復合基板、彈性表面波器件以及復合基板的制造方法
【專利摘要】復合基板(10)中，壓電基板(20)的接合面(21)成為部分平坦化凹凸面。該部分平坦化凹凸面的多個凸部(23)的頂端具有平坦部(25)，通過該平坦部(25)，壓電基板(20)與支持基板(30)直接鍵合。因此，將接合面(21)做成凹凸面(粗糙面)且具有平坦部(25)，由此能充分確保壓電基板(20)與支持基板(30)的接觸面積。由此，在接合壓電基板(20)與支持基板(30)的復合基板中，能夠將接合面(21)粗糙化并進行直接鍵合。此外，能得到如下的彈性表面波器件：通過實施不使用粘結劑的直接鍵合來提高耐熱性，且通過粗糙化接合面從而散射體聲波，提高特性。
【專利說明】復合基板、彈性表面波器件以及復合基板的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合基板、彈性表面波器件以及復合基板的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，已知一種將支持基板和壓電基板貼合而成的復合基板。這種復合基板作為例如在壓電基板的表面設有可激發(fā)彈性表面波的梳型電極的彈性表面波器件使用。這里，將壓電基板與支持基板的接合面作為鏡面而將兩者接合而成的復合基板中，由于壓電基板與支持基板的聲阻抗的不同，在界面上體聲波發(fā)生反射。被反射的體聲波再次到達壓電基板表面，在電極上作為信號被檢測。這樣，不需要的體聲波發(fā)生反射，從而使彈性表面波器件的特性劣化。作為與此對應的對策之一，通過將壓電基板的背面、即與支持基板接觸的面粗糙化，使體聲波散射而阻止上述的特性劣化。例如，對比文獻I記載有如下內容:在具有通過粘結層將壓電基板與支持基板貼合的構造的彈性表面波元件中，通過在壓電基板的與支持基板貼合側的面(背面)設置微小的凹凸，由此抑制振蕩的發(fā)生。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻1:日本特開2001-53579號公報
【發(fā)明內容】

[0005]這里，專利文獻I中，壓電基板與支持基板利用粘結層接合(間接接合)。因此，與將壓電基板與支持基板直接鍵合的復合基板相比，存在耐熱性劣化的問題。另一方面，如專利文獻I那樣將壓電基板的背面粗糙化的情況下，不能充分確保壓電基板與支持基板的接觸面積，直接鍵合兩者較為困難。即，直接鍵合壓電基板與支持基板、與粗糙化壓電基板的背面這兩點不能兼顧。
[0006]本發(fā)明是為了解決上述問題而做的，其主要目的在于，在接合壓電基板與支持基板的復合基板中，將接合面粗糙化并直接鍵合。
[0007]本發(fā)明為了達成上述主要目的采取以下手段。
[0008]本發(fā)明的復合基板，
[0009]其具有:
[0010]壓電基板；以及
[0011]與所述壓電基板直接鍵合的支持基板，
[0012]該復合基板中，
[0013]所述壓電基板的接合面以及所述支持基板的接合面中的至少一方是部分平坦化凹凸面，該部分平坦化凹凸面在多個凸部的頂端具有平坦部，通過該平坦部進行所述直接鍵合。
[0014]該本發(fā)明的復合基板中，壓電基板的接合面以及支持基板的接合面中的至少一方成為部分平坦化凹凸面。該部分平坦化凹凸面在多個凸部的頂端具有平坦部，通過該平坦部進行所述直接鍵合。因此，將接合面做成凹凸面(粗糙面)且具有平坦部，由此能充分確保壓電基板與支持基板的接觸面積。由此，在接合壓電基板與支持基板的復合基板中，能夠將接合面粗糙化并進行直接鍵合。此外，能夠得到這樣一種彈性表面波器件:通過實施不使用粘結劑的直接鍵合從而提高耐熱性，且通過粗糙化接合面從而散射體聲波、提高特性。這種情況下，所述壓電基板的所述接合面與所述支持基板的所述接合面中只有一方是所述部分平坦化凹凸面，其他接合面可以是鏡面。這種情況下，本發(fā)明的復合基板可以是大致圓盤狀的晶圓，還可以具有定向平面(OF)。此外，本發(fā)明的復合基板可以是由晶圓切除的狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明的復合基板中，所述壓電基板的接合面可以做成所述部分平坦化凹凸面。這樣一來，與例如壓電基板的接合面是鏡面且支持基板的接合面是部分平坦化凹凸面的情況相比，能夠提高散射體聲波的效果。
[0016]在本發(fā)明的復合基板中，所述平坦部的輪廓算術平均偏差Ra可以為Inm以下。這樣一來，因為能夠更充分確保壓電基板與支持基板的接觸面積，因此能夠使壓電基板與支持基板的直接鍵合的鍵合力更充分。這種情況下，所述部分平坦化凹凸面的所述平坦部的輪廓算術平均偏差Ra可以為Inm以下，所述平坦部以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra可以為IOnm以上。通過將部分平坦化凹凸面中平坦部以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra做成IOnm以上，得到充分的使散射體聲波的效果。因此，能夠滿足壓電基板與支持基板的鍵合力的確保以及體聲波的散射這兩者。
[0017]在本發(fā)明的復合基板中，所述平坦部的面積占所述部分平坦化凹凸面的面積的比例可以為30%以上、80%以下。通過使平坦部的面積比例在30%以上，從而能夠充分確保接合面與接合面的鍵合力。此外，通過使平坦部的面積比例在80%以下，從而能夠得到充分的使體聲波散射的效果。此外，部分平坦化凹凸面面積為將部分平坦化凹凸面投影到與復合基板的厚度方向垂直的平面上時的部分平坦化凹凸面的面積。平坦部的面積也同樣是將平坦部投影到與復合基板的厚度方向垂直的平面上時的平坦部的面積。
[0018]本發(fā)明的彈性表面波器件，
[0019]其具有:
[0020]上述的任一技術方案的本發(fā)明的復合基板；以及
[0021]形成于所述壓電基板上、可激發(fā)彈性表面波的電極。
[0022]該本發(fā)明的彈性表面波器件具有上述的任一技術方案的復合基板。即，具有將接合面粗糙化并進行直接鍵合的復合基板。由此，通過實施不使用粘結劑的直接鍵合從而能夠提高彈性表面波器件的耐熱性，并且通過粗糙化接合面從而能夠散射體聲波、提高彈性表面波器件的特性。
[0023]本發(fā)明的復合基板的制造方法，是一種準備好壓電基板和支持基板、通過接合面直接鍵合兩基板來制造復合基板的方法，該復合基板的制造方法中，
[0024]包括:
[0025](a)準備好所述壓電基板和所述支持基板的工序；
[0026](b)將所述壓電基板的所述接合面與所述支持基板的所述接合面中的至少一方做成多個凸部的頂端具有平坦部的部分平坦化凹凸面的工序；以及
[0027](c)將所述壓電基板的接合面與所述支持基板的接合面直接鍵合的工序。
[0028]該本發(fā)明的復合基板的制造方法中，準備好壓電基板與支持基板，將壓電基板的接合面與支持基板的接合面的至少一方做成多個凸部的頂端具有平坦部的部分平坦化凹凸面。而且，將壓電基板的接合面與支持基板的接合面直接鍵合。因此，通過將接合面做成凹凸面并具有平坦部，從而能夠充分確保壓電基板與支持基板的接觸面積。由此，能夠得到將接合面粗糙化并進行直接鍵合的壓電基板與支持基板的復合基板。在該情況下，當工序(b)中所述壓電基板的所述接合面與所述支持基板的所述接合面中只有一方做成所述部分平坦化凹凸面時，可以在工序(a)中準備另一個接合面是鏡面的基板、或者可以是另一個的接合面在工序(b)被研磨而成為鏡面。
[0029]本發(fā)明的復合基板的制造方法中，可以在所述工序(b)中將所述壓電基板的所述接合面做成所述部分平坦化凹凸面，在所述工序(C)中將所述壓電基板的部分平坦化凹凸面與所述支持基板的接合面直接鍵合。這樣一來，與例如壓電基板的接合面是鏡面且支持基板的接合面是部分平坦化凹凸面的情況相比，能夠提高散射體聲波的效果。
[0030]在本發(fā)明的復合基板的制造方法中，所述平坦部的輪廓算術平均偏差Ra可以為Inm以下。這樣一來，因為能夠更充分確保壓電基板與支持基板的接觸面積，因此能夠使壓電基板與支持基板的直接鍵合的鍵合力更充分。這種情況下，所述部分平坦化凹凸面的所述平坦部的輪廓算術平均偏差Ra可以為Inm以下，所述平坦部以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra可以為IOnm以上。通過將部分平坦化凹凸面中平坦部以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra做成IOnm以上，得到充分的使散射體聲波的效果。因此，能夠滿足壓電基板與支持基板的鍵合力的確保以及體聲波的散射這兩者。
[0031]在本發(fā)明的復合基板的制造方法中，所述平坦部的面積占所述部分平坦化凹凸面的面積的比例可以為30%以上、80%以下。通過使平坦部的面積比例在30%以上，從而能夠充分確保接合面與接合面的鍵合力。此外，通過使平坦部的面積比例在80%以下，從而能夠得到充分的使體聲波散射的效果。
[0032]在本發(fā)明的復合基板的制造方法中，可以在所述工序(a)中，當準備所述壓電基板和所述支持基板時，準備好該壓電基板以及該支持基板的至少一方具有作為所述接合面的凹凸面的基板，在所述工序(b)中，通過研磨所述凹凸面，將該凹凸面做成所述部分平坦化凹凸面。這種情況下，所述工序(a)中，還可以準備好通過粗加工所述壓電基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作為所述接合面的凹凸面的基板。
[0033]在本發(fā)明的復合基板的制造方法中，可以在所述工序(a)中，當準備所述壓電基板和所述支持基板時，準備好該壓電基板以及該支持基板的至少一方具有作為所述接合面的鏡面的基板，在所述工序(b)中，通過粗加工至少一個所述鏡面，從而將該鏡面做成所述部分平坦化凹凸面。這種情況下，可以準備好通過研磨所述壓電基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作為所述接合面的鏡面的基板。此外，在所述工序(b)中，還可以掩膜所述鏡面的一部分，對該鏡面中未用該掩膜覆蓋的部分進行粗加工，然后去除該掩膜，由此將該鏡面做成所述部分平坦化凹凸面。通過這樣，能夠更切實地將用掩膜覆蓋的部分留作平坦部。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是復合基板10的立體圖。
[0035]圖2是圖1的A-A截面圖。
[0036]圖3是不意性表不復合基板10的制造工序的說明圖(截面圖)。[0037]圖4是使用復合基板10制作的單端口 SAW諧振器40的立體圖。
[0038]圖5是表示將單端口 SAW諧振器40搭載在陶瓷基板50用樹脂封入、安裝到印刷配線基板70上的樣子的截面圖。
[0039]圖6是不意性表不變形例的工序(a)、(b)的說明圖(截面圖)。
[0040]圖7是變形例的復合基板的截面圖。
[0041]圖8是變形例的復合基板的截面圖。
[0042]圖9是示意性表示實施例2的工序(a)、(b)的說明圖(截面圖)。
[0043]符號說明: [0044]10…復合基板;12…空間;20，120…壓電基板;21，121…接合面;23, 23a, 123…凸部;25…平坦部;26，26a…凹部;30…支持基板;31…接合面;40…單端口 SAW諧振器；42，44...1DT電極；46…反射電極；50…陶瓷基板；52,54…焊盤；56,58…焊球;60…樹月旨；62,64…電極;70…印刷配線板;72，74…焊盤；76，78…焊接;80…掩膜;82，182…第一層；84，184…第二層;86,186…抗蝕劑膜；110…貼合基板。
【具體實施方式】
[0045]以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是本發(fā)明實施方式的復合基板10的立體圖。圖2是圖1的A-A截面圖。該復合基板10例如用于彈性表面波器件，該復合基板10形成為一部位平坦的圓形。該平坦的部分是稱為定向平面(OF)的部分，在彈性表面波器件的制造工序中用于進行諸操作時的晶圓位置、方向的檢測等。本實施方式的復合基板10具有壓電基板20和支持基板30。
[0046]壓電基板20是可傳輸彈性表面波的的壓電體基板。壓電基板20的材質可以列舉例如鉭酸鋰(也稱為LiTa03、LT)、鈮酸鋰(也被稱為LiNb03、LN)、LN-LT固溶體單晶、硼酸鋰、硅酸鎵鑭、石英等。壓電基板20的大小沒有特別限定，例如直徑為50~150mm，厚度為10~50 μ m。該壓電基板20的圖2中的下表面為形成有微小凹凸的接合面21。壓電基板20以該接合面21與支持基板30的接合面31直接鍵合。
[0047]接合面21是粗糙面，如圖2所示，該接合面21是分別形成有多個在頂端形成有平坦部25的凸部23、未形成平坦部25的多個凸部23a、凹部26的部分平坦化凹凸面。此外，壓電基板20以接合面21的平坦部25與支持基板30直接鍵合。平坦部25是與壓電基板20的表面平行(包括大致平行)的面，其自身位于所形成的凸部23的標高的最高部(圖2的最下部)。此外，這里“標高”是指，以與壓電基板20中接合面21相反側的面(圖2的上表面)為基準時的壓電基板20的厚度方向的距離(高度)。此外，多個平坦部25位于同一平面上(包括大致同一平面)。為了充分確保接合面21與接合面31直接鍵合的鍵合力，平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra優(yōu)選在Inm以下。但是，平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra不限于此，只要是充分確保與接合面31的接觸面積、使接合面21與接合面31直接鍵合的鍵合力充分的數(shù)值即可。凸部23a的頂端(山頂)的標高形成得比平坦部25的標高低。即，凸部23a的頂端在圖2中位于平坦部25的上側。此外，接合面21的最大高度粗糙度Rz不受特別限定，例如為I~5 μ m。接合面21的輪廓算術平均偏差Ra不受特別限定，例如為0.1~
0.5 μ m。此外，為了使體聲波散射的效果充分，接合面21中平坦部25以外的部分(粗糙面部分)的輪廓算術平均偏差Ra優(yōu)選在IOnm以上。為了滿足接合面21與接合面31的鍵合力的確保以及體聲波的散射這兩方，優(yōu)選地，平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra在Inm以下、且平坦部25以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra在IOnm以上。優(yōu)選地，平坦部25的面積占接合面21 (部分平坦化凹凸面)的面積的比例在30%以上、80%以下。通過使平坦部25的面積比例在30%以上，從而能夠充分確保接合面21與接合面31的鍵合力。通過使平坦部25的面積比例在80%以下，從而能夠得到充分的使體聲波散射的效果。此外，接合面21的面積為將接合面21投影到與復合基板10 (壓電基板20)的厚度方向垂直的平面(圖2的左右方向的平面)上時的接合面21的面積。平坦部25的面積也同樣是將平坦部25投影到與復合基板10 (壓電基板20)的厚度方向垂直的平面上時的平坦部25的面積。
[0048]此外，接合面21的平坦部25的存在可以通過用例如AFM (Atomic ForceMicroscope:原子力顯微鏡)、觸針式表面形狀測定器、光學式的非接觸表面形狀測定器等觀察接合面21來確認。
[0049]支持基板30在圖2所示的上側具有接合面31，其是以該接合面31與壓電基板20的接合面21直接鍵合的基板。作為支持基板30的材質，可以例舉例如硅(Si )、藍寶石、氮化鋁、氧化鋁、硼硅酸玻璃、石英玻璃等。支持基板30的大小沒有特別限定，例如直徑為50?150mm,厚度為100?500 μ m。此外，使支持基板30的材料為熱膨脹系數(shù)與壓電基板20接近的材料時，能夠抑制復合基板加熱時的形變。接合面31為鏡面。為了充分確保接合面21與接合面31直接鍵合的鍵合力，該接合面31的輪廓算術平均偏差Ra優(yōu)選在Inm以下。但是，接合面31的輪廓算術平均偏差Ra不限于此，只要是充分確保與接合面21 (平坦部25)的接觸面積、使接合面21與接合面31直接鍵合的鍵合力充分的數(shù)值即可。
[0050]關于這種復合基板10的制造方法，下面使用圖3進行說明。圖2是示意性表示復合基板10的制造工序的說明圖(截面圖)。復合基板10的制造方法包括:(a)當準備壓電基板120和支持基板30時，準備了通過對壓電基板120的表面進行粗加工、從而具有作為接合面121的凹凸面的基板的工序；(b)研磨接合面121即凹凸面，使凹凸面中多個凸部的頂端具有平坦部25的部分平坦化凹凸面的工序；(c)將作為部分平坦化凹凸面的接合面21與支持基板30的接合面31直接鍵合的工序。
[0051]工序(a)中，首先，準備好具有0F、作為壓電基板20的壓電基板120以及支持基板30 (圖3 (al))。此外，圖3 (al)中，省略示出支持基板30。壓電基板120的大小沒有特別限定，例如可以做成直徑為50?150mm,厚度為150?500 μ m。支持基板30的大小可以采用與壓電基板120相同的大小。此外，關于支持基板30，準備好接合面31的輪廓算術平均偏差Ra為上述預先說明的數(shù)值(例如Inm以下)的基板，或者通過CMP研磨對接合面31進行鏡面研磨、做成上述的數(shù)值(例如Inm以下)。接著，通過對該壓電基板120的一個面進行粗加工，形成接合面121。接合面121形成為表面具有多個凸部123以及多個凹部26的凹凸面(圖3(a2))。接合面121沒有特別限定，例如最大高度粗糙度Rz形成為3μπι左右。此外，還可以粗加工成，接合面121的輪廓算術平均偏差Ra為將復合基板10用作彈性表面波器件時的使用彈性表面波的波長程度。或者，為了得到充分的使體聲波散射的效果(例如接合面121的輪廓算術平均偏差Ra為IOnm以上)，還可以對壓電基板120的表面進行粗加工。接合面121的形成是通過例如用磨削機或噴砂對壓電基板120的表面進行粗加工來實施?；蛘?，可以通過采用氫氟酸等的濕法蝕刻來形成接合面121。這樣，在工序(a)中，準備通過粗加工壓電基板120、從而具有作為接合面121的凹凸面的基板。[0052]在工序(b)中，研磨接合面121即凹凸面(圖3 (bl))，做成凹凸面中多個凸部123頂端平坦的部分平坦化凹凸面。由此，研磨后的接合面21的多個凸部23的頂端成為平坦部25 (圖3 (b2))。實施研磨，以使接合面121的至少一部分凹部26殘留并使至少一部分凸部123的頂端平坦化。作為研磨的方法，可例舉例如采用無紡布墊、漿料的CMP研磨。此夕卜，在使用金剛石磨石等磨削加工接合面121后，可以進行CMP研磨等多次的研磨。由此，多個平坦部25形成于同一平面上(包括大致同一平面上)。實施該研磨，以使平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra成為上述的數(shù)值。這里，從研磨前的接合面121的最高部的標高(接合面121的多個凸部123的山頂中最高的標高)到研磨后的接合面21的平坦部25的標高為止的壓電基板120的厚度方向的距離為研磨深度d(參照圖3 (bl))。這時，沒有特別限定，進行接合面121的研磨以使研磨深度d為例如0.5?3 μ m。此外,研磨深度d的數(shù)值不限于此，例如通過實驗能夠確定這樣一種粗糙面，該粗糙面能夠充分確保研磨后的接合面121即接合面21與支持基板30的接合面31的鍵合力、并在將復合基板10用作彈性表面波器件時能夠使體聲波散射。此外，如圖3 (bl)所示，也可以有通過谷底比研磨深度d淺的研磨來消除的凹部26a。此外，如圖3 (b2)所示，研磨后的接合面121上可以有頂端未通過研磨來進行平坦化的凸部23a。此外，優(yōu)選地，實施工序(b)中凹凸面的研磨，以使平坦部25的面積占接合面21 (部分平坦化凹凸面)的面積的比例為上述的數(shù)值(30%以上、80%以下)。
[0053]這樣，本實施方式的復合基板10的制造方法中，實施以下兩個工序:在工序(a)中制作作為接合面121的凹凸面，然后在工序(b)中通過研磨切割凸部123的頂端(頭頂部)。由此，能夠比較容易地形成接合面21 (部分平坦化凹凸面)，該接合面21具有頂端形成有平坦部25的凸部23。
[0054]工序(C)中，將研磨后的接合面121即接合面21與支持基板30的接合面31直接鍵合，作為貼合基板110 (圖3 (C))。作為直接鍵合的方法，例示有如下方法。即，首先，清洗壓電基板120的接合面21和支持基板30的接合面31，去除附著在接合面21、31的雜質(氧化物、吸附物等)。接著，將氬氣等不活性氣體的離子束照射到兩基板的接合面21、31，從而去除殘留的雜質并使接合面21、31活性化。然后，在真空中、常溫下貼合兩基板進行接合。這時，接合面21雖被粗糙化，但是部分平坦化凹凸面，因此通過具有平坦部25能夠充分確保壓電基板120與支持基板30的接觸面積。因此，雖然接合面I被粗糙化，也能夠充分確保鍵合力，可以直接鍵合。
[0055]形成貼合基板110時，作為工序(d)，磨削壓電基板120的表面(上表面)將厚度做薄并進行鏡面研磨(圖3(d))。由此，壓電基板120成為圖1、2所示的壓電基板20，得到上述的復合基板10。
[0056]這樣得到的復合基板10接著采用一般的光刻技術，做成多個彈性表面波器件的集合體之后，用切割機切出一個一個的彈性表面波器件。圖4示出將復合基板10做成作為彈性表面波器件的單端口 SAW諧振器40的集合體時的樣子。單端口 SAW諧振器40通過光刻技術在壓電基板20的表面形成可激發(fā)彈性表面波的一對IDT(Interdigital Transducer)電極42、44 (也稱為梳型電極、指狀電極)，以及反射電極46。另外，所得到的單端口 SAW諧振器40如下所述安裝在印刷配線基板70。S卩，如圖5所示，通過焊球56、58連接IDT電極42,44和陶瓷基板50的焊盤52、54之后，在該陶瓷基板50上通過樹脂60進行封裝。而且，在設置于該陶瓷基板50的背面的電極62、64和印刷配線基板70的焊盤72、74之間夾著無鉛的焊膏，之后通過回流焊工序安裝到印刷配線基板70。圖4示出焊膏熔融、再固化后的焊接 76、78。
[0057]對這樣制作的單端口 SAW諧振器40的使用例進行說明。IDT電極42、44之間施加電壓時，則在壓電基板20的表面激發(fā)彈性表面波，在壓電基板20的表面上從IDT電極42、44向兩側的反射電極46的方向傳輸彈性表面波。此外，彈性表面波通過反射電極46反射回到IDT電極42、44。由此，單端口 SAW諧振器40作為具有以下導出的共振頻率f的諧振器進行工作，該共振頻率f是當IDT電極42、44的周期為λ、壓電基板20的表面的彈性表面波的傳輸速度為V時，由共振頻率f=傳輸速度V /周期λ的關系導出。這里，對IDT電極42、44施加電壓時，除彈性表面波之外還產(chǎn)生壓電基板20的厚度方向的波(體聲波)。該體聲波在壓電基板20與支持基板30的界面上發(fā)生反射，到達壓電基板20的表面時成為對于彈性表面波的噪音，導致單端口 SAW諧振器40的特性的下降。本實施方式的復合基板10中，壓電基板20的接合面21成為部分平坦化凹凸面，因為具有凸部23、凸部23a、凹部26，所以能夠使該體聲波散射。因此，能夠降低體聲波引起的噪音，能夠提高單端口 SAW諧振器40的特性。
[0058]根據(jù)以上詳細說明的本實施方式的復合基板10，壓電基板20的接合面21成為部分平坦化凹凸面。該部分平坦化凹凸面的多個凸部23的頂端具有平坦部25，在該平坦部25上壓電基板20與支持基板30直接鍵合。因此，將接合面21成為凹凸面(粗糙面)且具有平坦部25，由此能充分確保壓電基板20與支持基板30的接觸面積。由此，在接合壓電基板20與支持基板30的復合基板中，能夠將接合面21粗糙化并進行直接鍵合。此外，通過將平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra做成Inm以下，更充分確保壓電基板20與支持基板30的接觸面積，因而能得到更充分的直接鍵合的鍵合力。此外，能夠得到這樣一種彈性表面波器件:通過實施不使用粘結劑的直接鍵合從而提高耐熱性，且通過粗糙化接合面從而散射體聲波、提高特性。另外，壓電基板20的接合面21還成為具有凸部23的部分平坦化凹凸面，該凸部23頂端形成有平坦部25。因此，例如與壓電基板20的接合面為鏡面且支持基板30的接合面為部分平坦化凹凸面的情況相比，提高了散射體聲波的效果。
[0059]此外，在工序(a)中準備好具有接合面121的壓電基板20，在工序(b)中研磨接合面121，將接合面121作為部分平坦化凹凸面。因此，能夠比較容易形成具有凸部23的部分平坦化凹凸面，該凸部23頂端形成有平坦部25。
[0060]此外，本發(fā)明不受上述實施方式的任何限定，只要屬于本發(fā)明的技術范圍可以以各種樣態(tài)來實施，這是不言而喻的。
[0061]例如，在上述實施方式中，在工序(a)中通過粗加工壓電基板120的表面，來準備具有作為接合面121的凹凸面的壓電基板，在工序(b)中研磨接合面121即凹凸面，將接合面121作為部分平坦化凹凸面，但不限于此，在其他方法中還可以形成部分平坦化凹凸面。例如，也可以圖6所示，在工序(a)中準備好具有鏡面作為接合面121的壓電基板120 (圖6 (a))，在工序(b)中粗加工鏡面接合面121 (圖6 (bl)、圖6 (b2))，從而將鏡面作為部分平坦化凹凸面(接合面21)。這樣，在工序(b)中，即使進行粗加工使接合面121的鏡面部分的至少一部分作為平坦部25殘留，由此也能夠形成部分平坦化凹凸面。此外，作為工序(b)的粗加工接合面121的方法，可列舉例如干法蝕刻、噴砂、濕法蝕刻等。此外，在工序(b)中，也可以用掩膜覆蓋接合面121中想作為平坦部25殘留的部分之后，通過干法蝕刻、噴砂、濕法蝕刻等對未被掩膜的部分進行粗加工，然后去除掩膜，從而形成部分平坦化凹凸面。由此能夠更切實地將掩膜的部分作為平坦部25留下。此外，容易控制平坦部25的形狀、平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比率。作為掩膜的方法，例如可列舉采用光刻技術將金屬膜等掩膜圖形化到接合面121上的方法。掩膜的材質不限于金屬，只要是粗加工接合面121時不必剝離、去除而能夠保護接合面121的材質即可。掩膜的圖形可以是任何形狀，例如可以是直線、點、曲線等。掩膜的圖形可以適當確定成例如使平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例為30%以上、80%以下。此外，在這種粗加工以使接合面121的鏡面部分的至少一部分作為平坦部25殘留的情況下，還可以代替在工序(a)中準備具有鏡面作為接合面121的壓電基板120，而在工序(a)中通過研磨壓電基板的表面來準備具有鏡面作為接合面121的壓電基板。此外，在工序(a)中將壓電基板的接合面與支持基板的接合面一起研磨做成鏡面，在工序(b)中也可以只對壓電基板的接合面進行粗加工做成部分平坦化凹凸面。
[0062]例如，在上述的實施方式中，壓電基板20的接合面21作為部分平坦化凹凸面，但不限于此。例如，圖7所示，還可以將壓電基板20的接合面21作為鏡面，將支持基板30的接合面31作為部分平坦化凹凸面。即便這樣，也能夠得到與上述實施方式同樣的效果。但是，使體聲波散射的效果在上述實施方式時容易變高。此外，圖7的復合基板能夠基于上述復合基板10的制造工序進行制造。例如，只要在上述工序(a)中不是對壓電基板而是對支持基板的接合面進行粗加工形成凹凸面，在工序(b)中研磨該支持基板的凹凸面做成部分平坦化凹凸面即可。或者，還可以在工序(a)中對支持基板的接合面進行研磨做成鏡面，在工序(b)中對該支持基板的鏡面進行粗加工做成部分平坦化凹凸面。
[0063]或者，如圖8所示，還可以將壓電基板20的接合面21與支持基板30的接合面31一起作為部分平坦化凹凸面。即使這樣，也能夠得到與上述實施方式同樣的效果。但是，壓電基板20與支持基板30直接鍵合的鍵合力在上述實施方式時容易變高。圖8的復合基板能夠基于上述復合基板10的制造工序進行制造。此外，壓電基板的部分平坦化凹凸面與支持基板的部分平坦化凹凸面可以用相同的方法形成，也可以用不同的方法形成。例如，壓電基板的部分平坦化凹凸面可以通過研磨凹凸面來形成，支持基板的部分平坦化凹凸面可以通過粗加工鏡面來形成。
[0064]此外，圖7、圖8中，優(yōu)選地，在由接合面21與接合面31夾成的空間12中布滿可傳輸體聲波的物質。這樣一來，因為體聲波能夠切實地傳輸?shù)街С只宓慕雍厦?1中除平坦部以外的部分，所以能更切實地使體聲波散射。此外，不管空間12是否布滿物質，到達壓電基板20與支持基板30的接合界面的體聲波中的一部分傳播到支持基板30內。于是,體聲波到達接合面31中除平坦部25以外的部分。并且，通過該除平坦部25以外的部分的凹凸而散射的體聲波，其再次通過壓電基板20與支持基板30的接合界面?zhèn)鬏數(shù)綁弘娀?0內。這樣，即使在空間12中沒有物質的情況下，通過支持基板30側的部分平坦化凹凸面也可以引起體聲波的散射，能夠得到提高特性的彈性表面波器件。
[0065]在上述的實施方式中，復合基板10的接合面21上存在不具有平坦部25的凸部23a，但不特別地限定于此。也可以做成，接合面21的所有凸部形成有平坦部25而不存在凸部23a。
[0066]在上述的實施方式中，在工序(a)中通過粗加工壓電基板120的表面形成作為接合面121的凹凸面，但不特別地限定于此。例如，也可以在工序(a)中事先準備具有凹凸面作為接合面121的壓電基板120。
[0067]在上述的實施方式中，作為用復合基板10制作的彈性表面波器件，對單端口 SAW諧振器進行了說明，但是，即使用復合基板10制作其他的彈性表面波也能夠得到同樣的效果。作為其他的彈性表面波器件，可列舉例如雙端口 SAW諧振器、橫向型SAW濾波器、梯形SAW濾波器、卷積器等。
[0068]實施例:
[0069]實施例1:
[0070]作為實施例1，根據(jù)用圖3說明的制造方法制作圖1、圖2所示的復合基板10，用其制作圖4所示的單端口 SAW諧振器40。
[0071]具體地說，如下述那樣進行制作。首先，在工序(a)中，作為壓電基板120，準備了具有0F、直徑為4英寸、厚度為230 μ m的LiTaO3基板。而且，用磨粒(GC (綠碳化硅)制，粒度#1000)磨削壓電基板120的背面，形成最大高度粗糙度Rz為3 μ m的凹凸面接合面121。此外，作為支持基板30，準備了具有0F、直徑為4英寸、厚度為250μπι的Si基板。關于支持基板30的接合面31，準備了事先進行CMP研磨以使輪廓算術平均偏差Ra為Inm以下的面。
[0072]接著，在工序(b)中，使用平均粒徑0.5μπι的金剛石磨粒，將接合面121磨削加工成研磨深度d為1.0ym左右。然后，最后使用無紡布墊對表面進行CMP研磨，使平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra為Inm以下。此外,通過AFM (Atomic Force Microscope:原子力顯微鏡)觀察研磨后的接合面121 (接合面21)，能夠確認接合面21上形成有平坦部25、凸部23、凹部26，成為部分平坦化凹凸面。此外，平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra在測定面積口 10ym&S0.8nm。接合面21中除平坦部25以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra在測定面積口 10 μ m處為10nm。此外，用AFM觀察接合面21中的口 IOOym的區(qū)域，平坦部25與除平坦部25以外的部分的比例是3:7。S卩，平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例為30%。此外，在平坦部25與除平坦部25以外的部分，輪廓算術平均偏差Ra差別大，因此，在用AFM觀察接合面21而得到的圖像中，在平坦部25與除平坦部25以外的部分亮度差別大。因此，通過該差異進行圖像二值化，由此，能夠確定平坦部25與除平坦部25以外的部分的界限，進而能夠求出平坦部25的面積。平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例像這樣采用由AFM得到的圖像算出。
[0073]接著，工序(C)中，對壓電基板120、支持基板30分別依次進行擦洗清洗、酸洗、有機清洗，凈化接合面21、31。而且，將壓電基板120以及支持基板30輸送到超高真空腔內。向接合面21、31照射中性氬氣束大約60秒鐘。等待接合面21、31表面溫度下降五分鐘左右，使兩基板接觸之后用2t的力加壓，將壓電基板120與支持基板30直接鍵合做成貼合基板110。而且，在工序(d)中，取出貼合基板110，磨削、研磨壓電基板120的表面直至該壓電基板120的厚度變?yōu)?0 μ m，做成壓電基板20。這樣一來制造出復合基板10。
[0074]然后，在該復合基板10的壓電基板20上圖形化200對IDT電極42、44，以及反射電極46，通過切割機進行切除得到一個一個的單端口 SAW諧振器40。
[0075]比較例1:
[0076]作為比較例1，除了將壓電基板20的接合面21做成不具有平坦部25的鏡面(輪廓算術平均偏差Ra=0.4nm)這一點以外，其他與實施例1 一樣地制作復合基板，制作單端口SAW諧振器。
[0077]反射特性的評價:
[0078]針對實施例1以及比較例I的單端口 SAW諧振器測量頻率特性。在實施例1和比較例I中，比較雜散振幅的峰值，實施例1與比較例I相比，雜散振幅的峰值被抑制成3dB以上的較小的值。由此可以確認，在實施例1中，因為壓電基板20的接合面21是部分平坦化凹凸面并被粗糙化，因此，與比較例I相比，由雜散即體聲波的不必要的反射引起的噪音被抑制在3dB以上。
[0079]此外，除了省略工序(b)沒有在壓電基板20形成平坦部25這一點以外，試著通過與實施例1 一樣的工序制作復合基板，而即使實施工序(c)中的直接鍵合，壓電基板120與支持基板30也不會粘結。由此可以確認，在實施例1中，通過將壓電基板20的接合面21做成部分平坦化凹凸面，由此得到充分的直接鍵合的鍵合力。
[0080]實施例2:
[0081]作為實施例2，除了在工序(a)中準備好具有鏡面作為接合面121的壓電基板120、在工序(b)中進行粗加工以使接合面121的鏡面部分的至少一部分留作平坦部25從而形成部分平坦化凹凸面這點之外，其他用與實施例1相同的方法制作圖1、圖2所示的復合基板10。而且，使用它制作圖4所示的單端口 SAW諧振器40。圖9是示意性表示實施例2的工序(a)、(b)的說明圖(截面圖)。
[0082]具體地說，如下述那樣進行制作。首先，在工序(a)中，作為壓電基板120，準備了具有0F、直徑為4英寸、厚度為230μπι的LiTaO3基板(圖9 (a))。而且，鏡面研磨該壓電基板120的接合面121。具體地說，用平均粒徑0.5μπι的金剛石磨粒磨削加工接合面121。然后，最后使用無紡布墊對表面進行CMP研磨,使接合面121的輪廓算術平均偏差Ra為Inm以下。此外，作為支持基板30，準備了具有0F、直徑為4英寸、厚度為250μπι的Si基板。關于支持基板30的接合面31，準備了事先進行CMP研磨以使輪廓算術平均偏差Ra為Inm以下的面。
[0083]而且，在工序(b)中，在LT基板的表面形成以鉻為基底在其上形成金的由金(第二層184)和鉻(第一層182)構成的金屬膜，接著在其上形成抗蝕劑膜186 (圖9 (bl))。具體地說，采用平行平板RF濺射裝置，在成膜開始真空度1.5X 10_5Pa、氣壓(Ar) 0.5Pa，氣體(Ar)流量20SCCm、基板加熱150°C的條件下進行成膜。將成膜腔內的晶圓輸送速度設成鉻成膜時為14000pps、金成膜時為3600pps，將輸送次數(shù)設成鉻成膜時為I次、金成膜時為3次，從而使金(第二層184)的膜厚為150nm、鉻(第一層182)的膜厚為3nm。使用鉻作為金的基底的原因在于，為了加強金與晶圓的粘結力。然后，在金的表面涂布抗蝕劑，形成抗蝕劑膜186。接著，通過光刻工藝將抗蝕劑圖形化做成多個抗蝕劑膜86 (圖9(b2))。抗蝕劑膜86的圖形形狀為直線狀，被抗蝕劑覆蓋的部分(后面成為鏡面的部分)的寬度為4 μ m，未被抗蝕劑覆蓋的部分(后面成為粗糙面的部分)的寬度為I μ m。接著，用碘-碘化鉀完全去除未被抗蝕劑覆蓋的部分的金。接著，用硝酸鈰銨與高氯酸的混合液完全去除鉻。由此，將第一層182、第二層184分別做成多個第一層82、第二層84，使LT基板表面(接合面121)的一部分露出(圖9 (b3))。S卩，成為用由第一層82、第二層84構成的掩膜80 (以及抗蝕劑膜86)覆蓋接合面121的一部分的狀態(tài)。然后，浸潰到氫氟酸30分鐘，蝕刻壓電基板120。由此，通過蝕刻對接合面121中未用掩膜80覆蓋的部分進行粗加工形成凹凸(圖9(b4))。此夕卜，通過蝕刻去除抗蝕劑膜86。然后，去除圖形中殘留的金/鉻(掩膜80)(圖9 (b5))。由此，接合面121中用掩膜80覆蓋的部分維持實施工序(a)中的鏡面研磨而成為平坦部25，其他部分成為通過蝕刻被粗加工的凹凸面(粗糙面)，由此形成作為部分平坦化凹凸面的接合面21。此外，用AFM測量了接合面21的表面粗糙度，平坦部25的輪廓算術平均偏差Ra在口 10 μ m處為0.2nm，蝕刻的部分的輪廓算術平均偏差Ra在口 IOym處為lOOnm。此外，接合面21中平坦部25與其他區(qū)域的面積比例是8:2。S卩，平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例為80%。
[0084]接著，工序(C)中，對壓電基板120、支持基板30分別依次進行擦洗清洗、酸洗、有機清洗，凈化接合面21、31。而且，將壓電基板120以及支持基板30輸送到超高真空腔內。向接合面21、31照射中性氬氣束大約60秒鐘。等待接合面21、31表面溫度下降五分鐘左右，使兩基板接觸之后用2t的力加壓，將壓電基板120與支持基板30直接鍵合做成貼合基板110。而且，在工序(d)中，取出貼合基板110，磨削、研磨壓電基板120的表面直至該壓電基板120的厚度變?yōu)?0 μ m，做成壓電基板20。這樣一來制造出復合基板10。
[0085]然后，在該復合基板10的壓電基板20上圖形化200對IDT電極42、44，以及反射電極46，通過切割機進行切除得到一個一個的單端口 SAW諧振器40。針對實施例2的單端口 SAW諧振器40測量頻率特性。比較雜散振幅的峰值，與比較例I相比，雜散振幅的峰值被抑制成2.5dB以上的較小的值。
[0086]比較例2:
[0087]在實施例2的方法中，調整抗蝕劑膜86以及金屬膜(掩膜80)的圖形的寬度，制作平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例為10%的復合基板。但是，接合強度減弱，在研磨中壓電基板120與支持基板30發(fā)生剝離。比較實施例2與比較例2可以想到，為了得到充分的壓電基板與支持基板的鍵合力，平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例優(yōu)選為超過10%，例如優(yōu)選為20%以上，更為優(yōu)選為30%以上。
[0088]實施例3:
[0089]在實施例2的方法中，調整抗蝕劑膜86以及金屬膜(掩膜80)的圖形的寬度，制作平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例為90%的復合基板，作為實施例3。由實施例3的復合基板與實施例1、2 —樣地制作單端口 SAW諧振器，測量頻率特性。該實施例3的單端口 SAW諧振器與比較例I相比時，雜散振幅的峰值被抑制成0.1dB以上的較小的值。但是，與實施例1、2相比時，雜散振幅的峰值的抑制效果甚少。比較實施例1?3可以想到，為了充分抑制體聲波，平坦部25的面積占部分平坦化凹凸面的面積的比例優(yōu)選為不滿90%，例如優(yōu)選為80%以下。
[0090]本申請以2012年8月17日提出的日本國專利申請第2012-181006號為優(yōu)先權主張的基礎，通過引用將其全部內容包含到本說明書中。
[0091]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0092]本發(fā)明可以用于諧振器、濾波器、卷積器等彈性表面波器件。
【權利要求】
1.一種復合基板， 具有: 壓電基板；以及 與所述壓電基板直接鍵合的支持基板， 該復合基板的特征在于， 所述壓電基板的接合面以及所述支持基板的接合面中的至少一方是部分平坦化凹凸面，該部分平坦化凹凸面在多個凸部的頂端具有平坦部，通過該平坦部進行所述直接鍵合。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合基板，其特征在于， 所述部分平坦化凹凸面中，所述平坦部的輪廓算術平均偏差Ra為Inm以下，所述平坦部以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra為IOnm以上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的復合基板，其特征在于， 所述平坦部的面積占所述部分平坦化凹凸面的面積的比例為30%以上、80%以下。
4.一種彈性表面波器件,其特征在于， 具有: 權利要求1~3中任一項所述的復合基板；以及 形成于所述壓電基板上的可激發(fā)彈性表面波的電極。
5.一種復合基板的制造方法`，其是準備好壓電基板和支持基板、通過接合面直接鍵合兩基板來制造復合基板的方法，該復合基板的制造方法的特征在于， 包括: Ca)準備好所述壓電基板和所述支持基板的工序； (b)將所述壓電基板的所述接合面與所述支持基板的所述接合面中的至少一方做成多個凸部的頂端具有平坦部的部分平坦化凹凸面的工序；以及 (C)將所述壓電基板的接合面與所述支持基板的接合面直接鍵合的工序。
6.根據(jù)權利要求5所述的復合基板的制造方法，其特征在于， 所述部分平坦化凹凸面的所述平坦部的輪廓算術平均偏差Ra為Inm以下，所述平坦部以外的部分的輪廓算術平均偏差Ra為IOnm以上。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的復合基板的制造方法，其特征在于， 所述平坦部的面積占所述部分平坦化凹凸面的面積的比例為30%以上、80%以下。
8.根據(jù)權利要求5~7中任一項所述的復合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，當準備所述壓電基板和所述支持基板時，關于該壓電基板以及該支持基板的至少一方，準備具有作為所述接合面的凹凸面的基板， 所述工序(b )中，通過研磨所述凹凸面，將該凹凸面做成所述部分平坦化凹凸面。
9.根據(jù)權利要求8所述的復合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，準備好通過粗加工所述壓電基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作為所述接合面的凹凸面的基板。
10.根據(jù)權利要求5~7中任一項所述的復合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，當準備所述壓電基板和所述支持基板時，關于該壓電基板以及該支持基板的至少一方，準備具有作為所述接合面的鏡面的基板， 所述工序(b)中，通過粗加工至少一個所述鏡面，將該鏡面做成所述部分平坦化凹凸面。
11.根據(jù)權利要求10所述的復合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，準備好通過研磨所述壓電基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作為所述接合面的 鏡面的基板。
【文檔編號】H03H3/08GK103765773SQ201380002488
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2012年8月17日
【發(fā)明者】堀裕二, 服部良祐, 多井知義 申請人:日本礙子株式會社