CN112740551A - 复合基板、压电元件以及复合基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开的复合基板具备：压电基板，具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面；蓝宝石基板，具有与第2面对置地配置的第3面和作为其背面的第4面；和氧化铝层，具有与第2面对置的第5面和与第3面对置的第6面，并将第2面和第3面接合。第3面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下。第5面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于所述第3面的算术平均粗糙度Ra。
Description
技术领域
本公开涉及将压电基板和蓝宝石基板接合了的构造的复合基板、具备该复合基板的压电元件以及复合基板的制造方法。
背景技术
近年来，要求便携电话等通信设备中使用的声表面波元件等压电元件的小型化、高性能化。作为小型且高性能的压电元件，提出了在将压电基板和支承基板接合了的复合基板的压电基板上形成有元件电极的结构的压电元件。蓝宝石基板的机械强度、绝缘性、散热性优异，作为支承基板较优异。
在复合基板中，起因于压电基板与支承基板的接合界面处的体波的反射的杂散成为课题。为了解决该课题，在专利文献1中公开了通过研磨加工将支承基板的表面粗面化了的复合基板。此外，在专利文献2中公开了使用通过湿法蚀刻形成有棱锥形状的凹凸构造的支承基板的复合基板。然而，存在如果为了降低体波的反射使支承基板的表面粗糙度增大，则支承基板和压电基板的接合强度下降这样的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-147054号公报
专利文献2：日本特开2018-61226号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的课题在于，提供压电基板与支承基板的接合强度高且降低了体波在接合面中的反射的复合基板以及压电元件。
用于解决课题的手段
本公开的复合基板具备：压电基板，具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面；蓝宝石基板，具有与第2面对置地配置的第3面和作为其背面的第4面；和氧化铝层，具有与第2面对置的第5面和与第3面对置的第6面，并将第2面和第3面接合。第3面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下。第5面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，并且小于第3面的算术平均粗糙度Ra。
本公开的复合基板的制造方法具备：准备工序，准备具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面的压电基板、以及具有第3面和作为其背面的第4面的蓝宝石基板；粗面化工序，对第3面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以上且0.5μm以下；氧化铝层形成工序，在粗面化的第3面形成氧化铝层，并且对氧化铝层的位于与蓝宝石基板相反侧的位置的露出表面即第5面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以下并且小于第3面的算术平均粗糙度Ra；和接合工序，将氧化铝层的第5面和压电基板的第2面直接接合。
本公开的复合基板具备：压电基板，具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面；蓝宝石基板，具有与所述第2面对置地配置的第3面和作为其背面的第4面的；和接合层，包含与压电基板相同的材料、氧化铝、具有压电基板和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者，具有与第2面对置的第5面和与第3面对置的第6面，并将第2面和第3面接合，第2面的算术平均粗糙度R为0.1μm以上且0.5μm以下，第6面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，并且小于第2面的算术平均粗糙度Ra。
本公开的复合基板的制造方法具备：准备工序，准备具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面的压电基板、以及具有第3面和作为其背面的第4面的蓝宝石基板；粗面化工序，对第2面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以上且0.5μm以下；接合层形成工序，在粗面化了的第2面形成接合层，该接合层包含与压电基板相同的材料、氧化铝、具有压电基板和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物的任一者，对接合层的位于与压电基板相反侧的位置的露出表面即第6面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于第2面的算术平均粗糙度Ra；和接合工序，将接合层的第6面和所述蓝宝石基板的第3面直接接合。
发明效果
根据本公开，能够提供压电基板与蓝宝石基板的接合强度高且降低了体波在接合面中的反射的复合基板以及压电元件。
附图说明
图1是示出本公开的一个实施方式涉及的复合基板的概略剖视图。
图2是示出本公开的另一个实施方式涉及的复合基板的概略剖视图。
图3是示出本公开涉及的复合基板的制造方法的一个实施方式的概略剖视图。
图4是示出本公开涉及的复合基板的制造方法的另一个实施方式的概略剖视图。
具体实施方式
<复合基板和压电元件>
参照附图来对本公开的一个实施方式涉及的复合基板以及压电元件进行说明。在图1中，示出一个实施方式涉及的复合基板1的概略剖视图。复合基板1具备：压电基板2，具有作为元件形成面的第1面2a和作为其背面的第2面2b；蓝宝石基板3，具有与第2面2b对置地配置的第3面3a；和接合层4，将第2面2b和第3面3a接合。接合层4包含与压电基板2相同的材料、氧化铝、具有压电基板2和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物的任一者。在图1中，将接合层4设为包含氧化铝的“氧化铝层4”来进行说明。蓝宝石基板3的第3面3a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，氧化铝层4的作为压电基板2侧的表面的第5面4a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，并且小于第3面3a的算术平均粗糙度Ra。
本公开的一个实施方式涉及的压电元件具备一个实施方式涉及的复合基板1。作为压电元件，可举出在振荡电路等中使用的振荡器、在滤波器电路等中使用的表面弹性波元件、边界弹性波元件、体波元件等弹性波元件等。第2面2b和第3面3a如上述那样，隔着氧化铝层4而互相对置。
以下，对一个实施方式涉及的复合基板1的详细进行说明。一个实施方式涉及的复合基板1具备压电基板、蓝宝石基板3和氧化铝层4。压电基板2具有作为元件形成面的第1面2a、和作为其背面且与氧化铝层4接合的第2面2b。蓝宝石基板3具有与压电基板2的第2面2b对置地配置的第3面3a、和作为其背面的第4面3b。氧化铝层4具有与压电基板2的第2面2b相接的第5面4a、和与蓝宝石基板3的第3面3a相接的第6面4b。氧化铝层4不经由粘接剂等将压电基板2和蓝宝石基板3接合。
在压电基板2的第1面2a形成元件电极，作为表面弹性波元件等压电元件用的复合基板1来使用。在以下的说明中，为了方便起见，举出压电基板2是声表面波元件用的基板的例子来进行说明。压电基板2不限于此，也可以是振动传感器等传感器用基板或信号发送器用的基板等其他用途、功能的基板。
关于一个实施方式涉及的复合基板1的第1面2a是元件电极等的元件形成面，第2面2b和第3面3a是接合面，第4面3b是背面。元件形成面是如上述那样元件电极等功能部分所位于的部分。元件电极例如是互相啮合地配置的梳齿状电极。通过梳齿电极间的表面弹性波来进行在梳齿电极间传输的信号的滤波。
以往，在具备复合基板的表面弹性波元件中，有产生在高于通带(带通滤波器使信号不减衰地通过的频带)的频率产生被称为杂散的噪声这样的问题。该噪声起因于压电基板2与作为支承基板的蓝宝石基板3的接合界面处的体波的反射。已知为了降低体波的反射而使接合面的表面粗糙度增大，但存在如果使接合面的表面粗糙度增大，则接合强度下降这样的问题。
关于一个实施方式涉及的复合基板1，蓝宝石基板3的作为接合面的第3面3a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，特别优选为0.1μm以上且0.3μm以下。因此，到达第3面3a的体波的一部分被吸收或漫反射，从而朝向元件形成面2a(即，元件电极等功能部分)的反射体波被降低。由此，能够降低杂散。
进一步地，一个实施方式涉及的复合基板1的氧化铝层4的作为压电基板2侧的表面的第5面4a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，优选为0.01μm以下。由此，能够提高蓝宝石基板3以及氧化铝层4与压电基板2的接合的强度。因此，能够提供压电基板2与蓝宝石基板3的接合强度高且降低了体波在作为接合面的第3面3a中的反射的复合基板1。
算术平均粗糙度Ra例如能够通过激光显微镜、触针式表面形状测定装置、原子力显微镜(AFM)、或接合部截面的扫描电子显微镜(SEM)观察、透射电子显微镜(TEM)观察等来测定。测定长度设为5μm以上，在面内测定5个点以上并将其平均值作为测定值。
压电基板2包含钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)、氧化锌、石英等具有压电性的材料。如果压电基板2的第1面2a的算术平均粗糙度Ra为1nm以下，则可获得良好的元件特性。此外，如果第2面2b的算术平均粗糙度Ra为0.01μm以下，则与氧化铝层4’的接合强度变大。
蓝宝石是单晶氧化铝。蓝宝石基板3的第3面3a和第4面3b’成为c面、a面、m面、r面等特定的晶面、或相对于这些晶面具有给定偏离角(OFF角)的晶面。如果蓝宝石基板3的第4面3b的算术平均粗糙度Ra为1μm以上，则能够降低第4面3b中的体波的反射，因而对于元件特性的提高是有效的。
氧化铝层4与蓝宝石基板3同样地包含氧化铝。因此，与使用材质不同的接合层的情况相比，能够降低因材质的差异所引起的热膨胀系数、弹性模量等物性的差异而产生的接合时的残留应力等。如果氧化铝层4是多晶或非晶质，则与单晶相比，原子排列的规则性较低，因而能够降低体波的反射。关于氧化铝层4是单晶、多晶、还是非晶质，能够通过X射线衍射、电子束衍射等方法来判定。从接合强度、接合部中的反射波的降低的观点出发，氧化铝层4的厚度可以是0.5μm以上且5μm以下。
为了体波的反射的降低等，考虑设为包括对压电基板侧的表面部分进行了加工的蓝宝石基板(未图示)的复合基板，但一个实施方式涉及的复合基板1与此不同。例如，如果使用研磨装置等对蓝宝石基板3的第3面3a进行机械加工，则形成导入了多个结晶缺陷的加工变质层。此外，如果将原子(或离子)从第3面3a打入蓝宝石基板3，则形成离子(原子)注入层。关于本公开的氧化铝层4，蓝宝石基板3的第3面3a的算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以上且0.5μm以下，其第3面3a与氧化铝层4(第6面4b)接合，进一步地该氧化铝层4的比较平滑的第5面4a与压电基板2接合，在这方面，与加工变质层、离子(原子)注入层不同。
接下来，参照附图来对本公开的另一实施方式涉及的复合基板以及压电元件进行说明。在图2中，示出另一实施方式涉及的复合基板1’的概略剖视图。另一实施方式涉及的复合基板1’具备：压电基板2’，具有作为元件形成面的第1面2a’和作为其背面的第2面2b’；蓝宝石基板3’，具有与第2面2b’对置地配置的第3面3a’；和接合层4’，包含与压电基板2’相同的材料、氧化铝、具有压电基板2’和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者，并且将第2面2b’和第3面3a’接合。压电基板2’的第2面2b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，接合层4’的作为蓝宝石基板3’侧的表面的第6面4b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于第2面2b’的算术平均粗糙度Ra。
本公开的另一实施方式涉及的压电元件具备另一实施方式涉及的复合基板1’。作为压电元件，如上述所示，省略详细的说明。第2面2b’和第3面3a’如上述那样隔着接合层4’而互相对置。
以下，对另一实施方式涉及的复合基板1’的详细进行说明。另一实施方式涉及的复合基板1’具备压电基板2’、蓝宝石基板3’和接合层4’。压电基板2’具有作为元件形成面的第1面2a’、和作为其背面且与接合层4’接合的第2面2b’。蓝宝石基板3’具有与压电基板2’的第2面2b’对置地配置的第3面3a’、和作为其背面的第4面3b’。接合层4’具有与压电基板2’的第2面2b’相接的第5面4a’和与蓝宝石基板3’的第3面3a’相接的第6面4b’。接合层4’不经由粘接剂等将压电基板2’和蓝宝石基板3’接合。
在压电基板2’的第1面2a’形成元件电极，作为表面弹性波元件等压电元件用的复合基板1’来使用。在以下的说明中，为了方便起见，举出压电基板2’是声表面波元件用的基板的例子来进行说明。压电基板2’不限于此，也可以是振动传感器等传感器用基板或信号发送器用的基板等其他用途、功能的基板。
另一实施方式涉及的复合基板1’的第1面2a’是元件电极等的元件形成面，第2面2b’和第3面3a’是接合面，第4面3b’是背面。元件形成面是如上述那样元件电极等功能部分所位于的部分。元件电极例如是配置为互相啮合的梳齿状电极。通过梳齿电极间的表面弹性波，进行在梳齿电极间传输的信号的滤波。
以往，在具备复合基板的表面弹性波元件中，有在高于通带(带通滤波器使信号不减衰地通过的频带)的频率中产生被称为杂散的噪声这样的问题。该噪声起因于压电基板2与作为支承基板的蓝宝石基板3’的接合界面处的体波的反射。已知为了降低体波的反射而使接合面的表面粗糙度增大，但存在如果使接合面的表面粗糙度增大，则接合强度下降这样的问题。
另一实施方式涉及的复合基板1’的压电基板2’的作为接合面的第2面2b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，特别优选为0.1μm以上且0.3μm以下。因此，到达第2面2b’的体波的一部分被吸收或漫反射，可降低朝向元件形成面2a’(即，元件电极等功能部分)的反射体波。由此，能够降低杂散。
进一步地，另一实施方式涉及的复合基板1’的接合层4’的作为蓝宝石基板3’侧的表面的第6面4b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，优选为0.01μm以下。由此，能够提高压电基板2’以及接合层4’与蓝宝石基板3’的接合的强度。因此，能够提供压电基板2’与蓝宝石基板3’的接合强度高且降低了体波在作为接合面的第2面2b’中的反射的复合基板1’。对于算术平均粗糙度Ra的测定方法，如上述所示，省略详细的说明。
压电基板2’包含钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)、氧化锌、石英等具有压电性的材料。如果压电基板2的第1面2a’的算术平均粗糙度Ra为1nm以下，则可获得良好的元件特性。
蓝宝石是单晶氧化铝。蓝宝石基板3’的第3面3a’和第4面3b’成为c面、a面、m面、r面等特定的晶面、或相对于这些晶面具有给定偏离角(OFF角)的晶面。如果蓝宝石基板3’的第3面3a’的算术平均粗糙度Ra为0.01μm以下，则与接合层4’的接合强度变大。此外，如果蓝宝石基板3的第4面3b’的算术平均粗糙度Ra为1μm以上，则能够降低第4面3b’中的体波的反射，因而对于元件特性的提高是有效的。
接合层4’包含与压电基板2’相同的材料、氧化铝、具有压电基板2’和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者。若接合层4’是与压电基板2’相同的材料，则能够降低在将接合层4’形成于压电基板2’时根据形成温度(例如，数百度)而产生的热应力、热应变。另一方面，若接合层4’与蓝宝石基板3’同样地是氧化铝，则能够降低在将接合层4’和蓝宝石基板3’接合时根据接合温度(例如，数十℃至150℃左右)而产生的热应力、热应变。此外，若接合层4’是具有压电基板2’和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物，则能够降低在接合层4’的形成时或与蓝宝石基板3’的接合时产生的热应力、热应变。
单晶材料的热膨胀系数根据结晶取向而不同，铌酸锂的热膨胀系数为7.5～15ppm/℃，钽酸锂的热膨胀系数为4～16ppm/℃。在以X轴为中心从Y轴以36°～46°的角度旋转的钽酸锂基板的X轴、即声表面波传播方向上约为16ppm/℃。此外，蓝宝石的热膨胀系数为7.0～7.7ppm/℃。例如，若压电基板2’和蓝宝石基板3’的热膨胀系数是16ppm/℃和7ppm，则可以使用热膨胀系数为7～16ppm/℃的材料作为接合层4’。作为具有这样的热膨胀系数的材料，例如可举出二氧化硅(单晶二氧化硅的热膨胀系数是7.5～14ppm/℃)。
如果接合层4’是多晶或非晶质，则与单晶相比，原子排列的规则性较低，因而能够降低体波的反射。关于接合层4’是单晶、多晶、还是非晶质，能够通过X射线衍射、电子束衍射等方法来判定。从接合强度、在接合部的反射波的降低的观点出发，接合层4’的厚度可以是0.5μm以上且5μm以下。
为了体波的反射的降低等，可考虑包括对压电基板侧的表面部分进行了加工的蓝宝石基板(未图示)的复合基板。然而，另一实施方式涉及的复合基板1’与此不同。如果将原子(或离子)从第3面3a’打入蓝宝石基板3，则形成离子(原子)注入层。本公开的接合层4’的压电基板2’的第2面2b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，其第2面2b’与接合层4(第5面4a)接合。进一步地，其接合层4’的比较平滑的第6面4b’与蓝宝石基板3’接合。在这方面，与加工变质层、离子(原子)注入层不同。
<复合基板的制造方法>
接下来，参照附图来对本公开的一个实施方式涉及的复合基板的制造方法进行说明。在图3中，示出针对一个实施方式涉及的复合基板的制造方法的概略说明图。一个实施方式涉及的复合基板的制造方法具备下述工序(1)～(4)。通过下述工序(1)～(4)，例如能够制作如图1所示的那样的一个实施方式涉及的复合基板1。下述工序(3)以及(4)所述的复合层4包含与压电基板2相同的材料、氧化铝、具有压电基板2和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者。
(1)准备工序，准备具有作为元件形成面的第1面2a和作为其背面的第2面2b的压电基板2、和具有第3面3a和作为其背面的第4面3b的蓝宝石基板3。
(2)粗面化工序，对蓝宝石基板3的第3面3a进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以上且0.5μm以下。
(3)接合层形成工序，在粗面化了的第3面3a形成接合层4，并且对接合层4的位于与蓝宝石基板3相反侧的位置的露出表面即第5面4a进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于第3面3a的算术平均粗糙度Ra。
(4)接合工序，将复合层4的第5面4a和压电基板2的第2面2b直接接合。
以下，对本公开的复合基板的制造方法的详细进行说明。在图3中，将接合层4设为包含氧化铝的“氧化铝层4”来进行说明。首先，准备具有对置的第1面2a以及第2面2b的压电基板2、和具有对置的第3面3a以及第4面3b的蓝宝石基板3。第1面2a成为元件形成面，第2面2b和第3面3a成为接合面，第4面3b成为背面。
将通过切克劳斯基法等适当的生长方法而生长的锭状、或带状的蓝宝石晶体切断，以使得第3面3a和第4面3b成为c面、a面、m面、r面等特定的晶面、或相对于这些晶面具有给定偏离角，从而制作蓝宝石基板3。
压电基板2的第2面2b以及蓝宝石基板3的第3面3a通过使用包含铜、锡、铁等的平板和金刚石、碳化硅、碳化硼等磨粒的研磨加工等而被进行平坦化加工。如果进行加工以使得第3面3a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，特别优选为0.1μm以上且0.3μm以下，则能够降低体波的反射并且接合强度也变高。如果第2面2b的算术平均粗糙度Ra为0.01μm以下，则能够提高与氧化铝层4的接合强度，因而是优选的。
接下来，在蓝宝石基板3的第3面3a形成氧化铝层4。氧化铝层4例如能够利用蒸镀、溅射等PVD法、有机金属气相生长法等CVD法等来形成。通过使用二氧化硅粒子和碱性水溶液的化学机械抛光(CMP)等，进行研磨加工，以使得作为氧化铝层4的表面的第5面4a的算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以下的期望的值(例如，约0.01μm)。另外，若通过氧化铝层4的形成方法以及形成条件的最优化，从而成膜后(生长的(as-grown))的氧化铝层4的第5面4a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下的期望的值(例如0.01μm以下)，则也可以省略研磨加工工序。
接下来，通过等离子体处理等方法对压电基板2的第2面2b以及氧化铝层4的第5面4a的至少一者进行活性化处理。通过不使用粘接材料的直接接合来将氧化铝层4和压电基板2接合。例如，对压电基板2和形成氧化铝层4的蓝宝石基板3在真空中、大气中或给定环境中进行加热以及(或者)加压，从而使接合界面的原子扩散，从而进行扩散接合。通过在先的活性化处理，能够使接合时的温度降低。因此，能够降低起因于压电基板2和蓝宝石基板3的热膨胀率差的破损、加工精度不良的原因。
在压电基板2与氧化铝膜4的直接接合中，使用基于压电基板2与氧化铝膜4之间的原子的扩散的扩散接合。如果压电基板2的第2面2b和氧化铝层4的第5面4a的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，则接合强度提高。
也可以在将压电基板2和蓝宝石基板3接合之后，使用研磨装置等，使蓝宝石基板3的厚度变薄。在该情况下，通过上述加工从第4面3b侧除去蓝宝石基板3。也可以使用研磨装置等使压电基板2的厚度变薄。对于压电基板2’的第1面2a，使用CMP装置等进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为1nm以下是优选的。
以下，参照附图来对本公开的另一实施方式涉及的复合基板的制造方法进行说明。在图4中，示出针对另一实施方式涉及的复合基板的制造方法的概略说明图。另一实施方式涉及的复合基板的制造方法具备下述工序(5)～(8)。通过下述工序(5)～(8)，例如能够制作如图2所示的那样的另一实施方式涉及的复合基板1’。
(5)准备工序，准备具有作为元件形成面的第1面2a’和作为其背面的第2面2b’的压电基板2’、以及具有第3面3a’和作为其背面的第4面3b’的蓝宝石基板3’。
(6)粗面化工序，对压电基板2’的第2面2b’进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下。
(7)接合层形成工序，在粗面化了的第2面2b’形成接合层4’，该接合层4’包含与压电基板2’相同的材料、氧化铝、具有压电基板2’和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者，并且对接合层4’的位于与压电基板2’相反侧的位置的露出表面即第6面4b’进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于第2面2b’的算术平均粗糙度Ra。
(8)接合工序，将接合层4’的第6面4b’和蓝宝石基板3’的第3面3a’直接接合。
对于另一实施方式涉及的复合基板的制造方法的详细，对压电基板2’为钽酸锂并且接合层4’为氧化铝的情况进行说明。首先，准备具有对置的第1面2a’以及第2面2b’的包含钽酸锂单晶的压电基板2’、和具有对置的第3面3a’以及第4面3b’的蓝宝石基板3’。第1面2a’成为元件形成面，第2面2b’和第3面3a’成为接合面，第4面3b’成为背面。
将通过切克劳斯基法等适当的生长方法生长的锭状或带状的蓝宝石晶体切断，以使得第3面3a’和第4面3b’为c面、a面、m面、r面等特定的晶面、或相对于这些晶面具有给定偏离角，从而制作蓝宝石基板3’。
压电基板2’的第2面2b’以及蓝宝石基板3’的第3面3a’通过使用包含铜、锡、铁等的平板、和金刚石、碳化硅、碳化硼等磨粒的研磨加工等而被进行坦化加工。如果进行加工以使得第2面2b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，特别优选为0.1μm以上且0.3μm以下，则能够降低体波的反射，并且接合强度也变高。如果第3面3a’的算术平均粗糙度Ra为0.01μm以下，则能够提高与接合层4’的接合强度，因而是优选的。
接下来，在压电基板2’的第2面2b’形成包含氧化铝的接合层4’。接合层4’例如能够通过蒸镀、溅射等PVD法、有机金属气相生长法等CVD法等而形成。通过使用二氧化硅粒子以及碱性水溶液的化学机械抛光(CMP)等进行研磨加工，以使得接合层4的表面即第6面4b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下的期望的值(例如，约0.01μm)。若通过接合层4’的形成方法以及形成条件的最优化，从而成膜后(生长的(as-grown))的接合层4’的第6面4b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下的期望的值(例如0.01μm以下)，也可以省略研磨加工工序。
接下来，通过等离子体处理等方法对蓝宝石基板3’的第3面3a’以及接合层4’的第6面4b’的至少一者进行活性化处理。然后，通过不使用粘接材料的直接接合来将蓝宝石基板3和接合层4’接合。例如，对蓝宝石基板3’和形成有接合层4’的压电基板2’在真空中、大气中或给定环境中进行加热以及(或者)加压，使接合界面的原子扩散，从而进行扩散接合。通过在先的活性化处理，能够降低接合时的温度。因此，能够降低起因于压电基板2’和蓝宝石基板3’的热膨胀系数差的破损、加工精度不良的原因。
在蓝宝石基板3’与接合层4’的直接接合中，使用基于蓝宝石基板3’与接合层4’之间的原子的扩散的扩散接合。如果蓝宝石基板3’的第3面3a’和接合层4’的第6面4b’的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，则接合强度提高。
也可以在将压电基板2’和蓝宝石基板3’接合后，使用研磨装置等，使蓝宝石基板3’的厚度变薄。在该情况下，通过上述加工从第4面3b’侧除去蓝宝石基板3’。也可以使用研磨装置等使压电基板2’的厚度变薄。优选的是，使用CMP装置等对压电基板2’的第1面2a’进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为1nm以下。在接合层4’包含钽酸锂或二氧化硅的情况下，也能够与上述同样地形成接合层。
以上，对本公开的实施方式进行说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，也可以在不脱离本公开的要旨的范围内，进行各种改良以及变更。
【实施例】
以下，举出实施例对本公开详细地进行说明，但本公开不限定于以下的实施例。
分别准备多个LT基板2作为压电基板、准备多个蓝宝石基板3作为支承基板。然后，使用研磨装置，对LT基板2的第2面2b进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.01μm，对蓝宝石基板3的第3面3a进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.02μm(条件1)、0.1μm(条件2)、0.5μm(条件3)、2.5μm(条件4)这4个水平。然后，通过蒸镀以约1μm的厚度在加工后的第3面3a对氧化铝层4进行制膜，使用CMP装置对氧化铝层4的第5面4a进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.01μm。通过氩等离子体对压电基板2的第2面2b和氧化铝层4’的第5面4a进行活性化处理以进行接合，从而制作了复合基板1。
在条件1～4中的条件4下，未获得充分的接合强度(1.0N/m2以上)。进一步地，使用条件1～3的复合基板1制作了表面弹性波元件，在条件1下，第3面3a的粗面化所导致的杂散降低效果较小，相对于此，在条件2、3下，获得了良好的元件特性。
分别准备多个LT基板2’作为压电基板、准备多个蓝宝石基板3’作为支承基板。然后，使用研磨装置对LT基板2’的第2面2b’进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.02μm(条件1)、0.1μm(条件2)、0.5μm(条件3)、2.5μm(条件4)这4个水平，对蓝宝石基板3’的第3面3a’进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.01μm。然后，通过蒸镀以约1μm的厚度在加工后的第2面2b对包含氧化铝的接合层4’进行制膜，使用CMP装置对接合层4’的第6面4b’进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.01μm。然后，通过氩等离子体对蓝宝石基板3’的第3面3a’和接合层4’的第6面4b’进行活性化处理以进行接合，从而制作了复合基板1’。
在条件1～4中的条件4下，未获得充分的接合强度(1.0N/m2以上)。进一步地，使用条件1～3的复合基板1’制作了表面弹性波元件，在条件1下，第2面2b’的粗面化导致的杂散降低效果较小，相对于此，在条件2、3下，获得了良好的元件特性。
符号说明
1、1’：复合基板
2、2’：压电基板
2a、2a’：第1面(元件形成面)
2b、2b’：第2面(压电基板的背面)
3、3’：蓝宝石基板
3a、3a’：第3面(蓝宝石基板的接合面)
3b、3b’：第4面(复合基板的背面)
4：接合层
4a：第5面(接合层的压电基板侧表面)
4b：第6面(接合层的蓝宝石基板侧表面)
4’：氧化铝层(接合层)
4a’：第5面(氧化铝层的压电基板侧表面)
4b’：第6面(氧化铝层的蓝宝石基板侧表面)。
Claims (12)
1.一种复合基板，具备：
压电基板，具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面；
蓝宝石基板，具有与所述第2面对置地配置的第3面和作为其背面的第4面；和
接合层，具有与所述第2面对置的第5面和与所述第3面对置的第6面，并将所述第2面和所述第3面接合，
所述接合层包含与所述压电基板相同的材料、氧化铝、具有所述压电基板和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者，
所述第3面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，所述第5面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下，并且小于所述第3面的算术平均粗糙度Ra。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其中，
所述接合层是多晶或非晶质。
3.根据权利要求1或2所述的复合基板，其中，
所述接合层的厚度为0.5μm以上且5.0μm以下。
4.一种压电元件，具备权利要求1至3中任一项所述的所述复合基板。
5.根据权利要求4所述的压电元件，其中，
所述压电元件是表面弹性波元件。
6.一种复合基板的制造方法，具备：
准备工序，准备具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面的压电基板、以及具有第3面和作为其背面的第4面的蓝宝石基板；
粗面化工序，对所述第3面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra成为0.1μm以上且0.5μm以下；和
接合层形成工序，在粗面化了的所述第3面形成接合层，并且对所述接合层的位于与所述蓝宝石基板相反侧的位置的露出表面即第5面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于所述第3面的算术平均粗糙度Ra；和
接合工序，将所述接合层的所述第5面和所述压电基板的所述第2面直接接合，
所述接合层包含与所述压电基板相同的材料、氧化铝、具有所述压电基板和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者。
7.一种复合基板，具备：
压电基板，具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面；
蓝宝石基板，具有与所述第2面对置地配置的第3面和作为其背面的第4面；和
接合层，包含与所述压电基板相同的材料、氧化铝、具有所述压电基板和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者，具有与所述第2面对置的第5面和与所述第3面对置的第6面，并将所述第2面和所述第3面接合，
所述第2面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下，所述第6面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于所述第2面的算术平均粗糙度Ra。
8.根据权利要求7所述的复合基板，其中，
所述接合层是多晶或非晶质。
9.根据权利要求7或8所述的复合基板，其中，
所述接合层的厚度为0.5μm以上且5.0μm以下。
10.一种压电元件，具备权利要求7至9中任一项所述的所述复合基板。
11.根据权利要求10所述的压电元件，其中，
所述压电元件是表面弹性波元件。
12.一种复合基板的制造方法，具备：
准备工序，准备具有作为元件形成面的第1面和作为其背面的第2面的压电基板、以及具有第3面和作为其背面的第4面的蓝宝石基板；
粗面化工序，对所述第2面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.5μm以下；
接合层形成工序，在粗面化的所述第2面形成接合层，所述接合层包含与所述压电基板相同的材料、氧化铝、具有所述压电基板和氧化铝的中间的热膨胀系数的氧化物中的任一者，对所述接合层的位于与所述压电基板相反侧的位置的露出表面即第6面进行加工，以使得算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下并且小于所述第2面的算术平均粗糙度Ra；和
接合工序，将所述接合层的所述第6面和所述蓝宝石基板的所述第3面直接接合。
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