KR102326982B1 - 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 니오븀산리튬 등을 포함하는 압전성 단결정 기판[1(1A)]과 지지 기판(3)의 접합체[8(8A)]에 있어서, 가열 시의 접합체의 휘어짐을 억제한다.
본 발명의 접합체[8(8A)]는, 지지 기판(3), 니오븀산리튬, 탄탈산리튬 및 니오븀산리튬-탄탈산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 재질을 포함하는 압전성 단결정 기판[1(1A)] 및 지지 기판(3)과 압전성 단결정 기판[1(1A)] 사이에 존재하는 비정질층(7)으로서, 니오븀 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원자, 지지 기판(3)을 구성하는 원자 및 아르곤 원자를 포함하는 비정질층(7)을 구비한다. 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자의 농도가 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자의 농도보다 높다.

Description

압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체
본 발명은 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체에 관한 것이다.
고성능의 반도체 소자를 실현할 목적으로, 고저항 Si/SiO2 박막/Si 박막을 포함하는 SOI 기판이 널리 이용되고 있다. SOI 기판을 실현하는 데 있어서 플라즈마 활성화가 이용된다. 이것은 비교적 저온(400℃)에서 접합할 수 있기 때문이다. 압전 디바이스의 특성 향상을 목표로, 유사한 Si/SiO2 박막/압전 박막을 포함하는 복합 기판이 제안되어 있다(특허문헌1). 특허문헌 1에서는, 니오븀산리튬이나 탄탈산리튬을 포함하는 압전성 단결정 기판과, 산화규소층을 마련한 실리콘 기판을 이온 주입법에 의해 활성화한 후에 접합한다.
또한, 소위 FAB(Fast Atom Beam) 방식의 직접 접합법이 알려져 있다. 이 방법에서는, 중성화 원자 빔을 상온에서 각 접합면에 조사하여 활성화하여, 직접 접합한다(특허문헌 2).
특허문헌 3에서는, 규소 기판의 표면과 탄탈산리튬 기판의 표면을 중성화 원자 빔에 의해 표면 활성화한 후, 각 표면을 접합함으로써, 규소 기판과 탄탈산리튬 기판의 계면을 따라, 탄탈, 규소, 아르곤 및 산소를 포함하는 비정질층을 생성시키고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2016-225537호 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2014-086400호 특허문헌 3: WO 2017/134980A1
탄성파 필터에 이용되는 탄탈산리튬, 니오븀산리튬 단결정 기판은 열전도율이 작다. 최근의 통신량의 증대에 따른 송신 전력의 증가, 모듈화에 따른 주변 소자로부터의 발열에 의해, 탄성파 필터가 고온화되기 쉬운 환경에 있다. 이 결과, 압전 단결정 단판을 포함하는 탄성파 필터는, 고성능 통신 단말에는 이용할 수 없었다.
한편, FAB(Fast Atom Beam) 방식에 따라 중성화 원자 빔을 압전성 단결정 기판의 접합면 및 지지 기판의 접합면에 조사하여 활성화하여, 양자를 직접 접합하는 방법에서는, 지지 기판측에 열을 방출할 수 있기 때문에, 압전 단결정 단판을 포함하는 탄성파 필터보다 배열성이 높다. 그러나, 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체에는 80℃ 정도의 고온이 가해지는데, 이때 휘어짐이 생기는 경우가 있었다. 이것은, 압전성 단결정 기판과 지지 기판 사이의 열팽창차에 의해, 압전성 단결정 기판의 결정면에 큰 응력이 가해져 버리기 때문이라고 생각된다.
본 발명의 과제는, 니오븀산리튬 등을 포함하는 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체에 있어서, 가열 시의 접합체의 휘어짐을 억제하는 것이다.
본 발명에 따른 접합체는,
지지 기판,
니오븀산리튬, 탄탈산리튬 및 니오븀산리튬-탄탈산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 재질을 포함하는 압전성 단결정 기판, 및
상기 지지 기판과 상기 압전성 단결정 기판 사이에 존재하는 비정질층으로서, 니오븀 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원자, 상기 지지 기판을 구성하는 원자 및 아르곤 원자를 포함하는 비정질층
을 구비하고 있고, 상기 비정질층의 중앙부에 있어서의 상기 아르곤 원자의 농도가 상기 비정질층의 둘레 가장자리부에 있어서의 상기 아르곤 원자의 농도보다 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명자는 압전성 단결정 기판의 접합면 및 지지 기판의 접합면에 대하여 아르곤 원자 빔을 조사하여, 각 접합면을 활성화하고, 활성화된 접합면끼리를 접합하는 것을 시도하였다. 이 경우에는, 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 계면을 따라, 얇은 비정질층이 생긴다. 그러나, 이렇게 해서 얻어진 접합체를 가열하면, 접합체에 휘어짐이 생기는 경우가 있었다.
이 때문에, 본 발명자는 휘어짐의 원인에 대해서 검토하여, 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 열팽창차에 의해 휘어짐이 발생할 가능성에 상도하였다. 이러한 열팽창차에 의해 생기는 휘어짐은, 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면에 있어서 흡수하는 것이 구조적으로 곤란하다고 생각되었다.
그래서, 본 발명자는 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면을 따라 비정질층을 생성시킬 때에, 예컨대 아르곤 원자 빔의 사출구 구조를 변경함으로써, 접합 계면의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자 빔의 에너지 강도를 높게 함으로써, 비정질층의 중앙부에 있어서의 아르곤 농도를 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 농도보다 높게 하여, 가열 시의 접합체의 휘어짐에의 영향을 검토하였다. 이 결과, 접합체를 가열하였을 때의 휘어짐이 현저히 저감되는 것을 확인하였다.
이 이유는 명확하지 않지만, 비정질층의 중앙부에 있어서의 아르곤 농도가 상대적으로 높은 것 같은 농도의 면내 분포를 마련함으로써, 비정질층의 두께의 면내 분포가, 중앙부가 한층 두꺼워지도록 조정된다. 이 결과, 가열 시에 압전성 단결정에 가해지는 응력이 완화되어, 가열 시에 있어서의 접합체의 휘어짐이 억제된 것으로 생각된다.
도 1의 (a)는 압전성 단결정 기판(1)을 나타내고, (b)는 압전성 단결정 기판(1)의 표면(1a)에 아르곤 원자 빔(A)을 조사하여 활성화면(5)을 생성시킨 상태를 나타낸다.
도 2의 (a)는 지지 기판(3)을 나타내고, (b)는 지지 기판(3)의 표면(3a)에 대하여 아르곤 원자 빔(B)을 조사하는 상태를 나타낸다.
도 3의 (a)는 압전성 단결정 기판(1)과 지지 기판(3)의 접합체(8)를 나타내고, (b)는 접합체(8A)의 압전성 단결정 기판(1)을 가공에 의해 얇게 한 상태를 나타내고, (c)는 탄성파 소자(11)를 나타낸다.
이하, 적절하게 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 주면(1a, 1b)을 갖는 압전성 단결정 기판(1)을 준비한다. 계속해서, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 압전성 단결정 기판(1)의 접합면(1a)에 대하여 화살표(A)와 같이 아르곤 원자 빔을 조사하여, 표면 활성화된 접합면(5)을 얻는다.
한편, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 표면(3a)을 갖는 지지 기판(3)을 준비한다. 계속해서, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 지지 기판의 표면(3a)에 대하여 화살표(B)와 같이 아르곤 원자 빔을 조사함으로써 표면 활성화하여, 활성화된 접합면(6)을 형성한다.
계속해서, 압전성 단결정 기판(1) 상의 활성화된 접합면(5)과, 지지 기판(3)의 활성화된 접합면(6)을 접촉시키고, 직접 접합하여, 도 3의 (a)에 나타내는 접합체(8)를 얻을 수 있다. 여기서, 지지 기판(3)의 접합면(6)과 압전성 단결정 기판(1)의 접합면(5) 사이에는 비정질층(7)이 생성되고 있다.
이 상태에서, 압전성 단결정 기판(1) 상에 전극을 마련하여도 좋다. 그러나, 바람직하게는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 압전성 단결정 기판(1)의 주면(1b)을 가공하여 기판(1)을 얇게 하여, 박판화된 압전성 단결정 기판(1A)을 얻는다. 도면 부호 9는 가공면이다. 계속해서, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 접합체(8A)의 압전성 단결정 기판(1A)의 가공면(9) 상에 소정의 전극(10)을 형성하여, 탄성파 소자(11)를 얻을 수 있다.
(비정질층)
본 발명에서는, 지지 기판(3)과 압전성 단결정 기판(1, 1A) 사이에 비정질층(7)을 마련한다. 이 비정질층(7)은, 니오븀 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원자, 지지 기판(3)을 구성하는 원자 및 아르곤 원자를 포함한다.
니오븀 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원자는, 니오븀 단독이어도 좋고, 탄탈 단독이어도 좋고, 니오븀과 탄탈의 양방이어도 좋다. 비정질층(7)에 니오븀과 탄탈의 양방이 포함되어 있는 경우에는, 상기 금속 원자의 농도는, 니오븀의 농도와 탄탈의 농도의 합계값이다.
또한, 지지 기판(3)을 구성하는 원자가 단일종인 경우에는, 비정질층(7)을 구성하는 상기 원자도 단일종이다. 지지 기판(3)을 구성하는 원자가 복수 존재하는 경우에는, 지지 기판(3)을 구성하는 원자는, 이들 중 1종 또는 복수종이다. 단, 지지 기판(3)을 구성하는 원자로부터는, 니오븀, 탄탈, 산소를 제외하는 것으로 한다.
본 발명에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자의 농도를 비정질층의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자의 농도보다 높게 한다. 여기서, 본 명세서에서는, 비정질층(7)의 중앙부란, 비정질층(7)을 평면에서 본 경우의 비정질층(7)의 중심을 의미한다. 또한, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부란, 비정질층(7)의 단부(엣지)로부터 중심 방향으로 5∼10 ㎜의 거리가 되는 링형 영역 내 3개소를 측정하여, 그 평균값을 취한다.
비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자의 농도는, 접합 강도의 관점에서는, 2.0 원자% 이상인 것이 바람직하고, 2.4 원자% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자의 농도는, 통상, 5.0 원자% 이하이고, 4.8 원자% 이하인 것이 바람직하다.
비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자의 농도는, 접합 강도의 관점에서는, 2.0 원자% 이상인 것이 바람직하고, 2.7 원자% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 비정질층의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자의 농도는, 통상, 5.0 원자% 이하이고, 4.7 원자% 이하인 것이 바람직하다.
가열 시에 있어서의 접합체(8, 8A)의 휘어짐을 저감한다고 하는 관점에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자의 농도와 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자의 농도의 차는, 1.0 원자% 이상인 것이 바람직하고, 1.5 원자% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
적합한 실시형태에 있어서는, 비정질층(7)에 있어서의 상기 금속 원자의 농도는 40∼50 원자%이고, 보다 바람직하게는 41.8∼46.7 원자%이다.
비정질층(7)에 있어서, 지지 기판(3)을 구성하는 원자는, 탄탈, 니오븀, 산소 원자 이외의 것으로 한다. 이 원자는, 바람직하게는, 규소이다. 비정질층(7)에 있어서의 지지 기판(3)을 구성하는 상기 원자의 농도는, 25∼40 원자%인 것이 바람직하고, 28.3∼38.1 원자%인 것이 더욱 바람직하다.
적합한 실시형태에 있어서는, 비정질층(7)이 산소 원자를 함유한다. 이 경우에는, 산소 원자의 농도는, 15∼21 원자%인 것이 바람직하고, 17.1∼20.2 원자%인 것이 더욱 바람직하다.
적합한 실시형태에 있어서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께가 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께보다 크다. 이에 의해, 접합체를 가열하였을 때의 휘어짐이 한층 저감된다. 이러한 관점에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께와 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께의 차는 1.0 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 1.5 ㎚ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께는, 5∼8 ㎚인 것이 바람직하고, 5.9∼6.8 ㎚인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께는 4∼5 ㎚인 것이 바람직하고, 4.4∼4.9 ㎚ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 비정질층(7)의 존재는, 이하와 같이 하여 확인하는 것으로 한다.
측정 장치:
투과형 전자 현미경(히타치하이테크놀로지즈 제조 H-9500)을 이용하여 미구조 관찰한다.
측정 조건:
FIB(집속 이온 빔)법으로 박편화한 샘플에 대하여, 가속 전압 200 ㎸에서 관찰한다.
비정질층(7)에 있어서의 각 원자의 농도는, 이하와 같이 하여 측정하는 것으로 한다.
측정 장치:
원소 분석 장치(니혼덴시 JEM-ARM200F)를 이용하여 원소 분석을 행한다.
측정 조건:
FIB(집속 이온 빔)법으로 박편화한 샘플에 대하여, 가속 전압 200 ㎸에서 관찰한다.
지지 기판(3)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, Si, SiC, GaN 등의 고열전도성의 반도체나, AlN이나 SiC 등의 세라믹스를 이용할 수 있다.
본 발명에서 이용하는 압전성 단결정 기판[1(1A)]은, 탄탈산리튬(LT) 단결정, 니오븀산리튬(LN) 단결정, 니오븀산리튬-탄탈산리튬 고용체로 한다. 이들은 탄성파의 전파 속도가 빠르고, 전기 기계 결합 계수가 크기 때문에, 고주파수 또한 광대역 주파수용의 탄성 표면파 디바이스로서 적합하다.
또한, 압전성 단결정 기판[1(1A)]의 주면의 법선 방향은, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 압전성 단결정 기판[1(1A)]이 LT를 포함할 때에는, 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, Y축에서 Z축으로 32∼55° 회전한 방향의 것, 오일러각 표시로 (180°, 58∼35°, 180°)를 이용하는 것이 전파 손실이 작기 때문에 바람직하다. 압전성 단결정 기판[1(1A)]이 LN을 포함할 때에는, (가) 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, Z축에서 -Y축으로 37.8° 회전한 방향의 것, 오일러각 표시로 (0°, 37.8°, 0°)를 이용하는 것이 전기 기계 결합 계수가 크기 때문에 바람직하다, 또는, (나) 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, Y축에서 Z축으로 40∼65° 회전한 방향의 것, 오일러각 표시로 (180°, 50∼25°, 180°)를 이용하는 것이 고음속이 얻어지기 때문에 바람직하다. 또한, 압전성 단결정 기판[1(1A)]의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 직경 100∼200 ㎜, 두께가 0.15∼1 ㎜이다.
압전성 단결정 기판(1A)의 두께는, 탄성파 소자(11)의 성능의 관점에서는, 20 ㎛ 이하가 바람직하다. 한편, 지지 기판(3)의 두께는, 접합체[8(8A)]의 핸들링하기 쉽다고 하는 관점에서는, 150 ㎛ 이상이 바람직하고, 230 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 지지 기판(3)이 두꺼우면, 접합체[8(8A)] 전체의 열저항이 높아지기 때문에, 750 ㎛ 이하가 바람직하고, 675 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
바람직하게는, 압전성 단결정 기판(1)의 표면(1a) 및 지지 기판(3)의 표면(3a)에 아르곤 원자 빔(A, B)을 조사하여, 각 표면(1a, 3a)을 활성화시킨다.
아르곤 원자 빔에 의한 표면 활성화를 행할 때에는, 일본 특허 공개 제2014-086400호에 기재된 것과 같은 장치를 사용하여 아르곤 원자 빔을 발생시켜, 조사하는 것이 바람직하다. 즉, 빔원으로서, 새들필드형의 고속 원자 빔원을 사용한다. 그리고, 챔버에 불활성 가스를 도입하여, 전극에 직류 전원으로부터 고전압을 인가한다. 이에 의해, 전극(정극)과 케이스(부극) 사이에 생기는 새들필드형의 전계에 의해, 전자(e)가 운동하여, 아르곤 원자와 이온의 빔이 생성된다. 그리드에 달한 빔 중, 이온 빔은 그리드로 중화되기 때문에, 아르곤 원자의 빔이 고속 원자 빔원으로부터 출사된다. 빔 조사에 의한 활성화 시의 전압은 0.5∼2.0 ㎸로 하는 것이 바람직하고, 전류는 50∼200 ㎃로 하는 것이 바람직하다.
압전 단결정 기판(1) 및 지지 기판(3)에 고속 원자 빔을 조사할 때, 중앙부에 보다 많은 빔이 조사되도록, 상기 그리드에 구멍의 직경, 방향, 경사에 분포를 갖는 것을 이용한다. 구체적으로는, 그리드 중앙부의 한 변이 30 ㎜인 정사각형의 부분에 관해서는 그리드 구멍의 입사측의 중심과 출사측의 중심의 연장선 상에 빔을 조사하는 기판의 중앙부가 오는 것 같은 것을 이용하거나, 그리드 중앙부의 한 변이 30 ㎜인 정사각형의 부분의 그리드 구멍의 크기를 다른 것과 비교하여 15∼30% 크게 하거나 한다. 또는, 그리드 중앙부의 30 ㎜의 영역만 Ar 가스의 유량을 40% 많게 하는 것으로도, 빔 조사량에 분포를 마련할 수 있다. 단, 본 발명에서는, 전술한 방법에 한정되지 않고, 결과적으로, 중앙부에 둘레 가장자리부보다 많이 빔 조사되는 방법이면 좋다.
계속해서, 진공 분위기에서, 활성화면(5, 6)끼리를 접촉시켜, 접합한다. 이때의 온도는, 상온이지만, 구체적으로는 40℃ 이하가 바람직하고, 30℃ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 접합 시의 온도는 20℃ 이상, 25℃ 이하가 특히 바람직하다. 접합 시의 압력은, 100∼20000 N이 바람직하다.
적합한 실시형태에 있어서는, 아르곤 원자 빔을 조사하기 전에, 압전성 단결정 기판(1)의 표면(1a) 및 지지 기판(3)의 표면(3a)을 평탄화 가공한다. 각 표면(1a, 3a)을 평탄화하는 방법은, 랩(lap) 연마, 화학 기계 연마 가공(CMP) 등이 있다. 또한, 평탄면은, Ra≤1 ㎚가 바람직하고, 0.3 ㎚ 이하로 하면 더욱 바람직하다.
이 후, 어닐 처리를 행함으로써, 접합 강도를 향상시키는 것이 바람직하다. 어닐 처리 시의 온도는, 100℃ 이상, 300℃ 이하가 바람직하다.
본 발명의 접합체(8, 8A)는, 탄성파 소자(11)에 대하여 적합하게 이용할 수 있다.
탄성파 소자(11)로서는, 탄성 표면파 디바이스나 램파 소자, 박막 공진자(FBAR) 등이 알려져 있다. 예컨대, 탄성 표면파 디바이스는, 압전성 단결정 기판의 표면에, 탄성 표면파를 여진하는 입력측의 IDT(Interdigital Transducer) 전극(빗형 전극, 발형 전극이라고도 함)과 탄성 표면파를 수신하는 출력측의 IDT 전극을 마련한 것이다. 입력측의 IDT 전극에 고주파 신호를 인가하면, 전극 간에 전계가 발생하여, 탄성 표면파가 여진되어 압전성 단결정 기판 상을 전파해 간다. 그리고, 전파 방향에 마련된 출력측의 IDT 전극으로부터, 전파된 탄성 표면파를 전기 신호로서 취출할 수 있다.
압전성 단결정 기판(1A) 상의 전극(10)을 구성하는 재질은, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 금이 바람직하고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 더욱 바람직하다. 알루미늄 합금은, Al에 0.3 내지 5 중량%의 Cu를 섞은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, Cu 대신에 Ti, Mg, Ni, Mo, Ta를 사용하여도 좋다.
실시예
(실시예 1)
도 1∼도 3을 참조하면서 설명한 방법에 따라, 도 3의 (b)에 나타내는 접합체(8A)를 제작하였다.
구체적으로는, 두께가 0.25 ㎜이며 양면이 경면으로 연마되어 있는 42 Y 컷트의 블랙 LiTaO3(LT) 기판(압전성 단결정 기판)(1)과, 두께가 0.23 ㎜인 고저항(≥2 ㏀·㎝) Si 기판(지지 기판)(3)을 준비하였다. 기판 사이즈는 모두 100 ㎜이다. 계속해서, 압전성 단결정 기판(1)의 표면(1a) 및 지지 기판(3)의 표면(3a)을 각각 세정하고, 그 표면으로부터 파티클을 제거하였다.
계속해서, 압전성 단결정 기판(1)의 표면(1a) 및 지지 기판(3)의 표면(3a)을 각각 표면 활성화하였다. 구체적으로는, 양방의 기판을 초고진공 챔버 중에 도입하여, 각 표면을 아르곤 원자 빔으로 50초간 표면 활성화하였다. 이때, 아르곤 원자 빔이 각 표면(1a, 3a)의 중앙부에 많이 조사되도록, 그리드에는, 중앙부의 한 변이 30 ㎜인 정사각형 영역만 그리드 구멍 직경을 20% 크게 한 것을 이용하였다.
계속해서 실온에서 양기판의 활성화한 접합면(5, 6)끼리를 접촉시켰다. 압전성 단결정 기판(1)측을 위로 하여 접촉시켜 200 ㎏f의 하중을 가하였다. 계속해서, 접합체(8)를 챔버로부터 취출하여, 접합 강도를 늘리는 것을 목적으로, 질소 분위기의 오븐에 투입하여, 120℃에서 10시간 유지하여, 접합체(8)를 얻었다.
계속해서, 얻어진 접합체(8)의 압전성 단결정 기판(1)을 연삭, 연마 가공하여, 최종적으로 압전성 단결정 기판(1A)의 두께가 20 ㎛인 접합체(8A)를 얻었다.
여기서, 압전성 단결정 기판(1A)과 지지 기판(3)의 접합 계면의 비정질층(7)에 있어서의 각 원자의 농도 및 비정질층(7)의 두께를 전술과 같이 하여 측정하였다. 측정 결과를 표 1 및 하기에 나타낸다. 또한, 얻어진 접합체를 80℃로 가열하여, SORI의 크기를 측정하였다.
여기서, SORI의 측정에는 기엔스 제조 레이저 변위계 LK-G5000을 이용하여, 가동 스테이지 위에 실은 웨이퍼의 높이 정보를 측정하고, 라인 상에 스캔 측정하였다. 측정은 기판의 오리엔테이션 플랫과 수평 방향 및 수직 방향의 2라인에서 행하고, SORI값이 큰 쪽을 웨이퍼의 SORI로 하였다.
탄탈: 46.7 원자%(중앙부), 42.1 원자%(둘레 가장자리부)
규소: 28.3 원자%(중앙부), 38.0 원자%(둘레 가장자리부)
산소: 20.2 원자%(중앙부), 17.2 원자%(둘레 가장자리부)
아르곤: 4.8 원자%(중앙부), 2.7 원자%(둘레 가장자리부)
Figure 112020131982921-pct00001
(실시예 2)
실시예 1과 동일하게 하여 접합체(8A)를 제작하여, 평가하였다. 단, 본 예에서는, 압전성 단결정 기판(1, 1A)의 재질을 니오븀산리튬(LN) 단결정으로 하였다. 결과를 표 1 및 하기에 나타낸다.
니오븀: 45.7 원자%(중앙부), 41.8 원자%(둘레 가장자리부)
규소: 33.0 원자%(중앙부), 38.1 원자%(둘레 가장자리부)
산소: 17.1 원자%(중앙부), 17.4 원자%(둘레 가장자리부)
아르곤: 4.2 원자%(중앙부), 2.7 원자%(둘레 가장자리부)
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 하여 접합체(8A)를 제작하고, 평가하였다. 단, 본 예에서는, 아르곤 원자 빔의 사출구의 그리드 구멍 직경을 중앙부도 둘레 가장자리부도 동일하게 함으로써, 접합면(8A)의 전체에 아르곤 원자 빔이 대략 균등하게 조사되도록 하였다. 결과를 표 1 및 하기에 나타낸다.
탄탈: 41.5 원자%(중앙부), 42.2 원자%(둘레 가장자리부)
규소: 38.4 원자%(중앙부), 37.6 원자%(둘레 가장자리부)
산소: 17.7 원자%(중앙부), 17.6 원자%(둘레 가장자리부)
아르곤: 2.4 원자%(중앙부), 2.6 원자%(둘레 가장자리부)
(비교예 2)
비교예 1과 동일하게 하여 접합체(8A)를 제작하고, 평가하였다. 단, 본 예에서는, 아르곤 원자 빔의 조사량을 360 kJ까지 증대시켰다. 결과를 표 1 및 하기에 나타낸다.
탄탈: 46.0 원자%(중앙부), 46.7 원자%(둘레 가장자리부)
규소: 31.9 원자%(중앙부), 30.4 원자%(둘레 가장자리부)
산소: 17.4 원자%(중앙부), 18.2 원자%(둘레 가장자리부)
아르곤: 4.7 원자%(중앙부), 4.7 원자%(둘레 가장자리부)
표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 2.4 원자%이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 2.6 원자%이고, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께가 4.5 ㎚이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 4.2 ㎚이지만, 80℃ 가열 시의 SORI는 650 ㎛였다.
비교예 2에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 4.7 원자%이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 4.7 원자%이고, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께가 5.8 ㎚이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 5.5 ㎚이지만, 80℃ 가열 시의 SORI는 600 ㎛이고, 비교예 1에 대하여 그다지 개선되지 않았다.
실시예 1에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 4.8 원자%이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 2.7 원자%이고, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께가 5.9 ㎚이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 4.4 ㎚이지만, 80℃ 가열 시의 SORI는 320 ㎛로 저감되어 있었다.
실시예 2에서는, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 4.2 원자%이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 아르곤 원자 농도가 2.7 원자%이고, 비정질층(7)의 중앙부에 있어서의 두께가 6.8 ㎚이고, 비정질층(7)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 4.9 ㎚이지만, 80℃ 가열 시의 SORI는 300 ㎛로 저감되어 있었다.

Claims (5)

  1. 지지 기판(3),
    니오븀산리튬, 탄탈산리튬 및 니오븀산리튬-탄탈산리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 재질을 포함하는 압전성 단결정 기판(1), 및
    상기 지지 기판과 상기 압전성 단결정 기판 사이에 존재하는 비정질층(7)으로서, 니오븀 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원자, 상기 지지 기판을 구성하는 원자 및 아르곤 원자를 포함하는 비정질층(7)
    을 구비하는 접합체로서,
    상기 비정질층(7)을 그 수평 방향으로부터 본 경우의 중앙부에 있어서의 상기 아르곤 원자의 농도가, 상기 비정질층을 그 수평 방향으로부터 본 경우의 둘레 가장자리부에 있어서의 상기 아르곤 원자의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 접합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비정질층의 상기 중앙부에 있어서의 두께가 상기 비정질층의 상기 둘레 가장자리부에 있어서의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 접합체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기판이 규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압전성 단결정 기판의 두께가 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 접합체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 압전성 단결정 기판의 두께가 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 접합체.
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