[发明专利]具备氧化物单晶薄膜的复合晶片及其制造方法

说明书

本发明提供一种复合晶片及其制造方法，复合晶片在支持晶片和氧化物单晶薄膜的贴合界面无破裂或剥落，且在支持晶片上的整个面转印有作为钽酸锂或铌酸锂的氧化物单晶的薄膜。所述方法包括：从表面注入氢原子离子或氢分子离子，从而在氧化物单晶晶片的内部形成离子注入层的工序；对氧化物单晶晶片的经离子注入的表面和支持晶片的表面中的至少一者实施表面活化处理的工序；将氧化物单晶晶片的经离子注入的表面和支持晶片的表面贴合而获得接合体的工序；在90℃以上且不会产生破裂的温度下对接合体进行热处理的工序；以及对经热处理的接合体的离子注入层赋予机械冲击的工序，且沿着离子注入层剥离而获得被转印于支持晶片上的氧化物单晶薄膜的工序。

技术领域

本发明涉及一种复合晶片的制造。更详细来说，涉及一种在支持晶片上具备氧化物单晶薄膜的复合晶片及其制造方法。

背景技术

近年来，在以智能手机为代表的小型通信设备的领域，通信量的急剧增大或多功能化正在进行。正对应通信量的增大来增加频带数，另一方面，要求小型通信设备不使其形状按比例扩大即实现多功能化。因此，小型通信设备中使用的各种零件必须进一步小型化、高性能化。

钽酸锂(Lithium Tantalate：LT)或铌酸锂(Lithium Niobate：LN)等氧化物单晶是一般的压电材料，被广泛用作表面声波(surface acoustic wave：SAW)元件的材料。在将氧化物单晶用于压电材料的情况下，由于表示电磁能转换为机械能的效率的机电耦合系数的值大，因此可实现宽频带化，但温度稳定性低，由于温度变化而导致可应对的频率发生偏移。对于温度的低稳定性是由氧化物单晶的热膨胀系数所引起。

作为提升将氧化物单晶用于压电材料的情况下的温度稳定性的方法，例如提出有：将具有比氧化物单晶小的热膨胀系数的材料、具体为蓝宝石晶片贴合于氧化物单晶晶片，并通过磨削等使氧化物单晶晶片侧薄化至数μm～数十μm，由此抑制氧化物单晶的热膨胀的影响(非专利文献1)。但是，此方法由于在贴合后对氧化物单晶晶片进行切削，因此导致将氧化物单晶晶片的大部分舍弃，材料的使用效率差。另外，由于用作氧化物单晶的钽酸锂或铌酸锂是昂贵的材料，因此也为了抑制生产成本，而期望在制品中的利用效率高且废弃的量少的方法。

绝缘体上硅(silicon on insulator，SOI)晶片的制造方法、例如智能剥离(Smart-Cut)法简单来说是如下方法：将支持晶片贴合于形成有氢离子层的硅晶片后，施加500℃左右的热处理，由此使离子注入层热剥离(专利文献1)。为了提高氧化物单晶晶片在制品中的利用效率，正尝试应用氧化物单晶晶片代替智能剥离法的硅晶片，在支持晶片上形成氧化物单晶的薄膜(非专利文献2、非专利文献3)。

非专利文献2报告有：在形成有离子注入层的钽酸锂晶片的表面形成厚度121nm的Cr的金属层，隔着金属层而与厚度数百nm的SiO₂基板贴合，在200℃～500℃下进行热处理并在离子注入层使所述钽酸锂晶片剥离，隔着金属层将钽酸锂薄膜转印于SiO₂基板上之后，将钽酸锂晶片贴合于SiO₂基板的转印有钽酸锂薄膜的一面的相反侧，从而制作绝缘体上钽酸锂-金属(lithium-tantalate-metal-on-insulator，LTMOI)结构。另外，非专利文献3报告有：将硅晶片贴合于形成有离子注入层的钽酸锂晶片，在200℃下进行热处理并在离子注入层使所述钽酸锂晶片剥离，从而将钽酸锂薄膜热转印于硅晶片上。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利第3048201号公报

[非专利文献]