特許 7050941 マイクロメートルレベルの単結晶薄膜

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-31

(45)【発行日】2022-04-08

(54)【発明の名称】マイクロメートルレベルの単結晶薄膜

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/30 20060101AFI20220401BHJP

   C30B 29/18 20060101ALI20220401BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20220401BHJP

【ＦＩ】

C30B29/30 A

C30B29/30 B

C30B29/18

H01L21/02 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020541840

(86)(22)【出願日】2018-08-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-17

(86)【国際出願番号】 CN2018099157

(87)【国際公開番号】W WO2020029069

(87)【国際公開日】2020-02-13

【審査請求日】2020-04-13

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】520128510

【氏名又は名称】ジーナン ジンジョン エレクトロニクス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】特許業務法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジャン，シウチュエン

(72)【発明者】

【氏名】ジュ，ホウビン

(72)【発明者】

【氏名】フー，ウェン

(72)【発明者】

【氏名】リュオ，ジュティン

(72)【発明者】

【氏名】フー，フェイ

(72)【発明者】

【氏名】リ，ヤンヤン

【審査官】山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８８５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３９７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１７０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５７４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ３０Ｂ １／００ －３５／００

Ｈ０１Ｌ２１／０２

Ｈ０３Ｈ ３／０８ － ３／１０

Ｈ０３Ｈ ９／１４５

Ｈ０３Ｈ ９／２５

Ｈ０３Ｈ ９／４２ － ９／４４

Ｈ０３Ｈ ９／６４

Ｈ０３Ｈ ９／６８

Ｈ０３Ｈ ９／７２

Ｈ０３Ｈ ９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

単結晶薄膜であって、
基板層と、
基板層上に配置される単結晶薄膜層とを含み、
前記基板層と前記単結晶薄膜層との間には遷移層を含み、
前記遷移層はＨ及び、Ａｒと、Ｏと、Ｎの中の少なくとも１種の元素を含み、
前記遷移層におけるＨの濃度は１×１０^２０原子／ｃｃ～１×１０^２２原子／ｃｃであり、
ただし、Ｈの濃度は前記遷移層に最大値を有し、且つ、Ｈの濃度が濃度最大値の位置から前記単結晶薄膜層に行く方向と前記基板層に行く方向にそれぞれ漸次低減し、
前記遷移層は前記基板層に隣接して設けられる第１の遷移層と、前記単結晶薄膜層に隣接して設けられる第２の遷移層とを含み、
前記基板層と前記第１の遷移層との間、前記第１の遷移層と前記第２の遷移層との間、及び前記第２の遷移層と前記単結晶薄膜層との間にいずれも平坦な境界線を有し、
前記単結晶薄膜層の厚さは５μｍ～５０μｍである、単結晶薄膜。

【請求項2】

前記第１の遷移層及び前記第２の遷移層の厚さはいずれも０．５ｎｍ～１０ｎｍである、請求項１に記載の単結晶薄膜。

【請求項3】

前記基板層の厚さは０．１ｍｍ～１ｍｍである、請求項１又は２に記載の単結晶薄膜。

【請求項4】

前記単結晶薄膜層はニオブ酸リチウム単結晶薄膜、タンタル酸リチウム単結晶薄膜又は石英単結晶薄膜であり、
前記基板層はシリコン基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基板、石英基板、炭化ケイ素基板又はサファイア基板である、請求項１～３のいずれか一項に記載の単結晶薄膜。

【請求項5】

前記単結晶薄膜層と前記基板層の材料は同一である又は互いに異なる、請求項１～４の
いずれか一項に記載の単結晶薄膜。

【請求項6】

前記第１の遷移層から前記第２の遷移層まで、前記基板層の元素の含有量は漸次低減し、前記単結晶薄膜層の元素の含有量は漸次上昇する、請求項１～５のいずれか一項に記載の単結晶薄膜。

【請求項7】

前記単結晶薄膜層の表面はつや出し面、又はマイクロメートルレベルもしくはサブマイクロメートルレベルの表面粗さを有する粗面である、請求項１～６のいずれか一項に記載の単結晶薄膜。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロメートルレベルの単結晶薄膜に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン材料を基板として製造されたタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、フィルター、光導波路変調器、光導波路スイッチ、空間光変調器、光学的周波数逓倍器、表面弾性波発生器、赤外線検出器、強誘電体メモリ等の製造に利用されて、大きな経済的利益と社会的利益を生み出すことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は音波の損失及びフィルターの挿入損失を低減できる、マイクロメートル単結晶薄膜層を含むマイクロメートルレベルの単結晶薄膜を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の例示的な実施例において、前記マイクロメートルレベルの単結晶薄膜は、基板層と、基板層上に配置されるマイクロメートル単結晶薄膜層とを含み、基板層とマイクロメートル単結晶薄膜層との間には遷移層を含んでもよく、前記遷移層は基板層に隣接して設けられる第１の遷移層と、マイクロメートル単結晶薄膜層に隣接して設けられる第２の遷移層とを含んでもよく、ただし、遷移層はＨ及び、基板層とマイクロメートル単結晶薄膜層に対してプラズマ結合を行う時に使用される少なくとも１種のプラズマガスの元素を含んでもよい。

【0005】

本発明の例示的な実施例において、プラズマガスはＡｒ、Ｏ_２、Ｎ_２の中の少なくとも１種であってもよい。

【0006】

本発明の例示的な実施例において、マイクロメートル単結晶薄膜層の厚さは５μｍ～５０μｍであってもよい。

【0007】

本発明の例示的な実施例において、遷移層におけるＨの濃度は１×１０^２０原子／ｃｃ～１×１０^２２原子／ｃｃであってもよく、Ｈの濃度は遷移層にて最大値を有してもよく、且つ、Ｈの濃度が濃度最大値の位置からマイクロメートル単結晶薄膜層に行く方向と基板層に行く方向にそれぞれ漸次低減してもよい。

【0008】

本発明の例示的な実施例において、第１の遷移層と第２の遷移層の厚さはいずれも０．５ｎｍ～１０ｎｍであってもよい。

【0009】

本発明の例示的な実施例において、基板層の厚さは０．１ｍｍ～１ｍｍであってもよい。

【0010】

本発明の例示的な実施例において、マイクロメートル単結晶薄膜層はニオブ酸リチウム単結晶薄膜、タンタル酸リチウム単結晶薄膜又は石英単結晶薄膜であってもよい。

【0011】

本発明の例示的な実施例において、基板層はシリコン基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基板、石英基板、炭化ケイ素基板又はサファイア基板であってもよい。

【0012】

本発明の例示的な実施例において、マイクロメートル単結晶薄膜層と基板層の材料は同
一であってもよく、互いに異なってもよい。

【0013】

本発明の例示的な実施例において、第１の遷移層から第２の遷移層まで、基板層の元素の含有量は漸次低減してもよく、マイクロメートル単結晶薄膜層の元素の含有量は漸次上昇してもよい。

【0014】

本発明の例示的な実施例において、マイクロメートル単結晶薄膜層の表面はつや出し表面、又はマイクロメートルレベル或いはサブマイクロメートルレベルの表面粗さを有する粗面であってもよい。

【0015】

次に、図面を参照して実施例を説明する。本発明に係る上記の構成及びその他の内容は明瞭かつ理解しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の構造を概略的に示す図である。

【図2】本発明の実施例１のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。

【図3】図２に示す遷移層の元素分布図である。

【図4】図２に示すマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）の結果図である。

【図5】本発明の実施例３のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。

【図6】図５に示す遷移層の元素分布図である。

【図7】図５に示すマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）の結果図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、図面を参照して本発明の実施例をより具体的に説明する。図面に本発明の実施例を示している。ただし、本発明は、以下に記載の実施例に限定されず、他にも様々な形態で実施することができる。これらの実施例を示すことで本発明は完全に理解され、且つ当業者が本発明の実施例の発想を十分に把握することができる。次の詳細の説明において、例を挙げる方式で多くの具体的な詳細を示すことで、その対象内容を十分に理解させる。一方、当業者はこれらの詳細がなくても本発明を実施できることが理解できる。そのため、従来の方法のステップ、要素を説明する際は本発明に係る多くの事項が不明瞭になることを避けるため、その詳細ではなく全体的に説明する。図面で同じ符号が同一の要素を示すため、重複する説明は省略される。図面の部分で、記載が明瞭になるように、各層又は領域のサイズ、その相対的なサイズを実際より誇張して記載する場合がある。

【0018】

次に、図面を参照して本発明を十分に説明する。

【0019】

図１は、本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の構造を概略的に示す図である。

【0020】

図１に示すように、本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜は、基板層１１０と、基板層１１０上に配置されるマイクロメートル単結晶薄膜層１２０とを含んでもよい。ただし、基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０との間には遷移層１１５を含んでもよく、遷移層１１５は基板層１１０に隣接して設けられる第１の遷移層１１５ａと、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０に隣接して設けられる第２の遷移層１１５ｂとを含む。

【0021】

本発明の実施例において、マイクロメートルレベルの単結晶薄膜は、直径が２インチ～１２インチのウェハーとして製造することができる。

【0022】

本発明の実施例において、マイクロメートルレベルの単結晶薄膜の基板層１１０は主に支持物の役割を果たす。本発明の実施例において、基板層１１０はシリコン基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基板、石英基板、炭化ケイ素基板又はサファイア基板であってもよいが、本発明はこれらに限定されず、その他の適切な材料で製造することができる。さらに、本発明の実施例の基板層１１０の厚さは０．１ｍｍ～１ｍｍであってもよい。好ましくは、基板層１１０の厚さは０．１ｍｍ～０．２ｍｍ、０．３ｍｍ～０．５ｍｍ又は０．２ｍｍ～０．５ｍｍであってもよい。

【0023】

本発明の実施例において、マイクロメートルレベルの単結晶薄膜のマイクロメートル単結晶薄膜層１２０はニオブ酸リチウム単結晶薄膜、タンタル酸リチウム単結晶薄膜又は石英単結晶薄膜であってもよいが、本発明はこれらに限定されない。本発明の実施例のマイクロメートル単結晶薄膜層１２０、基板層１１０の材料は同一であってもよいし互いに異なってもよい。さらに、本発明の実施例でマイクロメートル単結晶薄膜層１２０の厚さは５μｍ～５０μｍであってもよい。好ましくは、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０の厚さは５μｍ～１５μｍ、２０μｍ～３０μｍ又は３５μｍ～５０μｍであってもよい。さらに、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０の基板層１１０に対向する面はつや出し（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）されている表面、又はマイクロメートルレベルもしくはサブマイクロメートルレベルの表面粗さを有する粗面であってもよいが、本発明はこれらに限定されない。

【0024】

本発明の実施例において、基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０はプラズマ結合の方法で結合されてもよいが、本発明はこれらに限定されない。

【0025】

本発明の実施例において、マイクロメートルレベルの単結晶薄膜の基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０との間には遷移層１１５を含んでもよく、遷移層１１５は基板層１１０に隣接して設けられる第１の遷移層１１５ａと、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０に隣接して設けられる第２の遷移層１１５ｂとを含んでもよい。

【0026】

本発明の実施例において、第１の遷移層１１５ａ、第２の遷移層１１５ｂの厚さはいずれも０．５ｎｍ～１０ｎｍであってもよい。好ましくは、第１の遷移層１１５ａ、第２の遷移層１１５ｂの厚さはいずれも０．５ｎｍ～５ｎｍ、５．５ｎｍ～７ｎｍ又は７．５ｎｍ～１０ｎｍであってもよい。

【0027】

本発明の実施例において、第１の遷移層１１５ａと第２の遷移層１１５ｂは基板層１１０及びマイクロメートル単結晶薄膜層１２０の中の固有の元素を含んでもよい。第１の遷移層１１５ａから第２の遷移層１１５ｂまで、基板層１１０の元素の含有量は漸次低減し、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０の元素の含有量は漸次上昇する。

【0028】

また、本発明の実施例において、遷移層１１５はＨと、基板層及びマイクロメートル単結晶薄膜層にプラズマ処理を行う時に使用される少なくとも１種のプラズマガスの元素をさらに含んでもよい。本発明の実施例のプラズマガスはＡｒ、Ｏ_２、Ｎ_２の中の少なくとも１種を含んでもよいが、本発明はこれらに限定されない。プラズマ処理する時に使用されるガスの元素は基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０に対してプラズマ結合を行う時に使用されるプラズマに由来する。第１の遷移層１１５ａと第２の遷移層１１５ｂがＨ元素を有するのは以下の原因が考えられる。プラズマを利用して基板層１１０及びマイクロメートル単結晶薄膜層１２０の表面を処理する時、プラズマがその表面に衝
撃すると表面の状態を変え、前記表面に大量の活性化学結合を形成させることで、表面が高い活性を有する。そのため、プラズマ処理後、空気に暴露されるか又は水で洗浄されると、大量の水分子又は水酸基を吸着し、これらの水分子又は水酸基が結合力を増大させることができ、そのため基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０が結合すると、それらの結合界面に一定濃度のＨ元素を有する。

【0029】

本発明の実施例において、遷移層１１５におけるＨの濃度は１×１０^２０原子／ｃｃ～１×１０^２２原子／ｃｃであってもよい。さらに、Ｈの濃度は遷移層１１５で最大値を有してもよく、且つ、Ｈの濃度が濃度最大値の位置からマイクロメートル単結晶薄膜層１２０に行く方向と、基板層１１０に行く方向にそれぞれ漸次低減してもよい。

【0030】

本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜で第１の遷移層１１５ａ及び第２の遷移層１１５ｂは基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０との間の応力を分散することができ、応力の分散によりマイクロメートル単結晶薄膜層１２０の欠陥が減少し、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０の品質が向上するため、伝送損失を低減する効果がある。さらに、基板層１１０と第１の遷移層１１５ａとの間、第１の遷移層１１５ａと第２の遷移層１１５ｂとの間、第２の遷移層１１５ｂとマイクロメートル単結晶薄膜層１２０との間にいずれも平坦な境界線を有し、このような構造は音波の損失を低減し、フィルターの挿入損失を低減することができる。

【0031】

本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜において、遷移層はＨと、少なくとも１種のプラズマガスの元素を含み、基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０との間の結合力を増大させることができる。Ｈの濃度が１×１０^２０原子／ｃｃ～１×１０^２２原子／ｃｃである場合、結合力が最大である。

【0032】

次に、例を挙げて本発明をより詳細に説明する。ただし、これらの例は本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0033】

マイクロメートルレベルの単結晶薄膜の製造
実施例１：表面がつや出しされているマイクロメートルレベルのタンタル酸リチウム単結晶薄膜
サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされているタンタル酸リチウム単結晶ウェハー（Ｗａｆｅｒ）、サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされている単結晶シリコン基板ウェハーを使用する。
タンタル酸リチウム単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーを洗浄する。
洗浄されたタンタル酸リチウム単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーをＡｒプラズマで処理し、次に、プラズマ処理されたタンタル酸リチウム単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーを室温で直接結合させて、タンタル酸リチウム単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーの結合体を得る。
１３０℃の温度で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高める。
上記のように得た結合体のタンタル酸リチウム単結晶ウェハーを２２μｍの厚さに研磨し、次にタンタル酸リチウム単結晶ウェハーの研磨面を２０μｍの厚さにつや出し（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）する。
最後に、２４０℃で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高めると、表面がつや出し面であるマイクロメートルレベルの厚さのタンタル酸リチウム単結晶薄膜を得る。

【0034】

実施例２：サブマイクロメートルレベルの表面粗さを有するマイクロメートルレベルのタンタル酸リチウム単結晶薄膜
サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされている
タンタル酸リチウム単結晶ウェハー、サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされているシリコン単結晶ウェハーを使用する。
タンタル酸リチウム単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーを洗浄する。
洗浄されたタンタル酸リチウム単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーをＯプラズマで処理し、次に、プラズマ処理されたタンタル酸リチウム単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーを室温で直接結合させて、タンタル酸リチウム単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーの結合体を得る。
１２０℃の温度で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高める。
上記の結合体のタンタル酸リチウム単結晶ウェハーを２０μｍの厚さに研磨する。
最後に、２５０℃で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高めると、サブマイクロメートルレベルの表面粗さを有するマイクロメートルレベルの厚さのタンタル酸リチウム単結晶薄膜を得る。

【0035】

実施例３：表面がつや出しされているマイクロメートルレベルのニオブ酸リチウム単結晶薄膜
サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされているニオブ酸リチウム単結晶ウェハー、サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされているシリコン単結晶ウェハーを使用する。
ニオブ酸リチウム単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーを洗浄する。
洗浄されたニオブ酸リチウム単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーをＡｒプラズマとＯプラズマで処理し、次に、プラズマ処理されたニオブ酸リチウム単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーを室温で直接結合させて、ニオブ酸リチウム単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーの結合体を得る。
１４０℃の温度で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高める。
上記の結合体のニオブ酸リチウム単結晶ウェハーを２２μｍの厚さに研磨し、次に、ニオブ酸リチウム単結晶ウェハーの研磨面を２０μｍの厚さにつや出しする。
最後に、２２０℃で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高めると、表面がつや出し面であるマイクロメートルレベルの厚さのニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得る。

【0036】

実施例４：表面がつや出しされているマイクロメートルレベルの石英単結晶薄膜
サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされている石英単結晶ウェハー、サイズが４インチで、厚さが０．５ｍｍであり、少なくとも片面がつや出しされているシリコン単結晶ウェハーを使用する。
石英単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーを洗浄する。
洗浄された石英単結晶ウェハー及びシリコン単結晶ウェハーをＡｒプラズマとＮプラズマで処理し、次に、プラズマ処理された石英単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーを室温で直接結合させて、石英単結晶ウェハーとシリコン単結晶ウェハーの結合体を得る。
１００℃の温度で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高める。
上記の結合体の石英単結晶ウェハーを２２μｍの厚さに研磨し、次に、石英単結晶ウェハーの研磨面を２０μｍの厚さにつや出しする。
最後に、２５０℃で上記の結合体を加熱し、結合体の結合力を高めると、表面がつや出し面であるマイクロメートルレベルの厚さの石英単結晶薄膜を得る。

【0037】

図２は、本発明の実施例１のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。

【0038】

図２に示すように、本発明の実施例１のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の基板層１１０はシリコン基板であり、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０はマイクロメートルタンタル酸リチウム単結晶薄膜であり、且つ、表面はつや出し面である。図２から分かるように、本発明の実施例１のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜は明瞭な４層の構造を
有し、且つ、基板層１１０とマイクロメートル単結晶薄膜層１２０との間に配置される第１の遷移層１１５ａと、第２の遷移層１１５ｂとを含み、且つ、第１の遷移層１１５ａは基板層１１０に隣接して設けられ、第２の遷移層１１５ｂはマイクロメートル単結晶薄膜層１２０に隣接して設けられる。本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜で各層の構造の間にいずれも明瞭な境界線を有し、しかも境界線が平坦である。

【0039】

図３は、図２に示す遷移層の元素分布図である。図３から分かるように、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０からシリコン基板層１１０に行く方向に、マイクロメートル単結晶薄膜層１２０におけるＴａ及びＯの含有量はいずれも漸次低減し、シリコン基板層１１０におけるＳｉの含有量は漸次上昇する。さらに、第１の遷移層１１５ａ及び第２の遷移層１１５ｂは少量のＡｒ元素を含み、Ａｒ元素は結合する時に基板層１１０及びマイクロメートル単結晶薄膜層１２０の処理時に使用されるプラズマに由来する。

【0040】

図４は、図２に示すマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）の結果図である。図４から分かるように、第１の遷移層１１５ａ及び第２の遷移層１１５ｂは比較的高い濃度のＨを含み、Ｈの濃度が１×１０^２０原子／ｃｃ～１×１０^２２原子／ｃｃである。さらに。Ｈの濃度は第１の遷移層１１５ａ又は第２の遷移層１１５ｂで最大濃度値を有してもよく、且つ、Ｈの濃度が濃度最大値の位置からマイクロメートル単結晶薄膜層１２０に行く方向と基板層１１０に行く方向にそれぞれ漸次低減してもよい。

【0041】

図５は、本発明の実施例３のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。図６は、図５に示す遷移層の元素分布図である。図７は、図５に示すマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）の結果図である。

【0042】

マイクロメートル単結晶薄膜層２２０がマイクロメートルニオブ酸リチウム単結晶薄膜である点以外、図５～図７に係るマイクロメートルレベルの単結晶薄膜は図２～図４に係るマイクロメートルレベルの単結晶薄膜と基本的に同じであるため、以下、主に両者の相違点について説明する。

【0043】

図５に示すように、本発明の実施例３のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜は明らかな４層の構造を有し、マイクロメートル単結晶薄膜層２２０の表面がつや出し面である。実施例３のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜は基板層２１０とマイクロメートル単結晶薄膜層２２０との間に配置される第１の遷移層２１５ａと第２の遷移層２１５ｂとを含み、且つ、第１の遷移層２１５ａは基板層２１０に隣接して設けられ、第２の遷移層２１５ｂはマイクロメートル単結晶薄膜層２２０に隣接して設けられる。本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜において各層の構造の間にいずれも明らかな境界線を有し、しかも境界線が平坦である。

【0044】

図６に示すように、マイクロメートル単結晶薄膜層２２０からシリコン基板層２１０に行く方向に、マイクロメートル単結晶薄膜層２２０におけるＮｂ及びＯの含有量はいずれも漸次低減し、シリコン基板層２１０におけるＳｉの含有量は漸次上昇する。さらに、第１の遷移層２１５ａ及び第２の遷移層２１５ｂは少量のＡｒ元素を含み、Ａｒ元素は結合する時にマイクロメートル単結晶薄膜層２２０の処理時に使用されるプラズマに由来する。

【0045】

図７に示すように、第１の遷移層２１５ａ及び第２の遷移層２１５ｂは比較的高い濃度のＨを含み、Ｈの濃度は１×１０^２０原子／ｃｃ～１×１０^２２原子／ｃｃである。さらに、Ｈの濃度は第１の遷移層２１５ａ又は第２の遷移層２１５ｂで最大濃度値を有しても
よく、且つ、Ｈの濃度が濃度最大値の位置からマイクロメートル単結晶薄膜層２２０に行く方向と基板層２１０に行く方向にそれぞれ漸次低減してもよい。

【0046】

本発明はマイクロメートル単結晶薄膜層を含むマイクロメートルレベルの単結晶薄膜を提供する。当該マイクロメートルレベルの単結晶薄膜の基板層とマイクロメートル単結晶薄膜層との間に表面が比較的平坦な２層の遷移層を有するため、音波の損失を低減して、フィルターの挿入損失を低減させることができる。さらに、本発明の実施例のマイクロメートルレベルの単結晶薄膜の遷移層はＨと、少なくとも１種のプラズマガスの元素を含み、基板層とマイクロメートル単結晶薄膜層との間の結合力を増大させることができる。

【0047】

本明細書で例示的な実施例を用いて本発明を具体的に説明しているが、当業者にとって自明なように、特許請求の範囲及びその均等物によって限定される本発明の主旨と範囲から逸脱しなければ、実施形態と発明の詳細な事項に様々な変更をすることができる。上記の実施例は説明目的のものであり本発明を限定するためのものではない。よって、本発明の範囲は本発明の具体的な実施形態により限定されるのではなく、特許請求の範囲で限定される。当該範囲に該当する差異を含む内容も、そのすべてが本発明に含まれるように解釈される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】