KR20220158255A - 압전 층을 전사하는데 사용될 수 있는, 무선주파수 장치용 압전 구조체를 제조하기 위한 공정 및 이러한 압전 층을 전사하기 위한 공정 - Google Patents

압전 층을 전사하는데 사용될 수 있는, 무선주파수 장치용 압전 구조체를 제조하기 위한 공정 및 이러한 압전 층을 전사하기 위한 공정 Download PDF

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Abstract

무선주파수 장치용 압전 구조체(10)를 제조하기 위한 공정으로서, 상기 공정은 압전 재료의 기판(20)을 제공하는 단계, 캐리어 기판(100)을 제공하는 단계, 압전 재료(20)의 기판 상에 유전체 본딩 층(1001)을 제공하는 단계, 유전체 본딩 층(1001)을 통해 압전 재료의 기판(20)을 캐리어 기판(100)에 결합하는 단계(1'), 및 유전체 본딩 층(1001)을 통해 캐리어 기판(100)에 결합된 압전 재료의 층(200)으로 구성된 압전 구조체(10)를 형성하기 위한 박형화 단계(2')를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압전 층을 전사하는데 사용될 수 있는, 무선주파수 장치용 압전 구조체를 제조하기 위한 공정 및 이러한 압전 층을 전사하기 위한 공정
본 발명은 압전 층을 전사하는데 사용될 수 있는 무선주파수 장치용 압전 구조체를 제조하기 위한 공정 및 이러한 압전 층을 전사하기 위한 공정에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 또는 사파이어와 같은 재료로 만들어진 캐리어 기판, 중간 본딩 층 및 압전 층을 그 베이스로부터 그 표면까지 연속적으로 포함하는 기판 상에, 공진기 또는 필터와 같은 무선주파수(RF) 장치를 제조하는 것은 알려진 관행이다.
표면 탄성파(Surface acoustic wave; SAW) 필터들은 통상적으로 압전 층, 및 상기 압전 층의 표면 상에 적층되는 2개의 맞물린 금속 빗(metal comb) 형태의 2개의 전극을 포함한다. SAW 필터의 동작에 따라, 압전 층의 두께는 수십 나노미터에서 수십 ㎛까지의 정도일 수 있다. 후자의 경우, 압전 층의 두께로 확장되고 아래의 캐리어 기판과의 계면에서 반사되기 쉬운 전파를 갖는 기생 모드들이 존재한다. 이러한 현상을 "래틀(rattle)"이라고 한다. 이러한 기생 모드들을 피하기 위해, 중간 본딩 층과의 계면에 위치하는 압전 층의 표면을, 기생파(parasitic wave)들이 모든 방향으로 반사될 수 있을 만큼 충분히 거칠게 만드는 것이 알려진 관행이다. 상정되는 공진기의 동작 파장을 고려할 때, 압전 층의 거친 표면의 거칠기는 동작 파장(수 ㎛)과 동일한 크기 정도로, 매우 높다.
압전 층은 통상적으로 압전 재료의 두꺼운 기판(예를 들면, 잉곳(ingot)을 슬라이싱하여 얻어짐)을 캐리어 기판에 전사함으로써 얻어진다. 캐리어 기판은 예를 들어 실리콘 기판이다.
압전 층의 전사는 두꺼운 압전 기판을 캐리어 기판에 본딩한 다음, 두꺼운 압전 기판을 박형화함으로써, RF 장치를 제조하기 위한 원하는 두께의 얇은 압전 층만을 캐리어 기판 상에 남기는 것을 수반한다.
압전 기판과 캐리어 기판의 양호한 접착력을 얻기 위해, 산화물 층(예를 들면, 실리콘 산화물 SiO2)이 일반적으로 2개의 기판들 각각 상에 적층되고, 상기 기판들이 상기 산화물 층들에 의해 본딩된다.
한편, 압전 재료와 캐리어 기판의 재료는 열팽창 계수가 매우 다르기 때문에, 이러한 어닐링을 구현하면 어셈블리가 실질적으로 변형된다.
다른 한편으로, 두꺼운 압전 기판 상에 산화물 층을 적층하면 상기 압전 기판이 실질적으로 휘어지게 되며, 이것은 평평한 기판들용으로 설계되는 공정의 이후 단계들과 양립할 수 없다.
마지막으로, 앞서 언급한 바와 같이, 헤테로 구조(heterostructure)는 두꺼운 압전 기판과 핸들 기판 사이의 열팽창 계수의 차이로 인해 고화 어닐링(consolidating anneal)을 수행할 수 없다. 그러나, 고화 어닐링이 없는 경우, 두 기판들의 산화물 층들의 본딩 에너지가 매우 낮게 유지되어, 도너 가상 기판의 기계적 강도가 불충분하게 된다. 결과적으로, 두꺼운 압전 기판을 박형화하는 단계 동안에 본딩 계면의 파단이 발생할 수 있다.
두꺼운 압전 기판과 캐리어 기판 사이의 양호한 접착력을 확보하기 위해, 특히 두꺼운 압전 기판의 거칠기가 높은 경우, 현재 공정은 다중 산화물 층들의 적층 이후에 상기 산화물 층들의 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)와 같은 많은 단계들을 필요로 하며, 본딩을 불가능하게 하는 실질적 휘어짐을 방지하기 위해 두꺼운 압전 기판의 양면 상에 상기 산화물 층들이 교대로 적층된다.
본 발명은 압전 층의 전사에도 사용될 수 있는 무선주파수 장치용 압전 구조체의 제조 공정 및 이러한 압전 층의 전사 공정을 제안하는 것에 의해 이러한 종래 기술의 한계를 극복하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 무선주파수 장치용 압전 구조체를 제조하기 위한 공정에 관한 것이며, 상기 공정은 압전 재료의 기판을 제공하는 단계, 캐리어 기판을 제공하는 단계, 압전 재료의 기판 상에 유전체 본딩 층을 제공하는 단계, 유전체 본딩 층을 통해 압전 재료의 기판을 캐리어 기판에 결합(joining)하는 결합 단계, 유전체 본딩 층을 통해 캐리어 기판에 결합된 압전 재료의 층으로 구성된 압전 구조체를 형성하도록 박형화하는 박형화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일부 실시예들에서, 유전체 본딩 층은 플라즈마-지원 화학 기상 적층에 의해 압전 재료의 기판 상에 적층되는 실리콘 산화물의 층을 포함한다.
일부 실시예들에서, 결합 단계는 유전체 본딩 층과 캐리어 기판 사이를 분자 본딩하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 압전 재료의 기판은 무선주파수 파를 반사하도록 설계된 거친 표면을 갖는다.
일부 실시예들에서, 유전체 본딩 층의 두께는 200 nm 내지 500 nm 사이이다.
일부 실시예들에서, 캐리어 기판은 유전체 본딩 층에 결합되도록 의도된 트래핑 층(trapping layer)을 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 트래핑 층은 다결정 실리콘이다.
일부 실시예들에서, 트래핑 층은 아르곤과 같은 무거운 종들을 주입하는 것에 의해 얻어진다.
일부 실시예들에서, 박형화 단계(2')는 에칭 및/또는 화학적 기계적 연마를 포함한다.
본 발명은 또한 압전 층을 최종 기판에 전사하기 위한 공정에 관한 것이며, 이 공정은 이전 청구항들 중 어느 한 항에 따른 제조 공정을 구현하여 얻어진 압전 구조체를 제공하는 단계, 전사 대상 압전 층을 구획하기 위해 압전 재료의 층에 약화 구역을 형성하는 단계, 최종 기판을 제공하는 단계, 압전 재료의 층과 최종 기판을 본딩하는 단계, 압전 구조체를 약화 구역을 따라 파단 및 분리하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 약화 구역은 압전 재료 층에 원자 종들을 주입함으로써 형성된다.
일부 실시예들에서, 최종 기판 및 캐리어 기판은 동일한 팽창 계수를 갖는다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽는 것을 통해 더 잘 이해될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정 및 본 발명의 이 실시예에 따른 기판을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 공정을 나타낸 것이다.
도면들의 가독성을 향상시키기 위해, 다양한 층들이 반드시 축척대로 도시되어 있지는 않다.
도 1은 바람직하게는 단결정 압전 재료, 더욱 특정하게는 리튬 탄탈레이트 또는 리튬 니오베이트 재료의, 압전 재료의 층(200)이 전사되는, 바람직하게는 실리콘 재료의 캐리어 기판(100)을 나타낸 것이다. 압전 재료의 층(200)을 위한 다른 재료들이 고려될 수도 있다. 전사될 활성 층(200)은 강유전성 재료, 예를 들어 LiTaO3, LiNbO3, LiAlO3, BaTiO3, PbZrTiO3, KNbO3, BaZrO3, CaTiO3, PbTiO3 또는 KTaO3를 포함할 수도 있다.
이 활성 층을 포함하는 도너 기판은 예를 들어 직경이 150 mm 또는 200 mm인 표준화된 크기의 원형 웨이퍼의 형태를 취할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 치수들 또는 이러한 형태에 어떤 식으로든 제한되지 않는다. 도너 기판은 도너 기판이 미리 결정된 결정 배향을 갖는 방식으로 강유전성 재료의 잉곳으로부터 취해질 수 있거나, 또는 도너 기판은 캐리어 기판에 결합되는 강유전성 재료의 층을 포함할 수 있다. 전사될 강유전성 재료의 활성 층의 결정 배향은 의도된 응용에 따라 선택된다. 따라서, 재료 LiTaO3와 관련하여, 특히 SAW 필터를 형성하기 위해 얇은 층의 특성들을 사용하고자 할 경우, 30°내지 60°XY, 또는 40°내지 50°XY의 배향을 선택하는 것이 일반적이다. 재료 LiNbO3와 관련하여, 약 128°XY의 배향을 선택하는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명은 특정한 결정 배향에 결코 제한되지 않는다.
도너 기판의 강유전성 재료의 결정 배향이 무엇이든, 본 공정은 예를 들어 수소 및/또는 헬륨 종들(이온들 및/또는 원자들)을 이 도너 기판에 도입하는 것을 포함한다. 이러한 도입은 예를 들어 수소 주입에 대응할 수 있으며, 즉 도너 기판의 평면의 수소 이온 충돌에 대응할 수 있다. 그 자체로 알려진 바와 같이, 주입되는 이온들의 목적은 전사될 강유전성 재료의 제 1 층을 획정하는 약화 평면을 형성하는 것이며, 이 층은 표면 측에 위치하고, 다른 섹션은 기판의 나머지 부분을 형성한다. 주입되는 종들의 특성, 도즈(dose) 및 주입되는 이온들의 타입, 그리고 주입 에너지는 전사하고자 하는 층의 두께 및 도너 기판의 물리화학적 특성들에 따라 선택된다. 따라서, LiTaO3로 만들어진 도너 기판의 경우, 약 10 내지 2000 nm의 제 1 층을 형성하기 위해, 30 내지 300 keV의 에너지로 1x1016 내지 5x1017 at/cm²의 수소 도즈를 주입하도록 선택하는 것이 가능할 것이다.
실리콘 재료의 캐리어 기판(100)은 사파이어 재료, 다결정 질화알루미늄(AlN), 유리, 또는 압전 재료 층(200)의 압전 재료의 열팽창 계수보다 낮거나 반대인 열팽창 계수를 갖는 임의의 다른 재료로 된 캐리어 기판(100)으로 대체될 수도 있다(본 발명에서 관심 있는 것은 기판의 주 표면에 평행한 평면에서의 열팽창 계수임). 따라서, 캐리어 기판(100)은 가해지는 온도 변화들 동안 압전 구조체(10)의 팽창을 제한하는 보강재의 역할을 하며, 이것은 압전 재료 층(200)의 열 주파수 계수, 즉 압전 재료 층(200)을 통해 전파하는 파동의 주파수가 온도에 따라 변하는 정도를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 실리콘은 표면 트래핑 층의 추가로 인한 RF 응용들을 위한 전기적 절연을 가능하게 하는 기능들의 추가를 허용하기 때문에 특히 바람직하다.
실리콘의 사용은 300 mm 타입의 대규모 장비에 대한 압전 재료의 막들의 응용 분야 진입을 제공할 뿐만 아니라, 특히 리튬 탄탈레이트 또는 리튬 니오베이트와 같은 실리콘 이외의 특이한 재료에 대한 생산 라인의 수용 측면에서 요구 사항이 높은 마이크로일렉트로닉스 산업과의 호환을 가능하게 하는 장점이 있다. 따라서, SAW 및/또는 BAW 필터들과 같은 강유전성 또는 심지어 압전 재료의 층에서 얻어지거나 제조되는 통합 컴포넌트들을 상정하는 것도 가능하며 - 이 컴포넌트들은 트랜지스터들, 전력 증폭기들 또는 심지어 네트워크 스위치들과 같은 실리콘 기판에서 얻어지나 형성됨 -, 이에 따라 상이한 타입들의 컴포넌트들 간의 상호 연결들에 있어서의 손실들을 줄이고, 다중 컴포넌트들을 통합하는 이러한 시스템을 더욱 컴팩트하게 만든다.
도 1은 압전 재료의 기판(20)을, 바람직하게는 실리콘 재료의 캐리어 기판(100)에 결합하기 위한 결합 단계 1'를 개략적으로 나타낸다. 압전 재료의 기판(20)을, 바람직하게는 실리콘 재료의 캐리어 기판(100)에 결합하기 위한 결합 단계 1'는 바람직하게는 분자 접착 단계(molecular adhesion step)에 의해 수행된다. 이 분자 접착 단계는 바람직하게는 실온에서의 본딩 단계를 포함하고, 본딩 계면의 고화 어닐링이 뒤따를 수 있다.
캐리어 기판(100)에 결합되도록 의도되는 압전 재료의 기판(20)의 면 상에 유전체 본딩 층(1001)을 형성하는 것이 또한 개략적으로 나타나 있다. 비-제한적인 방식에서, 압전 재료의 기판(20)의 단일 면 상에 이러한 유전체 본딩 층(1001)을 적층하는 것을 상정할 수 있다. 따라서 이러한 적층은 300℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 유전체 본딩 층(1001)의 적층 온도는 압전 재료의 기판(20)과 유전체 본딩 층(1001) 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 야기되는 휘어짐(bow)이 분자 본딩 단계와 양립할 수 있는 상태를 유지하도록 선택되며, 이 어셈블리는 압전 재료의 기판(20) 및 100 ㎛ 이하의 휘어짐을 갖는 유전체 본딩 층(1001)으로 구성된다. 유전체 본딩 층(1001)의 두께가 고려되어야 한다. 200 nm 내지 500 nm 사이에서 변화하는 예상 두께 범위에서, 300℃ 이하의 적층 온도가 양호한 결과들을 보여준다. 휘어짐(500 nm 두께의 유전체 본딩 층(1001)의 경우 80 ㎛ 내지 90 ㎛)이 분자 본딩(약 100 ㎛)과 호환되는 임계값 미만으로 유지될 뿐만 아니라, 이러한 유전체 본딩 층(1001)의 특성은 유전체 본딩 층(1001)과 캐리어 기판(100) 사이에 얻어지는 본딩 에너지가 향상되도록 한다는 것이 발견되었다. 다른 실시예는 동시에 또는 연속적으로 압전 재료의 기판의 2개의 면 상에 적층 대상 유전체 본딩 층들을 제공할 수 있으며, 이에 따라 압전 재료의 기판(20) 및 2개의 유전체 본딩 층으로 구성되는 어셈블리의 휘어짐이 위에서 언급한 바와 같이 분자 본딩과 양립할 수 있는 상태로 유지된다. 놀랍게도, 선행 기술로부터 공지된 바와 같은 이러한 캐리어 기판(100) 상에 존재하는 유전체 본딩 층의 존재 없이, 유전체 본딩 층(1001)과 캐리어 기판(100) 사이에 분자 본딩이 직접 이루어질 경우, 본딩 에너지들이 더 높은 값을 갖는다는 것이 발견되었다. 따라서, 본딩 에너지들이 1J/m²보다 큰 값들에 도달할 수 있다. 이러한 에너지들은, 박형화 단계 또는 고화 어닐링 단계와 같은 후속 단계들 동안에 안정적인 기계적 강도를 허용하기에 충분히 높다.
분자 접착 단계는 바람직하게는 실온, 즉 대략 20℃에서 수행된다. 그러나, 20℃ 내지 50℃의 온도에서 이러한 직접 가열 본딩을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 본딩 단계는 유리하게는 저압, 즉 5 mTorr(1 Torr는 정확히 101325/760 파스칼, 즉 약 133.322 Pa임) 이하의 압력에서 수행되며, 이것은 본딩 계면을 형성하는 표면들에서 물의 탈착(desorption)을 가능하게 한다. 진공하에서 본딩 단계를 수행하면 본딩 계면에서의 물의 탈착이 더욱 개선될 수 있다.
유리한 실시예들에서, 압전 재료의 기판(20)은 무선주파수 파(radiofrequency wave)를 반사하도록 설계되는 거친 표면을 갖는다. 현재 텍스트에서, "거친 표면(rough surface)"은, 공진기 또는 필터의 압전 층에서 전파함으로써, 모든 방향에서 기생파들의 반사들을 가능하게 하여 해당 공진기 또는 필터의 출력 신호에 더 이상 기여하지 않게 되도록 의도되는 RF 파들의 파장과 동일한 정도의 크기의 거칠기를 가진 표면을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, 이러한 표면의 거칠기는 피크-투-밸리(peak-to-valley)로 측정되는 1.0 ㎛ 내지 1.8 ㎛이다. 이 거칠기를 충족시키기 위해, 유전체 본딩 층(1001)은 이 거칠기보다 두꺼운 두께를 가지며; 화학적 및/또는 기계적 에칭 단계에 의해 평탄성이 얻어진다.
바람직하게는, 유전체 본딩 층(1001)은 바람직하게는 플라즈마-지원 화학 기상 적층에 의해, 압전 재료의 기판(20) 상에 적층되는 실리콘 산화물의 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 유전체 본딩 층(1001)은 실리콘 산화물의 층, 또는 실리콘 질화물의 층, 또는 실리콘 질화물 및 산화물의 조합을 포함하는 층, 또는 실리콘 산화물의 적어도 하나의 층과 실리콘 질화물의 하나의 층의 중첩이며, 바람직하게는 플라즈마-지원 화학 기상 적층에 의해 얻어진다.
유리한 실시예에서는, 본딩 계면 고화 어닐링이 수행됨으로써, 압전 구조체의 기계적 강도를 강화하게 된다. 고화 어닐링은 일반적으로 몇 분에서 몇 시간까지의 다양한 기간 동안 300℃ 이하의 온도에서 수행된다. 유전체 본딩 층(1001)이 저온에서 적층에 의해 형성되는 경우, 이 어닐링은 상기 유전체 본딩 층(1001)의 적층 온도보다 낮은 온도에서 수행되며, 이에 따라 임의의 불순물들(예를 들면, 수소)의 존재 및 이러한 어닐링 동안 이 계면에 대한 탈기 및 마이그레이션(degassing and migration)으로 인해 본딩 계면에 결함을 생성하는 것 없이 본딩 에너지를 증가시키는 것을 가능하게 한다.
도 1에 개략적으로 나타나 있는 바와 같이, 캐리어 기판(100)에 결합된 이후에 압전 재료의 기판(20)을 박형화하기 위한 박형화 단계 2'가 뒤따른다. 도 1은 예를 들어 화학적 및/또는 기계적 에칭(연마, 연삭, 밀링(milling) 등)에 의해 구현될 수 있는 박형화 단계 2'를 개략적으로 나타낸 것이다. 이러한 방식으로, 압전 재료의 층(200)이 얻어질 수 있다. 박형화 단계는 SmartCutTM 방법을 적용하는 것으로 구성될 수도 있다. 이 방법이 도 2에 개략적으로 나타나 있으며, 이 방법은 전사를 위해 선택된 기판의 나머지 층으로부터 전사 대상 층을 구획하기 위해 전사 대상 층에 약화 구역을 형성하는 단계, 전사 대상 층이 전사되는 수용 기판을 제공하는 단계, 일반적으로 분자 본딩에 의해 수용 기판에, 전사 대상 층을 결합하는 단계, 그 후에 약화 구역을 따라 파단 및 분리함으로써, 수용 기판에, 전사 대상 층을 포함하는 헤테로 구조체를 형성하는 것을 포함하는 디태칭 단계를 포함한다. 박형화 단계는 일반적으로 300℃ 미만의 온도, 보다 특정하게는 실온에서 수행된다. 유전체 본딩 층(1001)이 저온에서의 적층에 의해 형성되는 경우, 박형화 단계는 일반적으로 상기 유전체 본딩 층(1001)의 적층 온도보다 낮은 온도에서 수행되며, 이것은 임의의 불순물(예를 들면, 수소)의 존재 및 이러한 박형화 단계 동안 이러한 계면에 대한 탈기 및 마이그레이션으로 인한 본딩 계면에서의 전술한 결함들의 존재를 피하는 것을 가능하게 한다.
도 2는 압전 층(200')을 최종 기판(300')에 전사하는 공정의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 것이며, 이 공정은 압전 구조체(10')를 제공하는 단계(도 1에 개략적으로 나타나 있는 공정을 사용하여 획득되며, 본 발명이 이 실시예에 제한되는 것은 아님), 압전 재료의 층(200)의 나머지 층(201)으로부터 전사 대상 압전 층(200')을 구획하도록 압전 재료의 층(200)에 약화 구역을 형성하는 단계 0", 최종 기판(300')을 제공하는 단계, 압전 재료의 층(200)을 최종 기판(300')에 결합하는 단계, 압전 구조체(10')를 약화 구역을 따라 파단 및 분리함으로써, 최종 기판(300') 상에 압전 층(200')을 포함하는 헤테로 구조체(30')를 형성하는 디태칭 단계 2"를 포함한다. 디태칭 단계는, 바람직하게는 300℃ 미만의 온도에서 수행되거나, 또는 유전체 본딩 층(1001)이 유전체 본딩 층(1001)의 적층 온도 이하의 저온에서 적층에 의해 형성되는 경우, 바람직하게는 300℃ 이하의 온도에서 수행된다.
압전 구조체(10')를, 바람직하게는 실리콘 재료의 최종 기판(300')에 결합하기 위한 결합 단계 1"는 바람직하게는 분자 접착 단계에 의해 수행된다. 이 분자 접착 단계는, 바람직하게는 실온에서, 본딩 단계를 포함하며, 본딩 계면의 고화 어닐링이 뒤따를 수 있다.
도 2에 개략적으로 나타나 있는 전사 공정의 경우, 압전 재료의 층(200)에 원자 종들을 주입함으로써(0") 약화 구역이 형성된다. 일반적으로, 주입 단계 0"은 수소 이온들을 사용하여 수행된다. 당업자에게 잘 알려진 한 가지 관심 대안은 수소 이온들의 전부 또는 일부를 헬륨 이온들로 대체하는 것을 포함한다.
리튬 탄탈레이트의 압전 재료의 층(200)의 경우, 수소 주입 도즈는 통상적으로 6Х1016 cm-2 내지 1Х1017 cm-2가 된다. 주입 에너지는 통상적으로 50 내지 170 keV가 된다. 따라서, 통상적으로 150℃ 내지 300℃의 온도에서 디태칭(detaching)이 수행된다. 따라서, 10 nm 내지 500 nm 정도의 압전 층(200')의 두께가 얻어진다.
최종 기판(300') 및 캐리어 기판(100)은 유리하게는 동일하거나 적어도 매우 가까운 열팽창 계수를 가질 수 있으며, 이것은 본딩 계면 고화 어닐링 동안 더 나은 기계적 강도 및 더 적은 변형을 가능하게 한다. 2개의 기판들은 유전체 본딩 층 또는 존재할 수 있는 트래핑 층과는 별도로 실질적으로 실리콘으로 만들어진 동일한 특성을 가질 수 있다. 후자는 동일한 재료의 최종 기판(300') 및 캐리어 기판(100)을 갖는 "샌드위치(sandwich)" 구조체의 이점에 유의미한 영향을 미치기에 충분한 두께를 갖지 않는다.
디태칭 동작 직후에, 본딩 계면을 강화하거나 양호한 수준의 거칠기를 복원하거나, 또는 주입 단계 동안 생성되는 결함들을 교정하기 위한(또는 예를 들면, SAW-타입 장치용 전극들의 형성과 같은 다른 공정 단계들의 재개를 위해 표면을 준비하기 위한) 목적으로 부가적인 기술 단계들이 유리하게 추가된다. 이러한 단계들은 예를 들어 연마, 화학적 에칭(습식 또는 건식), 어닐링, 화학적 클리닝이다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있으며, 당업자에 의해 조정될 수 있다.
유리한 실시예들에서, 캐리어 기판(100) 및/또는 최종 기판(300')은 1 k.ohm.cm보다 큰 전기 저항을 갖는 실리콘 기판일 수 있다. 이 캐리어 기판(100) 및/또는 최종 기판(300')은 결합되도록 의도되는 이 실리콘 기판의 표면 상에 배치되는 전하 트래핑 층을 포함할 수도 있다. 트래핑 층은 도핑되지 않은 폴리실리콘(polysilicon)을 포함할 수 있다. 특정 상황에서, 특히 트래핑 층이 충분한 두께, 예를 들어 30 ㎛보다 큰 경우, 실리콘 베이스 기판은 1 k.ohm.cm 미만의 표준 저항률을 가질 수 있다. 일반적으로 전위들, 결정립계들, 비정질 영역들, 간극들, 개재물들, 기공들 등의 구조적 결함들을 갖는 비결정질 층이다. 이러한 구조적 결함들은 예를 들어 불완전하거나 매달린 화학 결합 부위에서 재료를 통해 흐르기 쉬운 전하들에 대한 트랩을 형성한다. 따라서, 트래핑 층에서 전도가 방지되어 결과적으로 높은 저항률을 나타낸다. 유리하게는, 그리고 구현의 단순함 때문에, 이 트래핑 층은 폴리실리콘 층에 의해 형성된다. 그 두께는 특히 전기 저항성 실리콘 베이스 기판 상에 형성될 때 0.3 ㎛ 내지 3 ㎛일 수 있다. 그러나 예상되는 RF 성능 수준에 따라 이 범위보다 낮거나 높은 다른 두께도 가능하다. 캐리어 기판(100) 또는 최종 기판(300')이 겪을 수 있는 열처리 동안 이 층의 다결정질 품질을 보존하기 위해, 예를 들어, 전하 트래핑 층의 적층 이전에 이 기판 상에 이산화규소로 제조되는 비정질 층이 유리하게 제공될 수 있다. 대안적으로, 트래핑 층이 기판의 표면 두께에 아르곤과 같은 무거운 종을 주입하여 형성됨으로써, 전기적 트랩들을 구성하는 구조적 결함들을 내부에 형성할 수 있게 된다. 이 층은 기판의 표면 두께를 다공질화함으로써 형성될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 무선주파수 장치용 압전 구조체(10)를 제조하기 위한 공정으로서,
    압전 재료의 기판(20)을 제공하는 단계,
    캐리어 기판(100)을 제공하는 단계,
    상기 압전 재료의 기판(20) 상에 유전체 본딩 층(1001)을 제공하는 단계,
    상기 유전체 본딩 층(1001)을 통해 상기 압전 재료의 기판(20)을 상기 캐리어 기판(100)에 결합(joining)하는 결합 단계(1'), 및
    상기 유전체 본딩 층(1001)을 통해 캐리어 기판(100)에 결합된 압전 재료의 층(200)으로 구성된 압전 구조체(10)를 형성하도록 박형화하는 박형화 단계(2')
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 본딩 층(1001)은 플라즈마-지원 화학 기상 적층에 의해 상기 압전 재료의 기판(20) 상에 적층되는 실리콘 산화물의 층을 포함하는, 공정.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 결합 단계(1')는 상기 유전체 본딩 층(1001)과 상기 캐리어 기판(100) 사이를 분자 본딩하는 단계를 포함하는, 공정.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 재료의 기판(20)은 무선주파수 파를 반사하도록 설계된 거친 표면을 갖는, 공정.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 본딩 층(1001)의 두께는 200 nm 내지 500 nm인, 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판(100)은 상기 유전체 본딩 층(1001)에 결합되도록 의도된 트래핑 층(trapping layer)을 더 포함하는, 공정.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 트래핑 층은 다결정 실리콘인, 공정.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 트래핑 층은 아르곤과 같은 무거운 종들을 주입하는 것에 의해 얻어지는, 공정.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박형화 단계(2')는 에칭 및/또는 화학적 기계적 연마를 포함하는, 공정.
  10. 압전 층(200')을 최종 기판(300')에 전사하기 위한 공정으로서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 제조 공정을 구현하여 얻어진 압전 구조체(10)를 제공하는 단계,
    전사 대상 압전 층(200')을 구획하기 위해 상기 압전 재료의 층(200)에 약화 구역(weakened zone)을 형성하는 단계(0"),
    최종 기판(300')을 제공하는 단계,
    상기 압전 재료의 층(200)과 상기 최종 기판(300')을 함께 본딩하는 본딩 단계(1"), 및
    상기 압전 구조체(10)를 상기 약화 구역을 따라 파단 및 분리하는 것을 포함하는 디태칭 단계(detachment step)(2")
    를 포함하는, 공정.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 약화 구역은 상기 압전 재료의 층(200)에 원자 종들을 주입하는 것에 의해 형성되는, 공정.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 최종 기판(300') 및 상기 캐리어 기판(100)은 동일한 팽창 계수를 갖는, 공정.
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