JP2018537888A - 複合構造および関連する作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− 第1および第2の面を有する圧電材料の有用層であって、第1の面は有用層と比べて低い熱膨張係数を有する支持基板上の、第1の接合界面に配置される、圧電材料の有用層
・機能層は、10ミクロン以上の厚さを有する
・有用層は、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、窒化アルミニウム(AlN)、亜鉛酸化物(ZnO)の群の中から選択される材料からなる
・機能層は、シリコン、III−V族半導体、炭化珪素、ガラス、サファイアの群の中から選択される材料からなる
・支持基板は、シリコン、III−V族半導体、炭化珪素、ガラス、サファイアの群の中から選択される材料からなる
・機能層は、支持基板と同じ材料からなる
・ヘテロ構造の有用層と支持基板との間の第1の接合界面の付着エネルギーは、1500mJ/m2以上である
・機能層とヘテロ構造との間の第2の接合界面の付着エネルギーは、それの分解を可能にするように、1000mJ/m2未満である
・機能層は、有用層の第2の面の少なくとも1つの第1の部分へのアクセスを可能にする、少なくとも1つの第1の局所的開口を備え、有用層の第2の面の前記第1の部分は音響波デバイス、具体的にはSAWデバイスを形成する金属要素を備える
・機能層は、有用層の第2の面の少なくとも1つの第1の部分へのアクセスを可能にする、少なくとも1つの第1の局所的開口を備える
・支持基板は、第1の局所的開口と少なくとも部分的に対向し、有用層の第1の面の少なくとも1つの第2の部分へのアクセスを可能にする、少なくとも1つの第2の局所的開口を備える
・有用層の第2および第1の面の、それぞれ前記第1および第2の部分は音響波デバイス、具体的にはBAWデバイスを形成する金属要素を備える
・機能層および/または支持基板は、有用層上に配置された金属要素に電気的に接続された、金属コンタクトおよび/または電子デバイスを備える
・機能層の表面全体と有用層の第2の面との間に第2の接合界面を形成して、複合構造を形成する組み立てステップであって、機能層は有用層と比べて小さい熱膨張係数を有する、ステップ
・機能層がない場合に、それより高いとヘテロ構造が劣化または破損する限界温度と比べて、高い温度で複合構造に熱処理が適用されるステップ
個別にまたは組み合わせて、本発明の有利な特徴によれば:
・組み立てステップは、10ミクロン以上の機能層厚さを達成するために、熱処理ステップの前に行われる、機能層の厚さを調整するステップを含む
・熱処理ステップの温度は250℃以上、具体的には250℃と600℃の間である
・製造方法は、熱処理ステップの後に、機能層と有用層との間の第2の接合界面における分解を通じて、機能層が除去されるステップを含む
・分解は、複合構造の第2の接合界面において、機械的応力を印加することによって行われる
・製造方法は、機能層を局所的に除去して、有用層の第2の面の第1の部分へのアクセスを可能にするステップと、前記第1の部分上に金属要素を備えた音響波デバイスを作製するステップとを含む
・製造方法は、支持基板を局所的に除去して、有用層の第1の面の第2の部分へのアクセスを可能にするステップと、前記第2の部分上に金属要素を備えた音響波デバイスを作製するステップとをさらに含む
・製造方法は、機能層上および/または支持基板上に構成要素を作製するステップ、および/または有用層上に配置された金属要素と、機能層上および/または支持基板上に配置された金属コンタクトとの間の電気的接続のステップをさらに含む
Claims (19)
- ヘテロ構造(5)を備えた、音響波デバイスのための複合構造(9)であって、前記ヘテロ構造(5)は、
第1の面(3)および第2の面(4)を有する圧電材料の有用層(2)であって、前記第1の面(3)は前記有用層(2)と比べて低い熱膨張係数を有する支持基板(1)上の、第1の接合界面に配置される、有用層(2)を含み、
前記複合構造(9)はそれが、前記有用層(2)の前記第2の面(4)上の第2の接合界面にその表面全体が配置され、前記有用層(2)と比べて低い熱膨張係数を有する、機能層(2)を備えることを特徴とする複合構造(9)。 - 前記機能層(6)は、10ミクロン以上の厚さを有する請求項1に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記有用層(2)は、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、窒化アルミニウム(AlN)、亜鉛酸化物(ZnO)の群の中から選択される材料からなる請求項1または2に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記機能層(6)は、シリコン、III−V族半導体、炭化珪素、ガラス、サファイアの群の中から選択される材料からなる請求項1乃至3のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記支持基板(1)は、シリコン、III−V族半導体、炭化珪素、ガラス、サファイアの群の中から選択される材料からなる請求項1乃至4のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記機能層(6)は、前記支持基板(1)と同じ材料からなる請求項1乃至5のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記ヘテロ構造(5)の前記有用層(2)と前記支持基板(1)との間の前記第1の接合界面の付着エネルギーは、1500mJ/m2以上である請求項1乃至6のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記機能層(6)と前記ヘテロ構造(5)との間の前記第2の接合界面の付着エネルギーは、それの分解を可能にするように、1000mJ/m2未満である請求項1乃至7のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 前記機能層(6)は、前記有用層(2)の前記第2の面(4)の少なくとも1つの第1の部分(11)へのアクセスを可能にする、少なくとも1つの第1の局所的開口(10)を備え、前記有用層(2)の前記第2の面(4)の前記第1の部分(11)は音響波デバイス、具体的にはSAWデバイスを形成する金属要素(12)を備える請求項1乃至7のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- ・前記機能層(2)は、前記有用層(2)の前記第2の面(4)の少なくとも1つの第1の部分(11)へのアクセスを可能にする、少なくとも1つの第1の局所的開口(10)を備え、
・前記支持基板(1)は、前記第1の局所的開口(10)と少なくとも部分的に対向し、前記有用層(2)の前記第1の面(3)の少なくとも1つの第2の部分(17)へのアクセスを可能にする、少なくとも1つの第2の局所的開口(16)を備え、
・前記有用層(2)の前記第2の面(4)および前記第1の面(3)の、それぞれ前記第1の部分(11)および前記第2の部分(17)は音響波デバイス、具体的にはBAWデバイスを形成する金属要素(12、18)を備える
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。 - 前記機能層(6)および/または前記支持基板(1)は、前記有用層上に配置された金属要素(12、18)に電気的に接続された、金属コンタクト(13)および/または電子デバイス(14)を備える請求項9または10に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)。
- 第1の面(3)および第2の面(4)を有する圧電材料でできた有用層(2)を備えたヘテロ構造(5)を提供するステップを含む、音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法であって、前記第1の面(3)は前記有用層(2)と比べて低い熱膨張係数を有する支持基板(1)上の、第1の接合界面に配置され、前記方法は、
・機能層(6)の表面全体と前記有用層(2)の前記第2の面(4)との間に第2の接合界面を形成して、複合構造(9)を形成する組み立てステップであって、前記機能層(6)は前記有用層(2)と比べて低い熱膨張係数を有する、ステップと、
・機能層(6)がない場合に、それより高いと前記ヘテロ構造(5)が劣化または破損する限界温度と比べて、高い温度で複合構造(9)に熱処理が適用されるステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記組み立てステップは、10ミクロン以上の機能層(6)厚さを達成するために、前記熱処理ステップの前に行われる、前記機能層(6)の厚さを調整するステップを含む請求項12に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
- 前記熱処理ステップの温度は250℃以上、より具体的には250℃と600℃の間に含まれる請求項13に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
- 前記熱処理ステップの後に、前記機能層(9)と前記有用層(2)との間の前記第2の接合界面のレベルにおける分解を通じて、前記機能層(6)が除去されるステップを含む請求項12乃至14のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
- 前記分解は、前記複合構造(9)の前記第2の接合界面において、機械的応力を印加することによって行われる請求項15に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
- 前記機能層(9)を局所的に除去して、前記有用層(2)の前記第2の面(4)の第1の部分(11)へのアクセスを可能にするステップと、前記第1の部分(11)上に金属要素(12)を備えた音響波デバイスを作製するステップとを含む請求項12乃至14のいずれか一項に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
- 前記支持基板(1)を局所的に除去して、前記有用層(2)の前記第1の面(3)の第2の部分(17)へのアクセスを可能にするステップと、前記第2の部分(17)上に金属要素(18)を備えた音響波デバイスを作製するステップとをさらに含む請求項17に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
- 前記機能層(6)上および/または前記支持基板(1)上に構成要素(14)を作製するステップ、および/または前記有用層(2)上に配置された金属要素(12、18)と、前記機能層(6)上および/または前記支持基板(1)上に配置された金属コンタクト(13、20)との間の電気的接続のステップをさらに含む請求項17または18に記載の音響波デバイスのための複合構造(9)を製造する方法。
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