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公開番号2024103136
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2023007312
出願日2023-01-20
発明の名称接合基板、及び接合基板の製造方法
出願人株式会社日本製鋼所
代理人個人
主分類H03H 9/25 20060101AFI20240725BHJP(基本電子回路)
要約【課題】ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が高い接合基板を提供すること。
【解決手段】本開示の一態様にかかる接合基板1は、第1基板10と第2基板20とが接合面15を介して接合された接合基板である。第1基板10は水晶基板であり、第2基板20は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。第1基板10及び第2基板20の少なくとも一方の接合面15側には、酸化シリコンからなる中間層11、21が形成されている。第1基板の接合面15側には第1改質層12が形成されており、第2基板20の接合面15側には第2改質層22が形成されており、第1改質層12及び第2改質層22のうち中間層11、21の上に形成されている改質層12、22の厚さが1.8nm以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と第２基板とが接合面を介して接合された接合基板であって、
前記第１基板は水晶基板であり、
前記第２基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板であり、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記接合面側には、酸化シリコンからなる中間層が形成されており、
前記第１基板の前記接合面側には第１改質層が形成されており、
前記第２基板の前記接合面側には第２改質層が形成されており、
前記第１改質層及び前記第２改質層のうち前記中間層の上に形成されている改質層の厚さが１．８ｎｍ以上である、
接合基板。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記第１基板及び前記第２基板の各々の前記接合面側には前記中間層として第１中間層及び第２中間層がそれぞれ形成されており、
前記第１改質層は前記第１基板に形成された前記第１中間層の前記接合面側の面に形成されており、
前記第２改質層は前記第２基板に形成された前記第２中間層の前記接合面側の面に形成されており、
前記第１中間層に形成された前記第１改質層の厚さが１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下であり、
前記第２中間層に形成された前記第２改質層の厚さが１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である、
請求項１に記載の接合基板。
【請求項３】
前記第２基板には前記中間層として第２中間層が形成されており、
前記第１改質層は前記第１基板の前記接合面側の面に形成されており、
前記第２改質層は前記第２基板に形成された前記第２中間層の前記接合面側の面に形成されており、
前記第１基板の前記接合面側に形成された前記第１改質層の厚さが２．７ｎｍ以上３．２ｎｍ以下であり、
前記第２中間層に形成された前記第２改質層の厚さが１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である、
請求項１に記載の接合基板。
【請求項４】
前記第１基板には前記中間層として第１中間層が形成されており、
前記第１改質層は前記第１基板に形成された前記第１中間層の前記接合面側の面に形成されており、
前記第２改質層は前記第２基板の前記接合面側の面に形成されており、
前記第１中間層に形成された前記第１改質層の厚さが１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下であり、
前記第２基板の前記接合面側に形成された前記第２改質層の厚さが２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下である、
請求項１に記載の接合基板。
【請求項５】
前記中間層の厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ以下である、請求項１に記載の接合基板。
【請求項６】
前記第１基板の厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、
前記第２基板の厚さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、
請求項１に記載の接合基板。
【請求項７】
第１基板である水晶基板と第２基板であるタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板とが接合面を介して接合された接合基板の製造方法であって、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記接合面側に酸化シリコンからなる中間層を形成する第１工程と、
前記第１基板の前記接合面側の面をプラズマ処理して第１改質層を形成する第２工程と、
前記第２基板の前記接合面側の面をプラズマ処理して第２改質層を形成する第３工程と、
前記第１改質層と前記第２改質層とを対向させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを仮接合する第４工程と、
前記仮接合後の基板をアニール処理して前記第１基板と前記第２基板とを接合する第５工程と、を備え、
前記第１改質層及び前記第２改質層のうち前記中間層の上に形成されている改質層の厚さを１．８ｎｍ以上とする、
接合基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１工程において、前記第１基板及び前記第２基板の各々の前記接合面側に酸化シリコンからなる第１中間層及び第２中間層をそれぞれ形成し、
前記第２工程において、前記第１基板に形成された前記第１中間層の前記接合面側の面をプラズマ処理して前記第１改質層を形成し、
前記第３工程において、前記第２基板に形成された前記第２中間層の前記接合面側の面をプラズマ処理して前記第２改質層を形成し、
前記第１中間層に形成された前記第１改質層の厚さを１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下とし、
前記第２中間層に形成された前記第２改質層の厚さを１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下とする、
請求項７に記載の接合基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１工程において、前記第２基板の前記接合面側に酸化シリコンからなる第２中間層を形成し、
前記第２工程において、前記第１基板の前記接合面側の面をプラズマ処理して前記第１改質層を形成し、
前記第３工程において、前記第２基板に形成された前記第２中間層の前記接合面側の面をプラズマ処理して前記第２改質層を形成し、
前記第１基板の前記接合面側に形成された前記第１改質層の厚さを２．７ｎｍ以上３．２ｎｍ以下とし、
前記第２中間層に形成された前記第２改質層の厚さを１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下とする、
請求項７に記載の接合基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程において、前記第１基板の前記接合面側に酸化シリコンからなる第１中間層を形成し、
前記第２工程において、前記第１基板に形成された前記第１中間層の前記接合面側の面をプラズマ処理して前記第１改質層を形成し、
前記第３工程において、前記第２基板の前記接合面側の面をプラズマ処理して前記第２改質層を形成し、
前記第１中間層に形成された前記第１改質層の厚さを１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下とし、
前記第２基板の前記接合面側に形成された前記第２改質層の厚さを２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下とする、
請求項７に記載の接合基板の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、接合基板、及び接合基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動体通信機器の進化に伴い弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタについても高性能化が要求されている。ＳＡＷフィルタを構成する弾性表面波素子には、例えば、電気機械結合係数の向上による広帯域化や周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency）の絶対値の低減等が求められている。特許文献１には、弾性表面波素子に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１５８６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、弾性表面波素子を作製する際は、水晶基板からなる第１基板と、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板からなる第２基板と、を接合した接合基板が用いられる。しかしながら、これらの基板の接合条件によっては、第１基板と第２基板との接合面にボイドが発生したり、これらの基板の接合強度が低くなったりする場合がある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様にかかる接合基板は、第１基板と第２基板とが接合面を介して接合された接合基板である。前記第１基板は水晶基板であり、前記第２基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記接合面側には、酸化シリコンからなる中間層が形成されており、前記第１基板の前記接合面側には第１改質層が形成されており、前記第２基板の前記接合面側には第２改質層が形成されており、前記第１改質層及び前記第２改質層のうち前記中間層の上に形成されている改質層の厚さが１．８ｎｍ以上である。
【０００６】
本開示の一態様にかかる接合基板の製造方法は、第１基板である水晶基板と第２基板であるタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板とが接合面を介して接合された接合基板の製造方法であって、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記接合面側に酸化シリコンからなる中間層を形成する第１工程と、前記第１基板の前記接合面側の面をプラズマ処理して第１改質層を形成する第２工程と、前記第２基板の前記接合面側の面をプラズマ処理して第２改質層を形成する第３工程と、前記第１改質層と前記第２改質層とを対向させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを仮接合する第４工程と、前記仮接合後の基板をアニール処理して前記第１基板と前記第２基板とを接合する第５工程と、を備え、前記第１改質層及び前記第２改質層のうち前記中間層の上に形成されている改質層の厚さを１．８ｎｍ以上とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示により、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が高い接合基板、及び接合基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態にかかる接合基板の構成例１を示す断面図である。
実施の形態にかかる接合基板の構成例２を示す断面図である。
実施の形態にかかる接合基板の構成例３を示す断面図である。
実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するための模式図である。
実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するための模式図である。
中間層（酸化シリコン）の膜種と改質層の厚さとの関係を示すグラフである。
中間層（酸化シリコン）の膜種と接合強度との関係を示すグラフである。
改質層の厚さと接合強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態にかかる接合基板の構成例１を示す断面図である。図１において上図は接合前の基板を示し、下図は接合後の接合基板を示している。図１に示すように、本実施の形態にかかる接合基板１は、第１基板１０と第２基板２０とが接合面１５を介して接合された接合基板である。ここで、第１基板１０は支持基板として機能し、第２基板２０は圧電素子として機能する。
【００１０】
本実施の形態において第１基板１０は水晶基板である。また、第２基板２０は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。第１基板１０（支持基板）として水晶基板を用いることで、弾性表面波素子の周波数の温度特性を改善できる。また、第２基板２０であるタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板は、弾性波の伝搬速度が速く、電気機械結合係数が大きい。よって、第２基板２０（圧電素子）としてタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板を用いることで、弾性表面波素子の広帯域化を実現できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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