CN202998016U

CN202998016U - 用于弹性波装置的复合基板

Info

Publication number: CN202998016U
Application number: CN 201220640780
Authority: CN
Inventors: 多井知义; 堀裕二
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-11-28

Abstract

本实用新型涉及一种用于弹性波装置的复合基板(1)，该复合基板通过粘合压电基板(11)和支撑基板(12)而形成。其中，复合基板(1)的压电基板(11)，其厚度在1μm以下，调整其X线摇摆曲线半峰宽使其小于100arcsec，并且调整其导电率使其小于3×10^-9S/cm。根据本实用新型，能够提供一种适用于在高频下工作的弹性波滤波器的复合基板。

Description

用于弹性波装置的复合基板

技术领域

本实用新型涉及一种用于弹性波装置的复合基板，尤其是涉及一种通过粘合压电基板和复合基板而形成的用于弹性波装置的复合基板。

背景技术

弹性波滤波器等弹性波装置，作为带通滤波器被广泛用于移动电话等此类通信设备上。近年来，虽然通信设备的高频化发展，但使弹性波滤波器在超过3GHz的高频下工作是比较困难的。

实用新型内容

实用新型要解决的课题

用于在这样的高频下工作的弹性波滤波器的、通过粘合压电基板和支撑基板而形成的复合基板，考虑使用薄膜压电体。通常制备薄膜压电体会采用一种叫Smart Cut(智能剥离)的技术。即粘合表面被注入高速氢离子的压电基板和支撑基板后，通过施加应力从而剥离压电体的技术。在该方法中，为了恢复因这种离子注入对晶体所造成的损伤，需要用某种程度的高温进行退火。但是这种方法难以恢复成完全的结晶性，并且存在高温热处理导致的防止热释电效应(pyroelectric effect)恶化等问题。

另外，通过研磨由压电基板和支撑基板粘合而形成的复合基板，从而使压电基板变薄的方法是已知的，但是，使用目前的方法会产生压电基板破损等不良现象，而使压电基板薄于1μm以下是有困难的。因此对压电基板进行磨削加工使其厚度达到5μm之后，用化学蚀刻压电基板去除加工损伤层。将厚度蚀刻至1μm之后，用CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)将最表面抛成镜面。通过此种方法降低对压电基板的应力负荷，实现具备1μm以下厚度的压电层的复合基板。

另外，利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)制备薄膜压电体的尝试也进行了多年。但是存在不能任意决定晶轴的问题，此外，而且本身也得不到优质的结晶。

本实用新型是为了解决上述现有问题而提出的，其目的在于提供一种适用于在高频下工作的弹性波滤波器的、优质的用于弹性波装置的复合基板。

解决课题的方法

本实用新型是一种用于弹性波装置的复合基板，该复合基板通过粘合由可传播弹性波的压电晶体构成的压电基板和热膨胀系数小于所述压电基板的支撑基板而形成，其特征在于，所述压电基板，其厚度在1μm以下，其X线摇摆曲线半峰宽小于100arcsec，并且其导电率小于3×10^-9S/cm。

此处，当直接接合压电基板和所述支撑基板时，优选在所述压电基板和所述支撑基板之间具备非结晶层。

另外，当不直接接合所述压电基板和所述支撑基板时，优选在所述压电基板和所述支撑基板之间具备粘结层。并且该粘结层的厚度优选为0.1μm以上，1.0μm以下。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够提供一种适用于在高频下工作的弹性波滤波器的复合基板。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方案的复合基板的剖面图。

图2是本实用新型第二实施方案的复合基板的剖面图。

附图标记说明

1、2 复合基板

11 压电基板

12 支撑基板

13 非结晶层

14 粘结层

具体实施方式

参照附图对本实用新型的第一实施方案进行说明。图1是第一实施方案的复合基板1的剖面图。复合基板1具备压电基板11、支撑基板12和非结晶层13，并用于横向SAW(Surface Acoustic Wave：声表面波)滤波器、梯形SAW滤波器、兰姆波(Lamb wave)滤波器等弹性波滤波器。

压电基板11是由可传播弹性波的压电晶体形成的基板，例如，由钽酸锂(LiTaO₃)和铌酸锂(LiNbO₃)等形成。将压电基板11的厚度t1调整为1μm以下，优选调整为0.1μm≤t1≤1μm。另外，控制压电基板11的X线摇摆曲线半峰宽使其小于100arcsec，并控制压电基板的导电率使其小于3×10^-9S/cm。此外，导电率通过三端子法测定。

支撑基板12是粘合于压电基板11背面的基板。该支撑基板12由热膨胀系数小于压电基板11的材料构成。作为支撑基板12的材料，可以列举出硅、蓝宝石、氧化铝等。对支撑基板12的厚度t2没有特别限定，但优选为100μm≤t2≤500μm。此外，像这样支撑基板12采用热膨胀系数小于压电基板11的材料，由此温度变化时的压电基板11大小的变化被支撑基板12所抑制。即提高了该复合基板1的温度特性。

非结晶层13是在使压电基板11下面和支撑基板12上面活性化的状态下通过接合而形成的。由于非结晶层13的存在，无需对晶格常数不同的压电基板11与支撑基板12进行高温热处理便能使其接合，从而实现接合强度高且弯曲少的复合基板1，并且能够提供温度稳定性优良的弹性波装置。

此外，非结晶层13的厚度t3优选为1nm≤t3≤15nm。当非结晶层13的厚度t3在该范围之外时，结合力显著降低，因此并不优选。

其次，对复合基板1的制造方法进行说明。首先准备两面经过镜面研磨的支撑基板和压电基板。在分别清洗这些基板去除表面污渍后，将其导入真空室，在10^-6Pa等级的真空中，用高速氩原子束(Arbeam)照射基板表面。然后使这两个基板相粘合，从而得到粘合基板(研磨前的复合基板)。之后，用磨削机对压电基板进行磨削加工使其厚度达到5μm，用化学蚀刻去除加工损伤层。蚀刻剂使用加热到60℃的氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)的混合液。并进一步通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)对压电基板表面进行镜面化，而研磨至期望厚度。通过采用这种方法，能够得到具备优质、且具有任意厚度和任意晶轴的薄膜压电体的复合基板1。

其次，参照附图对本实用新型第二实施方案进行说明。图2是第二实施方案的复合基板2的剖面图。本实施方案的复合基板2与第一实施方案不同之处在于：在压电基板11和支撑基板12之间具备粘结层14，其他结构与第一实施方案相同。

粘结层14是粘结压电基板11背面和支撑基板12表面的层。该粘结层14是用于粘结压电基板11和支撑基板12的绝缘树脂层。作为粘结剂组合物的材料，例如可列举环氧树脂和丙烯树脂。

另外，粘结层14的厚度t4，优选为0.1μm≤t4≤1.0μm。当粘结层14的厚度t4在上述范围内时，由压电基板11和支撑基板12的热膨胀系数差引起的温度特性得到相当大的改善。与此相比，当粘结层14的厚度t4大于1.0μm时，因压电基板11和支撑基板12的热膨胀系数差引起的应力被粘结剂组合物吸收，反而得不到对温度特性的改善效果。另外，当粘结层14的厚度t4小于0.1μm时，由于空洞(void)的影响，在使粘合剂热硬化时滤波器会破损。

其次，对复合基板2的制造方法进行说明。首先，准备两面经过镜面研磨的支撑基板和压电基板。在分别清洗这些基板去除表面污渍后，其次，将粘结剂组合物均匀涂布在支撑基板的表面和压电基板的背面中的至少一个面上。之后，使两基板相粘合，如果粘结剂组合物是热硬化性树脂则对其加热使之硬化；如果粘结剂组合物是光硬化性树脂则进行光照射使之硬化。由此，粘结剂组合物硬化而构成粘结层14，从而得到粘合基板(研磨前的复合基板)。之后，用研磨机对压电基板进行磨削加工使其达到规定厚度，进行化学蚀刻而去除加工损伤层。此时，为了保护粘结层对晶片外周部进行涂蜡而使其凝固。进一步通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)对压电基板表面进行镜面化，而研磨至期望厚度。

根据第一及第二实施方案的复合基板1、2，能够提供一种适用于在高频下工作的弹性波滤波器的复合基板。

以下对本实用新型的实施例进行说明。

实施例1

准备两面镜面的厚度为230μm的42°Y切LiTaO₃(钽酸锂)晶片(压电基板)和厚度为250μm的硅晶片(支撑基板)，在分别清洗这些基板去除表面污渍后，将其导入真空室，在10^-6Pa等级的真空中，用高速氩原子束(Ar beam)照射晶片表面60秒。之后，使各晶片的原子束照射面接触，然后对其施加500Kgf(千克力)来接合晶片。对该晶片的LiTaO₃(钽酸锂)面进行磨削加工使其厚度变成5μm，其次通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)使其厚度为0.8μm。

评价

为了调查晶片的结晶性，利用X线衍射装置(装置名称：BrukerAXS社制D8 DISCOVER，电子管：Cu，电压：40kV，电流：40mA，测定步骤间隔：0.003°，扫描速度：在1秒/step的条件下测定)测定摇摆曲线，得到半峰宽为45arcsec的非常窄的半峰宽。另外，测定的LiTaO₃(钽酸锂)晶片的导电率为6×10^-10S/cm。与报告的根据CVD(化学气相沉积)得到的LiNbO₃(铌酸锂)薄膜的半峰宽720arcsec相比，可以看出在本实用新型中得到的薄膜的结晶质量高。此外，为了调查根据智能剥离法得到的热电性的恶化程度，将LiTaO₃(钽酸锂)单板投入到退火温度为450℃的烤箱中1个小时。测定该晶片的导电率的结果为1×10^-10S/cm，可以判断出与投入前的导电率4×10^-10S/cm相比有很大恶化。

由此可以确认本实用新型的实施例的晶片的结晶质量高，防止热释电效应的效果良好，适用于在高频下工作的弹性波滤波器。

此外，本实用新型并不受上述实施例及实施方案的任何限制，只要在本实用新型的技术范围内便可以通过各种方案来实施是理所当然的。

Claims

1.一种用于弹性波装置的复合基板，通过粘合由可传播弹性波的压电晶体构成的压电基板和热膨胀系数小于所述压电基板的支撑基板而形成，其特征在于，

所述压电基板，其厚度在1μm以下，其X线摇摆曲线半峰宽小于100arcsec，并且其导电率小于3×10^-9S/cm。

2.根据权利要求1所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，

在所述压电基板和所述支撑基板之间具备非结晶层。

3.根据权利要求1所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，

在所述压电基板和所述支撑基板之间具备粘结层。

4.根据权利要求3所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，

所述粘结层的厚度，在0.1μm以上、1.0μm以下。