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特表2025-500549圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセス及び支持基板への圧電層の移転のためのプロセス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-01-09
(54)【発明の名称】圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセス及び支持基板への圧電層の移転のためのプロセス
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20241226BHJP
H10N 30/857 20230101ALI20241226BHJP
H10N 30/88 20230101ALI20241226BHJP
H10N 30/03 20230101ALI20241226BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H10N30/857
H10N30/88
H10N30/03
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024539002
(86)(22)【出願日】2023-01-11
(85)【翻訳文提出日】2024-08-26
(86)【国際出願番号】 EP2023050571
(87)【国際公開番号】W WO2023135181
(87)【国際公開日】2023-07-20
(31)【優先権主張番号】2200380
(32)【優先日】2022-01-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】598054968
【氏名又は名称】ソイテック
【氏名又は名称原語表記】Ｓｏｉｔｅｃ
【住所又は居所原語表記】Ｐａｒｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｑｕｅ ｄｅｓ ｆｏｎｔａｉｎｅｓ ｃｈｅｍｉｎ Ｄｅｓ Ｆｒａｎｑｕｅｓ ３８１９０ Ｂｅｒｎｉｎ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】ブローカート， マルセル
(72)【発明者】
【氏名】チャールズ‐アルフレッド， セドリック
(72)【発明者】
【氏名】カペッロ， ルシアナ
(72)【発明者】
【氏名】ロギオウ， モルゲン
(72)【発明者】
【氏名】バルジュ， ティエリー
(57)【要約】
本発明は、支持基板への圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセスに関し、プロセスは、ハンドリング基板、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、圧電基板を準備する段階と、ポリマー層を、ハンドリング基板又は圧電基板に堆積する段階と、中間層を、圧電基板の自由表面に形成する段階と、ドナー基板を形成するために、圧電基板に形成された中間層が、ポリマー層と圧電基板との間に挟まれるように、ハンドリング基板に圧電基板を組み立てる段階とを含む。本発明はまた、このようなプロセスによって製造されたドナー基板と、このようなドナー基板を用いた圧電層の移転のためのプロセスとに関する。
【選択図】 図１ａ
【選択図】 図１ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持基板への圧電層の移転のためのドナー基板（１２８、１３８、１４４）の製造のためのプロセスであって、ハンドリング基板（１００）、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、
圧電基板（１０６）を準備する段階と、
中間層（１０８）を、前記圧電基板（１０６）の自由表面に形成する段階と、
ポリマー層（１０４）を、前記圧電基板（１０６）の前記中間層（１０８）に堆積する段階と、
前記ドナー基板（１２８、１３８、１４４）を形成するために、前記ハンドリング基板（１００）に、前記圧電基板（１０６）を組み立てる段階と、
を含む、プロセス。
【請求項2】
支持基板への圧電層の移転のためのドナー基板（１２８、１３８、１４４）の製造のためのプロセスであって、ハンドリング基板（１００）、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、
ポリマー層（１５４）を、前記ハンドリング基板（１００）の自由面に堆積する段階と、
圧電基板（１０６）を準備する段階と、
中間層（１０８、１１２）を、前記圧電基板（１０６）の自由表面に形成する段階と、
前記ドナー基板（１２８、１３８、１４４）を形成するために、前記圧電基板（１０６）に形成された前記中間層（１０８、１１２）が、前記ハンドリング基板（１００）の前記ポリマー層（１３２、１５４）と、前記圧電基板（１０６）との間に挟まれるように、前記ハンドリング基板（１００）に前記圧電基板（１０６）を組み立てる段階と、
を含む、プロセス。
【請求項3】
前記圧電基板（１０６）への前記中間層（１０８、１１２）の前記形成が、特に酸化シリコンに基づく、窒化シリコンに基づく、又はシリコン酸化物と窒化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙに基づく、誘電体層の形成を少なくとも含む、請求項１又は２に記載のドナー基板（１２８、１３８、１４４）の製造のためのプロセス。
【請求項4】
前記中間層（１０８、１１２）の表面処理、特にプラズマ処理、さらに特にＯ２プラズマ処理の段階（１１８）をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のドナー基板（１２８、１３８、１４４）の製造のためのプロセス。
【請求項5】
薄厚化された圧電基板（１４０）、又は圧電層（１４０）を、特に研削によって得るために、前記ドナー基板（１２４、１３８、１４４）の前記圧電基板（１０６）を薄厚化する段階をさらに含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のドナー基板（１２８、１３８、１４４）の製造のためのプロセス。
【請求項6】
圧電層の移転のためのドナー基板（１２４、１３８、１４４）であって、ハンドリング基板（１００）、特にシリコンベースの基板と、
圧電基板（１０６、１４０）と、
前記ハンドリング基板（１００）と前記圧電基板（１０６、１４０）との間に挟まれたポリマー層（１０４、１５４、１３２）と、
を備え、
前記ドナー基板（１２４、１３８、１４４）は、前記圧電基板（１０６、１４０）と前記ポリマー層（１０４、１５４、１３２）との間に挟まれた中間層（１０８、１１２）をさらに備える、
ことを特徴とする、ドナー基板（１２４、１３８、１４４）。
【請求項7】
前記中間層（１０８、１１２）が、単一の層（１０８）又はいくつかの副層（１１４）を備える、請求項６に記載のドナー基板（１２４、１３８、１４４）。
【請求項8】
前記中間層（１０８、１１２）が、少なくとも１つの誘電体層（１０８、１１６）、特に酸化シリコンに基づく、窒化シリコンに基づく、又はシリコン窒化物と酸化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙに基づく層を備える、請求項６又は７に記載のドナー基板（１２４、１３８、１４４）。
【請求項9】
前記中間層（１０８、１１２）が、前記ポリマー層（１０４、１５４、１３２）と直接接触する、請求項６～８のいずれか一項に記載のドナー基板（１２４、１３８、１４４）。
【請求項10】
前記圧電基板（１０６、１４０）が、タンタル酸リチウム（ＬＴＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランガサイト又はランガテイト基板である、請求項６～９のいずれか一項に記載のドナー基板（１２４、１３８、１４４）。
【請求項11】
支持基板への圧電層の移転のためのプロセスであって、薄厚化された（１４０）、又は請求項５に記載の製造プロセスの実施によって得られた圧電基板を、請求項６～１０のいずれか一項に記載のドナー基板（１４４）に設ける段階と、
前記ドナー基板（１４４）の前記圧電基板（１４０）の内部に、脆弱化ゾーン（１４６）を形成する段階と、
支持基板（１５６）、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、
ドナー基板－支持基板アセンブリ（１７０）を得るために、前記ドナー基板（１４４）を前記支持基板（１５６）に取り付ける段階と、
前記ドナー基板（１４４）の残りの部分（１６２）から、圧電層（１５２）を分離するために、前記脆弱化ゾーン（１４６）に沿って、破断を実行する段階と、
を含む、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセスと、ドナー基板と、及び支持基板へのこのような圧電層の移転のためのプロセスとに関する。
【背景技術】
【0002】
圧電体－オン－インシュレータ（ＰＯＩ）基板は、基板に圧電材料の薄層を備える。このようなＰＯＩ基板を製造するために、用いられるプロセスは、圧電材料のより厚い基板から開始して、支持基板への薄い圧電層の移転を含む。
【0003】
このために、最初にドナー基板が用いられ、その中に、ポリマー層を用いた接合によって、圧電材料のバルク基板が、ハンドリング基板と組み立てられる。その後、ドナー基板は、支持基板と組み立てられる前に、より薄い圧電層を形成するように、バルク圧電基板の薄厚化の段階を受ける。最後に、支持基板への圧電層の移転が、薄厚化された圧電層内に事前に作り出された破断ゾーンのレベルにおいて、機械的又は熱的に実行される。ドナー基板は、ＰＯＩの圧電材料と支持基板との間の、熱膨張係数の差の悪影響を制限するために、プロセス内に導入される。これは、異なる基板の間の接合界面、及び薄層の移転を強化するために、熱処理が実行されるからである。このタイプのプロセスの例は、国際公開第２０１９／１８６０３２Ａ１号で述べられている。
【0004】
実際には、ドナー基板は、熱及び／又は機械的処理のいくつかの段階を経なければならないので、圧電基板とポリマー層との間の接合界面の剥離が行われ得る。
【発明の概要】
【0005】
本発明の１つの目的は、前述の不利な点を克服すること、及び特に、より良い機械的強度を呈する支持基板への圧電材料基板の圧電層の移転のためのドナー基板を設計することである。
【0006】
本発明の目的は、支持基板への圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセスによって達成され、プロセスは、ハンドリング基板、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、圧電基板を準備する段階と、中間層を、圧電基板の自由表面に形成する段階と、ポリマー層を、圧電基板の中間層に堆積する段階と、ドナー基板を形成するために、ハンドリング基板に、圧電基板を組み立てる段階とを含む。
【0007】
圧電基板とポリマー層との間の中間層の形成は、圧電基板に対する及びまたポリマー層に対する、良好な付着を呈する中間層を選択することによって、圧電材料とポリマー層との間の、より安定な接合を得ることを可能にする。従って、本発明によるプロセスは、従来技術と比較して、圧電基板と、ハンドリング基板のポリマー層との間の改善された機械的安定性を有するドナー基板を得ることを可能にする。
【0008】
本発明の目的はまた、支持基板への圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセスによって達成され、プロセスは、ハンドリング基板、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、ポリマー層を、ハンドリング基板の自由面に堆積する段階と、圧電基板を用意する段階と、中間層を、圧電基板の自由表面に形成する段階と、ドナー基板を形成するために、圧電基板に形成された中間層が、ハンドリング基板のポリマー層と、圧電基板との間に挟まれるように、ハンドリング基板に圧電基板を組み立てる段階とを含む。
【0009】
ハンドリング基板の圧電基板とポリマー層との間の中間層の形成は、圧電基板に対する及びまたポリマー層に対する、良好な付着を呈する中間層を選択することによって、圧電材料とポリマー層との間の、より安定な接合を得ることを可能にする。従って、本発明によるプロセスは、従来技術と比較して、圧電基板と、ハンドリング基板のポリマー層との間の改善された機械的安定性を有するドナー基板を得ることを可能にする。
【0010】
一実施形態によれば、中間層の形成は、単一の層又はいくつかの副層の形成を含み得る。
【0011】
一実施形態によれば、中間層の形成は、誘電体層、特に酸化シリコンに基づく、窒化シリコンに基づく、又はシリコン窒化物と酸化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙに基づく層の形成を少なくとも含み得る。圧電材料上に形成された誘電体層の使用は、この誘電体層を通じてドナー基板を形成するように、圧電基板を別の基板と組み立てることを可能にする。圧電基板とハンドリング基板との間の接続を生成する誘電体層の存在のおかげで、得られるドナー基板は、ドナー基板がその後に受けることになる異なるプロセス段階に対する、改善された機械的安定性を有する。
【0012】
一実施形態によれば、中間層の表面処理、特にプラズマ処理、さらに特に酸素Ｏ２プラズマ処理の段階が実行され得る。プラズマ処理は、表面の機能化及び／又は活性化を可能にする、ドライ方式による処理である。プラズマ表面処理は、材料の表面の非常に強い酸化からなる。表面分子の酸化は、支持体の表面張力を増加させることを可能にする。プラズマ処理は、表面での遊離基を作り出すことを可能にし、これはこれらの遊離基と接触する薄層の連続する付着を促進する。従って、プラズマ表面処理は、コーティング層へのより良い付着のために、材料の化学的特性を改善することを可能にする。従って、本発明によるプロセスのプラズマ処理段階は、圧電基板に形成された誘電体層と、ドナー基板のポリマー層との間の付着を改善することを可能にし、結果として、従来技術と比較して、ドナー基板の改善された機械的安定性を生じる。
【0013】
一実施形態によれば、ドナー基板の圧電基板の薄厚化の段階は、圧電基板の厚さｔ１未満の厚さｔを有する、薄厚化された圧電基板、又は圧電基板の厚さｔ１未満の厚さｔ２を有する、圧電層のいずれかを得るように、実行され得る。薄厚化段階は、圧電基板の研削プロセスによって、又は化学エッチングのプロセスによって実行され得る。従って、厚い圧電基板から開始して、より薄い圧電基板、又はより薄い所望の厚さの圧電層が得られ、本発明によるプロセスによってこのように製造されたドナー基板は、このようにして圧電体－オン－インシュレータ（ＰＯＩ）基板を形成するために、圧電材料の上質な層を支持基板に移転するための後の層移転プロセスにおいて、ドナー基板として用いられ得る。より上質な圧電基板の使用は、熱膨張係数の非対称性による、後の問題を低減すること、従って後のプロセス段階の適用の間のアセンブリの変形を最小にすることを可能にする。
【0014】
一実施形態によれば、ドナー基板の製造のためのプロセスの組み立て段階は、ハンドリング基板を圧電基板に接合するように架橋ポリマー層を得るためにポリマー層の処理の段階を含むことができる。ポリマー層の処理の段階による、架橋ポリマー層の形成は、導入することが簡単であり、プロセスの条件を満足する付着を可能にする。
【0015】
本発明の目的はまた、圧電層の移転のためのドナー基板によって達成され、ドナー基板は、ハンドリング基板、特にシリコンベースの基板と、圧電基板と、ハンドリング基板と圧電基板との間に挟まれたポリマー層とを備え、ドナー基板は、圧電基板とポリマー層との間に挟まれた中間層をさらに備えることを特徴とする。圧電基板とポリマー層との間に挟まれた中間層の存在のおかげで、圧電基板とポリマー層との間に、より良い結合が生成され得る。この結合は結果として、改善された機械的安定性を有するドナー基板を生じ、プロセスにおいて事後的に、ポリマー－圧電体界面での剥離の問題に遭遇することなく、このドナー基板を用いることを可能にする。
【0016】
一実施形態によれば、中間層は、単一の層又はいくつかの副層を備え得る。
【0017】
一実施形態によれば、中間層は、少なくとも１つの誘電体層、特に酸化シリコンに、及び／又は窒化シリコンに、又はシリコン窒化物と酸化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙに基づく層を備え得る。圧電材料上に形成された誘電体層の使用は、ドナー基板がその後に受けることになる異なるプロセス段階に対して、頑丈で安定した方法で、この誘電体層を通じてドナー基板を形成するように、別の基板と組み立てるために、圧電基板をその後に用いることを可能にする。
【0018】
一実施形態によれば、中間層の誘電体層は、ドナー基板のポリマー層と直接接触することができる。従って、ドナー基板の圧電基板とポリマー層との間の結合は、誘電体層を通じて行われ、これは圧電体－ポリマー接合において劣化を受けることなく、ドナー基板がその後に熱的及び／又は機械的プロセス段階を受けるために、安定な接合を得ることを可能にする。
【0019】
一実施形態によれば、ポリマー層は、圧電基板の中間層を通じて、圧電基板をハンドリング基板に接合するために重合された接着層とすることができる。架橋ポリマー層の存在は、圧電基板の中間層との安定な接合を得ることを可能にする。
【0020】
一実施形態によれば、圧電基板は、タンタル酸リチウム（ＬＴＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランガサイト又はランガテイト基板とすることができる。本発明によるドナー基板は、これらの材料を備えることができ、これは圧電効果を利用するデバイスにおいて主要な役割を果たす。
【0021】
本発明の目的はまた、支持基板への圧電層の移転のためのプロセスによって達成されることができ、プロセスは、薄厚化された、又は上述のような製造プロセスの実施によって得られた圧電基板を、上述のようなドナー基板に設ける段階と、圧電基板の内部に、脆弱化ゾーンを形成する段階と、支持基板、特にシリコンベースの基板を準備する段階と、ドナー基板－支持基板アセンブリを得るために、ドナー基板を支持基板に取り付ける段階と、ドナー基板の残りの部分から、圧電層を分離するために、脆弱化ゾーンに沿って、破断を実行する段階とを含む。
【0022】
このようなプロセスでは、中間層の存在のおかげでポリマー層を有する圧電材料の結合のレベルにおいてより良い機械的安定性を呈する、先に述べられた製造プロセスによって得られるドナー基板を用いるおかげで、ドナー基板－支持基板アセンブリに事後的に適用される異なるプロセス段階の実施の間の、及び熱膨張係数の違いによる、支持基板－ドナー基板アセンブリ内の圧電材料の剥離のリスクが低減される。従って、本発明によって製造されるドナー基板の使用は、より良い歩留まりを有するＰＯＩ基板の製造を可能にする。
【0023】
本発明及びその利点は、好ましい実施形態を用いて、及び特に、その中では参照番号は本発明の特徴を識別する以下の添付の図面にサポートされて、より詳しく後で説明される。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1a】本発明の第１の実施形態によるドナー基板の製造のためのプロセス、及びドナー基板を図式的に表す図である。
【図1b】本発明の第１の実施形態の第１の代替形態によるドナー基板の製造のためのプロセス、及びドナー基板を図式的に表す図である。
【図2】本発明の第１の実施形態の第２の代替形態によるドナー基板の製造のためのプロセス、及びドナー基板を図式的に表す図である。
【図3】本発明の第２の実施形態によるドナー基板の製造のためのプロセス、及びドナー基板を図式的に表す図である。
【図4】本発明の第３の実施形態による圧電層の移転のためのプロセスを図式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明は、例示的な方法で、及び図面を参照して、有利な実施形態を用いて、より詳しく述べられる。述べられる実施形態は、単に可能な構成であり、上述のような個々の特徴は、互いに独立にもたらされることができ、又は本発明の実施の間に全く省かれ得ることが留意されるべきでる。
【0026】
図１ａは、本発明の第１の実施形態による、支持基板へのドナー基板の圧電層の移転のために用いられる、ドナー基板の製造のためのプロセスを図式的に示す。
【0027】
ドナー基板の製造のためのプロセスは、ハンドリング基板１００、特にバルク基板を準備する段階Ｉ）で始まる。バルク基板は、通常３００μｍ～８００μｍの間、特に３５０μｍ～８００μｍの間の厚さを有する、１つだけの材料に基づく基板である。ハンドリング基板１００は、その上に圧電層が移転されることが意図される支持基板の材料と熱膨張係数が近い材料から作られる。「近い」という用語は、ハンドリング基板１００の材料と支持基板の材料との間の熱膨張係数の差が、５％以下であり、０％に等しい又はその近傍であることが好ましいことを意味すると理解される。
【0028】
ハンドリング基板１００は、シリコン、サファイヤ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、或いはまたガリウム砒素（ＧａＡｓ）に基づく基板とすることができる。ハンドリング基板１００は、結晶質又は多結晶基板とすることができる。
【0029】
段階ＩＩ）の間、圧電基板１０６が設けられる。これは、１つだけの圧電材料から形成されたバルク基板であることが好ましく、その厚さは通常少なくとも３００μｍ程度であり、少なくとも３５０μｍであることが好ましい。代替形態によれば、圧電材料の基板１０６はまた、別の基板に形成された、２５μｍ～５０μｍの間の圧電材料の厚い層とすることができる。
【0030】
圧電材料は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬＴＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランガサイト又はランガテイトとすることができる。
【0031】
本発明によれば、圧電基板１０６の自由表面１１０の、中間層１０８の形成の段階ＩＩＩ）が実行される。圧電基板の自由表面１１０の、中間層１０８の形成は、スピンコーティングによる堆積によって、熱成長技法によって、又はＰＥＣＶＤ又はＰＶＤなどのプラズマ強化堆積によって実行され得る。
【0032】
中間層１０８の形成を実行する前に、粒子及び塵埃の存在を除去して、従ってより清浄な自由表面１１０を得るように、圧電基板１０６の表面のクリーニング、ブラッシング、又は研磨の１つ又は複数の段階が実行されることができ、これはより良い品質の中間層１０８を得ることを可能にする。
【0033】
本発明によれば、圧電基板１０６に形成される中間層１０８は、誘電体層、例えば酸化シリコンに基づく、又は窒化シリコンＳｉ３Ｎ４に基づく層、又はシリコン窒化物と酸化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙを備えた層である。
【0034】
本発明の代替形態によれば、圧電基板１０６に形成された中間層１０８の表面の活性化の段階１１８は、中間層１０８の自由表面１２０を活性化するために実行され得る。特に、この活性化処理１１８は、プラズマ処理、さらに特に酸素ベースのプラズマ処理とすることができる。
【0035】
プラズマ処理は、酸化によって、表面の機能化、活性化、又はクリーニング、或いはこれらの効果の組み合わせを可能にする、ドライ方式による処理である。表面分子の酸化は、表面にペンダント接合を作り出す、支持体の表面張力を増加させることを可能にする。プラズマ処理は、表面での遊離基を作り出すことを可能にし、これはこれらの遊離基と接触する薄層の連続的な付着を促進する。従って、プラズマ表面処理は、プロセスの継続の間に、圧電基板１０６の層１０８の表面１２０により形成される、又はそれと接触される層との、より良い付着のために、ペンダント接合部位を作り出すことにより、圧電基板１０６の誘電層１０８の表面１２０の化学的特性を改善することを可能にする。
【0036】
本発明によれば、圧電基板１０６の中間層１０８の、ポリマー層１０４の堆積の段階ＩＶ）が実行される。従ってポリマー層１０４は、界面１２６において、圧電基板１０６の中間層１０８と直接接触する。圧電基板１０６とポリマー層１０４との間の中間層１０８の存在は、結果として、従来技術の、ポリマー層１０４と圧電基板１０６との間の直接結合と比較して、ポリマー層１０４との、及び従って圧電基板１０６とのより良い付着を生じる。これは、圧電基板１０６に対して、及びまたポリマー層１０４に対して良好な付着を呈する、中間層１０８を選択することが可能であるからである。
【0037】
ポリマー層１０４の堆積は、スピンコーティングによって実行されることが有利である。この技法は、遠心力によって、圧電基板１０６の表面全体にわたって、前記ポリマー層１０４を一様に広げるように、その上にポリマー層１０４の堆積が行われることが意図される基板を、所与の速度で回転させることにある。この目的を達するために、圧電基板１０６は通常、回転プレートに真空を適用することによって位置付けされ、保持される。得られるポリマー層１０４の厚さは、層の堆積の間に用いられるパラメータに依存し、すなわち、例えば、基板の回転の速度及び持続時間と、基板１０６の表面に堆積されたポリマー溶液の体積とに依存する。ポリマー層１０４の厚さは、通常１μｍ～６μｍの間であり、３．５μｍであることが好ましい。
【0038】
ポリマー層１０４は、特にチオール－エン樹脂に基づく光重合性層とすることができる。例えば、Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓによって「ＮＯＡ６１」として販売されている層が、本発明においてポリマー層１０４として用いられ得る。
【0039】
圧電基板１０６への、ポリマー層１０４のスピンコーティングによる堆積の後に、圧電基板１０６の中間層１０８の活性表面１２０へのポリマー層１０４の付着を改善するために熱処理が実行され得る。
【0040】
中間層１０８の表面１２０の活性化の段階１１８が実行される代替形態では、ポリマー層１０４の堆積の段階は、中間層１０８の表面１２０の活性化の段階１１８の後に実行される。従って、ポリマー層１０４の堆積は、活性表面１２０と直接接触して、中間層１０８の活性表面１２０に実行される。
【0041】
本発明によれば段階ＩＶ）の後に得られる圧電基板１０６は、その後に、ドナー基板１２４を形成するために組み立て段階Ｖ）の間に、段階Ｉ）で得られるハンドリング基板１００と組み立てられる。
【0042】
ハンドリング基板１００の圧電基板１０６の組み立ては、ポリマー層１０４が、圧電基板１０６の層１０８と、ハンドリング基板１００とに接触するように配置されるように実行される。
【0043】
２つの基板が組み立てられた後、安定なドナー基板１２８を形成するように、ハンドリング基板１００に圧電基板１０６を接合するために、接合段階ＶＩ）が実行される。
【0044】
ポリマー層１０４は、ポリマー層１０４の機械的特性を修正するように、架橋処理１３０を受ける。架橋は、共有結合の、又は２つのポリマー鎖を結合するための比較的短い化学結合の配列の、形成のプロセスを表す一般的な用語である。ポリマー鎖が架橋されたとき、ポリマー層１０４はより堅くなる。共有結合化学架橋は、機械的及び熱的に安定であり、その結果、一度形成されると壊れにくい。
【0045】
架橋処理１３０は、熱、圧力の使用により、ｐＨの変化により、又は照射により実行され得る。本発明によれば、架橋処理１３０は、ポリマー層１０４の、光束１３０による照射によって実行され得る。照射１３０は、ポリマー層１０４を架橋させ、重合層１３２とも呼ばれる、架橋ポリマー層１３２を得るために、圧電基板１０６又は基板１００を通して実行される。
【0046】
照射１３０は、光源を用いて実行されることができ、レーザが好ましい。光放射１３０又は光束は、紫外線（ＵＶ）放射であることが好ましく、３２０ｎｍ～３６５ｎｍの間の波長を有することが好ましい。
【0047】
架橋ポリマー層１３２の厚さは、１μｍ～６μｍの間、特に約３．５μｍであることが好ましい。この厚さは、特に接合の前に堆積されるポリマー層１０４の材料に、前記ポリマー層１４０の厚さに、及び照射条件に依存する。
【0048】
ＵＶ照射１３０によるポリマー層１０４の架橋は、基を解放することを可能にし、これはポリマー層１０４の重合を引き起こすようになる。ポリマー層１０４の重合は、結果として化学結合を生じ、これは機械的及び熱的に安定であり、それにより、形成された後は壊れにくい。従って重合層１３２と中間誘電体層１０８の間の結合は、ドナー基板１２８を形成する、ハンドリング基板１００と圧電基板１０６とを一緒に接合されたまま保つことによって、ドナー基板１２８の機械的密着を確実にする。
【0049】
表面活性化処理１１８が、中間層１０８の表面１２０において実行される代替形態では、界面１２６での、架橋ポリマー層１３２と、圧電基板１０６の誘電体層１０８との間の付着が、中間層１０８の活性表面により改善される。これは、圧電基板１０６の中間誘電体層１０８の活性表面に存在するペンダント接合が、ポリマー層１０４の表面に存在するペンダント接合と、共有結合を形成するようになるからである。従って、圧電基板１０６の中間層１０８と、ポリマー層１０４との間の接触界面１２６は、中間層１０８の表面活性化処理のおかげで、強化／補強され、結果として従来技術と比較してドナー基板１２４の改善された機械的安定性を生じる。
【0050】
図１ｂに示される、第１の実施形態の第１の代替形態では、中間層１０８の形成のプロセスの段階ＩＩＩ）は、複数１１２の副層１１４の形成によって置き換えられ、複数１１２の副層１１４の各副層１１４は、それらの材料のために、又はそれらの特性により、或いはそれらの厚さにより、同じになり又は異なるようになる。すべての他の段階Ｉ）、ＩＩ）、及びＩＶ）～ＶＩ）は、図１ａに対して述べられたものと同じである。従って、これらの段階の詳しい説明は、図１ａの説明が参照される。
【0051】
複数１１２の副層の、副層１１４の少なくとも１つの層１１６は、誘電体層１１６、特に酸化シリコン、窒化シリコンＳｉ３Ｎ４、又はシリコン窒化物と酸化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙに基づく層である。特に、圧電基板１０６から開始して、複数１１２の副層１１４の最後の層に対応する、上層１１６は、酸化シリコン、窒化シリコンＳｉ３Ｎ４、又はシリコン窒化物と酸化物との組み合わせＳｉＯｘＮｙに基づく層である。複数１１２の副層１１４は、酸化シリコン層と、窒化シリコンＳｉ３Ｎ４層との重ね合わせとすることができる。
【0052】
この代替形態では、ポリマー層１０４の堆積は、複数１１２の副層１１４のうちの、上層１１６で行われる。従って、上層１１６は、ポリマー層１０４と、圧電基板１０６の複数１１２の副層１１４のうちの、副層１１４の残りの部分との間に挟まれる。
【0053】
この代替形態では、ハンドリング基板１００の圧電基板１０６の組み立ては、ハンドリング基板１００の自由表面１０２と、圧電基板１０６の上層１１６に形成されたポリマー層１０４との間の、界面１３６において実行される。従って、上層１１６は、段階ＶＩ）の後にドナー基板１３８となるヘテロ構造１３４を形成するように、ハンドリング基板のポリマー層１０４と、圧電基板１０６の複数１１２の副層１１４のうちの、副層１１４の残りの部分との間に挟まれる。
【0054】
代替形態によれば、表面活性化処理１１８は、図１ａに関して述べられたプロセスのように実行され得る。プラズマ処理１１８は、複数１１２の副層１１４のうちの、上層１１６の自由表面１２２で実行される。
【0055】
圧電材料１０６に形成された誘電体層１０８、１１６の使用は、その後に、ドナー基板を形成するために頑丈で安定した方法で、この誘電体層１０８、１１６に堆積されたポリマー層１０４を通じて、圧電基板１０６を、別のハンドリング基板１００と組み立てることを可能にする。誘電体層－ポリマー層接合のおかげで、このようにして得られたドナー基板１２８、１３８の機械的安定性は、このドナー基板１２８、１３８が、他のプロセスでその後に用いられること、及び圧電材料１０６の界面での変形を受けることなく、異なる熱的及び機械的プロセス段階を受けることを可能にする。
【0056】
図２は、本発明の第１の実施形態の代替形態による、支持基板への圧電層の移転のためのドナー基板の製造のためのプロセスを図式的に表す。
【0057】
第１の実施形態と共通な特性で、上記と同じ参照番号を用いるものは再び述べられないが、上記の詳しい説明への参照がなされる。
【0058】
図２に示されるプロセスは、図１ａに示される段階ＶＩ）の後に、第１の実施形態及びその第１の代替形態のプロセスによって得られる、ドナー基板１２８の圧電基板１０６の薄厚化の段階ＶＩＩ）を含む。同様にして、ドナー基板１３８が用いられ得る。
【0059】
薄厚化段階ＶＩＩ）は、ｔ１未満の厚さｔを有する薄厚化された圧電基板１４０、或いは２０μｍ程度、又は５μｍ～２５μｍの間の厚さｔ２を有する圧電層１４０を得るために、ドナー基板１２８の圧電材料の基板１０６の厚さｔ１を低減するように、圧電基板１０６の、研削のプロセスによって又は化学エッチングのプロセスによって実行され得る。圧電層１４０の自由表面１４２の品質を改善するために、得られた圧電層１４０の自由表面１４２の処理は、薄厚化段階ＶＩＩ）が完了した後に実行され得る。
【0060】
図３は、ポリマー層１５４の堆積段階が、圧電基板１０６で実行される代わりに、ハンドリング基板１００で実行される、本発明の第２の実施形態を示す。すべての他の段階Ｉ）、ＩＩ）、ＩＩＩ）、及びＶ）～ＶＩＩ）は、第１の実施形態及びその代替形態と同じである。第１の実施形態及びその代替形態と共通であり、上記と同じ参照番号を用いる特性は再び述べられないが、上記の詳しい説明への参照がなされる。
【0061】
ポリマー層１５４の堆積の段階ＩＶ）の間、ポリマー層１５４は、ハンドリング基板１００の自由表面１０２に直接接触して堆積される。ポリマー層１５４の堆積を実行する前に、最初にハンドリング基板１００は、粒子又は塵埃の存在を低減するために、その自由表面１０２をクリーニング、ブラッシング、又は研磨の１つ又は複数の段階を受け得る。
【0062】
組み立て段階Ｖ）の間、ハンドリング基板１００のポリマー層１５４は、圧電基板１０６の中間層１０８に直接接触される。従って、ポリマー層１５４と、圧電基板１０６の中間層１０８との間の接触界面１２６はまた、より良い付着を呈する。これは、上述されたのと同様にして、圧電基板１０６に対して及びまたポリマー層１５４に対して、良好な付着を呈する中間層１０８を選択することが可能であるからである。従って、中間層１０８を通じて、圧電基板１０６とポリマー層１５４との間の接触界面１２６は、強化／補強され、結果として、従来技術と比較してドナー基板１２４の改善された機械的安定性を生じる。
【0063】
図４は、ドナー基板１４４を用いた、本発明の第２の実施形態による圧電層の移転のためのプロセスを図式的に表す。代替形態によれば、プロセスは、図１ａ、１ｂ、又は２に関して述べられた他の代替形態によって得られる、ドナー基板１２８、１３８を用いて実行され得る。
【0064】
段階Ａ）の間に、ドナー基板１４４及び支持基板１５６が設けられる。支持基板１５６は、シリコン、サファイヤ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）に基づく、バルク基板とすることができる。支持基板１５６は、結晶質又は多結晶基板とすることができる。ドナー基板１４４は、機械的安定性を示し、これは支持基板１５６への圧電層１５２の移転のためのプロセスで用いられることを可能にする。
【0065】
図４に示されるように、支持基板１５６は、例えばスピンコーティングによる堆積によって、又はプラズマ堆積又は蒸着堆積などの堆積技法によって、又は熱成長によって、支持基板１５６の自由表面１６０に前もって形成された、誘電体層１５８を備え得る。誘電体層１５８は、例えば、酸化シリコンの層、窒化シリコンＳｉ３Ｎ４の層、又は酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙとしても知られているシリコン窒化物と酸化物との組み合わせを備える層、又は酸化物の層と窒化物の層との重ね合わせである。代替形態によれば、誘電体層１５８の形成には、支持基板１５６への誘電体層１５８の付着を改善するために、熱処理が続き得る。形成された誘電体層１５８の表面の品質を改善するために、表面処理も実行され得る。
【0066】
誘電体層１５８はまた、支持基板１５６の自由表面１６０に形成された自然酸化物の層とすることができる。
【0067】
代替形態では、他の層、例えば、ブラッグミラー又はトラッピング層を生成するための層が、支持基板１５６及び／又は誘電体層１５８に存在し得る。さらに別の代替形態では、支持基板１５６は、誘電体層１５８なしに、及び／又は自然酸化物の層なしにもたらされる。
【0068】
代替形態では、支持基板１５６に形成された誘電体層１５８の代わりに、又はそれに加えて、ドナー基板１４４の圧電層１４０に、誘電体層がもたらされ得る。
【0069】
代替形態では、支持基板１５６はまた、他の層を備え得る。例えば、ブラッグミラー又はトラッピング層を生成するための層が、支持基板１５６に存在し得る。特に５００ｎｍ～５μｍの間のさまざまな厚さを有する、多結晶、非晶質、又は多孔質シリコンタイプのトラッピング層が存在し得る。
【0070】
ドナー基板１４４の圧電層１４０内に、脆弱化ゾーン１４６を形成する段階Ｂ）は、圧電層１４０の残りの部分１６２から移転されることになる圧電層１５２の範囲を定めるために実行される。
【0071】
脆弱化ゾーン１４６を形成するこの段階は、ドナー基板１４４内の圧電層１４０内の原子又はイオン要素の注入１５０によって実行される。原子又はイオン注入１５０は、脆弱化ゾーン１４６が圧電層１４０の内部に位置し、圧電層１５２を、圧電層１４０の残りの部分１６２から分離するように実行される。原子又はイオン要素は、移転されることになる圧電層１５２の厚さｔ３、及び圧電層１４０の残りの部分１４８の厚さｔ４を決定する、圧電層１４０の予め定められた深さに注入される。厚さｔ３は通常、５０ｎｍ～１μｍの間、特に６００ｎｍ程度である。限定されずに、誘電体層は、ドナー基板１４４から得られる圧電層１４０に形成され得る。この誘電体層は、例えば、酸化シリコンの層、窒化シリコンＳｉ３Ｎ４の層、又は、酸窒化ケイ素、ＳｉＯｘＮｙとしても知られている窒化シリコンと酸化物の組み合わせを備える層、又は酸化物の層と窒化物の層との重ね合わせである。代替形態によれば、この誘電体層の形成には、圧電層１４０への誘電体層の付着を改善するために、熱処理が続き得る。この形成された誘電体層の表面の品質を改善するための表面処理も、特に注入１５０の段階の後、及び後述の段階Ｃ）の前に実行され得る。
【0072】
本発明による移転のプロセスの段階Ｃ）の間、支持基板－ドナー基板アセンブリ１７０を得るために、ドナー基板１４４は支持基板１５６と組み立てられる。ドナー基板１４４と支持基板１５６とのアセンブリ１７０は、ドナー基板１４４の圧電層１４０が、誘電体層１５８と直接接触するように、誘電体層１５８のレベルで行われ、及び移転されることになる圧電層１５２は、支持基板１５６と、ドナー基板１４４の残りの部分１６２との間に挟まれる。代替形態では、前述のように、支持基板１５６とのドナー基板１４４のアセンブリ１７０は、誘電体層１５８と、ドナー基板１４４に形成された誘電体層との間で行われる。
【0073】
組み立ては、知られている方法で、圧電－支持基板界面において、２つの基板の間の分子付着によって行われる。
【0074】
その後に、ドナー基板１４４の残りの部分１６２から、圧電層１５２を分離するために、熱的及び／又は機械的エネルギーを付与することによって、ドナー基板１４４の脆弱化ゾーン１４６に沿って破断の段階Ｄ）が実行される。
【0075】
このようにして、支持基板１５６と、誘電体層１５８と、移転された圧電層１５２とを備えたＰＯＩ基板１７４が得られる。
【0076】
圧電層１４０とポリマー層１２０、１３２との間の中間誘電体層１０８の存在のおかげで、ドナー基板１４４の破断の間の、圧電層１４０と、ドナー基板１４４のポリマー層１２０、１３２との間の剥離のリスクを低減することが可能になる。従って、本発明によって製造されたドナー基板１４４の使用は、より良い歩留まりを有するＰＯＩ基板１７４の製造を可能にする。
【0077】
述べられる実施形態は、単に可能な構成であり、異なる実施形態の個々の特徴は、互いに結合されることができ、又は互いに独立にもたらされ得ることが留意されるべきである。
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】