滞留時間は10分とした。また各温度の遷移時間は15秒程度とした。然る後にLT側から欠陥の数を集光灯下で数えた。結果は、実施例3と同等となった。この結果から、この方法は介在層の種類や成膜方法に依存しないことが判明した。
支持ウェーハをサファイア、ガラス、及び石英に変更して、その他は実施例3と同じ条件でウェーハを作製し、評価した。この場合も実施例3と同様の傾向を示した。すなわち、エッチングを施すことでクラック起因の欠陥を低減でき、エッチング前の粗さが大きいものほど、欠陥を無くすために必要なエッチング処理の時間が長くなった。このことから、本方法は支持ウェーハに依存しないことが判明した。
2 基板
3 介在層
4 支持基板
Claims (11)
- 荒れた面を有する圧電材料の基板を用意するステップと、
前記圧電材料の基板の荒れた面を、化学的手法によりエッチングしてダメージ層を除去するステップと、
前記ダメージ層が除去された前記圧電材料の基板の荒れた面に介在層を堆積するステップと、
堆積した前記介在層の表面を平坦化するステップと、
前記圧電材料の基板を、堆積した前記介在層を介して、熱膨張係数が前記圧電材料と比較し小さい支持基板とを貼り合せるステップと、
貼り合わせ後の前記圧電材料の基板を薄化するステップと
を備え、
前記圧電材料がタンタル酸リチウム(LT)またはニオブ酸リチウム(LN)であることを特徴とする複合基板の製造方法。 - 前記ダメージ層を除去するステップにおいて、溶液による化学エッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載の複合基板の製造方法。
- 前記ダメージ層を除去するステップにおいて、ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載の複合基板の製造方法。
- 前記貼り合せるステップの前に前記圧電材料の基板および前記支持基板の双方もしくは片方に表面活性化処理を施すことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の複合基板の製造方法。
- 表面活性化処理が、オゾン水処理、UVオゾン処理、イオンビーム処理、プラズマ処理のいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の複合基板の製造方法。
- 介在層がSiO2、SiON、SiN、SiC、AlN、Al2O3、Y2O3、TiO2、Ta2O5、およびZrO2の何れかを含むことを特徴とする請求項1に記載の複合基板の製造方法。
- 前記圧電材料の基板を薄化するステップにおいて、前記圧電材料の基板を研削および/または研磨により行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の複合基板の製造方法。
- 前記圧電材料の基板に予めイオン注入を施し、貼り合せ後に前記圧電材料の基板を薄化するステップにおいてイオン注入界面で剥離を行うことで薄化を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の複合基板の製造方法。
- 注入するイオンがH+もしくはH2 +の何れかを含むことを特徴とする請求項8に記載の複合基板の製造方法。
- 圧電材料の基板と熱膨張係数が前記圧電材料と比較し小さい支持基板とが、介在層を介して貼り合わされた複合基板であって、
前記圧電材料の基板における前記介在層との界面は、ダメージ層が除去された荒れた面となっており、
前記圧電材料がタンタル酸リチウム(LT)またはニオブ酸リチウム(LN)であることを特徴とする複合基板。 - 前記介在層における前記支持基板との界面は、平坦化された面となっていることを特徴とする請求項10に記載の複合基板。
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